0. Штучні волокна

На сьогодні практичне значення мають такі види штучних волокон: віскозне, диацетатне (ацетатне) і триацетатне. Отримують їх шляхом переробки природного полімеру - целюлози.

Віскозне волокно.

Для отримання віскозного волокна як сировини використовують деревинну целюлозу. Деревину подрібнюють і варять в розчині бісульфіту кальцію протягом 10-16 годин у котлах під тиском при температурі 140—160 °С. У результаті такої операції деревина звільняється від супутників і домішок, втрачає жорсткість, а целюлоза набуває вигляду дрібних волоконець, які потім вибілюють, промивають і висушують, ріжуть на листи, пакують і відправляють на заводи штучного волокна. Тут її висушують до нормальної рівномірної вологості (8 %) і обробляють 18-20 %-ним розчином лугу (NаОН). Отриману лужну целюлозу обробляють сірковуглецем і утворений ксантогенат целюлози розчиняють в 4-6 % -ному розчині їдкого натрію, залишаючи на деякий час для визрівання. При цьому відбувається поступовий гідроліз складного ефіру — ксантогенату. Після того, як маса остаточно визріла і набула необхідної в'язкості, її фільтрують, видаляють бульбашки повітря і продавлюють через філь’єри з великою кількістю отворів дуже малого діаметра в осадову ванну, в якій знаходиться сірчана кислота, сульфати натрію, цинку і вода. В осадовій ванні тонкі струмені, які виходять з отворів філь’єр, перетворюються на тверді нитки. При цьому тут відбуваються нейтралізація лугу з одночасним осадженням ксантогенату целюлози і його розкладом з виділенням регенерованої целюлози:

1.NaOH S H₂SO₄

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n → [C₆H₇O₂(OH)₂OCSNa]_n →

2.CS₂

H₂SO₄

→ [C₆H₇O₂(OH)_n + nNa HSO₄ + nCS₂

Свіжосформоване волокно для надання необхідних фізико-механічних властивостей витягують. При цьому молекули регенерованої целюлози орієнтуються вздовж осі волокна. Регулюванням складу осадової ванни і швидкості витягування ниток досягають отримання волокон з такою надмолекулярною структурою, яка найкраще відповідає вимогам подальшої переробки і експлуатації віскозного волокна.

При витягуванні формуючого волокна поверхневі шари знаходяться в пластичному стані, а у внутрішніх шарах коагуляція ксантогенату целюлози повністю не завершилась і тому тут не відбувається орієнтація асоціатів макромолекул. У результаті цього звичайне віскозне волокно має неоднорідну за товщиною структуру. Ступінь орієнтації і щільність упакування макромолекул на поверхні волокна завжди більші (орієнтаційна оболонка), ніж всередині волокна. Наявність такої оболонки негативно відбивається на властивостях віскозного волокна і зокрема на його фарбуванні.

Після витягування віскозне волокно намотують на бобіни і піддають опоряджувальним операціям: 1) промиванню для видалення кислоти і солей, 2) десульфурації (видалення залишків сірки), 3) видаленню залишків лугу, 4) вибілюванню, 5) промиванню, 6) замаслюванню, 7) крутці і 8) перемотуванню в паковки. Залежно від призначення віскозні волокна виробляють у вигляді безперервних ниток і штапельного волокна (довжиною 40-120 мм) або в формі джгута.

До характерних особливостей віскозних волокон слід віднести:

1) невелику довжину макромолекул целюлози; в процесах отримання штучних волокон ланцюги значно вкорочуються і ступінь полімеризації гідратцелюлози в звичайному віскозному волокні знаходиться в межах 300—800;

2) більш пухку структуру, порівняно з бавовняним і лляним волокнами, пов'язану з меншою впорядкованістю головних ланцюгів макромолекул.

Особливості структури віскози накладають відбиток на властивості волокон:

1) більш гігроскопічні (12—14 %) порівняно з волокнами бавовнику і льону;

2) інтенсивно набрякають у воді, в результаті чого значно втрачають міцність у мокрому стані (50-60 %);

3) більш чутливі до дії хімічних реагентів: кислот, лугів, при дії лугів волокна сильно набрякають і можуть частково переходити в розчин;

4) мають нижчу термостійкість: при 50 °С спостерігається втрата міцності волокон, при 175-200 °С волокна розкладаються.

Світло, атмосферні умови, мікроорганізми діють на віскозні (гідратцелюлозні) волокна аналогічно, як на волокна природної целюлози.