Какими свойствами обладает вискоза
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 21 июля 2019;
проверки требуют 7 правок.
Виско́зное волокно́ (от латинского viscosus — клейкий) — искусственное волокно, получаемое переработкой природной целлюлозы. Производится в виде текстильных и кордовых нитей и штапельного волокна.
Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение: процесс производства вискозного волокна был разработан в конце XIX века и с минимальными модификациями применяется по сей день. Процесс получения вискозного волокна состоит из следующих стадий:
- Получение из целлюлозы прядильного раствора — вискозы (ксантогената целлюлозы).
- Формование мокрым методом нити продавливанием вискозы через фильеры в кислотную ванну с регенерацией целлюлозы.
- Отделка и сушка.
Вискозное волокно легко окрашивается красителями для натуральных волокон (хлопка, льна), гигроскопично, что обусловливает высокие гигиенические качества ткани из него, и, благодаря доступности исходного сырья и реактивов, используемых в производстве, относительно недорого.
К недостаткам вискозного волокна относятся лёгкая сминаемость, значительная потеря прочности в мокром состоянии и недостаточная устойчивость к истиранию. Эти недостатки в той или иной степени могут быть устранены последующими модификациями и обработкой.
История[править | править код]
Процесс регенерации целлюлозы из раствора при добавлении кислоты в её концентрированный медноаммиачный (то есть содержащий сульфат меди и гидроксид аммония) водный раствор был описан англичанином Дж. Мерсером около 1844 года. Но первое промышленное применение этого метода, положившее начало промышленности медноаммиачного волокна, приписывается Е. Швейцеру (1857), а дальнейшее его развитие — заслуга М. Крамера и И. Шлоссбергера (1858).
И только в 1892 году Кросс, Бевин и Бидл в Англии изобрели процесс получения вискозного волокна: вязкий (откуда название вискоза) водный раствор целлюлозы получался после обработки целлюлозы сначала крепким раствором едкого натра, что давало «натронную целлюлозу», а затем — дисульфидом углерода (CS2), в результате чего получался растворимый ксантогенат целлюлозы. При выдавливании струйки этого «прядильного» раствора через фильеру с малым круглым отверстием в кислотную ванну целлюлоза регенерировалась в форме вискозного волокна. При выдавливании раствора в такую же ванну через фильеру с узкой щелью получалась плёнка, названная целлофаном.
Ж.Бранденбергер, занимавшийся во Франции этой технологией с 1908 по 1912 год, первым запатентовал непрерывный процесс изготовления целлофана.
30 сентября 1902 года был запатентован искусственный шёлк (вискоза).
В СССР первые производства вискозных волокон начали появляться в 1927 году, в городах Мытищи, Ленинграде, Могилёве и Клину[1]. Проектирование предприятий велось проектным институтом ГИПРОИВ[2].
Ассортимент вискозных волокон[править | править код]
В зависимости от назначения ВВ производятся в виде непрерывных нитей (текстильных и технических, например, особо прочных кордных) или штапельного волокна различного типа: обычной прочности, высокопрочного, извитого и полинозного (хлопкоподобного). Особую группу составляют модифицированные ВВ специального назначения: повышенной хемостойкости, ионообменные, бактерицидные, кровеостанавливающие и др., а также вискозная плёнка.
