مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت - تولید الیاف مصنوعی


امروز :
مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفت

تولید الیاف مصنوعی
مقدمه

تولید الیاف مصنوعی به وجود آورنده صنایع عمده‌ای هم در كشور آمریكا و هم در سایر نقاط جهان می‌باشد. در سال 1990 ارزش دلاری الیاف مصنوعی حدود 17 میلیون دلار در آمریكا و 70 میلیون دلار در سایر نقاط جهان بوده است. الیاف مصنوعی به طور عمده شامل پنبه و پشم هستند در عین حال شامل ابریشم نیز بوده كه تنها اندكی ارزش دلاری بیشتری دارد...

با توجه به مهندسی شیمی می‌توانیم در تولید الیاف گام برداریم چون پیشرفتهای عمده‌ای در فرآیند‌های استفاده و تولید الیاف ایجاد شده و ما اغلب در اندیشه استفاده و اصلاح فرآیندهای تولید الیاف مصنوعی هستیم...

مانند محققان مهندسی شیمی ما همه علاقمند به تولید الیاف مصنوعی هستیم زیرا فرآیندهای چند مرحله‌ای مهندسی شیمی را شامل خواهد شد. لذا نیازمندیم تا این روشها را یاد بگیریم و با تحلیل آنها كار را ساده‌تر كنیم. هدف ما در اینجا پاسخ به سؤالات دانشجویان در مورد مفاهیم پایه شیمی الیاف است كه در جریان تولید و فرآیند‌های مشابه آن آموزشها به صورت تكالیف و تحقیق‌های دانشجویی ارائه می‌شود...

شكل 1-1 چهار مرحله اصلی تولید الیاف را نشان می‌دهد كه شامل مرحله پمپ كردن- فیلتراسیون الیاف تولیدی و فرآیند عملیات سازی است. ما تمركز بیشتری برای تولید پلیمر مذاب یا محلول خواهیم داشت لذا با فرآیند‌های مرتبط با آن و پدیدهای انتقال پلیمر سر و كار داریم كه بیشتر از مفاهیم دیگر می‌باشد. همچنین بیان می‌كنیم كه گروه الیاف مصنوعی نه تنها شامل مثالهایی چون نایلون و پلی‌استر هستند بلكه به كابل‌ها، الیاف نوری و غیره نیز تعمیم می‌یابند...

اصطلاح پارچه: این عبارت شامل بیان اختلاف میان منسوجات بافته شده و نابافته می‌باشد. همواره در منسوج بافته شده نظم خاصی میان الیاف و نخ دیده شده كه بصورت متوازن یا موازی یا عمودی نسبت به هم قرار گرفته‌اند. در حالیكه در منسوج نابافته هیچ نظمی دیده نمی‌شود. با وجود اینكه الیاف مصنوعی عمدتاً به روش پلیمر مذاب تولید می‌شوند لیكن منسوج نابافته را می‌توان با بهم چسبیدن فیلامنت‌های روی هم افتاده ایجاد كرد كه شرط آن مذاب بودن و چسبیدن آنها به یكدیگر می‌باشد...

اصطلاح الیاف

این اصطلاح می‌تواند شامل الیاف طبیعی یا مصنوعی و یا الیاف كوتاه یا یكسره باشد. البته نوع طبیعی از حیوانات یا گیاهان بدست می‌آیند كه نمونه‌هایی چون پشم و پنبه را بیشتر می‌شناسیم. ساختار شیمیایی آنها براساس پلیمر بوده كه به شكلی منظم واحدهای تكرار شونده در الیاف طبیعی دیده می‌شود. الیاف مصنوعی نیز طبق ساختار پلیمری منظم هستند ولی در الیاف مصنوعی سنتز شده كه عمدتاً ماده اولیه آنها نفت خام و گاهی ذغال سنگ یا گاز طبیعی خواهد بود، بیشتر الیاف مصنوعی از پلیمرها تولید می‌شوند، كه در فرآیند پلیمر شدن اغلب (سنگین كردن پلیمرها) بدست می‌آیند ولی بسیاری از آنها از پلیمرهای ایجاد شده در فرآیند پلیمرازسیون زنجیره‌ای بدست می‌آیند (پلیمرهای افزایشی)...

الیاف مصنوعی

این عبارت شامل بیشتر الیافی است كه برای دانشجویان شناخته شده است كه اغلب به از پلیمرهای كندانسیون ساخته می‌شوند، اگرچه آكرولیك از این گروه نیست و الیاف كربن با روش پلیمری افزایشی به وسیله مرحله پیرولیز (تجزیه حرارتی) و با تأثیر یافتن اتمهای هیدروژن ساخته می‌شوند...

