Вискозное волокно

Производство вискозного волокна. Сырьем для производства вискозного волокна является 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 вискозного волокна.

 

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

 

В растворе едкого натрия 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 улучшения способности вступать в реакцию. Затем полученную массу выдерживают некоторое время с целью деполимеризации целлюлозы, т. е. снижения молекулярного веса под действием кислорода воздуха, что дает возможность в дальнейшем получить раствор необходимой вязкости; этот процесс называется предсозреванием щелочной целлюлозы.

 

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 приобретает необходимую вязкость и уменьшает устойчивость к действию кислотных 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 подается в прядильную машину (бобинную или центрифугальную). Под давлением в 3—5 атм, создаваемым поршневым насосиком, раствор проходит дополнительную фильеру и продавливается через фильеру в осадительную ванну, содержащую водный раствор серной кислоты и сернокислых солей. Фильера представляет собой колпачок из антикоррозийного металла, содержащий 24—36 и более отверстий диаметром 0,07—0,08 мм. При взаимодействии вискозного раствора с кислотой происходит разложение ксантогената и восстановление целлюлозы, а так как целлюлоза является твердым веществом, струйки затвердевают, образуя твердые тонкие нити, называемые вискозными. На центрифугальных прядильных машинах элементарные нити, выходящие из ванны, соединяются в одну комплексную нить. Эта нить проходит систему прядильных дисков, при помощи которых она получает необходимую вытяжку, и затем поступает через воронку во вращающуюся со скоростью 6—8 тыс. об/мин центрифугу. 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. Нить, полученная с бобинной машины, наматывается на бобину без предварительной крутки.

 

Отделка вискозного волокна складывается из следующих операций: промывки — для удаления серной кислоты и ее солей во избежание возможного гидролиза целлюлозы, ослабления и обрыва волокон; десульфурации — для удаления коллоидной серы с волокон, которая придает им желтоватый цвет и некоторую жесткость; отбелки гипохлоритом натрия; кисловки серной кислотой для удаления остатков гипохлорита; мыловки раствором мыла для придания волокнам мягкости и рассыпчатости; сушки при температуре 80 — 50°С; крутки нитей; запарки нитей с целью фиксации крутки.

 

Вискозное волокно получают в виде филаментных нитей (шелка) разной толщины: от 22,2 текс до 11,1 текс, из которых изготовляют плательные, бельевые и подкладочные ткани, и в виде штапельного волокна разной толщины и длины в зависимости от его использования.

 

Вискозное штапельное волокно вырабатывают почти на таком же оборудовании и из тех же исходных продуктов, что и вискозные нити. Главной особенностью производства штапельного волокна 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 штапельки заданной длины (от 40 до 150 мм), в зависимости от того, по какой системе и в смеси с какими волокнами оно будет перерабатываться в прядении.

 

Строение вискозных волокон. При рассмотрении вискозных волокон под микроскопом на их поверхности видны продольные штрихи, 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 обусловлено небольшой вытяжкой нити 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 тканях — скольжение, раздвижку и осыпаемость нитей.

 

Химический состав. Вискозные волокна представляют собой гидратцеллюлозу, отличающуюся от природной целлюлозы меньшей длиной молекулярной цепи и меньшей ориентацией макромолекул в волокне, чем и объясняются различия их свойств.

 

Свойства вискозных волокон. Вискозные волокна обладают хорошими показателями гигроскопичности, светостойкости, удлинения, вполне удовлетворительными показателями теплостойкости, стойкости к истиранию, прочности на разрыв. Прочность на разрыв вискозного волокна может быть повышена изменением технологии производства волокон и в первую очередь увеличением вытяжки волокна. В связи с этим различают, кроме обычного волокна, упрочненные (22—25 км), высокопрочные (25—45 км) и сверхпрочные (45—60 км) волокна.

 

Недостатками вискозного волокна являются малая доля упругого удлинения, вследствие чего изделия из этого волокна плохо противостоят смятию, а также большая потеря прочности при увлажнении волокна, что объясняется проникновением молекул воды в межмолекулярные пространства волокон и ослаблением вследствие этого поперечных связей молекул, определяющих в значительной степени прочность волокон. Горят вискозные волокна подобно хлопку.

 

Вискозные штапельные 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 перед натуральными.

 

Применение штапельного волокна в смеси с шерстью способствует повышению прядильной способности смеси, прочность изделий в сухом виде в этом случае возрастает. При смешивании с грубой шерстью штапельное волокно улучшает внешний вид изделий, но снижает теплозащитные свойства. Вискозное штапельное волокно смешивают с разнообразными натуральными волокнами и химическими штапельными волокнами для изготовления разнообразных тканей, нетканых материалов и трикотажных изделий.

 

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

 

Технология производства полинозных волокон отличается от технологии получения обычных вискозных штапельных волокон. Сырье используется более высококачественное, в виде целлюлозы высших сортов и особо чистых химикатов. Целлюлозу подвергают меньшей деполимеризации, в результате чего готовое волокно имеет значительно большую степень полимеризации, чем вискозное штапельное волокно. Формуют волокно 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, происходит окончательное омыление и вытягивание волокна. При вытягивании волокна происходит 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, чем вискозные волокна, вследствие чего изделия из полинозного волокна меньше сминаются и обладают большей носкостью. Важной характеристикой полинозных волокон является их пониженная растворимость в щелочи, что позволяет изделия из полинозного волокна и его смесей с хлопком подвергать мерсеризации. Полинозное волокно обладает меньшей набухаемостью, чем вискозное волокно, и вследствие этого оно менее усадочное. Полинозное волокно используют для выработки тонкой пряжи для разнообразных трикотажных изделий, плательных и бельевых тканей. Изделия из этого волокна обладают мягкостью, шелковистым блеском, приятным внешним видом.

 

 

Источник: «Технология тканевязного производства»
Л.С. Смирнов, Ю.И. Масленников, В.Ю. Яворский

 

Опубликовано: 2008-12-23 15:39:18