Химические волокна

Химические волокна получают путем химической модифика­ции природных (целлюлозы, белков и др.) высокомолекулярных соединений или синтезом из низкомолекулярных соединений (мо­номеров).

Основным исходным сырьем для получения химических во­локон служат древесина, отходы хлопка, стекло, металлы, нефть, газы и каменный уголь. Промышленное производство химических волокон включает в себя пять этапов: получение и предварительная обработка сырья, приготовление прядильного раствора или распла­ва, формование нитей, отделка и текстильная переработка.

Все волокна, кроме минеральных, формуют из расплавов или растворов высокомолекулярных соединений. При получении син­тетических волокон производится синтез волокнообразующих по­лимеров. Расплав или прядильный раствор высокомолекулярного вещества (полимера) определенной вязкости и концентрации филь­труется, освобождается от пузырьков воздуха и продавливается через тончайшие отверстия в фильерах. Фильеры представляют собой рабочие органы прядильных машин, осуществляющие про­цесс формования волокон. Струйки прядильных растворов или рас­плавов, вытекающие из фильеры, затвердевая, образуют нити. При формовании из расплава охлаждение и затвердевание происходят

при обдувании струек полимера сжатым воздухом или инертным газом. Формование из прядильных растворов может производить­ся сухим или мокрым способом. При сухом способе формования струйки прядильного раствора попадают в шахты с горячим возду­хом, где происходит испарение растворителя и затвердевание по­лимера в виде тончайших нитей. При мокром способе формование нитей из струек прядильного раствора происходит в осадительной ванне, содержащей определенные растворы или воду. Используя фильеры с отверстиями сложной конфигурации, можно получить профилированные и полые волокна (рис. 2.2).

Расширение ассортимента химических волокон и улучшение их качества достигается разработкой новых волокнообразующих полимеров и в большей степени физической (структурной) и хи­мической модификацией существующих волокон. Различные ме­тоды модификации дают возможность получить волокна с заранее заданными нужными свойствами.

К методам физической модификации относятся: вытягивание волокна на стадии его формования и отделки, формование воло­кон из смеси полимеров, получение профилированных и полых

волокон, формование бикомпонентных нитей путем слияния двух-трех струек разных полимеров в одну нить, получение комбиниро­ванных волокон путем осаждения на поверхности готового волокна других полимеров.

Химическая модификация включает в себя методы, частично изменяющие состав волокнообразующего полимера: синтез волок-нообразующих сополимеров на стадии приготовления прядильного раствора и формования нити, синтез привитых сополимеров (при­соединение звеньев сополимера к основному полимеру), "сшива­ние", т. е. образование поперечных связей между макромолекула­ми, химическое превращение полимера при воздействии на него различных реагентов.

Искусственные волокна

Искусственные волокна - волокна, получаемые из химически модифицированных (переработанных) природных полимеров (на­пример, целлюлозы, белков и т. д.). Более 99% всех этих волокон вырабатывают из целлюлозы.

Вискозное волокно - одно из первых химических волокон, ко­торое стало вырабатываться в промышленных масштабах. Для его изготовления обычно используют древесную, преимущественно еловую, целлюлозу, которую путем обработки химическими реа­гентами превращают в прядильный раствор - вискозу.

Вискозные волокна отличаются высокой гигроскопичностью (11-12%), поэтому изделия из них хорошо впитывают влагу и яв­ляются гигиеничными; в воде волокна сильно набухают, при этом площадь поперечного сечения увеличивается в два раза. Волокна достаточно устойчивы к истиранию, поэтому их целесообразно использовать для выработки изделий, для которых важными ха­рактеристиками являются высокая износостойкость и хорошие гигиенические свойства (например, для подкладочных и сорочеч­ных тканей).

Вискозное волокно имеет высокую термостойкость, хорошие прочностные и деформационные свойства: разрывная нагрузка во­локна 21-22 сН/текс, нити - 13-18 сН/текс и относительное удлинение при разрыве: волокна- 19-26%, нити- 14-16%. Устойчивость к кислотам и щелочам аналогична устойчивости хлопка и льна.

Между тем вискозное волокно имеет ряд существенных недо­статков, проявляющихся в изделиях из него, - это сильная смина-емость из-за низкой упругости и высокая усадка (6-8%). Поэтому в платьевом, костюмном, пальтовом ассортименте тканей вискоз­ное волокно в чистом виде применять нецелесообразно. Другим недостатком вискозного волокна является большая потеря проч­ности в мокром состоянии (на 50-60%). Для улучшения свойств вискозное волокно физически или химически модифицируют, получая полинозные волокна, мтилон, сиблон, модал и др. Поли-нозпое волокно напоминает тонковолокнистый хлопок и приме­няется при производстве сорочечных, бельевых и других тканей. Мтилон - шерстоподобное вискозное волокно, которое приме­няется для изготовления ковров. Сиблон - волокна, заменяющие средиеволокнистый хлопок. Модал - напоминает мерсеризован­ный хлопок, применяется для производства высококачественных и дорогостоящих тканей и трикотажных полотен.

Ацетатные волокна получают из хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы (содержание целлюлозы

не менее 98%).

При воздействии на целлюлозу уксусным ангидридом, уксус­ной и серной кислотами образуется ацетилцеллюлоза, из раствора которой получают ацетатные волокна или нити. В зависимости от применяемых растворителей и других химических реагентов получают диацетатные и триацетатные волокна.

К положительным свойствам этих волокон относят малую сминаемость и усадку (до 1,5%), а также способность сохранять в изделиях эффекты гофре, плиссе даже после мокрых обрабо­ток; к недостаткам, сдерживающим их применение в ассортименте изделий - низкую устойчивость к истиранию, в результате чего нецелесообразно их применение в ассортименте подкладочных, сорочечных, костюмных тканей. К другим недостаткам этих во­локон относят высокую электризуемость и склонность изделий к образованию заломов в мокром состоянии.

Медно-аммиачные волокна (купро). Технологический процесс производства медно-аммиачного волокна аналогичен получению вискозного волокна. Для выработки его применяют более чистую хлопковую целлюлозу. Целлюлозу в виде рыхлой массы раство­ряют в медно-аммиачном растворе (соединение гидроокиси меди с раствором аммиака). Медно-аммиачное волокно очень тонкое, гладкое, имеет поперечник сравнительно круглой формы. Может выпускаться как в виде нитей непрерывной длины, так и в виде короткого волокна.

Объем выпуска медно-аммиачных волокон ограничен низкой экологично стью производства и значительным расходом дорого­стоящей меди.

Медно-аммиачные волокна имеют матовый блеск и по внешне­му виду и свойствам напоминают волокна натурального шелка. Это одно из самых дорогих и качественных волокон на основе целлюлозы.

Гидратцеллюлозиые волокна получают при использовании прямых растворителей целлюлозы. Это новый перспективный вид искусственных волокон нового поколения под общим названи­ем "лиоцелл" или "тенсел". Помимо экологической безопасности производства, волокна лиоцелл имеют более высокие показатели свойств, чем вискозные.

Лиоцелл - шелковистое и мягкое волокно. Прочность волокон в мокром состоянии в три раза выше, чем вискозных.