|
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА ТЕКСТИЛЬНЫЕ
|
|
Искусственные волокна текстильные, пром. пр-во которых началось сравнительно недавно - с 1890 г., получили широкое распространение. Причинами этого явились: возможность использовать разнообразные и доступные источники сырья (напр., древесную целлюлозу); относительная дешевизна многих искусственных волокон текстильных; их сравнительно высокие свойства, в некоторых случаях даже превосходящие натуральные волокна текстильные; возможность получать волокна с разнообразными свойствами и др. Важным обстоятельством, способствовавшим резкому росту пр-ва искусственных волокон текстильных, явилось быстрое развитие хим. пром-сти. По директивам XX съезда КПСС производство искусственных волокон текстильных в СССР получит в шестом пятилетии большое развитие и достигнет к 1960 г. 330 т. В настоящее время производится большое число искусственных волокон текстильных, различных по своему хим. составу, отличающихся по своим свойствам. Почти все искусственные волокна текстильные изготовляются как в виде комплексных непрерывных нитей, состоящих из пучка элементарных нитей, связанных между собой круткой, так и в виде коротких волокон, к-рые получили наименование штапельных; последние обычно получаются из нитей путем их разрезания или разрывания. В основе пр-ва всех искусственных волокон текстильных лежит процесс их формования (прядения) путем продавливания веществ, из к-рых они изготовляются, через тонкие отверстия. Для осуществления продавливания указанные вещества предварительно переводятся в жидкое состояние, одни - путем растворения, другие - расплавлением. Выходящие в виде струек нити затвердевают в жидкости или на воздухе (мокрое или сухое прядение). Наибольшее распространение получило вискозное искусственное волокно, на долю к-рого приходится более 75% всех производимых искусственных волокон. Причиной этого является использование в вискозном пр-ве в качестве основного сырья древесной целлюлозы - дешевой и распространенной, и простых реактивов - едкого натра, сероуглерода, серной кислоты и ее солей.
На заводы, производящие вискозное волокно, целлюлоза поступает в виде листов толщ. 2-3 мм. Для выравнивания ее свойств, целлюлозу различных партий смешивают, а затем подвергают разрезыванию и сушке в сушилках (см. схему рис. 14);
Рис. 14 Схема получения вискозного искусственного волокна
сушка имеет целью понизить влажность и выровнять ее во всех листах. Далее листы подвергаются так называемой мерсеризации - обработке щелочью - 18%-ным раствором едкого натра для растворения примесей, содержащихся в целлюлозе, и превращения ее в щелочную целлюлозу, обладающую большей способностью вступать в хим. реакции. Щелочная целлюлоза для ускорения следующих реакций измельчается и выдерживается определенное время при установленной темп-ре (процесс предсозревания). В этом процессе происходит разрыв длинных молекул целлюлозы, что обеспечивает впоследствии получение растворов необходимой вязкости.
Щелочную целлюлозу предварительно превращают в другое соединение - в ксантогенат целлюлозы. Для этого ее обрабатывают в специальных баках сероуглеродом. Полученный ксантогенат растворяется в слабом растворе едкого натра, при этом образуется вязкий раствор - вискоза. Операции мерсеризации, измельчения, ксантогенирования и растворения производятся или в одном аппарате (аппарат ВА - рис. 14) или последовательно в различных аппаратах. После дополнительного (более полного) растворения и смешивания различных партий вискозы, а также добавления тонкоизмельченного белого порошка двуокиси титана (см. Белила титановые), при получении матированного шелка, или введения красителя, если нить выпускается окрашенной (так называемое крашение в массе), проводится фильтрация вискозы под давлением на фильтр - прессах. Фильтрация позволяет очистить раствор от всяких соринок и обеспечить бесперебойное формование нитей. Вискоза выстаивается в баках, где происходит ее созревание, в результате к-рого она приобретает способность коагулировать, т. е. свертываться, выделяться из раствора в виде твердого вещества. В баках производится также удаление пузырьков воздуха из вискозы (обезвоздушивание). Для получения нитей раствор под давлением подается на прядильные машины. Формование (прядение) нитей осуществляется по так называемому мокрому способу. Вискоза через колпачки с тонкими отверстиями (фильеры) продавливается в ванну с водным раствором серной кислоты и ее солей. При этом происходит затвердевание (коагуляция) струек и превращение их в элементарные нити, а также разложение ксантогената с регенерацией (т. е. получением вновь) целлюлозы. Регенерированная целлюлоза - гидратцеллюлоза - по сравнению с исходной имеет меньшие размеры молекул, другую структуру, но химически идентична первой. Процесс коагуляции идет с поверхности струек, в результате сначала образуется наружный затвердевший слой ("рубашка"), а внутри еще находится жидкий ксантогенат. В результате последующей коагуляции вискозы во внутренних слоях волокно сжимается, на поверхности его появляются долевые бороздки, а поперечный срез приобретает извилистую форму (рис. 15).
