Процессы и оборудование производства волокнистых и пленочных материалов

С электронным приложением

УДК 677.4.021.1(075.8)
ББК 67.235я73
 
П84

А в т о р ы: И.Н. Жмыхов, Л.С. Гальбрайх, А.В. Акулич, Л.А. Щербина, 
Ф.А. Сорокин 

Р е ц е н з е н т ы: заведующий кафедрой технологии нефтехимического 
синтеза и переработки полимерных материалов Белорусского государственного технологического университета, член-корреспондент НАН Беларуси, 
доктор химических наук, профессор Н.Р. Прокопчук; доцент кафедры высокомолекулярных соединений Белорусского государственного университета, 
кандидат химических наук М.В. Шишонок

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или 
любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства

ISBN 978-985-06-2310-2 (отд. изд.) 
© Оформление. УП «Издательство
ISBN 978-985-06-2357-7 
 
“Вышэйшая школа”», 2013

Памяти выдающегося 
ученого и педагога, 
профессора Б.Э. Геллера

ПРЕДИСЛОВИЕ

Производство химических волокон – одна из важнейших 
сфер современной мировой экономики, динамично развивающаяся, несмотря на изменчивость рынка.
В последние десятилетия мировое производство химических 
волокон характеризовалось существенными темпами роста объемов выпуска. В 2011 г. их выпуск достиг 51 млн т/год. При 
этом основной прирост пришелся на страны азиатско-тихоокеанского региона, где выпуск химических волокон составил 88 % 
мирового производства. Отмечается преобладающий рост объема выпуска полиэфирных волокон и нитей – 14,4 млн т/год и 
24,0 млн т/год соответственно, возросший до 4,2 млн т/год объем выпуска полиамидных нитей и волокон. В то же время заметно снизился темп роста производства полипропиленовых волокон и нитей, объем выпуска которых составил 2,6 млн т/год. 
Остановился рост объема производства вискозных волокон и 
нитей, достигший 3,8 млн т/год. Их производство в азиатском 
регионе (в основном в Китае, Индии) составило 2,7 и 0,26 млн т 
соответственно. Крайне низки объемы мирового выпуска ацетатных, хлориновых, поливинилспиртовых волокон. Объем производства ацетатного волокна, в основном для сигаретных 
фильтров, − 0,759 млн т. Выпуск других волокон составил: эластомерных типа «спандекс» – 0,45 млн т, арамидных – 
0,064 млн т, углеродных – 0,04 млн т.
Наряду с наращиванием объемов выпуска традиционных 
волокон и нитей расширяется ассортимент выпускаемой продукции в направлении придания улучшенных потребительских свойств. Неотъемлемой частью волоконных технологий 
стали такие методы, как получение композитных волокон, 
нановолокон, фильерные способы получения нетканых материалов и др.
К сожалению, ситуация с производствами химических волокон на постсоветском пространстве в последние десятилетия 
складывалась не в ключе мировых тенденций. Не следуя принципам своевременного обновления производственных фондов, 

утратив конкурентоспособность, многие предприятия резко 
сократили объемы выпуска либо прекратили существование.
Большинство специалистов-технологов в области химических волокон в СССР и в странах СНГ обучались по книгам 
П.Ф. Бравермана, А.Б. Чачхиани «Оборудование и механизация 
производства химических волокон» и авторского коллектива 
(Л.И. Коротеева, О.Н. Озерский, А.П. Яскин) «Технологи ческое оборудование заводов химических волокон и нитей». При 
изучении дисциплины «Оборудование заводов химических 
волокон» были весьма полезны и остаются до сих пор востребованными монографии, подготовленные в 1972–1979 гг. 
З.А. Ро го виным, А.И. Меосом, А.Б. Пакшвером, С.П. Папковым, 
Г.И. Куд рявцевым, А.А. Конкиным, Б.В. Петуховым, Л.А. Вольфом, Б.Э. Геллером, зарубежными учеными К. Гётце, Ф. Фур не, 
А. Зя биц ким и др.
За прошедшие десятилетия производства химических волокон претерпели существенные изменения, в том числе в аппаратурном оформлении. На смену периодическим, малопроизводительным, а соответственно, затратным процессам пришли 
и получили широкое распространение высокопроизводительные, высокоскоростные, сокращенные, ресурсосберегающие 
процессы.
В области химии и технологии химических волокон в странах СНГ в последние годы не было издано новых учебников, 
учебных пособий. Исключение составляют монография 
В.Э. Гел лера «Высокоскоростное формование полиэфирных 
волокон» (Тверь, 2000) и учебное пособие группы авторов под 
редакцией Т.В. Дружининой «Химические волокна: основы 
получения, методы исследования и модифицирование» (М., 
2006). Сократился объем публикаций с освещением современных тенденций в развитии мировой промышленности химических волокон, новых видов волокон. Незнание современной 
ситуации обусловливает торможение дальнейшего развития 
подотрасли и связанной с ней текстильной промышленности.
Авторы в данном учебном пособии ставили задачу предложить студентам и специалистам сведения об аппаратурном 
оформлении современных производств волокнистых и пленочных материалов из расплавов полимеров, о возможностях получения новых волокнистых материалов; показать предложения 
прогрессивных фирм – производителей оборудования для аппаратурного оформления предприятий на современном этапе 
исходя из тенденций их дальнейшего развития.

