Luonnolliset ja synteettiset kuidut. Tekstiilikuidut ja langat. Luokitus. Keinotekoiset kuidut. Synteettisten kankaiden tyypit ja nimet

Synteettinen kuituja kutsutaan kuiduiksi, joiden vastaanottamisen yhteydessä tapahtuu yksinkertaisten molekyylien synteesi. Synteettisiä kuituja ovat: lavsaani, nitron, nailon, kloori, vinoli, polyeteeni, polypropeeni ja muut kuidut. Raaka-aineesta riippuen saadaan seuraavat polymeerit: polyamidi, polyesteri, polyakryylinitriili, polyvinyylikloridi, polyvinyylialkoholi, polyuretaani. Kemiallisen kuidun luomisen ominaisuus on, että muodostusprosessi on samalla sen kehruu.

Polyamidikuituja. Yleisimmin käytetty polyamidi nylon kuidut. Raaka-aine nailonkuidun valmistukseen on bentseeni ja fenoli(hiilen jalostustuotteet). Kemiantehtaissa ne jalostetaan kaprolaktaani... Nailonhartsi on prosessoitu kapronolaktaanista. Tämä sulate, joka pakotetaan raon läpi suulakkeesta, tulee ulos ohuina virroina, jotka jähmettyvät puhallettaessa ilmalla. Yhdessä koneessa voi olla 60-100 meistiä. Kemiallisen kuidun tyypistä riippuen suulakkeessa on eri määrä erikokoisia reikiä. Kuidut venytetään, kierretään, käsitellään kuumalla vedellä rakenteen kiinnittämiseksi. Menetelmiä onttojen nylonkuitujen, jotka ovat profiloituja ja erittäin kutistuvia, valmistamiseksi on myös kehitetty. Sitä käytetään sukkakankaiden, neuleiden, ompelulankojen ja teknisten tarkoituksiin käytettävien kankaiden valmistukseen. Valmistus prosessi anida ja enant ovat samanlaisia ​​kuin nailonkuidun valmistus.

Ominaisuudet polyamidikuidut: keveys, elastisuus, korkea vetolujuus, korkea kemiallinen kestävyys, pakkaskestävyys, mikro-organismien ja homeenkestävyys. Kuidut liukenevat väkeviin happoihin ja fenoliin.

Palavat kuidut, joissa on sinertävä liekki, muodostaen lopussa sulan ruskean pallon.

Polyamidi sisältää silkki- jota käytetään kevyiden mekko- ja puserokankaiden valmistukseen ja megalop- kemiallisesti muunneltu kuitu, hygroskooppinen, kestävä, kulutusta kestävä, antaa kankaalle lisääntyneen hohtavan kiillon. Polyamidiprofiililanka - trilobaali Sitä käytetään silkkityyppisissä kankaissa, jotka ovat ulkonäöltään luonnonsilkkiä muistuttavia.

Polyesterikuituja. Lavsan valmistetaan öljyjalostetuista tuotteista. Ei muuta ominaisuuksiaan märkänä.

Ominaisuudet lavsan-kuidut: ne ovat kevyitä, kimmoisia, koinkestäviä, hajoamiskestäviä, happojen ja alkalien tuhoamia, hygroskooppisuus on erittäin alhainen 0,4%. Märkälämpökäsittelyllä lämpötila pidetään 140 °C:ssa. Kun lavsan viedään liekkiin, se sulaa ja palaa sitten hitaasti keltaisella savuisella liekillä.

Polyuretaanikuidut... Heidän mukaansa fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet Termi "elanomeerit" tarkoittaa elanomeerejä, so. on korkea elastinen palautumisaste. Murtovenymä 600% - 800%. Kun kuorma poistetaan, elastisuus palautuu välittömästi 90% ja minuutin kuluttua - 95%. Nämä kuidut ovat vähän hygroskooppisia - 1 - 1,5%, lämmönkestäviä, kulutusta kestäviä, hyvin värjättyjä. Niitä käytetään neuleiden, urheilukorsettien nauhojen ja lääketieteellisten elastisten tuotteiden valmistukseen.

Polyakrylonitriinikuidut(PANOROIDA). Nitroni valmistetaan hiilen, öljyn ja kaasun jalostustuotteista. Ne ovat pehmeämpiä ja silkkisempiä kosketukselle kuin lavsan ja nylon. Lujuus on yli puolet nailon- ja lavsan-kuiduista. Murtovenymä 16 - 22 %, hygroskooppisuus 1,5 %.

Nitronilla on monia arvokkaita ominaisuuksia: kestää mineraalihappoja, emäksiä, orgaanisia liuottimia kuivapesun aikana, kestää bakteereja, hometta, koita. Lämmönsuojaominaisuuksiltaan nitroni on villaa parempi. 200 - 250 °C:n lämpötilassa nitroni pehmenee. Palaa kirkkaalla, savuisella liekillä ja välähtää.

Polyvinyylikloridikuidut (PVC). Kloori valmistettu eteenistä tai asetyleenistä. Se kestää vettä, happoja, emäksiä, hapettimia, ei hajoa, ei kiiltoa.

Lämpösuojauksella ominaisuuksia ei huonompi kuin villa. Vahvuus märässä tilassa ei muutu, sillä on alhainen valon kestävyys. Märkälämpökäsittely - 70%. Haittana on alhainen lämmönkestävyys. Kloori ei pala, ei tue palamista, liekkiin joutuessaan tuntuu pölyn haju, se paakkuuntuu. Kloori on sähköistetty, joten sitä käytetään lääketieteellisiin liinavaatteisiin sekä kohokuvioitujen silkkikankaiden, keinoturkisten ja työvaatteiden (kalastajat, metsänhoitajat, palomiehet jne.) valmistukseen.