Рис. 15. Вискозные волокна (продольные виды и срезы): 1 - блестящее, 2 - матированное
Поверхность нитей хорошо отражает свет, и они получаются блестящими. Применяются два основных типа прядильных машин - бобинные и центрифугальные. На первых полученная нить без скручивания наматывается на цилиндр - бобину; такую нить приходится подвергать скручиванию на крутильных машинах. На центрифугальных машинах нить укладывается в быстровращающуюся кружку - центрифугу и при этом нить получает крутку. Основные операции последующей отделки: промывка, удаление серы, осаждающейся на волокне в процессе его формования, отбелка; заключительные операции - мыловка или шлихтовка для облегчения последующей переработки. После сушки, крутки (если это необходимо) вискозная нить перематывается на бобины, причем обращается внимание на получение в одной бобине однородного по оттенку шелка, чтобы избежать дефекта - разнооттеночности. При непрерывном процессе все стадии получения волокна (формование, отбелка, сушка, крутка) осуществляются на одной машине.
При изготовлении штапельного волокна из одной фильеры выпускается несколько тысяч элементарных нитей. Сложение элементарных нитей с нескольких десятков фильер дает толстый жгут, к-рый затем подвергается разрезыванию или разрыванию на короткие волокна дл. 40-120 мм (рис. 16).
Рис. 16. Штапельное волокно
Резкий рост производительности каждого прядильного места за счет выпуска большого числа элементарных нитей перекрывает расходы по превращению коротких волокон в пряжу. В то же время достигается возможность переработки полученного штапельного волокна на прядильном оборудовании различных типов как в смеси с натуральными волокнами (шерстью, льном и др.), так и в чистом виде для получения пушистой нити - пряжи.
Существенным недостатком вискозного волокна является его способность резко (на 50-60%) снижать прочность во влажном состоянии. Для увеличения прочности применяется вытягивание нитей после их формования. При этом молекулы целлюлозы ориентируются вдоль оси нити, связи между ними усиливаются и нить становится прочнее, но менее растяжимой. Полученные нити носят наименование упрочненных. Комплексные вискозные нити вырабатываются различной тонины: толстые (низких номеров 3,6-7,2) для пр-ва корда - крученых нитей, составляющих слои каркаса пневматических автомобильных и авиационных шин; более тонкие, часто называемые вискозным шелком (главным образом номеров 45-90, а порою и до № 150), - для переработки в шелкоткачестве (для выработки сравнительно тонких плательных, бельевых и подкладочных тканей) и в трикотажной пром-сти (для пр-ва чулок, полотна для бельевых и других изделий). С применением вискозных нитей вырабатываются также неоднородные ткани. Больше всего встречается неоднородных тканей из вискозных нитей с х.-б. пряжей (напр., подкладочные и декоративные ткани) и с шелком. Наконец, вискозные нити используются при изготовлении ворсовых тканей, для просновок в шерстяных и х.-б. тканях, в лентоткачестве, для крученых и плетеных изделий (шнуров, вышивальных ниток и др.).
Штапельное вискозное волокно широко используется в смесках с шерстью для выработки пряжи для разнообразных тканей, а также в смеске со льном - для производства пряжи, идущей на выработку бельевых тканей. Чисто штапельная пряжа находит применение в различных плательных тканях (штапельное полотно и др.). В зависимости от того, для переработки по какой системе прядения оно предназначается, его выпускают различной тонины (чаще всего №№3000-6000). Вискозные волокна в больших масштабах, кроме СССР, производятся в США, Германии, Англии, Франции, Италии, Японии.
