Процесс получения полиэфирного волокна

метки: Полиэфирный, Волокно, Производство, Получение, Ткань, Этиленгликоль, Диметилтерефталат, Полиэтилентерефталат

Цель курсовой работы — строение, свойства, технология производства полиэфирных волокон.

Использование химических волокон в сырьевой базе текстильной промышленности является одним из важнейших направлений технического прогресса отрасли. Актуальность этого направления также определяет мировая тенденция увеличения и расширения использования химических волокон и нитей в товарах народного потребления. Доля товаров народного потребления с использованием химических волокон в мире в настоящее время составляет 60% от общего объема потребления.

Основным фактором опережающего темпа роста производства химических волокон является увеличение численности народонаселения земного шара и растущие в связи с этим потребности в текстильных (одежных) материалах. Объем выпуска натуральных волокон, в основном растительного происхождения (хлопок, лен и др.) ограничивается конкуренцией со стороны продовольственных культур, в особенности, если их выращивание дает большую прибыль, чем натуральные волокна.

Вторым важным определяющим фактором является то, что улучшение эксплуатационных свойств химических волокон наряду с созданием новых видов волокон позволяет значительно расширить области их применения как для бытовых, так и для технических целей.

Лидирующее положение среди химических волокон и нитей занимают полиэфирные — 69% от общего объема производства химических волокон и нитей.

Для промышленных целей наиболее важным свойством полиэфирных волокон является их устойчивость к кислотам и щелочам, высоким температурам и влаге, к действию микроорганизмов и многократным изгибам и трению.

Вложение до 15% полиэфирного волокна к хлопку позволяет значительно улучшить потребительские свойства тканей за счет повышения стойкости к истиранию в 1,5 раза и износоустойчивости в 1,5-2 раза, снижения усадки тканей в 1,4 раза и увеличения несминаемости тканей и трикотажных полотен в 1,5 раза. При этом сохраняются комфортность изделий и их гигиенические свойства, повышается срок их службы в 1,5-2 раза.

Простота стирки, быстрота сушки, а также минимальная необходимость глажения, опрятный внешний вид изделий и продолжительный срок службы — это все преимущества тканей из смесей полиэфирного и натурального волокон по сравнению с обычными хлопчатобумажными тканями. Именно поэтому полиэфирного волокна и нити у зарубежных производителей, в том числе США, нашли свое применение в таком массовом ассортименте, как спортивная одежда и постельное белье.

Полиэфирные волокна лавсан

... изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкие гигроскопичность и светостойкость. К полиэфирным волокнам относится лавсан. В поперечном сечении волокно лавсана имеет форму ...

Возможности использования полиэфирных волокон и нитей в текстильной промышленности не ограничены. В РК полиэфирные волокна не находят такого широкого применения, как в мире, что объясняется рядом причин, а именно:

• отсутствием в КР действующего производства полиэфирных волокон и нитей;
• крайне узким и бедным ассортиментом выпускаемых полиэфирных волокон и нитей в нашей стране;
• крайне узким ассортиментом тканей, выпускаемых с использованием полиэфирных волокон (основная доля — спецодежда, технические ткани).

Для более широкого освоения полиэфирных волокон и нитей необходима программа по развитию сырьевой базы для текстильной и легкой промышленности.

1. Литературный обзор

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/proizvodstvo-poliefirnyih-volokon/

За более чем столетнюю историю химических волокон их практическое значение для производства материалов и изделий, необходимых для обеспечения жизни людей, развития техники и науки, стало неоспоримым.

Комплекс механических свойств (и их практически полная неизменность в мокром состоянии волокна), наиболее высокая термостойкость среди многотоннажных видов волокон, био- и хемостойкость, биоинертность и другие эксплуатационные характеристики обеспечили приоритетность полиэфирных волокон по сравнению с другими.

Штапельные полиэфирные волокна, включая модифицированные, частично вытеснили и продолжают вытеснять вискозные волокна и зачастую конкурируют с полиакрилонитрильными волокнами, особенно в смесях с шерстью. В случае использования смесей штапельных полиэфирных волокон с целлюлозными(хлопок, лен, гидратцеллюлозные) практически полностью нивелируются недостатки целлюлозных волокон, в частности сминаемость тканей на их основе, низкая биостойкость, и в то же время сохраняются высокие гигроскопические характеристики текстильных материалов. Прекрасное качество тканей для верхней одежды достигается при использовании смесей полиэфирных волокон с шерстью.

