Viskóz szál

Viskózszál (a latin viscosus - ragadós szóból) - természetes cellulóz feldolgozásával nyert mesterséges szál . Textil- és zsinórszálak, valamint vágott szálak formájában állítják elő.

A viszkózszál az egyik első műszál, amely gyakorlati alkalmazást talált: a viszkózszál előállítására szolgáló eljárást a 19. század végén fejlesztették ki, és minimális módosításokkal ma is használják. A viszkózszál előállításának folyamata a következő szakaszokból áll:

A viszkózszál könnyen festhető természetes szálak ( pamut , len ) színezékeivel , higroszkópos , ami meghatározza a belőle készült szövet magas higiéniai tulajdonságait, és a gyártás során felhasznált nyersanyagok és reagensek rendelkezésre állása miatt viszonylag olcsó.

A viszkózszál hátrányai közé tartozik a könnyű gyűrődés, a nedves szilárdság jelentős vesztesége és a kopásállóság elégtelensége. Ezek a hiányosságok utólagos módosításokkal és feldolgozással bizonyos mértékig kiküszöbölhetők.

Történelem

A cellulóz oldatból történő regenerálásának folyamatát úgy, hogy a tömény ammónium-réz (vagyis réz-szulfátot és ammónium-hidroxidot tartalmazó) vizes oldatához savat adnak, az angol tudós, John Mercer ( Eng.  John_Mercer ) írta le 1844 körül . A réz-ammónia szál ipar alapjait megalapozó módszer első ipari alkalmazása azonban Schweitzer E. (1857) nevéhez fűződik, továbbfejlesztése M. Kramer és I. Schlossberger (1858) érdeme. . És csak 1892-ben Angliában Cross, Bevin és Beadle feltaláltak egy eljárást a viszkózrost előállítására: viszkózus (innen a viszkóz elnevezésű) vizes cellulózoldatot kapták, miután a cellulózt először egy erős nátrium-hidroxid-oldattal kezelték , ami "szódát" eredményezett. cellulóz", majd szén-diszulfiddal (CS 2 ), ami oldható cellulóz-xantátot eredményez. Ebből a "fonó" oldatból egy kis, kerek lyukú fonócsavaron keresztül egy savas fürdőbe préselve a cellulózt viszkózszál formájában regenerálták. Ha az oldatot ugyanabba a fürdőbe préseljük egy keskeny résszel rendelkező szerszámon keresztül, egy filmet kapunk, amelyet celofánnak neveznek .
Jacques Brandenberger , aki 1908 és 1912 között Franciaországban foglalkozott ezzel a technológiával, volt az első, aki szabadalmaztatta a celofán folyamatos előállításának folyamatát.

1902. szeptember 30- án szabadalmaztatták a műselymet ( viszkózt ) .[ kitől? ] .

A Szovjetunióban a viszkózszálak első gyártása 1927 -ben jelent meg - Mytishchi , Leningrád , Mogilev és Klin városokban [1] . A vállalkozások tervezését a GIPROIV Állami Tervező Intézet [2] végezte .

A viszkózszálak választéka

A viszkózszálakat a céltól függően folytonos szálak (textil és műszaki, például extra erős zsinór) vagy különféle típusú vágott szálak formájában állítják elő : normál szilárdságú, nagy szilárdságú, hullámos és polinóz (pamutszerű). Speciális csoportot alkotnak a speciális célokra módosított viszkózszálak: fokozott vegyszerállóság, ioncserélő, baktériumölő, vérzéscsillapító és egyebek, valamint viszkózfilm.

