Контрольні запитання:

1. Що таке протеїни?

2. Що таке поліпептиди?

3. Які хімічні реакції властиві білковим речовинам?

4. Первинна структура білкової молекули.

5. Вторинна структура білкової молекули.

6. Третинна структура білкової молекули.

7. Четвертинна структура білкової молекули.

8. Білки як амфоліти.

9. Що таке вовна? Види вовни.

10. Морфологічні ділянки вовняного волокна.

11. Будова вовняного волокна.

12. Типи вовняних волокон.

13. Будова кератину.

14. Відношення вовни до вологи.

15. Дія температури на вовну.

16. Відношення вовни до кислот.

17. Відношення вовни до лугів.

18. Відношення вовни до відновників і окислювачів.

19. Отримання натурального шовку.

20. Властивості фіброїну.

21. Властивості шовку.

1.3. Хімічні волокна

Мета: розвинути у студентів навики самостійної роботи з технічною літературою, вміння вибирати головне, узагальнити і систематизувати знання.

Завдання:

1.Прочитати текст.

2.Скласти конспект.

3.Відповісти на запитання для самоперевірки.

План:

1. Основні етапи виробництва хімічних волокон і ниток.

2. Штучні волокна.

0. Віскозне волокно.

1. Ацетатні волокна.

1. Синтетичні волокна.

   0. Поліамідні волокна.

   1. Поліефірні волокна.

   2. Поліакрилонітрильні волокна.

   3. Полівінілспиртові волокна.

   4. Полівінілхлоридні волокна.

   5. Поліолефінові волокна.

4. Виробництво текстильних волокон: сьогодення і перспективи.

0. Основні етапи виробництва хімічних волокон і ниток

Хімічні волокна виготовляються промисловим методом на комбінатах хімічних волокон за допомогою спеціального обладнання.

Вихідною сировиною для виготовлення хімічних волокон є природні або синтезовані високомолекулярні сполуки — полімери.

Сучасні способи виробництва хімічних волокон базуються на протаскуванні підготовленої вихідної маси полімеру крізь наконечник прядильної машини, який називається філь‘єрою. Філь’єра — це ковпачок з антикорозійного металу, який має багато тонких отворів діаметром 0,07—0,08 мм. Кількість отворів філь’єри може нараховувати від декількох десятків до сотень тисяч залежно від виду волокон, що виготовляються.

Хімічні волокна випускають у вигляді текстильних ниток: елементарних та комплексних, а також у вигляді штапельних волокон або штапелю. Елементарні нитки - це одиночні волокна необмеженої довжини. Комплексна нитка складається з декількох елементарних ниток, які з'єднані скручуванням. Штапель — це відрізки ниток довжиною 40—150 мм, які використовують для виготовлення пряжі з суміші волокон різної природи. Для виготовлення текстильних ниток використовують філь’єри з малою кількістю отворів (12-36). Для виготовлення штапелю використовують філь’єри з кількістю отворів 1200—1500, а іноді 12000— 15000.

Незважаючи на деякі відмінності в отриманні хімічних волокон і ниток різних видів, загальна схема їх виробництва складається з п'яти основних етапів.

1. Отримання і попередня обробка сировини. Сировину для штучних волокон звичайно отримують на підприємствах хімічної або харчової промисловості шляхом виділення із речовин, утворених у природі: деревини, молока, насіння. Попередня обробка сировини — це її очищення або хімічні перетворення в нові полімерні сполуки.

Сировину для синтетичних волокон отримують шляхом синтезу полімерів із простих речовин на підприємствах хімічної промисловості. Попередньо цю сировину не обробляють.

2. Приготування прядильного розчину або розплаву. При виготовленні хімічних волокон і ниток необхідно із твердого вихідного полімеру отримати довгі тонкі текстильні нитки з поздовжньою орієнтацією макромолекул, тобто потрібно переорієнтувати макромолекули полімеру. Для цього слід перевести полімер у рідкий (розчин) або розм'якшений (розплав) стан, при якому порушується міжмолекулярна взаємодія, збільшується відстань між макромолекулами і з'являється можливість їх вільного переміщення відносно одна одної. Розчини використовуються при отриманні штучних і деяких видів синтетичних ниток (поліакрилонітрильних, полівінілспиртових, полівінілхлоридних). Із розплавів утворюються гетеро ланцюгові (поліамідні, поліефірні) і деякі карболанцюгові (поліолефінові) волокна і нитки.

