книги из ГПНТБ / Месяченко В.Т. Ткани с химическими волокнами
.pdfВ Т. МЕСЯЧЕНКО
ТКАНИ С ХИМИЧЕСКИМИ
ВОЛОКНАМИ
B. T. ME СЯ ЧЕН КО
ТКАНИ
СХИМИЧЕСКИМИ
ВОЛОКНАМИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЭКОНОМИКА»
Москва — 1974
GII9.87 М53
да?/
м31602—114 185—74 Oli (01)—74
© Издательство «Экономика», 1974 г.
Текстильная промышленность Советского Союза, вы полняя решения XXIV съезда КПСС, проводит большую работу по расширению ассортимента и улучшению ка чества тканей. Значительное расширение выпуска тканей и других текстильных материалов и изделий стало воз
можным благодаря |
использованию различных видов |
||
химических волокон, |
производство |
которых |
с каждым |
годом возрастает. |
|
|
|
За последние 15 лет производство тканей всех видов |
|||
увеличилось более |
чем на 50%, |
причем |
шелковых — |
в 2 раза. |
|
|
|
Шелковая промышленность почти полностью перешла на переработку химических волокон. Эти волокна широко используются в производстве шерстяных, хлопчатобу мажных, льняных тканей и трикотажных изделий.
В настоящее время по объему производства химиче ские волокна занимают второе место после хлопка.
Для получения натуральных волокон требуются осо бые климатические и агротехнические условия, значи тельные затраты рабочей силы и капиталовложений. Производство же химических волокон не связано с гео графическими и климатическими особенностями, имеет практически безграничную сырьевую базу и экономиче
ски выгодно. Так, себестоимость мытой |
шерсти почти |
в 8 раз выше себестоимости вискозного |
штапельного |
волокна и в 3,2 раза выше себестоимости лавсана. Уже сейчас количество химических волокон, производимых в стране, эквивалентно количеству хлопкового волокна, собираемого более чем с одной четверти площади, заня той в СССР под хлопком.
3
Быстрый рост производства химических волокон обусловлен тем, что они обладают многими полезными свойствами: высокой прочностью, устойчивостью к внеш ним воздействиям (свету, влаге, бактериям), упругостью, стойкостью к -истиранию и др. По многим перечисленным свойствам химические волокна превосходят природные. Таи, рыболовные сети из капрона, канаты из синтетиче ских волокон отличаются высокой прочностью.
Смешивание химических волокон с натуральными снижает неоднородность волокнистой массы по ряду важнейших свойств (тонине, длине, ровноте, прочности, упругости, устойчивости к истиранию и др.). Это создает благоприятные условия для проведения технологических процессов, а также для получения высококачественных тканей и текстильных изделий с новыми свойствами.
Наряду с положительными свойствами химические, и особенно синтетические, волокна имеют и недостатки: малую гигроскопичность, повышенную жесткость, электризуемость, загрязняемость, поэтому ткани бытового назначения с лучшими свойствами получаются при со четании синтетических волокон с природными или искус ственными.
Книга посвящена анализу ассортимента тканей, в со став которых входят химические волокна. Особое вни мание уделено рассмотрению вопросов формирования потребительных свойств тканей шерстяных и шелковых с химическими волокнами различного назначения в про изводстве, влияния технологических процессов на полу чение тканей с нужными показателями, имеющими зна чение при эксплуатации их в изделии.
ХИМИЧЕСКИЕ
ВОЛОКНА
К химическим волокнам относятся вискозное, медно аммиачное, полинозное, ацетатное, триацетатное, капро новое, лавсановое, нитроновое, хлориновое,' виноловое, полиэтиленовое, полипропиленовое и др. Каждый из ука занных выше видов химических волокон характеризуется различными свойствами и показателями, что определяет ся химическим составом и их строением. Поэтому для правильного проведения технологических процессов про изводства, а также эксплуатации тканей из химических волокон необходимо знать их свойства и строение.
Производство химического волокна относится к числу молодых, быстро развивающихся отраслей химической промышленности СССР. Так, в 1940 г. было выработано 11,1 тыс. т химического волокна, в 1973 г. — 830 тыс. т.
В настоящее время Советский Союз по выпуску хи мического волокна вышел на четвертое место в мире, оставив позади Италию, Англию и Францию.
Наибольшее развитие производство химического во локна получило у нас в последние 25—30 лет, когда было создано большое количество видов волокон с новыми ценными свойствами. Для настоящего периода харак терно расширение номенклатуры химических волокон на основе существующих видов за счет улучшения их свойств.
