POSTUPCI DOBIJANJA HEMIJSKIH VLAKANA

Sintetička i hemijska vlakna nastaju izbrizgavanjem guste viskozne tečnosti kroz mlaznice sa profilisanim otvorom i dobijaju se vlakna određenog poprečnog preseka.

Polimeri su u čvrstom stanju i zato se moraju konvertovati u tečno stanje zbog izbrizgavanja. Neki su polimeri termoplastični, pa podležu topljenju. Iz rastvora se dobijaju ona vlakna čiji se polimeri razgrađuju na povišenim temperaturama, pa se rastvaraju u odgovarajućem rastvaraču. Proizvodnja hemijskih i sintetičkih vlakana nastaje izbrizgavanjem, kroz vrlo male otvore na mlaznici rastvora ili rastopa polimera.

Slika 20. Mlaznice za izbrizgavanje

Mlaznice za izbrizgavanje se nalaze u glavi za izbrizgavnje u kojoj se nalazi odgovarajući broj otvora ( slika 21 ). Broj otvora zavisi od finoće vlakana koji se proizvode. Štapelna vlakna se izrađuju sa većim brojem otvora, a grublja vlakna sa manjim brojem otvora. Otvori su fino polirani i moraju se čistiti pranjem sa određenim rastvorima da bi se sprečilo začepljenje. Mlaznice se izrađuju od materijala koji može izdržati odgovarajući pritisak, temperaturu i agresivnost hemijskih materija sa kojim dolazi u kontakt. Izrađuju se od legura plemenitih materijala ili nerđajućeg čelika.

Slika 22. Istezanje vlakna

3

Kada filament izađe iz mlaznice, tečni polimer se prvo konvertuje u gumoliko stanje i onda očvršćava.

Orijentacija makromolekula se postiže istezanjem pri samom izbrizgavanju vlakana i naknadnim istezanjem očvrslih vlakana. Na taj način se postiže veća jačina vlakana ( slika 22 ).

Posle istezanja u vlaknima vlada unutrašnja napetost, pa su vlakna nestabilna u pogledu svojih dimenzija. Stabilizacija se postiže naknadnom obradom u nezategnutom stanju na određenoj temperaturi u određenom vremenskom intervalu. Ovakva obrada se naziva termostabilizacija, a može se izvesti vrućom vodom, zasićenom parom i vrućim vazduhom.

1.4.1. Hemijska i celulozna vlakna

Hemijska celulozna vlakna se dobijaju regeneracijom celuloze iz kompleksnih rastvora tehničke celuloze ili derivata celuloze mokrim ili suvim postupkom ispredanja.

Sirovina iz koje se dobijaju ova vlakna je tehnička celuloza koja se dobija iz drverta i nekih jedogodišnjih biljaka.

Vlakna na bazi celuloze proizvode se njenim rastvaranjem u posebnim rastvaračima. Za proizvodnju regenerisanih celuloznih vlakana koriste se: viskozni, acetatni, bakaramonijačni i najnoviji postupak direktnog rastvaranja celuloze u organskom rastvaraču N-metilmorfalin-N-oksida. Tehnološki proces proizvodnje viskoznih vlakana se satoji iz tri stadijuma ( slika 23 ) :

- dobijanje viskoze,- formiranje vlakana, i - dorada sveže dobijenog vlakna.

4

Slika 23. Proces dobijanja viskoznih vlakana1- tehnička celuloza, 2- alkaliceluloza, 3-starenje, 4- CS2, 5- NaOH, 6-rastvaranje, 7- filter,

8-sazrevanje, 9-istezanje, 10-pranje, 11-sečenje, 12-sušenje, 13-filament, 14-pakovanje, 15-štapelno vlakno

Acetatna vlakna po svom značaju i proizvodnji zauzimaju drugo mesto u rangu hemijskih vlakana iz prirodnih polimera. Dobijaju se iz acetil-celuloze a predstavljaju estar celuloze i sircetne kiseline. Vlakna dobijena iz diacetilceluloze nazivaju se acetatna, a iz triacetilceluloze triacetatna ( slika 24 ).

