الیاف طبیعی و مصنوعی. الیاف و نخ های نساجی. طبقه بندی. الیاف مصنوعی انواع و نام پارچه های مصنوعی

مصنوعیالیاف را الیاف می گویند که با دریافت آن ها سنتز مولکول های ساده اتفاق می افتد. الیاف مصنوعی عبارتند از: لاوسان، نیترون، کاپرون، کلر، وینول، پلی اتیلن، پلی پروپیلن و سایر الیاف. بسته به مواد اولیه، پلیمرهای زیر بدست می آید: پلی آمید، پلی استر، پلی اکریلونیتریل، پلی وینیل کلراید، پلی وینیل الکل، پلی اورتان.یکی از ویژگی های ایجاد یک الیاف شیمیایی این است که فرآیند تشکیل همزمان چرخش آن است.

الیاف پلی آمید. پرمصرف ترین پلی آمید کاپرونالیاف ماده اولیه اولیه برای تولید الیاف کاپرون می باشد بنزنو فنل(محصولات فرآوری زغال سنگ). فرآوری شده در کارخانه های شیمیایی کاپرولاکتان. رزین کاپرون از کاپرونولاکتان پردازش می شود. این مذابی است که از طریق شکاف قالب فشرده می شود و به شکل جریان های نازکی خارج می شود که هنگام دمیدن با هوا جامد می شوند. یک ماشین می تواند 60 تا 100 قالب داشته باشد. بسته به نوع الیاف شیمیایی، اسپینرت تعداد سوراخ‌های متفاوتی در اندازه‌های مختلف دارد. الیاف کشیده شده، پیچ خورده، با آب گرم درمان می شوند تا ساختار را ثابت کنند. همچنین روش‌هایی برای تولید الیاف نایلونی توخالی که شکل و قابلیت انقباض بالایی دارد، ابداع شده است. برای تولید پارچه های جوراب بافی، بافتنی، نخ های خیاطی و اهداف فنی استفاده می شود. فرآیندهای تولید آنیداو enantheمشابه ساخت الیاف کاپرون.

خواصالیاف پلی آمید: سبکی، کشش، استحکام کششی بالا، مقاومت شیمیایی بالا، مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر میکروارگانیسم ها و کپک. الیاف در اسیدهای غلیظ و فنل حل می شوند.

می سوزندالیاف با شعله مایل به آبی که در انتها یک توپ قهوه ای ذوب شده را تشکیل می دهند.

متعلق به پلی آمید است ابریشم- که برای ساخت پارچه های سبک لباس و بلوز و مگالوپ- فیبر اصلاح شده شیمیایی، رطوبت سنجی، بادوام، مقاوم در برابر سایش، به پارچه درخشندگی بیشتری می بخشد. نخ پروفیل پلی آمید - سه پهلویبرای پارچه های ابریشمی استفاده می شود که از نظر ظاهری مشابه ابریشم طبیعی است.

الیاف پلی استر. لوسانتولید شده از فرآورده های پالایشگاه نفت وقتی خیس می شود خواص آن را تغییر نمی دهد.

خواصالیاف لاوسان: سبک، الاستیک، مقاوم در برابر پروانه، مقاوم در برابر پوسیدگی، تخریب شده توسط اسیدها و قلیاها، رطوبت سنجی بسیار کم 0.4٪ است. در طول عملیات حرارتی مرطوب، دمای 140 درجه سانتیگراد حفظ می شود. وقتی لوسان داخل شعله قرار می گیرد، ذوب می شود، سپس به آرامی با شعله دودی زرد می سوزد.

الیاف پلی اورتان. توسط خودشان خواص فیزیکی و مکانیکیبه الانومرها اشاره دارد، یعنی. میزان بازیابی الاستیک بالایی دارد. شکستن کشیدگی 600٪ - 800٪. هنگامی که بار برداشته می شود، الاستیسیته بلافاصله 90٪ و پس از یک دقیقه - 95٪ بازیابی می شود. این الیاف رطوبت کمی دارند - 1 - 1.5٪، مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر سایش، به خوبی رنگ شده. آنها برای تولید لباس بافتنی، نوار در کرست ورزشی و محصولات الاستیک پزشکی استفاده می شوند.

الیاف پلی اکریلونیترین(ماهی تابه). نیتروناز فرآورده های زغال سنگ، نفت و گاز تولید می شود. در لمس نرم تر و ابریشمی تر از لوسان و کاپرون. استحکام بیش از دو برابر کمتر از استحکام نایلون و الیاف لاوسان است. ازدیاد طول در شکست 16 - 22٪، رطوبت 1.5٪.

نیترون دارای تعدادی با ارزش است خواص: مقاوم در برابر اسیدهای معدنی، قلیاها، حلال های آلی برای تمیز کردن خشک، مقاوم در برابر باکتری ها، کپک ها، پروانه ها. از نظر خواص محافظ حرارتی، نیترون برتر از پشم است. در دمای 200 - 250 درجه سانتیگراد، نیترون نرم می شود. با شعله‌ای روشن و دودی می‌سوزد.

الیاف پلی وینیل کلرید (PVC). کلرساخته شده از اتیلن یا استیلن. دارای مقاومت در برابر عمل آب، اسیدها، قلیاها، عوامل اکسید کننده، پوسیدگی نیست، براقیت ندارد.

با توجه به حفاظت حرارتی خواصکمتر از پشم نیست استحکام در حالت مرطوب تغییر نمی کند، مقاومت کمی در برابر آب و هوای سبک دارد. عملیات حرارتی مرطوب - در 70٪. نقطه ضعف آن مقاومت در برابر حرارت کم است. کلر نمی سوزد، از احتراق پشتیبانی نمی کند. کلر برق دار است، بنابراین برای لباس های زیر پزشکی، و همچنین برای به دست آوردن پارچه های ابریشمی برجسته، خز مصنوعی و پارچه های لباس کار (ماهیگیران، جنگلبانان، آتش نشانان و غیره) استفاده می شود.

