1.4.3. Модифицированные вискозные волокна и нити

Структуру вискозных волокон обычно изменяют путем хи­мической обработки в процессе формования и прядения. Их ка­чество может быть улучшено также за счет придания волокнам устойчивой извитости, производства полых волокон, волокон с чешуйчатой поверхностью, матированных и полуматирован­ных, путем прививки полимеров, повышения коэффициента полимеризации и кристалличности.

Вискозные высокомодульные штапельные волокна (ВВМ во­локна) также получают методом структурной модификации по различным технологическим схемам. Такие волокна формуют из вискозы, в состав которой вводят модификаторы (полиэтилен- гликоль) для обеспечения однородной структуры. При этом ре­генерация целлюлозы проходит в мягких условиях при низких температурах осадительной ванны (30-35 °С), а ориентацион- ная вытяжка — при высокой температуре пластификационной ванны (95 °С). Вследствие отмеченного ВВМ волокна имеют бо­лее крупнокристаллическую структуру, которая определяет, в отличие от других вискозных волокон, их высокую прочность в сухом и мокром состояниях, пониженное удлинение, высокое значение начального модуля (выше в 2-3 раза в сухом и в 10- 20 раз в мокром состоянии, повышенная устойчивость к дефор­мации (в 8-10 раз превышает вискозное волокно) (табл. 1.17).

Отечественной промышленностью освоен выпуск хлопкопо- добных вискозных волокон — полинозного, сиблона, мтилона и др.

Полинозные волокпа формуют из более высокомолекуляр­ного ксантогената (п = 500-550 против п Щ 350-400 для обыч­ного волокна). Кроме того, он имеет более высокую степень эте- рификации, коагуляция вискозы протекает в более мягких оса- дительных ваннах, а свежесформованные волокна подверга­ются большей вытяжке, чем обычные (130-200 %). Волокна характеризуются значительными размерами кристаллических образований, высокой ориентацией элементов структуры вдоль их продольной оси, поперечной упорядоченностью, большой прочностью и высоким модулем упругости.

Многие показатели полинозного волокна аналогичны пока­зателям хлопка и даже превосходят их (см. табл. 1.17).

По сравнению с обычными вискозными волокнами полиноз­ные имеют повышенную эластичность, а следовательно, и мень­шую сминаемость изделий из них; незначительную усадку в процессе эксплуатации (стирки); хорошую окрашиваемость; большую устойчивость к щелочам, кислотам, действию высо­ких температур, истиранию и многократным деформациям. По внешнему виду, блеску и другим показателям изделия из поли- нозных волокон напоминают изделия из мерсеризованного хлопка и могут успешно применяться как его заменитель.

Главным недостатком полинозных волокон является их по­вышенная хрупкость, что вызывает затруднения при их пере­работке на текстильных предприятиях.

Полинозные волокна перерабатывают на обычном хлопко­прядильном оборудовании. Их рекомендуется использовать для замены 33-50 % тонко- и средневолокнистого хлопка при выработке пряжи 7,5-29 текс для изготовления тканей пла­тельного, блузочного и сорочечного ассортимента, а также бель­евого трикотажа и чулочно-носочных изделий.

Полинозные волокна тониной 0,67 текс применяются в ка­честве добавки к чесаному льну в количестве до 33 %. Такая пряжа отличается высокой прочностью и равномерностью по линейной плотности. Льнополинозная пряжа линейной плот­ности 56 текс используется для изготовления скатертей и про­стынного полотна.

Таблица 1.17

Физико-механические показатели различных волокон

Показатель	ВВМ волокно			Хлопок		Полинозное волокно	Обычное вискозное волокно
	сиблон	Фирма «Ленцинг»	Фирма «Сятери»	средне- волокнистый	тонко­волокнистый
Линейная плотность, текс	0,13	0,162	0,175	0,15-0,18	0,12-0,14	0,125- 0,144	0,7
Прочность, сН/текс	32-34 (30-33)	30,8	31,9	25,6-28,5	31-34	32-38	20-21
Удлинение, %	18-21	20,7	19,0	12,5-15	13,5-14,5	9-13	19-26
Прочность в мокром со­стоянии, сН/текс	20-22 (19-21)	19,1	19,6	27-32	33,5-37,5	25-28 (25-30)	10-12
'Удлинение в мокром со­стоянии, %	20-24 (20-24)	23,3	22,3	12-15	8,5-15	10-14 (13-18)	26-31
(Модуль упругости в мок- !ром состоянии, сН/текс	80-95 (85-100)	62	84	150-180	180-240	180-200 (180-240)	22-35
(Набухание в воде, % 70-80 (70-80)		61	63	42-55	45-55	60-65 (60-65)	100-110

Полинозное волокно примерно в 1,5 раза дороже вискозно­го. Это связано с особенностями технологического режима их получения: применение высококачественной исходной целлю­лозы; использование рабочих растворов с низким содержанием целлюлозы; жесткие требования к чистоте мерсеризационной щелочи и рабочих растворов; формование волокна при низкой скорости (10-20 м/мин).

