5. ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

  Главная     Учебники - Кройка, шитьё     Материаловедение трикотажно-швейного производства В.И. Баженов

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

5. ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Искусственные волокна получают в заводских условиях из природных веществ органического (целлюлоза, белки) происхождения.

Мысль о получении искусственных волокон впервые была высказана в XVII в., но промышленное производство их было осуществлено лишь в конце XIX в. Первым видом искусственных волокон целлюлозного происхождения был нитратный шелк, полученный в 1890 г. Несколько позже был найден способ промышленного производства медно-аммиачного волокна. А в 1898 г. получено самое распространенное в настоящее время искусственное волокно — вискозное. В 1900 г. было произведено во всем мире около 800 т искусственного волокна, а в 1913 г.—

11,4 тыс, т. Промышленность искусственных волокон стала быстро развиваться. К концу первой мировой войны был разработан метод производства ацетатного волокна.

В дореволюционной России был построен один завод вискозного волокна в Мытищах, который в 1913 г. дал 136 т продукции.

Только при Советской власти была по-настоящему создана промышленность искусственного волокна. Производство искусственных волокон в СССР в 1940 г. возросло до 11,1 тыс. г, а в 1966 г. — до 363 тыс. т, из них до 322 тыс. т вискозного, до

21 тыс. т ацетатного и примерно до 20 тыс. т медно-аммиачного волокна. В 1967 г. выработано уже 395 тыс. т искусственных волокон, в том числе вискозных 368 тыс. т.

Промышленное производство искусственных волокон в СССР базируется на бурном развитии химической промышленности. Затраты труда на производство искусственных волокон значительно ниже, чем на производство натуральных. Так, для производства одной тонны вискозного штапельного волокна требуется затрат труда в 7,7 раза меньше, чем для получения одной тонны хлопкового волокна, в 12—15 раз меньше, чем для
получения одной тонны шерстяного волокна. Уровень затрат труда в значительной степени определяет себестоимость волокна. Себестоимость вискозного штапельного волокна находится примерно на одной уровне с себестоимостью хлопка, но меньше себестоимости шерсти в 6,7 раза.

Потребление химических волокон растет быстрыми темпами. Так, если в 1958 г. выработано верхних трикотажных изделий с применением химических волокон 5,2% от общего объема производства, то в 1966 г. таких изделий выработано уже 34,6%.

ВИСКОЗНОЕ ВОЛОКНО

Производство вискозного волокна. Сырьем для производства вискозного волокна служит древесная целлюлоза в виде листов, полученная варкой древесной еловой щепы в растворе бисульфита кальция.

Весь процесс производства вискозного волокна состоит из следующих основных этапов: подготовка целлюлозы, получение прядильного раствора, формование волокна, отделка его.

Подготовка целлюлозы заключается в подсушивании ее до влажности 6—8%, обработке 18%-ным раствором едкого натра и предсозревании.

В растворе едкого натра целлюлоза набухает, из нее удаляются растворимые примеси и образуется щелочная целлюлоза. Щелочную целлюлозу отжимают от избытка щелочи и измельчают для увеличения ее поверхности и тем самым повышения способности вступать в реакцию. Затем полученную массу выдерживают некоторое время (12—24 ч) при температуре 25—30° С; этот процесс называется предсозреванием щелочной целлюлозы. В процессе предсозревания щелочная целлюлоза окисляется кислородом воздуха, происходит снижение ее молекулярного веса (деполимеризация), что дает возможность получить необходимую вязкость раствора.

Получение прядильного раствора состоит в ксантогенировании подготовленной массы и ее созревании. Подготовленную массу щелочной целлюлозы обрабатывают сероуглеродом и получают так называемый ксантогенат целлюлозы. Ксантогенат целлюлозы растворяют в щелочи и получают вязкий раствор — вискозу (7,5% целлюлозы, 6,5% щелочи, 86% воды). Вискоза проходит стадию созревания, в процессе которой она освобождается от пузырьков воздуха, приобретает необходимую вязкость и уменьшает устойчивость к действию кислетных растворов. Для получения окрашенного волокна в прядильный раствор вводят соответствующие красители, а для получения матированного волокна — соль двуокиси титана.