A viszkózszál szerkezete és tulajdonságai

A viszkózszál egy mesterséges vegyi szál, amelyet hidratált cellulózból, azaz a cellulózszálas cellulóz oldatból származó szerkezeti módosításai közül készítenek. A hidratált cellulóz megnövekedett higroszkópossága , szorpciós tulajdonságai, valamint nagyobb hidrolízis- , észterező- és oxidációs képessége különbözik a természetes cellulóztól . A viszkózszálban lévő hidratált cellulóz átlagos polimerizációs foka 300 és 600 között van, ami 49 000-98 000 molekulatömegnek felel meg. A viszkózszál képződése során szupramolekuláris struktúrák képződnek benne, amelyek típusa a képződés körülményeitől (a viszkóz fonómassza jellemzői, a csapadékfürdő összetétele stb.) függ. A viszkózszálak (VV) fizikai és mechanikai tulajdonságait nagymértékben meghatározza külső héjuk szerkezete, amelyben a cellulóz-hidrát jelentős mennyiségű keresztkötést tartalmaz, ami megnöveli a szálak szilárdságát. A viszkózszál sűrűsége körülbelül 1,5 kg/m^2. [ pontosítani ] A viszkózszálak nem hőre lágyulóak, rövid ideig használhatók mechanikai tulajdonságaik elvesztése nélkül 100-120 °C hőmérsékleten. Ellenáll a víznek és a nem poláris szerves oldószereknek (benzin, benzol), amelyekben nem duzzadnak. Normál hőmérsékleten koncentrált ásványi savak és melegítéskor híg savak, valamint légköri oxigén jelenlétében lúgok hatására megsemmisülnek. Híg lúgoldatokban erősen megduzzadnak, réz-ammónia oldatban oldódnak. A viszkózszálak instabilok a mikroorganizmusok hatásával szemben , amelyek pusztulásukat okozzák.

Getting

Core Technology

A viszkózszál gyártása két egymást követő szakaszból áll: fonómassza - viszkóz - előállítása és a szál fonása. A felhasznált alapanyag 95-99%-ban 800-1100 polimerizációs fokú nagy molekulatömegű szálképző frakciót tartalmazó fapép.

Viszkóz beszerzése

A viszkóz megszerzése a következő műveleteket tartalmazza:

  • A cellulóz elválasztása a fától . Mivel a fapép a tömegnek csak a felét teszi ki, először a pépet vonják ki. Ehhez a fát kalcium-hidroszulfit oldatba helyezzük, és zárt kazánokban 24 órán át nyomás alatt forraljuk. Ebben az esetben a cellulózszálak közötti kötések megsemmisülnek. Ezután vizet adnak a péphez, és felviszik a szállítószalagra. Ezt követően megszárítjuk és lapokra vágjuk. Kiderül, hogy szulfit-cellulóz, amelyet mind papírgyártásra , mind viszkóz előállítására használnak [3] .
  • Cellulóz kezelése 20%-os nátrium- hidroxid oldattal (mercerizálás) 5-115 percig +45…+60 °C hőmérsékleten. Ebben az esetben a cellulózból lúggal adalék vegyület képződik: (alkáli cellulóz) (a) és cellulóz-alkoholátok (b). Az (a) és (b) reakciókkal egyidejűleg a mercerizáció során a cellulóz duzzadása és a hemicellulózok oldódása következik be, ami hozzájárul az észterezőszer diffúziójához a szálba a lúgos cellulóz ezt követő xantogenizálása során.
  • A szuszpenzió kipréselése a nátrium-hidroxid-oldat feleslegének eltávolítására a sajtolóprésen az extrakció mértékéig (a préselt alkálifém-cellulóz és a szuszpenzió tömegaránya) 0,33-0,36.
  • Préselt lúgos cellulóz őrlése.
  • A lúgos cellulóz oxidatív lebomlása (előérése) légköri oxigénnel történő oxidációja következtében szállítószalagon vagy speciális berendezésben 1,5-2 órán keresztül +50…+60 °C hőmérsékleten. Az előérés során a cellulóz polimerizációs foka 400-600-ra csökken.
  • Xantogenizálás. A xantogenizálási folyamat abból áll, hogy lúgos cellulózt szén-diszulfiddal kezelnek , és új kémiai vegyület keletkezik - cellulóz-xantát, amely feloldódhat híg nátrium-hidroxid-oldatban.
  • A cellulóz oldattá alakítása, viszkóz előállítása. A cellulóz előző szakaszokban koncentrált nátrium-hidroxid-oldattal és szén-diszulfiddal történő feldolgozása eredményeként az oldatba kerül, ami a rostok kialakulásához szükséges. A cellulózt 4%-os nátrium-hidroxid-oldatban feloldjuk és több napig tartjuk, aminek eredményeként "érik" - viszkóz keletkezik [3] .