مقاومت در برابر محیط های تهاجمی، استحکام مکانیکی بالا، خاصیت ارتجاعی و سایر ویژگی های ارزشمند، الیاف مصنوعی را برای تولید نساجی مدرن ضروری کرده است.

از پلیمرهایی که در طبیعت وجود ندارند و با سنتز از ترکیبات طبیعی با وزن مولکولی کم به دست می آیند. انواع مواد اولیه و خواص متنوع پلیمرهای مصنوعی اصلی، دستیابی به الیاف با ویژگی های متفاوت و از پیش تعیین شده را ممکن می سازد.

توانایی پیش تنظیم خواص لازم پارچه برای صنعت نساجی مدرن از اهمیت بالایی برخوردار است. محصولات نسل جدید بیشتر با نیازهای بدن انسان سازگار هستند، دارای خواص چند منظوره و راحت هستند.

الیاف مصنوعی به طور فعال برای تولید لباس، لباس برای شرایط شدید و ورزش استفاده می شود.

در حال حاضر چندین هزار نوع الیاف مصنوعی وجود دارد و هر سال بر تعداد آنها افزوده می شود. رایج ترین آنها در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

الیاف پلی اورتان

از نظر خواص مکانیکی، الیاف پلی اورتان از بسیاری جهات شبیه رزوه های لاستیکی هستند، زیرا قادر به تغییر شکل های برگشت پذیر بسیار الاستیک است. چنین الیافی به مواد نساجی خاصیت ارتجاعی، مقاومت در برابر سایش، انعطاف پذیری، پایداری ابعادی، مقاومت در برابر چروک می دهد. آنها به ندرت در شکل خالص خود استفاده می شوند. مشارکت آنها در پارچه بیشتر به عنوان نخ های لاشه است که نخ های دیگری به دور آن پیچیده می شود. نقطه ضعف چنین الیافی پایداری حرارتی کم است. در حال حاضر در دمای 120 درجه سانتیگراد، الیاف پلی اورتان در حالت کشیده به طور قابل توجهی استحکام خود را از دست می دهند.

نمایندگان اصلی الیاف پلی یورتان اسامی تجاری مانند الاستین، لایکرا، اسپندکس، نئولان و غیره هستند.

الیاف پلی آمید

خاصیت متمایز الیاف پلی آمید افزایش مقاومت در برابر سایش است که 10 برابر بیشتر از پنبه، 20 برابر پشم و 50 برابر ویسکوز است. آنها همچنین با پایداری ابعادی بالا متمایز می شوند. از کاستی ها باید به مقاومت کم در برابر نور و عمل عرق اشاره کرد. در نور زرد می شوند و شکننده می شوند. علاوه بر این، چنین الیافی رطوبت کمی دارند و در معرض پر شدن قوی هستند. با این حال، بسیاری از کاستی های آنها را می توان با معرفی تثبیت کننده های مختلف برطرف کرد. اغلب الیاف پلی آمید به پارچه های مخلوط (با پنبه، پشم، ویسکوز) در قسمتی بیش از 10-15٪ اضافه می شود که عملاً ویژگی های بهداشتی محصولات را بدتر نمی کند، اما به طور قابل توجهی باعث بهبود مکانیکی می شود. این الیاف به طور گسترده در تولید جوراب بافی و لباس بافتنی، برای تولید نخ های خیاطی و مغازه خیاطی استفاده می شود.

نام های تجاری اصلی: کاپرون، آنید، نایلون، تاکتل، مریل و غیره.

الیاف پلی استر

خاصیت اصلی الیاف پلی استر افزایش مقاومت در برابر حرارت است که از عملکرد تمام الیاف طبیعی و شیمیایی بیشتر است. تولید چنین الیافی به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی بالا در حال حاضر جایگاه پیشرو در بین الیاف شیمیایی را به خود اختصاص داده است. آنها خاصیت ارتجاعی و مقاومت بالایی در برابر سایش دارند. پارچه های ساخته شده از چنین الیافی شکل خود را به خوبی حفظ می کنند، چروک نمی شوند و درجه انقباض کمی دارند. معایب افزایش سفتی، تمایل به لایه برداری، برقی شدن قوی و رطوبت سنجی کم است. معایب با اصلاح مواد اولیه برطرف می شود. از الیاف پلی استر مخلوط با مواد طبیعی (پنبه، پشم، کتان)، و همچنین پارچه های ویسکوز، پیراهن، لباس، کت و شلوار و کت و همچنین خز مصنوعی با موفقیت تولید می شود. در عین حال، چنین مضراتی مانند چروک شدن از بین می رود، مقاومت سایشی با حفظ خواص بهداشتی افزایش می یابد.

نام های تجاری: لاوسان، پلی استر، تریلن و غیره.

الیاف پلی اکریلونیتریل

چنین الیافی به دلیل شباهت خواص مکانیکی آنها "پشم مصنوعی" نامیده می شود. آنها دارای مقاومت نور بالا و مقاومت در برابر حرارت، استحکام کافی هستند، شکل خود را به خوبی حفظ می کنند. از جمله کاستی ها، شایان ذکر است رطوبت سنجی کم، تمایل به تشکیل قرص ها، سفتی و برق زدگی است. با این حال، تمام معایب با اصلاح حذف می شوند. در تجارت خیاطی، آنها عمدتا برای دوخت لباس های بیرونی مخلوط با پشم، خز مصنوعی استفاده می شوند.

