I

ИЗДАТЕЛЬСТВО
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
РСФСР

MAN-MADE FIBRES
formerly
ARTIFICIAL FIBRES
BY
R. W. MONCRIEFF
B. Sc, F. R. I. C, F. T. I.
Third Edition 1957
Reprinted with Revision, 1959
LONDON
NATIONAL TRADE PRESS LIMITED
1959

В книге содержатся основные сведения о свойствах,
способах производства и переработки химических волокон. Дано
краткое описание применения химических волокон в
промышленности.
Книга рассчитана на работников промышленности,
перерабатывающей химические волокна. Она может служить также
учебным пособием для студентов институтов и техникумов,
готовящих специалистов по произзодству и переработке
химических волокон.

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Книга Р. Монкриффа «Химические волокна» посвящена
способам производства, свойствам, методам крашения и отделки,
а также применению в различных изделиях большинства
известных в настоящее время видов химических волокон. В ней дано
более или менее подробное описание производства различных
видов вискозного шелка, кордного и штапельного волокна,
триацетатного шелка и штапельного волокна, медно-аммиачного шелка,
белковых и альгинатных волокон, полиамидных волокон типа
нейлон 6 и нейлон 66, полиэфирных волокон типа терилен, поли-
олефиновых волокон из полиэтилена и полипропилена, волокон
из полиакрилонитрила и его сополимеров, волокон из
поливинилового спирта и из поливинилхлорида и его сополимеров, поли-
фторэтиленового волокна тефлон, стеклянных и металлических
волокон; подробно описаны методы контроля и испытания
волокон, методы крашения и отделки и методы изменения поверхности
и поперечного сечения химических волокон (методы текстури-
рования); приведены методы качественного, а в некоторых случаях
и количественного распознавания отдельных химических волокон
в их смесях или в смеси с природными волокнами.
Книга Монкриффа «Химические волокна» предназначена для
инженерно-технических работников текстильной промышленности,
главным образом для специалистов, занятых крашением и
отделкой изделий из химических волокон, а также изготовлением
пряжи, меха, ковров и других изделий непосредственно из
волокна.
Основная задача, поставленная в книге «Химические волокна»,
разрешена удачно: книга написана простым языком и доступна
для инженеров и техников текстильной промышленности, не
знакомых с деталями органической и физической химии
высокомолекулярных соединений. Она может принести большую пользу
5

специалистам, которые в настоящее время в своей работе все чаще
встречаются с разнообразными видами химических волокон.
Для специалистов-технологов промышленности химических
волокон книга «Химические волокна» менее полезна, так как
технологические процессы производства химических волокон
описаны недостаточно детально; во многих случаях приведенные
в книге фактические данные устарели, и схемы производственного
процесса в настоящее время заменены новыми, более
совершенными. Поэтому перевод книги Р. Монкриффа дополнен
многочисленными примечаниями редактора, которые должны по
возможности исправить указанный недостаток.
Вместе с тем отдельные детали данной книги могут
представить интерес также и для специалистов, работающих в
промышленности химических волокон, так, например, описание отдельных
моментов производства, мало знакомых даже специалистам,
работающим на заводах химических волокон СССР.
Книга «Химические волокна» восполняет острый недостаток
в литературе по химическим волокнам для работников, занятых
не производством, а применением этих волокон, и в первую
очередь их текстильной переработкой, крашением и отделкой. В этом
отношении книга Р. Монкриффа одинаково полезна для
инженеров и техников текстильной промышленности, а также для
студентов старших курсов высших учебных заведений и
техникумов, специализирующихся по химической или механической
технологии волокнистых материалов.
Перевод книги Р. Монкриффа «Химические волокна»
выполнен с английского издания, вышедшего в Лондоне в 1959 г.,
которое является точной копией третьего издания 1957 г. При
переводе допущены небольшие сокращения и изъята часть
рисунков, главным образом рекламного характера. Так как
библиографические указания, приведенные в конце каждой главы,
не являются полными, то для интересующихся более подробными
сведениями о производстве различных видов химических волокон
можно рекомендовать следующие издания:
1.3. А. Роговин. Основы химии и технологии
производства химических волокон, Москва, Гизлегпром, 1957 г.
2. А. Б. П а к ш в е р. Производство медно-аммиачного
волокна, Москва, Гизлегпром, 1947 г.
3. П. П. Матиссен и Н. С. Киселева. Производство
вискозного штапельного волокна, Москва, Гизлегпром, 1958 г.
6

4. Б. В. Петухов. Полиэфирное волокно (терилен,
лавсан), Москва, Госхимиздат, 1960 г.
5. А. Б. П а к ш в є р и, Б. Э. Геллер. Химия и
технология производства волокна нитрон, Москва, Госхимиздат, 1960 г.
6. Г. Кларе. Химия и технология полиамидных волокон,
Москва, Гизлегпром, 1956 г.
7. Б. Э. Геллер. Химия и технология хлоринового
волокна, Москва, Гизлегпром, 1958 г.
Проф. А. Б. Пакшвер

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Эта книга с названием «Искусственные волокна» («Artificial
Fibres») выдержала два издания. Но так как в настоящее время
для искусственных и синтетических волокон существует общий
термин «химические волокна», для правильной характеристики
содержания книги ее название было изменено на «Химические
волокна».
Новое издание книги следует тому же плану, что и
предыдущие. Автор сделал попытку внести в книгу последние достижения
и описать новые типы волокон, дать должную оценку их достоинств
и недостатков. Автор благодарит ряд промышленников, любезно
предоставивших ему техническую информацию и иллюстративный
материал.
За последние двадцать лет промышленность химических
волокон, развиваясь гигантскими шагами, достигла огромных успехов.
В настоящее время изделия из химических волокон общедоступны
и прочно вошли в технику. Очевидной необходимостью сейчас
является создание гидрофильного синтетического волокна со
свойствами шерсти.
Р. У. Монкрис

ЧАСТЬ I
СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ВОЛОКОН
Глава 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Обычно все нити как из натуральных, так и из химических
волокон состоят из ряда элементарных волоконец, или филамен-
тов. В нитях из химических волокон число элементарных
волоконец составляет обычно 15—100, т, е. большинство нитей содержит
не менее 15 и не более 100 филаментов. Если разорвать нить
из какого-либо химического волокна, то в месте разрыва можно
разглядеть отдельные элементарные волоконца, которые можно
разделить механическим путем. Многоволокнистая конструкция
нити определяет ее мягкость и гибкость. Так, нить, состоящая
из большого числа тонких элементарных волоконец, обладает
значительно большей гибкостью, чем сплошное волокно такого же
диаметра. Для аналогии можно указать на обычный
электрический провод: чтобы он обладал гибкостью, его изготавливают
из большого числа очень тонких проволочек.
моноволокно
Для ряда специальных целей изготовляют моноволокно, т. е.
нить, состоящую из одного элементарного волокна. Наиболее
известно использование моноволокна сравнительно большого
диаметра в качестве щетины. Многие читатели знакомы с зубными
щетками, изготовленными из нейлонового или капронового
моноволокна.
Синтетические волокна, обладающие высокой прочностью,
иногда выпускаются в виде очень тонкого моноволокна,
например, номеров 1300, 750 и 600, идущего на изготовление тонких
чулок. Такое моноволокно в меньшей мере подвержено
различным повреждениям, чем элементарные волоконца тонкой нити;
гибкость и эластичность такого моноволокна устраняют
затруднения при его переработке в трикотажные изделия.
Иногда для получения специальных декоративных эффектов
может быть использовано моноволокно сравнительно большого
диаметра; однако подавляющее большинство химических волокон
выпускается в виде филаментарных нитей.
9

ДЕНЬЕ (МЕТРИЧЕСКИЙ НОМЕР)
Тонину нити обычно выражают в специальных единицах,
называемых денье. Эта единица применялась в производстве
натурального шелка задолго до
возникновения промышленности
химических волокон.
Денье пряжи или волокна
определяется весом 9000 м пряжи (или
волокна) в граммах.
Если, например, 9000 м пряжи
весят 100 г, говорят, что тонина
данной пряжи равна 100 денье;
если 9000 м какой-либо нити
весят 45 г, то тонина этой нити
составляет 45 денье; если вес 9000 м
элементарного волокна равняется
3 г, то тонина его 3 денье. Для
быстрого определения тонины
волокна существуют специальные
деньевые торзионные весы (рис. 1).
Девятиметровые отрезки волокна,
нити или пряжи, полученные на
мотовиле, подвешивают на крючок
торзионных весов, устанавливают
стрелку-указатель против
ожидаемого значения денье, арретируют
весы и, передвигая указатель по
шкале до достижения равновесия, читают на ней точное
значение денье испытуемого волокна *.
Рис. 1. Торзионные деньевые весы
ТОНИНА ВОЛОКНА В НУМЕРАЦИИ ДЛЯ ГРЕБЕННОЙ ПРЯЖИ
Тонина гребенной пряжи характеризуется числом мотков
пряжи длиной 560 ярдов, весящих 1 фунт. Можно легко вывести
коэффициент перевода единиц этой системы нумерации в денье,
равный 7972.
7972
Тонина пряжи 20s (греб.) составит —кгг-, т. е. 399 денье.
* В СССР тонину волокна, нитей и пряжи принято характеризовать
метрическим номером Nm. Метрический номер определяется отношением длины волокна
(нити или пряжи) к его весу її имеет размерность м/г. Так как 9000 м нити, тонина
которой равна 1 денье, весят 1 г, ее метрический номер равен
9000
= 9000. Денье
9000
(D) и метрический номер (Nm) связаны между собой соотношением Nm =
(Прим. ред.)
10
D

Тонина пряжи 200 денье составит по нумерации для гребенной
пряжи:
797JL АП *
200 ^4U S •
Равномерность по тонине. Пряжа и нити не абсолютно
однородны по номеру, поэтому равномерность по тонине является
очень важной характеристикой нити. Обычно допустимая
неравномерность нити по тонине составляет ±3°ь, т. е. в нити № 100
могут быть обнаружены отдельные участки с № 97 и 103.
ТОНИНА ЭЛЕМЕНТАРНОГО ВОЛОКНА
Нити одинаковой тонины могут состоять из различного числа
элементарных волокон. Так, например, нить № 100 может
содержать как 20, так и 60 элементарных волокон. Элементарное волокно
первой из этих нитей имеет № 2000 и является сравнительно
грубым волокном. Вторая нить, номер элементарного волокна
которой равен 6000, является сырьем для изготовления
высококачественных текстильных материалов. Чем выше число
элементарных волокон в нити данного номера, тем мягче нить и выше ее
гибкость.
Нити, состоящие из очень тонких элементарных волокон,
наиболее пригодны для изготовления тканей с хорошей драпи-
руемостью и малой сминаемостью, мягких и приятных на ощупь.
Такие ткани, однако, менее устойчивы к истиранию, чем ткани
из более грубого волокна; поэтому при изготовлении тканей,
для которых высокая износоустойчивость является непременным
условием, предпочтение следует отдавать более грубоволокнистым
нитям, Это относится, например, к подкладочным тканям.
КРУТКА НИТИ
Для предохранения элементарных волоконец от
повреждений пряжа и нити почти всех видов выпускаются в крученом виде.
Некрученую нить почти невозможно перерабатывать в ткань
или в трикотаж, не повреждая при этом элементарных волокон.
* Тонина, выраженная в единицах нумерации для гребенной пряжи, связана
с метрическим номером следующим соотношением:
560-0,914 , ,„
Л =U3S
где s — тонина в единицах нумерации для гребенной пряжи;
560 — длина пряжи (в ярдах) в мотке, принятом за основу в гребенной системе
нумерации;
0,914 — число метров в ярде;
453,6 — число граммов в английском фунте.
(Прим. ред.)
H

Величина крутки определяется числом кручений на единицу
длины нити, например на один дюйм или метр. Направление
крутки обозначается буквами S и Z, значение которых ясно
из рис. 2. Обозначение крутки буквами S и Z очень наглядно
и почти полностью вытеснило старые, более сложные и
запутанные способы обозначения направления крутки *. Иногда круче-
Рис. 2. Схема S- и Z-
крутки
Рис. 3. Пряжа с
уравновешенной (а) и
неуравновешенной (б)
круткой
ные нити подвергают сложению, или, как говорят, трощению.
Крутка, придаваемая нити в процессе трощения, должна
уравновешивать крутку отдельных ее составляющих.
На рис. 3 дано схематическое изображение поведения нитей
с уравновешенной и неуравновешенной круткой: нить с уравно-
Рис. 4. Круткомер
вешенной круткой свободно провисает в виде буквы U, нить
с неуравновешенной круткой стремится завиться в спираль.
На рис. 4 приведен круткомер простейшей конструкции.
Для определения крутки нити один ее конец закрепляют в
неподвижном зажиме, другой —во вращающемся, при помощи
которого нить раскручивают до тех пор, пока не станет возможно
* Заметим, что S-крутка, обозначается как левая крутка, а Z-крутка, —
как правая. (Прим. ред.)
12

свободно провести от одного зажима к другому иглу,
вставленную между элементарными волокнами. Значение крутки
отсчитывают на счетчике, соединенном с вращающимся зажимом.
Очень часто при трении иглы нить электризуется и образует
баллон; это облегчает операцию разделения элементарных волокон.
Кручение всегда сопровождается снижением номера нити.
При сравнительно низких значениях крутки (около 120 кручений
на метр для нити № 130) снижение номера незначительно; при
более высокой крутке нить начинает скручиваться наподобие
штопора и номер ее быстро уменьшается.
Влияние величины крутки на номер нити можно проследить
на конкретных цифрах, полученных для полиэфирного волокна
дакрон (табл. 1).
Таблица 1
Зависимость номера нити от ее крутки
Номер
исходной
нити *
225
128,5
42,8
Номер нити при величинах крутки (круч/м)
39
225
128,5
42,8
325
225
128,5
42,2
552
225
127
41,6
945
222
125
39,8
1420
219
121,5
36,5
1890
214
117
33,2
2760
204
108
3940
183
1 Число элементарных волокон в нити равно 34.
Приведенная в табл. 1 закономерность характерна не только
для волокна дакрон; любые нити ведут себя аналогичным образом.
При увеличении крутки происходит снижение прочности нити
на разрыв и увеличение разрывного удлинения, что видно
из табл. 2.
Таблица 2
Изменение разрывной прочности и удлинения нити * с увеличением крутки
Число кручений иа І м
Прочность иити в р. км :
Разрывное удлинение в %
39
905
1420
1850
63,9
59,4
47,7
35,1
11
15
16
17
* Нить из полиэфирного волокна дакрон, .*/„, = 42,8; число элементарных
волокон равно 34.
** См. стр. 17.
13

ТЕРМИНОЛОГИЯ
Искусственный шелк — старое название всех химических
волокон. Производство первых химических волокон было
организовано с целью получения текстильных материалов,
заменяющих натуральный шелк; поэтому раньше считали, что этот термин
является вполне подходящим. В настоящее время выражение
«искусственный шелк» устарело, так как химические волокна
давно перестали быть заменителями натурального шелка.
Химические волокна, выпускаемые в настоящее время, значительно
отличаются по свойствам от природных волокон. Поэтому в
настоящее время более приемлем термин «химические волокна».
Филаментарная нить бесконечной длины (Rayon). В настоящее
время термин Rayon (рейон —искусственный шелк) применяется
только для обозначения филаментарной нити бесконечной длины,
полученной по вискозному и медно-аммиачному способам, а также
для ацетатного шелка. Хотя предприниматели, начавшие впервые
выпуск ацетатного волокна, старались оттенить различие между
новым волокном и вискозным шелком, в настоящее время
термин Rayon широко применим и к этому виду искусственного
волокна (но не в США, где этот термин для ацетатного шелка
не применяют).
Хотя и не существует четкого деления, все же рекомендуется
все химические волокна разделять на искусственные (вискозное,
медно-аммиачное и ацетатное волокна) и синтетические (нейлон,
виньон и др.). Все эти волокна объединяются под общим
названием «химические волокна».
Вискозный шелк. Специалисты-производственники, говоря
о вискозной нити бесконечной длины, всегда употребляют термин
«вискозный шелк», а не называют его вискозой, так как вискоза
представляет собой прядильный раствор, из которого формуют
вискозное волокно. Текстильщики и торговцы —люди, не
связанные с вискозным производством, часто называют вискозную
нить вискозой; однако эти два понятия не следует смешивать.
Азлон. Это название было рекомендовано Федеральной
торговой комиссией для всех искусственных белковых волокон
независимо от типа белка, из которого волокно выработано. Под
этим названием объединяют в одну группу казеиновое и зеиновое
волокна, волокна из белка сои и земляного ореха, т. е. волокна
различного состава и различных свойств.
Прядение. Под этим словом подразумеваются два
принципиально различных процесса:
1. Прядение вискозного шелка* (продавливание вискозного
прядильного раствора через фильеру в осадительную ванну),
* В советской технической литературе для обозначения процессов
получения химических волокон часто применяют термин «формование». Однако термины
«прядильная машина» и «прядильная ванна» широко применяются. (Прим. ред.)
14

прядение ацетатного шелка (по сухому способу), прядение
полиамидного волокна (из расплава).
В результате такого прядения всегда образуется нить
бесконечной длины, которая может быть нарезана на отрезки
—штапельки.
2. Прядение хлопка —параллелизация его волокон,
вытягивание, утонение и крутка получаемой нити. Такому процессу
подвергают также шерсть, льняное волокно, коконные очесы
и т. д. Химические волокна после формования могут быть
разрезаны на более или менее короткие волоконца (штапельки),
которые затем прядутся так же, как хлопок.
Целью обоих процессов является получение нити, только
в первом случае нить образуется из раствора или из расплава,
а во втором — из готового волокна.
РАЗРЫВНАЯ ПРОЧНОСТЬ
Прочность нити обычно выражают в граммах на денье (г/денье).
Так, если разрыв нити, имеющей тонину 100 денье, происходит
под действием нагрузки 250 г, то разрывная прочность этой нити
составляет 2,5 г/денье.
Некоторые химические волокна, например искусственные
белковые, имеют прочность около 1 г/денье; другие, например нейлон
или фортизан, 6—7 г/денье.
Иногда прочность нити характеризуется разрывным
сопротивлением, выражаемым в килограммах на 1 мм2 сечения волокна.
Соотношение между этими двумя единицами (г/денье и кг/мм2)
можно определить следующим образом.
Если нить тониной 1 денье имеет удельный вес, равный 1,
то 9000 м (или 900 000 см) этого волокна весят 1 г. Площадь
поперечного сечения такой нити (Q) равна:
г, 1 -100 ,
Q= шиш мм-
Если удельный вес волокна отличается от единицы и равен,
например, 2, площадь поперечного сечения нити будет равна:
п _ шо г
4 - 900 000-2 ММ '
при удельном весе, равном d, площадь поперечного сечения
выражается формулой
100 „,
Если данная нить разрушается при нагрузке в 1 г, то для
нити с поперечным сечением, равным 1 мм2, разрывная нагрузка
составит 9000<i [г], или 9d [кг].
Таким образом, 1 г/денье = 9d [кг/мм2].
15

Волокно курлен (из полиэтилена), удельный вес которого 0,92,
а разрывная прочность 2 г/денье, имеет разрывное сопротивление
9-2-0,92= 16,6 кг/мм2.
Разрывное сопротивление полиакрилонитрильного волокна
орлон (уд. вес 1,17, разрывная прочность 4,5 г/денье) составляет
9-4,5-1,17 = 47,5 кг/мм2.
Стекловолокно (уд. вес 2,54, прочность 6,3 г/денье) имеет
удельную прочность
9-6,3-2,54= 144,2 кг/мм2.
Таким образом, для того чтобы разорвать стеклянное волокно
с сечением 1 см2, необходима нагрузка около 14 т. Волокно
фортизан при прочности 7 г/денье и удельном весе 1,51 имеет
разрывное сопротивление 94,5 кг/мм2, нейлон (уд. вес 1,14,
прочность 5,5 г/денье) —56,5 кг/мм2, медно-аммиачный шелк
(уд. вес 1,52, прочность 2 г/денье) —около 27,5 кг/мм2.
РАЗРЫВНОЕ УДЛИНЕНИЕ
Разрывное удлинение является важной характеристикой нити.
Если образец нити длиной 100 еж к моменту разрыва удлиняется
до 112 см, разрывное удлинение
образца составляет 12%. Для
удовлетворительной текстильной
переработки необходимы волокна с разрывным
удлинением не ниже 10% (за
исключением нитей, используемых для
специальных целей, например для
изготовления корда). Нити с
разрывным удлинением выше 20%
обычно не имеют каких-либо
преимуществ при переработке.
При производстве химических
волокон можно получать нити как
с высокой прочностью и низким
разрывным удлинением, так и с
меньшей прочностью и значительным
разрывным удлинением. Обычно
стараются выпускать химические
волокна с наивысшей прочностью при
разрывном удлинении,
обеспечивающем удовлетворительную
переработку волокна в ткань и трикотаж.
Определение разрывной
прочности и разрывного удлинения волок-
Рис. 5. Динамометр для нспыта- на Должно проводиться в стандарт-
ния одиночной нити НЫХ условиях.
16

Динамометр для испытания одиночной нити изображен
на рис. 5. На этом приборе одновременно определяется величина
разрывной нагрузки и удлинение волокна при разрыве.
Определение проводится при постоянной скорости растяжения.
ЭЛАСТИЧНОСТЬ
Эластичностью волокна называют способность его
восстанавливать свои размеры после растяжения. Если волокно, растянутое
на 10/6, после снятия нагрузки полностью восстанавливает свои
размеры, эластичность его равна 100%. Если образец нити
длиной 100 см после растяжения на 10% (т. е. до 110 см) и снятия
нагрузки сохраняет длину 102 см, эластичность нити
составляет 80%. Если остаточная длина образца той же нити 104 см,
эластичность нити равна 60%. Обычно химические волокна имеют
большую эластичность при относительно невысоких деформациях.
Так, например, после растяжения волокон на 5% и
последующей разгрузки длина их почти полностью восстанавливается;
однако при больших деформациях значение обратимого удлинения
сравнительно невелико. Волокна с низким разрывным удлинением
могут обладать высокой эластичностью, и наоборот, при больших
значениях разрывного удлинения волокно может быть мало
эластичным. Поэтому необходимо делать различие между этими
показателями.
РАЗРЫВНАЯ ДЛИНА
Прочность волокна часто характеризуют разрывной длиной.
Разрывной длиной называют такую длину нити, при которой она
рвется под действием собственной тяжести. Разрывная длина
вискозного волокна, имеющего прочность 2 г/денье,
составляет 18 км. Волокно с прочностью 4 г/денье имеет разрывную
длину 36 км *. Наиболее прочные волокна, выпускаемые в
настоящее время в промышленном масштабе, имеют разрывную длину
около 60—80 км. Следует отметить, что разрывная длина является
удельной характеристикой и значение ее одинаково как для
нити № 90, так и для составляющих эту нить элементарных
волокон № 4500.
ДИАГРАММА НАГРУЗКА— УДЛИНЕНИЕ
Диаграмма нагрузка-удлинение (диаграмма Н-У) зачастую
дает много интересных сведений о волокне. Она характеризует
зависимость величины удельной деформации от приложенной
нагрузки. Диаграмму Н-У или, как часто говорят, «характери-
* Отсюда видно, что прочность полокна, равная 1 г/денье, соответствует
9 р. км. (разрывных километров. (Прим. ред.)
2 Мои h рифф 442 17

стическую кривую» волокна получают по результатам нагружения
нити на динамометре с самопишущим устройством (см. рис. 5);
оси координат на этой диаграмме расположены под углом 45°.
Прибор, изображенный на рис. 6, записывает кривую Н-У в
прямоугольных координатах. На этом приборе волокно растягивается
с постоянной скоростью нагружения. На динамометре, изобра-
Рис. 6. Прибор (Инклайн Плейн Тестер) для
получения диаграммы нагрузка—удлинение
нити и пряжи при постоянной скорости
нагружения
женном на рис. 5, испытание волокна производится при
постоянной скорости растяжения. Для повседневной работы в
лаборатории или для контроля производства автор рекомендует
динамометр первого типа (см. рис. 5); для более детального исследования
свойств волокна и нитей более пригоден прибор, изображенный
на рис. 6.
Если кривая Н-У имеет характер прямой линии, это означает,
что исследуемое волокно подчиняется закону Гука: чем длиннее
линейный участок, тем выше эластичность волокна. Обычно после
растяжения на несколько процентов удлинение волокна
возрастает быстрее, чем это имело место при линейной зависимости,
18

что указывает на начало пластического течения и на то, что
волокно не обладает больше истинной эластичностью.
Критическая точка волокна соответствует такой точке на
диаграмме, где кривая Н-У отклоняется от прямой линии. Для
большинства волокон это отклонение наблюдается очень рано.
Наилучшие текстильные свойства обычно имеют те волокна,
у которых сравнительно небольшие нагрузки не вызывают
значительного удлинения и которые в процессе переработки
вытягиваются незначительно. Преимущество этих волокон заключается
в том, что даже при некоторой неравномерности в натяжении
на крутильной или другой
текстильной машине получаемые нити не
отличаются существенно по степени
вытягивания, как это непременно
имело бы место у волокон,
обладающих большим удлинением при
сравнительно невысоких нагрузках.
Поэтому желательно получать волокна,
для которых диаграмма Н-У в
области небольших нагрузок, например
до 2—3 кг/мм2, имеет форму прямой
линии. Волокна, для которых
кривая Н-У аналогична приведенной
на рис. 7, при прочих равных
условиях следует предпочитать
волокнам, для которых кривая Н-У
изображена на рис. 8, так как волокна первого типа меньше
подвержены вытягиванию при переработке.
Однако невозможно получить волокна, у которых все
показатели удовлетворительны; волокна второго типа обладают целым
рядом ценных свойств, благодаря которым в некоторых случаях
их можно предпочесть волокнам первого типа.
Обычно волокна, для которых кривая Н-У соответствует
приведенной на рис. 8, приятнее и мягче на ощупь, а ткани из них
обладают лучшими драпирующими свойствами. Для многих
* В советской технической литературе деформации волокон делят иа
упругие, эластические и пластические. Упругие деформации обычно невелики (не
превышают 1 —1,5%) и исчезают мгновенно после снятия нагрузки. Эти деформации
прямо пропорциональны прилагаемым нагрузкам. Эластические деформации
исчезают после снятия нагрузки не мгновенно, и в зависимости от скорости
возвращения волокна к исходному состоянию после снятия нагрузки делятся
на быстрые и медленные эластические деформации. Эластические деформации
возрастают с увеличением нагрузки сильнее самой нагрузки. Пластические
деформации не исчезают после снятия нагрузки из-за того, что под действием ее
макромолекулы в волокне сдвигаются и скользят. Часто очень медленные эластические
деформации принимают за пластические. Автор не делает различий между
упругими и быстрыми эластическими деформациями и между медленными
эластическими и пластическими деформациями. В данном случае, описывая кривые
на диаграмме Н-У, он имеет в виду не пластические, а эластические деформации.
(Прим. ред.)
2* 19
Рис. 7. Кривая Н-У для
волокна с удовлетворительной для
переработки характеристикой

волокон кривые Н-У имеют перегибы, аналогичные перегибу
на кривой рис. 8. Для одних волокон этот перегиб больше, чем
для других. Так, например, кривая Н-У для ацетатного шелка
(см. рис. 62, стр. 181) имеет более длинный изгиб, чем кривая
для вискозного шелка (см. рис. 47, стр. 141), и ацетатное волокно
обладает более мягким туше, чем вискозное волокно. Шерсть
о, и искусственные белковые волокна
более приятны на ощупь и обладают
низким начальным модулем (см.
стр. 264) и высокой податливостью
(см. стр. 265), что выражается
пологостью кривой Н-У в области
умеренных растяжений (см. рис. 113,
стр. 384).
По-видимому, волокна наиболее
мягкие на ощупь сильнее
повреждаются от чрезмерного натяжения,
имеющего место при переработке.
Ч.І8
О
0
1
І
10 20 Зі
Удлинение в %
Рис. 8. Кривая Н-У для во-
Поэтому, будучи пригодными для
изготовления мягкого нижнего
локна которое может легко вы- -
тянуться при переработке белья, они непригодны для
технических целей, например для
изготовления канатов и ремней, т. е. таких изделий, для
которых высокая прочность и хорошая обратимость деформаций
являются основными требованиями.
В качестве иллюстрации приведены кривые Н-У ряда волокон:
вискозного шелка (см. рис. 47), ацетатного шелка (см. рис. 62),
нейлона и терилена (см. рис. 89, стр. 319), дайнела (см. рис. 99,
стр. 346) и орлона (см. рис. 106, 107 и 113, стр. 379, 380, 384).
ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ
Все волокна поглощают из воздуха некоторое количество
влаги, которое различно в зависимости от относительной
влажности воздуха и его температуры. Поэтому испытания волокна
проводят в стандартных условиях — при относительной
влажности воздуха 65% и температуре 20°. Для установления
равновесной влажности волокна требуется некоторое время, иногда
несколько часов. Перед испытанием волокно должно быть
подвергнуто кондиционированию — выдерживанию в течение
нескольких часов в нормальных условиях. Если испытываются толстые
нити с высокой круткой или тяжелые плотные ткани,
кондиционирование их до достижения равновесной влажности требует
до двух суток; для небольших моточков рыхлой нити обычно
достаточно двух часов.
Влажность волокна (или пряжи) выражается
количеством поглощенной влаги в процентах от веса абсолютно сухого
волокна, т. е. волокна, высушенного до постоянного веса при
20

температуре 105—110°. Таким образом, если влагосодер-
ж а н и е текстильного материала равно 10°о, т. е. 100 весовых
частей его содержат 10 весовых частей влаги, влажность
материала составляет 100--^- = 11,1%. Отсюда видно, что значение
влажности всегда выше значения влагосодержания.
Одни волокна сорбируют влагу из воздуха быстрее, другие —
медленнее. Волокна, поглощающие больше влаги, являются более
гидрофильными. Гигроскопичность волокна в значительной
мере определяется его молекулярной структурой. Целлюлозные
волокна, характеризующиеся наличием большого числа гидро-
ксильных групп, например вискозный шелк, обладают высоким
влагопоглощением; волокна из поливинилхлорида, не имеющего
гидрофильных групп, обладают весьма малым сродством к воде
и низким влагопоглощением. Нейлон в сравнении с
натуральными волокнами обладает низким влагопоглощением, которое,
однако, выше, чем у других синтетических волокон. Ниже
приведены данные об изменении влажности нейлона в зависимости
от относительной влажности воздуха при 25".
Относительная влажность Влажность нейлона
воздуха в % (невытянутое волокно)
25 1,7
40 2,9
55 3,7
70 5,2
85 7,4
90 8,3
Иногда, в частности для полиакриловых волокон (стр. 401),
влагосодержание волокна выше, если равновесная влажность
достигается подсушиванием мокрого волокна, чем в случае
сорбции влаги сухим волокном. Это явление носит название
гистерезиса влажности.
До последнего времени обычным методом определения
влажности являлась сушка материала; в настоящее время разработан
ряд новых методов и аппаратура, позволяющие быстро проводить
определение влажности материала.
ЛИТЕРАТУРА
N. Е у г е, «Testing of Yarns and Fabrics», 27—48. Textile Manufacturer
Monograph, No. 4, 1947.
«Talks on Rayon» 131, Manchester, 1944.
M. V. Forward and S. T. Smith, «Moisture regain of 65 nylon
continuous filament yarn», J. Text. Inst., 46, T158—T160, 1955.
21

Глава II
СТРОЕНИЕ ВОЛОКОН
Представим себе ряд волокон: хлопок, лен, пенька, джут,
рами, натуральный шелк, волокно дубового шелкопряда, шерсть,
кроличий пух, альпака, шерсть ламы, ангорская шерсть,
верблюжья шерсть, вискозное и ацетатное волокна, нейлон, виньон,
велон, пе-це, ардиль, викара, альгинатное волокно,
стекловолокно, асбест, стальная и алюминиевая проволока и др.
Большинство этих волокон представляет собой органические вещества,
некоторые из них, такие как асбест и стекловолокно,
—минеральные; одни —животного происхождения, другие —растительного;
одни представляют собой нити непрерывной длины, другие —
сравнительно короткие волоконца; одни из них прозрачны,
другие — матовые; одни горят, другие —негорючи; некоторые
волокна обладают невысокой прочностью, другие очень прочны.
ФОРМА ВОЛОКОН
Общим свойством всех волокон является их большая длина
в сравнении с поперечными размерами. Простые рассуждения
приводят к выводу о том, что большая величина отношения длины
к толщине является характерной особенностью волокна.
Химическое строение и состав материала в конечном счете не
определяют принадлежность данного материала к вдлокнам.
Существует ряд материалов, например нейлон и ацетил-
целлюлоза, используемых как в виде пластических масс, так
и в виде волокна. Понятно, что никто не назовет литые изделия
из нейлона или пленку из ацетилцеллюлозы волокнистыми
материалами. Таким образом, необходимым условием для волокнистого
материала является большая величина отношения его длины
к диаметру.
ОТНОШЕНИЕ ДЛИНЫ К ДИАМЕТРУ У НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН
Общее свойство природных волокон —большая величина
отношения их длины к диаметру — можно проследить по данным табл. 3.
Для натурального шелка, который представляет собой нить
(шелковичный червь вырабатывает нить, склеенную из двух
волокон), длина которой достигает 500 м при диаметре 15 мк,
отношение длины к диаметру необычайно велико и составляет
500 : 1, или 33-Ю6 : 1.
15-Ю-6
Таким образом, длина нити натурального шелка в 33 млн. раз
превышает ее диаметр. Из этих данных видно, что большая
величина отношения длины к диаметру является характерной чертой
натуральных волокон. Наиболее широко используемые природ-
22

Таблица 3
Текстильные показатели природных волокон
Вид волокна
Длина
волокна в мм
Диаметр
волокна в мк
Отношение длины
волокна к его
диаметру
Хлопок
Шерсть
Лен
Пенька
Джут ... ¦ . .
Рами
Манильская пенька
Сизаль
Волокно ананаса .
25
75
25
20
2,5
150
6
3
6
18
25
20
22
15
50
24
24
6
1400
3000
1200
900
170
3000
250
125
1000
ные волокна —хлопок и шерсть —характеризуются отношением
длины к диаметру, превышающим 1000. Длина даже таких
натуральных волокон, как джут, манильская пенька и сизаль,
используемых главным образом для изготовления канатов и веревок,
более чем в 100 раз превышает их диаметр.
ОТНОШЕНИЕ ДЛИНЫ К ДИАМЕТРУ У ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Величина диаметра у химических волокон того же порядка,
что и у природных волокон (вискозные и ацетатные волокна
имеют обычно диаметр 10—30 мк). Так как химические волокна
выпускаются в виде нитей бесконечной длины или в виде
штапельного волокна, длина которого редко бывает меньше 25 мм,
то для химических волокон большая величина отношения длины
к диаметру столь же характерна, как и для натуральных волокон.
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ НОМЕРОМ ВОЛОКНА И ЕГО ДИАМЕТРОМ
Попробуем вычислить диаметр нейлонового волокна № 3000,
зная, что у него поперечное сечение круглой формы, а удельный
вес 1,14.
Из определения номера следует, что 3000 м волокна, номер
которого равен 3000, весят 1 г; следовательно, объем этого волокна
1
равен
см3, или 0,877-10~6 м3
Выразив объем волокна через его длину и искомый диаметр,
получим:
-^-•3000 м3 = 0,877- 10-в м3.
Отсюда
4-0,877-10"
3000-3,14
,-6
23

d = 19,3- 10-e m, или d = 19,3 мк.
Таким образом, диаметр нейлонового волокна № 3000 равен
примерно 20 мк. Соответственно волокно № 1800 имеет диаметр
примерно |/ -20 мк, т. е. около 26 мк. Вискозное волокно
имеет более высокий удельный вес A,51), чем нейлон; в этом
случае диаметр волокна № 1800 будет
равен 26 у уду, или 22,5 мк.
На рис. 9 приведена
микрофотография поперечного среза
вискозного волокна с элементарным
номером 1800 при увеличении
в 500 раз. Определить средний
диаметр такого волокна,
имеющего неправильную форму
поперечного сечения, не так просто,
однако легко убедиться в том, что
средний диаметр поперечных
срезов, изображенных на рис. 9,
составляет примерно 11 мк.
Так как диаметр волокна
обратно пропорционален квадратному
корню из его номера, то при
увеличении номера в 4 раза диаметр
волокна уменьшается в 2 раза.
Из приведенного ниже примера видно, что высокое
соотношение между длиной волокна и его диаметром сохраняется и для
штапельного волокна.
Пример. Одним из наиболее широко известных видов
штапельного волокна является вискозное штапельное волокно
№ 3000 длиной 36,5 мм. Подсчитаем отношение длины этого
волокна к его диаметру, зная, что удельный вес его 1,51 и
принимая поперечное сечение его за круглое:
Рис. 9. Микрофотография попгреч-
кого среза вискозного шелка.
(Увеличено в 500 раз)
леї1
¦ 3000 =
10'
,-6
1,51
-м3 = 0,662 см3
,2 _
~6
4.0,662-10
3,1416-3000
М
отсюда d равен 16,8-10'
Таким образом,
Длина
м, или 16,8 мк.
36,5
Диаметр 16,8-10"
= 2173.
24

Из примера видно, что длина и диаметр химических волокон
того же порядка, что и натуральных. Для штапельного волокна
лучших сортов, используемого для обычных текстильных целей,
отношение длины к диаметру обычно составляет 1000—4000.
ФОРМА ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ВОЛОКНА
Химические волокна значительно различаются одно от
другого по форме поперечного сечения. Некоторые из них, например
нейлон и дакрон, имеют практически круглую форму поперечного
среза, в чем можно легко убедиться, рассматривая эти срезы
в микроскоп при увеличении в 300—400 раз.
Если учесть, что эти волокна формуют путем продавливания
расплава смолы через круглые отверстия фильеры, круглая форма
поперечного среза этих волокон не является неожиданной.
Поперечный срез других волокон, например виньона и орлона, имеет
вытянутую овальную форму, напоминающую по очертаниям
гантели или земляной орех. Волокна из целлюлозы и ее эфиров
значительно различаются по форме поперечного среза: медно-
аммиачное волокно имеет круглое поперечное сечение; вискозное
волокно — изрезанное (хотя и не так сильно, как это было
двадцать лет назад); поперечный срез ацетатного волокна хотя и не
круглый, но имеет плавные очертания с сильно сглаженными
краями (см. рис. 63 и 64, стр. 182 и 193).
Возникает вопрос, почему химические волокна различаются
по характеру поперечного сечения?
Волокна, сформованные из расплава, имеют круглый
поперечный срез. При формовании волокна из прядильного
раствора струйки его, проходя через отверстия фильеры, имеют
первоначально круглое поперечное сечение; затем, в результате
удаления из струйки растворителя за счет испарения (формование
орлона и ацетатного волокна по сухому способу) или за счет
вымывания (формование вискозного или альгинатного волокна
по мокрому способу) происходит нарушение круглой формы
поперечного сечения образующегося волокна. Однако, если при
формовании по мокрому способу имеет место значительное
вытягивание волокна, находящегося в пластичном состоянии, его
поперечное сечение получается почти круглым (медно-аммиачное волокно,
волокно акрилан)*. Несомненно, одним из важнейших требований,
предъявляемых к химическим волокнам, является однородность
всех волоконец нити по форме поперечного сечения. В начале
* Круглое сечение волокна не является следствием его вытягивания в
пластичном состоянии, а определяется условиями коагуляции прядильного раствора
в осадительной ванне. При медленной и равномерной коагуляции, например при
коагуляции органического раствора полимера в органической ванне, при сухом
формовании, а также при формовании волокна из расплава химические волокна
всегда имеют круглое поперечное сечение, хотя некоторые из них, например
ацетатное, вообще не подвергаются вытягиванию в пластичном состоянии.
(Прим. ред.)
25

развития производства вискозного шелка у получаемых тканей
часто можно было заметить такие места, где нити обладали крайне
неравномерным блеском, изменявшимся от нормального до очень
яркого. При исследовании таких нитей было обнаружено, что
блеск создается более плоскими волоконцами, отражающими свет
в значительно большей степени, чем волоконца с обычной формой
поперечного сечения. Чтобы избежать возникновения этого порока
ткани, необходимо осуществление тщательного технического
контроля на прядильной машине.
Рис. 10. Микрофотография поперечного среза каль-
цийальгинатного волокна, сформованного из 5%-ного
раствора альгината натрия. (Увеличено в 450 раз)
Какое же влияние оказывает форма поперечного сечения
на качество волокна?
Плоское волокно с сильно вытянутым поперечным сечением
обладает ярким блеском и высокой кроющей способностью, однако
такое волокно жестко, шероховато и неприятно на ощупь. В
качестве примера волокна, обладающего таким дефектом, можно
привести кальцийальгинатное волокно, полученное при
переработке 5%-ного раствора альгината натрия. У этого волокна
поперечное сечение имеет вытянутую форму (рис. 10). При
формовании из более концентрированного, 8% -ного раствора,
кальцийальгинатное волокно получается с почти круглым
поперечным сечением (рис. 11) и мягкое на ощупь.
Волокно с круглым поперечным сечением мягко и приятно
на ощупь, но обладает малой кроющей способностью. Это можно
объяснить тем, что такое волокно обладает наименьшей
поверхностью. Интересно отметить, что у натуральных волокон (овечья
и козья шерсть) поперечное сечение почти круглой формы, и эти
26

волокна очень приятны на ощупь; у более жесткого и
шероховатого хлопкового волокна поперечное сечение вытянутой формы.
С увеличением поверхности волокна улучшается сорбция
красителя; вероятно, поэтому получают вискозный шелк с
изрезанным поперечным сечением *; такая форма поперечного сечения
получается в том случае, если в состав осадительной ванны
входят соли цинка.
Тот факт, что ацетатное волокно приятно на ощупь,
объясняется характерной формой его поперечного сечения **, которое
Рис. 11. Микрофотография поперечного среза каль-
цийальгинатного волокна, сформованного из 8%-ного
раствора альгината натрия. (Увеличено в 450 раз)
хотя и незначительно отличается от круглого, но обеспечивает
большую кроющую способность.
Было проведено исследование свойств нейлонового волокна
некруглого сечения, сформованного с применением фильер,
отверстия которых имели треугольное или прямоугольное сечение.
Непременным условием формования волокна из таких фильер
является очень высокая вязкость расплава; при низкой вязкости
струйки расплава, проходя через отверстия фильеры некруглого
сечения, превращаются в волокно с круглым срезом. При про-
давливании очень вязкого расплава через отверстия фильеры
прямоугольного сечения волокно получается с поперечным срезом
эллиптической формы.
* Вискозное волокно окрашивается хуже медно-аммиачного не потому, что
поперечное сечение у него изрезанной формы, а из-за наличия поверхностного,
сильно ориентированного слоя — ориентационной рубашки. (Прим. ред.)
** Приятность на ощупь у ацетатного волокна также объясняется не
круглым поперечным сечением, а небольшой величиной начального модуля
деформации. (Прим. ред.)
27

При исследовании были получены образцы волокна,
поперечный срез которого значительно отличался от круглого и
представлял собой эллипс с соотношением большой и малой осей до 1,95.
Это волокно по физико-механическим показателям не отличалось
от обычного, но обладало большей кроющей способностью,
определявшейся следующим образом. На катушку, стержень которой
обклеен разграфленной бумагой, наматывается нить до тех пор,
пока линии на бумаге не перестают быть видны; затем нить
снимают с катушки и взвешивают. Данные, полученные для
нейлона, приведены в табл. 4 *.
Таблица 4
Кроющая способность волокна нейлон, имеющего различную форму
поперечного сечения
Показатели
Кроющий вас в г
Кроющая спосоЗность
Увеличение кроющей способности
волокна треугольного сечения по
сравнению с кроющей
способностью волокна круглого сечения
в %
Круглое сечение
Треугольное сечение
Номер нити (число элементарных
волокон)
60E0)
3.23
47,3
150B0)
2,96
20,2
200A0)
2,91
10,4
60E0)
2,8 1
54,6
15
150B0)
2.52
23,8
18
200A0)
2,33
13,1
26
Низкое значение кроющего веса характеризует хорошие
кроющие свойства волокна. Крэюдая способность определялась как
величина, обратная длине нити, необходимой для того, чтобы
закрыть линии на бумаге, наклеенной на стержень катушки.
При определении кроющих свойств волокна необходимо
учитывать номер нити, так как нити более низких номеров обладают
большей застилистостью, чем нити высоких номеров.
Кроющие свойства волокна с эллиптической формой
поперечного сечения незначительно отличаются от кроюдих свойств
обычного волокна круглого сечения.
Таким образом, ясно, что волокно с треугольной формой
поперечного сечения имеет большую кроюдую способность. Было
также установлено, что ткани, изготовленные из нейлона с
треугольным поперечным сечением, отличаогся на ощупь от тканей,
изготовленных из обычного неї/юна, и по этому показателю
приближаются к тканям из натурального шелка. Однако это
не является неожиданным, так как известно, что поперечный
* Приведенные в табл. 4 данные могут иметь только относительное значение, так
как в ней не даны размерности кроющей способности. (Прим. peo.)
28

срез у натурального шелка по форме приближается к
треугольному.
Было также отмечено, что ткани из такого волокна обладают
повышенным блеском из-за отражения света от плоских мест
поверхности волокна (с точки зрения потребителя это явление
нежелательно). Впрочем, повышенный блеск может быть объяснен
также различным отражением света у волокон с различной
формой сечения. Отсюда ясно, что волокно круглого поперечного
сечения, наиболее легко получающееся при формовании из
расплава, не является наилучшим. Производство химических
волокон, по-видимому, будет развиваться по пути создания волокон
с иными формами поперечного среза.
Интересно отметить, что у шерсти наблюдается все же
некоторая эллиптичность поперечного сечения, при этом отношение
осей эллипса в среднем составляет 1,22.
В настоящее время в производственных масштабах выпускается
моноволокно низких номеров с сильно вытянутой формой
поперечного сечения (например, волокно хлорен стр. 354). Такие волокна
применяются, например, для изготовления тонких «соломенных»
шляпок.
Дальнейшее утонение химических волокон связано со
стремлением увеличить их мягкость и получить волокно, приятное
на ощупь. Однако одновременно возникает необходимость в
интенсификации процесса крашения, так как очень тонкие волокна
окрашиваются светлее, чем волокна обычной тонины.
ИСХОДНЫЙ ПОЛИМЕР
(ПРИРОДНЫЙ ИЛИ СИНТЕТИЧЕСКИЙ)
Примерно 80 лет назад человечеству были известны только
натуральные волокна. Первое искусственное волокно появилось
около 1883 г. Это волокно было получено путем химической
переработки природного сырья — хлопка. Исходный материал
представлял собой короткие волоконца. Искусственное же волокно,
которое по химическому составу ничем не отличалось от исходной
хлопковой целлюлозы, представляло собой длинные, блестящие
нити.
Вначале получение искусственных волокон было связано
с переработкой природного сырья, обладающего волокнистой
структурой, например древесной целлюлозы. Такое положение
сохранялось до 1938 г., когда впервые (если не считать
получение стеклянного волокна) было изготовлено волокно
нейлон, являющееся синтетическим волокном в полном смысле этого
слова. Исходное сырье для этого волокна уже не природный
-волокнистый материал, а синтезированный из простых веществ
полимер с волокнообразующими свойствами.
Должно существовать также четкое различие между
искусственными волокнами (вискозным, медно-аммиачным, ацетатным,
29

альгинатными, ардилем и др.) и синтетическими волокнами
(нейлоном, виньоном, дакроном, орлоном и др.)- Первые из них
получены путем переработки природных волокнистых
материалов, вторые — путем химического синтеза из простейших
веществ.
Цепные молекулы. Первые значительные успехи в изучении
структуры твердых тел были достигнуты Лауэ и Бреггом при
помощи рентгенографических исследований простейших
кристаллических веществ. При помощи рентгеновских лучей им удалось
определить размеры молекулы и сделать заключение о
расположении атомов в молекулах. Этот метод исследования,
распространенный Спонслером и позднее Астбери на волокна, позволил
установить, что шерсть, хлопок и другие волокнистые материалы
состоят из очень тонких и длинных нитевидных молекул. Как
для получения хорошей пряжи необходимо достаточно длинное
хлопковое волокно (хлопковое волокно, имеющее длину менее 6 мм,
практически не может быть переработано в пряжу), так и для
образования хорошего волокна необходимы очень длинные
молекулы. Длинные, тонкие и вытянутые молекулы натурального
волокна являются как бы моделью самого волокна. Целлюлозные
волокна состоят из длинных цепных молекул, построенных из
остатков глюкозы, связанных определенным образом:
НС
СН2ОН—НС HOCH
о
V
I
неон
о
л
неон сн—сн2он
HOCH О
о
л
СН2ОН—НС НОСИ
С
неон
30

Молекула глюкозы имеет следующее строение:
НС
СН2ОН—НС HOCH
о неон
сн
он
Глюкозный остаток в целлюлозной цепи представляет собой
молекулу глюкозы, от которой отщеплена одна молекула воды:
А
НС
СН2ОН—НС HOCH
о неон
Y
Следует заметить, что макромолекулы целлюлозы состоят,,
по-видимому, исключительно из глюкозных остатков; остатки
в цепи повернуты один относительно другого на 180°, так что
повторяющимся звеном молекулы целлюлозы являются два
глюкозных остатка, или остаток целллобиозы, имеющий длину 10,28 к,
т. е. несколько больше одной миллионной части миллиметра.
Отсюда следует, что макромолекула целлюлозы, состоящая из
миллиона звеньев целлобиозы, имеет длину около 1 мм.
Современными методами определения молекулярных весов
природной целлюлозы установлено, что число глюкозных
остатков в макромолекуле хлопка может достигать 10 000;
соответственно длина ее достигает примерно 0,005 мм. Объекты с
размерами такого порядка можно различить, поэтому и возникает
вопрос, почему же макромолекулы невозможно видеть в
микроскоп? Причина этого заключается в том, что другие измерения
макромолекулы чрезвычайно малы.
СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ
Раньше считали, что молекула целлюлозы состоит примерно
из 2000 глюкозных остатков, однако в настоящее время найдено,
что для хлопковой целлюлозы это число достигает по крайней
мере 10 000. Величина, показывающая из какого числа
элементарных звеньев состоит макромолекула, называется степенью
31

полимеризации (СП). Известно, что поперечник
макромолекулы целлюлозы равен примерно 7,5 A:
СНоОН-
поэтому мы можем подсчитать отношение длины макромолекулы
целлюлозы со степенью полимеризации 10 000 к ее поперечнику:
1Q°QQ -10,28a
- = 7000.
7.5A
Таким образом, основная характеристика, типичная для
волокон (большое отношение длины к диаметру), вполне применима
и к макромолекулам этих волокон. Более того, величина этого
отношения для макромолекул может быть даже выше, чем для
волокон (важно, что эти величины одного порядка).
Существует еще слишком много непонятного в отношении
степени полимеризации природных полимеров, поэтому нельзя
с достоверностью определить эту величину. Обычно при
использовании для определения молекулярных весов различных
методов (вискозиметрического, осмотического, метода концевых
групп, метода седиментационного равновесия в
ультрацентрифуге) получают очень различные результаты. Вопрос о точной
величине степени полимеризации остается открытым, однако нет
никаких оснований сомневаться в том, что она не отличается
от экспериментально найденной, скажем, в тысячи раз. Таким
образом, молекулы волокнистых материалов представляют собой
длинные тонкие нитевидные частички.
В 1955 г. в научном институте Ширлея было проведено
сравнительное исследование молекулярных весов и определение
неоднородности по молекулярному весу образцов четырех волокон:
обычного вискозного шелка, тенаско (упрочненное вискозное
волокно), медно-аммиачного и дурафила (высокопрочное вискозное
волокно). Образцы обрабатывали смесью 75 ч. азотной кислоты,
20 ч. уксусной кислоты и 5 ч. уксусного ангидрида. Полученные
нитраты растворяли в ацетоне и фракционировали методом
дробного осаждения последовательным добавлением к ацетоновому
раствору небольших порций гексана, не растворяющего нитраты
целлюлозы и являющегося осадителем.
Фракционирование представляет собой сложную операцию,
в результате которой получают значительное число фракций.
32

Каждую фракцию подвергали очистке и определяли
характеристическую вязкость растворов ее в бутилацетате. Первая
осажденная фракция состояла из наиболее длинных молекул,
обладающих наивысшей степенью полимеризации. В состав второй
фракции входили молекулы, длина которых несколько меньше,
чем длина молекул первой фракции, и т. д. Последняя фракция
состояла из наиболее коротких молекул. На основании
полученных при этом данных подсчитали среднюю степень полимеризации
каждой фракции. Результаты, приведенные в табл. 5,
характеризуют содержание в изученных образцах фракций с низким,
средним и высоким значением степени полимеризации.
Таблица 5
Содержание низко- и высокомолекулярных фракций в различных
гидратцеллюлозных волокнах
Волокно
Процентное содержание фракций
со степенью полимеризации
ниже 500
от 500 до 1000
выше 1000
Вискозный шелк. . . . .
Тенаско
Медно-аммначный шелк .
Дурафил
72,6
55,2
49,3
34,0
24,5
38,7
35,0
34,6
2,9
6,1
15,7
31,4
В процессе получения медно-аммиачного волокна,
принципиально отличающемся от процесса получения вискозных
волокон, целлюлоза деструктируется меньше. Волокно дурафил,
обладающее высокой прочностью, содержит значительно большее
количество высокомолекулярных фракций, чем другие
вискозные волокна; наименее прочный вискозный шелк характеризуется
высоким содержанием низкомолекулярных фракций. Поэтому
общим является следующее положение: для того, чтобы получить
хорошее волокно, следует по возможности избегать деструкции
полимера. Часто бывает легко получить волокно с высокой
прочностью путем его вытягивания, однако действительная прочность
волокна как в продольном, так и в поперечном направлениях
и высокая усталостная прочность возможны только при
сохранении «волокнистой» структуры макромолекул. Природные волокна
состоят из длинных цепных макромолекул полимеров;
перерабатывая эти полимеры в искусственные волокна, надо по
возможности не допускать деструкции этих длинных молекул. При
создании синтетических волокон полимер синтезируют в условиях,
способствующих получению его с достаточно высоким
молекулярным весом, обеспечивающим хорошие свойства волокна.
3 Монкрифф 442 33

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕСА ПОЛИМЕРОВ РАЗЛИЧНЫХ ВОЛОКОН
Молекулы обычных низкомолекулярных веществ, таких, как
бензол или бутилацетат, обладают всегда одинаковым весом и
размерами (мы исключаем здесь небольшие весовые различия между
молекулами, содержащими различные изотопы). Молекулы же
полимера значительно различаются по этим показателям: одни
из них длиннее, другие — короче. Так, например, синтетический
полимер, применяемый для формования волокна, может
наполовину состоять из молекул с молекулярным весом 15 000—18 000
и, кроме того, может содержать молекулы с низким молекуляр-
5000 ЮООО 15000 20000
Молекулярный вес
Рис. 12. Кривая относительного распределения
макромолекул полимера по молекулярному весу
ным весом (около 1000) и с молекулярным весом,
превышающим 50000. Наличие в полимерах молекул различного
молекулярного веса количественно характеризуется кривыми распределения,
аналогичными изображенной на рис. 12. Если полимер содержит
значительное число очень коротких молекул (с молекулярным
весом порядка 1000), средний молекулярный вес его за счет этого
значительно снижается; в данном случае более близким к
действительности может оказаться значение молекулярного веса,
которым обладает наибольшее число макромолекул.
Волокна из регенерированной целлюлозы. Раньше считали,
что природная целлюлоза имеет степень полимеризации, равную
примерно 2000, что соответствует молекулярному весу —320 000.
Однако в настоящее время известно, что средняя степень
полимеризации целлюлозы достигает 9000, а средний молекулярный
вес —полутора миллионов. В процессе переработки целлюлозы
длина ее цепей значительно снижается. Степень полимеризации
целлюлозы в медно-аммиачном волокне составляет примерно 500 *,
в вискозном волокне —около 400, в ацетатном —около 300.
* В действительности степеиь полимеризации целлюлозы в вискозном и медио-
аммиачном волокне обычно равна только 320—350 и редко достигает 400.
(Прим. ред.)
34

Ценные свойства получаемых волокон зависят от того, в какой
мере сохранена исходная длина молекул целлюлозы; уменьшение
их длины приводит к снижению разрывной и усталостной
прочности волокна; поэтому в процессе производства волокна
стремятся уменьшить деструкцию целлюлозы, хотя она все же
неизбежна. Так, в составе вискозного шелка имеются молекулы, длина
которых составляет всего лишь 3—4% от длины молекул
исходной целлюлозы. Основное снижение длины молекул целлюлозы
имеет место в процессе переработки древесины в листовую
целлюлозу.
Синтетические волокна. Молекулярный вес синтетических
полимеров, перерабатываемых в волокно, высок, несмотря на то,
что различные методы определения молекулярных весов дают
различные результаты. Так, например, молекулярный вес
нейлона составляет 12 000—20 000. Было установлено, что для
получения волокна виньон с удовлетворительными свойствами
сополимер винилхлорида и винилацетата должен иметь молекулярный
вес в пределах 9500—28 000.
Было найдено, что в начальной стадии полимеризации вообще
не получаются полимеры, способные превращаться в волокна;
для получения волокна с удовлетворительными свойствами
необходим полимер достаточно высокого молекулярного веса. Сначала
получается волокно непрочное и хрупкое, затем по мере
увеличения молекулярного веса волокнообразующие свойства полимера
улучшаются и улучшается качество получаемого волокна. Для
нейлона это может быть проиллюстрировано следующими
данными.
Влияние молекулярного веса полимера на свойства получаемого волокна
нейлон
Молекулярный вес Волокнообразующие свойства полимера
Ниже 4000 Волокно не образуется
4000—6000 Непрочное хрупкое волокно
6000—8000 Непрочное, но менее хрупкое волокно
8000—10 000 Легкость образования волокна и его
прочность возрастают
Выше 10 000 Волокно с удовлетворительными
свойствами
Итак, для получения волокна с удовлетворительной
прочностью необходим полимер, средний молекулярный вес которого
выше определенного минимального значения. Однако нельзя
увеличивать молекулярный вес до бесконечности. Если, например,
молекулярный вес нейлона превышает 30 000, его растворимость и
плавкость исчезают. Получить же волокно из таких нераство-
ряющихся и неплавящихся полимеров трудно, хотя и
возможно (например, формование волокна тефлон, стр. 422—423).
3* 35

Различные виды среднего молекулярного веса
полимеров
Полимеры состоят из смеси макромолекул различной длины,
поэтому их молекулярный вес является всегда средним
молекулярным весом.
Существует два типа средних молекулярных весов полимеров;
определение одного из них связано с определением числа молекул
(среднечисленный молекулярный вес), определение другого
основано на определении среднего веса макромолекул (средневесовой
молекулярный вес).
Среднечисленный молекулярный вес.
Среднечисленный молекулярный вес полимера находят путем
деления веса полимера на число макромолекул. Этот средний
молекулярный вес определяют осмотическим методом или методом
концевых групп. Среднечисленный молекулярный вес
математически можно выразить следующим образом:
M -M x ^L"L
где Мп —среднечисленный молекулярный вес;
Мо —молекулярный вес мономера или чередующегося звена
макромолекулы;
nL —число цепей длиной L.
Для иллюстрации рассмотрим полимер, молекулы которого
построены из звеньев с молекулярным весом Мо, равным 44
D4 —молекулярный вес звена поливинилового спирта):
H ОН
і І
— С— С —
І І
H H
Предположим, что этот полимер содержит:
2 молекулы с молекулярным весом 44, состоящие каждая
из одного звена;
3 молекулы, каждая из которых состоит из двух звеньев
и имеет молекулярный вес 88;
4 молекулы, каждая из которых состоит из трех звеньев
и имеет молекулярный вес 132;
3 молекулы, каждая из которых состоит из четырех звеньев
и имеет молекулярный вес 176;
3 молекулы, каждая из которых состоит из пяти звеньев
и имеет молекулярный вес 220;
1 молекулу, состоящую из шести звеньев, имеющую
молекулярный вес 264.
Состав такого полимера изображен на рис. 13.
36

Чтобы найти среднечисленный молекулярный вес, необходимо
просуммировать произведение L и nL:
У L„L = 2-1+3-2+ 4-3+ 3-4+ 3-5 + 1-6 = 53.
Найдя затем 2nL:
2 nL = 2 + 3 + 4 + 3 +3+1 = 16,
вычислим приблизительно искомую величину:
Ж„ = 44--^-= 146.
Если исходить из предположения, что полимер содержит не
две молекулы с молекулярным весом 44 и три молекулы с
молекулярным весом 88, а соответственно два и три миллиона таких
молекул, мы пришли бы к такому же значению среднечисленного
молекулярного веса.
Средневесовой
молекулярный вес.
Средневесовой молекулярный вес
полимеров может быть определен,
например, методом светорассеяния.
Эффект рассеивания света
растворами полимеров зависит не только
от числа частиц в растворе, но .
и от их величины, поэтому
математически средневесовой
молекулярный вес выражают
следующим образом:
ЦЦ 88 132 176 220 26 b
Молекулярный dec частиц
Рис. 13. Распределение частиц
полимера по их величине
где Mw — средневесовой молекулярный вес;
ML —молекулярный вес молекулы длиной L;
WL —общий вес молекул, имеющих длину L (т. е.
WL = nL- ML,
где nL —число молекул, имеющих длину L).
Вычислим средневесовой молекулярный вес полимера, состав
которого изображен на рис. 13. Предварительно вычислив сумму
2MW
58)+ 132D-132)+ 176C-176) +
+ 220 C • 220) + 264 ( 1.264) = 404 624
и сумму значений WL
2^l = 2-44 + 3-88 + 4-132 + 3-176 + 3-220+ 1-264 = 2332,
37

получим средневесовои молекулярный вес:
Т7 404 624 „„ , , .
Mw = - 2332 = 173 (приблизительно).
Значение средневесового молекулярного веса отличается от
значения среднечисленного молекулярного веса. Наличие в полимере
большого количества небольших молекул оказывает влияние
главным образом на среднечисленный молекулярный вес, так как
эти молекулы вызывают увеличение nL в большей мере, чем
увеличение ML. Низкомолекулярные фракции оказывают малое
влияние на результаты определения средневесового
молекулярного веса, который, однако, может резко возрасти при
сравнительно незначительном увеличении в полимере числа очень
больших молекул.
Методы определения молекулярных весов
Методы определения молекулярных весов полимеров весьма
специфичны, чем и объясняется различие в результатах,
полученных по этим методам. Одна из главных трудностей осуществления
этих методов заключается в необходимости предварительного рас-
творени я полимеров; при этом часто возникает опасение, что
во время растворения может произойти деструкция
макромолекул, из-за чего результаты получаются заниженными. Нейлон
обычно растворяют в ж-крезоле; во избежание деструкции его
макромолекул процесс растворения надо проводить при низкой
(комнатной) температуре. Поэтому обычно растворение нейлона
проводят при механическом встряхивании в течение 24 час.
Целлюлоза растворима только в высококонцентрированных
растворах электролитов, а растворение целлюлозы в таких растворах
всегда сопровождается деструкцией. Однако существует ряд
методов (например, метод Хэуорса, см. ниже), свободных от этих
недостатков.
Ниже излагаются основные принципы определения
молекулярных весов полимеров*.
* Вискозиметрический метод определения молекулярного веса полимеров
является наиболее простым и чаще всего применяется. Однако этот метод
пригоден только, если заранее определены какям-либо другим методом константы а
и К в уравнениях, связывающих вязкость с молекулярным весом, что дает
возможность вычислить величину молекулярного веса по вязкости. Поэтому
данный метод пригоден только для определения молекулярного веса известных
полимеров.
Осмотический метод определения молекулярного веса полимеров является
объективным, т. е. может быть использован для любого полимера, но он
экспериментально более трудоемок, сложен н непригоден для полимеров с
молекулярным весом менее 10 000 и более 500 000. Метод определения молекулярного
веса полимера по концевым группам является объективным, т. е. пригоден для
любого полимера, однако применение его ограничено только полимерами,
имеющими легко определяемые концевые группы, число которых равняется 1 или 2.
Кроме того, этот метод обычно применим только для полимеров с молекулярным
весом не более 50 000—100 000. (Прим. ред.)
38

1. Определение вязкости растворов. Чем выше молекулярный
вес полимера, тем выше вязкость его растворов. Длинные
молекулы растворенного полимера переплетаются и затрудняют
течение раствора. Определение вязкости растворов нейлона в м-кре-
золе можно проводить для контроля технологического процесса
поликонденсации нейлона, используя вискозиметр Оствальда
(рис. И). Определяют время, необходимое для истечения объема
раствора полимера, заключенного между метками / и 2, через
капилляр. Чем выше молекулярный вес полимера,
тем выше вязкость его раствора и больше время
истечения.
2. Определение скорости седиментации в
ультрацентрифуге. Если раствор полимера оставить в
покое, возможно понадобится двадцать лет для
заметного перемещения более тяжелых молекул ко дну
сосуда. В ультрацентрифуге развивается ускорение
в полмиллиона g (g — ускорение силы тяжести).
Измеряя скорость седиментации, которая в этих
условиях проходит достаточно быстро, получают
диаграмму, характеризующую распределение
молекул по длине—своего рода штапельную диаграмму,
какую обычно строят для характеристики шерсти
или хлопка.
3. Определение осмотического давления.
Применение этого метода ограничено, однако он полезен
для определения молекулярных весов, не
превышающих 100 000.
4. Метод светорассеяния растворов полимеров.
Этот метод сравнительно новый, но, по-видимому,
.получит широкое распространение.
5. Определение концевых групп в полимерах химическим
методом. Возьмем к примеру полиамидное волокно, каждая
макромолекула которого имеет концевые функциональные группы —
карбоксильные или аминогруппы. Если определить содержание
одной из этих групп, можно вычислить молекулярный вес
полиамида.
Если полиамид в процессе синтеза был стабилизирован
(стр. 276) кислотой, содержание концевых карбоксильных групп
в нем будет выше, чем аминогрупп, но все же один из обоих типов
функциональных групп при всех условиях сохраняется.
Определяя полусумму концентраций обеих функциональных групп,
можно всегда измерить молекулярный вес полиамида.
Определение концевых групп в молекуле целлюлозы. Метод
«концевых групп», имеющий важное значение для определения
молекулярных весов, разработан Хэуорсом с сотрудниками. Глю-
козные остатки, расположенные на концах молекулярной цепи
целлюлозы, отличаются от глюкозных остатков, расположенных
39
Рис. 14.
Вискозиметр
Оствальда

в середине цепи, наличием четвертой гидроксильнои группы.
В результате полного метилирования целлюлозы:
СН2ОН
он
Me О
аме
н
H2OMe
и последующего гидролиза метилцеллюлозы образуются 2, 3, 4, 6-
тетраметилглюкоза (I), 2, 3, 6-триметилглюкоза (II) и 1, 2, 3, 6-
тетраметилглюкоза (III) *. Однако 1, 2, 3, 6-тетраметилглюкоза
СНоОМе
* Принята следующая нумерация углеродных атомов глюкозного остатка
целлюлозы.
H -СН-О
он ґ
н
I-OH
•с
I H
он
40

неустойчива и, отщепляя в процессе гидролиза метальную группу
при первом углеродном атоме, переходит в 2, 3, 6-триметилглю-
козу.
Макромолекулы целлюлозы, состоящие из п + 2 глюкозных
остатков, при метилировании и гидролизе образуют одну
молекулу 2, 3, 4, 6-тетраметилглюкозы и п + 1 молекул 2, 3, 6-три-
метил глюкозы.
Определив количество тетраметилглюкозы, образующейся при
гидролизе известного количества метилированной целлюлозы,
можно подсчитать длину ее макромолекул. Если при гидролизе
100 частей целлюлозы образовалась 1 часть тетраметилглюьизы,
то макромолекулы содержат в среднем 100 остатков глюкозы.
Следует, однако, ввести ряд поправок, учитывающих изменение-
веса целлюлозы при метилировании и гидролизе. С учетом этих
поправок средняя степень полимеризации целлюлозы в
приведенном примере получается равной 69. Молекулярный вес
целлюлозы со средней степенью полимеризации, равной 100,
составляет 16 218, так как молекулярный вес глюкозного остатка С6Н10О5
равен 162, а концевых глюкозных остатков С6НПО6 и С6Н11О5 —
соответственно 179 и 163. Молекулярный вес тетраметилглюкозы
СЙН8О2 (ОСН3L —236. Следовательно, после метилирования
и гидролиза 16 218 частей целлюлозы образуется 236 частей
тетраметилглюкозы, и коэффициент для подсчета степени
полимеризации (вообще говоря, практически постоянный при достаточно
s 16218
высоких значениях молекулярного веса) составляет fi , т. е.
около 69.
Концевые группы в макромолекуле нейлона. У макромолекул
нейлона концевыми являются амино- и карбоксильные группы •—
наиболее реакционноспособные группы полимера; содержание
этих групп относительно невелико и тем меньше, чем больше
длина макромолекул. В производстве нейлона 66 полимер обычно
стабилизуют добавками уксусной кислоты, которая снижает
содержание концевых аминогрупп (практически, однако, не до
нуля) и увеличивает содержание карбоксильных концевых групп.
Обычно нейлон окрашивают дисперсионными красителями;
при этом механизм крашения сводится главным образом к
растворению красителя в волокне, и природа концевых групп не
оказывает влияния на процесс крашения; кислотные красители не могут
быть использованы для удовлетворительного крашения нейлона,
так как они дают неравномерные окраски из-за неравномерности
структуры волокна, возникающей, по-видимому, при
вытягивании его в холодном состоянии. Однако можно ожидать, что в
будущем нейлон будут красить кислотными красителями. В этом
случае сродство нейлона к кислотным красителям будет являться
важным фактором. Чем выше у нейлона содержание концевых
аминогрупп и ниже число карбоксильных групп, тем выше
сродство этого волокна к кислотным красителям. Молекулы, оканчи-
41

вающиеся аминогруппами, будут обладать значительно более
высоким сродством к кислотным красителям, чем молекулы,
имеющие на конце карбоксильные группы. Было проведено
исследование возможности применения в качестве стабилизаторов для
нейлона вместо кислот веществ основного характера. Установлено,
-что для этой цели пригодны два нелетучих основания — М-амино-
пропилморфолин и М-аминогексилморфолин; применение этих
веществ не нарушает нормального процесса формования волокна
(хотя и наблюдалась повышенная засоряемость фильер из-за
подтекания расплава). Волокно, полученное из смолы, стабилизс-
0,8
%
% 0.2
«3
0,5 1,0 1,5 2,0
Расход 0,1 н раствора HCL в мл
Рис. 15. График кондуктометрического
титрования нейлона.
ванной одним из этих
производных морфолина, почти не
отличается по свойствам от
обычного нейлона; однако
поглощение этим волокном кислотного
красителя (нафталин-шарлах
4RS, используемого обычно для
характеристики накрашиваемо-
сти) примерно в два раза выше,
чем поглощение этого красителя
обычным нейлоном. Нейлон,
стабилизованный веществами
основного характера, возможно
вытеснит нейлон,
стабилизованный кислотами; преимущество
такого волокна заключается
в возможности применения для его крашения кислотных
красителей, обычно используемых для крашения шерсти и дающих
прочные окраски.
Определение концевых групп в нейлоне. Метод определения
концевых амино- и карбоксильных групп нейлона предложен
Вальтцем и Тейлором.
Определение концевых аминогрупп.
Навеску в 2 г сухого нейлона растворяют в 50 мл чистого фенола
и добавляют 25 мл 95%-ного этилового спирта и 25 мл воды.
При этом осаждения полимера не происходит. При непрерывном
легком встряхивании полученный раствор титруют из
микробюретки децинормальным раствором соляной кислоты. В процессе
титрования через равные промежутки времени замеряют
электрическое сопротивление титруемого раствора и строят графическую
зависимость электропроводности (величина, обратная
сопротивлению) от количества добавленной кислоты. Получаемые при этом
точки образуют две прямые линии (рис. 15), точка пересечения
которых соответствует точке нейтрализации, так как количество
-соляной кислоты, добавленное к этому моменту, эквивалентно
содержанию в нейлоне аминогрупп. Электропроводностью
макромолекул полимера, обладающих малой подвижностью, при этом
пренебрегают; так как анион хлора обладает средней подвиж-
42

ностью, на первой стадии титрования электропроводность
медленно возрастает; однако по достижении точки нейтрализации
наличие свободных ионов водорода, обладающих высокой
проводимостью, резко увеличивает электропроводность раствора.
Поэтому точка резкого изменения электропроводности
соответствует моменту появления в растворе ионов водорода и
свидетельствует о наступлении момента нейтрализации.
Определение концевых карбоксильных
групп. В качестве рабочего раствора для титрования
применяют децинормальный раствор едкого кали в смеси с 10°о
метилового спирта и 90% бензилового спирта. В данном случае в
качестве растворителя не может быть использован фенол ввиду того,
что он обладает кислотными свойствами и взаимодействует
со щелочью. Поэтому нейлон растворяют в бензиловом спирте
при 175°, добавляют едкое кали и индикатор фенолфталеин,
который, будучи вначале бесцветным, краснеет при избытке
щелочи.
Карбоксильные группы можно определять также и кондукто-
метрическим методом, но в этом случае не получаются такие
хорошие результаты, как при определении аминогрупп;
титрование с индикатором является наиболее простым по выполнению.
Определение среднечисленного молекулярного веса. Метод
определения химического эквивалента концевых групп нейлона
относится к группе методов, при помощи которых определяют
среднечисленный молекулярный вес. Допустим, найдено, что 2 г
нейлона содержат 0,06 мг-экв концевых аминогрупп (это значит,
что на титрование их пошло 0,6 мл децинормального раствора
соляной кислоты) и 0,1 мг-экв карбоксильных концевых групп
(на нейтрализацию пошло 1,0 мл децинормального раствора едкого
кали). Следовательно, в 1 г нейлона содержится 0,03 мг-экв
концевых аминогрупп и 0,05 мг-экв концевых карбоксильных групп,
что в сумме составит 0,08 миллиэквивалента концевых групп.
Отсюда следует, что 12 500 г нейлона содержат 1 г-экв концевых
групп, а 25 000 г нейлона будут содержать 2 г-экв этих групп.
Каждая макромолекула нейлона содержит две концевые
функциональные группы (если молекула является линейной, а не
разветвленной); отсюда среднечисленный молекулярный вес данного
образца нейлона равен 25 000.
Эквивалент нейтрализации концевых аминогрупп технических
образцов нейлона обычно равен около 0,04 мг-экв/г (или 0,04 экв/кг):
содержание карбоксильных групп несколько выше и достигает
примерно 0,06 мг-экв/г. Молекулярный вес, вычисленный на
основании этих значений, составляет примерно 20 000.
Неоднородность полимеров по длине цепей макромолекул
и неровнота волокон по длине. В заключение можно провести
аналогию между неровнотой природных волокнистых материалов,
например хлопка или шерсти, по длине волокон и неоднородностью
полимеров по длине макромолекул, из которых состоят эти
43

волокна. Пучок волокон, взятый наугад, состоит из волокон,
значительно различающихся по длине; точно так же одиночное
волокно построено из длинных нитевидных молекул, значительно
различающихся между собой по длине.
Причина того, что разные методы определения молекулярного
веса дают различные результаты, возможно заключается в том,
что при помощи этих методов определяют различные свойства
макромолекул.
В полимерах возможно также существование слабых связей,
соединяющих между собой отдельные макромолекулы; при одних
методах определения молекулярного веса эти связи могут быть
разрушены, при других — нет.
ЛИТЕРАТУРА
W. T. A s t b u г у, «Fundamentals of Fibre Structure», 1933.
L. S і m m e n s and A. R. U г q u h a r t, «The Structure of Textile Fibres»,
J. Text. Inst., 40, РЗ, 1949.
F. Howlett, «Fibres and Plastics», ibid., 40, P. 241, 1948.
J. M. Preston, «Fibre Science», Manchester, 1949.
W. N. H a w о r t h and H. M а с h e m e г, J. Chem. Soc, 2270 and 2370,
1932; 1888, 1939.
W. G. H a r 1 a n d, «Fractionation of Nitrated Rayons», J. Text. Inst., 46,
T483—T499, 1955.
Глава ПІ
СИНТЕЗ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩИХ ПОЛИМЕРОВ
Как только было установлено, что, для того чтобы материал
обладал волокнообразующими свойствами, молекулы его
непременно должны иметь очень большую длину, химики приступили
к рассмотрению вопроса о возможности создания таких молекул
химическим путем — т. е. возможности получения синтетических
волокон. При этом вспомнили, что еще Э. Фишер, пытавшийся
синтезировать протеины, получил полипептид, состоящий из
девятнадцати остатков глицина — аминоуксусной кислоты (в
настоящее время термином полипептид обозначают полимер,
содержащий большое число амидных связей —CONH—).
Натуральный шелк, шерсть и нейлон являются полипептидами
(этот термин, однако, чаще применяется в органической химии
для обозначения белков и аналогичных соединений; [нейлон же
чаще всего называют полиамидом).
СИНТЕЗ ДЛИННЫХ МОЛЕКУЛ
В своих исследованиях при синтезе полипептидов,
обладавших сравнительно короткими молекулами, Фишер столкнулся
со значительными трудностями. Спустя 30—40 лет, несмотря
44

на огромные достижения в вопросах химического строения веществ
и синтеза, проблема создания длинных полимерных молекул
продолжала оставаться трудно разрешимой. Одной из причин этого
являлось недостаточное внимание химиков к веществам с
большими молекулами ввиду их нерастворимости, неплавкости,
отсутствия способности кристаллизоваться и химической инертности;
из-за этого подобные вещества называли продуктами «осмолення»
и считали отходами. У. Карозерс нашел, что эти отходы гораздо
больше напоминают древесину, каучук или волокна, чем обычные
низкомолекулярные вещества. Карозерс, будучи работником
фирмы Дюпон, был свободен в выборе области исследований.
С большой прозорливостью и отвагой он начал исследования
в области синтеза полимеров, считавшихся до того времени ни
на что не пригодными веществами.
Получение линейных полимеров методом поликонденсации
Карозерс нашел, что две молекулы вещества, в одной молекуле
которого содержатся две реакционноспособные, или
функциональные группы, могут реагировать между собой, образуя новую,
вдвое большую молекулу, на концах которой также содержатся
две функциональные группы. Далее возможно соединение двух
таких молекул и т. д., в результате чего образуются очень
длинные молекулы.
Если в качестве исходного вещества взять є-оксикапроновую
кислоту, ее карбоксильная группа может реагировать с гидро-
ксильной группой другой такой же молекулы:
НО (СН2M СООН -f HO (СН2M СООН ->
Мономер Мономер
-> НО(СН2MСОО(СН2),СООН -f Н2О.
Димер
Две молекулы димера при взаимодействии образуют еще более
длинную молекулу.
НО (СН2MСОО (СН2MСООН + НО (СН2MСОО (СН2MСООН ->
Димер Димер
-* НО (СН2M СОО (СН2M СОО (СН2M СОО (СН2M СООН + Н2О.
Тетрамер
Следует отметить, что исходное соединение называют
мономером^ продукт, образующийся при конденсации двух молекул
мономера, —димером, трех молекул мономера
—тримером и т. д. Конечный продукт H [О (СН2MСО]„ОН,
получающийся при конденсации большого числа (п) молекул мономера —
«НО (СН2MСООН^ НЮ (СН2MСО]„ОН + (п — 1) Н2О
— называют полимером.
Приведенная реакция известна под названием реакции
поликонденсации. Характерной особенностью этой
45

реакции является отщепление в процессе ее простых веществ, таких
как вода, аммиак или хлористый водород. Если поликонденсации
подвергнуть не Е-оксикапроновую кислоту, а ее хлорангидрид,
получаемый полимер будет иметь точно такой же состав, как
и в предыдущем случае, но вместо воды будет выделяться
хлористый водород:
п НО (СН2M СОС1 -> H [О (СН2M CO]n Cl + (и — 1 ) НС1.
Образование при поликонденсации низкомолекулярных
соединений отличает эту реакцию от реакции полимеризации, когда
в процессе образования полимера никакие побочные соединения
не отщепляются.
Линейные полимеры. Полимеры, получаемые в процессе реакции
поликонденсации, схема которой приведена выше, называют
линейными, так как они состоят из длинных неразветвленных
макромолекул, которые могут характеризоваться лишь одной
длиной, поперечником их можно пренебречь ввиду его малой
величины в сравнении с длиной. Такие молекулы при достаточно
большой длине обладают волокнообразующими свойствами.
Карозерс, изучавший в различных условиях поликонденсацию
оксикислот, предложил способ проверки способности получаемых
полимеров к волокнообразованию. Этот способ состоит в том,
что в расплавленный полимер опускают стеклянную палочку
и быстро ее вынимают; при этом за палочкой тянется тонкая
нить расплавленного полимера.
На первых стадиях реакции поликонденсации образуются
полимеры, дающие слабое волокно. Поэтому Карозерс продолжал
реакцию до тех пор, пока из образующегося полимера не
получилось прочное волокно. Полимеры с достаточно высоким
молекулярным весом, дающие прочные волокна, Карозерс назвал
суперполимерами. Как только были разработаны научные основы
метода и была показана возможность синтеза полимеров с волокно-
образующими свойствами, последовало промышленное
осуществление этих методов.
Различные типы линейных полимеров, получаемых
по реакции поликонденсации
Если при поликонденсации оксикислот, как это было
показано выше, образуются полиэфиры:
п НО (СН2M СООН -> H [О (СН2M СО]П ОН + (п — 1 ) Н2О,
Оксикислота Полиэфир
то поликонденсация аминокислот приводит к образованию
полиамидов:
п H2N (СН2M СООН -> H fNH (СН2M СО]П ОН + (п— 1 ) Н2О.
Аминокислота Полиамид
46

Так как синтез аминокислот обходится сравнительно дорого^
для синтеза полиамидов могут быть использованы менее дорогие
диамины и дикарбоновые кислоты:
n H2N (CH2NNH2 + п НООС (СН2L СООН ->
Диамин Дикарбоновая кислота
-*¦ H [NH (СН2N NHCO(CH2L СО]„ ОН + Bп — 1) Н3О;
Полиамид
точно так же для получения полиэфиров вместо оксикислот могут
быть использованы двухатомные спирты — гликоли и
дикарбоновые кислоты:
п НО (СН2N ОН + п НООС (СН2L СООН ->
Двухатомный Дикарбоновая
спирт кислота
-> H [О (СН2N ОСО (СН2L СО]„ ОН + Bп — 1 ) Н2О.
Полиэфир
Несомненно, большинство читателей этой книги знаком»
с химическими формулами, однако для некоторых эти формулы
мало понятны. Однако необходимо иметь представление о
сущности общих методов синтеза полимеров, поэтому мы постараемся
разъяснить эти формулы.
Полиамид, формула которого в сокращенном виде имеет
следующее написание:
H [NH (СН2N NHCO (СН2L СО]Л ОН,
при п, равном 3 (где п — степень полимеризации), можно
изобразить следующим образом:
H2N(CH2)eNHCO(CH2LCONH(CH2NNHCO(CH2LCONH(CH2)eNHCO(CH2LCOOH.
Если п = 50, что значительно ниже степени полимеризации7
полиамидов, обладающих волокнообразующими свойствами,,
строение молекулы можно изобразить следующим образом:
H2N(CH2)eNHCO(CH2LCO[NH(CH2NNHCO(CH2LCO]48X
X NH(CH2NNHCO(CH2LCOOH.
Важно усвоить, что длина макромолекул волокнообразующих
полимеров очень велика по сравнению с поперечником этих
молекул.
Образование циклов при синтезе линейных полимеров
При поликонденсации е-оксикапроновой кислоты первая
стадия реакции протекает так, как это было изображено на стр. 45.
Однако возникает вопрос, почему эта реакция не может пройти:
47

внутри одной молекулы оксикислоты за счет взаимодействия ее
гидроксильной и карбоксильной групп:
НО(СН2MСООН
Причина этого заключается в малой устойчивости
образующегося при такой реакции семичленного цикла. Однако, если
•брать мономеры, при конденсации которых возможно образование
шести- или пятичленных колец, реакция циклизации
действительно имеет место. Так, при конденсации о-оксивалериановой
кислоты образуется циклический валеролактон:
н2 Чо
но(сн2Lсоон \ \
\/
сн2
Поэтому при выборе исходных мономеров для синтеза волокно-
образующих полимеров нужно останавливаться на таких,
которые не приводят к образованию устойчивых циклов. Известно,
что если при конденсации ожидается образование циклов с числом
членов более шести, процесс идет главным образом в направлении
образования линейных макромолекул, а реакция образования
циклов, если и имеет место, то лишь в незначительной степени.
Образование циклов с числом звеньев восемь и более при
поликонденсации практически вообще не имеет места *. Точно так же
аминокапроновая кислота при конденсации образует линейный
полимер, а аминовалериановая — шестичленный цикл, валеро-
лактам. Адипиновая кислота и гексаметилендиамин, исходные
вещества в синтезе полиамидов типа нейлона, реагируя на первой
¦стадии процесса, дают линейный димер:
H2N(CH2)C NHo -і- НООС(СН,LСООН->
Гексаметилендиамин Адипиновая кислота
-> H2N (СН2N NHCO(CH,L СООН - Н2О,
Линейный димер
* В процессе поликонденсации могут образоваться также циклы с числом
атомов более 8, как например, при получении капрона, когда образуются олиго-
меры с 14 атомами в кольце. (Прим. ред.)
48

а щавелевая кислота и этилендиамин — не полимер, а шести-
членный цикл:
сн,
/ \
СН._, NH
" 2 -' 2 NH СО
\ /
^ со
Таким образом, для синтеза волокнообразующих материалов
следует останавливаться на мономерах, обеспечивающих
возможность получения линейных полимеров и не способных к
образованию циклов. В последние годы был предложен целый ряд
мономеров с очень короткими молекулами, которые, однако, способны
образовывать линейные полимеры. Примером может служить
гликолевая кислота НОСН2СООН, из которой получают
полиэфир H [ОСН2СО];гОН, обладающий хорошей способностью
к волокнообразованию.
Волокна из полимеров, полученных путем поликонденсации
К волокнам, выпускаемым в промышленных масштабах
и вырабатываемым на основе полимеров, полученных методом
поликонденсации, относятся полиамидные волокна типа нейлона
и перлона L и полиэфирные типа терилена или дакрона.
Цепная полимеризация
Кроме поликонденсации, существует другой общий метод
синтеза полимеров — метод цепной
полимеризации. При цепной полимеризации образование полимера
происходит путем соединения отдельных молекул мономеров в цепочку
исключительно за счет перераспределения валентных связей.
Этот процесс не сопровождается изменением химического состава
молекул, как это имело место при поликонденсации, когда
происходит отщепление молекул воды, аммиака или хлористого
водорода.
Многие непредельные соединения, имеющие двойные связи,
например этилен и его производные, в определенных условиях
способны полимеризоваться. Простейшим случаем является
процесс полимеризации этилена:
СН2 = СН2 + СН2 = СН2 + СН2 = СН2 + СН2 = СН2- • •
• ¦ • -ь сн2 = сн2 ->
Этилен
-> — сн, — сн2 — сн2 — сн, — сн, — сн, —
— сн2 - сн2 сн2 — сн2 -
Полиэтилен
4 Монкрифф 4I2 49

Реакция полимеризации является частным случаем реакции
присоединения. Процессы полимеризации часто проводятся при
высоком давлении и повышенной температуре и обычно в
присутствии инициаторов или катализаторов.
В случае применения замещенных этилена реакция протекает
аналогичным образом, но при этом образуется полимер другого
типа. Заметим, что все полимеры, получаемые этим методом,
обладают волокнообразующими свойствами, зависящими в
основном не от характера химического строения полимера, а от длины
его линейных молекул.
В качестве примеров приведем формулы некоторых
мономеров и полимеров, получаемых путем полимеризации.
Этилен СН0--СН., Полиэтилен -(СИ,—СН,)-П
Монохлорэтилен, или Поливинилхлорид
винилхлорид -(СН2 — СНС1)-,, (основ-
СН.2=-СНС1 ной компонент
волокон виньон, винь-
он N и дайнел)
Дихлорэтилен, или Поливинилиденхлорид
винилиденхлорид, (саран) {СН2 — CCI,-)- n
СН2 = СС12
Цианистый этилен, Полиакрилонитрил
или винилцианид -(СН2 — СН-)-„
(акрплонитрил), [
СН, = CHCN CN
(волокна орлон, пан и
акрилан)
В промышленных масштабах на основе этих полимеров
выпускается целый ряд волокон.
ЛИТЕРАТУРА
«Collected Papers of Wallace H. Carothers on Polymerisation». Interscience,
New York, 1940.
W. H. С а г о t h e r s and J. W. H і 1 1. J. Amer. Chem. Soc, 54, 1559—87,
1932.
С. E. H. В a w n, «The Chemistry of High Polymers», London, 1948.
R. W. M о n с r і e f f, «The Genesis of Synthetic Fibre» Textile Manufacturer,
75, 285, 1949.
50

Глава IV
ОРИЕНТАЦИЯ МАКРОМОЛЕКУЛ И КРИСТАЛЛИЧНОСТЬ
ПОЛИМЕРОВ
РАСПОЛОЖЕНИЕ ВОЛОКОН В ПРЯЖЕ
Между синтезированным полимером, состоящим из огромного
числа длинных линейных макромолекул, и кипой хлопка или
шерсти, из которых прядут нити, можно провести некоторую
аналогию. Чтобы превратить синтезированный полимер в
волокнистый материал, пригодный для переработки, необходимо
проделать большую работу. То же относится и к хлопку или шерсти,
которые при переработке в пряжу обычным способом приходится
подвергать большому числу различных операций, приводящих
к параллелизации волокон и к кручению получаемой пряжи.
В настоящее время делаются попытки заменить кручение пряжи,
необходимое для придания волокнам сцепляемости, проклейкой
волокон различными смолами.
При исследовании нити, выдернутой из шелкового платья,
хлопчатобумажной ткани, шерстяного пуловера, джутового
мешка или сизалевого каната, можно убедиться, что все волокна
в ней расположены почти параллельно друг другу и по спирали
по отношению к продольной оси нити. Параллельность, или
ориентация волокон в направлении длины пряжи, является чертой,
общей для всех видов текстильной пряжи, нитей, строп и канатов.
Главное назначение крутки заключается в придании отдельным
волокнам взаимной сцепляемости, при отсутствии которой нить
обнаруживает очень низкую прочность; в качестве примера можно
привести ровницу. Если волокна в пряже получили хорошее
взаимное сцепление за счет кручения и проклейки смолами, то при
растягивании пряжи волокна не растаскиваются до тех пор, пока
нагрузка не возрастет до величины, вызывающей разрыв
отдельных волокон.
РАСПОЛОЖЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ В ВОЛОКНЕ
Данные, полученные различными физическими методами,
показывают, что в натуральных волокнах длинные молекулы
располагаются более или менее параллельно продольной оси
волокон, аналогично тому, как в пряже отдельные волокна
располагаются параллельно ее главной оси. Основными
источниками получения этих данных являются: 1) измерение
анизотропного набухания волокон; 2) измерение двойного лучепреломления
волокон; 3) рентгенографические исследования. Более подробно
эти явления и методы исследований будут рассмотрены ниже.
Однако следует отметить, что параллелизация макромолекул
в натуральных волокнах не является идеальной и для различных
4* 51

