Искусственные волокна, мех и кожа

С древних времен и почти до начала XX века для изготов­ления волокна и тканей на его основе использовалось весьма ограниченное количество материалов: хлопок, шерсть, лен, на­туральный шелк, изготовляемые тутовым шелкопрядом, и неко­торые другие растительные материалы (пенька, джут и пр.). Производство такого природного сырья - очень трудоемкий про­цесс. Так, чтобы получить 160-170 килограммов волокна, необ­ходимо снять урожай: хлопка с 0,5 га или льна с 1 га, или на­стричь шерсти с 35- 38 овец в год или полу­чить шелк из 900-920 тысяч коконов (рис. 34). Все это побудило начать поиски методов получе­ния волокон искусствен­ным путем. Однако мно­гочисленные попытки из­готовления нитей из различных материалов в течение долгого времени не давали хороших ре­зультатов.

В Париже на всемир­ной выставке в 1900 г. была выставлена тончай­шая ткань из... паутины. Ее «поставили» пауки с острова Мадагаскар. Жи­тели и сейчас утвержда­ют, что материал, полу­ченный из таких паутин­ных нитей, имеет золоти­стую окраску, а по легкости и прочности не уступает нейлону. Вы­дающийся путешествен­ник Миклухо-Маклай указывал в своих запи­сях, что папуасы Новой Гвинеи ловили рыбу се­тями из паутины. Рыбы весом до 500 граммов не могут прорвать такие сети. Мысль использовать паутину в качестве волокна не нова. Французский физик Реомюр еще в 1734 г. писал: «Паутина могла бы служить прекрасным материалом для изготовления тончайшего дамского белья и чулок. Она с успехом заменила бы шелк».

Изготовляют волокно для веревок из баобабов. В Бразилии есть дерево, которое называют «рубашечным». Кора в виде целой трубки, снятая с такого дерева, размоченная в воде и об­работанная деревянной колотушкой, готова для носки - оста­ется только прорезать отверстия для рук. «Манильская пенька», получаемая из ствола абака (похожего на банановую пальму), по своей прочности не уступает джуту. На Кавказе и в Крыму растет вечнозеленое дерево юкки. Его разновидность - юкка нитчатая, из своих листьев дает волокно, из которого изготов­ляют ткани и канаты высокой прочности, не боящиеся соленой морской воды. Однако многочисленные попытки изготовления искусственных нитей из различных материалов в течение дол­гого времени не давали положительных результатов. Впервые искусственное волокно было получено в 1883 г. продавливанием через узкие отверстия раствора азотнокислого эфира целлю­лозы в спирто-ацетоновой смеси. При этом летучий раствори­тель очень быстро испарялся и тонкие струйки раствора превра­щались в блестящие нити, из которых после дополнительной обработки изготовляли так называемый нитрошелк. В 1891 г. был пущен первый завод искусственного волокна. Однако этот шелк очень легко воспламенялся.

В 1905 г. было организовано заводское производство вискоз­ного волокна, хотя патент на этот процесс был взят еще в 1893 г. В своей статье, опубликованной в газете «Речь», еще 18 августа 1900 г. Д. И. Менделеев выразил настойчивое поже­лание о том, чтобы производство вискозного шелка широко рас­пространилось у нас, так как наша страна изобилует всякими растительными продуктами, не находящими себе приме­нения.

Далее Д. И. Менделеев подчеркивал, что если бы отходы, по­лучающиеся при переработке древесины, превратить в изделия из вискозы, особенно в волокно, то разбогатели бы побольше, чем от всей нашей торговли. К сожалению, эти пожелания Д. И. Менделеева не были приняты во внимание. До Великой Октябрьской революции в России была только одна небольшая фабрика искусственного волокна, принадлежащая бельгийским капиталистам.

В 1917 г. был предложен метод получения волокна на осно­ве уксуснокислых эфиров целлюлозы.

За прошедшие 86 лет целлюлозные волокна завоевали ши­рокую известность и вырабатываются в больших количествах почти во всех крупнейших странах.

Ускоренное развитие химической промышленности дает воз­можность все полнее и полнее удовлетворять потребности совет­ского народа в одежде, обуви и других товарах народного пот­ребления. Производство химических волокон значительно будет повышено и их значение в общем объеме текстильного сырья возрастет еще больше.