نام های تجاری: نیترون، اکریلیک، اکریلان، کشمیر و غیره.

الیاف پلی الفین

ویژگی بارز الیاف پلی پروپیلن چگالی کم آنهاست. اینها از همه نوع فیبر سبک ترین هستند. علاوه بر این، رطوبت آنها تقریباً صفر است، بنابراین در آب فرو نمی روند. چنین الیافی خواص عایق حرارتی خوبی دارند. نقطه ضعف آن مقاومت حرارتی کم (115 درجه سانتیگراد) است که با اصلاح می توان آن را تراز کرد. ایجاد مواد دو لایه بهینه است که در آن لایه زیرین از الیاف پلی الفین و لایه بالایی از الیاف سلولز رطوبت سنجی ساخته شده است. این فناوری به لایه زیرین اجازه می دهد تا خشک بماند، اما رطوبت را به لایه بالایی رطوبت رسان می برد. اغلب هنگام دوخت لباس زیر، لباس ورزشی و همچنین جوراب با ویژگی های بهداشتی افزایش یافته استفاده می شود.

نام های تجاری: Herculon، Ulstren، Found، Meraklon و غیره.

الیاف پلی اتیلن عمدتاً برای اهداف فنی استفاده می شود. نام های تجاری: طیف، دینما، تکمیلون.

الیاف پی وی سی

الیاف پلی وینیل کلراید دارای مقاومت شیمیایی بالا، رسانایی الکتریکی پایین و مقاومت حرارتی بسیار کم (از بین رفتن در دمای 100 درجه سانتیگراد) هستند. هنگامی که الیاف مالش داده می شود، بار الکترواستاتیک بالایی پیدا می کند که به کتانی ساخته شده از آن خواص درمانی در درمان بیماری هایی مانند سیاتیک و آرتریت می بخشد. علاوه بر این، چنین الیافی با درجه بالایی از انقباض پس از عملیات حرارتی مشخص می شوند. از این خاصیت برای به دست آوردن یک سطح برجسته زیبا از پارچه استفاده می شود. علاوه بر این، الیاف پلی وینیل کلرید در ساخت فرش های پرز، خز مصنوعی، چرم مصنوعی استفاده می شود.

قرن نوزدهم با اکتشافات مهم در علم و فناوری مشخص شد. رونق فنی شدید تقریباً بر تمام زمینه های تولید تأثیر گذاشت ، بسیاری از فرآیندها خودکار شدند و به سطح کیفی جدیدی منتقل شدند. انقلاب فنی از صنعت نساجی نیز عبور نکرد - در سال 1890، الیاف ساخته شده با استفاده از واکنش های شیمیایی برای اولین بار در فرانسه به دست آمد. تاریخچه الیاف شیمیایی با این اتفاق آغاز شد.

انواع، طبقه بندی و خواص الیاف شیمیایی

طبق طبقه بندی، تمام الیاف به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: آلی و معدنی. الیاف ارگانیک شامل الیاف مصنوعی و مصنوعی است. تفاوت آنها در این است که مصنوعی ها از مواد طبیعی (پلیمرها) اما با کمک واکنش های شیمیایی ایجاد می شوند. الیاف مصنوعی از پلیمرهای مصنوعی به عنوان مواد اولیه استفاده می کنند، در حالی که فرآیندهای تولید پارچه تفاوت اساسی ندارند. الیاف غیر آلی شامل گروهی از الیاف معدنی است که از مواد خام معدنی به دست می آیند.

از سلولز هیدراته، استات سلولز و پلیمرهای پروتئینی به عنوان مواد اولیه برای الیاف مصنوعی و از پلیمرهای کربوچین و هتروچین برای الیاف مصنوعی استفاده می شود.

با توجه به اینکه در تولید الیاف شیمیایی از فرآیندهای شیمیایی استفاده می شود، می توان با استفاده از پارامترهای مختلف فرآیند تولید، ویژگی های الیاف، در درجه اول مکانیکی را تغییر داد.

ویژگی های اصلی متمایز کننده الیاف شیمیایی در مقایسه با الیاف طبیعی عبارتند از:

استحکام بالا؛
توانایی کشش؛
استحکام کششی و بارهای طولانی مدت با مقاومت های مختلف؛
مقاومت در برابر نور، رطوبت، باکتری ها؛
مقاومت در برابر چین و چروک

برخی از انواع خاص در برابر دماهای بالا و محیط های تهاجمی مقاوم هستند.

نخ های شیمیایی GOST

طبق GOST همه روسیه، طبقه بندی الیاف شیمیایی بسیار پیچیده است.

الیاف و نخ های مصنوعی طبق GOST به دو دسته تقسیم می شوند:

الیاف مصنوعی؛
نخ های مصنوعی برای پارچه بند ناف؛
نخ های مصنوعی برای محصولات فنی؛
نخ های فنی برای ریسمان؛
نخ های نساجی مصنوعی

الیاف و نخ های مصنوعی به نوبه خود از گروه های زیر تشکیل می شوند: الیاف مصنوعی، نخ های مصنوعی برای پارچه بند ناف، برای محصولات فنی، نخ های مصنوعی فیلم و نساجی.

هر گروه شامل یک یا چند زیرگونه است. هر زیرگونه کد خود را در کاتالوگ دارد.

فناوری به دست آوردن، تولید الیاف شیمیایی

تولید الیاف شیمیایی مزایای زیادی نسبت به الیاف طبیعی دارد:

اولا، تولید آنها به فصل بستگی ندارد.
ثانیاً، خود فرآیند تولید، اگرچه بسیار پیچیده است، اما بسیار کمتر پر زحمت است.
ثالثاً، فرصتی برای به دست آوردن فیبر با پارامترهای از پیش تعیین شده است.

