Перспективы развития производства вискозного волокна и его применение

Содержание

Введение……………………………………………………………………….	3
Понятие вискозное волокно, история получения и его свойства ……….	5
Способы получения вискозного волокна…………………………………	7
Модифицированные вискозные …………………………………………..	10
Свойства модифицированных вискозных волокон и их применение…..	15
Перспективы развития производства вискозного волокна и его применение…………………………………………………………………….	18
Заключение…………………………………………………………………….	21
Список использованных источников………………………………………...	23

 

 

Введение

Задача создания удобной  одежды, защищающей человека от внешней  среды, возникла уже на самых ранних стадиях развития человеческого  общества. Можно выделить по крайней мере три этапа решения этой задачи, принципиально отличающихся характером сырья, применяемого для изготовления одежды. На первом этапе одежду изготовляли из шкур животных и материалов, получаемых из стеблей растений (прообраза современных тканей); на втором были использованы материалы из природных волокон (хлопок, шерсть, лен, натуральный шелк). Мы являемся современниками третьего этапа, когда в качестве сырья для получения тканей, трикотажа, нетканых текстильных материалов, а также для производства разнообразных изделий технического назначения (канаты, сети, приводные и привязные ремни, резинотехнические изделия, фильтровальные материалы и многое другое) во все возрастающих количествах наряду с природными волокнами, а очень часто и вместо них, используют химические волокна.

Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение: процесс  производства вискозного волокна был  разработан в конце ХIХ века и с минимальными модификациями применяется по сей день.

Тема реферата – «Вискозные волокна: производство, свойства, применение, перспективы». Объектом работы  являются вискозные волокна. Цель работы – охарактеризовать особенности и свойства вискозного волокна, а также перспективы применения данного вида волокна. Для достижения цели поставлены следующие задачи: изучить и раскрыть основные понятия вискозного волокна, ознакомиться со способами получения, исследовать свойства и особенности данного волокна, проанализировать тенденции и перспективы развития.

Вискозное волокно – одно из наиболее распространенных химических волокон. В настоящее время на долю вискозного волокна приходится более 60 % общего производства искусственных волокон.

Общий годовой объем производства волокон, перерабатываемых в волокнистые  материалы и изделия в начале третьего тысячелетия, составил более 70 млн. тонн. Из этого количества  производство натуральных волокон (хлопка, джута, льна, пеньки, шерсти и  натурального шелка) достигло в сумме  примерно 27-28 миллионов тонн. В пределе  оно оценивается примерно в 33-35 миллионов  тонн в год, так как посевные площади  и особенно, водные ресурсы, а также возможности совершенствования агротехники в значительной мере лимитированы. В связи с этим можно сделать вывод, что все дальнейшее развитие потребления волокон и волокнистых материалов должно удовлетворяться за счет химических волокон, поэтому объем их производства из года в год увеличивается. Особенно следует остановиться на производстве основных видов целлюлозных волокон - вискозных. Следует отметить существенный рост производства вискозных штапельных волокон, заметный уже несколько лет.

В настоящее время общее число предприятий в мире,  производящих волокна на основе целлюлозы, составляет 106. Их число растет несмотря на закрытие ряда устаревших предприятий. Создаются новые предприятия, оснащенные современным оборудованием и технологиями, модернизируются некоторые старые производств.

  Применение вискозного волокна основывается на следующих преимуществах:

• по сравнению с синтетическими волокнами: комфортность изделий – высокая гидрофильность в сочетании с мягкостью, легкость  в окраске и набивке тканей и трикотажных полотен, отсутствие электризуемости, хорошая теплостойкость;
• по сравнению с хлопком: хороший диапазон резки и линейной плотности, возможность окрашивания в массе, высокая технологичность переработки, большая однородность волокна и получаемой пряжи.

