7. Виробництво хімічних волокон.

Загальні відомості про волокна та їх властивості. Волокнами називаються еластичні тіла, довжина яких в багато разів перевищує розмір їх поперчного перерізу.

В основі органічних волокон лежить рослинний і тваринний світ. В основі неорганічних волокон лежать мінерали. В основі штучних волокон лежать природні полімери. В основі синтетичних волокон лежать синтетичні полімери (смоли із нафти, газу, вугілля).

Натуральні органічні волокна використовують у легкій промисловості для витоговлення тканин, а потім одягу. Неорганічні волокна (азбест) використовують у технічних цілях.

Хімічні волокна мають ряд суттєвих переваг над натуральними:

- виробництво хімічних волокон потребує значно менше затрат праці;

- виробництво хімічних волокон не залежить від природних, геогра-фічних і кліматичних умов і може швидко нарощувати свої потужності.

Хімічні волокна виготовляють у вигляді нескінченної нитки, яка складається з багатьох окремих волокон, або з одного волокна, чи у вигляді штапельного волокна – коротких відрізків не скрученого волокна, довжина яких відповідає довжині шерсті. Але хімічні волокна, як штучні, так і синтетичні використовують переважно для технічних цілей при виготовленні електроізоляції, труб, струн, сіток, канатів та ін.

Волокна мають такі показники якості: лінійна щільність; міцність на розрив; крутка ниток; подовження в сухому і мокрому стані; еластичність; гігроскопічність, стійкість проти стирання; стійкість до високих і низьких температур; стійкість до світла; хімічна стійкість та інші спеціальні якості.

Але найважливішою характеристикою волокон є міцність на розрив. Це довжина, при якій волокно розривається від своєї ваги. Ось показники міцності деяких волоко: шерсть – 12 км, бавовна – 35 км, віскоза – 40 км, капрон і нейлон – 72 км.

Синтетичні волокна найбільш дешеві. При їх виготовленні відсутнє прядильне виробництво.

Наведемо трудомісткість виготовлення 1 т волокон із різних матеріалів:

- натуральний шовк - 3500 год.;

- бавовна - 1660 год.;

- капроновий шовк - 1400 год.;

- штапельне волокно - 225 год.

Технологія виготовлення хімічних волокон. Вихідним матеріалом при виготовленні штучних хімічних волокон є целюлоза, яку виготовляють з деревини.

Вихідним матеріалом при виготовленні синтетичних волокон є полімерні смоли, що знаходяться у розтопленому стані. Але технологія виготовлення як штучних так і синтетичних волокон багато в чому співпадає.

Виробництво будь-яких хімічних волокон можна умовно розділити на чотири стадії.

Перша стадія полягає в синтезі полімерів. Друга стадія – приготування прядильної маси, тобто розчинів або розплавів та їх ретельне очищення від нерозчинюваних часток та бульбашок повітря. На цій стадії відбувається також забарвлення розчинів та розплавів.

Третя стадія – формування волокна. Це основна і найбільш відпові-дальна операція, яка відбувається шляхом продавлювання через філь’єру надтонких струмочків прядильної маси. Філь’єра – це металевий диск діаметром 50 -75 мм з безліччю (від 3 до 2000) дрібних отворів. Філь’єри установлюють на прядильній машині. Кожна машина має 60-100 філь’єр. У процесі формування волокна лінійні макромолекули орієнтуються уздовж усього струмка.

Формування волокна закінчується затвердінням елементарних волокон, при якому зберігається орієнтація мікромолекул. Часто для підвищення ступеню орієнтації молекул ще не зовсім затверділі волокна піддають витягуванню шляхом багаторазового перемотування при певному натяжінні.

Існує два способи формування волокна: мокрий і сухий.

Мокрий спосіб використовується у випадку прядіння волокна із розчину, який подається прядильним насосом, проходить через фільтр, продавлю-ється через отвори філь’єри і потрапляє в розчин, що знаходиться в осадовій ванні. Далі утворені нитки намотуються на бабіну.

При сухому формуванні нагрітий прядильний розчин або полімерна смола після проходження через філь’єру попадає у вигляді струмків у шахту прядильної машини, в яку подається нагріте повітря. При температурі 80ºC відбувається випаровування розчину, струмочки утворюють пучок волокон, який при виході з шахти з’єднуються в нитку, підкручується і намотується на бабину.

Остання, четверта стадія – це оздоблення волокна: очищення від домішок і обробка жировими розчинами, щоб надати йому більшої слизькості для полегшення виготовлення тканини на текстильних підприємствах. Завершують виробництво волокон сушінням і намотуванням їх у вигляді ниток на шпулі й котушки.