Получение и предварительная обработка сырья

Для искусственных волокон и нитей в качестве сырья используют природные вещества (древесина, семена, молоко) с их последующей переработкой.

Для синтетических волокон сырье получают путем синтеза полимеров из простых веществ.

2.Приготовление прядильного раствора или расплава, путем растворения (при получении искусственных волокон), либо путем расплавления (при получении большинства синтетических волокон)исходных твердых полимеров.

3.Формование нитей за счет дозированного продавливания прядильного раствора или расплава через отверстия фильер.

4.Отделка заключается в том, что полученные волокна и нити промывают, сушат, отбеливают, окрашивают, а также подвергают, в случае необходимости, дополнительной обработке для перестройки первичной структуры.

5.Текстильная переработка проводится с целью соединения нитей, их скручивания, фиксации крутки, оценки качества и сортировки.

Модификация текстильных волокон и нитей проводится с целью придания им заданных свойств.

Физическая (структурная) модификация заключается в направленном изменении строения волокон и нитей, их поперечной и продольной формы. При этом возможны различные способы:

¨ -ориентация и вытягивание на стадии формования;

¨ -введение различных добавок, которые, не вступая в химическое взаимодействие с полимером, влияют на его структуру и свойства;

¨ -формование нитей из смеси полимеров;

¨ -получение нитей различного профиля за счет изменения формы отверстий фильер;

¨ -получение бикомпонентных волокон из 2-х или 3-х полимеров, которые соединяются друг с другом на поверхности раздела;

¨ -получение комбинированных нитей путем осаждения на готовом волокне различных полимеров.

Химическая модификация заключается в частичном направленном изменении химического состава полимера. К таким методам относят:

¨ -синтез сополимеров на стадии приготовления;

¨ -синтез привитых сополимеров к боковым группам основного полимера;

¨ -”сшивание”- образование поперечных химических связей между полимерами;

¨ -химическое превращение, основанное на обработке готовой нити реогентами.

К искусственным текстильным нитям и волокнам относят гидратцеллюлозные, ацетилцеллюлозные и белковые волокна (схема 2)

Сырьем для производства гидратцеллюлозных искусственных волокон и нитей служит природная целлюлоза (с содержанием a-целлюлозы до 98 %), получаемая из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха.

Формирование нитей осуществляется из щелочного (вискозные нити) или медно – аммиачного (медно – аммиачные нити) раствора природной целлюлозы в осадительной ванне под действием химических реагентов.

Во время формования волокон раствор целлюлозы разрушается, зарождаются и растут макромолекулы гидратцеллюлозы.

Гидратцеллюлоза и природная целлюлоза имеет одинаковый химический состав, но разную физическую структуру. У гидратцеллюлозы она более рыхлая, менее ориентированная, меньше степень кристалличности (40-50 %/) и полимеризации (300-800).

Выпускается несколько видов гидратцеллюлозных волокон и нитей:

¨ - обычные вискозные волокна и нити имеют не однородную рыхлую и мало упорядоченную структуру, что приводит к большой усадке текстильных материалов при высыхании и потере прочности. Ориентированная оболочка нити составляет 35-50% поверхности поперечного сечения:

¨ - высокопрочное вискозное волокно в результате физической модификации приобретает равномерную ориентированную структуру, состоящую из длинных макромолекул.

Схема 2

Химические текстильные волокна и нити

Органические Неорганические

Искусственные Синтетические

Гетероцепные Карбоцепные

Гидратцеллюлозные

Ацетилцеллюлозные

Белковые

Полиамидные

Полиэфирные

Полиуретановые

Полиакрилонитрильные

Поливинилхлоридные

Поливинилспиртовые

Полиолифиновые

Минеральные

Медно-аммиачное, вискозное, полинозное

Ацетатное, триацетатное

Казеиновое

Капроновое, анид, энант

Лавсан

Спандекс

Нитрон

Хлорин

Винол

Полипропиленовое, Полиетиленовое

Металлическое, стекловолокнол

¨ - высокомодульное визкозное волокно модифицируется за счет меньших скоростей формования, а также последующей вытяжки и термофиксации, что приводит к образованию высокоориентированной, плотной и равномерной структуры нити (Примером такого волокна является сиблон, который по большинству свойств не уступает хлопковому волокну.)