ВВМ волокно сиблоп по своим свойствам занимает проме­жуточное положение между средне- и тонковолокнистым хлоп­ком и может служить ему заменой. Технологический процесс получения сиблона основан на усовершенствованном вискоз­ном способе, при этом изменению подвергаются практически все его стадии:

• при получении щелочной целлюлозы посредством диали­за из процесса выводят низкомолекулярные фракции (гемицел- люлоза);

• ксантогенирование осуществляется по сухому методу с двойным вакуумированием раствора;

• фильтрация вискозы производится на намывных фильт­рах;

• для формования применяют блочные фильерные комп­лекты с 20-30 тыс. отверстий.

Мягкие условия осаждения при формовании сиблона обу­словливают получение его равномерной структуры, характери­зующейся оптимальным соотношением чередующихся кристал­лических и аморфных областей.

По основным физико-механическим показателям волокно сиблон не уступает ВВМ волокнам, выпускаемым зарубежны­ми фирмами. Оно значительно превосходит обычное вискозное по прочности (в сухом состоянии — в 1,6 раза, а в мокром — в 2 раза); имеет пониженное удлинение и набухает в воде; удли­нение в сухом состоянии составляет 19-20 % (табл. 1.18).

Волокно сиблон стабильно в размерах, устойчиво к дей­ствию щелочей.

В настоящее время в значительных объемах выпускается кардная пряжа кольцевого и пневмомеханического способов прядения, в состав которой входят 55 % средневолокнистого хлопка и 45 % волокна сиблон линейной плотности 0,17 текс. Хлопко-сиблоновая пряжа выпускается линейной плотностью 1.6,5; 18,5 и 36 токе. Применяется для изготовления бельевых и спортивных изделий. Освоен также выпуск хлопко-сиблоно- ной пряжи для трикотажной промышленности. Полотна из нее имеют гигроскопичность в естественных условиях 4,8 5,0 %, минимальное электростатическое напряжение 60 80 В см.

Таблица 1.18

Показатели свойств отдельных искусственных волокон

Волокно I	Степень полимери­зации	Гигро­скопичность, %	Разрывная длина, км	Предел прочности, сН/текс	Изменение прочности в мокром состоянии, %	Удлинение сухого волокна, %	Максимальная температура, °С
Вискозное	300-350	11-12	13-21	22-25	-(55-60)	20-22	150-160
Полинозное	500-550	11-12	1 —г • ;it	35-37	-(20-25)	8-10	j
Сиблон	500-600			32-34		19-20	■ —ф.
Meдно-аммиачное	300-400	11-312	13-18	14-17	-(45-50)	12-15	100-110
Ацетатное	300-400	6-8	10,8-13,5	10-14	-(35-40)	22-30	80-90
Триацетатное		3,2-4,0	£ Ц §	9-10	-(15-20)	22-28	90-100 1

За рубежом выпускаются следующие модифицированные вискозные волокна: хлопкоподобные высокомодульные с повы­шенной прочностью и извитостью — аврил прима (США), по­лые волокна с повышенной гигроскопичностью — фибросарб (Финляндия), вайлофт (Великобритания), огнестойкие — PFR (США), дануфил (ФРГ).

Разработана технология изготовления из регенерированной целлюлозы нитей Canilon. Она основана на замене сероуглеро­да (CS₂) менее токсичными

растворами (наиболее приемлемой является композиция диметилформамид — N₂0₄), которые поз­воляют получать растворы целлюлозы стабильной концентра­ции при температуре 0-20 °С и нормальном давлении. Преиму­ществами данного процесса являются в 7-10 раз большая ста­бильность прядильного раствора, в 3-4 раза меньшее время, не­обходимое для его приготовления, а также простота и легкость фильтрации. В сравнении с традиционными растворами виско­зы формование разработанной композиции, несмотря на более высокую ее вязкость, осуществляется с большей скоростью и прядильной вытяжкой, а также с меньшими энергозатратами и 10-кратным сокращением сточных вод, что важно с экологи­ческих позиций. При сопоставимой с вискозными нитями проч­ности нити Canilon обладают более высоким модулем, повы­шенной эластичностью, лучшей накрашиваемостью. Вырабо­танные из этой нити трикотажные изделия приятны на ощупь, мягки, эластичны.