Вискозные волокна в настоящее  время являются одним из важнейших  видов сырья для текстильной  промышленности. Перспективы их развития, определяются тем, что они являются заменителями хлопка и используются как добавки к синтетическим  волокнам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Понятие вискозное волокно, история получения и его свойства

 

Виско́зное волокно́ (от латинского viscosus — клейкий) — искусственное целлюлозное волокно, получаемое переработкой природной целлюлозы. Производится в виде текстильных и кордовых нитей и штапельного волокна.[1]

Вискозное волокно – одно из первых химических волокон, вырабатываемых в промышленных масштабах.  Для его изготовления используют обычно древесную, преимущественно еловую, целлюлозу, которую путем обработки химическими реагентами превращают в прядильный раствор – вискозу.[2, с. 19]

В мае 2012 г. исполнится 120 лет  со дня изобретения метода получения  вискозы Ч.Ф. Кроссом, Е.Дж. Бивеном и К. Бидлом (Ch.F. Cross, E.J. Bevan and C. Beadle. Brit. Pat. 8700; 07.05.1892). Эти авторы разработали способ обработки целлюлозы сероуглеродом в присутствии щелочи с получением ксантогената целлюлозы, назвав его раствор в щелочи "вискозой" (от слова Viscosity - вязкость). На основе вискозы были получены гидратцеллюлозные (вискозные) волокна. Выдачу в 1892 г. патента этим исследователям можно считать отправной точкой для сегодняшней промышленности химических волокон. Практическое осуществление патента относится к 1905 г., когда в г. Ковентри (Великобритания) впервые в мире начался выпуск вискозных волокон. [1] 

Д.И. Менделеев, ознакомившись  с образцами вискозного шелка  на Всемирной выставке в Париже в  1900 г., высказал предложение о создании производства вискозных волокон в России. Через несколько лет после этого в 1909 г. было создано небольшое производство вискозных волокон в России - фабрика в г. Мытищи под Москвой.

В 1980-е годы выпуск волокон  на основе целлюлозы (в основном вискозных, медноаммиачных, ацетатных волокон и нитей) в мире достиг максимума, составив ежегодно примерно 3,5 миллионов тонн. В настоящее время он заметно сократился, сохранившись на уровне примерно 2,6 миллионов тонн в год, главным образом за счет сокращения выпуска медноаммиачных штапельных волокон, вискозных и ацетатных нитей.

Однако реальное развитие мировой экономики, рост цен на нефть  и газ, ограниченность мировых запасов  этого вида сырья и одновременный  рост их добычи, привели в последние  годы к сокращению темпов развития синтетических волокон и началу повторного роста производства волокон  на базе целлюлозы, особенно вискозных  волокон.

Вискозное волокно одно из наиболее распространенных химических волокон: на его долю приходится более 60 % общего производства искусственных  волокон. Это связано с тем, что для производства вискозного волокна в качестве основного сырья используют относительно дешевую и широко распространенную древесную целлюлозу и сравнительно простые  химические вещества – едкий натр, сероуглерод, серную кислоту и ее соли. Для выработки целлюлозы применяют преимущественно древесину ели или короткое волокно хлопка. Из хлопковой целлюлозы получают в основном ацетатное, триацетатное и медно-аммиачное волокна.  [2, с.19]

Вискозные волокна - это волокна  из щелочного раствора ксантогената. По своему строению вискозное волокно неравномерно: внешняя его оболочка имеет лучшую ориентацию макромолекул, чем внутренняя, где они располагаются хаотически. Вискозное волокно представляет собой цилиндр с продольными штрихами, образующимися при неравномерном затвердевании прядильного раствора. Вискозное волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35-40%), светостойкостью и мягкостью. Вискозное волокно применяется при производстве тканей для одежды, бельевого и верхнего трикотажа, как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.

Вискозные волокна отличаются высокой гигроскопичностью, поэтому изделия из них хорошо впитывают влагу и являются гигиеничными; в воде волокна сильно набухают, при этом площадь поперечного сечения увеличивается в 2 раза, они достаточно устойчивы к истиранию, поэтому их целесообразно использовать для выработки изделий, для которых важными характеристиками являются высокие износостойкость и гигиенические свойства (например, для подкладочных и сорочечных тканей).