¨ - полинозное волокно относится к высокомодульному вискозному волокну и имеет повышенную степень полимеризации (500-800), надмолекулярная структура близка к структуре хлопка, недостаток такого волокна хрупкость и низкая прочность при изгибе;

¨ - мтилон- химически модифицированное вискозное волокно, получается путем прививки к макромолекулам целлюлозы мономеров полиакрилонитрила. Специфическая особенность - шерстоподобность - применяют в производстве ковров.

Медно-аммиачное волокно имеет однородную структуру без ориентированной оболочки на поверхности. По своим свойствам аналогично обычному вискозному волокну, но обладает меньшей прочностью и удлинением.

Ацетилцеллюлозные волокна и нити получают из хлопковой целлюлозы (содержание a-целлюлозы составляет не менее 98%).

В результате ацетилирования сырья смесью уксусного ангидрида, уксусной и серной кислот образуется триацетат целлюлозы.

При последующем частичном омылении триацетата получают диацетат целлюлозы, который используют для получения ацетатных, (диацетатных нитей.

Ацетилцеллюлозные волокна по сравнению с гидратцеллюлозными имеют низкую гигроскопичность (из-за отсутствия гидроксильных групп). Поэтому влияние влаги на их свойства небольшое. Гигроскопичность диацетатных (ацетатных) волокон больше чем триацетатных.

Триацетатные волокна имеют высокую упругость, устойчиво сохраняют форму в изделиях, не усаживаются при влажной и тепловой обработке. Ацетилцеллюлозные волокна термопластичные. Размягчаются ацетатные волокна при 140⁰ -150⁰ С и плавятся при 230⁰ С, а триацетатные при 180⁰-190⁰ С, и 290⁰ С, соответственно.

Белковые искусственные волокна и нити получают из белка молока (казеин) или белка растительного происхождения (зеин). По некоторым свойствам такие волокна близки к натуральной шерсти, но из-за низких механических свойств и в связи с использованием пищевых продуктов в качестве сырья, их производство ограничено.

Характеристики свойств текстильных волокон приведены в таблице 3, растворимость в различных химических реактивах в таблице 4 и поведение при горении в таблице 5.

Таблица 3. – Характеристики свойств химических волокон

Волокна	Степень полимери-зации	Плотность г/см3	Линейная плотность, текс	Относительная разрывная нагрузка для волокон
Сухого сн/текс	Мокрого, % от нагрузки. для сухого
Вискозное обычное	300-350	1,5-152	0,33-0,5	14,5-19,8	40-50
высокопрочное:	400 - 450	1,48 - 1,5	0,33 - 0,5	27 - 45	45 - 60
Ацетатное	300 - 400	1,32	0,2 - 0,5	10,8 -13,5	55- 60
Триацетатное	300-400	1,28	-	11-12	80-85
Полиамидное (капрон, анид)	100-200	1,14	0,17-0,3	45-70	50-95
Полиэфирное (лавсан)	100-150	1,3	0,17-0,3	40-55
Полиуретановое (спандекс)	-	1,1-1,25	-	6-8	-
Поливинилхлоридное (хлорин)	800-1000	1,6	0,17-0,3	18-25
Полиакрилонитрильное (нитрон)	1000-2000	1,16-1,18	0,12-0,3	32-39
Поливинилспиртовое (винол)	1000-2000	1,3-1,31	0,12-0,3	30-40	75-85
Полипропиленовое	1900-5900	0,91	0,12-0,3	23-45

Продолжение таблицы 3

Волокно	Удлинение волокна, %	Влажность в нормальных условиях %	Термостойкость
сухого	мокрого	Темпе ратура. эксплуатации, 0С	Темпе ратура разрушения, 0С
Вискозное: обычное	20-30	25-35	12-18	130-150	200-220
высокопрочное	10-16	14-20	6-12	130-150	200-220
Ацетатное	22-30	28-35	6-8	100-110
Триацетатное-			3,2	--	-
Полиамидное (капрон, анид)	20-25	22-28	3,5-4	120-130
Полиэфирное (лавсан)	20-25	20-25	0,2-0,4		230-250
Полиуретановое (спандекс)	500-800	-	1,0-1,5	-	150-200
Поливинилхлоридное (хлорин)	20-24	20-24	0-0,3	до 70	80-90
Полиакрилонитрильное(нитрон)	18-22	18-22	0,1-0,9	-	-
Поливинилспиртовое (винол)	30-35	35-43	-	-
Полипропиле-новое	15-30	15-30		до 80	-

Таблица 4 - Растворимость волокон в различных химических реагентах.