Примечательно, что отдельные стадии получения химических 
волокон, как, например, аэродинамическое формование, стали 
применяться в производстве нетканых материалов типа спанбонд, мелтблаун и др., поэтому вполне уместно включение в программу обучения специалистов различного уровня ряда новых 
технологий, таких как производство нетканых материалов 
фильерным способом, композиционных материалов, полимерных 
концентратов, модифицирующих добавок и др. Учтены также 
произошедшие изменения в секторе волокнистых материалов.
Пособие состоит из 13 глав, размещенных по принципу 
последовательного рассмотрения технологических переходов. 
Авторы также исходили из того, что изучение аппаратурного 
оформления производств химических волокон будет эффективным только тогда, когда непосредственно будет сопровождаться 
общими характеристиками технологических процессов.
Пособие предназначено для студентов, аспирантов, преподавателей учреждений высшего образования, специалистов в 
области химических волокон, а также будет полезно специалистам смежных отраслей, перерабатывающих и применяющих 
химические волокна и волокнистые материалы на их основе.
Авторы выражают благодарность фирмам Zimmer AG, 
Aquafi l Engineering GmbH, Buhler AG, Hosokawa Bepex, UOP 
SINCO A TECHNOLOGY COMPANY, Eastman Kodak, EPC 
Anlagenbau Rudisleben GmbH, Uhde Inventa Fischer, Uhde 
Hoechst, Automatik GmbH, Gneuβ Kunstofftechnik GmbH, 
Kreyenborg Gruppe, Reifenhauser GmbH and Co. KG 
Maschinenfabrik, Berstdorff, Maag Pump System Textron AG, EMS 
INVENTA AG, Oerlikon Ваrmag, Oerlikon Neumag, Barmag –
Spinnzwirn GmbH, Rieter-Scragg Ltd, Saurer-Allma GmbH, TMT 
Machinery INC, SSM Scharer Schweiter Mettler AG, Hеberlein, 
Temco, Automatik Plastics Machinery GmbH, Marubeni Corp., 
Plantex, K. Fischer Industrienanlagen GmbH, ZERMA, Weima 
Maschinenbau, Moditec, Tecnofer, Herbold Meckesheim, China 
IS-MAC Machinery Company Limited, Genox, Ecostrom Recycling, 
Starlinger & Co. GmbH, EREMA GmbH за предоставленную 
возможность использования их проспектных материалов в учебных целях.
Разделы 3.3, 5.1, 6.5, 7.3, 9.3 написаны совместно с 
В.Э. Геллером.
За ценные критические замечания к рукописи авторы благодарны директору завода полиэфирных текстильных нитей ОАО 
«Светлогорск Химволокно» А.В. Апиоку; главному инженеру 

завода полиэфирных текстильных нитей ОАО «Светлогорск 
Химволокно» С.М. Ушаку; главному технологу ОАО «Тверской 
Полиэфир» кандидату технических наук В.Э. Геллеру; за оказанную помощь при подготовке рукописи – инженеру Роговой 
Евгении Алексеевне, а также рецензентам − Н.Р. Прокопчуку, 
заведующему кафедрой технологии нефтехимического синтеза 
и переработки полимерных материалов доктору химических 
наук, профессору Белорусского государственного технологического университета, члену-корреспонденту НАН Беларуси; 
М.В. Шишонок, кандидату химических наук, доценту кафедры 
высокомолекулярных соединений Белорусского государственного университета.
Замечания и пожелания можно направлять по адресу: издательство «Вышэйшая школа», пр. Победителей, 11, 220048, 
Минск.
Авторы

ÃËÀÂÀ 1 

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА 
СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН, НИТЕЙ 
И ПЛЕНОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Развитие производства различных видов многотоннажных 
химических волокон и нитей в настоящее время характеризуется следующими особенностями:
• сохраняется устойчивая динамика увеличения объемов 
производства химических волокон и нитей, мировое производство которых в 2011 г. составило 51 млн т (60,6 % от общего 
объема производства всех видов волокон);
• наиболее интенсивно растут объемы выпуска волокон и 
нитей, формуемых из расплавов полимеров, прежде всего полиэфирных, суммарный объем производства которых в мире в 
2011 г. составил около 39 млн т, а мощности в 2013 г. достигли 
59,5 млн т;
• совершенствуются процессы получения вискозных и 
гидратцеллюлозных волокон типа лиоцелл, эластомерных полиуретановых нитей;
• при разработке процессов получения новых видов химических волокон и волокнистых материалов на их основе широко используются методы их модифицирования – это один из 
наиболее перспективных путей, который позволяет получать 
материалы с широкой гаммой заданных функциональных 
свойств.
В современной экономике требования к производимым 
волокнам и текстилю на их основе формируются запросами 
рынка. Рыночные требования к функциональным характеристикам изделий бытового, технического и других назначений и  
цена, зависящая от экономики производства, являются определяющими в развитии тех или иных видов волокон. В то же время, рассматривая перспективу развития химических волокон и 
технологий их получения, необходимо иметь в виду, что после 
создания достаточно экономичных инженерных технологий и 
первых производств дальнейшие процессы регулируются не 
только научно-техническими достижениями, но в некоторых 
случаях и государственными интересами.

