Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №11»Технология производства химических волоконСвойства химических волокон (интегрированный урок в 7 классе по разделу «Материаловедение)Плясова Ольга Васильевна учитель технологии, Волчкова Валентина Дмитриевна, учитель технологии, Савинова Эмма Ивановна, учитель химии.Старый Оскол 2010Тема: 1.Технология производства химических волокон2.Свойства химических волокон Цель: изучить классификацию текстильных волокон; ознакомить учащихся с процессом получения химических волокон и их свойствами; научить учащихся использовать свойства волокон при изготовлении изделий из них и ухода за ними; воспитывать эстетический вкус, внимательность; развивать логическое мышление.^ Наглядные пособия: мультимедийное оборудование, образцы тканей из химических волокон, образцы тканей из шерсти, шёлка, льна, хлопка, учебник, рабочая тетрадь, лупы.Словарь: химические волокна, искусственные волокна, синтетические волокна, штапельные волокна.Литература: Симоненко В. Д. Технология, 7 класс, Москва, издательский центр «Вентана – Граф», 2007,с. 47-57. Мальцева Е. П. Материаловедение швейного производства, Москва, 2003. Баженов В. И. Материаловедение швейного производства, Москва, 2003. Столярова С. И. Обслуживающий труд, 7-8 класс, Москва, Просвещение, 1985, с. 48-56.Тип урока: объяснение нового материала, урок с использованием новых информационных технологий.Ход урока^ 1.Организационная часть.2.Изучение нового материала. Словесно – иллюстративный рассказ.Учитель 1. Долгие столетия люди использовали при производстве те волокна, которые им давала природа – волокна диких растений, шерсть животных, волокна льна и конопли. С развитием земледелия люди начали выращивать хлопчатник, дающий очень хорошее и прочное волокно.Учитель 2. Но природное сырьё имеет свои недостатки. Натуральные волокна, например, слишком коротки, недостаточно прочны, требуют сложной технологической обработки. И люди стали искать сырьё, из которого можно было бы дешёвым способом получать ткань тёплую, как шерсть, лёгкую и красивую, как шёлк, дешёвую и практичную, как хлопок.Учитель 3. Успехи современной химии позволили создать такое химическое волокно из природных материалов, главным образом целлюлозы, получаемой из дерева, соломы. Такое волокно называется искусственным, а волокно, а волокно из синтетических полимеров – синтетическим. Химические волокна – это волокна, созданные искусственным путём с помощью физических и химических процессов. Ни одному специалисту сейчас не под силу перечислить всё необъятное множество химических волокон, которые используются для производства тканей. А в лабораториях синтезируются всё новые и новые их виды. Практические предпосылки для создания искусственного шёлка были созданы изобретениями 19 века. Хлопковые и лубяные волокна содержат целлюлозу. Было разработано несколько способов получения раствора целлюлозы, продавливания его сквозь узкое отверстие (фильеру) и удаления растворителя, после чего получались нити, похожие на шёлковые. В качестве растворителей использовали уксусную кислоту, щелочной раствор гидроксида меди, едкий натр и сероуглерод. Полученные нити соответственно называются ацетатными, медноаммиачными и вискозными. Большую группу нитей, выходящих их фильер, вытягивают, скручивают вместе и наматывают в виде комплексной нити на патрон. Для получения штапельного волокна комплексную нить после отделочных операций разрезают на волокна заданной длины. Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Волокнообразующие полимеры синтезируют из таких широко распространённых продуктов переработки нефти, как бензол, фенол, аммиак и т. д. Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки, синтетическим волокнам можно придавать уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон. Синтетические волокна получают в основном из расплава, например, волокна из полиэфира, полиамида, продавливаемого через фильеры. В зависимости от вида химического сырья и условий его формирования можно вырабатывать волокна с самыми различными, заранее намеченными свойствами. Например, чем сильнее тянуть струйку в момент выхода её из фильеры, тем прочнее получается волокно. Иногда химические волокна даже превосходят по прочности стальную проволоку такой же толщины.Учитель 1.Синтетические волокна также выпускаются в виде мононитей, комплексных и текстурированных нитей, штапельного волокна. Волокна одного и того же типа в разных странах имеют разные торговые названия. Так, полиамидное волокно в России называют капроном, в США – найлоном, в ФРГ – перлоном. Рассмотрим свойства некоторых искусственных и синтетических волокон. (Во время объяснения учащиеся рассматривают образцы волокон из наглядного пособия «Текстильные волокна» и образцы ткани.