Rastvor polimera i rastvarača mora da se filtrira, jer u rastvoru postoje nerastvorljivi materijali i strane primese. Sledeći korak je zagrevanje na temperaturi iznad tačke ključanja rastvarača. Rastvor se ponovo filtrira i izbrizgava kroz otvore na mlaznici u komori za predenje. Broj otvora obično ne prelazi 2000.

5

Slika 24. Dobijanje acetatnih i triacetatnih vlakana1-celuloza, 2-sićetna kiselina,3-acetilovanje, 4-taloženje,5-pranje i filtriranje,

6-rastvor,7-komora za izbrizgavanje,8-izvlačenje, 9-namotavanje

Komora za predenje se zagreva gasom (vazduh, azot, ugljen-dioksid, pregrejane pare, ili para rastvarača) koji ulazi na dnu komore. Gas se kreće odozdo naviše, zagreva strujnicu iz koje isparava rastvarač, koji sa gasom izlazi na vrhu komore. Vlakna na izlazku iz komore mogu da sadrže 1-50% preostalog rastvarača koja deluje kao plastifikator, tako da vlakna mogu da izdrže proces istezanja. Ostatak neuklonjenog rastvarača se odstranjuje tokom pranja. Vlakna dobijena ovim postupkom obično imaju manje šupljine nego vlakna dobijena mokrim postupkom. Međutim, zbog svoje veće gustine teško se boje.

Acetatna vlakna se dobijaju iz lintersa, može da se upotrebi i visiko oplemenjena sulfitna celuloza, ali se dobija vlakno lošijeg kvaliteta.

Prečišćeni i osušeni linters se obrađuje ledenom sirćetnom kiselinom na temperaturi do 20oC, pri tome celuloza bubri. Nakon toga vrši se acetilovanje mešavinom anhidrida sirćetne kiseline, rastvarača ( ledena sirćetna kiselina ) i katalizatora ( H2SO4 ili ZnCl2 ).

Zbog egzotermnosti reakcije acetilovanja, vrši se hlađenje a smeša postaje homogena i jako viskozna. Pri završetku celuloza prelazi u triacetat celulozu. Delimičnom saponifikacijom triacetat se razgrađuje do prosečnog dvoipoacetata koji se rastvara u acetonu. Kada se postugne potpuna rastvorljivost u acetonu, prekida se saponifikacija i pristupa taloženju derivata. To se postiže dodatkom veće količine vode kako bi se sadržaj CH3 COOH sveo na 35%, pri čemu se dvoipoacetat taloži u obliku belih pahuljica ( slika 23 ).

Homogeni rastvor se zagreva do 40oC i filtrira kroz ramske filter prese. Izbrizgavanje se vrši po suvom postupku. Zbog brzog pretvaranja strujnice u plastično stanje vlakna se istežu tako da naknadno istezanje nije potrebno. Dejstvom toplog vazduha isparava aceton, ostavljajući solidno formirano vlakno. Aceton se pomoću rastvarača reciklira i priprema za sledeći ciklius predenja.

6

Celulozna vlakna se proizvode kao štapelna i filamentna. Koriste se za izradu rublja, haljine, bluze, druge odeće, obloge, draperije, prekrivače, presvlake, tepihe, kišobrani, i kao filteri za cigarete.

Triacetatna vlakana se proizvode iz triacetatne celuloze u obliku filamenta ili kao štapelna vlakna. Ova vlakana se razlikuju od acetatnih vlakana jer se celuloza u potpunosti razgrađuje do triacetata. Vlakna koja imaju više od 92% hidroksilnih grupa nazivaju se triacetatna. Kod dobijanje triacetata potrebno je izvršiti razlaganje estra sumporne kiseline i celuloze. Kod pripremanje rastvora, triacetat se rastvara u metilhloridu uz metilakohol. Pripremljeni rastvor se izbrizgava po suvom postupku, ali može da se primeni i mokri postupak pri čemu se u kupatilo za koagulaciju koristi metilakohol ( slika 24 ).