При анализе развития производства химических волокон 
необходимо учитывать ряд факторов, влияющих на этот процесс: 
• возможности совершенствования имеющихся технологий, 
развитие методов модифицирования волокон (а также готового 
текстиля); 
• создание технологий, основанных на новых принципах; 
• появление нового ассортимента и новых видов волокон, 
возможность замены или дополнения одних волокон другими.
В зависимости от функционального назначения создаваемых 
изделий (одежды, интерьера, технических изделий и др.) комплекс требований к текстильным материалам, структуре и 
дизайну, а соответственно и к исходным волокнам существенно 
различается. Для оценки возможности применения волокон или 
нитей в смесевых и неоднородных материалах может быть 
использован термин «взаимодополняющие волокна», когда 
недостатки одного вида волокон нивелируются другим волокнистым компонентом. Классическим примером взаимодополняемости являются целлюлозные и полиэфирные волокна, когда полиэфирный компонент резко снижает сминаемость 
получаемых тканей и увеличивает их носкость, а гигроскопичность обеспечивается наличием целлюлозного компонента.
Развитие производств каждого вида многотоннажных химических волокон определяется комплексом факторов, без учета 
которых невозможен их динамичный рост:
• возможность выпуска волокон необходимого ассортимента и заданных свойств;
• потребность в различных видах волокон, их взаимозаменяемость и взаимодополняемость;
• степень совершенства и возможности интенсификации 
технологии;
• доступность исходного сырья;
• минимум материалоемкости и энергопотребления;
• возможность максимального рециклинга химикатов;
• безопасность и экологическая чистота технологии;
• экономичность производства.
Процессы глобализации и географического районирования в производстве химических волокон. Одной из наиболее 
выраженных тенденций в области производства химических 
волокон являются изменения в географическом размещении 
предприятий. В конце XX – начале XXI в. основная часть прироста мирового производства химических волокон приходилась 
на страны азиатско-тихоокеанского региона и Южной Америки, 

где сосредоточено в настоящее время более 60 % производственных мощностей. В этих странах произошел гигантский 
рост производства химических волокон , особенно в Китае, тогда как производство химических волокон в Европе и Северной 
Америке стало постепенно сокращаться.
В странах Азии и Южной Америки были созданы заново 
производства искусственных (вискозных) волокон. В качестве 
примера можно привести австрийскую фирму Lenzing AG, которая, обладая производством целлюлозы и вискозных волокон в 
Австрии мощностью более 220 тыс. т/год, одновременно имеет 
аналогичные крупные производства в Индонезии и Бразилии, 
обеспечивая примерно 22−23 % мирового выпуска вискозных 
волокон.
В странах Азии быстрыми темпами развиваются и производства традиционных видов синтетических волокон, получаемых методами формования из расплава, особенно полиэфирных. Одновременно выросла доля модифицированных волокон.
Общее число производящих химические волокна предприятий в мире по состоянию на 2010 г. составляет 1776, в том 
числе по видам волокон: полиэфирные – 733; полиолефиновые – 509; полиамидные – 339; на основе целлюлозы – 106; 
полиакрилонитрильные – 58; ацетатные – 29; прочие – 137.
Распределение предприятий по регионам мира выглядит следующим образом: Западная Европа – 357; Восточная Европа – 
129 (в том числе страны СНГ − 65); Северная Америка (Канада, 
Мексика, США) – 229; другие регионы Америки – 87; Азия – 
1100 (в том числе КНР – 686); Средний Восток, Африка и 
Океания – 79.
Производимые химические волокна большей частью в этих 
же регионах перерабатываются в текстильные изделия, которые экспортируются в развитые страны. Получаемая экономия 
полностью перекрывает рост транспортных расходов. 
Основные инвестиции, техника и технологии для производства 
химических волокон и текстиля поступают в эти страны от 
крупных международных компаний, в значительной мере из 
стран Западной Европы, США и Японии. Таким образом, процессы глобализации приводят к тому, что многие транснациональные компании сосредоточивают в своих руках крупные 
производственные мощности, находящиеся в различных регионах мира.
В последние 15−25 лет в мировой промышленности химических волокон и текстиля наблюдаются существенные изменения