^ Учитель 2. Вискозное волокно. Сырьём для получения вискозного волокна служат древесная целлюлоза (еловая щепа, опилки) и химические вещества. Вискозное волокно очень похоже на волокно натурального шёлка. Длина и толщина (тонина) волокон могут быть любыми, цвет зависит от добавленных в раствор красителей. Вискозные волокна мягкие, гладкие, прямые, с сильным блеском, менее прочные, чем волокна натурального шёлка, имеют малую упругость, поэтому ткани из этих волокон сильно мнутся. Вискозное волокно хорошо впитывает влагу и быстро сохнет. Горит вискозное волокно, как хлопок, жёлтым быстро бегущим пламенем. После сгорания остаётся пепел серого цвета и запах жжёной бумаги.^ Ацетатное волокно. Ацетатное волокно получают путём соединения отходов от хлопка с химическими веществами. Ацетатные волокна также имеют произвольную длину. Они прямые, тонкие, мягкие, прочные, стойкие к износу, упругие, поэтому ткани из них почти не мнутся, имеют резкий блеск или совсем не имеют блеска. Ацетатные волокна плохо впитывают влагу. Цвет волокон зависит от добавленных в раствор красителей. Горит ацетатное волокно медленно, жёлтым пламенем, на конце образуется оплавленный шарик, и чувствуется особый кислый запах. Свойства тканей из искусственного шёлка зависят от свойств волокна. Эти ткани – гладкие, с резким блеском или матовые, более тяжёлые, толстые, жёсткие, чем ткани из натурального шёлка, имеют малую усадку и теплозащитность. Эти ткани прочные, но в мокром состоянии их прочность их снижается, хорошо драпируются, плохо пропускают воздух и впитывают влагу. Хорошо стираются в мыльных растворах. Дают небольшую усадку, имеют большую прорубаемость при пошиве изделий, раздвижку нитей в швах при носке. Утюжить ткани из искусственного шёлка надо очень осторожно, особенно из ацетатного шёлка, - от сильного нагрева ткань желтеет.^ Учитель 1. Полиэфирные волокна (лавсан, кримплен и др.) Эти волокна имеют гладкую, матовую поверхность. Они прочные, стойкие к износу, не мнутся. В пламени сначала плавятся, затем медленно горят желтоватым пламенем, выделяя чёрную копоть. После остывания образуется твёрдый чёрный шарик. Существенный недостаток полиэфирных волокон – низкие гигиенические свойства.^ Полиамидные волокна (капрон, найлон, дедерон). Эти волокна имеют гладкую блестящую поверхность, хорошо смачиваются водой, но быстро сохнут. Полиамидные волокна чувствительны к действию тепла, уже при температуре 65 градусов он теряет прочность, поэтому утюжить изделие из этих волокон надо осторожно. Полиамидные волокна прочные, стойкие к износу. Гигиенические свойства – низкие. Волокно горит слабым голубовато – жёлтым пламенем с выделением белого дымка. При остывании на конце образуется твёрдый тёмный шарик.^ Полиакрилонитрильные волокна (нитрон, акрил, перлан и др.). Эти волокна пушистые, матовые, по виду напоминают шерсть, поэтому их часто называют «искусственной шерстью». Прочность и стойкость к износу у полиакрилонитрильных волокон ниже, чем у полиамидных и полиэфирных. Гигиенические свойства волокна также невысокие. Горит волокно вспышками, выделяя большое количества копоти. После остывания образуется наплыв, который можно раздавить пальцами.^ Эластановое волокно. К эластановому волокну относятся лайкра, дорластан. Эти волокна чаще всего используют в смеси с другими волокнами. Эластановые волокна очень эластичны, способны увеличивать свою длину при растяжении в 7 раз, а затем сокращаться до первоначального состояния. Ткани из синтетических волокон отличаются гладкостью, блеском, высокой прочностью. После стирки часто не требуют утюжки. Недостатки тканей: низкие гигиенические свойства, скольжение, осыпаемость, раздвигаемость нитей.