Формование волокна состоит в том, что вискозный раствор по трубопроводу 1 (рис. 10) подается в прядильную
машину (центрифугальную или бобинную). Под давлением в 3—5 атм, создаваемым поршневым насосиком 2, раствор проходит дополнительный фильтр 3 и продавливается через фильеру 4 в осадительную ванну 5, содержащую водный раствор серной кислоты и сернокислых солей.

Фильера (рис. 11) представляет собой колпачок из антикоррозийного металла, содержащий 24—36 и более отверстий диаметром 0,07—0,08 При взаимодействии

вискозного раствора с кислотой происходит разложение ксантогената и восстанавливается целлюлоза, а так как целлюлоза — твердое вещество, то струйки затвердевают, образуя твердые тонкие нити, называемые вискозными.

На центрифугальных прядильных машинах комплексная нить, выйдя из ванны, проходит через систему прядильных дисков 6 и 7 (см. рис. 10), при помощи которых получает необходимую вытяжку, и поступает через воронку

8 во вращающуюся со скоростью 6000—8000 об/мин центрифугу 9. В центрифуге нить укладывается на внутренних стенках от периферии к центру, образуя так называемый кулич, причем одновременно нить получает крутку 100—130 кр/м (уточная крутка). Скорость прядения вискозных нитей составляет 80— 100 м/мин. С бобинных машин нить наматывается на бобину.

 

 

Рис. 10. Центрифугальная прядильная машина

 

 



Отделка вискозного волокна складывается из следующих операций: промывки — с целью удаления серной

кислоты и ее солей, чтобы избежать возможного гидролиза

целлюлозы, ослабления и обрыва волокон; десульфурации — с целью удаления коллоидной серы с волокон, которая придает им желтоватый цвет и некоторую жесткость; отбелки гипохлоритом натрия; кисловки серной кислотой для удаления остатков гипохлорита;' мы ловки раствором мыла для придания волокнам мягкости и рассыпчатости; сушки при температуре 80—50°С; крутки и запарки нитей — с целью фиксации крутки.

Вискозное волокно получают в виде филаментных нитей (шелка) разной толщины от 7 = 22,2 текс (№ 45) до 7" = 8,3 текс (№ 120), из которых изготовляют бельевой трикотаж, чулочно-носочные изделия, плательные, бельевые и подкладочные ткани, и в виде штапельного волокна разной толщины в зависимости от его использования.

Штапельное вискозное волокно вырабатывается почти на таком же оборудовании и из тех же исходных продуктов, что и вискозные нити. Главной особенностью производства является то, что используются фильеры большего размера с числом отверстий от 1600 до 12 000. Нити из каждой фильеры соединяются в общий жгут, который, пройдя отделочные операции, поступает на резальную машину, где разрезается на шта-пельки заданной длины (от 40 до 150 мм). Штапельное волокно можно получить извитое; такое волокно лучше прядется.

Производство штапельных волокон увеличивается из года в год, благодаря чему расширяется ассортимент трикотажных изделий и тканей.

Строение вискозных волокон. При рассмотрении вискозных волокон под микроскопом (см. рис. 7, а) на их поверхности видна продольная штриховатость, поперечник волокон имеет неправильную, ребристую форму. Такое строение объясняется неодновременным отвердеванием наружных и внутренних слоев волокон в процессе их формования. При отвердевании внутреннего слоя происходит его сжатие, в результате чего поверхностный слой сморщивается и в волокне образуются продольные бороздки. Молекулярные цепи целлюлозы в наружных слоях вискозных нитей ориентированы в направлении нити, что обусловливается небольшой вытяжкой ее в процессе формования, а во внутренних слоях — не ориентированы, поэтому внутренние слои нитей более рыхлые.

