К химическим волокнам относятся вискозное, медно-амиачное, полинозное, ацетатное, триацетатное, капроновое, лавсановое, нитроновое, хлориновое, виниловое, диэтиленовое, полипропиленовое и др. Каждый из указанных выше видов химических волокон характеризуется различными свойствами и показателями, что определяется химическим составом и их строением. Поэтому для правильного проведения технологических процессов производства, а также эксплуатации тканей из химических волокон необходимо знать их свойства и строение. Производство химического волокна получило у нас развитие в последние 25—30 лет, когда появилось большое количество видов волокон с новыми характерными свойствами. Для настоящего периода характерно расширение номенклатуры химических волокон на основе существующих видов за счет улучшения их свойств. Применение химических волокон значительно увеличило объем производства и расширило ассортимент тканей и других текстильных изделий. Различные виды химических волокон имеют неодинаковый состав и строение, поэтому они часто по своим свойствам резко различаются. Знание свойств химических волокон помогает создавать ткани и изделия с полезными свойствами.

ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА

К искусственным волокнам, вырабатываемым нашей промышленностью, относят вискозное, полинозное, медно-аммиачное, ацетатное и триацетатное.

Вискозное волокно. Это одно из наиболее распространенных химических волокон. В настоящее время из общего объема производства искусственных волокон на долю вискозного приходится около 75%. Такой объем производства вискозного волокна объясняется тем, что в качестве основного сырья используют дешевое сырье — древесную целлюлозу и сравнительно простые химические материалы — едкий натр, сероуглерод, серную кислоту и ее соли.

Для производства целлюлозы чаще используют древесину ели. Ее измельчают в щепу и варят в химических растворах для удаления не целлюлозных примесей. Целлюлоза в виде листов поступает на заводы искусственного волокна. После подбора партий и подсушки листов древесную целлюлозу обрабатывают 18%-ным раствором едкого натра. Такой процесс называется мерсеризацией. При этом получается новое химическое вещество—щелочная целлюлоза, которая обладает способностью вступать во взаимодействие с другими веществами.

Щелочную целлюлозу выдерживают определенное время при установленной температуре (предварительное созревание). По окончании созревания ее обрабатывают сероуглеродом, в результатечего образуется соединение сероуглерода и целлюлозы (простойэфир), называемое ксантогенатом. Растворяя это соединение в разбавленном растворе едкого натра, получают вязкий раствор—вискозу, которую фильтруют и затем выдерживают в течение 20—40 часов. Если необходимо получить неблестящее (матированное) целлюлозное волокно то в вязкий раствор добавляют тонко измельченный белый порошок двуокиси титана, а для получения окрашенного волокна в вязкую массу вводят краситель, не изменяющий свойств и цвета при дальнейшей обработке. Затем для полной очистки от механических примесей и не растворившихся частиц вискозу снова фильтруют; при этом происходит удаление пузырьков воздуха, мешающих получению однородной непрерывной нити. Очищенный вязкий раствор вискозы под давлением подается на прядильные машины.

Вискоза продавливается в виде тончайших струек через фильеру-патрончик из нержавеющей стали, носок которого имеет тонкие круглые отверстия с диаметром 0,06-0,08 мм, в ванну с водным раствором серной кислоты и ее солей. Количество отверстий в фильере в основном определяется толщиной нити. Следовательно, нить искусственного волокна состоит из многих одиночных нитей, называемых элементарными. При продавливании вязкого щелочного раствора эфира целлюлозы в ванну с кислотой происходит выделение (коагуляция) твердой части, а также идет разрушение простого эфира до чистой (регенерированной) целлюлозы в виде отдельных тонких элементарных нитей.

По химическому составу вискозное волокно представляет собой чистую целлюлозу — (С6Н10О5)п, где n степень полимеризации. Свежесформированные нити подвергаются вытяжке и тепловой обработке в горячей воде или паром.

При вытяжке волокна происходит упорядочение расположения макромолекул целлюлозы относительно оси волокна, что приводит к повышению его механических свойств. В зависимости от степени вытяжки и тепловой обработки можно получить вискозное волокно с разными механическими свойствами: обыкновенное, прочное и высокопрочное.

Полученную после формования вискозную нить отмывают от кислоты и солей и затем подвергают отделочным операциям: удалению серы, отбелке (в результате которой разрушаются пигменты, окрашивающие волокно), а также замасливанию и мыловке для придания мягкости. После окончания отделки нити высушивают, перематывают на бобину, сортируют и отправляют на текстильные фабрики.

В настоящее время все стадии получения волокна (формование, отбелка, сушка, крутка) могут осуществляться на одной машине, что значительно повышает производительность труда. Полученное волокно имеет в поперечнике не строго круглую, а неправильную (извитую) форму, а в продольном направлении—долевые бороздки.

В отличие от нитей непрерывной длины можно получить и короткое волокно, называемое штапельным. При изготовлении штапельного вискозного волокна из одной фильеры выпускается одновременно от 1200 до 3600 элементарных нитей в виде жгута. Полученный сложением из нескольких десятков фильер жгут элементарных нитей подвергается обработке для освобождения от примесей сероуглерода, серы и др., а также вытяжке и промывке в кипящей воде. Вытяжка волокна достигает 70%, что увеличивает его прочность и тонину. Затем жгут разрезают на короткие отрезки—штапельки (длиной 30— 120 мм). Полученные таким образом штапельные волокна могут перерабатываться на прядильном оборудовании, как в чистом виде, так и в смесках с другими волокнами (шерстью, хлопком, льном, лавсаном и др.)

Вискозное штапельное волокно, применяемое в настоящее время, из-за неоднородности структуры недостаточно механически прочно, поэтому создание вискозного волокна более однородной структуры является одной из проблем современной химии. В настоящее время начата выработка полинозных волокон, представляющих собой разновидность вискозных волокон. Для их производства используют ксантогенат с высокой степенью этерификации. Свежесформированное волокно подвергают значительной вытяжке, благодаря чему оно приобретает более однородную и плотную структуру с высокой прочностью на разрыв. Такое волокно в отличие от вискозного в мокром состоянии отличается более высокими показателями прочности. Пряжа, полученная из полинозных волокон по качеству и внешнему виду почти не отличается от пряжи из лучших сортов хлопка.

Медно-аммиачное волокно. Технологический процесс производства медно-аммиачного волокна аналогичен процессу производства вискозного.

Ацетатное волокно. Производство ацетатного волокна за последнее время быстро развивалось. Выпуск его сейчас составляет около 10% общего выпуска химических волокон.