Учитель 2. Где бы мы ни находились: дома, в школе или на улице, - наша одежда впитывает загрязнения как от окружающей среды, так и непосредственно от тела. Человек через поры кожи выделяет значительное количество пота и других веществ, следы которых мы можем увидеть, к примеру, на воротнике и манжетах своей одежды. Каким образом следует ухаживать за нашими платьями, костюмами и куртками, в первую очередь, зависит от материала, из которого они сшиты. А точнее – от сырьевого состава ткани. Изделия из вискозы можно стирать вручную или в стиральной машине при щадящем режиме и невысокой температуре (30-40 градусов). Для стирки используют моющие средства для тонких тканей. Вещи из вискозы нельзя отжимать, выкручивать и сушить в центрифуге. После стирки изделие, не отжимая, развешивают или раскладывают на чистой простыне или полотенце, скатывают трубочкой вместе с подложенной тканью и осторожно отжимают. Гладят вискозу тёплым утюгом (положение терморегулятора – «шёлк») во влажном состоянии или через влажный проутюжильник. При этом изделие нельзя пересушивать. Вещи из вискозы можно подвергать химической чистке. Изделия из ацетата стирают вручную или в стиральной машине при температуре 30 градусов и щадящем режиме. Для просушивания развешивают. Ацетат быстро сохнет и не требует глаженья. При необходимости изделия гладят с изнаночной стороны через сухой проутюжильник при слабом нагреве утюга. Пользоваться сушильными устройствами не рекомендуется. Триацетат можно стирать в стиральной машине при температуре 70 градусов и гладить горячим утюгом (положение терморегулятора – «шёлк – шерсть»). Изделия из полиэфирных волокон стирают в стиральной машине при температуре 40-60 градусов. Для стирки изделий из белых тканей применяют универсальные моющие средства, для цветных – моющие средства для тонких или цветных тканей. Полиэстер можно отжимать в стиральной машине при щадящем режиме и досушивать на воздухе. Пользоваться программой для сушки нельзя, так как пересушенный полиэстер плохо гладится. Утюжат изделия из этой ткани умеренно нагретым утюгом (положение терморегулятора – «шёлк») и через влажный проутюжильник. Вещи из полиэстера хорошо переносят химическую чистку. Изделия из полиамида стирают и сушат также, как и изделия из полиэстера, но нужно иметь в виду, что температура воды при стирке не должна превышать 40 градусов. Гладят изделия из полиамидных волокон при минимальной температуре без увлажнения. Изделия из акрила стирают при температуре воды, не превышающей 30 градусов. Не допускается использование автоматической сушки. Изделия из тканей, содержащих эластан, стирают Доклад ученицы «Это интересно!» (Приложение №1) 2. Зарисовывание схемы «Химические волокна" (Приложение №2). 3. Работа с учебником Учащиеся выписывают в рабочую тетрадь основные этапы процесса производства химических волокон (параграф 12,с.47-48.) (Приложение3)3.Закрепление. Разгадывание кроссворда по пройденному материалу (Приложение №4).4.Вводный инструктаж. Последовательность выполнения лабораторно – практической работы.^ 5.Лабораторно – практическая работа. Индивидуальная работа по карточкам (Приложение №5).6.Заключительный инструктаж. Выставление оценок, их аргументация, домашнее задание (параграф №12,13).Библиографический список Баженов В.И. Материаловедение швейного производства/ В. И. Баженов. - М.: 2000.Мальцева Е. П. Материаловедение швейного производства / Е. П. Мальцева. –М.: 2001.Симоненко В. Д. Технология, учебник для учащихся 7 класса /В. Д. Симоненко. - М.:, издательский центр «Вентана – Граф», 2007.Столярова С. И, Домненкова Л. В. Обслуживающий труд, 7 – 8 класс /С. И. Столярова, Л. В. Домненкова.- М.:, издательство «Просвещение», 1985.Список приложений Приложение №1 – доклад «Это интересно!» Приложение №2 – Классификация химических волокон Приложение №3 – Процесс производства химических волокон Приложение №4 – Кроссворд по теме «Свойства химических волокон» Приложение №5 - Индивидуальные карточки – задания Приложение №1Доклад «Это интересно!» Важным этапом научно – технической революции 20 века стало открытие американской фирмой «Дюпон» нового класса синтетических волокон на основе ароматических полиамидов, сокращённо называемых арамидами. Серийное производство нового высокопрочного волокна кевлар было начато фирмой в 1972 году. Позднее арамидные волокна двух разновидностей начали выпускать и в других странах. Сложность процесса получения арамидных волокон и вследствие этого высокая стоимость ограничивают пока рост их производства, но, безусловно, это волокна с большим будущим. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на их уникальные свойства. Арамидные волокна одной группы (номэкс, конэкс, фенилон) используют там, где необходима стойкость к пламени и термическим воздействиям, вторая группа (кевлар, терлон) имеет высокую механическую прочность в сочетании с малой массой. Волокна типа номэкс тлеют при открытом пламени с температурой более 400 градусов по Цельсию и быстро затухают вне пламени. Их низкая теплопроводность обеспечивает надёжную защиту от воздействия мощных тепловых потоков. Защитная одежда из арамидных волокон выполняет свои функции даже в среде, обогащённой кислородом. Прочность другой группы арамидных волокон (кевлара) в 5 раз выше, чем прочность стали, к тому же у них отсутствует коррозия.