Ацетатное волокно является вторым по своему значению искусственным волокном текстильным. Оно производится в количестве до 14% всех искусственных волокон. Сырьем для него служит высококачественная целлюлоза (обычно хлопковый пух). Реакция целлюлозы с уксусным ангидридом дает сложный эфир целлюлозы - ацетилцеллюлозу, к-рая после дополнительных обработок растворяется в смеси ацетона и этилового спирта. Из указанного раствора и формуются нити (рис. 17,1). Формование идет путем продавливания раствора в длинную трубку - шахту, в к-рую подается горячий воздух. Летучие растворители отгоняются, струйки раствора коагулируют и превращаются в нити, к-рые наматываются на бобину. Поскольку последние состоят из ацетилцеллюлозы, они по своим свойствам существенно отличаются от исходной целлюлозы. В отличие от вискозных, ацетатные нити меньше теряют прочность в мокром состоянии (на 30-35%). Однако вследствие использования более дорогого сырья и ценных реактивов стоимость ацетатного волокна значительно выше стоимости вискозного. Это ограничивает его распространение. Ацетатные нити выпускаются гл. обр. № 90; они используются для изготовления тонких плательных тканей, напр. креповых. Их часто перерабатывают в смеси с вискозными нитями. Поскольку эти виды тканей окрашиваются различными красителями, при их смешивании удается получать красивые внешние эффекты. Низкая способность поглощать влагу обеспечивает ацетатным нитям высокие диэлектрические свойства, вследствие чего они используются для целей электроизоляции - для обмотки проводников.
Рис. 17. Ацетатное (1) и медноаммиачное (2) волокна
Медноаммиачное волокно (рис. 17, 2) также изготовляется из целлюлозы, к-рая растворяется в медно-аммиачном комплексе - соединении гидроокиси меди с раствором аммиака. Формование осуществляется по мокрому способу. Раствор целлюлозы в медноаммиачном комплексе осаждается водой или раствором едкого натра, а затем разлагается серной кислотой, в результате чего выделяется гидратцеллюлоза. Волокно обычно изготовляется очень тонким (номер элементарного волокна до 9000). Медноаммиачное волокно по свойствам близко к вискозному. Пр-во этого волокна имеет ограниченные размеры, т. к. связано со значительным расходом меди (до 50 г на 1 кг волокна) и обходится дорого. Медноаммиачные нити используются для пр-ва тонкого бельевого трикотажа; штапельное волокно - в смесках с тонкой шерстью.
Альгинатные волокна изготовляются из производных альгиновой кислоты, добываемой из морских водорослей. Они получили небольшое распространение. Интересной особенностью отдельных видов этого волокна является их растворимость в воде. Используется для изготовления бинтов, техн. тканей.
Белковые искусственные волокна изготовляются из белковых веществ. К их числу относятся волокна из белков растительного происхождения (напр., зеиновые из содержащегося в пшенице белкового вещества зеина) и из белков животного происхождения (напр., казеиновые из казеина, содержащегося в молоке). Белковые волокна текстильные изготовляются из щелочных растворов предварительно обезжиренных белков. Формование их ведется по мокрому способу, сходно с вискозным волокном. Они отличаются небольшой прочностью, резко снижающейся в мокром СОСТОЯНИИ, большой растяжимостью, изготовляются главным образом в виде штапельного волокна, используемого для смесок с шерстью, к к-рой они приближаются по своим механическим свойствам, способности окрашиваться и др. Пр-во белковых волокон имеет весьма ограниченные масштабы, т. к. в основном связано с затратой пищевых веществ не по их прямому назначению.