Aggressiivisten aineiden kestävyys, korkea mekaaninen lujuus, elastisuus ja muut arvokkaat ominaisuudet tekivät synteettisistä kuiduista välttämättömiä nykyaikaisessa tekstiilituotannossa.

Saatu ei-luonnollisesti esiintyvistä polymeereistä, jotka on saatu synteesillä luonnollisista pienimolekyylisistä yhdisteistä. Erilaiset raaka-aineet ja alkuperäisten synteettisten polymeerien erilaiset ominaisuudet mahdollistavat kuitujen, joilla on erilaiset ennalta määrätyt ominaisuudet.

Mahdollisuus esiasettaa halutut kankaan ominaisuudet on erittäin tärkeää nykyaikaiselle tekstiiliteollisuudelle. Uuden sukupolven tuotteet ovat paremmin mukautettuja ihmiskehon tarpeisiin, niillä on monikäyttöisiä ja mukavia ominaisuuksia.

Synteettisiä kuituja käytetään aktiivisesti työvaatteiden, ääriolosuhteiden vaatteiden ja urheilun valmistukseen.

Tällä hetkellä synteettisiä kuituja on useita tuhansia tyyppejä, ja niiden määrä kasvaa joka vuosi. Yleisimmät niistä käsitellään alla.

Polyuretaanikuidut

Mekaanisilta ominaisuuksiltaan polyuretaanikuidut ovat monella tapaa samanlaisia ​​kuin kumilangat, koska kykenevät erittäin elastisiin palautuviin muodonmuutoksiin. Tällaiset kuidut antavat tekstiilimateriaaleille korkean elastisuuden, kulutuskestävyyden, kimmoisuuden, mittapysyvyyden ja rypistymiskestävyyden. Niitä käytetään harvoin puhtaassa muodossaan. Niiden yleisin osallistuminen kankaaseen on luurankoina, joiden ympärille kierretään muita lankoja. Tällaisten kuitujen haittana on niiden alhainen lämpöstabiilisuus. Jo 120 ° C:ssa venytetyssä tilassa olevat polyuretaanikuidut menettävät merkittävästi vahvuutensa.

Polyuretaanikuitujen tärkeimmät edustajat ovat kauppanimet, kuten elastaani, lycra, spandex, neolan jne.

Polyamidikuituja

Polyamidikuitujen erottuva ominaisuus on lisääntynyt kulutuskestävyys, joka on 10 kertaa parempi kuin puuvilla, 20 kertaa villa ja 50 kertaa viskoosi. Haitoista on huomattava alhainen valon- ja hienkestävyys. Valossa ne muuttuvat keltaisiksi ja hauraiksi. Lisäksi tällaisilla kuiduilla on alhainen hygroskooppisuus ja ne ovat alttiita voimakkaalle nyppyyntymiselle. Monet niiden haitoista voidaan kuitenkin poistaa ottamalla käyttöön erilaisia ​​stabilointiaineita. Usein polyamidikuituja lisätään sekakankaisiin (puuvillan, villan, viskoosin kanssa) enintään 10-15%, mikä ei käytännössä heikennä tuotteiden hygieenisiä ominaisuuksia, mutta parantaa merkittävästi mekaanisia ominaisuuksia. Kuituja käytetään laajalti sukkahousujen ja neuleiden valmistuksessa, ompelulankojen ja lyhyttavaroiden valmistuksessa.

Tärkeimmät kauppanimet: nylon, anid, nylon, tactel, meryl jne.

Polyesterikuituja

Polyesterikuitujen pääominaisuus on lisääntynyt lämmönkestävyys, joka ylittää kaikkien luonnonkuitujen ja useimpien kemiallisten kuitujen. Tällaisten kuitujen tuotanto on tällä hetkellä johtavassa asemassa kemiallisten kuitujen joukossa niiden korkeiden fysikaalisten ja mekaanisten ominaisuuksien vuoksi. Ne ovat erittäin joustavia ja kestävät hyvin kulutusta. Tällaisista kuiduista valmistetut kankaat säilyttävät muotonsa hyvin, eivät rypisty ja niillä on alhainen kutistuvuus. Haittoja ovat lisääntynyt jäykkyys, taipumus kuoriutua, voimakas sähköistyminen ja alhainen hygroskooppisuus. Haitat poistetaan muokkaamalla raaka-ainetta. Luonnonmateriaalien (puuvilla, villa, pellava) sekä viskoosin kanssa sekoitetuista polyesterikuiduista valmistetaan menestyksekkäästi paitoja, mekko-, puku- ja takkikankaita sekä tekoturkiksia. Samalla eliminoituu sellainen haitta kuin rypistyminen, kulutuskestävyys kasvaa säilyttäen samalla hygieeniset ominaisuudet.

Kauppanimet: lavsan, polyesteri, teryleeni jne.

Polyakryylinitriilikuidut

Tällaisia ​​kuituja kutsutaan "tekovillaksi" niiden mekaanisten ominaisuuksien läheisyyden vuoksi. Niillä on korkea valon- ja lämmönkestävyys, riittävä lujuus, ne pitävät muotonsa hyvin. Puutteista on syytä huomata alhainen hygroskooppisuus, taipumus muodostaa pillereitä, jäykkyys ja sähköistyminen. Kaikki haitat kuitenkin eliminoidaan muokkaamalla. Ompelutoiminnassa niitä käytetään pääasiassa villaan sekoitettujen päällysvaatteiden ompelemiseen, tekoturkikseen.