Az alkáli cellulóz xantogenizálást hermetikusan lezárt periodikus hatású eszközökben - xantogenátorokban - végzik. A xantogenátor hűtőköpennyel van felszerelve, benne vízszintes keverő, be- és kirakónyílások, biztonsági szelepek a karosszérián. Bekapcsolták a szén-diszulfid , víz , lúg , nitrogén , szén-diszulfid gőzök elszívását és vákuum létrehozását szolgáló kommunikációt .

2200 kg lúgos cellulózt töltenek be a xantogenátorba pneumatikus szállítással egy mérőedényből. A töltés után a lúgos cellulózt +18 ... +22 °С ± 0,5 °C-os kezdeti xantogenációs hőmérsékletre hozzák úgy, hogy nyáron túlhűtött vizet, télen pedig folyóvizet táplálnak a xantogenátor köpenyébe. A xantogenizálás kezdeti hőmérsékletének elérésekor a xantogenátorba az alfa-cellulóz tömegének 30 ... 36%-a szén-diszulfidot szállít.

A szén-diszulfid utánpótlás kezdete a xantogenizációs folyamat kezdete, amely 60-75 percig tart. A xantogenizálási folyamat befejeztével a +5 ± 1 °C-ra hűtött oldószeres lúgot a számlálón keresztül a számítással meghatározott mennyiségben adagolják a xantogenátorba. A számított mennyiségből 1000-1500 liter oldószeres lúg marad a xantogenátor lemosása után.

Fiber spinning

A viszkóz átvétele után a szálat megfonják. Ehhez a fonóműhelyben a viszkózt kiszűrik, és fonófejeken - sok kis lyukkal ellátott fémkupakon - átvezetik, például kénsavval belépve a csapadékfürdőbe, ahol hidrolizálják a xantátot, amelyre a cellulóz oldatba juttatásához volt szükség. és újra cellulóz keletkezik, de már hosszú rostok formájában. Az egyik fonószál szálai valamilyen módon egyetlen fonalsá egyesülnek. Vágott szál előállításához a szálakat kis hosszúságú darabokra vágják [3] .

Technológia viszkózszálak félfolyamatos előállítására

A vékony tartományú viszkóz textilfonalak előállításának egy teljesen más lehetősége mutatkozik meg a nagy sebességű nedves fonást megvalósító félfolyamatos elv alkalmazásával.

Más technológiák viszkózszál előállítására

Lyocell

A viszkózszálak ( lyocell ) előállítása a cellulóz N-metil-morfolin-N-oxidban (NMMO) való közvetlen oldódási folyamatai alapján vált lehetővé [4] [5] .

A viszkózszálak cellulóz-karbamát alapú MMO-eljárással történő ipari méretekben történő előállítását 1992-ben kezdte meg a brit Courtaulds, amely az első 18 ezer tonnát állított elő ebből a szálból. A kész hidratált cellulóz különböző neveken lépett a piacra, amelyeket a márkatulajdonosok rendeltek hozzá: lyocell (lyocell) vagy lyocell angol kiejtéssel, newcell (newcell), tencel (tencel), orcell (orcell).

A viszkózszálak MMO módszerrel történő előállításának technológiai folyamata a következő fő szakaszokból áll [6] :

  1. Cellulóz készítése (zúzás és pép vagy por előállítása a technológiától függően).
  2. Metilmorfolin-oxid (MMO) hozzáadása a cellulózpéphez vagy -porhoz.
  3. Keverés +100 °C-ra felmelegített extruderben.
  4. Az oldatot a csapadékfürdőbe juttatjuk, majd színezés és szárítás következik.

