Chemická vlákna

Chemická vlákna  - textilní vlákna získaná z přírodních nebo syntetických organických polymerů a také anorganických sloučenin.

Historie

Poprvé se objevila myšlenka, že člověk může vytvořit proces podobný procesu získávání přírodního hedvábí , při kterém v těle housenky bource morušového vzniká viskózní kapalina, která na vzduchu tvrdne za vzniku tenké pevné nitě. , vyjádřil francouzský vědec R. Reaumur již v roce 1734 [1] .

Výroba prvního chemického (umělého) vlákna na světě byla organizována ve Francii ve městě Besançon v roce 1890 a byla založena na zpracování roztoku éteru celulózy ( nitrát celulózy ), používaného v průmyslu k získávání bezdýmného prášku a některých druhů plasty.

Hlavní fáze vývoje chemických vláken

• V první fázi, od konce 19. století do 40. a 50. let 20. století, byly vyvinuty a zdokonalovány postupy pro získávání umělých vláken na bázi přírodních polymerů z jejich roztoků metodou mokrého zvlákňování. Rozvinula se výroba viskózových vláken . Došlo k určitému vývoji v suchém předení acetátových vláken . Dominantní roli při výrobě textilií však hrála přírodní vlákna, chemická vlákna jsou považována pouze za přídavek přírodních vláken. Výrobky z chemických vláken se vyráběly ve velmi malých množstvích.
• Ve druhé etapě - 40.-70. léta - byly vyvinuty procesy syntézy vláknotvorných monomerů, polymerů a technologie získávání vláken z tavenin syntetických polymerů. Zároveň byla zachována a zlepšena výroba vláken mokrým spřádáním. Výroba chemických vláken rozvinutá v průmyslových zemích. V tomto období vznikly hlavní typy chemických vláken, které lze nazvat „tradiční“ nebo „klasické“. Chemická vlákna byla považována za doplňková a pouze částečně nahrazující přírodní vlákna. Začaly se rozvíjet procesy modifikace vláken.
• Ve třetí etapě - v letech 1970-90 - výroba chemických vláken výrazně vzrostla. Způsoby jejich modifikace pro zlepšení spotřebitelských vlastností byly široce vyvinuty. Chemická vlákna získala nezávislý význam pro širokou škálu typů produktů a aplikací. Kromě toho jsou široce používány ve směsích s přírodními vlákny. Ve stejném období vznikla v průmyslových zemích „vlákna třetí generace“ se zásadně novými specifickými vlastnostmi: superpevná a ultravysokomodulová, tepelně odolná a pomalu hořlavá, chemicky odolná, elastomerní atd.
• Ve čtvrté etapě - od 90. let 20. století do současnosti - nastává moderní etapa ve vývoji výroby chemických vláken, vznik nových metod modifikace, vytváření nových typů velkotonážních vláken: „vlákna budoucnost“ nebo „vlákna čtvrté generace“. Jsou mezi nimi nová vlákna na bázi reprodukovatelných rostlinných surovin ( lyocell , polylaktid ), nové monomery a polymery získané biochemickou syntézou a vlákna na nich založená. Probíhá výzkum aplikace nových principů výroby polymerů a vláken na bázi genetického inženýrství a biomimetiky .

Klasifikace chemických vláken

V Rusku byla přijata následující klasifikace chemických vláken v závislosti na typu suroviny:

• umělé vlákno (z přírodních polymerů): hydratovaná celulóza, acetát celulózy, protein
• syntetické vlákno (ze syntetických polymerů): uhlíkový řetězec, heterořetězec

Někdy chemická vlákna zahrnují minerální vlákna získaná z anorganických sloučenin (sklo, kov, čedič, křemen).

Umělá vlákna

• Hydratovaná celulóza
  • Viskóza, lyocell
  • Měď-amoniak
• Acetylcelulóza
  • Acetát
  • triacetát
• Protein
  • Kasein
  • Cereálie

Syntetická vlákna

(obchodní názvy v závorkách)

• Karbořetězec (obsahuje pouze atomy uhlíku v řetězci makromolekul):
  • Polyakrylonitril ( nitron , orlon, akrylan, kašmilon, kurtel, dralon, volprula)
  • Polyvinylchlorid (chlor, saran, vignon, rovil, teviron)
  • Polyvinylalkohol (vinol, mtilan, vinylon, curalon, vinalon)
  • Polyethylen (spektrum, dynema, tekmilon)
  • Polypropylen (herkulon, ulstrene, found, meraklon)
• Heterochain (obsahuje v řetězci makromolekul kromě atomů uhlíku i atomy dalších prvků):
  • Polyester ( lavsan , terylen, dacron, teteron, elana, tergal, tesil)
  • Polyamid ( kapron , nylon -6, perlon, dederon, amylan, anid, nylon-6,6, rhodia-nylon, niplon, nomex, karmel)
  • Polyuretan ( spandex , lycra , vayrin, espa, neolan, spanzel, vorin)

Anorganická vlákna

Stručný popis metod získávání

V průmyslu se chemická vlákna vyrábějí ve formě [2] :

• staplová vlákna (délka řezu 35-120 mm);
• svazky a bičíky (lineární hustota, v tomto pořadí, 30-80 a 2-10 g/m);
• složitá vlákna (skládají se z mnoha tenkých vláken);
• monofilamenty (průměr 0,03-1,5 mm).

