Fibras químicas
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Fibras químicas : fibras textiles obtenidas a partir de polímeros orgánicos naturales o sintéticos , así como compuestos inorgánicos.
Historia
Por primera vez surge la idea de que una persona pueda crear un proceso similar al proceso de obtención de la seda natural , en el que se produce un líquido viscoso en el cuerpo de una oruga del gusano de seda, que se endurece en el aire formando un hilo delgado y fuerte. , fue expresada por el científico francés R. Reaumur allá por 1734 [1 ] .
La producción de la primera fibra química (artificial) del mundo se organizó en Francia en la ciudad de Besançon en 1890 y se basó en el procesamiento de una solución de éter de celulosa ( nitrato de celulosa ), utilizada en la industria para obtener pólvora sin humo y algunos tipos de plástica.
Las principales etapas en el desarrollo de fibras químicas
- En una primera etapa, desde finales del siglo XIX hasta las décadas de 1940 y 1950, se desarrollaron y mejoraron procesos para la obtención de fibras artificiales a partir de polímeros naturales a partir de sus disoluciones por el método de hilatura en húmedo. Se desarrolló la producción de fibras de viscosa . Ha habido cierto desarrollo en el hilado en seco de fibras de acetato . Sin embargo, las fibras naturales desempeñaron un papel dominante en la fabricación de textiles; las fibras químicas se consideran solo como una adición a las fibras naturales. Los productos de fibras químicas se fabricaban en cantidades muy pequeñas.
- En la segunda etapa -décadas de 1940-1970- se desarrollaron los procesos de síntesis de monómeros formadores de fibras, polímeros y tecnologías para la obtención de fibras a partir de fundidos de polímeros sintéticos. Al mismo tiempo, se mantuvo y mejoró la producción de fibras por hilatura en húmedo. Fabricación de fibras químicas desarrollada en países industrializados. Durante este período, se crearon los principales tipos de fibras químicas, que pueden denominarse "tradicionales" o "clásicas". Las fibras químicas se consideraban complementarias y solo reemplazaban parcialmente a las fibras naturales. Los procesos de modificación de fibras comenzaron a desarrollarse.
- En la tercera etapa, 1970-1990, la producción de fibras químicas aumentó significativamente. Se han desarrollado ampliamente métodos para modificarlos para mejorar las propiedades de consumo. Las fibras químicas han adquirido un significado independiente para una amplia variedad de tipos de productos y aplicaciones. Además, son muy utilizados en mezclas con fibras naturales. En el mismo período, se crearon "fibras de tercera generación" con propiedades específicas fundamentalmente nuevas en los países industrializados: superresistentes y de módulo ultraalto, resistentes al calor y de combustión lenta, resistentes a productos químicos, elastoméricas, etc.
- En la cuarta etapa, desde la década de 1990 hasta el presente, hay una etapa moderna en el desarrollo de la producción de fibras químicas, el surgimiento de nuevos métodos de modificación, la creación de nuevos tipos de fibras de gran tonelaje: “fibras del futuro” o “fibras de cuarta generación”. Entre ellos se encuentran nuevas fibras basadas en materias primas vegetales reproducibles ( lyocell , polilactida ), nuevos monómeros y polímeros obtenidos por síntesis bioquímica y fibras basadas en ellos. Se investiga la aplicación de nuevos principios para la producción de polímeros y fibras basados en la ingeniería genética y la biomimética .
Clasificación de las fibras químicas
En Rusia, se ha adoptado la siguiente clasificación de fibras químicas según el tipo de materia prima:
- fibra artificial (de polímeros naturales): celulosa hidratada, acetato de celulosa, proteína
- fibra sintética (de polímeros sintéticos): cadena de carbono, heterocadena
A veces, las fibras químicas incluyen fibras minerales obtenidas de compuestos inorgánicos (vidrio, metal, basalto, cuarzo).
Fibras sintéticas
- Celulosa hidratada
- acetilcelulosa
- Proteína
Fibras sintéticas
(nombres comerciales entre paréntesis)
- Carbochain (contiene solo átomos de carbono en la cadena de macromoléculas):
- Poliacrilonitrilo ( nitron , orlon, acrilan, kashmilon, kurtel, dralon, volprula)
- Cloruro de polivinilo (cloro, saran, vignon, rovil, teviron)
- Alcohol polivinílico (vinol, mtilan, vinylon, curalon, vinalon)
- Polietileno (espectro, dynema, tekmilon)
- Polipropileno (herkulon, ulstrene, found, meraklon)
- Heterocadena (contener en la cadena de macromoléculas, además de átomos de carbono, átomos de otros elementos):
- Poliéster ( lavsan , terylene, dacron, teteron, elana, tergal, tesil)
- Poliamida ( kapron , nylon -6, perlon, dederon, amylan, anid, nylon-6,6, rhodia-nylon, niplon, nomex, carmel)
- Poliuretano ( spandex , lycra , vayrin, espa, neolan, spanzel, vorin)
Fibras inorgánicas
Una breve descripción de los métodos de obtención
En la industria, las fibras químicas se producen en la forma [2] :
- fibras cortadas (longitud de corte 35-120 mm);
- haces y flagelos (densidad lineal, respectivamente, 30-80 y 2-10 g/m);
- hilos complejos (constan de muchos filamentos delgados);
- monofilamentos (diámetro 0,03-1,5 mm).