На арамиды практически не влияют длительные температурные воздействия от -40 градусов до +130 градусов по Цельсию, они сохраняют прочность при кратковременном воздействии температур от -196 до +500 градусов по Цельсию. Композиционные материалы на основе арамидов на 22 процента легче и на 46 процентов прочнее, чем материалы на основе стеклопластиков. Арамиды применяют и для изготовления тканей, предохраняющих от механических воздействий. Защитные свойства пуленепробиваемой ткани из кевлара в 2 раза выше, чем ткани аналогичного назначения из найлона, а жилеты из такой ткани весят почти в 2 раза меньше найлоновых пуленепробиваемых жилетов. Среди новых, уже появившихся волокон можно отметить и так называемые волокна – хамелеоны, т. е. волокна , некоторые свойства которых меняются в соответствии с изменениями окружающей среды. Например, разработаны полые волокна, в которые заливается жидкость, содержащая цветные магнетики. С помощью магнитной указки можно изменять рисунок ткани из таких волокон. Термореактивные волокна при изменении температуры меняют свой объем, что вызывает изменение теплопередачи ткани. Созданы новые искусственные хлопкоподобные волокна, которые по потребительским свойствами практически не отличаются от хлопковых волокон. К неорганическим химическим волокнам относятся силикатные и металлические волокна, причем в первую группу входят стеклянные, кварцевые, базальтовые, керамические и некоторые другие виды волокон. Секрет изготовления стеклянных волокон был открыт древними египтянами около 2000 года до нашей эры, позднее он был утерян и вновь открыт венецианцами в XVI веке. Впервые технология получения стеклянных волокон была описана Реомюром в 1734 году. Около 1850 года французу де Брюнфо удалось создать фильерный аппарат, пригодный для производства стеклянных нитей диаметром 6-10 микрометров. Стеклянное волокно не горит, устойчиво к коррозии и биологическим воздействиям, обладает высокой прочностью при растяжении, прекрасными оптическими, электро-, тепло- и звукоизоляционными свойствами. Например, изделия из стеклянного штапельного волокна по теплоизоляционной способности превосходят асбест в 3,5 раза. Слой стекловолокнистого мата толщиной 5 сантиметров по термическому сопротивлению соответствует кирпичной стене толщиной 1 метр. Очень интересные свойства имеют кремнийорганические волокна, изделия из которых можно использовать при температуре 1000 градусов С. Высокую механическую прочность и хорошую устойчивость к химическим реагентам имеют керамические волокна, основной вид которых состоит из смеси оксида кремния и оксида алюминия. Керамические волокна можно использовать при температуре около 1250 градусов С. Они отличаются также чрезвычайно высокой химической стойкостью. Устойчивость к радиации позволяет применять их в космонавтике. Термической обработкой (900 – 3000 градусов по Цельсию) органических волокон, например полиакрилонитрильных, получают углеродные волокна, имеющие очень высокую прочность. Верхний температурный предел для этих волокон выше аналогичной величины для керамических волокон. Углеродные волокна получают непрерывным способом, однако из – за высокой стоимости пока их применение ограничено лишь некоторыми специальными областями. Приложение №2Классификация химических волоконПриложение №3Процесс производства химических волокон^ 1.Получение прядильного раствора. Все химические волокна, кроме минеральных, производят из вязких растворов или расплавов, которые называют прядильными. Например, искусственные волокна получают из растворенной в щёлочи целлюлозной массы, а синтетические волокна – путём сложения химических реакций различных веществ.^ 2.Формование волокна. Вязкий прядильный раствор пропускают через фильеры – колпачки с мельчайшими отверстиями. Количество отверстий в фильере колеблется от 24 до 36 тысяч. Струйки раствора, вытекая из фильер, затвердевают, образуя твёрдые тонкие нити. Далее нити из одной фильеры на прядильных машинах соединяются в одну общую нить, вытягиваются и наматываются на бобину.3.Отделка волокна. Полученные нити проходят промывку, сушку, крутку, термическую обработку (для закрепления крутки). Некоторые волокна отбеливают, красят и для придания мягкости обрабатывают раствором мыла.Приложение №4Кроссворд по теме «Свойства химических волокон»Приложение №5Карточка для выполнения лабораторно-практической работы