Мідно-аміачні, ацетатні волокна
Виробництво мідно-аміачних волокон засноване на здатності целюлози розчинятися з утворенням в'язких розчинів в аміачному розчині гідроксиду міді.
Мідно-аміачний розчин гідроксиду міді виходить при взаємодії гідроксиду міді та аміаку:
При розчиненні целюлози в мідно-аміачному розчині утворюється целюлозно-мідно-аміачний комплекс:
Отриманий в'язкий розчин проходить операції змішування, фільтрації, видалення бульбашок повітря та надлишкового аміаку.
Формування волокна відбувається в осадній ванні в присутності 10% сірчаної кислоти, де мідний комплекс розкладається з утворенням гідратцелюлозної нитки:
Потім слідують операції обробки та сушіння волокна.
Для виробництва штапельного волокна пучки волокон, що виходять з фільєр, з'єднують в один джгут, розрізають на відрізки завдовжки 45-120 мм, промивають, замаслюють, сушать і пакують у стоси.
За хімічними властивостямимідно-аміачне волокно аналогічно віскозному, так як і те, і інше представляють за своїм складом гідратцелюлозу з усіма властивими їй особливостями.
Що стосується фізичної структури мідно-аміачного волокна, тут слід зазначити таке. Волокно, отримане водним способом, характеризується порівняно з віскозним волокном рівномірнішою орієнтацією целюлозних ланцюгів по товщині волокна і здатністю більш рівномірно фарбуватися.
Мідно-аміачне волокно, отримане лужним способом, за фізико-механічними властивостями наближається до віскозного волокна.
Водний спосіб дозволяє отримувати волокно дуже малої товщини з високими показниками пружного подовження. У комплексній нитці товщина елементарного волокна коливається від 111 до 333 мтекс (№ 3000-9000)при водному способі та від 166 до ЗЗЗ мтекс (№ 3000-6000) при лужному. Розривна довжина відповідно 13,5-15,5 та 15,3-17,1 км; розривне подовження 12-15 та 12-14%. Кондиційна вологість – 11%.
Ацетатні волокна
За своїм хімічним складом ацетатні волокна принципово відрізняються від віскозних і мідно-аміачних. Якщо останні складаються з гідратцелюлози, ацетатні волокна є оцтовокислим ефіром целюлози (ацетилцелюлозу).
Ацетилцелюлозу одержують в результаті ацетилювання целюлози оцтовим ангідридом у присутності сірчаної кислоти як каталізатора та крижаної оцтової кислоти як розчинника. Процес ацетилювання здійснюється при температурі 15 ° С протягом 4-8 год. Реакція протікає за такою схемою:
Первинний ацетат служить вихідним продуктом отримання ацетатних і триацетатних волокон.
Для виробництва ацетатного волокна первинний ацетат піддають частковому омиленню, при якому частина ацетильних груп відщеплюється. Виходить діацетилцелюлоза (або вторинний ацетат), де міститься 52-56% пов'язаної оцтової кислоти, що відповідає суміші з 50-80% діацетату та 20-50% триацетату. Насправді ця реакція омилення здійснюється додаванням до розчину ацетилцелюлози в оцтовій кислоті деякої кількості води. Як каталізатор використовують сірчану кислоту.
Реакцію омилення первинного ацетату можна подати наступним рівнянням:
Оскільки вторинний ацетат, розчинний у міцній оцтовій кислоті, нерозчинний у воді, він при реакції омилення випадає з розчину у вигляді білих пластівців або порошку, що мають волокнисту структуру.
Діацетилцелюлозу віджимають, промивають водою, стабілізують шляхом кип'ятіння зі слабкою сірчаною кислотою, знову промивають до видалення кислоти,віджимають та сушать.
Подальший процес виробництва ацетатного волокна включає наступні стадії:
приготування прядильного розчину та його фільтрування;
змішання кількох партій розчину отримання однорідної партії сировини;
відстоювання розчину для видалення бульбашок повітря з підігрівом до температури 30-35 ° С протягом 20-30 год;
фільтрація розчину перед прядінням;
формування (прядіння) волокна;
текстильна обробка волокна (кручення, фіксація крутки, замаслювання та ін.).
Для приготування прядильного розчину вторинний ацетат розчиняють у суміші органічних розчинників; найчастіше це суміш ацетону і спирту щодо 85: 15. Виходить в'язкий 20-24%-ний розчин, з якого після триразової фільтрації та видалення бульбашок повітря формується ацетатна нитка.
Прядіння (формування) відбувається сухим способом у прядильній шахті. Розчин діацетилцелюлози у суміші ацетону зі спиртом продавлюють через фільєру в шахту з нагрітим повітрям. Висота шахти 3—4 м. Повітря, що подається в шахту, має температуру 55—70°С. При цій температурі розчинники випаровуються, а волокно твердне. По виході з шахти волокно мастять спеціальним складом для попередження електризування і намотують у бобіну.
На відміну від віскозного волокна, для ацетатного волокна немає необхідності у мокрих обробних операціях. Говорячи про хімічні властивості, слід зауважити, що ацетатні волокна, порівняно з гідратцелюлозними, менш гігроскопічні, менше набухають у воді та водних розчинах, менше втрачають у міцності у вологому стані. Вони мають більшу м'якість і еластичність, мають високі пружні властивості і менший блиск. Безперервна нитка складається з 16-25 елементарних волокон.
Найбільш характернимиособливостями ацетатного волокна є порівняно низька термостійкість, висока термопластичність і відсутність спорідненості до барвників, які застосовуються при фарбуванні рослинних та тваринних волокон.
Ацетатне волокно нерозчинне у воді; на відміну від гідратцелюлозних волокон, воно розчиняється в ацетоні, крижаній оцтовій кислоті, фенолі. При дії гарячої води (температура понад 85°С) та пари волокно втрачає блиск і поверхня його стає матовою.
Як і гідратцелюлозні волокна, ацетатне волокно нестійке до дії кислот. Пошкодження волокна спостерігається навіть під час обробки розведеними розчинами мінеральних кислот. До впливу слабких розчинів органічних кислот (оцтової та ін.) волокно стійке.
Ацетатне волокно дуже чутливе до впливу розчинів лугів, які можуть викликати гідроліз ефірних зв'язків — омилення волокна, що призводить до перетворення ацетилцелюлози на гідратцелюлозу та втрату позитивних властивостей ацетатного волокна.
Подібно до інших волокнистих матеріалів целюлозної природи ацетатне волокно чутливе до деструктивної дії окислювачів і одночасно стійке до молі та плісняви.
Товщина елементарної нитки ацетатного волокна, що виготовляється вітчизняною промисловістю, 133-277 мтекс (№ 3600-7500). Розривна міцність 105-126 км, розривне подовження в сухому вигляді 2225%, кондиційна вологість 65%.