Искусственные волокна.

Химические волокна.

Химические волокна в зависимости от исходных материа­лов делят на искусственные и синтетические.

К искусственным относятся волокна, нити, получаемые хи­мической переработкой природных высокомолекулярных сое­динений (древесная целлюлоза, хлопковый пух), а также во­локна, получаемые на основе низкомолекулярных веществ: стеклянные, металлические, металлизированные.

Синтетические волокна (нити) получают из гетероцепных и карбоцепных синтетических полимеров в результате реакции полимеризации или поликонденсации. Исходным сырьем для производства синтетических волокон являются простые веще­ства (этилен, бензол, фенол, пропилен и др.), которые получают из нефтяных газов, нефти и каменноугольной смолы.

Процесс производства химических волокон состоит из сле­дующих стадий: получение исходного полимера, преобразова­ние полимера в прядильный раствор, формирование нитей че­рез фильеры, отделка нитей. Фильтры изготовляют из плати­ны, золота, палладия и их сплавов.

Волокна формуют из расплавов, растворов (по сухому и мок­рому способам), а также волочением, плющением, резкой ме­таллической фольги.

Химические волокна выпускаются в виде: моноволокн, т.е. элементарных нитей, состоящих их одного волокна неопреде­ленной длины; комплексных нитей, состоящих из бесконечно длинных скрученных между собой волокон; волокон, нарезан­ных на короткие отрезки (по 150 мм) — штапельные волокна; жгутовое штапельное волокно.

Химические волокна имеют ряд преимуществ перед нату­ральными: их производство является менее трудоемким; оно не зависит от природных условий; не имеет сезонного характера; химическое волокно можно получить с заранее заданными свойствами.

Искусственные волокна.

К искусственным относятся волокна, вырабатываемые из целлюлозы и ее производных.

Вискозное волокно — одно из наиболее распространенных искусственных волокон. Для выработки вискозного волокна используют древесную целлюлозу и короткое хлопковое волок­но. Краткая схема получения вискозного волокна состоит в следующем. Чистую целлюлозу об­рабатывают 18 % -ным раствором едкого натра при температуре 18—20 °С в течение 1ч — мерсери­зуют. Образующаяся целлюлоза выдерживается в течение 12—14 ч при установленной температуре (процесс предсозревания). Созрев­шая целлюлоза обрабатывается се­роуглеродом — образуется ксантогенат, который растворяют в разбавленном растворе едкого натра и получают вязкий про­дукт — вискозу, который фильт­руют и выдерживают в течение 20—40 ч. Затем он поступает на прядильные машины и продав­ливается с помощью насосиков через фильеры (цилиндр из зо­лота, платины, нержавеющей стали), на дне которых имеются отверстия различного диаметра (рис. 1.1). Струйки вискозы через

фильеры попадают в ванну с водяным раствором 4—5%-ной серной кислоты и сернокислых солей, где происходит осажде­ние (коагуляция) твердой части, а также омыление простого эфира до чистой целлюлозы. После продавливания через филь­еры волокно подвергается вытяжке и тепловой обработке в го­рячей воде.

После формования вискозная нить отмывается от кислот и солей и подвергается отделке: удалению серы, отбелке, замас­ливанию, сушке, перемотке,

По химическому составу вискозное волокно представляет собой чистую целлюлозу. Степень полимеризации целлюлозы вискозного волокна равна 300—600.

Полинозное волокно — разновидность вискозного, для вы­работки которого используют ксантогенат с высокой степенью этерификации. Принцип получения этого волокна основан на образовании при формовании более однородной гидратцеллюлозы вследствие разложения ксантогената целлюлозы одновре­менно по всей толщине волокна. Такое волокно имеет более од­нородную и плотную структуру, а в результате — меньшую по­терю прочности в мокром состоянии.

Сиблоновое волокно — модифицированное вискозное волок­но. Для выработки его используют однородную по свойствам древесную целлюлозу со степенью полимеризации 500—600. Волокно сиблон формуется из вискозы, в состав которой входят модификаторы (полиэтиленгликоль и др.), что позволяет полу­чить более однородный прядильный раствор.

Мтилон В — химически модифицированное вискозное во­локно, представляет собой привитый сополимер целлюлозы (60—65 %) и акрилонитрила (35—40 %).

Кроме рассмотренных выше вискозных волокон, в настоя­щее время выпускаются бактерицидные волокна, полые вис­козные волокна, масло и грязестойкие, которые получают в ре­зультате прививки к целлюлозе фторсодержащих полимеров, Медно-аммиачное волокно получают растворением целлю­лозы в медно-аммиачном растворе. Образующийся вязкий рас­твор фильтруют и формируют, продавливая через фильеры в осадительную ванну с водой, а затем во второй ванне разлага­ют 2—3%-ным раствором серной кислоты. Полученное гидратцеллюлозное волокно вытягивают, промывают, замаслива­ют и сушат.

Ацетатное волокно. Особенность ацетатного волокна зак­лючается в том, что его получают из сложного уксусного эфира целлюлозы — ацетата целлюлозы. Ацетатное волокно вырабатывается двух видов: диацетатное (ацетатное) и триацетатное. Хлопковую или облагороженную древесную целлюлозу, содер­жащую не менее 0,7 % а-целлюлозы, обрабатывают смесью ук­сусной кислоты, уксусного ангидрида с использованием в каче­стве катализатора серной кислоты. В результате образуется триацетат целлюлозы, который растворяется в метиленхлориде со спиртом. Его используют для получения триацетатного во­локна. При частичном омылении триацетата целлюлозы полу­чают диацетат целлюлозы, который растворяется в ацетоне со спиртом, для получения ацетатного волокна.

Формование ацетатных волокон осуществляется из раство­ров сухим и мокрым способами. Выходящие из фильеры струй­ки раствора попадают в шахты, куда подается сухой подогре­тый воздух. Летучие растворители быстро испаряются и волок­но затвердевает.

Свойства искусственных волокон в определенной степени имеют различия. Вискозное, медно-аммиачное, полинозное, сиблоновое во­локна характеризуются сравнительно высокой устойчивостью к истиранию. Ацетатное, триацетатное волокна, мтилон-В име­ют сравнительно низкую устойчивость к истиранию, примерно в 5—8 раз ниже вискозного.

Большим недостатком искусственных волокон является по­теря прочности в мокром состоянии (вискозное — до 60 %).

Искусственные волокна сильно сминаются, имеют неболь­шую упругость за исключением ацетатного, триацетатного, сиблона, упругость которых примерно в 2 раза выше вискоз­ного.

Вискозное, медно-аммиачное, сиблоновое, полинозное во­локна горят так же, как и все целлюлозные материалы — при горении издавая запах жженой бумаги. Ацетатное и триацетат­ное волокна спекаются, продукты горения имеют характерный запах уксусной кислоты.

Гидратцеллюлозные волокна малоустойчивы к действию микроорганизмов. Ацетатное и триацетатное волокна обладают высокой устойчивостью к микроорганизмам и плесени. При длительном действии солнечного света и атмосферных воздей­ствий снижается прочность искусственных волокон.