از دیدگاه فناوری، این فرآیندها پیچیده هستند و همیشه شامل چندین مرحله هستند. ابتدا ماده اولیه به دست می آید سپس به محلول مخصوص ریسندگی تبدیل می شود و سپس الیاف شکل گرفته و تکمیل می شود.

تکنیک های مختلفی برای تشکیل الیاف استفاده می شود:

استفاده از ملات مرطوب، خشک یا خشک و مرطوب؛
استفاده از برش فویل فلزی؛
استخراج از مذاب یا پراکندگی؛
نقاشی؛
مسطح کردن؛
قالب گیری ژل.

کاربرد الیاف شیمیایی

الیاف شیمیایی کاربرد بسیار گسترده ای در بسیاری از صنایع دارند. مزیت اصلی آنها هزینه نسبتا کم و عمر طولانی است. پارچه های ساخته شده از الیاف شیمیایی به طور فعال برای دوخت لباس های خاص، در صنعت خودرو - برای تقویت لاستیک ها استفاده می شود. در تکنیک انواع مختلف، بیشتر از مواد نبافته ساخته شده از الیاف مصنوعی یا معدنی استفاده می شود.

الیاف شیمیایی نساجی

محصولات گازی پالایش نفت و زغال سنگ به عنوان مواد خام برای تولید الیاف نساجی با منشاء شیمیایی (به ویژه برای تولید الیاف مصنوعی) استفاده می شود. بنابراین، الیافی سنتز می شوند که از نظر ترکیب، خواص و روش احتراق متفاوت هستند.

در میان محبوب ترین ها:

الیاف پلی استر (lavsan، krimplen)؛
الیاف پلی آمید (نایلون، نایلون)؛
الیاف پلی اکریلونیتریل (نیترون، اکریلیک)؛
الیاف الاستین (لیکرا، دورلاستان).

در میان الیاف مصنوعی، رایج ترین آنها ویسکوز و استات است. الیاف ویسکوز از سلولز - عمدتاً صنوبر - به دست می آید. از طریق فرآیندهای شیمیایی، می توان به این الیاف شباهت بصری به ابریشم طبیعی، پشم یا پنبه داد. فیبر استات از ضایعات تولید پنبه ساخته می شود، بنابراین رطوبت را به خوبی جذب می کنند.

منسوجات نبافته الیاف شیمیایی

مواد نبافته را می توان هم از الیاف طبیعی و هم از الیاف شیمیایی به دست آورد. اغلب مواد نبافته از مواد بازیافتی و ضایعات صنایع دیگر تولید می شوند.

پایه فیبری که با روش های مکانیکی، آیرودینامیکی، هیدرولیکی، الکترواستاتیکی یا فیبرسازی تهیه می شود، بسته می شود.

مرحله اصلی در تولید مواد منسوجات، مرحله چسباندن پایه فیبری است که به یکی از روش های زیر به دست می آید:

مواد شیمیایی یا چسب (چسب)- تار تشکیل شده با یک جزء چسبنده به شکل محلول آبی آغشته، پوشانده یا آبیاری می شود که کاربرد آن می تواند پیوسته یا تکه تکه باشد.
حرارتی- در این روش از خواص ترموپلاستیک برخی الیاف مصنوعی استفاده می شود. گاهی اوقات از الیاف تشکیل دهنده مواد نبافته استفاده می شود، اما در اغلب موارد، مقدار کمی الیاف با نقطه ذوب پایین (دو جزئی) عمداً در مرحله ریسندگی به مواد منسوج اضافه می شود.

تاسیسات صنعت الیاف شیمیایی

از آنجایی که تولیدات شیمیایی حوزه های مختلفی از صنعت را پوشش می دهد، کلیه تاسیسات صنایع شیمیایی بسته به مواد اولیه و کاربرد به 5 کلاس تقسیم می شوند:

مواد آلی؛
مواد معدنی؛
مواد سنتز آلی؛
مواد خالص و مواد شیمیایی؛
گروه دارویی و پزشکی

با توجه به نوع هدف، تاسیسات صنعت الیاف شیمیایی به اصلی، کارخانه ای عمومی و کمکی تقسیم می شوند.

الیاف مصنوعی

الیاف شیمیایی به دست آمده از پلیمرهای مصنوعی. الیاف مصنوعی یا از مذاب پلیمری چرخانده می شوند ( پلی آمید, پلی استر, پلی اولفینیا از محلول پلیمری ( پلی اکریلونیتریل, پی وی سی, پلی وینیل الکل) به روش خشک یا مرطوب. الیاف مصنوعی به صورت نخ های نساجی و بند ناف تولید می شوند. تک رشته ای، همچنین فیبر اصلی. تنوع خواص پلیمرهای مصنوعی اولیه، دستیابی به الیاف مصنوعی با خواص مختلف را ممکن می‌سازد، در حالی که امکان تغییر خواص الیاف مصنوعی بسیار محدود است، زیرا آنها تقریباً از یک پلیمر تشکیل می‌شوند. سلولزیا مشتقات آن). الیاف مصنوعی با استحکام بالا، مقاومت در برابر آب، مقاومت در برابر سایش، کشش و مقاومت در برابر مواد شیمیایی مشخص می شوند.

از سال 1931، به غیر از لاستیک بوتادین، الیاف و پلیمرهای مصنوعی وجود نداشت و برای ساخت الیاف، تنها مواد شناخته شده در آن زمان بر پایه پلیمر طبیعی سلولز استفاده می شد.