Фирмой Courtaulds Fibers (Великобритания) запатентована технология получения целлюлозных волокон Tensel, превос­ходящих по качеству существующие аналоги. Целлюлозную пульпу смешивают с растворителями из семейства аминоксидов, смесь пропускают через реактор непрерывного действия, получая вязкий раствор. Композицию фильтруют и подвергают формованию в разбавленном растворе аминоксида, в результате чего выпадает осадок в виде целлюлозных нитей. Основным достоинством данного способа но сравнению с традиционными технологиями является отсутствие химического воздействия на структуру целлюлозы. В отличие от вискозных нитей и хлопка нити Tensel обладают круглым поперечным сечением и гладкой поверхностью, что улучшает их способность к перера­ботке. Целлюлоза в нитях Tensel имеет значительно большую, чем у любых вискозных нитей, степень полимеризации и, соот­ветственно, значительно большую прочность как в сухом, так и в мокром состоянии. Выработанные из этих нитей ткани и трикотажные полотна обладают лучшей накрашиваемостью, стабильностью, повышенной прочностью и износостойкостью. Ни­ти и волокна Tensel применяются для производства вельвето­вых тканей, полотенец, нарядной женской одежды, сорочек, рабочей одежды. В чистом виде и в смесках с полипропилено­выми волокнами нити Tensel используются для изготовления высококачественных нетканых материалов медицинского и тех­нического назначения.

Волокнам эвлан и эвлап М (Великобритания), которые ис­пользуются в ковровой промышленности, придана извитость. Этим обеспечивается большая плотность ворса и износоустой­чивость ковровых изделий.

Разработаны два типа модифицированных полых вискоз­ных волокон: с тонкими и толстыми стенками. Волокна с тон­кими стенками в процессе сушки и отделки сплющиваются и превращаются в плоские. Они используются для производства нетканых материалов, которые имеют хорошую прочность во влажном состоянии, но распадаются на отдельные волокна в проточной воде.

Ткани из такого волокна характеризуются плотным грифом и хорошей застилистостыо. В смеси с полиэфирными волокна­ми они используются при производстве сорочечных тканей, постельного белья и трикотажных полотен, а в смеси с хлоп­ком — для махровых полотенец.

Полые вискозные волокна, обладающие высоким модулем упругости в мокром состоянии, получают в результате добавки соды в прядильный раствор. Сода при формовании волокна под действием серной кислоты разлагается с выделением двуокиси углерода, который и образует поры в волокне. Такие волокна характеризуются высокой гидрофильностыо в силу полой серд­цевины, значительно легче по массе, чем другие целлюлозные волокна (удельная масса 1,15 против 1,52 г/см³ у обычных во­локон), отличаются высокой сорбционной способностью.

За рубежом (фирма Courtaulds Fibers, Великобритания) ана­логичное волокно вайлофт формуют из вискозы с добавками карбоната натрия.

Для изготовления полотенец и нетканых материалов при­меняется также вискозное волокно разреженной структуры. Это достигается за счет использования гидрофильной заме­щаемой целлюлозы, а также введением в вискозу гидрофиль­ных веществ, фиксируемых в волокне с помощью сшивающих агентов.

В мировой практике известно производство модульных вис­козных нитей линейной плотности ОД текс с использованием машин для пневмотекстурирования. Такие нити позволяют по­лучать ткани и изделия, которые невозможно выработать из на­туральных волокон. Из тонких нитей изготавливают ткани для ветростойких изделий, сравнимых по этому показателю с тра­диционными тканями со специальным покрытием.

Волокно мтилон получают методом привитой сополимеризации целлюлозы (60-65 %) и акрилонитрила (35-40 %).

Относительная разрывная нагрузка мтилона составляет 16-18 сН/текс; удлинение — 20-22 %, плотность 1,33-1,36 г/см³ (для сравнения: у шерсти — 1,36 г/см³). Волокно обладает вы­сокой устойчивостью к микроорганизмам, повышенной свето- и термостойкостью. В отличие от вискозного волокна мтилон имеет шерстоподобный вид без неприятного блеска. Ткани из мтилона превосходят вискозные по устойчивости к сминаемости и усадке. Волокно применяется в основном для производ­ства ковровых изделий.

Япония выпускает модифицированное (путем прививки акрилонитрила) вискозное волокно типа ломбелл, обладающее повышенной устойчивостью к действию микроорганизмов и плесени, упругостью и высокими теплозащитными свойствами. Оно применяется при изготовлении ватина, одеял, обивочных тканей.

Новое отечественное волокно с прививкой 30-35 % акрилонитрила и введением в состав небольшого количества (5-7 %) поливинилацетата называется цевалан.

В настоящее время проводятся исследования по модифика­ции нитей из регенированной целлюлозы синтетическими по­лимерами путем приготовления кинетически стабильных сме­сей (целлюлозы с полиакрилонитрилом, поливинилацетатом, полиамидом).

Обобщенно можно отметить основные направления модифи­кации вискозных волокон:

• развитие производства модальных волокон (с высоким модулем в мокром состоянии) и совершенствование технологии их производства;

• разработка полых, специально извитых волокон с повы­шенными теплозащитными свойствами, пушистостью и упру­гим восстановлением;

• производство сверхгигроскопичных микропористых воло­кон с привитыми карбоксильными группами;

• привитая полимеризация целлюлозы с синтетическими волокнообразующими полимерами и др.