видов волокон изменяется в значительных пределах. Эти
различия даже в природных волокнах в значительной мере определяют
их свойства.
Прочность хлопкового и льняного волокна. Рассмотрим для
примера волокна хлопка и льна. Оба эти волокна состоят из
целлюлозы и практически не содержат лигнина; по химическому
составу они почти не различаются, но физико-механические
свойства их весьма различны. Хлопковое волокно имеет
временное сопротивление на разрыв 35—40 кг 1мм2 при разрывном
удлинении 6—7%, в то время как у льняного волокна временное
сопротивление составляет 75—82 кг/мм2 при
удлинении 1,5—2('о. Макромолекулы
целлюлозы, из которых построены оба волокна,
совершенно одинаковы; возможно, правда,
что макромолекулы льняного волокна имеют
несколько большую длину, чем
макромолекулы хлопка; однако это не является
серьезным различием.
Причина различия физико-механических
свойств этих волокон заключается в
расположении макромолекул. В льняном волокне
они сильно ориентированы, очень хорошо
параллелизованы и плотно упакованы друг
с другом вдоль оси волокна; в хлопке
некоторая часть макромолекул расположена
параллельно оси волокна, а значительная
часть макромолекул лежит под различными
и льняном (б) волокне углами к ней. Эти различия в расположении
макромолекул в хлопковом и льняном
волокнах изображены на рис. 16. При растяжении льняного
волокна почти все молекулы одновременно испытывают равные
напряжения, следствием чего и является высокая прочность
волокна. В хлопковом волокне нагрузка воспринимается в
основном теми макромолекулами, которые расположены параллельно
оси волокна; молекулы, расположенные почти под прямым
углом к оси волокна, мало или почти совсем не участвуют в
сопротивлении растягивающему усилию, поэтому прочность
хлопкового волокна значительно ниже, чем льняного. Вероятно,
при растягивании хлопкового волокна макромолекулы,
расположенные параллельно оси волокна, разрушаются раньше, чем
остальные макромолекулы успевают ориентироваться в
направлении растягивающего усилия.
Предположение о разрыве отдельных молекул раньше
отвергалось, однако в настоящее время к нему вновь возвращаются.
Если нагрузка, требующаяся для разрыва молекулы, меньше
суммарной силы взаимодействия между соседними молекулами,
происходит разрыв этой молекулы. Если же сила, необходимая
для разделения молекул друг от друга, меньше суммарной силы
52
Рис. 16. Ориентация
макромолекул
целлюлозы в хлопковом (а)

внутримолекулярного взаимодействия, происходит сползание
молекулы.
Из схемы, представленной на рис. 17, видно, что для разрыва
образца, состоящего из длинных молекул, необходимо преодо-
Рис. 17. Преодоление межмолекулярного
взаимодействия при разрыве волокна. Для растаскивания
длинных макромолекул необходимо преодолеть
силы межмолекулярного взаимодействия
большие, чем в случае коротких молекул
леть значительно большее межмолекулярное взаимодействие,
чем в случае коротких молекул. Теперь можно понять, почему
волокна, состоящие из длинных молекул, прочнее волокон,
построенных из более коротких молекул.
ДЛИНА МОЛЕКУЛЯРНЫХ ЦЕПЕЙ И СКОЛЬЖЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ
После того как длина цепи макромолекулы достигнет
величины, при которой суммарная энергия межмолекулярного
взаимодействия с соседними молекулами, определяющая силу,
необходимую для сдвига молекул, превысит величину энергии,
необходимую для разрыва отдельной цепи, дальнейшее увеличение
длины молекулярных цепей не будет приводить к увеличению
прочности волокна. Существует мнение о том, что прочность
волокна возрастает при увеличении длины цепей полимера. Это
положение, как мы видели, справедливо лишь до тех пор, пока
не будет достигнута определенная критическая длина
макромолекулы *.
Наличие слабых мест в структуре волокон. Прочность волокон
всегда ниже прочности, теоретически рассчитанной на основании
энергии химических связей. По-видимому, в структуре волокон
существуют дефекты, снижающие их прочность. Так, была
подсчитана прочность идеально ориентированного пучка
макромолекул целлюлозы, составившая примерно 680 кг/мм2; в то же
время наиболее высокая разрывная прочность целлюлозного
волокна достигает всего лишь 60,5 кгімм2.
Следует добавить, что как в хлопке, так и в льняном волокне
макромолекулы расположены по спирали вдоль оси волокна —
* Это утверждение автора неправильно. С увеличением степени
полимеризации целлюлозы разрывная прочность волокна действительно возрастает только
до определенного предела, но другие физико-механические показатели, например
усталостная прочность, увеличиваются непрерывно с ростом степени
полимеризации. [Прим. ред.)
53

в хлопке под углом около 30 , в льняном волокне — примерно
под углом 5°. Различным расположением молекул в этих волокнах
объясняется различная величина разрывного удлинения,
значительно большая для хлопка.
Прежде чем произойдет разрыв волокна, его макромолекулы
несомненно должны выпрямиться вдоль оси волокна.
Спиральная структура не является чем-то необычным для натуральных
волокон и несомненно определяется процессом их роста, однако
такая структура не встречается в химических волокнах.
ОРИЕНТАЦИЯ МАКРОМОЛЕКУЛ
Ориентация макромолекул в волокне определяется их
расположением относительно оси волокна.
Расположение молекул в природном волокне, число молекул,
расположенных параллельно оси волокна, и средняя величина
Рис. 19. Беспорядочное
Рис. 18. Беспорядочное расположение ма- расположение макро-
кромолекул в волокне молекул в волокне
нейлон до вытягивания
отклонения молекул от этого направления являются
характерными для каждого вида природного волокна и практически
постоянны и неизменны. Для рами и льняного волокна характерна
очень высокая степень ориентации макромолекул, определяющая
высокую прочность и низкую величину разрывного удлинения
этих волокон; макромолекулы хлопка ориентированы в
значительно меньшей степени, поэтому прочность этого волокна ниже,
а удлинение при разрыве выше.
У химических волокон обычно можно регулировать степень
ориентации. Основным способом увеличения степени
ориентации является вытягивание волокна в процессе формования.
Рассмотрим волокно, сформованное без вытягивания. Молекулы
этого волокна расположены почти беспорядочно (рис. 18), хотя
все же наблюдается некоторая ориентация в направлении оси
волокна, обусловленная течением прядильного раствора через
отверстия фильеры при формовании, аналогично тому, как
ориентируются щепки, плывущие в узком месте потока *. Правда,
степень ориентации, вызываемая этим обстоятельством,
невелика и примерно соответствует схеме, изображенной на рис. 19.
* Фильерная вытяжка прядильно» струіікп, выходящей из фильеры, не дает
ни прочности, ни ориентации волокна из-за очень большой подвижности
молекул. Ориентация молекул в волокне, полученном «без вытяжкн», объясняется
не фильерноп вытяжкой, а гидродинамическими сопротивлениями при
прохождении свежесфорчоваиного волокна через осадительную ванну или через воздух.
(Прим. ред.)
54

Если, однако, волокно с беспорядочным расположением
макромолекул подвергнуть вытягиванию в одном направлении,
макромолекулы будут стремиться ориентироваться в
направлении вытягивания.
Свежесформованное нейлоновое волокно имеет почти
беспорядочное расположение молекул *, хотя наблюдается некото-
Рис. 20. Ориентация макромолекул в
волокне нейлон в результате холодного
вытягивания
рое преобладание молекул, ориентированных в направлении оси
волокна за счет протекания расплава при формовании через
отверстие фильеры. Однако нейлон может быть вытянут
примерно в пять раз от первоначальной длины; при этом молекулы,
перемещаясь одна относительно другой, ориентируются в
направлении оси волокна * (рис. 20).
Влияние вытягивания на структуру волокна
При вытягивании химических волокон происходит ряд
изменений в структуре волокон, сводящихся в основном к
следующему:
1. Макромолекулы перемещаются одна относительно другой;
вытягивание волокон, макромолекулы которых фиксированы
поперечными связями, более чем в два раза (на 100%), совершенно
невозможно.
2. Макромолекулы ориентируются и параллелизуются в
большей или меньшей степени в направлении оси волокна.
3. Степень кристалличности полимера в волокне возрастает **.
4. Свойства волокна значительно изменяются с увеличением
степени ориентации.
Анизотропное набухание
Анизотропия — слово, часто употребляемое при описании
свойств волокна и обозначающее различие свойств материала
в различных направлениях. Так, например, мы определяем
прочность нити в направлении ее оси; прочность нити в
поперечном направлении обычно не определяют из-за сложности опре-
* В невытянутом волокне нейлон беспорядочно расположены не
макромолекулы, а кристаллиты, состоящие из упорядоченных молекул. (Прим. ред.)
** Возрастание степени кристалличности волокна при его вытягивании
вовсе не обязательно; так, например, вискозные волокна при вытягивании
в пластификационных ваннах не приобретают повышенной кристалличности.
(Прим. рід.)
55

деления, кроме того, ооычно этот показатель имеет неоолыпое
значение. Однако прочность волокон в поперечном направлении
всегда отлична от прочности их в- продольном направлении,
и чем больше ориентация макромолекул в волокне, тем
значительней это различие.
Существует, однако, целый ряд свойств волокон, определение
которых для различных направлений не представляет трудности.
Одним из таких свойств является способность волокна,
погруженного в воду или в другие жидкости, набухать.
Неанизотропное (изотропное) вещество, например кружок, вырезанный из
желатина, при набухании в воде увеличивается в одинаковой степени
во всех направлениях (кружок желатина остается кружком,
но диаметр его увеличивается). При набухании тонкой полоски
желатина ее размеры увеличиваются пропорционально: если
ширина полоски увеличивается на 50%, ровно на столько же
увеличивается ее длина. Если подобный опыт проделать с волокном,
т. е. после достаточно точного измерения его длины и диаметра
подвергнуть волокно набуханию и затем вновь определить его
размеры, то относительное увеличение диаметра окажется
значительно большим, чем относительное увеличение длины волокна.
При замачивании хлопкового волокна в воде его диаметр
увеличивается на 14 96, в то время как длина увеличивается всего
лишь на 1,2?о. Другие волокна ведут себя аналогичным образом:
шерсть, вискозный шелк, льняное волокно, ацетатное волокно,
искусственные белковые волокна — все они при набухании
значительно увеличиваются в диаметре и очень мало — по длине.
При этом наблюдаются значительные различия в набухании
волокон разных типов, что иллюстрируется данными табл. 6.
Сравнительно высокое увеличение длины вискозного шелка
объясняется относительно невысокой степенью ориентации его
макромолекул *. Многие из них расположены под значительными
углами к оси волокна; наличием таких молекул и определяется
значительное увеличение длины волокна при его набухании.
Относительно невысокое увеличение длины нейлонового
волокна при набухании объясняется отнюдь не низкой степенью
ориентации его макромолекул, а его гидрофобностью и малой
проницаемостью для молекул воды. В целом, все волокна
набухают в поперечном направлении больше, чем в продольном.
Такое поведение волокон подтверждает различный характер
их структуры в различных направлениях относительно оси;
* Сравнительно большое увеличение длины вискозного волокна в воде
при набухании объясняется не только малой ориентацией молекул, но и большим
набуханием целлюлозных волокон в воде. Впрочем, удлинение химических
волокон в воде или в других растворах является условной величиной и зависит
от релаксации волокон после формования. Так, например, одно и то же вискозное
волокно может иметь в зависимости от условий релаксации (усадки после
вытягивания) или удлинение, достигающее 10%, или усадку до 10% И больше.
{Прим. ред.)
56

Таблица 6
Изменение диаметра и длины различных волокон при набухании их в воде
Вид волокна
Увеличение
диаметра в %
Вискозный шелк .
Натуральный шелк
Шерсть
Хлопок
Нейлон
26
18,7
16
14
5
Увеличение
ДЛИНЫ Б %
3-5
1,7
1,2
1.2
1,2
характер расположения молекул в волокне также должен оыть
различным в различных направлениях волокна.
Рассмотренное положение об ориентации и параллелизации
макромолекул в волокне объясняет явление анизотропного
набухания. Когда волокно замочено, молекулы воды диффундируют
внутрь волокна, продвигаясь
между отдельными длинными
макромолекулами и раздвигая
их (рис. 21). Вследствие того,
что макромолекулы
ориентированы в одном направлении —
вдоль оси волокна, при
раздвигании их молекулами воды
происходит значительное
увеличение диаметра волокна и
сравнительно небольшое увеличение
его длины. Если не принимать
во внимание ориентацию
макромолекул, трудно представить
механизм этого явления,
приводящего к значительному уве-
Рис. 21. Набухание волокна,
макромолекулы которого ориентированы; из
рисунка видно, как раздвигаются
макромолекулы при внедрении между ними
молекул воды (пропорциональность
размеров .молекул не соблюдена)
личению диаметра волокна при
одновременном небольшом
увеличении его длины в процессе
набухания.
Вещества, обладающие одинаковыми свойствами во всех
направлениях, например желатин, называются
изотропными; волокна, свойства которых, как мы видели, различны
в различных направлениях, являются анизотропными
веществами. Увеличение размеров набухающего волокна по своему
характеру принципиально отличается от теплового расширения
металлов. Хотя в последнем случае, например, при нагревании
длинной полосы металла абсолютное увеличение длины более
значительно, чем увеличение поперечного сечения, все же оно
пропорционально увеличению поперечных размеров.
57

Двойное лучепреломление
Любое вещество имеет определенный показатель преломления
луча света, падающего на это вещество под углом к поверхности.
Показатель преломления определяется скоростью
распространения света в данной среде. Вещества аморфной структуры —
стекло или жидкости, например вода, обладают постоянным
показателем преломления независимо от того, в каком
направлении проходит луч света. Кубические кристаллы также имеют
одинаковые свойства во всех направлениях, т. е. являются
изотропными. Показатель преломления их — также величина
постоянная. Однако кристаллы других форм, например игольчатые,
характеризуются наличием двух показателей преломления, и луч
света, проходя через кристалл, разделяется на два луча,
распространяющиеся в кристалле с различной скоростью. Оптическое
сопротивление кристалла различно в различных направлениях:
в одном направлении оно больше, в другом — меньше.
Этот факт также является хорошим доказательством различия
структуры кристалла в различных направлениях. По этой
причине показатель преломления света в направлении оси волокна
отличается от этого же показателя в поперечном направлении.
Наличие у одного вещества двух различных показателей
преломления называется двойным лучепреломлением.
Когда Негели в 1858 г. открыл в волокнах двойное
лучепреломление, он сделал заключение о кристалличности структуры
волокон и предложил называть элементарную ячейку
кристаллической структуры волокон мицеллой. Хотя мнение Негели
о кристалличности волокон в общем оказалось правильным,
оно не было принято до тех пор, пока в 1920—30 гг. не было
подтверждено рентгенографическими исследованиями *.
Различие в показателях преломления волокна тем
значительнее, чем выше степень ориентации его макромолекул; поэтому
определение удельного показателя преломления используют часто
для характеристики степени ориентации.
Показатель двойного лучепреломления характеризует разность
между показателем преломления света в направлении оси волокна
и в поперечном направлении.
Приведенные в табл. 7 цифры иллюстрируют величины
двойного лучепреломления.
Приведенные в табл. 7 волокна обладают довольно большим
положительным двойным лучепреломлением. Следует заметить,
что более высокоориентированные волокна, например рами
* Двойное лучепреломление вообще не может служить критерием
кристалличности. Оно подтверждает лишь наличие ориентации макромолекул в волокне.
Так, например, невытянутое капроновое волокно не обладает двойным
лучепреломлением, хотя оно является кристаллическим веществом, тогда как
некристаллическое вискозное волокно в значительной степени обладает двойным
лучепреломлением. (Прим. ред.)
58

Т а б л и її а 7
Двойное лучепреломление различных волокон
Вид рологсна | ломленпя вдоль
оси волокна
т.. Показатель пре- і
Показатель пре- ломлемия „српен-
Разность
дпкулирно осп
волокна
Рами 1,596 I 1,528 -j- 0,068
Натуральный шелк ! 1,591 1,538 -j-0,053
Нейлон і 1,580 1,520 -|-0,060
Волокно из полиэтилен;] . . . ! 1,556 j 1,512 -j- 0,044
Шерсть і 1,554 ! 1,544 j —0,010
и нейлон, обладают большим двойным лучепреломлением, чем
менее ориентированные, например шерсть. Было показано, что
положительное двойное лучепреломление является общей
характеристикой для веществ, состоящих из ориентированных длинных
цепных молекул — показатель преломления в направлении их
ориентации всегда выше, чем показатель преломления в
направлении, перпендикулярном ориентации.
Следует, однако, отметить, что два волокна — триацетатное
и волокно из поливинилиденхлорида имеют незначительную
оптическую анизотропию и небольшое двойное
лучепреломление. Этот факт может быть, по-видимому, объяснен тем
обстоятельством, что эти волокна содержат значительное количество
больших боковых функциональных групп *.
Дихроизм
Дихроизм — оптическое явление, которое также может быть
связано с ориентацией макромолекул. Существует ряд
красителей, которые анизотропно поглощают поляризованный свет;
если поляризованный луч проходит в направлении одной из осей
кристалла такого красителя, свет поглощается в большей
степени, чем при прохождении этого поляризованного луча
параллельно другой оси кристалла; таким образом адсорбция
поляризованного света данным красителем больше в одном направлении
и меньше в другом. Красители, обладающие такой способностью,
называются дихроическими. Одним из таких красителей
является краситель конго красный. Если целлюлозное волокно
окрасить конго красным, оно становится дихроическим; такое
волокно поглощает поляризованный свет так, что положение
максимума поглощения совпадает с направлением оси волокна;
в значительно меньшей степени поляризованный свет поглощается
в направлении, перпендикулярном оси волокна.
'" Двойное лучепреломление вовсе не обязательно должно быть
положительным- При определенных условиях полиэфирные и другие волокна имеют
отрицательное двойное лучепреломление. (Прим. ред.)
59

Это явление объясняется тем, что молекулы красителя,
сорбированные волокном, расположены в нем не хаотически, а в
определенном порядке, параллельно макромолекулам волокна. Если
макромолекулы в волокне расположены беспорядочно и не
ориентированы, то не будут ориентироваться и молекулы красителя,
и волокно не будет обнаруживать дихроизма. Наличие дихроизма
у волокна свидетельствует об ориентации его макромолекул.
Вполне понятно, что чем выше степень ориентации, тем сильнее
проявляются дихроические свойства волокна. Поэтому явление
дихроизма можно использовать для количественной оценки
степени ориентации макромолекул в волокне. При сравнении данных
об ориентации макромолекул в ацетатном волокне, полученных
при измерении дихроизма и рентгенографическим путем, было
найдено, что первый метод дает заниженную величину степени
ориентации; однако в целом результаты, получаемые обоими
методами, совпадают, что является доказательством пригодности
дихроического метода.
РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
Исследование волокон при помощи лучей видимого света
дает возможность определить степень ориентации длинных
макромолекул в волокнах, а также установить различие в ориентации
у волокон разных типов. Однако этим методом нельзя выяснить
более подробные детали внутренней структуры волокон; для
этой цели необходим более тонкий инструмент, в качестве
которого применимы рентгеновские лучи с длиной волны примерно
в тысячу раз меньшей, чем у лучей видимого света, и соизмеримой
с величиной расстояний между атомами.
Около сорока лет назад было обнаружено, что направленный
на какой-либо кристалл узкий пучок рентгеновских лучей делится
на два пучка, один из которых проходит сквозь кристалл, не
изменяя своего направления, другой же несколько отклоняется от
первого. Оба эти луча могут быть фиксированы на фотопленке.
Рентгеновский луч, с длиной волны К = 0,71 A, пропущенный
через тонкую щель (рис. 22), попадая на кристалл С, делится
на два луча, которые фиксируются изогнутой фотопленкой PR
в точках Р и R. Величина угла 26 между лучами связана с длиной
волны Я, соотношением
X = 2d sin Є,
где X — длина волны рентгеновского луча;
6 — половина угла, соответствующего дуге PR;
d — расстояние между слоями атомов, расположенными
параллельно поверхности кристалла, на которую падает
рентгеновский луч.
Если величины X и 6 измерены, можно легко подсчитать
значение d. Если затем, повертывая кристалл другими плоскостями,
60

определить остальные расстояния между слоями атомов, можно
рассчитать расстояния между атомами кристалла и построить
пространственную модель кристаллической решетки.
Большое количество ранних исследований кристаллических
веществ рентгенографическим методом было проведено Лауэ
Рис. 22. Принципиальная схема рент-
геноструктурного анализа кристаллов
Ri
и Бреггами. Этот метод был затем использован Спонслером для
анализа природных продуктов—крахмала и плазмы. Спустя
некоторое время Спонслер установил, что применение этого метода
для изучения природных волокон дает значительные
преимущества. При этом отклонение рентгеновского луча дают только те
Рис. 23. При расположении волокна рами
параллельно пучку рентгеновских лучей
наблюдается образование трех отраженных лучей
слои атомов, которые расположены параллельно оси волокна.
При исследовании высокоориентированного природного волокна
рами Спонслер нашел, что волокно, расположенное параллельно
пучку рентгеновских лучей (рис. 23), вызывает образование трех
дифракций, т. е. отклонение трех лучей. Если же расположить
волокно рами под прямым углом к рентгеновскому лучу (рис. 24),
наблюдается появление пяти дифракций. На основании
полученных данных можно подсчитать расстояние между слоями атомов,
расположенными вдоль оси волокна, и между слоями,
расположенными перпендикулярно оси волокна.
61

Оказалось, что единицей кристаллической решетки служит
группа атомов, имеющая объем около 169A3. Такой объем в
точности равен объему глюкозного остатка, что вместе с другими
фактами (например, образование глюкозы при гидролизе
целлюлозы) подтверждает предположение о том, что элементарным
звеном макромолекулы целлюлозы является остаток глюкозы.
Кроме того, при рассмотрении модели, построенной на основании
найденных размеров, видно, что каждый глюкозный остаток
соединен с двумя другими через атом кислорода простой эфирной
связью, образуя длинную цепочку.
Рис. 24. При расположении волокна рами
перпендикулярно пучку рентгеновских лучен наблюдается
образование пяти отраженных лучей
Исследования Марка и Мейера различных препаратов
целлюлозы и других полисахаридов показали, что эти препараты
построены из длинных цепных молекул, образованных остатками
углевода, обычно глюкозы. Рентгенографический метод был
также использован Астбери для изучения строения молекул
шерсти.
Типичные примеры рентгенограмм приведены на рис. 25—28.
Центральное пятно на диаграмме образуется под действием
непреломляемого основного рентгеновского луча; дифракции
отраженных лучей на диаграммах выражены довольно отчетливо.
Тот факт, что получается рентгенограмма с четко очерченными
дифракционными пятнами, является доказательством наличия
определенного порядка в трех направлениях. При наличии
порядка только в одном или двух направлениях получалась бы
диффузная картина *.
:' Рентгеновский способ сам по себе не может подтвердить наличия
кристаллической структуры. Как показал в своих работах В. А. Каргин, для
подтверждения наличия кристаллической структуры необходимо иметь наряду с
рентгенограммами также электронограммы волокна. (Прим. ред.)
62

о
¦-**!•
Рис. 25. Рентгенограмма волокна
рами. Отчетливость рентгенограммы
свидетельствует о высокой
кристалличности и ориентации
Рис. 26. Рентгенограмма хлопка.
Рентгенограмма хлопка носит
более размытый характер, чем
рентгенограмма рами. Хлопковое
волокно имеет меньшую степень
кристалличности, чем рами;
макромолекулы его ориентированы в
меньшей степени
Рис. 27. Рентгенограмма волокна
нейлон, подвергнутого вытягиванию
на холоду, характеризует
кристалличность и высокую степень
ориентации
Рис. 28. Рентгенограмма
невытянутого волокна нейлон
характеризует его аморфное строение и
беспорядочное расположение
макромолекул

Рентгенограмму сильно ориентированного волокна рами
(рис. 25) можно сравнить с рентгенограммами простейших
кристаллических веществ. Однако дифракционные пятна и дуги
на рентгенограммах волокон выражены менее отчетливо, чем
на рентгенограммах простейших кристаллов, вероятно потому,
что величина кристаллов волокна сравнительно невелика, а
расположение их по отношению к оси волокна является далеко
не идеальным; кроме того, в волокне, помимо кристаллических,
присутствуют аморфные участки, дающие размытую
рентгенограмму (рис. 26).
Нейлон (рис. 27) и некоторые другие синтетические волокна
дают отчетливую рентгенограмму; большая или меньшая четкость
ее характеризует степень упорядоченности, или регулярности
расположения длинных макромолекул. Для невытянутого
нейлона характерна сильно размытая рентгенограмма, присущая
аморфным веществам (рис. 28) *. Искусственные белковые волокна,
степень ориентации макромолекул в которых, как известно,
невелика, также дают размытую рентгенограмму аморфного
вещества. Типичной в этом смысле является рентгенограмма
волокна ардиль.
Данные, полученные методом рентгеноструктурного анализа.
Не специалисту рентгенограммы дают мало сведений, но физику,
изучающему структуру волокон, они доставляют ценный материал.
Даже для не специалиста понятно, что дифракции,
получаемые на рентгенограммах, являются следствием упорядоченности,
или ориентации макромолекул в волокне. Когда говорят, что
подобная рентгенограмма характерна для кристаллических,
а не для аморфных веществ, то тем самым считают волокно
кристаллическим. Однако, поскольку рентгенограммы волокон не очень
четки, а дуги и пятна дифракций их более расплывчаты, чем
на рентгенограммах обычных кристаллических веществ,
кристалличность волокон также, по-видимому, несовершенна. Однако
волокна, обладающие высокой прочностью и малым удлинением,
например волокно рами, дают значительно более четкую
рентгенограмму, чем волокна с малой прочностью и большим
удлинением (шерсть, искусственные белковые волокна). На основании
этих данных можно сделать вывод, что одни волокна значительно
более кристалличны, чем другие, и что высокая прочность и малое
удлинение волокна определяют высокую степень
кристалличности **. Упорядоченность, регулярность расположения,
ориентация и кристалличность в отношении волокон означают почти одно
и то же. Волокна, рентгенограммы которых по своей резкости
* Как уже было указано (см. примечание на стр. 55), невытянутые
капроновое и нейлоновое волокна являются кристаллическими. (Прим. ред.)
** Утверждение автора о том, что высокая прочность вызывается большой
степенью кристалличности, неверно: стеклянное волокно аморфно по своеп
структуре и обладает в то же время высокой прочностью. См. также прим. ред.
на стр. 62. (Прим. ред.)
61

и четкости приближаются к рентгенограммам
низкомолекулярных кристаллических веществ, обладают очень высокой степенью
упорядоченности, или ориентации макромолекул.
Характерной чертой рентгенограмм, полученных на
цилиндрической фотопленке, является расположение пятен слоями,
параллельными «экватору» диаграммы. Исходя из величины просветов
между этими слоями, можно подсчитать длину повторяющейся
в макромолекуле структурной единицы. Для целлюлозы,
природной или регенерированной, величина повторяющегося звена
макромолекулы составляет 10.28A:
для нейлона— 17,2A:
О
NH CH, СНо СИ, С СНо СН, NH
j| і СН2 СН2 СНо NH СН2 СН2 С
о о
17.2 а,-
для полиэтилена — 2.53A:
сн2
сн2
—- 2.53 А
СНо
Длина чередующегося структурного звена поливинилхлорида
составляет 5,0A, что свидетельствует о попеременном
расположении атомов хлора по обе стороны цепи:
Cl
\
,сн2 сн2
/X /X
сн.
CH CH
і ч
U—5,0 А-
сн
Монкрифф 442
65

Длина чередующегося участка макромолекулы поливинилй-
иденхлорида несколько меньше и равна 4,7A, что свидетельствует
о менее вытянутой форме углеродной цепи.
По результатам измерения интенсивности пятен
рентгенограммы определен характер расположения атомов внутри
чередующейся структурной единицы. Правда, этот метод во многом
носит эмпирический характер. Зная химическое строение волокна
и длину чередующейся структурной единицы, а также используя
данные о расстояниях между атомами и величинах валентных
углов, можно построить модели макромолекул. Было установлено,
что некоторые модели неправильно отражают величину
чередующегося звена; поэтому они должны быть отвергнуты. Если можно
построить только одну модель, правильно отражающую величину
чередующейся единицы, она может быть принята с
достоверностью. Так, например, для нейлона, у которого длина
повторяющегося звена, определенная экспериментально, равна 17,2А,
возможна лишь одна пространственная модель. В том случае,
когда при данной величине структурной единицы может быть
построено более одной модели макромолекулы, возникает
неуверенность в правильности описания действительной конфигурации
макромолекулы. Точно такая же неопределенность возникает
при определении других размеров чередующегося звена.
В ряде случаев, кроме длины повторяющегося элемента,
могут оказаться важными и другие его измерения. Так, размеры
повторяющегося звена природной целлюлозы (целлюлозы хлопка,
древесины, растений), называемой целлюлозой I, значительно
отличаются от размеров структурного звена гидратцеллюлозы,
так называемой целлюлозы II (из целлюлозы II состоят
вискозное и медно-аммиачное искусственные волокна):
Размеры структурного звена
Целлюлоза I (природная) 10,28 X 8,35 X 7,9А
Целлюлоза II (регенерированная) . . . 10,28 X 8,14 X 9.14A
Рентгенографический анализ дал возможность установить
значительные различия в характере расположения макромолекул
в хлопковом волокне и в вискозном шелке и удовлетворительно
объяснил этот факт.
Хлопок и вискозный шелк, представляющие собой чистую
целлюлозу, имеют один и тот же состав (мы исключаем меньшую
длину макромолекул целлюлозы в вискозном шелке), но их
макромолекулы ориентированы и расположены различным
образом, хотя макромолекулы обоих волокон состоят из одинаковых
по длине повторяющихся единиц — остатков целлобиозы.
Макромолекулы не только целлюлозных, но и других волокон, включая
шерсть и синтетические волокна, также построены из
повторяющихся звеньев.
На основании данных рентгенограмм можно дать оценку
вероятных размеров кристаллических участков волокна.
66

Мицеллы
Примерно 100 лет назад Негели открыл оптическую
анизотропию волокон и пытался объяснить ее тем, что волокна
построены из огромного числа мицелл — агломератов молекул,
которые располагаются в волокне ориентированно и, подобно
кристаллам, определяют анизотропию волокна. По-видимому,
Негели, говоря о мицеллах, рассматривал их как тонкие кристаллы
волокна.
В 1930 г., после того как подтвердилось мнение о том, что
волокна действительно кристалличны, хотя величина их
кристаллов настолько мала, что они не могут быть видимы даже в
микроскоп, исследователи вернулись к мицеллам. Однако в настоящее
время под мицеллами понимают кристаллы или кристаллические
участки волокна. Размеры кристаллических мицелл целлюлозы,
подсчитанные Марком на основании рентгенографических данных,
следующие: длина — 500A, ширина — 50A; таким образом, длина
мицеллы примерно в 50 раз превышает длину остатка целлло-
биозы, а ширина ее примерно в 7 раз больше ширины остатка
целлобиозы, поэтому мицелла целлюлозы должна содержать
около 2500 целлобиозных единиц при длине цепи, равной около
100 глюкозных остатков.
Кристаллические участки
Наличие двойного лучепреломления и дихроизма, а также
данные рентгеноструктурного анализа подтверждают
предположение о кристалличности волокон * и в то же время показывают,
что волокна не являются целиком кристалличными. Современное
представление о структуре волокон учитывает наличие в волокне
аморфной (некристаллической) фракции и кристаллических
участков, существующих в форме включений в аморфной части
волокна. В настоящее время термины «мицеллы» и «кристаллиты»
являются синонимами и обозначают кристаллические участки
волокна.
Существование в волокне аморфных участков подтверждается
главным образом рентгенографическим анализом. Если волокна
обладали бы полной кристалличностью, их рентгенограммы
характеризовались бы большей резкостью, более четкими
очертаниями и не имели бы размытых диффузионных рефлексий, которые
являются доказательством существования в волокне аморфных
участков. Как и при выяснении многих других вопросов, более
отчетливое представление можно получить, если обратиться
к сущности данного явления.
* Как уже было указано, двойное лучепреломление, дихроизм и
рентгенограммы могут подтвердить лишь наличие высокой ориентации, а не
кристаллического строения вещества. (Прим. ред.)
5* 67

Волокно, как мы видели, состоит из большого числа очень
длинных нитевидных макромолекул. Можно предположить, что,
если при формовании волокно не подвергается вытягиванию,
макромолекулы в нем должны располагаться беспорядочно
(рис. 29).
Рис. 29. Беспорядочное
расположение
макромолекул в аморфном волокне
Рис. 30. Полностью
упорядоченное расположение
макромолекул в волокне
с очень высокой степенью
кристалличности
Если же волокно вытягивать при формовании, молекулы его
будут ориентироваться в направлении оси и относительно друг
друга. Упорядочение расположения молекул является
кристаллизацией *; кристаллы представляют собой прежде всего участки
с упорядоченным расположением молекул. Если молекулы
достаточно длинны и гибки, что в действительности и наблюдается
Рис. 31. Наличие в одном волокне участков с
упорядоченным (кристаллическим) и неупорядоченным
(аморфным) строением. Степень кристалличности
образца б меньше, чем образца а. Можно заметить,
что наиболее длинные макромолекулы проходят
одновременно через несколько кристаллических
и аморфных участков
б волокнах, и не имеют боковых цепей, затрудняющих их
перемещение, они легко перемещаются одна относительно другой
(рис. 30); при этом должно происходить быстрое образование
и рост кристаллов.
Аморфное, некристаллическое состояние волокна, схематично
изображенное на рис. 29, является типичным для пластического
См. сноски на стр. 55, 62, 64. 67.
68

материала. Ориентация макромолекул и кристаллизация являются
более характерными для волокнистых материалов.
Однако, если даже форма и гибкость макромолекул
способствуют их упорядочению, нельзя надеяться, что все
макромолекулы полностью ориентируются и займут упорядоченное
положение. В волокне остаются места, в которых макромолекулы не будут
упорядоченными. Таким образом, в волокне должны
существовать участки кристаллические и аморфные, с неупорядоченным
расположением макромолекул. Структура последних будет,
по-видимому, изменяться в широких пределах — от полностью
аморфной до более или менее кристалличной, хотя все же мало
вероятно, чтобы волокна после ориентации имели участки
полностью упорядоченные. Наиболее вероятно, что даже в самых
упорядоченных участках присутствуют клубки молекул, как это
изображено на рис. 31 (внизу).
Волокно как пучок нитевидных молекул
В наши дни существует тенденция рассматривать волокна
как аморфное тело, в котором имеются кристаллические
включения. При этом допускается существование четко выраженной
поверхности раздела между аморфной и кристаллической частями
волокна. Но такое допущение является неправильным; картина,
более близкая к истине, может быть получена при рассмотрении
ориентированного волокна как пучка почти параллельных
длинных нитевидных молекул, одни участки которых расположены
более, другие — менее ориентированно, а третьи —
беспорядочно. Волокно следует рассматривать не как некоторое
гипотетическое тело, в котором имеются включения кристаллов, или
участков с упорядоченным расположением молекул, а как пучок,
состоящий из длинных нитевидных молекул, имеющих
расположение, аналогичное расположению волокон в чесальной ленте. Парал-
лелизация волокон в отдельных ее местах значительно более
совершенна, чем в других: отдельные участки невозможно даже
четко разграничить. Таким образом, степень параллелизации
макромолекул при переходе от упорядоченных участков к
участкам с неупорядоченным расположением постепенно и непрерывно
изменяется.
В настоящее время установлено, что длина макромолекул
в волокнах значительно больше длины мицелл. Реальность
существования макромолекул мы можем сейчас принять без колебаний;
разработан ряд методов определения молекулярных весов
полимеров, из которых состоят волокна. Как было установлено,
макромолекулы природной целлюлозы могут содержать до 9000 остатков
глюкозы, что соответствует длине макромолекулы около 45 000A,
в то время как длина мицеллы оказалась равной примерно 500Д,
Поэтому надо отказаться от представления о мицеллах, как изоли>
69

рованных включениях и допустить, что одна длинная
макромолекула может проходить одновременно через ряд
кристаллических участков волокна (мицелл) и лежащие между ними участки
с аморфной структурой. Поэтому несмотря на то, что аморфные
участки волокна обладают очень невысокой прочностью, волокна
имеют значительную прочность, которая определяется тем
обстоятельством, что длинные макромолекулы соединяют между собой
плотные кристаллические участки волокна.
Представление о мицеллах, как о дискретных частичках
в структуре волокна, является упрощенным и должно быть
изменено. Волокна проще рассматривать как миниатюрную чесальную
ленту, в которой молекулы, так же как и в ленте, расположены
с любой степенью упорядоченности.
Влияние боковых цепей на свойства волокна
Если макромолекулы обладают достаточной длиной,
вытянутой формой и гибкостью, то нет препятствий для упорядоченного
и ориентированного расположения их в волокне. Однако, если
O
Рис. 32. Схема расположения разветвленных
молекул в волокне: а — беспорядочное
расположение разветвленных макромолекул в
невытянутом волокне; б — в вытянутом волокне.
(Из рисунков видно, что ориентация вызывает
лишь искривление боковых цепей. При снятии
нагрузки боковые цепи стремятся занять исходное
состояние; при этом волокно сокращается, как
каучук.)
боковые цепи макромолекулы имеют значительную величину
(рис. 32), при попытке их ориентировать могут возникнуть
затруднения. Даже если при вытягивании волокна, состоящего
из разветвленных макромолекул, можно добиться их некоторой
упорядоченности, такое состояние не будет стабильным, так как
после снятия нагрузки боковые цепи стремятся занять исходное
положение. Такое волокно после снятия нагрузки стремится
к усадке, аналогично тому, как это происходит с каучуком после
его вытягивания. Было показано, что нейлон, состоящий из
разветвленных макромолекул, обладает каучукоподобной эластич-
70

ностью и после вытягивания в холодном состоянии сокращается
до исходной длины. Введение в линейную макромолекулу
полиамида боковых цепей является одним из методов повышения
эластических свойств нейлона.
Влияние поперечных связей на свойства волокна
Связи между длинными макромолекулами (поперечные связи)
оказывают на свойства волокон до некоторой степени
положительное влияние. Эти связи препятствуют сползанию макромолекул
относительно друг друга и обеспечивают хорошую обратимость
деформаций.
Шерсть и ряд других природных белковых волокон могут
служить хорошим примером волокон с сетчатой структурой.
Создание поперечных связей является обычной операцией
формования искусственных белковых волокон. Однако, если допустить
образование большого количества поперечных связей, возникают
гигантские трехмерные молекулы; в этом случае полимер
становится неплавким и нерастворимым, и получить волокно из такого
полимера невозможно. По этой причине для синтеза волокнооб-
разующих полимеров применяют исключительно
бифункциональные мономеры.
Если при синтезе полиамида исходить из гексаметилендиа-
мина (бифункциональное соединение) и лимонной или другой
трехосновной кислоты, то образующийся полимер бу^ет состоять
из трехмерных макромолекул, не будет ни плавиться, ни
растворяться и не сможет быть переработан в волокно.
Следует помнить, что создание некоторого количества
поперечных связей между макромолекулами волокна может привести
к улучшению ряда свойств волокна, в частности улучшить
обратимость деформаций и увеличить устойчивость волокна к действию
химических реагентов и к действию микроорганизмов.
Типичным примером полимера с гигантскими трехмерными
молекулами являются фенольные пластики.
ВОЛОКНА, КАУЧУКИ, ПЛАСТИКИ
Волокна состоят из длинных линейных молекул,
ориентированных в большей или меньшей степени в направлении оси волокна.
Каучуки построены также из длинных молекул, но из-за
формы этих молекул каучуки неспособны к образованию
устойчивой упорядоченной кристаллической структуры. Упорядоченная
структура может быть достигнута на некоторое время при
растягивании каучука. Однако после снятия нагрузки макромолекулы
каучука вновь возвращаются к исходному беспорядочному
состоянию. Нерастянутый каучук дает размытую рентгенограмму
(рис. 33), характеризующую его аморфное строение.
Рентгенограмма растянутого каучука (рис. 34) обладает четко выраженными
дифракционными пятнами и дугами, что свидетельствует об упо-
71

рядочении макромолекул каучука при растягивании. Главное
различие между нейлоном и каучуком с физической точки зрения
заключается в том, что макромолекулы каучука при растягивании
могут легко сдвигаться по отношению к соседним, в то время
как макромолекулы нейлона при холодном вытягивании
располагаются по-новому, образуя упорядоченную и очень стабильную
структуру. Трудно достигнуть ориентации макромолекул
каучука; молекулы его настолько громоздки и неспособны к ориен-
Рис. 33. Рентгенограмма нерастя- Рис. 34. Рентгенограмма растяну-
нутого каучука того каучука
тации, что могут быть расположены упорядоченно лишь в
состоянии растяжения. Достаточно снять нагрузку, чтобы они подобно
пружине вернулись в исходное положение.
Пластики обычно делят на термопластичные и
термореактивные. Первые состоят из таких же макромолекул, что и волокна,
но не ориентированных, а беспорядочно расположенных. Многие
из этих пластиков, например ацетилцеллюлоза, ацетобутират
целлюлозы, нейлон и другие, могут быть переработаны в волокна.
Пластики второй группы — термореактивные смолы,
состоящие из гигантских трехмерных молекул, совершенно неспособных
к ориентации; пробовать сформовать из них волокно — то же
самое, что пытаться свить веревку из зерен пшеницы.
ИЗОТАКТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Макромолекулы изотактических (стереорегулярных)
полимеров построены из метиленовых (—СН2—) групп и асимметрических
R
I
групп—С— чередующихся в строгой последовательности, с опре-
Н
72

деленным пространственным расположением. Полимер, строение
цепи которого изображается формулой
H R H-R H R
—С—С—С—С—С—С—
U H H H H H
является изотактическим; другой полимер, состоящий из тех же
самых групп атомов, но расположенных беспорядочно
' H H R H R II
I I ! I I I
—С—С—С—С—C—C—
I I I I I I
H R H R H H
не является изотактическим. Образование макромолекул изо-
тактического строения имеет место при определенных условиях
синтеза. Стереорегулярность (изотактичность) полимеров может
быть обнаружена рентгенографически.
Регулярность строения изотактических полимеров определяет
их физические свойства — высокую температуру плавления,
высокую кристалличность, малую растворимость и хорошие
механические свойства. Регулярностью строения этих полимеров
объясняется уменьшение количества аморфной части и
увеличение степени кристалличности, что, в свою очередь, приближает
стереорегулярные полимеры к полимерам с волокнообразующими
свойствами, а не к пластикам. Так, полистирол, в макромолекуле
которого группы —СН2 — и — СН (С6Н5) — расположены
беспорядочно, является идеальным пластиком. Однако полистирол
стереорегулярного строения имеет достаточно высокую
температуру плавления, мало отличающуюся от температуры плавления
перлона, и высокую прочность.
Возможность синтеза полимеров с волокнообразующими
свойствами на основе очень дешевых а-олефинов, которые могут
быть получены в неограниченных количествах путем переработки
нефти, является важным фактором в дальнейшем развитии
производства синтетических волокон.
Регулярность структуры сополимера, применяемого для
получения волокна дарлан, в макромолекуле которого почти идеально
чередуются звенья винилиденцианида и винилацетата
H CN II H
-С С С С-
H CN H OCOCH,
73

объясняет высокие качества этого волокна. Этот сополимер
едва ли может быть назван стереорегулярным, однако он обладает
пространственной регулярностью чередования звеньев и
однородным строением цепи, что обеспечивает плотную упаковку
и высокую кристалличность, а поэтому обладает и такими
свойствами, как высокая точка плавления и малая растворимость.
В самом деле, если в этом сополимере группу
II CN II
і і І
—С С С—
H CN H
рассматривать в качестве звена, аналогичного метиленовой
группе — СН2—, то к этому полимеру применимо определение
«стереорегулярного» *.
СТЕПЕНЬ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ
Для определения соотношения в волокне аморфной и
кристаллической частей имеются различные методы, сущность которых
заключается в следующем:
1. В кристаллических участках макромолекулы упакованы
более тщательно, поэтому среди волокон одинакового химического
строения (например, хлопок и вискозный шелк) волокно,обладающее
большей плотностью, имеет большую степень кристалличности **.
2. Степень кристалличности волокон может быть определена
из рентгенографических данных. Аморфные участки волокна
вызывают диффузное рассеяние рентгеновских лучей; поэтому
сравнение интенсивности диффузных колец с интенсивностью пятен и дуг
на рентгенограмме дает возможность оценить количество аморфной
и кристаллической фракции в волокне.
3. При кипячении целлюлозных волокон в разбавленном
растворе соляной кислоты в присутствии хлорного железа
наблюдается выделение углекислого газа. Обычно предполагают, что
при этом разрушаются только аморфные участки ***.
* Сополимер типа АБАБАБАБ, в котором звенья мономеров более или менее
строго чередуются, отличается от сополимеров типа АББАБАААБ, в которых
нет определенной закономерности в расположении мономеров по длине цепи.
Поэтому сополимер типа АБАБАБА обладает более высокой точкой плавления
и худшей растворимостью. Но это отнюдь не подтверждает его изотактическое
строение, так как не исключена возможность различного поворота
несимметричных звеньев в макромолекуле. (Прим. ред.)
** Малый удельный вес вовсе не говорит о малой степени кристалличности
волокна. Так, например, суперкорд имеет высокую кристалличность при малом
удельном весе волокна. (Прим. ред.)
*** При действии на гпдратцеллюлозные волокна смесью соляной кислоты
и хлорного железа гидролизу в первую очередь подвергаются не аморфные,
а наименее ориентированные участки волокна. Этот метод может быть
использован для оценки ориентации молекул в волокне. (Прим. ред.)
71

4. Предполагается, что вода может адсорбироваться лишь
аморфными участками волокна, однако молекулы ее могут
проникать и в кристаллические участки, но лишь в очень
незначительной мере.
Ниже приводятся цифры, характеризующие степень
кристалличности гидратцеллюлозных волокон, полученные различными
методами.
Содержание кристаллической фракции
в гидратцеллюлозных волокнах
Метод Количество кристаллической
фракции в %
Сорбция влаги 25
Рентгенография 40—50 (верхний предел)
Определение плотности .... 25
По выделению СО2:
вытянутый вискозный шелк 79
омыленный ацетатный шелк 76
Хотя эти методы представляют известный интерес, значительное
расхождение в получаемых результатах подтверждает ранее
высказанную точку зрения об отсутствии резкого перехода между
кристаллическими и аморфными участками.
СТЕПЕНЬ ОРИЕНТАЦИИ
Из описанных методов для оценки степени ориентации
наиболее приемлемым является рентгенографический метод. Если
степень ориентации невелика, для этих целей может быть
использован метод двойного лучепреломления. Чем выше степень
ориентации, тем значительнее различия между двумя показателями
преломления. Если, однако, при отклонении на 10° от продольной
оси волокна наблюдается незначительное изменение двойного
лучепреломления, метод перестает быть чувствительным.
При определении степени ориентации находят среднюю
величину угла наклона цепей макромолекул к главной оси волокна.
В полностью ориентированном волокне этот угол должен быть
равен нулю; средняя величина угла, под которым расположены
макромолекулы в совершенно неориентированном волокне, должна
составлять 45°, так как в этом волокне присутствует одинаковое
число молекул, расположенных перпендикулярно и параллельно
оси волокна.
РАСПРЯМЛЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ
Известно, по крайней мере для двух волокон, что при
вытягивании помимо ориентации происходит еще и распрямление
макромолекул. Этот факт установлен при помощи
рентгенографического метода путем математической обработки получаемых
данных. При растяжении шерсти макромолекулы а-кератина,
75

из которых она состоит, переходит в р-форму, что сопровождается
изменением формы макромолекулы и ее распрямлением.
CO-NH-CH-CONH
п. / і
R-CH R
СО NH
NH СО
R-CH CH-R
\ /
CO-NH-CH-CO-NH
R
ос -нератин
-CO-NH-CH-CONH CH-CONH СН CONH CHCONH СН-
I I I I I
R R R R R
- CONH CH CONH CH CONH
I I
R R
?-кератип
Изогнутые макромолекулы а-кератина при растяжении
шерсти распрямляются, превращаясь в ?-кератин. Исходя из того,
что разрывное удлинение шерсти и других кератиновых волокон
в мокром состоянии составляет около 100%, можно
предположить, что петли макромолекулы а-кератина должны иметь
примерно квадратную форму. Было определено, что сторона
квадрата равна 5,1A. При удалении натяжения цепи ?-кератина
вновь сокращаются, превращаясь в макромолекулы а-кератина.
Несомненно, что поперечные цистиновые связи, связывающие
полипептидные цепи, аналогично тому, как это имеет место в коже,
действуют подобно пружинам; при растяжении шерсти они также
деформируются и, когда нагрузка снята, стремятся возвратиться
в ненапряженное состояние, вызывая тем самым сокращение
макромолекул полипептида.
Другим волокном, в котором Винч обнаружил изогнутые
макромолекулы, является нейлон. Вытягивание нейлона можно
объяснить следующим образом (хотя такое объяснение и является
слишком упрощенным). Амидные группы нейлона — CONH —
в противоположность метиленовой цепочке обладают сильно
полярными свойствами. Электрические поля, окружающие
амидные группы, испытывая взаимное притяжение, изгибают макро-
молекулу так, как это видно из схемы;
76

сн2 сн,
сн2
си
NH
/
со
NH
СН2
/
зн2
Vh
сн
сн2
сн2
со
NH
\
сн2
/
сн2
/
2
сн2
со
NH
СН,
/
СНо
\'
сн2
сн2
/
сн2
со
NU
\
Ci
сн2
/
сн2
Когда волокно нейлон вытягивают на холоду, его цепи
распрямляются:
—CONH (CH2N NHCO (CH2L CONH (CH2N NHCO (CH2LCONH—.
Однако даже в нейлоне, подвергнутом вытягиванию, молекулы
распрямлены неполностью, что можно схематично изобразить
следующим образом:
Эта извилистость и определяет разрывное удлинение вытянутого
волокна нейлон, равное 22% *. При растяжении нейлона на 22%
его макромолекулы полностью распрямлены; при более
значительном растяжении происходит разрыв волокна.
ЛИТЕРАТУРА
О. L. Sponsler and W. H. Dore, «Structure of Ramie Cellulose»,
Colloid Symposium Monograph IV, 174—202, 1926.
H. К. M e y e r and H.Mark, «Der Aufbau der hochpolymeren organischen
Naturstoffe», Leipzig, 1930, and New York, 1940.
W. T. Astbury and A. S t r e e t, «X-ray Studies of the Structure of Hair,
Wool and Related Fibres», Phil. Trans. Roy. Soc, 230 A, 75—101, 1931.
P. H. Hermans, «Physics and Chemistry of Cellulose Fibres», London
1949.
J. M. Preston, «Fibre Science», Manchester, 1949.
«Regain and Crystallinity», Fibres, 10, 218, 1949.
R. W. M о n с г і є f f, «Crease Resistance in Textiles», Textile Mercury and
Argus, 120, 1011, 1949.
E. L. L о v e 1 1 and O. G о 1 d s с h m і d, Ind. Eng. Chem., 28, 811, 1946.
P. H. Hermans, J. J. Hermans and D. V e r m a s, J. Polymer Science,
I, 149, 1946.
* Приведенная минимальная величина разрывного удлинения нейлона
завышена. В настоящее время производят кордное волокно нейлон с разрывным
удлинением, равным только 15%; по-видимому, разрывное удлинение нейлона
может быть понижено до 13%. {Прим. ред.)
77

J. M. Preston. «Modern Textile Microscopy», 1933
P. H. H e r m a n s, «Contribution to the Physics of Cellulose Fibres».,
London, 1946.
D. V. M о г 1 є у and E. V. M a r t і n, «Structural Orientation in Cellulose
Acetate Filaments and its Relation to the Dichroism of Adsorbed Dyes», Text Res.
J., 21, 607, 1951.
G. N a t t a, J. Polymer Sei., ,16 143—154, 1955.
Глава V
ВЛИЯНИЕ ОРИЕНТАЦИИ НА СВОЙСТВА ВОЛОКНА
При ориентации макромолекул во время вытягивания волокна
одновременно протекает пять процессов:
1. Макромолекулы располагаются параллельно или почти
параллельно оси волокна.
2. Благодаря повышению упорядоченности макромолекулы
способны упаковываться более плотно, в результате чего волокно
становится более «кристалличным».
3. В некоторых случаях, в частности в волокне нейлон
и шерсти, происходит распрямление макромолекул.
4. Молекулы перемещаются, скользя одна относительно
другой; скольжение макромолекул не имеет места, если между ними
существует достаточное количество поперечных химических
связей.
5. В результате увеличения плотности упаковки облегчается
возможность возникновения сил притяжения между атомами
соседних макромолекул, в частности, имеет место образование
водородных связей, т. е. связей за счет сил взаимного притяжения
между атомами водорода и другими атомами соседних цепей.
Эти силы проявляют себя как слабые поперечные связи. Несмотря
на небольшую энергию отдельной связи, они из-за чрезвычайной
многочисленности приводят к значительному увеличению
прочности волокна.
Из этих процессов последние четыре являются следствием
упорядоченного расположения макромолекул.Упорядочение
макромолекул, или их ориентация, и связанная с этим
кристалличность волокна обсуждались в предыдущей главе, где было
показано, что хотя эти два процесса часто рассматриваются отдельно,
они на самом деле совершенно идентичны.
Иногда процесс ориентации молекул трактуется как процесс
упорядочения кристаллов, а не как ориентация макромолекул
относительно оси волокна; в этом случае допускается увеличение
степени ориентации без увеличения степени кристалличности
волокна. Такая точка зрения должна быть отвергнута, так как
78

с ростом ориентации макромолекул возрастает и степень
кристалличности волокна *.
Изменение формы сильно изогнутых макромолекул уже
рассматривалось. Однако поскольку наилучшая оценка изменений
свойств волокна, сопровождающих ориентацию волокна,
возможна лишь при правильном понимании процессов,
сопровождающих вытягивание, некоторые из этих процессов, не рассмотренных
раньше, будут дополнительно обсуждены ниже.
СКОЛЬЖЕНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛ
Известно, что при растягивании волокна слабо крученой
пряжи расползаются. Чтобы получить достаточно прочную пряжу
и предотвратить расползание волокон, необходимо придать им
хорошую сцепляемость за счет высокой крутки или проклейки
смолами, например, водной суспензией латекса каучука «Позитекс»,
к которой добавлены катионактивные вещества. Присутствие
в суспензии катионактивных веществ способствует притягиванию
частичек латекса шерстью или другим белковым волокном,
погруженным в эту суспензию. Частицы каучука прилипают к волокну
шерсти в многочисленных точках, но не образуют на нем
сплошной пленки. При этом пряжа не становится эластичной, но волокна
ее склеиваются друг с другом и таким образом предупреждается
их сползание; прочность обработанной пряжи не меньше, чем
пряжи, полученной путем кручения. Такая обработка
предохраняет пряжу от расползания; обработанная пряжа при
растяжении разрушается только тогда, когда рвутся составляющие
ее волокна.
Аналогичные представления можно применить и к макромоле-
кулярному строению волокон. При вытягивании волокна
макромолекулы смещаются одна относительно другой, так как они
не связаны между собой. Однако по мере ориентации
макромолекул они начинают связываться между собой за счет сил взаимного
притяжения. В невытянутом волокне, когда расстояния между
макромолекулами велики, эти силы чрезвычайно слабы и
неэффективны; однако при ориентации и распрямлении макромолекул
и увеличении плотности их упаковки расстояния между
макромолекулами значительно уменьшаются и возникают более прочные
силы межмолекулярного взаимодействия. Эти силы оказывают
значительное сопротивление сдвигу макромолекул и в хорошо
ориентированном волокне могут быть настолько велики, что
легче разорвать макромолекулу, чем сдвинуть ее относительно
других молекул. Если расположение макромолекул достаточно
упорядоченно и они ориентированы настолько, что разрыв волокна
* Ориентация и кристалличность не всегда одно и то же. При холодном
вытягивании нейлона происходит ориентация кристаллитов, а не молекул, без
значительного увеличения процента кристалличности (см. прим. ред. иа стр. 55
и 64).
79

определяется исключительно разрывом макромолекул,
дальнейшая ориентация (за счет увеличения длины молекулярных цепей
из-за их выпрямления) может не привести к увеличению
прочности волокна. Сдвиг и перемещение макромолекул имеет место
при вытягивании волокна, но по мере увеличения их ориентации
становится все менее возможным.
ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ
Помимо сил главных валентностей, связывающих атомы
главной цепи, существуют вторичные силы (силы Ван-дер-Ваальса),
действующие между макромолекулами. Кроме того, между
макромолекулами хорошо ориентированных волокон возникают довольно
сильные водородные связи. Наличие водородных связей в
значительной степени определяет свойства волокон. Своим
происхождением связи этого типа обязаны способности атома водорода
проявлять валентность, большую единицы.
Классическая органическая химия считает, что валентность
водорода равна единице, что может быть подтверждено строением
таких веществ, как
Н—О—H С2Н5—О—H
Вова Зтиловый спирт О-нитрофенап
В каждом приведенном соединении цепь атомов оканчивается
атомом водорода, поэтому раньше думали, что атом водорода
не может присоединять к себе более одного атома. Однако уже
имеется огромное количество фактов, указывающих на то, что при
определенных обстоятельствах атом водорода способен связывать
два других атома; так, например, он способен образовывать
водородные связи следующих типов:
—О—Н- • -О—, — О— Н- • -N = , = N—H- • -N , —О—Н- ¦ 'S—,
= N—H---S—
При осуществлении этих связей водород ведет себя так, как если
бы он был двухвалентным. Эти связи (обозначены пунктиром)
названы водородными. Сущность водородных связей была
установлена как химическими, так и физическими методами;
открытие существования водородных связей дало
удовлетворительное объяснение многим явлениям, казавшимся раньше
необъяснимыми. Приведем два примера.
1. Объем льда при плавлении уменьшается. Это происходит
потому, что структура льда представляет собой сетку,
образованную молекулами воды, которые соединены между собой водород-
80

ными связями, возникающими между атомами кислорода и
атомами водорода:
И—О—H
H—6—H
і !
H—О—H
j !
H—O—H
і І
H—О—H
Таким образом, кристалл льда представляет собой одну большую
молекулу, в которой индивидуальность отдельных молекул воды
исчезает. При плавлении льда некоторые водородные связи
разрушаются и происходит более плотная упаковка молекул воды.
До тех пор пока температура не превышает 4° С, энергия такой
упаковки превосходит энергию теплового расширения. Таким
образом, если бы не существовало водородных связей, лед имел бы
удельный вес больший, чем у воды, и тогда вся вода на земном
шаре очень быстро замерзла бы, превращаясь в лед, который
опускался бы на дно водоемов.
2. о-Нитрофенол отличается от м- и «-изомеров более низкими
точками плавления и кипения, меньшей растворимостью в воде,
более высокой летучестью с водяным паром, большей
растворимостью в неполярных растворителях и неспособностью
образовывать ассоциаты. Характерные свойства фенольного гидроксила
подавляются в о-нитрофеноле наличием у него водородной связи:
ОН
о-Нитрофенол м-Нитрофенол п-Нитрофенол
Водородная связь возникает только в о-нитрофеноле, но
не в м- и «-изомерах, так как кислородный атом нитрогруппы
в этих изомерах слишком удален от водорода гидроксильной
группы. Водородные связи могут образоваться только в том
случае, если расстояние между двумя атомами, которые связываются
через атом водорода, меньше 3,4А. По этой причине водородная
связь имеет место в о-нитрофеноле и не возникает в м- и п-изомерах.
Водородные связи оказьшают значительное влияние на
свойства волокон:
1. При вытягивании волокна макромолекулы его
распрямляются и образуют плотную упаковку. Высокая плотность
6 Монкрвфф 442 81

упаковки макромолекул получается из-за возникновения
водородных связей между соседними цепями. Образующиеся водородные
связи препятствуют скольжению цепей и таким образом снижают
растяжимость волокна.
Высокоориентированные волокна, как правило, имеют
пониженное удлинение. Однако водородные связи увеличивают
прочность; волокна; при этом чаще всего увеличивается его
эластичность обычно высокоориентированные волокна обладают большей
эластичностью.
2. Наличие многочисленных полярных групп во многих
волокнах определяет их высокое влагопоглощение *. Так, хлопок,
вискозное, медно-аммиачное и другие целлюлозные волокна могут
сорбировать влагу за счет гидроксильных групп и атомов
кислорода:
уСНОН 4- Н2О —» ^.СНОН — О^
/СНОН 4- Н2О —» )СН—0><
••н—о—н
)О 4- Н2О — )о--Н-О-Н
Белковые волокна — шерсть, казеиновое и ардиль —
взаимодействуют с молекулами воды за счет своих пептидных связей:
I _ ! _ _
I 4- Н2О Г
NH NH
I I
I I
с=о с=о
| 4- Н2О »- I /H
NH NH-—O;
I I ХН
Высокая способность белковых волокон сорбировать влагу делает
их пригодными для изготовления нижнего белья: эти волокна
могут поглощать значительные количества влаги, оставаясь
сухими на ощупь.
В результате вытягивания белковых волокон и увеличения
степени ориентации их молекул влагопоглощение снижается,
так как при этом происходит образование дополнительных водо-
* Высокое влагосодержание волокна определяется не наличием дипольных
групп, а наличием гидроксильных или карбоксильных групп и в меньшей степени
наличие.м аминогрупп или а.мидных связей, т. е. групп, способных образовывать
водородные связи с молекулами воды. Поливпнилхлоридные волокна совершенно
гидрофобны, хотя имеют большое число дипольных групп. {Прим. ред.)
82

родных связей и остается меньше атомов, способных к образованию
водородных связей с молекулами воды.
3. Из-за увеличения количества водородных связей при
ориентации макромолекул в волокне уменьшается также
восприимчивость волокна к молекулам красителей: крашение
высокоориентированных волокон связано со значительными трудностями,
обусловленными отчасти наличием водородных связей, которые
не только увеличивают плотность структуры волокна, но и
снижают количество активных групп, которые могут
взаимодействовать с молекулами красителя, фиксируя их *.
Ориентация макромолекул не только снижает
восприимчивость волокна к молекулам воды, но в определенных условиях
может приводить и к различной растворимости: мало
ориентированное волокно будет растворяться, а сильно ориентированное —
не будет. Поливиниловый спирт растворим в воде; поэтому при
производстве волокна винилон с целью уменьшения
растворимости волокно обрабатывают формальдегидом, образующим
поперечные связи между макромолекулами. В настоящее время
найдено (пат. США 2, 610, 359 и 2, 610, 360), что если волокно
из поливинилового спирта в процессе формования подвергнуть
достаточно высокой ориентации, оно даже без последующей
химической обработки становится устойчивым к действию кипящей
воды (см. стр. 370).
Получение высокоэластичного нейлона путем уменьшения числа
водородных связей описано в главе XX. Отметим, что наличие
большого числа водородных связей ухудшает растворимость поли-
акрилонитрила (см. стр. 376).
СВОЙСТВА ВЫСОКООРИЕНТИРОВАННЫХ ВОЛОКОН
Волокна, высокоориентированные путем вытягивания в
определенных условиях, обычно приобретают ряд новых свойств,
главные из которых следующие:
Высокая прочность. Чем выше степень ориентации
макромолекул в волокне, тем выше обычно его прочность. Естественным
результатом процесса вытягивания волокна является
значительное повышение его номера; при этом абсолютная прочность нити
(в г) почти не изменяется, но разрывная длина волокна возрастает.
Разрывная длина нейлона равна примерно 54 км, фортизана —
около 63 км, виньона — 36 км. Все эти величины значительно
выше, чем у слабоориентированных волокон.
В табл. 8 (Фирц-Давид, Очерк химической технологии
текстильных волокон. Издание Биркхойзера, Базель, 1948, стр. 57)
'¦' Снижение накрашиваемое™ волокон при вытягивании объясняется
не уменьшением числа свободных гидроксильных групп, а замедлением диффузии
красителей в глубь волокна из-за уплотнения структуры волокна во время
вытягивания. (Прим. ред.)
6* 83

Г а б л и ц а 8
Влияние степени ориентации макромолекул
на прочность гидратцеллюлозных волокон
Тип волокна
Степень
ориентации
Прочность
в р. км
72—81
54
50
32
18
9

Удлинение при
разрыве
в%
8
6—7
6—7
18
18
40—50
Отношение
прочности в мокром
состоянии к
прочности в сухом
состоянии в %
Фортизан H
Фортизан
Дурафил
Тенаско
Вискозный шелк . . . .
Вискозное моноволокно
Очень
высокая
То же
я
Высокая
Средняя
Низкая
83
70
70
61
50
30
хорошо иллюстрировано влияние степени ориентации
макромолекул на прочность гидратцеллюлозных волокон.
Низкое разрывное удлинение. Высокоориентированные волокна
имеют обычно низкое разрывное удлинение. Поскольку эти
волокна были подвергнуты вытягиванию, этот факт не является
неожиданным. Удлинение нейлона относительно высоко — 22%*;
удлинение фортизана очень низко и составляет 7%. Однако
даже наиболее высокие из приведенных цифр низки по
сравнению с удлинением шерсти (т. е. мало ориентированного
волокна).
Хрупкость. Большинство ориентированных волокон хрупко.
При вытягивании волокна становятся анизотропными, т. е.
их свойства в различных направлениях (вдоль оси волокна
и в поперечном направлении) становятся различными. Иногда
высокая прочность достигается за счет снижения гибкости волокна.
В наибольшей степени это наблюдается при вытягивании
вискозного и ацетатного волокна.
Повышенный блеск. Свежесформованный нейлон является
матовым полупрозрачным волокном. Однако после вытягивания
он приобретает яркий блеск. Правда, многие волокна, как
например вискозный шелк, обладают сильным блеском не будучи сильно
ориентированными. Однако в общем высокая степень ориентации
сопровождается сильным блеском волокна.
Малое влагопоглощение. Так как плотность упаковки
макромолекул волокна при вытягивании возрастает, проникновение
молекул воды в волокно становится более затруднительным.
Поэтому высокоориентированные волокна обладают малым влаго-
См. примечание на стр. 77.
84

поглощением *. Виньон, дакрон и саран поглощают менее 0,5%
влаги; даже нейлон поглощает в стандартных условиях 4,2%
воды, в то время как вискозное волокно в этих условиях
поглощает 12% влаги. Хотя высокое влагопоглощение вискозного
шелка и объясняется наличием в нем гидрофильных групп, все же
природные целлюлозные волокна, характеризуемые более высокой
степенью ориентации, поглощают влагу в меньшей степени,
чем вискозное волокно.
Высокая химическая устойчивость. Вероятно, по той же самой
причине, заключающейся в большой плотности упаковки и
трудности проникновения в волокно посторонних молекул, объясняется
высокая устойчивость высокоориентированных волокон к
химическим воздействиям. Так, нейлон почти нечувствителен к
действию 10%-ного едкого натра при 85°, а дайнел и саран
используются для изготовления фильтровальных материалов и защитной
одежды рабочих химических производств *.*.
Малое сродство к красителям. Значительно труднее молекул
воды проникают в высокоориентированное волокно частички
красителя; крашение таких волокон является нелегкой задачей.
При крашении дакрона используют вспомогательные вещества,
назначение которых — вызывать временное размягчение
поверхности волокна с целью облегчения диффузии красителя внутрь
волокна.
При вытягивании нити толщина элементарных волоконец
значительно уменьшается; тонина сильно вытянутых химических
волокон значительно выше тонины природных или обычных,
не вытянутых, химических волокон. Одновременно с повышением
тонины происходит-значительное увеличение общей поверхности
волокна, точно так же как суммарная поверхность песчинок
в мелком песке выше, чем в крупном. Однако увеличение общей
поверхности волокна приводит к более интенсивному отражению
света вытянутым волокном, что приводит к своего рода
«разбавлению» окраски этого волокна. Так, после крашения два образца
ацетатного шелка № 90, один из которых состоит из грубых фила-
ментов, а другой — из элементарных волоконец высокой тонины,
выглядят различно: окраска более грубого волокна кажется более
темной, хотя оба волокна восприняли равные количества одного
и тогожекрасителя.Точнотакжедля получения одинаковых
оттенков при крашении тонкой австралийской шерсти 70 кач. требуется
* В высокоориентированных волокнах равновесное влагосодержание
почти не изменяется. Снижается лишь скорость прохождения воды в глубь
волокна (см. также примечание на стр. 82). Малое влагопоглощение виньона,
дакрона и сарана объясняется не ориентацией молекул и не плотностью их
укладки, а отсутствием гидрофильных групп (см. также прим. на стр. 83. (Прим. ред.)
** Высокая химическая стойкость сарана и других волокон объясняется:
1) отсутствием гидрофильных групп, т. е. отсутствием у волокон способности
смачивания водными растворами химических реактивов, и 2) отсутствием легко
реагирующих эфирных, циан- и других групп в молекулах этих волокон.
(Прим. ред.) ' '
85

значительно большее количество красителя, чем при крашении
грубой кроссбредной шерсти 46 кач. Вообще, эффект окраски
обусловливается не степенью ориентации макромолекул волокна,
а его тониной. Однако увеличение тонины волокна почти всегда
является следствием вытягивания, проводимого для повышения
степени ориентации.
Гриф волокна. Высокоориентированные волокна обычно
неприятны на ощупь. Зачастую они кажутся несколько
шершавыми. Это свойство волокна не всегда связано с ориентацией,
но характерно для высокоориентированных волокон.
СВОЙСТВА МАЛООРИЕНТИРОВАННЫХ ВОЛОКОН
Полезно рассмотреть свойства волокон, макромолекулы
которых слабо ориентированы, и сравнить их со свойствами
высокоориентированных волокон. Типичными волокнами с малой
ориентацией макромолекул являются искусственные белковые волокна.
Эти волокна сформованы из природных белков, называемых
глобулярными, т. е. имеющих молекулы, приближающиеся по форме
скорее к сфере, чем к вытянутой линии. В процессе растворения
белка, продавливания его раствора через отверстия фильеры
в осадительную ванну, последующей вытяжки и дубления
происходит выпрямление макромолекул белка, их ориентация и
образование поперечных связей между макромолекулами. Однако даже
после этих операций искусственные белковые волокна, например
ланиталь, меринова, ардиль и викара, продолжают оставаться
слабоориентированными. В этом отношении они напоминают
шерсть, макромолекулы которой также слабо ориентированы.
Рассмотрим основные свойства таких волокон.
Низкая прочность. Эти волокна очень непрочны. В
большинстве случаев их разрывная длина составляет примерно 7—7,5 км
ив исключительных случаях 15 км. Прочность этих волокон
в среднем в пять раз ниже прочности высокоориентированных
волокон.
Высокое удлинение при разрыве. Разрывное удлинение
малоориентированных волокон велико и часто достигает 50%, что
выгодно отличает эти волокна от волокон с высокой ориентацией.
Высокая гибкость. Эти волокна очень гибки и совершенно
не обладают хрупкостью.
Блеск. Обычно искусственные белковые волокна, так же как
и шерсть, имеют мягкий, притушенный блеск.
Высокое влагопоглощение. Все искусственные белковые
волокна обладают высоким влагопоглощением. Их влажность
в стандартных условиях обычно составляет 12—14 % .
Низкая химическая устойчивость. Так как макромолекулы
этих волокон имеют низкую степень ориентации и малоупоря-
доченное расположение, молекулы воды или других
растворителей могут легко проникать в пространство между молекулами;
8?

волокно, таким образом, является легко подверженным
разрушающему действию химических реагентов. Низкая прочность
искусственных белковых волокон в мокром состоянии является
наиболее крупным их недостатком; при стирке изделий из этих
волокон необходима большая осторожность, так как они крайне
неустойчивы к действию щелочей, даже очень разбавленных *.
Высокое сродство к красителям. Искусственные белковые
волокна обладают очень высокой способностью поглощать
краситель, и в этом отношении имеют много общего с хлорированной
шерстью.
Мягкость и теплота на ощупь. Эти свойства придают
искусственным белковым волокнам высокую потребительскую ценность.
По этим показателям искусственные белковые волокна ближе,
чем какие-либо другие стоят к шерсти. Теплота и мягкость
искусственных волокон связаны с высокой способностью поглощать
влагу, гибкостью, невысокой прочностью и высоким удлинением,
иными словами — с малой степенью ориентации их молекул.
Отсюда видно, что целый ряд свойств является характерным для
высокоориентированных волокон; наоборот, совершенно
противоположные свойства присущи волокнам с малой ориентацией
молекул.
ОРИЕНТАЦИОННЫЙ СЛОЙ
Было найдено, что структура поверхностного слоя волокна
отличается от структуры его внутренних слоев. Это различие
заключается в более высокой степени ориентации макромолекул
поверхностного слоя и в большей его кристалличности. При
прохождении прядильного раствора через отверстия фильеры
наружные слои струек, соприкасающиеся со стенками отверстия
фильеры, испытывают большее сопротивление за счет трения,
чем внутренние слои. В качестве аналогии вспомним, что в быстром
потоке щепки, плывущие посередине, движутся с большей
скоростью, чем щепки, плывущие у берегов. Значительные
сопротивления, возникающие в струйках прядильного раствора при
трении о поверхность отверстия фильеры, вызывают повышенную
ориентацию макромолекул в поверхностном слое образующегося
волокна (рис. 35) **.
* Низкая прочность к щелочам белковых волокон объясняется не низкой
ориентацией молекул в этих волокнах, а легким гидролизом а-амидной связи
в щелочной среде. (Прим. ред.)
** Образование ориентационного слоя (рубашки) не является обязательным
условием формования всех химических волокон. Многие поливиниловые волокна,
а также медно-аммиачное волокно не имеют ориентационного слоя. Ориентацион-
ный слой образуется не вследствие трения прядильного раствора о стеики каналов
фильеры, а из-за различной скорости химических реакций или теплопередачи
на поверхности и в глубине волокна. (Прим. ред.)
87

Наличие ориентационного слоя оказывает известное влияние
на свойства волокна. Ориентационный слой снижает степень набу-
___ хания волокна, в частности,
при крашении, снижая таким
образом скорость крашения
в начальной стадии процесса.
' ~~~ Влияние поверхностного слоя
Рис. 35. Ориеитационный слой. Ma- волокна особенно значительно
кромолекулы в поверхностном слое при печатании тканей, так как
волокна более ориентированы, чем КПЯРИТРПЬ „янпгитгя ня вмпк
внутри волокна краситель наносится на
волокно главным образом на
поверхности. Печатание на тканях из волокна, обладающего более
ориентированным поверхностным слоем, приводит к получению
неустойчивых окрасок, так как проникновение красителя в
средние слои волокна затруднено.
ЛИТЕРАТУРА
J. М. Preston, «Fibre Science», Manchester, 1949.
R. W. M о n с r і e f f, Silk and Rayon, 23, 676, 1949.
P. H. Hermans, «Physics and Chemistry of Cellulose Fibres», London,
1949.
«Contribution to the Physics of Cellulose Fibres», 130—87, London, 1946.
Глава VI
ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ВОЛОКНА
Все волокна имеют значительную, в сравнении с
поперечником, длину, обладают определенной прочностью и состоят из
длинных нитевидных макромолекул. Эта черта, общая для всех
волокон, справедливо привлекала большое внимание исследователей.
Открытие нашими современниками нитевидной формы
макромолекул у различных волокон является одним из наиболее
важных: оно указало путь для создания синтетических волокон.
Если бы физики не установили, что молекулы различных волокон
имеют линейную форму и большую длину, мало вероятно, чтобы
в настоящее время мы имели такие синтетические волокна, как
нейлон, виньон, орлон, терилен и ряд других.
С теоретической точки зрения, представления о линейной форме
макромолекул также имели огромное значение, так как без этих
представлений нельзя было бы углубить наши знания о свойствах
волокон.
Различие в составе и свойствах волокон. Различные волокна
отличаются своими свойствами. В ряде случаев эти отличия
обусловливаются их химическим строением. Однако не всегда
химический состав является главным фактором, определяющим
свойства волокна. Так, мы уже знакомы со значительными раз-

личиями в свойствах волокон фортизана, дурафила, тенаско,
вискозного шелка и вискозного моноволокна, являющихся
волокнами на основе регенерированной целлюлозы, а также с
различиями свойств природных целлюлозных волокон — хлопка
и льна. Еще большие различия существуют между природными
целлюлозными волокнами, например хлопком, и искусственными
волокнами на основе целлюлозы, например медно-аммиачным
волокном и дурафилом.
Рассматривая белковые волокна, мы видим, что обычная шерсть,
ангорская шерсть и шерсть альпаки мало отличаются по своим
свойствам друг от друга. Отличие этих волокон от кроличьего
пуха уже более заметно; но еще сильнее эти волокна отличаются
от натурального шелка.
Искусственные волокна из белков растительного
происхождения незначительно отличаются от искусственных белковых
волокон животного происхождения, так как растительные белки
используются животными, являющимися источниками
натуральных белковых волокон животного происхождения, Так,
например, овечья шерсть образуется из веществ, находящихся
в траве, которой питается овца; шелковичный червь образует
шелковичную нить, поедая листья тутовника. Конечно,
если растительный белок непосредственно перерабатывается
в искусственное волокно, например в ардиль и викару, эти волокна
•не должны значительно отличаться по своему составу от
природных белковых волокон, и в то же время они более дешевы.
Среди отдельных представителей природных волокон также
существуют коренные различия; так хлопок и лен отличаются
от шерсти и натурального шелка. Эти различия у химических
волокон еще более значительны (например, стеклянное волокно,
получаемое путем переработки минерального сырья, и альги-
натное волокно, получаемое из полисахарида, добываемого
из морских водорослей). Даже внутри группы волокон,
получаемых на основе целлюлозы, существуют значительные различия,
например, между вискозным и ацетатным волокном.
Перечислим кратко области применения волокон: их
применяют для производства носков, одежды, одеял, простынь, обуви,
ковров, зубных щеток, парашютов, противомоскитных сеток,
канатов, фильтровальных тканей, стренг, веревок, войлока,
вельвета, брезентов, занавесей и т. д.
Волокна во всем их многообразии проникли во все отрасли
современной жизни. Различия в свойствах волокон в значительной
мере определяются их химическим строением, к рассмотрению
особенностей которого мы сейчас и перейдем.
Влияние циклических структур на свойства волокон. Химия
делится на разделы, изучающие органические соединения с
прямой цепочкой и соединения циклического строения.
Хорошо известно различие в свойствах соединений этих двух
классов. Совершенно неожиданно наличие циклических ядер
89

в чередующемся звене макромолекул не вызывает значительных
различий в свойствах волокон *. Циклические остатки глюкозы,
являющиеся основной структурной единицей макромолекулы
целлюлозы, существование которых с достоверностью установлено,
проявляются мало; их влияние сказывается только в виде
повышенной химической стойкости связи между атомами С и О.
Свойства полиэфирного волокна терилен, содержащего в
элементарном звене макромолекулы бензольные ядра, во многом
-СО-О (СИ,),О~С.О-\ У"СО-О-
приближаются к свойствам полиамидного волокна нейлон,
макромолекула которого состоит исключительно из линейных звеньев.
Авторами британского патента № 612609 был описан полимер
с волокнообразующими свойствами, имеющий в составе
элементарного звена кольцо:
NH-,
N
-У Ч
ч
Таким образом, наличие небольших циклических систем
в макромолекуле полимера не вызывает значительных изменений
в свойствах волокна.
ГИДРОКСИЛЬНЫЕ ГРУППЫ
Целлюлоза и целлюлозные волокна обладают огромным числом
гидроксильных групп. Кроме альгинатного волокна, которое
по химическому составу близко к целлюлозным, нет волокон,
имеющих такую особенность **.
Каждый из глюкозных остатков, из которых построены
макромолекулы целлюлозы, содержит три гидроксильные группы.
Таким образом, макромолекула целлюлозы в вискозном шелке,
* Утверждение автора неверно. Наличие колец в молекулах целлюлозы
или терилена делает их значительно более жесткими, из-за чего резко
поднимается температура плавления и возрастает модуль деформации волокна.
(Прим. ред.)
** Примером подобных волокон могут служить также синтетические волокна
из поливинилового спирта (впнал, куралон, винилон и др. (Прим. ред.)
90

имеющая степень полимеризации 400, содержит 1200
гидроксильных групп:
СООН
л—(х
Н/Н
~С\ ОН ОН/С-0
/\и Остаток маннуронобой кислоты
(элемент макромолекулы алъш-
Остаглок глюкозы (злечент макрп подай кислоты) Содержит две
молекулы целлюлозы). Содержит гидроксильных и одну карбоксиль-
три гидроксильных группы чую группы
Растворимость в воде. Ценным свойством веществ, содержащих
много гидроксильных групп, является растворимость в воде.
Спирты, гликоли и сахара хорошо растворимы в воде. Фенол,
отличающийся от бензола тем, что его молекула содержит одну
гидроксильную группу, приобретает растворимость в воде.
Целлюлозные волокна, однако, нерастворимы в воде, что можно
объяснить двумя причинами:
1. Высокой степенью полимеризации. Полимеры с высоким
молекулярным весом всегда растворимы хуже.
2. Взаимным притяжением гидроксильных групп одной
макромолекулы гидроксильными группами соседних макромолекул.
Взаимодействие между гидроксильными группами
осуществляется за счет водородных связей (см. стр. 81); так как число
гидроксильных групп в макромолекуле очень велико, суммарная
энергия их взаимодействия весьма значительна. Эти силы
межмолекулярного взаимодействия определяют стабильность структуры
волокна, затрудняют проникновение молекул воды в волокно,
отрыв макромолекул целлюлозы и растворение волокна. Главная
причина нерастворимости целлюлозы в воде заключается в
большой величине ее макромолекул. Растворимость веществ с
гигантскими молекулами является мало вероятной.
Силы межмолекулярного взаимодействия и устойчивость
структуры волокна. Влияние межмолекулярных сил притяжения между
гидроксильными группами весьма значительно; если гидроксиль-
ные группы подвергнуть этерификации (например, при получении
метил- и этилцеллюлозы или ацетилцеллюлозы) вещество
приобретает растворимость. Введение в макромолекулу этиловой или
ацетильной групп, обладающих сравнительно большими
размерами, вызывает нарушение плотной упаковки макромолекул,
необходимой для образования водородных связей. Этилцеллюлоза,
91

в которой лишь небольшая часть гидроксильных групп
превратилась в эфирные группы
—С—ОН -* —С—ОС2Н5
і !
растворима в щелочи. При дальнейшем увеличении степени этери-
фикации этилцеллюлоза приобретает растворимость в воде. При
достижении значительной степени замещения гидроксильных групп
эфирными этилцеллюлоза становится растворимой в
органических растворителях, но перестает растворяться в воде. Известно,
что сложные эфиры целлюлозы хорошо растворимы в органических
растворителях. То положение, что при ацетилировании
целлюлозы происходит значительное ослабление структуры,
подтверждается той легкостью, с которой эфиры целлюлозы
размягчаются и могут быть вытянуты в горячей воде или в среде пара.
Вискозный шелк в этих условиях, в отличие от ацетатного,
не может быть вытянут в значительной степени. Это различие,
а также тот факт, что вискозный шелк содержит значительно
большее количество гидроксильных групп, которые почти
отсутствуют в ацетатном волокне, отчетливо свидетельствуют о том,
что силы взаимного притяжения гидроксильных групп в
значительной степени обусловливают устойчивость структуры волокна.
Вероятно, этой же причиной объясняется трудность
растворения целлюлозы в органических растворителях в сравнении с
большинством синтетических волокон, которые легко растворимы.
Имея значительно меньшее по сравнению с целлюлозой количество
сильнополярных групп, эти волокна растворяются в таких
малополярных и неполярных растворителях, как четыреххлористый
углерод, хлороформ, метиленхлорид, бензол, бензин. Понятно
также, почему при значительном замещении гидроксильных групп
эфирными эфиры целлюлозы приобретают растворимость в таких
неполярных растворителях.
Гидроксильные группы макромолекулы целлюлозы способны
взаимодействовать не только с аналогичными группами соседних
макромолекул, но и с молекулами воды, обусловливая тем самым
процесс сорбции воды целлюлозой и ее высокое влагопоглощение.
Взаимодействие гидроксильных групп с молекулами воды
облегчает также процесс крашения целлюлозных волокон
водорастворимыми красителями, так как водные растворы красителей легко
проникают в волокна.
Способностью гидроксильных групп взаимодействовать с
молекулами воды, несомненно, объясняется тот факт, что вискозный
шелк обладает большим влагопоглощением, чем ацетатный,
в котором подавляющее большинство гидроксильных групп аце-
тилировано; этим же объясняется худшая накрашиваемость аце-
92

татного волокна, для которого необходимо применение
специальных методов крашения.
Влажность вискозного и ацетатного волокон в стандартных
условиях составляет соответственно примерно 11 и 6%.
ДОСТУПНОСТЬ СТРУКТУРЫ
Обычно считают, что влага сорбируется только аморфными
участками и никогда не проникает в кристаллические области
природной целлюлозы (целлюлозы I). Это положение
подтверждают тем фактом, что размеры элементарной кристаллической
ячейки, определенные рентгенографическим методом, не
изменяются при увлажнении целлюлозы. Наоборот, размеры
элементарной кристаллической ячейки регенерированной целлюлозы
(целлюлозы II) при увлажнении увеличиваются, что
свидетельствует о проникновении молекул воды в кристаллические
участки этой модификации целлюлозы.
. По данным Германса, при увлажнении воздушносухои
целлюлозы II, рентгеноструктурный анализ показывает увеличение
одного из элементов кристаллической решетки с 7,32 до 7.73A
(табл. 9).
Таблица 9
Изменение кристаллической решетки целлюлозы II
при ее увлажнении
Относительная
влажность воздуха
в %
О
35
85
Содержание влаги
в препарате
целлюлозы II в %
О
6,6
17,0
Расстояние
между
плоскостями 101
в A
7,32
7,52
7,73
Тем обстоятельством, что молекулы воды могут проникать
даже в участки регенерированной целлюлозы с наиболее
упорядоченной структурой и раздвигать ее макромолекулы, объясняется
факт значительного снижения прочности у вискозного шелка
в мокром состоянии.
Исходя из различий в количестве влаги, сорбированной
различными волокнами, было подсчитано соотношение между
количествами аморфной и кристаллической фракций у этих волокон *
(табл. 10).
Вызывает, однако, сомнение большой процент
кристаллической фракции. Причиной этому должно быть то, что к кристалли-
* Подобный расчет совершенно неверен, так как молекулы в
целлюлозных, полиамидных или белковых волокнах имеют различное количество
гидрофильных групп. (Прим. ред.)
93

Таблица 10
Степень кристалличности различных волокон
Тип волокна
Хлопок
Шерсть
Натуральный шелк . . .
Нейлон
Количество
аморфной фракции
в %
32
56
20
15
Количество
кристаллическоіі
фракции в %
68
44
80
85
ческой фракции отнесены также некристаллические участки,
обладающие высокой степенью ориентации и равномерной
структурой.
Участки, рассматриваемые как аморфные, доступны
молекулам воды, в то время как в кристаллические участки молекулы
воды проникнуть не могут. Однако это положение в настоящее
время пересматривается, так как гидроксильные группы,
лежащие в углах кристаллических участков, доступны молекулам воды,
и если размеры кристаллов весьма малы, а число их достаточно
велико, сорбция влаги становится более высокой, так как
отношение поверхности к объему значительно выше для маленьких
частичек, чем для больших. Так, два совершенно одинаковых
по химическому строению волокна, имеющих одинаковую степень
кристалличности, могут сорбировать различные количества влаги
только потому, что размеры кристаллов в одном из них меньше,
чем в другом. Первое из этих волокон должно сорбировать больше
влаги, чем второе.
Как было установлено выше, мнение о наличии четко
выраженной поверхности раздела между кристаллическими и аморфными
участками может оказаться совершенно ошибочным. Данные
о количестве кристаллической фракции можно вполне принять
также за показатель степени ориентации.
Гидроксильные группы являются наиболее характерным
признаком целлюлозных волокон: их наличием определяется влаго-
поглощение волокна, легкость его накрашивания и легкость
стирки.
КАРБОКСИЛЬНЫЕ ГРУППЫ АЛЬГИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Строение молекулы альгиновой кислоты очень близко к
строению молекулы целлюлозы; по своей конфигурации
макромолекула альгиновой кислоты имеет много общего с молекулой
целлюлозы, хотя имеется некоторое различие в размерах
элементарных звеньев. Отличие свойств альгинатных волокон от
целлюлозных определяется главным образом наличием в них
карбоксильной группы. Карбоксильная группа альгиновой кислоты
94

легко реагирует даже со слабыми основаниями. До сих пор един-
ственным практически приемлемым методом предотвращения
образования водорастворимой натриевой соли альгиновой кислоты
является перевод карбоксильной группы в солевую. Другие
способы модификации свойств альгиновых волокон будут описаны
позже. Наличие свободных карбоксильных групп вызывает ряд
трудностей в обращении с альгинатными волокнами, а также
является хорошей иллюстрацией положения о значительном
влиянии химического строения волокна на его свойства независимо
от физической структуры волокна.
БЕЛКОВЫЕ ВОЛОКНА
Все волокна на основе белков (овечья и козья шерсть,
искусственные белковые волокна) имеют свободные амино- и
карбоксильные группы. Эти группы образуют в волокнах внутренние
солевые связи, которые имеют ионный, а нековалентный характер,
и могут быть легко разрушены. Если, как мы видели на примере
альгиновой кислоты, наличие свободных карбоксильных групп
делает волокно легко растворимым в воде, то почему же это
не имеет места в случае шерсти? Причина этого заключается,
вероятно:
1) в значительно большей концентрации карбоксильных групп
в альгиновой кислоте по сравнению с шерстью;
2) в наличии в шерсти поперечных дисульфидных связей
остатков цистина, соединяющих длинные цепные молекулы в одно
целое.
Гаррис показал, что шерсть, в которой дисульфидные связи
разрушены путем восстановления, значительно менее устойчива
к разрушающему действию химических реагентов и биологическим
воздействиям; если эти поперечные связи вновь создать, шерсть
восстанавливает свои первоначальные ценные свойства. Если
же путем восстановления разрушить поперечные дисульфидные
(цистиновые) связи, а затем создать их в виде тиоэфирных
поперечных связей, химическая устойчивость и устойчивость к
биологическим воздействиям модифицированной шерсти даже улучшаются.
Модифицированная таким образом шерсть не поедается молью.
Все искусственные белковые волокна нуждаются в такого рода
поперечных связях, так как все они неустойчивы в разбавленных
щелочах, что несомненно объясняется наличием карбоксильных
групп. Хотя в природных веществах, применяемых для
переработки в искусственные белковые волокна, вероятно, имеются
поперечные связи, эти вещества не могут быть переведены в раствор
до тех пор, пока эти связи не разрушены. Так, например, шерсть
можно растворить лишь в растворах щелочей или сернистого
натрия, вызывающих разрушение поперечных цистиновых связей.
Повышение устойчивости белковых волокон к действию
щелочей. Свежесформованное искусственное белковое волокно обладает
95

Малой устойчивостью к действию щелочей: оно растворяется или
сильно теряет прочность даже в теплой мыльной воде. Выходом
из этого положения является образование новых поперечных
связей при обработке свежесформованного волокна формальдегидом:
I III
NH + О + HN -> N—СН2—N + Н2О
I II I I I
сн2
По-видимому, все искусственные белковые волокна, включая
ланиталь, меринову, ардиль и викару, подвергаются обработке
формальдегидом.
Другим способом повышения устойчивости искусственных
белковых волокон к действию воды и растворов мыла является
ацетилирование.В результате ацетилирования волокно становится
менее гидрофильным; было указано, что введение в зеин
ацетильных групп в количестве 2% значительно улучшает свойства
получаемого волокна.
Амино- и карбоксильные группы. Наличие свободных амино-
и карбоксильных групп, обладающих высокой реакционной
способностью, приводит к ухудшению некоторых свойств волокон.
Однако в некоторых случаях наличие их дает значительные
преимущества. Свободные аминогруппы способны взаимодействовать
с кислотными красителями, поэтому большинство искусственных
белковых волокон так же легко, как и природные (шерсть и другие),
окрашиваются красителями этого типа. Для этой цели кислотные
красители, выпускаемые обычно в виде натриевых солей,
растворяют в воде и полученный раствор подкисляют. Образующаяся
при этом кислотная форма красителя легко взаимодействует
с волокном. Амино- и карбоксильные группы обладают высоким
сродством к воде, поэтому белковые волокна — натуральные
и искусственные — характеризуются высоким влагопоглощением.
Наиболее важной чертой, присущей натуральным белковым
волокнам, является наличие в них поперечных связей.
Исключение составляет лишь натуральный шелк, не содержащий
поперечных связей, кроме солевых.
Наличие свободных аминогрупп в белковых волокнах
объясняется присутствием в их составе аминокислот основного
характера, имеющих более одной аминогруппы. Точно так же свободные
карбоксильные группы в белковых волокнах являются
следствием присутствия аминокислот, имеющих две карбоксильные
группы. Если молекула белка состоит исключительно из остатков
одноосновных аминокислот, таких как глицин или а-аланин,
ее цепь должна быть построена следующим образом:
H2NCH2COOH + H2NCH2COOH + H2NCH (СН3) СООН -»
Глицин Глицин Алании
-> H2NCH2CONHCH2CONHCH (CH3) СООН.
96