Kauppanimet: nitron, akryyli, akryyli, cashmilon jne.

Polyolefiini kuidut

Polypropeenikuitujen erottuva piirre on niiden alhainen tiheys. Se on kevyin kaikista kuitutyypeistä. Lisäksi niiden hygroskooppisuus on lähes nolla, joten ne eivät uppoa veteen. Tällaisilla kuiduilla on hyvät lämmöneristysominaisuudet. Haittapuolena on alhaisen lämpötilan kestävyys (115 C), jota voidaan tasoittaa muokkaamalla. On optimaalista luoda kaksikerroksisia materiaaleja, joissa alempi kerros on polyolefiinikuiduista ja ylempi on valmistettu hygroskooppisista selluloosakuiduista. Tämä tekniikka mahdollistaa pohjakerroksen pysymisen kuivana, mutta siirtää kosteuden pois hygroskooppiseen pintakerrokseen. Sitä käytetään usein alusvaatteiden, urheiluvaatteiden sekä sukkahousujen ompelemiseen, joilla on parannetut hygieniaominaisuudet.

Kauppanimet: Herkulon, Ulstren, Found, Meraklon jne.

Polyeteenikuitua käytetään pääasiassa teknisiin tarkoituksiin. Kauppanimet: spektri, dinema, tekmilon.

PVC kuitu

Polyvinyylikloridikuiduilla on korkea kemiallinen kestävyys, alhainen sähkönjohtavuus ja erittäin alhainen lämmönkestävyys (hajoaa 100 C:ssa). Hierottaessa kuitu saa korkean sähköstaattisen varauksen, mikä antaa siitä valmistetulle pellavalle lääkinnällisiä ominaisuuksia sairauksien, kuten iskias, niveltulehduksen, hoidossa. Lisäksi tällaisille kuiduille on ominaista korkea kutistumisaste lämpökäsittelyn jälkeen. Tätä ominaisuutta käytetään kauniin kohokuvioidun kankaan pinnan saamiseksi. Lisäksi PVC-kuituja käytetään mattopakan, tekoturkiksen ja keinonahan valmistuksessa.

1800-lukua leimasivat tärkeät tieteen ja tekniikan löydöt. Jyrkkä tekninen nousukausi vaikutti lähes kaikkiin tuotantosektoreihin, monet prosessit automatisoitiin ja siirrettiin laadullisesti uudelle tasolle. Tekninen vallankumous ei ohittanut myöskään tekstiiliteollisuutta - vuonna 1890 kemiallisilla reaktioilla valmistettua kuitua saatiin ensimmäisen kerran Ranskassa. Kemiallisten kuitujen historia alkoi tästä tapahtumasta.

Kemiallisten kuitujen tyypit, luokitus ja ominaisuudet

Luokituksen mukaan kaikki kuidut jaetaan kahteen pääryhmään: orgaanisiin ja epäorgaanisiin. Orgaaniset kuidut sisältävät keino- ja synteettiset kuidut. Niiden välinen ero on se, että keinotekoiset luodaan luonnonmateriaaleista (polymeereistä), mutta käyttämällä kemiallisia reaktioita. Synteettiset kuidut käyttävät synteettisiä polymeerejä raaka-aineina, kun taas kankaiden valmistusprosessit eivät pohjimmiltaan eroa toisistaan. Epäorgaaniset kuidut sisältävät ryhmän mineraalikuituja, jotka saadaan epäorgaanisista raaka-aineista.

Keinokuitujen raaka-aineina käytetään hydratoitua selluloosaa, selluloosa-asetaattia ja proteiinipolymeerejä, synteettisten - hiiliketju- ja heteroketjupolymeerejä.

Koska kemiallisten kuitujen valmistuksessa käytetään kemiallisia prosesseja, kuitujen, ensisijaisesti mekaanisia, ominaisuuksia voidaan muuttaa käyttämällä erilaisia ​​tuotantoprosessin parametreja.

Kemiallisten kuitujen tärkeimmät erottavat ominaisuudet verrattuna luonnollisiin kuituihin ovat:

• voimakas;
• kyky venyttää;
• vetolujuus ja pitkäkestoiset kuormitukset eri lujuuksilla;
• valon, kosteuden, bakteerien kestävyys;
• rypistymiskestävyys.

Jotkut erikoistyypit kestävät korkeita lämpötiloja ja aggressiivisia ympäristöjä.

GOST kemialliset langat

Koko Venäjän GOST:n mukaan kemiallisten kuitujen luokitus on melko monimutkainen.

Keinotekoiset kuidut ja langat GOST:n mukaan jaetaan:

• keinotekoiset kuidut;
• Keinotekoiset langat narukankaita varten;
• tekolangat teknisiä tuotteita varten;
• tekniset langat;
• keinotekoiset tekstiililangat.

Synteettikuidut ja -langat puolestaan ​​koostuvat seuraavista ryhmistä: synteettiset kuidut, synteettiset langat johtokankaaseen, teknisiin tuotteisiin, kalvo- ja tekstiilisynteettiset langat.

Jokainen ryhmä sisältää yhden tai useamman alalajin. Jokaisella alalajilla on oma koodi luettelossa.

Kemiallisten kuitujen hankinta- ja valmistustekniikka

Tekokuitujen tuotannossa on suuria etuja luonnonkuituihin verrattuna:

• Ensinnäkin niiden tuotanto ei riipu vuodenajasta;
• toiseksi itse tuotantoprosessi, vaikkakin melko monimutkainen, on paljon vähemmän työläs;
• Kolmanneksi on mahdollista saada kuitua esiasetetuilla parametreilla.