La primera etapa del proceso de producción de cualquier fibra química es la preparación de una masa de hilatura (solución de hilatura o masa fundida), la cual, dependiendo de las propiedades fisicoquímicas del polímero inicial, se obtiene disolviéndola en un solvente adecuado o transfiriéndola a un estado fundido.
La solución de moldeo viscoso resultante se purifica a fondo mediante filtración repetida y se eliminan las partículas sólidas y las burbujas de aire. Si es necesario, la solución (o fusión) se procesa adicionalmente: se agregan tintes, se someten a "maduración" (reposo), etc. Si el oxígeno atmosférico puede oxidar una sustancia de alto peso molecular, entonces la "maduración" se lleva a cabo en un gas inerte. atmósfera.
La segunda etapa es la hilatura de fibras . Para el moldeo, la solución de polímero o la masa fundida se introduce en una llamada hilera utilizando un dispositivo de dosificación especial. La hilera es un recipiente pequeño hecho de un material duradero resistente al calor y a los productos químicos con un fondo plano, que tiene una gran cantidad (hasta 25 mil) de pequeños orificios, cuyo diámetro puede variar de 0,04 a 1,0 mm.
Al hilar una fibra a partir de un polímero fundido, finas corrientes de fusión de los orificios de la hilera entran en un eje especial, donde se enfrían con un flujo de aire y se endurecen. Si la fibra se forma a partir de una solución de polímero, entonces se pueden aplicar dos métodos: formación en seco, cuando las corrientes delgadas ingresan a un eje calentado, donde, bajo la acción del aire caliente circulante, el solvente escapa y las corrientes se endurecen en fibras; formación húmeda, cuando las corrientes de la solución de polímero de la hilera caen en el llamado baño de precipitación, en el que, bajo la acción de varios productos químicos contenidos en él, las corrientes de polímero se endurecen en fibras.
En todos los casos, la formación de fibras se realiza bajo tensión. Esto se hace para orientar (disponer) las moléculas lineales de una sustancia macromolecular a lo largo del eje de la fibra. Si esto no se hace, la fibra será significativamente menos duradera. Para aumentar la resistencia de la fibra, generalmente se estira aún más después de que se haya solidificado parcial o completamente.
Después del hilado, las fibras se recogen en manojos o fardos, formados por muchas fibras finas. Si es necesario, los hilos resultantes se lavan, se someten a un tratamiento especial: lubricación, aplicación de preparaciones especiales (para facilitar el procesamiento textil) y secado. Los hilos terminados se enrollan en carretes o carretes. En la producción de fibras cortadas, los filamentos se cortan en pedazos (grapas). La fibra básica se recoge en pacas.
Enlaces
Literatura
- Perepelkin K. E. Fibras químicas: desarrollo de producción, métodos de producción, propiedades, perspectivas - San Petersburgo: Edición de SPGUTD, 2008. - 354 páginas.
- Rogovin 3.A. Fundamentos de química y tecnología de fibras químicas, 4ª ed., vol.1-2, M., 1974.
- Papkov S.P. Fundamentos teóricos para la producción de fibras químicas. Moscú: Química, 1990. 390 p.
- Yurkevich VV, Pakshver AB Tecnología de producción de fibras químicas. Moscú: Química, 1987. 304 p.
- Zazulina ZA, Druzhinina TV, Konkin AA Fundamentos de la tecnología de fibras químicas. Moscú: Química, 1985. 343 p.
- Buzov B. A., Modestova T. A., Alymenkova N. D. Ciencia de los materiales de la producción de costura: Proc. para universidades, - 4ª ed., revisada y adicional, - M., Legprombytizdat, 1986-424.
- K. E. Perepelkin. Fibras químicas modernas y perspectivas de su uso en la industria textil. Ros. química y. (J. Sociedad Química Rusa nombrada en honor a D. I. Mendeleev), 2002, v. XLVI, No. 1, p. 31-48. [una]
Notas
- ↑ Galbraich, L. S. Fibras químicas // Artículos de Soros Educational Journal en formato de texto, 1996
- ↑ Fibras e hilos
Véase también