Если же в состав белка входит аминокислота типа лизина,
то цепи содержат боковые свободные аминогруппы:
H2NCH,COOH ! H2N (СН2L СН (NH2) СООН + H2NCH2COOH —
Глицин Лизин Глицин
—- H2NCH2CONH CHCONHCH2COOH.
(СН2L
NH2
Аналогичным образом содержание дикарбоновой аминокислоты,
в частности, глутаминовой HOOCCH(NH2)CH2CH2COOH,
определяет наличие в белке свободных карбоксильных групп.
Известно, что молекулярный вес белка природных волокон
значительно ниже, чем целлюлозы. Так, было найдено, что
молекулярный вес кератина шерсти составляет примерно 68 000 —
величина невысокая в сравнении с молекулярным весом
природной целлюлозы. Но если учесть, что наличие поперечных цисти-
новых связей между макромолекулами увеличивает
молекулярный вес, это различие исчезает, хотя положение о том, что
величина линейных цепей в белковых волокнах значительно меньше,
чем в целлюлозных, остается правильным.
Аминокислотный состав белков. Свойства белковых волокон
зависят от их химического строения, которое у всех белковых
волокон имеет много общих черт: все белки являются
полипептидами, образовавшимися в результате поликонденсации большого
числа молекул аминокислот. Поэтому свойства белковых волокон
отличны от свойств целлюлозных или синтетических волокон.
Существуют, однако, различия в свойствах отдельных белковых
волокон, наиболее важными из которых являются:
1. Уникальные свойства натурального шелка.
2. Мягкость и теплота на ощупь шерсти и других волокон
волосяного покрова животных в сочетании с хорошей химической
стойкостью и механическими показателями этих волокон.
3. Более высокая, по сравнению с другими искусственными
белковыми волокнами, прочность волокна викара (особенно
в мокром состоянии).
Все эти различия объясняются различием химического состава
белковых волокон. Так, натуральный шелк состоит почти
целиком из остатков глицина и аланина — простейших
аминокислот— и не содержит свободных амино- и карбоксильных групп,
способных образовать боковые цепи. Поэтому натуральный шелк
обладает меньшей, чем у шерсти, реакционной способностью,
меньшим влагопоглощением и становится влажным на ощупь при
меньшем влагосодержании. По накрашиваемое™ и на ощупь
натуральный шелк значительно отличается от других белковых веществ.
Макромолекулы шерсти и других белковых волокон построены
из остатков различных аминокислот, число которых достигает
7 Монкрифф 442 97

двадцати. Поэтому различные свойства шерсти, ардиля, викары
и мериновы объясняются различиями в характере аминокислот
и соотношениями их в этих волокнах. Одна из этих аминокислот—
цистин, представляющий собой диаминодикарбоновую кислоту
и сохраняющий типичные свойства а-аминокислот, имеет строение
NH2 COQH
\ /
CH-CH2-S- S-CH2-CH
СООН NH2
и сшивает две макромолекулы шерсти следующим образом:
NH СО
CHR CHR1
СО СО
NH
NH
CH-CH2-S-S-CH2-CH
со со
•JH NH
CHR' CHR
A
Такие поперечные связи обеспечивают высокие механические
свойства и химическую стойкость шерсти. В то время как шерсть
содержит примерно 12% цистина, белки, используемые для
получения искусственных волокон, имеют в своем составе лишь около
3% серусодержащих аминокислот и соответственно по сравнению
с шерстью содержат очень мало природных поперечных связей.
А поэтому, поскольку природные белки (казеин, белок земляного
ореха или белок из зерна) легко растворимы, механические
свойства и химическая устойчивость получаемых из них волокон
настолько низки, что они не могут быть непосредственно
использованы. Образование новых поперечных связей путем обработки
волокон формальдегидом значительно улучшает их свойства.
Однако образованные искусственно поперечные связи по своему
характеру отличны от поперечных цистиновых связей в молекулах
шерсти, из-за чего искусственные белковые волокна резко
отличаются от шерсти главным образом на ощупь.
Даже среди искусственных белковых волокон имеются волокна
со значительными различиями в аминокислотном составе и,
следовательно, в свойствах волокон. Все перерабатываемые в
искусственное волокно белки (казеин, белок земляного ореха, зеин)
бедны цистином; кроме того, они различны еще и в другом отноше-
98

ний. Строение а-амйнокислоты в общем виде можно изобразить
следующим образом:
H2N—СН—СООН
Аминокислоты, входящие в состав белков, различаются
по характеру боковой цепи — R. Во многих аминокислотах
боковая цепь нейтральна, например в глицине H2NCH2COOH
(R соответствует атому водорода), в аланине H2NCH(CH3)COOH
(R = СН3), но в трех аминокислотах — аргинине, лизине и
гистидине боковой радикал имеет основной характер:
{CH2)aNH
а в аминокислотах аспарагиновой (R = СН2-СООН) и глута-
миновой (R = (СН2JСООН) радикал имеет кислый характер.
Остатки аминокислот, имеющие свободные имино-, амино- и
карбоксильные группы, более реакционноспособны, чем аминокислоты
с нейтральными боковыми радикалами, а белки, содержащие такие
кислоты, менее устойчивы к химическим воздействиям и, в
частности, значительно более гидрофильны. Существуют аминокислоты,
содержащие в боковой цепи не амино- и не карбоксильную, а гидр-
оксильную группу, в частности серии (R = СН2ОН). Наличие
в полипептидной цепи остатков таких аминокислот также
приводит к увеличению гидрофильности белка, правда не в такой мере,
как при наличии свободных амино- и карбоксильных групп.
Волокна из белков, содержащих повышенное количество
аминокислот основного или кислотного характера, более гидрофильны,
более чувствительны к действию воды (сильнее набухают и в
большей степени теряют прочность в мокром состоянии) и обладают
меньшей химической стойкостью. Данные об аминокислотном
составе некоторых белков приведены в табл. 11.
Легко понять, что исключительные свойства шерсти
определяются высоким содержанием цистина, а меньшая гидрофиль-
ность и большая устойчивость зеина по сравнению с казеином
или белком земляного ореха объясняется значительным
содержанием нейтральных аминокислот. На основании этого можно
сделать заключение, что по устойчивости к действию воды волокна
7* 99

Таблица 1
аминокислотный состав некоторых белков в г аминокислоты на 100 г белка
Белок
Аминокислоты
as-
s о
о с
il
SS.
8-5
Шерсть
Зеин
Белок земляного ореха .
Казеин
34,6
50,1
22,9
44,2
22,2
9,1
15,2
16,7
23,3
39,0
36,1
28,7
11,9
2,4
18,7
15,4
12,2
3,2
2,8
3,9
можно расположить в следующий ряд: шерсть, викара (зеиновое
волокно), меринова (казеиновое волокно), ардиль (волокно
из белка земляного ореха), что и наблюдается в действительности.
По мягкости и теплоте на ощупь эти же волокна можно
расположить в убывающий ряд (ардиль, шерсть, меринова, викара), что
также соответствует действительности. Следует отметить, что
содержание аминокислот различного типа в табл. 11 дано в граммах
на 100 г белка.
При гидролизе в результате присоединения молекулы воды
по пептидной связи из 100 г белка всегда образуется более 100 г
аминокислот:
-СОСН—NH—
I
R
Остаток
H9O->HOOCCHNH,,
R
Аминокислота

аминокислоты
В состав белка входят в небольших количествах
аминокислоты, которые по своему химическому строению не могут быть
отнесены ни к одному из указанных в таблице типов аминокислот.
Это, однако, не изменяет основного положения, заключающегося
в том, что химическая природа аминокислот, входящих в состав
белка, определяет свойства получаемого волокна.
ПОЛИАМИДНЫЕ И ПОЛИЭФИРНЫЕ ВОЛОКНА
Нейлон, терилен и перлон не содержат в своем составе
свободных амино-или карбоксильных групп *, поэтому свойства
этих волокон отличаются от свойств целлюлозных и белковых
волокон в основном в следующем:
* Не считая концевых групп — СООН и —NH2 в полиамидах и —СООН
и —ОН в полиэфирах. (Прим. ред.)
100

1. Они значительно менее гидрофильны, так как не содержат
групп, обладающих повышенным сродством к воде. Приводимые
ниже цифры иллюстрируют это различие.
Кондиционная влажность различных волокон
Вид волокна Влажность в стандартных
условиях в %
Терилен 0,4
Нейлон 3,6
Ацетатное волокно .... 6
Вискозный шелк 11
Натуральный шелк .... 11
Шерсть 16
2. Крашение полиамидных и полиэфирных волокон связано
со значительными трудностями. Эти волокна не набухают в
водных красильных ваннах, кроме того, они не содержат
функциональных групп, обладающих сродством к молекулам красителя *.
Поэтому нейлон и подобные ему волокна красят обычно
дисперсионными красителями типа применяемых для крашения
ацетатного волокна. Эти красители хотя и не взаимодействуют
химически с волокном, растворяются в нем, окрашивая таким образом
волокно.
3. Нейлон, терилен и перлон способны плавиться, в то время
как природная или регенерированная целлюлоза не плавится.
Считают, что неспособность целлюлозы плавиться, так же как
и ее малая растворимость, объясняется большими размерами
макромолекул и значительными силами межмолекулярного
взаимодействия между гидроксильными группами соседних
макромолекул. Белковые волокна также не плавятся, что можно
объяснить наличием поперечных связей и разложением белка при
нагревании, вероятно, в первую очередь из-за присутствия
неустойчивых свободных амино- и карбоксильных групп, способных при
высокой температуре взаимодействовать между собой. Нейлон
же не содержит таких свободных реакционноспособных групп
и не обладает таким интенсивным межмолекулярным
взаимодействием, как это имеет место в целлюлозе. При нагревании нейлона
тепловое движение макромолекул возрастает, они сдвигаются
со своих мест, в результате чего нейлон плавится. В атмосфере
азота нейлон плавится при 263°, перлон U (полиуретан) — при
175—180°, терилен — при 249°. На воздухе терилен и нейлон
плавятся, однако, при 248—250°.
Температура плавления полиамидов. Было замечено, что при
увеличении длины метиленовой цепочки между амидными
группами макромолекулы полиамидов температура плавления
снижается. Так, нейлон 610, полученный поликонденсацией гекса-
* Полиамидные волокна, в том числе нейлон и капрон, имеют на концах
молекул активные амино- и карбоксильные группы, способные связывать краситель.
Поэтому полиамидные волокна можно окрашивать кислотными и основными
красителями. (Прим. ред.)
101

метилендиамина и себациновой кислоты, плавится при 214 .
Этому факту может быть дано следующее объяснение. Амидная
группа — CONH — полиамидов является полярной, хотя и не
в такой мере, как гидроксильные группы целлюлозы и свободные
амино- и карбоксильные группы в белках *. Тем не менее,
полярность этой группы обусловливает межмолекулярное
взаимодействие между соседними макромолекулами. Межмолекулярные
связи в полиамидах, хотя и не такие прочные, как в целлюлозе
и белках, все же существуют, и с этим приходится считаться. Чем
короче метиленовая цепочка между амидными связями, тем больше
число амидных связей и тем чаще они расположены в
макромолекуле, тем интенсивнее межмолекулярные связи и тем труднее
оторвать макромолекулу от соседних. Естественно, что чем меньше
интенсивность межмолекулярного взаимодействия, тем ниже
точка плавления полиамида. Межмолекулярное взаимодействие
в нейлоне 610 меньше, чем в обычном нейлоне 66, поэтому
температура плавления его ниже. Другой особенностью, обращающей
на себя внимание при рассмотрении температуры плавления
полиамидов, являются более высокие точки плавления полиамидов,
полученных из диамина и дикарбоновой кислоты, имеющих четное
число метиленовых групп, по сравнению с полиамидами с
нечетным числом метиленовых групп в остатках диамина и
дикарбоновой кислоты. В последнем случае в полиамидах в образовании
водородных связей участвуют не все амидные связи, поэтому
энергия межмолекулярного взаимодействия такого полиамида
меньше и температура плавления его ниже. Точка плавления
нейлона 56, полученного на основе пентаметилендиамина и адипиновои
кислоты, равна 223°. Точки плавления полиамидов с различным
строением элементарного звена приведены в табл. 12.
Таблица 12
Температура плавления полиамидов из различных диаминов
и дикарбоновых кислот
Тип
полиамида
46
56
66
76
86
96
106
Исходный диамии и дикарбоиовая кислота
Тетраметилендиамин, адипиновая кислота ....
Пентаметилендиамин, адипиновая кислота ....
Гексаметилендиамин, адипиновая кислота ....
Гептаметилендиамин, адипиновая кислота ....
Октаметилендиамин, адипиновая кислота ....
Нонаметилендиамин, адипиновая кислота ....
Декаметилендиамин, адипиновая кислота ....
Температура
плавления
полиамида в°
276
223
263
235
235
198
230
* Это утверждение неверно, так как энергия взаимодействия двух гидр-
оксильных групп с образованиемв одородной связи равняется 6—7 кал/моль,
а энергия взаимодействия двух амидных групп достигает 14 кал/моль. Плавкость
полиамидов объясняется меньшим числом полярных групп в одном звене и
отсутствием циклов в цепи макромолекулы.
102

Температура плавления терилена в атмосфере азота равна
около 249° , нейлона — 263° хотя между температурой
плавления этих полимеров на воздухе нет почти никакой разницы
B48—250°). Вообще полиэфиры имеют более низкие температуры
плавления, чем полиамиды (см. стр. 107), и относительно высокая
точка плавления терилена объясняется наличием в его
макромолекулах ароматических колец. Полиэфиры из алифатических
соединений имеют очень низкие точки плавления по сравнению
с полиамидами, имеющими аналогичное строение, и, кроме того,
более легко гидролизуются. Если, однако, уменьшить длину
элементарного звена полиэфиров, температура плавления их также
возрастает. Так, при поликонденсации оксипивалиновой кислоты
НОСН2С(СН3JСООН образуется волокнообразующий полимер
с звеном
СН3
н
-оснх—соОН;
При п порядка нескольких сотен полимер плавится при 130°;
продукт поликонденсации гликолевой кислоты НОСН2СООН —
со звеном H (OCH2CO),j ОН, также обладающий волокнообразую-
щими свойствами, плавится при 220°. Получение этого
простейшего представителя класса полиэфиров имеет ряд экономических
преимуществ, что, возможно, явится причиной его
промышленного использования. Этот полиэфир может быть также получен
полимеризацией циклического ангидрида гликолевой кислоты,
получаемого по схеме:
си,о[н но] со сн.,0—со
1 ' | > | | + 2Н2О
со Гон н]о сн.2 со-о-сн.,
Г;1и>;оле&ая кислота Гликолпид
В то время как гликолевая кислота растворима в воде, плавится
при 79° и по силе превышает уксусную, получаемый полиэфир
не растворим в воде, плавится при 220°, нейтрален и обладает
способностью к образованию волокон.
Понятно, что химическая устойчивость волокна зависит
от наличия в нем реакционноспособных функциональных групп,
наиболее типичными из которых являются гидроксильная,
карбоксильная и аминогруппа. Шерсть и целлюлозные волокна
являются реакционноспособными волокнами; они легко окрашиваются
и л-егко разрушаются различными химическими реагентами.
В противоположность им нейлон не имеет сильно реакционно-
103

способных групп, а амидная группа — CONH — мало активна;
этим и объясняется трудность крашения нейлона, его малое водо-
поглощение и соответственно высокая химическая стойкость,
позволяющая использовать его для таких целей, где высокая
химическая устойчивость является непременным требованием.
Полиэфирные и полиакрилонитрильные волокна также обладают
высокой химической стойкостью *.
Отсюда ясно, что значительные различия в свойствах
различных синтетических волокон могут являться следствием
сравнительно небольших изменений в химическом строении исходных
мономеров. Когда различие в химическом строении полимеров
более значительно, как, например, различие между целлюлозой
и полиамидами, наблюдается резкое различие в свойствах
получаемых волокон.
ДАЙНЕЛ, САРАН, ОРЛОН
Значительное влияние полярных групп на свойства волокон
особенно сильно проявляется у дайнела, сарана (велона), пе-це
и орлона — поливиниловых и поливинилиденовых волокон.
На первый взгляд может показаться странным, что такие очень
реакционноспособные вещества, как виниловые производные,
образуют инертные полимеры. Однако это можно понять, если
вспомнить, что реакционная способность этих мономеров связана
именно с их ненасыщенностью — наличием в них двойной связи,
которая в процессе полимеризации исчезает.
Полимеры виниловых и винилиденовых производных
химически очень инертны. Они обладают малым влагопоглощением
и часто сорбируют в обычных условиях менее I/o влаги.
Крашение их водными растворами красителей сильно затруднено;
наиболее приемлемым методом, дающим удовлетворительные
результаты, является крашение прядильных растворов в массе
нерастворимыми пигментами. Эти волокна обладают высокой
устойчивостью к действию агрессивных химических агентов
и находят применение при изготовлении фильтровальных тканей
и защитной одежды для рабочих химических производств. Они
абсолютно устойчивы к биологическим воздействиям и успешно
используются для изготовления противомоскитных сеток для
тропических стран; их прочность в мокром состоянии практически
не изменяется, что имеет важное значение для изготовления
из этих волокон рыболовных сетей и морских канатов. Однако
они не всегда пригодны для изготовления одежды ввиду малой
гигроскопичности. Этот недостаток может быть в будущем устра-
* Это утверждение принципиально неверно: полиамиды разрушаются
кислотами из-за гидролиза амидных связей в кислой среде. Полиэфирные волокна
разрушаются щелочами в результате гидролиза эфирных групп в щелочной среде.
Полиакрилонитрильные волокна разрушаются как в кислой, так и в щелочной
среде в результате гидролиза циан-групп до карбампдных или карбоксильных
(Прим. ред.)
104

нен, но так как существует целый ряд волокон, применение
которых для изготовления одежды вполне оправдано, пожалуй, нет
необходимости подвергать модификации эти синтетические
волокна.
Одним из методов модификации, приближающей свойства этих
волокон к свойствам волокон, применяемых обычно для
изготовления одежды, заключается во введении в их состав сильно
полярных функциональных групп, например амино- или гидроксиль-
ных групп. Этот способ уже осуществлен путем получения
сополимеров при производстве волокон акрилан, пан, зефран, о чем
будет сказано позже.
Негорючесть, характерная для волокон, получаемых на основе
полимеров винилхлорида (например, волокна ровиль) и винили-
денхлорида, обусловливается высоким содержанием в волокне
хлора.
ПОЛИЭТИЛЕН
Волокно из полиэтилена, являющегося углеводородом, совсем
не содержит полярных групп и является одним из наиболее
химически инертных волокон. Химическим строением полиэтилена
объясняется его низкий удельный вес @,92), являющийся
наименьшим по сравнению с удельным весом других волокон. Полиэтилен
находит большое применение в качестве электроизоляционного
материала и почти не применяется для обычных текстильных
целей. Несмотря на то, что полиэтиленовое волокно, так же как
и остальные волокна, построено из длинных линейных
ориентированных макромолекул, а также несмотря на высокую химическую
устойчивость этого волокна, оно непригодно для многих целей.
Полное отсутствие полярных групп обусловливает низкую
энергию межмолекулярного взаимодействия и невысокую температуру
плавления полиэтиленового волокна, равную ПО—120°*.
Полиэтиленовое волокно является хорошим примером
зависимости свойств волокон от химического строения полимера.
Полученное позже волокно из политетрафторэтилена (тефлон) обладает
еще большей, чем полиэтилен, химической стойкостью и, кроме
того, значительно более высокой термостойкостью,
определяющейся очень плотной упаковкой его макромолекул и очень
высокой энергией межмолекулярного взаимодействия.
СОПОЛИМЕРЫ
Из изложенного видно, что в известных пределах физические
свойства синтетических волокон могут быть изменены путем
изменения их химического строения. Так, например, винилхлорид,
полимеризуясь, дает полимер, волокна из которого недостаточно
* Применяя изотактический полиэтилен или полипропилен, можно
получить волокно с более высокой температурой размягчения. (Прим. ред.)
105

мягки; другой мономер — винилацетат — при полимеризации
образует полимер, обладающий низкой температурой
размягчения; кроме того, волокна из поливинилацетата обладают малой
прочностью. Если же эти мономеры полимеризовать совместно,
или, как говорят, сополимеризовать, свойства волокна из
полученного сополимера будут удовлетворительными во всех
указанных выше отношениях. Такой сополимер, содержащий 88 ?6 винил-
хлорида и 12% винилацетата, был использован для получения
волокна виньон НН. Сополимер акрилонитрила и винилхлорида
с улучшенными свойствами используют для формования волокон
виньон N и дайнел.
Свойства полиамидных и полиэфирных волокон также можно
модифицировать путем получения сополимеров. При получении
сополимеров обычно не сохраняется регулярность структуры,
поэтому сополимеры имеют более низкую точку плавления
и волокна из них имеют меньшую прочность, так как полярные
группы в молекулярной цепи, построенной из элементарных
звеньев различной длины, расположены менее упорядоченно,
и силы межмолекулярного взаимодействия оказываются слабее.
Сополимеры имеют меньшую температуру плавления и
повышенную растворимость; волокна из большинства сополимеров имеют
тенденцию усаживаться при нагревании. Однако применение
сополимеров для формования волокна приводит к получению
более мягких волокон с лучшими эластическими свойствами,
что можно объяснить понижением степени кристалличности
сополимера. Волокна из сополимеров обладают повышенной накраши-
ваемостью.
Если, например, получить ряд сополимеров е-аминокапроновой
кислоты (мономер полиамида типа нейлон 6) и соли АГ (соль ади-
пиновой кислоты и гексаметилендиамина — исходное сырье при
получении полиамида типа нейлон 66), то температура плавления
их в зависимости от состава будет изменяться следующим образом
(табл. 13)
Таблица 13
Температура
плавления сополимеров соли АГ
и е-аминокапроновой кислоты (капролактама)
Количество є-амино-
капроновой
кислоты в %
100
80
60
40
20
0
Количество
соли АГ в %
0
20
40
60
80
100
Температура
плавлення в °
203*
166
158
168
214
263
* Температура плавления нейлона 6 (капрона) равна 212—216°, а не 203°.
(Прим. ред.)
106

Хотя сополимеризация соли АГ с различными мономерами
и приводит обычно к снижению температуры плавления
получаемого сополимера, все же существует интересное исключение.
Если молекула второго мономера обладает такой же длиной, что
и молекула первого мономера, возможно образование
сополимера, у которого регулярность молекулярной структуры не будет
нарушена и силы межмолекулярного взаимодействия не будут
ослаблены, в результате чего не произойдет снижения температуры
плавления. Характерным примером является частичная замена
адипиновой кислоты терефталевой кислотой, мало отличающейся
от нее по длине молекулы (длина молекул этих кислот
составляет соответственно 5,5 и 5,8A), не приводящая к заметному
нарушению регулярности структуры получаемого полиамида;
температура плавления его не снижается по сравнению с температурой
плавления обычного нейлона *. Но если вместо терефталевой
кислоты взять себациновую кислоту, обладающую молекулой
значительно большей длины, температура плавления
получаемого сополимера снижается.
Таким образом, изменяя природу исходных мономеров, можно
в широких, заранее заданных пределах изменять свойства
полиамидных волокон и, в частности, значительно увеличить гидро-
фильность нейлона путем введения в его состав полярных групп
или за счет снижения степени его кристалличности.
Так, например, был найден способ модификации эластических
свойств нейлона и получения волокна с хорошей обратимостью
деформаций после сильного вытягивания (аналогично деформации
каучука). Один из типов такого эластичного нейлона, описанный
в главе XX, получается на основе сополимеров соли СГ (себа-
циновая кислота, гексаметилендиамин) и соли себациновой кислоты
и jV-изобутилгексаметилендиамина.
Влияние ароматических колец на свойства волокон
Наличие в линейной молекуле ароматических колец делает
ее более жесткой, увеличивает силы межмолекулярного
взаимодействия и приводит к увеличению температуры плавления
полимера. Только одно волокно из выпускаемых в промышленном
масштабе — терилен, или дакрон—содержит ароматические ядра
в качестве одного из главных компонентов макромолекулы.
Первые полиэфиры, полученные Карозерсом даже раньше, чем
полиамиды, обладали волокнообразующими свойствами, но имели
низкие точки плавления и слишком легко гидролизовались для
того, чтобы иметь практическую ценность. Если полиэфир
* Частичная замена адипиновой кислоты на терефталевую кислоту
нарушает регулярность молекулярной структуры, но температура плавления
сополимера не снижается, так как с терефталевой кислотой в цепь вводятся
ароматические ядра, повышающие температуру плавления. (Прим. ред.)
107

CQOH
^>-соон
Фталевая
кислота
СООІІ
Ч
О
Изифталевая
кислота
получен на основе терефталевои кислоты и этиленгликоля, из него
можно получить волокно с лучшими свойствами, так как этот
полиэфир обладает жесткими макромолекулами, более
интенсивным межмолекулярным взаимодействием, высокой температурой
плавления и хорошей химическсй устойчивостью. Из трех изомеров
фталевей кислоты
соон соон
ТерефтплеВая
кислота
для получения полиэфира пригодна только терефталевая кислота,
представляющая собой л-изомер, так как о- и ж-изомеры
(фталевая и изофталевая кислоты) при поликонденсации с гликолем
дают помимо линейного полимера еще и циклические продукты.
Точно так же для получения линейного полиэфира может быть
использована л,л'-дифенилендикарбоновая кислота
СООН СН2 —<( )>—^ У~ СН2СООН
и 2,6-нафталиндикарбоновая кислота
СООН
СООН
с симметричным расположением карбоксильных групп, а другие
изомеры этих кислот не могут быть использованы.
Ароматические ядра, входящие в состав терилена, делают его
макромолекулы жесткими; за счет этого возрастает температура
плавления полимера. Полиамид, получаемый на основе терефта-
лєеой кислоты и гексаметилендиамина, имеет температуру
плавления 400° (у нейлона 66—263°). Такой полимер не может быть
использован, так как он разлагается раньше, чем начинает
плавиться, что, разумеется, исключает возможность получения
волокна из расплава. Однако нет препятствий для переработки
этого полимера из раствора в феноле или ксилоле.
Если терефталевая кислота используется в качестве одного
из компонентов при получении полиамида, температура
плавления которого не должна превышать 275°, вместо
гексаметилендиамина HoN(CHo)eNH2 необходимо использовать диамин со
значительно большей длиной метиленовой цепочки, например окта-
декаметилендиамин H2N(CH2I8NH.2.
Получение волокон из подобных неплавящихся полимеров
затруднено, так как для этого необходимо применять новую тех-
108

нику формования. Однако из процесса получения тефлона видно,
что эти трудности преодолимы и этим способом удается получать
волокна с исключительно высокой термостойкостью. Подобные
волокна особенно полезны для изготовления парашютов, строп
и бандажей для реактивных самолетов.
Блоксополимеры
Получаемые обычным способом сополимеры имеют, как
правило, более низкую, чем у гомополимера, температуру плавления.
Если, однако, второй компонент сополимера обладает высоким
молекулярным весом, он может быть введен в значительных
количествах без заметного снижения температуры плавления
получаемого сополимера. Следует отметить, что, несмотря на большой
весовой процент вводимого компонента, его молярный процент
должен быть сравнительно невелик. Если, к примеру, полиэтилен-
гликоль типа
HOCH 2СН 2ОСН 2СН2ОСН 2СН 2ОСН 2СН 2ОН
с большой длиной цепи, например в виде НО(СН2СН2ОM0Н,
ввести в состав полимера терефталевой кислоты и этиленгликоля
в количестве, эквивалентном пяти весовым процентам от
последнего, соотношения между компонентами будут следующими:
1. Для обычного терилена: 166 вес. ч. терефталевой кислоты
и 62 вес. ч. этиленгликоля (так как молекулярный вес
терефталевой кислоты НООС — С6Н4 — СООН равен 166, а этиленгликоля
НО(СН2JОН —62).
2. Для модифицированного терилена: 166 вес. ч. терефталевой
кислоты и 59 вес. ч. этиленгликоля 3 X —до—> или 107 вес. ч.
полиэтиленгликоля (так как 2218 — молекулярный вес
полиэтиленгликоля, а 5% от 62 равно примерно 3). Хотя молярная доля
полиэтиленгликоля составляет всего лишь 5°о от половины
полимера, т. е. 2,5% от общего числа звеньев, весовое содержание
107
ПОЛИЭТИЛеНГЛИКОЛЯ ВеЛИКО И СОСТаВЛЯет 166 — 59 4- 107 ' Т- Є-
32,2%.
Снижение температуры плавления, определяемое молярной
долей второго компонента (полиэтиленгликоля), в данном случае,
когда его доля мала, незначительно. Однако весовой долей этого
компонента определяются другие свойства сополимера. Одним
из таких свойств является гигроскопичность. Чем выше в
сополимере содержание простых эфирных групп, тем выше его влаго-
поглощение, достигающее по величине даже влагопоглощения
целлюлозы. Соответственно волокно, получаемое из такого
полиэфира, в котором часть этиленгликоля заменена полиэтилен-
109

гликолем, обладает более высоким влагопоглощением и
значительно легче окрашивается водорастворимыми красителями, чем
терилен. Строение такого полимера соответствует формуле
| О-СО -<^_^- СО-0 (С2Н,,0 M0 ОСО -\~У~ СО -
Так как в макромолекуле полимера имеются участки —
блоки, состоящие из пятидесяти остатков этиленгликоля —
СН2СН2О, полимеры такого типа названы блоксополи-
мерами.
Хотя первоначальная цель — повышение гидрофильности
терилена и улучшение его накрашиваемости и была достигнута
путем получения блоксополимера, ценность этих свойств была
сведена на нет ввиду сильно пониженной устойчивости
блоксополимера к действию ультрафиолетовых лучей, вызывающих
выцветание окраски и деструкцию полимера.
Блоксополимеры встречаются и в природе. Так, натуральный
шелк состоит из полипептидных цепей, построенных из остатков
аминокислот, в основном аланина (А) и глицина (Г) и небольшого
количества объемистых остатков тирозина (Т). Оказалось, что эти
остатки расположены в полипептидной цепи натурального шелка
не беспорядочно — по схеме АГАГГААТГАГААГАГАГТГААГ
АГАГААТГАГААГГГ, а' так, что значительные участки цепи
состоят из остатков аланина или глицина, связанных сами
с собой; в волокне наблюдаются участки с меньшей
кристалличностью и меньшей ориентацией за счет вклинивания более
объемистых остатков тирозина: АААААГГГААГГГГГГААГАГГ
АГГГГГТТТАААААГГ —.
Таким образом, натуральный шелк является блоксополимером
аланина, глицина, тирозина и других аминокислот. Отличие
блоксополимера от обычного сополимера того же мономерного
состава заключается в том, что макромолекулы блоксополимера
содержат значительные по длине участки, состоящие из остатков
одного мономера.
Таким образом, блоксополимер можно представить состоящим
из длинных кристаллических участков со случайными аморфными
включениями; обычный сополимер должен обладать меньшей
кристалличностью; однако большая или меньшая кристалличность
его не приводит к местным грубым нарушениям степени
ориентации. Если бы мы могли мысленно представить блоксополимер
сильно увеличенным, мы увидели бы, что он обладает более
грубой, зубчатой и дефектной структурой, чем обычный сополимер,
и должен быть поэтому менее прочным,
но

Привитые сополимеры
При получении блоксополимера необходимо иметь два
мономера, как это было при модифицировании терилена, но один
из этих мономеров предварительно превращается в полимер,
из которого построены длинные однородные участки
образующегося блоксополимера. Обозначив остаток терефталевой кислоты
-СО -ч( У~ СО-О-
буквой Т, а остаток этиленгликоля — СН2СН2О — буквой Э,
можно обозначить структуру терилена:
— ТЭТЭТЭТЭТЭТЭТЭ —
Обычный полимер
модифицированного же терилена с повышенным влагопоглощением:
тэтээээтэтэтэтэ
Блоксополимер
Для образования привитого сополимера на основе полиэфира
необходим еще один полимер. Например, получить полиэфир
из терефталевой кислоты и этиленгликоля можно в присутствии
поливинилового спирта, взятого в таких количествах, чтобы
суммарное количество его и этиленгликоля было эквивалентно
количеству терефталевой кислоты. Обозначив звено поливинилового
спирта СН2СН(ОН) через С, получим терилен,
модифицированный поливиниловым спиртом (привитой сополимер):
— ТЭТССССТЭТЭТЭ —
Строение блоксополимера выражается формулой
О H H hl H II H H H
II II II II II
¦C-O-C-C-O-C-C-O-C-C-O-C-C-O-
I l I II M
H H H H II H H H
Звено, noaoOHoe •¦ Блок
звену блока
Строение привитого сополимера:
о о н н о О нннннннн
II , v II II II / Ч II I I I I I I I I
-сч У-с-о-с-с-о-с-/ У-с-о-с—с-с-с-с-с-с-с-
4—х I I N—/ І і І і І І і І
H H H OH H OH H OH H OH
Звено, отличное от звена Привитая макромолекула
привитой молекулы
Ясно, что методом привитых сополимеров возможно получить
значительное число продуктов из одних и тех же исходных
материалов. Так, например, можно раздельно полимеризовать
каждый из трех мономеров — А, В и С, или, проведя предварительно
полимеризацию мономера С, получить затем привитой сополимер

с А и В, или даже полимеризовать совместно мономеры А и В,
а мономер С отдельно, и затем получить тройной сополимер из этих
полимеров.
Существует очень много способов, при помощи которых можно
модифицировать свойства волокон. Вероятно, в ближайшие годы
мы увидим еще большее количество новых химических волокон;
тысячи таких волокон будут созданы в лабораториях; десятки —
на опытных установках; а некоторые из них, обладающие особо
ценными свойствами и пригодные для использования в
специальных целях, будут выпускаться в промышленном масштабе.
ЛИТЕРАТУРА
A. J. Turner, «Natural and Man-made Fibres», J. Text. Inst., 38, P 411,
1947.
J. M. Preston, «Fibre Science», Manchester, 1949.

ЧАСТЬ II
ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ВОЛОКНА,
ВОЛОКНА ИЗ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ,
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ
ВОЛОКНА, АЛЬГИНАТНЫЕ ВОЛОКНА
Глава VII
ПЕРВЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА
НИТР0ЦЕЛЛЮЛ03НЫЙ ШЕЛК
Большую известность получило высказанное Робертом Гуком
предположение о возможности получения искусственного шелка,
приведенное в его книге «Микрография». В 1664 г. он размышлял
о возможности получения «искусственной клейкой массы, очень
похожей на вещество, из которого шелковичный червь
вырабатывает свою нить». Однако Гук не предпринял никаких реальных
шагов в этом направлении и не получил искусственного шелка.
Все же в то время эта идея не была нова; китайцы высказывали
подобную мысль еще за две тысячи лет до Гука. Тем не менее
до девятнадцатого столетия эта мысль не была практически
осуществлена .
После различных попыток реальный успех был достигнут
графом И. Шардонне, в котором пыл энтузиаста-изобретателя
сочетался с настойчивостью и оперативностью промышленника.
Искусственный шелк Шардонне состоял из денитрованного
(омыленного) нитрата целлюлозы, т. е. из гидратцеллюлозы. Нитраты
целлюлозы были впервые получены в 1832 г. Бракконе, который
обрабатывал различные препараты целлюлозы (хлопок,
древесина, бумага) азотной кислотой (нитрат целлюлозы носит также
названия «нитроцеллюлоза» и «бездымный порох»). Полученный
продукт Бракконе назвал ксилоидином и отметил его высокую
воспламеняемость. Но Бракконе не пробовал использовать кси-
лоидин для получения волокна.
ШЕЛК ОДЕМАРА
В 1846 г. Шёнбейн выпустил бездымный порох, а в 1855 г.
Одемар из Лозанны сформовал волокно, растворив в смеси эфира
и этилового спирта каучук и нитрат целлюлозы, полученный
обработкой азотной кислотой предварительно- очищенных и
отбеленных побегов тутовника. Из полученного раствора, названного
8 Моикрифф 442 113

Одемаром «коллодием», он вытягивал при помощи стальной иглы
нити, быстро затвердевавшие на воздухе, и наматывал их на шпулю.
Этот процесс, описанный в английском патенте № 283 за 1855 г.,
не мог в то время быть практически реализован.
ШЕЛК ХАДЖСА
В английском патенте № 67 за 1857 г. Хадже описал
получение нити из смеси крахмала, рыбьего клея, смолы, таннина и тому
подобных веществ.
ФИЛЬЕРЫ ОЗАНАМА
Озанам в 1862 г. описал способ продавливания раствора
натурального шелка через отверстия малого диаметра (С. R. 55, 833),
создав таким образом прототип современной фильеры. Хотя
Озанам и не получил волокна, его открытие сыграло большую роль,
указав путь к этому.
ШЕЛК СВЕНА
В 1883 г. Дж. У. Свен получил нити, продавливая раствор
нитрата целлюлозы в ледяной уксусной кислоте через отверстия
малого диаметра. Свен демонстрировал эти нити, названные
им искусственным шелком, в «Обществе химической
промышленности» в Лондоне в 1884 г. Годом позже на лондонской выставке
изобретений были показаны кружевные ткани, изготовленные
из этих нитей. Эти ткани были изготовлены из денитрованного
волокна, а это означало, что уже Свен нашел практический
способ превращения опасного, легко воспламеняющегося нитрата
целлюлозы в значительно менее горючую гидратцеллюлозу. Нити,
полученные по методу Свена, первоначально применялись для
изготовления угольных нитей в лампах накаливания. В
отличие от Свена Шардонне, обладая настойчивостью, довел свои
работы до осуществления в промышленном масштабе.
ШЕЛК ЖЕРАРА
Во времена Свена и Шардонне над решением данной проблемы
работал еще целый ряд исследователей. Так, Жерар сформовал
волокно из раствора смеси желатина с нитратом целлюлозы,
растворенной в уксусной кислоте.
СУА-ДЕ-ФРАНС
Дю-Вивье разработал метод, по которому формование волокна
проводилось из смеси трех растворов: 1) нитрата целлюлозы
в ледяной уксусной кислоте, 2) рыбьего клея в ледяной уксусной
114

кислоте и 3) гуттаперчи в сероуглероде. Несмотря на сложность,
метод был осуществлен и получил известность под названием
Суа-де-франс.
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НИТРОШЕЛКА
Шардонне в своих опытах старался избегать переработки
сложных смесей. Искусственное волокно было получено им из
нитрата целлюлозы, который позднее он денитровал. На
сегодняшний день нитрошелк Шардонне представляет только исторический
интерес, однако этот шелк является первым искусственным
волокном, выпускавшимся в значительных количествах и одно время
нашедшим широкое применение. И. Шардонне по праву можно
назвать изобретателем, впервые разработавшим практически
приемлемый метод получения искусственного волокна. Процесс
Шардонне был запатентован в 1885 г., хотя годом раньше он был
практически осуществлен во Франции. Практическое
осуществление этого процесса первое время было связано с большими
трудностями. Образцы нитрошелка Шардонне экспонировались
на Всемирной выставке 1889 г. в Париже и вызвали значительный
интерес.
В то время было запатентовано большое число различных
вариантов основного способа, что и понятно, так как во время
работы способ непрерывно совершенствовался; однако основная
сущность его заключается в следующем.
Нитрация. В первоначальных опытах Шардонне использовал
ветви тутового дерева, а впоследствии он доказал возможность
применения других целлюлозных материалов, в частности
древесной целлюлозы; в производственных масштабах в качестве
исходного материала использовали исключительно хлопок. Хлопок
нитровали смесью 40% азотной кислоты, 40% серной кислоты
и 20% воды при температуре 45° в течение 1—2 час.Полученный
нитрат растворяли в смеси 40% эфира и 60% этилового спирта.
Формование волокна по мокрому способу. Спиртовой
прядильный раствор нитрата целлюлозы продавливали через мундштук,
погруженный в холодную воду. Струйки раствора, проходя
в воде, затвердевали сначала лишь с поверхности, а затем при
вытягивании в жидкости — полностью. На более поздних стадиях
развития процесса мокрый способ формования был вытеснен
сухим.
Формование волокна по сухому способу. Спирто-эфирный
прядильный раствор продавливали под большим давлением через
капилляры диаметром около 0,07 мм; затвердевание струек
происходило очень быстро. Получаемые нити наматывали на бобины,
подвергали крутке и перематывали в мотки.
Денитрация. Эта операция необходима, поскольку нитраты
целлюлозы крайне легко воспламеняются и использование их свя-
8* 115

зано со значительной опасностью. Для этого мотки нитрошелка
обрабатывали раствором гидросульфида аммония при 65° в
течение 20 час. или раствором тиокарбоната при 35° в течение 12 час.
Эти щелочные растворы омыляют нитрат целлюлозы, превращая
его в гидратцеллюлозу, горючесть которой не выше горючести
хлопка.
Отделка. Денитрованное волокно, промытое водой, имеет
зеленовато-серый оттенок, объясняющийся присутствием в нем
сульфида железа. Волокно промывают горячим разбавленным
раствором соляной кислоты для удаления железа, затем снова
промывают и отбеливают. Беление волокна проводилось гипо-
хлоритом, который, однако, вызывал некоторое пожелтение
волокна, или перекисью водорода, дававшей лучшие результаты,
но являвшейся в то время очень дорогим реагентом. После
окончательной промывки мотки отжимали в центрифуге и сушили.
СВОЙСТВА НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНА
Нитрат целлюлозы имеет удельный вес 1,66. Он хорошо окра*
шивается основными красителями даже без применения протрав.
Однако легкая воспламеняемость делает невозможным широкое
использование волокна из нитрата целлюлозы в качестве
текстильного материала.
После омыления волокио представляет собой гидратцеллюлозу.
Процесс денитрации сопровождается несомненно деструкцией
макромолекул, т. е. происходит разрыв макромолекул и длина
их становится меньше, чем у исходной целлюлозы.
Вероятно при денитрации происходит также окисление и
получаемое волокно представляет собой оксицеллюлозу. Денитро-
ванный шелк имеет некоторое сродство к основным красителям;
окраски глубоких тонов и хорошей прочности могут быть
получены при крашении основными красителями по сурьмяио-тании-
новой протраве (см. главу VIII).
Шелк Шардонне, будучи первым коммерческим
искусственным волокном, сыграл важную роль в создании современной
промышленности химических волокон. Метод Шардонне в настоящее
время устарел и вытеснен вискозным и медно-аммиачным
методами производства волокна. Эти волокна, так же как и шелк
Шардонне, являются гидратцеллюлозными.
ЛИТ ЕРАТУРА
M. H. A v r a m, «The Rayon Industry», 544—58, London, 1930.
R. W. Moncr ielf, «The Genesis of Synthetic Fibre», Textile Manufacturer,
75, 285, 1949.
J. T. M a r s h and F. С. W о о d, «An Introduction to the Chemistry of
Cellulose», 307, London, 1945.
116

M. D. С. С r a w f о r d, «5,000 Years of Fibres and Fabrics» The Brooklyn
Museum, 1946.
Глава VIII
ВИСКОЗНЫЙ ШЕЛК
Метод получения вискозной нити был открыт Кроссом и Биве-
ном — химиками, сделавшими очень много для лучшего
понимания вопросов химии целлюлозы. Кросс, Бивен и Бидл открыли
вискозный метод в 1891 г., а запатентовали его в 1892 г. Однако
понадобилось значительное время для разработки основных
деталей процесса.
Развитие промышленности вискозного волокна
В 1956 г. мировое производство вискозного волокна
составило около 2 млн. т. Динамика роста мировой промышленности
вискозного волокна может быть иллюстрирована следующими
цифрами.
Год Объем мировой продукции в m
1900 1000
1910 8 000
1920 15 000
1930 200 000
1940 1 100 000
1950 1 300 000
В связи с таким развитием промышленности значительный
интерес представило бы использование в качестве сырья не
древесной целлюлозы, а целлюлозы морских водорослей, остающейся
после извлечения из них альгиновой кислоты. Целлюлоза
морских водорослей ничем принципиально не отличается от
древесной целлюлозы и может быть использована для получения
вискозного волокна. Возможно, наступит день, когда из водорослей
будут получать не только альгиновую кислоту — сырье для
производства альгинатных волокон, но и целлюлозу — для
производства вискозного шелка. Но растительный мир изобилует
целлюлозой, поэтому, помимо водорослей, существует множество
видов растений, являющихся потенциальными источниками
целлюлозы. Так, например, пшеничная солома, камыш и бамбук
содержат до 50% целлюлозы. В Индии предполагается начать
производство бамбуковой целлюлозы.
Получение целлюлозы из древесины, однако, имеет то
преимущество, что лес растет в арктических и субарктических
районах и использование его для этой цели не влияет на мировые
запасы пищевого сырья.
117

Одним из факторов, способствовавших расширению
производства вискозного волокна, является успех, который получило
вискозное штапельное волокно. Свойства этого материала,
который первое время был очень грубым и неприятным на ощупь,
легко сминался, в настоящее время значительно улучшены;
в наши дни вискозное штапельное волокно представляет собой
высококачественное текстильное сырье, изделия из которого
очень популярны.
Вискозное волокно всегда являлось самым дешевым
химическим волокном; вероятно, главным образом по этой причине
объем производства его значительно выше объема производства
всех остальных видов химических волокон.
Химическое строение
Вискозное волокно, получаемое из целлюлозы — основного
вещества древесины, является гидратцеллюлозным волокном.
Очищенную древесную целлюлозу обрабатывают щелочью; при
этом образуется щелочная целлюлоза; ее превращают в
ксантогенат целлюлозы, который растворяют в разбавленном растворе
щелочи, и получают вискозный раствор. Вискозный раствор
проходит „созревание", в процессе которого вязкость вискозного
раствора первоначально падает, а затем, повышаясь, достигает
примерно исходной величины. После созревания вискозный
прядильный раствор продавливают через фильеры в кислотную
осадительную ванну, где происходят разложение ксантогената
и образование регенерированной целлюлозы в виде тонких
волокон.
Целлюлоза, из которой состоит готовое вискозное волокно,
отличается от исходной древесной целлюлозы: в процессе
получения волокна происходит деструкция целлюлозы — длинные
макромолекулы ее частично гидролизуются, в результате чего
образуются более короткие цепи, которые все же обладают
достаточной длиной. При получении искусственных волокон путем
химической переработки природных полимеров (получение
вискозного волокна из древесной целлюлозы, ацетатного волокна
из хлопковой целлюлозы, альгинатного волокна из морских
водорослей) желательно неизбежный процесс деструкции свести
до минимума. Если деструкция природных полимеров проходит
в значительной степени, происходит ухудшение их волокнообра-
зующих свойств и снижение прочности получаемых волокон.
При настоящем уровне наших знаний полное устранение
деструкции невозможно, однако сейчас найдены пути значительного
замедления деструкции.
Никогда не следует забывать, что хорошее волокно может
быть получено только из полимера с достаточно длинными
макромолекулами и что условия как самого процесса получения волокна,
так и операций последующей отделки волокна и тканей должны
118

исключать возможность деструкции и обеспечить возможность
получения хорошего волокна. Длина макромолекул вискозного
волокна примерно в три раза меньше, чем у исходной древесной
целлюлозы.
Химизм процесса получения вискозного волокна. Процесс
получения вискозного волокна состоит из следующих химических
реакций.
1. Получение щелочной целлюлозы путем обработки
целлюлозы 17,5%-ным раствором едкого натра. Эту реакцию обычно
изображают следующей схемой:
(С6Н1ОО5)„ + nNaOH -> (С6Н9О4(Жа)„ +„Н2О.
Целлюлоза Едкий Щелочная
натр целлюлоза
Согласно уравнению реакции на 162 вес. ч. целлюлозы
требуется 40 вес. ч. едкого натра *. На практике, однако, для
прохождения этой реакции щелочи требуется примерно вдвое больше.
2. Взаимодействие щелочной целлюлозы с сероуглеродом и
образование ксантогената целлюлозы протекает по уравнению:
(C6H9O4ONa) + nCS2 > SC<
" I ЧОС6Н9О4
Щелочная *-
целлюлоза Сероуглерод
3. Взаимодействие отдельного глюкозного остатка цепи
целлюлозы происходит следующим образом:
СНОН-СНОН CHOH-CHONa
/3 2\ / \
-О-СН4 і НС- -О-СН НС-
сн—о сн—о
СН2ОН СН2ОН
СНОН—CHONa CHOH-CHO-CS-SNa
-O-CH^ НС- + CS2 ^ -О—СН НС-
CH О \н О
сн2он сн2он
Указанные реакции протекают в основном за счет гидроксиль-
ной группы при втором углеродном атоме глюкозного остатка.
Согласно уравнению второй реакции на взаимодействие
* В действительности одна молекула едкого натра расходуется не на два
глюкозных остатка, а на один остаток глюкозы и дажетребуется несколько больше
одной молекулы щелочи. (Прим. ред.)
119

со 162 вес. ч. целлюлозы требуется 76 вес. ч. сероуглерода.
На практике, однако, применяют сероуглерод в количестве
примерно 70% от теоретического, т. е. 52 вес. ч.
При растворении ксантогената целлюлозы в разбавленном
растворе щелочи образуется вязкий раствор, называемый
вискозой. В процессе растворения ксантогената, вероятно, происходит
сольватация ксантогеновых групп молекулами щелочи.
При длительном выдерживании вискозы протекает процесс
ее «созревания», заключающийся в постепенном омылении
ксантогеновых групп. Целлюлоза при этом, однако, не выпадает в
осадок и продолжает оставаться в растворе, так как при созревании
не происходит полного омыления всех ксантогеновых групп.
При достаточно продолжительном выдерживании вискозы
процесс омыления может дойти до такой степени, что оставшегося
количества ксантогеновых групп будет недостаточно для
сохранения растворимости и целлюлоза выпадет из раствора. На
практике вискозные растворы перерабатываются в волокна задолго
до этого момента.
Только что полученная вискоза обладает очень высокой
вязкостью. Процесс созревания вискозы сопровождается
постепенным снижением ее вязкости до определенного минимума, после
чего она снова начинает возрастать. При формовании \ волокна
вискоза поступает через отверстия фильеры в виде тонких струек
в кислотную ванну, где происходит полное разложение
ксантогената и выделение (регенерация) целлюлозы в виде волокна:
CHOH-CHO-CS-SNa
-О—СН НС- -I- ^-HoSOj —-
\ /
СН О
I
сн,он
Ксантогенат
СНОН СНОН
О-СН НС- + CS; + ^Na.2SO,
СН — О
СН2ОН
Вискозное
волокно
Таким образом, основными химическими реакциями и
операциями при получении вискозного волокна являются:
1. Взаимодействие целлюлозы со щелочью, образование
щелочной целлюлозы.
2. Взаимодействие щелочной целлюлозы с сероуглеродом,
образование ксантогената целлюлозы.
120

3. Растворение ксантогената целлюлозы в разбавленном
растворе щелочи, получение вискозного прядильного раствора —
вискозы.
4. Созревание вискозного раствора.
5. Формование волокна в сернокислотной ванне, где
происходит регенерация целлюлозы и образование длинных тонких
волоконец (вискозное волокно).
Мы знаем, что макромолекула природной целлюлозы построена
из остатков глюкозы, связанных между собой следующим образом:
снон—снон
/ \
пСНОН СНОН
сн о
сн.рн
Глюкоза
СНОН —СНОН
СН—О --Н + (n-i) Н2О
. СН2ОН
Макромолекула целлюлозы
Первой стадией процесса биохимического синтеза целлюлозы
является, по-видимому, образование молекулы целлобиозы
из двух молекул глюкозы:
СНОН—СНОН
viCHOH
\ у
сн о
снон
сн2он
Глюкоза
СН2ОН
снон—снон
/ \
снон не—о-
сн о
сн-
¦сн
\
снон-
-о
снон + н2о
-снон
сн9он
Целлобиоза
Далее, по-видимому, молекулы целлобиозы вступают в
реакцию поликонденсации и образуют длинную цепь макромолекулы
целлюлозы, состоящую из глюкозных остатков. Макромолекула
древесной целлюлозы состоит примерно из 1000 глюкозных звеньев;
макромолекула вискозного волокна — примерно из 350.
При различных химических обработках, имеющих место
в технологическом процессе получения вискозного волокна,
макромолекулы целлюлозы деструктируются, т. е. уменьшается
их длина. Но, несмотря на различную длину макромолекул
121

исходной целлюлозы и вискозного волокна, химически они
идентичны. Существует, однако, различие в характере упаковки
макромолекул в природной и регенерированной целлюлозе.
Производство
Получение сульфитной целлюлозы. Исходным материалом
является древесина, обычно древесина ели. Стволы срубленных
деревьев сплавляют по рекам на целлюлозные фабрики, где с них
снимают кору и рубят в щепу размером 22 X 12 X б мм. В
варочных котлах щепу обрабатывают раствором бисульфита кальция
и, подавая в котел пар, варят под давлением в течение 48 час.
При такой обработке не происходит значительных изменений
целлюлозы, но вещества инкрустирующего комплекса древесины *
разрушаются и переходят в раствор. После варки полученную
массу, называемую пульпой, разбавляют водой; отсасывают
из пульпы воду до концентрации в ней целлюлозы 30%,
отбеливают целлюлозу гипохлоритом и на бумагоделательной машине
отливают листы. При отбеливании целлюлозы в процессе ее
получения в значительной степени отпадает необходимость
отбеливания получаемого вискозного волокна. Действительно, при
переработке беленой целлюлозы вискозное волокно обычно не
отбеливают.
Мерсеризация и отжим (получение щелочной целлюлозы).
Белые листы целлюлозы, содержащие около 90—94%
целлюлозы, предварительно кондиционируют, выдерживая в
помещении с определенной влажностью и температурой воздуха.
Кондиционирование целлюлозы необходимо для выравнивания по
влажности различных листов и отдельных мест листа и
равномерного протекания процесса мерсеризации. Тщательно отвешенную
партию листовой целлюлозы загружают в мерсеризационный
лресс; ванну пресса заполняют 17,5%-ным раствором едкого
натра и ведут обработку целлюлозы щелочью (мерсеризацию)
в течение 1—4 час. Целлюлозные листы сильно набухают,
содержащаяся в них гемицеллюлоза (около 8,2% от исходной целлюлозы)
растворяется в щелочи. Щелочь при этом окрашивается в
коричневый цвет. Однако сама целлюлоза только набухает, но не
растворяется.
По окончании процесса мерсеризации избыток щелочи удаляют
из листов щелочной целлюлозы отжимом в гидравлическом прессе,
являющемся частью пресс-ванны, в которой проводится
мерсеризация. Отжатые рыхлые листы щелочной целлюлозы
направляются в измельчитель.
Регенерация щелочи. Отжимную щелочь для очистки от
растворенной в ней гемицеллюлозы подвергают диализу через
пергамент или другие мембраны. Диффундирующую через мембраны
* В основном — лигнин. (Прим. ред.)
122

щелочь укрепляют добавками свежей щелочи и вновь используют
для мерсеризации. Когда раствор щелочи загрязнится настолько,
что его нельзя уже применять в производстве, его можно
использовать для мыловарения. Регенерация щелочи является важным
фактором, определяющим рентабельность и экономичность
вискозного производства.
Измельчение. Измельчитель периодического действия для
щелочной целлюлозы состоит из корзины (корпуса), в которой
вращаются два коленчатых вала с зубчатыми накладками. Корпус
измельчителя охлаждается водой, подаваемой в рубашку, и
рассчитан на загрузку партии щелочной целлюлозы весом около
90 кг *. Валы, вращаясь, измельчают щелочную целлюлозу до
получения рыхлой пушистой массы.
ПредсЬзревание. Измельченная щелочная целлюлоза
подвергается предсозреванию; для этого она выдерживается в
оцинкованных контейнерах с крышками **. Из-за окисления щелочной
целлюлозы кислородом воздуха происходит ее деструкция; при
этом степень полимеризации целлюлозы снижается с 800 до 350.
До настоящего времени проведение процесса предсозревания
при температуре 22° в течение примерно трех с половиной суток
считалось нормальным. Но в последние годы было установлено,
что процесс предсозревания при повышенных температурах и
строгом контроле температуры можно провести в течение 12—24 час.
Чем выше температура, тем выше скорость предсозревания, т. е.
деструкции. Если проводить процесс предсозревания в течение
месяца, можно получить целлюлозу, растворимую в воде, со
степенью полимеризации меньше 100.
В настоящее время разработан ускоренный процесс
предсозревания щелочной целлюлозы, который проводится одновременно
¦с операцией измельчения. Осуществление этого процесса на
практике приводит к снижению затрат по труду и уменьшению общей
продолжительности процесса получения вискозы. Качество и филь-
труемость вискозы, полученной этим методом, не хуже, чем вискозы,
получаемой обычным методом.
Осуществление процесса предсозревания щелочной
целлюлозы сводится в основном к выдерживанию ее в заданных
атмосферных условиях. Изменения целлюлозы, происходящие при
окислении и деструкции, оказывают значительное влияние на
свойства получаемого вискозного волокна.
Ксантогенирование, или сульфидирование. После
предсозревания щелочную целлюлозу загружают во вращающиеся
шестигранные барабаны, называемые баратами, или ксантатбараба-
яами. В ксантатбарабан из мерников подают сероуглерод в коли-
* Производительность измельчителя в настоящее время гораздо больше
и достигает 250—300 кг целлюлозы. (Прим. ред.)
** Предсозревание щелочной целлюлозы в настоящее время производится
не в ящиках, а на конвейерах, во вращающихся трубах или в других аппаратах
непрерывного действия. (Прим. ред.)
123

честве около 10% от веса щелочной целлюлозы. Ксантогени-
рование щелочной целлюлозы производится при непрерывном
вращении барабана. В результате реакции образуется
ксантогенат целлюлозы — масса глубокого оранжевого цвета.
Напомним, что теоретически на 162 вес. ч. целлюлозы требуется 76 вес. ч.
сероуглерода. Щелочная целлюлоза содержит примерно 30%
целлюлозы; таким образом, на 162 части щелочной целлюлозы
должно приходиться 23 части сероуглерода, т. е. 14% от веса
щелочной целлюлозы. Действительное же количество
подаваемого сероуглерода составляет 10% от веса щелочной целлюлозы
или 70% от теоретически рассчитанного *.
Продолжительность процесса ксантогенирования достигает
3 час; скорость вращения ксантатбарабана составляет примерно
2 об/мин. Каждый барабан снабжен рубашкой и рассчитан на 90 кг
щелочной целлюлозы **. По окончании процесса
ксантогенирования из ксантатбарабана отсасывают пары сероуглерода и
выгружают ксантогенат в аппарат для растворения. Иногда процессы
ксантогенирования и растворения объединяют и проводят в
одном специальном аппарате.
Растворение и смешение. В растворителе ксантогенат
целлюлозы перемешивают с разбавленным раствором едкого натра
в течение 4—5 час. при непрерывном охлаждении аппарата.
Ксантогенат, растворяясь, дает вязкую прозрачную жидкость
коричневого цвета—-вискозу, по консистенции напоминающую мед.
Вискоза из растворителей не может быть направлена на формование
волокна, так как она содержит нерастворившиеся примеси и
пузырьки воздуха и не обладает достаточной зрелостью. Вискоза
содержит около 6,5% едкого натра и около 7,5% целлюлозы.
Партии вискозы из восьми растворителей подают в один
смеситель. Смешение партий прядильных растворов проводят для
устранения колебаний показателей отдельных партий с целью
получения шелка с наиболее равномерными показателями и
характеристиками.
В смесителе вискозный раствор перемешивают и проводят
циркуляцию насосами. Так как вискоза содержит еще некоторое
количество нерастворившихся волоконец исходной целлюлозы,
не подвергшихся предыдущим химическим обработкам, вискозу
фильтруют. Первую фильтрацию ведут через слой ваты,
вторую и третью — через хлопчатобумажные фильтровальные
ткани. Для получения неблестящего, матированного вискоз-
*Утверждение автора, что на 162 г целлюлозы требуется 76 г сероуглерода
(один моль сероуглерода на один глюкозный остаток), неверно, так как
ксантогенат целлюлозы получается в присутствии значительно меньших количеств
сероуглерода. На практике применяют 30—40% сероуглерода от веса альфа-
целлюлозы или 0,6—0,85 моля сероуглерода на один глюкозный остаток. (Прим.
ред.)
** Производительность ксантатбарабана значительно больше и достигает
500 кг целлюлозы. (Прим. ред.)
124

ного волокна в прядильный раствор добавляют при
перемешивании белый пигмент, чаще всего двуокись титана в
количестве до 2% от веса целлюлозы. Пузырьки воздуха удаляют
из вискозы, выдерживая ее под вакуумом в герметичных баках.
Созревание. Вискозные растворы выдерживают в течение 4—
5 дней при 10—18°; в течение этого времени протекает процесс
созревания. При созревании вискозы ее вязкость первоначально
падает, а затем снова постепенно возрастает, так что к моменту,
когда вискозный раствор готов к прядению, его вязкость почти
достигает первоначального значения. Созревание является одной
из важных операций в процессе подготовки вискозы; незрелая,
«молодая» вискоза не может быть удовлетворительно переработана
в волокно; точно так же для формования волокна не может быть
использована слишком зрелая, «старая» вискоза. Существует
два метода определения зрелости вискозы и пригодности ее для
переработки на волокно.
1. Проба с уксусной кислотой. Незрелая, молодая вискоза
растворяется в 40%-ной уксусной кислоте; зрелая вискоза
в 40%-ном растворе уксусной кислоты коагулирует.
2. Определение зрелости по хлористому аммонию (по Хот-
тенроту). 20 г вискозы разбавляют 30 мл дистиллированной воды
и титруют из бюретки 10%-ным раствором хлористого аммония
при непрерывном помешивании. Зрелость вискозы выражают
числом кубических сантиметров раствора хлористого аммония,
который необходимо добавить, чтобы наступила коагуляция
вискозы. Чем ниже это число, тем выше зрелость вискозы.
Из этих двух методов первый в настоящее время не применяется.
Метод Хоттенрота является более универсальным.
После созревания вискозу передают в прядильные баки,
где из нее удаляют пузырьки воздуха, выдерживая под вакуумом
в течение 24 час. Эта операция необходима, так как пузырьки
воздуха нарушают нормальный ход процесса формования,
обрывая элементарные волоконца образующейся нити.
Обычно процесс получения и подготовки вискозного
прядильного раствора, начиная с мерсеризации и кончая подачей на
прядение, занимает около недели. Наиболее продолжительны
процессы предсозревания щелочной целлюлозы и созревания
вискозного раствора. На современных заводах введены некоторые
изменения в технологический процесс получения вискозы,
сокращающие время, необходимое для ее приготовления до 5 дней.
Новый процесс, предусматривающий одновременное измельчение
и предсозревание, а также сокращение времени созревания вискозы
•сокращает общую продолжительность приготовления ее до 50 час.
Формование волокна. Подготовленную вискозу из
прядильных баков подают сжатым воздухом под давлением 2,6—5 am
в трубопровод прядильной машины, где вискоза подводится к
рабочим местам. Вискоза, поступающая на рабочее место, дозируется
небольшим насосиком. Обычно применяются дозирующие насосики
125

шестеренчатого типа; шестерни и пластины в этих насосиках.
для избежания коррозии изготавливают из нержавеющей стали.
Современные дозирующие насосики значительно отличаются
от насосиков, применявшихся в первые годы возникновения
промышленности химических волокон. Сперва прядильный насосик
был однопоршневым. Позднее стали применять двухпоршневые
насосики и, наконец, шестеренчатые насосики, значительным
преимуществом которых является постоянство подачи прядильного
раствора независимо от давления в вискозопроводе, что
обеспечивает получение волокна, равномерного по номеру *. Прядиль-
Рис. 36. Шестеренчатый дозирующий насосик
(стрелкой показан выход вискозы)
ный насосик, дозирующий вискозу (рис. 36), приводится во
вращение от насосного вала. Работа прядильного насосика
обеспечивает постоянную и равномерную подачу вискозы в свечевой
фильтр и затем в фильеру. Величина подачи вискозы определяется
номером формуемого волокна. Изменения скорости вращения
насосика приводят к получению волокна, неравномерного па
номеру. Насосик, изображенный на рис. 36, подает 0,6 см3
прядильного раствора за один оборот.
Из насосика вискоза проходит через свечевой или
тарельчатый фильтр, где фильтруется через ткань.
Из фильтра вискоза поступает по изогнутой стеклянной трубке,
называемой червяком, к фильере. Фильера погружена в
кислотную осадительную ванну таким образом, чтобы волокно выходило
под прямым углом к зеркалу ванны **.
* Прядильные насосики шестеренчатого типа изменяют подачу прн
изменении давления в вискозопроводе. (Прим. ред.)
** При новых методах горизонтального прядения вискозное волокно выходит
из фильеры почти параллельно зеркалу осадительной ванны. (Прим. ред.)
126

Отверстия в фильере диаметром 0,05—0,1 мм высверлены
с большой точностью. Число отверстий фильеры, величина подачи
дозирующего насосика и скорость вращения прядильных дисков
(т. е. скорость формования) определяют номер элементарного
волокна образующейся нити. Фильеры изготовлены из тантала
или из сплава золота, платины и родия, на которые раствор осади-
тельной ванны, содержащий серную кислоту, не оказывает
влияния. Изготовление фильер является очень тонкой операцией.
Корыто прядильной ванны выложено листовым свинцом *.
Свежая осадительная ванна поступает по трубе, проложенной
по дну корыта осадительной ванны. Уровень ванны в корыте
поддерживается постоянным путем удаления избытка ее через
перелив-
Осадительная ванна содержит около 10% серной кислоты
и сульфат натрия. Вискозный раствор, выходя из отверстий
фильеры и попадая в кислотную ванну, затвердевает, образуя при этом
отдельные элементарные волоконца из регенерированной
целлюлозы.
Примерный состав осадительной ванны в весовых частях:
Серной кислоты 10
Сульфата натрия 18
Глюкозы 2
Сульфата цинка 1
Воды 69
Иногда в состав осадительной ванны вводят сульфат магния.
Температура осадительной ванны равна 40—55°, на разных
заводах состав ее различен.
Одно время в осадительную ванну добавляли до 5% глюкозы,
однако сейчас в целях экономии глюкозу вводят в количестве
не выше 2% **. Некоторые виды высококачественного вискозного
шелка получают в осадительных ваннах, не содержащих глюкозы.
Компоненты и состав осадительной ванны подбирались
эмпирическим путем, так как функции отдельных компонентов
окончательно не выяснены, хотя и могут быть в основном сведены
к следующему. Наличие в осадительной ванне сульфата натрия
вызывает коагуляцию струек прядильного раствора; серная
кислота омыляет ксантогенат целлюлозы, переводя его в
регенерированную целлюлозу; присутствие глюкозы придает волокну
большую гибкость и мягкость, вероятно из-за увеличения вяз:
кости осадительной ванны и замедления процесса омыления
ксантогената; добавки сульфата цинка приводят к увеличению
* Вместо свинца в настоящее время для изготовления и защиты
прядильных желобов, труб и барок применяют различные пластические массы,'
например винипласт, бакелитовые или фаолитовые материалы, полиизобутиленовые
покрытия и т. п. (Прим. ред.)
** Глюкозные ванны в настоящее время ие применяются. В обычной
осадительной ванне содержится большое количество продуктов гидролиза углеводов^
вполне заменяющих глюкозу. (Прим. ред.)
127

16
прочности волокна и способствуют получению волокна с
изрезанной или зубчатой формой поперечного среза *. Волокно,
сформованное в осадительной ванне, не содержащей сульфата
цинка, обладает почти круглым или овальным поперечным
сечением и хуже окрашивается, чем волокно с зубчатым или
изрезанным поперечным сечением.
Основными факторами,
определяющими качество вискозного
волокна при формовании, являются:
1. Температура и состав
прядильной ванны.
2. Скорость коагуляции.
3. Длина пути нити в ванне.
4. Скорость формования.
5. Величина вытяжки между
прядильными дисками.
Нить (отдельные волоконца ее
не слипаются), выходя из
прядильной ванны, обхватывает
несколько раз нижний прядильный
диск с направляющей палочкой
и поступает на верхний
прядильный диск. Прядильные диски
изготовлены из стекла или
какого-либо другого кислотоупорного
материала. За счет того, что нить
несколько раз обхватывает
каждый прядильный диск и
направляющую палочку, она движется
со скоростью вращения
прядильных дисков, не проскальзывая
по ним. Второй прядильный диск
вращается с большей скоростью,
чем нижний, за счет чего волокно
вытягивается между дисками
обычно на 100% **.
С верхнего прядильного диска
волокно через стеклянную
воронку поступает в кружку центрифуги. На рис. 37 изображена
принципиальная схема формования вискозного волокна по
центрифугальному способу.
Рис. 37. Схема технологического
процесса формования вискозного
волокна по центрифугальному
способу. Машина двухсторонняя;
вторая сторонка не показана:
1 — вискозопровод; 2 — дозирующий
насосик; 3 — свечевой фильтр; 4 —
стеклянный червяк; 5 — корыто
осадительной ванны; 6—трубопровод для подачи
свежей осадительной ванны;
7—фильера; 8 — нижний прядильный диск;
9 — верхний прядильный диск;
10—воронка; 11 — кружка центрифуги;
12 — электро веретено; 13 — кронштейн;
14 — подача свежего воздуха; 15 —
отсос загрязненного воздуха; 16 — рама
капсюляции; 17 — кулнч
* Увеличение содержания сульфата цинка до 80 г/л гне усиливает изре-
занность поперечного среза, а, наоборот, приводит к получению более гладкого
среза волокна. (Прим. ред.)
** Вытяжка между дисками применяется только при производстве
высокопрочных волокон (кордное волокно). Вискозный шелк обычно получается без
вытяжки между дисками. (Прим. ред.)
128

Скорость формования. По мере развития производства
вискозного шелка наблюдается значительное увеличение скорости
формования. По-видимому, большинство видов вискозного шелка
формуют со скоростью 60—80 м/мин. Были сделаны попытки
дальнейшего увеличения скорости формования шелка: изменение
способа подачи осадительной ванны, по-видимому, допускает
формование шелка любых номеров со скоростью 140—150 м/мин.
Центрифуга. Прядильная центрифуга — устройство,
необходимое для получения вискозного шелка в виде куличей; состоит
из электродвигателя (веретена) и кружки, посаженной на
шпиндель электродвигателя.
Кружка центрифуги изготовлена из пластмассы или металла
и перфорирована. Кружка, применявшаяся еще в 1908 г., была
изготовлена из алюминия, покрытого эбонитовым лаком, и имела
небольшое число сравнительно крупных отверстий. В 1918 г.
появились эбонитовые кружки с большим числом мелких
отверстий, а в 1952 г. были созданы кружки из армированного бакелита,
обладающие в четыре раза большей емкостью. По форме кружки
почти цилиндрические, имеют малую конусность, диаметр их
равен примерно 180 мм, скорость вращения около 7000, а в
отдельных случаях до 12 000 об/мин. Нить, сходя с верхнего
прядильного диска, поступает в кружку через стеклянную воронку и,
отброшенная центробежной силой к стенке кружки, начинает
вращаться вместе с ней. За счет вертикального
возвратно-поступательного движения воронки нить раскладывается равномерно
по высоте стенки кружки, образуя кулич. Одновременно
происходит кручение нити; величина крутки зависит от скорости подачи
нити в центрифугу, т. е. от скорости прядения и числа оборотов
электроверетена центрифуги. Если, например, скорость
прядения равна 100 м/мин, а число оборотов электроверетена
7000 об/мин., то крутка составит „ , т. е. 70 кручений на 1 м.
В зависимости от направления вращения кружки можно
получить нить S-или Z-крутки. Электроверетена устроены таким
образом, что можно изменять направление их вращения.
Кружки выпускаются различных размеров. Наиболее
распространенной является кружка, рассчитанная на получение
за 8 час. работы сырого кулича весом 1300 г (т. е. примерно 450 г
сухого шелка) *.
Основным преимуществом центрифугального метода прядения
является кручение получаемой нити, находящейся в набухшем
состоянии, поэтому очень слабой и легко подвергающейся
обрывам. Крученая же нить меньше подвержена различным
повреждениям.
* В настоящее время часто применяют прядильные кружки, вмещающие
куличи весом до 600 г сухого шелка н больше. (Прим. ред.)
9 Монкрифф 442 129

На протяжении пути от поверхности осадительнои ванны
до кружки центрифуги нить вытягивается. Вытяжка нити
увеличивает ориентацию макромолекул в волокне и приводит к
увеличению прочности. Очень важно сохранять одинаковое натяжение
нити на отдельных рабочих местах. Различие в натяжении
формуемого волокна сильно отражается на блеске полученной нити*.
Отделка. Кулич шелка, вынутый из кружки, содержит много
примесей, которые должны быть удалены. Процесс отделки
вискозного шелка состоит из четырех операций: 1) промывки; 2) де-
сульфурации; 3) отбелки; 4) промывки.
Раньше шелк перематывали в мотки и отделывали в таком
виде, а затем перематывали на катушки или шпули. Отделка шелка
в мотках проводилась на длинной машине, вдоль которой
перемещались стержни, покрытые эбонитом, с навешенными на них
мотками шелка, орошаемыми сверху отделочными растворами.
Такой способ отделки связан с перемоткой куличей в мотки,
а затем снова на шпули, поэтому он сложен и дорог, кроме
того, для обслуживания процесса требуются
высококвалифицированные рабочие.
В настоящее время отделку шелка обычно проводят в виде
куличей, что значительно дешевле; кроме того, уменьшается
возможность повреждения шелка — уменьшается его ворсистость,
появляющаяся из-за повреждения слабых, сильно набухших
элементарных волоконец. Куличи надевают на перфорированные
свечи; подаваемые в свечи отделочные растворы под давлением
проходят через слой шелка кулича.
Первой операцией отделки является промывка водой. Второй
операцией является обработка шелка раствором сульфида
натрия с целью удаления с волокна серы и остатков ксантогената.
Шелк после этих обработок еще не имеет достаточной белизны,
поэтому следующей операцией является отбелка его
слабощелочным раствором гипохлорита натрия. После отбелки шелк
промывают разбавленным раствором соляной кислоты, затем
чистой водой и сушат.
Установлено, что при переработке целлюлозы улучшенного
качества возможно в некоторых случаях не проводить отбелку
шелка и выпускать его в неотбеленном виде.
Иногда осуществляют отделку куличей, не вынимая их
из кружки центрифуги. Для этого кружку с готовым куличом
снимают с электроверетена прядильной машины и переносят
на специальную отделочную машину, где при вращении кружки
кулич орошается изнутри отделочными растворами, проходящими
через слой шелка и удаляемыми из кружки через ее отверстия
в стенках.
* Более важной причиной колебаний в накрашиваемое™ нити являются
колебания натяжения во время формования, отделки и сушки шелка. (Прим.
ред.)
130

Текстильные операции. Некоторые потребители берут шелк
в виде куличей и подвергают крутке волокно непосредственно
с куличей. Для других потребителей шелк перед отправкой
перематывают с куличей на шпули, копсы, катушки.
Бобинный способ формования волокна. Однако вискозный
шелк не всегда выпускают в форме куличей. Иногда нить,
выходящую из ванны, принимают на вращающуюся перфорированную
бобину. При этом нить не подвергают кручению, а отделку шелка
производят на бобинах. После отделки волокно сушат,
замасливают, крутят и перематывают на обычные паковки для отправки.
Процессы непрерывного формования и отделки
Выше мы упомянули о трех способах отделки волокна: 1) в
мотках; 2) в куличах; 3) на перфорированных бобинах. Последние
два способа более просты, менее трудоемки и более экономичны,
чем отделка шелка в мотках.
Первое время вискозный шелк отделывали исключительно
в виде мотков; в настоящее время все шире и шире внедряется
отделка шелка в виде куличей. Однако по всем трем указанным
способам процессы отделки являются периодическими;
осуществление непрерывного процесса всегда предпочтительнее, чем
периодического. Непрерывный процесс при выпуске продукции
в крупном масштабе обычно наиболее экономичен.
Когда вискозный шелк, полученный в виде куличей,
перематывают для отделки в мотки, а затем вновь перематывают на
конические шпули или другие паковки, пригодные для текстильной
переработки, то при этом затрачивается значительный труд.
Если процесс сокращен за счет проведения отделки шелка
непосредственно в виде куличей, он становится менее трудоемким,
но все же при этом сохраняется необходимость съема каждого
кулича, установки куличей в отделочную машину и последующей их
перемотки. В соответствии с этим был предложен ряд
непрерывных методов формования, отделки, сушки и намотки вискозного
шелка в паковки, пригодные для дальнейшей текстильной
переработки. Из этих методов широкое промышленное
распространение нашли следующие:
1. Метод непрерывного формования шелка, отделки, сушки
и кручения на машинах типа Нельсон.
2. Метод непрерывной отделки на ребристых роликах.
3. Метод «Ависко-Филаматик».
Непрерывный процесс на машине типа Нельсон. Основной
трудностью при разработке непрерывного процесса формования
и отделки вискозного шелка является большая продолжительность
процесса отделки. Если, например, скорость формования
вискозного шелка равна 70м'мин, а для отделки нити (промывки, отбелки
и т. д.) требуется 30 мин., то необходимо, чтобы в ванне
одновременно находилось 2100 м нити, т. е. более 2 км. Размеры
9* 131

Машины должны быть, однако, сохранены в разумных пределах.
Это затруднение в машине типа Нельсон устранено следующим
образом:
1. Так как при обработке отделочными растворами одиночной
нити требуется значительно меньшее время, чем для отделки
массивного кулича или мотка, продолжительность отделки может
быть сокращена в десять раз.
2. В результате исключения операций десульфурации и отбелки
процесс отделки волокна на этой машине сводится к довосстано-
влению нити, выходящей из прядильной ванны, удалению
кислоты с волокна путем его промывки и сушке волокна.
3. Отделка и сушка нити проводится на паре отделочно-су-
шильных цилиндров.
Устранение операции десульфурации. Устранение
операции десульфурации (т. е. обработки волокна раствором
сульфида натрия) явилось решающим шагом в направлении сокращения
общей продолжительности процесса. Давно известно, что при
отсутствии десульфурации на волокне остается сера (а, возможно,
и ее соединения), которая, снижая блеск волокна, делает его
полуматовым. На этом явлении был основан один из ранних методов
получения матированного волокна. Первоначально
существовало подозрение, что сера и ее соединения, имеющиеся в волокне,
постепенно окисляются до сернистой и серной кислот, которые
разрушают волокно и ткани. Содержание серы в волокне,
вырабатываемом на машине типа Нельсон, составляет обычно 0,2—0,3%
и может быть снижено до 0,1% *. Такие количества серы не
являются опасными, тем более что в вискозном волокне,
полученном обычным способом, остается значительно большее количество
серы. Очевидно, имевшиеся ранее опасения по поводу
возможного разрушения волокна за счет остающейся в нем серы были
неосновательными.
Почти все ткани из вискозного шелка подвергают в процессе
дальнейшей отделки различным мокрым обработкам
(расшлихтовке, мойке, крашению и т. д.), при которых сера, оставшаяся
на волокне после обработки на машине типа Нельсон, удаляется.
Но вискозный шелк, получаемый на таких машинах, не может
быть использован без предварительной промывки перед
ткачеством для изготовления тканей, не подвергающихся мокрым
операциям, используемых без аппретирования и отделки,
например для обивочных тканей.
Устранение операции отбеливания. Гораздо
меньшие трудности связаны с исключением из общего процесса
отделки шелка операции отбеливания, так как на практике
значительное количество центрифугального вискозного шелка
выпускается в неотбеленном виде. Это возможно в том случае,
* Применением горячей воды на машинах этого типа, содержание серы
в волокне можно снизить до 0,1% и ниже. (Прим. ред.)
132

когда для производства волокна применяют целлюлозу, отбеленную
в процессе ее получения. Для получения же текстильных
материалов высокой белизны их отбеливают обычно в виде ткани.
Исключение двух операций — десульфурации и отбелки —
значительно сокращает продолжительность процесса отделки.
Но даже и при сокращенном процессе отделки одиночной нити,
продолжительность которого уменьшилась, например, сЗО до 2 мин.,
длина нити, находящейся в отделочной части машины при скорости
нити 70м/мин, составляет 140м. Возникает вопрос, каким образом
на машине можно создать такой запас нити для проведения
отделки? В машине типа Нельсон этот вопрос решается применением
отделочных цилиндров, продвигаясь
по которым, нить вискозного шелка
подвергается отделке.
Отделочные цилиндры.
Проблема непрерывного движения
вискозной нити, выходящей из
прядильной ванны, решена при помощи
пары цилиндров, назначением
которых является осуществление
непрерывного продвижения нити и
создание определенного запаса ее,
позволяющего в течение нескольких минут
осуществить отделку.
Длина каждого цилиндра —
110 см; отделочная часть цилиндров
изготовлена из эбонита,
сушильная— из металла, устойчивого к
коррозии.
Отделочные цилиндры обеспечивают проведение отделки в
течение заданного времени.
Отделочная часть машины Нельсон состоит из двух
цилиндров, оси которых расположены под небольшим углом (рис. 38).
Проходящая по цилиндрам нить образует более 100 витков; так
как окружность цилиндра равна около 50 см (диаметр примерно
135 Мм), продолжительность пребывания нити на цилиндрах при
скорости ее движения 70 м/мин даже в том случае, если цилиндры
расположены почти вплотную друг к другу, составляет около
1 мин. Однако, как показано на рис. 38, цилиндры расположены
на некотором расстоянии один от другого, поэтому время
прохождения нити по цилиндрам достигает 2—3 мин.
Технологический процесс получения
вискозного шелка на машине типа
Нельсон. Вискозный прядильный раствор на каждом рабочем месте
дозируется прядильным насосиком, проходит через свечевой фильтр
и поступает в фильеру, погруженную в осадительную ванну
обычного состава. Образующаяся нить выходит из ванны под
прямым углом к ее поверхности, поступает почти вертикальна
133
Рис. 38. Схема передвижения
нити по отделочным цилиндрам

дится на одной стороне
о©
на верхний отделочный цилиндр, затем на нижний, обхватывая
нижнюю половину его окружности, снова поступает на верхний
цилиндр и т. д. Продвижение витков нити вдоль цилиндров
осуществляется за счет небольшого угла наклона оси одного цилиндра
к оси другого. Витки нити перемещаются с одного конца
цилиндров, так называемой «мокрой» части, к другому — в «сухую»
часть. Типовая модель машины на 48 рабочих мест имеет длину
13,7 м и ширину 1,83 ж.-Формование вискозного шелка произво-
машины, называемой мокрой частью.
В первой части отде-
лочно-сушильных цилиндров
на протяжении примерно
пятидесяти витков (около 75 м
длины) происходит довосста-
новление нити—частично за
счет серной кислоты,
унесенной волокном из прядильной
ванны, частично за счет
кислоты, подаваемой на
цилиндры. На протяжении
следующих тридцати витков
осуществляется промывка
волокна водой,подаваемой
двумя соплами на верхнюю часть
нижнего цилиндра. Витки
промытого волокна
поступают затем на металлическую
часть цилиндров с
электрическим обогревом, где На
протяжении тридцати витков
проходит сушка нити. 110
витков нити на цилиндрах
составляют примерно 165 м;
при скорости движения нити около 70 м/мин нить проходит по
цилиндрам в течение 2,5 мин. Сходя с сушильной части цилиндров,
нить проходит замасливающее устройство, нитепроводник и
поступает на веретено колпачного или кольцекрутильного типа.
Паковка с колпачного веретена содержит 340 г, шпуля с кольце-
крутильного веретена — 1350—1600 г готового шелка.
Описанный метод является удачным разрешением проблемы
непрерывного формования и отделки вискозного волокна и в
настоящее время широко применяется в промышленных масштабах.
Выпускаемое волокно обладает хорошими показателями и может
быть использовано для переработки в тончайшие ткани.
Качество шелка, получаемого на
машинах типа Нельсон. Принцип формования волокна
Ma машине типа Нельсон аналогичен принципу более ранних
методов получения вискозного шелка, Однако на машинах типа Нель-
134
Рис. 39. Схема машины типа Нельсон
для непрерывного процесса формования
и отделки вискозной нити

сон рука человека не касается волокна до тех пор, пока оно не
высушено полностью. Поэтому показатели волокна значительно
улучшаются, что проявляется в уменьшении обрывности основы
в ткачестве и в уменьшении у готовых тканей блестящих точек,
полосок и рисок.
Вытягивание волокна на машинах этого типа может быть
достигнуто уменьшением диаметра верхнего цилиндра в
начальной его части, на которую поступает волокно из прядильной
ванны: при переходе нити с участка цилиндра с меньшим
диаметром на участок с большим диаметром происходит ее вытягивание.
Рис. 40. Микрофотография поперечного среза
вискозной нити, полученной на машине
непрерывного процесса типа Нельсои
На машине может быть получена нить вискозного шелка с
номером элементарного волокна 4500, с разрывной длиной 18 км
и удлинением 20%.
Наиболее важно различие физических свойств шелка,
отделанного в виде куличей, и шелка с машины типа Нельсон, сушка
которого проводится в натянутом состоянии на цилиндрах и,
следовательно, в условиях, препятствующих релаксации нити.
Поэтому нить с машины Нельсон имеет большую усадку. При
последующих мокрых обработках ткани и изделия из вискозного
шелка с машины типа Нельсон дают усадку по ширине и длине,
достигающую 4%. На рис. 40 приведена микрофотография
поперечного среза вискозного шелка, полученного на машине типа
Нельсон: элементарные волоконца равномерны по тонине; форма
поперечного сечения их является характерной для вискозного
шелка (см. также рис. 50, 51).
Метод непрерывной отделки на ребристых роликах. Метод
непрерывной отделки вискозного щелка на ребристых роликах
135

W/m
ШІІІк
также решает проблему обеспечения необходимой
продолжительности процесса отделки волокна. Отделке подвергается нить,
непрерывно огибающая по спирали ребристые ролики,
изготовленные из пластических масс, устойчивых к действию
отделочных растворов. Различные операции процесса отделки
проводятся раздельно на одном или нескольких небольших
отделочных ребристых роликах.
Способ непрывной отделки на ребристых роликах был описан
в германских патентах еще в 1910 г., но долгое время был забыт
и значительно позже стал приме-
~ \~~ І няться в США сначала для отделки
медно-аммиачного шелка, а затем для
непрерывной отделки вискозного
шелка.
Ребристые ролики.
Приспособление для накапливания и
продвижения отделываемой нити
состоит из двух ребристых роликов,
входящих один в другой, оси которых
скрещиваются. Принцип работы
ребристых роликов можно представить
на следующем примере. Если ремень
обхватывает два шкива, оси которых
скрещиваются, он постепенно
сползает со шкивов по мере их
вращения. Точно так же будут
передвигаться витки нити по вращающимся
роликам со скрещивающимися осями
(рис. 41).
Если гладкие ролики заменить
полыми ребристыми роликами со
скрещивающимися осями, нить
точно также будет сходить с них
(рис. 42). Если теперь поместить
один ролик внутри другого, как
показано на рис. 43, оси их будут пересекаться, и мы получим
пару совмещенных ребристых роликов, применяемых для
отделки волокна.
Процесс получения прядильного вискозного раствора не
отличается от обычного. После формования нить из осадительной
ванны выбирается первым ребристым роликом, по которому
витки передвигаются от основания к торцу, и поступает затем
в отделочную секцию машины, в которой на восьми или более
ребристых роликах, выполненных из пластмассы, проводится
обработка нити различными отделочными жидкостями (промывка,
десульфурация, отбелка) и кондиционирование. Расположение
прядильной, отделочной и сущильной частей машины
схематически изображено на рис. 44, Заметим, что в то время, как на ма-
136
еШШ.Ш,ШШШШ
if ff РРІЩУ
Рис. 41. Схематическое
изображение принципа действия
роликов со
скрещивающимися осями

шине типа Нельсон десульфурация и отбелка волокна не
производятся, на этих машинах осуществляется процесс полной отделки.
Отделочные жидкости подаются через стеклянные трубочки на
каждый ролик в отдельности, благодаря чему достигается
равномерность обработки. Из отделочной части шелк поступает на алюми-
Рис. 42. Два ребристых ролика
со скрещивающимися осями,
изображенные раздельно
Рис. 43. Схема,
иллюстрирующая принцип устройства
ребристого отделочного
ролика, состоящего из двух
цилиндров: а—сборка,
б—ролик с прорезями, в — ролик
с ребрами
ниевые сушильные цилиндры,
обогреваемые изнутри горячей
водой или паром, и затем на
веретена колпачного типа, где
скручивается и наматывается на пластмассовые катушки,
рассчитанные на 1300 г готового волокна. На этих катушках волокно
поступает в продажу. Таким образом, волокно проходит десять
отделочных роликов; общая длина нити от фильеры до катушки
составляет 400 м, общая продолжительность процесса отделки равна
около 5,5 мин. (скорость прядения достигает 80 м/мин). Каждая
машина имеет 200 рабочих мест; в отличие от одноэтажной машины
типа Нельсон эта машина трехэтажная и состоит из двух
сторонок. Вискозный шелк, получаемый на таких машинах,
характеризуется хорошим качеством и содержит небольшое ЧИСЛО
оборванных волокоаец и узлов,
137

До 1939 г. на машинах такого типа вырабатывалось в год
до 9000 m вискозного шелка. Во время второй мировой войны эти
машины были переведены на выпуск высокопрочного вискозного
кордного волокна общего
номера 8,0. Вытяжка,
необходимая для получения
высокопрочного кордного
волокна, осуществлялась главным
образом путем изменения
скорости вращения двух из
десяти ребристых роликов.
Заключение. В настоящее
время оба непрерывных
процесса формования и отделки
вискозного шелка хорошо
себя зарекомендовали. Этими
способами выпускают
большие количества вискозного
шелка. Получаемое волокно
по своим показателям
превосходит вискозный центри-
фугальный и бобинныи шелк,
производство которого не
является непрерывным.
Кроме этих двух способов
непрерывного формования и
отделки волокна, существует
третий, пока еще мало
описанный, известный под
названием Ависко-Филаматик,
который, по-видимому,
также дает удовлетворительные
результаты.
Есть сообщение о том, что
по этому методу в течение
нескольких секунд можно
получить сухое отделанное
волокно с равномерными физическими свойствами и с хорошей
накрашиваемостью; при этом формование волокна проводится
при высоких скоростях.
Получение извитого волокна химическим способом
При формовании филаментарной нити, имеющей бесконечную
длину, нет смысла получать ее извитой; но штапельному волокну,
чтобы сделать его похожим на шерсть, придают извитость. Обычный
механический способ придания волокну извитости (гофрировка)
заключается в пропускании жгута перед резкой на штапельки.
138
Рис. 44. Схема непрерывного процесса
формования, отделки, сушки и крутки
вискозного волокна на машине фирмы
Индастриал Рейон К°:
/ — вискозная нить; 2— отмывка от кислоты;
3 — отмывха of кислоты; 4 — десульфурация
раствором сульфида натрия; 5 — промывка
после десульфурации; 6 — отбелка раствором
гипохлорита натрия; 7 — промывка после
отбелки; 8 — обработка эмульсией замаслива-
теля; 9 — отсос жидкости; 10 — сушильные
ролики; // — прядильный диск; 12 — пря-
дильиая ваниа; 13 — настил прядильной
части машины; 14 — настил отделочной части
машины; 15 — подача горячей воды; 16 —
отвод воды с сушильных роликов; 17 —
крутильная бобина; 18— подача вискозы с фильтр-
пресса

через рифленые вальцы или какие-либо другие механические
приспособления. Более тонкая мериносовая шерсть обладает
большей извитостью, чем грубая, и очевидно, что высокая извитость
улучшает свойства получаемой пряжи. Даже грубой шерсти,
волокна которой прямы и не обладают извитостью, при
использовании в ковровом производстве придают извитость.
Примерно в 1933 г. японскими химиками было установлено,
что при формовании вискозного волокна в прядильных ваннах,
отличающихся от обычных меньшим содержанием кислоты,
получаемое волокно обладает высокой извитостью. Этот процесс был
хорошо изучен, и в настоящее время большая часть вискозного
штапельного волокна в Японии
выпускается с извитостью,
достигаемой химическим путем.
При концентрации серной
кислоты в осадительной ванне 120 г/л
получается волокно,необладающее
извитостью. Оно начинает
приобретать извитость только при
снижении содержания кислоты до 90 г/л;
при концентрации серной кислоты
В прядильной ванне 70 г/л полу- Рис. 45. Поперечный срез, иллю-
чается сильно извитое штапель- стрирующий неоднородность по тол-
НОЄ ВОЛОКНО щине поверхностного слоя волокна
л ' с извитостью, полученной химиче-
Для получения извитого во- ским способом
локна формование его проводят
в осадительной ванне, содержащей пониженное количество кислоты
и значительное количество солей. Жгут свежесформованного
волокна немедленно вытягивают во второй ванне при 90° на 40—
50% и затем еще немного вытягивают на воздухе, отжимают на
вальцах и режут на штапельки. Такое волокно еще не обладает
извитостью. Она возникает только при повторных мокрых
обработках волокна. Нарезанное волокно сушат и упаковывают
в кипы.
Несмотря на то, что штапельное волокно иногда сушат в виде
жгута под натяжением, все же при замочке в воде оно приобретает
извитость. При исследовании полученного таким методом извитого
волокна было найдено, что оно обладает асимметричным
поперечным срезом, причем все зубцы и изрезанные участки расположены
с одной стороны поперечного сечения, в то время как другая его
сторона почти гладкая и обладает более толстым поверхностным
слоем (рис. 45). Было сделано заключение, что образование
извитости волокна является следствием своеобразной формы
поперечного сечения, механизм образования которого пока еще
недостаточно ясен. Предполагают, что уменьшение концентрации кислоты
снижает скорость разложения ксантогената, в то время как
скорость процесса коагуляции вискозного раствора, определяемая
главным образом концентрацией солей, остается примерно посто-
139

янной. При коагуляции происходит образование волокна
круглого сечения, в то время как разложение ксантогената полностью
еще не прошло. Разложение ксантогената продолжается внутри
образующегося волокна, и продукты разложения прорывают
поверхностный слой в одном месте; в результате этого снова
начинается процесс коагуляции; правда, в это время ксантогенат
уже в значительной мере разложился, поэтому вновь
образующийся поверхностный слой имеет меньшую толщину.
При замачивании волокна, имеющего различную толщину
поверхностного слоя, оно приобретает извитость из-за различной
степени набухания поверхностного слоя разной толщины. При
этом поверхностный слой, обладающий большей толщиной, будет
располагаться с внутренней
стороны извитков, так как
степень набухания его ниже. Если
—і | 1 '—1||—' і 1 і— пряжу или ткань из извитого
I' штапельного волокна выдержи-
[I I U | | вать более или менее продол-
А жительное время в растянутом
состоянии, волокна не смогут
Рис. 46. Схема фильеры, применяемой ?РЯЖИКЯТ, ся нп „„„,.„-, к
для получения извитого волокна путем Улаживаться НО, стремясь К
одновременной переработки двух ви- усадке, приобретают извитость,
скозиых растворов различной зрелости Степень и прочность
извитости определяется двумя
факторами: 1) степенью асимметрии расположения изрезанных
участков в поперечном сечении волокна и 2) неравномерностью по
толщине поверхностного слоя волокна. Каждый из этих факторов
в отдельности вызывает образование извитости; но обычно они
при формовании волокна возникают одновременно.
Существует еще один способ получения извитого волокна с
асимметричной формой поперечного сечения. Для осуществления этого
способа при формовании волокна применяют специальные фильеры
(рис. 46), в которые подают два вискозных раствора, значительно
различающихся по зрелости. Менее зрелая, молодая вискоза
обеспечивает получение более толстого поверхностного слоя,
более зрелая, старая — менее толстого. Два вискозных раствора
различной зрелости подаются к фильере через отверстия С и D
в пространство перед фильерой А, разделенное перегородкой В.
Тщательного перемешивания этих растворов не происходит,
поэтому струйка, выходящая из отверстия А, состоит из двух
слоев — более зрелого и менее зрелого вискозного растворов.
Свойства волокна Е, обладающего очень высокой степенью
извитости, полученной химическим путем, описаны в главе XIII.
Свойства
Прочность и удлинение. Разрывная длина обычного
вискозного шелка, выпускаемого в настоящее время, равна около 18 км
и выше разрывной длины ацетатного шелка A1 —15 км). Прочность
140

вискозного шелка в мокром состоянии примерно равна 8—9 р. км,
т. е. значительно ниже его прочности в сухом состоянии, но тем
не менее она не настолько низкая, чтобы вызывать серьезные
затруднения при мокрых обработках и стирке.
Были проведены значительные работы по увеличению
прочности вискозного шелка в мокром состоянии. Если вспомнить,
что в 1934 г. прочность вискозного шелка в мокром состоянии
составляла всего лишь 6—6,5 р. км, можно видеть, какие успехи
были достигнуты в данном отношении за эти годы. Удлинение
вискозного шелка при разрыве в сухом состоянии равно примерно
15%, а в мокром—около 25%.
Диаграммы Н-У для
вискозного шелка в сухом и мокром
состоянии приведены на рис. 47.
Влажность. В стандартных
условиях (относительная
влажность воздуха 65%,
температура 20°) содержание влаги
в вискозном шелке составляет
около 12%. Чем ниже
влажность воздуха, тем ниже
влажность волокна, и наоборот. Так,
при относительной влажности
воздуха, равной 20%,
влажность вискозного шелка
составляет около 5%, а при
влажности воздуха 90% — примерно
22%.
22,5
18,0
.13,5 ,
"to
I
(
ь
/
У
Y
— 1
.- '
2
ш —
5 ю 15 го
Удлинение В %
вискозного
Рис. 47. Диаграмма Н-У
шелка:
1 — в сухом состоянии (кондиционная
Эластичность. Эластичность влажность); г — в мокром состоянии
вискозного шелка невысока.
Если растянуть вискозную нить, то после удаления нагрузки
она не сразу сокращается до исходных размеров, и хотя в течение
некоторого времени нить продолжает усаживаться, первоначальные
размеры ее полностью не восстанавливаются. Это явление носит
различные названия: замедленная эластичность, ползучесть,
пластичность. Наличие пластичности приводит к тому, что в процессе
ткачества под действием мгновенной нагрузки нить может
оказаться вытянутой и фиксированной в вытянутом состоянии на
большее или меньшее время, в результате чего получаемая ткань будет
обладать повышенным блеском и худшей накрашиваемостью.
Удельный вес. Удельный вес вискозного волокна A,52)
значительно выше удельного веса ацетатного волокна и шерсти A, 32).
Электроизоляционные свойства. Ввиду высокого влагопогло-
щения вискозный шелк обычно не используется в качестве
электроизоляционного материала. В абсолютно сухом состоянии
вискозное волокно является хорошим изолятором, однако высокое
влагопоглощение волокна значительно снижает его ценность
как изоляционного материала. При текстильной переработке
141

вискозное волокно не так легко, как ацетатный шелк,
накапливает заряды статического электричества.
Устойчивость к действию света. При выдерживании
вискозного шелка на свету происходит деструкция целлюлозы и
образование так называемой фотоцеллюлозы, сопровождающееся
падением прочности волокна, которая у вискозного волокна меньше,
чем у натурального шелка, но больше, чем у ацетатного волокна.
Устойчивость к действию повышенных температур. Вискозный
шелк вполне устойчив к горячему глажению, но при длительном
выдерживании при высоких температурах волокно желтеет.
Устойчивость к действию химических реагентов. Кислоты
оказывают на вискозный шелк более разрушительное действие,
чем на хлопок. При этом наиболее важным фактором является
температура обработки. Холодные растворы кислот в течение
непродолжительного времени не разрушают вискозного волокна:
2%-ные растворы уксусной и муравьиной кислот при
комнатной температуре или 2%-ный раствор щавелевой кислоты при
температуре до 60° могут быть использованы для удаления пятен
ржавчины с волокна и ткани. При высоких температурах кислоты
разрушают вискозное волокно.
Устойчивость к биологическим воздействиям. Плесень
вызывает окрашивание и ослабление вискозного волокна;
первоначально разрушению под действием микроорганизмов подвергаются
остатки крахмальной шлихты на нитях основы. Если ткань
тщательно расшлихтована и промыта, опасность порчи ее
микроорганизмами незначительна. Личинки моли поедают вместе с шерстью
и вискозные волокна в смешанных вискозно-шерстяных тканях,
хотя они и не переваривают целлюлозу. Вискозные ткани
молью не повреждаются.
Отбелка вискозного волокна. Наилучшим отбеливающим
средством для вискозного волокна являются нейтральные растворы
гипохлорита *. Возможно также использование для этой цели
растворов перманганата с последующей обработкой материала
бисульфитом натрия. Перекись водорода может применяться
при температурах не выше 55°. Отбелку кусковой ткани
осуществляют редко, так как часть волокна выпускается уже в
отбеленном виде.
Действие органических растворителей. Вискозное волокно
вполне устойчиво к действию органических растворителей,
применяемых для сухой чистки.
Действие радиоактивного излучения. Изучение влияния
ядерных излучений на свойства волокон приобрело интерес в
последнее время. Рассмотрим ядерное излучение четырех видов.
* Это утверждение неверно. В нейтральных растворах гипохлорита
вискозное волокно быстро разрушается из-за окислительной деструкции целлюлозы.
Для отбелки надо применять слабощелочные растворы гипохлорита с pH,
равным 8—9. (Прим. ред.)
142

200
*» 150
Ъ'ОО
-Й 50
не прихо-
5 10 15
Удлинение 6 %
Рис. 48. Влияние
облучения у-лучами на
свойства вискозного
шелка в сухом
состоянии:
/ — исходное волокно;
2 — волокно, облученное
Y-лучами
а-Ч a с т и ц ы — ядра гелия, образующиеся при распаде
природных радиоактивных веществ, например радия. а-Частицы
являются крупными и обладают малой проникающей
способностью — они пробивают слой воздуха всего лишь в несколько
сантиметров. С частицами этого типа обычно
дится сталкиваться; кроме того, они обладают
малой проникающей силой и не могут
вызвать серьезных повреждений волокна. Эти
частицы положительно заряжены и
отталкиваются ядрами атомов волокна, хотя,
конечно, возможно случайное столкновение а-ча-
стицы с ядром атома. Повреждение волокна,
подвергнутого продолжительному
интенсивному облучению а-частицами, незначительно.
?-Ч а с т и ц ы — быстрые электроны,
частички, заряженные отрицательно. Масса
?-частиц невелика, и они обладают
ограниченной проникающей способностью.
Веществами, являющимися датчиками ?-частиц,
служат радиоактивные изотопы: углерод 14 и
фосфор 32, широко применяемые при
исследованиях в качестве меченых атомов. ?-Части-
цы оказывают очень незначительное
воздействие на волокна, и их действием на
практике можно пренебречь.
у-Л учи. Природа у-лучей такая же, как и рентгеновских
и космических лучей. Этот вид излучения представляет собой
электромагнитные колебания с малой
длиной волны. у-Лучи обладают
сильным проникающим действием и
разрушают животные ткани, вызывая
появление раковых образований. Эти
лучи оказывают на волокно сильное
разрушающее действие. Образец
блестящего вискозного шелка после
облучения в течение 42 час. у-луча-
ми кобальта 60, являющегося
мощным источником этого вида
излучения, теряет более половины
исходной прочности в мокром состоянии.
Кривые Н-У вискозного шелка,
облученного и исходного, в сухом
состоянии приведены на рис. 48.
Кривые Н-У этих двух образцов
вискозного шелка при малых нагрузках мало отличаются; при
больших нагрузках облученный шелк растягивается сильнее, чем не-
облученный, и имеет более пологую форму кривой. Кривые Н-У
этих образцов в мокром состоянии приведены на рис. 49. Инте-
143
200,
¦о 150
%Ю0
50
5 10 15 20
Удлинение 6 %
25
Рис. 49. Влияние облучения
Y-лучами на свойства
вискозного шелка в мокром состоянии:
/ — исходное волокно; 2 — волокно,
облученное Y - лучами.