تغییرات انقلابی در اوایل دهه 1960 رخ داد، زمانی که پس از اعلام برنامه معروف شیمیایی سازی برای اقتصاد ملی، صنعت کشور ما شروع به تسلط بر تولید الیاف بر اساس پلی کاپروآمید، پلی استرها، پلی اتیلن، پلی اکریلونیتریل، پلی پروپیلن و غیره کرد. پلیمرها

در آن زمان، پلیمرها تنها جایگزین ارزان قیمت برای مواد خام طبیعی کمیاب - پنبه، ابریشم، پشم بودند. اما به زودی درک شد که پلیمرها و الیاف مبتنی بر آنها گاهی بهتر از مواد طبیعی مورد استفاده سنتی هستند - آنها سبک تر، قوی تر، مقاوم تر در برابر حرارت هستند و قادر به کار در محیط های تهاجمی هستند. بنابراین شیمیدانان و فناوران تمام تلاش خود را به سمت ایجاد پلیمرهای جدید با ویژگی های کارایی بالا و روش های فرآوری آنها معطوف کردند. و آنها در این تجارت به نتایجی دست یافتند و گاه از نتایج فعالیت های مشابه شرکت های معروف خارجی پیشی گرفتند.

در اوایل دهه 1970، الیاف کولار (ایالات متحده آمریکا) که از نظر قدرت شگفت انگیز بودند، در خارج از کشور ظاهر شدند، کمی بعد - Twaron (هلند)، تکنورا (ژاپن) و سایرین ساخته شده از پلیمرهای معطر، که در مجموع آرامیدها نامیده می شوند. بر اساس چنین الیافی، مواد کامپوزیتی مختلفی ایجاد شد که با موفقیت برای ساخت قطعات حیاتی هواپیما و موشک، و همچنین طناب لاستیک، جلیقه ضد گلوله، لباس ضد حریق، طناب، تسمه‌های محرک، نوار نقاله مورد استفاده قرار گرفت. کمربند و بسیاری از محصولات دیگر.

این الیاف به طور گسترده در مطبوعات جهان تبلیغ شد. با این حال، تنها دایره باریکی از متخصصان می دانند که در همان سال ها، شیمیدانان و فناوران روسی به طور مستقل تریلون فیبر آرامید را ایجاد کردند که از نظر خواص آن نسبت به آنالوگ های خارجی پایین نیست. و سپس در اینجا روشهایی برای به دست آوردن الیاف SVM و Armos ایجاد شد که استحکام آنها یک و نیم برابر از استحکام کولار بیشتر است و استحکام ویژه (یعنی استحکام در واحد وزن) از قدرت آلیاژ بالا بیشتر است. فولاد 10-13 برابر! و اگر استحکام کششی فولاد 160-220 کیلوگرم بر میلی متر مربع باشد، اکنون کار برای ایجاد الیاف پلیمری با استحکام تا 600 کیلوگرم بر میلی متر مربع در حال انجام است.

دسته دیگری از پلیمرهای مناسب برای تولید الیاف با استحکام بالا، پلی استرهای معطر کریستال مایع هستند، یعنی پلیمرهایی که دارای خواص کریستال در حالت مایع هستند. الیاف مبتنی بر آنها نه تنها با مزایای الیاف آرامید، بلکه با مقاومت در برابر تشعشع بالا و همچنین مقاومت در برابر اسیدهای معدنی و حلال های آلی مختلف مشخص می شوند. این یک ماده ایده آل برای تقویت لاستیک و ایجاد کامپوزیت های بسیار پر است. بر اساس آن، نمونه هایی از راهنماهای نور ایجاد شد که کیفیت آنها با بالاترین سطح جهانی مطابقت دارد. و کار فوری ایجاد کامپوزیت های مولکولی است، یعنی مواد کامپوزیتی که در آن مولکول های پلیمرهای کریستال مایع خود به عنوان اجزای تقویت کننده عمل می کنند.

مولکول های پلیمرهای معمولی، علاوه بر کربن، حاوی اتم های عناصر دیگر - هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن هستند. اما اکنون روش هایی برای به دست آوردن الیافی که در واقع کربن پلیمری خالص هستند ابداع شده است. چنین الیافی دارای استحکام و سختی (بیش از 700 کیلوگرم بر میلی متر مربع) و همچنین ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین، مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی، دما و تشعشع بالا هستند. این به آنها اجازه می دهد تا با موفقیت برای ساخت مواد کامپوزیتی - فیبر کربن، مورد استفاده در حیاتی ترین واحدهای ساختاری هواپیماهای پرسرعت، موشک ها و فضاپیماها استفاده شوند.

استفاده از فیبر کربن از نظر اقتصادی بسیار سودآور است. به ازای هر واحد وزن محصول ساخته شده از آن، شما باید 3 برابر انرژی کمتری نسبت به محصول ساخته شده از فولاد و 20 برابر کمتر از تیتانیوم مصرف کنید. یک تن CFRP می تواند جایگزین 10 تا 20 تن فولاد پر آلیاژ شود. توربین پمپ فیبر کربن که برای پمپاژ اسیدهای معدنی تا دمای 150 درجه سانتیگراد مناسب است، نصف قیمت و شش برابر بیشتر عمر می کند. پیچیدگی ساخت قطعات با پیکربندی پیچیده نیز کاهش می یابد.

تولید الیاف مصنوعی با سرعت بیشتری نسبت به تولید الیاف مصنوعی در حال توسعه است. این به دلیل در دسترس بودن مواد اولیه و توسعه سریع پایه مواد خام، شدت کار کمتر فرآیندهای تولید، و به ویژه تنوع خواص و کیفیت بالای الیاف مصنوعی است. در این راستا، الیاف مصنوعی به تدریج جایگزین الیاف طبیعی، بلکه مصنوعی در تولید برخی از کالاهای مصرفی و محصولات فنی می شوند.