Применение химических волокон значительно увели чило объем производства и расширило ассортимент тка ней и других текстильных изделий. Различные виды химических волокон имеют неодинаковый состав п строе ние, поэтому они часто по своим свойствам резко разли чаются. Знание свойств химических волокон помогает создавать ткани и изделия с полезными свойствами.
5
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА
К искусственным волокнам, вырабатываемым нашей промышленностью, относят вискозное, полинозное, медно аммиачное, ацетатное и триацетатное.
Вискозное волокно. Это одно из наиболее распростра ненных химических волокон. В настоящее время из об щего объема производства искусственных волокон на долю вискозного приходится около 75%. Такой объем производства вискозного волокна объясняется тем, что в качестве основного сырья используют дешевое сырье — древесную целлюлозу и сравнительно простые химиче ские материалы — едкий натр, сероуглерод, серную кисло ту и ее соли.
Для производства целлюлозы чаще используют дре весину ели. Ее измельчают в щепу и варят в химических растворах для удаления нецеллюлозных примесей. Цел люлоза в виде листов поступает на заводы искусствен ного волокна. После подбора партий и подсушки листов древесную целлюлозу обрабатывают 18%-ным раствором едкого натра. Такой процесс называется мерсеризацией. При этом получается новое химическое вещество — ще лочная целлюлоза, которая обладает способностью вступать во взаимодействие с другими веществами.
Щелочную целлюлозу выдерживают определенное время при установленной температуре (предварительное созревание). По окончании созревания ее обрабатывают сероуглеродом, в результате чего образуется соединение сероуглерода и целлюлозы (простой эфир), называемое (ксантогенатом. Растворяя это соединение в разбавленном растворе едкого натра, получают вязкий раствор—вис козу, которую фильтруют и затем выдерживают в тече ние 20—40 часов. Если необходимо получить неблестящее (матированное) целлюлозное волокно, то в вязкий раст вор добавляют тонкоизмельченный белый порошок двуокиси титана, а для получения окрашенного волокна в вязкую массу вводят краситель, не изменяющий свойств и цвета при дальнейшей обработке. Затем для полной очистки от механических примесей и нерастворившихся частиц вискозу снова фильтруют; при этом происходит удаление пузырьков воздуха, мешающих получению однородной непрерывной нити. Очищенный вязкий раст вор вискозы под давлением подается на прядильные ма
6
шины. Вискоза продавливается в виде тончайших струек через фильеру-патрончик из нержавеющей стали, носок которого имеет тонкие круглые отверстия с диаметром 0,06—0,08 мм, ¡в ванну с водным раствором серной кисло ты и ее солей. Количество отверстий в фильере в основ ном определяется толщиной нити. Например, для нити толщиной от 11,1 текс (№ 90) до 22,2 текс (№ 45) 1 их будет от 20 до 120 отверстий. Следовательно, нить ис кусственного волокна состоит из многих одиночных нитей, называемых элементарными. При продавливании щелоч ного вязкого раствора эфира целлюлозы .в ванну с кисло
той происходит выделение (коагуляция) |
твердой |
части, |
|
а также идет разрушение простого эфира до чистой |
(ре |
||
генерированной) целлюлозы в виде отдельных |
тонких |
||
элементарных нитей. |
волокно |
пред |
|
По химическому составу вискозное |
|||
ставляет собой чистую целлюлозу — (С6Ніо05) п, |
где |
||
п — степень полимеризации. Сівежесформированные нити подвергаются вытяжке и тепловой обработке в горячей воде или паром.
При вытяжке волокна происходит упорядочение рас положения макромолекул целлюлозы относительно оси волокна, что приводит к повышению его механических свойств. В зависимости от степени вытяжки и тепловой обработки можно получить вискозное волокно с разными механическими свойствами: обыкновенное, прочное и высокопрочное.
Полученную после формования вискозную нить отмы вают от кислоты и солей и затем подвергают отделочным операциям: удалению серы, отбелке (в результате кото рой разрушаются пигменты, окрашивающие волокно), а также замасливанию и мыловке для придания мягкости. После окончания отделки нити высушивают, перематы вают на бобину, сортируют и отправляют на текстильные фабрики.
В настоящее время все стадии получения волокна (формование, отбелка, сушка, крутка) могут осуществ ляться на одной машине, что значительно повышает про изводительность труда. Полученное волокно имеет в по
1 В дальнейшем для указания толщины нити (пряжи) исполь зуется система текс, а в скобках указывается толщина в метрической системе
Î
перечнике не строго круглую, а неправильную (извитую) форму, а в продольном направлении — долевые бороздки.