Рис. 50. Микрофотография вискозного шелка (увеличено в 300 раз).
Волокно имеет сильно изрезанную форму поперечного сечения
и продольные полосы на поверхности. Номер элементарного
волокна 1640
Рис. 51. Микрофотография вискозного шелка
(увеличено в 500 раз)

ресно, что прочность хлопкового волокна, так же, как и
вискозного, в сухом состоянии после облучения в таких же условиях
снижается на 40%, а в мокром состоянии—примерно на 60%,
в то время как исходное хлопковое волокно (но не вискозное)
имеет в мокром состоянии прочность более высокую, чем в сухом.
Нейтрон — одна из основных частиц, из которых построены
атомы. Различные частички других типов, например мезоны,
обладают обычно очень малой продолжительностью
существования; их природа и образование еще мало изучены; эти частички
не входят в состав атомов. Нейтрон имеет массу, равную массе
протона, но в отличие от него не несет заряда. Нейтроны являются
тяжелыми частицами и обладают высокой проникающей
способностью; так как нейтроны не имеют заряда, они не отталкиваются
ядрами атомов и поэтому часто сталкиваются с ними и расщепляют
их. Некоторые элементы, например бериллий, после облучения
достаточно высокой дозой улучен сами становятся источником
нейтронов. Массивные не несущие заряда нейтроны являются
идеальным средством для расщепления атомов и используются
для этих целей в атомных котлах. Вискозный шелк после
бомбардировки в течение 26 час. в атомном реакторе потоком
нейтронов плотностью 2,3 X 1017 частиц на 1 см2 полностью
разрушается. Как мы увидим далее (стр. 284 и 382) нейлон, и особенно
волокноорлон 81, значительно более устойчивы, чем вискозный
шелк, к действию нейтронной бомбардировки. Хлопок в этих
условиях облучения сохраняет всего лишь 2 % от исходной прочности.
Морфология. Микрофотография продольного вида вискозного
шелка представлена на рис. 50. Поперечное сечение вискозного
волокна имеет характерную сильно изрезанную форму (рис. 51).
Крашение
Высокое сродство вискозного волокна к воде дает основание
ожидать легкую накрашиваемость, его, и действительно,
вискозное волокно может быть окрашено прямыми красителями для
хлопка, к большинству которых оно имеет сродство даже
большее, чем хлопок. Поэтому крашение вискозного волокна прямыми
красителями проводится обычно при более низких температурах,
чем крашение хлопка; при крашении вискозного волокна
требуется меньшее количество соли для достижения одинакового
выбирания красителя; иногда процесс крашения вискозного
волокна приходится проводить в присутствии замедлителей.
Одно из основных затруднений, возникающих при крашении
вискозного волокна, заключается в том, что незначительные
изменения физических свойств нити оказывают значительное влияние
на равномерность получаемых окрасок. Нити и ткани, кажущиеся
совершенно однородными, зачастую окрашиваются неравномерно
и приобретают различную оттеночность. Если вискозное волокно
даже очень высокого качества, сформованное в стандартных
условиях, будет подвергаться в мокром состоянии неравномерному
10 Монкрифф 442 145

натяжению, можно с уверенностью сказать, что оно будет
окрашиваться неравномерно. Неравномерность крашения, по-видимому,
возникает в результате того, что мокрое набухшее волокно
размягчается и становится менее эластичным, а в структуре его
происходят необратимые изменения. В процессе ткачества необходим
целый ряд предосторожностей, чтобы избежать возникновения
в ткани затяжек и перетяжек утка. Наиболее удовлетворительным
методом, позволяющим избежать неровноты крашения, является
подбор красителей. Некоторые красители выявляют даже
незначительные неоднородности вискозной нити, другие, наоборот,
выравнивают эти пороки. Красителям последнего типа должно
отдаваться предпочтение; способы подбора таких красителей
будут описаны ниже.
Неравномерность ткани в значительно меньшей мере
проявляется при использовании основных красителей, однако
красителям этого класса присущ ряд недостатков. Некоторые
прямые красители дают очень хорошие результаты; другие —
худшие. Причина такого различия объясняется различной скоростью
крашения. Для уменьшения неравномерности окраски
вискозного волокна имеются следующие пути:
1. Подбор наиболее пригодных красителей (основной путь).
2. Повышение температуры крашения.
3. Увеличение продолжительности крашения.
4. Применение высококонцентрированных красильных ванн
(крашение с малыми модулями).
Выбор красителей, дающих наиболее равномерные окраски
Для выбора прямых красителей, наиболее пригодных для
крашения вискозного шелка и дающих наиболее равномерные окраски,
предложен целый ряд испытаний:
1. Определение капиллярного поднятия красителя.
Вискозную нить определенной длины опускают одним концом в раствор
красителя и определяют высоту подъема раствора. Растворы
красителей, дающих наиболее ровные окраски, поднимаются по нити
на небольшую высоту; наоборот, значительный подъем раствора
по нити свидетельствует о том, что окраски, получаемые при
применении данного красителя, не будут достаточно равномерными
по глубине. Красители, быстро поднимающиеся по вискозной
нити, обладают низким «числом всасывания» (при определении
замеряют длину неокрашенного участка нити). Так, краситель
чистоголубой ФВ, дающий окраски, неравномерные по глубине,
характеризуется числом всасывания, равным 9; наоборот, хризо-
фенин Ж. окрашивающий равномерно, имеет число всасывания 19.
Этот метод применялся в период 1927—1931 гг., в настоящее
время им не пользуются.
2. Определение степени перераспределения красителя между
окрашенным и неокрашенным материалом. Если кипятить в
мыльной воде два моточка — окрашенного и неокрашенного вискоз-
146

ного ілелка, часть красителя из окрашенного материала перехо
дит в неокрашенный. Чем меньше разница в интенсивности окраски
моточков после испытания, тем выше равномерность красителя.
При испытаниях кипячение проводят в течение строго
определенного времени.
3. Определение температуры, при которой проявляется
максимальное сродство красителя к волокну. Было замечено, что
прямые красители, проявляющие максимум сродства к вискозному
волокну при 20°, т. е. дающие при этой температуре наиболее
интенсивные окраски, окрашивают его равномерно, в то время
как красители, максимальное сродство которых к волокну
проявляется при 90°, окрашивают вискозное волокно неравномерно.
Действительно, красители, обладающие максимумом сродства
к волокну на холоду, являются наилучшими. Однако холодное
крашение проводят лишь для отбора красителей; в производстве же
с целью получения окрасок хорошей прочности крашение ведут
при температуре 85—90°.
4. Определение времени «полукрашения». Равномерные
окраски вискозного шелка получаются в том случае, когда
устанавливается равновесие в распределении красителя между
красильной ванной и волокном. Прежде всего при данном
определении подбирают условия крашения, в которых волокном
выбирается 50% красителя, содержащегося в ванне. Затем, проводя
крашение в тех же условиях, определяют время, необходимое для
поглощения волокном 25% красителя; это время и называется
временем «полукрашения». Красители, дающие на вискозном
шелке неравномерные окраски, характеризуются большим
временем «полукрашения»; наоборот, чем равномернее окраски,
получаемые при использовании данного красителя, тем ниже его время
«полукрашения». Так, например, хлоразол прочно оранжевый AG,
окрашивающий вискозное волокно неравномерно, имеет время
«полукрашения» более двух с половиной часов; другой оранжевый
краситель того же типа — хлоразол прочно оранжевый G,
окрашивающий вискозное волокно равномерно, имеет время
«полукрашения» меньше 5 сек.
Определение температуры, при которой проявляется
максимальное сродство красителя к волокну, имеет очень большое
значение для многих красителей и является недостаточным лишь
для красителей высокой светостойкости. В этом случае проводят
более точное и правильное определение времени «полукрашения»,
основанное на физическом равновесии в распределении красителя
между волокном и красильной ванной.
Крашение прямыми красителями
Классификация прямых красителей. Уиттекер делит прямые
красители на следующие классы:
Класс А. Красители, хорошо выбираемые вискозным
волокном без добавления соли в красильную ванну и дающие
10* 147

ровные окраски. Большинство из этих красителей имеет время
полукрашения менее 5 мин., а зачастую — несколько секунд.
Крашение вискозного шелка этими красителями проводят при 90°.
Добавление соли приводит к более полному выбиранию красителя
волокном.
Класс В. Красители, плохо выбираемые волокном без
добавления соли и дающие неравномерные окраски. Время
полукрашения большинства этих красителей равно более 8 мин.
и достигает иногда нескольких часов. Процесс крашения проводят
при 90° со значительными добавками соли для выравнивания
получаемых окрасок.
Класс С. Красители, хорошо выбираемые вискозным
волокном, но дающие на нем неравномерные выкраски. Большинство
красителей этого класса имеет время полукрашения от 6 до
30 мин. Крашение такими красителями начинают при низкой
температуре и повышают ее постепенно до 90°, добавляя затем соль
для более полного выбирания красителя. Можно также проводить
процесс крашения при температуре 90° без добавки соли.
Такая классификация красителей очень удобна для
красильщиков-практиков; при крашении в сложные цвета красильщик
должен выбирать составляющие красители внутри одного класса.
Применение прямых красителей. Крашение прямыми
красителями проводится в водных ваннах, содержащих помимо
красителя поваренную или глауберову соль. Наилучшие результаты
получаются при температуре крашения 85—95°.
Если пробные образцы окрашиваются неравномерно даже
хорошо подобранными красителями, следует уменьшить
количество глауберовой соли или даже совершенно не вводить ее
в состав красильной ванны; при этом равномерность получаемых
выкрасок должна улучшиться.
При крашении вискозного шелка в мотках для улучшения
последующей их размотки и уменьшения образования ворса
в красильную ванну следует добавлять мыло или сульфированные
жирные спирты. Ниже приводится перечень прямых красителей,
дающих достаточно равномерные окраски даже в том случае,
если вискозный шелк сам по себе является недостаточно
равномерным:
Желтые — хризофенин GS*, хлоразол желтый 6GS;
Оранжевые — хлоразол оранжевый GOS*; айсил
оранжевый GS;
Красные — дуразол красный 2BS, хлоразол прочный
шарлах 4BS*;
Фиолетовые — дуразол гелий BS*, айсил фиолетовый RS;
Голубые — диазо-небесно-голубой 3GL, дуразол синий 2GNS;
Коричневые — хлоразол коричневый CVD, хлоразол
коричневый BS;
Зеленый — бензо-вискозный зеленый В;
Черный и серый — дуразол серый NS*, айсил сине-черный 6BS.
148

Красители, отмеченные в списке звездочкой, пригодны для
крашения не только вискозного шелка, но и штапельного волокна,
подвергнутого несминаемой отделке. Несминаемая отделка заметно
снижает светостойкость получаемых окрасок; это правило, однако,
не распространяется на перечисленные выше красители.
Крашение прямыми красителями имеет следующие
особенности:
1. Применяются равномерно окрашивающие красители и
поваренная соль.
2. Крашение ведут при температуре 85—95°.
3. Крашение ведут с малыми модулями.
4. Процесс начинают при температуре 20—30°, затем медленно
поднимают ее до 90° и красят в течение примерно 45 мин.
При крашении прямыми красителями возможно проведение
дополнительных обработок, к которым относятся:
1. Диазотирование и проявление красителя на волокне путем
сочетания с паранитроанилином.
2. Обработка соединениями хрома с целью улучшения
прочности окрасок к стирке — особенно в случае красителей,
имеющих свободные гидроксильные группы. Обработку ведут
раствором, содержащим 3—4% (от веса товара) фтористого хрома и 1—¦
3% уксусной кислоты C0%-ной) в течение 30 мин. при
температуре 95°.
3. Обработка соединениями меди с целью увеличения
прочности окрасок (особенно голубых) к свету. Окрашенный материал
обрабатывают при 60° в течение 30 мин. раствором, содержащим
сульфат меди @,5—3%) и уксусную кислоту B—3%).
4. Комбинированная обработка солями хрома и меди.
5. Обработка формальдегидом. Обработку проводят в течение
30 мин. при температуре 90 раствором формальдегида C% от веса
материала 40%-ного формалина) и уксусной кислоты B%). В том
случае, если молекула красителя содержит две амино- или две
гидроксильных группы, находящихся одна относительно другой
в метаположении, при обработке протекает следующая реакция:
-он
+ осн
он
Крашение основными красителями
Крашение основными красителями без протрав. Яркие окраски,
достигнуть которых почти невозможно любыми другими
красителями, получаются при применении основных красителей.
Краситель растворяют в воде и добавляют 2—5% от веса материала
уксусной кислоты C0%-ной). Крашение начинают на холоду,
]49

постепенно повышая температуру до 68°. Недостатками этого
метода крашения являются следующие:
1. Окраски обладают очень малой прочностью к свету и стирке.
2. Получение окрасок средних и темных тонов невозможно
без применения протрав.
Крашение основными красителями по протраве. Этим методом
пользуются при получении окрасок средних и темных тонов
на вискозном шелке. При этом применяют протравы двух типов:
1) дубильную кислоту и сурьму и 2) синтетические протравы
типа танинол ВМ. В первом случае сурьму применяют в виде
рвотного камня, представляющего собой сурьмяно-калиевую соль
винной кислоты:
COO (OSb)
СНОН
СНОН-^-Н2О
COOK
Крашение ведут следующим образом. Материал подают в барку,
содержащую водный раствор дубильной кислоты, концентрация
которой в зависимости от требуемой интенсивности окраски может
быть различной. Для получения окрасок светлых тонов достаточно
небольших количеств дубильной кислоты (около 1 %), для темных—
5%. Температуру ванны поднимают до 60—70° и ведут обработку
в течение 1—2 час, после чего материал отжимают без промывки.
Эта операция сводится лишь к пропитыванию вискозного волокна
раствором дубильной кислоты, которая затем фиксируется на
волокне при обработке его 0,5—2,5%-ным раствором рвотного камня.
Фиксацию проводят на холоду в течение 30 мин. По окончании
обработки протрава получается зафиксированной и материал
можно промывать без опасений. После нанесения протравы можно
приступать к крашению. Основной краситель растворяют в воде
и добавляют 2—5% уксусной кислоты C0%-ной). Уксусная
кислота замедляет процесс крашения, поэтому при крашении
в светлые тона ее необходимо добавлять в больших количествах,
чем при крашении в темные тона. Материал подают в холодную
ванну с тем, чтобы краситель сначала поглотился волокном при
низкой температуре, которую затем поднимают до 50—60°.
При применении синтетической протравы типа танинола ВМ
препарат затирают на холодной воде с добавкой
кальцинированной соды в количестве 10% от веса протравы. Полученную пасту
разводят в кипящей воде. Обработку материала ведут в течение
1 часа при низком модуле и при температуре 90° в присутствии
20—40/0 поваренной соли. Танинола ВМ берут в количестве 2—
J50

6%. Обработанный материал промывают водой и 1%-ным
раствором уксусной кислоты и красят, как в предыдущем случае.
Некоторые основные красители при крашении вискозного
волокна по протравам дают значительно более равномерные
окраски; наилучшими из этих красителей являются:
Желтый — аурамин OS,
Оранжевый — акридин оранжевый RS,
Красный — сафранин TS,
Фиолетовый — метилвиолетовый 2BS,
Голубые — метиленовый голубой 2BS и виктория голубой BS,
Зеленый — малахитовый зеленый AS кристаллический,
Коричневый — бисмарк коричневый.
Прежде чем закончить рассмотрение вопроса о крашении
протравными красителями, следует добавить, что прямые
красители могут служить в качестве протравы; поэтому окраску
материала после крашения прямыми красителями можно довести
до требуемого тона путем подкрашивания его основными
красителями.
Малая прочность получаемых окрасок всегда являлась
серьезным недостатком основных красителей, поэтому основные
красители в настоящее время почти не применяются. В течение
последних лет улучшены методы крашения вискозного волокна кубовыми
красителями, и основные красители сейчас для крашения
вискозного волокна используются редко.
Крашение сернистыми красителями
Красители этого класса применяют в тех случаях, когда
требуется особо высокая прочность окрасок к стирке и мокрым
обработкам. Эти окраски остаются прочными при перекрашивании.
Сернистые красители не выравнивают неравномерности
вискозного волокна и обычно дают неравномерные по глубине окраски;
поэтому они более пригодны для крашения штапельного волокна
в резаном виде, чем для крашения пряжи или тканей. Чаще всего
их применяют для крашения в черный цвет; важным
представителем этой группы красителей является динитрофенольный
черный. Крашение тканей сернистыми красителями проводят обычно
на джиггерах. При крашении вискозного волокна сернистыми
красителями соль добавляют в меньших количествах, чем при
крашении хлопка.
Крашение азокрасителями
Азокрасители, типичными представителями которых являются
брентолы, обладают к вискозному волокну большим сродством,
чем к хлопку. Полученные окраски обладают достаточной
прочностью, уступающей, однако, прочности окрасок кубовыми
красителями. Обычно брентолы используются для крашения обивоч-
151

ных тканей и оконных занавесей. Крашение азокрасителями
пряжи проводят в открытых чанах или барках, кусковую ткань
красят в барках с барабаном или на джиггерах. При сочетании
брентолов с разными основаниями получают окраски различных
цветов. Так, сочетание брентола FR (о-анизидид ?-оксинафтойной
кислоты) с основанием прочным красным RC D-хлор-2-аминото-
луол) дает красную окраску, устойчивую к действию
отбеливающих реагентов. Сочетанием этого основания с брентолом ВТ
(парахлоранилид З-карбокси-2-гидроксикарбазола) получают
окраски коричневых тонов.
Крашение проводят следующим способом. Нерастворимый
в воде брентол затирают со щелочью в пасту, которую разводят
в воде с добавкой ализаринового масла. При добавлении кипящей
воды краситель переходит в раствор. Материал пропитывают
полученным раствором в течение 20—30 мин. и отжимают.
Основание диазотируют избытком нитрита натрия и соляной кислоты
и переносят материал в приготовленный раствор для сочетания.
По окончании сочетания промывают мыльной водой при 65° для
удаления незафиксированного красителя. Получаемые окраски
имеют хорошую прочность.
Крашение кубовыми красителями
Для получения наиболее устойчивых к свету и стирке окрасок
особенно пригодны кубовые красители, не имеющие в этом
отношении себе равных. Ткани для оконных занавесей, обивочные
ткани, пряжу, применяемую для создания цветных эффектов
в дорогих тканях, следует окрашивать кубовыми красителями.
В сравнении с хлопком вискозное волокно обладает значительно
большим сродством к кубовым красителям, однако оно красится
более неравномерно, в связи с чем необходимо принимать
соответствующие меры предосторожности.
Существует четыре основных метода крашения кубовыми
красителями вискозного волокна, пряжи и ткани:
1. Крашение кубом в барках или на джиггерах.
2. Плюсование или пропитка (суспензионный метод).
3. Пропуск через расплавленный металл (стендфаст-метод).
4. Крашение растворимыми кубовыми красителями.
Среди всех химических волокон вискозное волокно наиболее
пригодно для крашения кубовыми красителями; не считая хлопка,
эти красители находят применение главным образом для крашения
вискозного волокна. Разберем подробнее методы крашения
кубовыми красителями.
Кубовое крашение (в барках и на
джиггерах). Кубовые красители выпускаются обычно в виде пасты,
реже — в виде порошка. Они почти нерастворимы в воде, поэтому
их диспергируют в водном растворе монопольного мыла. Затем
на каждый килограмм пасты красителя добавляют 1,1 л раствора
152

едкого натра крепостью 70° Тв и 112 г монопольного мыла;
полученный маточный раствор разбавляют теплой водой и добавляют
около 112 г гидросульфита натрия. Таким образом готовят
щелочной раствор лейкосоединения, который впоследствии используют
для приготовления красильной ванны. Щелочное лейкосоединение
растворимо в воде, поэтому получаемый раствор должен быть
прозрачным; окраска его не зависит от цвета применяемого
красителя. Чаще всего эти растворы окрашены в желтый цвет или вообще
бесцветны. Если краситель неполностью перешел в растворимую
лейкоформу (раствор мутный), к раствору следует добавить
несколько больше щелочи или гидросульфита, или оба эти реагента.
Приготовление рабочей красильной ванны заключается в
разбавлении указанного раствора теплой умягченной водой
и добавлении небольшого количества гидросульфита или щелочи.
Затем точное количество раствора (в зависимости от требуемой
глубины окраски) фильтруют, тщательно перемешивают и подают
в барку. На этом приготовление раствора заканчивают.
Вискозное волокно (в виде мотков на палках) подают в барку и
обрабатывают раствором в течение примерно одного часа при определенной
температуре. Затем волокно промывают и выдерживают на
воздухе для полного окисления красителя и обрабатывают 0,2%-ным
раствором серной кислоты. При окислении растворимая
бесцветная лейкоформа красителя вновь превращается в окрашенный
нерастворимый пигмент; при этом волокно принимает цвет
красителя. По окончании окисления волокно кислуют, промывают
холодной водой, а затем мыльным раствором с температурой 75°
для удаления красителя с поверхности волокна, снова промывают
холодной водой и сушат.
Химические реакции, протекающие при кубовом крашении,
сводятся к превращению кетогруппы >С=О, наличие которой
является характерным для кубовых красителей, в энольную
группу >С—ОН лейкоформы (при восстановлении
гидросульфитом). Энольная группа в присутствии щелочи превращается
в солевую >С—ONa, в результате чего лейкоформа
приобретает растворимость в воде. Вискозное волокно обладает
значительным сродством к лейкосоединениям и равномерно пропитывается
их растворами. При окислении и обработке кислотой группа
>С—ONa вновь превращается в кетогруппу > С = О.
Применение кубовых красителей дает окраски с очень
высокой прочностью к свету, стирке (так как красители этого класса
нерастворимы в воде) и к трению (при условии, что после
окисления краситель с поверхности волокна полностью удаляется при
промывке). Равномерность крашения кубовыми красителями
определяется тщательностью и равномерностью пропитки материала
раствором лейкоформы.
Следует иметь в виду, что различные типы кубовых красителей
требуют разных условий обработки. Одни из них требуют больших
количеств щелочи, другие — гидросульфита; наконец, условия
153

проявления окраски (температура, продолжительность) также
могут существенно различаться в зависимости от типа кубового
красителя. Все эти различия делают процесс подбора условий
крашения смесями в составные цвета кропотливой
операцией.
Плюсование кубовыми пигментами
(суспензионное крашение). Этот способ является
видоизменением описанного выше. Пряжу или ткань
пропитывают очень тонкой суспензией красителя. При этом не
происходит крашения — частички красителя лишь механически
удерживаются волокном. Материал затем переносят в ванну,
содержащую едкий натр и гидросульфит, где происходит процесс
образования растворимого соединения и пропитка материала, который
затем подвергают окислению и промывке.
Суспензионный способ первоначально был разработан для
крашения очень плотных тканей — плащевого тика и парусины,
проникновение рабочего раствора в которые затруднено.
Впоследствии было найдено, что этот способ дает столь хорошие
результаты, что его можно использовать и для крашения тонких тканей,
в частности, смешанных (хлопок с вискозным волокном).
Краситель, используемый для этого способа, должен быть чрезвычайно
тонко измельчен; выпускаются определенные сорта красителей
специально для этого способа крашения. Очень часто при
получении суспензий пигмента применяют смачиватели типа масла
калсолен HS. Нанесение пигмента осуществляют обычно на
плюсовках, а операцию восстановления обработанной ткани
щелочным раствором гидросульфита — на джиггерах.
Видоизменением только что описанного способа является
американский непрерывный запарной метод плюсования
пигментами. Метод заключается в том, что ткань, пропитанную
суспензией пигмента, сушат, охлаждают, пропускают через барку
со щелочным раствором гидросульфита и затем через паровой
зрельник, где при высокой температуре очень быстро (за 10—
60 сек.) происходит восстановление красителя до лейкоформы,
быстро пропитывающей ткань. Все операции крашения объединены
в непрерывный процесс.
fr В заключение проводится окисление и промывка ткани
мыльным раствором. Метод обеспечивает получение хороших
результатов в отношении яркости получаемых окрасок, их
равномерности и прочности.
Крашение в расплавленном металле.
Этот метод является принципиально новым и отличается от
обычных отделочных операций. Наступит время, когда
химиками-органиками будет синтезировано такое множество красителей, что
они смогут удовлетворять всем требованиям потребителя; тогда
внимание исследователей соответственно все больше и больше
будет направлено на улучшение методов крашения. Данный метод
является блестящим примером такой тенденции. В настоящее
154

время этот метод применим для вискозных, смешанных (вискозно-
хлопчатобумажпых) и хлопчатобумажных тканей.
Метод заключается в следующем. Предварительно нагретая
на горячих валах ткань проходит через раствор восстановленного
кубового красителя (т. е. раствор, содержащий краситель, едкий
натр и гидросульфит). Проходя через раствор, ткань
пропитывается им и уносит часть жидкости. Затем ткань проходит через
ванну с расплавленным металлом, имеющим температуру 95°.
Расплав металла выполняет три функции:
1. Обеспечивает быстрый и равномерный прогрев ткани,
пропитанной рабочим раствором, в отсутствие воздуха.
2. Создает давление на ткань, сохраняющую некоторое
количество влаги, необходимой для восстановления красителя.
3. Резко снижает размеры ванны.
Металл представляет собой сплав примерно следующего состава
(в %):
Олова 13,3
Свинца 26,7
Висмута 50,0
Кадмия . 10,0
100,0
Этот сплав плавится примерно при 70°. Температура сплава
при крашении равна 95°. Ткань пропускается через сплав в
течение 10—15 сек.; за это время заканчивается процесс ее пропитки,
так что для завершения процесса необходимо лишь провести
окисление и промывку ткани. Тесный контакт ткани с
теплоносителем — расплавленным металлом — приводит к резкому
повышению скорости крашения. Раствор красителя, нагретый до
температуры 70—75°, подается непосредственно на поверхность
расплавленного металла.
Схема аппарата приведена на рис. 52. Ткань проходит через
каландры/, обогреваемые паром, нагревается и попадает в
красильную ванну2, содержащую раствор красителя, едкого натра и
гидросульфита; затем ткань проходит через U-образную трубу 3,
заполненную расплавленным металлом, и выходит через слой
концентрированного солевого раствора 4, плавающего на поверхности
расплавленного металла. Окисление и промывка производятся
в последующих открытых барках, через которые ткань проходит
непрерывно. Скорость движения ткани при крашении в легкие
и средние тона составляет 90 м/мин, в темные — 45 м/мин.
При крашении обычными способами для различных красителей
требуются разные условия (концентрация щелочи, гидросульфита,
температура и продолжительность обработки). При
использовании расплавленного металла практически все красители могут
быть использованы в одних и тех же условиях; благодаря этому
значительно упрощается процесс крашения смесью красителей
в сложные цвета.
155

Следует отметить, что имеются два варианта этого метода:
1. Нанесение дисперсии красителя на ткань проводят на
плюсовке; после этого ткань поступает в раствор едкого натра и
гидросульфита, находящийся на поверхности расплавленного металла.
2. По ткани печатают дисперсией кубового красителя, а затем
ее пропускают через восстанавливающий раствор.
Метод крашения в расплавленном металле применим лишь
для тканей из целлюлозных волокон. Некоторое количество хлоп-
чатобумажно-ацетатной парчи также красят этим методом. При
этом хлопковое волокно окрашивается интенсивно, а ацетатное —
Рис. 52. Схема аппарата для кубового крашения
в расплавленном металле:
/ — нагретые каландры; 2—красильная ванна; 3 — U-образ-
ная трубка с расплавленным металлом; 4 — солевой раствор
очень слабо, благодаря чему в ткани возникает двухцветный
эффект. Этот метод неприменим для крашения тканей из
ацетатного волокна, нейлона и терилена ввиду малого сродства этих
волокон к кубовым красителям. Наличие высокого сродства
волокна к красителю необходимо для быстрого протекания
процесса крашения.
Полная технологическая схема процесса и оборудования
показана на рис. 53. По первой схеме обработку ткани проводят
раствором восстановленного красителя; по второй схеме суспензию
невосстановленного красителя наносят на ткань перед
красильной машиной — на плюсовочной машине. Первая схема наиболее
пригодна для крашения легких тканей; вторая схема обеспечивает
равномерное проникновение красителя в ткани с плотной
структурой или из высококрученой пряжи (типа тяжелого поплина).
Крашение растворимыми кубовыми
красителями. Во всех трех методах, описанных выше, кубовый
краситель берется в нерастворимой форме и переводится в
растворимую натриевую лейкоформу при обработке гидросульфитом
в щелочной среде, проводимой непосредственно перед крашением,
156

Существуют, однако, сульфированные кубовые красители,
растворимые в воде и обладающие достаточной стабильностью.
Типичными представителями красителей этой группы являются
индигозоли и соледоны, имеющие в своем составе группу
—OSO3Na, обеспечивающую растворимость в воде. Эти красители
широко используются для крашения вискозных и смешанных вис-
козно-хлопчатобумажных тканей в светлые тона. Устойчивых
результатов в отношении равномерности при крашении
смешанных тканей в темные тона нелегко достигнуть ввиду значительно
¦ю-
Рис. 53. Две технологические схемы процесса крашения в среде расплавленного
металла:
/ — тележка; 2 — неокрашенная ткань; 3 — каландры для подогрева ткани; 4 —
красильная ванна; 5 — плюсовка; 6 — восстановительная ванна; 7 — ванна с
расплавленным металлом; 8 — окислительные барки; 9 — промывка; 10 — мыловка; // — окра--
шенная ткань
большего сродства вискозного шелка к красителю. Для
приготовления рабочего раствора краситель растворяют в воде (добавки
каустика и гидросульфита являются излишними). В раствор
вводят некоторое количество нитрита натрия и глауберовой соли.
Ткань красят на джиггерах при 50° в течение 45 мин., хотя для
различных красителей условия крашения могут изменяться.
С первого джиггера ткань поступает на второй, где она
обрабатывается разбавленным раствором серной кислоты; здесь за счет
отщепления сульфогруппы краситель переходит в нерастворимую
форму. Затем ткань промывают, нейтрализуют и опять промывают
раствором мыла при температуре около 70°. Для тонких тканей
индивидуальные барки следует предпочесть джиггерам.
Применение растворимых индигозолей и соледонов
обеспечивает, как правило, лучшее проникновение частиц красителя
в волокно по сравнению с обычными кубовыми красителями.
157

Вероятно ввиду простоты процесса крашения растворимыми
кубовыми красителями их очень охотно используют, в частности
при крашении вискозных бельевых тканей.
Крашение проционовыми красителями
Выпускается три новых типа проционовых красителей: про-
цион желтый R, процион ярко-красный 2В и процион синий 3G *.
Эти красители принципиально нового типа взаимодействуют
химически с гидроксильными группами целлюлозы, в результате чего
получаемые окраски очень прочны. Крашение проционовыми
красителями может проводиться на холоду из слабощелочных
водных растворов в течение 1—2 час. Яркость получаемых
окрасок хорошая; в этом отношении проционовый красный
превосходит кубовые. К сожалению, проционовые красители
взаимодействуют и с водой, поэтому от 10 до 40% красителя расходуется
непроизводительно. Проционовые красители реагируют также
с аминогруппами белковых волокон, однако образующиеся при
этом химические соединения не так прочны, как соединения этих
красителей с целлюлозой, поэтому красители этого типа
используются главным образом для крашения целлюлозных волокон.
Крашение проционовыми красителями можно проводить в ванне
с расплавленным металлом. В любом случае яркость окрасок
и их прочность превосходят установленные стандарты.
Проционовые красители также могут быть использованы для печатания;
при этом в качестве загустителя можно использовать альгинат
натрия; большинство других загустителей, используемых при
печатании и представляющих собой углеводы, близкие по химическим
свойствам к целлюлозе, взаимодействуя с красителем, теряют
растворимость и трудно удаляются с ткани после окончания
процесса. Альгинат натрия, используемый в качестве загустки при
печатании, в значительной степени сохраняет свою растворимость
и может быть удален с ткани при промывке.
Применение
Области применения вискозного шелка многочисленны.
Практически вискозное волокно применяется при изготовлении почти
всех текстильных изделий. Чулочные изделия, нижнее белье,
ткани для одежды из вискозного шелка получили широкое
распространение. Старый недостаток вискозного шелка,
заключавшийся в плохой устойчивости к стирке, в настоящее время
практически устранен. Подкладочные ткани из вискозного шелка
обладают высоким качеством: они устойчивы к трению, глаженью,
блестящи и скользки; одежда на подкладке из вискозного шелка
Количество и разнообразие оттенков проционовых красителей в настоящее
время A960 г.) значительно больше. {Прим. ред.)
158

быстро и легко надевается. Вискозное штапельное волокно,
подвергнутое несминаемой отделке, нашло новые для вискозного
волокна области применения. Свойства вискозного штапельного
волокна, также как и высокопрочного вискозного волокна и
волокна бабблфил, будут рассматриваться отдельно.
Применение вискозного шелка для многих целей стало
возможным в результате системы технического контроля, принятой
на многих современных предприятиях, выпускающих вискозное
волокно. Установленные минимальные требования к таким
показателям, как прочность к трению, прочность шва, разрывная
прочность волокна и прочность окраски, предотвратили
Наблюдавшуюся ранее тенденцию к непрерывному ухудшению свойств
вискозных тканей, когда каждый промышленник стремился
продавать свои ткани дешевле, чем его конкурент, в результате
чего с рынка стали исчезать хорошие вискозные ткани. Система
контроля качества продукции положила конец этому положению.
Вискозный шелк пригоден для изготовления всех обычных
текстильных изделий, включая и одежду, однако он не может
быть использован для изготовления таких предметов, как морские
канаты, рыболовные сети и неводы, противомоскитные сетки,
а также изделия, соприкасающиеся с агрессивными химикалиями.
Типичным является применение вискозного шелка для
изготовления занавесей, обивочных тканей, скатертей, наволочек,
постельного белья, верха стеганых одеял, галантереи, тонких тканей
для вечерних платьев, дневной и вечерней одежды, купальных
костюмов, спортивной одежды и нижнего белья.
ПУСТОТЕЛОЕ ВИСКОЗНОЕ ВОЛОКНО
Одним из желательных свойств, которым могут обладать
волокна, является их высокая кроющая способность; волокно,
имеющее низкий удельный вес, при переработке дает более засти-
листые ткани, чем волокно с большим удельным весом.
Из двух образцов ткани одинакового развеса, изготовленных
один из ацетатного шелка (уд. вес 1,30), другой из
вискозного шелка (уд. вес 1,53), первый будет обладать большей
полнотой и застилистостью, чем второй.
Другим фактором, определяющим кроющую способность
волокна, является форма его поперечного сечения. Такие волокна,
как нейлон и терилен, сформованные из расплава и имеющие
элементарные волокна с круглым поперечным срезом, обладают
низкой кроющей способностью; другие волокна, например
вискозное и ацетатное с неправильной, изрезанной формой поперечного
сечения, обладают большей поверхностью (на единицу объема
волокна), чем волокна с круглым поперечным срезом. Плоские
волокна с сильно вытянутым поперечным сечением имеют
наибольшую удельную поверхность, сильно отражают свет и обладают
наивысшей кроющей способностью. Хотя волокно с сильно вытя-
159

нутым Поперечным срезом мало приемлемо, главным образом из-за
его шершавости на ощупь, все же круглая форма поперечного
сечения также не является наилучшей. В настоящее время
разработан метод получения синтетических волокон с эллиптической
или треугольной формой поперечного сечения.
Волокно цельта. Другим методом повышения кроющей
способности является получение пустотелых, или полых волокон.
Вискозное волокно такого типа — цельта — было впервые
получено во Франции в 1922 г. Элементарные волоконца цельты не имеют
длинного пустого канала, а содержат отдельные включения
пузырьков воздуха, разделенные между собой более или менее
короткими участками сплошного волокна.
Получение такого волокна достигается путем замешивания
воздуха в прядильный вискозный раствор перед созреванием.
Рис. 54. Схема строения волокна бабблфил
Процесс формования такого волокна не отличается существенно
от обычного.
В дальнейшем волокно типа цельты было получено путем
замешивания в прядильный раствор соды; при формовании в кислой
ванне сода разлагается и в волокне образуются пузырьки
углекислого газа. Несмотря на то,что углекислый газ растворяется
в воде и в рабочих растворах, применяемых для промывки и отделки
волокна, и поэтому часть пузырьков исчезает, все же значительно
легче перерабатывать такой прядильный раствор, в котором
образование пузырьков происходит после прохождения волокном
отверстий фильеры, чем прядильный раствор, содержащий
пузырьки воздуха, наличие которых приводит к увеличению
обрывности при формовании.
В волокне цельта примерно 10% объема приходится на долю
воздушных пузырьков; поэтому это волокно имеет заметно
больший диаметр, чем обычное вискозное волокно того же номера.
Цельта обладает большей, чем у обычного вискозного волокна,
кроющей способностью. Тем не менее, пустотелое волокно не
нашло широкого применения.
В период второй мировой войны вновь был организован выпуск
пустотелого волокна. Применение такого волокна обусловливалось
не его высокой кроющей способностью, а главным образом его
низким удельным весом и хорошей плавучестью.
Волокно бабблфил. Пустотелое вискозное волокно бабблфил
также не имеет внутреннего сплошного полого канала, а содержит
включения отдельных вытянутых пузырьков воздуха длиной
около 6 мм (рис. 54). В результате этого бабблфил и изделия из
него очень легки и обладают высокой плавучестью. Волокно
160

формуют из обычных вискозных растворов, которые продавливают
через отверстия специальных фильер сравнительно большого
диаметра. При формовании в струйки прядильного раствора,
выходящие из отверстий фильеры, с равными интервалами
подаются небольшие порции воздуха, который и образует пустоты
в волокне. Обычно пузырьки в элементарном волокне расположены
в одну линию; расстояние между ними может быть изменено
в зависимости от предъявляемых к волокну требований.
Волокно бабблфил нашло применение для военных целей: оно
заменило дефицитный капок, снабжение которым в военное время
было затруднено. Было установлено, что спасательные куртки,
изготовленные из бабблфила, хотя и более тяжелые, чем капоковые,
набухали в меньшей мере, в результате чего их плавучесть
сохранялась в течение значительного времени. Кроме того, бабблфил
использовался для набивки понтонов и другого труднозато-
пляемого имущества, а также для изготовления утепляющей
прокладки одежды летного состава и для набивки спальных мешков.
Однако, если имеется возможность использовать для этих целей
капок, его следует предпочесть волокну бабблфил. Выпуск
волокна бабблфил был прекращен в 1943 г.
«ОШЕРСТЕНЕННОЕ» ВИСКОЗНОЕ ВОЛОКНО
Вискозное волокно обычно не накрашивается красителями,
используемыми для крашения шерсти, в частности кислотными.
Поэтому в ряде случаев к вискозному прядильному раствору
добавляют вещества с функциональными группами основного
характера, придающим получаемому волокну сродство к
кислотным красителям.
Волокно рейоленда. Волокно рейоленда представляет собой
вискозное волокно с добавками небольших количеств
синтетической смолы, обеспечивающей высокое сродство волокна к
кислотным красителям. Волокно рейоленда в смеси с шерстью
окрашивается целым рядом кислотных красителей в темные тона.
Кроме того, как и все вискозные волокна, оно окрашивается также
прямыми красителями. Смеска тонковолокнистого волокна
рейоленда (№ 6000) с шерстью обладает мягкостью и высокой полнотой;
применение рейоленды более низких номеров, например № 2000,
делает смеску упругой на ощупь. Рейоленда не поедается
личинками моли, но и не предохраняет шерсть в смешанных тканях от
поедания молью.
Волокна цизальфа и лацизана. Оба волокна, вырабатываемые
в Италии, получают добавлением в вискозный прядильный раствор
казеина. Цизальфа и лацизана, содержащие первое 4,5%, второе
3% казеина от веса целлюлозы, предназначаются для переработки
в смеси с шерстью и выпускаются в виде штапельного волокна.
По накрашиваемое™ эти волокна приближаются к шерсти.
11 Монкрифф 442 161

волокно лануза. Для производства волокна лануза применяют
целлюлозу очень высокой степени полимеризации и фильеры
с отверстиями диаметром около 0,8 мм, т. е. примерно в десять раз
большим, чем при формовании обычного волокна. Формование
волокна производят в воронках с большими вытяжками в висячем
столбе жидкости. В воронках волокно обрабатывают водой и
разбавленным раствором щелочи, и затем оно поступает во вторую
Рис. 55. Поперечные срезы:
а — шерсти; б — лапузы; в — вискозного штапельного волокна. (Увеличено
примерно в 300 раз)
ванну, где под действием разбавленного раствора серной кислоты
происходит полное разложение ксантогената. В результате
сильного вытягивания номер готового волокна становится очень
высоким, а форма поперечного сечения — почти круглой (рис. 55).
Лануза выпускается в виде штапельного волокна и на ощупь
напоминает шерсть. Процесс формования ланузы во многих
отношениях напоминает процесс получения медно-аммиачного волокна*.
ВИСКОЗНАЯ ПЛЕНКА (ЦЕЛЛОФАН)
При формовании из вискозных прядильных растворов пленки,
называемой чаще всего целлофаном, применяют длинную щеле-
видную фильеру. Вискозный раствор, проходя через щель фильеры,
превращается в осадительной ванне в пленку, которую затем
подвергают отделке и сушке. К фильере вискозный раствор
подается дозирующим насосом. Щель фильеры расположена ниже
уровня осадительной ванны; образующаяся пленка проходит по
роликам ряда отделочных барок. Процесс отделки вискозной
пленки включает следующие операции: довосстановление, десуль-
фурацию, отбелку, пластифицирование раствором глицерина. При
необходимости пленка может быть при отделке окрашена. Между
* При формовании волокна лануза в воронках применялся раствор
сульфата аммония, а не щелочь. В настоящее время это производство прекращено,
так как волокно получалось с низкой разрывной прочностью. {Прим. ред.)
162

отделочными операциями пленка промывается. После пластифи-^
кации пленку сушат на горячих каландрах и наматывают в рулоны.
Одни потребители целлофана получают его в виде рулонов; другие,
в частности табачные фабрики, требуют целлофан в виде узкой
ленты, которую получают, разрезая пленку из рулонов на
специальных машинах; третьи —в виде листов.
Несмотря на то, что начало промышленного производства
целлофана совпало с периодом экономического застоя A920—1924 гг.),
целлофан быстро завоевал свое место. Целлофан является
прозрачным материалом, устойчивым к действию жиров и масел.
Специальными обработками, в частности лакировкой, целлофану
могут быть приданы водо- и влагостойкость. Целлофан
используется в основном в качестве материала для упаковки бутылок,
коробок и пищевых продуктов, особенно жиров, мороженого
мяса и т. д.
В настоящее время целлофан выпускают не только в виде
ленты, но и в виде оболочки, применяемой в основном при
изготовлении колбасных изделий. При формовании целлофановой
колбасной оболочки используют специальные фильеры с
кольцевой щелью. Преимуществом целлофановой оболочки перед обычно
используемой (изготовленной из кишек) является меньшая
стоимость и большая равномерность; недостатком является
несъедобность целлофана.
ЛИТЕРАТУРА
G. S. Ranshaw, «The Story of Rayon», London, 1949.
H. J. H e g a n, «Talks on Rayon», 1—22, The Cotton and Rayon Merchants
Assn, 1944.
P. W. Fris k, «Review of Continuous Viscose Spinning», Rayon and
Synthetic Textiles, 30, No. 9, 49, 1952.
«British Rayon Manual», 15—25, Manchester, 1917.
S.W.Barker and R. A 1 1 e s t о n, J. Text. Inst., 39, P 1, 1948.
Industrial Rayon Corp., British Pat. 545, 250.
V. Hottenroth, Chem. Ztg.. 39, 119, 1915.
С. Doree, «The Methods of Cellulose Chemistry», 2nd Edn. London, 1947.
«Talks on Rayon», 20 (Rayolanda). Manchester, " 1944.
J. M. Matthews, «Textile Fibres», 6th Edn. London, 1954.
Courtaulds, Ltd., H. J. Hegan and F. Bayley, British Pat. 259, 386.
M. R. F о х, «Vat Dyestuffs and Vat Dyeing», London, 1946.
Morton Sundour Fabrics, Ltd., R. S. E. Hannay and \V. Kilby, British Pat.
620, 584.
Standfast Dyers and Printers, Ltd., British Pat. 655, 415.
J. A r d г о n, M. R. Fox and R. W. S p e k e, «The Continuous Dyeing
of Vat Dyes», J. Soc. Dyers and Col., 66, 249, 1952.
G. L. В о a r d m a n, «Continuous Piece Goods Dyeing with Vat Dyes»,
J. Soc. Dyers and Col., 66, 397, 1950.
J. В о u 1 t о n, «The Application of Direct Dyes to Viscose Rayon Yarn
and Staple», J. Soc. Dyers and Col., 67, 522, 1951.
С M. W h і t t a k e r and С. С W і 1 с о с k, «Dyeing with Coal Tar Dye-
stuffs», 5th Edn., 233^55. London, 1949.
11* 163

С. M. W h і t t а к е г, «Classification of Direct Dyestuffs», J. Soc. Dyers
and Col., 58, 253, 1942.
F. Lieseberg, «Spezial-Zellwolle fur die Woll-Industrie», Textil-Praxis,
8, 360, 1949.
W. A. S і s s о п and F. F. M о г e h e a d, «The Skin Effect in Crimped
Rayon», Text. Res. J., 23, 152—157, 1953.
E. S. G і I f і 1 1 a n and L. Linden, «Effects of Nuclear Radiation on
the Strength of Yarn», Text. Res. J., 25, 773—777, 1955.
Глава IX
МЕДНО-АММИАЧНОЕ ВОЛОКНО
Растворимость целлюлозы в водных растворах аммиака,
содержащих окись меди, была открыта швейцарским исследователем
Швейцером в 1857 г. Задолго до того, как было практически
осуществлено получение медно-аммиачного волокна, растворы
целлюлозы в медно-аммиачном реактиве использовались для придания
различным тканям водоотталкивающих и противогнилостных
свойств. Процесс придания тканям этих свойств, запатентованный
впервые Скофферном в 1859 г., был известен впоследствии под
названием виллесденской отделки. Примерно в то же время, когда
Свен использовал волокно из омыленного нитрата целлюлозы
для изготовления угольных нитей ламп накаливания, У. Крукс
для этих же целей применял волокно, полученное из медно-аммиач-
ных растворов целлюлозы.
В 1891 г. Фремери и Урбан в Германии впервые получили
медно-аммиачный шелк; однако волокно с удовлетворительными
показателями не было получено до 1901 г., когда Тиле разработал
метод получения медно-аммиачного волокна с большими
вытяжками. Метод Тиле оказался очень удачным, а получаемое волокно
обладало большой тониной и достаточно высокой по тому времени
прочностью. Следующим значительным этапом в развитии
производства медно-аммиачного волокна явился непрерывный метод
формования и отделки волокна этого типа, разработанный в 1940 г.
До этого времени процесс формования заканчивался намоткой
шелка на мотовила.
В настоящее время медно-аммиачное волокно выпускается
в Германии (филаментарная нить бесконечной длины под
названием купреза, штапельное волокно под названием купрама)
и в Америке под названием бемсилка. Объем производства медно-
аммиачного шелка в Японии составлял в 1956 г. около 10 000 т;
производство этого вида волокна в Германии значительно выше.
Абсолютное мировое производство медно-аммиачного волокна
непрерывно возрастает в основном за счет увеличения выпуска
этого волокна в США, однако доля медно-аммиачного волокна
в общем производстве химических волокон незначительна,
особенно в сравнении с долей вискозного и ацетатного волокон.
164

Процесс получения медно-аммиачного волокна является в
настоящее время единственным практически приемлемым методом
получения гидратцеллюлозной нити очень высоких номеров
до № 600.
Химическое строение
Так же как и вискозное, медно-аммиачное волокно является
волокном из регенерированной целлюлозы. Химическое строение
макромолекулы целлюлозы медно-аммиачного волокна может быть
представлено той же формулой, что и природной целлюлозы
и вискозного волокна (см. стр. 121):
H-I-'
осн
снон —снон
сн
сн-
-о
он
Г.Н3ОН
Основная особенность процесса получения медно-аммиачного
волокна заключается в том, что медно-аммиачный раствор должен
содержать определенное количество меди и аммиака, иначе он не
будет растворять целлюлозу. Прядильный медно-аммиачный
раствор содержит примерно 4% меди, 29% аммиака*, 9—10%
целлюлозы. Благодаря присутствию в медно-аммиачном растворе
комплексного куприамминового иона, этот раствор имеет голубой
цвет.
Сырье
Хотя первоначально для производства медно-аммиачного
волокна использовали исключительно хлопковый пух, получение
облагороженной древесной целллюлозы привело к частичной
замене хлопкового пуха древесной целлюлозой с высоким
содержанием а-целлюлозы. Применение древесной целлюлозы имеет
то преимущество, что она растворяется быстрее хлопкового пуха.
Однако все еще предпочитают использовать хлопковую целлюлозу,
обеспечивающую получение волокна более высокой белизны
и повышенной прочности; несмотря на значительные достижения
в улучшении качества древесной целлюлозы, ее используют лишь
в крайних случаях.
а-Целлюлозой принято обозначать часть целлюлозного
материала, нерастворимую в 17,5—18,0%-ном растворе едкого натра
при 20° в течение 30 мин. Часть целлюлозного материала при такой
обработке переходит в раствор щелочи. При подкислении раствора
* В медно-аммиачном прядильном растворе содержится 5—10% аммиака,
а не 29%. (Прим. ред.)
165

щелочи, разбавленной уксусной кислотой, часть растворенной
целлюлозы (?-целлюлоза) выпадает в осадок; другая часть
(у-целлюлоза) остается в растворе. Таким образом, сс-цел-
люлоза является наиболее труднорастворимой фракцией
целлюлозы и представляет наибольший интерес при формовании волокна.
При различных обработках целлюлозы непременно происходит
снижение содержания а-целлюлозы. Высокое содержание сс-цел-
люлозы в технической древесной целлюлозе (около 90%)
свидетельствует о правильном проведении процесса ее получения и малой
деструкции.
Получение прядильного раствора
Как было сказано выше, исходным сырьем для получения медно-
аммиачного волокна обычно является целлюлоза хлопкового
пуха. Хлопковый пух предварительно подвергают очистке —
щелочной отварке при 150° (бучение) и гипохлоритной отбелке.
Очищенную целлюлозу смешивают с требуемым количеством
водного раствора аммиака, основной сернокислой соли меди и едкого
натра и перемешивают до получения однородной массы, которую
затем разбавляют до содержания целлюлозы 9—10%, подвергают
обезвоздушиванию и фильтруют через никелевые сетки. Следует
заметить, что в то время, как вискозный раствор ввиду его
нестабильности после приготовления должен подаваться на
формование волокна через строго определенное время, медно-аммиачный
прядильный раствор, являющийся стабильным, может быть пере-
рабэтан в волокно как сразу после его приготовления, так и после
продолжительного выдерживания. Готовый
прядильный раствор перекачивается
насосами в прядильный цех.
Формование волокна (классический способ)
Обезвоздушенный и профильтрованный
прядильный раствор
подается прядильным насосиком
к никелевой фильере /
(рис. 56) и продавливается
через отверстия, имеющие
сравнительно большой
диаметр (около 0,8 мм).
Струйки раствора поступают в сте-
Рис. 56. Схема формования медно-аммиач-
ного волокна по классическому способу: клянную ВОронку 2, В КОТО-
1—фильера; 2 — стеклянная воронка; 3 — по- nvu-* пл тпи^ьго Я пппаотра
дача умягченной воды; 4 - стальная палоч- Р> Ю П0 тРУ0Ке О ПОДЭеТСЯ
ка; 5 — ролик; в — мотовило уМЯГЧЄННаЯ ВОДЭ. Вода ВЫМЫ-
вает из струек аммиак и медь;
струйки раствора, содержащие все еще некоторое количество
аммиака и меди, превращаются в волоконца, находящиеся в пла-
J66

стическом состоянии. На участке /—2 между фильерой и нижним
концом воронки волокно подвергается значительной вытяжке. Этот
способ формования волокна носит название формования волокна
в висячем столбе жидкости с большими вытяжками. Выходящая
из воронки нить огибает стальную палочку 4, на которой
происходит отделение основного количества жидкости, выходящей с нитью
из воронки, проходит через ролик 5 и принимается на мотовило 6.
Ролик 5 вращается в ванночке с разбавленной кислотой. Под
действием кислоты заканчивается процесс коагуляции нити; свободный
аммиак и медь, имеющиеся в нити, переходят при этом в
соответствующие сульфаты. По классическому способу прием
сформованной нити производится сбычно или на мотовило или в кружку
центрифуги. Мотки (или куличи) промывают чистой водой для
удаления сульфатов аммония и меди, а также свободной кислоты,
обрабатывают эмульсией замасливателя, сушат, перематывают
и подвергают кручению.
ФОРМОВАНИЕ И ОТДЕЛКА ВОЛОКНА
ПО НЕПРЕРЫВНОМУ СПОСОБУ
Непрерывный метод формования медно-аммиачного волокна был
разработан в период 1939—1945 гг. Формование волокна по этому
способу осуществляется точно так же, как
и по классическому. Однако после
обработки кислотой нить не подается на
мотовило или в центрифугу, а пропускается
Рис. 57. Схема технологического процесса получения
медно-аммиачного шелка современным непрерывным способом:
/ — фильера; 2 — стеклянная воронка; 3 — подача умягченной воды;
4 — стальная палочка; 5 — ролик; 6, 7 — промывные барки; 8 — сушильные валы;
9 — приемный барабан
через две барки 6 и 7 (рис. 57), в которых осуществляется
промывка нити, обработка эмульсией замасливателя, сушка на
горячих валах 8 и наматывание на барабан 9.
Через барки и сушильные валы проходят одновременно нити
с 575 отдельных рабочих мест; таким образом на барабане
образуется навой, который может быть непосредственно использован
для переработки на основовязальных трикотажных машинах.
Нити c 4—6 таких барабанов могут быть также перемотаны
167

на один общий барабан (ткацкий навой). Прием большого
количества нитей на один барабан значительно упрощает процесс,
устраняет операции перемотки и крутки, неизбежные при
классическом способе, значительно удешевляет производство и резко
сокращает продолжительность процесса. В то время как при
классическом способе время, необходимое для формования волокна,
проведения отделки и сушки мотков, достигает 24 час, при
непрерывном методе общая продолжительность процесса не
превышает одной минуты.
Как при классическом, так и при непрерывном методе,
жидкостью, в которой происходит коагуляция струек прядильного
раствора, является вода. Принцип формования
медно-аммиачного волокна прост и сводится к растворению целлюлозы в медно-
аммиачном растворе, продавливанию полученного прядильного
раствора через отверстия фильеры, коагуляции струек
прядильного раствора и образованию волокон за счет вымывания
аммиака и меди водой. Завершение процесса коагуляции происходит
под действием разбавленного раствора кислоты.
Свойства
Свойства медно-аммиачного волокна очень близки к свойствам
другого гидратцеллюлозного волокна —вискозного. Однако для
медно-аммиачного волокна характерны две особенности:
1. Высокая тонина медно-аммиачного волокна. Номер
элементарного волокна достигает 7500, т. е. нить общего номера 120
может содержать до 60 элементарных волоконец. Для специальных
целей выпускают волокно еще более высокого номера —до 22 500.
2. Разрывная длина медно-аммиачного волокна зачастую выше,
чем у вискозного, и составляет около 21 км.
Следует заметить, что обе особенности медно-аммиачного
волокна обусловливаются значительными вытяжками в процессе
формования.
Медно-аммиачный шелк в мокром состоянии имеет прочность
10—11 р. км при удлинении около 25%. Удлинение волокна при
разрыве в сухом состоянии равно 12%.
Так же как и вискозное, медно-аммиачное волокно поглощает
в стандартных условиях 11% влаги. Медно-аммиачное волокно
легко горит и темнеет при температурах около 180°; под
действием солнечных лучей волокно деструктируется и теряет прочность.
При сжигании волокна остается зола, содержащая следы меди.
Микрофотографии медно-аммиачного волокна (рис. 58 и 59)
свидетельствуют о наличии у него гладкой поверхности и почти
круглого поперечного среза.
По устойчивости к действию химических реагентов медно-
аммиачное волокно не отличается от вискозного; оно сильно
набухает в воде. Волокно растворяется в сильных щелочах,
но устойчиво к действию слабых оснований. Окислители разру-
168

шают волокно. Волокно отбеливают перекисью водорода или
слабощелочными растворами гипохлорита.
! t
Рис. 58. Микрофотография среза
медно-аммиачного шелка
(увеличено в 300 раз). Номер
элементарного волокна 6900
Рис. 59. Микрофотография медно-
аммиачного волокна. Продольный
вид волокна без характерных
особенностей
Крашение
Для крашения медно-аммиачного волокна применяют прямые
красители. Будучи целлюлозным, медно-аммиачное волокно сильно
набухает и легко накрашивается. Кроме того, оно обладает
высоким сродством к красителям этого типа.
Применение
Медно-аммиачный шелк находит разнообразное применение.
В частности, он применяется для изготовления •плательных
тканей, дамских чулок, нижнего белья. Медно-аммиачный шелк чаще
всего применяют для изготовления изделий высшего качества —
тончайших чулок и основовязаного трикотажного нижнего белья.
Высокая тонина элементарного волокна придает тканям особую
мягкость и хорошую драпируемость. Тонина медно-аммиачного
волокна примерно такая же, как и натурального шелка; подобно
натуральному шелку медно-аммиачное волокно обладает
приятным приглушенным блеском. В США вырабатывается блестящее
медно-аммиачное моноволокно низких номеров, называемое «глит-
тер».
ВОЛОКНО КУПРЕЗА
Купреза — название высококачественного медно-аммиачного
шелка, выпускаемого в Германии. Купреза С S —волокно,
вырабатываемое по непрерывному способу, характеризуется высокой
169

однородностью и равномерностью накрашивания; используется
оно исключительно для изготовления чулок. Волокно купреза
выпускается в виде нити № 360, 250, 150, 110 и более низких
номеров. Замечательным является то, что в промышленных масштабах
выпускается нить такого высокого номера, как 360. Шелк
выпускают как блестящим, так и матированным, а также окрашенным
в массе в целый ряд цветов. Часть волокна купреза выпускается
в некрученом виде, а часть — в крученом, с креповол или
муслиновой круткой.
ВОЛОКНО КУПРАМА
В Германии вырабатывается также медно-аммиачное
штапельное волокно купрама. Впервые на рынке купрама появилась
в 1934 г. и ввиду высокой мягкости оказалась удачным
компонентом для смески с шерстью. Волокно выпускают окрашенным
в массе» в восемнадцать различных тонов; прочность окрасок
не уступает прочности кубовых антрахиноновых красителей.
Неокрашенное волокно купрама имеет высокое сродство к
красителям, что характерно для медно-аммиачного волокна вообще.
Номер волокна купрама: обычного —2400 и 3250, волокна,
выпускаемого для специальных целей, —1500, 1100, 750. Для волокна
купрама характерно высокое значение отношения прочности
в мокром состоянии к прочности в сухом состоянии, достигающее
65—70%.
Помимо использования в виде гребенной пряжи, а также в
трикотаже, купрама в значительных количествах применяется в
ковровом производстве; для этой цели вырабатывают специальное
волокно низких номеров —640, 410, 300, 225 с длиной резки 100 мм.
Это волокно известно под названием купрама ТХ. Купрама ТХ
является дешевым волокном, обладает достаточной упругостью,
может быть легко окрашено в яркие цвета и мало загрязняется
пылью. В отношении загрязняемости следует заметить, что чем
ниже номер элементарного волокна (медно-аммиачного и любого
другого), тем меньше загрязняются изделия.
ЛИТЕРАТУРА
М. Н. A v г a m, «The Rayon Industry». 523—543. London, 1930.
J. T. M a r s h and F. С. \V о о d, «An Introduction to the Chemistry of
Cellulose», 200—202. London, 1945.
«British Rayon Manual», 25—26. Manchester, 1947.
A. R. Knight, «Talks on Rayon», 43—55. Manchester, 1944.
S. W.Barker and R. A 1 I e s"t о n, J. Text. Inst., 39, P 3, 1948.
R. Pummerer, «Chemische Textilfasern, Filme und Folien». Stuttgart,
1953.
170

Глава X
АЦЕТАТНОЕ ВОЛОКНО
Ацетилцеллюлоза была впервые получена в 1869 г. Штутценбер-
гером, который нагревал целлюлозу с уксусным ангидридом
в запаянной стеклянной трубке. В 1894 г. Кросс и Бивен нашли,
что реакция ацетилирования целлюлозы легко протекает при
атмосферном давлении, если к уксусному ангидриду добавить
катализаторы —серную кислоту или хлористый цинк,
действующие как обезвоживающее средство. Эти исследователи получили
таким путем триацетат целлюлозы и установили, что он растворим
в хлороформе.
Позднее, в 1903 г., было найдено, что продукт, получаемый при
частичном омылении триацетата целлюлозы, имеющий степень
этерификации (у) около 250*, перестает растворяться в
хлороформе, но приобретает растворимость в ацетоне. Однако ацетил-
целлюлоза с y=250, полученная путем неполного ацетилирования
целлюлозы, нерастворима в ацетоне (см. стр. 223).
В период первой мировой войны плоскости самолетов
обтягивали тканью, пропитанной ацетоновым раствором ацетилцел-
люлозы, что делало их плотными и воздухонепроницаемыми.
По окончании войны большие запасы ацетилцеллюлозы долгое
время не находили спроса. В результате интенсивных изысканий,
проводившихся под руководством Генри Дрейфуса, был
разработан метод получения искусственного волокна из
ацетилцеллюлозы. В 1921 г. такое волокно впервые появилось на рынке под
названием целанез. В настоящее время ацетатное волокно в Англии
выпускается под названием целанез, серацета, опацета, лензил;
в США — под названием целанез, истрон, ацетат, серацета.
В больших количествах ацетатное волокно выпускается также
в Европе, главным образом во Франции и Германии.
Химическое строение
Основой макромолекул ацетилцеллюлозы является
целлюлозная цепь, гидроксильные группы которой ацетилированы.
Элементарным звеном макромолекулы целлюлозы является
остаток глюкозы. Известны два стереоизомера глюкозы, отличаю-
* Степень этерификации (у) целлюлозы определяется числом эфирных групп,
приходящихся иа 100 глюкозных остатков. Таким образом, триацетат целлюлозы
имеет y=300, диацетат — у=200, а вторичная ацетилцеллюлоза с \>=250;
получаемая путем частичного омыления триацетата, по химическому составу занимает
промежуточное положение между три- и диацетатом целлюлозы. (Прим. ред.)
17)

щиеся между собой пространственным расположением гидро-
ксильной группы у первого углеродного атома:
СН2ОН
H
I
с
он
снрн
С—О.
H
он н
н он
си-Глюкоза
ОН
с
H
H ОН
?-Глюкоза
Целлюлоза построена из остатков ?-глюкозы. При
конденсации двух молекул ?-глюкозы образуется молекула целлобиозы:
СН2ОН
снон—снон
HOCH СНОН + HOCH
сн о
сн-
-о
сн2он
Глюкот
снон—снон
/ \
HOCH НС—О —
\ /
снон
снон—снон
Глюкоза
СН2ОН
сн—
\
снон
снон—соон
+ н2о
СН2ОН
Целло/Гиова
При конденсации отщепляется одна молекула воды. Две
молекулы целлобиозы, вступая в реакцию конденсации, также
отщепляют молекулу воды и дают соединение с большей длиной
цепи. Этот процесс, по-видимому, протекает в природе при
биохимическом синтезе, и в результате образуются длинные цепи
целлюлозы:
СНОН СНОН
/ \
но-(—сн не—-о—1-й
сн о
I
СН2ОН
Глюкоза имеет эмпирическую формулу С6Н12О6 и содержит
пять гидроксильных групп. Следовательно, при ацетилировании
172

ее можно ожидать образование пентааЦетата глюкозы, который
действительно известен. Эмпирическая формула целлюлозы
С0Н]0О5, и каждый остаток ее содержит три гидроксильные
группы; поэтому полное ацетилирование целлюлозы приводит
к образованию триацетилцеллюлозы. Формулу целлюлозы более
просто можно представить в следующем виде: С6Н7О2 (ОНK.
Триацетат целлюлозы, растворимый в хлороформе, полученный
Кроссом и Бивеном и впоследствии использованный для
формования волокна (см. гл. XI), имеет строение:
ОСОСН3 ОСОСН3
СН— СН
HOj-CH СН-О
CH О
СН2ОСОСН3
В то время как элементарное звено целлюлозы, эмпирическая
формула которого соответствует С6Н10О5, имеет молекулярный
вес 162; молекулярный вес элементарного звена
триацетилцеллюлозы С6Н7О2 (ОСОСНд)з равен 288. Таким образом, вес
получаемой триацетилцеллюлозы на 77,8% выше веса исходной
целлюлозы. Наоборот, при полном омылении триацетата целлюлозы,
которое легко может быть проведено в присутствии щелочи,
наблюдается потеря в весе, равная 43,7°о.
Средний состав элементарного звена вторичной ацетиллцеллю-
лозы, растворимой в ацетоне и имеющей у = 230, можно изобразить
следующим образом:
QH7i7O2i7(OCOCH,Ji, или С6Н7О2(ОНH7(ОСОСН3J3.
Молекулярный вес элементарного звена такой ацетилцеллю-
лозы равен 259, и при полном омылении ее потеря в весе составит
37,5%.
Известно большое число эфиров целлюлозы и среди них —¦
смешанные эфиры, например ацетобутираты целлюлозы, однако
наиболее подходящими для формования волокна являются ацетаты
целлюлозы. Были также получены и переработаны в волокно
эфиры целлюлозы и-муравьиной кислоты —формиаты целлюлозы.
Если для модификации свойств ацетатного волокна и тканей
необходимо ввести в состав волокна остатки других кислот, это лучше
всего может быть достигнуто путем обработки волокна растворами
хлорангидридов кислот в инертных растворителях, т. е.
растворяющих хлорангидриды и не растворяющих ацетилцеллюлозу.
Такой процесс наиболее целесообразно проводить в присутствии
органических оснований, например пиридина, который связывает
хлористый водород, образующийся при взаимодействии
хлорангидридов со свободными гидроксильными группами эфира
173

Целлюлозы, препятствуя таким образом деструкции целлюлозы
под действием хлористого водорода.
На ранних стадиях развития производства ацетатного волокна
растворимость в ацетоне явилась решающим фактором,
определившим использование для формования волокна вторичной ацетил-
целлюлозы, а не триацетата целлюлозы. В настоящее время,
однако, это положение коренным образом изменилось. Применение
в качестве растворителя доступного метиленхлорида сделало
практически приемлемым формование волокна из триацетилцел-
люлозы (стр. 191). Однако триацетатное волокно не вытеснит
и не заменит полностью волокна из вторичной ацетилцеллюлозы.
Волокно из вторичного ацетата обладает большей прочностью,
чем триацетатное, поглощает большее количество влаги и более
приятно на ощупь. Хотя первоначально организация
производства волокна из вторичной ацетилцеллюлозы определялась
наличием дешевого и доступного растворителя — ацетона,
тридцатилетний опыт эксплуатации ацетатного волокна показал, что это
волокно обладает рядом ценных свойств и особенно пригодно для
изготовления нижнего белья, одежных и плательных тканей.
Поэтому волокно этого типа не будет вытеснено триацетатным
волокном, которое имеет значительно более ограниченное
применение для изготовления такого рода изделий.
Производство
Ацетилцеллюлозу, применяемую для формования волокна,
получают из хлопкового пуха —очень короткого волокна,
снимаемого с семян хлопчатника, которое не пригодно для
текстильной переработки. Хлопковый пух очищают путем щелочной
отварки и отбеливают. В настоящее время для производства
ацетилцеллюлозы в больших количествах применяют также
древесную целлюлозу.
Необходимыми химикалиями для получения
ацетилцеллюлозы и формования ацетатного волокна являются:
1. Уксусная кислота, получаемая в настоящее время чаще всего
путем каталитического окисления этилового спирта.
2. Уксусный ангидрид, получаемый из кетена, образующегося
при дегидратации уксусной кислоты при высокой температуре:
СН3СООН^СНа=СО+Н2О.
Кетен
Образующийся кетен, взаимодействуя с ледяной уксусной
кислотой, дает уксусный ангидрид.
сн.соон + сн2=со —- снзШч
сн3со/
174

3. Ацетон, получавшийся раньше классическим способом — -¦
сухой перегонкой ацетата кальция, который в свою очередь
получается из уксусной кислоты и негашеной извести:
2СН3СООН + СаО (СН3СОоJСа + Н2О
і CaCO, +
сн3
Ацетон
В настоящее время ацетон получают окислением изопропило-
вого спирта, образующегося в значительных количествах при
крекинге нефти. Для производства ацетилцеллюлозы необходима
также серная кислота и чистая вода, которая, как и все
применяемые химикаты, должна быть свободна от ионов железа.
Хорошей очистки воды от солей железа достигают
фильтрацией ее через магнезиальные цеолитовые фильтры.
Производство ацетилцеллюлозы и ацетатного волокна состоит
из следующих стадий.
Очистка хлопкового пуха. Хлопковый пух поступает на
производство в кипах. Кипы разрыхляют и хлопковый пух подвергают
отварке под давлением в течение 4—10 час. В качестве варочной
жидкости применяют раствор соды или едкого натра, а иногда —
смесь этих реагентов. После отварки хлопковый пух промывают,
отбеливают гипохлоритом натрия, промывают и сушат.
Активация. Очищенный и отбеленный хлопковый пух
замачивают в ледяной уксусной кислоте для увеличения его
реакционной способности и более равномерного протекания процесса
последующего ацетилирования.
Ацетилирование. После активации хлопковый пух
обрабатывают в герметическом ацетиляторе, снабженном мощной мешалкой,
смесью уксусной кислоты и уксусного ангидрида. В ацетилятор
загружают примерно:
Очищенного хлопкового пуха (воздушно-
сухого) 100 кг
Уксусного ангидрида 300 »
Ледяной уксусной кислоты 500 »
После тщательного перемешивания реакция ацетилирования
еще не проходит. После загрузки этих компонентов в ацетилятор
добавляют катализатор —серную кислоту (8—10 кг), разведенную
примерно в восьмикратном количестве ледяной уксусной кислоты.
Серная кислота, взаимодействуя с уксусным ангидридом, дает
сульфоуксусную кислоту, являющуюся ацетилирующим началом.
Смесь уксусной кислоты с уксусным ангидридом в отсутствие
серной кислоты ацетилирует целлюлозу. Реакция протекает с
очень малой скоростью, неприемлемой для практического
процесса. Иногда серную кислоту рассматривают как катализатор
175

Процесса ацетилирования в том смысле, что наличие ее
увеличивает скорость реакции этерификации, что, собственно говоря,
правильно. Серную кислоту, однако, берут в значительно
больших количествах, чем обычные катализаторы. Поэтому
правильнее рассматривать серную кислоту как один из компонентов
реакции, а не как катализатор процесса.
Реакция ацетилирования сильно экзотермична. Поэтому, чтобы
избежать деструкции макромолекул ацетилируемой целлюлозы
и получаемой ацетил целлюлозы, при ацетилировании необходимо
поддерживать низкую температуру реакционной смеси.
Деструкция является нежелательным процессом и должна быть по
возможности сведена к минимуму. Для этого, как правило, ацети-
ляторы снабжают охлаждающими рубашками.
В течение первого часа ацетилирования температура
реакционной смеси должна быть 20°, в последующие 7—8 час.
температуру медленно повышают до 25—30°. При этом реакционная
смесь становится гомогенной и очень вязкой. Через 8 час.
целлюлоза полностью переходит в триацетилцеллюлозу, т. е. ацетили-
рование проходит полностью*.
Процесс ацетилирования непрерывно контролируют, отбирая
из реактора пробы. Показателями, свидетельствующими о
полном прохождении процесса ацетилирования, являются:
1. Отсутствие в реакционной смеси нерастворившихся
волоконец; при рассматривании отобранной пробы под микроскопом
при небольшом увеличении наличия набухших, но
нерастворившихся волокон, не должно иметь места.
2. Полная растворимость отобранных проб в хлороформе,
являющемся хорошим растворителем для триацетата целлюлозы.
Заметим кстати, что хлороформ не растворяет вторичную ацетил-
целлюлозу, хотя и вызывает сильное набухание ее.
Процесс деструкции целлюлозы, протекающий при ее
ацетилировании, можно контролировать по вязкости растворов
получаемой ацетил целлюлозы. Триацетат целлюлозы, получаемой в
результате ацетилирования, называют первичной ацетилцеллюлозой.
Частичное омыление. Для получения из первичной ацетил-
целлюлозы, растворимой в хлороформе, вторичного ацетата,
обладающего хорошей растворимостью в ацетоне, реакционную
смесь после ацетилирования разбавляют водой с таким расчетом,
чтобы концентрация уксусной кислоты в ней составила 95%,
и выдерживают при повышенной температуре в течение примерно
20 час. При этом происходит частичное омыление триацетата
целлюлозы. Процесс омыления контролируют, отбирая и анализируя
пробы. По достижении необходимого содержания в ацетилцеллю-
лозе связанной уксусной кислоты процесс прекращают, добавляя
в реактор большое количество воды, которая, разбавляя уксус-
* В настоящее время ацетилироваиие производят в присутствии метилен-
хлорнда, и температура сама устанавливается на уровне 42°. (Прим. ред.)
176

ную кислоту, осаждает вторичную ацетилцеллюлозу в виде
белоснежных хлопьев. Степень полимеризации вторичной ацетил-
целлюлозы составляет примерно 350—400. Разбавленную ацетил и-
рующую смесь направляют в цех рекуперации, где уксусную
кислоту экстрагируют крезолом. Ацетилцеллюлозу тщательно
промывают, отжимают на центрифугах и сушат при сравнительно
низкой температуре. Каждую партию ацетилцеллюлозы
анализируют, определяя ее вязкость, содержание связанной уксусной
кислоты, зольность. Отдельные партии смешивают для
выравнивания показателей. Смешивание партий ацетилцеллюлозы или
получаемых прядильных растворов проводят на различных
стадиях процесса как можно чаще для того, чтобы отдельные партии
готового волокна меньше отличались одна от другой по блеску
или по накрашиваемое™.
Необходимо отметить, что в процессе частичного омыления
ацетилцеллюлозы происходит также омыление сульфоэфирных
групп, образовавшихся при ацетилировании в присутствии серной
кислоты. На ранних стадиях развития производства ацетатного
волокна наличию в ацетилцеллюлозе связанной серной кислоты
не придавали особого значения. Однако сульфоэфирные группы
в готовом волокне при его хранении или эксплуатации постепенно
омыляются, а образующаяся при этом серная кислота вызывает
деструкцию и разрушение волокна. Кроме того, присутствие
сульфоэфирных групп в ацетатном волокне оказывает
значительное влияние на сродство волокна к красителям. Ацетатное волокно,
выпускаемое в настоящее время, не содержит связанной серной
кислоты.
Получение прядильного раствора. Вторичную
ацетилцеллюлозу различных партий смешивают и загружают в закрытый
аппарат для растворения, снабженный мощной мешалкой, и заливают
ацетоном, взятым в тройном количестве от веса ацетилцеллюлозы.
Процесс растворения протекает медленно: для полного
растворения необходимо примерно 24 часа. Если необходимо получить
матированное волокно, при растворении ацетилцеллюлозы в аппа"
рат добавляют двуокись титана. Для получения волокна черного
цвета в растворитель добавляют сажу. Партии раствора из
нескольких аппаратов передают в смеситель, где их тщательно
перемешивают. Прядильный раствор ацетилцеллюлозы в ацетоне
содержит 25—35% ацетилцеллюлозы, обладает высокой вязкостью,
бесцветен и прозрачен (если, конечно, к нему не добавлена
двуокись титана или какой-либо пигмент). После фильтрации раствор
выдерживают в прядильных баках для удаления пузырьков
воздуха.
Формование волокна. Из прядильных баков раствор передают
по трубопроводу к прядильным машинам (рис. 60). На каждом
рабочем месте прядильный раствор подается к фильере
дозирующим насосиком, обеспечивающим постоянство подачи раствора
в единицу времени. Между насосиком и фильерой установлен
12 Монкрифф 442 177

11
свечевой фильтр, назначением которого является удаление
механических примесей, засоряющих отверстия фильеры.
Фильера представляет собой круглую металлическую
пластинку, имеющую определенное число небольших отверстий
(диаметром обычно 0,03 мм), расположенных, как правило,
концентрическими кругами. Число отверстий фильеры определяется числом
элементарных волоконец получаемой нити.
Если нить № 60 состоит из 60
элементарных волоконец, номер элементарного
волокна составит 3600*. Если нить № 60
состоит из тридцати филаментов, номер
элементарного волокна равен 1800. Нити одного
и того же общего номера, например 60,
зачастую состоят из различного числа
элементарных волокон. Для одних целей получают
нить, состоящую из большого числа очень
тонких элементарных волоконец, для
других, наоборот, используют нити, состоящие
из небольшого числа элементарных волокон
низких номеров.
Струйки прядильного раствора, выходя
из отверстий фильеры, попадают в
прядильную шахту и проходят по ней вертикально
вниз (рис. 61). Высота шахты от фильеры
до питающего ролика равна 2—5 м. С
ролика нить поступает на бобину. Если бобина
установлена на колпачном веретене, при
намотке нить получает крутку. При скорости
формования волокна 300 м/мин и скорости
вращения бобины 10 000 об/мин, величина
крутки составит 10 000 : 300 = 33,3, т. е.
около 33 кручений на метр. Скорость
приема нити на бобину составляет обычно от 200
до 400 м/мин **. При движении в шахте нить
находится под некоторым натяжением, в
результате чего происходит ее вытягивание,
ориентация макромолекул и увеличивается
прочность.
Номер элементарного волокна нити, принимаемой на бобину,
зависит от:
1) величины подачи прядильного раствора дозирующим насо-
сиком;
9—
Рис. 60. Схема
процесса формования
волокна из раствора по
сухому способу:
/ — растворопровод (в
сечении); 2 — дозирующий
насосик; 3 — свечевой
фильтр; 4 — фильера;
5 — прядильная шахта;
6 — направляющий
ролик; 7—приемный ролик;
8 — колпачное веретено
или бобина; 9 —
веретено; 10 — подача горячего
A00° С) воздуха; // —
выход ацетоно-воздушиой
смеси (80°)
* Общий номер нити (No) и номер элементарного волокна (N3) связаны между
собой соотношением No = —?- , где п — число элементарных волоконец нити.
(Прим. ред.)
** В настоящее время скорость прядения ацетатного шелка на ряде заводов
повышена до 600—800 м/мин. (Прим. ред.)
178

2) концентрации полимера в прядильном растворе;
3) числа отверстий фильеры;
4) скорости приема нити*.
В прядильную шахту снизу подается нагретый воздух с
температурой 100°; поэтому из струек раствора в шахте ацетон испа-
Рис. 61. Формование ацетатного волокна. Струйки
прядильного раствора, продавливаемого через
отверстия фильеры, поступают в шахту с теплым
воздухом, где испаряется ацетон и происходит
образование волокон
ряегся практически полностью. Ацетоно-воздушная смесь
выходит из шахты в верхней ее части и поступает в цех рекуперации,
* Легко показать, что номер элементарного волокна (N3) связан с этими
параметрами следующим выражением:
д^ _ I/z-100
3 рс '
где I — скорость прядения в м/лшн;
р — подача прядильного раствора дозирующим насосиком в г/мин;
с — концентрация полимера в прядильном растворе в весовых процентах;
п — число отверстий фильеры.
Из приведенной формулы видно, что номер элементарного волокна, а
следовательно, и общий номер нити не зависят от диаметра отверстий фильеры.
(Прим. ред.)
12* 179

где пары ацетона либо адсорбируются активированным углем,
либо поглощаются в скрубберах водой или концентрированным
раствором бисульфита натрия. Полнота регенерации уксусной
кислоты при получении ацетилцеллюлозы и ацетона при
формовании волокна определяет экономичность производства
ацетатного волокна. На современных заводах потери уксусной кислоты
и расход ацетона невелики.
Важными параметрами процесса формования являются
температура подаваемого в шахту воздуха, скорость его подачи
и влажность воздуха. Обычно перед приемом нити на бобину
на нее наносят небольшое количество масла A —2% от веса шелка)
для предохранения нити от повреждений при намотке и
уменьшения ее электризации.
Крученая нить с бобины колпачного веретена пригодна для
текстильной переработки. Этот метод формования волокна,
называемый сухим, имеет ряд преимуществ в экономическом отношении
(в частности, по трудовым затратам) перед методом мокрого
формования волокна, например вискозного. Возможно, что простота
сухого метода формования в значительной мере способствует
развитию производства ацетатного волокна: один
рабочий-прядильщик может сформовать за смену более 90 кг ацетатного шелка.
Сформованное волокно в случае необходимости может быть
подвергнуто дополнительному кручению. Иногда ацетатный шелк
выпускают в больших паковках, например на конических шпулях
весом до 2 кг, при этом гарантируется отсутствие в шелке узлов.
Применение больших паковок является характерной чертой
современного производства. Увеличение паковки приводит к
увеличению времени между съемами и снижению трудовых затрат.
Свойства
При рассмотрении свойств ацетатного волокна следует иметь
в виду, что основное количество гидроксильных групп целлюлозы
в ацетатном волокне замещено на ацетильные. Следствием этого
является меньшая гигроскопичность ацетатного волокна и его
меньшее набухание в воде. В то же время наличие ацетильных
групп в волокне приводит к набуханию или даже растворению
ацетатного волокна в органических растворителях.
Наличие значительного количества ацетильных групп вызывало
первое время большие трудности при крашении ацетатного волокна.
Эти затруднения, однако, давно устранены за счет применения
дисперсионных красителей, отличающихся от обычных
водорастворимых красителей.
Прочность. Разрывная длина ацетатного шелка достигает
примерно 12,5 км при удлинении около 25%. Соответствующие
показатели для ацетатного шелка в мокром состоянии—8 км и 35%.
180