Текстильные полиэфирные нити, особенно текстурированные, широко применяют для изготовления тонких тканей и трикотажа бытового назначения, тканей для интерьера жилья, автомашин и во многих других целях. Они оказались более удачными по свойствам, чем ацетатные и триацетатные нити.

Полиэфирные технические нити оказались незаменимыми во многих отраслях техники. Как армирующий компонент при изготовлении резиновых технических изделий они существенно превосходят полиамидные и вискозные нити. Полиэфирные технические нити оказались вне конкуренции как материал для фильтрующих полотен, бумагоделательных сеток, канатов и других несущих высокие нагрузки изделий, электроизоляции, армированных швейных ниток и так далее.

Основная часть натуральных и химических волокон обладает весьма существенным недостатком — горючестью, из-за чего использование их в текстильных и других материалах ведет к значительному возрастанию пожароопасности.

2. Классификация волокон

Основу всех материалов и тканей составляют волокна. Друг от друга волокна отличаются по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака — способ их получения (происхождение) и химический состав, так как именно они определяют основные физико-механические и химические свойства не только самих волокон, но и изделий, полученных из них.

Классификация текстильных волокон и нитей

... другие волокна). Текстильная нить - гибкое и прочное тело с малыми поперечными размерами значительной длины. текстильный волокно пряжа плотность Различают исходные, первичные и вторичные нити. Исходные нити не ... на 1 см длины волокна. От нее зависит технология переработки волокон, качество получаемых пряжи и изделий. Извитость волокон придает пряже, тканям, трикотажу пушистость, эластичность, ...

С учетом классификационных признаков волокна делятся на:

• натуральные
• химические.

К натуральным волокнам относят волокна природного (растительного, животного, минерального) происхождения: хлопок, лен, шерсть и шелк. К химическим волокнам — волокна, изготовленные в заводских условиях. При этом химические волокна подразделяются на искусственные и синтетические.

Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений, которые образуются в процессе развития и роста волокон (целлюлоза, фиброин, кератин).

К тканям из искусственных волокон относятся: ацетат, вискоза, штапель, модаль. Эти ткани прекрасно пропускают воздух, очень долго остаются сухими и приятны на ощупь. Сегодня все эти ткани активно используются производителями белья, а, благодаря новейшим технологиям, способны заменять натуральные.

Синтетические волокна получают путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений (фенола, этилена, ацетилена, метана и др.) в результате реакции полимеризации или поликонденсации в основном из продуктов переработки нефти, каменного угля и природные газов. На сегодняшний момент рынок готовых изделий может быть представлен широким ассортиментом белья, трикотажных изделий, одежды, ковровых изделий и прочими товарами повседневного спроса, сезонного спроса или длительного использования. Естественно, что хлопок может быть представлен в продуктах конечного спроса как сырьевой элемент.

2.1 Полиэфирное волокно и его виды

Полиэфирное волокно — синтетическое волокно, формируемое из расплава полиэтилентерефталата или его производных. Достоинства — незначительная сминаемость, отличная свето- и атмосферостойкость, высокая прочность, хорошая стойкость к истиранию и к органическим растворителям; недостатки — трудность крашения, сильная электризуемость, жесткость — устраняется химическим модифицированием. Применяется, например, в производстве различных тканей, искусственного меха, канатов, для армирования шин, в качестве утеплительного материала. Основные торговые названия: лавсан, терилен, дакрон, тетерон, тергаль, тесил.

В зависимости от вида выделяют следующие полиэфирные волокна:

• штапельные (волокна конечной штапельной длины, как правило не более 40—45 мм (волокна хлопковой штапельной диаграммы), используемые в текстильной промышленности для выработки пряжи;
• филаментные (они же: комплексные нити, непрерывные волокна) — представляют собой нити, образованные состоящие из отдельных бесконечных полиэфирых нитей малой линейной плотности (десятые доли текса и ниже): характеризуются линейной плотностью (как правило — тексом — весом в граммах одного километра нити), филаментарностью — количеством элементарных нитей, из которых оно состоит, титром — средней линейной плотностью одного филамента;
• текстурированные — как правило филаментные волокна, подвергнутые специальному извитию филаментов для: придания объема — или — соединения (компактирования) филаментов вместе и т. п.;
• мононити;
• объемные нити.

Полиэфиры не являются новыми веществами. Природные полиэфирные вещества с древнейших времен применяются человеком.

Полимерные органические волокна

... растворителях. 3. Полимерные органические волокна Полимерные волокна получаются в результате ... путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. ... же были разработаны методы получения волокон СВМ и армос, ... волокон и тканей. 2. Волокно: понятие, классификация, состав Волокно - класс материалов, состоящий из непряденых нитей материала или длинных тонких отрезков нити. Волокно ...

