Вискозные волокна

В 1891 г англичане Чарльз Кросс, Эдвард Бивен и Клэйтон Бидл запатентовали способ получения вискозных волокон, осуществ­ленный в промышленном масштабе в 1905 г. Вискозное волокно явля­ется самым дешевым и распространенным химическим волокном; по составу оно представляет собой регенерированную целлюлозу.

Сырьем в производстве служит древесная целлюлоза, в том числе и отходы. Вначале проводят обработку 18-20%-ным раствором NаОН (мерсеризация) при температуре 20-60°С. Целлюлоза сильно набухает, образуется так называемая щелочная целлюлоза:

Затем её отжимают и измельчают для увеличения поверхности, что обеспечит повышение скорости дальнейших гетерогенных процессов. В ходе мерсеризации и последующего предсозревания в течение 2-8 часов вследствие деструкции под действием кислорода воздуха сте­пень полимеризации исходной целлюлозы,

равная 1000-1200, снижает­ся в среднем до 500. Это способствует уменьшению вязкости раство­ров. На следующей стадии проводят обработку щелочной целлюлозы сероуглеродом с образованием ксантогената - натриевой соли слож­ного эфира целлюлозы и дитиоугольной кислоты:

Ксантогенат целлюлозы имеет желто-оранжевую окраску, что объясняет его название (от греч. xantos - же,лтый).

В отличие от исходной и щелочной целлюлозы ксантогенат хоро­шо растворим в разбавленном растворе NаОН. Образующийся вязкий раствор называют вискозой (от лат. viscosus - вязкий), он служит прядильным раствором. Его фильтруют под вакуумом удаляют раство­ренный воздух и выдерживают 20-40 часов. За это время происходят изменения химического состава - созревание; ксантогенат частично омыляется, что облегчает коагуляцию в ходе формования волокна. Вискозу продавливают через фильеры, образующиеся струйки поступа­ют в осадительную ванну, где находится серная кислота, нейтрализу­ющая содержащийся в вискозе NаОН и разлагающая ксантогенат (регенерируется целлюлоза):

В состав осадительного раствора входят также сульфаты (цинка, натрия, магния). Волокно отмывают от избытка кислоты и подвергают отделочным операциям. Для повышения прочности волокон до 40-50 ркм (у хлопка - 35 ркм„ шерсти - 12 ркм) их вытягивают.

Вискозные волокна имеют хороший внешний вид, блеск, легко окрашиваются, устойчивы к действию органических растворителей, имеют высокое влагопоглощение (12%) и поэтому более высокие гигие­нические свойства по сравнению с большинством синтетических воло­кон. Прочность в сухом состоянии сопоставима с прочностью хлопка.

Недостатками являются снижение прочности в мокром состоянии (на 20-40%), подверженность гниению, невысокая стойкость к воздей­ствию атмосферных условий, сминаемость. Кроме того, при разложении ксантогената образуются сероуглерод и сероводород – вредные веще­ства. Для уменьшения расхода реагентов и обезвреживания газов прядильные машины капсулируют, основные количества СS₂ и H₂S улавливают активированным углем и железо-содовым способом. соответственно.

На основе вискозных волокон получают шелковые, штапельные и кордовые ткани, искусственный каракуль.