Большая водостойкость ацетатного шелка по сравнению с
вискозным проявляется в меньшей потере прочности в мокром
состоянии. При растяжении до 5% от исходной длины ацетатный шелк
обладает высокой эластичностью; при больших удлинениях
наблюдается пластическое течение, или ползучесть волокна, и
деформация нити при этом обратима неполностью. Диаграмма Н-У
ацетатного шелка в сухом и мокром состоянии приведена на рис. 62.
Термостойкость. Ацетатное волокно является
термопластичным, т. е. размягчается при нагревании и при 230° плавится с
разложением. Поэтому при глажении очень горячим утюгом ткани
из ацетатного волокна
могут быть повреждены.
При нагревании
ацетатного волокна на
воздухе оно плавится и при
этом обугливается.
Будучи подожжено,
ацетатное волокно горит,
однако ввиду того, что
происходит
одновременное плавление, пламя
распространяется по
волокну медленно. Литые
и прессованные изделия
из ацетилцеллюлозы
можно считать
малоопасными в отношении
18,0
13,5
g 9,0
І
"
.
, '
" ;
2
10 15 20
Удлинение В %
25
30
Рис. 62. Диаграмма нагрузка—удлинение
ацетатного волокна:
/ — в сухом состоянии (в стандартных условиях);
2 — в мокром состоянии
пожара. Однако
ацетатное волокно по горючести не является более безопасным, чем
хлопок и вискозный шелк. Изыскание способов уменьшения
горючести этих волокон является крайне необходимым.
Блеск волокна. Ацетатное волокно обладает нормальным
блеском, который может быть уменьшен путем матирования
—добавления в прядильный раствор двуокиси титана. Блеск тканей
из ацетатного волокна значительно уменьшается при обработке
их кипящей водой, но он вновь появляется после глажения
и обычно на отдельных местах ткани. При крашении волокна
необходим ряд предосторожностей, чтобы оно не утратило
блеска. Стирка изделий из ацетатного волокна в теплой воде в
домашних условиях в этом отношении не представляет опасности.
Растворимость. Ацетатное волокно растворимо в некоторых
органических растворителях, например в ацетоне, метилэтил-
кетоне, метилацетате, этиловом эфире молочной кислоты, диок-
сане; большое число других растворителей, включая хлороформ,
метиленхлорид, дихлорэтан и целлосольв (смесь растворителей,
используемая для сухой чистки), вызывает набухание ацетатного
волокна. Волокно нерастворимо и не набухает в эфире, который
применяется для чистки изделий из ацетатного волокна.
181

Гигроскопичность. Влагопоглощение ацетатного волокна
в стандартных условиях значительно ниже, чем у вискозного
волокна, и составляет 6,5%.
Удельный вес. Удельный вес ацетатного волокна близок
к удельному весу шерсти и равен 1,32.
Гриф волокна. Ацетатное волокно мягко на ощупь; ткани
из него обладают хорошей драпируемостью.
Рис. 63. Микрофотография поперечного среза
ацетатного волокна, увеличенного в 500 раз. Ясіїо
видны округлые очертания поперечного среза и
отсутствие изрезанности
Развитие производства ацетатного волокна в значительной
мере определяется этими свойствами.
Электрические свойства. Ацетилцеллюлоза является хорошим
изолятором. Ацетатное волокно легко электризуется и
накапливает заряды статического электричества, так что в ряде случаев
необходима обработка волокна или ткани антистатическими
агентами.
Устойчивость к биологическим воздействиям. Волокно не
повреждается молью и плесенью. Возможность повреждения
ацетатного волокна микроорганизмами крайне мала и несомненно
связана с поеданием ими имеющихся на волокне масла и
отделочных препаратов. Ацетатное волокно не вызывает
кожных покровод человека,
182

Устойчивость к действию химических реагентов. Холодные
растворы разбавленных кислот не действуют на ацетатное волокно,
однако концентрированные кислоты — уксусная и муравьиная —
растворяют его на холоду. Щелочи вызывают омыление
ацетильных групп волокна; разбавленные растворы щелочей с pH до 9,5
не действуют на волокно.
Устойчивость к действию света. Изменения свойств
ацетатного волокна, происходящие под действием света, обычно
незначительны. При облучении ультрафиолетовым светом в фэдометре
в течение 200 час. ацетатное волокно теряет около 15% прочности.
Морфология. Микрофотографии продольного вида и
поперечного среза ацетатного волокна приведены на рис. 63. Поперечное
сечение волокна имеет сглаженные очертания без резко
изрезанных краев.
Крашение
При рассмотрении методов крашения ацетатного волокна
необходимо иметь в виду следующие положения.
1. Ацетатное волокно в отличие от природных и большинства
искусственных волокон содержит небольшое количество реакци-
онноспособных функциональных групп. Хлопок и вискозное
волокно обладают значительным содержанием свободных
гидроксильных групп, шерсть и натуральный шелк имеют свободные
амино- и карбоксильные группы. В ацетилцеллюлозе свободные
гидроксильные группы исходной целлюлозы полностью этерифи-
цированы, хотя некоторое небольшое количество их образуется
при омылении первичной триацетилцеллюлозы до вторичного
ацетата. Но даже и в этом случае число свободных гидроксильных
групп, способных связывать красители, очень мало, поэтому лишь
некоторые кислотные, прямые и хромовые красители обладают
достаточным сродством к ацетатному волокну, а большинство этих
красителей окрашивает ацетатное волокно весьма слабо. Тем
не менее некоторые красители, отобранные в результате
многократных испытаний, образуют довольно неплохие окраски. Однако
на практике крашение ацетатного волокна проводят по новым
методам.
2. Ацетатное волокно чувствительно к мокрым обработкам
при кипячении и при температурах, близких к точке кипения воды.
В этих условиях волокно частично или полностью теряет блеск.
На практике процесс крашения ацетатного волокна ведут при
температурах, не превышающих 85°, чаще всего при 75°.
3. Ацетатное волокно омыляется щелочными растворами,
которые вызывают отщепление ацетильных групп и превращают
ацетилцеллюлозу в регенерированную целлюлозу. Поэтому
крашение ацетатного волокна сернистыми и кубовыми красителями
не представляется возможным (см. стр. 537, 539),
183

4. Так как ацетатное волокно содержит мало гидроксильных
групп, оно слабо набухает и раствор красителя проникает в него
значительно хуже, чем в вискозное волокно.
Крашение ацетатного волокна ведут следующими методами.
Омыление. Ацетатное волокно подвергают дополнительному
омылению растворами едкого натра до потери волокном в весе
10—12%. При этом образуется значительное количество гидр-
чжсильных групп, и волокно может быть окрашено прямыми
красителями, применяемыми для крашения хлопка. Недостатками
данного метода являются: 1) уменьшение веса волокна, что
нежелательно для производственников и 2) потеря волокном после
такой обработки ценных качеств —мягкости на ощупь. Однако
этот метод имел значение лишь в первый период развития
промышленности ацетатного волокна, в настоящее время он
применяется редко.
Дисперсионное крашение основными красителями. Существует
класс красителей, преимущественно аминоантрахинонового ряда,
которые, не обладая растворимостью в воде, могут быть в ней
только диспергированы. Эти красители выпускаются под
различными торговыми названиями, из которых некоторые следует
отметить: артисил прямые, цибацетовые, дураноловые, дисперсоловые,
серисоловые, сетациловые, супрацетовые и др.
Одни из этих красителей выпускаются в виде паст, другие —
в виде порошков. Краситель замешивают с водой в присутствии
смачивателя и затем добавляют в водную красильную ванну,
также содержащую смачивающее вещество. Окрашиваемая ткань
поступает в холодную красильную ванну, температуру которой
затем поднимают до 70—85°. В качестве смачивателя, имеющего
большое значение для хорошего диспергирования красителя,
могут быть использованы сульфированные жирные спирты.
Предполагают, что процесс крашения дисперсионными
красителями сводится к растворению в ацетатном волокне частичек
красителя. Таким образом, ацетатное волокно ведет себя
аналогично любой органической жидкости, не смешивающейся с водой,
например аналогично этилацетату. Так как краситель
совершенно нерастворим в воде, он стремится раствориться в волокне.
Однако не всегда достигают достаточного проникновения красителя в
волокно, особенно при крашении плотных тканей. Так как
дисперсионные красители совершенно нерастворимы в воде, они
дают окраски, очень устойчивые к стирке. Устойчивость
получаемых окрасок к действию света в общем хорошая, но разная у
различных красителей.
В качестве примера рассмотрим крашение ткани из ацетатного
волокна дисперсионным красителем артисил прямым желтым GNP.
Краситель в количестве 2% от веса ткани растирают в пасту
с раствором мыла B г/л) и вносят в красильную ванну. Ткань
подают в ванну при температуре 35°; затем температуру ее медленно
поднимают до 70°. Процесс крашения протекает полностью в тече-
184

ниє 45 мин. Ткань промывают, отжимают и подают на
окончательную отделку.
Устойчивость окрасок к атмосферным воздействиям. Некоторые
дисперсионные красители, особенно голубые, неустойчивы к
действию различных присутствующих в воздухе газов. Так, ткани,
окрашенные этими красителями, в атмосфере помещений,
освещаемых или отапливаемых природным газом, постепенно краснеют.
Установлено, что такое изменение окрасок вызвано присутствием
в продуктах сгорания окислов азота. В некоторой степени это
явление может быть устранено двумя способами: 1) обработкой
окрашенных тканей веществами, обладающими защитным
действием, например диэтаноламином или меламином; 2) применением
красителей (в частности, голубых), невыцветающих под действием
окислов азота.
Возгонка красителей. Одним из серьезных недостатков
дисперсионных красителей является их склонность к возгонке.
Лоскут ткани из ацетатного волокна, окрашенной дисперсионным
красителем, при контакте с неокрашенной ацетатной тканью
окрашивает ее за счет возгонки красителя и перехода его в
неокрашенное волокно.
Крашение дисперсионными красителями с диазотированием
и проявлением. При крашении по этому методу процесс проводят
так же, как и в предыдущем случае, после чего краситель
подвергают диазотированию и сочетанию с гидроксипроизводными типа
?-нафтола или резорцина. В зависимости от характера вещества,
применяемого при сочетании, получают окраски различных цветов.
Так например, краситель артисил шарлах R окрашивает ацетатное
волокно в желтый цвет, при сочетании его с ?-нафтолом получают
окраску алого цвета, а при сочетании с резорцином—оранжево-
коричневую. Приведем пример крашения этим красителем.
Смешивают 227 г красителя артисил шарлах R с равным
количеством соляной кислоты крепостью 32° по Тведеллу, добавляют
11,3 л горячей воды и кипятят. Полученную смесь фильтруют
в ванну, в которой будут проводить крашение, и доводят ее водой
до 910 л. Окрашиваемую ткань D5 кг) замачивают в красильной
ванне при 40° и в течение 30 мин. поднимают температуру до 65°,
после чего в ванну медленно добавляют 453 г ацетата натрия и ведут
процесс до полного выбирания красителя тканью. Затем ткань
промывают и переносят в другую барку, где проводят сочетание,
обрабатывая ее в течение 30 мин. на холоду раствором,
содержащим ?-нафтол и едкий натр концентрации 77° Тв, взятых в
количестве 1 % от веса ткани. После обработки ткань промывают
слабым раствором щелочи, промывают и сушат.
Другим подходящим соединением для сочетания, особенно при
получении черных окрасок, является ?-оксинафтойная кислота,
дающая значительно лучшие результаты, чем ?-гидроксибензойная
кислота. Концентрация диазотирующей ванны значительно выше,
чем при крашении вискозного волокна. ?-Оксибензойную кислоту
185

растворяют при кипячении в присутствии соды, взятой в
количестве одной трети от веса кислоты, выливают полученный раствор
в барку, где проводят сочетание, добавляют воды и слегка
подкисляют ванну уксусной кислотой. После диазотирования ткань
подают в холодную ванну, выдерживают в ней в течение 15 мин.,
после чего медленно подогревают ванну до 60°; при этой
температуре сочетание протекает полностью в течение 30 мин. В
щелочной ванне реакция сочетания не проходит.
Крашение смешанных тканей. Так как ацетатное волокно
большинством прямых красителей не окрашивается, а
дисперсионные красители не окрашивают вискозное волокно и хлопок,
крашение смешанных тканей проводят в один прием, вводя в состав
красильной ванны одновременно дисперсионные и прямые
красители. Этим обстоятельством отчасти объясняется то, что
крашение ацетатного волокна в виде нити (в мотках) проводится
сравнительно редко.
Крашение водорастворимыми красителями. Дисперсионные
красители плохо проникают в плотные ткани. Этот недостаток
может быть устранен применением водорастворимых красителей для
ацетатного волокна типа солацетовых. Выбирание из красильной
ванны этих красителей ацетатным волокном можно регулировать
добавками глауберовой соли. Преимуществом водорастворимых
красителей является их хорошая проникающая способность,
обеспечивающая получение равномерных выкрасок, недостатком —
меньшая по сравнению с нерастворимыми дисперсионными
красителями устойчивость получаемых окрасок к мокрым обработкам.
Крашение основными красителями. Крашение основными
красителями проводят в присутствии 1—2% уксусной кислоты.
Процесс начинают на холоду, повышая постепенно температуру
ванны до 70°. Общим недостатком основных красителей является
плохая светостойкость получаемых окрасок; кроме того, лишь
незначительное число основных красителей обладает достаточным
сродством к ацетатному волокну.
Крашение'в массе. Ацетатное волокно, окрашенное в массе,
выпускается под названием хромспан. Ацетатный шелк красят
в массе в девятнадцать цветов, штапельное волокно —в девять.
Получаемые окраски очень устойчивы к различным воздействиям.
Удаление окраски. При крашении дисперсионными
красителями ацетатное волокно ведет себя как «органический
растворитель», что подтверждается тем, что активированный уголь,
являющийся хорошим поглотителем для веществ, растворенных
в органических растворителях, может быть использован также
для удаления красителя из ацетатного волокна. Если
окрашенный материал нагревать в ванне, содержащей в 454 л 1,8 кг мыла,
1,8 кг активированного угля и 0,42 л диспергатора (дисперсола VL)
при 85°, материал обычно обесцвечивается. Если необходимо
окрашенный материал не полностью обесцветить, а лишь ослабить его
окраску, обработку можно проводить без применения активиро-
186

ванного угля, используя лишь раствор, содержащий 0,84 л
указанного диспергатора в 454 л воды.
Ацетатное волокно обладает достаточной белизной и не
нуждается в отбелке.
Термопластичность волокна дает возможность образования
на тканях различных эффектов, например крепирования, путем
тиснения их нагретыми роликами с выгравированным рисунком.
Применение
Ацетатное волокно находит широкое применение. Мягкость
и теплота на ощупь делают его особенно пригодным для
изготовления тонкого женского белья, плательных тканей и
различного рода женской одежды. Это волокно успешно используется
при изготовлении галстуков, а также мужских сорочек, пижам,
носков и нижнего белья. Ацетатное волокно весьма пригодно для
изготовления купальных костюмов.
Иногда при изготовлении твердых воротничков используют
смешанную ткань, основа которой содержит попеременно две
нити ацетатного шелка и две хлопчатобумажные нити. Эту ткань
прокладывают между двумя слоями хлопчатобумажной ткани. При
нагревании ацетатное волокно плавится и, склеивая слои ткани,
придает материалу постоянную жесткость (так называемый
процесс «трабинайзинг»).
Перед прогревом такие материалы могут быть обработаны
веществами, снижающими температуру плавления ацетатного волокна
и делающими этот процесс более равномерным.
Ткани из ацетатного волокна обычной ширины могут быть
разрезаны на узкие полоски, ленты для шляп и т. д. при помощи
нагретых ножей; так как ацетатное волокно термопластично, при
этом происходит оплавление кромки ленты.
Ацетатное волокно широко используется для изоляции
электропроводов и находит значительное применение для военных целей.
Ценные свойства ацетатного волокна многообразны, и помимо
ряда специальных целей, как например для получения
колористических эффектов при крашении смешанных тканей, получения
жестких тканей, тканей, устойчивых к воздействиям
микроорганизмов, бактерий и плесени, и в качестве электроизоляционного
материала, это волокно находит также применение для
изготовления различных изделий широкого потребления.
Ввиду малой гигроскопичности волокно не пригодно для
изготовления носовых платков, а невысокая устойчивость к истиранию
ограничивает применение его при производстве ковров и
подкладочных тканей.
Интересно применение ацетатного волокна для изготовления
бумаги, на которой печатали продовольственные карточки.
Волокно окрашивали красителем, флуоресцирующим при облучении
ультрафиолетовым светом (этим способом отдича.ли поддельные
карточки от настоящих),
167

АЦЕТАТНОЕ ШТАПЕЛЬНОЕ ВОЛОКНО
Ацетатное штапельное волокно описано в главе XL.
АЦЕТАТНОЕ ВОЛОКНО, ПОЛУЧАЕМОЕ ИЗ ВИСКОЗНОГО
Весьма своеобразный процесс получения ацетатного
штапельного волокна осуществлен в Японии. При этом вискозное
штапельное волокно ацетилируют с сохранением его волокнистой
формы. Детали этого процесса не опубликованы; однако вместо
обычного процесса ацетилирования, при котором получаемая аце-
тилцеллюлоза растворяется в реакционной смеси, в состав ацети-
лирующей смеси вводят инертный разбавитель, например бензол,
который не растворяет ацетилцеллюлозу. Обычно при ацетили-
ровании целлюлозы растворителем является уксусная кислота,
растворяющая ацетилцеллюлозу по мере ее образования. Полнота
растворения материала в реакционной смеси является одним
из показателей, свидетельствующих о полном протекании
процесса ацетилирования. Если вместо уксусной кислоты ввести
в состав ацетилирующей смеси разбавитель —бензол,
целлюлоза, превращаясь в ацетилцеллюлозу, не растворяется и
сохраняет волокнистое строение. В патентной литературе описано
значительное число методов ацетилирования целлюлозы в
гетерогенной среде, большинство из которых предусматривает применение
различных катализаторов, однако основным отличием этих
методов от метода ацетилирования в гомогенной среде является
применение разбавителя, не растворяющего образующуюся
ацетилцеллюлозу.
Ацетилирование в гетерогенной среде имеет то преимущество,
что получение диацетилцеллюлозы осуществляется в один прием
за счет неполного проведения процесса, а не путем последующего
частичного омыления триацетилцеллюлозы, как это имеет место
при получении вторичной ацетилцеллюлозы при ацетилировании
в гомогенной среде.
В 1955 г. продукция ацетилированного вискозного волокна
составляла только 0,5 m волокна в сутки, в настоящее время
объем производства достиг уже 10 m в сутки.
С экономической точки зрения преимущества этого метода
значительны. Двадцать лет назад было установлено главное
преимущество производства ацетатного волокна по сухому способу,
являющемуся значительно более простым и менее трудоемким,
чем центрифугальный способ формования вискозного волокна.
Но в настоящее время процесс получения вискозного волокна
стал гораздо проще, целый ряд операций из него исключен,
снизились также затраты по труду. Кроме того, вода значительно
дешевле ацетона; этим может оправдываться метод получения
ацетатного волокна, разработанный в Японии. Было бы интересно
услышать об этом новом способе отзывы людей, занимающихся
188

производством ацетатного волокна в Англии. Вопросы ацетилиро-
вания целлюлозных волокон обсуждаются более подробно
в главе XIV.
ЛИТЕРАТУРА
M. H. A v r a m, «The Rayon Industry», 559—580. London, 1930.
H. Dreyfus, «The Birth, Development and Present Position of the
Cellulose Acetate Artificial Silk Industry in this Country», J. Soc. Dyers and Col., 55,
116, 1939.
G. H. Ellis, J.Soc. Dyers and Col., 40, 285, 1924; 57, 353, 1941.
«British Rayon Manual», 27—30, Manchester, 1947.
«Talks on Rayon», 23—41, Manchester, 144.
Глава XI
ТРИАЦЕТАТНОЕ ВОЛОКНО КУРПЛЕТА, ТРАЙЦЕЛ,
АР H ЕЛ
Волокно, полученное впервые из уксуснокислых эфиров
целлюлозы, было триацетатным, однако в связи с тем, что для
производства его был необходим малодоступный растворитель, оно
в начальный период развития промышленности искусственного
волокна не получило широкого распространения. В небольших
количествах (примерно около 140 кг нити №40 в сутки) триацетатное
волокно выпускалось еще в 1941—1942 гг. В качестве
растворителя для триацетилцеллюлозы в то время применяли хлороформ.
Тем не менее, учитывая неполноту сведений об ацетилцеллюлозе
и значительную вредность хлороформа, надо признать, что
появление триацетатного волокна в то время было большим успехом.
Все же до последнего времени в более или менее значительных
количествах выпускалось лишь волокно из вторичной ацетил-
целлюлозы.
Недавно это положение коренным образом изменилось и
масштаб производства триацетатного волокна резко увеличился.
В настоящее время триацетатное волокно выпускается в Англии —
волокно курплета и трайцел, в США —волокно арнел, в Канаде—
волокно трилан. Развитие производства триацетатного волокна
обусловлено двумя основными причинами:
1. Наличием технологически приемлемого, дешевого и
доступного растворителя триацетилцеллюлозы—метиленхлоридаСН2С12,
являющегося хорошим растворителем для триацетилцеллюлозы
(но не для вторичного ацетата). С 1930 г. метиленхлорид стал
достаточно дешевым и доступным продуктом.
2. Развитием производства и опытом использования
синтетических волокон, таких как терилен, нейлон и орлон,
указавшим области применения гидрофобных волокон (целый ряд
изделий не может быть изготовлен из таких гидрофильных
волокон, как природные волокна, вискозное волокно и волокно из
вторичного ацетата целлюлозы).
189

Химическое строение
Напомним, что продукт полного ацетилирования целлюлозы
практически не содержит свободных гидроксильных групп —
все они замещены остатками уксусной кислоты, в то время как
во вторичной ацетилцеллюлозе, полученной путем частичного
омыления триацетата, которая в течение тридцати лет применялась
для формования ацетатного волокна, на каждый глюкозный
остаток приходится не 3, а в среднем 2,3 ацетильной группы.
На основании данных, приведенных раньше (стр. 172—174),
строение макромолекулы триацетилцеллюлозы можно изобразить
следующим образом:
ОСОСН,
с < > ^
Lo-J хс сх н
H OCuCHj
Атомы глюкозного кольца расположены в одной плоскости;
жирными линиями изображена часть кольца, ближайшая к нам.
Ацетильные группы расположены вне этой плоскости, так что
макромолекулу триацетилцеллюлозы можно рассматривать как
состоящую из основной цепи, построенной из сотен глюкозных
остатков, от которой отходят в разные стороны боковые цепи
остатков уксусной кислоты. Основная цепь макромолекулы
триацетилцеллюлозы такая же, как и у макромолекулы вискозного шелка;
однако в последнем случае боковыми цепями являются не
ацетильные, а гидроксильные группы. Отношение числа
(ацетильных и гидроксильных) боковых групп во вторичной ацетил-
целлюлозе составляет 23 : 7.
Молекулярный вес элементарного звена триацетилцеллюлозы
равен 288; содержание связанной уксусной кислоты в триаце-
тилцеллюлозе составляет ( „„ ) , т.е. 62,5%. Практически эта
величина колеблется в пределах 61,5—62,5%.
Производство
Исходным сырьем для производства триацетилцеллюлозы
является хлопковый пух или специальные сорта очищенной
древесной целлюлозы. Реакционную способность целлюлозы увеличивают
путем предварительной обработки ее уксусной кислотой (так
называемая активация целлюлозы). Существуют два метода
ацетилирования целлюлозы.
190

1. Ацетилирование в гетерогенной среде.
После активации целлюлозу ацетилируют уксусным ангидридом
в присутствии разбавителя, например бензола, в котором ацетил-
целлюлоза набухает очень слабо. В качестве катализатора
используют серную кислоту , толуолсульфокислоту или хлорную кислоту.
По окончании процесса кислые катализаторы должны быть
удалены из ацетилцеллюлозы путем нагревания реакционной смеси
с уксусной кислотой. Очищенный таким образом триацетат
отделяют от жидкости и сушат.
2. Ацетилирование в гомогенной среде.
Целлюлозу после активации ацетилируют смесью уксусной
кислоты и уксусного ангидрида в присутствии катализатора —
серной кислоты. Вместо уксусной кислоты в качестве растворителя
может быть использован метиленхлорид. Как только
ацетилирование закончено, вся ацетилцеллюлоза переходит в раствор
Необходимость частичного омыления первичной
ацетилцеллюлозы при получении триацетатного волокна отпадает, однако
получаемую ацетилцеллюлозу следует подвергать стабилизации —
омылению сернокислых эфиров, образующихся при ацетилировании
в присутствии серной кислоты. Если в ацетилцеллюлозе остается
серная кислота, связанная в виде сульфоэфирных групп, продукт
оказывается нестабильным, т. е. неустойчивым при длительном
хранении и при нагревании. После стабилизации
ацетилцеллюлозу осаждают в воде, промывают и. сушат.
Триацетат, полученный в виде хлопьев или волокнистой массы,
растворяют в метиленхлориде иногда с небольшими добавками
спирта. Концентрация триацетилцеллюлозы в прядильном
растворе равна примерно 20%. Метиленхлорид кипит при
температуре 42°, в отличие от ацетона, кипящего при 57°. Так как в
производственных условиях всегда имеются потери, ясно, что
производство триацетатного волокна оказывается более дорогим, чем
производство волокна из вторичного ацетата. Тем не менее,
применение более низкокипящего метиленхлорида приводит к
уменьшению энергетических затрат (на нагревание воздуха, подаваемого
в шахту). Триацетатная нить, выходя из шахты, обрабатывается
антистатическими препаратами и наматывается на бобину
колпачного веретена. При формовании штапельного волокна нити с
нескольких рабочих мест машины соединяются в общий жгут,
который подвергают гофрировке и режут на штапельки необходимой
длины. Обработка триацетатного волокна антистатическими
препаратами является важной операцией, так как волокно является
хорошим диэлектриком и обладает способностью накапливать
значительные заряды статического электричества.
Свойства
Свойства волокон всегда зависят от их строения; поэтому
свойства триацетатного волокна определяются: 1) характером
основной цепи макромолекулы триацетилцеллюлозы, построенной так
191

же, как и макромолекулы исходной целлюлозы, 2) наличием
большого числа боковых ацетильных групп, связанных с основной
цепью.
Ацетильные группы имеют малое сродство к воде, поэтому
триацетатное волокно мало набухает при мокрых обработках,
имеет малое влагопоглощение и трудно накрашивается. Все же
одно свойство триацетатного волокна, хотя и связанное с гидро-
фобностью этого волокна, явилось неожиданным: триацетатное
волокно, так же как и синтетические волокна, успешно поддается
термофиксации, и изделиям из него могут быть приданы постоянная
гофрировка и плиссировка, устойчивые к мокрым обработкам.
Кроме того, изделия из триацетатного волокна мало
сминаются.
В наше время термофиксация волокон и постоянство формы
и размеров текстильных изделий имеют огромное значение. Многие
считают, что стабильность формы и размеров изделий является
наиболее ценным свойством волокна терилен. Такая точка зрения
находится в противоречии с традиционными представлениями
текстильщиков и навряд ли будет существовать долго; она, по-
видимому, исчезнет, как только появятся синтетические волокна,
действительно гидрофильные. Поэтому не следует проявлять
чрезмерного энтузиазма по отношению к триацетатному волокну
и считать, как это было высказано в 1956 г. на ежегодной
конференции Британского текстильного института, что «триацетатное
волокно можно рассматривать как приближение к идеальному
волокну, а не как специализированное волокно».
Действительно, триацетатное волокно так же дешево, как
целлюлозные волокна, и обладает такой же способностью
подвергаться термофиксации, как синтетические волокна, но оно
обладает также рядом недостатков: сравнительно низкой прочностью
и малым влагопоглощением, типичным для синтетических волокон.
Триацетатное волокно характеризуется следующими
показателями.
Разрывная длина — 10,8 км в сухом состоянии (при
относительной влажности воздуха 65% и температуре 20°) и
7,2 км в мокром виде. Прочность в петле и с узлом равна
соответственно 9,0 и 9,9 р. км.
Разрывное удлинение — 20—28?4> в сухом
состоянии при стандартных условиях и 35—40% в мокром состоянии.
Начальный модуль (см. стр. 264), или удельная
нагрузка, вызывающая удлинение волокна на 1 % от исходной
длины, — 0,39 г/денье, т. е. такой же, как и у волокна из
вторичной ацетилцеллюлозы. Низкое значение модуля свидетельствует
о том, что волокно мягко и приятно на ощупь.
Удельный вес. Триацетатное волокно курплета имеет
удельный вес 1,28, трайцел — 1,32. Удельный вес волокна из
вторичного ацетата A,30) практически не отличается от
удельного веса триацетатных волокон.
192

Температура плавления 290—300°, т. е.
значительно выше, чем у обычного ацетатного волокна B35е).
Триацетатное волокно также плавится с разложением. Как и ацетатное,
триацетатное волокно при глажении размягчается и
сплавляется при сравнительно невысокой температуре; триацетатное
волокно, однако, имеет в этом отношении некоторое преимущество
перед обычным ацетатным. Заслуживающим внимания фактом
является то, что температура плавления триацетатного волокна
Рис. 64. Поперечный срез триацетатного волокна курплета
(увеличено в 750 раз)
значительно выше, чем температура плавления нейлона и терилена,
точка плавления которых равна 250Q.
Форма поперечного среза. Микрофотография
поперечного среза триацетатного волокна приведена на рис. 64.
Различие в форме поперечного среза ацетатного (см. рис. 63) и
триацетатного волокон используют для их распознавания.
Горючесть. При горении триацетатное волокно
усаживается и плавится, образуя шарик. Ткани с неплотной структурой
горят особенно легко, точно так же, как и ткани из ацетатного
волокна.
Влагопоглощение. Волокно курплета при 65%-ной
относительной влажности воздуха сорбирует 4,5°о влаги.
Влагопоглощение нейлона равно 4,2, ацетатного волокна — 6,5%.
Высоким влагопоглощением обладают все природные волокна,
а также искусственные — вискозное и медно-аммиачное.
Ацетатное волокно — первое искусственное волокно, имеющее
значительно меньшее влагопоглощение. После него появился нейлон,
13 Монкрнфф 442 193

имевший еще меньшую влажность и, наконец, гидрофобные
волокна — терилен и полиакриловые волокна.
Для триацетатного волокна, полученного путем химической
переработки природного полимера— целлюлозы, характерна
пониженная гидрофильность, приближающая это волокно к нейлону.
С низким влагопоглощением волокна связано его малое набухание
в воде, высокое значение отношения прочности в мокром
состоянии к прочности в сухом состоянии, а также быстрое высыхание
после мокрых обработок. Надо также помнить, что при
прогревании триацетатного волокна на воздухе при температуре 195°
или в атмосфере водяного пара при 130° происходит изменение
молекулярной структуры волокна. Повышение подвижности
макромолекул при повышенной температуре способствует более
плотной упаковке их. Изменение структуры (увеличение степени
кристалличности) сопровождается уменьшением степени
набухания волокна в воде и снижением влагопоглощения волокна.
Сорбция влаги волокном трайцел в стандартных условиях
(относительная влажность воздуха 65%, температура 20°) после
тепловой обработки снижается до 2,5—3,0%, что значительно ниже
этого показателя для нейлона.
Устойчивость к действию химических
реагентов. В то время как волокно из вторичной ацетилцел-
люлозы при кипячении теряет блеск, триацетатное волокно вполне
устойчиво к действию кипящей воды. Триацетатное волокно
устойчиво к действию разбавленных растворов щелочей, применяемых
при стирке, но омыляется горячими растворами сильных щелочей.
Волокно устойчиво к действию разбавленных кислот, но
разрушается концентрированными сильными кислотами. Оно
устойчиво к действию перекисей, надуксусной кислоты, хлоритов и ги-
похлоритов, применяемых для отбелки и при стирке в мягких
условиях. Хлорит натрия является хорошим отбеливающим средством
для триацетатного волокна. Волокно растворимо в
метиленхлориде, хлороформе, муравьиной кислоте, ледяной уксусной кислоте;
в диоксане и крезоле волокно растворяется медленно. Волокно
набухает и частично растворяется в ацетоне, набухает в ди- и три-
хлорэтане, но не изменяется в метиловом спирте, бензоле, толуоле,
четыреххлористом углероде, гексахлорэтане и других
растворителях. Так как триацетатное волокно набухает в трихлорэтане,
применения этого растворителя для химической чистки изделий
из триацетатного волокна следует избегать, а использовать для
этой цели надо гексахлорэтилен или уайт-спирит. В целом
устойчивость триацетатного волокна к действию химических реагентов
выше, чем устойчивость волокна из вторичного ацетата.
Светостойкость. Устойчивость к действию ультрафиолетовых
лучей у триацетатного волокна такая же, как у обычного ацетатного.
Устойчивость к действию
микроорганизмов иплесени. Волокно обладает хорошей устойчивостью
к бактериальным воздействиям.
194

Блеск волокна. Волокно обладает ярким блеском,
который может быть уменьшен путем введения в прядильный
раствор двуокиси титана.
Электроизоляционные свойства. Триаце-
татное волокно обладает высоким электрическим сопротивлением
и среди различных текстильных материалов по этому показателю
уступает лишь терилену, политену, тефлону и стекловолокну.
Электроизоляционные свойства триацетатного волокна в пять раз
выше, чем у волокна из вторичной ацетилцеллюлозы, что
объясняется большей гидрофобностью триацетилцеллюлозы.
Свойства волокна на ощупь. На ощупь
триацетатное волокно, подвергнутое тепловой обработке, значительно
более хрустяще, чем волокно из вторичного ацетата; поэтому более
целесообразно применять триацетатное волокно для изготовления
тафты и костюмных тканей; по этой же причине волокно не может
быть рекомендовано для изготовления нижнего белья. Мягкость
на ощупь и драпируемость присущи волокну из вторичного
ацетата.
Крашение
Казалось бы, что поведение триацетатного волокна при
крашении не должно отличаться от поведения волокна из вторичного
ацетата. Однако триацетатное волокно более гидрофобно, и
проникновение частиц красителя в него из водных ванн значительно
затрудняется. На практике крашение триацетатного волокна
ведут не при 80°, а при кипячении. По сродству к красителям
триацетатное волокно занимает промежуточное положение между
волокном из вторичного ацетата и полиэфирными и
полиакриловыми волокнами. Так, если желательно получить на волокне
глубокую окраску, применяя один и тот же краситель, крашение
волокна из вторичного ацетата ведут при температуре 70°, в то время
как терилен красят при 120°, а триацетатное волокно при 95°.
Обычно для крашения триацетатного волокна используют
дисперсионные красители, которыми красят при температурах не ниже
90° (лучше 98—100°).
Триацетатные волокна курплета и трайцел не подвержены
действию слабощелочных растворов (pH не выше 9,5) при
температуре 100° — омыление этих волокон и связанная с ним потеря
блеска не наблюдаются.
Красители типа солацетов, используемые иногда для крашения
волокна из вторичного ацетата, к триацетатному волокну
сродства практически не имеют. Для крашения триацетатного волокна
дисперсионными красителями следует выбирать красители, не
возгоняющиеся при температурах до 200°, с тем чтобы при
высокотемпературных обработках, которым обычно подвергают уже
окрашенные ткани, не происходило изменения интенсивности окраски
из-за возгонки красителя. Дисперсионные красители на триаце-
13* 195

татном волокне дают окраски более прочные, чем на волокне из
вторичного ацетата, что подтверждает общее правило: чем труднее
краситель проникает в волокно, тем труднее извлечь его обратно,
т. е. тем выше прочность окраски. Тепловые обработки снижают
сродство триацетатного волокна к красителю; но если проводить
процесс крашения до тепловой обработки, т. е. тогда, когда
краситель сравнительно легко проникает в волокно, то в результате
последующей тепловой обработки прочность окраски
увеличивается.
Устойчивость дисперсионных красителей на триацетатном
волокне к атмосферным воздействиям такая же, как и на волокне
из вторичного ацетата, но может быть улучшена введением в
волокно 1% ингибитора. Черные дисперсионные красители мало
пригодны для крашения триацетатного волокна ввиду большой
продолжительности крашения до достижения темных тонов. Вместо
них могут быть использованы азокрасители.
Пример. Ткань обрабатывают раствором черного азокра-
сителя SRA (черный N), содержащим также сульфированные
жирные спирты, при 98—100°. Избыток красителя отмывают, и ткань
переносят в свежеприготовленный раствор ?-оксинафтойной
кислоты, pH которого добавками муравьиной кислоты доведен до
3,0—3,5. Избыток жидкости отмывают холодной водой и при
комнатной температуре проводят сочетание, обрабатывая ткань
раствором нитрита и соляной кислоты. После этой операции ткань
промывают горячей водой и слабым мыльным раствором.
Фирмами, выпускающими арнель и трайцел, предлагается
применение вспомогательных веществ (карьеров) и ускорителей
процесса крашения. Применение этих веществ несомненно
облегчает процесс получения окрасок темных тонов, однако при этом
возникает вопрос, оправдываются ли трудности полного
извлечения этих веществ из ткани после крашения. В качестве таких
ускорителей рекомендуются трипропилфосфат и диэтилфталат,
.сорбируемые поверхностью волокна и вызывающие его набухание,
что облегчает проникновение красителя в волокно. При крашении
арнеля в смеси с дакроном рекомендуется дифенил.
Опыт, накопленный при крашении синтетических волокон,
показывает, что для промышленного крашения следует
предпочитать высокотемпературные методы, пусть даже связанные с
применением специальной аппаратуры, работающей под давлением,
и избегать применения вспомогательных веществ, которое
связано с техническими трудностями (трудность создания
равномерного эффекта); к тому же эти вещества часто являются токсичными
и придают тканям неприятный запах, устранить который нелегко.
Тепловые обработки
При нагревании триацетатного волокна до 170° и выше
макромолекулы его приобретают подвижность, достаточную для того,
чтобы возникла более плотная их упаковка. В результате тепловой
196

обработки повышается степень кристалличности волокна;
структура волокна становится более плотной; количество влаги,
сорбируемой волокном, снижается с 4,5 до 2,5%, степень набухания
волокна (определяемая по увеличению веса его после замачивания
в воде и центрифугирования) снижается с 16 до 10% (степень
набухания волокна из вторичной ацетилцеллюлозы равна 26%),
уменьшается сродство волокна к красителям; прочность к стирке
окрасок, полученных до тепловой обработки, увеличивается. Кроме
того, складки, плиссе и гофре, приданные материалу до тепловой
обработки или одновременно с ней, становятся постоянными. Очень
прочная плиссировка, муаровые и тисненые эффекты могут быть
достигнуты в результате тепловой обработки. В этом отношении
триацетатное волокно обладает значительным преимуществом перед
териленом и другими синтетическими волокнами.
Существуют машины для непрерывного продольного
плиссирования ткани и одновременной термофиксации получаемого плиссе
на валах с регулируемым подогревом. Основное количество
плиссированных изделий получают, однако, путем более простой
операции. Юбочный раскрой помещают между двумя формами,
изготовленными из жесткой манильской бумаги, с радиально
расположенным гофром. Эти формы с заложенной между ними
заготовкой сжимают наподобие мехов гармошки и подвергают тепловой
обработке. Такое плиссе носит название «солнечных лучей».
Существует два метода термообработки тканей: сухой,
только что описанный способ, при котором температура
достигает 170—200°, и способ термообработки с запаркой, когда ткань
наматывают рулоном на перфорированную трубу и пропускают
через нее пар с температурой ПО—130°. Плиссе «солнечные лучи»
получают путем обработки ткани паром с давлением 0,7—1,0 ати
в течение 10 мин. При оформлении непрерывного процесса
плиссирования ткани фиксация паром имеет преимущество в отношении
более стабильной плиссировки. Получение постоянной
плиссировки на смешанных тканях с хлопком или шерстью может быть
осуществлено при условии, что содержание триацетатного волокна
в них не менее 50%. Для плиссировки тканей из волокна арнел
обработку рекомендуется проводить при более высоких
температурах B20—240) в течение 10—20 сек.; при этом, однако,
возможно снижение прочности волокна на 10—20%. Недостатком
нейлона и терилена, подвергнутых в процессе формования
вытягиванию, является их заметная усадка при тепловых обработках.
Триацетатное волокно при формовании не подвергается
вытягиванию и при термообработках не усаживается.
Применение
Области применения волокна определяются его свойствами;
так, волокно курплета используется для изготовления тафты
и для выработки тканей для плиссированных юбок, блузок
197

и платьев. В смеске с шерстью штапельное волокно курплета
используется для изготовления летних костюмов для жаркого
климата. Сравнительно невысокая стоимость триацетатного волокна
дает возможность выпускать плиссированные и гофрированные
изделия по более низким ценам, чем раньше. Волокно из
вторичного ацетата приятно на ощупь; тепловая обработка тканей из
триацетатного волокна ухудшает эти свойства настолько, что
становится необходимой еще одна операция при окончательной
отделке ткани — ее «разбивка». Предположения о плавлении
волокна при тепловых обработках связаны с увеличением
жесткости ткани.
При сравнении условий использования этого волокна с услови-
виями использования нейлона следует помнить, что
триацетатное волокно не обладает прочностью нейлона и не может
применяться для изготовления легких и вместе с тем прочных изделий,
для изготовления которых целесообразно применять нейлон.
Наиболее высокий номер триацетатной нити курплета — 200,
наинизший — 30, т. е. ассортимент триацетатного шелка ближе
к ассортименту вискозного шелка, чем к ассортименту
синтетических волокон. Штапельное волокно выпускается различной длины
C6 мм — для смески с хлопком, 100 мм — для переработки по
гребенной системе, 150 мм — для переработки по схеме, принятой
для льняного волокна).
Идентификация
Близость химических свойств триацетатного волокна и волокна
из вторичного ацетата требует особых приемов для того, чтобы
отличать эти волокна одно от другого. Пожалуй, наиболее
надежным способом распознавания этих волокон является обработка
волокна метиленхлоридом, который растворяет триацетатное
волокно и вызывает лишь набухание обычного ацетатного волокна.
Наоборот, триацетатное волокно в смеси 80% ацетона и 20%
воды набухает, а вторичное ацетатное волокно растворяется.
ЛИТЕРАТУРА
J. В о u I t о n, «Courpleta — The Dyeing and Other Properties of Cellulose
Triacetate Yarn and Staple», J. Soc. Dyers and Col., 71, 451—464, 1955.
A. M e 1 1 о r and H. С. О 1 p і n, «The Dyeing and Finishing of Cellulose
Triacetate Yarns and Fabrics», J. Soc. Dyers and Col., 71, 817—829, 1955.
F. F о r t e s s, «Dyeing, Finishing and Heat-treating Arnel Triacetate», Amer.
Dyestuff Reporter, 44, P 524—P. 537, 1955.
«Arneb, Technical Bulletin TD—12A, Celanese Corporation of America,

Глава XII
ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ
ВОЛОКНА ТЕНАСКО, ДУРАФИЛ, КОРДУРА,
ФОРТИЗАН
Тенаско, дурафил, кордура и фортизан — названия
высокоориентированных гидратцеллюлозных волокон. Волокна с
разрывной длиной 22,5—27 км в Америке относятся к волокнам средней
прочности, а термин «высокопрочное волокно» применяют лишь
к волокнам с разрывной длиной выше 27 км. Но так как
методы получения волокон тенаско, дурафил и кордура отличаются
один от другого лишь в деталях, в Англии все эти волокна
принято называть «высокопрочными».
Волокно фортизан получают несколько иным способом. Это
волокно среди указанных волокон является наиболее прочным.
В настоящее время имеются волокна с еще более высокой
прочностью, поэтому преимущество волокна фортизан — очень высокая
прочность — является уже свойством целого ряда волокон как
гидратцеллюлозных, так и синтетических.
ТЕНАСКО
В процессе получения обычного вискозного шелка вытягивание
свежесформованного волокна проводят между двумя прядильными
дисками, вращающимися с различной скоростью. Этот способ
вытягивания волокна был разработан в 1914 г. Л. П. Уилсоном и
является с тех пор почти универсальным. Вытягивание волокна
приводит к увеличению степени ориентации его макромолекул,
увеличению прочности и уменьшению удлинения волокна.
Оказалось, что, проводя вытягивание волокна в среде горячей воды при
температуре 90°, можно достигнуть еще большего увеличения
прочности волокна. Этот прием положен в основу производства
волокна тенаско.
Волокно тенаско формуют из обычных вискозных растворов.
Для формования волокна используют осадительную ванну,
содержащую значительно большее, чем обычно, количество сульфата
цинка при температуре более высокой, чем применяемая при
формовании обычного вискозного шелка. При формовании волокна
в такой ванне ксантогенат натрия частично превращается в
ксантогенат цинка; при этом, вероятно, поверхностный слой всех
элементарных волоконец представляет собой смешанный ксантогенат
натрия и цинка. Волокно подвергают максимальной вытяжке в
горячей воде и принимают в кружку центрифуги.
«Максимальная вытяжка» означает, что волокно вытягивают
до такой степени, что небольшое увеличение ее приведет к
разрыву волокна. Можно предполагать, что волокно, вытянутое почти
199

до разрыва, должно обладать после сушки крайне низким
удлинением. В действительности, однако, волокно, сходя с
прядильных дисков и поступая в центрифугу, усаживается. Эта усадка
обычно сопровождает окончательную регенерацию целлюлозы.
Разработанный позже непрерывный процесс формования
волокна тенаско имеет ряд следующих преимуществ перед центри-
фугальным способом получения этого волокна:
1) большая равномерность волокна;
2) рука человека не касается волокна, в результате чего
снижается ворсистость и уменьшается число повреждений;
3) возможность получения паковок большего веса;
4) волокно, вырабатываемое по этому методу, обладает низким
удлинением.
По непрерывному методу может быть получено волокно,
разрывная длина которого достигает 29,7 км при удлинении 16—17%.
Если волокно тенаско используют в качестве кордной нити, его
в процессе получения подвергают дополнительному вытягиванию,
в результате которого прочность волокна повышается до 32,4 —
33,3 р.км, а удлинение снижается до 9%.
Наилучшие результаты получаются, если элементарное волокно
вырабатываемой нити имеет не слишком низкую и не слишком
высокую тонину. Поэтому номер элементарного волокна
стандартной нити тенаско равен обычно 3600.
Рентгенограмма волокна, так же как и данные, полученные
при изучении его двойного лучепреломления, показывают, что
в волокне тенаско макромолекулы сильно ориентированы, хотя
и не в такой степени, как в волокне дурафил. Прочность волокна
тенаско в мокром состоянии равна 20,7 р. км при удлинении 23%.
Прочность волокна с узлом равна 18,9 р. км при удлинении 10%.
По форме поперечного среза и по продольному виду (рис. 65)
волокно тенаско мало отличается от вискозного.
Применение волокна. Волокно тенаско используется главным
образом для изготовления кордной ткани; для этой цели
вырабатывают нити низких номеров (№ 5,4 — 8,2). Применение в
качестве кордной нити высокопрочного волокна приводит к
увеличению срока службы корда, особенно в тяжелых условиях
эксплуатации (длительный пробег, высокие скорости, большие нагрузки,
плохие дороги, жаркий климат). Волокно тенаско одно время нашло
широкое применение для изготовления авиационного корда. Было
установлено, что корд из хлопчатобумажной нити при
эксплуатации покрышки быстро нагревается до 130°, в то время как в тех же
условиях температура корда из волокна тенаско не превышает
100°. Преимуществом вискозной кордной нити по сравнению с
хлопчатобумажной является то, что при повышенной температуре,
вызывающей подсыхание нити, прочность волокна тенаско
значительно повышается, а хлопчатобумажной нити — снижается.
Война 1939—1945 гг. потребовала новых технических
материалов, что привело к быстрому росту объема производства волокна
200

тенаско, применявшегося для изготовления автомобильного и
авиационного корда. После вступления в войну Японии уменьшился
импорт натурального каучука, который был заменен
синтетическим. В покрышках, изготовленных из синтетического
каучука, при эксплуатации развиваются значительно более высокие
температуры, чем в покрышках из натурального каучука; поэтому
вискозная нить оказалась более пригодной для изготовления
покрышек из синтетического каучука.
Рис. 65. Микрофотография волокна тенаско (увеличено
в 500 раз)
Производство волокна тенаско быстро увеличивалось после
1941 г. и продолжает увеличиваться и после окончания войны.
При изготовлении покрышек необходимо обеспечить
достаточную сцепляемость волокна с каучуком. Волокно тенаско имеет
слишком гладкую поверхность, чтобы сцепляться с каучуком
так же хорошо, как хлопковое волокно, имеющее от природы
шероховатую поверхность. Для этой цели волокно тенаско
подвергают при нагревании обработке водной смесью, содержащей
формальдегид, резорцин и латекс. Такая обработка обеспечивает
требуемую сцепляемость волокна с каучуком.
Волокно тенаско используют также в тканых изделиях для
усиления конвейерных лент и ремней, ремней силовых передач,
канатов сушильной части бумагоделательных машин, а также для
201

изготовления рукавов и технических тканей, применяемых в
резиновой промышленности для предотвращения слипания листов
каучука, и для сшивания приводных ремней.
По сравнению с обычным вискозным шелком волокно тенаско
имеет повышенную сминаемость, что вообще характерно для
высокоориентированных волокон.
ДУРАФИЛ
Дурафил отличается от тенаско более высокой степенью
ориентации, значительно более высокой прочностью, еще меньшим
удлинением и, кроме тоге, очень высоким номером элементарного во-
Рис. 6і і ___ j :ма
волокна дурафил
Рис. 67. l'ijiMiuiiMi^;!;::!.!
обычного вискозного шелка
локна, обычно около 30 000 (напомним, что номер наиболее
тонковолокнистого натурального шелка равен 7000, волокна тенаско —
3600, вискозного шелка обычно — 1800—3000). Необходимость
получения волокна такого высокого номера определяется
следующим обстоятельством. При формовании волокна по мокрому
способу вообще и волокна дурафил, в частности, в поверхностном
слое элементарного волокна имеет место более высокая
ориентация макромолекул, что, возможно, является следствием трения
струек прядильного растЕора о стенки отверстий фильеры. У
волокна дурафил эта особенность обнаруживается в значительно
большей степени, чем у большинства химических волокон.
Поверхностный слой волокна дурафил очень сильно ориентирован и очень
прочен по сравнению с ядром этого волокна. Далее, чем тоньше
формуемое волокно, чем выше его номер, тем большую
относительную толщину имеет поверхностный слой и тем меньше диаметр
ядра волокна. Очень тонкое волокно практически полностью
состоит из поверхностного слоя и не содержит ядра. Поэтому во всех
слоях волокна дурафил макромолекулы сильно ориентированы.
На рис. 66 и 67 приведены рентгенограммы волокна дурафил
202

и обычного вискозного шелка. Более четкая рентгенограмма
волокна дурафил свидетельствует о значительно большей
ориентации макромолекул и более высокой степени кристалличности.
Формование волокна. В основу метода формования волокна
дурафил положен старый метод Лилиенфельда — метод
формования с вытяжкой, известный уже более тридцати лет. По этому
Рис. 68. Микрофотография волокна дурафил
(увеличено в 500 раз)
методу вискозный раствор продавливают через фильеры не в
раствор разбавленной серной кислоты, а в концентрированную,
65%-ную серную кислоту (кислота такой концентрации
используется для получения пергамента). Образующиеся при этом
волоконца состоят из очень пластичного ксантогената целлюлозы; их
подвергают быстрой вытяжке более чем в два раза и затем быстрой
«закалке», пропуская в холодную воду. При закалке
происходит омыление ксантогената и регенерация целлюлозы.
Сформованную нить принимают в кружку центрифуги. Микрофотографии
волокна дурафил приведены на рис. 68.
Показатели волокна дурафил. Прочность и удлинение волокна
дурафил, определенные в стандартных условиях (относительная
влажность воздуха 65 %, температура 20°), в сравнении с
аналогичными показателями волокна тенаско и обычного вискозного
шелка приведены в табл. 14,
203

Таблица 14
Физико-механические показатели различных гидратцеллюлозных волокон
Показатели
Степень ориентации
Разрывная длина в км:
в сухом состоянии
в мокром „
при разрыве с узлом
Разрывное удлинение в %:
с сухом состоянии
в мокром „
Разрывное удлинение в %, при
разрыве с узлом
Дурафил
Очень
высокая
50,0
35,0
30,6
6,5
7,5
4,5
Тешіско
Высокая
29,6
18,0
17,1
17
23
10
Вискозный
шелк
Средняя
18,5
9,4
16,2
18
24
13
Из приведенных данных видно, что очень высокая прочность
волокна дурафил достигается за счет значительного снижения
разрывного удлинения. Вопрос об оптимальной и минимально
допустимой величине разрывного удлинения волокна не вполне
ясен.
На утверждение о том, что химические волокна должны обладать
минимальным разрывным удлинением, равным 10 °о, можно
немедленно возразить, так как натуральное волокно лен имеет
разрывное удлинение около 2°о и, тем не менее, находит широкое
применение. Такое низкое удлинение требует изменения условий
текстильной переработки. Если, однако, говорить об удлинении
химических волокон в общем виде, минимально допустимой величиной
удлинения при разрыве все же следует признать 8—10% . Дурафил
имеет меньшую величину разрывного удлинения, поэтому области
его применения ограничены.
Следует отметить, что высокая степень ориентации
макромолекул в волокне дурафил снижает восприимчивость волокна к воде,
молекулы которой вызывают ослабление межмолекулярных
связей. Интересно проследить, как возрастает отношение прочности
в мокром состоянии к прочности в сухом состоянии для вискозных
волокон с увеличением степени ориентации (табл. 15).
Таблица 15
Степень ориентации вискозных волокон
и их прочность в мокром состоянии
Тип волокЕїа
Вискозный шелк ....
Волокно тенаско ....
» дурафил . . .
Степень ориентации
Средняя
Высокая
Очень высокая
Отношение прочности
в мокром состоянии к
прочности в сухом состоянии
0,50
0,60
0,67
204

Крашение. Высокая степень ориентации и малая
восприимчивость к воде затрудняют крашение волокна дурафил. Несмотря
на высокую тонину элементарных волоконец, что увеличивает
обычно скорость крашения, дурафил окрашивается медленнее,
чем вискозный шелк. Для получения равных по глубине окрасок
ля волокна дурафил требуется продолжительность крашения
в 4,4 раза большая, чем для вискозного шелка. Кроме того,
существует предел поглощения красителя волокном дурафил, равный
примерно 5°о от веса волокна. Поэтому окраски темных тонов
на волокне дурафил могут быть получены только путем
применения прямых красителей, имеющих небольшой период
полукрашения, например, с помощью хризофенина G или айсил синего. Такие
красители, как хлоразол прочнооранжевый AG, даже при
значительном увеличении концентрации не дают глубокой окраски.
Кубовые красители, несмотря на их высокую стоимость, могут
быть использованы для крашения волокна дурафил даже без
предварительной пропитки волокна кубом. Применяя эти красители,
можно добиться любой глубины крашения. Сернистые красители
в общем не обеспечивают получения глубоких окрасок. Глубокие
окраски могут быть получены при использовании субстантивных
азокрасителей типа брентолов,в частности с помощью брентолаВЫ.
Применение. Волокно дурафил имеет небольшую область
применения. Волокно успешно используется там, где требуется
высокая прочность, а низкое разрывное удлинение не является
недостатком, поэтому его используют для изготовления
парашютов. Однако даже в этом случае малое удлинение волокна дурафил
считается вредным, и оно менее пригодно, чем нейлон, который
имеет большую прочность и обладает одновременно высоким
разрывным удлинением, равным 20%.
Волокно дурафил может быть использовано для армирования
пластиков, для изготовления ремней силовых передач и для
выработки очень тонких тканей, достаточно устойчивых при обработке
и эксплуатации.
КОРДУРА
Промышленное производство вискозного волокна кордура
началось в 1934 г. Первые образцы вискозной кордной ткани
были изготовлены из нити общего номера 32,6, содержащей 120
элементарных волоконец, которая была аналогична
хлопчатобумажной пряже, применявшейся ранее для изготовления кордной ткани.
Впоследствии конструкция кордной ткани была упрощена, и,
начиная с 1939 г., вискозную кордную нить выпускали с номером 8,0
при числе элементарных волокон 480. Применение нитей более
низкого номера приводит к уменьшению обрывности нити и
упрощению процесса крутки. В настоящее время применяют кордные
нити с номерами до 2,05, хотя наибольшее применение имеет
кордная нить с номером 8,0.
205

J 10
Удлинение 8 %
15
Формование волокна. Процесс формования волокна кордура
аналогичен процессу получения вискозного шелка. При этом
основные изменения, обеспечивающие получение волокна с высокой
прочностью, сводятся к следующему:
1. Для переработки используют целлюлозу с более высокой
степенью полимеризации, чем при получении обычного
вискозного шелка.
2. Прядильные растворы тщательно фильтруют, что
достигается частой сменой фильтрполотен.
— 3. Создают условия для
максимально возможной степени
вытягивания волокна при формовании
(почти до разрыва волокна),
достигающей 150 %.
4. Применяют осадительные
ванны, содержащие значительно
больше сульфата цинка, чем
обычно. Высокая концентрация ионов
цинка ведет к образованию в
волокне поверхностного слоя из ксан-
тогената цинка, что дает
возможность сохранить волокно в
течение некоторого времени в
состоянии, благоприятном для
вытягивания.
5. Так как цвет и накраши-
ваемость волокна, используемого
в качестве кордной нити, не имеют
значения, удаление серы с
волокна кордура не производится.
Более того, наличие серы в волокне не мешает процессу
вулканизации, а способствует повышению сцепляемости кордной ткани
с каучуком. Конечно, в процессе отделки волокно кордура
отмывают от солей и кислоты.
Свойства. Разрывная длина волокна достигает около 27 км,
удлинение при разрыве — 13%. В мокром состоянии эти
показатели равны соответственно 17,1 км и 18%. Типичные
диаграммы Н-У для волокна кордура и обычного вискозного шелка
представлены на рис. 69. Выпускаемое в настоящее время волокно
суперкордура обладает разрывной длиной в сухом состоянии
39,5 км, в мокром 27,5 км.
Применение. Волокно кордура используется почти
исключительно для изготовления кордной ткани. Среди всех
высокопрочных гидратцеллюлозных волокон кордура имеет наибольшее
промышленное значение. Производство высокопрочного вискозного
волокна развивалось очень бурно: в Америке объем производства
в 1940 г. составил примерно 4530 т, в 1950 г. — 14 000 т,
в- 1955 г. — от 18 до 22,5 тыс. т.
206
Рис. 69. Диаграмма нагрузка —
удлинение обычного и
высокопрочного вискозного волокна:
/ — высокопрочное волокно; 2 —
обычное волокно

Другими важными областями применения волокна корДура
являются изготовление армированной бумаги, бельевых веревок,
прорезиненных шлангов, конвейерных лент. В Японии
высокопрочное вискозное волокно используется для изготовления
велосипедного корда, обивочных тканей, занавесей и в последнее
время — для почтовых мешков.
ФОРТИЗАН
Волокно фортизан является гидратцеллюлозным волокном,
получаемым путем вытягивания ацетатного шелка в атмосфере
перегретого пара и последующего щелочного омыления ацетиль-
8
Рис. 70. Схема установки для вытягивания ацетатного
волокна в десять раз (ролики в правой части установки
вращаются со скоростью в десять раз большей, чем ролики
в левой части):
/ — рамка с входными паковками ацетатного шелка; 2 — 2'—
ролики, покрытые резиной; S — камера со сжатым воздухом;
4 — вытяжная трубка; 5 — форсунка для влажного пара;
6 — выходное отверстие; 7 — ролики; 8 — перфорированная
бобина
ных групп. Волокно фортизан обладает очень низким разрывным
удлинением (около 3%), что препятствует его широкому
использованию.
При омылении ацетилцеллюлозы наблюдается потеря в весе,
равная 38%, поэтому стоимость волокна фортизан выше, чем
стоимость ацетатного шелка.
Получение волокна. Волокно фортизан получают в две стадии.
Конкретные условия процесса получения могут быть значительно
изменены, однако для небольшой установки (рис. 70) можно
пользоваться следующим типовым режимом:
1. Нити ацетатного шелка примерно № 60 с десяти бобин /
объединяются в один жгут, который, проходя через нитепровод-
ник и пару роликов 2 со скоростью 20 м/мин, поступает в камеру
со сжатым воздухом (давление около 2,28 кг/см2) и после второй
пары роликов 2' — через отверстие диаметром 0,8 мм — в
трубку 4, в которую через форсунку 5 подается водяной пар под
давлением. Выход пара в отверстие 6 регулируется таким образом, чтобы
давление его в трубке 4 составляло 2,32 кг/см2. Длина трубки
207

достигает 1,8 м. Из трубки волокно выходит в отверстие
диаметром около 0,4 мм и, проходя через ролики 7, принимается на
перфорированную пластмассовую бобину 8 со скоростью около
200 м/лшн. Таким образом, ацетатное волокно на этой установке
вытягивается примерно в 10 раз по сравнению с первоначальной
длиной, при этом номер жгута соответственно возрастает в 10 раз
и составляет примерно 60 (если исходная нить ацетатного шелка
состояла из 26 элементарных волокон, число их в жгуте будет
уже 260).
2. Вытянутое ацетатное волокно на бобине омыляют путем
обработки разбавленным (например, 1 %-ным) раствором едкого натра,
содержащим до 15% уксуснокислого натрия. Для этого раствор
подают под давлением в свечу отделочной машины, на которую
насажены перфорированные бобины с волокном. Направление
подачи раствора попеременно меняют: сначала он подается внутрь
бобины, а затем — снаружи.
После омыления волокно замасливают, сушат и
перематывают. Так как при омылении вес волокна уменьшается на 38%,
структура намотки нарушается, что может вызвать затруднения
при размотке. Нить с номером 60 после омыления имеет номер 98.
Полученное таким методом гидратцеллюлозное волокно носит
название фортизан.
Показатели волокна фортизан. Изменение показателей волокна
фортизан в процессе его получения приведено в табл. 16.
Таблица 16
Изменение физико-механических показателей при получении волокна фортизан
Стадия процесса
Исходная ацетатная нить
Ацетатная нить, вытянутая в 10 раз
Омыленное волокно (фортизан)
Прочность
в р . км
11,3
36,0
63,0
Удлинение
при разрыве
в °/о
22
6
3
Уже в 1935 г. волокно прочностью 63 р. км выпускалось на
полузаводской установке. Волокно фортизан является наиболее
высокоориентированным и самым прочным гидратцеллюлозным
волокном из всех выпускавшихся когда-либо даже в опытном масштабе.
ФОРТИЗАН 36
В 1955 г. было выпущено новое волокно фортизан 36; метод
получения этого волокна является совершенно новым и отличается
от метода получения волокна фортизан, разработанного в 1935 г.
В период разработки метода волокно фортизан 36 было известно
под названием волокна Х-6.
208

Свойства. Ниже приводятся некоторые из показателей волокна
фортизан 36.
Разрывная длина в км:
в сухом состоянии 76,4
» мокром » 49,5
Удлинение при разрыве в %:
в сухом состоянии 6,2
» мокром » 6,2
Прочность в петле Z р.км 38
Удельный вес 1,52
Влагосодержание при 20° и б5и/0-ной
относительной влажности воздуха 9,6%
Форма поперечного сечения (рис. 71) Почти круглая
Номер элементарного волокна . . . Обычно 9000
Накрашиваемость Невысокая (значительно
ниже, чем у хлопка и
обычных гидратцеллю-
лозных волокон)
Устойчивость к действию
химических реагентов и к биологическим
воздействиям Невысокая (такая Же, как
у хлопка и вискозного
волокна)
Рис. 71. Микрофотография волокна фортизан
(увеличено в 500 раз)
Применение. Первоначально волокно фортизан 36 выпускали
в виде нитей номеров 11,0 и 5,5, состоящих соответственно из 800
14 Монкрифф 442 209

и 1600 элементарных волоконец. Используют данное волокно для
промышленных целей, вероятно для изготовления кордных
тканей, ремней для трансмиссий, пожарных шлангов, конвейерных
ремней и для ковровой основы.
СВОЙСТВА ВЫСОКООРИЕНТИРОВАННЫХ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ
волокон
Рассмотренные в этой главе волокна имеют высокую прочность
и небольшое удлинение. Все они обладают значительной сминае-
мостью, поглощают из воздуха влаги меньше, чем вискозный шелк,
и в меньшей степени набухают в воде. Они способны окрашиваться
лишь в слабые тона, так как имеют очень высокую тонину.
Эти волокна обладают низким сродством к красителям и мало
набухают в красильных ваннах. Некоторое улучшение накрашивае-
мости может быть достигнуто путем предварительного набухания
волокон в щелочах.
Все сказанное выше относится в большей степени к волокнам
дурафил и фортизан, чем к тенаско.
ПРИМЕНЕНИЕ
Эти волокна используются главным образом в
неокрашенном виде и в тех случаях, когда высокая прочность волокна
является основным требованием. Наиболее важной областью
применения является использование этих волокон для
изготовления кордных тканей. Для этой цели употребляют нити № 5,4 и 8,0.
В период войны 1939—1945 гг. волокно фортизан широко
использовали для изготовления парашютных и кордных тканей.
Использовать высокопрочные вискозные волокна для изготовлен
ния обычных тканей нецелесообразно.
ЛИТЕРАТУРА
Courtaulds Ltd. and J. H. Givens, British Pat. 467, 500, 1937.
L. Rose, «High Tenacity Viscose Rayon», J. Soc. Dyers and Col., 61, 113,.
1945.
A. M e 1 1 о r, «Celanese-Fortisan Dyeing and Printing», J. Soc. Dyers and
Col., 62, 168, 1946.
С. С. W і 1 с о с k, «Dyeing of Tenasco and Durafib, Dyer, 93, 127, 1945.
J. V. Sherman and S. L. Sherman, «The New Fibres», 279—285,
(Fortisan). New York, 1946.
«British Rayon Manual», 21—23. Manchester, 1947.
«Tenasco», Courtaulds Ltd., 1952.
J. K. Berry, «The Chemical and Physical Properties of Modern Textile
Fibres», J. Roy Soc. Arts, 94, 403—17, 1946.
J. K. Berry, «The Performance of Rayons in Engineering Applications»,
J. Text. Inst., 40, P 662—72, 1949.
British Celanese Ltd., H. Dreyfus, R. W. Moncrieff and F. B.
Hill, British Pat. 438, 584, 1934.
British Celanese Ltd., R. W. Moncrieff, and F. B. Hill, British Pat. 443, 773,
1934.
210

Глава XI11
ВОЛОКНО Е
Волокно Е представляет собой вискозное волокно специального
назначения, вырабатываемое в США. Это волокно обладает
свойством приобретать
извитость при обработке его
разбавленными
растворами едкого натра. Внешне
волокно выглядит как
обычный вискозный шелк
и точно так же может быть
переработано в ткань^ и
в трикотажное полотно.
Для того, чтобы
реализовать ценные
специфические свойства этого
волокна, из него изготавливают
ткани с петлевым или
разрезным ворсом,
аналогичные изображенной в
верхней части рис. 72. При
обработке такой ткани
разбавленным раствором
едкого натра петли ворса
приобретают извитость и,
превращаясь в завитки,
дают приятный эффект
(см. нижнюю часть рис.72).
Извитость петель и ворса
устойчива к стирке и
различным обработкам в
условиях прачечной; ткани из
волокна Е можно стирать
обычным способом.
Минимальный фактор
набухания геля
Рис. 72. Волокно Е до (вверху) и после (вни-
«Минимальный фактор 3У> обработки разбавленным раствором ще-
набухания геля» - пока- лочи' пРиДа»°Щей ВОлокнУ извитость
затель, используемый для контроля процесса формования
вискозного волокна. Так как процесс получения волокна Е основан
главным образом на поддержании фактора набухания геля выше
его минимального значения, которое имеет место при формовании
обычного вискозного волокна, то прежде чем говорить о получении
14* 211

12
І'
f
Г
\
\
1 -—- -
\
VJ
/
/
/ .
10
волокна Е, мы более подробно рассмотрим значение этого
фактора.
Фактор набухания геля определяют следующим образом. При
формовании вискозного волокна в сернокислой осадительной ванне
определенного состава из осадительной ванны отбирают набухшую
нить и плотно наматывают ее в один слой по спирали на бобину
с таким расчетом, чтобы на бобине было около 4 г набухшего
волокна. Затем бобину насаживают на шпиндель электроверетена
и центрифугируют- для удаления избытка жидкости, после чего
волокно ерезают,-Бзвешивают, промывают, сушат и снова
взвешивают. Отношение веса свежесформованного набухшего волокна
к весу сухого волокна называют
«фактором набухания геля».
Фактор набухания геля
изменяется в пределах от 3 до 12.
Если концентрация серной
кислоты в осадительной ванне
велика, например равна 12%,
фактор набухания геля высок
и равен около 9. Если
уменьшать содержание кислоты
в осадительной ванне, фактор
набухания геля также
уменьшится.
На рис. 73 представлена
графическая зависимость
фактора набухания геля от
концентрации серной кислоты в
осадительной ванне. Концентрации кислоты 8,5% соответствует
минийальное значение фактора набухания геля, равное 3. Если
концентрацию кислоты уменьшать еще больше, фактор
набухания геля вновь возрастает. При концентрации кислоты 5%
фактор набухания геля равен 7.
Приведенные цифры не являются абсолютными и
характеризуют лишь частный случай, так как значение фактора набухания
геля зависит как от состава и показателей вискозного раствора,
так и от наличия и концентрации в осадительной ванне других
компонентов (солей); однако общий характер изменения фактора
набухания геля в зависимости от концентрации в осадительной
еанне серной кислоты сохраняется во всех случаях.
Установлено, что физико-механические свойства вискозного
волокна будут наилучшими, если формование его проводить при
концентрации серной кислоты в осадительной ванне,
обеспечивающей минимальное или низкое значение фактора набухания геля,
что является вполне понятным, так как минимальное значение
фактора набухания свидетельствует о том, что процесс формования
проходит наиболее полно. Оптимальная концентрация кислоты
в осадительной ванне приводит к наиболее полному и быстрому
212
15
Концентрация серной кислоты в %
Рис. 73. Фактор набухания теля

прохождению процесса коагуляции и осаждению вискозного
раствора в виде волокна.
При формовании волокна Е условия формования
соответствующим образом изменяют; эти условия излагаются ниже.
Формование
Волокно Е является вискозным волокном, структура которого
получается неуравновешенной. Условия формования этого волокна
таковы, что получаемые при этом элементарные волоконца
обладают значительной неоднородностью по степени ориентации
макромолекул в поперечном сечении и в поверхностном слое (по
сравнению со степенью ориентации в средних слоях). В условиях,
допускающих свободную усадку волокна, различные слои его
усаживаются различно, что приводит к образованию высокой извитости.
Появление неравномерности зависит от скорости проникновения
серной кислоты из осадительной ванны в струйки прядильного
раствора. Если эта скорость мала, можно достигнуть значительного
различия в структуре поверхностного слоя и сердцевины волокна.
Поэтому волокно Е формуют в таких условиях, когда «фактор
набухания геля» значительно отличается от минимальной
величины. Кроме того, так как при получении извитого волокна
значительная потенциальная усадка волокна вообще необходима,
волокно Е при формовании подвергают значительному вытягиванию.
Необходимую концентрацию серной кислоты (К) в
осадительной ванне определяют по формуле ,
к _ 2УАСт
А 100 '
где]/ — концентрация целлюлозы в вискозном растворе в %;
А — концентрация едкого натра в вискозном растворе в % ;
Ст — концентрация серной кислоты в осадительной ванне,
необходимая для получения минимального фактора
набухания геля.
Если, например, перерабатывают вискозный раствор,
содержащий 7% целлюлозы и 4% едкого натра и имеющий
минимальный фактор набухания геля при концентрации кислоты в
осадительной ванне, равной 7,8%, то концентрация серной кислоты,
необходимая для получения волокна типа Е, составит:
„ _ 2УАСт _ 2-7-4-7,8
Л
100 ~ 100
Ниже приводятся параметры процесса формования волокна Е.
1. Вискозный раствор содержит 0,1% сульфата цинка, чем
и отличается от обычных вискозных растворов.
2. Осадительная ванна имеет температуру 55° и помимо 4,5%
серной кислоты содержит 25% сульфата натрия и 0,85% сульфата
цинка; в этом отношении ванна не отличается от обычной.
213

3. Фильеры, применяемые для формования нити № 60, имеют
40 отверстий диаметром 0,07 мм, что также не является чем-то
необычным.
4. При формовании нить находится под очень высоким
натяжением — около 12 кг/мм2, в результате чего она вытягивается
на 60%. Такое высокое натяжение является необычным и
достигается увеличением длины пути нити в ванне, а также установкой
в ванне ряда нитепроводящих крючков или палочек.
5. После вытяжки волокно промывают, сушат и принимают
на бобину.
Специфическими особенностями процесса являются: низкая
концентрация серной кислоты в осадительной ванне и
значительное натяжение нити при формовании, а следовательно, высокая
степень вытяжки волокна.
Добавка в прядильный раствор сульфата цинка не является
обязательной, однако она упрощает процесс формования.
Введение же в состав осадительной ванны сульфата цинка является
обязательным (см. стр. 127).
Готовое волокно после замочки получает усадку, которую
лучше проводить в 3—4%-ном растворе едкого натра. При этом
в результате неравномерной усадки различных слоев
элементарного волокна оно закручивается вокруг своей оси, т. е. становится
извитым. При этом извитость возникает самопроизвольно и не
в процессе формования волокна, а впоследствии.
Конкретные условия процесса формования волокна Е не
описаны (вероятно из-за очень большого разнообразия параметров
процесса — концентрации целлюлозы, щелочи, степени
вытягивания и т. п.), однако приведенный пример в целом дает
представление о сущности метода, заключающегося в том, что волокно
подвергают значительной вытяжке, в то время как его
поверхностный слой затвердел значительно более полно, чем
внутренние слои; в готовом волокне макромолекулы
поверхностного слоя ориентированы в значительно большей степени, чем
в середине волокна. Когда волокну представляется возможность
свободной усадки (в частности, при обработке тканей раствором
едкого натра), релаксация макромолекул поверхностного слоя
и сердцевины происходит в различной степени, в результате чего
волокно приобретает извитость.
Свойства
Физико-механические свойства волокна Е аналогичны
свойствам обычного вискозного шелка, однако прочность волокна Е
на 25% выше прочности обычного волокна. Повышенная прочность
волокна Е объясняется значительным вытягиванием волокна в
процессе формования. Устойчивость и сопротивление волокна Е к
истиранию являются удовлетворительными.
214

Отделка тканей
Заключительная отделка тканей из волокна Е состоит из
следующих операций:
1. Обработка сухой ткани в течение 2 мин. 3%-ным водным
раствором едкого натра при комнатной температуре и при
перемешивании. Продолжительность обработки и концентрацию едкого
натра изменяют в зависимости от желаемого результата,
соответственно от 30 сек. до 30 мин. и от 2 до 5%. Выбранные условия,
дающие необходимый эффект, должны строго выдерживаться.
2. Промывка холодной водой.
3. Обработка уксусной (или муравьиной, молочной или
лимонной) кислотой для нейтрализации остатков щелочи и снижения
pH до 6.
4. Промывка в присутствии тонкого моющего средства и соды
при температуре 80—85° для нейтрализации остатков кислоты
и доведения pH до 7 с последующей тщательной промывкой для
удаления солей, образовавшихся при нейтрализации.
5. Крашение ткани одним из обычных методов и сушка.
Для получения тканей белых или окрашенных в светлые тона
целесообразно проводить предварительную отбелку. Для крашения
тканей из волокна Е применяют красители тех же классов, что и
для крашения вискозного шелка. Скорость крашения волокна,
подвергнутого щелочной обработке, выше, чем скорость крашения
вискозного шелка.
Применение
Волокно Е, обладающее ценным свойством приобретать
постоянную высокую извитость, может быть с наибольшим успехом
использовано для изготовления тканей с неразрезным ворсом.
Волокно Е используется также для изготовления мохнатых
пледов и ковров, пушистых покрывал, дамской верхней одежды,
платьев, обивочных тканей, узорчатых портьер и скатертей,
домашних туфель и плюшевых игрушек. Ассортимент изделий из
волокна Е весьма разнообразен; волокно Е с равным успехом
может быть использовано для изготовления как легких
кружевных изделий, так и тяжелых ковровых тканей. Так как волокно Е
является филаментарной нитью бесконечной длины, то из
полученных из него пледов не вылезают отдельные волокна.
В изделиях из волокна Е различные эффекты могут быть
получены путем разрезания ворса.
В патенте США 2,515, 889 (за 1950 г.) описан метод получения
волокна по вискозному способу с добавкой в прядильный раствор
белка, в частности казеина. Это волокно обладает свойствами,
похожими на свойства волокна Е, но имеет следующие отличия:
1. Окрашивается красителями, применяемыми для крашения
шерсти.
215

2. Релаксацию (т. е. придание извитости) проводят в
присутствии не 3,5%-ного раствора едкого натра, а 0,5%-ного раствора
соды. Обработка едким натром разрушает это смешанное гидрат-
целлюлозно-белковое волокно.
ЛИТЕРАТУРА
W. D. Nicholl.
U. S. Pat 2, 515, 834 (assigned to E. I. du Pont de Nemours & Co.), 1950.
U. S. Pat 2, 515, 889 similarly assigned, 1950.
Глава XIV
ХИМИЧЕСКИЕЧИЕТОДЫ МОДИФИЦИРОВАНИЯ
ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ ВОЛОКОН
В настоящее время существует целый ряд эффективных
химических способов модифицирования свойств хлопкового и
вискозного волокна. Так, например, хотя еще отсутствует законченная
теория крашения, нет сомнения, что один из возможных
механизмов этого процесса сводится к взаимодействию красителя с
целлюлозным волокном, имеющему химический характер; действительно,
в случае крашения проционовыми красителями (см. стр. 158)
молекулы красителя взаимодействуют химически с гидроксиль-
ными группами целлюлозного волокна. Существует ряд способов
придания волокну и тканям специфических свойств —
огнестойкости и водоотталкивающих свойств, при которых
модифицирующий агент связан с целлюлозой химически, хотя, как правило,
очень слабо. Точно так же мерсеризация хлопкового волокна
приводит к изменению его химических и физических свойств.
В упомянутых процессах изменения, происходящие в
химическом строении волокна, являются в большинстве случаев
нестабильными, а поэтому не будут рассматриваться в
настоящей главе. Однако существуют два очень хорошо изученных
метода модифицирования свойств целлюлозных волокон, не
связанных с нарушением их волокнистой структуры, — метод циан-
этилирования и метод ацетилирования. Каждый из этих
методов применим как к хлопковому, так и к вискозному волокну.
ЦИАНЭТИЛИРОВАНИЕ
Цианэтиловые эфиры ROCH2CH2CN образуются при
взаимодействии акрилонитрила CH2 = CHCN с гидроксильной группой
спиртов:
R—ОН +CH2=CHCN->R—OCH2CH2CH2CN.
Акрилоннтрил Цианэтиловый
эфир
216

Целлюлоза содержит значительное количество гидроксильных
групп, и реакция ее цианэтилирования протекает довольно легко,
особенно если целлюлоза предварительно подвергнута обработке
щелочью. Многие другие производные моноолефинов, например
кислоты, сложные эфиры, альдегиды и кетоны, в частности
акролеин СН2 = СНСНО иметилвинилкетонСН2 = СНСОСН3, способны
аналогичным путем образовывать с целлюлозой простые эфиры.
Первоначально именно эти соединения были использованы для
взаимодействия с целлюлозой и лишь позже их вытеснил акри-
лонитрил.
Увеличение веса целлюлозы при цианэтилировании
При цианэтилировании целлюлозы акрилонитрилом
наблюдается прирост в весе образца. Можно провести исчерпывающее
цианэтилирование целлюлозы по приведенной ниже схеме.
ОН ОН
I
-СН CI I-O- + 3CH2=CHCN
сн—о
СН2ОН
Целлюлоза Акрилонитрил
мол вес эвена 162 3x53=159
CH2CH2CN OCH2,CH2CN
СН СН
-сн сн-о-
сн о
ObOCH2CH2CN
Попностью цианэтилироВанная целлюлоза
мол вес звена 321
159
При этом вес трицианэтилцеллюлозы на -^ X 100, т. е.
на 98% выше веса исходной целлюлозы. Полностью цианэтили-
3x14
рованная целлюлоза содержит 321 X 100, т. е. 13,1% азота.
Если реакция проводится в условиях, допускающих этерифи-
кацию лишь двух гидроксильных групп каждого элементарного
217

звена целлюлозы, привес составит -^ х Ю0,т. е. 65%, а
содержание азота в дицианэтиловом эфире целлюлозы будет равным
г х 100Ь т- е- 10'4%-
Если в результате цианэтилирования образуется моноциан-
(го .
yg2 X 100j, Т. Є. 33%
при содержании азота у^ хЮ , т. е. 6,5%.
Несмотря на значительное увеличение веса целлюлозного
волокна при цианэтилировании, выгодное с коммерческой точки
зрения, оно не сопровождается увеличением прочности волокна.
Так, если полностью цианэтилировать целлюлозу (до привеса,
равного 98%), прочность волокна за счет понижения его номера
снижается вдвое по сравнению с прочностью исходного целлюлоз-
лого волокна, даже если абсолютная прочность нити остается
прежней. В действительности, однако, полное цианэтилирование
приводит также к снижению и абсолютной прочности нити. На практике
цианэтилирование проводят обычно до содержания в конечном
продукте примерно 3% азота, что соответствует в среднем
замещению одной гидроксильной группы на два глюкозных остатка.
При получении цианэтилцеллюлозы, содержащей около 6% азота,
наблюдается нежелательное снижение абсолютной прочности
волокна.
Цианэтилирование хлопка
Преимуществом обработки хлопкового волокна с сохранением
его волокнистого строения перед обработкой в гомогенной
среде в условиях, когда происходит растворение волокна, является
сохранение фибриллярной структуры хлопка и спиралевидного
расположения в нем макромолекул целлюлозы, т. е. такой
структуры, которую химики еще не научились создавать в химических
волокнах. При переосаждении хлопковой целлюлозы из раствора
в медно-аммиачном реактиве (медно-аммиачное волокно является
в настоящее время единственным химическим волокном
получаемым из дорогой хлопковой целлюлозы, а не из более дешевой
древесной целлюлозы) в виде гидратцеллюлозного волокна,
получается волокно, которое не обладает микроструктурой,
характерной для исходного хлопка. Преимуществом процессов
цианэтилирования и ацетилирования хлопкового волокна, которые могут
быть проведены без нарушения его волокнистого строения,
является сохранение внутренней структуры волокна. Однако,
несмотря на это, а также на то, что процессы цианэтилирования
и ацетилирования хлопка в настоящее время находят все более
широкое применение, не следует переоценивать их значение
по следующим причинам:
2!8

1. Эти методы не являются первыми химическими методами
модифицирования хлопкового волокна. В 1844 г. Дж. Мерсером
был предложен метод обработки хлопкового волокна под
натяжением в растворах щелочи; при этом происходит увеличение
прочности, улучшение накрашиваемости и блеска хлопкового
волокна.
2. В будущем хлопок несомненно не будет применяться в таких
значительных количествах, как в наши дни, так как производство
хлопкового волокна связано со значительно большими трудовыми
Ш
m
і
с
л
m
ш
Рис. 74. Процесс непрерывного цианэтилирования
хлопчатобумажной ткани:
/ — раствор едкого натра; И—холодный акрнлонитрил;
///—реакционная камера (зрсльннк); IV — разбавленный раствор кислоты;
V — паровая камера, в которой происходит отгонка акрилонитрнла
из ткани
затратами, чем производство вискозного штапельного волокна,
вырабатываемого из древесной целлюлозы. Поэтому более
целесообразно осуществлять химическую модификацию не
хлопкового, а вискозного волокна. В качестве подтверждения этой точки
зрения можно привести тот факт, что в Японии выпускается
ацетатное штапельное волокно, полученное путем ацетилирования
вискозного штапельного волокна (см. стр. 188); объем этого
производства достигает примерно 10 m в сутки.
Способ непрерывного цианэтилирования. Способ непрерывного
цианэтилирования хлопка разработан Институтом технологии
текстильной промышленности в Монсанто. Схема процесса
изображена на рис. 74. Хлопчатобумажная ткань проходит сперва барку /
с раствором едкого натра, где происходит набухание волокна,
и поступает в барку // с холодным акрилонитрилом, а затем —
в зрельник /// с температурой воздуха 72—76°, что несколько
ниже температуры кипения акрилонитрила. В зрельнике при
повышенной температуре быстро протекает реакция цианэтилирования
ткани. Из зрельника ткань поступает в барку IV с холодным
раствором фосфорной кислоты, после чего избыток акрилонитрила,
не вступивший в реакцию, удаляется из ткани в паровой камере V.
Смешанный конденсат воды и акрилонитрила из камеры V
поступает в цех рекуперации. Обработанная таким образом ткань
219

поступает на промывку и сушку. Высокая стоимость цианэтили-
рования отчасти объясняется расходом акрилонитрила на
побочную реакцию:
/CH2CH2CN
2CH2=CHCN + H2U - u<Ch2CH2CN
Акрилонитрил Динитрил
/ц=охсидипротюновии
кислоты
Разработан также периодический процесс цианэтилирования,
при котором ткань первоначально подвергается обработке в
варочном котле раствором щелочи, затем акрилонитрилом и, наконец,
промывается водой.
Для производства крупных масштабов следует предпочесть
непрерывный процесс; для цианэтилированик небольших
партий несомненно проще применять периодический процесс,
дающий неплохие результаты, и, кроме того, требующий меньших
капитальных затрат на оборудование.
По третьему методу, разработанному в США, для процесса циан-
этилирования хлопчатобумажную ткань наматывают на
перфорированный барабан, как при крашении ткани под давлением (см.
стр. 525—526). При этом неплотно намотанную на
перфорированный барабан ткань обрабатывают сначала 2%-ным раствором
едкого натра, затем акрилонитрилом, насыщенным водой (при 20°
в акрилонитриле растворяется около 3% воды). Обработку
акрилонитрилом ведут в течение 1—3 час. при температуре от 55 до 67°.
Продолжительность обработки зависит от структуры ткани.
Однако в этом случае из-за затруднений циркуляции жидкости
через слои ткани могут наблюдаться местные перегревы ее.
Поэтому для равномерности обработки необходим контроль процесса,
который заключается в тщательном замере температуры в
отдельных местах рулона.
Цианэтилирование ведут до содержания азота в готовой ткани
около 3%; целью обработки является получение ткани,
устойчивой к износу.
Свойства цианэтилированных тканей. Цианэтилированием
хлопчатобумажных тканей достигают улучшения ряда свойств:
1. Значительно увеличивается устойчивость тканей к действию
микроорганизмов и плесени. Для проверки образцы цианэтили-
рованного хлопка закапывали в почву одновременно с образцами
необработанного хлопка. Было установлено, что образцы цианэти-
лированного хлопка при таком испытании почти не повреждаются,
в то время как необработанные образцы полностью разрушаются.
Однако даже высокая устойчивость цианэтилированного хлопка
к микробиологическим воздействиям не может сравниться с полной
невосприимчивостью к этим воздействиям синтетических волокон.
2 0

2. Значительно повышается теплостойкость волокна. В
результате прогрева в течение 15 час. на воздухе при 160° необработанное
хлопковое волокно теряет 60% исходной прочности, а цианэтили-
рованное волокно, содержащее 3% связанного азота, при этом
теряет всего лишь 15%. Падение прочности цианэтилированного
волокна, содержащего 5% азота, в результате прогрева в этих
условиях еще меньше. Однако против столь значительного циан-
этилировання имеется ряд возражений, так как наблюдается
снижение абсолютной прочности волокна при сравнении его с
волокном, содержащим азота не более 3%.
3. Увеличивается сродство волокна к красителям, и, в частности,
к кислотным, используемым обычно для крашения шерсти. Если бы
оказалось возможным получить прочные выкраски на смешанных
ллопчатобумажно-шерстяных тканях, это было бы большим
достижением, но в настоящее время это еще невозможно. Обычно для
получения окрасок одинаковой глубины при крашении
цианэтилированного волокна требуется меньше прямого красителя, чем
при крашении необработанного хлопка.
Устойчивость окрасок к мокрым обработкам и трению примерно
одинакова.
При применении кубовых красителей прочность окрасок к свету
на цианэтилированном волокне по сравнению с прочностью
окрасок на хлопке, не подвергнутом этерификации, ниже, чем при
применении прямых красителей.
4. Устойчивость к истиранию цианэтилированного хлопкового
волокна, содержащего 3% азота, примерно на 40% выше, чем
обычного хлопкового волокна. Однако даже после цианэтилирова-
ния хлопковое волокно по устойчивости к истиранию не может
сравниться с полиамидными волокнами.
Применение цианэтилированного хлопкового волокна. После
более чем годовых испытаний в полевых условиях
цианэтилированного хлопка, называемого в США азотоном, был сделан вывод,
что это волокно является весьма перспективным. Наиболее
целесообразно цианэтилированный хлопок использовать для
изготовления рыболовных сетей и шнуров, тканей для отжима, применяемых
в прачечном деле, конвейерных лент, работающих при повышенной
температуре, фильтровальных полотен для кислых жидкостей,
палаточных тканей, армирующих нитей в резиновых изделиях,
полотен для навесов на табачных плантациях. Высокая стоимость
процесса цианэтилирования и без того дорогого хлопкового
волокна препятствует широкому использованию
цианэтилированного хлопка, поэтому даже наиболее восторженные сторонники
азотона вынуждены признать, что синтетические волокна все же
более экономичны. Однако применение цианэтилированного хлопка
для изготовления покрытий для гладильных прессов и швейных
ниток для обуви, подвергающихся бактериальному разрушению,
по-видимому, оправдывает высокую стоимость
цианэтилирования.
221

Цианэтилирование вискозного шелка
Метод цианэтилирования вискозного шелка, разработанный
в Нанивском университете (Япония), сводится к следующему.
Вискозный шелк замачивают в 10°о-ном растворе цианистого
калия, сушат при комнатной температуре и выдерживают в течение
10 час. в эксикаторе в парах акрилонитрила при 40°. Подвергнутое
такой обработке волокно получается несколько прочнее
исходного. Однако, если обработку проводить дальше, наблюдается
значительное падение прочности волокна, которое к тому же в
отличие от необработанного приобретает способность сильно набухать
в ацетоне.
* *
*
Заканчивая рассмотрение методов цианэтилирования, следует
сказать, что эти методы не являются простыми и дешевыми; кроме
того, как уже указывалось, имеются трудности в достижении
равномерности обработки, особенно при цианэтилировании тканей.
Однако эти трудности, по-видимому, со временем будут устранены,
и в результате мы получим лишь некоторое увеличение прочности
волокна к трению, значительное увеличение устойчивости его
к бактериям и облегчение условий крашения. А если этот процесс
станет более дешевым и практически пригодным, он в первую
очередь будет применен к вискозному штапельному волокну. Помимо
этого, в будущем возможны и другие области применения этого
важного процесса.
АЦЕТИЛИРОВАНИЕ
Химизм процесса ацетилирования целлюлозы уже излагался
в главе X. Изменение химического состава целлюлозы при ацети-
лировании подчиняется одним и тем же стехиометрическим
законам независимо от того, проводится ли ацетилирование в
гомогенной среде (в растворе) или в гетерогенной среде (с сохранением
волокнистой структуры волокна).
Частичное ацетилирование хлопкового волокна
Известно, что если в хлопковом волокне провести
ацетилирование одной трети свободных гидроксильных групп (что
соответствует образованию моноацетата), полученный продукт по накраши-
ваемости, восприимчивости к воде и устойчивости к действию
биохимических воздействий приближается к полностью ацетили-
рованному волокну. Наоборот, если триацетат, полученный путем
исчерпывающего ацетилирования, омылить до моноацетилцеллю-
лозы, она по указанным свойствам мало отличается от исходного
хлопкового волокна. Таким образом, моноацетат, полученный
непосредственным ацетилированием хлопкового волокна, устой-
222