Для получения полиэфирных волокон нашли практическое применение полимеры на основе ароматических кислот и алифатических гликолей.

Основными исходными продуктами для получения полиэтилентерефталата в производстве полиэфирного волокна являются терефталевая кислота или ее диметиловый эфир, а также этиленгликоль или окись этилена. Для получения модифицированного волокна кроме основных сырьевых материалов используют другие дикарбоновые или оксикислоты. Несмотря на то, что запатентовано множество модифицирующих добавок, в промышленности нашли применение главным образом изофталевая кислота, ее диметиловый эфир, калиевая соль сульфоизофталевой кислоты и п-оксиэтоксибензойная кислота.

Кроме этих веществ, при синтезе полиэфира вводят, катализаторы, термостабилизаторы, добавки, снижающие склонность волокна к пиллингообразованию (например, ангидрид тримеллитовой кислоты), матирующиеили окрашивающие вещества, оптические отбеливатели, добавки для уменьшения трения и слипаемости (полиэфирные пленки и магнитные ленты).

Процесс производства полиэфирных нитей или волокна можно разделить на три самостоятельные стадии: получение полимера—полиэтилентерефталата (смолы лавсан), формование из него нитей и волокна и переработка их в готовую продукцию. Эти три процесса осуществляются соответственно в трех основных цехах: химическом, прядильном и штапельном (или текстильном — при производстве комплексных нитей).

4. Технологические стадии процесса получения полиэфирного волокна

4.1 Синтез дигликолевого эфиратерефталевой кислоты

Дигликолевый эфир терефталевой кислоты:

Терефталат, дигликольтерефталат или его низшие линейные олигомеры являются мономерами в последующем процессе поликонденсации, приводящем к получению полимера. Молекула дигликольтерефталата состоит из двух частей — остатка терефталевой кислоты и двух оксиэтилэфирных групп. Поэтому при его синтезе применяют также два различных компонента: диметиловый эфир и этиленгликоль, осуществляя реакцию переэтерификации.

Реакция переэтерификации заключается в замещении метальных групп диметилтерефталата (ДМТ) этиленгликолевыми:

Реакция переэтерификации практически не идет без катализатора. В патентной литературе в качестве катализаторов предложены почти все металлы периодической системы элементов, их окиси, соли, алкоголяты и более сложные соединения.

Исходное соотношение этиленгликоля и диметилтерефталата оказывает значительное влияние на завершенность переэтерификации. Непременным условием полного завершения реакции переэтерификации считается введение этиленгликоля в количестве, большем, чем 2 моля (обычно 2,2-2,5) на 1 моль диметилтерефталата. В противном случае непрореагировавшие метоксиэфирные группы будут ограничивать рост цепи при поликонденсации, оставаясь в виде концевых групп.

Реактор переэтерификации представляет собой автоклав, изготовленный из качественной нержавеющей стали, имеющий сферическое днище и мешалку турбинного или пропеллерного типа. Мешалки работают эффективно при скорости кончика лопатки или пропеллера от 200 до 300 м/мин.

Организация труда на предприятии

... труда, предусматривающее устранение вредности производства, тяжелых физических, психологических и эмоциональных нагрузок, внедрение эстетики в производственную среду, формирование системы охраны и безопасности труда; ... в области совершенствования организации труда. Организация труда тесно взаимосвязана с организацией производства. Являясь составной частью организации производства, организация труда ...

При больших скоростях эффективность перемешивания резко уменьшается из-за явления кавитации, вызывающего окружение лопаток парами метанола. Для нагрева реакционной массы внутри реактора помещен змеевик в который подается водяной пар высокого давления 4,5-5,0 МПа или по которому циркулирует высококипящий органический теплоноситель (ВОТ).

Для увеличения поверхности нагрева реактор может быть окружен нагревательными полутрубами, приваренными к обечайке корпуса. Нагрев регулируют так, чтобы температура стенки не была более чем на 30-40°С выше температуры реакционной массы. Полный объем реактора переэтерификации обычно составляет 2,5-3,2 м ³ на 1 т диметилтерефталата; поверхность конденсатора метанола — около 20 м² /т.