Основное место среди всех химических волокон занимают вискозные волокна, выпуск которых в виде шелка, корда и шта­пеля составляет 76%. Если к этому количеству искусственных волокон добавить около 5% ацетатных и некоторое количество медноаммиачных волокон, то оказывается, что из целлюлозы в нашей стране вырабатывается примерно 81% всех химичес­ких волокон. Для получения тонны хлопкового волокна тре­буется затратить 1260-1750 человеко-часов, а на тонну вискоз­ного штапельного волокна - всего 150 человеко-часов.

Ускоренному развитию производства химических волокон способствуют высокая экономическая эффективность их полу­чения и применения, неисчерпаемость сырьевых ресурсов и пол­ная независимость производства от климатических условий.

Вискозное волокно получается следующим образом: при взаимодействии целлюлозы с 18-20%-ным раствором ед­кого натра образуется щелочная целлюлоза - алкалицеллюло-за. После измельчения и предварительного созревания ее под­вергают воздействию сероуглерода (ксантогенирование). В ре­зультате реакции получается ксантогенат целлюлозы, который в отличие от исходной целлюлозы хорошо растворяется в сла­бом растворе едкого натра. Получающийся вязкий оранжевый раствор называется вискозой (от латинского viscosus - вяз­кий, клейкий).

Все перечисленные операции осуществляются последова­тельно в четырех-пяти отдельных аппаратах или в одном аппа­рате ВА (рис. 35). Прозрачный оранжевый раствор (вискозу) подают в прядильный цех. Здесь вискоза подвергается дополни­тельной фильтрации и обезвоздушиванию. обеспечивающей бесперебойное формование нити, и насосиком продавливается через фильеру (рис. 36), имеющую от 200 до 20 000 отверстий. Струйки вискозы, попадая в осадительную ванну с водным рас­твором серной кислоты и ее солей, выделяют обратно сероугле­род и целлюлозу и затвердевают, превращаясь в элементарные нити любой заданной длины и толщины (в зависимости от ди­аметра отверстий в фильере). Это - метод мокрого формова­ния нитей из раствора вискозы.

Волокна, вышедшие из одной фильеры, собираются в пучок, образуя нить искусственного шелка, которая подхватывается вращающимся валиком. Если нить наматывается на бобину, то полученный шелк надо затем подвергать крутке на другой ма­шине. Такой метод формования волокна называется бобинным. При центрифугальном методе формования (рис. 37) нить через ролик поступает в быстро вращающуюся центрифугу, где центро­бежной силой отбрасывается к стенкам, и нить получается крученой.

Затем вискозное волокно (шелк и штапель) промывают для удаления раз­личных примесей, а после сушки пере­матывают и направляют потребителю. Вискозное волокно выдерживает нагрев до 100-120° С, устойчиво к действию органических растворителей и обладает нужной прочностью, но теряет ее (на 40-50%) в мокром состоянии.

Вискозное волокно в чистом виде или в смеси с натуральным шелком, хлопча­тобумажной пряжей, винолом, капроном, льном идет для выработки различных тканей. Вискозный шелк употребляется также в трикотажной промышленности (чулки, белье) и для изготовления платков, ковров, крученых и плетеных изделий (шнуров, вышивальных ниток и пр.). Из вис­козы изготовляют красивое детское белье с пушистым начесом. Из смеси льна и вискозы вырабатывают прочные и эластичные немнущиеся ткани для женских костюмов, платьев и летних пальто. Пропитанные смолами, они не садятся при стирке. Из капроно-вискозного трикотажа шьют мужские рубашки, ворот­нички и манжеты которых остаются всегда накрахмаленными.

Из вискозы, кроме шелка и штапеля, получают корд (кру­ченую нить большой прочности), искусственный волос, соломку, каракуль, колпачки для бутылок и пр. Корд идет для создания каркаса автомобильных и авиационных шин. Вискозный упроч­ненный корд позволяет увеличить срок службы покрышек на 30-40% и тем самым снизить расход резины на 10-20%.

При выработке штапеля отдельные нити, выходящие через фильеру, объединяют в жгут, который разрезают на отрезки (штапельки) длиной 40-70 миллиметров и более. Штапельное волокно после отделки и дополнительной обработки для сниже­ния сминаемости и придания водоотталкивающих свойств используют в смеси с другими волокнами или в чистом виде для производства различных тканей.

На рис. 38 сравниваются по диаметру нити вискозного, медноаммиачного и других волокон.