Строение и свойства вискозного волокна[править | править код]
Изготовление вискозного волокна
Вискозное волокно представляет искусственное химическое волокно из гидратцеллюлозы, то есть одной из структурных модификаций целлюлозы волокна из раствора. Гидратцеллюлоза отличается от природной целлюлозы повышенной гигроскопичностью, сорбционными свойствами и большей способностью к гидролизу, этерификации и окислению. Средняя степень полимеризации гидратцеллюлозы в вискозном волокне колеблется от 300 до 600, что соответствует молекулярной массе 49000—98000. При формовании вискозного волокна в нем образуются надмолекулярные структуры, тип которых зависит от условий формования (характеристик вискозной прядильной массы, состава осадительной ванны и др.). Физико-механические свойства вискозных волокон (ВВ) в значительной степени определяются структурой их наружной оболочки, в которой гидрат-целлюлоза содержит значительное количество поперечных связей, что придаёт волокнам повышенную прочность. Плотность ВВ составляет около 1,5 т/м.[уточнить] ВВ не термопластичны и могут кратковременно использоваться без снижения механических свойств при температуре 100—120 °C. Устойчивы к действию воды и неполярных органических растворителей (бензин, бензол), в которых не набухают. При действии концентрированных минеральных кислот при нормальной температуре и разбавленных кислот при нагревании, а также щелочей в присутствии кислорода воздуха подвергаются деструкции. Сильно набухают в разбавленных растворах щелочей и растворяются в медноаммиачном растворе. ВВ неустойчивы к действию микроорганизмов, которые вызывают их деструкцию.
Получение[править | править код]
Основная технология[править | править код]
Производство ВВ состоит из двух последовательных стадий: получение прядильной массы — вискозы и формование волокна. В качестве сырья используется древесная целлюлоза, содержащая 95—99 % высокомолекулярной волокнообразующей фракции со степенью полимеризации 800—1100.
Получение вискозы[править | править код]
Получение вискозы включает следующие операции:
- Выделение целлюлозы из древесины. Поскольку в древесине на целлюлозу приходится лишь половина массы, сначала целлюлозу извлекают. Для этого древесину помещают в раствор гидросульфита кальция и варят под давлением в закрытых котлах в течение 24 часов. При этом разрушаются связи между волоконцами целлюлозы. Затем к целлюлозе добавляют воду и наносят её на конвейер. После этого её сушат и режут на листы. Получается сульфитная целлюлоза, которая идёт как на производство бумаги, так и на производство вискозы[3].
- Обработка целлюлозы 20%-м раствором гидроксида натрия (мерсеризация) в течение 5—115 минут при температуре 45—60° С. При этом образуется аддитивное соединение целлюлозы с щелочью: (щелочная целлюлоза) (а) и алкоголяты целлюлозы (б). Одновременно с реакциями (а) и (б) при мерсеризации происходит набухание целлюлозы и растворение гемицеллюлоз, что способствует диффузии этерифицирующего агента внутрь волокна при последующем ксантогенировании щелочной целлюлозы.
- Отжим суспензии для удаления избытка раствора гидроксида натрия на отжимном прессе до степени отжима (отношение масс отжатой щелочной целлюлозы и суспензии) 0,33-0,36.
- Измельчение отжатой щелочной целлюлозы.
- Окислительная деструкция (предсозревание) щелочной целлюлозы за счёт окисления её кислородом воздуха на транспортере или в специальных аппаратах в течение 1,5 — 2 часов при температуре 50 — 60 °C. В процессе предсозревания степень полимеризации целлюлозы снижается до 400—600.
- Ксантогенирование. Процесс ксантогенирования заключается в обработке щелочной целлюлозы сероуглеродом, при этом образуется новое химическое соединение — ксантогенат целлюлозы, способный раствориться в разбавленном растворе едкого натра.
- Перевод целлюлозы в раствор, получение вискозы. В результате обработки целлюлозы концентрированным раствором гидроксида натрия и сероуглеродом на предыдущих стадиях она приобретает способность переходить в раствор, необходимую для формования волокна. Целлюлозу растворяют в 4%-м растворе гидроксида натрия и выдерживают в течение нескольких суток, в результате чего она «созревает» — получается вискоза[3].
Ксантогенирование щелочной целлюлозы осуществляется в герметически закрывающихся аппаратах периодического действия — ксантогенаторах. Ксантогенатор снабжен охлаждающей рубашкой, внутри него имеется горизонтальная мешалка, на корпусе загрузочные и выгрузочные люки, предохранительные клапаны. Подведены коммуникации для сероуглерода, воды, щелочи, азота, отсоса паров сероуглерода и создания вакуума.