Прядильний розчин або розплав готують в декілька стадій. Змішування полімерів із різних партій здійснюють для підвищення однорідності розчинів або розплавів, щоб отримати нитки, рівномірні за властивостями по всій їх довжині; змішують полімери із різних партій або у вигляді розчину, або в сухому стані до розчинення або розплавлення.

З метою видалення із розчину або розплаву механічних домішок, нерозчинних часточок полімеру, які можуть забити філь’єри, та покращення властивостей ниток проводиться фільтрування шляхом багаторазового проходження розчину (розплаву) через фільтри (щільна тканина, шар кварцу, кераміки).

Крім того, із розчину видаляють бульбашки повітря, які, попадаючи в філь’єри, обривають струмені розчину і перешкоджають утворенню волокон. Ця операція здійснюється шляхом витримування розчину протягом декількох годин у вакуумі. Розплав видаленню повітря не піддають, так як у розплавленій масі полімеру повітря практично немає.

3. Формування ниток. Воно полягає в дозованому продавлюванні прядильного розчину або розплаву через отвори філь’єр, затвердінні витікаючих струменів і намотуванні отриманих ниток на приймальні пристрої. Струмені формуються в елементарні нитки із розплаву або розчину сухим і мокрим способами.

При формуванні із розплаву струмені ниток, що витікають із філь’єр, охолоджуються в обдувочній шахті повітрям або інертним газом. Формування із розчину передбачає обробку ниток гарячим повітрям, у результаті чого розчинник випаровується, а полімер твердіє. У випадку формування із розчину мокрим способом струмені ниток із філь’єр поступають у розчин осаджувальної ванни, де відбуваються фізико-хімічні процеси виділення полімеру із розчину, а іноді й хімічні зміни складу вихідного полімеру.

Процес формування — один із важливих етапів виробництва текстильних ниток, так як на цьому етапі утворюються структурні елементи (пачки, фібрили) макромолекул, утворюється первинна структура нитки. В розчині або розплаві макромолекули мають досить вигнуту форму. Так як при формуванні ступінь витягування нитки невеликий, то утворені структурні елементи мають низький ступінь розпрямленості і орієнтації макромолекул вздовж її осі. Тому виникає необхідність у подальшій перебудові первинної структури нитки.

При формуванні отримують або комплексні нитки, що складаються з декількох довгих елементарних ниток, або волокна — відрізки ниток певної довжини.

Для отримання комплексних ниток використовують філь’єри з невеликою кількістю отворів - 12—100. Готовий пучок елементарних ниток змотується в бобіну. При отриманні хімічних волокон використовують філь’єри з великою кількістю отворів — 1200-5000, іноді 12000-15000. Останні використовуються тільки при мокрому способі формування. Зібрані разом із декількох філь’єр елементарні нитки утворюють джгут. Далі джгути розрізаються на спеціальних машинах на окремі відрізки - волокна розміром 50-150 мм залежно від призначення.

4. Опорядження. Хімічні волокна і нитки безпосередньо після формування не можуть використовуватись для виробництва текстильних матеріалів. Вони потребують додаткового опорядження, яке включає ряд операцій.

При отриманні віскозних, білкових і деяких видів синтетичних ниток, що формуються мокрим способом, необхідно видалити домішки і забруднення. Ця операція здійснюється шляхом промивання ниток у воді або різних розчинах. Вибілювання ниток або волокон, які потім забарвлюються в світлі і яскраві кольори, проводиться шляхом їх обробки оптичними вибілюючими речовинами.

Для перебудови первинної структури синтетичних волокон необхідні їх витягування і термообробка.

При витягуванні послаблюються міжмолекулярні зв'язки, відбувається розпрямлення і переорієнтація макромолекул і їх агрегатів у напрямку осі нитки і утворюється більш упорядкована структура. В результаті нитки стають більш міцними, але менш здатними до розтягування. Тому після витягування проводиться термообробка з метою релаксації внутрішньої напруги і часткової усадки ниток через деяке послаблення міжмолекулярних зв'язків і набуття макромолекулами витягнутої форми при збереженні їх орієнтації.

Для надання ниткам здатності до подальших текстильних переробок проводиться поверхнева обробка (апретування, замаслювання). Така обробка підвищує ковзання і м'якість, поверхневе склеювання елементарних ниток, зменшує їх обривність, знижує здатність до електризації.

Після мокрого формування і обробки різними розчинами здійснюється сушка ниток у спеціальних сушильних машинах.

5. Текстильна переробка. Цей процес передбачений з метою сполучення ниток і підвищення їх міцності (скручування і фіксація крутки), збільшення об'єму паковок ниток (перемотування), оцінювання якості отриманих ниток (сортування).