Прядение (полимеры) - Spinning (polymers)

Эта статья о формировании волокон из жидкости. Для формирования пряжи из волокон см. Прядение (текстиль).

Спиннинг это производственный процесс для создания полимер волокна. Это специализированная форма экструзия который использует фильера для образования нескольких непрерывных нитей. Существует много видов прядения: мокрое, сухое, струйно-мокрое, плавление, гелевое и электроспиннинг.[1]

Процесс

Во-первых, формующийся полимер необходимо перевести в жидкое состояние. Если полимер представляет собой термопласт затем его можно просто расплавить, иначе он растворяется в растворителе или химически обрабатывается с образованием растворимых или термопластичных производных. Затем расплавленный полимер пропускается 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, которая заставляет волокна осадок, а затем затвердеет по мере появления. Процесс получил свое название от этой «влажной» ванны. Акрил, район, арамид, модакрил, и спандекс производятся с помощью этого процесса.[1]

Вариант мокрого отжима сухое струйно-мокрое прядение, где раствор выдавливается в воздух и втягивается, а затем погружается в жидкую ванну. Этот метод используется в Лиоцелл прядение растворенного целлюлоза.

Сухой отжим

Раствор, состоящий из волокнообразующего материала и растворителя, экструдируется через фильеру. Поток горячего воздуха попадает на струи раствора, выходящие из фильеры, растворитель испаряется, а твердые волокна остаются. Решение выдувного прядения аналогичная техника, при которой раствор полимера распыляется непосредственно на цель для получения нетканый волокнистый мат.[2]

Прядение расплава

Прядение из расплава используется для расплавления полимеров. Полимер затвердевает при охлаждении после экструзии из фильеры. Нейлон, олефин, полиэстер, саран, и сульфар производятся с помощью этого процесса.[1]

Экструзионное прядение

Пеллеты или гранулы твердого полимера загружают в экструдер. Гранулы сжимаются, нагреваются и плавятся с помощью экструзионного шнека, затем подаются в прядильный насос и в фильеру.

Прямой прядение

Процесс прямого формования позволяет избежать стадии твердых полимерных гранул. Расплав полимера производится из сырья, а затем из полимерного финишера напрямую перекачивается на прядильную фабрику. Прямое прядение в основном применяется при производстве полиэфирных волокон и нитей и рассчитано на высокую производственную мощность (> 100 т / день).

Гель спиннинг

Прядение из геля, также известное как сухое-мокрое прядение, используется для получения высокой прочности или других особых свойств волокон. 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. Некоторая высокая прочность полиэтилен и арамид волокна производятся посредством этого процесса.[1]

Электропрядение

Электропрядение использует электрический заряд для очень тонкой вытяжки (обычно в микро- или нано-масштабе). волокна из жидкости - либо раствор полимера, либо расплав полимера. Электроспиннинг имеет общие характеристики электрораспыление и традиционное сухое прядение[3] волокон. Этот 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. Электропрядение из расплава также практикуется; этот метод гарантирует, что растворитель не попадет в конечный продукт.[4][5]

см. также статьи о Электропрядение и Электропрядение из расплава

Рисунок

Основная статья: Чертеж (изготовление)

Наконец, волокна вытягиваются для увеличения прочности и ориентации. Это можно делать, пока полимер все еще затвердевает или после того, как он полностью остынет.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Производство: технология формирования синтетических и целлюлозных волокон, заархивировано из оригинал на 1998-05-26, получено 2008-11-19.
  2. ^ Даристотл, Джон Л .; Behrens, Adam M .; Сэндлер, Энтони Д .; Кофинас, Питер (28 декабря 2016). «Обзор фундаментальных принципов и применения струйного прядения с растворением». Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 8 (51): 34951–34963. Дои:10.1021 / acsami.6b12994. ISSN  1944-8252. ЧВК  5673076. PMID  27966857.
  3. ^ Зябицкий, А. Основы формирования волокна, Джон Уайли и сыновья, Лондон, 1976, ISBN  0-471-98220-2.
  4. ^ Nagy, Z.K .; Балог, А .; и другие. (2012). «Электропрядение из расплава без растворителя для приготовления быстро растворяющейся системы доставки лекарств и сравнение с системами электроспиннинга и экструдирования из расплава на основе растворителя». Журнал фармацевтических наук. 102 (2): 508–517. Дои:10.1002 / jps.23374. PMID  23161110.
  5. ^ Hutmacher DW & Dalton PD (2011) Электропрядение из расплава. Chem Asian J, 6, 44-5.