Вискозные волокна, несмотря на ребристую форму, обладают хорошей гладкостью, что обусловливает их сильный блеск, а в трикотаже—распускаемость петель и скольжение.

По химическому составу вискозные волокна представляют собой гидратцеллюлозу, отличающуюся от природной целлюлозы меньшей длиной молекулярной цепи (п = 300—400) и меньшей ориентацией макромолекул в волокне, что и приводит к различию в их свойствах.
Свойства вискозных волокон характеризуются хорошими показателями гигроскопичности, светостойкости, удлинения, вполне удовлетворительными показателями теплостойкости, стойкости к истиранию, прочности на разрыв. Прочность на разрыв вискозного волокна может быть повышена за счет изменения технологии производства волокон и в первую очередь увеличением вытяжки волокна. В связи с этим различают кроме обычного волокна упрочненное (22—25 км), высокопрочное (25—45 км) и сверхпрочное (45—60 км) волокна.

Недостатками вискозного волокна являются малая доля упругого удлинения, вследствие чего изделия из этого волокна плохо противостоят смятию; большая потеря прочности при увлажнении волокна, которая объясняется прониканием молекул воды в межмолекулярные пространства, что приводит к ослаблению поперечных связей молекул, определяющих в значительной степени прочность волокон.

Штапельные вискозные волокна характеризуются большой равномерностью по длине и толщине, прочности и удлинению. Они не имеют сорных примесей, не повреждаются микроорганизмами и молью, что является преимуществом этих волокон по сравнению с натуральными.

Применение штапельного волокна в смеси с шерстью приводит к повышению прядильной способности смеси; прочность изделий в сухом виде в этом случае возрастает на 50%. При смешивании с грубой шерстью штапельное волокно улучшает внешний вид изделий.

Штапельное вискозное волокно смешивают с разнообразными натуральными и химическими штапельными волокнами, чтобы изготовить разнообразные трикотажные изделия, ткани и нетканые материалы.

Недавно найдены способы улучшения свойств вискозного штапельного волокна путем структурной модификации, в результате чего получены так называемые полинозные волокна.

Производство полинозных волокон отличается от технологии получения обычных вискозных штапельных волокон. Сырье применяется более высококачественное: в виде целлюлозы высших сортов и особо чистых химикатов. Целлюлоза подвергается меньшей деполимеризации, благодаря чему получают готовое волокно со значительно большей степенью полимеризации (п=  600—800). Формование волокна идет по двухванному способу. В первой ванне, содержащей уксусную кислоту и сульфат аммония, происходит коагуляция с частичным омылением ксантогената целлюлозы, во второй ванне, содержащей серную кислоту,— окончательное омыление и вытягивание волокна. При вытягивании волокна наблюдается ориентация макромолекул и образуются кристаллы больших размеров.

Полинозные волокна характеризуются значительно большей прочностью (подобно хлопковому волокну), меньшей потерей прочности в мокром состоянии, несколько меньшим удлинением, но большей упругостью, благодаря чему изделия из этого волокна меньше сминаются и обладают большей носкостью. Важной характеристикой полинозных волокон является их пониженная растворимость в щелочи, что позволяет изделия из по-линозного волокна и его смесей с хлопком подвергать мерсеризации. Полинозное волокно обладает меньшей набухаемостью, чем вискозное, и вследствие этого оно менее усадочное. Такое волокно используется для выработки тонкой пряжи для разнообразных трикотажных изделий, плательных и бельевых тканей. Изделия из этого волокна обладают мягкостью, шелковистым блеском, приятным внешним видом.

Все большее применение в текстильной промышленности находят так называемые «привитые» волокна. Московский текстильный институт разработал метод получения штапельного волокна мтилон, представляющего собой сополимер целлюлозы (60—70%) и полиакрилонитрила (40—30%). Это волокно характеризуется повышенной прочностью, упругостью и светостойкостью. Используется оно для изготовления ковров и может быть применено для изготовления трикотажа и тканей.