1.4.2. Модификация волокон и нитей

На современном этапе основным направлением расширения и улучшения ассортимента текстильных волокон является не столько разработка их новых видов, сколько модификация уже существующих.

Модификация волокон — это направленное изменение тек­стильных волокон и нитей с целью придания им новых, заранее заданных свойств.

Постоянное улучшение эксплуатационных свойств имеющих­ся и новых видов химических волокон позволяет значительно расширить область их применения. Благодаря техническому прогрессу созданы модифицированные виды волокон с оптими­зированными характеристиками. Появились высокотехнологич­ные химические волокна нового поколения со специальными функциями: пониженной горючести, антимикробные, антиал­лергические, изменяющие цвет в зависимости от температуры и освещения, терморегулирующие, защищающие от статиче­ского электричества и ультрафиолетовых лучей и т.д.

Различают физическую, композитную и химическую моди­фикации. Могут также применяться их комбинации. Часто ис­пользуется сочетание физического с композитным или хими­ческим модифицированием. Методы композитного и химиче­ского модифицирования комбинируются редко, потому что в обоих случаях изменяется химический (или композитный) со­став волокон.

Основные методы модифицирования и достигаемые при этом эффекты приведены в табл. 1.15.

Физическая модификация волокон

Таблица 1.15

Основные методы модифицирования волокон и нитей

Метод	Достигаемый эффект
Изменение условий вытягивания и термообработки	Изменение физико-механических свойств волокон
Текстурирование нитей	Придание извитости, объемности во-) локнам и комфортности изделиям
Получение бикомпонентных во­локон
Получение микроволокон	Повышение кроющей способности во­локон, изменение грифа и комфортно­сти изделий
Получение профилированных волокон	То же, а также улучшение сцепляе-1 мосТи волокон в текстильных изделиях I
Введение активных групп путем сополимеризации или последу­ющей химической обработки	Придание волокнам повышенной на- крашиваемости, гидрофильности, огне- защитности, биостойкости и др.
Введение дисперсных добавок и красителей	Получение матированных, окрашенных в массе волокон, придание изделиям (специфических свойств

Физическая модификация заключается в направленном из­менении надмолекулярного строения, формы и внешней поверх­ности нитей без изменения их химического состава (табл. 1.16).

Таблица 1.16

Метод модифицирования	Стадия процесса, на которой достигается эффект модификации	Достигаемый эффект, область применения
| 1	2	3
Достижение заданной структурной упорядо­ченности	Варьирование условий формования, вытягива­ния, термообработки	Регулирование физико- механических свойств волокон (нитей)

1	2	3
Высокоскоростное фор­мование	Формование с ориента- ционной кристаллиза­цией	Прямое получение воло­кон с равновесной струк­турой
Получение профилиро­ванных нитей	Формование с использо­ванием фильер с отвер­стиями заданного про­филя	Получение нитей с по­вышенной кроющей спо­собностью или высокой сцепляемостью в трико­тажных изделиях
Получение бикомпонент- ных нитей, микронитей	Формование с исполь­зованием специальных фильер с подачей различ­ных полимеров к каж­дому отверстию	Придание устойчивой извитости нитям, объ­емности и комфортно­сти изделиям

Окончание табл. 1.16

Физические методы модификации используются на стадии формования и/или последующей обработки волокон. Измене­ние условий вытягивания и термообработки в технологическом процессе получения волокон позволяет улучшить их физи­ко-механические свойства. Вытягивание химических нитей проводят для перестройки их первичной структуры. Известно, что в растворе (расплаве) макромолекулы имеют значительно изогнутую форму и расположены хаотично.

При формовании степень вытягивания нитей невелика, по­этому форма молекул в нити в основном сохраняется. Для рас­прямления и переориентации макромолекул проводят вытяги­вание нитей. При этом они становятся более прочными за счет ориентации. Сверхвысокоскоростное формование волокон из расплава изменяет условия структурообразования нити, в ре­зультате получаются принципиально новые виды волокон.

Среди физически модифицированных волокон и нитей сле­дует выделить профилированные, полые, бикомпонентные, сверхтонкие (микроволокна и микронити), текстурированные, пористые и др.

Композитная модификация заключается в добавлении к основному волокнообразующему полимеру мелкодисперсных или растворимых компонентов — носителей новых свойств. Она осуществляется на стадии подготовки исходного расплава (раствора) к формованию или непосредственно перед формова­нием волокон. Этот метод широко применяется при получении синтетических, а также вискозных волокон. В полимерный расплав (раствор) могут вводиться красящие пигменты, анти- пирены (замедлители горения), биологически активные веще­ства и другие добавки. К композитно модифицированным во­локнам относятся интерактивные волокна (откликающиеся на внешние воздействия): преобразующие свет в тепловую энер­гию («греющие» волокна), люминесцирующие, изменяющие яркость окраски или цвет в зависимости от температуры окру­жающей среды. Такие волокна позволяют получать оригиналь­ные изделия с новыми функциональными свойствами, обеспе­чивают широкое разнообразие внешнего вида волокон, мате­риалов и изделий на их основе.

Химическая модификация заключается в направленном изменении химического состава волокнообразующего полиме­ра. Она проводится посредством введения в полимер новых ак­тивных групп путем сополимеризации (в структуру основного полимера вводятся звенья сополимера на стадии подготовки прядильного раствора и формования нити) или последующей химической обработкой уже сформованных волокон или тек­стильных полотен (изделий).

Химическое модифицирование целесообразно проводить на стадии отделки текстильных полотен. При этом происходит мо­дификация именно волокон, хотя обычно говорят —- полотен (тканей и др.). На практике химическое модифицирование по­лотен широко используется как для полотен на основе химиче­ских волокон, так и из природных волокон или их смесок.

Введение в полимер новых активных групп позволяет улуч­шить потребительские свойства текстильных материалов и из­делий: повысить окрашиваемость, гигроскопичность, снизить сминаемость и загрязняемость, а также придать антистатич­ность, огнезащитность, бактерицидность и другие ценные функ­циональные характеристики.

Рассматривая проблему химического модифицирования во­локон, следует выделить два основных направления:

1. ограниченная модификация с целью улучшения отдель­ных потребительских свойств при сохранении или незначи­тельном изменении остальных свойств;

2. «глубокая» модификация с целью изменения всего ком­плекса свойств волокон или придания им новых, специфичес­ких свойств; по сути, образуются новые волокна.

Большинство синтетических волокон являются сополимер- ными или полученными со специальными добавками.

Следует отметить, что химическая обработка уже сформо­ванных волокон применяется реже, так как она существенно усложняет технологию. Химическое модифицирование пред­почтительнее на стадии отделки текстильных полотен, однако иногда оно применимо и к свежесформованным волокнам для придания им специальных свойств, в частности при получении волокон медицинского назначения.

Методы «глубокой» модификации все шире применяются для получения волокон с новыми специфическими физически­ми, физико-химическими, биологическими и другими свой­ствами. По сравнению с получением волокон на основе принци­пиально новых полимеров этот путь требует намного меньших затрат и позволяет базироваться на существующих видах много­тоннажного производства волокон.

Отдельно выделяют методы поверхностного модифици­рования путем физической или химической поверхностной об­работки, мало затрагивающей внутренние слои волокон. Эти методы применяются в основном на стадии отделки готовых волокнистых (текстильных) материалов и изделий, поскольку обработка исходных волокон или нитей технически затруд­нительна, а также менее целесообразна экономически и эколо­гически.

Большинство выпускаемых в настоящее время химических волокон и нитей являются модифицированными.