чив к действию микроорганизмов и плесени, а продукт такого же
состава, но-полученный омылением триацетата, не обладает этой
устойчивостью. Этот факт объясняется, по-видимому, тем, что гид-
роксильные группы, наиболее подверженные действию
микроорганизмов, обладают также и повышенной реакционной способностью
в процессе ацетилирования и ацетилируются в первую очередь.
Ацетильные группы не подвержены воздействию микроорганизмов.
Однако, если получить моноацетат целлюлозы омылением триаце-
тилцеллюлозы, то в первую очередь омыляются ацетильные группы
именно этих наиболее реакционноспособных гидроксилов,
наименее устойчивых к действию микроорганизмов, и волокно
становится малоустойчивым к биохимическим воздействиям*.
При получении ацетатного волокна растворимость ацетилцел-
люлозы является решающим фактором, определяемым степенью
зтерификации. При частичном ацетилировании хлопка (для
которого характерно сохранение структуры волокна) растворимость
даже нежелательна. Если к тому же изменение ряда свойств
хлопкового волокна достигается при получении моноацетата,
нет никаких причин проводить процесс ацетилирования до более
высоких степеней этерификации.
Способы частичного ацетилирования. Существуют два способа
проведения частичного ацетилирования — периодический и
непрерывный, разработанный и осуществляемый в производственных
масштабах в США.
Периодический способ. Хлопчатобумажную пряжу или ткань
расшлихтовывают и для очистки кипятят в течение 2 час. с 2%-ным
раствором едкого натра, затем промывают разбавленным
раствором кислоты и сушат (рыхлое хлопковое волокно операции
предварительной очистки не подвергают). Затем хлопок
подвергают активации, замачивая в течение одного часа при комнатной
температуре (или, что удобнее, оставляя на ночь) в ледяной
уксусной кислоте, после чего избыток уксусной кислоты отжимают.
Этерификацию волокна проводят ацетил ирующей смесью
следующего состава (в %):
Уксусной кислоты 85
Уксусного ангидрида 15
Катализатора (хлорная кислота) ... 0,15
Ацетилирующую смесь берут в количестве, в восемь раз
превышающем вес материала. Обработку проводят при 20°; температуру
процесса поддерживают постоянной путем охлаждения аппарата.
В зависимости от формы материала продолжительность процесса
изменяется в пределах от 1 до 1,5 час. Ацетилирование проводится
* Вряд ли существуют какие-то особые гидроксильные группы, легче
подвергающиеся действию микроорганизмов. При ацетилировании хлопковой
целлюлозы с сохранением волокнистой структуры поверхность волокна превращается
фактически в триацетилцеллюлозу, т. е. становится устойчивой к действию
бактерий. (Прим. ред.)
223

в закрытых джиггерах из нержавеющей стали, снаоженных
устройствами для контроля и регулирования температуры. По
окончании процесса материал промывают и сушат. Рабочий раствор
анализируют, укрепляют и используют повторно. Этот вид отделки
дорог. Осуществление этого метода в широких масштабах
несомненно должно способствовать большей экономичности и
значительному снижению стоимости отделки.
Непрерывный способ. Очевидно, непрерывный способ наиболее
пригоден для частичного ацетилирования хлопчатобумажных
тканей; состоит он из следующих операций:
Рис. 75. Непрерывный способ частичного ацетилирования хлопчатобумажной
ткани:
/ — исходная ткань (с кондиционной влажностью); 2 — предварительная обработка
уксусной кислотой; 3 — охлаждение ткани: 4 — обработка катализатором; 5— ацетилироваиие;
6 — отжим избытка уксусного ангидрида.
Активация ткани путем обработки ее ледяной уксусной
кислотой в течение 2 мин. при температуре 82°. При повышении
температуры обработки продолжительность ее снижается с 1 часа
до 2 мин.
Охлаждение ткани после активации при прохождении
ее по барабану, охлаждаемому изнутри холодной водой.
Нанесение катализатора на ткань перед ацети-
лированием. Ткань в течение 1 мин. обрабатывают 1—5%-ным
уксуснокислым раствором хлорной кислоты.
Ацетилирование ткани ведут путем обработки ее
40%-ным раствором уксусного ангидрида в уксусной кислоте
в течение 3 мин. при температуре 20°.
Промывка исушка ткани. Машина для
проведения непрерывного процесса частичного ацетилирования
хлопчатобумажных тканей, схема которой приведена на рис. 75, имеет длину
10,6 м и обеспечивает выпуск обработанной ткани со скоростью
примерно 4,6 м/мин, зависящей впрочем от плотности ткани.
Стоимость обработки 1 кг ткани или основы составляет 70 центов
и может быть еще значительно снижена.
Свойства частично ацетилированного хлопкового волокна.
Главным преимуществом частичного ацетилирования хлопкового
волокна является повышение его устойчивости к биохимическим
воздействиям: зарытая в землю хлопчатобумажная ткань
полностью теряет прочность в течение 14 дней, а полная потеря
прочности ткани из частично ацетилированного (моноацетата) хлопко-
224

вого волокна наблюдается в тех же условиях лишь через 6
месяцев. Интересно, что ткань из моноацетата хлопка, полученного
омылением триацетилцеллюлозы, так же как и неэтерифицирован-
ное хлопковое волокно, полностью теряет прочность при
выдерживании в почве в течение 14 дней и не является, таким образом,
устойчивой к действию микроорганизмов. Моноацетат, полученный
путем частичного ацетилирования волокна, с сохранением
волокнистой структуры, обладает превосходной устойчивостью к
биохимическим воздействиям*. Для сравнения напомним, что
хлопчатобумажная ткань, обработанная некоторыми защитными
препаратами на основе соединений меди, при выдерживании в почве
в течение 10 недель теряет ЗО/о исходной прочности. Таким
образом, частичное ацетилирование хлопка является хотя и более
дорогой операцией, но значительно более эффективной в
отношении повышения устойчивости хлопка к биохимическим
воздействиям, чем обычные обработки. Теплостойкость ацетилированного
волокна также заметно выше, чем у исходного хлопкового волокна;
ацетилированное волокно выдерживает в десять раз более
продолжительный нагрев. Продолжительность срока службы в
прачечных покрытий отжимных приспособлений, изготовленных из аце-
тилированной хлопчатобумажной ткани, в 4—5 раз выше, чем
покрытий из обычных хлопчатобумажных тканей.
Влагопоглощение хлопкового волокна в результате частичного
ацетилирования снижается с 9 до 3,5 °/0. Устойчивость частично
ацетилированного хлопка к действию кислот несколько выше,
чем у необработанного волокна. Устойчивость ацетилированных
тканей к действию светопогоды несколько ниже нормы, но имеются
основания полагать, что возможно получить и лучшие результаты.
Следует помнить, что при получении моноацетата наблюдается
42
увеличение веса ткани на -^ -100, т. е. на 25,9%
[молекулярный вес глюкозного остатка целлюлозы СЙН7О2(ОНK равен 162,
остатка моноацетата целлюлозы СвН7О2(ОНJ(ОСОСНз) — 204].
Области применения. В настоящее время трудно с
уверенностью назвать области применения частично ацетилированного
хлопкового волокна. Однако можно предположить, что оно
найдет применение для изготовления флагов, рыболовных сетей,
швейных ниток для обуви и тканей для тентов. Обувные швейные нитки
в значительной степени подвергаются воздействию бактерий и
гнилостных микроорганизмов. Однако до настоящего времени
обувщики неохотно используют швейные нитки из синтетических
волокон; можно надеяться, что они охотнее будут применять для этих
целей нитки из частично ацетилированного хлопкового волокна.
* Автор неправильно называет частично ацетилированный хлопок
моноацетатом. При частичном ацетилировании на поверхности хлопка образуется
триацетилцеллюлоза, тогда как в глубине волокна остается неэтерифицированная
целлюлоза. См. также примечание редактора на стр. 223. (Прим. ред.)
15 Монкрифф 442 225

Равномерность частичного ацетилирования. В
производственных условиях частичное ацетилирование тканей должно
производиться достаточно равномерно. Для качественной оценки
равномерности частичного ацетилирования проводят крашение образца
смесью красителей — желтого дисперсионного для ацетатного
волокна и синего прямого для хлопка. Ровная зеленая окраска
образца свидетельствует о равномерности ацетилирования;
наличие желтых или синих пятен говорит о том, что отдельные участки
ткани ацетилированы в большей, другие — в меньшей степени.
Ацетилирование вискозного шелка
Метод непрерывного ацетилирования вискозного шелка,
разработанный в Киотском университете (Япония), заключается в
следующем. Для повышения реакционной способности вискозный
шелк обрабатывают 0,1%-ным раствором серной кислоты, затем
по возможности полнее отжимают от избытка жидкости и
помещают в трубку диаметром 150 мм с таким расчетом, чтобы 1 г
волокна занимал объем 25 см3. После этого через трубку
пропускают воздух, насыщенный парами уксусного ангидрида, при
температуре 30° в течение 20 час. Расход уксусного ангидрида
составляет 0,42 г в час. В этих условиях ацетилирование происходит
почти полностью (на 99%) и получаемый продукт практически
является триацетатом. Однако при этом методе существует
опасность набухания волокна в уксусной кислоте, образовавшейся
при взаимодействии уксусного ангидрида с водой, удержанной
волокном в результате предварительной обработки волокна
слабым раствором серной кислоты.
Следует добавить, что ацетилированием вискозного шелка
и хлопка достигаются две цели:
1) увеличение устойчивости волокна к биохимическим
воздействиям (реакция продолжается до получения моноацетата);
2) получение штапельного волокна со свойствами
триацетатного волокна (см. стр. 191—195).
Частичное ацетилирование является не новым процессом. При
дальнейшем развитии этого метода ацетилирование можно будет
проводить газообразным кетеном (СН2 = СО), который можно
назвать «ангидридом уксусного ангидрида».
Полное ацетилирование вискозного волокна является новым
процессом, не получившим еще широкого распространения; в
настоящее время этот процесс находит применение только в Японии.
ЛИТЕРАТУРА
I. G. Farbenindustrie, French Patent 830, 863, 1938.
J. Compton, «New Textile Fibres with the Structural Elements of Natural
Cellulosic Fibres», Amer. Dyestuff Rep., 43, 103—111, 1954.
E. M. В u r a s, et al., «Practical Partial Acetylation of Cotton», Amer. Dyestuff
Rep., 43, 203—208, 1954.
Anon., «Cyanoethylation Moves Forward», Chem. Engng News, 34, 5058, 1956.
L. H. G r e a t h о u s e, et. al., tCyanoetliylation of Cotton Fabric», Industr.
Engng Chem., 48, 1263—1267, 1956.
226

Глава XV
АЛЬГИНАТНЫЕ ВОЛОКНА
В поисках сырья для химических волокон было обращено
внимание на материал, имеющийся в неограниченных
количествах, легко доступный и дешевый. Таким материалом являются
морские водоросли. Латинское название морских водорослей —
alga, отсюда и происходит слово а л ь г и н а т.
Одним из главных химических компонентов морских водорослей
является альгиновая кислота, являющаяся линейным полимером.
Морские водоросли используются для многих целей. Так,
свежие пурпурные водоросли используются в Шотландии и
Ирландии в качестве пищевого продукта, а в высушенном виде — вместо
жевательного табака. Ирландский мох используется для
приготовления желе. В Шотландии можно увидеть крупный рогатый
скот, поедающий прибрежные водоросли. С незапамятных
времен из золы морских водорослей получают йод и поташ (в наши
дни эти вещества получают и из других источников). Из морских
водорослей можно получать искусственное волокно и
одновременно они могут быть использованы для получения сахаристых
веществ. Некоторые виды морских водорослей сладки на вкус:
они содержат до 2% сахара — маннита, который по сладости
приближается к глюкозе.
Текстильные волокна из водорослей
Некоторые виды морских водорослей, особенно ламинарии
(Laminariae), прочны, гибки, обладают четко выраженным
волокнистым строением. Использование этих водорослей для
производства волокна связано с выделением из них альгиновой кислоты,
обладающей длинными цепными макромолекулами, или ее солей.
Стенфорд, работавший в Сассексе, первым выделил из
водорослей альгиновую кислоту, примерно в 1860 г. Он установил,
что коричневые водоросли растворяются в водном растворе соды;
при подкислении полученного раствора из него выпадает
прозрачное желеобразное вещество, обладающее кислым характером.
Это вещество Стенфорд назвал альгиновой кислотой. Альгиновая
кислота в виде смешанной натриево-кальциевой соли содержится
в коричневых водорослях всех видов, являющихся наиболее
распространенными. Красные и зеленые водоросли не содержат
альгиновой кислоты.
Стенфорд очень скоро оценил потенциальные возможности
использования альгиновой кислоты. Он заинтересовался густыми
вязкими растворами альгината натрия и с большим энтузиазмом
приступил к организации производства альгиновой кислоты.
В течение следующих двадцати лет Стенфорд построил в Уэст-
Хайленде (Шотландия) несколько фабрик для получения
альгиновой кислоты из водорослей. Производство существовало до его
15* 227

смерти, после чего прекратилось, по-видимому, из-за трудности
сбыта продукции.
Стенфорд по всей вероятности предвидел возможность
использования альгиновой кислоты для формования волокна;
сомнительно, однако, что ему удалось получить такое волокно. Вероятно
Стенфорд пытался получить волокно самым примитивным
способом — путем вытягивания нитей вручную.
В наше время производство альгиновой кислоты
возобновлено в больших масштабах. Ее добывают на нескольких заводах
в Шотландии. В США альгиновую кислоту экстрагируют из
гигантских водорослей Macrocystis, произрастающих в изобилии в
прибрежных водах Тихого океана. Хотя производство альгиновой
кислоты из водорослей существует и в Америке и в Норвегии,
альгинатное волокно производится лишь в Англии.
Первым альгинатным волокном было грубое моноволокно
из альгината хрома, выпускавшееся в период 1939—1945 гг. Это
моноволокно обладало зеленой окраской и использовалось для
целей маскировки. Первые работы по изысканию условий
формования альгинатного волокна были проведены Спикменом и его
школой в Лидском университете. В 1939—1940 гг. было начато
производство качественного альгинатного волокна. По прочности
альгинатное волокно в сухом состоянии не уступает вискозному
волокну и приятно по внешнему виду. Волокно представляет
собой альгинат кальция и характеризуется негорючестью и
растворимостью в мыльной воде.
Первое из этих свойств весьма ценно; второе — исключает
возможность использования кальцийальгинатного волокна для
изготовления изделий, в частности детской одежды, для которых
важным требованием является негорючесть.
Иногда растворимость волокна в слабощелочных растворах
(растворах мыла) является ценным свойством, позволяющим
использование волокна для специальных целей. Тем не менее,
если удастся получить альгинатное волокно, устойчивое в
условиях стирки, можно ожидать значительного расширения
производства волокна этого вида. В результате изысканий, проводимых
в этом направлении, уже достигнуты реальные успехи.
Несомненно, что получение волокна путем химической переработки
водорослей будет иметь большое значение для Англии и других стран,
окруженных морями и ввозящих огромные количества хлопка
и древесной целлюлозы. Попутное извлечение сахара из
водорослей могло бы высвободить часть лучших сельскохозяйственных
площадей, занятых сахарной свеклой, и отвести их под зерновые
культуры.
Химическое строение
Альгиновая кислота — одна из главных составляющих
морских водорослей—представляет собой поли-с(-маннуроновую
кислоту. В настоящее время существуют разногласия в вопросе
228

об истинном строении альгиновой кислоты, однако полагают,
что ее можно изобразить следующим образом:
СООН
н-
-о
снон—снон
-о —сн
нс-о-сн
снон —снон
НС-
СООН
-о
он
Молекулярный вес альгиновой кислоты, подсчитанный из
определения вязкости растворов альгината натрия, равен 15 000
(осмотический метод определения молекулярного веса дает более
высокое значение). Из приведенной формулы видно, что
молекулы альгиновой кислоты представляют собой длинную цепь,
содержащую боковые карбоксильные группы.
Альгинат натрия (в котором карбоксильная группа
превращается в солевую — COONa) хорошо растворим в воде и дает
очень вязкие растворы, пригодные для формования волокна.
Эти растворы можно легко превратить в волокно путем
формования в кислотной осадительной ванне, содержащей соли кальция.
Так, например, волокно из альгиновой кислоты может быть
получено при продавливании раствора альгината натрия через фильеру
в осадительную ванну, содержащую серную кислоту, сульфат
натрия, 2,5% оливкового масла и 1% эмульгатора (фиксанол).
Получаемое волокно обладает достаточной прочностью — до
до 11 р. км, но очень легко (в течение нескольких секунд)
растворяется в воде, содержащей 0,2% мыла и 0,2% поташа, и, таким
образом, неустойчиво к стирке. Кальцийальгинатное волокно
немногим лучше — в этих растворах при комнатной температуре
оно растворяется в течение нескольких минут, и все же
кальцийальгинатное волокно предпочитают волокну из альгиновой
кислоты. Кальцийальгинатное волокно выпускается с высоким
элементарным номером (до 4500) и обладает значительной
прочностью— до 18 р. км. Однако ввиду того, что волокно
чувствительно к действию растворов мыла и слабых щелочей, оно не
применимо для изготовления подавляющего большинства
текстильных изделий.
Металлальгинатные волокна. В надежде на получение волокна,
нерастворимого в слабых щелочах, были исследованы альгинаты
различных металлов.
Попытки получить волокно из альгинатов хрома и бериллия
путем непосредственного формования волокна в ваннах,
содержащих соли этих металлов, не дали удовлетворительных
результатов ввиду сильного набухания получаемого волокна. Поэтому
волокна из альгинатов хрома и бериллия получали, исходя
из кальцийальгинатного волокна, путем замещения в нем ионов
кальция на ионы одного из этих металлов. Обработке солями хрома
229

и бериллия подвергали готовую ткань или трикотажное полотно
из кальцийальгинатного волокна. Этот способ получения металл-
альгинатного волокна очень прост.
Альгинаты хрома и бериллия устойчивы к действию
разбавленных растворов щелочей, однако альгинат хрома обладает
зеленым цветом, что сужает область его использования, а
токсичность соединений бериллия делает невозможным промышленное
получение волокна из альгината бериллия.
Были также получены альгинаты других металлов. Альгинат
железа является окрашенным, а альгинаты цинка и титана
обладают низкой устойчивостью к действию щелочей. Наилучшим
из всех полученных альгинатов является альгинат алюминия.
Прочность волокна из альгината алюминия в мокром состоянии
выше, чем у кальцийальгинатного волокна. Волокно из
альгината алюминия можно безопасно подвергать повторной стирке
в растворах нейтрального мыла (но ни в коем случае нельзя
применять для этой цели слабощелочное мыло). Алюминийальгинат-
ное волокно обладает, однако, низким удлинением.
Все волокна из альгинатов металлов негорючи, крайне трудно
воспламеняются и, будучи подожженными, гаснут сами.
Применение для изготовления одежды, особенно детской, альгинатных
волокон вместо хлопка значительно сократит количество
несчастных случаев. Потребность в волокне из альгинатов металлов для
изготовления негорючих тканей, несомненно,существует. Попытки,
предпринимаемые в течение 30 лет, с целью придания тканям
из целлюлозных волокон негорючести без одновременного
ухудшения их эстетических свойств и стремление сделать эффект
негорючести постоянным и не ослабевающим от стирки, пока не привели
к удовлетворительным результатам. Ясно лишь одно:
целесообразнее использовать волокна негорючие по своей химической
природе, чем волокна, негорючесть которых получают путем
нанесения на них различных солей.
Предложен ряд методов повышения устойчивости
альгинатных волокон к действию щелочей; основные из этих методов
рассматриваются ниже.
Ацетилирование. Ацетопроизводные альгиновой кислоты
могут быть легко получены, однако эти соединения неустойчивы
и не могут быть использованы для производства волокна.
Обработка диэпоксигексаном. При обработке альгиновой
кислоты диэпоксигексаном первоначально реагируют
карбоксильные группы, образуя сложные эфиры, и лишь затем в реакцию
вступают гидроксильные группы. Так как диэпоксигексан является
бифункциональным соединением, то при обработке им
альгиновой кислоты происходит образование поперечных связей,
повышающих устойчивость волокна к действию щелочей. Это скорее
объясняется этерификацией гидроксильных групп, чем
карбоксильных, так как образующиеся сложноэфирные группы сами
по себе неустойчивы к действию щелочей.
230

Доркин, исследовавшая обработку альгиновои кислоты
диэпоксигексаном, нашла, что альгинат кальция не
взаимодействует с этим реагентом. Поэтому полученный ею продукт не
обладал негорючестью.
Обработка диизоцианатами. Доркин нашла, что альгинат
кальция становится нерастворимым после обработки его гекса-
метилендиизоцианатом, который, взаимодействуя с гидроксиль-
ными группами, образует поперечные связи между
макромолекулами альгината:
ROH+OCN(CH2KNCO--HOR->ROOCNH(CH,KNHCOOR.
Образующиеся поперечные связи являются уретановыми.
Мы видели, что существуют различные пути придания аль-
гинатному волокну нерастворимости. Однако работы в этом на-
правлениитольконачаты. Большиезапасы водорослей стимулируют
поиски путей их использования для производства
высококачественных волокон, пригодных для широкого потребления.
Многие авторитеты рассматривают альгинатное волокно как
второстепенное, которое не будет производиться в широких
масштабах, но автор придерживается обратного мнения.
Производство
Морские водоросли, обычно ламинарии, собирают, сушат
и размалывают. Водоросли можно безопасно хранить в виде
сухого порошка; однако, если они не высушены, очень скоро
начинают разрушаться микроорганизмами. Размолотые водоросли
обрабатывают раствором соды и едкого натра. При этом альги-
новая кислота, превращаясь в альгинат натрия, переходит в
раствор, а окрашенные вещества и целлюлоза не растворяются.
Полученный вязкий коричневатый раствор очищают путем
отстаивания, отбеливают и стерилизуют, добавляя гипохлорит натрия,
после чего альгиновую кислоту выделяют химическим путем.
Существует несколько способов выделения альгиновои кислоты;
наиболее простой из них заключается в подкислении раствора
альгината натрия. Если к очищенному раствору альгината натрия
добавить соляную кислоту, происходит осаждение альгиновои
кислоты, которую затем промывают и нейтрализуют содой, снова
превращая ее в альгинат натрия.
Выход альгината натрия может достигать 30% от веса сухих
водорослей. Однако при этих обработках необходим ряд
предосторожностей, чтобы избежать деструкции альгиновои кислоты.
Полностью избежать деструкции невозможно, однако она
не должна быть значительной. Вязкость 1%-ного раствора
альгината натрия, применяемого для формования волокна, при 25°
должна быть не менее 40 сантистоксов.
Формование волокна. Прядильный раствор, содержащий 8—
9% альгината натрия, стерилизуют добавками бактерицидных
веществ. После фильтрации раствора его перерабатывают на пря-
231

дильной машине, применяемой для формования вискозного шелка.
В качестве осадительной ванны используют 1 н. раствор
хлористого кальция, содержащий 0,02 г-экв/л соляной кислоты и
небольшое количество катионактивного вещества. Выходящие из
отверстий фильеры струйки прядильного раствора коагулируют,
превращаясь в волоконца, состоящие из альгината кальция.
Сформованные нити промывают, замасливают, сушат и
наматывают на бобины.
Соляную кислоту добавляют в осадительную ванну для
предотвращения засорения отверстий фильер образующимся альги-
натом кальция. Добавки катионактивных веществ препятствуют
слипанию элементарных волоконец нити.
Полученное кальцийалыинатное волокно готово к
использованию. Его можно хранить в течение длительного времени,
не опасаясь загнивания. Все отходы при формовании собирают,
обрабатывают кислотой для превращения их в альгиновую кислоту,
из которой получают затем альгинат натрия, используемый
вторично.
Свойства
Вид волокна " под микроскопом не представляет чего-либо
особенного; поперечное сечение его имеет неправильную, но
сглаженную форму; контуры его изрезаны (см. стр. 26).
Прочность кальцийальгинатного волокна в сухом состоянии
не уступает прочности вискозного шелка. В мокром состоянии
прочность сильно снижается. Величина разрывного удлинения
волокна удовлетворяет требованиям большинства текстильных
операций. Изменение этих показателей волокна из альгината
кальция в зависимости от влажности иллюстрируется цифрами
табл. 17.
Таблица 17
Изменение физико-механических показателей альгинатного
волокна во влажном воздухе
Влажность воздуха
Сухой
65О/О относительной влажности
100% » .
Разрывная
длина в км
19,8
10,05
Разрывное
удлинение в °/о
10
14
26
Низкая прочность кальцийальгинатного волокна в мокром
состоянии, несомненно, является его крупным недостатком.
Волокно из альгината алюминия в этом отношении значительно
лучше.
Содержание металла в альгинатах высоко, так, альгинат
кальция содержит около 10% кальция; этим обстоятельством
232

и объясняется его высокий удельный вес A,75). Можно
предположить, что высокое значение удельного веса должно затруднять
получение легких, объемистых тканей. В действительности,
однако, ткани из кальцийальгинатного волокна приятны по
внешнему виду и на ощупь.
Одним из весьма ценных свойств волокон из альгинатов
металлов является их негорючесть; не менее важным свойством
этого волокна является растворимость в слабощелочных
растворах мыла. Хотя последнее свойство препятствует использованию
волокна для изготовления изделий, подвергающихся стирке
в домашних условиях или в прачечных, оно открывает широкие
возможности использования волокна для достижения
специальных текстильных эффектов, которые будут обсуждены ниже.
Крашение
Альгинатное волокно может быть легко окрашено основными
красителями, к которым оно имеет очень высокое сродство,
объясняющееся наличием в волокне большого количества
карбоксильных групп. Устойчивость выкрасок основными
красителями заставляет, однако, желать много лучшего.
Для крашения могут быть использованы также некоторые
прямые красители, однако и они дают неглубокие и непрочные
тона. Волокна из альгинатов алюминия и хрома могут быть
окрашены прямыми красителями, применяемыми обычно при
протравном крашении. В этом случае металл альгината выступает
в роли протравы. Наиболее приемлемы для крашения альгинат-
ных волокон красители типа цибаланов: они обладают высоким
сродством к волокну и дают прочные окраски. Успешно может
быть проведено плюсование пигментами; этот метод дает хорошие
результаты даже в том случае, если волокно плохо окрашивается
обычными методами.
При печатании по тканям из альгинатных волокон
удовлетворительные результаты получаются при применении красителей
типа Орема.
Применение
Альгинатные волокна находят значительное применение
в медицине. Было найдено, что марлевые повязки из альгинатного
волокна, наложенные на рану, оказывают быстрое
кровоостанавливающее действие. Применение таких повязок способствует
заживлению ожогов без рубцов и шрамов. Под названием Кал-
гитекс выпускается хирургическая марля и вата из альгинатного
волокна, представляющего собой натриево-кальциевую соль аль-
гиновой кислоты (часть кальция замещена на натрий путем
обработки кальцийальгинатного волокна раствором соды). Эти
хирургические материалы, обладая кровоостанавливающим действием,
233

нетоксичны и хорошо впитывают кровь при сильных
кровотечениях. Они используются также для тампонирования ранок после
удаления зубов.
Из-за своей негорючести альгинатные волокна находят
применение для изготовления театральных занавесов. Кальций-
альгинатное волокно является единственным альгинатным
волокном, выпускаемым в настоящее время в промышленном масштабе.
Рис. 76. Лента шерстяных носков с разделительными стежками
из альгинатного волокна
Использование этого волокна для изготовления изделий,
нуждающихся в стирке, не представляется возможным. Однако
легкая растворимость этого волокна в растворах разбавленных
щелочей в ряде случаев является ценным свойством волокна.
Рассмотрим некоторые из этих случаев.
Получение ажурных тканей. При ткачестве получают ткань,
основа и уток которой состоят из очень тонкой камвольной
шерстяной пряжи и тяжелой альгинатной нити. Готовую ткань
обрабатывают раствором калгона или поваренной соли до полного
растворения альгинатного волокна; при помощи такого приема
могут быть получены тонкие ажурные шерстяные ткани,
изготовление которых непосредственно на ткацком станке не
представляется возможным. Этим способом получают легчайшие ткани
из шерстяной пряжи 115 номера (австралийская шерсть).
Изготовление носков. Тот же принцип используется при
изготовлении носков непрерывным способом в виде «жгута»,
234

в котором между отдельными носками имеются перевязки из аль-
гинатного волокна (см. рис. 76). После разрезания жгута альги-
натные волокна растворяют, и носки после промывки получаются
в готовом виде. Этот процесс проще процесса изготовления носков
с надвязкой нитей, которые после отбелки носков должны быть
вытянуты.
Данный процесс широко применяется в Англии. При
производстве носков из извитой пряжи хеланка (см. стр. 446) для
связывания также применяется альгинатное волокно.
Ткани из некрученой пряжи. Ткани из некрученой пряжи
ангорской шерсти, обладающие своеобразными свойствами, можно
получить следующим образом. Крученую шерстяную пряжу № 22
тростят с альгинатным волокном № 36. Направление и величину
крутки подбирают таким образом, чтобы шерстяная пряжа в
получаемой сложной нити оказалась раскрученной (альгинатное
волокно, разумеется, должно оставаться крученым). После
ткачества ткань для удаления альгинатного волокна обрабатывают
раствором щелочного мыла. Аналогичным образом могут быть
получены ткани из некрученой хлопчатобумажной пряжи. Такие
ткани не обладают зазорами между нитями и могут иметь
значение при использовании в качестве фильтровального материала
и для пропитки лаками.
Ткани типа астраханской мерлушки. Уток для этих тканей
получают следующим образом. Проводят трощение трех нитей
кальцийальгинатного волокна № 30 и ровничной ангорской
пряжи правой крутки; величина крутки—420 кручений на метр.
Операцию проводят с таким расчетом, чтобы на 2 м альгинатного
волокна приходилось 3 м шерстяной пряжи. Полученную нить
крутят совместно с четвертой нитью из альгинатного волокна,
придавая ей левую крутку, величина которой равна 420
кручениям на метр. В результате последней операции шерстяная пряжа
оказывается раскрученной и в готовой ткани после удаления
альгинатного волокна образует петли, имитирующие мерлушку.
Создание на ткани фасонных эффектов. Две нити
альгинатного волокна № ПО скручивают, при этом между ними вводят
небольшие количества хлопкового волокна. Полученную нить
обвивают вокруг шерстяной нити основы. При щелочной промывке
готовой ткани альгинатное волокно удаляют. Крашение ткани
проводят в куске. Хлопковое волокно, обвивающее основную
нить, создает на ткани красивый эффект.
Кружевные ткани. На ткани из альгинатного волокна машинами
интерлок вышивают узоры вискозным шелком. Получаемый
после удаления альгинатного волокна материал в точности
воспроизводит кружевной гипюр, или макрам.
Применение в смеске с кроличьей шерстью. Кальцийальгинат-
ное волокно прядут вместе с кроличьей шерстью, и после
окончания прядения альгинатное волокно удаляют. В пряже остается
очень объемистая кроличья шерсть.
235

Новые типы тканей и пряжи можно получить, используя
растворимость волокна из альгината кальция. В будущем, по-
видимому, растворимое альгинатное волокно будет находить
в текстильной промышленности все' более широкое применение.
Производство оболочки для колбасных изделий
Помимо волокна, из альгината кальция может быть получена
оболочка для колбасных изделий. Способ формования оболочки
не отличается от способа формования волокна:
профильтрованный прядильный раствор после удаления из него воздуха
продавливают через фильеру, имеющую кольцевую щель, в осадитель-
ную ванну — водный раствор хлористого кальция. Затем
оболочку промывают и сушат (диаметр ее равен около 18 мм).
Оболочка из альгината кальция — единственная съедобная
искусственная оболочка. Производство такой оболочки, вероятно,
будет расширяться.
Применение альгината натрия в качестве загустки
при печатании по тканям
Помимо того, что альгиновая кислота является сырьем для
производства волокна, она в виде натриевой соли находит в
текстильной промышленности и другое важное применение. Аль-
гинат натрия используют как загуститель при составлении паст
для печатания по тканям. Раствор красителя для печатания
во избежание его растекания по ткани и для получения
отчетливого рисунка должен быть загущен. Альгинат натрия,
выпускаемый под названием «Манутекс», является хорошим загустителем
для целого ряда красителей и единственным загустителем,
рекомендуемым при печатании проционовыми красителями (см. стр.158)
ввиду крайне малого сродства этих красителей к гидроксильным
группам альгиновой кислоты. Проционовые красители легко
вступают в химическую реакцию с гидроксильными группами
целлюлозы, но не взаимодействуют с гидроксильными группами
альгиновой кислоты.
ЛИТЕРАТУРА
J. В. S р е a k m а п and N. H. Chamberlain, J. Soc. Dyers and
Col., 60, 264, 1944.
J. В. S p e a к m a n, British Pat. 545, 872 and 572, 798.
«Fibre Science», 48, Manchester, 1949.
С. К. T s e n g, «Alginate Fibres Compared». Textile World, 95, 113, December
1945.
E. G. V. P e г с і v a 1 and A. G. R о s s, Nature, 162, 895, 1948.
L. A. В ashf or d, M. D. E a s t h a m, J.P.Hilton, W. S. H о 1-
d e n, L. H о r t о n, R. S. T h о m a s and F. N. Woodward, «Alginate
Hessian», J. Soc. Dyers and Col., 73, 203, 1957.
236

ЧАСТЬ III
ИСКУССТВЕННЫЕ БЕЛКОВЫЕ ВОЛОКНА
Глава XVI
КАЗЕИНОВЫЕ ВОЛОКНА ЛАНИТАЛЬ, АРАЛАК.
ФАЙБРОЛЕН, МЕРИНОВА
Так как шерсть является великолепным материалом для
изготовления одежды, было предпринято очень много попыток
получить искусственное волокно со свойствами, подобными
свойствам шерсти. Если мы вспомним, что шерсть, как и другие
природные белковые волокна, является естественной защитой животных
от дождя, холода и перегрева солнечными лучами, а также
сохраняет тепло, не будет ничего неожиданного в том, что шерсть
считается превосходным материалом для изготовления одежды.
Наиболее ценными свойствами шерсти являются теплота
и мягкость на ощупь. Вероятно, теплота шерсти объясняется
отчасти чешуйчатым строением кутикулы волокна, отдельные
чешуйки которой накладываются одна на другую, подобно
черепице на крыше. Такое строение поверхности волокна не может
быть, к сожалению, достигнуто в настоящее время ни в одном
из химических волокон. В настоящее время хотя и получены
волокна со свойствами, приближающимися к свойствам шерсти,
однако ни в одних волокнах эти свойства не близки к ним так,
как в белковых волокнах. Уместно напомнить, что шерсть,
используемая для изготовления одежды человека, обладает двумя
крупными недостатками — она усаживается при стирке и поедается
личинками моли и жучками; искусственные казеиновые волокна
свободны от первого недостатка, однако вторым недостатком
некоторые из них все же обладают.
Казеин — белок молока; шерсть также является белком.
Поэтому вполне естественно, что человек в поисках исходного
сырья для изготовления заменителей шерсти остановился именно
на казеине молока — распространенном природном белке. Вопрос
о том, является ли переработка ценного пищевого сырья
желательной, остается неясным; все же если пищевое сырье данного вида
имеется в изобилии, возражения по этому поводу навряд ли могут
быть.
237

ЛАНИТАЛЬ И АРАЛАК
В 1904 г. Тодтенхаупт предложил метод получения волокна
из казеина, однако полученное им волокно было жестким
и настолько неустойчивым к действию воды, что не выдерживало
мокрых обработок. Попытки Тодтенхаупта и более ранних
исследователей получить технически приемлемое волокно были
безуспешными до 1935 г., когда эта проблема была практически
разрешена. Итальянский исследователь Ферретти провел в 1924—
1935 гг. ряд исследований, завершившихся получением
эластичного волокна, по некоторым свойствам приближавшегося к шерсти.
В Италии было организовано крупное производство казеинового
волокна. Это волокно, названное ланиталем (от латинского слова
Lana — шерсть), в 1937 г. было выпущено в количестве 1200 т.
В США, независимо от Италии, в 1939 г. было начато
производство казеинового волокна аралак; в 1943 г. продукция этого
волокна достигла примерно 5000 m волокна в год. Однако в 1948 г.
выпуск волокна аралак был прекращен и из белка кукурузных
зерен начато производство искусственного белкового волокна
викара. Производство аралака с тех пор не возобновлялось.
Химическое строение
По химическому составу казеин незначительно отличается
от шерсти. В табл. 18 представлены данные элементарного анализа
волокна аралак и шерсти (см. также стр. 100).
Таблица 18
Химический состав аралака и шерсти
Содержание в %
Элемент
Углерод
Водород
Кислород
Азот . .
Сера . .
Фосфор .
Наиболее заметным различием в составе этих волокон является
малое содержание в аралаке серы. Цистиновые поперечные связи,
определяющие специфические свойства шерсти, в казеиновом
волокне отсутствуют. Поэтому казеиновое волокно является
менее прочным и менее устойчивым к различным химическим
воздействиям, чем шерсть. Остается только надеяться, что
дальнейшие исследования приведут нас к способу образования
поперечных связей между макромолекулами казеина, которые
несомненно значительно улучшат свойства этого волокна.
238

Казеин относится к глобулярным белкам, и линейные
макромолекулы его не обладают вытянутой формой, характерной
почти для всех волокнообразующих полимеров. В процессе
переработки глобулярные макромолекулы казеина вероятно
раскручиваются и принимают более вытянутую форму. Если бы такие
изменения формы макромолекул не имели места, получение
волокна, обладающего достаточной прочностью, из глобулярных
белков не представлялось бы возможным. Несомненно также, что
при вытягивании волокна' происходит некоторая ориентация
макромолекул.
Производство
Способы производства волокон ланиталь и аралак
одинаковы. Сначала с молока снимают сливки, являющиеся наиболее
ценным пищевым продуктом. Снятое молоко нагревают до 40°
и добавляют кислоту, вызывающую свертывание белка,
выпадающего в виде творога. Творог отделяют от сыворотки, отмывают
от кислоты и солей, отжимают и сушат. Творог представляет
собой казеин; из 100 кг молока получается 3 кг казеина, из которого
может быть сформовано почти такое же количество волокна.
Крупнейшим экспортером казеина является Аргентина. Казеин
обычно получают непосредственно на молочных фермах, так как
перевозка снятого молока, содержащего лишь 3% казеина,
на большие расстояния экономически нецелесообразна.
На заводе отдельные партии казеина тщательно смешивают,
после чего казеин растворяют в растворе едкого натра. При этом
на 10 кг казеина берут 50 л воды, содержащей 0,27 кг едкого натра;
таким образом, расход щелочи на приготовление прядильного
раствора составляет 2,7% от веса сырья.
Прядильный раствор после очистки продавливают через
фильеры в осадительную ванну, и образующиеся волоконца
собирают в жгут. Осадительная ванна на 100 вес. ч. воды содержит
2 вес. ч. серной кислоты, 5 вес. ч. формальдегида и 20 вес. ч.
глюкозы.
Жгут, состоящий из многих тысяч параллельных
элементарных волоконец, напоминает в большей или меньшей степени
толстую шерстяную ровницу (см. гл. XL). Для получения волокна,
устойчивого к мокрым обработкам, жгут подвергают дублению,
которое проводят формальдегидом, реагирующим со свободными
аминогруппами казеина по следующей схеме:
RNH2-lOCH2^RN=CH2+H2O.
При отщеплении по одному атому водорода от аминогрупп
различных макромолекул между ними образуются поперечные
связи.
Для придания волокну устойчивости к действию кипящей
еоды волокно аралак подвергали ацетилированию. Эта операция
239

была известна под названием аратермин г-п р о ц е с с а.
Известно, что ткани из волокна ланиталь в мокром состоянии
обладают запахом сыра, в то время как волокно аралак,
подвергнутое ацетилированию, избавлено от этого недостатка.
Полученный жгут волокна режут на штапельки, длина которых
равна длине волокна шерсти. Затем волокна превращают в топе
и смешивают с шерстью, или же перерабатывают на
кардочесальних машинах в смеси с шерстью. Иногда казеиновому волокну
для большего сходства с шерстью придают извитость.
Свойства
Ценными свойствами казеинового волокна, делающими это
волокно особенно пригодным для переработки в смеси с шерстью,
являются теплота и мягкость на ощупь. Казеиновое волокно
Рис. 77. Микрофотография поперечного среза и
продольного вида казеинового волокна (увеличено
в 500 раз). Крайнее левое волокно окрашено.
Отметьте характерную шероховатость плоскости
поперечного среза волокна
не обладает способностью свойлачиваться, однако совершенно
неожиданно небольшие добавки казеинового волокна к шерсти
улучшают ее свойлачиваемость.
Разрывная длина казеинового волокна составляет примерно
7,2—9км при разрывном удлинении около 15%. Прочность волокна
в мокром состоянии очень мала, что является главным недостат-
240

ком казеинового волокна. Разрывное удлинение волокна в мокром
состоянии увеличивается.
Удельный вес казеинового волокна A,29) близок к
удельному весу шерсти. Микрофотография продольного вида
казеинового волокна и его поперечного среза приведены на рис. 77.
Поперечный срез волокна имеет почти круглую форму и обнаруживает
характерные пустоты, что может быть использовано для
идентификации казеинового волокна в смесках с шерстью.
Казеиновое волокно чувствительно к действию щелочей,
и при действии сильных щелочей желатинируется. Однако к
действию щелочных буферных растворов, например бикарбоната
натрия и динатрийфосфата, используемых в прачечных, это
волокно вполне устойчиво. Оно вполне устойчиво также к
действию 2%-ного раствора серной кислоты на холоду.
Казеиновое волокно подвержено действию моли, коврового
жучка и плесени. В этом отношении казеиновое волокно не
отличается от натуральных белковых волокон. Наилучшие
результаты по отбелке казеинового волокна получаются при пере-
кисном белении. Однако перекиси отбеливают волокно очень
медленно и при продолжительной обработке. При высоких
температурах перекиси вызывают пожелтение волокна.
Обычные органические растворители не действуют на
казеиновое волокно и могут быть использованы для сухой чистки
изделий.
Влагопоглощение казеинового волокна такое же, как и у
шерсти, и составляет в стандартных условиях около 14%.
Казеиновое волокно очень легко поглощает влагу. Сушку мокрого
казеинового волокна или изделий из него следует проводить
при температурах ниже 100°, иначе волокно может стать
хрупким.
Устойчивость казеинового волокна к действию света такая же,
как у шерсти.
Крашение
Казеиновое волокно красят точно так же, как шерсть; при
этом казеиновое волокно обладает большим сродством к
красителям. Вообще все волокна, имеющие высокое
влагопоглощение, в частности вискозное и казеиновое, окрашиваются легко,
в то время как волокна, обладающие малым сродством к воде,
например ацетатное, виньон или саран, окрашиваются
значительно труднее. Высокоориентированные волокна обладают
плотной упаковкой макромолекул, затрудняющей свободное
проникновение в волокно как частиц красителя, так и воды, в
которой красители растворены. И, наоборот, волокна, у которых
степень ориентации макромолекул невелика, в частности
казеиновое волокно, легко проницаемы для красителей.
Кислотные красители на казеиновом волокне дают окраски,
малоустойчивые к мокрым обработкам; окраски казеинового
16 Монкрифф 442 241

волокна с применением протравных красителей типа неоланой
по железным или хромовым протравам, так же как и в случае
шерсти, обладают достаточной прочностью к мокрым обработкам.
Однако при применении протравных красителей обычно fie
получаются удовлетворительные результаты, так как процесс
хромирования почти всегда сопровождается чрезмерной усадкой волокна.
Красители типа карболанов дают интенсивные окраски хорошей
прочности при крашении в нейтральных ваннах.
Казеиновое волокно может быть окрашено также прямыми,
основными и дисперсионными красителями, но все они дают
окраски, неустойчивые к мокрым обработкам.
Применение
Казеиновое волокно используется почти исключительно
в смеси с шерстью. Свойства казеинового волокна — теплота
и мягкость на ощупь — делают это волокно особенно пригодным
для совместной переработки с шерстью. Главной причиной,
обусловливающей применение казеинового волокна, является его
низкая стоимость.
Казеиновое волокно может вырабатываться очень высоких
номеров, т. е. примерно такого же диаметра, как очень тонкая
шерсть. Казеиновое волокно диаметром 20 мк обладает такой же
тониной, что и шерсть 70 кач. (наиболее тонкое волокно,
используемое для изготовления детской одежды). Казеиновое волокно
диаметром 50 мк эквивалентно кроссбредной шерсти 50 кач.
Обычно казеиновое волокно выпускается в виде резаного
штапельного волокна и перерабатывается в смеси с вискозным
штапельным волокном или хлопком для добавки к шерсти.
В целом, во всех областях, где в больших количествах
находит применение шерсть, могут быть использованы смеси шерсти
с казеиновым волокном. В качестве типичных областей
использования таких смесок можно назвать вязаные изделия, верхнее
платье, свитеры и шляпы. В чистом виде казеиновое волокно
используют для набивки подушек и изготовления стеганых изделий.
ФАЙБРОЛЕН ВХ
Казеиновое штапельное волокно как в виде жгута, так и в
резаном виде или в виде ленты гребенного прочеса выпускается
под названием файбролен ВХ. По ряду показателей это волокно
приближается к шерсти. Первоначально выпускалось казеиновое
волокно файбролен А, которое очень напоминало волокно лани-
таль. В настоящее время файбролен А не выпускается. Волокно
файбролен ВХ подвергается дублению формальдегидом и обладает
улучшенными свойствами.
Производство
Исходное сырье — казеин — растворяют в щелочи;
полученный прядильный раствор продавливают через фильеры в кислую
242

осадительную вапну. Образующееся волокно собирают в общий
жгут, который в процессе отделки подвергают вытягиванию
и предварительному дублению. В результате этих операций
возрастает прочность волокна, улучшается его эластичность и
повышается устойчивость к действию кислых красильных ванн.
Волокно выпускается окрашенным в массе в различные цвета
и матированным.
файбролен ВХ обладает хорошей белизной; на нем можно
получить окраску полной гаммы цветов, включая и пастельные
тона.
Крашение
При крашении волокна файбролен ВХ нужно создавать
условия, в которых сохраняются ценные качества волокна. При
несоблюдении этих условий волокно может получить серьезные
повреждения. При крашении файбролена ВХ необходимо помнить
следующее.
1. У файбролена ВХ в мокром состоянии прочность
значительно меньше, чем у шерсти: прочность шерсти в мокром
состоянии составляет примерно 70% от прочности в сухом состоянии,
прочность файбролена ВХ в мокром состоянии примерно вдвое
меньше исходной. Однако поэтому показателю файбролен ВХ
превосходит волокно ланиталь, прочность которого в мокром
состоянии составляет лишь около 1/3 от прочности в сухом состоянии.
2. Файбролен ВХ обладает большим, по сравнению с шерстью,
сродством ко многим красителям.
3. При применении одних и тех же красителей на волокне
файбролен ВХ окраски получаются меньшей прочности к мокрым
обработкам, чем окраски на шерсти. Обычно в тех случаях, когда
краситель очень легко проникает в волокно, он легко удаляется
из волокна при мокрых обработках, обусловливая тем самым
малую прочность окрасок к мокрым обработкам. Прочность
окрасок к свету на волокне файбролен ВХ такая же, как и на шерсти.
Для сохранения волокном высоких качеств на ощупь и для
достижения окрасок, обладающих удовлетворительной
прочностью, необходимо соблюдение следующих условий:
1. pH красильной ванны поддерживать по возможности
равным 4. Щелочная среда при обработках нежелательна. При
проведении процесса крашения смесей волокон при более высоких
значениях pH необходимо после промывки проводить
окончательную обработку волокна при pH = 4. Так, например, крашение
смесей файбролена ВХ с целлюлозными волокнами лучше
проходит при pH = 6 в ванне, содержащей уксусную кислоту и ее соли;
после окончания крашения материал должен быть обработан
кислотой при pH = 4.
2. Следует применять растворы уксусной, муравьиной или
молочной кислот с буферными добавками, например раствор
молочной кислоты с добавками ацетата.
16* ' . 243

3. Использовать кислотные красители с нейтральными
свойствами, не требующие при крашении силыюкислой среды.
4. При крашении в кипящем растворе продолжительность
процесса должна обеспечивать достаточное проникновение и
выравнивание красителя и не превышать 30 мин.
5. При крашении смесей файбролена с другими волокнами
их не следует подвергать сильному механическому отжиму
На моечных или красильных машинах, а также на отжимных
валах.
Применение
Волокно файбролен ВХ может быть использовано для
изготовления широкого ассортимента изделий, включая половики
и войлок различных сортов. Это волокно используют главным
образом в костюмных, плательных тканях и велюровых тканях
для пальто. Волокно файбролен ВХ перерабатывается в смеси
с вискозным штапельным волокном фибро или с шерстью или
в смеси с этими волокнами. Для изготовления чулочной пряжи
файбролен ВХ имеет более ограниченное применение и
перерабатывается в виде смеси с волокном фибро и шерстью.
Переработка в смеси с шерстью
По мягкости на ощупь волокно файбролен ВХ приближается
к тончайшим сортам шерсти; это делает волокно файбролен ВХ
особенно пригодным для совместной переработки с шерстью.
Смеси содержат 30—50% волокна файбролен ВХ и 70—50%
тонкой шерсти 56 кач. Во многих случаях смеси волокна
файбролен с шерстью подвергаются безусадочной отделке, однако
наилучшим способом получения безусадочной пряжи для вязания
является применение при составлении смесок безусадочной
шерсти, т. е. шерсти, подвергнутой сухому хлорированию.
Интересно применение файбролена ВХ в смеси с шерстью для
изготовления фетра. Такие смеси свойлачиваются быстрее, чем чистая
шерсть, так как волокно файбролен ВХ, обладающее гладкой
поверхностью, облегчает миграцию чешуйчатых волокон шерсти.
Возможно, однако, для валяния применять смеси, содержащие
ацетатное штапельное волокно, которое снижает скорость
процесса. Смеси шерсти, файбролена ВХ и ацетатного волокна
свойлачиваются с той же скоростью, что и чистая шерсть.
ФАЙБРОЛЕН ВС
Особенности и условия процессов крашения, разработанные
для файбролена ВХ, неприменимы для волокна файбролен ВС,
являющегося более поздним представителем искусственных
белковых волокон. Подобно файбролену ВХ волокно файбролен ВС
формуют из растворов казеина; сформованное волокно
вытягивают, обрабатывают формальдегидом и подвергают процессу
244

высокопрочного хромового дубления. Файбролен ВС обладает
светло-зеленоватым цветом, обусловливаемым наличием в нем
солей хрома. Эта окраска виликна обладает светостойкостью,
соответствующей баллу 6 по английскому стандарту и не
изменяется при обычных условиях крашения и отделки. Окраска
волокна, правда, несколько изменяется и становится менее
прочной после перекисной отбелки. Поэтому ткани, содержащие
файбролен ВС, не следует подвергать отбелке.
Файбролен ВС обладает сродством к обычным красителям
всех типов, используемых в красильном дгле. Область pH, при
которых отсутствует опасность повреждения волокна, для фай-
бролена ВС такая же, как и для шерсти. Прочность окрасок
к мокрым обработкам на волокне файбролен ВС значительно выше,
чем на выпускавшихся ранее искусственных белковых волокнах.
Это обстоятельство особенно ценно при применении ровноокра-
шивающих кислотных красителей, из которых теперь многие
могут давать окраски стандартной прочности к стирке. Высокие
стандартные показатели на прочность окрасок к валке могут
быть получены путем применения агрегированных или
предварительно металлизированных красителей.
Физические свойства волокна файбролен ВС в мокром
состоянии таковы, что введение волокна в смеску с шерстью почти
не оказывает никакого влияния на усадку и скорость валки.
Хромовые красители могут быть использованы для получения
на файбролене ВС окрасок наивысшей прочности к мокрым
обработкам. Из практической работы сделан вывод, что в процессе
окончательного хромирования требуется значительно меньшее
количество бихромата.
Области применения смесей файбролена ВС с другими
волокнами определяются специфическим цветом волокна. Окраски
светлых и чистых топов не могут быть достигнуты при крашении
этих смесей. Однако можно получить окраски широкой гаммы
цветов средних тонов.
Файбролен ВС является очень хорошим волокном для
изготовления костюмных тканей из камвольной и гребенной пряжи
и используется для этих целей в смеси с хлопко.м или с вискозным
штапельным волокном фибро. Файбролен ВС может быть
использован также для изготовления вечерней одежды или для
получения тканей, окрашиваемых в средние и темные тона. Так как
волокно в процессе производства обрабатывают солями хрома,
оно обладает пониженной горючестью.
Повышенная стабильность волокна файбролен ВС объясняется
наличием в нем поперечных солевых (хромовых) связей, выпол^
няющих те же функции, что и цистиповые поперечные связи
в шерсти.
Как указывалось выше, окраски, обусловливаемые наличием
хрома, сужают области использования волокна.
245

МЕРИНОВА
Меринова — казеиновое волокно, обладающее
светло-кремовым цветом, мягко и слегка хрустяще на ощупь. Выпускается
меринова исключительно в виде штапельного волокна, а также
ленты в смеске с другими волокнами.
Производство
Исходным сырьем для производства волокна меринова
является молоко, которое для этой цели подогревают и пропускают
через сепаратор для отделения сливок. Снятое молоко
охлаждают и, подкисляя, осаждают казеин, который промывают,
отсасывают и сушат. Отдельные партии казеина смешивают,
размалывают в порошок и растворяют, по-видимому, в растворе соды.
После созревания раствора его используют для формования
волокна, применяя, по-видимому, в качестве осадителыюй ванны
раствор серной кислоты. Сформованное волокно промывают,
режут и обрабатывают в автоклавах раствором формальдегида
для увеличения прочности волокна в мокром состоянии и
повышения его устойчивости к действию слабых щелочей. После этого
волокно сушат, кондиционируют и упаковывают в кипы.
Волокно меринова выпускается в следующем ассортименте:
Номер волокна Длина резки в мм
3000 38, 62, 75
1800 27, 38, 75, 100, 150
1000 100
500 150
330 150, 350
Свойства
Поперечное сечение волокна меринова является
характерным для всех казеиновых волокон: оно имеет круглую форму
с пустотами. Прочность волокна равна 9,9 р.км в сухом и
и 5,4 р. км в мокром состоянии, а разрывное удлинение —
соответственно 50 и 60%. По этим показателям волокно меринова
мало отличается от шерсти. Волокно чувствительно к щелочам,
но устойчиво к действию 4%-пой кипящей серной кислоты в
течение полутора часов, и, таким образом, устойчиво в условиях
крашения шерсти. Волокно не поражается молью и не
усаживается. По удельному весу и сорбции влаги волокно меринова
незначительно отличается от шерсти. Устойчивость к действию
моли волокно приобретает в результате обработки формальдегидом.
Применение
Прежде всего волокно меринова пригодно для переработки
в смеси с шерстью по гребенной системе. Перед прядением
необходимо довести влажность волокна, выпускаемого с низкой
246

кондиционной влажностью, до 20%. Смешение шерсти и волокна
меринова можно проводить путем соединения их чесальных лент
и последующего чесания. Может быть также использована лента
из смесок.
Волокно меринова можно смешивать с хлопком или с
вискозным штапельным волокном и перерабатывать по хлопковой системе
прядения.
В смесях с шерстью это волокно пригодно для получения
трикотажной и чулочной пряжи, для изготовления одеял и шляпного
фетра. Добавка мериновы к вискозному штапельному волокну
улучшает мягкость получаемых изделий. Смеси 50% мериновы
и 50% нейлона или перлона используются для производства
мужских носков.
Высокие номера волокна меринова — № 3000 и 1800 —
рекомендуются для фетра, № 1000 — для одеял, № 500 — для
стеганых одеял, № 330 (длина 350 мм) — для набивки матрацев.
Крашение
Волокно меринова выпускается окрашенным в массе в 20
цветов, имеющих хорошую прочность к свету и стирке.
Равномерность крашения его хорошая. При крашении мериновы можно
исходить из условий крашения шерсти; при этом следует избегать:
1) применения карбоната натрия и 2) сушки при температурах
выше 70°. Это волокно можно подвергнуть перекисной отбелке,
несминаемой отделке и красить прямыми и хромовыми
красителями. При необходимости волокно в смеси с шерстью можно
подвергать карбонизации.
В чистом виде волокно меринова не свойлачивается ввиду
отсутствия у него чешуйчатой поверхности, обеспечивающей
свойлачивание шерсти. Но при введении в смеску с шерстью
меринова способствует более легкой свойлачиваемости, так как
его гладкая поверхность облегчает миграцию волокон шерсти.
Условия, рекомендуемые для крашения мериновы в смеси
с шерстью, такие же, как и в случае крашения чистой шерсти.
Ткань замачивают и подают в ванну, содержащую 10%
глауберовой соли, 1—2% уксусной кислоты и необходимое количество
красителя. Процесс начинают при комнатной температуре,
повышают ее до кипения и поддерживают кипение в течение 30 мин.,
после чего прекращают подачу пара, через 15 мин. добавляют 2%
муравьиной кислоты и процесс ведут еще 30 мин. при высокой
температуре.
Добавку муравьиной кислоты производят для выравнивания
окраски смешанной ткани: сначала меринова поглощает краситель
в больших количествах, чем шерсть. Введение муравьиной
кислоты приводит к снятию части красителя с волокна меринова,
который, возвращаясь в красильную ванну, поглощается затем
шерстью.
247

В заключение необходимо отметить, что волокно меринова
наиболее пригодно в качестве компонента для смесок с шерстью,
чем достигается получение тканей более дешевых, чем
чистошерстяные.
ЛИТЕРАТУРА
A. F е г г е t t і, British Pat. 483, 731, 483, 807—483, 810.
A. G. А г e n d, Casein fibres in the production of felt hats. Fibres, 7, 194,
1946.
A. E. Brown, W. G. Gordon E. С G a 1 1 and R. W. J ackson,
Ind. Eng. Chem., 36, 1171, 1944.
J. M. Matthews, «Textile Fibres», 6th Edh., London, 1954.
E. Sutermeister and F. L. Browne, «Casein and its Industrial
Application», 215—218. Reinhold Publishing Corporation; New York, 1939.
J. B.Speakman, «The Chemistry of Wool and Related Fibres», J. Text.
Inst., 32, No. 7, 1941.
R. С. С h e e t h a m, «The Dyeing of a Blend of Wool and Fibrolane for the
Hand Knitting Trade», J. Soc. Dyers and Col., 69, 76, 1953.
R. L. W о г m e 1 1, «Milk Casein and Peanut Protein Fibres», J. Text. Inst.,
44, P 258, 1953.
Canadian Chem. Processing 35, No. 10 776, 1951.
Textile World, No. 9, 170, 1951.
Глава XVII
АРДИЛЬ
Ардиль — выпускаемое в Англии искусственное волокно
из белка земляного ореха (арахиса).
В 1935 г. проф. Астбери и проф. Чайнбелл высказали
предположение о том, что для формования волокна могут быть
использованы белки растительного происхождения, растворенные в
мочевине. В связи с этим были начаты широкие исследования,
имевшие целью использование земляного ореха, произрастающего
в огромных количествах во многих тропических странах с
влажным климатом, в качестве сырья для производства
искусственного волокна. Проведенные исследования дали положительные
результаты, и в 1938 г. на полузаводской установке вАрдире
было получено первое волокно. Эта установка была создана для
изучения технических возможностей нового волокна. Однако
в начале второй мировой войны работы на этой установке были
прекращены и не возобновлялись до 1946 г. Производительность
первой установки для получения волокна ардиль в 1948 г. не
превышала 0,5 m волокна в неделю.
Ввоз земляного ореха в Англии осуществляется в
значительных количествах, так как из него получают масло,
используемое при изготовлении маргарина, а также для замасливания
248

шерсти при гребенном чесании. Остающаяся после извлечения
масла ореховая мука идет обычно на корм скоту. После
извлечения из муки белка для производства волокна ардиль остаток
также может быть использован в качестве корма, имеющего,
правда, меньшую пищевую ценность.
Трудности раннего периода развития, обусловленные
главным образом недостатком сырья, вызванным отчасти неурожаем
земляного ореха в Танганьике, были преодолены, и в настоящее
время волокно ардиль выпускается и производится в
промышленном масштабе. Развитие производства волокна происходило
не такими быстрыми темпами, как этого ожидали; ардиль является
хорошим волокном, а по мнению автора, — это даже наилучшее
волокно для получения смесок с тонкой шерстью E0 : 50%),
идущих на изготовление джемперов ручной вязки и пуловеров.
Получаемые изделия превосходят по качеству чистошерстяные
и значительно дешевле их. В настоящее время стоимость
волокна ардиль примерно в два раза ниже стоимости тонкой шерсти.
Химический состав
Мука земляного ореха содержит около 50% масла. Остаток
после экстракции масла содержит до 50?о белка. Глобулярный
белок орехов Arachis hypogaea состоит из арахина и конарахина.
Количество арахина в белке выше; соотношение между ара-
хипом и конарахином составляет 8 : 3. По аминокислотному
составу белок арахисового ореха приближается к кератину шерсти
(см. стр. 100).
Производство
Ядро арахисового ореха покрыто красновато-коричневой
шелухой, которую при производстве волокна удаляют, так как иначе
красящие вещества шелухи сообщают волокну красноватый
оттенок.
При лущении шелуха никогда не удаляется полностью, и часть
ее всегда остается. Очевидно поэтому волокно ардиль обладает
желтоватым оттенком. Очищенный орех размалывают и
полученную муку обрабатывают органическим растворителем для
удаления жиров и масел.
Выделение белка. Обезжиренная мука содержит примерно
в равных количествах углеводы и белок. Весь белок и растворимые
углеводы растворяют в разбавленном растворе щелочи. Белок
осаждают из раствора подкислением.
Пример. 200 вес. ч. обезжиренной арахисовой муки размешивают с 3500 ч.
воды при 20° в течение 10 мин., добавляют в течение 20 мин. 150 ч. 1,2%-ного
раствора едкого натра, поддерживая pH смеси равным 8,0—8,5. Перемешивают
в течение одного часа, после чего раствору дают отстояться. Раствор, имеющий
pH = 8,3, практически бесцветен. Через раствор пропускают сернистый газ
249

до pH = 4,5. При подкислении белок выпадает в виде белых хлопьев, которым
дают отстояться, затем центрифугируют, промывают и сушат. Выход воздушно-
сухого продукта — 84 вес. ч.
Следует помнить, что, во-первых, осаждение белка должно
производиться в изоэлектрической точке (pH = 4,5), так как
в этих условиях осаждение бывает наиболее полным (белок
арахиса и шерсть имеют очень близкие значения изоэлектрических
точек); и, во-вторых, при экстракции белка во избежание
окрашивания раствора веществами, извлекаемыми из шелухи ореха,
pH раствора не должен превышать 8,5. Получаемый белок
представляет собой порошок светло-кремового цвета, состоящий почти
целиком из арахина и конарахина и выпускается под торговым
названием ардеин.
Формование волокна из мочевинных растворов.
Первоначальный метод формования волокна предусматривал использование
для приготовления прядильных растворов мочевины. Белок
растворяли в концентрированных водных растворах мочевины,
выдерживали полученный раствор с целью созревания и
повышения вязкости до 50—300 пуаз и формовали волокно путем про-
давливания прядильного раствора в осадительную ванну,
содержащую 15% сульфата натрия, 2% серной кислоты при температуре
25—40°. Сформованное волокно вытягивали. Волокно,
высушенное на этой стадии процесса, является рыхлым и слабым; поэтому
необходимо проведение операции задубливания волокна. С этой
целью волокно обрабатывают насыщенным раствором поваренной
соли, содержащим также 2% соляной кислоты, при температуре
35—50°. Во избежание гидролиза белка важно, чтобы
концентрация кислоты не превышала 2%. После такой обработки волокно
промывают, сушат и режут на штапельки нужной длины. Такие
показатели волокна, как диаметр и длина штапелька, могут
изменяться в зависимости от того, по какой системе предполагают
перерабатывать волокно — аппаратной, гребенной или
хлопковой.
Формование волокна из растворов в едком натре. Так как
мочевина является слишком дорогим растворителем, в
дальнейшем от нее отказались и стали применять для этой цели
каустическую соду. В настоящее время дубление волокна проводят
с помощью формальдегида (а возможно и глиоксаля).
Образующиеся в процессе дубления поперечные связи повышают
устойчивость волокна к мокрым обработкам.
Ассортимент
Волокно ардиль выпускают трех типов:
Ардиль В. Волокно этого типа обладает наименьшей окраской,
что дает возможность красить его в светлые пастельные топа без
предварительного беления. Ардиль В обладает бледно-кремовой
окраской и выпускается в виде штапельного волокна № 2500
250

и 1800. Волокно обладает почти нейтральной реакцией и
содержит не более 0,3% связанной уксусной кислоты.
Ардиль F. Светло-коричневое штапельное волокно № 3600,
2500, 1800 и 1110, предназначенное для крашения в средние
и темные тона. Волокно содержит небольшое количество
связанного формальдегида и около 4% связанной серной кислоты.
Ардиль К. Волокно этого типа не отличается от волокна
ардиль F, но выпускается более низких номеров (№ 750 и 490)
и используется главным образом для изготовления ковров.
Содержание связанного формальдегида и серной кислоты у волокна
ардиль К такое же, как и у волокна ардиль F.
Свойства
Наиболее ценными свойствами волокна ардиль являются
теплота и мягкость на ощупь. Искусственные белковые волокна
по этим показателям приближаются к шерсти в большей мере,
чем другие химические волокна.
Путем вытягивания и последующей релаксации увлажненному
волокну ардиль может быть придана извитость, напоминающая
извитость мериносовой шерсти.
Прочность волокна ардиль невысока — она равна всего лишь
7,2 р. км, однако высокое удлинение E0%) определяет
значительную величину работы, необходимой для разрыва волокна. Ардиль
относится к волокнам, в которых ориентация макромолекул
невелика. Устойчивость волокна ардиль к истиранию низка,
поэтому ткани из одного ардиля плохи в носке. Совершенно
неожиданным является тот факт, что устойчивость к истиранию
у смешанных тканей E0% ардиля и 50% шерсти) выше, чем
у чистошерстяных. Это, по-видимому, можно объяснить
наличием у волокна ардиль гладкой поверхности. Исследования,
проведенные автором, показали, что изделия из смеси ардиля с
шерстью E0 : 50%) по износоустойчивости не уступают
чистошерстяным.
Волокно ардиль имеет поперечное сечение круглой формы;
при обследовании продольного вида волокна под микроскопом
не обнаружено каких-либо особенностей.
Волокно ардиль не обладает свойлачиваемостью, однако
небольшие добавки его к шерсти улучшают ее валку, по-видимому,
вследствие того, что волокно ардиль обладает гладкой
поверхностью, облегчающей перемещение волокон шерсти, а также
ввиду большей податливости ардиля в сравнении с шерстью.
Как и у шерсти, поглощение волокном ардиль влаги высокое,
благодаря чему это волокно весьма пригодно для изготовления
одежды: ардиль В сорбирует 14—15% влаги, т. е. несколько
больше чем ардиль F и ардиль К A2—13%).
251

Крашение
Волокно ардиль легко красится; в этом отношении ардиль
очень похож на хлорированную шерсть, обладающую большим
сродством к красителям, чем необработанная шерсть, но уступает
шерсти в прочности получаемых окрасок к мокрым обработкам.
Смеси ардиля с шерстью окрашиваются равномерно кислотными
красителями в сплошной ровный цвет. Кислотные красители для
валки преимущественно сорбируются шерстью, поэтому смеси
ардиля с шерстью трудно ровно окрасить.
Ардиль обладает хорошим сродством к прямым красителям
для хлопка. В настоящее время его красят в массе
нерастворимыми пигментами.
Отбеливать ардиль рекомендуется по перекисному способу,
так как применение других отбеливающих агентов может
привести к разрушению волокна.
Применение
Наиболее желательно использовать волокно ардиль в
смесях с шерстью. Изделия из смеси ардиля с шерстью E0 : 50)
обладают теплотой и мягкостью на ощупь и удовлетворительной
носкостью.
В настоящее время волокно ардиль выпускают в больших
количествах на заводе в Дэмфрисе; низкая стоимость волокна
дает возможность использовать его в качестве «разбавителя»
шерсти, а высокая гигроскопичность делает пригодным даже для
изготовления нижнего белья. Волокно ардиль практически моле-
устойчиво, однако смеси с шерстью поражаются личинками моли.
Волокно ардиль успешно применяется при изготовлении
фетровых шляп, для чего его добавляют к шерсти в количествах до 20%.
Ардиль весьма удовлетворительно перерабатывается с
хлопком; извитость ардиля и его эластичность придают смешанной
пряже полноту. В смеси с хлопком ардиль используется для
получения пижамных и сорочечных тканей. Из смесей ардиля
с вискозным штапельным волокном получается пряжа, обладающая
полнотой и теплотой на ощупь, чего лишена пряжа из вискозного
волокна. Смешанная пряжа может иметь применение при
изготовлении тканей для костюмов, спортивной одежды и, возможно,
бельевых и вязаных изделий.
По сравнению с шерстью ардиль обладает несколько меньшей
горючестью; таким образом, в противопожарном отношении
использование ардиля в смеси с шерстью не представляет опасности.
Однако смеси ардиля с хлопком воспламеняемы.
Волокно ардиль К нашло широкое применение в ковровом
производстве. При изготовлении ковров наиболее целесообразно
к вискозному волокну добавлять 40"о волокна ардиль — поровну
750 и 490 номеров.
252

ФАЙБРОЛЕН С
Файбролен С — искусственное волокно из белка земляного
ореха, выпускавшееся одно время в Англии. Название волокна
вызывает некоторое недоумение, так как волокна файбролен А,
файбролен ВХ и файбролен ВС являются казеиновыми волокнами.
ЛИТЕРАТУРА
D. Т г а і 1 1, Chemistry and Industry, 58, 1945.
D. T r а і 1 1 and A. M с L e a n, J. Soc. Chem. Industry, 64, 221, 1945.
A. L. M e r r і f і e 1 d and A. F. P о m e s, Text. Research J., 16, 369,
1946.
R. L. W о r m e 1 1, «Milk Casein and Peanut Protein Fibres», J. Text. Inst.,
44, P 258, 1953.
Глава XVIII
ВОЛОКНО ИЗ БЕЛКА СОИ
В США были проведены исследования по выделению белка
из бобов сои, по изучению свойств растворов этого белка и
формование из этих растворов волокна. Волокно, производство которого
было начато в 1939 г., использовалось для изготовления тканей
для обивки автомобилей. В 1942 г. ежедневный выпуск этого
волокна составлял около 0,5 т. Однако через несколько лет
выпуск его был прекращен. В- период второй мировой войны
A939—1945 гг.) волокно из белка сои выпускалось в
полупромышленном масштабе под названием силкул. По окончании войны это
производство также было прекращено и не возобновлялось.
С 1956 г. волокно из белка сои вообще не производится.
Следует, однако, отметить, что соевые бобы, произрастающие
в значительных количествах на Востоке, имеют большое
содержание белка и являются потенциальным сырьем для производства
искусственного белкового волокна. Интересно сравнить
содержание белка, масел и углеводов в соевых бобах, в земляном орехе
(исходное сырье для получения волокна ардиль) и в кукурузе
(исходное сырье для получения волокна викара) (см. табл. 19).
Таблица 19
Состав различных видов белкового сырья
Соевые бобы .
Земляной орех
Кукуруза . .
Сыр ье
(очищенный) ....
белка
35
24—26
10,5
Содержание в %
м;і ел а
16—19
43—48
4,5
углеводов
45
26—29
70
253

Высокое содержание белка в соевых бобах оправдывает их
применение в качестве сырья для производства волокна. По
аминокислотному составу белок сои занимает промежуточное
положение между белком арахиса и казеином, по значительно
отличается от зеина.
Производство
Соевые бобы вида Soja max по форме и размерам напоминают
горох, но отличаются от него светло-коричневым цветом. В 1943 г.
в Америке было выращено около 300 000 m соевых бобов, отсюда
видно, что при улучшении положения с пищевым сырьем соевые
бобы могут служить мощным источником сырья для
производства волокна.
Бобы вылущивают из стручков и пропускают через стальные
валы для получения хлопьев. Масло из хлопьев удаляют путем
экстракции гексаном, после чего хлопья обрабатывают 0,1%-ным
раствором сульфита при комнатной температуре, выделяя белок.
Полученный раствор очищают и к нему добавляют при
непрерывном перемешивании серную кислоту до pH = 4,5, являющегося
изоэлектрической точкой белка сои. При этом белок осаждается
в виде творожистой массы, которую отделяют, промывают и сушат
при температуре не выше 60°.
Прядильный раствор получают растворением белка в
водном растворе едкого натра. Концентрация белка в прядильном
растворе равна 20%. Прядильный раствор стабилизируют
добавками небольших количеств этилксантогената натрия. Созревание
полученного раствора ведут до тех пор, пока не будет
достигнута необходимая вязкость; волокно формуют в ванне,
содержащей кислоту и соли. По составу осадительная ванна вероятно
такая же, или очень близка к осадительной ванне, применяемой
для формования казеинового волокна. При формовании волокно
подвергают вытягиванию и точно так же, как в случае других
искусственных белковых волокон, подвергают дублению
формальдегидом.
Свойства
Волокно имеет светло-рыжеватый цвет, но может быть
отбелено до почти белого цвета.
Разрывная длина волокна 7,2 км в сухом и 2,25 км в
мокром состоянии. Низкая прочность в мокром состоянии в
настоящее время является общим и пока неустранимым недостатком всех
искусственных белковых волокон. Удлинение волокна при
разрыве очень велико EОпо). Однако можно надеяться, что более
интенсивное вытягивание волокна, благоприятное для ориентации
молекул, способствует повышению разрывной длины при
соответствующем уменьшении удлинения.
254

Волокно обладает матовым блеском и поэтому не требует
применения матирующих агентов. Под микроскопом волокно
из белка сои очень похоже на аралак и ланиталь. Поперечное
сечение волокна круглое; поверхность среза обнаруживает пустоты
более крупные, чем у казеинового волокна. Удельный вес волокна
A,31) практически одинаков с удельным весом шерсти. В
стандартных условиях волокно сорбирует 11% влаги, т. е. столько же,
что и вискозный шелк.
Волокно устойчиво к действию разбавленных растворов
кислот, но растворяется в щелочах, хотя и не так быстро, как шерсть.
Крашение
Волокно из белка сои обладает хорошим сродством к
кислотным красителям. Условия крашения его такие же, как и условия
крашения других искусственных белковых волокон; однако
температуру красильной ванны не следует поднимать выше 82°.
Применение
Волокно выпускалось преимущественно в виде штапельного
и использовалось для изготовления автомобильных обивочных
тканей.
Свойства волокна из белка сои очень близки к свойствам
других искусственных белковых волокон. В смеси с шерстью
волокно использовалось для изготовления фетра и обивочных
тканей. Волокно из белка сои, вероятно, могло бы найти
применение в качестве дешевого компонента шерстяных смесок, а также
в ковровом деле.
ЛИТЕРАТУРА
R. А. В о у е г, «Soybean Protein Fibres», Ind. Eng. Chem., 32, 1549, 1940.
A. F e r r e t t i, British Pat. 528, 428.
LStouffer, Rayon Textile Monthly, 23, 649, 1942.
А. С. С h і b n a 1 1, К. Bailey and W. T. A s t b u г у,
British Pat. 467, 704.
Ford Motor Co., Ltd., British Pat. 559, 745.
Глава XIX
ВИКАРА
Производство волокна из белка кукурузы — зеина, или
мазеина, было начато в США только в 1948 г., несмотря на то, что
в 1939 г. был выдан патент на способ выделения зеина из
кукурузного зерна.
255

Выпуск волокна викара был начат па реконструированном
заводе в Тафтвилле, на котором раньше выпускали казеиновое
волокно аралак.
Химическое строение
Белок кукурузного зерна, являющийся глобулярным, имеет
молекулярный вес около 40 000. По аминокислотному составу
этот белок близок к белкам земляного ореха, сои и шерсти.
Необходимо отметить, что растительные белки не обладают цистино-
выми поперечными связями, наличие которых в шерсти
определяет высокую обратимость деформации и устойчивость к сми-
нанию (см. стр. 100).
Из кукурузной муки зеии извлекают щелочью, в которой
он растворяется. При подкислении щелочного раствора зеин
выпадает в осадок.
Макромолекулы зеина имеют сильно изогнутую форму. При
растворении зеина в растворе соды происходит денатурация
белка, и макромолекулы его приобретают более вытянутую форму.
Такой раствор используют для формования волокна. После
формования волокно подвергают дублению и вытягиванию.
Таким образом, два момента отличают структуру зеина от
структуры шерсти: 1) сильно изогнутая (глобулярная) форма
макромолекул; 2) отсутствие поперечных связей.
Процесс формования волокна включает в себя операции,
в результате которых зеиновое волокно получает свойства,
приближающие его к шерсти: 1) денатурация белка и вытягивание
волокна, в результате которых происходит распрямление
макромолекул зеина и ориентация их; 2) обработка волокна формальдегидом
для образования поперечных связей между макромолекулами.
Производство
В литературе описаны два метода получения зеинового волокна.
Наиболее старый из этих методов предусматривает
использование мочевины, как уже отмечалось, сравнительно дорогого
химиката. Второй метод — переработка щелочных растворов белка —
положен в основу современного производства зеинового волокна
викара.
Формование зеинового волокна из растворов мочевины.
Зеин извлекают из кукурузной муки раствором соды, осаждают,
промывают и сушат. Готовый зеин растворяют в водном растворе
спирта, содержащем некоторое количество формальдегида. К
полученному раствору, чтобы увеличить его вязкость и сделать его
таким образом пригодным для формования волокна, добавляют
мочевину. Формование волокна проводят в прядильных ваннах,
содержащих кислоту и соли. Сформованное волокно
обрабатывают формальдегидом и сушат при температуре не выше 100°.
256

При обработке волокна формальдегидом происходит образование
поперечных связей между пептидными группами макромолекул:
I II I
NH+0+HN-^N—СН2—N+HjO.
I II I I I
сн2
В приведенной схеме длинные полипептидные цепи белка
I
изображены вертикальными линиями: NH
І
Формование волокна викара. Белок является одним из
побочных продуктов производства кукурузного крахмала. Зеин
представляет собой часть белка кукурузы, извлекаемую 70%-ным
изопропиловым спиртом, который затем отгоняют и регенерируют,
после чего зеин остается в виде светло-желтого тонкоразмолотого
порошка.
Для получения более равномерного волокна зеин
различных партий смешивают и растворяют в разбавленной щелочи,
после чего получают очень вязкий 20%-ный прядильный раствор,
который фильтруют под давлением, обезвоздушивают и
выдерживают для созревания.
Считают, что при созревании происходит распрямление
изогнутых и запутанных макромолекул глобулярного белка.
Макромолекула белка содержит значительное количество внутренних
солевых связей, образованных ее амино- и карбоксильными
группами. Щелочь разрушает солевые связи и делает макромолекулу
более свободной и менее изогнутой. Силы межмолекулярного
взаимодействия, возникающие между распрямленными
макромолекулами, приводят к образованию ассоциатов макромолекул,
что равносильно резкому увеличению молекулярного веса белка.
Когда вязкость раствора возрастет до необходимого значения,
процесс созревания прекращают и прядильный раствор
продавливают через платино-родиевые фильеры в осадительную ванну.
Каждая фильера имеет до 5000 отверстий; нити от пятидесяти
фильер объединяют в один общий жгут, содержащий,
следовательно, 250 000 элементарных волоконец.
В состав осадительной ванны входят формальдегид и соли,
из которых некоторые являются кислыми и образуют между
вытянутыми макромолекулами зеина поперечные связи, в
результате чего волокно становится достаточно прочным и способным
выдержать последующие обработки.
Жгут подают в барку для предварительного дубления, где
проводят легкую обработку формальдегидом. Эту обработку
проводят с целью увеличения прочности волокна, что
необходимо для проведения последующей операции — вытягивания.
Величина вытяжки является важным параметром; степень
вытягивания должна быть достаточно высокой для того, чтобы макро-
17 Монкрифф 442 257

молекулы распрямились, обеспечивая плотную упаковку,
способствующую образованию межмолекулярных связей. Однако при
слишком высоких степенях вытягивания может произойти
потеря волокном растяжимости и упругости в результате полного
распрямления макромолекул.
После вытягивания волокно подвергают окончательному
дублению — на этот раз в натянутом состоянии. Обработку волокна
проводят в насыщенном растворе поваренной соли, содержащем
формальдегид и кислоту. Образующиеся при обработке
поперечные связи фиксируют макромолекулы в распрямленном
ориентированном состоянии. После такой обработки волокно при
релаксации не обнаруживает усадки и достаточно устойчиво к действию
5 Ш 12 /4 IS
Рис. 78. Технологическая схема производства волокна викара:
/ — зенн после смешения партий; 2 — едкий натр; 3 — растворитель; 4 — насос; 5 —
фильтр; 6 — бак для созревания; 7 — фильтр; 8 — осадительная ванна — серная кислота,
формальдегид, солн; 9 — формальдегид; 10 — предварительная обработка
формальдегидом; 11 — промывка водой; 12 — вытягивание; 13 — формальдегид, соль и кислота;
14 — вторая обработка формальдегидом; 15 — окончательная обработка формальдегидом;
16 — жгут штапельного волокна викара
воды, кислот, щелочей и органических растворителей.
Обработанный жгут подвергают шести-десятикратной промывке и отжиму
(для полного удаления всех реагентов, которые могли быть
удержаны волокном при обработке), сушат, режут и упаковывают.
Извитость волокно приобретает в процессе сушки.
Таким образом процесс получения волокна викара состоит
из следующих операций (рис. 78):
1. Извлечения зеина из кукурузной муки едким натром.
2. Получения прядильного раствора путем растворения зеина
в растворе едкого натра.
3. Формования волокна в осадительной ванне, содержащей
кислоту и формальдегид.
4. Предварительной легкой обработки волокна
формальдегидом.
5. Вытягивания волокна.
6. Окончательной обработки волокна формальдегидом в
кислой среде.
7. Промывки, придания извитости, сушки и резки волокна.
Свойства
Прочность зеинового волокна в сухом состоянии равна
16,8 р. км, т. е. это волокно является наиболее прочным из всех
искусственных белковых волокон. Прочность волокна в мокром
258

состоянии равна 6,75 р. км. При обработке в горячей воде волокно
получает усадку, а после сушки прочность его снижается до 9—
10,8 р. км.
Прочность волокна викара в сухом состоянии (9,9—10,8 р. км)
и в мокром состоянии F,3 р.км), а также наличие извитости
позволяют сделать предположение о том, что волокно викара
выпускается, уже будучи подвергнутым такой обработке.
Выпускается также волокно викара с очень высокой извитостью;
извитость в этом случае достигается механическим путем.
Высокая извитость волокна придает полноту получаемым из него
изделиям. Удлинение волокна викара в сухом состоянии равно 32%,
в мокром — 37%. Соответствующие показатели для шерсти —
30 и 70%. Для растяжения волокна викара на 1% необходима
нагрузка, равная примерно 26—29% от разрывной.
Волокно викара обладает легкой золотистой окраской,
выцветающей на свету. Это волокно можно красить в средние и темные
тона.
Как и искусственные белковые волокна других типов, викара
обладает круглым поперечным сечением (рис. 79), что, однако,
не способствует улучшению его кроющих свойств. Этот недостаток
компенсируется, однако, невысоким значением удельного веса
волокна A,25). Уместно вспомнить, что волокно шерсти обладает
поперечным сечением эллиптической формы, мало, однако,
отличающимся от круглого, — отношение осей эллипса
составляет 1 : 1,22.
Как и шерсть, волокно викара слабо набухает в воде при
температурах ниже 50е; но при более высоких температурах,
в частности при стирке, волокно поглощает значительные
количества воды.
В стандартных условиях волокно сорбирует 1096 влаги.
При замачивании в воде викара поглощает около 40% воды.
В воде (pH = 7,0) волокно набухает и диаметр его
увеличивается на 20%. Сообщалось, что волокно викара обладает большей
устойчивостью к действию щелочей, чем натуральные белковые
волокна.
Волокно викара нерастворимо в органических
растворителях, поэтому изделия из него можно без опасения подвергать
сухой чистке. Волокно устойчиво к действию плесени и бактерий,
не поедается молью и личинками коврового жучка. Это
обстоятельство очень важно и определяет применение волокна викара
для изготовления обивочных тканей. Устойчивость волокна
к действию микроорганизмов оказалась неожиданно хорошей:
в то время как хлопковое волокно при выдерживании в грунте
оказывается полностью разрушенным, а шерсть — сильно
поврежденной, викара в этих условиях теряет лишь 10% прочности.
Разумеется, в конце концов волокно викара также разрушается
микроорганизмами, однако это происходит после того, как шерсть
и хлопок уже давно разрушены. Однако в смесках с волокном
17* 259

Рис. 79. Микрофотография зеинового волокна:
а — поперечный срез; б — продольный вид. (Увеличено
в 375 раз. Волокно окрашено красителем потамнн
прочный красный)

викара устойчивость шерсти к биологическим воздействиям
не повышается.
Викара не свойлачивается и не усаживается; ткань из этого
волокна после пятикратной стирки с кипячением
обнаруживает как по утку, так и по основе усадку менее 2,5%. Возможно,
что добавка викары к шерсти в небольших количествах A0—20%)
может привести к улучшению ее свойлачиваемости, точно так же,
как это имеет место при добавлении волокна ардиль.
Волокно викара в мокром состоянии не обладает запахом
мокрой шерсти, напоминающим запах дигептилового эфира.
По устойчивости к действию солнечного света викара
приближается к натуральным белковым волокнам. Есть сведения о том,
что горючесть волокна викара ниже, чем целлюлозных волокон.
Однако, по данным автора, викара горит значительно лучше
натуральных белковых волокон. При горении этого волокна
ощущается запах, напоминающий запах паленой шерсти, и образуется
черный хрупкий шарик. Так как прогрев при температурах
до 155° в течение 40 мин. не оказывает на волокно заметного
действия, изделия из волокна викара можно безопасно гладить.
В результате тепловых обработок при более высоких температурах
или в течение более продолжительного времени волокно становится
хрупким.
Крашение
Устойчивость волокна викара к действию горячей воды дает
возможность проводить процесс крашения при температурах,
применяемых обычно при крашении шерсти D5—55°) и при
кипячении.
Для крашения волокна викара могут быть использованы
кислотные или хромовые красители, применяемые обычно для
крашения шерсти. Этими красителями волокно викара красят в тех же
условиях, что и шерсть.
Прямые красители также могут быть использованы для
крашения викары.
Есть указания о том, что в смеси с хлопком или вискозным
волокном викару можно красить кубовыми красителями; так
как волокно викара устойчиво к действию щелочей, при крашении
нет необходимости уменьшать количество щелочи или
видоизменять существующие методы крашения кубовыми красителями.
Если учесть, что при крашении шерсти кубовыми (и то
определенными типами) красителями необходимы меры
предосторожности, заключающиеся в введении значительно меньших количеств
каустика в красильную ванну, можно понять, как велико
значение процесса образования в волокне поперечных связей,
увеличивающих устойчивость волокна. Ткани, изготовленные из смеси
хлопка с волокном викара, можно подвергать мерсеризации.
261

Сернистые красители дают на волокне викара более светлые
окраски, чем на хлопке; нафтоловые красители также могут быть
использованы для крашения этого волокна.
В случае необходимости окраски волокна могут быть
ослаблены при помощи гидросульфита или растворимого сульфоксилата.
В смесках с шерстью волокно викара устойчиво к
карбонизации; однако в процессе щелочной отварки хлопчатобумажных
тканей, содержащих волокно викара, волокно разрушается.
Крашение зеинового волокна в массе можно осуществлять
спирторастворимыми красителями.
Применение
Викара, пожалуй, является наилучшим из всех
искусственных белковых волокон, которые когда-либо были получены.
Викара обладает мягкостью и теплотой на ощупь и хорошо
ведет себя в смесках с шерстью. В смесках с вискозным волокном
викара придает изделиям мягкость, с нейлоном — повышенное
влагопоглощение, с хлопком — упругость, эластичность и
пышность. Волокно викара целесообразнее перерабатывать в смеси
с другими волокнами, чем в чистом виде. Его можно
считать волокном, улучшающим качество смесей.
Гигроскопичность волокна, его теплота и мягкость на ощупь, сравнительно
низкая электризуемость, малая загрязняемость, эластичность —
типичные для искусственных белковых волокон свойства —
делают викару особенно пригодным для смески с шерстью, так
как в этих смесках с шерстью оно не маскирует ценных качеств
шерсти. Добавки викары могут в некоторой степени сообщать
указанные выше свойства смескам с синтетическими волокнами,
не обладающими, как правило, этими свойствами.
Из смесок викары с хлопком или вискозным штапельным
волокном может быть получена тонкая пряжа № 100. Хорошие
результаты получаются также при переработке смесок викары
с шерстью по аппаратной и гребенной системам. В ткачестве
не требуется каких-либо специальных приспособлений при
переработке пряжи из викары; по-видимому, низкая прочность волокна
делает викару более пригодной для утка, чем для основы.
Штапельное волокно викара может выпускаться в резаном
виде № 4500, 3000, 2250, 1800 и 1300 с длиной резки от 12
до 150 мм и в виде жгута общего № 0,013 (элементарный № 3000)
и 0,017 (элементарный № 1800 и 1500).
Теплота викары на ощупь, ее гигроскопичность и
устойчивость к стирке позволяют использовать это волокно для
производства смешанных тканей широкого ассортимента. Викара
успешно применялась при изготовлении тканей для женского
платья и костюмов (в смеси с ацетатным волокном), мужских
костюмов, спортивной одежды, детского белья, трикотажных
изделий, чулок, обивочных тканей, в тканях новых конструкций.

