книги из ГПНТБ / Щеголев Н.В. Полимер вездесущий

ный вес целлюлозы снижается в несколько раз. Затем целлюлозу переводят в раствори­ мое состояние путем обработки щелочной целлюлозы сероуглеродом.

Молекула сероуглерода состоит из одно­ го атома углерода и двух атомов серы. Серо­ углерод, соединяясь с щелочной целлюлозой, дает ксантогенат целлюлозы1. После ксантогенирования действительно получается сыпу­ чее вещество желто-оранжевого цвета. Раст­ ворением его в разбавленной щелочи получа­ ют прядильный раствор, который выдержи­ вают несколько часов (процесс созревания), фильтруют и освобождают от воздуха, так как пузыри приведут к обрыву нити при пря­ дении.

Прядильный раствор готов. Его называют вискозой. В прядильной машине вискозный раствор продавливается через фильеру, в ко­ торой может быть от 24 до 3200 отверстий, и в виде отдельных нитей проходит через осадительную ванну.

Поскольку в осадительную ванну залит раствор различных солей в слабой серной кислоте, растворяющий обычную сталь, то погруженные в эту среду фильеры изготов­ ляются из сплавов платины с золотом или из других еще более ценных металлов (ири­ дия, тантала), которым кислота не страшна. К этому следует добавить, что сам прядиль­ ный раствор имеет сильно щелочную реак­

1 По-гречески «ксанто» — «желтый», «ген», — «род», то есть «рожденный желтым».

139

цию и в свою очередь разрушает фильеру. Поэтому фильера, находясь как бы между двух огней (кислотой и щелочью), и делается

в целлюлозу. При этом ксантогенат целлюло­ зы разрушается, отщепляется сероуглерод и получаются тончайшие нити вискозного шат­ ка. Для придания прочности овежесформованной нити ее вытягивают. При этом макро­ молекулы целлюлозы в волокне определен­ ным образам ориентируются, и прочность его резко возрастает. Более сильные вытяжки, обычно до 80 процентов, применяют при по­ лучении высокопрочного волокна для произ­ водства шин.

Но после прядения набухшее вискозное волокно еще не ¡пригодно для текстильных фабрик: оно содержит около 80 процентов осадительного раствора (серной кислоты, сульфатов), а также свободную серу.

Такое сырое волокно нужно освободить от этих примесей, и это делается в отделоч­ ном цехе. Теплой водой и некоторыми хими­ катами вискозное волокно отмывают. Для то­ го чтобы волокно получило настоящий белый

цвет, его обрабатывают раствором специаль­ ных веществ.

После сушки волокно поступает на крут­ ку и перемотку, во время которых его замас­ ливают, что улучшает прядильные свойства получаемой пряжи. Далее готовое волокно

140

отправляется на трикотажные и ткацкие фабрики, где из него сделают различные ткани, трикотажные кофточки, рубашки, чулки и т. д.

Ученые продолжают работать над совер­ шенствованием технологии производства вискозного волокна.

В последнее время в нашей стране разра­ ботан метод получения вискозных растворов в одном аппарате. Это сократило продолжи­ тельность производственного цикла и улуч­ шило условия труда. Непрерывный метод формования и отделки волокон сулит боль­ шие выгоды: производственный цикл сокра­ щается до 3—5 минут вместо 60—80 часов, необходимых для получения волокна постарому способу.

Ученые установили, что прочность вис­ козного волокна может быть значительно по­ вышена, если молекулярный вес его будет примерно вдвое больше. Кроме того, исход­ ная целлюлоза должна иметь в этом случае макромолекулы примеряю одной длины. Так вот, воли все это учесть и изготовить вискоз­ ное волокно по особому технологическому

пешно конкурировать с полиамидами и, воз­ можно, вытеснит их из некоторых обла­ стей применения, например в производстве шин.

141

ПОЛИМЕРЫ И КИНО

Ацетатный шелк, как и вискозный, полу­ чается из целлюлозы, но не древесной, а хлопковой. Первоначально ее обрабатывают уксусным ангидридом, при этом целлюлоза химически взаимодействует с ним и обра­ зует новый продукт, называемый ацетилцел­ люлозой. Ацетилцеллюлоза растворяется во многих органических растворителях, и таким образом из нее удается получить прядильные растворы. В качестве растворителя обычно используют смесь ацетона и этилового спир­ та. Эти растворители достаточно летучи и поэтому легко испаряются при формовании волокна.

