Химические волокна, формуют из органическое полимеров. Различают искусственные
волокна, которые получают из природные полимеров, главным образом целлюлозы и ее эфиров
(например, вискозные волокна, ацетатные волокна), и синтетические волокна,
получаемые из синтетич. полимеров (например, полиамидные волокна, полиакрилонитрильные
волокна). К химическим иногда относят также волокна из неорганическое веществ,
например стеклянное волокно, борное волокно. В промышлености химические волокна. вырабатывают в виде: 1) штапельных (резаных) волокон
дл. 35-120 мм; 2) жгутов и жгутиков (линейная плотность соответственно 30-80 и
2-10 г/м); 3) комплексных нитей (состоят из многих тонких элементарных
нитей; в зависимости от линейной плотности и механические свойств подразделяются на
текстильные и технические); 4) мононитей (диам. 0,03-1,5 мм). Важные преимущества химических волокон перед волокнами природными - широкая
сырьевая база, высокая рентабельность производства и его независимость от климатич.
условий. Многие химические волокна обладают также лучшими механические свойствами (прочностью,
эластичностью, износостойкостью) и меньшей сминаемостью. Недостаток некоторых
химические волокна, например полиакрилонитрильных, полиэфирных, - низкая гигроскопичность.
В 60-70-е гг. созданы химические волокна из полимеров со специфический свойствами, например:
термостойкие
волокна (из ароматические полиамидов, полиимидов и др.), выдерживающие
длительного эксплуатацию при 200-300°С; углеродные, волокна,
получаемые
карбонизацией ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ х. и обладающие высокой жаростойкостью (в бескислородных
условиях до 2000 °С, в кислородсодержащих средах до 350-400 °С); фторволокна
(из фторсодержащих карбоцепных полимеров), устойчивые в агрессивных
средах, физиологически безвредные, обладающие хорошими антифрикц. и электроизоляц.
свойствами. Некоторые из этих волокон характеризуются также более высокими,
чем обычные химические волокна, прочностью, модулем, большей растяжимостью и др.
Формование волокон и их структура. К волокнообразующим полимерам
предъявляют следующей основные требования: молекулярная масса в пределах 15000-150000 (верх.
предел лимитируется вязкостью растворов или расплавов, из которых может быть получено
волокно, нижний - необходимыми механические свойствами волокна); сравнительно узкое
ММР; способность плавиться без разложения или растворяться в доступных,
легко регенерируемых растворителях.
химические волокнаформуют из расплавов (
50-500 Па*с) или растворов (конц. 5-30%,
3-80 Па*с), отфильтрованных от примесей и дегазированных. Расплав или раствор
продавливают через отверстия фильеры (диаметр отверстий 50-500 мкм) в среду,
в которой струйки полимера затвердевают, превращаясь в волокна. При формовании из расплава затвердевание струек происходит вследствие
их охлаждения воздухом ниже температуры плавления полимера. Этот способ используют
в тех случаях, когда полимер плавится без заметного разложения, например в
производстве волокон из полиолефинов, полиэфиров, алифатич. полиамидов. Формование из раствора применяют при получении химические волокна из полимеров, температура
плавления которых лежит выше температуры их разложения или близка к ней.
Сухим способом формуют, например, ацетатные и полиакрилонитрильные волокна,
мокрым - вискозные, полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные и др., сухо-мокрым
- волокна из термостойких полимеров. наиболее производителен (скорость 500-1500
м/мин, иногда до 7000 м/мин), прост и экологически безопасен способ формования
из расплава, наим. производителен (скорость 5-100 м/мин) и наиболее сложен
мокрый способ формования из раствора, требующий регенерации реагентов и очистки
выбросов. Скорость формования по сухому способу 300-800 м/мин. Сформованные химические волокна подвергают ориентационному вытягиванию в 3-10 раз
и термообработке (релаксации) с целью повышения их прочности, а также уменьшения
деформируемости и усадки в условиях эксплуатации. Оптим. температура этих операций
лежит вблизи температуры макс. скорости кристаллизации полимера, их продолжительность
определяется скоростями релаксационных процессов и кристаллизации. Заключит. операции получения химические волокна или нитей включают их промывку, сушку,
обработку замасливателями, антистатиками и др. текстильно-вспомогательными
веществами. В число заключит. операций входит иногда и химический модифицирование
В. х., например: ацеталирование поливинилспиртовых волокон формальдегидом
для придания им водостойкости; прививка на волокна (особенно из полимеров,
макромолекулы которых содержат реакционноспособные боковые группы) различные
мономеров с целью гидрофилизации химические волокна или, наоборот, их гидрофобизации
и повышения устойчивости в агрессивных средах. См. также Формование
химических волокон. При получении химические волокна из нерастворимых полимеров (например, из ароматические полиимидов)
для формования используют их растворимые аналоги, которые на завершающих
стадиях процесса подвергают полимераналогичным превращениям (циклизации).
К новым методам получения ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕх. относятся, например, фибриллирование (расщепление)
одноосно ориентированных пленок, главным образом полиолефиновых, а также формование
из дисперсий полимеров. Большинство химических волокон имеет фибриллярную аморфно-кристаллич. структуру со
степенью кристалличности 50-95% и углом среднемолекулярной разориентации
25-10°. В формировании механические, термодинамически, сорбционных и др. Существ. значение имеет также микроструктура
волокон (наличие пор, трещин, характер поверхности), от которой зависят их переработка
и эксплуатационных свойства текстильных изделий. Применение. Перспективы производства. Штапельные волокна и жгуты, перерабатываемые
как в чистом виде, так и в смеси с другими химический или природные волокнами, предназначены
главным образом для выработки тканей, трикотажа, нетканых материалов. Жгутики,
как правило окрашенные и текстурированные (см. Текстурированные нити),
применяются
в производстве ковровых изделий и искусств. меха. Из текстильных комплексных
нитей вырабатывают преимущественно ткани, трикотаж, чулочно-носочные изделия. Техн.
комплексные нити используют в производстве изделий, эксплуатируемых при больших
нагрузках (шины, РТИ, канаты и др.); мононити - в производстве рыболовных снастей,
сеток, сит; фибриллированные нити - как основу ковров, тарных тканей и
др. Волокна со специфический свойствами служат армирующими наполнителями композитов,
материалами для изготовления спецодежды, тепло- и электроизоляции, фильтров,
изделий мед. назначения и др. Историческая справка. Первое искусств. волокно было получено
из нитрата целлюлозы (его пром. производство было организовано во Франции в
1891). В 1896 в Германии было создано производство гидратцеллюлозных медноаммиачных
волокон, в 1905 в Великобритании - вискозных. К 1918-20 относится разработка
способа производства ацетатных волокон. Первое синтетич. волокно -поливинилхлоридное
- было выпущено в 1932 в Германии, в 1940 там же было организовано производство
поликапроамидного волокна. В 50-60-е гг. в разных странах было освоено
пром. производство полиакрилонитрильных, полиолефиновых, полиэфирных и др.
синтетич. волокон. Начало многотоннажного производства ВОЛОКНА ХИМИЧЕСКИЕ х. в СССР относится
к 1930, когда в Ленинграде была пущена фабрика вискозных волокон. Пром.
производство первого отечеств, синтетич. волокна (капрон) было организовано
в кон. 40-х гг. |