Волокно	Химические реагенты
Медно-амиачный комплекс	Щелочь	Серная кислота	Соляная кислота	Азотная кислота	Муравьиная кислота	Уксусная кислота	Фенол	Ацетон
Хлопок	Р	Н	Рб,в	Рб,в	Рв	-Н	-Н	Н	Н
Мерсеризованный хлопок	Р	Н	Рб,в	Рб,в	Рв	-	-	Н	Н
Лен	Р	Н	Рб,г	Рб,д	Рв	-Н	-Н	Н	Н
Шерсть	Н	Ра,д	Рб,в	Н	Рб,в	СП	СП	Н	Н
Натур. шелк	Р	Рб,г	Рб,в	Рб	Рб,в	Н	Н	Н	Н
Вискозное	Р	СП	Рб,в	Рв,б	Рв,б	-Н	-Н	Н	Н
Медно - амиачное	Р	Рб,в	Рб,в	Рв,б	Рв	-	-	Н	Н
Ацетатное	П	Рб-	Рб,в	Рв,б	Рб,в	Рб,в	Рб,в	Р	Р
Триацетатное	Н	-	Рб,в	Рб,в	Рб,в	-Н	Рб,г	Р	Н
Капрон	Н	СП	Рб,в	Рв,б	Рб,в	Рб,в	Рб,г	Р	Н
Амид	Н	Н	Рб,в	Ра,г	Р	Рг,б	Рб,г	Р	Н
Лавсан	Н	Ра,д	Рб,г	Н	Н	Н	Н	Рг	Н
Нитрон	Н	Рб,в	Рб,в	Нб	Рб,в	-Н	-Н	-	-
Хлорин	Н	Н	Н	Н	Н	-	-	Рг	Рб

Н - не растворяется, СП – снижается прочность, П - плохо растворяется,

Р – растворяется: а - в слабом растворе, б - в крепком растворе,

в - на холоде, г - при нагревании, д - при кипячении

Таблица 5 – Характер горения волокон.

Волокно	Характер горения	Запах при горении	Поведение при вынесении из пламени.	Вид золы (остаток)
Хлопок	Горит быстро ярко-желтым пламенем	Жженой бумаги	Продолжает гореть. Медленно тлеет.	Зола серого цвета.
Лен.	То же	То же	Хуже тлеет, быстро затухает.	То же.
Шерсть	Горит медленно обугливаясь	Паленого волоса	Горение прекращается.	Остаток черного цвета, хрупкий, легко разрушается пальцами.
Шелк.	То же	Жженого рога или пера.	То же	То же
Вискозное	Горит быстро, ярко-желтым пламенем.	Жженой бумаги.	Продолжает гореть.	Черный остаток, разрушается пальцами.
Медноаммиачное.	То же	Тоже	То же	То же
Ацетатное.	Горит с плавлением.	Уксусной кислоты.	Горение прекращается.	Спекшийся твердый черный шарик.
Триацетатное.	Плавится.	Характерный.	Прекращает плавиться.	Светло-коричневый твердый шарик.
Капроновое.	Горит с плавлением.	Сургуча. (вареных бобов).	Горение прекращается, плавится.	Черный твердый шарик, не разрушается пальцами.
Лавсановое.	Плавится и усаживается. Выделяется светлый дым и копать.	Сладковатый.	Плавится.	Темный шарик, не разрушается пальцами.
Нитроновое.	Горит ярким пламенем с оплавлением. Создает эффект ''Бенгальских огней''.	Без характерного запаха.	Продолжает гореть.	Черный твердый шарик.
Хлориновое.	Горит, окрашивая пламя в зеленый цвет. Выделяет черную копоть.	Хлора.	Горение прекращается.	То же.