В ксантогенатор загружается 2200 кг щелочной целлюлозы с помощью пневмотранспорта из бункер-весов. После загрузки щелочная целлюлоза доводится до начальной температуры ксантогенирования (18…22)°С ± 0,5 °C путём подачи в рубашку ксантогенатора летом переохлаждённой, а зимой — речной воды. По достижении начальной температуры ксантогенирования в ксантогенаторе подается сероуглерод в количестве 30…36 % массы альфа-целлюлозы.
Начало подачи сероуглерода считается началом процесса ксантогенирования, который продолжается 60…75 мин. Когда процесс ксантогенирования закончен, в ксантогенатор через счётчик в количестве, определённом расчётом, подается растворительная щелочь, охлаждённая до 5±1 °C. Из расчетного количества 1000…1500 л растворительной щелочи оставляется для промывки ксантогенатора после выгрузки.
Формование волокна[править | править код]
После получения вискозы производится формование волокна. Для этого в цехе прядения вискоза фильтруется и пропускается через фильеры — металлические колпачки со множеством мелких отверстий, поступая в осадительную ванну, например, с серной кислотой, где ксантогенат, который был нужен для перевода целлюлозы в раствор, подвергается гидролизу и вновь образуется целлюлоза, но уже в виде длинных волоконец. Волоконца от одной фильеры соединяются в одну нить каким-либо способом. Для получения штапельного волокна нити разрезают на части небольшой длины[3].
Технология получения вискозного волокна полунепрерывным способом[править | править код]
Совершенно иная возможность получения вискозных текстильных нитей тонкого ассортимента показана путём использования полунепрерывного принципа, реализующего высокоскоростное формование по мокрому способу.
Другие технологии получения вискозного волокна[править | править код]
Лиоцелл[править | править код]
Получение вискозных волокон (лиоцелл) стало возможным на основе процессов прямого растворения целлюлозы в N-метил-морфолин-N-оксиде (NMMO) [4][5].
Производство вискозных волокон по ММО-процессу на основе карбамата целлюлозы в промышленном масштабе началось в 1992 году фирмой «Courtaulds», Великобритания, которая произвела первые 18 тыс. тонн этого волокна. Готовая гидратцеллюлоза вышла на рынок под разными именами, присвоенными ей компаниями — владельцами брендов: лиоцелл (lyocell) или лайоцелл в английском произнесении, ньюцел (newcell), тенсел (tencel), орцелл (orcell).
Технологический процесс получения вискозных волокон по ММО-методу состоит из следующих основных стадий[6]:
- Подготовка целлюлозы (дробление и получение пульпы или порошка в зависимости от технологии).
- Добавление к пульпе или порошку целлюлозы метилморфолиноксида (ММО).
- Смешение в экструдере с подогревом до 100 °C.
- Подача раствора в осадительную ванну с последующей окраской и сушкой.
Достоинства этого процесса и полученного материала:
- повышение прочности во влажном состоянии;
- совместимость со всем спектром натуральных и синтетических волокон;
- хорошая и стабильная окрашиваемость волокна, особый блеск в результате окраски;
- экологически безопасная технология производства;
- надежность в носке материалов на основе этого волокна;
- в равной степени эффективное использование при производстве тканых и нетканых материалов;
- высокие потребительские свойства, аналогичные свойствам хлопковолокна, и даже превышающие их по прочности, качеству прокраса и поверхностным эффектам;
- тактильный эффект натурального шелка, притом, что это волокно более гигроскопично, чем натуральный шелк.
К недостаткам следует отнести:
- повышенную фибриллизацию волокон, которая удаляется в основном формальдегидными агентами, что не всегда соответствует санитарно-гигиеническим нормам, с другой стороны, снижение фибриллизации механическим путём или с помощью энзимной обработки повышает себестоимость волокон;
- дороговизну лицензий;
- высокую стоимость готового волокна.