Синтетические искусственные волокна получаются из специально синтезируемых высокомолекулярных соединений. В соответствии с особенностями строения молекул таких соединений изготовляемые из них синтетические волокна текстильные делят на две подгруппы: карбоцепные и гетероцепные (прим. Гетерос - греч. разнородный.). В первых - группы атомов (звенья), составляющие большую молекулу полимера, соединяются за счет связей между атомами углерода, во вторых - между различными атомами: углерода, азота, кислорода. Среди синтетических волокон текстильных первой подгруппы широкое распространение получили волокна из веществ, синтезируемых с использованием винилхлорида и изготовляемых из растворов этих веществ в органических растворителях или реже из их расплавов. При полимеризации, т. е. соединении нескольких сот молекул в общую большую молекулу, эти вещества превращаются в твердое тело - поливинилхлорид. Исходным продуктом для получения самого винилхлорида служит газ этилен, получающийся при перегонке нефти.
К числу волокон, при пр-ве к-рых используется поливинилхлорид, относятся советское волокно хлорин (рис. 18, 1) и аналогичное немецкое волокно "пеце" (Р. С), получаемое из дополнительно хлорированного поливинилхлорида, а также: многочисленные волокна из полимеров, полученных совместным синтезом винилхлорида с различными веществами: винилацетатом (виньон), акрилонитрилом (динел), винилиденхлоридом (велон, пермалон и др.), а также из сополимеров винилиденхлорида с другими веществами, напр. акрилонитрилом. Волокна этих видов отличаются высокой устойчивостью к действию хим. веществ (кислот, щелочей), не гниют, почти не поглощают влагу, но большинство из них малоустойчиво к действию высоких температур; при темп-ре около 100° или немного выше они начинают размягчаться.
Рис. 18. Хлориновое (1), капроновое (2) и стеклянное (3) волокна
Перечисленные синтетические волокна текстильные используются в виде комплексных непрерывных нитей для изготовления фильтровальных и защитных тканей для хим. пром-сти, рыболовных сетей и т. д. Из них порою изготовляется штапельное волокно, служащее в чистом виде для получения пряжи, перерабатываемой в трикотаж, в фильтровальные ткани, или в смеси с натуральными волокнами, к-рые придают меньшую влагопоглощаемость, используемое для верхней одежды. Некоторые волокна перечисленных видов идут для изготовления толстых элементарных нитей - моноволокна (напр., саран), из к-рого изготовляются плетеные изделия, для обивки мебели, сидений автомобилей и т. п.
Существенно отличается от перечисленных синтетическое волокно нитрон (орлон), вырабатываемое из растворов полиакрилонитрила с последующей большой вытяжкой. Нитрон отличается высокой прочностью, повышенной устойчивостью к действию светопогоды, а также к нагреву: он выдерживает темп-ры свыше 200°, сохраняя свои механические свойства. Штапельное волокно из нитрона используется в смесках с шерстью. Синтетическое волокно политэн из полиэтилена, синтезируемого из этилена, формуется продавливанием из расплавов или из растворов в органических растворителях с последующей большой вытяжкой. Отличается высокой устойчивостью к химическим воздействиям, очень низким удельным весом и не поглощает влагу; используется для электроизоляции. Волокно из поливинилового спирта отличается большим влагопоглощением.
Относящиеся ко второй подгруппе полиамидные волокна занимают в настоящее время основное место среди синтетических волокон. Среди полиамидных волокон следует отметить капрон (за рубежом называемый перлон) (рис. 18, 2), анид (или найлон), энант и другие волокна. Они производятся из полиамидных высокомолекулярных веществ, являющихся продуктами полимеризации низкомолекулярных соединений (мономеров), последние синтезируются обычно из фенола, получаемого в свою очередь из каменноугольной смолы. Полученные полимеры переводятся в жидкое состояние расплавлением при темп-ре св. 250° и продавливаются через тонкие отверстия. Остывающие струйки превращаются в нити, к-рые затем подвергаются сильной вытяжке (в 3-4 раза). Все полиамидные волокна близки по своим свойствам: они отличаются высокой прочностью и упругостью, малым удельным весом, малым влагопоглощением. Сравнительно малоустойчивы к действию света. При нагреве св. 100° механические свойства полиамидных волокон (их прочность) значительно снижаются. Используются в виде комплексных непрерывных нитей в чулочном пр-ве, а также для изготовления: тонких тканей для женских кофточек и белья, для декоративных и обивочных тканей, ковров и др.; корда авиационного и автомобильного; канатов, рыболовных снастей и т. д.; в виде одиночной элементарной нити (моноволокна) очень тонкой - для очень тонких чулок "паутинка", или, наоборот, очень толстой - для искусственной щетины; наконец для штапельного волокна, перерабатываемого в смеске с натуральными волокнами и резко повышающего износостойкость получаемых изделий.