4.2 Синтез полиэтилентерефталата

При поликонденсации дигликольтерефталата выделяется этиленгликоль и образуется полиэтилентерефталат:

Поликонденсация дигликольтерефталата, являясь реакцией переэтерификации, в которой участвуют в основном две одинаковые оксиэтилэфирные группы, отличаетсяот реакции переэтерификации между диметилтерефталатом и этиленгликолем. Эти отличия заключаются в следующем:

• низкая концентрация гидроксильных групп спиртового характера, уменьшающаяся по мере протекания процесса;
• образование карбоксильных групп в результате деструктивных реакции;
• реакция этерификации между карбоксильной группой и гидроксилом спирта идет и без катализатора;
• значительно более высокая температура кипения этиленгликоля, чем метанола и большая вязкость получающегося конечного полиэфира, что важно с технологической точки зрения.

Но механизм этих реакций должен иметь сходство, поскольку обе они являются реакциями переэтерификации и карбонильные группы диметилтерефталата и дигликольтерефталата обладают поляризуемостью в равной степени.

Наиболее распространенным способом поликонденсации является проведение ее в расплаве под глубоким вакуумом, способствующим удалению выделяющегося этиленгликоля.

Поликонденсация — завершающий и очень ответственный химический процесс получения полиэтилентерефталата. Реактор поликонденсации изготовляют из молибденсодержащей нержавеющей стали. Общий объем реактора рассчитывают на 50-60%-ное заполнение. Производительность реактора обычно находится в пределах от 1,0 до 2,5 т/цикл. При больших объемах трудно создать оптимальные условия прохождения поликонденсации; кроме того, значительно увеличивается продолжительность выгрузки, что может привести к заметной разнице в свойствах полимера в начале и конце литья.

Однопроходной конденсатор этиленгликоля располагают рядом с реактором под большим углом к горизонтали или вертикалью — для облегчения стока конденсата. Поверхность конденсатора этиленгликоля в среднем принимается равной 7,5-8,0 м ³ на 1 т (по диметилтерефталату).

Реактор снабжается двухскоростной якорной тихоходной мешалкой. Такие мешалки наилучшим образом обеспечиваю нарушение пристенного слоя расплава в реакторе и имеют минимальный эффект проскальзывания в вязкой среде. Кроме того, якорные мешалки приводят во вращение всю реакционную массу. Поэтому при неравномерном кипении, могущем привести к выбросу части расплава в пароотводящую систему, продукт направляется преимущественно касательно к стенкам реактора. Но все же выбросы массы в конденсатор не исключены. Дополнительным источником забивания трубок конденсатора является дигликольтерефталат, обладающий достаточно высокой упругостью пара — 0,266 кПа (2 мм рт. ст.) уже при 180°С. Дигликольтерефталат постепенно полимеризуется в трубках конденсатора, уменьшая их сечение. Поэтому конденсатор паров периодически прогревают водяным паром высокого давления для удаления осадка и, кроме того, регулярно чистят механическим либо гидродинамическим способом.

Актуальные проблемы в области производства продуктов питания; ...

... правила техники безопасности, производственной санитарии, пожарной безопасности и охраны труда в области производства продуктов питания из растительного сырья. Изучу правила санитарии и гигиены, техники безопасности труда, противопожарной безопасности на предприятиях указанного профиля; выполнить индивидуальное задание на тему: "Способы приготовления ...

В последнее время широко исследуется процесс поликонденсации в твердой фазе, представляющий особый интерес для получения полиэфира очень высокой молекулярной массы.

5. Охрана труда и техника безопасности

Закон РК «О безопасности и охране труда » регулирует общественные отношения в области охраны труда в Республике Казахстан и направлен на обеспечение безопасности сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, а также устанавливает основные принципы государственной политики в области безопасности и охраны труда/1/

Государственная политика в области безопасности и охраны труда направлена на:

• разработку и принятие нормативных правовых актов Республики Казахстан, государственных стандартов, правил, норм в области безопасности и охраны труда:
• разработку государственных, отраслевых(секторальных) и региональных программ в области безопасности и охраны труда:

— создание и реализацию систем экономического стимулирования деятельности по разработке и улучшению условий, безопасности и охраны труда, разработке и внедрению безопасных технологий и техники, производству средств охраны труда индивидуальной и коллективной защиты работников:

• осуществление мониторинга в области безопасности и охраны труда:
• проведение научных исследований по проблемам безопасности и охраны труда:
• установление единого порядка учета несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний:
• государственный надзор и контроль за соблюдение требований законодательства Республики Казахстан в области безопасности и охраны труда:
• содействие осуществлению общественного контроля за соблюдением прав и законных интересов работников в области безопасности и охраны труда
• защиту законных интересов, пострадавших от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний, а также членов их семей:
• установление компенсаций за тяжелую работу и работу вредными и (или) опасными условиями труда, не устранимыми при современном техническом уровне производства и организации труда:
• организацию государственной статистической отчетности об условиях труда, а также о производственном травматизме, профессиональной заболеваемости и об их последствиях:
• обеспечение функционирования единой информационной системы в области безопасности и охраны труда.

