Лекция по МДК 02.01 Основы технологии переработки полимерных материалов и эластомеров

Раздел 2. Ведение технологических процессов переработки пластических масс и эластомеров . Ознакомление с нормативно-технической документацией. Условия безопасного ведения технологических процессов
Тема 2.9 Ведение технологических процессов производства полиамидного волокна.
МДК 02.01 Основы технологии переработки полимерных материалов и эластомеров
Специальность 240125 , курс-4
Вид урока: учебная лекция
Тема урока: Общие сведения о полиамидных волокнах и этапах их получения
Цель:
1 Образовательная:
Выбирать типы волокон
Знать этапы получения волокон
Различать применяемое оборудование
Проверять параметры технологического процесса
2 Развивающая: Обучающийся сможет применять предложенный материал, извлечь из него необходимую информацию, систематизировать ее, отличать виды волокна, представлять волокно и оборудование, делать выводы, последовательно и логически излагать мысли, развить свои творческие способности.
3. Воспитывающая: обучающийся сможет задуматься о способах получения различных изделий, видах оборудованиях, трудностях при выпуске полиамидного волокна , и необходимости знания параметров технологического процесса с целью выпуска нити высокого качества.
Планируемые результаты урока:
Продолжить формирование следующих общих компетенций специалиста СПО:
ПК 2.2 Контролировать и регулировать параметры технологических процессов, в т.ч. с использованием программно - аппаратных комплексов.
ПК 2.3 Контролировать расход сырья, материалов, энергоресурсов, количества готовой продукции и отходов.
ПК 2.4 Выполнять требования промышленной и экологической безопасности и охраны труда.
ПК 2.5 Контролировать качество сырья, полуфабрикатов (полупродуктов) и готовой продукции.
ПК 2.6 Анализировать причины брака, разрабатывать мероприятия по их предупреждению и ликвидации причин.
ОК 2 Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3 Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4 Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5 Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 8 Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
Образовательные технологии:
- Технология сотрудничества.
- Проблемно-диалогическая технология.
- Технология групповой работы.
- Технология продуктивного чтения.
-Технология развивающего обучения.
Межпредметные связи: Органическая химия, МДК 01.01
Внутри предметные связи:
Оборудование урока: мультимедийный комплекс
Требуемое время: 4 академических часа.
План урока
Организация начала урока
Проверка выполнения домашнего задания
Объяснение нового материала.
Усвоение новых знаний.
Первичная проверка понимания обучающими нового материала.
Закрепление новых знаний.
Подведение итогов урока.
Информация о домашнем задании, инструкция о его выполнении.
Ход урока:
Объяснение нового материала.
Тема: Общие сведения о полиамидных волокнах и этапах их получения
Цель урока : Иметь представление о полиамидных волокнах
Рассказывать о этапах их получения
Огромные успехи химии на рубеже XIX и XX вв. создали необходимые условия для получения и промышленного производства химических волокон. Прототипом получения химических волокон послужил процесс образования шелкопрядом нити при завивке кокона.
Впервые мысль о возможности получения искусственного волокна была высказана еще в XVII в. англичанином Р. Гуком, но в промышленности оно было получено только в конце XIX в. Первые искусственные волокна из нитрата целлюлозы (нитратный шелк) были получены 1883 г. Несколько позднее появились другие виды целлюлозных волокон: медноаммиачные, вискозные и ацетатные. В середине 30-х гг. XX в. значительным сдвигом в производстве хи- мических волокон явилось получение первых синтетических волокон (полиамидных), которое ознаменовало начало нового этапа – создание волокон с заданными свойствами.
С тех пор мировое производство химических волокон непрерывно и быстро растет. В 1913 г. в мире вырабатывалось 11,8 тыс. т химических волокон, или менее 0,2 % всего объема текстильного сырья.
К началу треть его тысячелетия их производство составило примерно 31,3 млн. т., а их доля в общем объеме – 54,2 %.
  В мировом балансе текстильных волокон химические занимают первое место. По данным на 2003 г. их производство составляет 55,2 % от общего количества выпускаемых в мире волокон. В будущем выпуск химических волокон будет повышаться, вследствие ряда причин:
  – их выпуск не зависит от климатических условий как, например, урожайность хлопка или льна зависит от погодных условий, всхожести и сортности семян;  – себестоимость химволокон невысока. Например, себестоимость вискозного волокна составляет 70 % от себестоимости хлопка, себестоимость капрона – 6 % от себестоимости шелка;
  – волокна обладают рядом ценных свойств – высокая эластичность, устойчивость к действию химических реагентов, светопогоды. Изделия и ткани из них не сминаются;  – при переработке химволокон меньше отходов;
  – свойства волокон можно изменять в желаемом направлении на стадии синтеза или формования.
Химические волокна выпускаются в виде одиночных филаментных нитей или штапельного волокна. По прогнозам на ближайшее десятилетие расширение ассортимента и увеличение производства текстильных волокон будут происходить по нескольким направлениям:   – совершенствование свойств волокон для широкой области применения за счет их модификации – повышения комфортности и механических свойств;   – создание супер волокон со специальными свойствами более узкого назначения (сверхпрочные, сверхэластичные, ультратонкие и т.п.);  – создание интерактивных волокон, активно «откликающихся» на изменение внешних условий (тепло, освещение, механическое воздействие и т.д.);   – разработка новых технологий получения синтетических волокон из воспроизводимого (природного) сырья, чтобы уменьшить зависимость от снижения запасов нефти и газа;   – использование биотехнологий для синтеза новых видов волокнообразующих полимеров и улучшения качества натуральных волокон.