Смешанная пряжа, содержащая 50% викары и 50% нейлона,
использовалась для изготовления мужских носков, в которых
прочность и стабильность нейлона сочеталась с теплотой,
мягкостью и влагопоглощением викары.
Свитеры из смеси нейлона и викары хорошо сохраняют форму
и размеры. Викара успешно используется в смеси с акриланом
E0 : 50%); применение высокообъемной акрилановой пряжи
обеспечивает высокую прочность и хорошую застилистость
получаемых изделий. Волокно викара начинают применять в смесях
E0 : 50%).с орлоном, хотя в настоящее время еще имеются
затруднения, связанные с крашением подобных смесей. Пряжа из 40%
викары и 60% кашмирской шерсти идет на изготовление
свитеров, которые по качеству не отличаются от свитеров из одной
кашмирской шерсти при большем сроке службы и меньшей усадке
при стирке. Ткани из равных частей хлопка и викары используют
для изготовления спортивных рубашек, так как викара не
вызывает раздражения кожи.
По мнению автора, масштабы, в которых викара может быть
использована в качестве компонента — «разбавителя» в смесках
с шерстью, зависят главным образом от цены на викару. К концу
1956 г. цены на викару стояли на уровне цен хорошей кроссбред-
ной шерсти, стоимость которой значительно ниже, чем
мериносовой.
УДОБСТВО ИЗДЕЛИЙ ИЗ ИСКУССТВЕННЫХ БЕЛКОВЫХ ВОЛОКОН
Среди различных типов искусственных белковых волокон
в 1956 г. в наибольших количествах использовалось волокно
викара. Представление о том, что шерсть является волокном,
наиболее пригодным для изготовления одежды, и что викара,
ардиль, файбролен и меринова по строению и свойствам ближе
к шерсти, чем другие химические волокна, является достаточно
правильным. Но понятие «удобство изделий» в настоящее время
не может быть охарактеризовано достаточно точно; несомненно,
однако, что оно включает в себя целый ряд достаточно четко
определяемых показателей, которые мы можем использовать
в качестве критериев при сравнении волокон. Конструкция пряжи
или ткани играет большую роль в создании изделий, приятных
и удобных в носке, однако из повседневного опыта мы убеждаемся,
что решающее значение имеет все же природа самого волокна;
так, например, невозможно из хлопка изготовить рубашку,
которая на ощупь не уступала бы шерстяной; ни из одного другого
волокна, кроме полиамидных, не могут быть изготовлены легкие
чулки, имеющие большой срок носки, и т. д. Рассмотрим
некоторые показатели волокон, являющиеся важными в определении
удобства носки получаемых изделий.
Легкая деформация при низких нагрузках. Этот показатель
определяет мягкость на ощупь получаемых изделий и характери-
263

зуется величиной начального модуля, т. е. величиной нагрузки,
необходимой для удлинения волокна на 1 %. Сравнение значений
начального модуля различных волокон приводится в табл. 20.
Таблица 20
Значения начальных модулей различных волокон
Тип
волокна
Викара
Шерсть
Нейлон
Начальный
модуль
(в г'оенье
на 1%)
0,26—0,32
0,18—0,24
0,20
Тип
волокна
Дакрон
(штапельное
волокно)
Дакрон
(шелк)
Орлон
(штапельное
волокно)
Орлон
(шелк)
Начальный
модуль
(в г 'dente
на 1%)
0,20
0,86
0,34
0,86
Тип
волокна
Хлопок
Вискозное
волокно
Ацетатное
волокно
Начальный
модуль
(в г/денье
на 1%)
0,57—1,12
0,54
0,39
Таким образом, волокнами, приближающимися по мягкости
на ощупь к шерсти, являются викара, нейлон, штапельное волокно
дакрон и орлон. Интересно также отметить, насколько начальный
модуль ацетатного волокна ниже, чем вискозного. Мягкость
ацетатного волокна — свойство, хорошо изученное за последние
тридцать лет.
Податливость волокна. Этот показатель определяется
легкостью деформации волокна при удлинении от 5 до 10%. Растяжение
волокон с высокой податливостью в области умеренных
деформаций не требует значительного увеличения растягивающего
усилия; эта их особенность проявляется в диаграмме Н-У, имеющей
в области средних деформаций пологую форму. Полезно сравнить
кривую Н-У для ацетатного волокна, обладающего высокой
податливостью (стр. 181) с кривой Н-У значительно менее податливого
вискозного волокна (стр. 141). Если волокно, легко деформируясь
при не очень значительных нагрузках, приспосабливается к
действию внешних сил, изготавливаемая из него одежда в процессе
носки будет удобна и не затруднит движений. Высокое значение
степени податливости является желательным и обеспечивает
не только повышение удобства одежды, но также и хорошую
драпируемость. Ниже приводятся сравнительные данные о
степени податливости различных волокон (табл. 21).
Волокнами, степень податливости которых приближается к
степени податливости шерсти, являются викара, штапельное волокно
дакрон и ацетатное волокно. Интересно, что штапельное волокно
дакрон и орлон вырабатываются с повышенной степенью
податливости, которая необходима для волокон с шерстеподобными свой-
264

Таблица 21
Податливость различных волокон
Тип
волокна
Викара
Шерсть
Нейлон
Степень
податливости
1,80
1,0—1,7
—0,19
Тип
волокна
Дакрон
(штапельное
волокно)
Дакрон
(шелк)
Орлом
(штапельное
волокно)
Орлон
(шелк)
Степень
податливости
1,05
—0,05
0,68
0,11
Тип
волокна
Хлопок
Вискозное
волокно
Ацетатное
волокно
Степень
податливости
0,21—0,04
0,68
0,91
ствами. Отрицательные значения степени податливости у волокна
нейлона (штапельное волокно и нить бесконечной длины имеют
одинаковый показатель) и дакрона (нить бесконечной длины)
объясняются тем, что эти волокна при растяжении в области
5—10% удлинения становятся более жесткими, что проявляется
в увеличении наклона кривой Н-У этих волокон в указанной
области. Волокна, обладающие высокой степенью податливости,
ведут себя совершенно противоположно; в области средних
удлинений их деформация не требует значительного прироста
растягивающего усилия.
Коэффициент трения волокна. Все волокна, приведенные
в табл. 21, обладают гладкой поверхностью. Исключение
составляют хлопок (после мерсеризации поверхность хлопкового волокна
также становится гладкой) и шерсть, имеющая в
противоположных направлениях (по чешуйкам и против чешуек) различные
коэффициенты трения. Коэффициент трения, зависящий от
направления трения, является характерным свойством природных
белковых волокон, которое определяет уникальные свойства этих
волокон на ощупь и пока что не может быть воспроизведено
в химических волокнах.
Упругость волокна. Упругость волокна противодействует
необратимым деформациям одежды и обеспечивает постоянство
формы одежды и ее несминаемость. Быстрая и полная обратимость
деформаций волокна является желательным свойством. В табл. 22
приведены данные об обратимости деформаций (во времени) для
различных волокон при растяжении их на 2%.
Превосходство белковых волокон, нейлона и орлона над
целлюлозными волокнами очевидно. Очень важным является
сохранение волокном упругости в мокром состоянии. В этом отношении
нейлон и дакрон ввиду их малой чувствительности к воде имеют
значительные преимущества перед всеми остальными волокнами.
265

Таблица 22
Обратимость деформаций различных волокон
Тип волокна
Викара
[Персть
Нейлон

Обратимость в %
100
99
100
Тип волокна
Дакрон
(штапельное
волокно)
Орлон
(штапельное
волокно)
Акрилан
Обрати-
мость в %
Высокая
100
80
і Тип волокна
Хлопок
Вискозное
волокно
Ацетатное
волокно

Обратимость в %
74
82
94
Легкость и объемность изделий. Ткани должны обладать
легкостью и полнотой на ощупь, не будучи слишком толстыми.
Наличие этих свойств у тканей определяется двумя факторами:
во-первых, постоянной извитостью волокна, придающей изделию
объемность, и, во-вторых, малым удельным весом волокна,
обеспечивающим легкость получаемых изделий. В этом отношении
шерсть является превосходным волокном, так как обладает
естественной постоянной извитостью. Штапельные волокна нейлон,
дакрон и вискозное выпускаются с постоянной извитостью.
Удельные веса химических волокон приведены на стр. 567.
Целлюлозные волокна имеют удельный вес около 1,5, белковые — около 1,3,
дакрон —несколько выше— 1,38. Полиамидные и акриловые
волокна обладают значительно меньшим удельным весом.
Гигроскопичность волокна. Способность сорбировать влагу
в больших количествах является ценным свойством волокна,
применяемого для изготовления одежды. В этом отношении
превосходным волокном является шерсть, абсорбирующая влаги
до 40% от собственного веса и остающаяся в то же время сухой
на ощупь. Несомненно, что гидрофильность шерсти
обусловливается наличием в ее составе большого количества амино- и
карбоксильных групп. Поглощение влаги различными волокнами
в стандартных условиях иллюстрируется данными табл. 23.
Тип
волокна
Викара
Шерсть
Ардиль
Т
Сорбция влаги различными волокнами
Сорбция
влаги в %
16
16
13
Тип
волокла
Нейлон
Дакрон
Орлоп
Сорбция
влаги в %
4,0
0,4
0,9
Тип
волокна
Хлопок
Вискозное
ВОЛОКНО
Ацетатное
волокно
а б л и ц а 22
Со"бция
влаги в %
8,г7
12,0
6,5
266

Наиболее высоким влагопоглощением обладают белковые
волокна, за ними следуют целлюлозные и, наконец, синтетические.
Теплота смачивания. Одним из показателей, определяющих
удобство одежды, является теплота смачивания волокна. Шерсть
и белковые волокна при увлажнении выделяют тепло, благодаря
чему в процессе носки одежда лучше сохраняет тепло тела.
Величины теплот смачивания для различных волокон приводятся
в табл. 24.
Тип
волокна
Ардиль
Шерсть
Теплота
Теплота
смачивания
в кал}г
27,4
27,0
смачивания
1 Тип
волокна
Нейлон
Дакрон
Т
водой различных волокон
Теплота
смачивания
в нал/г
7,6
1,4
Тип
волокна
Хлопок
Вискозное
волокно
а б л и ц а 24
Теплота
смачивания
в кал/г
11,0
25,0
Синтетические волокна обладают наименьшей теплотой
смачивания, что, конечно, не относится к числу их преимуществ.
Теплопроводность*. Низкая теплопроводность волокна создает
ощущение теплоты на ощупь. По-видимому, белковые волокна
по теплопроводности приближаются к шерсти. Чешуйчатое
строение волокна шерсти (не воспроизводимое в химических волокнах)
способствует сохранению между чешуйками небольших прослоек
воздуха, что снижает теплопроводность волокна и определяет
его теплоту на ощупь.
Электризуемость. Большинство волокон, в том числе и шерсть,
в сухом состоянии способно электризоваться и накапливать заряды
статического электричества. Однако способность электризоваться
снижается при увлажнении, так как при этом облегчается стека-
ние зарядов с волокна. Волокна, поглощающие мало влаги,
наиболее склонны к электризации в нормальных условиях носки.
Одежда из таких волокон, электризуясь в процессе носки,
притягивает частички пыли и загрязнений. Низкое влагопоглощение
нейлона, дакрона и в меньшей степени ацетатного волокна
способствует более сильной электризации этих волокон, чем
вискозного шелка, в то время как шерсть и другие белковые волокна
мало подвержены электризации.
* Здесь речь идет не о теплопроводности, а о теплоизоляционных
свойствах. Теплопроводность всех природных и химических волокон примерно
одинакова. Хорошие теплоизоляционные свойства белковых волокон объясняются
их извитостью и упругими свойствами. Оба эти фактора способствуют удержанию
воздуха между волокнами в изделиях, т. е. улучшают теплоизоляционные
свойства. {Прим. ред.)
267

Форма поперечного сечения волокна. Форма поперечного
сечения волокна может иметь большее значение для свойств волокна
на ощупь, чем принято иногда думать. Круглую форму
поперечного сечения имеют шерсть и другие природные белковые волокна,
медно-аммиачное волокно, ардиль, викара, нейлон, терилен
и акрилан; хлопок, который не так хорош на ощупь, как шерсть,
имеет вытянутую форму поперечного среза; вискозное волокно,
менее приятное на ощупь, чем ацетатное, имеет более изрезанную
форму поперечного сечения. Некоторые виды виниловых и
акриловых волокон характеризуются очень вытянутой формой
поперечного сечения.
Ощущение удобства, возникающее при носке одежды, является
в нашем восприятии суммарным результатом импульсов,
поступающих по нервам от наших органов чувств.
Человек, носящий фуфайку или костюм, несомненно знает,
удобен он или неудобен, хотя факторов, определяющих удобство
изделий, много —.вероятно не менее дюжины различных
физических свойств волокна. В настоящее время полный анализ понятия
«удобство изделий» не может быть дан, но некоторые из этих
свойств мы уже можем характеризовать количественно.
Несомненно, что более полные и более значительные практические
результаты будут получаться по мере расширения наших знаний.
Кроме того, чем яснее мы будем представлять себе взаимосвязь
между физическими свойствами и удобством, тем скорее будут
сформулированы требования к действительно удобным изделиям
и тем быстрее будут созданы необходимые волокна.
ЛИТЕРАТУРА
Fibres, 10, 204, 1949.
«Vicara; The New Textile Fibre». Virginia—Carolina Chemical Corporation,
1949.
«Vicara: The Fibre that Improves the Blend», idem., 1950.
C. E. A. W і n s 1 о w and L. P. H e r r і n g t о n, «Temperature and Human
Life», Princeton, 1949.
L. H. N e w b u r g h, «Physiology of Heat Regulation and the Science of
Clothing», Philadelphia, 1949.
A. D. В. С a s s і є, «Physical Properties of Fibres and Textile Performance»,
J. Text. Inst., 37, P 154, 1946.
С W. H о с k, A. M. S о о k n e and M. Harris, «Thermal Properties
of Moist Fabrics», J. Res. Nat. Bur. Stds., 32, 229, 1944.
J. S. G і 1 1 e s p і e, «From the Cornfield to the Haute Couture», Chemurgic
Digest, March, 1955.
H. S. Jenkins, «Proteins as Fiber-forming Materials», Paper presented
at the A. C. S. Symposium on Fibrous Proteins, New York, Sept. 16th, 1954.
D. T r а і 1 1, «Some trials by ingenious inquisitive persons; regenerated protein
fibres», I. Soc. Dyers and Col., 67, 257—270, 1951.
K. W. L. К e n с h і n g t о n, «Clothing and Climate», Texture, 3, 11 — 17,
1E6).
W. I. R. A,, «The Warmth of Clothing», Wool Research, 2, 43—70, 1955.

ЧАСТЬ IV
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Глава XX
НЕЙЛОН
Название «нейлон» является собирательным, точно так же, как
в понятие «стекло» включается целая группа материалов со
сходными свойствами. До настоящего времени на рынке имеется
4—5 типов нейлона, и нет оснований утверждать, что в скором
времени не появятся новые типы нейлонов с новыми свойствами.
Нейлон был получен У. Карозерсом, блестящим химиком-
органиком Харвардского университета, который в свое время
отказался от академической работы с тем, чтобы предпринять
фундаментальные исследования в гигантском американском
химическом концерне Дюпон. Работая в этом предприятии, Карозерс
разрешил многие химические проблемы, сделал ряд открытий
и поставил перед концерном задачи их промышленного
осуществления.
Карозерс приступил к осуществлению своих фундаментальных
исследований, не преследуя цель немедленного достижения
практических результатов. Прежде всего его интересовали общие
вопросы, связанные с полимерами. Тот факт, что
синтезированные Карозерсом полимеры обладали волокнообразующими
свойствами, являлся неожиданным и важным открытием, но не
результатом первоначальной программы исследований. Это открытие
является великолепным примером практического использования
результатов глубоких исследований. Единственным отправным
пунктом работ Карозерса явилось знание структуры полимеров;
это привело к получению не только нейлона, но и неопрена —
синтетического каучука, обладающего высокой химической
стойкостью, макроциклических соединений типа синтетического
мускуса и к разработке процесса формования волокон из расплава.
Около двух лет с начала работы в концерне Карозерс потратил
на поиски возможностей синтеза материалов, пригодных для
формования волокон. Он исследовал с этой целью класс
полимеров, известных под названием полиэфиров, и в конце
концов достиг успеха в использовании для формования волокна
269

Другого класса Полимеров —полиамидов. В І928 г., когда
Карозерс начинал свои исследования, полимеры считались
неинтересными объектами исследования. Нерастворимые, неплавкие и
химически инертные, они резко отличались от веществ, с которыми
химикам обычно приходилось иметь дело. Полимерные вещества
были мало понятными, а если они получались в результате какого-
либо опыта, то считались побочными продуктами и отходами.
Получение полиэфиров. Однако Карозерс считал, что эти
«отходы» стоят значительно ближе к таким материалам, как
древесина, каучук, хлопок, шерсть и другие, с которыми мы имеем
дело в повседневной жизни, чем растворимые соединения,
обладающие малыми молекулами, к работе с которыми химики
привыкли в лаборатории. Карозерс был не только философом, но и
экспериментатором, и как только он получил свободу действий
и практически неограниченные средства, он приступил к
исследованию этих продуктов, мало понятных тогда с химической точки
зрения. Карозерс считал, что если этиловый спирт,
взаимодействуя с уксусной кислотой, дает эфир—этилацетат:
с2нрн+сн3соон^сн3соос2н5-(-н2о,
Этиловый Уксусная . Этилацетат
спирт кислота
то таким же образом должны вести себя и гликоли (двухатомные
спирты) и дикарбоновые кислоты. Так, например, гексаметилен-
гликоль образует с адипиновой кислотой сложный эфир:
НО (СН2NОН+НООС(СН2LСООН->
-+НО (СН2NОСО (СН2LСООН + Н2О.
Две молекулы образовавшегося эфира, взаимодействуя между
собой, образуют вдвое более длинную молекулу:
НО (СН2NОСО (СН2LСООН4-НО (СН2NОСО (СН2LСООН^
-^НО (СН2NОСО (СН2LСОО (СН2NОСО (СН2LСООН^Н2О.
Полученные длинные молекулы могут взаимодействовать между
собой и т. д.
Используя вещества, молекулы которых содержат по две
функциональных группы, Карозерс путем их конденсации
действительно получил соединения с очень длинными молекулами. Если
в качестве исходных веществ он брал гликоли и двухосновные
кислоты, получаемые полимеры были полиэфирами. Свойства
некоторых из полученных полиэфиров навели Карозерса на мысль
о возможности использования их для изготовления волокна. Один
нз сотрудников Карозерса, имя которого осталось неизвестным,
опустил стеклянную палочку в сосуд с расплавленным
полиэфиром. К его величайшему удивлению расплавленный полимер,
приставший к палочке, вытягивался в длинные застывающие
нити. Еще большей неожиданностью явилась способность этих
270

нитей уже после затвердевания вытягиваться в несколько раз,
но не так, как каучук, который после растяжения
восстанавливает первоначальные размеры. Легко представить себе
возбуждение, царившее в лаборатории в этот день, и понять
удовлетворение, которое должен был испытывать Карозерс. Он думал тогда:
если взять вещество, молекулы которого обладают двумя
функциональными группами, и заставить эти молекулы
взаимодействовать между собой, можно получить соединение с длинными
молекулами. Если длина этих молекул велика по сравнению'
с другими их размерами, полученное вещество будет обладать
волокнообразующими свойствами.
Получение полиамидов. Волокна, полученные из полиэфиров,
не обладали удовлетворительными свойствами: они не были
достаточно прочными. Затруднения при работе с ними были так
велики, что иногда возникало сомнение в целесообразности
продолжения этих работ. Для избежания этих затруднений Карозерс
перешел от полиэфиров к полиамидам. Вскоре полученные
результаты показали необходимость продолжения исследований в этом
направлении. Полиамиды могут быть синтезированы из диаминов
и дикарбоновых кислот:
H2N (CH2)eNH2-r НООС (СН2LСООН ->
Гексаметнлендиамин Адипиновая кислота
->H2N (CH2)GNHCO (СН2LСООН + Н2О.
Две молекулы образовавшегося соединения взаимодействуют
между собой:
H2N (CH2NNHCO (CHiICOOH-f H8N (CH2)GNHCO(CH2LCOOH^
-> H2N(CH2)GNHCO(CH2LCONH (CH2NNHCO(CH2LCOOH-bH2O
и т. д. до получения полимера, обладающего очень длинными
макромолекулами.
Для получения полиамидов можно также использовать
аминокислоты:
H2N (CH2NCOOH~fH2N (CH^COOH-j-
є-Амииокапроновая кислота
-j- H2N (CH2NCONH (CH2NCOOH
Образовавшиеся молекулы, взаимодействуя между собой,
дают соединение, длина цепи которого вдвое больше:
H2N (CH2NCONH (CH2NCONH (CH2MCONH (CH2NCOOH.
Полученное соединение способно к дальнейшей реакции и т. д.
до получения полиамида, обладающего длинными
макромолекулами и волокнообразующими свойствами. Первому методу было
271

отдано Предпочтение, так как синтез диаминой и двухосновных
кислот значительно проще и дешевле, чем синтез аминокислот *.
Результатом исследований явилось получение прочного
синтетического волокна, отличавшегося по свойствам от всех ранее
известных волокон. Длинные цепные молекулы полимера были
созданы в лаборатории руками человека из веществ с малыми
молекулами. До тех пор не существовали волокна, полученные
таким путем. Правда, были известны искусственные волокна
из целлюлозы и ее азотнокислых и уксуснокислых эфиров, однако
исходное сырье для получения этих волокон представляло собой
природный полимер —целлюлозу древесины или хлопка. Каро-
зерс же синтезировал полимер; поэтому его нейлон явился первым
синтетическим волокном**.
В 1938 г. нейлон был впервые получен на небольшой опытной
установке в Уилмингтоне (США). С того времени в Америке
построен ряд крупных заводов по производству этого волокна.
В Англии нейлон выпускается на заводе в Ковентри и на новом
заводе в Понтипуле, на котором вырабатываются как филаментар-
ная нить бесконечной длины, так и штапельное волокно.
Производство
Сырье. Иногда говорят, что волокно нейлон сделано из
каменного угля, воздуха и воды. Это утверждение можно объяснить
следующим образом. Фенол является продуктом переработки
каменноугольной смолы; водород, необходимый для процессов
гидрирования, получают разложением воды; аммиак
синтезируют из азота воздуха и водорода. Таким образом, все исходное
сырье для производства нейлона является вполне доступным.
Обычный нейлон, получаемый из адипиновой кислоты
НООС (СН2LСООН и гексаметилендиамина H2N (CH2NNH2,
называют нейлоном 66, так как диамин и кислота содержат в своем
составе по 6 атомов углерода. Точно так же полиамид,
получаемый из себациновой кислоты НООС (СН2)8СООН и
гексаметилендиамина, известен под названием нейлон 610. Перлон —
полиамид другого типа, получаемый путем полимеризации капро-
лактама
СН2—СН2—СН2—СН2—СН2
I I
О=С NH
или путем поликонденсации є-аминокапроновой кислоты
НООС (CH2MNH2, в настоящее время также производится в
больших масштабах.
* В настоящее время е-аминокапроновая кислота и ее лактам получаются,
по-видимому, проще и дешевле, чем гексаметилендиамин. (Прим. ред.)
** Несколько раньше полиамидов в Германии были получены волокна
из производных поливинилхлорида. (Прим. ред.)
272

Полиамиду типа нейлона 66 следует отдать предпочтение перед
полиамидом типа нейлона 610 как из-за несколько лучших свойств
получаемого волокна (нейлон 66 обладает более высокой
температурой плавления, чем нейлон 610), так и из-за дешевизны и
доступности исходного сырья. Органические соединения, содержащие
цепочку из шести атомов углерода, можно легко получить из
бензола или продуктов его замещения, в частности из фенола. Такого
дешевого исходного сырья для синтеза#себациновой кислоты
не существует — ее получают переработкой касторового масла,
количество которого ограничено, или более сложным окольным
путем из соединений с шестью атомами углерода. Вообще синтез
органических продуктов, содержащих 6 атомов углерода,
значительно проще и экономичнее, чем синтез веществ того же класса
с любым другим числом углеродных атомов.
Существует несколько методов синтеза адипиновой кислоты
и гексаметилендиамина: метод, впервые реализованный в
промышленности, был основан на переработке фенола, который получался
путем сульфирования и последующего омыления бензола. Бензол
в свою очередь получался из каменноугольной смолы или при
дистилляции нефти.
Восстановление фенола до циклогексанола осуществлялось
ОН ОН
С СН
I П ж YH2 VH2
сн сн сн2 сн2
Фенйп Циклогексацо/1
пропусканием смеси паров фенола с водородом над
катализатором. Можно восстанавливать фенол в жидкой фазе, однако паро-
фазное гидрирование имеет то преимущество, что его можно
проводить непрерывно.
Окисление циклогексанола концентрированной азотной
кислотой проходит с разрывом кольца; при этом получают адипиновую
кислоту:
НОН
CH2 CH2
I. I + 2О2 - СООНСН2СН2СН2СН2СООН + Н2О
сн2 Сн2
\ / АдипиноВая кислота
СН,
Изучение этой реакции в лаборатории должно проводиться
с соответствующими предосторожностями, несоблюдение которых
может привести к взрыву реакционной смеси.
18 Монкрифф 442 273

Другой необходимый для получения нейлона компонент —
гексаметилендиамин — получают, исходя из адипиновой
кислоты, следующим образом. Сначала получают амид адипиновой
кислоты:
НООС (СН2LСООН+2NH3-»H2NCO (CH2LCONH2+2H2O.
Диамид адипиновой кислоты
Амид подвергают каталитическому дегидрированию:
HtNGO (СН2)jCONH2-> NC (CH2LCN -f 2H2O.
Динитрил адипиновой кислоты
Полученный динитрил восстанавливают в автоклавах в
присутствии кобальтового или никелевого катализатора:
NC (CH,LCN+4H2^H,N (CH2N NH2.
Гексаметилендиамин
Гексаметилендиамин и адипиновую кислоту растворяют в
отдельности в метиловом спирте. При смешивании полученных
растворов выпадает соль адипиновой кислоты и гексаметилендиамина,
так называемая соль АГ—H2N (CH2N NH2-COOH (CH2LCOOH.
На этой стадии процесса соль АГ может быть подвергнута очистке.
В настоящее время при получении циклогексанола из бензола
также минуют промежуточную стадию получения фенола.
Другие методы синтеза соли АГ. Значительное развитие
производства нейлона привело к нехватке исходного сырья, в частности
бензола. Количество бензола, получаемого при коксовании угля,
ограничено, и если бы даже нефтяные компании удвоили выпуск
бензола, его все равно не хватило бы. В период второй мировой
войны A939—45 гг.) цена на бензол составляла около 4 центов
за 1 л. Позже, в 1956 г., цена поднялась до 10 центов за 1 л.
Нехватка бензола и повышение цен на него определили поиски
других видов исходного сырья и других методов синтеза соли АГ.
Из этих методов следующие два реализованы в промышленности.
Метод получения соли АГ из овсяной
шелухи и кукурузной кочерыжки. Различные
зерновые продукты и отходы — отруби и кукурузные початки —
используются в больших количествах для получения фурфурола.
Фурфурол далее перерабатывается в фуран; гидрированием
последнего получают тетрагидрофуран:

Растительное
сырье
НС
II
НС
сн
11
с—
V
Фурфурол
-С
НО
нс — с
— II 11
НС С
\ /
\ /
О
Фуран
H
H
н2с—- сн2
Н2С СН2
\ /
О
Тетрагидрофуран
При обработке тетрагидрофурана хлористым водородом
получают 1,4-дихлорбутан, а из него —взаимодействием с цианистым
274

натрием—динитрил адипиновой кислоты. Гидрируя динитрил,
получают гексаметилендиамин. Из динитрила путем его
омыления можно получить адипиновую кислоту, однако на практике
этого не делают, так как получение адипиновой кислоты из фенола
значительно дешевле. Таким образом, лишь один из компонентов
соли АГ — гексаметилендиамин -
фурола.
НСС—СН2
1-ЬС СН2
получают, исходя из фур-
Н2С-
Н2С
-сн2
сн2
2 HCI
+ НоО
NaCN
О
а
Тегпрагудрофуран
о
= дихлорбутан
н2с-сн2
H2C CH2
NC CN
Дитітрлип aaunu-
й кислоты
СООН(СН2LСООН
Авипииовая кислота
NH2(CH2NNH2
Гексаметилендиамин
Метод получения соли АГ из бутадиена.
Бутадиен применяется в огромных количествах для производства
синтетического каучука; его получают из нефти или из этилового
спирта, добываемого из мелассы. Хлорируя бутадиен, получают
дихлорбутен, который превращают в дицианбутен. При
гидрировании дицианбутена образуется динитрил адипиновой кислоты,
являющийся полупродуктом в производстве соли АГ, из которого
легко получить как адипиновую кислоту, так и
гексаметилендиамин:
Cl2 HCN
СН2=СН—СН=СН2 -* С1СН=СН—СН=СНС1 ->
Бутадиен
Дихлорбутен
NC-CH=CH-CH=CH-CN^NC-CH9-CH,—CH,-CH9-CN.
Дицианбутен
Днпитрнл адипиновой кислоты
Из трех описанных методов получения соли АГ первый,
основанный на переработке бензола, несомненно остается и будет
оставаться основным. Экономика второго метода, связанного
с переработкой фурфурола, подвержена колебаниям в
соответствии с изменением цен на сельскохозяйственное сырье.
Применение третьего метода зависит главным образом от
наличия бутадиена, цена которого почти всегда сохраняется на одном
уровне.
По-видимому, последние два метода являются более выгодными
с экономической точки зрения, и в конце концов предпочтение
будет отдано методам, связанным с переработкой бутадиена или
других соединений, содержащих четыре атома углерода.
В настоящее время получение полупродуктов в больших
масштабах не составляет особых трудностей. Необходимо лишь
18* 275

выбрать одну из многих схем производства, основанную на
переработке дешевого и доступного сырья.
Поликонденсация. Соль АГ с добавкой необходимого количества
стабилизатора (обычно это уксусная кислота) плавят в атмосфере
азота. Присутствие воздуха должно быть полностью исключено,
в противном случае происходит окрашивание соли и потемнение
получаемого полимера. В качестве инертного газа наиболее
удобно применять азот, хотя вместо него может быть использован
водород. Процесс возможно также проводить в вакууме — важно
лишь полностью удалить из аппаратуры кислород воздуха. В
процессе поликонденсации соли АГ необходимо удалять
образующиеся при реакции пары воды..
Если нужно получить матированное волокно, в процессе
поликонденсации в автоклав вводят водную суспензию двуокиси
титана, обычно в количестве 0,3% от веса полимера.
Поликонденсацию ведут при температуре 280° в течение примерно 4 час.
Принципиально возможно также проведение реакции
поликонденсации соли АГ другим способом —в растворе фенола или лі-кре-
зола, однако в промышленных масштабах этот метод никогда
не применяли.
Расплав образовавшегося полимера при температуре 285—290°
продавливают через щель на барабан. Струя расплава застывает
на барабане в виде ленты шириной в несколько дюймов. Ленту
охлаждают холодной водой до полного затвердевания,
необходимого для уменьшения размера кристаллитов полиамида.
Стабилизация. Известно, что макромолекулы нейлона имеют
линейную вытянутую форму и не содержат боковых цепей и
поперечных связей. Средний весовой молекулярный вес полимера,
применяемого для формования волокна, составляет 12 000 —
20 000. Полиамид с молекулярным весом ниже 6000 вообще не
обладает волокнообразующими свойствами. Волокно, сформованное
из полимера с низким- молекулярным весом, (от 6000 до 10 000)
хрупко и непрочно. При дальнейшем увеличении молекулярного
веса прочность получаемого волокна увеличивается. Если, однако,
молекулярный вес полимера слишком велик и превышает 20 000,
затрудняется плавление его и снижается растворимость.
Процесс получения полиамида должен быть всегда
воспроизводимым и прекращаться по достижении необходимого
молекулярного веса, чего добиваются стабилизацией молекулярного веса
полиамида. Если при синтезе нейлона взять диамин и дикарбоно-
вую кислоту не в строго эквивалентных количествах, а с
небольшим избытком кислоты (например, 2%), то в процессе
поликонденсации скоро наступит момент, когда свободные концевые
аминогруппы будут исчерпаны и на обоих концах макромолекулы
полиамида будут находиться только карбоксильные группы. Как
только это произойдет, процесс дальнейшего роста макромолекул
прекратится, т. е. полимер окажется стабилизованным.
Процесс стабилизации следует разобрать несколько более подробно.
276

Можно сказать заранее, что если диамин и кислоту взять не
в эквимолярных количествах, а в соотношении 1 : 2, реакция
пройдет по схеме
H2NRNH2-f2HOOCR'COOH->
^HOOCR'CONHRNHCOR'COOH-b2H2O
и скоро прекратится, так как на обоих концах образовавшегося
продукта размещены карбоксильные группы, а свободные
аминогруппы, которые могли бы с ними взаимодействовать, в
реакционной среде будут исчерпаны. Взяв исходные мономеры в
соотношении 1 : 1,5 (т. е. 2 : 3), получим:
2H,NRNH2+3HOOCR'COOH^
->HOOCR'COONHRNHCOR'CONH?R'COOH+3H2O.
В этом случае образуется продукт с большей длиной цепи и с
большим молекулярным весом. По мере того, как соотношение между
исходными количествами диамина и дикарбоновой кислоты будет
приближаться к единице, момент стабилизации будет наступать
после достижения полимером все более и более высокого
молекулярного веса. Соотношение между диамином и дикарбоновой
кислотой, равное 1 : 1,02, обеспечивает получение полиамида с
молекулярным весом около 12 000, т. е. пригодного для формования
волокна нейлон. Стабилизация молекулярного веса нейлона
может быть достигнута и тогда, когда диамин и дикарбоновая
кислота взяты в строго эквимолекулярном соотношении, путем
добавки небольших количеств (примерно около 1%)
монофункционального соединения, в частности уксусной кислоты.
Уксусная кислота вызывает такой же эффект, как и избыток
дикарбоновой кислоты: когда молекулярный вес полиамида становится
достаточно высоким и все свободные концевые аминогруппы
превращаются в ацетамидные, процесс роста молекулярного веса
прекращается. Этот способ стабилизации используется в
производстве полиамидных волокон.
Таким образом, процесс получения полиамида может быть
остановлен на любой заранее заданной стадии путем введения
избытка одного из двух основных компонентов или добавкой
монофункционального соединения. Из сказанного ясно, какое
огромное значение имеет чистота исходных мономеров, в частности
адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Наличие небольших
количеств примесей может оказаться достаточным, чтобы сделать
невозможным синтез полиамида с высоким молекулярным весом,
обеспечивающим получение высокопрочного волокна.
Формование волокна. Формование волокна нейлон
осуществляют из расплава полимера. Для этого крошку смолы нейлон,
полученную дроблением ленты, загружают в бункер 1 прядильной
машины (рис. 80). Отсюда крошка попадает в плавильную
277

головку 2 и на решетку 3, обогреваемую электричеством. Размеры
ячеек решетки таковы, что крошка не может проскочить через
нее до тех пор, пока не расплавится. Расплав смолы стекает
в нижнюю часть плавильной головки, так называемое «болото» 4.
Желательно, чтобы количество расплава в «болоте» было
небольшим с целью уменьшения разложения и потемнения
расплавленного нейлона, что возможно при высокой
температуре. Контрольный поплавок,
указывающий уровень расплава в болоте,
связан с регулятором обогрева
плавильной решетки. При повышении уровня
расплава автоматически уменьшается
электронагрев решетки, и наоборот. При
помощи такого устройства достигается
практически постоянный уровень расплава
в болоте. В плавильной головке над
поверхностью расплавленного полиамида
создается атмосфера инертного газа —
азота. Расплав дозирующим насосиком 5
продавливается через фильтр (на схеме не
показан) и поступает на фильеру 6. Фильтр
состоит обычно из ряда металлических
сеток, —сначала грубой, затем все более
и более тонких и, наконец, очень
тонкой —до 300 меш. Между сетками можно
поместить слои кварцевого песка,
величина зерен которого по слоям также
уменьшается. Фильера представляет собой
стальную пластинку толщиной 6 мм и
диаметром 50—75 мм, в которой
просверлены отверстия диаметром 0,25 мм.
Струйки расплава по выходе из фильеры
быстро застывают, а образовавшиеся
волоконца проходят через охлаждающую
камеру 7, сквозь которую перпендикулярно движению волокна
продувают холодный воздух. Если одно из отверстий фильеры случайно
окажется большего диаметра, чем остальные, выходящая из него
струйка расплава окажется толще и будет отклоняться в струе
воздуха охлаждающей камеры сильней, чем другие, а это может
привести к слипанию этой струйки с соседними. Постоянство
диаметра всех отверстий фильеры необходимо также для
получения волокна с равномерными показателями.
Скорость формования составляет примерно 600 м/мин. Волокно,
выходящее из охлаждающей камеры, имеет температуру около 70°
и поэтому его затем пропускают через шахту, в которую для
увлажнения подается пар, и лишь после этого принимают
на паковку. Еели не проводить предварительного увлажнения
и на бобину принимать сухое волокно, то впоследствии, при посте-
278
Рис. 80. Принципиальная
схема машины для
формования нейлона из
расплава:
I — бункер для нейлоновой
крошки; 2 — плавильная
головка; 3 — плавильная
решетка, обогреваемая
электричеством; 4 — «болото»
с расплавом смолы; 5 —
дозирующий насосик; 6 —
фильера; 7— обдувка холодным
воздухом; 8 — паровая
шахта; 9 — нитепроводник;
10 — прядильные диски;
II — приемная (прядильная)
бобина

пенном поглощении волокном влаги воздуха длина волокна будет
увеличиваться и возможно сползание намотанного волокна
с бобины. Эта опасность полностью устраняется при увлажнении
волокна перед намоткой. Для улучшения дальнейшей переработки
желательно волокну придать легкую крутку в процессе
формования.
Способ формования волокна из расплава имеет два больших
преимущества перед способом формования волокна из раствора:
1. Отпадает необходимость в применении растворителя и
организации цеха его рекуперации.
2. Возможность формования волокна при наиболее высоких
скоростях.
Формование нейлона в паровой среде. При формовании
нейлона всегда наблюдается некоторое снижение молекулярного
веса расплавленного полимера. Установлено, что степень
снижения молекулярного веса определяется количеством влаги,
присутствующей в полимере. Для уменьшения деполимеризации
полиамида получаемую крошку перед формованием сушат, однако
некоторое, всегда различное, количество влаги, остающейся
в смоле, приводит к снижению молекулярного веса полимера
и всегда в различной степени. Был предложен и запатентован
способ, по которому в плавильную камеру подают определенное
количество влажного водяного пара (обычно с влажностью 0,1696),
в результате чего в ней создается постоянная влажность. Таким
образом, снижение молекулярного веса расплава нейлона хотя
и происходит, но всегда в одной и той же степени.
Данный способ был реализован в промышленном масштабе.
При этом расплав полимера в «болоте» находится не под азотом,
а в атмосфере водяного пара; указывалось, что этим достигается
уменьшение обычно образующегося в полимере количества
мономерной фракции.
Способ плавления полимера в присутствии водяного пара
найдет, вероятно, применение при формовании полиэфирного волокна
терилен.
Холодное вытягивание. Только что сформованное волокно
нейлон непрозрачно и обладает невысокой прочностью—9—¦
12 р. км, поэтому его подвергают холодному вытягиванию
примерно на 400%. Степень вытягивания зависит от характера
сформованного волокна — тонкое волокно не может быть так
вытянуто, как волокно более грубое. Причина такого различия еще
точно не установлена, однако этот факт связан, по-видимому,
с частичной ориентацией макромолекул полимера во внешних
слоях волокна, возникающей в результате трения расплава
о стенки отверстия фильеры *. Чем тоньше волоконце, тем выше
* См. прим. ред. на стр. 87. Ориентация и частичное вытягивание тонких
волокон происходят в шахте из-за трения волокон о воздух, а не из-за трения
расплавленной массы в фильере. (Прим. ред.)
279

доля ориентационного поверхностного слоя и соответственно
выше ориентация макромолекул в волокне. Если макромолекулы
тонкого волокна в процессе формования уже частично
ориентированы, то понятно, что при холодном вытягивании тонкое
волокно не может быть вытянуто во столько же раз, как более
грубое.
Процесс холодного вытягивания несложен. Схема его
приведена на рис. 81. Нить с паковки /, полученной на прядильной
? машине, проходит через два нитеводителя
B и 3) между парой питающих цилиндров 4,
определяющих скорость подачи нити, попадает
на тормозящую палочку 5 и делает 2—3
обхвата диска 6, окружная скорость которого в 4 —
5 раз выше окружной скорости питающих
цилиндров. После этого нить, проходя глазок
нитепроводника 7, наматывается на бобину 8.
Одновременно с наматыванием нити
осуществляется ее крутка. Степень вытягивания
волокна определяется отношением окружных
скоростей диска и питающих цилиндров.
Путем фотографирования нейлона при
вытягивании установлено, что вытягивание волокна
проходит через стадию образования на
волокне шейки, а не равномерно по всей
свободной длине волокна. В результате вытягива-
Рис. 81 Принци- ния волокно приобретает высокую прочность
пиальная схема ма- и становится блестящим, что объясняется ориен-
шины для холодно- тацией макромолекул. В только что
сформованном невытянутом волокне макромолекулы
расположены беспорядочно и, вероятно,
изогнуты, а при холодном вытягивании они
ориентируются и распрямляются, как было описано
выше*. Зигзагообразная форма макромолекул
вытянутого нейлона определяет разрывное
удлинение волокна. Вытягивание нейлона почти
до разрыва приводит сначала к распрямлению
макромолекул. Дальнейшее вытягивание приводит к разрыву
волокна. Разрыв волокна может произойти в результате разрыва
макромолекул или превышения межмолекулярного взаимодействия
за счет растаскивания макромолекул. Разрыв волокна по второму
механизму происходит в том случае, если энергия
межмолекулярного взаимодействия невелика; чем больше длина макромолекул,
тем меньше вероятность разрыва по этой схеме.
При вытягивании волокна его обычно подвергают
замасливанию для облегчения проведения дальнейших текстильных опера-
8
го вытягивания
нейлона:
/ — входная паковка
(прядильная бобина);
2,3 — нитеводители;
4 — питающие
цилиндры; 5 —
тормозящая палочка; 6—
вытяжной диск; 7—ннте-
проводннк; 8 —
приемная паковка
* Это утверждение неверно: при вытягивании ориентируются не молекулы,
а кристаллиты. (См. прим. ред. на стр. 55 и 79).
280

ций. Для замасливания нейлона можно применять растительные
масла высших сортов. После вытягивания и крутки нейлон готов
для переработки в текстильной промышленности.
Нейлон в настоящее время вырабатывают во многих странах
мира. Наиболее широко производство нейлона налажено фирмой
Дюпон; завод фирмы Кэмстрэнд в Пенсаколе (Флорида, США)
выпускает в настоящее время 27 180 m нейлона в год. В Англии
фирма Бритиш Нейлон Спиннерс остается пока единственным
поставщиком нейлона. Нейлон 66 выпускается также в Канаде.
Многие волокна, выпускаемые в других странах под названием
нейлон, представляют собой нейлон 6, т. е. волокно из полика-
пролактама (см. главу'XXI).
Свойства
Выпускаются различные сорта нейлона с различными
свойствами. Некоторые из них, предназначенные для технических
целей, обладают очень высокой прочностью, другие,
предназначенные для изготовления одежды, имеют меньшую, но все же
достаточно высокую прочность. Чем выше прочность нейлона,
тем ниже его разрывное удлинение. В зависимости от типа и
назначения нейлона прочность его изменяется от 79 р. км при
удлинении 18% до 39 р. км при удлинении 45?-6. Прочность нейлона
в мокром состоянии составляет 80—90% от прочности его в сухом
состоянии, что является ценным показателем волокна. Другим
ценным свойством нейлона является малая потеря прочности
волокна при разрыве с узлом, составляющая всего около 15%.
Нейлон характеризуется высокой гибкостью и хорошей
устойчивостью к истиранию. По этому показателю нейлон в 4—5 раз
превосходит шерсть. Диаграммы нагрузка — удлинение нейлона
и дакрона приведены на рис. 89 (стр. 319).
Эластические свойства. Волокно нейлон замечательно не только
высоким значением разрывного удлинения B2%), но и высокой
эластичностью. Так, если волокно растянуть на 8% от исходной
длины, то после снятия нагрузки удлинение его полностью
исчезает. Таким образом, эластичность нейлона при растяжении
на 8% составляет 100%. При растяжении на 16% обратимость
деформации составляет 91 %. Такая высокая эластичность волокна
является очень желательным свойством, однако она может
привести к различным неприятностям в процессе текстильной
переработки волокна. Так, если нейлон наматывают на конические
шпули в условиях, принятых для камвольной пряжи, нить слегка
вытягивается. После намотки эластичная нить будет стремиться
восстановить свою первоначальную длину, в результате чего
шпуля может быть раздавлена. Для технологических процессов
текстильной переработки нейлона необходимы специальные
условия, в частности низкое натяжение при перемотке.
281

Удельный вес. Удельный вес нейлона равен 1,14, т. е. ниже
удельного веса многих волокон (вискозного — 1,52, ацетатного —
1,30), что дает возможность вырабатывать из нейлона легкие ткани
с приятной полнотой на ощупь, несмотря на то, что волокно имеет
круглую форму поперечного сечения.
Температура плавления. В атмосфере азота нейлон плавится
при 263°, на воздухе — около 250°. Такая температура плавления
для текстильного волокна является невысокой, поэтому глажение
изделий из нейлона очень горячим утюгом может привести к их
порче (прилипание к утюгу и даже плавление). Прилипание
нейлона к утюгу начинается при температуре 180°. Прогрев
нейлона при температуре 150° в течение 5 час. приводит к легкому
пожелтению волокна. В этом отношении нейлон несколько лучше
натурального шелка и шерсти, но уступает целлюлозным
волокнам. Будучи подожженным, нейлон горит медленно и плавится.
При горении большой массы волокна от нее отваливаются
расплавленные куски. В пожарном отношении нейлон не
представляет опасности.
Устойчивость к действию химических реагентов. Химическая
стойкость нейлона высокая *. Органические растворители,
используемые для сухой чистки, совершенно не оказывают действия
на волокно. Разбавленные кислоты не вызывают серьезных
повреждений нейлона, однако при кипячении в течение нескольких
часов в концентрированной соляной кислоте нейлон полностью
гидролизуется. При этом образуется адипиновая кислота и
солянокислый гексаметилендиамин. Этот процесс используют для
расщепления отходов нейлонового производства с целью
регенерации адипиновой кислоты и диамина.
Устойчивость нейлона к действию щелочей более высокая;
так, обработка 10%-ным раствором каустической соды при 85°
в течение 10 час. приводит к снижению прочности волокна всего
на 5%.
Из обычных органических веществ растворителями для
нейлона являются муравьиная кислота, ж-крезол и фенол. Степень
полимеризации нейлона контролируют по вязкости его
растворов в ж-крезоле.
Устойчивость к биологическим воздействиям. Нейлон не
повреждается плесенью и гнилостными микроорганизмами и не
поедается личинками моли, хотя они проникают через
нейлоновую ткань. Нейлон не оказывает вредного воздействия на кожу
человека и не вызывает дерматита.
Сорбция влаги. В стандартных условиях (относительная
влажность воздуха 65%, температура 21°) в равновесном
состоянии нейлон сорбирует около 4,2% влаги.
* Это утверждение неверно: нейлон и перлон нестойки к минеральным
кислотам при концентрации их в воде выше 20—25%. (Прим. ред.)
282

Морфология волокна. При рассмотрении под микроскопом
продольного вида волокна в нем не обнаруживаются какие-либо
особенности. Поперечное сечение волокна имеет круглую форму
(рис. 82).
Блеск. До вытягивания волокно нейлон матовое и
полупрозрачное; в результате вытягивания волокно становится
блестящим. При производстве матированного волокна двуокись титана
Рис. 82. Микрофотография нейлона. (Увеличено
в 500 раз). Видны частички матирующего агента
добавляют в автоклав при получении смолы. Точно так же могут
быть добавлены пигменты при получении волокна, окрашенного
в массе, хотя на практике этого обычно не делают.
Устойчивость к действию солнечного света. Как и другие
текстильные волокна, нейлон под действием солнечных лучей,
деструктируется, хотя деструкция его протекает значительно
медленнее, чем натурального шелка. При сравнительном
исследовании светостойкости различных волокон после шестидесяти-
недельных испытаний было найдено, что натуральный шелк
потерял 85°о исходной прочности, блестящий нейлон —23%,
полуматовый — 5096. В этих же условиях хлопок теряет всего лишь
18% прочности.
Электроизоляционные свойства. Нейлон является хорошим
изолятором * и электризуется. Этот недостаток нейлона устра-
* Это неверно. Нейлон не может быть использован для
электроизоляционных целен, так как сорбирует во влажном воздухе 5—6% влаги и теряет свои
электроизоляционные свойства. (Прим. ред.)
283

400 h
няют путем переработки его в атмосфере с повышенной
влажностью или путем нанесения антистатических агентов. Возможно
также применение для этой цели специальных приборов —эли-
минаторов, ионизирующих воздух вокруг перерабатываемого
волокна.
Мокрые тепловые обработки. Тепловые обработки изделий
из нейлона во влажном состоянии приводят к стабилизации их
формы и размеров. Эффект такой стабилизации сохраняется при
последующих сухих обработках даже при температурах более
высоких, чем температура стабилизации. Так, если чулки из
нейлона подвергнуть фиксации паром под давлением 1,75 ати, они
сохраняют форму при продолжительной носке и даже после
стирки в горячей воде.
Действие на нейлон ядерных
излучений. Известно, что в
результате ядерного облучения
свойства некоторых пластиков
улучшаются. В связи с этим было
интересно исследовать влияние
этих воздействий на волокна. При
этом исходили из следующего:
при. облучении волокна,
например нейлона, ядерными частицами
некоторые из них будут выбивать
и отщеплять отдельные атомы
макромолекул, и образовавшиеся
свободные валентности или
свободные радикалы будут
немедленно насыщаться атомами близ-
Рис. 83. Влияние ядерного облуче- лежащих цепей, т. е. произойдет
ния на форму кривой Н-У нейло- возникновение поперечных
связей, что приведет к увеличению
прочности волокна, ухудшению
его эластических свойств и,
вероятно, к повышению устойчивости
волокна к действию химических реагентов и микроорганизмов.
Одновременно было найдено, что облучение частицами высокой
энергии приводит к деструкции полимерных цепей волокна и к
разрушению образовавшихся поперечных связей. Поэтому
необходимо выяснить, может ли действие одного фактора — образование
поперечных связей, —способствующего повышению прочности
волокна, превысить действие противоположного фактора
(деструкции полимера); необходимо уточнить оптимальную дозу
радиации, обеспечивающую наибольшее увеличение прочности
облучаемого образца. Экспериментальные работы по этому вопросу
находятся пока в зачаточном состоянии, однако до сих пор не было
обнаружено улучшения свойств волокон, подвергнутых
облучению: изменение свойств всегда происходит в сторону их ухудше-
284
о
10 20
Удлинение в %
на в сухом состоянии:
/ — исходное волокно; 2 — волокно,
облученное у-лучами; 3 — волокно,
облученное нейтронами

ния. Так, нейлоновое волокно № 130/34 после сорокадвухчасового
облучения ¦у-лучами радиоактивного изотопа кобальта 60 теряет
около половины прочности. При бомбардировке этого волокна
нейтронами в атомном котле падение прочности составляет
несколько меньше половины. Для сравнения напомним, что
вискозный шелк под действием Y-лучей теряет прочность
наполовину, а при облучении нейтронами — полностью. Влияние
ядерных излучений на изменение кривой Н-У нейлона видно
из рис. 83.
Крашение
В процессе производства нейлон подвергается вытягиванию,
которое должно проводиться достаточно равномерно, так как
иначе в результате различной степени ориентации будет иметь
место неравномерное крашение ткани. Существуют два фактора,
влияющих на окрашиваемость нейлона:
1. Степень ориентации; чем выше степень ориентации, тем
ниже сродство нейлона к красителям *. Установлено, что при
крашении нейлона красителем дуразол прочно-синим 2R
различия в степени ориентации выявляются особенно сильно; поэтому
данный краситель может быть использован для оценки
равномерности ориентации нейлона.
2. Концентрация свободных концевых аминогрупп; накраши-
ваемость нейлона можно существенно изменить, изменив условия
стабилизации полимера. Применение для стабилизации нейлона
веществ кислотного характера вызывает значительные трудности
при крашении нейлона кислотными красителями за счет
уменьшения при стабилизации количества свободных аминогрупп
(см. стр. 41). Количество свободных аминогрупп составляет всего
лишь 0,04 м-экв/г, что недостаточно для получения окрасок
темных тонов при крашении кислотными красителями. Кроме того,
если одновременно используются два или более красителей,
наблюдается некоторая избирательность — одни красители обладают
большим сродством к волокну, чем другие. В качестве примера
такого избирательного сродства можно привести крашение
нейлона смесью двух красителей — сольвей голубого BN и
нафталин красного J. При этом волокно окрашивается избирательно
в красный цвет. Более того, если волокно раньше окрасить
голубым красителем, а потом красным, 95% голубого красителя
замещается красным. Явления подобного типа вызывают затруднения
при крашении. Из-за этого многие комплексные красители,
которые адсорбируются волокном из нейтральных красильных
* С увеличением степени ориентации молекул сродство красителей к нейлону
не уменьшается: уменьшается лишь скорость крашения, т. е. диффузия
красителей в глубь волокна. (Прим. ред.)
285

ванн и не взаимодействуют с волокном химически, вызывают
меньшие затруднения, чем обычные кислотные красители.
Крашение ткани проводится или на джиггерах врасправку
и в натянутом состоянии, или в жгуте —в барках с барабанами;
в последнем случае ткань предварительно подвергают
термостабилизации — обрабатывают на каландрах в среде водяного пара
под давлением 1,05—1,75 am. Так как стабилизация проводится
при высокой температуре, во время крашения в жгуте,
проводимого при более низких температурах, на ткани не будут
образовываться постоянные складки. Впрочем, для того
чтобы уменьшить возможность образования этих складок, процесс
крашения лучше всего проводить при температурах не
выше 85°.
Нейлон может удовлетворительно окрашиваться красителями,
применяемыми для крашения натурального шелка и шерсти,
но он обладает малым сродством к прямым, сернистым и кубовым
красителям.
Красители для ацетатного шелка часто
рекомендуют для крашения нейлона главным образом ввиду
равномерности получаемых окрасок, а также потому, что эти
красители хорошо выбираются волокном. Однако по
светостойкости окраски, получаемые с помощью красителей для ацетатного
шелка, уступают окраскам, полученным с помощью нейтральных
и кислотных красителей.
Не всегда легко удается получить равномерную окраску смеси
шерсти с нейлоном. В этом случае лишь некоторые красители
пригодны для получения окрасок темных тонов.
Ввиду малого сродства нейлона к воде нелегко обеспечить
хорошую проницаемость волокна и тем более тканей для
растворов красителя; в этом отношении красители для ацетатного волокна
обладают наилучшими показателями.
Дисперсионные красители для ацетатного шелка типа дурано-
лов, дисперсолов, супрацетов или серизолов затирают в пасту
с диспергатором типа дисперсол VL, разбавляют холодной водой
и перемешивают до получения хорошей эмульсии, которую
вводят в красильную ванну. Крашение ведут при температуре 85°
в течение 45 мин. Иногда ацетатные красители дают на нейлоне
окраски иных цветов, чем на ацетатном шелке; так, краситель
дисперсол прочно оранжевый окрашивает нейлон в чистый
красный цвет.
Кампеш — природный краситель, является очень важным
при крашении нейлона в чистый черный цвет. Интересно
отметить, что кампеш все еще остается единственным красителем
для натурального шелка, дающим черную окраску, по сочности
и глубине превосходящую окраски, полученные при помощи
других красителей.
Гематин, являющийся основным красящим началом кампеша,
применяется следующим образом при крашении нейлона.
286

Промытую ткань обрабатывают раствором, содержащим 8 —
10 гіл неокисленного кристаллического гематина, слегка
подкисленным уксусной кислотой. Крашение начинают при
температуре 60°, поднимая ее до 90—95" в течение 50 мин., затем эту
температуру поддерживают 30—45 мин. Ткань промывают
холодной водой до тех пор, пока промывные воды не станут
бесцветными. Промывка является важной операцией, так как не
фиксированный тканью гематин, попадающий в окислительную ванну,
может вызывать появление на тканії пятен с коричневым
оттенком. Если промывка ведется умягченной водой, она должна быть
подкислена уксусной кислотой. Фиксация красителя
производится при обработке ткани раствором бихромата калия или натрия
концентрации 3,5—4,5 г!л с добавкой 5% уксусной кислоты
(80%-ной) от веса материала. Фиксацию начинают при
температуре 60u, затем температуру в течение 10 мин. поднимают до 90 —
95' и ведут при этой температуре фиксацию 20—40 мин. При
крашении чулок из моноволокна № 600 фиксацию ведут в
течение более продолжительного времени, так как диффузия
бихромата в моноволокно затруднена. По окончании фиксации
материал промывают горячей водой и обрабатывают раствором мыла.
Условия мыловки зависят от конечного назначения материала.
Процесс можно осуществлять в барках.
Получаемая окраска черного цвета имеет высокую светопроч-
ность F баллов и выше) и превосходную прочность к стирке. Эта
окраска устойчива в условиях отварки натурального шелка.
Описанный метод применим также для крашения тканей,
выработанных из смеси ацетатного волокна и нейлона. В этом случае
температура обработок не должна превышать 80°.
Для крашения нейлона в черный цвет могут быть также
использованы диазотировочные красители с проявлением, применяемые
для крашения ацетатного волокна, например дисперсол диазо-
черный 2BS. При крашении нейлона нитрит натрия и соляную
кислоту необходимо брать в количествах, вдвое больших, чем
при крашении ацетатного волокна. Сродство нейлона к
дисперсионным красителям примерно вдвое меньше, чем сродство
ацетатного шелка. Окраски, полученные на нейлоне при помощи
красителей для ацетатных волокон, более устойчивы к
атмосферным воздействиям, чем на ацетатном шелке.
К красителям для шерсти, рекомендованным при крашении
нейлона в средние тона, относятся лиссамин прочный желтый 2GS,
азогеранин 2GS и сольвей голубой BS. Крашение проводят
в присутствии муравьиной кислоты, взятой в количестве 2%
от веса нейлона.
Могут быть использованы также хромовые красители, однако
окраски получаются хуже, чем при крашении шерсти ввиду
трудности хромирования этих красителей на нейлоне. При крашении
этими красителями необходимо увеличить вдвое количество
бихромата и вести процесс в течение более длительного времени.
287

Основные красители могут применяться для крашения
нейлона, но они дают окраски низкой прочности к свету и к стирке.
При крашении нейлоновых тканей пигментными красителями
(см. стр. 154) получаются превосходные результаты как по
прочности, так и по глубине окрасок.
Крашение нейлона в куличах. Крашение шелка нейлона
в мотках на машинах обычного типа затрудняется отчасти из-за
высокой тонины элементарного волокна. Кроме того, мотки
всплывают, так как удельный вес нейлона невелик A,14) и кроме
того между элементарными волокнами нити остаются небольшие
пузырьки воздуха. Если даже это затруднение устранено и мотки
не всплывают, нити в мотках после крашения оказываются так
сильно спутаны, что значительное количество отходов при
размотке делает процесс неэкономичным. Эти затруднения навели
на мысль о крашении нейлона в паковках. Поскольку при
крашении используются горячие растворы, в которых происходит
усадка нейлона, паковки на жестком каркасе для этой цели
непригодны; поэтому нейлон красят в виде куличей. Вес кулича
равен около 250 г; куличи должны быть одного размера и с
намоткой одинаковой плотности. Процесс проводят на обычных
машинах, предназначенных для крашения волокна в куличах. Метод
обеспечивает получение хорошей гаммы тонов, хорошую прочность
к стирке и значительную светопрочность окрасок. Однако считают,
что данный метод применим лишь к нити, имеющей около 200
кручений на 1 м, так как кулич из некрученого волокна является
непроницаемым для красильного раствора.
Применение
Область применения волокна определяется его свойствами.
Так, высокая прочность нейлона делает его незаменимым при
изготовлении парашютных тканей, строп и лямок; в.о время
второй мировой войны большая часть нейлона использовалась именно
для этих целей. Нейлон пригоден для изготовления планерных
лент-канатов. Высокая прочность и хорошая гибкость дают
возможность использовать нейлон в качестве швейных ниток. Однако
реализация больших запасов парашютных нейлоновых тканей
для целей широкого потребления оказалась вредной и
препятствовала расширению области применения нейлона, так как ткани
из него обладают очень плотным переплетением и поэтому
недостаточно пористые.
Способность нейлона к термофиксации при запарке
используется при производстве дамских чулок. Чулки, подвергнутые
термофиксации на шаблонах, в процессе носки хорошо сохраняют
приданную им форму. Высокая эластичность нейлона
препятствует вытягиванию чулок на коленках или лодыжках и
образованию «мешков», так как эластичное волокно растягивается при
ходьбе и немедленно восстанавливает свои первоначальные
размеры после растяжения.
288

Высокая прочность нейлона делает возможным изготовление
очень тонких чулок из нити № 300, обладающих достаточно
высокой носкостью. Кроме фнламентарной нити, для
изготовления чулок широко используется нейлоновое моноволокно № 600.
Высокая прочность нейлона делает его пригодным для
изготовления канатов, значительно более легких и удобных в работе, чем
канаты из натуральных волокон. Нейлоновая нить с круткой 400
и более кручений на 1 ж проявляет склонность к образованию
сукрутин и поэтому перед переработкой в ткачестве или на
трикотажных машинах должна подвергаться фиксации путем
запаривания. Способность нейлона к тепловой фиксации является
положительным свойством волокна, так как тепловая фиксация
способствует повышению стабильности размеров тканей и дает
возможность получать на них постоянные гофре, плиссе и складки.
Платья и нижнее белье из нейлона характеризуются
стабильностью формы и размеров. Если стирка таких изделий
проводится осторожно, без механических усилий, и в процессе ее складки
не образуются, глажение изделий после стирки необязательно,
хотя все же легкое проглаживание значительно улучшает внешний
вид изделия.
Высокая прочность нейлона и устойчивость его к истиранию
дают возможность получать легкую и тонкую одежду. Эти же
свойства определяют использование нейлона для изготовления
кордных тканей для авто- и авиапокрышек. Применение
нейлонового корда значительно увеличивает срок службы покрышек.
Некоторые затруднения, связанные с плохой сцепляемостью
нейлона с каучуком, были устранены при использовании новых
типов связующих веществ, таких как вулкабонд XT; в настоящее
время в США ежегодно около 22 600 m нейлона идет на
изготовление шинного корда. Нейлоновые брезенты обладают большим
сроком службы, чем обычные, вдвое легче последних и удобны
в работе. Высокая прочность нейлона делает возможным
использование его для получения тонких ситовых тканей, применяемых
для просеивания муки. Нейлоновые сита имеют вдвое больший
срок службы, чем сита из натурального шелка, и не дороже их.
Носкость нейлона в сочетании с высокой прочностью делает
это волокно особенно пригодным для изготовления бельтинга
для кузнечных молотов с падающей бабой, приводных ремней
и универсальных составных ремней. Мужские нейлоновые носки
почти не нуждаются в штопании. Ленты пишущих машин,
изготовленные из нейлона, прочнее и тоньше обычных, дают лучшие
оттиски и служат значительно дольше, особенно в электрических
машинах, где лента подвергается постоянным ударам литер, хотя,
возможно, чернила в перерывах между отдельными ударами литер
не переходят с обработанной ими стороны ленты на
необработанную так быстро, как в хлопчатобумажной ленте.
Носкость нейлона дает возможность изготовить из него тесьму
для веретен прядильных машин, применение которой приводит
19 Монкрифф 442 289

к повышению производительности машин за счет сокращения
простоев, связанных с обрывами пряжи. Кроме того, применение
нейлоновой тесьмы снижает ударные нагрузки на пряжу в момент
пуска веретена до минимума, благодаря чему получаемая пряжа
обладает большей равномерностью по крутке. Нейлон
используется также в текстильной промышленности для изготовления
ремизных нитей. Из легкой нейлоновой парусины изготавливают
прочные саквояжи. Из нейлона делают ремни и пояса для
монтеров, обслуживающих наружные телефонные линии; нейлоновая
оплетка шнуров телефонных коммутаторов устойчива к
истиранию и обладает длительным сроком службы.
Нейлон в смеси с хлопком используют для изготовления
пожарных рукавов, которые значительно прочнее обычных и удобней
в работе.
Искусственный мех из нейлона также нашел широкое
применение, главным образом из-за высокой устойчивости к истиранию.
Устойчивость нейлона к действию воды, особенно морской,
в сочетании с прочностью и износостойкостью нейлона дает
возможность изготавливать из него канаты и сети, большая
прозрачность которых способствует увеличению улова рыбы. Нейлоновые
сети, кроме всего прочего, не гниют. Неводные сети для
маленьких рыболовных судов в Англии также изготавливаются из
нейлона. Значительное использование нейлона в гончарном деле
определяется главным образом сохранением высокой прочности
волокна в мокром состоянии. Мешки из фильтровальной
нейлоновой ткани наполняют суспензией глины и подвергают отжиму
в прессах для удаления воды и получения твердой глины. При
изготовлении мешков из нейлоновой ткани с весом 1 мг 216 г,
заменяющей более плотную хлопчатобумажную ткань (с весом
1 м2- 370г), начальные затраты увеличиваются всего лишь на 50%.
При этом, однако, увеличивается скорость отжима воды и
благодаря более гладкой поверхности нейлоновой ткани облегчается
выгрузка твердой глины. Срок службы нейлоновых тканей,
не подверженных гниению, в 3—4 раза выше, чем
хлопчатобумажных.
Пачки табачного листа упаковывают для кондиционирования
в нейлоновые сетки, что обеспечивает плотность упаковки в
условиях высокой температуры и очень высокой влажности, в то время
как сетки из натуральных волокон в этих условиях быстро
слабеют. Нейлоновые пробные мешки для теста ввиду легкости
очистки, износостойкости и безвредности используются в
хлебопекарной промышленности. Нейлоновые стиральные мешки
выдерживают около тысячи стирок, в то время как
хлопчатобумажные — лишь около ста. Мешки из нейлона поглощают значительно
меньше влаги, что приводит к снижению лишнего веса.
Химическая устойчивость нейлона дает возможность
использовать его для изготовления фильтровальных тканей, особенно
пригодных для фильтрования масел. Благодаря легкости очистки
290

нейлоновые ткани применяют при выжимании сока из фр\' ов;
остатки после отжима легко удаляются с гладкой поверхности
салфетки. Нейлоновую ткань можно подвергать стерилизации,
в условиях которой обычно используемые шерстяные салфетки
быстро разрушаются. Устойчивость нейлона к биологическим
воздействиям позволяет использовать его для изготовления сеток
для защиты от насекомых.
Существует множество и других областей, где нейлон находит
применение; однако в наибольшей степени превосходные свойства
нейлона проявляются в трикотажных изделиях и дамских чулках.
Предполагается, что нейлон в возрастающих количествах будет
использоваться также в ковровом производстве. Нейлоновые
ковры обладают продолжительным сроком службы даже в тяжелых
условиях эксплуатации, меньше загрязняются и легко чистятся.
Очень вероятно, что в ковровом производстве нейлон будет со
временем перерабатываться в больших количествах, чем в чулочной
промышленности.
Нейлоновое моноволокно. Наиболее важное применение
нейлоновое моноволокно находит для изготовления дамских чулок;
весьма пригодным для этой цели является моноволокно № 600.
В настоящее время получается еще более тонкое моноволокно —
№ 750 (Япония) и № 1300 (США) *. Нейлоновая щетина успешно
используется для изготовления различных щеток —зубных, срок
службы которых в несколько раз выше, чем щеток из натуральной
щетины, одежных, туалетных и щеток для мытья посуды.
Приведем случай, иллюстрирующий устойчивость нейлона к действию
щелочей. При получении мутонной шерсти шкуру, снятую с
убитой овцы, смачивают с внутренней стороны раствором сульфида
натрия и соды и оставляют на ночь. На следующий день шерсть
легко отделяется от кожи при помощи щеток. Щетки из свиной
щетины, применяемые для этой цели, служат всего лишь несколько
недель, так как сильная щелочь разрушает щетину. Щетки же
из нейлоновой щетины при эксплуатации в течение шести
месяцев не обнаруживают признаков повреждения.
Нейлоновая щетина, применяемая для изготовления кистей
для художников, должна уменьшаться в диаметре к одному концу,
как это имеет место в животном волосе и в щетине. Получение
такой нейлоновой щетины возможно путем быстрого изменения
номера моноволокна при формовании. В этом случае чередование
толстых и тонких участков моноволокна сохраняется и при
последующем вытягивании. Резка моноволокна на щетину
производится, разумеется, в тонких местах волокна. При изготовлении
искусственной щетины нейлон 610 следует предпочесть нейлону 66,
так как он обладает большей жесткостью и меньшим влагопогло-
щением.
* 250 г волокна № 1300 достаточно, чтобы протянуть его от Лондона до
Шотландии.
19* 291

Существует возможность использования нейлона в виде
тонкого порошка, известного под названием нейлосинта (диаметр
частиц 1—10 мк), в качестве одного из компонентов зубной пасты,
обладающего хорошими полирующими свойствами и не
повреждающего зубную эмаль.
Нейлон 610, получаемый из гексаметилендиамина и себаци-
новой кислоты, имеет температуру плавления 214° и сорбирует
в нормальных условиях 2,6% влаги (нейлон 66 плавится при 263°
и поглощает 4,2% влаги). Эластичность нейлона 610 выше, чем
нейлона 66 (нейлон 610 приближается по этому показателю
к шерсти и, кроме того, увеличение эластичности при холодной
вытяжке нейлона 610 происходит в значительно большей мере,
чем у нейлона 66). Лучшие эластические свойства нейлона
610 не дают, однако, основания для выпуска этого волокна
в больших количествах. Небольшие количества нейлона 610
используются ежегодно для производства щетины и пластиков.
Нейлоновое штапельное волокно (см. стр. 482)
ЭЛАСТИЧНЫЙ НЕЙЛОН
В этом разделе будет рассмотрено нейлоновое волокно,
которое по эластичности приближается к каучукам, иными словами,
волокно, которое после растяжения в несколько раз и снятия
растягивающего усилия восстанавливает свои первоначальные
размеры. Такое волокно получают иначе, чем эластичную
нейлоновую нить типа хеланки или бан-лона (см. стр. 446—449). Эта пряжа
обладает постоянной извитостью; при растяжении ее извитки
распрямляются, а после прекращения растягивания происходит
сокращение нити до первоначальной длины. Следует добавить,
что эластичная пряжа типа хеланки находит широкое
практическое применение, в то время как волокно из эластичного
нейлона, описываемого в настоящей главе, до сих пор представляет
лишь академический интерес.
Ни в Англии, ни в США в промышленном масштабе не
выпускаются волокна из эластичного нейлона, хотя в настоящее время
разработаны два метода получения волокна из нейлона,
обладающего каучукоподобными свойствами. Процесс деформации
обычного нейлона при холодном вытягивании после формования
необратим; волокно эластичного нейлона при вытягивании ведет
себя аналогично каучуку. С точки зрения химического строения
эластичный нейлон отличается от обычного наличием в составе
макромолекул объемистых боковых цепей, затрудняющих или
даже делающих невозможной плотную упаковку макромолекул
в волокне; макромолекулы оказываются изогнутыми, при растя-
292

жении волокна они находятся в напряженном состоянии и при
снятии нагрузки стремятся вернуться к исходной форме, в
результате чего происходит сокращение волокна. На рис. 32 показано,
как боковые цепи препятствуют плотной упаковке макромолекул
полимера. Существует два основных метода введения в
макромолекулу нейлона боковых цепей:
1) путем использования при поликонденсации замещенных
соединений, например путем конденсации N, ЛГ-диэтилгекса-
метнленднамина с адипиновой кислотой или гексаметилендиамина
с замещенными адипиновой кислоты;
2) путем алкилирования нейлонового волокна.
Хотя первый из этих методов кажется наиболее приемлемым,
все же реализация его затруднена малой стабильностью полимера
в расплавленном состоянии (происходит отщепление боковых
групп); кроме того, производство Л?-замещенных диаминов
характеризуется высокой стоимостью. Более приемлемым может
оказаться второй метод — алкилирование нейлонового волокна,
не подвергнутого вытягиванию, смесью формальдегида и
метанола.
Использование Аг-замещенных диаминов. Если реализовать
первый из описанных методов и провести поликонденсацию
адипиновой кислоты с N, Л/'-диметилгексаметилендиамином,
получаемый полиамид
H
СН, СН,
он
п
представляет собой вязкую жидкость, застывающую при —60°.
Низкая температура плавления такого полимера объясняется
тем, что все атомы водорода амидных групп —CONH
—замещены метиловыми радикалами, в результате чего исключается
возможность образования водородных связей между
макромолекулами полимера.
Чтобы иметь в волокне частичную дезориентацию
макромолекул, получают сополимер путем замены небольшой части
гексаметилендиамина его А?-замещенным производным. В США
эластичный нейлон был получен конденсацией себациновой
кислоты с гексаметилендиамином и небольшими количествами УУ-изо-
бутилгексаметилендиамина и N, JV'-диизобутилгексаметиленди-
амина. Полученный полиамид отличался от нейлона 610
наличием объемистых боковых изобутиловых радикалов, настолько
разрыхляющих упаковку линейных макромолекул, что волокно
обладало каучукоподобными свойствами и при растягивании
в 4—5 раз обратимость деформации составляла 95—99%. Проч-
293

ность получаемого волокна равнялась 13,5 р.км. Этот полиамид
можно изобразить следующей схемой:
СН
СН2
—СО ( СН2)8 CON (CH2NNHCO (CH2)8 CON (CH2)gS!H —
CH2
СН
CH3 СН3
Полиамид, названный нейлоном 1В-610, является сополимером:
40 частей соли СГ (себациновая кислота и гексаметилендиамин);
40 частей соли себациновой кислоты и N, iV'-диизобутилового
производного гексаметилендиамина (N, W'-диизобутилгексамети-
лендиаммоний себацинат);
20 частей соли себациновой кислоты и yV-изобутилгексамети-
лендиамина.
В табл. 25 сравниваются свойства каучука и волокон —
нейлона 610 и нейлона IB-610.
Таблица 25
Сравнение свойств каучука и волокон нейлон 610 и нейлон 1В-610
Показатели
Волокно
нейлон 1B-6I0
Каучук
Волокно
не;":лоч 610
Разрывная длина в км . .
Разрывное удлинение в %
Обратимость удлинения в %
9,0—15,3
250—400
95—99
1,35—3,15
600—1100
100
36—45
15—25
90
Заметим, что каучукоподобные свойства нейлона IB-610
определяются исключительно наличием боковых цепей,
препятствующих распрямлению макромолекул при растягивании волокна.
При растяжении волокна макромолекулы за счет боковых цепей
находятся в перенапряженном состоянии и, как только
растягивающее усилие исчезает, немедленно возвращаются в
первоначальное состояние, что внешне проявляется в мгновенном
сокращении волокна.
Алкилирование нейлона. Этот метод получения эластичного
нейлона разработан в Англии. Обычное нейлоновое волокно,
не подвергнутое вытягиванию, обрабатывают формальдегидом
и метиловым спиртом. При этом, вероятно, протекают две реакции:
29 і

1. Образование метиленовых поперечных связей между
макромолекулами полиамида:
— (CH„LCONH (СН2N NHCO - - (CH2LCON (CH2). NHCO -
+ О = СН2 -> СН2 +Н2О
I
— (CH2LCONH (СН2N NHCO- — (CH2LCON (CH2N NHCO —
2. Образование метилольных групп аналогично тому, как это
имеет место при взаимодействии формальдегида с мочевиной или
меламином:
— (CH2LCONH (CH2)eNHCO Ь НСНО-^
-> — (CH,LCON(CHo)eNHCO —
I
сн,он
и последующее метилирование этих групп метиловым спиртом
с образованием метоксиметиловых групп:
— (CH2LCON (CH,)eNCO — — (CH2LCON (CH2)eNCO —
I -1- CH,OH -> I + Н2О
CHjOH " СН2ОСН3
По-видимому, могут иметь место также и другие реакции,
но все они приводят к уменьшению в полиамиде числа
водородных связей, к снижению плотности упаковки макромолекул,
к снижению степени ориентации и образованию поперечных
связей. При растяжении такого волокна боковые группы и
поперечные связи препятствуют более плотной упаковке макромолекул
относительно друг друга. Растянутое волокно находится в
напряженном состоянии; когда растягивающее усилие снимают, волокно
сокращается до исходных размеров; иными словами, .в результате
таких обработок волокно приобретает эластичность и каучуко-
подобные свойства. Работы в этом направлении еще не увенчались
созданием промышленного производства эластичного нейлона.
Однако описанный здесь эластичный полимер нейлона и ряд
аналогичных ему применяются для нейлонизации тканей (см.
стр. 552).
Области использования. Если производство эластичного
нейлона получит промышленное развитие, он, несомненно, будет
использован в производстве эластичной одежды и чулок. При
переработке эластичного волокна в трикотажные изделия или
при ткачестве необходимо обеспечить постоянное и достаточно
равномерное натяжение нити, обеспечивающее определенную
деформацию. Одним из путей решения этой задачи является'
склеивание растянутых (к примеру на 1ОО°о) эластичных волокон
с нитью обычного невытянутого нейлона более низкого номера,
которая в процессе вязания или ткачества поддерживает эластич-
295

ное волокно в растянутом состоянии. При промывке или
крашении готового изделия проклеивающее вещество удаляется и
эластичная нить, сокращаясь сама, сокращает вспомогательную
нить. Хотя эластичный нейлон и предполагается использовать
для специальных целей, следует помнить, что вместе с одним
килограммом эластичного нейлона может быть переработано 10 кг
обычного нейлонового волокна. Только что описанный процесс
переработки пряжи с эластичным нейлоном является более
простым, чем процессы переработки различных типов пряжи,
содержащих резиновую нить и используемых для тех же целей. Уместно
также напомнить, что обычное нейлоновое волокно само по себе
требует проклейки перед переработкой его на трикотажных
машинах.
СОПОЛИМЕРЫ СОЛИ АГ С ПОЛИАМИНОТРИАЗОЛАМИ
На стр. 90 упоминалось о полимерах, имеющих в своем составе
кольца типа:
NH2
N
-С
N —N
/У
С-
Эти полимеры известны под названием полиаминотриазолов.
Подобный полимер получают нагреванием дигидразида себаци-
новой кислоты в атмосфере инертного газа. Протекающую при
этом реакцию можно изобразить следующим образом:
NHoNHCO(CH2)8CONHNH2 + NH2NHCO(CH2)8 CONHNH2 *-
NH2
N
NH2NHCO(CH2)8C С (CH2)8CONHNH2 + 2 H2O
N —N
и окончательно
NH2
N
nNH2NHCO (CH2)8CONHNH2 ¦—* -C
N—N^
;.с-(сн2)8-
+ 2/2 Н2О
Эта реакция представляет значительный интерес, так как
приводит к образованию полимера нового типа. Интересным является
29 3

и тот факт, что если вместо дигидразида себашіновой кислоты
подвергать нагреванию соль дигидразина и себациновой кислоты,
образования гетероциклов не имеет места, а конечный продукт
является полиамидом:
H2NNH2-HOOC(CHa)HCOOH-H,NNH,-v
-> — CO(CII2)8CONHNHCO — -f 2H.2O -h N.2H4.
Стабилизация молекулярного веса полиаминотриазолов
достигается добавками одноосновной кислоты. В патенте США (№ 2,
512, 667) Монкрифф приводит условия синтеза полиаминотриазола.
Смесь 100 вес. ч. дигидразида себациновой кислоты, 2 вес. ч.
гидразида уксусной кислоты и 80 вес. ч. воды нагревают при 23СР
в течение 3 час, производя непрерывно сдувку паров воды и
поддерживая в автоклаве давление, равное 3,5 сипи. Образующийся
на этой стадии реакции полимер имеет характеристическую
вязкость 0,30—0,35 и обладает волокнообразуюшиыи свойствами.
Если этот полимер дополнительно нагревать в течение получаса
при температуре 260° при остаточном давлении 10 мм рт. ст.,
характеристическая вязкость повышается до 0,75, а полимер
приобретает способность образовывать волокна, вытягивающиеся
на холоду. Триазольное кольцо устойчиво к действию гидроли-
зующих реагентов, однако полиаминотриазолы под Действием
соляной кислоты превращаются в хлористоводородную соль,
представляющую собой желтую маслянистую жидкость.
Промышленное значение, возможно, будут иметь сополимеры
соли АГ и аминотриазолов. Согласно патенту США № 2, 512, 627,
сополимеризацию соли АГ и полиаминотриазола проводят
нагреванием их в растворе крезола в атмосфере инертного газа при 21O—
220° в течение часа. При разбавлении реакционной смеси ацетоном
выпадает полимер, обладающий волокнистым строением. По
данным патента США 2, 512, 632 (Фишер, ХитлеГі), этот полимер
обладает высоким сродством к прямым красителям для хлопка
и поглощает их значительно быстрее, чем хлопок. Сополимеры
этого типа могут быть окрашены в глубокий гранатовый цвет
красителем дуразол прочным шарлах 2G S в течение 2 мин. при
температуре 80°.
Все же производство полиаминотриазолов и их сополимеров
не вышло за рамки полузаводских установок. Обсуждение свойств
волокон из полимеров этого типа было предпринято с тем, чтобы
показать, что:
1) полимеры, способные к образованию волокон со свойствами,
не уступающими свойствам нейлона, не обязательно должны
иметь в своем составе амидные связи;
2) повторение кольцевых группировок в макромолекулярной
цепи не снижает волокнообразующих свойств полимера;
297

3) при достаточно большой длине цепи линейной
макромолекулы наличие волокнообразующих свойств полимера зависит
от характера химической природы групп, входящих в состав
цепи;
4) путем получения сополимеров соли АГ можно значительно
изменить свойства волокон. Так, например, волокно, обладающее
высоким сродством к прямым красителям, может быть получено
описанным выше методом; однако могут быть получены
сополимеры и с другими заданными свойствами; в этом отношении
возможности практически неограниченны.
ЛИТЕРАТУРА
U. S. Pat. (du Pont) 2,130,523, 2,130,947, 2,130,948, 2,163,636.
«Nylon Yarn: Properties and Processing», British Nylon Spinners, Ltd., 1944.
J. M. Matthews, «Textile Fibres», 6th Edn., London, 1954.
Elastic nylon. British Pat. 582,518, 582,520, 582,522, 583,014.
G. Loasby, J. Text. Inst., March 1943.
A. F r e y-W y s s 1 і п g, Optical properties. Nature, 145, 82, 1940.
Coffman, Berchet, Peterson and Spanagel, J. Polymer
Science, 2, 305, 1947.
W. H. С а г о t h e r s and J. W. H і 1 1, J. Am. Chem. Soc, 54, 1559—87,
1932.
«Cake Dyeing for Nylon», Skinner's Silk and Rayon Record, 26, 1235, 1952.
К. Н. Inderfort h, «Nylon Technology», London, 1953.
The West Indies Chemical Works Ltd., Manchester 2, «The Dyeing of Nylon
with Hematine Crystals».
H. С H. T a 1 1 і s s, «Developments in Nylon 66 and 610 Fibres», The Textile
Institute Report of 41st Annual Conference, 45—58, 1956.
J. E. Waltz and G. A. Taylor, «Determination of Molecular Weight
of Nylon», Anal. Chem., 19, 448, 1947.
Глава XXI
ВОЛОКНА ТИПА ПЕРЛОН
ПЕРЛОН
Под названием «перлон» в Германии выпускается три
различных типа синтетического волокна; условия получения лишь
одного из этих волокон разработаны в самой Германии. Начиная
с 1934 г. в Германии проводились исследования в области
получения полимера на основе диизоцианатов и гликолей.
Синтезированному полимеру и волокну, на его основе, дали
название перлон U. Хотя это волокно обладает некоторыми
298

Ценными свойствами, в целом для большинства обычных целей
оно менее пригодно, чем нейлон. В настоящее время производство
этого вида волокна сокращается.
Перлон Т. Перлон Т получается из адипиновой кислоты
и гексаметилендиамина и представляет собой нейлон 66. Так как
технология производства этого волокна в Германии не так
совершенна, как в США и Англии, перлон Т по своим показателям
уступает американскому и английскому нейлону.
Перлон L. Перлон L (нейлон 6) — синтетическое волокно
из поликапролактама. Преимуществом нейлона 6 является
больший, чем в случае нейлона 66, выход полимера по фенолу;
недостаток его заключается в значительно более низкой температуре
плавления (всего лишь 220°; нейлон 66 плавится при 263°). Тем
не менее, это полиамидное волокно успешно и в больших
масштабах вырабатывается в Германии и выпускается как в виде фила-
ментарной нити бесконечной длины, так и в виде штапельного
волокна. В последнее время производство волокна из
поликапролактама (волокно целон) организовано также в Англии. Целон
выпускается в виде штапельного волокна № 3000 и 1500 в резаном
виде, а также в виде жгута и ленты.
В настоящее время производство волокна типа перлон L
получило настолько широкое распространение, что термин «перлон»
следует понимать как перлон L, т. е. нейлон 6. Капролактам
не является новым химическим соединением; он был синтезирован
около пятидесяти (если не более) лет назад двумя крупными
химиками— 3. Габриелем и Ю. фон Брауном, работы которых
способствовали развитию основ органической химии.
Эти исследователи заметили, что капролактам при нагревании
плавится и превращается в роговистое вещество; в наши дни
почти нет сомнений, что ими был получен полимер, являвшийся
поликапролактамом. Несомненно также, что они держали в своих
руках ключ к получению первого синтетического волокна за
тридцать лет до того, как был получен нейлон. Было бы чудом, если бы
в то время, когда еще никто даже не предполагал линейного
строения молекул всех волокон и когда сами по себе полимеры
были малопонятными, а производство вискозного волокна
переживало затруднения начального периода, эти исследователи
обратили внимание на волокнообразующие свойства случайно
полученного ими вещества. Тем не менее такая возможность
существовала, и они были бы гораздо ближе к ее осуществлению, если
потрогали бы расплав полученного ими вещества стеклянной палочкой,
как это сделал позднее Карозерс. Следует добавить, что даже
если бы такое наблюдение и было сделано, ни Габриель,
ни фон Браун в то время не поднялись до понимания
идеи синтеза волокон, так как Габриель считал разработку
своего фталимидного способа получения аминов более
значительным делом.
299

Получение
Основным исходным сырьем для получения перлона L является
каменный уголь. Одной из фракций каменноугольного дегтя
является бензол, хлорируя который, получают монохлорбензол:
CI
+ ci2 —*- 11 + неї
Бензол Хлорбензол
Омыляя хлорбензол едким натром, получают фенолят натрия:
Cl
+ 2 NaOH *- I I + NaCl
Фенолят натрия
При подкислении реакционной смеси выделяется фенол:
О|Ча ОН
Л
Гидрированием фенола в автоклавах под давлением в
присутствии никелевого катализатора получают циклогексанол:
ОН
ОН
\
Chi
/ \
/ N
СНо
I -
1
СНо
\ /
\ /
сн.
сн2
1
сн..
'іиклегексанзп
¦!(».)

