Технология. 7 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман
Глава 5. Технологии получения и преобразования текстильных материалов
§ 23. Технология производства химических волокон
Одежда, как и всякий предмет декоративно-прикладного искусства, сочетает в себе красоту и целесообразность. Она защищает тело человека и украшает его в соответствии с эстетическими требованиями времени.
Рост численности населения Земли, сокращение плодородных земель, развитие новых технологий, изменение культуры производства и быта — всё это обусловило потребность в создании химических волокон с новыми потребительскими свойствами, которых нет у натуральных материалов.
В 5—6 классах вы познакомились с натуральными тканями растительного и животного происхождения. Знаете ли вы другие виды тканей и какие? Как вы думаете, почему возникла потребность в создании волокон химического происхождения?
Идея создать искусственным путём волокна и нити, напоминающие натуральные, возникла давно. В 1665 г. Роберт Гук опубликовал трактат о получении искусственного шёлка, но невысокий уровень развития химии в то время не позволил решить задачу по созданию искусственных волокон. В 1853 г. англичанин Аудемарс предложил формовать бесконечные тонкие нити из раствора нитроцеллюлозы, а в 1891 г. французский химик и инженер Илэр де Шардонне впервые организовал выпуск подобных нитей в производственном масштабе. C этого времени началось развитие производства химических волокон (рис. 5.1). Прототипом процесса получения химических волокон послужило образование шелкопрядом нити при завивке кокона. Современные способы формования волокон заключаются в продавливании исходных полимеров (растворов или расплавов) через тончайшие отверстия фильеры.
![](img/gloz_07_23_01.webp)
![](img/gloz_07_23_02.webp)
а — первые ткацкие фабрики; б — современные фабрики
Несмотря на некоторые различия в получении отдельных видов химических волокон (схема 5.1), общая схема их производства состоит из следующих этапов:
1) получение и предварительная обработка сырья;
2) приготовление прядильного раствора или расплава;
3) формование нитей;
4) отделка.
![](img/gloz_07_23_03.webp)
![](img/gloz_07_23_03.webp)
Рассмотрим каждый этап.
Получение сырья. Сырьё для искусственных волокон, состоящее из природных полимеров, получают на целлюлозных заводах и заводах пищевой промышленности из древесины, отходов хлопка, молока, кукурузы и т. п. Искусственные волокна имеют тот же химический состав, что и исходное природное сырьё, из которого их производят.
Сырьё для синтетических волокон получают в результате химических реакций синтеза из продуктов переработки природного газа, угля, нефти.
Приготовление прядильного раствора или расплава. При изготовлении химических волокон необходимо из твёрдого исходного полимера получить длинные тонкие текстильные нити или волокна. Формование волокон или нитей происходит при продавливании прядильного раствора или расплава через отверстия фильеры (рис. 5.2), затвердевании вытекающих струек и наматывании полученных нитей на приёмные устройства.
![](img/gloz_07_23_04.webp)
а — для текстильной нити; б, в — для штапельного волокна с числом отверстий 2000 и 12 000
Для того чтобы полимер прошёл через тончайшие отверстия фильер, его необходимо сначала растворить или расплавить, чтобы довести до нужной вязкости и концентрации. Затем раствор или расплав многократно фильтруют через плотную ткань, слой кварца или керамики для удаления механических примесей, чтобы предотвратить засорение фильер и улучшить свойства волокна.
Формование нитей. Из раствора необходимо также удалить пузырьки воздуха, которые, попадая в отверстия фильер, обрывают струйки раствора и препятствуют образованию волокна. Для этого раствор выдерживают в течение нескольких часов под вакуумом.
Формование струек в нити осуществляется различными способами.
При формовании из расплава (рис. 5.3) струйки, вытекающие из фильеры, охлаждаются в обдувочной шахте струёй холодного воздуха и превращаются в тончайшие волокна, которые затем скручиваются на прядильных дисках и наматываются на приёмную бобину.
![](img/gloz_07_23_05.webp)
1 — измельчённый полимер; 2 — плавильная камера; 3 — фильера; 4 — обдувочная камера; 5 — пучок нитей; 6 — прядильные диски; 7 — приёмная бобина
При формовании сухим способом (рис. 5.4) струйки полимера высушиваются потоком горячего воздуха, в результате чего происходит испарение растворителя и затвердевание полимера.
![](img/gloz_07_23_06.webp)
1 — подача раствора; 2 — фильтр; 3 — фильера; 4 — обдувочная камера; 5 — удаление паров растворителя; 6 — пучок волокон; 7 — подача горячего воздуха; 8 — приёмная бобина
При формовании из расплавов и сухим способом из растворов используют фильеры с небольшим числом отверстий. Получаемые нити на прядильной машине наматываются на приёмные бобины.
При формовании мокрым способом из растворов (рис. 5.5) струйки из фильеры поступают в щелочной раствор осадительной ванны, где происходит затвердевание волокон.
![](img/gloz_07_23_07.webp)
1 — подача раствора; 2 — фильтр; 3 — фильера; 4 — пучок волокон; 5 — осадительная ванна; 6 — приёмная бобина
При получении штапельных волокон применяют фильеры с числом отверстий в несколько тысяч (см. рис. 5.2, в). Такие фильеры используются только при мокром способе формования. Собранные с нескольких фильер элементарные волокна вместе образуют жгут, который впоследствии разрезают на специальных машинах на отдельные отрезки — штапельки длиной 50—150 мм.
Отделка. Химические волокна и нити непосредственно после формования подвергают дополнительной отделке, которая включает следующие операции:
— удаление примесей и загрязнений путём промывания в воде и различных растворах;
— сушку волокон после мокрого формования в специальных сушилках;
— отбеливание волокон и крашение (в последнее время чаще всего волокна окрашивают путём внесения красителя в прядильный раствор);
— вытягивание и термообработка синтетических волокон для придания им большей прочности;
— поверхностная обработка для придания нитям необходимых свойств: повышения скольжения и мягкости, поверхностного склеивания элементарных нитей, снижения обрывности, электризуемости и т. п.
Полезная информация
На предприятиях текстильной промышленности работают специалисты следующих профессий: ткач, крутильщица, прядильщица.
Основные понятия и термины:
химические волокна: искусственные и синтетические; прядильный раствор (расплав), фильера, формование нитей, отделка.
Вопросы и задания:
1. Что является сырьём для производства искусственных и синтетических волокон?
2. Назовите основные этапы производства химических волокон.
3. Назовите способы формования химических волокон.
4. C какой целью удаляют пузырьки воздуха из прядильного раствора?
5. Какую отделку проходят химические волокна после формования?
6. Используя схему 5.1, расскажите о классификации химических волокон.
Задание
Используя интернет-ресурсы, подготовьте компьютерную презентацию на тему «Использование волокон химического происхождения в индустрии моды (в коллекциях известных модельеров)».