Гидратцеллюлозные волокна (hydrated cellulose fibres).

Сырьем для производства гидратцеллюлозных искусственных волокон служит природная целлюлоза с содержанием α-целлюлозы 90—98 %, получаемая из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха. Формование нитей осуществляется из щелочного (вискозные волокна) или медно-аммиачного (медно-аммиачные волокна) раствора природной целлюлозы одно- или двухванным способом в осадительной ванне, содержащей серную кислоту и ряд других реагентов. Во время формования волокон раствор целлюлозы разрушается, зарождаются и растут макромолекулы гидратцеллюлозы. По химическому составу гидратцеллюлоза аналогична природной целлюлозе, однако существенно отличается от нее своей физической структурой: степень полимеризации макромолекул гидратцеллюлозы меньше, чем природной целлюлозы (составляет 300 — 800)» несколько иное расположение звеньев в ее макромолекуле, другая форма упаковки, расположения и ориентации макромолекул в надмолекулярной структуре. Степень кристалличности гидратцеллюлозных волокон 40 — 50 %. Более рыхлой, менее ориентированной структурой гидратцеллюлозных волокон обусловливается отличие их свойств от свойств натуральных целлюлозных волокон (см. табл. 1.2). Выпускаемые гидратцеллюлозные волокна имеют разные строение и свойства.

Вискозные волокна (viscosa) получают однованным способом с одновременной вытяжкой, что способствует образованию неоднородной структуры волокна. Процесс формования вискозного волокна протекает во времени: на начальной стадии процесс восстановления целлюлозы происходит преимущественно в наружном слое струйки раствора, где вырастают длинные макромолекулы; во внутреннем слое восстановление целлюлозы идет медленнее, макромолекулы получаются более короткими и менее ориентированными. По мере формования объем волокна уменьшается, что вызывает деформацию его поверхности, и поперечник приобретает сильно изрезанную форму. Наружная оболочка имеет более плотное и ориентированное расположение макромолекул по сравнению с ядром, составляет 35 —50 % поверхности поперечного сечения и является наиболее прочной частью волокна. Вискозные волокна обладают высокой гигроскопичностью, светостойкостью, мягкостью и стойкостью к истиранию. Однако им свойствен и ряд недостатков, связанных главным образом с неоднородной, рыхлой и мало упорядоченной структурой. При увлажнении волокна сильно набухают, что приводит к повышенной усадке текстильных материалов, значительно теряют прочность при растяжении (до 50 %) и устойчивость к истиранию. Для снижения недостатков Используют специальные отделки вискозных материалов. Взаимодействие с химическими реагентами вискозных волокон такое же, как и природных целлюлозных волокон, но из-за рыхлой структуры и большей ее доступности вискозные волокна менее стойки. Действие температуры, светопогоды и микроорганизмов на эти волокна аналогично действию на хлопок и лен.

Высокомодульное вискозное волокно (modal) получают по модифицированному вискозному способу. Нить формируется при более низкой скорости, чем обычная, с последующей вытяжкой и термофиксацией, что позволяет получить высокоориентированную, равномерную, плотную и равновесную структуру. В нашей стране выпускают высокомодульное вискозное волокно сиблон, которое имеет прочность в нормальных условиях в 1,6 раза выше, чем прочность обычного вискозного волокна, а в мокром состоянии - в 2 раза выше. Сиблон в меньшей степени, чем обычное волокно, набухает и усаживается и по своим свойствам приближается к хлопковому волокну, хотя уступает последнему по прочности в мокром состоянии, устойчивости к изгибу и растворимости в щелочи. Сиблон применяется как заменитель средневолокнистого хлопка, в смеси с хлопковыми и синтетическими волокнами и в чистом виде.

Полинозное волокно относится к разряду высокомодульных вискозных волокон. Его получают по двухванному способу с высокой пластификационной вытяжкой, благодарячему обеспечиваются повышенная степень полимеризации целлюлозы (500-800) и ориентации макромолекул и однородность структуры волокна в поперечном сечении, форма которого почти круглая. Надмолекулярная структура и кристалличность полинозного волокна близки к структуре и кристалличности хлопка. По своим свойствам полинозное волокно является близким аналогом тонковолокнистого хлопка. Оно обладает высокой прочностью при растяжении, малой ее потерей во влажном состоянии, эластичностью, упругостью, низкой усадкой. Однако полинозное волокно характеризуется хрупкостью и низкой прочностью при изгибе, что вызывает трудности в его текстильной переработке.

На основе синтеза привитых полимеров можно получить химически модифицированные вискозные волокна с разнообразными специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, кислотостойкие, масло- и водоупорные и т.д. Для химической модификации вискозных волокон применяют и другие методы: «сшивание» структурных элементов, малоусадочную и малосминаемую отделку, замену реакционноспособных групп (поверхностное ацетилирование).

Медноаммиачное волокно (сирго) формуется двухванным способом: в первой ванне оно получает предварительную вытяжку с частичным восстановлением целлюлозы, во второй ванне вытяжка завершается. Медноаммиачное волокно имеет однородную структуру без ориентированной оболочки на поверхности, поэтому окрашивается равномерно. По своим физико-механическим свойствам оно аналогично обычному вискозному волокну, но обладает меньшими прочностью и удлинением. Медноаммиачные волокна выпускаются в ограниченном объеме и применяются главным образом в трикотажном производстве.

Производство вискозных и медноаммиачных волокон связано с экологическими проблемами, так как требует большого расхода воды, выделяет токсичные отходы, для очистки которых необходимы большие затраты.

Альтернативой вискозным волокнам являются целлюлозные волокна группы лиоцелл (Lyocell, Tencell). Особенность производства этих волокон состоит в том, что для получения раствора целлюлозы используется органический растворитель, который не вступает в химическую связь с целлюлозой и после фильтрации может использоваться вновь. Таким образом, создается замкнутый экологически чистый цикл производства. Волокна Lyocell полностью состоят из целлюлозы, имеют равномерную структуру из фибрилл равной толщины. По прочности они сопоставимы с полиэфирными волокнами, по гигроскопическим свойствам — с хлопком; способны к набуханию во влажном состоянии, обладают небольшой усадкой, мягким грифом и блеском. Нити Tencell отличаются повышенной объемностью и подвижностью в структуре ткани. Одна из особенностей — способность к фибриллированию во время влажной абразивной обработки. При правильной обработке это способствует формированию мягкой поверхности ткани. Волокно Tencell 100 не обладает этим свойством, так как подвергается «сшиванию» в сухом состоянии.