Teknologisesta näkökulmasta nämä prosessit ovat monimutkaisia ​​ja koostuvat aina useista vaiheista. Ensin saadaan lähtöaine, sitten se muunnetaan erityiseksi kehruuliuokseksi, sitten kuidut muodostetaan ja viimeistellään.

Kuitujen muodostamiseen käytetään erilaisia ​​tekniikoita:

• käyttämällä märkää, kuivaa tai kuiva-märkää liuosta;
• leikkaus metallikalvolla;
• venytetään sulasta tai dispersiosta;
• piirustus;
• litistäminen;
• geelimuovaus.

Kemiallisten kuitujen käyttö

Tekokuituja käytetään laajasti monilla teollisuudenaloilla. Niiden tärkein etu on suhteellisen alhaiset kustannukset ja pitkä käyttöikä. Kemiallisista kuiduista valmistettuja kankaita käytetään aktiivisesti erikoisvaatteiden ompelemiseen, autoteollisuudessa - renkaiden vahvistamiseen. Erilaisessa tekniikassa käytetään usein synteettisistä tai mineraalikuiduista valmistettuja kuitukangasmateriaaleja.

Tekstiilien kemialliset kuidut

Raaka-aineena kemiallista alkuperää olevien tekstiilikuitujen valmistuksessa (erityisesti synteettisten kuitujen valmistuksessa) käytetään öljyn ja hiilen käsittelyn kaasumaisia ​​tuotteita. Siten syntetisoidaan kuituja, jotka eroavat koostumuksesta, ominaisuuksista ja polttomenetelmästä.

Suosituimpien joukossa:

• polyesterikuidut (lavsan, crimplen);
• polyamidikuidut (nailon, nylon);
• polyakryylinitriilikuidut (nitroni, akryyli);
• elastaanikuitu (lycra, dorlastaani).

Keinokuiduista yleisimmät ovat viskoosi ja asetaatti. Viskoosikuituja saadaan selluloosasta - pääasiassa kuusesta. Kemiallisten prosessien avulla tämä kuitu voidaan saada visuaalisesti muistuttamaan luonnollista silkkiä, villaa tai puuvillaa. Asetaatti on valmistettu puuvillajätteestä, joten se imee kosteutta hyvin.

Keinotekoiset kuitukankaat

Kuitukankaita voidaan valmistaa sekä luonnonkuiduista että tekokuiduista. Usein kuitukankaat valmistetaan kierrätettävistä materiaaleista ja muiden teollisuudenalojen jätteistä.

Kuitupohja, joka on valmistettu mekaanisilla, aerodynaamisilla, hydraulisilla, sähköstaattisilla tai kuidutusmenetelmillä, liimataan.

Päävaihe kuitukangasmateriaalien valmistuksessa on kuitupohjan sitomisvaihe, joka saadaan jollakin seuraavista tavoista:

1. Kemiallinen tai liima (liima)- muodostettu raina kyllästetään, päällystetään tai ruiskutetaan vesiliuoksen muodossa olevalla sideaineella, jonka levitys voi olla jatkuvaa tai pirstoutunutta.
2. Lämpö- Tämä menetelmä käyttää joidenkin synteettisten kuitujen termoplastisia ominaisuuksia. Joskus käytetään kuituja, jotka muodostavat kuitukankaan, mutta useimmissa tapauksissa pieni määrä matalan sulamispisteen kuituja (kaksikomponenttikuituja) lisätään tarkoituksella kuitukangaan kehruuvaiheessa.

Kemikaalikuituteollisuuden laitokset

Koska kemiantuotanto kattaa useita teollisuudenaloja, kaikki kemianteollisuuden laitokset on jaettu 5 luokkaan raaka-aineista ja käyttöalueista riippuen:

• orgaaninen aines;
• epäorgaaniset aineet;
• orgaaniset synteesimateriaalit;
• puhtaat aineet ja kemikaalit;
• farmaseuttinen ja lääketieteellinen ryhmä.

Käyttötarkoituksen mukaan kemiankuituteollisuuden laitokset on jaettu pää-, tehtaanlaajuisiin ja apulaitoksiin.

Synteettiset kuidut

synteettisistä polymeereistä saadut kemialliset kuidut. Synteettiset kuidut kehrätään joko polymeerisulasta ( polyamidi, polyesteri, polyolefiini) tai polymeeriliuoksesta ( polyakryylinitriili, Polyvinyylikloridi, polyvinyylialkoholi) kuivalla tai märällä menetelmällä. Synteettisiä kuituja valmistetaan tekstiili- ja nauhalankojen muodossa, monofilamentti, ja katkokuitu... Alkuperäisten synteettisten polymeerien ominaisuuksien moninaisuus mahdollistaa eri ominaisuuksien omaavien synteettisten kuitujen saamisen, kun taas keinokuitujen ominaisuuksien vaihtelumahdollisuudet ovat hyvin rajalliset, koska ne muodostuvat käytännössä yhdestä polymeeristä ( selluloosa tai sen johdannaiset). Synteettisille kuiduille on ominaista korkea lujuus, vedenkestävyys, kulutuskestävyys, elastisuus ja kestävyys kemiallisille reagensseille.

Vuodesta 1931 lähtien butadieenikumia lukuun ottamatta ei ollut synteettisiä kuituja ja polymeerejä, ja kuitujen valmistukseen käytettiin ainoita silloin tunnettuja luonnonpolymeeriin perustuvia materiaaleja - selluloosaa.