در سال 1968 تولید جهانی الیاف مصنوعی به 3760300 تن رسید. تی(حدود 51.6 درصد از کل خروجی الیاف شیمیایی). برای اولین بار، تولید الیاف مصنوعی در مقیاس صنعتی در اواسط دهه 30 سازماندهی شد. قرن 20 در آمریکا و آلمان

کاپرون

الیاف رزین های پلی آمید در کشور ما به نام های کاپرون و آنید شناخته می شوند که تقریباً از نظر کیفیت با یکدیگر تفاوتی ندارند.

کاپرون یا فیبر کاپرون یک ماده سفید شفاف و بسیار بادوام است. خاصیت ارتجاعی کاپرون بسیار بیشتر از ابریشم است. کاپرون به الیاف پلی آمید اشاره دارد. نایلون در کارخانه های ما و از مواد ما به صورت مصنوعی ساخته می شود. مشتقات اولیه اسیدهای آمینه کاپرون را می توان محصول برهمکنش درون مولکولی گروه کربوکسیل و گروه آمینه مولکول اسید آمینه هگزانوئیک 6 در نظر گرفت:

به طور ساده، تبدیل کاپرولاکتام به پلیمری که از آن الیاف نایلون تولید می شود را می توان به صورت زیر نشان داد:

کاپرولاکتام در حضور آب به اسید آمینه هگزانوئیک 6 تبدیل می شود که مولکول های آن با یکدیگر واکنش می دهند. در نتیجه این واکنش، ماده ای با مولکولی بالا تشکیل می شود که درشت مولکول های آن ساختاری خطی دارند. واحدهای پلیمری منفرد بقایای اسید آمینه هگزانوئیک هستند. پلیمر یک رزین است. برای به دست آوردن الیاف، آن را ذوب کرده، از طریق نخ ریسی عبور می دهند. جت های پلیمر توسط جریانی از هوای سرد خنک می شوند و به الیاف تبدیل می شوند که برای تشکیل رشته ها به هم می پیچند.

پس از آن، کاپرون تحت درمان شیمیایی اضافی قرار می گیرد. قدرت کاپرون به تکنولوژی و مراقبت از تولید بستگی دارد. کاپرون تمام شده، ماده سفید شفاف و بسیار بادوام است. حتی یک نخ نایلونی با قطر 0.1 میلی متر می تواند 0.55 کیلوگرم را تحمل کند.

در خارج از کشور الیاف مصنوعی از نوع کاپرون را پرلون و نایلون می نامند. کاپرون در انواع مختلفی تولید می شود. نایلون شفاف کریستالی دوام بیشتری نسبت به مات با رنگ مایل به زرد یا شیری دارد.

همراه با استحکام بالا، الیاف نایلون با مقاومت در برابر سایش، عمل تغییر شکل مکرر (خم شدن) مشخص می شوند.

الیاف نایلون رطوبت را جذب نمی کنند، بنابراین در هنگام خیس شدن استحکام خود را از دست نمی دهند. اما فیبر کاپرون دارای معایبی نیز می باشد. در برابر عمل اسیدها مقاومت چندانی ندارد ماکرومولکول های کاپرون در محل پیوندهای آمیدی تحت هیدرولیز قرار می گیرند. مقاومت حرارتی کاپرون نیز نسبتاً کم است. هنگامی که گرم می شود، قدرت آن کاهش می یابد، در 2150 درجه سانتیگراد ذوب رخ می دهد.

محصولات کاپرون، و در ترکیب با کاپرون، قبلاً در زندگی روزمره ما رایج شده اند. لباس ها از نخ های کاپرون دوخته می شوند که بسیار ارزان تر از لباس های ساخته شده از مواد طبیعی هستند. تورهای ماهیگیری، خط ماهیگیری، مواد فیلتر، پارچه بند ناف از کاپرون ساخته شده است. لاشه لاستیک های خودرو و هواپیما از پارچه بند ناف ساخته شده است. لاستیک های دارای طناب نایلونی از دوام بیشتری نسبت به لاستیک های ویسکوز و طناب نخی برخوردار هستند. از رزین نایلونی برای تولید پلاستیک استفاده می شود که از آن قطعات مختلف ماشین آلات، چرخ دنده ها، پوسته های بلبرینگ و ... ساخته می شود. صنعت روسیه الیاف مصنوعی را حتی قوی تر از نایلون تولید می کند، به عنوان مثال، ابریشم استات سنگین، که از نظر استحکام از سیم فولادی پیشی می گیرد. این ابریشم می تواند 126 کیلوگرم در هر میلی متر مربع و سیم فولادی - 110 کیلوگرم را تحمل کند.

لوسان

لوسان (پلی اتیلن ترفتالات)نماینده پلی استرها این یک محصول پلی تراکمی از الکل دی هیدریک اتیلن گلیکول HO-CH2CH2-OH و اسید دی بازیک - اسید ترفتالیک (1،4-بنزندی کربوکسیلیک) HOOC-C6H4-COOH است (معمولاً از خود اسید ترفتالیک استفاده نمی شود، بلکه از دی متیل استر آن استفاده می شود). پلیمر متعلق به پلی استرهای خطی است و به صورت رزین به دست می آید. وجود گروه‌های قطبی O-CO- که به طور منظم در امتداد زنجیره ماکرومولکول قرار دارند، منجر به افزایش برهم‌کنش‌های بین مولکولی می‌شود و سفتی را به پلیمر می‌بخشد. ماکرومولکول های موجود در آن به طور تصادفی، در مرتب شده اند

تولید الیاف مصنوعی به صورت صنعتی در سال 1938 آغاز شد. در حال حاضر، چندین ده مورد از آنها وجود دارد. وجه اشتراک همه آنها این است که ماده اولیه ترکیبات با وزن مولکولی کم است که از طریق سنتز شیمیایی به پلیمر تبدیل می شوند. با حل یا ذوب پلیمرهای حاصل، محلول ریسندگی یا ریسندگی تهیه می شود. آنها از یک محلول یا مذاب قالب گیری می شوند و تنها پس از آن در معرض تکمیل قرار می گیرند.