Вискозное волокно имеет  высокую термостойкость, средние  прочность (относительная разрывная  нагрузка волокна 21-22 сН/текс, нити – 13-18 сН/текс) и удлинение при разрыве (волокна – 19-26%, нити – 14-16%), по отношению к кислотам и щелочам – аналогично хлопку и льну.  

Ткань из вискозы на ощупь  мягкая и приятная. Она образует красивые складки. Вискоза отличается ярким привлекательным «шелковым» блеском, если в ней не содержатся матирующие добавки. Вискозу также  отличает крайне высокая гигроскопичность. Вискоза впитывает в два раза больше влаги, чем, например, хлопок. Ткань  из вискозы очень легко окрашивается в самые яркие цвета. При увлажнении чистая вискоза становится менее  прочной, однако, эта проблема полностью  решается вплетением специальных укрепляющих  волокон. Плотность нетканого полотна  из вискозы может варьироваться  от 1,53 г/см³ до 4,5 г/см³. Эластичность вискозы не превышает 2-3%. Вискозная  нетканка не теряет своих свойств при нагревании вплоть до 150°С. Вискозное волокно очень хорошо сочетается с другими волокнами, что позволяет улучшать различные свойства материи: крепкость, мягкость, гигроскопичность. Вискоза не электризуется. [3]

Немаловажно, что вискоза  – это «зеленый» материал. В  отличие от тканей, изготавливаемых  из нефтехимических материалов, вискоза  производится из целлюлозы, то есть из древесины, которую сравнительно легко  восполнить. Последующая утилизация вискозы также не представляет труда  и опасности для окружающей среды.

 

 

 

2 Способы получения вискозного волокна

 

Вискозное волокно получают однованным способом с одновременной  вытяжкой, что способствует образованию  неоднородной структуре волокна.

Процессы получения вискозных  волокон и нитей являются многостадийными, энерго- и материалоемкими и состоять из следующих стадий:

• Получение из целлюлозы прядильного раствора — вискозы (ксантогената целлюлозы)
• Формование мокрым методом нити продавливанием вискозы через фильеры в кислотную ванну с регенерацией целлюлозы
• Отделка и сушка

Процесс формирования вискозного волокна протекает во времени: на начальной стадии процесс восстановления происходит преимущественно в наружном слое струйки раствора, где вырастают  длинные макромолекулы; во внутреннем слое восстановление протекает медленнее, макромолекулы структуры получаются более короткими и менее ориентированными.

Для производства вискозного волокна в качестве основного сырья используют древесную целлюлозу и сравнительно простые химические вещества — едкий натр, сероуглерод, серную кислоту и ее соли. Для выработки целлюлозы применяют преимущественно древесину ели или короткое волокно хлопка. Из короткого волокна хлопка (пух, подпушек) целлюлозу получают путем отварки под давлением в растворе едкого натра. При такой отварке удаляются нецеллюлозные примеси (жиры, воска, пектиновые и другие вещества). Из 1 т хлопкового пуха получают 0,7-0,8 т хлопковой целлюлозы, пригодной для химической переработки. 

Древесина если содержит 42-46% истой целлюлозы. Для удаления из нее примесей (лигнин, пентозаны, жиры, смолы) и получения чистой целлюлозы древесину обрабатывают различными реагентами.  Получают целлюлозу двумя способами: сульфитным и сульфатным. По первому способу древесину если измельчают и обрабатывают под давлением при температуре 140-150 градусов разбавленным раствором бисульфита кальция. По сульфатному способу древесину обрабатывают при такой же температуре и давлении в щелочной среде в растворе сернистого натрия. После варки проводят промывку, отбелку и сушку. 

Выделенная таким способам почти чистая альфа-целлюлоза в  виде листов поступает на заводы искусственного волокна. Затем листы целлюлозы  обрабатывают 18% раствором едкого натра. По окончанию созревания щелочную целлюлозу  обрабатывают сероуглеродом, в результате чего образуется простой эфир –  ксантогенат. Путем растворения ксантогената в разбавленном растворе едкого натра получают вязкий раствор – вискозу.[4,c. 40]