Vallankumoukselliset muutokset tapahtuivat 60-luvun alussa, kun tunnetun kansantalouden kemiallistamisohjelman julkistamisen jälkeen maamme teollisuus alkoi hallita polykaproamidiin, polyestereihin, polyeteeniin, polyakryylinitriiliin perustuvien kuitujen tuotantoa, polypropeeni ja muut polymeerit.

Tuolloin polymeerejä pidettiin vain halvina korvikkeena niukalle luonnon raaka-aineelle - puuvillalle, silkille, villalle. Mutta pian tuli ymmärrys, että polymeerit ja niihin perustuvat kuidut ovat joskus parempia kuin perinteisesti käytetyt luonnonmateriaalit - ne ovat kevyempiä, vahvempia, lämmönkestävämpiä, kykenevät toimimaan aggressiivisissa ympäristöissä. Siksi kemistit ja teknikot ovat kohdistaneet kaikki ponnistelunsa uusien polymeerien luomiseen, joilla on korkeat suorituskykyominaisuudet ja niiden käsittelymenetelmät. Ja he saavuttivat tuloksia tässä liiketoiminnassa, joskus ylittäen tunnettujen ulkomaisten yritysten vastaavien toimintojen tulokset.

70-luvun alussa Kevlar-kuidut (USA), jotka yllättivät mielikuvituksen vahvuudellaan, ilmestyivät ulkomaille, hieman myöhemmin - Twaron (Alankomaat), Technora (Japani) ja muut, jotka valmistettiin aromaattisista polymeereistä, joita kutsutaan yhteisesti aramideiksi. Tällaisten kuitujen pohjalta luotiin erilaisia ​​komposiittimateriaaleja, joita käytettiin menestyksekkäästi lentokoneiden ja ohjusten kriittisten osien valmistukseen, samoin kuin rengasjohto, vartalopanssari, palosuojavaatteet, köydet, vetohihnat, kuljetinhihnat ja monet muut tuotteet.

Näitä kuituja on mainostettu laajasti maailman lehdistössä. Kuitenkin vain kapea asiantuntijapiiri tietää, että venäläiset kemistit ja teknikot loivat itsenäisesti samana vuonna terlonaramidikuidun, joka ei ole ominaisuuksiltaan huonompi kuin ulkomaiset analogit. Ja sitten täällä kehitettiin menetelmiä SVM- ja armoskuitujen valmistamiseksi, joiden lujuus ylittää kevlarin lujuuden puolitoista kertaa ja ominaislujuus (eli lujuus painoyksikköä kohti) ylittää korkeaseosteisen lujuuden. terästä 10-13 kertaa! Ja jos teräksen vetolujuus on 160-220 kg / mm2, nyt työskennellään polymeerikuidun luomiseksi, jonka lujuus on jopa 600 kg / mm2.

Toinen lujien kuitujen valmistukseen soveltuva polymeeriluokka ovat nestekidearomaattiset polyesterit, eli polymeerit, joilla on kideominaisuuksia nestemäisessä tilassa. Niihin perustuville kuiduille on ominaista paitsi aramidikuitujen edut, myös korkea säteilynkestävyys sekä kestävyys epäorgaanisten happojen ja erilaisten orgaanisten liuottimien vaikutuksille. Se on ihanteellinen materiaali kumin vahvistamiseen ja erittäin täytetyille komposiiteille; sen perusteella on luotu näytteitä optisista kuiduista, joiden laatu vastaa maailman korkeinta tasoa. Ja välitön tehtävä on luoda niin sanottuja molekyylikomposiitteja, eli komposiittimateriaaleja, joissa nestekidepolymeerien molekyylit itse toimivat vahvistavina komponentteina.

Tavallisten polymeerien molekyylit sisältävät hiilen lisäksi myös muiden alkuaineiden atomeja - vetyä, happea, typpeä. Mutta nyt on kehitetty menetelmiä kuitujen tuottamiseksi, jotka itse asiassa ovat puhdasta polymeerihiiltä. Tällaisilla kuiduilla on ennätyslujuus (yli 700 kg / mm2) ja jäykkyys sekä erittäin alhaiset lämpölaajenemiskertoimet, korkea kulumis- ja korroosionkestävyys, korkeat lämpötilat ja säteily. Tämän ansiosta niitä voidaan menestyksekkäästi käyttää komposiittimateriaalien valmistukseen - hiilimuoviin, joita käytetään suurten nopeuksien lentokoneiden, rakettien ja avaruusalusten kriittisimmissä rakenneyksiköissä.

CFRP:n käyttö osoittautuu taloudellisesti erittäin kannattavaksi. Siitä valmistetun tuotteen painoyksikköä kohti sinun on käytettävä 3 kertaa vähemmän energiaa kuin teräksestä valmistettu tuote ja 20 kertaa vähemmän kuin titaani. Tonni CFRP:tä voi korvata 10-20 tonnia runsasseosteista terästä. Hiilikuidusta valmistettu pumpputurbiini, joka soveltuu mineraalihappojen pumppaamiseen jopa 150 °C:n lämpötiloissa, on puolet halvempi ja kestää kuusi kertaa pidempään. Myös monimutkaisten kokoonpanojen osien valmistuksen monimutkaisuus vähenee.