انواع

بسته به ویژگی‌هایی که ساختار ماکرومولکول‌ها را مشخص می‌کند، الیاف مصنوعی معمولاً به زنجیره‌های هترو و کربوزنجیره تقسیم می‌شوند. اولی شامل مواردی است که از پلیمرها به دست می آید، که در ماکرومولکول های آنها، علاوه بر کربن، عناصر دیگری نیز وجود دارد - نیتروژن، گوگرد، اکسیژن و غیره. اینها شامل پلی استر، پلی اورتان، پلی آمید و پلی اوره است. الیاف مصنوعی زنجیره کربن با این واقعیت مشخص می شود که زنجیره اصلی آنها از اتم های کربن ساخته شده است. این گروه شامل پلی وینیل کلراید، پلی اکریلونیتریل، پلی اولفین، پلی وینیل الکل و حاوی فلوئور می باشد.

پلیمرهایی که به عنوان پایه ای برای به دست آوردن الیاف هتروزنجیره ای عمل می کنند از طریق پلی تراکم به دست می آیند و محصول از مذاب قالب گیری می شود. کربوزنجیره ها با پلیمریزاسیون زنجیره ای به دست می آیند و معمولاً از محلول ها و در موارد نادر از مذاب ها تشکیل می شوند. شما می توانید یک فیبر پلی آمید مصنوعی را در نظر بگیرید که به آن سیبلون می گویند.

ایجاد و کاربرد

به نظر می رسد که کلمه ای مانند siblon برای بسیاری کاملاً ناآشنا است ، اما قبلاً روی برچسب های لباس می توان اختصار VVM را مشاهده کرد که زیر آن یک فیبر ویسکوز با مدول بالا پنهان شده بود. سپس به نظر سازندگان می رسید که چنین نامی زیباتر از siblon به نظر می رسد که می تواند با نایلون و نایلون مرتبط باشد. تولید الیاف مصنوعی از این نوع از درخت کریسمس انجام می شود، مهم نیست که چقدر افسانه به نظر می رسد.

ویژگی های خاص

سیبلون در اوایل دهه 70 قرن گذشته ظاهر شد. این یک ویسکوز بهبود یافته است. در مرحله اول، سلولز از چوب به دست می آید، به شکل خالص آن جدا می شود. بیشترین مقدار آن در پنبه یافت می شود - حدود 98٪، اما نخ های عالی از الیاف پنبه حتی بدون آن به دست می آید. بنابراین، برای تولید سلولز، از چوب بیشتر استفاده می شود، به ویژه مخروطیان، که در آن حاوی 40-50٪ است و بقیه اجزای غیر ضروری هستند. آنها باید در الیاف مصنوعی دفع شوند.

فرآیند خلقت

به صورت مصنوعی، الیاف به صورت مرحله ای تولید می شوند. در مرحله اول، فرآیند پخت و پز انجام می شود که در طی آن تمام مواد اضافی از تراشه های چوب به محلول منتقل می شوند و زنجیره های پلیمری طولانی به قطعات جداگانه شکسته می شوند. به طور طبیعی، فقط آب گرم در اینجا کافی نیست، معرف های مختلفی اضافه می شود: ناترون ها و دیگران. فقط خمیرسازی با افزودن سولفات ها باعث می شود که خمیر مناسب برای تولید سیبلون به دست آید، زیرا حاوی ناخالصی های کمتری است.

وقتی خمیر از قبل هضم شد، برای سفید کردن، خشک کردن و فشار دادن فرستاده می شود و سپس به جایی که نیاز است منتقل می شود - این تولید کاغذ، سلفون، مقوا و الیاف است، یعنی بعد از آن چه اتفاقی می افتد؟

پس پردازش

اگر می خواهید مصنوعی بگیرید و سپس ابتدا باید محلول ریسندگی تهیه کنید. سلولز جامدی است که به راحتی حل نمی شود. بنابراین، معمولاً به یک استر اسید دی تیو کربنیک محلول در آب تبدیل می شود. فرآیند تبدیل به این ماده بسیار طولانی است. ابتدا سلولز با قلیایی داغ و به دنبال آن فشرده می شود، در حالی که عناصر غیر ضروری وارد محلول می شوند. پس از فشردن، توده خرد می شود و سپس در محفظه های مخصوص قرار می گیرد، جایی که مرحله اولیه رسیدن شروع می شود - مولکول های سلولز به دلیل تخریب اکسیداتیو تقریباً نصف می شوند. در مرحله بعد، سلولز قلیایی با دی سولفید کربن واکنش می دهد که امکان به دست آوردن زانتات را فراهم می کند. این یک توده خمیر مانند به رنگ نارنجی، یک استر از دی تیو کربنیک اسید و ماده اولیه است. این محلول به دلیل ویسکوزیته آن "ویسکوز" نامیده شد.

بعد از آن فیلتراسیون برای حذف آخرین ناخالصی ها انجام می شود. هوای محلول با "جوشیدن" اتر در خلاء آزاد می شود. همه این عملیات منجر به این واقعیت می شود که زانتات مانند عسل جوان - زرد و چسبناک می شود. روی این محلول ریسندگی کاملا آماده است.