Сиблон[править | править код]
Сиблон — вискозное высокомодульное волокно (ВВМ), усовершенствованная вискоза, разработка ВНИИИВпроект. Сиблон был изобретён в 1970-х годах и производился на комбинате «Сибволокно» в городе Зеленогорск (Красноярский край) до начала 2000-х годов из древесины хвойных пород. Сиблон примерно в полтора раза прочнее по сравнению с вискозой, он более гигроскопичный и устойчивый к щелочам, ткани из сиблона меньше садятся и мнутся[7].
Применение[править | править код]
ВВ имеют хороший внешний вид, легко окрашиваются, обладают лучшими по сравнению с синтетическими волокнами гигиеническими качествами, отличаются достаточно высокими прочностными и усталостными характеристиками, относительно дешевы. Вследствие этого ВВ широко используется для производства текстильных тканей народного потребления и широкого ассортимента технических изделий. Вискозная плёнка (целлофан) обладает высокой паро- и влагопроницаемостью, устойчива к действию жиров и масел, вследствие чего используется в качестве упаковочного материала.
Примечания[править | править код]
Литература[править | править код]
- Радишевский, М. Б., Калачева, А. В., Серков, А. Т., Киселева Н. О. Полунепрерывный способ производства вискозных текстильных нитей. — Химические волокна. — № 6, 2003. — С. 15-17.
В число самых распространенных искусственных волокон входит вискоза. О том что это популярный плательный материал, знают многие. Полотно подходит для пошива одежды и текстиля. Ткань практична и удобна, а недостатки ничтожно малы по сравнению с достоинствами. Вискозное волокно применяется почти во всех сферах и альтернативы ему не существует.
Описание и характеристики
Полотно мягкое и приятное на ощупь. Ткань прохладная летом и теплая зимой. Из нее легко и удобно шить, формировать складки и драпировки. Внешне ткань яркая и привлекательная, хорошо окрашивается во множество тонов за счет введения красителя прямо в волокна. Высокая прочность сухого материала теряется при намокании. Для устранения недостатка вплетаются укрепляющие нити. Вискоза легче хлопка и больше поглощает влаги.
Характеристики материала зависят от технологии создания волокна, и выглядеть она будет по-разному. Глянец и матовость, фактура и гладкость поверхности, легкость и плотность служат описанием одной и той же ткани. Добавление волокон эластана позволяет материалу тянуться. Несмешанная вискоза отличается шелковым блеском. Для придания матовости вводятся специальные вещества.
Что из себя представляет вискозное волокно
Чтобы понять вискоза — это синтетика или натуральная ткань, нужно уяснить базовый принцип. С натуральным материалом не контактируют руки человека. Он получается благодаря «работе» гусеницы шелкопряда, росту хлопчатника или овечки. Искусственное сырье, как вискоза, дается путем переработки природного, древесного материала. Синтетика полностью является продуктом, созданным человеком с помощью разработанных технологий. Разница между тремя видами тканей заключается в исходном сырье. Для вискозы это природная целлюлоза и материал считается натуральным, но полученной искусственным путем.
Исключительным качеством является способность перенимать свойства добавляемых к волокон. Включение нитей лайкры придает ей эластичность, а сочетание с хлопком повышает прочность. Благодаря такой особенности вискоза подходит для изделий разного назначения. Из нее делают обувь, покрышки для автомобилей, целлофан, постельные комплекты и бельевой трикотаж, шьют женские платья и детские вещи. Она присутствует в составе салфеток и мочалок.
Некоторые приравнивают вискозу к синтетики, но это ошибочно. Ткани сильно отличаются по составу волокна. Вискоза сделана из целлюлозных нитей, а синтетика – из полиэфирных. Полиэстер крепкий и не мнущийся материал, не прихотливый. У него малая воздухопроницаемость и гигроскопичность. Ткани с составом вискозы, обладают совершенно противоположными характеристиками.
Короткая история
Вискоза (Viscosus) по-латыни означает «вязкий». Такое название связано с особыми свойствами сырья для получения, имеющего вид густой, вязкой массы из обработанной древесной целлюлозы.
