Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
3. Формование волокна —¦ самая ответственная операция и заключается в том, что прядильная масса подается в фильеру (ните-образователь), имеющую большое число мельчайших отверстий в донышке в зависимости от метода формования, обычно от 100 до 6000 и выше. В последние годы в фильерах часто делаются отверстия не круглые, а в виде звезды, треугольника и т. п. При этом получаются профилированные волокна, имеющие повышенную сцеп-ляемость между собой. Изделия из таких волокон отличаются высокой носкостью. Выдавленные через отверстия фильеры тонкие струйки раствора попадают в осадительную ванну, где в результате
химических реакций происходит осаждение или выпадение полимера из раствора, т. е. идет отвердение струек и из каждой струйки образуется элементарное волокно. Это способ мокрого прядения из раствора, по которому получается вискозное и медноаммиачное волокно. Если затвердевание идет в токе теплого воздуха, который испаряет легко кипящий растворитель, возвращаемый затем обратно в производство, то такой способ называется сухим прядением из раствора. Таким образом вырабатываются ацетатное волокно и некоторые типы синтетических волокон. Но затвердевание может идти и в токе холодного воздуха — способ сухого прядения из расплава (капрон, анид). Таким образом, способ отверждения зависит от типа прядильной массы.
Пучки тонких волокон, образовавшихся из струек, через ряд направляющих приспособлений непрерывно отводятся в приемное устройство и затем вытягиваются (формование идет под натяжением) наматывающими приспособлениями: бобина, ролик, центрифуга. При формовании линейные макромолекулы ориентируются вдоль оси волокна (рис. 102). Изменяя условия формования и вытяжки, меняют и свойства получаемого волокна, так как вытяжка влияет на структуру и прочность волокна.
Химические волокна независимо от метода производства могут быть получены или в виде
непрерывных нитей шелка, или в виде штапельного волокна (короткие отрезки 30—150 мм). Шелк используется непосредственно для изготовления изделий на ткацких или трикотажных фабриках', а штапельное волокно может перерабатываться на пряжу как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами.
4. Отделка заключается в придании волокну различных свойств, необходимых для дальнейшей переработки. Для этого волокна очищают тщательной промывкой от всяких примесей, полученных во время формования или в результате предшествовавших химических процессов. Кроме того, волокно отбеливается, в некоторых случаях окрашивается и ему сообщается обработкой мыльным или жиросодержащим раствором большая скользкость, что улучшает его способность перерабатываться на текстильных предприятиях. После сушки шелк подвергают кручению и наматывают на шпули и катушки, а штапель пакуется в кипы.
Вискозный метод производства искусственного волокна из целлюлозы является наиболее широко применяемым способом. Выпуск вискозных волокон в виде шелка, корда и штапеля составляет примерно 70% всех химических волокон.
Рис. 102. Ориентация линейных макромолекул при формовании волокна:
а — беспорядочное расположение молекул, 6 — частично ориентированное; в—ориентированное
/
—I
-2
У3
/
Для подготовки прядильного раствора целлюлоза с влажностью 5—6% в виде листов размером обычно 600 х 800 мм обрабатывается 18—20%-ным раствором едкого натра (процесс мерсеризации). При этом целлюлоза, впитывая раствор едкого натра, сильно набухает. Из нее вымывается большая часть оставшейся гемицеллюлозы, частично разрушаются межмолекулярные связи и в результате образуется новое химическое соединение — щелочная целлюлоза:
[C8HA(OH)3]»+ «NaOH r± [C6HA(OH)AH • NaOH]n
Реакция является обратимой. Изменения, происходящие в целлюлозе в течение мерсеризации, показаны на рис. 103. В зависимости от применяемой аппаратуры и формы целлюлозы (листы или рыхлая масса) процесс осуществляется при 20— 50° С в течение 10—60 мин. Затем щелочная целлюлоза отжимается от избытка едкого натра, который направляется на регенерацию, где фильтруется, укрепляется, отстаивается, после чего вновь возвращается на мерсеризацию. Далее щелочная целлюлоза измельчается и выдерживается в определенных условиях! (20—22° С). В этом процессе, называемом предварительным созреванием, в результате окисления в щелочной среде кислородом воздуха снижается степень полимеризации целлюлозы, что позволяет в широких пределах регулировать вязкость получаемого затем прядильного раствора. После этого деструктированная щелочная целлюлоза обрабатывается сероуглеродом (ксантогенирование целлюлозы). В результате реакции получается оранжево-желтый ксантогенат целлюлозы, который в отличие от исходной целлюлозы хорошо растворяется в 4—7%-ном растворе едкого натра. Образующийся вязкий раствор называется вискозой. Реакция ксантогенирования протекает по схеме
Продолжительность мерсеризации
Рис. 103. Влияние продолжительности мерсеризации на свойства щелочной целлюлозы:
/ — количество удаляемых ге-мицеллюлоз; 2 — степень полимеризации целлюлозы; 3 — содержание карбоксильных групп