Текстильные вискозные нити вырабатываются сле дующих видов по толщине (числитель обозначает текс, а знаменатель — количество элементарных нитей, состав ляющих нить; в скобках числитель — метрический номер,
а знаменатель — количество |
элементарных |
нитей): |
||||
28,5/65 |
(35/65); |
28,5/52 |
(35/52); |
22,2/52 |
(45/52); |
16,6/30 |
(60/30); |
13,3/30 |
(75/30); |
13,3/24 |
(75/24); |
12,5/40 |
(80/40); |
11,1/24 |
(90/24); |
8,8/20 (113/20); |
8,3/20 ( 120/20). Наиболее |
|||
распространены нити толщиной 22,2 (45), 16,6 (60), 13,3
(75)и 11,1 текс (№ 90).
Вотличие от нитей непрерывной длины можно полу чить и короткое волокно, называемое штапельным. При изготовлении штапельного вискозного волокна из одной фильеры выпускается одновременно от 1200 до 3600 эле ментарных нитей в виде жгута. Полученный сложением из нескольких десятков фильер жгут элементарных нитей подвергается обработке для освобождения от примесей
■сероуглерода, серы и др., а также вытяжке и промывке в кипящей воде. Вытяжка волокна достигает 70%, что увеличивает его прочность и тонину. Затем жгут разре зают на короткие отрезки — штапельки (длиной 30— 120 мм). Полученные таким образом штапельные волок на могут перерабатываться на прядильном оборудовании как в чистом виде, так и в смесках с другими волокнами (шерстью, хлопком, льном, лавсаном и др.).
Вискозное штапельное волокно, применяемое в на стоящее время, из-за неоднородности структуры недоста точно механически прочно, поэтому создание вискозного волокна более однородной структуры является одной из проблем современной химии. В настоящее время начата выработка полипозных волокон, представляющих собой разновидность вискозных волокон. Для их производства используют ксантогенат с высокой степенью этерифика ции. Свежесформированное волокно подвергают значи тельной вытяжке, благодаря чему оно приобретает более однородную и плотную структуру с высокой прочностью на разрыв. Такое волокно в отличие от вискозного в мок ром состоянии отличается более высокими показателями прочности. Пряжа, полученная из полинозных волокон, по качеству и внешнему виду почти не отличается от пряжи из лучших сортов хлопка.
8
Медно-аммиачное волокно. Технологический процесс производства медно-аммиачного волокна аналогичен процессу производства вискозного.
Ацетатное волокно. Производство ацетатного волокна за последнее время быстро развивалось. Выпуск его сейчас составляет около 10% общего выпуска химических волокон.
Исходным сырьем для получения этого волокна слу жит ацетилцеллюлоза, которую получают из хлопкового пуха, не пригодного для текстильной переработки. В на стоящее время для производства ацетилцеллюлозы часто применяют также облагороженную древесную целлюлозу.
Хлопковый пух отваривают под давлением в течение 4—10 часов в растворе соды или едкого натра. После отварки хлопковый пух промывают и сушат. Очищенный и отбеленный хлопковый пух замачивают в концентри рованной уксусной кислоте, затем ацетилируют— обраба тывают в герметических сосудах смесью уксусной кисло ты и уксусного ангидрида с серной кислотой в качестве катализатора. Через 8 часов в результате реакции между целлюлозой и уксусным ангидридом процесс ацетилиро вания полностью заканчивается и образуется триацетил целлюлоза:
t(C6H,O2(OH)3]„ + 3.rt^¡Jg>O-[CeH7O2(OCOCH3)]„ -ь
+3-rt-CH3COOH.
Полученную триацетилцеллюлозу путем частичного омыления переводят во вторичный ацетат, обладающий хорошей растворимостью в смеси ацетона и этилового спирта. Дальнейший процесс производства ацетатного волокна можно разбить на следующие этапы: приготов ление концентрированных растворов ацетилцеллюлозы, формование волокна и текстильная обработка волокна (кручение, перемотка, замасливание и упаковка).
Для формования ацетатного волокна применяют раствор вторичного ацетата (ацетилцеллюлозы) в смеси ацетона и этилового спирта. Формование нитей произ водится путем продавливания этого раствора через фильеру в длинную трубку (шахту), в которую подается горячий воздух. Летучие растворители (ацетон и этило вый спирт) испаряются, а из раствора выделяется поли мер в виде тонких бесконечных нитей. Сформованные
9