Изобрел вискозу в 1884 году инженер из Франции Ильэ де Шардоне, который работал над возможностью получения искусственного волокна с необходимыми свойствами. В основе его открытия лежит метод создания текстиля из продуктов переработки древесины. Была обнаружена удивительная особенность новой ткани менять свойства в зависимости от технологии обработки и становиться такой как шелк, лен, хлопок или шерсть.
Однако патент на право производства получили английские химики в 1893 году. Предприятие по выпуску вискозы заработало уже через год, где технология успешно реализовалась. Мировую популярность вискоза получила спустя почти 100 лет с массовым запуском текстильных фабрик по выпуску тканей.
Тонкости производства
С момента открытия и до настоящего времени вискоза пользуется спросом. Получению полотна предшествует ряд химических процессов по расщеплению натуральной древесной целлюлозы. Технология современного вискозного производства имеет в основе первоначальные разработки с существенной модернизацией.
Процесс делится на базовые этапы:
- Дробление древесного материала на мелкую щепу и вываривание ее в щелочном растворе для получения сырьевой основы, которая представляет собой серую целлюлозную массу.
- Отбеливание и прессование.
- Создание нитей продавливанием массы сквозь крошечные отверстия фильерной формы в контейнер с кислотой.
- Обработка и отделка волокон.
- Просушивание.
Хорошие и плохие свойства
Характеристика вискозы складывается из положительных и отрицательных сторон.
Положительные качества:
- Комфортная и приятная в носке.
- Привлекательна на вид и имеет разнообразие расцветок.
- Хорошо окрашивается и надолго сохраняет яркость цвета.
- Пропускает воздух и поглощает влагу.
- Обладает свойством терморегуляции, поэтому в жару охлаждает, а в холод согревает.
- Не вызывает аллергии, раздражений на коже и не накапливает статическое электричество.
- Прочная.
- Красиво драпируется и легко шьется.
- Экологична, при утилизации безвредна для природы.
Отрицательные свойства:
- Большая подверженность сминаемости при эксплуатации.
- Ткань не долговечна, вскоре изнашивается и теряет первоначальный вид под влиянием высоких температур и ультрафиолета.
- Сложности в уходе за изделиями из вискозы, связанные с деформацией и усадкой при стирке.
- Ткань склонна скатываться.
Чтобы снизить влияние отрицательных свойств на эксплуатационные показатели материала, производители вводят в состав другие волокна.
Виды вискозных тканей
Технология обработки определяет свойства волокна, которое производится трех типов:
- штапельное для одежды
- кордная нить для получения высококачественного полотна
- вискозный шелк для домашнего текстиля
Использование разного сырья и способов производства позволяет обрести несколько видов ткани:
Штапель
Ткань получается из коротких волокон равной длины. За счет малой длины приобретает упругость. Хорошо носится и меньше мнется. Выпускается с набивным, гладким и пестрым рисунком. Ткань штапель бывает разной структуры, креповый, твиловый со стрейчем и без.
Модал
Ткань полностью сделана из целлюлозы. Обладает качествами хлопкового полотна, а по ряду параметров и превосходит его, например, по гигроскопичности. Прочный материал не подвержен износу. Применяется ткань модал для пошива повседневных вещей и постельного белья высокого качества.
Тенсел
Производится из эвкалиптовой целлюлозы. Материал тенсел шелковистый и мягкий при контакте с кожей. Обладает прочностью и высокой влаго и воздухопроницаемостью. Склонен к деформации при нарушении правил ухода. Применяется для постельных принадлежностей и домашнего текстиля.
Ацетат
Основу искусственного полотна составляют отходы целлюлозы, а не полноценное сырье. Ткань легкая, с легким шелковистым блеском. От других вискозных материалов отличается тем, что менее мнется и не растягивается. Имеет существенный недостаток – плохо поглощает влагу. Материал подвержен плавлению при высокой температуре, волокна ткани быстро растворяются даже от воздействия капли ацетона. По причине специфических свойств у ацетата подкладочное и вспомогательное назначение.
