Прядение - это производственный процесс создания полимерных волокон . Это специализированная форма экструзии , при которой фильера используется для формирования множества непрерывных нитей. Существует много видов прядения: мокрое, сухое, струйно-мокрое, плавление, гелевое прядение и электроспиннинг. [1]
Процесс
Во-первых, формующийся полимер должен быть переведен в жидкое состояние. Если полимер является термопластом, его можно просто расплавить, в противном случае он растворяется в растворителе или химически обрабатывается с образованием растворимых или термопластичных производных. Затем расплавленный полимер пропускают через фильеру, затем он охлаждается до каучукового состояния, а затем до затвердевшего состояния. [1] Если используется раствор полимера, то растворитель удаляется после пропускания через фильеру.
Мокрый отжим
Мокрое прядение - самый старый из пяти процессов. Этот процесс используется для полимеров, которые необходимо растворить в растворителе для формования. Фильера погружается в химическую ванну, в результате чего волокно выпадает в осадок , а затем затвердевает по мере его выхода. Процесс получил свое название от этой «влажной» ванны. Акрил , вискоза , арамид , модакрил и спандекс производятся с помощью этого процесса. [1]
Вариант мокрого прядения - это сухое струйно-мокрое прядение , при котором раствор выдавливается в воздух и вытягивается, а затем погружается в жидкую ванну. Этот метод используется в лиоцел прядении растворенной целлюлозы .
Сухой отжим
Раствор, состоящий из волокнообразующего материала и растворителя, экструдируется через фильеру. Поток горячего воздуха сталкивается с струями раствора, выходящими из фильеры, растворитель испаряется, а твердые волокна остаются. Прядение с раздувом из раствора представляет собой аналогичную технику, при которой раствор полимера распыляется непосредственно на мишень для получения мата из нетканого волокна. [2]
Прядение расплава
Прядение из расплава используется для расплавления полимеров. Полимер затвердевает при охлаждении после экструзии из фильеры. Нейлон , олефин , сложный полиэфир , саран и sulfar производятся с помощью этого процесса. [1]
Экструзионное прядение
Пеллеты или гранулы твердого полимера загружают в экструдер . Гранулы сжимаются, нагреваются и плавятся экструзионным шнеком, затем подаются в прядильный насос и в фильеру.
Прямой прядение
В процессе прямого прядения отсутствует стадия твердых полимерных гранул. Расплав полимера производится из сырья, а затем из финишной машины для полимеров напрямую перекачивается на прядильную фабрику. Прямое прядение в основном применяется при производстве полиэфирных волокон и нитей и рассчитано на высокую производительность (> 100 т / день).
Гель спиннинг
Прядение из геля, также известное как «сухое-мокрое» прядение, используется для получения волокон высокой прочности или других особых свойств. Полимер находится в «гелеобразном» состоянии, только частично в жидком, что удерживает полимерные цепи в некоторой степени связанными вместе. Эти связи создают сильные межцепочечные силы в волокне, которые увеличивают его прочность на разрыв. Полимерные цепи внутри волокон также имеют большую степень ориентации, что увеличивает прочность. Волокна сначала сушат на воздухе, затем охлаждают на жидкой бане. С помощью этого процесса производятся некоторые высокопрочные полиэтиленовые и арамидные волокна. [1]
Электропрядение
Электропрядение использует электрический заряд для вытягивания очень тонких (обычно в микро- или наноразмерном масштабе) волокон из жидкости - либо раствора полимера, либо его расплава. Электропрядение имеет общие характеристики как с электрораспылением, так и с обычным сухим прядением [3] волокон. Процесс не требует использования химии коагуляции или высоких температур для получения твердых нитей из раствора. Это делает процесс особенно подходящим для производства волокон с использованием больших и сложных молекул. Также практикуется электропрядение из расплава ; этот метод гарантирует, что растворитель не попадет в конечный продукт. [4] [5]
- Смотрите также статьи о электропрядении и Melt электроформовании
Рисунок
Наконец, волокна вытягиваются для увеличения прочности и ориентации. Это можно сделать, пока полимер все еще затвердевает или после того, как он полностью остынет. [1]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Б с д е е Производство: Синтетический и целлюлозного волокна Формирование технологии , архивируются с оригинала на 1998-05-26 , извлекаться 2008-11-19.
- ^ Даристотл, Джон Л .; Беренс, Адам М .; Сэндлер, Энтони Д .; Кофинас, Питер (28 декабря 2016). «Обзор фундаментальных принципов и применения решения выдувного прядения» . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 8 (51): 34951–34963. DOI : 10.1021 / acsami.6b12994 . ISSN 1944-8252 . PMC 5673076 . PMID 27966857 .
- ^ Ziabicki, А. Основы формирования волокна , John Wiley и Sons, London, 1976, ISBN 0-471-98220-2 .
- ^ Надь, З.К .; Балог, А .; и другие. (2012). «Электропрядение из расплава без растворителя для приготовления быстро растворяющейся системы доставки лекарств и сравнение с электроспиннингом на основе растворителя и экструдированными системами из расплава». Журнал фармацевтических наук . 102 (2): 508–517. DOI : 10.1002 / jps.23374 . PMID 23161110 .
- ^ Hutmacher DW & Dalton PD (2011) Электропрядение из расплава. Chem Asian J, 6, 44-5.