Prvním stupněm výrobního procesu jakéhokoli chemického vlákna je příprava zvlákňovací hmoty (zvlákňovací roztok nebo tavenina), která se v závislosti na fyzikálně-chemických vlastnostech výchozího polymeru získá rozpuštěním ve vhodném rozpouštědle nebo převedením do roztavený stav.

Výsledný viskózní formovací roztok se důkladně čistí opakovanou filtrací a pevné částice a vzduchové bubliny se odstraní. V případě potřeby se roztok (nebo tavenina) dodatečně zpracuje - přidají se barviva, podrobí se „zrání“ (stání) atd. Pokud může vzdušný kyslík oxidovat látku s vysokou molekulovou hmotností, „zrání“ se provádí v inertním plynu atmosféra.

Druhou fází je spřádání vláken . Pro formování se polymerní roztok nebo tavenina přivádí do tzv. zvlákňovací trysky pomocí speciálního dávkovacího zařízení. Zvlákňovací tryska je malá nádobka z odolného žáruvzdorného a chemicky odolného materiálu s plochým dnem, která má velké množství (až 25 tisíc) malých otvorů, jejichž průměr se může pohybovat od 0,04 do 1,0 mm.

Při zvlákňování vlákna z taveniny polymeru se tenké proudy taveniny z otvorů zvlákňovací trysky dostávají do speciální hřídele, kde se proudem vzduchu ochladí a vytvrdnou. Pokud je vlákno tvořeno z roztoku polymeru, pak lze použít dva způsoby: suchou formaci, kdy tenké pramínky vstupují do vyhřívané šachty, kde působením cirkulujícího teplého vzduchu uniká rozpouštědlo a proudy tvrdnou ve vlákna; mokré formování, kdy proudy roztoku polymeru ze zvlákňovací trysky spadají do tzv. srážecí lázně, ve které působením různých chemikálií v něm obsažených proudy polymeru tvrdnou na vlákna.

Ve všech případech se tvorba vláken provádí pod napětím. To se provádí za účelem orientace (uspořádání) lineárních molekul makromolekulární látky podél osy vlákna. Pokud se tak nestane, bude vlákno výrazně méně odolné. Pro zvýšení pevnosti vlákna se obvykle po částečném nebo úplném ztuhnutí dále natahuje.

Po spřádání se vlákna shromažďují do svazků nebo svazků sestávajících z mnoha jemných vláken. V případě potřeby se výsledné nitě perou, podrobují speciální úpravě - olejování, nanášení speciálních přípravků (pro usnadnění zpracování textilu) a sušení. Hotové nitě jsou navinuty na cívky nebo cívky. Při výrobě staplových vláken se filamenty řežou na kusy (staples). Staplová vlákna se shromažďují v balíkech.

Odkazy

•  Syntetická vlákna
• Vlastnosti umělých vláken

Literatura

1. Perepelkin K. E. Chemická vlákna: vývoj výroby, výrobní metody, vlastnosti, perspektivy - Petrohrad: Edice SPGUTD, 2008. - 354 stran.
2. Rogovin 3.A. Základy chemie a technologie chemických vláken, 4. vyd., díl 1-2, M., 1974.
3. Papkov S.P. Teoretické základy pro výrobu chemických vláken. Moskva: Chemie, 1990. 390 s.
4. Yurkevich VV, Pakshver AB Technologie výroby chemických vláken. Moskva: Chemie, 1987. 304 s.
5. Zazulina ZA, Druzhinina TV, Konkin AA Základy technologie chemických vláken. Moskva: Chemie, 1985. 343 s.
6. Buzov B. A., Modestova T. A., Alymenkova N. D. Nauka o materiálech šicí výroby: Proc. pro vysoké školy, - 4. vyd., přepracované a doplňující, - M., Legprombytizdat, 1986-424.
7. K. E. Perepelkin. Moderní chemická vlákna a perspektivy jejich využití v textilním průmyslu. Ros. chem. a. (J. Russian Chemical Society pojmenovaná po D. I. Mendělejevovi), 2002, v. XLVI, č. 1, s. 31-48. [jeden]

Poznámky

1. ↑ Galbraich, L. S. Chemická vlákna // Články Soros Educational Journal v textovém formátu, 1996
2. ↑ Vlákna a nitě

Viz také

• Spřádání chemických vláken