Прядение ацетатного шелка производится по сухому методу1 в машинах, напоминаю­ щих устройством машины для прядения кап­ ронового волокна. Здесь мы также найдем и фильеры, и насосы для подачи раствора, и шахту 3—4-метровой высоты, через которую продувается горячий воздух (60—65°С) для испарения растворителей.

Испаренные растворители вместе с воз­

1 Сухим он называется потому, что здесь нет ника­

ких осадительных ванн, заполненных различными раство­ рами.

142

духом отсасываются из шахты. В одном ку­ бическом метре такого воздуха содержится всего лишь 25—40 граммов спирта и ацето­ на. Можно ли их извлечь обратно? Оказы­ вается, можно. Пропуская эту паровоздуш­ ную смесь через специальный поглотитель, удается почти полностью отобрать у воздуха эти вещества и использовать их вновь в про­ изводстве.

По сухому методу скорость прядения аце­

«ТУ-104»!). Ацетатное волокно не требует от­ делки. После кручения и перемотки его на­ правляют на ткацкие фабрики.

Ацетатный шелк по химической природе отличается от вискозного шелка. Он более эластичен, обладает и многими другими свой­ ствами, поэтому ткани из этого шелка мень­ ше мнутся. Он пропускает ультрафиолетовые лучи солнечного света, и поэтому в платье из такого шелка можно загорать.

Различие в химическом строении ацетат­ ного и вискозного шелков проявляется и в от­ ношении их к красителям.

Пряжа этих шелков окрашивается в не­ одинаковый цвет. Этим на первый взгляд отрицательным явлением воспользовались текстильщики. Они стали получать различ­ ные цветовые эффекты, окрашивая ткани, изготовленные из смешанной пряжи. Внеш­ ний вид таких текстильных изделий оригина­ лен и привлекателен.

Ацетилцеллюлоза идет не только на изго­

143

товление шелков, находит она широкое при­ менение и в различных областях техники.

Негорючесть ацетилцеллюлозы, наряду с ее другими ценными свойствами, позволи­ ла использовать этот полимер для изготовле­ ния кинопленки. Фильмы д \я широкоэкран­ ного кино снимаются исключительно на та­ кую пленку. Употребляется ацетилцеллюлоза и д \я небьющегося стекла в качестве про­ кладочного материала.

Лаки, приготовленные на основе ацетил­ целлюлозы, обладают высокой газонепрони­ цаемостью и придают хороший внешний вид окрашенному предмету. Из ацетилцеллюло­ зы могут быть изготовлены небьющиеся пластинки, имитации слоновой кости и т. д.

Итак, мы познакомились с производством двух видов искусственных шелков, состав­ ляющих около 85 процентов всего мирового производства волокон, сделанных рукой че­ ловека. В настоящее время д \я этого расхо­ дуются миллионы тонн целлюлозы, щелочи, серной кислоты, сотни тысяч тонн сероугле­ рода, уксусной кислоты, десятки тысяч тонн ацетона и много других химических веществ.

Рост производства синтетических мате­ риалов немыслим без развития основных хи­ мических производств. Без кислоты, щелочи, растворителей не создашь этих чудесных ма­ териалов. И потому залог успеха — в увели­ чении выпуска вообще всей химической про­ дукции, что и предусматривается нашими планами.

144

БЕЗ ЧЕЛНОКА И НИТИ

Успехи химии высокомолекулярных сое­ динений позволили текстильной промышлен­ ности осуществить производство материалов, достаточно хорошо пропускающих воздух. Более того, применение синтетических клеев и термопластичных полимерных материалов сделало возможным изготовление нетканых тканей. Можно, оказывается, получать ткань, не применяя ткацкого станка, челнока и нити!

Как же это удается?!

Вот один из способов. Ватка хлопка че­ сальных машин укладывается ровными опре­ деленной толщины полотнами. Между двумя такими полотнами прокладывается сетка, на­ пример из хорошо нам уже знакомого поли­ винилхлорида. Далее этот «пирог с полимер­ ной начинкой» пропускают через горячие каландры (¡валки). Смола плавится, прочно схватывая текстильное волокно. Обычно в хлопчатобумажное волокно добавляют 15— 30 процентов искусственного, что улучшает прочность и внешний вид получаемой нетка­ ной ткани.