В курсовой работе предусмотрены необходимые мероприятия по организации безопасной работы оборудования и техники в соответствие стандартов, ГОСТов и мер защиты здоровья в законодательно предусмотренных нормативах безопасности и здоровья.

Безопасность жизнедеятельности на производстве

... -то можно легко определить понятие безопасность, под которым понимают отсутствие недопустимого ... данные свидетельствуют о том, что регуляция производства теплоты в организме главным образом происходит ... при выполнении физической работы, причем тем больше, чем тяжелее работа. Количество ... теплообмен процессов -- теплопродукции и теплоотдачи. На тепловой баланс организма существенно влияет теплоотдача, ...

Заключение

Определение классификации ткани, на мой взгляд, самый запутанный процесс во всем рассмотрении волокна. Порой на вид ткань будет выглядеть как натуральная, но на самом деле она химическая. Определить химическое волокно можно при помощи обжигания краев ткани. При этом ткань начинает плавиться и капать, коптящее желтое пламя, на конце образуется оплавленный бурый или черный твердый шарик и ощущается синтетический запах уксуса или сургуча. Это метод органомектический. Когда волокнистый состав ткани устанавливают органами чувств — зрением, обонянием, осязанием. Оценивают внешний вид ткани — сминаемость, характер обрыва пряжи и нитей, характер горения нитей по основе или утку, запах при горении нитей по основе или утку, а также остаток после горения нитей. На ряду с этим существует лабораторный метод, где распознавание проводят с помощью химических реакций.

Повышение качества жизни сказывается во всех сферах деятельности человека. На эту тенденцию чутко отреагировал и рынок текстильной продукции. Появляются новые виды изделий текстиля, материалы для их изготовления. С ростом доходов население Казахстана все больше внимания уделяет своему дому, улучшению комфорта и дизайна, активно используя для этого домашний текстиль и в том числе одежду. В течение года казахстанцы приобретают товаров легкой и текстильной промышленности на сумму свыше 1 млрд. тг., среди них не более 20% — отечественные, все остальное — импорт. Как считают аналитики, 57% этого импорта составляет контрафактная продукция.

Главными проблемами производства текстильной продукции в Казахстане являются: устарелое оборудование, незнание мировых тенденций, нехватка профессиональных кадров, нелегальный и не декларируемый импорт готовой продукции, низкокачественная производимая продукция.

Данная проблема решится наличием в регионе: сырья для производства, перспективы развития транспортной и производственной инфраструктуры, в связи с ускоренным экономическим развитием региона, избытка трудовых ресурсов.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/proizvodstvo-poliefirnyih-volokon/

1. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (волокна и нити).

Учебник для вузов. 2 изд, перераб. И дополн. М., Легрпомбытиздат, 1989.

2. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия).

Учебник для вузов. 2 из. перераб. и допол. М., Легрпомбытиздат, 1992.

3. Технология производства химических волокон. А.Н. Ряузов., В.А. Груздев., М.; легкая индустрия, 1965.

4. Натуральная шерсть, ее классировка и сортировка.М.; легкая индустрия, 1978.

5. Жихарев А.П., Кузин С.К., Мишаков В.Ю. «Материаловедение в производстве легкой промышленности» Академия 2004.

6. 1. Бузов Б.А., Модестова Т. «Материаловедение швейного производства» Легпромбытздат 1986.

7. Савосткий Н.А., Амирова Э.К.. «Материаловедение швейного производства» Академия 2002.

8. Технология производства химических волокон А. Н. Ряузов.., В. А. Груздев.., М-1967 г.

9. Лаборатория практикум по текстильному материаловедению. Учебное пособие для вузов. (Кобляков А. И.., Кукин Г. Н., Соловьев А.Н. и др.)-2 изд, перераб. И допол-м.., Легпромбытиздат, 1986. 344 с.

Ассортимент и параметры качества льняных тканей

... они толще и тяжелее (примерно в 2–2,5 раза) хлопчатобумажных. Для производства льняных тканей применяют пряжу, различную по способу прядения, льняную мокрого прядения (л/м), льняную ... и из смешанной пряжи, содержащей штапелированное химическое волокно. В ассортименте льняных тканей преобладают ткани полотняного переплетения, используют также мелкоузорчатые и жаккардовые переплетения и значительно ...

10. Кукин Г. Н.., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение ( исходные материалы ).

Учебник для вузов.2. изд. Перераб. И допол. М.., Легпромбытиздат.