Купра
Материал напоминает шелк по качеству и внешнему виду, поэтому считается ценным. Процесс изготовления ткани сложный и дорогостоящий. Ткань купра слишком капризна в уходе. Хотя обладает высокими показателями прочности, терморегуляции и воздухопроводности, важными при эксплуатации. Применяется для нарядных туалетов.
Сиблон
Его начали производить относительно недавно, в конце 70-х годов ХХ века. В качестве сырья используются деревья хвойных пород. Сиблон имеет значительно улучшенные эксплуатационные характеристики по сравнению с другими вискозными материями.
Подкладочная
Подшивается с изнаночной стороны верхней одежды, пиджаков и головных уборов. Защищает основной материал, поглощает влагу, дышит. Подкладка из вискозы хорошо скользит подобно сарже.
Стеганая
Ткань подвергается дополнительной обработке, складывается в два слоя и отделывается строчкой. Предназначена для батников, жакетов, лосин, стеганных одеял и домашнего текстиля.
Трикотажные и костюмные ткани
Вискозное волокно идет на производство нетканных материалов, к примеру таких как кулирка, джерси, пике, интерлок, хотя по составу они бывают и хлопковыми. Используется как моноволокно или в сочетании с добавками. Полотно обладает стрейчевыми свойствами и применяется при пошиве футболок, детских вещей, свитеров, нижнего белья. Полотно вискоза масло содержит добавки полиэстера, придающие мягкие и скользящие свойства. Трикотаж очень приятный и красиво облегает фигуру. А также производят и костюмно-плательные ткани, в основе которых лежит вискоза.
Как определить вискозу в составе ткани
Распознать, что эта ткань вискоза совсем несложно. Начать следует с изучения внешнего вида. Материал имеет яркие оттенки и матовую либо глянцевую поверхность. Полотно крепкое, при контакте – гладкое и слегка прохладное.
Убедиться в своих заключениях поможет эксперимент с применением горящей спички. Как известно, в состав ткани входит обработанная древесина. Поэтому при поджоге вискоза будет гореть характерным густым пламенем, где отчетливо слышен запах паленой бумаги. Обугленное волокно быстро скручиваются в комочки. При прикосновении они рассыпаются. Подобным образом тестируют на натуральность и хлопковые ткани.
Разнообразие сфер применения
Вискоза обладает множеством полезных свойств, что существенно расширяет ее сферу применения.
- Одежда различного назначения, в том числе и для детей (блузки, платья, жакеты, юбки, кофточки, костюмы).
- Мужские сорочки и футболки.
- Пижамы и ночные рубашки.
- Спортивная одежда и белье.
- Производство текстильной продукции и постельного белья (скатертей, покрывал, штор).
- Изготовление целлофана и пленки.
- Выпуск инвентаря для уборки.
- В обувной промышленности.
Для декоративных элементов и отделки, например, вышивки.
Правила ухода за материалом
Как правильно стирать вещи из вискозы, когда материал достаточно капризен в уходе подобно всем вещам из натуральных тканей. Все операции стирки, сушки и глажения требуют осторожного выполнения.
- Ручная стирка для вискозы предпочтительнее. Стирать в машине исключительно в деликатном режиме и желательно в мешке для стирки. Отжим нужно отключить. Моющие средства должны быть мягкие и лучше использовать жидкие.
- Мять и тереть ткань не рекомендуется. Выкручивание заменить бережным отжимом излишней воды и последующим естественным стеканием.
- Предотвратить деформацию и вытягивание поможет сушка в расправленном состоянии на полотенце или сушилке.
- Гладить рекомендуется слабо нагретым утюгом в положении «шелк» и без отпаривания. Утюжить вещи следует слегка влажными или через влажный проутюжильник. Распыление воды и пар образуют пятна на ткани.
При уходе следует учитывать состав и рекомендации производителя на ярлыке изделия. Ведь вискоза может отличаться по сочетанию волокон, что влияет на требования по уходу.