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 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).

			а
б
			а
в
Рис. 2.2. Формы поперечного среза: а – профилированных отверстий фильер; б – профилированных волокон; в – полых волокон

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 методы, частично изменяющие состав волокнообразующего полимера: синтез волокнообразующих 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, вырабатываемых в промышленных масштабах. Для его изготовления используют обычно 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 2 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: относительная разрывная нагрузка волокна 21–22 сН/текс, нити – 13–18 сН/текс и удлинение при разрыве: волокна – 19–26%, нити – 14–16%. Устойчивость к кислотам и щелочам – аналогична устойчивости хлопка и льна.

Однако вискозное волокно имеет ряд существенных недостатков, проявляющихся в изделиях из него – это сильная сминаемость 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. Полинозное 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 средневолокнистый 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 (купра). 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 экологичностью 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.

Гидратцеллюлозные 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 3 раза выше, чем вискозных.

Дата добавления: 2014-12-27