Synteettisten kuitujen tuotanto kehittyy nopeammin kuin tekokuitujen tuotanto. Tämä johtuu raaka-aineiden saatavuudesta ja raaka-ainepohjan nopeasta kehityksestä, tuotantoprosessien alhaisemmasta työvoimaintensiteetistä ja erityisesti synteettisten kuitujen ominaisuuksien moninaisuudesta ja korkeasta laadusta. Tässä suhteessa synteettiset kuidut ovat vähitellen korvaamassa paitsi luonnollisia myös keinokuituja joidenkin kulutustavaroiden ja teknisten tuotteiden tuotannossa.

Vuonna 1968 synteettisten kuitujen maailmantuotanto oli 3760,3 tuhatta. T(noin 51,6 % kemiallisten kuitujen kokonaistuotannosta). Ensimmäistä kertaa synteettisten kuitujen valmistus teollisessa mittakaavassa järjestettiin 30-luvun puolivälissä. 20. vuosisata Yhdysvalloissa ja Saksassa.

Nylon

Polyamidihartseista peräisin olevaa kuitua kutsutaan maassamme nailoniksi ja anidiksi, niiden laatu on melkein sama kuin toisillaan.

Nylon tai nailonkuitu on valkoisen läpinäkyvä, erittäin vahva aine. Nailonin elastisuus on paljon suurempi kuin silkin. Capron kuuluu polyamidikuituihin. Capron valmistetaan synteettisesti tehtaissamme ja materiaaleistamme. Raaka-aine on peräisin aminohapoista. Kapronia voidaan pitää 6-aminoheksaanihappomolekyylin karboksyyliryhmän ja aminoryhmän molekyylinsisäisen vuorovaikutuksen tuotteena:

Kaprolaktaamin yksinkertaistettu muuntaminen polymeeriksi, josta nailonkuitua valmistetaan, voidaan esittää seuraavasti:

Kaprolaktaami muuttuu veden läsnä ollessa 6-aminoheksaanihapoksi, jonka molekyylit reagoivat keskenään. Tämän reaktion seurauksena muodostuu suurimolekyylipainoinen aine, jonka makromolekyyleillä on lineaarinen rakenne. Yksittäiset polymeeriyksiköt ovat 6-aminoheksaanihappojäännöksiä. Polymeeri on hartsi. Kuitujen saamiseksi se sulatetaan ja johdetaan kehruurenkaiden läpi. Polymeerisuihkut jäähtyvät kylmän ilman virtauksella ja muuttuvat filamenteiksi, jotka kierrettyinä muodostavat filamentteja.

Sen jälkeen nailonille tehdään lisäkemiallinen käsittely. Nailonin lujuus riippuu tekniikasta ja tuotannon perusteellisuudesta. Viimeistelty nylon on valkoisen läpinäkyvää ja erittäin kestävää materiaalia. Jopa nylonlanka, jonka halkaisija on 0,1 millimetriä, kestää 0,55 kilogrammaa.

Ulkomailla nailontyyppistä synteettistä kuitua kutsutaan perloniksi ja nailoniksi. Capronia valmistetaan useissa lajikkeissa; kristallin läpinäkyvä nylon on kestävämpää kuin läpinäkymätön, ja siinä on samea kellertävä tai maitomainen sävy.

Suuren lujuuden lisäksi nailonkuiduille on ominaista kulutuskestävyys ja toistuva muodonmuutos (taivutus).

Nailonkuidut eivät ime kosteutta, joten ne eivät menetä lujuutta kastuessaan. Mutta nailonkuidulla on myös haittoja. Se on epästabiili happojen vaikutukselle; nailonmakromolekyylit hydrolysoituvat amidisidoskohdassa. Nailonin lämmönkestävyys on myös suhteellisen alhainen. kuumennettaessa sen lujuus laskee; 2150C:ssa sulaminen tapahtuu.

Nailonista valmistetut tuotteet ja yhdessä nailonin kanssa ovat jo yleistyneet elämässämme. Vaatteet on valmistettu nylonlangoista, jotka ovat paljon halvempia kuin luonnonmateriaaleista valmistetut vaatteet. Kalastusverkot, siima, suodatinmateriaalit, narukangas on valmistettu nailonista. Auto- ja ilmarenkaiden rungot on valmistettu cord-kankaasta. Nailonnauhalla varustetut renkaat kestävät paremmin kulutusta kuin viskoosi- ja puuvillalangalla varustetut renkaat. Muovien valmistukseen käytetään nailonhartsia, josta valmistetaan erilaisia ​​koneenosia, hammaspyöriä, laakerikuoria jne. Venäjän teollisuus tuottaa tekokuituja, jotka ovat jopa nailonia kestävämpiä, esimerkiksi ultravahvaa asetaattisilkkiä, joka ylittää vahvuudeltaan teräslangan. Tähän silkkiin mahtuu 126 kg neliömillimetriä kohti ja teräslankaa 110 kg.

Lavsan

Lavsan (polyeteenitereftalaatti) edustaa polyesteriä. Se on etyleeniglykolin HO-CH2CH2-OH dihydrisen alkoholin ja kaksihapon tereftaalihapon (1,4-bentseenidikarboksyyli) HOOC-C6H4-COOH polykondensaatiotuote (yleensä ei käytetä itse tereftaalihappoa, vaan sen dimetyyliesteriä). Polymeeri kuuluu lineaarisiin polyestereihin ja saadaan hartsin muodossa. Polaaristen O-CO-ryhmien läsnäolo säännöllisesti pitkin makromolekyyliketjua johtaa molekyylien välisten vuorovaikutusten voimistumiseen, mikä lisää polymeerin jäykkyyttä. Siinä olevat makromolekyylit on järjestetty satunnaisesti sisään

Synteettisiä kuituja alettiin valmistaa kaupallisesti vuonna 1938. Tällä hetkellä niitä on jo useita kymmeniä tyyppejä. Kaikille niille on yhteistä, että lähtöaineena on pienimolekyylipainoisia yhdisteitä, jotka muuttuvat polymeereiksi kemiallisen synteesin kautta. Liuottamalla tai sulattamalla saadut polymeerit valmistetaan kehruu- tai kehruuliuos. Ne muovataan liuoksesta tai sulatuksesta, ja sitten ne viimeistellään.