Применение высококачественного исходного сырья для при­готовления вискозы и некоторые изменения в технологическом процессе обеспечили получе­ние высокопрочного вискоз­ного корда. Во Всесоюзном научно - исследовательском институте бумаги (ВНИИБ) разработан технологический режим получения сульфат­ной предгидро.тизной цел­люлозы, из которой получа­ют кордное волокно с боль­шой прочностью на разрыв. Такую целлюлозу выраба­тывают на Братском, Бай­кальском и других заводах.

В Московском текстиль­ном институте под руковод­ством 3. А. Роговина созда­ны новые целлюлозные ма­териалы. Так, в результате присоединения фосфора к целлюлозе получено волок­но, стойкое к воздействию огня и микроорганизмов. Привив полиакрилнитрил к вискозному штапельному во­локну, получили новый ма­териал, напоминающий но своим свойствам натуральную шерсть. Волокно, которое назвали мтилон, устойчиво к воз­действию света, тепла и почти не мнется. Ковры из этого волокна трудно отличить от шерстяных. Ценными свойствами обладают сополимеры целлюлозных волокон не только с акрилонитрилом, но и другими химическими соединениями. На основе целлюлозы химической модификацией получены кро­воостанавливающая (гемостатическая) марля, а также бакте­рицидные волокна и ткани.

Из смеси искусственного волокна и целлюлозы и небольшого количества шерсти в ГДР выпущена новая ткань скелан, которая легка, хорошо сохраняет тепло, и для ее изготовления не надо прясть и ткать.

При обработке древесной целлюлозы или хлопкового пуха смесью уксусной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии катализаторов получается ацетилцеллюлоза - триацетат. По­следний растворяется в метиленхлорнде и используется для

получения так называе­мых триацетатных воло­кон. При омылении три­ацетата образуется вто­ричный ацетат, который растворяется в смеси спирта и ацетона, содер­жащей 5% воды. Полу­ченные растворы тща­тельно смешивают и за­тем трехкратно фильтру­ют. Волокна формуют по сухому способу из рас­твора, который через фильеру поступает в вер­тикальную алюминиевую трубу (короб). Горячий воздух (60-70° С), по­ступая снизу вверх про­тивотоком, испаряет аце­тон и спирт, и струйки раствора, затвердевая, превращаются в тонкие волокна из ацетилцеллюлозы.

Ацетатное волокно более водостойко, эластично и меньше теряет прочность в мокром состоянии, чем вискозное. Оно отличается своим красивым внешним видом, приятным блеском, мягкостью. Удельный вес ацетатного шелка меньше, чем вискозного, поэтому изделия из него легче. Величина элас­тичного удлинения ацетатного шелка выше, чем у вискозного, почти в 2 раза, что обусловливает более высокие эксплуатаци­онные свойства изделий из него. Схема производства ацетат­ного шелка показана на рис. 39.

Ацетатный шелк обладает хорошими диэлектрическими свой­ствами и повышенной устойчивостью к многократным деформа­циям, поэтому применяют его как электроизоляционный мате­риал. Ацетатное волокно хорошо окрашивается. Из него в соче­тании с другими волокнами получают ткани с красивым рисунком. Ткани из ацетатного шелка пропускают ультрафио­летовые лучи, поэтому из них шьют купальные костюмы и пи­жамы. Из этого шелка изготовляют тонкие пла­тельные ткани, а также легкие и прочные трико­тажные изделия (рис.40).

Ацетатное волокно хо­рошо сопротивляется пле­сени и моли, но при тем­пературе 140-150° С на­чинает деформироваться. Солнечный свет слабо влияет на прочность аце­татного волокна и не влияет на его цвет. Этот шелк загрязняется мень­ше, чем другие виды ис­кусственного волокна.

На основе ацетилцел­люлозы и хлорина полу­чен новый материал а цетохлорин, волокна из которого хорошо окраши­ваются в любой цвет и СТОЙКИ к воздействию кис­лот, щелочей и не горят. Из этого волокна изго­товляют шелк, обивочные ткани, шторы, лечебное белье и другие изделия.

Большое количество новых заводов искусст­венного волокна уже вступило в строй. Освоен выпуск самого тонкого шелка, не уступающего по своему качеству лучшим за­граничным образцам. Успешно осуществляется крашение во­локна в массе. Химики вводят в строй все новые и новые мощ­ности по выработке изделий из искусственного волокна.