• Само собой понятно, что использование склеивающей прослойки в виде сетки обес­

145

печит необходимую воздухопроводность го­ тового материала.

Если склеивание волокон проводить рас­ пыленными латексами (эмульсиями) поли­ мерных смол и каучуков, то получаются пополотна, вполне пригодные для кирзовых го­ ленищ, верхних материалов ботинок, туфель, детской обуви. Для производства таких ма­ териалов могут идти низкосортные короткие волокна, угары, хлопковый пух и другие от­ ходы текстильного производства. Использо­ вание латексов особых полимерных смол в сочетании с рядом других веществ позво­ лило исключить применяемые ранее бензи­ новые клеи, улучшить условия труда рабо­ чих и значительно повысить качество выпус­ каемой продукции. Феяолальдегидные смолы придали материалу повышенную прочность на истирание, увеличили стой­ кость к гнилостным микроорганизмам и по­ высили ряд других качеств его.

Вот видите, как успехи химии полимеров позволили текстильщикам обойтись без тра­ диционных орудий производства — ткацкого станка, челнока и веретена!

Не менее оригинально с помощью поли­ мерных материалов теперь получают деко­ ративные бархат и замшу электростатиче­ ским методом. Химия и физика здесь высту­ пают единым фронтом.

Обычная хлопчатобумажная ткань прома­ зывается синтетическим клеем и пропускает­ ся клеевой стороной в электростатическом поле над движущейся бесконечной лентой

146

транспортера. На этой ленте насыпаны ворсинки будущего бархата. Ворсинки могут быть из вискозного шелка, капрона или дру­ гих синтетических волокон. Под действием сил электрического притяжения ворсинки перескакивают на верхнее полотно и в вер­ тикальном положении прилипают к будущей поверхности бархата. После процесса окон­ чательной сушки бархат готов. Можно вме­ сто хлопчатобумажной основы использовать и бумагу. В этом случае получаются отлич­ ные декоративные плюши для изготовления красочных альбомов, переплетов книг и других вещей.

В производстве искусственной замши ис­ пользуется тот же принцип нанесения ворси­ нок, но только качество ворсинок и подготов­ ка ткани основы несколько другие. Для со­ здания большей прочности основу ткани по­ крывают грунтовкой — поливинилхлоридом, на который затем наносят слой клея.

Далее таким образом подготовленное полотно поступает в машину подобного типа, как и при изготовлении искусственного бар­ хата. Из машины выходит непрерывная лен­ та отличной замши!

К сказанному следует добавить, что для создания разноименных электрических заря­ дов основы замши и ворсинок последние обрабатываются поваренной солью!

Но искусственную замшу можно полу­ чить и по несколько другому способу — по солевому. Здесь также на помощь кожевни­ кам пришли полимеры. Посмотрите, как про­

147

ста технология. На хлопчатобумажную ткань наносится слоем около 0,5 миллиметра паста, состоящая из 70 процентов поливинилхлори­ да и 30 процентов дибутилфталата. На сы­ рую пасту наносят соль, например сульфат натрия. Далее горячей водой отмывают эти кристаллики соли, и на поверхности остают­ ся мельчайшие ямочки — основа будущей фактуры замши. Однако эти ямочки еще глу­ боки и велики, поэтому необходимо для придания матовости замшунполуфабрикат подвергнуть шлифовке. После этого процесса и получается искусственная замша.

Полимерные материалы уже так широко вошли в наш быт, их так много вокруг нас, что мы их просто перестали замечать. Дей­ ствительно, возьмем, к примеру, искусствен­ ную замшу. Ее видели все, кто был хоть один раз на широкоэкранном фильме. Ведь именно из этого материала, называемого «павинол», изготовляются экраны для широкоэкранных кинотеатров. Правда, в этом случае на пави­ нол дополнительно наносится, по требованию киноработников, серебристый слой, делается рельефной поверхность и вырезаются мелкие круты е отверстия. Но факт остается фак­ том — искусственные материалы завоевыва­ ют все новые и новые области применения.

Некоторым недостатком изделий, полу­ чаемых описанным выше способом, являет­ ся то, что они не пропускают воздуха. Ведь сплошная полимерная пленка пор не имеет.

А это в ряде случаев очень большой недо­ статок.

148