Lajikkeet

Makromolekyylien rakenteeseen liittyvistä ominaisuuksista riippuen synteettiset kuidut jaetaan yleensä heteroketjuisiin ja hiiliketjuisiin. Ensimmäiset sisältävät polymeereistä saadut, joiden makromolekyyleissä on hiilen lisäksi muita alkuaineita - typpeä, rikkiä, happea ja muita. Tämä sisältää polyesterin, polyuretaanin, polyamidin ja polyurean. Hiiliketjuisille synteettikuiduille on tunnusomaista, että niiden pääketju on rakennettu hiiliatomeista. Tähän ryhmään kuuluvat polyvinyylikloridi, polyakryylinitriili, polyolefiini, polyvinyylialkoholi ja fluori.

Heteroketjukuitujen valmistuksen pohjana toimivat polymeerit saadaan polykondensaatiolla ja tuote muovataan sulatteista. Karboketjuja saadaan ketjupolymeroinnilla, ja muodostuminen tapahtuu yleensä liuoksista, harvoissa tapauksissa sulaista. Voit harkita mitä tahansa synteettistä polyamidikuitua, jota kutsutaan sibloniksi.

Luominen ja soveltaminen

Sana kuin siblon on monelle täysin vieras, mutta aiemmin vaatteiden etiketeissä nähtiin lyhenne BBM, jonka alle piilotettiin korkeamoduulinen viskoosikuitu. Sitten valmistajat ajattelivat, että tällainen nimi näyttäisi kauniimmalta kuin siblon, joka voitaisiin yhdistää nyloniin ja nyloniin. Tämän tyyppisten synteettisten kuitujen tuotanto suoritetaan joulukuusesta riippumatta siitä, kuinka upealta se näyttää.

Erikoisuudet

Siblon ilmestyi viime vuosisadan 70-luvun alussa. Se on edistynyt viskoosi. Ensimmäisessä vaiheessa selluloosa saadaan puusta, se eristetään puhtaassa muodossaan. Suurin määrä sitä on puuvillassa - noin 98%, mutta puuvillakuiduista saadaan erinomaisia ​​lankoja myös ilman sitä. Siksi puuta käytetään usein selluloosan, erityisesti havupuun, valmistukseen, jossa se sisältää 40-50 % ja loput ovat tarpeettomia komponentteja. Ne on hävitettävä synteettisiin kuituihin.

Luomisen prosessi

Synteettiset kuidut valmistetaan vaiheittain. Ensimmäisessä vaiheessa suoritetaan kypsennysprosessi, jonka aikana kaikki ylimääräiset aineet hakkeesta siirretään liuokseen ja pitkät polymeeriketjut murretaan erillisiksi fragmenteiksi. Luonnollisesti kuuma vesi ei riitä täällä, valmistetaan lisäaineita erilaisista reagensseista: natroneista ja muista. Vain keittämällä sulfaatteja lisäämällä syntyy siblonin valmistukseen sopivaa massaa, koska siihen jää vähemmän epäpuhtauksia.

Kun selluloosa on jo keitetty, se lähetetään valkaisuun, kuivaukseen ja puristamiseen ja siirretään sitten sinne, missä sitä tarvitaan - tämä on paperin, sellofaanin, kartongin ja kuitujen tuotantoa, eli mitä sille tapahtuu seuraavaksi?

Jälkikäsittelyä

Jos haluat saada synteettistä ja sinun on ensin valmistettava kehruuliuos. Selluloosa on kiinteä aine, jota ei ole helppo liueta. Siksi se yleensä muunnetaan vesiliukoiseksi ditiokarbonaattiesteriksi. Muutosprosessi tähän aineeseen on melko pitkä. Ensin selluloosa käsitellään kuumalla emäksellä, jota seuraa puristaminen, samalla kun tarpeettomat elementit siirtyvät liuokseen. Puristuksen jälkeen massa murskataan ja asetetaan sitten erityisiin kammioihin, joissa esikypsytys alkaa - selluloosamolekyylit lyhenevät melkein puoleen oksidatiivisen tuhoutumisen vuoksi. Lisäksi tapahtuu alkalisen selluloosan reaktio hiilidisulfidin kanssa, mikä mahdollistaa ksantaatin saamisen. Se on oranssinvärinen massa, joka muistuttaa taikinaa, ditiohiilihapon esteriä ja alkuperäistä ainetta. Tätä liuosta kutsutaan viskositeetiksi "viskoosiksi".

Seuraavaksi suoritetaan suodatus viimeisten epäpuhtauksien poistamiseksi. Liuennut ilma vapautuu "keittämällä" eetteriä tyhjiössä. Kaikki nämä toimet johtavat siihen, että ksantaatti muuttuu nuoren hunajan kaltaiseksi - keltaiseksi ja viskoosiksi. Tämä täydentää pyörimisen.