Из химических волокон вырабатывают красивый, прочный, легкий и дешевый искусственный мех и каракуль. При изготов­лении каракуля вискозное волокно предварительно обрабаты­вают специальными химическими соединениями, которые при­дают заранее подготовленному завитку устойчивость к атмос­ферному воздействию и способность сохранять приданную форму длительное время.

Вискозное волокно на специальной завивочной машине ре­жется на отрезки, скручивается и закрепляется в виде синели. Затем синель прочно приклеивается на ткань, промазанную клеем (рис. 41). С этой целью синель в виде бесконечной завитой нити подается в зазор между подающим транспортером и стеклом, а направляющий (прижимной) ва­лик и стекло обеспечивают необходимое уп­лотнение синели. Наличие двух транспорте­ров, работающих с разной скоростью (при­емный транспортер движется гораздо мед­леннее укладочного), позволяет вести ук­ладку синели извилистыми рядами, имити­рующими натуральный каракуль. Далее уложенная синель подводится приемным транспортером под ткань, покрытую клеем, и прилипает к ней. Ткань с наклеенной си­нелью движется вокруг обогреваемого ба­рабана, при этом происходит схватывание клея.

Каждый квадратный метр искусствен­ного каракуля весит около килограмма и по своим теплозащитным свойствам не уступает мужскому драпу. Красивый внешний вид, легкий вес, водоотталкивающие свойства, молестойкость, возможность химической чистки и де­шевизна- достоинства, которыми обладает искусственный ка­ракуль из вискозы.

С каждым годом все больше развивается производство ис­кусственной кожи. Отечественная промышленность выпус­кает из нее обувь, чемоданы, сумки, ремни, портфели, папки, разнообразные футляры, кошельки и другие предметы бытового потребления, а также различные технические изделия для про­мышленности: прокладки, манжеты для машин, муфты, уплот­нители, материалы для отделки вагонов, автомобилей и пр. Для производства искусственной кожи служат специальные картоны, полученные проклеиванием волокнистой целлюлозной массы латексами или канифольно-битумной смесью.

Искусственную за мшу вырабатывают из тканей в ос­новном двумя методами: намазывают на ткань резиновую смесь или приклеивают к ткани измельченное вискозное во­локно. Такая замша не мнется и водостойка. Ее используют не только для изготовления галантерейных изделий, летней обуви, но и в качестве обивочного материала.

При пропитке хлопчатобумажной ткани (миткаля, бязи, саржи и др.) нитроцеллюлозным покрытием с одной или двух сторон получается дерматин. При его изготовлении для полу­чения красивого внешнего вида можно тиснением сделать ри­сунок, иногда в две краски. Выпускают дерматин с глянцем или матовый.

Примерно таким же образом изготовляют и гранитоль: на хлопчатобумажную ткань наносят пленку из нитроцеллю­лозы, минеральных пигментов, наполнителей и пластификаторов. Выпускают гранитоль обувной, переплетный (ледерин), галан­терейный и мебельный. Освоен выпуск новой марки гранитоля, основой для которого служит упрочненная бумага. Замена ра­нее применяемой тканевой основы бумагой дает большой эконо­мический эффект (стоимость снижается более чем в 3,5 раза) без снижения качества продукции. Экономятся десятки милли­онов метров ткани.

Новый тип гранитоля на упрочненной бумажной основе в ос­новном применяют в полиграфической промышленности для из­готовления книжных переплетов, общих тетрадей, альбомов, папок и т. п. Каждые 100 тыс. квадратных метров такого гра­нитоля дают экономию более 65 000 рублей.

источник:  А. Авербух,  "Что делает химия из древесины", Москва, издательство "Лесная промышленность", 1970 год      

UP

Вход/Регистрация - Присоединяйтесь! Ваше имя: (или войдите через соц. сети ниже)

Комментарии и отзывы ( потяните за правый нижний край для увеличения окна ):

Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру). Для обновления изображения нажмите на него.

• Араукария Каннингема (Araucaria cunninghamii), дерево, свойства древесины
• Тасманский дуб (E. delegatensis, E. obliqua & E. regnans), дерево, свойства древесины
• Бекхаусия Бэнкрофта (Backhousia bancroftii), дерево, свойства древесины
• Жёлтый кедр (Chamaecyparis nootkatensis), дерево, свойства древесины
• Американский белый дуб (Quercus alba), дерево, свойства древесины