به دست آوردن الیاف

راه حل از طریق قالب ها منتقل می شود. الیاف به سادگی به روش سنتی چرخیده نمی شوند. مقایسه این عملیات با منسوجات ساده دشوار است، درست تر است که بگوییم این یک فرآیند شیمیایی است که به میلیون ها جریان ویسکوز مایع اجازه می دهد تا به الیاف جامد تبدیل شوند. در خاک روسیه، ویسکوز و سیبلون از سلولز به دست می آید. نوع دوم الیاف یک و نیم برابر قوی تر از اولی است، با مقاومت بیشتر در برابر قلیایی مشخص می شود، پارچه های ساخته شده از آن رطوبت سنجی هستند، انقباض و چروک شدن کمتری دارند. و تفاوت در فرآیندهای تولید ویسکوز و سیبلون در لحظه ای ظاهر می شود که الیاف مصنوعی تازه "تولد شده" در حمام بارش پس از اسپینرها ظاهر می شوند.

شیمی به کمک

برای بدست آوردن ویسکوز، اسید سولفوریک را داخل حمام می ریزند. این برای تجزیه اتر طراحی شده است که در نتیجه الیاف سلولزی خالص ایجاد می شود. در صورت نیاز به سیبلون، استری که تا حدی مانع هیدرولیز استر می شود به حمام اضافه می شود، بنابراین نخ ها حاوی زانتات باقی مانده خواهند بود. و چه چیزی می دهد؟ سپس الیاف کشیده می شوند و شکل می گیرند. هنگامی که بقایای زانتات در الیاف پلیمری وجود دارد، معلوم می شود که زنجیره های سلولز پلیمری در امتداد محور الیاف کشیده می شود و آنها را به طور تصادفی مرتب نمی کند، که برای ویسکوز معمولی است. پس از کشیدن، دسته الیاف به طول 2-10 میلی متر برش داده می شود. پس از چند مرحله دیگر، الیاف به صورت عدل فشرده می شوند. یک تن چوب برای تولید 500 کیلوگرم خمیر کافی است که از آن 400 کیلوگرم الیاف سیبلون تولید خواهد شد. ریسندگی پالپ حدود دو روز انجام می شود.

بعدی برای سیبلون چیست؟

در دهه 1980، از این الیاف مصنوعی به عنوان افزودنی برای پنبه استفاده می شد تا نخ ها بهتر بچرخند و نشکند. از سیبلون برای ساخت زیرلایه‌های چرم مصنوعی و همچنین در ساخت محصولات آزبست استفاده می‌شد. در آن زمان، فن‌آوران علاقه‌ای به ایجاد چیز جدیدی نداشتند، آنها برای اجرای برنامه‌های خود به حداکثر فیبر نیاز داشتند.

و در غرب در آن زمان از الیاف ویسکوز با مدول بالا برای تولید پارچه هایی استفاده می شد که در مقایسه با پنبه ارزان و بادوام بود، اما در عین حال رطوبت را به خوبی جذب می کرد و تنفس می کرد. اکنون روسیه مناطق پنبه ای خاص خود را ندارد، بنابراین امیدهای زیادی به سیبلون دوخته شده است. فقط تقاضا برای آن هنوز زیاد نیست ، زیرا تقریباً هیچ کس پارچه و لباس تولید داخلی نمی خرد.

الیاف پلیمری

آنها معمولا به طبیعی، مصنوعی و مصنوعی تقسیم می شوند. طبیعی آن دسته از الیاف هستند که تشکیل آنها در شرایط طبیعی انجام می شود. آنها معمولاً بر اساس منشاء آنها که ترکیب شیمیایی آنها را تعیین می کند به حیوانات و گیاهان طبقه بندی می شوند. اولین آنها از پروتئین، یعنی کاروتن تشکیل شده است. این ابریشم و پشم است. دومی از سلولز، لیگنین و همی سلولز تشکیل شده است.

الیاف مصنوعی مصنوعی از پردازش شیمیایی پلیمرهایی که در طبیعت وجود دارند به دست می آیند. این شامل الیاف استات، ویسکوز، آلژینات و پروتئین است. ماده اولیه تولید آنها سولفات یا خمیر چوب سولفیت است. الیاف دست ساز به صورت نخ نساجی و بند ناف و همچنین به صورت الیاف اصلی تولید می شود که همراه با سایر الیاف در تولید پارچه های مختلف فرآوری می شود.

الیاف پلی آمید مصنوعی از پلیمرهای مشتق شده مصنوعی به دست می آید. به عنوان ماده اولیه در این فرآیند، از الیاف پلیمری استفاده می‌شود که از ماکرومولکول‌های انعطاف‌پذیر ساختاری کمی منشعب یا خطی تشکیل شده‌اند که دارای جرم قابل توجهی هستند - بیش از 15000 واحد جرم اتمی و همچنین توزیع وزن مولکولی بسیار باریک. بسته به نوع، الیاف مصنوعی قادر به داشتن درجه بالایی از استحکام، ارزش قابل توجهی در رابطه با ازدیاد طول، کشش، مقاومت در برابر بارهای متعدد، تغییر شکل های باقیمانده کم و بازیابی سریع پس از برداشتن بار هستند. به همین دلیل است که علاوه بر استفاده در منسوجات، به عنوان عناصر تقویت کننده در ساخت کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گرفتند و همه اینها باعث می شد که خواص ویژه الیاف مصنوعی ایجاد شود.

نتیجه

در چند سال گذشته، می توان افزایش بسیار مداومی در تعداد پیشرفت ها در توسعه الیاف پلیمری جدید، به ویژه، پاراآرامید، پلی اتیلن، مقاوم در برابر حرارت، ترکیبی، که ساختار آن هسته-پوسته است مشاهده کرد. پلیمرهای هتروسیکلیک، که شامل ذرات مختلف، به عنوان مثال، نقره یا فلزات دیگر است. اکنون مواد نایلون دیگر در حد مهندسی نیست، زیرا اکنون تعداد زیادی الیاف جدید وجود دارد.