Энант - советское волокно, для к-рого исходным сырьем (мономером) является аминоэнантовая кислота, получаемая из этилена и четыреххлористого углерода. Технологические процессы получения волокон энанта, капрона и анида аналогичны. Волокно отличается повышенной прочностью, теплостойкостью, светостойкостью, устойчивостью к действию многократных деформаций. Может быть использован как для выработки текстильных изделий широкого потребления, так и для техн. изделий.
Лавсан - синтетическое волокно, получаемое из продукта поликонденсации метилового эфира терефталевой кислоты и этиленгликоля - продуктов перегонки нефти. Лавсан формуется из расплава подобно полиамидным волокнам, к к-рым он близок по своим свойствам, но имеет больший, чем они, удельный вес, почти не поглощает влагу, очень стоек к нагреву. В США такому волокну соответствует дакрон, в Англии - терилен. Используется для изготовления рыболовных снастей, канатов, приводных ремней, защитных и фильтровальных тканей для хим. пром-сти, электроизоляции, мебельных тканей, некоторых видов трикотажа (напр., купальных костюмов). Штапельное волокно из лавсана перерабатывается в смесках с шерстью.
Небольшое распространение получили полиуретановые волокна (перлон U), изготовляемые из продуктов совместного синтеза диазоцианитов и гликолей. По своим свойствам они несколько хуже полиамидных волокон и используются почти исключительно в виде толстого моноволокна, напр. как заменитель щетины.
Стеклянные нити, известные еще древним египтянам, получаются при вытекании расплавленной стеклянной массы через очень тонкие отверстия; вытекающие струйки, остывая, превращаются в гибкие нити и наматываются с большой скоростью на бобины (рис. 18, 3). Одновременно на одном прядильном месте выпускается до 100 элементарных нитей, к-рые затем скручиваются вместе. Кроме того, различными методами изготовляется короткое штапельное стеклянное полотно. В силу того, что стеклянные волокна изготовляются очень тонкими, они оказываются достаточно гибкими для использования в качестве текстильных материалов. Стеклянные волокна отличаются высокой прочностью, не поглощают влагу и очень устойчивы к нагреву. Стеклянные нити перерабатываются в ткани, ленты. Основное применение - тепло- и электроизоляция, фильтры, декоративные ткани. Короткое волокно используется для теплоизоляционных набивок.
Тонкая металлическая проволока - медная позолоченная, серебряная и др.- используется как текстильная нить при выработке парчи, погонов, галунов и других изделий.
Распознавание искусственных волокон текстильных проводится по их виду под микроскопом и с помощью хим. реакций, главным образом путем их растворения в различных реактивах или на основе их способности различно окрашиваться. Вискозное и медноаммиачное волокна хорошо растворимы в медноаммиачном реактиве, ацетатное растворяется в нем очень медленно, но быстро растворяется в ацетоне, в к-ром не растворяются первые два. Смесь растворов красителей анилчистоголубого и родамина Б (по 0,5 г на 1 л) окрашивает вискозное волокно в фиолетовый цвет, медноаммиачное - в синий, а ацетатное (после промывки) оказывается неокрашенным. Полиамидные волокна растворимы в феноле, большинство карбоцепных - в ацетоне.
Лит.: Роговин 3.А., Химия и технология искусственных волокон, М., 1952; Ряузов А.Н. Груздев В.А., Артеменко М.А., Технология искусственных волокон, М., 1952.
|
|
|
|
Cмотри также:
|
ОГРОМНОЕ СПАСИБО ВАМ ЗА ТО,
ЧТО ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ,
ОСТАВЛЯЕТЕ ССЫЛКУ НА ИСТОЧНИК
Товарный словарь СССР