Основные этапы получения химических волокон и нитей
Все химические волокна, кроме минеральных, формуют из расплавов или прядильных растворов высокомолекулярных соединений. Несмотря на некоторые различия в получении отдельных видов химических волокон, общая схема их производства состоит из следующих основных этапов:  1. Получение и предварительная обработка сырья.  2. Приготовление прядильного раствора или расплава.  3. Формование нитей.  4. Отделка.  5. Текстильная переработка
Расплав или прядильный раствор определенной вязкости и концентрации фильтруется, очищается от пузырьков воздуха и продавливается через тончайшие отверстия специальных фильер, изготовленных из химически стойких металлов. Форма отверстий фильер может быть различна и определяет форму поперечного сечения волокна. Образующиеся при продавливании раствора или расплава струйки затвердевают и образуют нити. Затвердевание может происходить в сухой или мокрой среде. В зависимости от этого различают три способа формования:
• из расплава;
• из раствора сухим способом;
• из раствора мокрым способом.
При формовании из расплава тончайшие струйки, вытекающие из фильера, обдуваются струей воздуха или инертного газа, охлаждаются и затвердевают.
При формовании из раствора по сухому способу струйки попадают в шахты с горячим воздухом, где происходит испарение растворителя и затвердевание полимера.
фильтр
приемная бобина
235712012065осадительная ванна
нити
фильера
Рис 1. Формование нитей из растворов мокрым способом
При формовании из раствора по мокрому способу струйки попадают в раствор осадительную ванну, где происходит выделение полимера в виде тончайших нитей.
Количество отверстий в фильере при производстве комплексных текстильных нитей может быть от 12 до 100.
Сформованные из одной фильеры нити соединяются, вытягиваются и наматываются.
Следующим этапом в получении химических волокон и нитей является их отделка.
Отделка волокон включает ряд операций.
1. Удаление примесей и загрязнений. Данная операция проводится толь-ко для волокон, формируемых мокрым способом. При этом готовые волокна и нити промывают в воде или специальных раст ворах.
2. Беление. Проводят операцию с целью придания волокнам и нитям необходимой степени белизны. Ее осуществляют только для волокон, которые будут окрашиваться в светлые тона.
3. Вытягивание и термообработка. Проводят данную операцию с целью перестройки первичной структуры волокна. При вытягивании макромолекулы выпрямляются, происходит их ориентация вдоль оси волокна, следовательно, увеличивается прочность волокон, но уменьшается их растяжимость. Термическая обработка снимает напряженное состояние нити, происходит ее усадка, макромолекулы приобретают изогнутую форму при сохранении их ориентации вдоль оси волокна.
4. Поверхностная обработка (аппретирование, замасливание и т.п.) придает нитям способность к последующим текстильным переработкам, например, снижает электризуемость. 5. Сушка осуществляется после мокрого формования в специальных сушилках.
Кроме того, отделка нитей проводится с целью придания им некоторых свойств (мягкости, шелковистости, матовости и т.п.). После отделки нити перематываются в паковки и сортируются. Некоторые волокна проходят отбеливание или крашение.
 Свойства полиамидных волокон
Полиамидные волокна – самые прочные к истирающей нагрузке, разрывная длина их составляют 65–80 pкм, доля обратимой деформации 96%, высокоэластичные (ε = 25–35 %), волокна устойчивы к микроорганизмам, сравнительно устойчивы к щелочам, неустойчивы к кислотам, потеря прочности в мокром состоянии 20–25 %.   Недостатки: низкая гигроскопичность (W = 4 %), высокая электризуемость, пиллингуемость, низкая свето- и термостойкость, уже при нагревании до температуры 160 °С прочность уменьшается на 40–50 %. При температуре 170 °С капрон размягчается, а при 210 °С плавится. Недостатком можно считать и чрезмерную гладкость поверхности полиамидных волокон, их малую сцепляемость, в результате чего они плохо смешиваются с другими волокнами, при эксплуатации изделий «вылезают» на поверхность ткани. В настоящее время разработаны химически модифицированные полиамидные волокна каприлон и мегалон, которые по гигроскопичности (5–7 %) не уступают хлопку, а по прочности, устойчивости к истиранию превосходят его. Восприимчивость волокон к красителям повышенная. Изделия из капрона вытягиваются.
При внесении в пламя капрон плавится, загорается с трудом, горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса начинает капать, горение прекращается, на конце образуется твердый шарик бурого цвета.  
Первичная проверка понимания обучающими нового материала.
Устный опрос по новой теме
Вопросы : Какие существуют причины для увеличения выпуска полиамидных волокон?
Какие основные этапы получения химических волокон?
Какие операции включает отделка волокон?
Для чего применяют беление?
С какой целью проводят операции вытягивание и термообработку?
Какие недостатки имеют полиамидные волокна?

Подведение итогов урока.
Информация о домашнем задании: Читать учебник «Технология производства химических волокон» Ряузов А.Н., Груздев В.А., Бакшеев И.П. стр. 29-32