Tkanine, izrađene od ovih vlakana, imaju veću otpornost na toplotu i mogu da se bezbedno peglaju na višim temperaturama. Pokazuju veću otpornost na dejstvo alkalija i nesaponifikuju se lako. Piling efekat nije izražen, pa mogu da se mešaju sa drugim vlaknima. U mešavini sa pamukom upotrebljavaju se za izradu taknina za košulje, kao i za artikle koji su podložni čestom pranju.

Proces koji se koristi da za dobijanje Liocel vlakna je formiranje vlakana iz rastvora polimera. Celuloza se direktno rastvara u rastvaraču N- metilmorfolin n-oksid (NMMO) koji sadrži određenu količinu vode. Rastvor se tada filtrira i izbrizgava kroz mlaznice. Strujnica prolazi kroz cev koja je postavljena u kadi sa vodom. Dolazi do očvršćavanja, a kasnije se pere, izvlači i seče na određenu dužinu. NMMO rastvarač se odvaja od vode, reciklira, i ponovo upotrebljava ( slika 25 ).

7

Slika 25. Dobijanje Liocel vlakna1-celuloza, 2-NMMO, 3- voda, 4-rastvor, 5-kada sa vodom, 6- pranje, 7 – recikliranje vode

i NMMO, 8-sušenje, 9-sečenje, 10-baliranje

Liocel vlakna, kao i druga celulozna upijaju vlagu i biorazgradljiva su. Imaju jačinu, u suvom stanju, veću od ostalih celuloznih koja se približava poliestru. Pod određenim uslovima fibrilirana Liocel vlakna koriste se za izradu tkanine. Liocel vlakna se najčešće koriste za odeću, pogotovo spoljnu, ali se koriste i za neke netkane tekstilne materijale.

8

Zakljucak

Tekstilni proizvodi bili su poznati davno prije nove ere. Prvi matreijali koje je čovjek koristio bili su od životinjske kože. Vremenom je čovjek počeo da koristi životinjska I biljna vlakna I od njih je počeo proizvoditi prve tkanine. TEKSTIL(lat. Tekxtilis-tkan,tkalački) naziv je za svaku izradjevinu,poizvedenu,preplitanjem,ili,povezivanjem,vlakana,niti,tj.predenjem,pletenjem,preplitanjem.Tekstil,je,tkanina,tkivo,tkanje,sukno,platno. Najstariji očuvani tekstil potiče iz Catala Hüvüka(Antolija). To su komadići vunenog sukna,starost im je procijenjana na 6,500 godina prije nove ere. Prvi tekstili izradjeni su od konca,koji je nastao vrtenjem niti izmedju dlanova,dok je kasnije izumljeno vreteno.Danas je tekstilna industrija jedna od najjače razvijenih u svijetu. Tekstil se upotrebljava prvenstveno za izradu odjeće. Obuhvata i proizvode za široku potrošnju u kućanstvima, ugostiteljstvu te za tehničku i medicinsku namjenu. Tekstilna industrija obuhvata proizvodnju pređe, tkanina, pletiva, netkanog tekstila, odjeće i ostalih proizvoda na osnovi tekstilnih vlakana . Vlakna su osnova svih tekstila. Svojim osobinama, strukturom ili načinom tkanja vlaknene niti daju tekstilu njegov izgled, koji se može izmjeniti, ali osnovne osobine vrsta vlakna ostaju odlučujuće za upotrebu i održavanje materijala.

9

Literatura

Kauffman, George B. (1993). "Rayon: the first semi-synthetic fiber product". Journal of Chemical Education 

 "synthetic fibre". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc. 2013.

 Serope Kalpakjian, Steven R Schmid. "Manufacturing Engineering and Technology". International edition. 4th Ed. Prentice Hall, Inc. 2001.

James Edward Gordon; Philip Ball (2006). The new science of strong materials, or, Why you don't fall through the floor. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-12548-0. Retrieved 28 October 2011.

10