Az eljárás és a kapott anyag előnyei:

  • megnövekedett nedves szilárdság;
  • kompatibilitás a természetes és szintetikus szálak teljes választékával;
  • a szál jó és stabil festhetősége, különleges fényesség a festés eredményeként;
  • környezetbarát gyártási technológia;
  • az ezen a szálon alapuló kopó anyagok megbízhatósága;
  • ugyanolyan hatékony felhasználás szőtt és nem szőtt anyagok gyártásában;
  • magas fogyasztói tulajdonságok, amelyek hasonlóak a pamutszál tulajdonságaihoz, sőt meghaladják azokat szilárdság, színminőség és felületi hatások tekintetében;
  • a természetes selyem tapintható hatása, annak ellenére, hogy ez a szál higroszkóposabb, mint a természetes selyem.

A hátrányok közé tartozik:

  • a szálak fokozott fibrillációja, amelyet főként formaldehid szerek távolítanak el, ami nem mindig felel meg az egészségügyi és higiéniai előírásoknak, másrészt a fibrilláció mechanikus vagy enzimes kezeléssel történő csökkentése megnöveli a szálak költségét;
  • az engedélyek magas költsége;
  • a kész szál magas költsége.
Siblon

Siblon – nagy modulusú viszkózszál (VVM), továbbfejlesztett viszkóz, a VNIIIVproekt fejlesztése . A Siblont az 1970-es években találták fel, és a 2000-es évek elejéig a Zelenogorsk városában (Krasznojarszk Terület) található szibvoloknói üzemben állították elő tűlevelű fából. A sziblon körülbelül másfélszer erősebb, mint a viszkóz, higroszkóposabb és ellenáll a lúgoknak, a sziblonból készült szövetek kevésbé zsugorodnak és gyűrődnek [7] .

Alkalmazás

A viszkózszálak jó megjelenésűek, könnyen festhetők, jobbak a higiéniai tulajdonságaik, mint a szintetikus szálaknak, kellően nagy szilárdsági és kifáradási jellemzőkkel rendelkeznek, és viszonylag olcsók. Ennek eredményeként a viszkózszálat széles körben használják fogyasztói textilszövetek és számos műszaki termék előállítására. A viszkóz fólia ( celofán ) nagy pára- és nedvességállósággal rendelkezik, ellenáll a zsíroknak és olajoknak, ezért csomagolóanyagként használják.

Jegyzetek

  1. ↑ I. rész. "Klinvolokno" gyár - 507-es számú üzem (1929-1945). Viskóz orsógyártás  : [ arch. 2010. október 31. ] // A klinvoloknói vállalkozás krónikája.
  2. ↑ Történet: [ arch. 2010. november 29. ] // GIPROIV. - OJSC "GIPROIV".
  3. ↑ 1 2 3 Tsvetkov L. A. Mesterséges és szintetikus szálak // Olvasókönyv a szerves kémiáról. Diáksegély. - M . : Nevelés , 1975. - S. 196-209 .
  4. ↑ Perepelkin K. E. Lyocell rostok, amelyek cellulóz N-metil-morfolin-N-oxidban való közvetlen oldásán alapulnak: fejlesztés és kilátások Archív példány 2009. december 13-án a Wayback Machine -nél
  5. ↑ Gubina S., Stokozenko V. Viskóz és lyocell: a cellulóz két kiviteli alakja // Tudomány és élet. 2007. 1. szám . Hozzáférés dátuma: 2013. február 6. Az eredetiből archiválva : 2013. július 26.
  6. ↑ Marini M., Firgo G., Able M. Lyocell fiber from Lenzing // Chemical fibers. 1. szám, 1996, p. 27-30
  7. ↑ Nasonova A. Siblon: rost a karácsonyfából  // Kémia és Élet  : Folyóirat. - 1997. - 1. sz . - S. 36-37 . Az eredetiből archiválva: 2016. március 4.

Irodalom

  • Radishevsky, M. B., Kalacheva, A. V., Serkov, A. T., Kiseleva N. O. Félfolyamatos módszer viszkóz textilszálak előállítására. — Vegyi szálak. - 2003. 6. szám - S. 15-17.