شكل‌گیری الیاف

این مرحله شامل ارائه روشهایی است كه بدنبال هم می‌باشند. مخصوصاً سه مرحله اصلی فرآیند تشكیل الیاف به صورت ریسنگی مذاب، خشك و تر كه بشرح آن می‌پردازیم. همه این مراحل منجر به تولید الیاف پیوسته (یكسره) خواهند شد كه در یك چرخه تولید قرار می‌گیرند، اما در عین حال ذوب ریسی شامل خنك شدن مواد مذاب و جامد شدن فیلامنت‌ها است ولی روشهای خشك و تر ریسی دربرگیرنده جداشدن حلال از مجموعه برای جامد شدن فیلامنت‌ها است. در روش خشك ریسی حلال به یك گاز تبدیل می‌شود (تبخیر) در روش تر ریسی حلال در یك حمام مایع شسته وجدا می‌شود...

مرحله پمپ كردن

در این بخش ما دو سیستم اصلی استفاده شده برای پمپ كردن مایعات را مطرح می‌كنیم: اولی پمپ سانتریفوژ(گریز از مركز) و دومی پمپ چرخ‌دنده‌ای. از پمپ گریز از مركز كه یك سیستم چند منظوره است برای انتقال مایعات با چگالی پایین در طول فرآیند استفاده می‌شود...

فیلتراسیون

شروع كار خط ریسندگی بعنوان كاری پچیده مد نظر می‌باشد و بر این اساس هدف اصلی در این زمینه به حداقل رساندن مراحل تولید می‌باشد. در این روال، همچنین وقت زیادی برای تعویض دستگاه مخصوص تولید الیاف (رشته ساز) و مجموعه آن صرف می‌شود. علاوه بر این، مرحله مونتاژ باز كردن، جدا كردن پلیمرها و یا ضایعات كوچك فلزی كه باعث معیوب بودن سیستم و ناكارایی آن می‌شود موجب ایجاد وقفه تولید می‌گردد. از این بدتر اینكه این ذرات ممكن است در بخش ورودی داخل سوراخ ظریف رشته‌ساز رفته و باعث كاهش جریان سیال شده و قطر فیلامنتها كاهش یابد. این تغییر قطر در مرحله رنگرزی موجب ایجاد اختلاف و ناهماهنگی در پارچه نهایی تولیدی خواهد شد...

ریسندگی

همانطور كه قبلاَ گفتیم الیاف بوسیله فرآیند تزریق (اكستروژن) پلیمر مذاب یا ریسندگی سیستم داپ از میان سوراخهای ظریف صفحه رشته ساز خارج می‌شوند كه این صفحه می‌تواند دارای 1000 سوراخ یا بیشتر باشد. الیاف نساجی نیز ظریف هستند و قطرسوراخ می‌تواند تنها چندین میل باشد...

روش ذوب ریسی

در این روش محصولاتی چون نایلون، پلی‌استر و پلی پروپیلن با فرآیند سرد كردن فیلامنتهای مذاب خروجی از رشته ساز آغاز می‌شود. در همان لحظه الیاف به سمت پایین و غلطك‌های برداشت كشیده می‌شوند و تنش حاصل باعث ایجاد تنش‌ در پلیمر نیمه مذاب خواهد شد...

خشك ‌ریسی

در اینجا ، پلیمر در محلولی حل گشته كه پس از عبور مایع چسبناك و غلیظ (ماده بهساز ریسندگی)  از رشته‌ساز تبخیر می‌گردد...

ترریسی

الیاف بافته شده بوسیله ترریسی شامل رایون و كولر (Kevlar)  می‌باشد. رایون بصورت اولیه بعنوان ساخته‌ای مصنوعی جایگزین ابریشم بوجود آمده و كولر نیز بعنوان الیافی با قدرت و استحكام بالا برای مصرف در امور مختلف فضایی و كاربردهای خاص تولید گردید. پس از آن بسیاری از الیاف اكریلیك تجاری نیز با استفاده از روش ترریسی تولید شد...

روشهای بعمل آوری الیاف و موارد مختلف آن

به منظور راه‌اندازی یك خط ریسندگی الیاف ، كلافهای فیلامنت می‌بایست در طول مسیر این فرآیند بصورت رشته‌هایی پایدار نمود یابند. اولین مرحله فرآیند ریسندگی حالت عمود بسمت پایین را داشته و بنابراین نیروی جاذبه خط مذكور را بسمت پایین هدایت می‌نماید. این خط بوسیله نازل واكیوم بزرگی گرفته شده و تقریبا بطور همزمان خط زیر این نازل بوسیله قیچیها برش می‌شود...

آرشیو مطالب
صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی

ابزار وبمستر

عکس

دانلود

قالب وبلاگ

ساخت وبلاگ در میهن بلاگ

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | اخبار کامپیوتر، فناوری اطلاعات و سلامتی مجله علم و فن | ساخت وبلاگ صوتی صدالاگ | سوال و جواب و پاسخ | رسانه فروردین، تبلیغات اینترنتی، رپرتاژ، بنر، سئو