Kuitujen tuotanto

Ratkaisu pakotetaan meistien läpi. kuituja ei yksinkertaisesti kehrätä perinteisellä tavalla. Tätä toimenpidettä on vaikea verrata yksinkertaiseen tekstiilioperaatioon, olisi oikeampaa sanoa, että tämä on kemiallinen prosessi, joka mahdollistaa miljoonien nestemäisen viskoosin virtojen muuttumisen kiinteiksi kuiduiksi. Venäjän alueella viskoosia ja siblonia saadaan selluloosasta. Toinen kuitutyyppi on puolitoista kertaa vahvempi kuin ensimmäinen, sille on ominaista suurempi alkalienkestävyys, siitä valmistetuille kankaille on ominaista hygroskooppisuus, pienempi kutistumisaste ja rypistyminen. Ja erot viskoosin ja siblonin tuotantoprosesseissa ilmenevät sillä hetkellä, kun äskettäin "syntyneet" synteettiset kuidut ilmestyvät saostushauteeseen kehruujen jälkeen.

Kemia auttaa

Viskoosin saamiseksi rikkihappoa kaadetaan kylpyyn. Se on suunniteltu hajottamaan eetteriä, jolloin saadaan puhtaita selluloosakuituja. Jos on tarpeen saada siblon, kylpyyn lisätään esteriä, joka osittain häiritsee hydrolyysiä, joten ksantaattijäännös sisältyy lankoihin. Ja mitä se antaa? Sitten kuidut venytetään ja muodostetaan. Kun polymeerikuiduissa on ksantaattijäämiä, käy ilmi, että polymeeriselluloosaketjut venyvät kuituakselia pitkin, eikä järjestä niitä satunnaisesti, mikä on tyypillistä tavalliselle viskoosille. Vedon jälkeen kuituköysi leikataan 2-10 millimetrin pituisiksi lastoiksi. Useiden lisätoimenpiteiden jälkeen kuidut puristetaan paaleiksi. Puutonnista riittää 500 kilon sellutuotantoon, josta valmistetaan 400 kiloa siblonkuitua. Selluloosan linkous kestää noin kaksi päivää.

Mitä siblonille seuraavaksi?

1980-luvulla näitä synteettisiä kuituja käytettiin puuvillan lisäaineina, jotta langat pyöriisivät paremmin eivätkä katkeaisi. Siblonista valmistettiin substraatteja keinonahalle, ja sitä käytettiin myös asbestituotteiden valmistuksessa. Silloin teknikot eivät olleet kiinnostuneita luomaan uutta, suunnitelman toteuttamiseen tarvittiin mahdollisimman paljon kuitua.

Ja lännessä tuohon aikaan korkean moduulin viskoosikuituja käytettiin puuvillaa halvempien ja vahvempien kankaiden valmistukseen, mutta samalla ne imevät hyvin kosteutta ja hengittivät. Nyt Venäjällä ei ole omia puuvillaalueita, joten siblonilla on suuria toiveita. Vain sen kysyntä ei ole vielä erityisen suuri, koska nyt melkein kukaan ei osta kotimaisen tuotannon kankaita ja vaatteita.

Polymeerikuidut

Ne jaetaan yleensä luonnollisiin, synteettisiin ja keinotekoisiin. Luonnonkuidut ovat kuituja, joiden muodostuminen tapahtuu luonnollisissa olosuhteissa. Ne luokitellaan yleensä alkuperänsä mukaan, mikä määrää niiden kemiallisen koostumuksen, eläimiin ja kasveihin. Ensimmäiset koostuvat proteiinista, nimittäin karoteenista. Tämä on silkkiä ja villaa. Viimeksi mainitut koostuvat selluloosasta, ligniinistä ja hemiselluloosasta.

Keinotekoiset synteettiset kuidut valmistetaan luonnossa esiintyvien polymeerien kemiallisella käsittelyllä. Niitä on tapana kutsua asetaatti-, viskoosi-, alginaatti- ja proteiinikuiduiksi. Niiden valmistuksessa käytetään raaka-aineena sulfaatti- tai sulfiittipuumassaa. Tekokuituja valmistetaan tekstiili- ja narulankojen muodossa sekä katkokuituina, joita käsitellään yhdessä muiden kuitujen kanssa erilaisten kankaiden valmistuksessa.

Synteettinen polyamidikuitu saadaan keinotekoisesti johdetuista polymeereistä. Raaka-aineena tässä prosessissa käytetään polymeerikuituja, jotka on muodostettu joustavista makromolekyyleistä, joilla on heikosti haarautunut tai lineaarinen rakenne ja joilla on merkittävä massa - yli 15 000 atomimassayksikköä, sekä erittäin kapea molekyylipainojakauma. Synteettikuiduilla on tyypistä riippuen korkea lujuusaste, merkittävä arvo venymisen suhteen, elastisuus, kestävyys useille kuormituksille, vähäiset pysyvät muodonmuutokset ja nopea palautuminen kuorman poistamisen jälkeen. Siksi niitä käytettiin tekstiileissä käytettyjen lisäksi lujiteelementteinä komposiittien valmistuksessa, ja kaikki tämä mahdollisti synteettisten kuitujen erityisominaisuuksien tekemisen.

Johtopäätös

Viime vuosina on havaittavissa erittäin tasaista kehitystä uusien polymeerikuitujen kehityksessä, erityisesti para-aramidi, polyeteeni, lämmönkestävä, yhdistetty, jonka rakenne on ydin-kuori. heterosykliset polymeerit, jotka sisältävät erilaisia ​​hiukkasia, esimerkiksi hopeaa tai muita metalleja. Nyt nailon ei ole enää insinööritaidon huippu, sillä nyt on valtava määrä uusia kuituja.