Г. (пятница)
Дисциплина: Основы материаловедения
Группа: № 82
Урок № 8
Тема: Искусственные волокна, получение, физико-химические свойства.
Цели: 1. Изучить общие понятия об искусственных волокнах, физико-химических свойствах искусственных волокон.
2. Развивать способности студентов к совершенствованию своих знаний.
3. Воспитание у студентов культуры труда, творчески применять полученные знания.
Литература: Савостицкий Н.А. Материаловедение швейного производства: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования Н.А. Савостицкий, Э.К. Амирова. – 7-е изд., стер. – М.: издательский центр «Академия», 2013. – 272 с.
Материалы урока:
Изучить теоретический материал.
Искусственные волокна
1. Вискозное волокно, получение и свойства
Сырье для производства:
Древесная целлюлоза в идее листов, полученная варкой древесной щепы в растворе бисульфата кальция
Этапы производства:
1. Подготовка целлюлозы
2. Подготовка прядильного раствора
3. Формование волокна
4. Отделка вискозного волокна
1. Подготовка целлюлозы заключается в подсушивании целлюлозы до влажности 6- 8% и обработке щелочным раствором едкого натра (NaOH)и предсозревании.
В растворе едкого натра целлюлоза набухает и из нее удаляются растворимые примеси. Образуется щелочная целлюлоза, которую выдерживают для предсозревания в течение некоторого времени, для получения раствора необходимой вязкости.
2. Получение прядильного раствора заключается в ксантогенировании подготовленной массы и ее созревании.
Подготовленную массу щелочной целлюлозы обрабатывают сероуглеродом (СS2), получают ксантогенат целлюлозы, который затем растворяют в щелочи и получают вязкий раствор – целлюлозу (7,5% целлюлозы, 6,5% щелочи и 86 % воды). Полученный раствор подвергают процессу созревания, в результате которого она приобретает необходимую вязкость.
Для получения окрашенного волокна в прядильный раствор вводят красители, для получения матированного волокна вводят соль двуокиси титана (TiO2).
3. Формование волокна заключается в том, что на прядильной машине из прядильного раствора формуются волокна.
На бобинной или центрифугальной прядильной машине по трубопроводу подается прядильный раствор, который под давлением, создаваемым насосом проходит через дополнительный фильтр и продавливается через фильеру в осадительную ванну, содержащую водный раствор серной кислоты (H2SO4) и сернокислых солей.
Фильтрация раствора необходима для удаления механических примесей и нерастворившихся частиц, а также для предотвращения засорения фильер и улучшения качества нитей.
Фильера – это колпачок, имеющий 24- 36 отверстий диаметром 0,07 – 0,08 мм.
При взаимодействии прядильного раствора с кислотой ксантогенат разлагается, целлюлоза восстанавливается, и струйки раствора затвердевают, образуя твердые тонкие нити.
Элементарные нити с одной фильеры соединяют в одну комплексную нить. Далее нить проходит через систему прядильных дисков, с помощью которых они получают необходимую вытяжку. Затем нити наматываются на бобину (на бобинных прядильных машинах) или сматываются в кулич (на центрифугальных прядильных машинах). При сматывании нити приобретают крутку. Скорость формования нити 80- 100 м/мин.
4. Отделка вискозного волокна:
Промывка выполняется для удаления серной кислоты (H2SO4) и ее солей во избежание возможного гидролиза целлюлозы, ослабления и обрыва волокон.
Десульфурации предназначена для удаления с волокон коллоидной серы, которая придает волокнам желтоватый цвет и некоторую жесткость.
· Десульфурация – обработка волокна сульфидом натрия (Na2S)
Беление предназначено для придания волокнам белизны за счет обработки гипохлоридом натрия (NaClO).
Кислование предназначено для удаления остатков гипохлорида, состоит в кисловании серной кислотой(H2SO4).
Мылование обработка мыльным раствором для придания волокнам мягкости и рассыпчатости
Сушка при температуре 50-80 0 С
Крутка
Запаривание с целью фиксации крутки
Резание для получения штапельных волокон выполняется на резальной машине 40- 150 мм.
Строение вискозного волокна
При рассмотрении вискозного волокна под микроскопом на поверхности волокна видны продольные штрихи. Поперечное сечение имеет неправильную ребристую форму. Такое строение объясняется неодновременным отвердеванием наружного и внутреннего слоя волокна. При отвердевании внутреннего слоя происходит сжатие, в результате поверхностный слой сморщивается, и в волокне образуются продольные бороздки.
При рассмотрении волокна невооруженным взглядом волокна гладки имеют сильный блеск, скользят.
Химический состав
Вискозное волокно представляет собой гидрат целлюлозу, которая отличается от природной целлюлозы степенью полимеризации (n= 300-400), что объясняет различие свойств.
C6H7O2(OH)3 - гидратцеллюлоза
Свойства волокна
Вискозное волокно обладает хорошими показателями: гигроскопичности, светостойкости, удлинения.
Вполне удовлетворительными показателями теплостойкости, разрывной нагрузки.
Недостатком являются малая доля упругого удлинения, вследствие чего изделия из вискозы сильно сминаются. Большая потеря прочности при намокании волокна (50%). Малая стойкость к истиранию.
Вискозные волокна равномерны по длине, тонине, не имеют сорных примесей, не повреждаются микроорганизмами и молью.
Горение. Горит как хлопок, тлеет хуже.
Применение: для производства бельевых, сорочечных, плательных, подкладочных тканей, трикотажных полотен, шнуров, тесьмы, кружева и т.д.
2. Ацетатное волокно, получение и свойства
Сырье для производства: хлопковая целлюлоза и древесная целлюлоза
Этапы производства:
1. Подготовка прядильного раствора
2. Формование волокна
3. Отделка вискозного волокна
1. Подготовка прядильного раствора
Хлопковый подпушек, очищенный от примесей, обрабатывают уксусным ангидридом (CH3CO)2O (как растворитель) в присутствии серной кислоты H2SO4 (как ускорителя реакции). В результате образуется триацетилцеллюлоза (первичный ацетат).
Первичный ацетат омыляют в присутствии уксусной и серной кислот с добавлением небольшого количества воды, получают диацетилцеллюлозу (вторичный ацетат).
Вторичный ацетат растворяют в смеси ацетона (85%) с этиловым спиртом (15%) и получают прядильный раствор – ацетилцеллюлозу.
2. Формование волокна осуществляется по сухому способу.
Прядильный раствор продавливается через фильеру (24-120 отверстий с диаметром 0,07-0,08 мкм) и в виде тонких струек попадает в камеру с воздухом подогретым до температуры 55-65 0С. Под действием температуры легколетучие растворители (ацетон и спирт) испаряются из струек раствора и струйки затвердевают, превращаясь в нити. Скорость прядения 200-250 м/мин. В процессе прядения нити вытягиваются, замасливаются (для снижения электризуемости) и наматываются на бобину.
3. Отделка
В процессе отделки ацетатное волокно не требует дополнительных видов обработки, поэтому эму придают крутку.
Если требуется окрашивание, то красители вводят в прядильный раствор до формования волокна.