Подвергая очищенный дистилляцией цнклогексанол частичному
дегидрированию в присутствии медного катализатора, получают
цнклогексанон:
н9 nch2 C C
I - Но *- I I
CH.2 CHo " CHo CH2
' CHo CH2
Циклогексанон
При взаимодействии цнклогексанона с гидроксиламином NH,OH,
получаемым из аммиачной воды, являющейся также продуктом
коксования угля, образуется цпклогексаноноксим:
го""" н,;
/\
сн2 сн2
pu Г' И
\ /
сн2
Циклогексанон
NOH
Гидроксиламин
N-OH
1 1
II
/\
/ \
сн2 сн2
сн2
Циклпвексанонокшм
Циклогексаноноксим под действием серной кислоты,
претерпевая бекмановскую перегруппировку, превращается в
капролактам
сн, сн-,
! " *- СНоСН2СН2СНоСН2 CONH
СН, СНо - -,
сн_,
¦Циклогєкспнонокшм Капролактам
По окончании реакции сливают слой, содержащий серную
кислоту, лактам нейтрализуют аммиаком, а образовавшийся сульфат
аммония используют в качестве удобрения.
Сырой лактам очищают дистилляцией и кристаллизуют.
Существует два различных метода полимеризации капролактама:
1. Лактам расплавляют, фильтруют и полимеризуют в
автоклавах под давлением. Макромолекула образующегося полиамида
(перлона) состоит примерно из двухсот звеньев капролактама.
Это число является средним значением степени полимеризации,
поэтому правильнее представлять себе полимер как набор
макромолекул различной длины. Полиамид перлон известен также
301

Под названием нейлон 6, так как каждое элементарное звено
его содержит шесть атомов углерода.
2. К лактаму добавляют 10% воды и ведут полимеризацию при
высокой температуре, проводя периодическую сдувку пара. Этот
способ характеризуется большей продолжительностью, чем
предыдущий, однако он значительно проще в отношении контроля
процесса и уменьшения вероятности возникновения местных
перегревов, приводящих к порче материала на ранних стадиях процесса.
Следует отметить, что при нагревании капролактам, так же как
и е-аминокапроновая кислота, превращается в полиамид.
9 10 1Z 13
Рис. 84. Схема технологического процесса получения
штапельного волокна перлон из расплава поликапролак-
тама непрерывным способом:
1 — расплавитель; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — смеситель;
5 — автоклав для полимеризации; 6 — фильеры; 7 —
прядильные шахты;5 — вытяжное устройство; 9 — промывка 10 —
препарирование; 11 — сушка; 12 — придание извитости; 13 —
резка; 14 — упаковка
Независимо от метода полимеризации получаемый полиамид
содержит некоторое количество непрореагировавшего мономера —
капролактама, который должен быть удален путем экстракции,
так как наличие его в смоле приводит к ухудшению свойств
получаемого волокна. После экстракции и сушки смолу нагревают
до 260—270°; при этой температуре расплав смолы представляет
собой прозрачную вязкую жидкость. Расплав дозирующими
насосиками продавливают через отверстия фильер. Скорость
формования волокна достигает 1000 м/мин. Струйки расплава,
попадая в воздух, застывают в виде тонких нитей. Образующаяся
нить проходит по двум цилиндрам, касаясь их поверхности.
На первом цилиндре нить увлажняется водой, на втором
—обрабатывается эмульсией замасливателя. Метод увлажнения нити
путем пропускания ее через шахту с водяным паром, как это
имеет место при производстве нейлона 66, неприемлем в случае
формования волокна перлон, содержащего в своем составе
значительное количество мономерного лактама. При таком
способе увлажнения происходило бы слипание элементарных
волоконец нити или прилипание ее к стенкам шахты. Сформованное
волокно подвергают пятикратной вытяжке для ориентации
линейных макромолекул полимера и придания нити прочности, эластич-
302

Ности и безусадочности (деформация нити при вытягивании
необратима). Вытянутое волокно вновь промывают водой для
удаления лактама и низкомолекулярных фракций, сушат и
перематывают на конические шпули. При получении штапельного волокна
операция перемотки исключается —жгут подвергают гофрировке,
режут на штапельки и упаковывают в кипы. На рис. 84 изображена
схема процесса получения штапельного волокна перлон.
Все стадии процесса получения волокна на основе капролак-
тама требуют тщательного контроля; особенно важным является
соблюдение температурного режима при полимеризации и
формовании волокна из расплавленного полимера.
Свойства
Главное различие между нейлоном и перлоном заключается
в значительно более низкой температуре плавления перлона,
что является его серьезным недостатком — глажение одежды
и платьев из перлона нужно проводить очень осторожно *. Перло-
новые чулки, разумеется, нет необходимости подвергать глажению.
Для целого ряда перлоновых изделий широкого потребления
часто возникает вопрос «гладить или не гладить?» Все тканые
изделия значительно лучше выглядят после легкого глажения;
то же самое можно сказать и о вязаных изделиях (за исключением
чулок). Поэтому, если отказаться от глажения изделий из
синтетических волокон, они всегда будут слегка помятыми.
Чем же возмещает перлон такой серьезный недостаток, как
низкую температуру плавления? Существует два обстоятельства,
достойных внимания:
1. Синтез капролактама значительно проще, чем синтез гекса-
метилендиамина, используемого при получении нейлона 66.
В частности, исключается процесс каталитического гидрирования
динитрила, проводимый при высоком давлении. Это
обстоятельство, по-видимому, делает производство перлона более дешевым.
2. Сродство перлона к кислотным красителям выше, чем у
нейлона 66, за счет большего числа концевых аминогрупп в перлоне:
чем выше содержание в полиамиде концевых аминогрупп, тем
больше сродство получаемого волокна к кислотным красителям.
Прочность и удлинение. Прочность волокна перлон несколько
ниже, чем нейлона, но значительно выше, чем вискозного шелка:
разрывная длина перлона 43,2 км в сухом и 37,8 км в мокром
состоянии, разрывное удлинение для различных сортов волокна
составляет 35—50%; прочность в поперечном направлении высокая.
Удельный вес. Удельный вес волокна перлон невысок и
составляет 1,14 (удельный вес шерсти —1,31, нейлона —1,14, а
большинства акриловых волокон —1,14—1,19).
* Автор явно недооценивает волокно перлон (капрон) и отдает предпочтение
волокну нейлон. Глажение изделий из перлона вполне возможно, правда, при
несколько более низких температурах, чем глажение изделий из нейлона.
(Прим. ред.)
303

/ 2 3 4
Рис. 85. Волокна после 10 дней выдерживания в почве:
/ — хлопок (значительно поврежден); 2 — шерсть (заметно повреждена);
3 — натуральный шелк (хорошее состояние); 4 —перлон (хорошее
состояние)
12 3 4
Рис. 86. Волокна после выдерживания в почве в течение месяца:
/ — хлопок (сгнил); 2 — шерсть (полностью сгнила); 3 — натуральный
шелк (поврежден); 4 — перлон (сохранился в хорошем состоянии)

Сорбция влаги. Волокно перлон сорбирует в нормальных
условиях около 4% влаги, т. е. примерно столько же, сколько
и нейлон. Так как нейлон сорбирует сравнительно большое
количество влаги и, вероятно, является в этом отношении
наилучшим среди всех синтетических волокон, применяемых для
изготовления одежды, у волокна перлон этот показатель также
достаточно высок.
Набухание. Степень набухания перлона невысока. Если
волокна замочить в воде и затем отжать на центрифуге,
увеличение объема составит: для
перлона — 13—14%, для хлопка —40—
45% и для вискозного шелка —80 —
110%. Мокрое волокно перлон
быстро сохнет.
Светостойкость. В отношении
сохранения прочности при облучении
солнечным светом волокно перлон не
отличается от натуральных волокон.
Устойчивость к действию
микроорганизмов у волокна перлон
высокая. Образцы волокон —шерсти,
хлопка, натурального шелка и
перлона зарывали в почву и
выдерживали в этих условиях. Шерсть и
хлопок были значительно повреждены
после десятидневного выдерживания
(рис. 85) и полностью сгнили за 1
месяц (рис. 86). Натуральный шелк
после выдерживания в земле в
течение одного месяца потерял половину
своей прочности и полностью
потерял прочность через 6 месяцев.
Волокно перлон после испытания в
течение шести месяцев сохранило более 95 "о прочности (от исходной),
т. е. оказалось почти не поврежденным (рис. 87). Испытания
такого рода дают гарантию того, что одежда из волокна перлон,
эксплуатируемая в обычных условиях, будет абсолютно
невосприимчивой к микробиологическим воздействиям.
Термостойкость. Изделия из перлона сохраняют свои размеры
при температурах до 150° и выдерживают длительный прогрев
при 100 без изменения цвета. Перлоновые изделия можно
гладить при температуре 130—150'; при температуре 170 — 180е
волокно размягчается и при 215е — плавится.
Химическая стойкость. Волокно перлон устойчиво к действию
большинства органических растворителей, таких, как бензол,
хлороформ, ацетон, простые и сложные эфиры; перлон
чувствителен к действию трихлорэтана, который нельзя применять для сухой
чистки перлоновых изделий; перлон растворим в феноле, крезоле
20 .Чомк|,ифф иг 305
Рис. 87. Волокна после
выдерживания в почве в
течение 6 месяцев:
/ — натуральный шелк (сильно
поврежден); 2 — перлон
(сохранился в хорошем состоянии)

и в сильных кислотах. Устойчивость перлона к щелочам в цел ом-
хорошая, а к действию разбавленных кислот —неплохая. Так,
например, 10%-ные растворы минеральных кислот при комнатной
температуре медленно воздействуют на перлон, но 10%-ная
уксусная кислота не оказывает на волокно никакого влияния. Ледяная
уксусная кислота вызывает при комнатной температуре лишь
слабое повреждение волокна, выражающееся в его усадке.
Муравьиная кислота растворяет перлон. К действию горячих кислот
перлон мало устойчив.
Крашение
Перлон L обладает большим по сравнению с нейлоном 66
сродством к кислотным красителям, что объясняется более
высоким содержанием в перлоне концевых аминогрупп,
взаимодействующих с молекулами кислотных красителей и являющихся
центрами их фиксации (чем больше таких центров, тем легче
волокно окрашивается кислотными красителями). В то время как
нейлон (см. стр. 43) содержит около 0,04 мг-экв свободных
аминогрупп на 1 г полимера, содержание их в перлоне достигает
0,098 мг-экв/г. Для сравнения заметим, что природные белковые
волокна — натуральный шелк и шерсть — содержат свободных
аминогрупп соответственно 0,20 и 0,80 мг-экв на 1 г волокна,
поэтому натуральный шелк и особенно шерсть легко окрашиваются
кислотными красителями. Вероятно, около 0,1 мг-экв/г свободных
аминогрупп обеспечивает достаточное количество активных
центров для фиксации красителя в равновесном состоянии, чем,
по-видимому, и объясняется более легкое получение окрасок
темных тонов на перлоне по сравнению с нейлоном. Это преимущество
перлона настолько значительно, что иногда его рекламируют как
нейлон, красящийся в глубокие тона.
Применение
Перлон L, называемый теперь повсеместно перлоном,
вырабатывается в больших количествах и находит разнообразное
применение.
Рыболовная леска. Для этой цели используют моноволокно
диаметром 0,10—1,50 мм, имеющее прочность соответственно
0,5—60 кг. Такая леска значительно лучше, чем это можно было
ожидать на основании приведенных характеристик; так, на леске
диаметром 0,20 мм (разрывная прочность менее 1 кг) был пойман
карп весом 12 кг. Круглая форма поперечного сечения волокна,
гладкая поверхность и отсутствие узлов облегчают размотку
лески; в воде такая леска почти незаметна, кроме того, она
не гниет, даже будучи намотанной на катушку в мокром виде.
Буксирные канаты. Буксирные канаты из перлона
использовались во многих тяжелых спасательных операциях. Перлоновые
306

канаты диаметром 100 мм одного германского буксира после
4 лет эксплуатации оставались пригодными к дальнейшему
использованию. При одном и том же диаметре перлоновые канаты
прочнее канатов из манильской пеньки, а при одинаковой прочности
перлоновые канаты легче. Мокрые перлоновые канаты
значительно легче канатов из пеньки и в отличие от них не становятся
жесткими при температурах ниже точки замерзания воды. Такие
канаты не подвержены действию бактерий и морской воды, могут
храниться в мокром виде и обладают большим сроком службы.
Высокая растяжимость способствует как восстановлению
первоначальных размеров каната в момент ослабления натяжения, так
и смягчению внезапных ударов. На изготовление канатов идет
нематированная перлоновая нить № 45, а также нить,
окрашенная в массе в черный цвет. Низкий удельный вес перлона и его
высокая прочность также создают ряд преимуществ, так, канат
из манильской пеньки диаметром 75 мм и весом 2 кг/м обладает
низкой растяжимостью и прочностью 30 т. Перлоновый канат
такого же диаметра имеет развес около 1,5 кг/м и обладает
прочностью 160 m при удлинении 30%. Белые перлоновые канаты
используются на яхтах.
Чулочное производство. Чулочная промышленность является
основным потребителем полиамидных волокон; она
перерабатывает главным образом перлоновое моноволокно № 900; 600 и 450.
Для усиления отдельных частей чулка используют филаментар-
ную перлоновую нить № 300, 200 и 150. Перлоновые чулки хорошо
облегают ногу, достаточно тонки и не вытягиваются с
образованием «мешков», легко стираются и быстро сохнут.
Перлоновые ткани. Филаментарная перлоновая нить
используется в чистом виде для изготовления легких тканей типа
жоржета, а также других изделий, в которых применение
синтетических волокон стало традиционным, как, например, для
изготовления обивочных тканей, ковров (из штапельного волокна),
купальных костюмов, форменной и защитной одежды, флагов,
парусов и фильтровальных тканей.
Трикотажные изделия. Перлоновое моноволокно № 900, 600
и 450 и филаментарная нить № 300, 200 и 150 используются для
вязания тюля, блузочных и сорочечных тканей.
Ассортимент. Специальный интерес представляет тот факт,
что волокно перлон является первым полиамидным волокном,
окрашенным в массе. Окраски волокна прочны и выдерживают запарку
и плиссировку. Почти всегда значительно выгоднее с
экономической точки зрения купить волокно, окрашенное в массе, чем
покупать белое волокно и красить его в прочные цвета. Более
того, как правило, при крашении волокна в массе достигаются
окраски превосходной прочности. Волокно перлон красят в
персиковый, небесно-голубой, серый, коричневый и черный цвета.
Перлоновое волокно выпускают разнообразных номеров, а
штапельное волокно — различной длины для переработки как в чистом
20* 307

виде, так и в смеси с различными волокнами по
хлопчатобумажной, аппаратной, гребенной и шелковой системам прядения.
Для ковровой пряжи наиболее пригодно штапельное волокно
низких номеров (№ 750, 450 и 300) длиной 60, 80, 100
и 120 мм.
Волокно из поликапролактама выпускается также в США;
значительные количества этого волокна вырабатываются в Европе:
в Германии (перлон, фрилон), Голландии (энкалон), Швейцарии
(грилон, мирлон), Советском Союзе (капрон).
ЭНАНТ
Сообщалось, что нейлон 7, называемый энантом, производство
которого начато в СССР, является более устойчивым к действию
тепла и ультрафиолетового света, чем нейлон 6 (капрон). В то время
как нейлон 6 получают полимеризацией капролактама — лактама
капроновой кислоты, нейлон 7 (энант) синтезируют из лактама
энантовой кислоты:
6CO^( — HNCH2CH2CH2CH2CH2CH2CO—)„.
Энантолактам Смола энант
Метод синтеза энантолактама представляет особый интерес,
так как основывается на использовании доступного и дешевого
сырья —этилена и четыреххлористого углерода, которые
подвергают процессу теломеризации в присутствии катализатора
перекиси бензоила под давлением 3,5—1000 am. Процесс
теломеризации может быть представлен следующей схемой:
/гС2Н4 + С1СС13 -> СІ (С2Н4)„СС13.
При давлении около 100 am образуются продукты, у
которых п = 1, 2, 3 или 4, обладающие различными точками
кипения. Эти продукты могут быть разделены путем
фракционной перегонки. Продукт с п = 3, а, а, а, о-тетрахлоргептан
СІ (СН.2NСС13 кипит при 143° B0 мм рт. ст.). Омылением
тетрахлоргептана водным раствором серной кислоты получают
о-хлоргептановую кислоту:
О (СН2)вСС1 + 2Н2О -^ *С1 (СН2NСООН + ЗНС!.
ш-Хлоргептановая кислота изучалась А. Н. Несмеяновым,
Р. К. Фрейдлиной и Л. И. Захаркиным в АН СССР, которые,
в частности, нашли, что хлоргептановая кислота, реагируя с без-
308

водным аммиакоіч при 230—250 , дает с хорошим выходом лактам-
гептановой (энантовой) кислоты
СН2
/ \
сн2 сн2
Cl(CH2NCOOH + NH3 CH-2 СН2
со сн2
\/
NH
полимеризацией которого получают полиэнантолактам — смолу
энант. Энантолактам можно получить также при взаимодействии
метилового эфира хлорэнантовой кислоты со спиртовым раствором
аммиака при 120—140°.
Теломеризация. Теломеризацией называют процесс
полимеризации (проводится в присутствии растворителя или некоторых
веществ, являющихся переносчиком цепи), в результате чего
образуется полимер, обладающий низким молекулярным весом.
Этилен может образовывать полимер очень высокого
молекулярного веса, однако присутствующий в реакционной среде четы-
реххлористый углерод, распадаясь на свободные радикалы —Cl
и —СС13, присоединяющиеся по концам растущей цепи,
останавливает процесс при низких степенях полимеризации, когда
число звеньев этилена в образующихся продуктах реакции
достигает двух —четырех.
РИЛЬСАН
Рильсан называется иначе нейлоном 11. Волокно рильсан
вырабатывается во Франции; исходная смола применяется так же
как пластик, и известна под названием рильсанита. В сравнении
с перлоном рильсан имеет два следующих серьезных недостатка:
1. Исходным сырьем для производства рильсана служит
касторовое масло, являющееся не всегда доступным
сельскохозяйственным продуктом; следовательно, цены на такое сырье
подвержены конъюнктурным влияниям в значительно большей
степени, чем продукты переработки каменного угля или нефти.
2. Температура плавления рильсана A86—187°) значительно
ниже, чем температура плавления перлона B20°).
Рильсан по сравнению с перлоном менее гигроскопичен, что
является его преимуществом при получении щетины.
Производство. Касторовое масло нагревают до 300° при
уменьшенном давлении, и образовавшуюся при этом ундециленовую
кислоту отгоняют с водяным паром. Присоединением к ундеци-
леновой кислоте бромистого водорода в присутствии перекис-
¦ного катализатора получают аз-бромундекановую кислоту, которая
в результате обработки аммиаком превращается в со-аминоунде-
кановую кислоту. Смолу рильсан получают поликонденсацией
309

(u-аминоундекановои кислоты при 215°. Общую схему синтеза
смолы рильсан можно представить следующим образом:
300°
Касторовое масло —> СН2 = СН (СН2)8СООН-*
Уменьшенное Ундециленовая кислота
давление
НВг
— СН2ВгСН2 (СН2)8СООН
ш-б|омундекановая кислота
NH3
— H2N (CH2I0COOH -*
ю-аминоундекановая кислота
215°
— H[-NH(CH2I0CO-]„OH.
Поликонденсация Смола рнльсан
Волокно рильсан формуют из расплава получаемой смолы.
Свойства. Свойства рильсана аналогичны свойствам перлона.
Однако рильсан обладает более низкой температурой плавления *,
меньшей гигроскопичностью и накрашивается значительно
труднее перлона.
НЕЙЛОН 4
Условия получения нейлона 4 разработаны недавно в США.
В настоящее время еще не ясно, будет ли это волокно выпускаться
в крупном промышленном масштабе; химическое строение этого
волокна представляет определенный интерес. Предполагают, что
нейлон 4 будет иметь некоторые преимущества перед нейлоном 6.
Нейлон 4 синтезируют из 2-пирролидона, получаемого в свою
очередь из ацетилена. Таким образом, экономическая сторона
производства решена удачно. 2-Пирролидон, полимеризуясь в
присутствии щелочных катализаторов, образует полипирролидон —
смолу нейлон 4. Этот процесс легко понять, сопоставив его с
процессом полимеризации капролактама:
Н2<) | 2 |-(CH2lCONH(CH2MCONH- +
Н2С СН2 L -1л
ОС NH
Капролактам Нейлон Є І леилон )
СН2
н/ ХСН2 —- Г-(СН2KСОКН(СН2KСОЫН- + 2пК2О
ОС NH
2-Пирролидон Нейлони
* Температура плавления рильсана 183". (Прим. ред.)
310

Химическое строение нейлона 4 дает возможность
предположить, что он должен обладать более высокой точкой плавления,
чем перлон B15°), но не обязательно такой же высокой, как
у нейлона B63°). Сорбция влаги этим волокном, по-видимому,
составит около 5%. Если такое предположение окажется
правильным, эти свойства увеличат значение волокна нейлон 4.
ПЕРЛОН 1)
Перлон U получается из гексаметилендиизоцианата и тетр а
метиленгликоля и в настоящее время представляет лишь
академический интерес, так как в течение ряда лет производство его
не расширяется. До сих пор это волокно не оправдало
возлагавшихся на него ранее надежд.
Химическое строение. Перлон U представляет собой не
полиамид, а полиуретан. Смолу перлон U получают взаимодействием
гексаметилендиизоцианата с тетраметиленгликолем по схеме:
OCN(CH2NNCO + НО (СН2LОН-> — OCONH (CH2NNHCOO (CH2L.
Таким образом, получаемый полимер обладает следующим
строением:
[—NHCOO (CH2NNHCOO (CH2L—]„.
Из схемы реакции можно видеть, что процесс образования
полиуретана не является процессом поликонденсации, так как
не сопровождается выделением третьего компонента, например
воды, и может быть описан как реакция ступенчатой
полимеризации. Название «полиуретан» происходит от слова «уретан»,
что означает сложный эфир, в частности этиловый эфир
гипотетической карбаминовой кислоты — H2NCOOH, который имеет
формулу H2NCOOC2H5.
Производство. Получение
гексаметилендиизоцианата. Гексаметилендиамин, получаемый из фенола
(см. гл. XX), растворяют в дихлорбензоле и обрабатывают
сначала углекислым газом, а затем —фосгеном;
1. H2N(CH2NNH2+CO2+H2O->H2N(CH2NNH2-H2CO3.
Гексаметилендиамин Карбонат гексамети лен диамина
2. H2N(CH2NNH2-H2CO3+COCl2->
Карбонат гексаметилендиамина Фосгеи
->HC1-H2N(CH2),NHCOC1 +CO2+H2O.
Солянокислый монокаїбамилхлорид
гексаметилендиамина
3. HC1-H2N(CH2NNHCOC1+ СОС12->
Солянокислый монокарбамилхлорид Фосген
гексаметиленднамина
-> OCN (CH2NNCO+4HC1.
Гексаметилєндиизоцианат
311

Реакции A) и B) идут на холоду, реакция C) при 15СГ.
Полученный гексаметилендиизоцианат отделяют от
растворителя.
Получение бутандиола. Взаимодействием
формальдегида с ацетиленом получают бутиндиол-1,4:
НС=СН 2HCHO->HOCH2CsCCH2OH.
Бутиндиол-1,4
Бутиндиол гидрируют под давлением в присутствии катализатора
(90% никеля, 9% меди, 1 °о хрома), приготовленного на двуокиси
кремния:
НОСН2С=ССН2ОН- 2Н2^НОСН2СН2СН2СН2ОН.
Вутандиол-1,4
Бутандиол очищают дистилляцией и вымораживанием
(температура плавления 19,7°).
Полимеризация. Реакцию между гексаметилендиизо-
цианатом и бутандиолом проводят при энергичном
перемешивании, необходимом потому, что эти две жидкости не смешиваются
и процесс протекает в эмульсии. Температуру процесса
поддерживают равной 195°. Полимеризацию ведут в атмосфере азота;
процесс считают законченным, когда относительная вязкость
продукта достигает 1,4. Процесс ведут в автоклаве из нержавеющей
стали. По окончании полимеризации автоклав вакуумируют для
удаления пузырьков газа.
Формование волокна. Расплавленный полиуретан
под давлением 5 ати подают к шестеренчатому дозирующему
насосику, после которого расплав фильтруется через
металлическую сетку и кварцевый песок и поступает к фильере, имеющей
25 отверстий диаметром каждое 1,2 мм. Сформованное волокно
в четыре раза вытягивают на специальной машине и наматывают
в паковки.
Свойства. Температура плавления перлона U 175—180, т. е.
примерно на 80° ниже температуры плавления нейлона. Уже один
этот показатель делает перлон U непригодным для изготовления
изделий, которые подлежат стирке и глажению.
Волокно перлон U обладает большей жесткостью, чем нейлон,
и значительно более гидрофобно: оно сорбирует примерно 1 —1,5%
влаги, благодаря чему перлон U использовался в Германии
главным образом для изготовления щетины. В этом отношении
перлон U не имеет заметных преимуществ перед нейлоном 610,
получаемым в США из гексаметилендиамина и себациновой
кислоты и также используемым для изготовления щетины. Перлон U
уступает нейлону, выпускаемому в Англии и США, в отношении
температуры плавления, худшей способности к вытягиванию,
меньшей прочности и удлинения, большей грубости на ощупь
и плохой накрашиваемое™.
312

Хотя щетина из перлона U вряд ли имеет какие-либо
преимущества перед щетиной из полиамидов, получаемых в США, тем
не менее полиуретан широко использовался для изготовления
щетины. Значительно также применение полиуретана в качестве
пластика и при изготовлении покрытий.
По физическим показателям волокно перлон U уступает
нейлону, отсюда понятно, что нет причин для организации
производства волокна этого типа в Англии, где налажено производство
волокна нейлон. Волокно перлон U рассматривается здесь лишь
в качестве конкретной иллюстрации возможности использования
для формования волокна не только полиамидов, но и полимеров
других типов. Хотя в данном частном случае волокно из
полиуретана уступает нейлону, несомненно, что многие волокна из
полимеров новых типов будут обладать более высокими
свойствами, чем нейлон.
Штапельное волокно на основе полиуретана имеет
воскообразный вид, поэтому изделия из него неприятны на ощупь.
Молекулярный вес перлона U составляет примерно 15 000,
т. е. незначительно отличается от молекулярного веса нейлона.
Удельный вес перлона U равен 1,21, т. е. выше удельного веса
нейлона A,14). Ценной особенностью перлона U является
то, что это волокно при тепловых обработках приобретает
коричневый цвет значительно медленнее, чем нейлон.
Крашение. Перлон U, в отличие от нейлона, не окрашивается
кислотными красителями и может быть окрашен лишь
нерастворимыми дисперсионными красителями для ацетатного волокна.
Использование. Волокно перлон U, производство которого
никогда не достигало крупных масштабов, может быть
использовано для изготовления искусственной щетины, химически
устойчивых фильтровальных материалов, кислотостойких покрытий,
приводных ремней и изоляции для кабелей. Полиуретан ввиду
его высокой жесткости особенно пригоден для получения
искусственного бортового волоса.
ЛИТЕРАТУРА
Combined Intelligence Objectives Sub-Committee Report, File No. XXXIII-50.
H.M.S.O.
Глава XXII
ТЕРИЛЕН И ДАКРОН
Терилен —синтетическое волокно, условия получения
которого разработаны в Англии Уинфелдом и Диксоном. Работы этих
химиков явились прямым продолжением исследований Карозерса
в области полиэфиров. В то время как Карозерс считал, что
313

полиамиды более пригодны для формования волокон, чем
полиэфиры, были синтезированы новые полиэфиры с улучшенными
свойствами. В настоящее время в США полиэфирное волокно
выпускается под названием дакрон. С точки зрения химического
строения волокна терилен и дакрон идентичны.
Химическое строение
Терилен представляет собой полиэфир, полученный из тере-
фталевой кислоты и этиленгликоля, являющихся
бифункциональными соединениями. Если исходить из монофункциональных
соединений —-одноосновной кислоты и одноатомного спирта,
реакция конденсации приводит к образованию
низкомолекулярного соединения:
соон
Бензойная кислота
HOC2HS
Этиловый
спирт
н2о
Этилаензаат
Получаемый при этом этилбензоат не обладает реакционно-
способными группами и реакция не может протекать далее.
Если даже один из компонентов реакции конденсации является
бифункциональным, скажем этиленгликоль, а второй обладает
лишь одной функциональной группой, реакция также приведет
к образованию низкомолекулярного мономерного соединения:
<^ ^>— СООН + НОС2Н4ОН -
бензойная кислота Этиленгликолъ
\ У~ со-ос2н4он + н2о
Гидроксиэтилбензоат
При этом образуется также небольшое количество этилендибен-
зоата:
Если же и кислота и спирт являются бифункциональными
соединениями, продукты их конденсации также содержат по две
концевых функциональных группы:
H РОС —<^ ^)— СООН
Террфталевая кислота
НОС2Н4ОН
Этиленгликалъ
У СО-ОСоН4ОН
Гидроксиэтпиленгпеоефталагц
Н2О
314

+ Н2О
Димер гидроксиэтттентерефтапата
Димер содержит две функциональные группы, способные к
дальнейшей реакции конденсации, приводящей в конце концов к
образованию полимера. Полимер, макромолекулы которого содержат
около восьмидесяти остатков терефталевой кислоты, обладает
хорошими волокнообразующими свойствами; такой полимер
обычно получают для формования полиэфирного волокна.
Суммарная схема реакции может быть изображена следующим образом:
л НООС —<( У-СООН -+- iHO(CH2),2OH —
Ho|~—ОС^( У-СО-О(СН2JО— 1 H + Bл— l)H2O
Дакрон
При производстве волокна терилен исходят не из
терефталевой кислоты, как это делается при синтезе смолы дакрон,
а из диметилового эфира. В этом случае суммарную реакцию
можно изобразить следующим образом:
со-осьц + пно(сн.,Jон —*-
Терилен
Конечный продукт реакции — смола терилен — отличается от
смолы дакрон лишь тем, что одна из концевых групп его
макромолекул является сложноэфирной, а не карбоксильной, как
в случае дакрона.
Преимуществом применения вместо терефталевой кислоты ее
диметилового эфира является большая простота его очистки,
так как получение чистого диметилового эфира терефталевой
кислоты достигается путем дистилляции при сравнительно
низких температурах.
Производство
Принципиальная схема технологического процесса получения
волокна терилен приведена на рис. 88. Исходным сырьем для
этого процесса является нефть, поступающая со Среднего Востока,
315

из которой получают п-ксилол и этиленгликоль. В США для
производства дакрона используют американскую нефть.
11 •
Рис. 88. Принципиальная схема получения волокна терилен:
/ — ксилол; // — этилен; /// — дпметилтерефталат; IV — этиленгликоль; V — смола —
полиэтилентерефталат; / — сушка; 2 — плавление; 3 — прядильная головка; 4 —
невытянутая нить; 5 — крутильно-аытяжиая машина; 6 — готовое волокно; 7 — питающие
ролики; 8 — тянущие ролики; 9 — придание извитости; 10 — резка; 11 — штапельное
волокно
Этилен, получаемый при крекинге нефти, подвергают
каталитическому окислению кислородом воздуха до окиси этилена. Гидра-
тируя последнюю, получают этиленгликоль:
СН7 Окисление СН2ч Г,НгОН
СИ, СН/ С.Н2ОН
Окись этилена Этиленгли'кпл'
Терефталевую кислоту получают из а-ксилола, который должен
быть очищен от о и лг-изомеров. «-Ксилол окисляют азотной
кислотой до терефталевой кислоты, которая может быть затем
обработана метиловым спиртом и превращена в диметиловый
эфир —диметилтерефталат. Как указывалось, в производстве
дакрона используют терефталевую кислоту, а в производстве
терилена —ее диметиловый эфир:
соон
COOCh-j
Нефтъ-
И!ЧО3
CHjOH
СН3
п - Ксилол
СООН
Терефтапейан
. кисло.пс
COOCMj
иметьлтер
фталат
316

Поликонденсацию этиленгликоля и терефталевогі кислоты (или
ее диметилового эфира) проводят под вакуумом при высокой
температуре в автоклавах. Расплав полученного полимера
выдавливают из автоклава на литьевой барабан, на поверхности которого
расплав застывает в виде ленты. Ленту превращают в крошку
(кубики размером около 4 мм); крошку пневмотранспортом
подают в прядильный цех, где ее сушат для удаления остатков
влаги и подают в бункер прядильной машины. Формование волокна
производится из расплава полимера путем продавливания его
через круглые отверстия фильеры. Застывая, струйки расплава
превращаются в элементарные волоконца нити, которая
принимается на прядильный цилиндр. Свежесформованную нить
подают на крутильно-вытяжную машину, где она подвергается
пятикратному вытягиванию в горячем состоянии и последующему
кручению. При вытягивании нити в пять раз номер ее
увеличивается также в пять раз.
Волокно на паковках поступает к потребителю, который
обычно перед использованием нити подвергает ее
дополнительному кручению и затем тепловой фиксации и крутке.
Выпускают два типа волокна терилен — нить нормальной
прочности, используемую главным образом при изготовлении
одежды, и высокопрочную нить, используемую для технических
целей. Более высокая прочность этой нити достигается
увеличением степени вытягивания и сопровождается меньшим разрывным
удлинением по сравнению с обычным волокном. Нити, состоящие
из элементарных волокон очень низкого номера, обладающих
низкой теплопроводностью, должны вытягиваться без обогрева,
т. е. на холоду. Тонковолокнистую нить всегда вытягивают
горячим способом. Полиэфирное волокно можно подвергать
вытягиванию на холоду, однако в этом случае процесс проходит труднее,
а нить не получается равномерной.
Получение штапельного волокна
Технологическая схема получения полиэфирного штапельного
волокна отличается от схемы получения филаментарной нити
бесконечной длины только оформлением процесса формования.
Волоконца, выходящие из нескольких фильер (количество отверстий
в фильере во много раз больше, чем при формовании шелка),
объединяются в один жгут, который подвергают вытягиванию,
механической гофрировке с последующей термофиксацией
извитости, резке на штапельки желаемой длины и упаковке
в кипы. Штапельное волокно выпускается различных номеров
и различной длины. Оно пригодно для переработки по
аппаратной, гребенной, хлопчатобумажной и лубяной системам
прядения.
Териленовая нить нормальной прочности выпускается как
в блестящем, так и в матированном виде. Матирование терилена
317

достигается обычным способом — путем небольших добавок
двуокиси титана. Высокопрочное волокно, используемое для
технических целей, не матируют.
Мощность завода в Уилтоне в мае 1956 г. достигала 10 000 m
волокна в год и делилась поровну между штапельным волокном
и филаментарной нитью бесконечной длины. Завод компании Дюпон
в Кингстоне выпускает в год около 4530 m филаментарной нити
и 11 300 m штапельного волокна. Полиэфирное волокно
выпускается, кроме того, под разными торговыми названиями в Канаде
(терилен), ФРГ (диолен и тревира), Италии (териталь), Франции
(тергаль) и Голландии (терленка).
Свойства
Полиэфиры, получаемые Карозерсом, как волокнообразующие
материалы обладали двумя недостатками:
1) легкой гидролизуемостью и отсутствием химической
стойкости, характерной для нейлона;
2) низкими точками плавления, не позволявшими подвергать
изделия из таких волокон глажению после стирки. Авторы
терилена показали, что введение в состав макромолекулы полиэфира
ароматических (бензольных) ядер увеличивает химическую
стойкость волокна и повышает температуру плавления. Терилен
плавится при 249°, однако наличие в его составе бензольных
колец делает волокно горючим. Волокно обладает более высоким,
чем у нейлона, удельным весом и уступает нейлону по качеству
на ощупь.
В остальных отношениях терилен очень близок к нейлону;
так же, как и нейлон, он обладает высокой прочностью, устойчив
к действию бактерий и плесени, не поедается молью, а изделия
из терилена могут быть подвергнуты высокотемпературной
обработке для фиксации формы и размеров. В отношении устойчивости
к действию солнечного света терилен превосходит нейлон. Терилен
сорбирует незначительное количество влаги, поэтому в мокром
состоянии прочность его почти не снижается. Рассмотрим
подробнее свойства волокна терилен.
Прочность и удлинение. Значение этих показателей может
изменяться в широких пределах в зависимости от степени
вытягивания волокна. Высокопрочная нить, нить нормальной прочности
и штапельное волокно получаются из одного и того же полимера,
но после формования им сообщают различную вытяжку. Чем выше
степень вытягивания волокна, тем выше его прочность и ниже
разрывное удлинение. Поэтому для получения высокой прочности
волокно вытягивают в большей степени (возможно в 6—7 раз),
чем для получения волокна нормальной прочности. Фирмы,
выпускающие терилен, сообщают, что разрывная длина
волокна может изменяться в пределах 40,5—67,5 р. км, разрывное
удлинение —соответственно в пределах 25—7,5%; компания
318

єз
Дюпон сообщает, что волокно дакрон выпускается со
свойствами, изменяющимися в широких пределах. В зависимости от типа
волокно может иметь прочность от 36 р. км до 62,1 р. км и
разрывное удлинение соответственно 40 и 11%.
Наиболее типичные показатели полиэфирного волокна
приведены в табл. 26.
На рис. 89 приведены кривые Н-У полиэфирного волокна —
высокопрочного и нормальной прочности. Кривые Н-У нейлона,
вискозного и ацетатного шелка приводятся для сравнения.
Сорбция влаги. В нормальных условиях полиэфирное волокно
сорбирует всего лишь 0,4% влаги (нейлон в этих условиях
сорбирует 4% влаги, орлон —1 —2%).
Даже при относительной
влажности воздуха, равной 100%,
терилен поглощает всего 0,6—0,8%
влаги. Отсюда понятно, почему
прочность волокна в мокром
состоянии не отличается от
прочности его в сухом состоянии. С низ-
кой гигроскопичностью волокна
связана его сильная электризуе-
мость, затрудняющая текстильную E /g
переработку. Эти трудности могут
быть, однако, устранены путем 9
использования гидрофильных
аппретирующих материалов. Изде- і
лия, изготовленные из
полиэфирного волокна, могут
электризоваться в процессе носки и
притягивать частички загрязнений и
пыль, взвешенную в воздухе,
благодаря чему изделия быстро
загрязняются и трудно
отстирываются.
Эластические свойства. Дакрон и терилен обладают хорошей
обратимостью деформаций как при растяжении, так и при сжатии,
Таблица 26
Физико-механические показатели волокна терилен и дакрон
1
/)
V
г
/і
і і -
І/У'
/
1/
х-
2

s
0 5 10 15 го 25 JO
Удлинение S %
Рис. 89. Кривые Н-У волокна
терилен высокой и средней
прочности и других волокон:
/—терилен высокой прочности;
2—нейлон; 3 — терилен средней прочности;
4 — вискозный шелк; 5 — ацетатный
шелк
Показатели
Прочность * в р. км ....
Удлинение при разрыве в %
Нить высокой
прочности
54—63
12,5-7,5
Ннть нормальной
прочности
40,5—49,5
25—15
Штапельное
волокно
22,5—36
40—25
* Прочность полиэфирного волокна в сухом и мокром состоянии практически
одинакова. (Прим. ред.)
319

изгибе и сдвиге, что обеспечивает несминаемость получаемых
изделий. Для определения эластичности полиэфирного волокна
образцам быстро сообщали различную степень растяжения, после
чего нагрузку немедленно снимали и по истечении одной минуты
определяли величину обратимых деформаций. При этом были
получены следующие данные:
Р а с т я ж е н и е в % Д о л я и б р а т и м о н
деформации в %
2 97
4 90
8 80
Начальный модуль. Начальный модуль деформации
полиэфирного волокна высок. Нагрузка, равная 0,9 г/ден, вытягивает
дакроновую нить всего на 1°о; нагрузка 1,75 г/ден, достаточная
для разрыва ацетатного волокна лучших сортов, растягивает
дакрон лишь на 2%. Терилен обладает аналогичными
показателями. Из диаграммы Н-У, приведенной на рис. 89, видно, что
для вытягивания различных волокон на 2°о значительно большие
нагрузки необходимы в случае полиэфирного волокна. Высокий
начальный модуль является хорошим свойством волокна,
означающим, что в процессе перемотки при сравнительно низких
натяжениях волокно не будет заметно деформироваться, что
обеспечит равномерную плотность намотки.
Морфология волокна. Полиэфирные волокна терилен и дакрон
обладают круглым поперечным сечением. Если волокно
матировано или окрашено в массе, в поперечном срезе заметны частицы
пигмента (рис. 90). Поверхность волокна гладкая и однородная.
При рассмотрении под микроскопом продольного вида волокна
какие-либо особенности не обнаруживаются.
Удельный вес. Удельный вес полиэфирного волокна 1,38
(удельный вес нейлона 1,14, виньона— 1,37).
Устойчивость к действию химических реагентов. Полиэфирное
волокно устойчиво к действию слабых кислот даже при
температуре кипения. Волокно на холоду обладает хорошей
устойчивостью к сильным кислотам, даже к плавиковой. Устойчивость
к слабым щелочам хорошая; к действию крепких щелочей волокно
менее устойчиво. К действию окислителей, в частности
применяемых при отбелке, стойкость волокна хорошая. Данные
о химической стойкости полиэфирного волокна приводятся ниже
(табл. 27).
Превосходная устойчивость полиэфирного волокна к действию
серной кислоты иллюстрируется данными, приведенными на
рис. 91. При обработке растворами серной кислоты различной
концентрации при температуре 60 в течение трех дней волокно
практически не теряет прочности. При более высоких
температурах происходит быстрое снижение прочности волокна.
320

Рис. 90. Микрофотография поперечного среза
полиэфирного волокна дакрон. Увеличено в 1500 раз.
Круглая форма поперечного среза характерна для
волокон, сформованных из расплава. Заметны частички
пигмента
63
36
В 27
I
18
——і
!
"s
\
s
\
N
J00°
\
ч
&
ьи
\
80°
Ч
\
\
О S 10 20 30 ЬО SO 60
Концентрация кислоты в %
70 80
Рис.91. Изменение прочности терилена в результате
72-часовой обработки растворами серной кислоты
различной концентрации (от 5 до 72%)
21 Монкрифф 442

Химическая стойкость волокна терилен
Таблица 27
Химический агент
Соляная кислота
То же
Азотная кислота
Серная кислота
То же
ft
Едкий натр
Гипохлорит
натрия
Температура
обработки в °
Комнатная
75
Кипячение
Комнатная
75
Комнатная
70

Концентрация в %
18
18
10
40
37
50
37
10
2,5

Продолжительность
обработки
3 недели
4,5 дня
3 дня
.3 недели
б недель
3 недели
2
3 дня
4 часа
Потеря
прочности
Незначительная
Заметная
Полная
Умеренная
Незначительная
Умеренная
Заметная
Умеренная
Незначительная
Примечание. Оценки потери прочности сооті
от первоначальной: „незначительная" — не более 5%, .
ивя" — от 31 до 70%, „полная" — свыше 70%.
етствуют падению прочности в %
умеренная" — от 6 до 30% „замет-
Большинство спиртов и кетонов, мыла, моющие средства
и растворители для сухой чистки не оказывают действия на
терилен.
Растворимость. Полиэфирное волокно растворимо в следующих
соединениях: горячем ж-крезоле, трифторуксусной кислоте, о-хлор-
феноле, в смесях, содержащих 7 вес. ч. трихлорфенола, 10 вес. ч.
фенола и 2 вес. ч. тетрахлорэтана с 3 вес. ч. фенола.
Набухание. К растворам, вызывающим набухание
полиэфирного волокна, т. е. увеличение его диаметра, относятся: 2%-ные
водные растворы бензойной и салициловой кислот, фенола и ж-кре-
зола, 0,5%-ные водные дисперсии монохлорбензола, /г-дихлор-
бензола, тетрагидронафталина, метилбензоата, метилсалицилата,
0,3%-ные водные дисперсии о-фенилфенола и «-фенилфенола.
Температура плавления. Терилен и дакрон плавятся; при
этом они очень напоминают нейлон. Температура плавления
этих волокон зависит от способа ее определения. В присутствии
воздуха терилен и нейлон плавятся при 250°: при определении
в специальном медном блоке с электрообогревом для температуры
плавления нейлона получено значение 263°, а для терилена
несколько меньшее B49°). Практически разница между точками
плавления нейлона и терилена невелика. Полиэфирное волокно
хорошо выдерживает нагрев при повышенных температурах.
Так, после выдерживания дакрона в течение 11 дней при 175°
наблюдалось лишь слабое пожелтение волокна; падение
прочности при этой обработке составило около 9 р. км. По
теплостойкости полиэфирное волокно значительно превосходит другие
волокна (за исключением тефлона), что можно видеть из данных,
приведенных на рис. 92.
Температура глажения. Изделия из терилена рекомендуется
гладить при 135°. При температуре 205° утюг будет прилипать
к волокну.
322

Электроизоляционные свойства. Терилен, отчасти ввиду низкой
гигроскопичности, обладает высокими диэлектрическими
свойствами. Высокими электроизоляционными свойствами обладают
и многие другие синтетические волокна; преимуществом терилена
является сохранение им электроизоляционных и механических
свойств при высоких температурах (до 180°). Было определено,
что гладкая поверхность терилена при случайных искровых
разрядах не обугливается и, следовательно, изоляционные свойства
его при этом не ухудшаются.
SO 100 150
Температура В °С
200
Рис. 92. Влияние 72-часового прогрева при
различных температурах на прочность терилена и других
волокон :
/ — терилен; 2 — нейлон; 3 ~ орлон; 4 — натуральный
шелк; 5 — хлопок; Є — вискозный шелк; 7 — ацетатный
шелк
Устойчивость к биологическим воздействиям у полиэфирного
волокна высокая. Терилен не повреждается микроорганизмами,
которые, однако, могут питаться остатками аппрета и шлихты,
не затрагивая самого волокна.
Устойчивость к действию солнечного света. Подобно другим
волокнам, терилен при длительном воздействии солнечного света
теряет прочность, в основном в результате воздействия
ультрафиолетовой части спектра с длиной волны 300—330 мк. По
сравнению с другими волокнами терилен и дакрон обладают хорошей
светостойкостью и поэтому они широко применяются для
изготовления занавесей.
Усадка. В кипящей воде терилен усаживается примерно на 7%.
Усадка высокопрочного волокна терилен в этих условиях
несколько выше. Дакрон ведет себя примерно так же; при
кипячении в течение 70 мин. усадка дакрона составляет 10—14%.
Многие органические растворители, такие как ацетон,
хлороформ и трихлорэтан, при температуре кипения вызывают усадку
волокна и тканей. Если, однако, ткани подвергнуты
предварительно тепловой фиксации, они не усаживаются ни в кипящей
21* 323

воде, ни в кипящих растворителях, используемых для сухой
чистки. При использовании полиэфирных волокон для
изготовления одежды ткани необходимо подвергать термофиксации.
Воспламеняемость. Терилен и дакрон горят, однако горение
сопровождается обычно местным плавлением ткани, от которой
отваливаются расплавленные куски, так что, как правило, огонь
по тканям из этих волокон не распространяется. Если, однако,
полиэфирное волокно смешать с волокном, поддерживающим
горение, оно горит. Сочетание же полиэфирного волокна со
стеклянным приводит к получению горючих тканей, хотя стеклянное
волокно горения не поддерживает.
Термофиксация
Ткани из полиэфирного волокна терилен или дакрон могут
быть подвергнуты тепловой стабилизации, в результате которой
они не испытывают усадки при стирке или сухой чистке,
проводимых при более низких температурах, чем процесс
термофиксации. Плиссировка такой ткани, проводимая при температуре
термофиксации, получается постоянной; это же относится
и к складкам, заглаженным на брюках. Замины, образованные
при стирках, на такой ткани не являются прочными и могут быть
удалены легким проглаживанием.
Термофиксация тканей заключается в прогреве их под
определенным натяжением (обычно врасправку) при температуре
на 30—40° выше той, которой подвергается изделие в процессе
эксплуатации. Так, ткани, изделия из которых будут подвергаться
глажению, фиксируют при температуре 220—230°. Если ткани
из терилена не подвергнуты термофиксации, устранение складок,
образовавшихся на них в условиях домашней стирки
представляет значительные трудности. Предварительная термофиксация
таких тканей при Ц0о устраняет эту опасность: образующиеся
при стирке складки будут меньше, менее стабильными и легко
устранимыми. В результате термофиксации повышается жесткость
ткани, что нежелательно. Жесткость ткани, однако, уменьшается
при механических обработках, в частности при крашении в барках
с барабанами. Поэтому желательно ткани подвергать
термофиксации перед крашением, а иногда даже и перед отваркой, для того
чтобы ткань после фиксации прошла как можно больше
механических операций. Если термофиксация проводится до крашения,
необходим ряд предосторожностей, направленных на то, чтобы
процесс термофиксации прошел достаточно равномерно, в
противном случае сродство волокна к красителю в различных местах
ткани может быть различным, что приведет к неровному
крашению; термофиксация при температурах 100—160° приводит к
постепенному снижению сродства полиэфирного волокна к красителям.
Дальнейшее повышение температуры обработки со 160 до 220°
постепенно увеличивает сродство волокна к красителю. Таким обра-
324

зом, ткани, подвергнутые процессу термофиксации при 220°,
обладают таким же сродством к красителю, как и исходные.
Тем не менее, очень важным является обеспечение равномерности
тепловой обработки ткани. Однако если термофиксации
подвергать уже окрашенную ткань, существует опасность сублимации
красителя и выцветания окраски. Таким образом, по-видимому,
операцию термофиксации лучше всего проводить до крашения.
Термофиксацию тканей из терилена и дакрона можно также
проводить в атмосфере пара под давлением, однако этот способ
нежелателен, так как приводит к гидролизу эфирных связей
и, следовательно, к частичной деполимеризации и падению
прочности волокна. Наилучшей является сухая термофиксация.
Стабильность размеров териленовых и дакроновых тканей является
их наиболее ценным качеством.
Беление
Обычно терилен не нуждается в белении, однако естественный
цвет волокна не белый, а кремовый. Если для специальных целей
необходимо волокно белого цвета, отбелку проводят путем
обработки волокна кипящим раствором хлорита натрия, pH которого
добавками азотной кислоты доведен до 2—3. Этот способ является
наиболее эффективным.
В настоящее время достигнуты значительные успехи в области
оптического беления. Было найдено, что для оптического беления
терилена весьма пригоден увитекс RE. Этот краситель
нерастворим; поэтому обработку ткани проводят его водными
дисперсиями на джиггерах или в барках. После обработки волокно
промывают водой при температуре 45°. Краситель прочно
связывается волокном, однако при кипячении ткани в воде он
постепенно сходит. Существует целый ряд красителей, являющихся
оптическими белителями, различающихся, однако, по прочности
к стирке на териленовых тканях. В этом отношении увитекс RE
является удовлетворительным.
Крашение
Крашение терилена и дакрона представляет значительные
трудности, обусловливаемые отсутствием в волокне
гидрофильных и реакционноспособных групп, характерных для
целлюлозных и белковых волокон. По тем же причинам крашение
ацетатного волокна в первое время после его появления представляло
такие же трудности. Эти трудности были впоследствии
преодолены при помощи дисперсионных красителей, крашение которыми
проводилось не из растворов, а из водных дисперсий.
Дисперсионные красители, обладая большим сродством к органическому
волокну, чем к воде, мигрируют в волокно и образуют с ним
твердый раствор. Этот метод крашения был применен ко многим
325

синтетическим волокнам по мере их появления, в том числе и к
нейлону. Было предложено также применять эти красители для
крашения терилена, однако это оказалось нелегким делом.
Причиной является значительно более плотная упаковка цепей макро-
Рис. 93. Макромолекулы ацетилцеллюлозы и молекула
красителя. Увеличено в 108 раз
молекул у терилена и дакрона по сравнению с ацетатным волокном.
На рис. 93 представлена структура ацетатного волокна,
изображенная на основании результатов рентгенографических
исследований и увеличенная примерно в 108 раз. В виде окружности
ХХХХХ VS?
Рис. 94. Макромолекулы полиэфирного волокна дакрон
и молекула красителя
представлена молекула красителя. Из рисунка видно, что между
макромолекулами волокна имеются места, в которых могут
разместиться молекулы красителя, сохранив прежнее положение
макромолекул волокна.
На рис. 94 аналогичным образом представлена структура
полиэфирного волокна дакрон. Как можно заметить, макромо-
326

лекулы волокна очень плотно упакованы и свободные пространства
между ними отсутствуют. Кроме того, макромолекулы волокна
оказывают значительное сопротивление нарушению их положения,
т. е. нарушению их ориентации. Результатом этого является
невозможность легкого проникновения молекул красителя
в волокно: скорость диффузии красителя в волокно настолько
мала, что даже при температуре 85° для полного крашения
необходимо несколько суток или даже недель.
Эти трудности преодолеваются следующим образом.
Подбор красителей. Заметным сродством к терилену в
обычных условиях обладают лишь дисперсионные красители.
Некоторые из них дают на волокне окраски легких и средних
тонов при крашении на кипу в течение полутора часов. Крашение
необходимо проводить при температурах около 100°, так как при
низких температурах (около 85°) красители, даже наиболее
пригодные для крашения терилена, обладают очень малым
сродством к волокну *. Для крашения терилена рекомендуются шесть
дисперсионных красителей: дисперсол прочный желтый G, диспер-
сол прочно оранжевый G, дуранол красный GN, дуранол
красный 2В, дуранол фиолетовый 2R, дуранол голубой GN. Для
получения даже светлых тонов процесс должен проводиться при
температурах около 100°; при более низких температурах крашения
устойчивость получаемых окрасок к истиранию является очень
низкой, так как большая часть красителя фиксируется только
на поверхности волокна.
При использовании азокрасителей процесс крашения
заключается в сочетании на волокне диазотированного первичного амина
с фенолами. Оба компонента азокрасителя могут быть
бесцветными, но при сочетании дают интенсивно окрашенное соединение.
Для сочетания необходимо использовать фенолы, обладающие
молекулами небольших размеров, наиболее легко проникающими
в волокно.
Если для сочетания на терилене использовать фенольные
комплексы с крупными молекулами, волокно не окрашивается.
При использовании же таких фенолов, как ?-оксинафтойная
кислота (брентозин ВВ) с обычными основаниями типа бентамин
прочно красный RL, хорошие результаты могут быть получены
при температурах около 100°. Следует отметить, что даже при
использовании красителей, молекулы которых имеют
небольшие размеры и лучше проникают в полиэфирное волокно,
и крашении при таких высоких температурах, как 100°, на
терилене и дакроне могут быть получены окраски лишь светлых
и средних тонов.
* При 85° уменьшается не сродство красителя к волокну, а скорость
крашения, т. е. скорость диффузии красителя в глубь волокна. См. прим. ред. на стр.285.
(Прим. ред.)
327

Высокотемпературное крашение. При повышенных
температурах, например при 100°, молекулы терилена и дакрона
становятся более подвижными, что способствует более
быстрому проникновению молекул красителя в волокно, поэтому
при повышенных температурах появляется возможность
получения окрасок светлых тонов в течение непродолжительного
времени. Все же краситель в этих условиях не проникает глубоко
в волокно и размещается главным образом близко от его
поверхности. Если, однако, процесс проводить при еще более высоких
температурах,, например при 120°, то подвижность макромолекул
значительно увеличивается и краситель хорошо проникает
в волокно, благодаря чему могут быть получены окраски средних
и темных тонов в течение одного часа крашения. Этот способ
крашения связан, однако, с применением аппаратуры, работающей
под давлением. Поэтому этот способ, являющийся превосходным
при крашении волокна и пряжи, до настоящего времени не
реализован для крашения тканей, так как барки и джиггеры не
приспособлены для работы под давлением. Преимущества крашения
тканей из синтетических волокон при температурах выше 100°
привели к созданию различной красильной аппаратуры, работающей
под давлением, которая рассматривается в главе XLII. Для
крашения под давлением необходим подбор специальных красителей,
так как некоторые из них при температурах около 120°
разлагаются; так, например, голубые красители краснеют.
Крашение с применением вспомогательных веществ (каррье-
ров). Этот способ основан на применении веществ, вызывающих
набухание волокна. Крашение ведут в присутствии больших
количеств этих веществ, которые вводят в красильную ванну.
В набухшем волокне макромолекулы становятся более
подвижными и расстояния между ними увеличиваются (в результате
чего увеличивается диаметр волокна).
Веществами, вызывающими набухание полиэфирного волокна
и используемыми при его крашении, являются /г-фенилфенол,
дифенил, бензойная и салициловая кислоты. Наиболее
часто используются дифенил, выпускаемый в легко
эмульгируемой форме под названием тумескаль D, и о-фенилфенол (туме-
скаль ОР); /г-фенилфенол является наилучшим вспомогательным
веществом для печатания по тканям из полиэфирных
волокон.
К преимуществам этих вспомогательных веществ при водном
крашении относятся:
1) значительно более высокая скорость процесса;
2) равномерное проникновение красителя в волокно; на рис. 95
показано поперечное сечение волокна, крашение которого
проводилось в присутствии вспомогательного вещества и без него
(равномерное распределение красителя по сечению волокна
обеспечивает большую прочность окрасок, особенно к трению);
3) более равномерное крашение;
328

По этому методу можно красить ткани, так как при этом
не требуется повышенное давление.
Недостатками метода являются:
1. Высокая стоимость вспомогательных веществ. Так,
например, при использовании о-фенилфенола (натриевая соль которого
выпускается под названиями тумескаль ОР или доуицид А)
стоимость 1 кг волокна после крашения возрастает на 2,6 пенса,
а при использовании бензойной кислоты —на 15 пенсов.
Рис. 95. Терилен, окрашенный дисперсолом шарлах
прочным В 150 паудер файн:
а — в течение 4 дней, без вспомогательных веществ; б — в течение
1 часа в присутствии каррьеров
2. Необходимость тщательной промывки тканей для полного
удаления вспомогательных веществ, так как присутствие на ткани
небольших количеств этих веществ придает ей неприятный запах.
3. Прочность получаемых окрасок к свету резко ухудшается
в присутствии небольших количеств п-фенилфенола и заметно
снижается в присутствии о-фенилфенола и салициловой кислоты.
Монохлорбензол в этом отношении значительно лучше, но зато
он сильно токсичен. Бензойная кислота является хорошим,
однако очень дорогим вспомогательным веществом.
Окраски темных тонов на терилене могут быть получены
при использовании дифенила при температурах 85—100°; о-фенил-
фенол не дает таких же хороших результатов. Оптимальная
концентрация бензойной кислоты —20 г/л, о-фенилфенола
(используемого в виде натриевой соли) —3 г/л.
329

Во всех случаях применяемые вспомогательные вещества
должны вводиться в красильную ванну постепенно в течение всего
процесса, иначе будет происходить слишком быстрое и
неравномерное выбирание красителя тканью.
При крашении полиэфирного штапельного волокна или пряжи
этому методу вряд ли будет отдано предпочтение перед
крашением под давлением; однако несомненные преимущества имеет
описанный метод при крашении тканей на джиггерах.
Метод крашения «Термосол». Метод состоит из следующих
операций:
1) подготовки ткани, заключающейся в тщательной отмывке ее
растворами моющих средств от шлихты и т. п.; промывку наиболее
удобно проводить в чанах;
2) пропитки ткани дисперсией ацетатного красителя; наиболее
пригодными для этой цели являются красители типа латил;
дисперсия красителя должна содержать загуститель, например
КМЦ (карбоксиметилцеллюлозу), свободный от посторонних солей
(КМЦ применяется в виде натриевой соли), и органический
растворитель типа целлосольв;
3) сушки пропитанной ткани при 70° в сушилке с хорошей
циркуляцией горячего воздуха (цилиндры, обогреваемые паром,
нежелательны, так как при пользовании ими на ткани появляются
пятна);
4) тепловой обработки ткани в зрельнике при температуре
175—200° в течение 1 мин.; при этой обработке краситель,
нанесенный ранее на поверхность волокна, растворяется в нем и
прокрашивает ткань;
5) тщательной отмывки ткани от избытка свободного красителя
и последующей обычной отделки и сушки ткани.
Первоначально разработанный для тканей, этот метод может
быть применен и для крашения полиэфирного штапельного волокна
в виде жгута или ленты: жгут или ленту пропитывают дисперсией
красителя, избыток которой удаляют центрифугированием;
тепловую обработку проводят на ленточных сушилках. Ввиду
большей толщины жгута продолжительность тепловой обработки
должна быть увеличена до 10 мин.
Этот метод в полупромышленном масштабе используется и для
печатания по дакроновым тканям.
Некоторые кубовые красители могут быть также
использованы для крашения по этому способу тканей из полиэфирного
волокна. Аппаратурное оформление этого метода схематично
изображено на рис. 96.
Прочность окрасок. Как правило, чем труднее окрашивается
волокно, тем выше прочность получаемых на нем окрасок к
различным обработкам. Ввести молекулу красителя в полиэфирное
волокно, обладающее плотной высокоупорядоченной структурой,
нелегко. Однако, если краситель в волокно введен, извлечь его
обратно весьма трудно. Устойчивость окрасок, полученных на
330

полиэфирном волокне, к стирке превосходная; светопрочность
в том случае, если не применялись вспомогательные вещества,
очень хорошая, а если такие вещества применялись
—удовлетворительная или хорошая.
Снижение «выпотевания» красителя. Нерастворимые в воде
дисперсионные красители, применяемые для крашения терилена,
склонны при температурах около 100° давать агрегаты, а поэтому
могут откладываться на поверхности волокна в виде
сравнительно крупных частичек, что приводит к понижению
устойчивости окраски к трению. Эти отложения красителей могут быть
L
ZZJL,
л il
-m
Г
ш
Рис. 96. Принципиальная схема процесса крашения
дисперсионными красителями (термосол-метод):
1 — неокрашенная ткань; 2 — плюсовка; 3 — зрельннк
(температура воздуха 70° С); 4 — зрелькик (температура воздуха
175—200° С); 5 — мыловочная барка; 6 — промывка; 7 —
сушильные цилиндры; 8 — скрашенная ткань
удалены при помощи специальной операции, снижающей так назы
ваемое «выпотевание» красителей. Эта операция заключается
в обработке окрашенной ткани щелочным раствором
гидросульфита при температуре 70° в течение 10 мин. При этой обработке
удаляются частицы красителя, находящиеся лишь на поверхности
волокна; в глубине волокна краситель не затрагивается.
Крашение полиэфирного волокна в смесках. Крайне плохая
накрашиваемость терилена и дакрона при обычных методах
затрудняет крашение смесей полиэфирного волокна с другими
волокнами. До сих пор практически невозможно было получить
равномерные окраски смесей нейлон —терилен, ацетатное
волокно — терилен. Затруднено крашение смесей шерсть —терилен,
так как терилен всегда окрашивается слабее, хотя, как
сообщалось, хорошие результаты были получены при одновременном
использовании дисперсионных красителей, окрашивающих дакрон
в присутствии о-фенилфенола, и кислотных красителей,
требующих предварительной металлизации, которые окрашивают шерсть.
Крашение проводят в кислой ванне.
При крашении нерастворимыми пигментами кубовых
красителей (стр. 154) на тканях из полиэфирного волокна получают
равномерные глубокие окраски очень высокой прочности.
331

Применение
Наиболее ценными свойствами тканей из полиэфирного волокна
являются несминаемость в сухом и мокром состоянии, высокая
устойчивость при растяжении (если ткань изготовлена из фила-
ментарной нити, но не из штапельной пряжи), высокая
устойчивость к истиранию, хорошая текстура, показатели на ощупь
и внешний вид ткани, устойчивость к тепловому старению,
высокая химическая стойкость и хорошая стойкость к действию
солнечного света, если ткань от лучей света защищена стеклом.
Пожалуй, наиболее важным свойством териленовых тканей
является их способность сохранять плиссе и складки, нанесенные
при термофиксации, обеспечивающая высокую стабильность формы
и размеров получаемых изделий.
Прочность и устойчивость к истиранию также способствуют
продолжительности срока службы изделий. Костюмы для районов
с тропическим климатом, изготовленные из териленовых тканей,
обладают стабильностью формы и не мнутся. Такими же
свойствами обладают смешанные костюмные ткани E5 % терилена и 45%
шерсти).
Весьма популярны оконные занавеси из терилена; так как
терилен, помещенный за стеклом, обладает высокой
светостойкостью и получаемые на нем окраски обладают хорошей свето-
прочностью, оконные занавеси имеют длительный срок службы,
особенно если в материале, из которого они изготовлены,
сочетается хорошая стабильность конструкции ткани с высокой
устойчивостью волокна.
Часто рекомендуют для изготовления легкой одежды (блузок,
дамского белья), не нуждающейся в глажении, применять
синтетические волокна. Это положение было бы правильным, если бы
стирку изделий проводили в очень мягких условиях, в частности
не подвергали их сильному сжатию в горячей воде. На практике,
однако, стирка всегда сопровождается легким выкручиванием
изделий; резкие складки и сильные помятости при этом не
возникают, тем не менее слегка проглаженные после стирки
изделия, в том числе и изделия из терилена, выглядят значительно
лучше. Теплота на ощупь делает терилен весьма пригодным
для изготовления дамского белья, выдерживающего практически
бесконечное число стирок. Блузки из терилена,
драпирующегося так же, как и тяжелый натуральный шелк, можно стирать
как хлопчатобумажные изделия. Как известно, изделия из
нейлона при продолжительной носке теряют свой белый цвет и
становятся серыми; изделия же из терилена свободны от этого
недостатка, поэтому срок службы их более длителен.
Штапельное волокно терилен используют для изготовления
очень удобных носков, практически не нуждающихся в штопании.
Из дакрона изготавливают набивку для подушек, которые
обладают пышностью и легко поддаются чистке и сушке. По срав-
332

нению с шерстью волокно терилен (или дакрон), применяемое
для изготовления одежды, обладает тремя недостатками:
1. Поглощает менее 1% влаги, в то время как шерсть
сорбирует до 30°о влаги от собственного веса, оставаясь на ощупь
сухой.
2. Ткани из терилена проницаемы для дождя и пропускают
воду, чего не наблюдается при применении шерстяных тканей.
3. Полиэфирное волокно обладает низкой теплотой
смачивания (см. стр. 267).
Следует добавить, однако, что многие люди, носящие нижнее
белье из терилена, не считают гидрофобность волокна его
недостатком, так как выделяемая кожей влага несомненно проходит
через ткань за счет капиллярности и затем испаряется. Они
утверждают также, что при носке этого белья не чувствуют озноба,
когда попадают из теплого места в холодное. Терилен пригоден
для изготовлерия галстучных изделий: териленовые галстуки
можно стирать, не опасаясь их порчи.
Наиболее широкое применение ткани из терилена нашли в
прачечном деле. Теплостойкость териленовых тканей, их прочность
и способность выдерживать тяжелые условия делают возможным
использование их для изготовления покрытий лощильных прессов,
мешков для стирки и крашения и других предметов. В
чулочной промышленности териленовые мешки используют для
крашения в них нейлоновых чулок. Невосприимчивость терилена к
красителям, применяемым для крашения нейлона, является в данном
случае ценным свойством полиэфирного волокна.
Терилен в чистом виде используется для изготовления
конвейерных лент бумагоделательных машин, поддерживающих
и транспортирующих бумажную ленту по нагретым каландрам
сушильной части машины. К материалу, применяемому для
изготовления лент для бумагоделательных машин, предъявляется
ряд требований, основными из которых являются: устойчивость
к действию высоких A20°) температур и влаги, устойчивость
к действию кислот, выделяющихся из сульфата алюминия,
который используется в качестве наполнителя бумаги, к действию
микроорганизмов, к многократным изгибам и |трению.
Териленовая лента используется в этих условиях в течение 2V2 лет, в то
время как срок службы обычной, ранее применявшейся
фетровой ленты составляет всего около шести месяцев.
В химических производствах используют обычно резиновые
конвейерные ленты, армированные хлопчатобумажной нитью.
Если поверхностный слой резины такой ленты поврежден, кислота
быстро разрушает хлопчатобумажную нить.
На одном из химических предприятий срок службы такой
ленты составляет около десяти недель; в этих же условиях
конвейерная лента, армированная териленом, эксплуатируется
в течение года. Можно было бы думать, что стеклянное волокно
является идеальным материалом для армирования конвейерных
333

Лент, однако срок службы такой ленты до разрыва, происходя"
щего в результате потери сцепления между стеклянным волокном
и резиной, не превышает двадцати недель. Свойствами,
делающими терилен особенно пригодным для этой цели, являются
его химическая стойкость, прочность и устойчивость к
истиранию.
Большинство синтетических волокон обладает хорошими
диэлектрическими свойствами, но ни одно из них, за исключением
очень дорогого волокна —тефлона, не сохраняет этих свойств
при высоких температурах; однако, поскольку электродвигатели
и электрическая аппаратура в процессе эксплуатации
нагреваются, требование сохранения высоких электроизоляционных
свойств материала при повышенных температурах становится
очень важным. До сих пор от изоляционного материала
требовалось сохранение его свойств при температурах до 105°; в
настоящее время существуют электродвигатели с мощностью
выше 50 л. с, изготовление которых требует применения
изоляторов класса Е (т. е. работающих при температурах до
120°).
Волокно терилен согласно определениям Международной
электротехнической комиссии (I. E. С.) относится к изоляторам этого
класса. Териленовую ткань, чтобы предупредить изменение
размеров при лакировке, подвергают предварительной тепловой фиксации
при температуре 220° на игольчатой шпанраме, обогреваемой
горячим воздухом. Полученная териленовая лакированная ткань
может быть нарезана горячим способом в ленту параллельно или под
углом к основе ткани. Териленовая нить может быть использована
также для обвивки одножильного провода, а тесьма —для
изоляции свинцовых клемм аккумуляторов.
Пожарные рукава выпускают в основном двух типов:
облицованные и необлицованные. Необлицованные рукава
изготавливают из хлопка или какого-либо другого волокна, которое,
набухая при соприкосновении с водой, заполняет промежутки между
отдельными нитями и препятствует проникновению воды через
рукав. Рукава такого типа не могут быть изготовлены из
синтетических волокон, которые практически в воде не набухают.
На внутреннюю поверхность облицованных рукавов обычно
наносится слой резины или поливинилхлорида. Такие рукава
могут быть изготовлены из любого волокна. Волокно терилен
оказалось весьма пригодным для этой цели. Прочность этого
волокна дает возможность значительно облегчить конструкцию
рукава, благодаря чему облегчается использование его. Низкое
удлинение волокна и его высокий модуль препятствуют
значительному вытягиванию рукава, а гидрофобность волокна
способствует быстрому высыханию; кроме того, даже невысушен-
ный рукав не загнивает. Обычно при изготовлении рукавов
волокно терилен используют в качестве основы ткани, а уток
делают хлопчатобумажным, однако выпускают также рукава,
334

изготовленные целиком из терилена. Рукава диаметром 37 мМ
в огромных количествах используются в Канаде при тушении
лесных пожаров.
Терилен используется для изготовления канатов, рыболовных
сетей, парусов и для ряда аналогичных целей. Возможность
использования терилена для этих целей определяется его
прочностью, гибкостью, малым растяжением (высокопрочное волокно),
износостойкостью и устойчивостью к действию морской воды,
солнечного света, тепла и микроорганизмов. Однако сплетения
на териленовых канатах требуют особого внимания: они должны
насчитывать не менее четырех петель, должны быть надежно
маркированы бечевкой, так как они значительно легче расползаются,
чем сплетения канатов из манильской пеньки. Срок службы
териленовых канатов более чем в 15 раз выше обычных. Из терилена
изготавливают буксировочные и якорные канаты, снасти для яхт
и ванты.
Лихтерской компанией, работающей на Темзе, было
проведено технико-экономическое сравнение канатов диаметром 50 мм,
изготовленных из сизаля, обычно используемого для этой цели,
нейлона и терилена. Полученные данные приведены ниже в табл.28.
Таблица 28
Сравнение стоимости эксплуатации канатов из различных материалов
Материал каната
Сизаль
Нейлон
Терилен
Срок службы в днях
6
65
137
Стоимость одного дня
эксплуатации каната
в пенсах
194
320
152
Большой срок службы канатов из терилена по сравнению с
канатами из нейлона объясняется значительно меньшей
растяжимостью их и меньшим внутренним трением между нитями каната.
Рыболовные сети из терилена легче в работе, упруги и имеют
большой срок службы, но обходятся значительно дороже, чем
сети из хлопчатобумажной пряжи. Паруса из терилена весьма
популярны у яхтсменов (лучшие американские яхты имеют паруса
из дакрона). Сушествующее в Англии мнение о том, что паруса
из терилена могут быть легче хлопчатобумажных не более чем
на 10%, иначе при сильном ветре они будут необратимо
деформироваться, является ошибочным и не подтверждается;
несомненно лишь то, что очень высокая прочность терилена дает
большие преимущества. Териленовые навесы, тенты и чехлы
спасательных лодок особенно необходимы на дизельных судах, где
обычные ткани быстро разрушаются кислыми выхлопными газами.
Териленовые брезенты легче и служат дольше хлопчатобумажных.
335

Устойчивость терилена к действию кислот делает его
материалом, пригодным для изготовления защитной одежды для рабочих
кислотных производств. Терилен с успехом используется для
изготовления анодных мешков, применяемых при оловянно-никелевой
гальванизации, где в состав электролита входит плавиковая
кислота, быстро разрушающая все волокна, кроме тефлона и
терилена. Устойчивость терилена к микробиологическим воздействиям
дает возможность использовать его для фильтрования воды,
особенно из реки Темзы; хлопок и шерсть для этой цели мало
пригодны, так как быстро разрушаются.
Полиэфирное штапельное волокно терилен и дакрон широко
используются в смеси с шерстью и вискозным штапельным
волокном (см. стр. 485—487).
ПОЛИЭФИРНОЕ ВОЛОКНО СВЕРХВЫСОКИХ ВЫТЯЖЕК
Пейс сделал неожиданное открытие, заключавшееся в том,
что свежесформованное волокно из полиэтилентерефталата может
быть в определенных температурных условиях вытянуто в
значительное число раз (даже в 75 раз) без заметного увеличения
степени кристалличности и ориентации его макромолекул. Так,
например, свежесформованная нить общего номера 7,5, состоящая
из 70 элементарных волокон", была вытянута в 52 раза в среде
минерального масла при температуре 128°. Макромолекулы
вытянутой нити не были при этом ориентированы, а сама нить
сохранила низкую прочность, характерную для свежесформованного
невытянутого волокна. Эта нить была затем вытянута вдвое при
температуре 95°. На этот раз вытягивание сопровождалось
увеличением ориентации макромолекул, повышением степени
кристалличности и прочности волокна и падением разрывного
удлинения. Окончательно общий номер нити составлял 78,3.
Такое вытягивание свежесформованного полиэфирного волокна
при критической температуре не проводится в производственных
условиях. Практическое значение этого открытия заключается
в возможности формования нити низких номеров, скажем № 26/10,
и получении из них путем последующего вытягивания —сначала
при критической температуре—в 75 раз (номер возрастает до 200),
а затем при обычной температуре в три раза,—нити 600 номера,
состоящей, так же как и исходная, из 10 элементарных волокон.
Преимуществом этого способа является значительно меньшая
стоимость аппаратуры, применяемой для формования нити низких
номеров. Оборудование для вытягивания, по-видимому, также
не отличается особой сложностью и имеет невысокую стоимость,
что приведет к уменьшению затрат на оборудование. Метод,
вероятно, не будет свободен от недостатков; по-видимому, можно
ожидать, что осуществление сверхвысоких вытяжек полиэфирного
волокна будет связано с ухудшением равномерности крашения
этого волокна.
336

ЛИТЕРАТУРА
J R. W h і n f і є 1 d, Nature, 158, 930, 1946.
G Cook, Silk J. and Rayon World, 270, 28, 1946.
J. R. W h і n f і є 1 d and J. T. D і с к s о n, British Pat. 578,079, 1941.
Silk and Rayon, 1946, 1380.
«Papers Presented at the Technical Conference on Dyeing of Orion Acrylic
Fiber and Dacron Polyester Fiber. Wilmington, Aug. 5, 1942», E. I. du Pont de
Nemours & Co.
J R. Whinfield, «The Development of Terylene», Text Research J.t
23, 289, 1953.
A. P а с e, U. S. Pat. 2,578,899 assigned to du Pont (superstretching).
I. C. I. Ltd., «Dyestuffs for «Terylene» Polyester Fibre».
I. C. I. Ltd., «The Dyeing of «Terylene» Polyester Fibre».
R.G. Arnold-Baker, «Sailcloth made from «Terylene» Polyester Yarn»,
The Yachtsman (Spring 1954).
Глава XXIII
ВИНЬОН И ВИНЬОН НН
виньон
Давно известно, что винилхлорид, представляющий собой
бесцветную жидкость, легко полимеризуется, а получаемый
полимер может быть вытянут в длинные нити. Этот факт, естественно,
привлекал большое внимание многих исследователей, пытавшихся
получать волокна из полимеров винилхлорида или винилацетата;
однако получаемые волокна не могли быть использованы ввиду
их низкой прочности. В 1933 г. Реджлей, Филд и Конлон вновь
поставили эту проблему и успешно ее разрешили. Они получили
волокно с удовлетворительными свойствами, названное ими
виньоном.
Интересно отметить, что в течение тысячелетий человечество
в своей текстильной практике обходилось без химических
волокон; производство же синтетического волокна виньон было начато
почти одновременно с производством нейлона (в 1939 г.)*. Таким
образом, два синтетических волокна, совершенно различные
по своим свойствам, появились в течение двух лет.
Химический состав и строение
Смола виньон представляет собой сополимер винилхлорида
(88%) и винилацетата A2%) и называется сополимером, так как
получается путем совместной полимеризации двух мономеров.
Если винилхлорид или винилацетат полимеризовать раздельно,
* См. примечание редактора на стр. 272.
22 Монкрифф 442 337

to ни один из полученных полимеров не обладает
удовлетворительными волокнообразующими свойствами *.
Поливинилхлорид —твердый, жесткий полимер белого цвета.
Для переработки поливинилхлорида методом экструзии он должен
быть пластифицирован ввиду его низкой температуры разложения.
Поливинилацетат — прозрачная смола, хорошо растворимая в
ацетоне, однако температура размягчения ее лишь немногим выше
комнатной. Смеси поливинилхлорида и поливинилацетата не
обладают подходящими свойствами, однако сополимеры, получаемые
путем полимеризации смеси мономеров — винилхлорида и винил-
ацетата,— обладают совершенно иными, ценными качествами.
Введение винилацетата в состав сополимера имеет целью
создание внутренней (т. е. проявляющейся в пределах самой
макромолекулы) пластификации полимера **. Реакция совместной
полимеризации может быть представлена следующей схемой:
СН2=СНС1+СН2=СНОСОСН8+СН2=СНС1->.
_ Винилацетат
Винилхлорид
-> — СН2СНС1СН2СН (ОСОСНз) СН2СНС1 —
Сополимер (смола виньон)
Наиболее подходящими для формования волокна виньон
являются сополимеры с молекулярным весом 10 000—28 000.
Если молекулярный вес ниже 10 000, волокно обладает низкой
прочностью; для получения прочного волокна необходимо
использовать полимер с большей длиной макромолекул, однако, если
молекулярный вес полимера превышает 28 000, он перестает
растворяться в растворителях, применяемых обычно для
приготовления прядильных растворов.
Формование волокна
Совместная полимеризация хлористого винила и винилацетата
проводится при нагревании, вероятно, в присутствии
катализаторов типа хлористого алюминия А1С13 или фтористого бора,
BF3 ***. Получаемый сополимер растворим в ацетоне или его
гомологе — метилэтилкетоне.
* Это утверждение автора неверно: поливинилхлорид применяется для
изготовления волокон ровнль и мовнль, а полнвинилацетат одно время также
применялся для производства волокна виньон. (Прим. ред.)
** При сополнмеризацин двух различных мономеров создается не
«внутренняя пластификация молекул», а нарушается регулярность расположения диполь-
ных групп по длине макромолекул. Из-за этого уменьшается энергия
межмолекулярных связей, улучшается растворимость сополимера в различных
растворителях и уменьшается вязкость раствора. (Прим. ред.)
*** Обычно для этой цели применяют перекисные инициаторы. (Прим. ред.)
338

Для формования волокна готовят прядильный раствор
сополимера концентрации 23 вес. %. Профильтрованный раствор после
удаления из него воздуха продавливают прядильным насосиком
через отверстия фильеры. Образующиеся струйки поступают в
прядильную шахту. Через шахту непрерывно пропускают ток теплого
воздуха, в котором и происходит испарение ацетона и
затвердевание струек. Образовавшееся волокно принимается на бобину.
Процесс формования волокна виньон аналогичен процессу
получения ацетатного волокна по сухому методу.
Воздушно-ацетоновая смесь из прядильных шахт по трубопроводу направляется
в цех рекуперации растворителя, где в скрубберах ацетон
поглощается водой, и его водные растворы постепенно укрепляются *.
Получаемое на прядильной машине волокно виньон обладает
низкой прочностью и должно быть подвергнуто вытягиванию
аналогично тому, как это имеет место при производстве полиамидного
волокна. Предварительно мокрое волокно подвергают кручению,
а затем вытягивают примерно на 800% (от первоначальной длины),
т. е. в 9 раз. Разрывная длина невытянутого волокна равна
примерно 7,2 км; в результате вытягивания прочность его возрастает
до 30,5 р. км. Если необходимо получить матовое волокно, в
прядильный раствор вводят матирующий агент, например двуокись
титана.
Свойства
Разрывная длина волокна виньон равна 30,5 р. км при
Удлинении 1896. Виньон не набухает в воде, поэтому прочность его
в мокром состоянии не снижается. В нормальных условиях
виньон сорбирует менее 0,5% воды, в то время как вискозный
шелк в этих условиях поглощает 12% влаги.
Так как нить из волокна виньон подвергается вытягиванию,
ее элементарные волокна обладают обычно высокой тониной ;
так, легко может быть получена нить № 225, состоящая из 28
элементарных волокон, каждое № 6300. Удельный вес виньона A,37)
незначительно отличается от удельного веса ацетатного волокна
A,33) и шерсти A,32), но значительно ниже удельного веса
вискозного волокна A,52) и выше удельного веса нейлона A,14).
Волокно виньон не является проводником электричества.
Виньон термопластичен и размягчается при температуре выше
65—70°. При нагревании до 150° волокно становится липки л
и начинает плавиться. Низкая термостойкость является
серьезным недостатком этого волокна. Волокно виньон устойчиво к
действию бактерий и гнилостных микроорганизмов, не поедается
личинками моли и жучками. Виньон обладает высокой химиче-
* Чаще всего для улавливания паров ацетона применяют угольные
адсорберы. (Прим. ред.)
22* 339

ской стойкостью: он устойчив к действию крепких щелочей *
и минеральных кислот, но размягчается в уксусной кислоте при
нагревании.
При рассмотрении под микроскопом виньон напоминает
мерсеризованный хлопок с каналом, проходящим в середине волокна.
Однако волокно в действительности является сплошным и наблю-
Рис. 97. Микрофотографии волокна виньон.
Увеличено в 500 раз
даемый «канал» является оптическим эффектом,
обусловливаемым характерной формой поперечного сечения волокна, отдаленно
напоминающей гантели (рис. 97). Обычно этот светлый «канал»
выражен не ярче, чем показано на фотографии.
Виньон обладает удовлетворительной устойчивостью к
действию солнечного света.
Крашение
Виньон трудно окрашивается, так как не набухает в воде;
поэтому при крашении его применяют специальные
вспомогательные вещества, которые способствуют размягчению поверхности
волокна, что облегчает диффузию красителя.
* Виньон, полученный из сополимера винилхлорида и винилацетата, не может
быть стойким к щелочам, так как ацетатная группа омыляется щелочью. (Прим.
ред.)
340

Выпускается целый ряд красителей для виньона под общим
названием кальковинов. Виньон может быть также
удовлетворительно окрашен дисперсионными красителями для
ацетатного шелка. Учитывая термопластичность виньона,
максимально допустимую температуру крашения этого волокна
принимают равной 60°. Крашением в массе нерастворимыми пигментами
можно, по-видимому, получить хорошие яркие окраски и избежать
обычно возникающих при этом трудностей. Однако на
производстве этот метод не всегда приемлем ввиду необходимости
тщательного разделения отдельных технологических потоков для
растворов, окрашенных в различные цвета; так, например,
трубопроводы, по которым передавался прядильный раствор,
окрашенный в красный цвет, в течение очень долгого времени не могут
быть полностью освобождены от красителя. Поэтому наилучшим
решением является выпуск волокна, окрашенного в массе в три
основных цвета (красный, синий и желтый) с последующим
подкрашиванием этого волокна для получения большей гаммы
цветов.
Применение
Волокно виньон находит широкое применение. Хорошая
химическая стойкость этого волокна делает его пригодным для
изготовления фильтровальных материалов и спецодежды для
рабочих химических производств *. Гидрофобность волокна дает
возможность применять его для изготовления рыболовных сетей
и неводов. В тех случаях, когда применение натурального шелка
не представляется возможным, ткани из волокна виньон успешно
заменяют ситовую ткань № 10 из натурального шелка,
используемую при производстве шаблонов для фильмпечати. Волокно
виньон используют для изготовления войлока, швейных ниток,
шнуров, дамских перчаток (из основовязаного трикотажа).
Большой недостаток волокна — низкая температура
плавления препятствует использованию его для изготовления изделий,
подвергающихся стирке в прачечных. Крайне низкая
гигроскопичность делает это волокно непригодным для изготовления
нижней одежды. Наиболее широко волокно виньон используется
для изготовления войлока, носков и фильтровальных тканей.
Волокно виньон применяется почти исключительно в виде
нитей бесконечной длины, хотя небольшое количество его
выпускается также в виде штапельного волокна. Специфические
свойства виньона делают возможным использование его в таких
областях, где применение большинства других волокон невозможно,
но, однако, эти же свойства делают невозможным использование
* Изготовление спецодежды из виньона, так же как и из других
гидрофобных волокон, не дает хороших результатов, так как ткань пропускает водные
растворы кислот или щелочей и не предохраняет рабочего. (Прим. ред.)
341

его для обычных целей. Выпускаемые в настоящее время волокна
виньон N и дайнел имеют более широкие области применения,
чем виньон.
ВИНЬОН Е
Виньон Е — эластичное волокно, приближающееся по
свойствам к резине. Впервые это волокно появилось на рынке в 1942 г.
Благодаря своей химической инертности волокно виньон Е
использовалось для военных целей в тех случаях, когда применение
каучука не представлялось возможным.
ВИНЬОН НН
Виньон НН, выпускаемый исключительно в виде штапельного
волокна, имеет тот же химический состав и строение, что и виньон.
Виньон НН выпускается двух типов: UST виньон НН и MST
виньон НН. Производство волокна второго типа начато позже.
Разрывная длина волокна UST виньон НН составляет 5,4 км,
а волокна MST виньон НН — 7,2 км.
Формование волокна
Волокно виньон НН формуется, вероятно, из ацетоновых
растворов сополимера по сухому способу, аналогично тому, как
это осуществляется в производстве ацетатного волокна.
Волокно режется на штапельки и разрыхляется перед
отгрузкой. Выпускается волокно в следующем ассортименте:
Номер Длина
4500 18—125 мм
3000 ¦ . . . . 12—125 „
1630 6—125 „
Свойства
Волокно виньон НН обладает низкой разрывной длиной
E,4—7,2 км) и высоким удлинением. Волокно не набухает в воде
и не теряет прочности в мокром состоянии. Сорбция влаги
волокном при нормальной влажности воздуха не превышает 0,1%.
Волокно устойчиво к действию бактерий, гнилостных
микроорганизмов, плесени и не поддерживает горения; электрическая
прочность волокна — 650в/мм. Удельный вес 1,35.
Устойчивость к действию химических реагентов. Виньон НН
обладает хорошей химической стойкостью; при комнатной
температуре на него практически не действуют концентрированные серная,
азотная, соляная, плавиковая кислоты и царская водка. Волокно
устойчиво к действию 3096-ных растворов едкого кали и едкого
натра, медно-аммиачного раствора, растворов солей, спиртов,
Щ

гликолей, алифатических углеводородов, бензина и минеральных
масел. При повышенных температурах под действием
минеральных кислот волокно обугливается и становится хрупким. Ниже
приведены данные об устойчивости волокна виньон НН к действию
серной кислоты при повышенных температурах.
Изменение химической стойкости волокна виньон H H
с повышением температуры
Максимальная концентрация серной
Температура кислоты, при которой не происходит
в °С изменения свойств волокна, в %
25 95
58 80
70 75
80 65
Из приведенных данных видно, что при повышении
температуры максимально допустимая концентрация серной кислоты
снижается. Волокно растворяется в кетонах, частично
растворяется или размягчается в простых и сложных эфирах,
ароматических углеводородах и в некоторых алифатических аминах
и хлорированных углеводородах.
Термостойкость. Одной из важных характеристик штапельного
волокна виньон НН является его способность размягчаться,
усаживаться и склеиваться с другими волокнами при нагревании
под нагрузкой или в присутствии некоторых растворителей.
Ниже приведены температуры, при которых происходит
изменение свойств волокна:
Температура размягчения 52—60°
„ начала усадки 60—66°
„ при которой волокно
становится липким 85—102°
Температура плавления 135—149°
Крашение
Крашение волокна виньон НН представляет значительные
трудности: оно не может быть окрашено в глубокие тона,
обладающие хорошей устойчивостью к стирке и свету. Наилучшим
методом является крашение ацетатными красителями в ванне,
содержащей 5% веществ, вызывающих набухание волокна, например
о-гидроксидифенила или дибутилфталата, при температуре 55°
в течение 45 мин.
Применение
Низкая прочность и высокое удлинение штапельного волокна
виньон НН значительно облегчают процесс прядения.
Осложнение вызывает способность волокна виньон НН электризоваться
при переработке. Это затруднение может быть частично устранено
использованием специальных вспомогательных веществ или п ри-
343

менением специальных приборов, снимающих с волокна заряды
статического электричества (так называемых элиминаторов).
При этих условиях виньон НН перерабатывался в опытном
масштабе по схеме прядения, принятой для хлопковой пряжи
№ 34. При переработке по схеме прядения, принятой для
хлопкового волокна с номером 3000 и длиной 38 мм, к виньону НН
целесообразно добавлять 25—50% хлопка или вискозного
штапельного волокна. Для этой цели желательно применять штапельное
волокно виньон НН с номером 3000 и длиной 38 мм. Смеси виньона
НН с шерстью наиболее удовлетворительно перерабатываются
по аппаратной системе прядения. Способность виньона НН
усаживаться при нагревании используется при производстве
смешанных эластичных прорезиненных тканей и ковров с рельефным
рисунком. Ниже приводятся данные о величине усадки волокна
виньон НН при различной температуре.
Усадка волокна виньон H H при разных температурах
Температура Усадка волокна в %
в °
60 0
71 18
74 27
79 ¦ 45
85 50
91 55
100 60
ПО 65
121 70
132 Плавится
Способность волокна виньон НН склеиваться и сплавляться
с другими волокнами используется при изготовлении
прессованного войлока, бумагя и так называемых «нетканых тканей».
Виньон НН используется главным образом для изготовления
подобных материалов.
Температура, при которой производится склеивание или
прессование, является важным параметром процесса. При
периодической работе во избежание чрезмерного повышения жесткости
изделий температура обработки не должна превышать температуру,
при которой виньон НН становится клейким. При непрерывном
процессе материал подвергается воздействию тепла и давления
в течение небольшого времени, поэтому температура обработки
может быть повышена почти до температуры плавления
виньона НН.
ЛИТЕРАТУРА
U. S. Pat 2,161,766 (Carbide & Carbon Chemicals), 1937.
Silk and Rayon, 18, 261, 1944.
F. Bonnet, Amer. Dyestuff Reporter, 1940, 547; Ind. Eng. Chetn., 32,
1564, 1940.
Rayon Textile Monthly (Elastic Vinyon). Nov. 1942.
J. Woodruff, «The Dyeing of Vinyon» Amer. Dyestuff Reporter, Apr. 22,
1946.
344

Глава XXIV
ДАЙНЕЛ И ВИНЬОН N
Синтетическое волокно дайнел выпускается в виде
штапельного волокна, виньон N — в виде филаментарной нити бесконечной
длины. Хотя химический состав и строение виньона N и дай-
нела одинаковы, технологические процессы их получения
различны, поэтому волокна, обладая одинаковыми химическими
свойствами, значительно различаются по своим
физико-механическим свойствам.
Волокно дайнел формуют по мокрому способу, виньон N —
по сухому способу; дайнел подвергают более высокой вытяжке,
чем виньон N, поэтому степень ориентации макромолекул в нем
выше. Это явление несколько необычно, так как для большинства
химических волокон степень ориентации макромолекул в нитях
бесконечной длины значительно выше, чем в штапельном волокне.
Дайнел зарекомендовал себя как полноценное волокно и
перерабатывается во все возрастающих количествах. Производство
виньона N почти прекращено. Штапельное волокно дайнел
появилось на рынке только в 1951 г. и с тех пор очень успешно
используется. Цены на это волокно значительно ниже цен на другие
синтетические волокна. Волокно типа дайнела — канекалон
выпускается в Японии. Выпуск этого волокна в количестве 150 m
в месяц был начат в 1956 г.
Химическое строение
Исходным сырьем для формования волокон дайнел и виньон N
является сополимер хлористого винила СН2 = СНС1 F0%)
и винилцианида, или акрилонитрила СН2 = CHCN D0%), т. е.
нитрила акриловой кислоты СН2 = СНСООН. Акрилонитрил
получают взаимодействием окиси этилена с парами синильной
кислоты:
Н2СЧ HC-CN
^CH-HCN-> || +Н2О
н2с н2с
Окись этилена может быть легко получена из этилового
спирта; таким образом, для производства дайнела не требуется
дорогих или малодоступных полупродуктов.
Сополимер, получаемый путем совместной полимеризации
хлористого винила и акрилонитрила, имеет следующее строение:
H H H H H H
I I ! I I I
-C-C-C-C-C-C—.
І і І І І І
H Cl H CN H Cl
345

Для формования волокна дайнел готовят 21 %-ный прядильный
раствор сополимера в ацетоне. Сформованное невытянутое волокно
имеет разрывную длину около 9 км.
Формование волокна. Ацетоновый прядильный раствор
сополимера после фильтрации и обезвоздушивания перерабатывают
Рис. 98. Принципиальная схема получения волокна дайнел:
/ — автоклав для сополимеризации вннплхлорпда и акрилонитрпла; 2 — ацетон; 3 —
растворитель; 4 — фильтр; 5 — водная ванна; б — фильера; 7 — сушилка; 8 — невытя-
путып жгут; 9 — вытягивание; 10 — релаксация («отжиг»); 11 — упаковка жгута; 12 —
резка; 13 — штапельное волокно дапнел в резаном виде
по мокрому способу. Сформованное волокно подвергают горячей
вытяжке на 1300% с последующей тепловой обработкой, затем
ему придают извитость и режут на штапельки; иногда волокну
придают извитость после резки жгута.
Принципиальная схема технологического процесса получения
волокна дайнел представлена на рис. 98.
Свойства
Волокно дайнел имеет светло-кремовый цвет. Белизна волокна
может быть увеличена путем отбелки. Форма поперечного среза
волокна неправильная,
вытянутая и напоминает скорее
поперечный срез хлопка, чем шерсти.
Прочность волокна равна 22,5—
31,5 р. км в зависимости от
тонины элементарного волокна;
удлинение соответственно равно
42—30%. Диаграмма Н-У во-
локна дайнел представлена на
рис. 99.
36,0 г
10 го зо
Удлинение В %
Рис. 99. Кривая Н-У волокна дайнел
№ 300
В стандартных условиях
дайнел поглощает менее 0,4%
влаги. Значения прочности и
удлинения у дайнела в мокром состоянии не изменяются.
Удельный вес волокна равен 1,31.
Устойчивость к действию химических реагентов. Одним из
наиболее ценных показателей волокна дайнел является его очень
346

высокая устойчивость к действию химических реагентов. Это
свойство волокна является решающим фактором при выборе
тканей для промышленного и военного использования. Дайнел
обладает очень хорошей устойчивостью к продолжительному
воздействию растворов щелочей, минеральных кислот и солей слабой
и умеренной концентрации и очень высокой стойкостью к
действию органических реагентов.
Ацетон, циклогексанон и диметилформамид растворяют
дайнел. В уксусном ангидриде, ацетальдегиде, анилине,
дихлорэтане и метилэтилкетоне дайнел набухает или размягчается.
В табл. 29 представлены данные, характеризующие
химическую стойкость ткани из волокна дайнел.
Таблица 29
Химическая стойкость ткани из волокна дайнел
Реагент
Видимые изменения
образца ткани
Серная кислота . .
То же
Соляная кислота . .
То же . . • . . . .
Плавиковая кислота
Азотная „
Фосфорная „
Уксусная „
Муравьиная кислота .
фенол
Едкий натр
То же
Медио-аммиачный реак
тив
Хлористый циик . . .
Перекись водорода . .
Ацетон
То же
Циклогексаион ....
Этилацетат
Формальдегид ....
Тетрахлорэтилен . . .
Толуол
70
25
5
38
38
50
20
85
75
50
100
100
50
100
20
100
100
100
25
5
50
25
5
50
90
10
100
5
100
40
100
100
50
20
50
100
20
100
20
50
20
50
50
50
50
50
Нет Нет 6
Становится коричневым „ 12
Нет „ О
0
Становится коричневым 10 12
Нет Нет 0
Становится светлее 5 9
Слегка темнеет Нет 0
Усаживается, сморщи- 15 14
вается, становится
коричневым
Нет Нет 0
Размягчается и усажи- 22 28
вается
Нет Нет 5
Становится темио-ко- 5 17
ричиевым
Нет Нет
Слегка темнеет „ 0
Становится светлее 2,5 7
Нет Нет 0
Растворяется
Слегка размягчается Нет 33
Белеет Нет 13
Слегка желтеет „ О
Нет „ 0
Слегка светлеет „ 0
Устойчивость к биологическим воздействиям. Дайнел
устойчив к действию плесени и гнилостных микроорганизмов, не пое-
347

дается личинками моли и насекомыми. Ткань из волокна даинел
совершенно не изменяется после выдерживания в течение шести
месяцев в почве в тропических условиях, в то время как тяжелая
хлопчатобумажная парусина в этих условиях полностью
разрушается в течение 10 дней.
Горючесть. Дайнел горит в пламени, но после удаления
источника огня гаснет. При горении ткани из дайнела от нее не
отделяются расплавленные куски. При испытании по ASTMD 626-4IT
длина полосы обугливания образца составляет 80 мм. Таким
образом, применение дайнела не вызывает пожарной опасности.
Стабильность размеров тканей и изделий из дайнела. Дайнел
не набухает в воде, ткани из дайнела не свойлачиваются и не
усаживаются при мокрых обработках при температурах, меньших
точки кипения воды. При кипячении в воде волокно усаживается;
величина усадки возрастает с увеличением продолжительности
кипячения. При повышении температуры усадка происходит
интенсивнее. Ткани из волокна дайнел, окрашенные при
кипячении, при обработке в кипящей воде и при сухом прогреве до 115°
не усаживаются.
Устойчивость к глажению. Глажение при температуре,
допустимой для вискозного шелка, приводит к размягчению и усадке
дайнела. Ткани из дайнела обычно гладят при более
низкой температуре через сухую хлопчатобумажную ткань. Это
является серьезным недостатком волокна; однако смешанные
ткани из дайнела с шерстью или вискозным шелком в отношении
глажения ведут себя значительно лучше.
Крашение
При крашении дайнела встречаются следующие трудности:
1. Малое сродство волокна к воде. Это затруднение частично
устраняется при использовании дисперсионных красителей для
ацетатного волокна, а главным образом повышением
температуры процесса, которая должна быть не ниже 96°.
2. Потеря блеска при температуре 96° и выше. Этого
затруднения можно избежать добавлением в красильную ванну
сульфата натрия. Если по условиям крашения сульфат натрия
в ванну добавлять нельзя, блеск волокна после крашения может
быть восстановлен дополнительной обработкой его в 30%-ном
растворе сульфата натрия. Влияние сульфата натрия сводится,
по-видимому, к удалению из волокна путем осмоса воды,
поглощенной волокном в горячем состоянии.
3. Термопластичность волокна, проявляющаяся при
температуре выше 82°. Если на ткани имеются складки, то при
температуре выше указанной они фиксируются. Чтобы избежать
возникновения заломов, необходимо, чтобы изделия имели
возможность свободно передвигаться в ванне во время крашения
при 96° вплоть до охлаждения раствора до 50—55°,
348

Существует пять Основных методов крашения волокна даинел.
Крашение дисперсионными
красителями для ацетатного волокна. Для крашения
дайнела эти красители были использованы впервые. Краситель
разводят в минимальном количестве диспергирующего агента
и ведут крашение при 96°. Сульфат натрия добавляют в середине
процесса для сохранения у волокна блеска. Красители для
ацетатного волокна дают на дайнеле равномерные окраски,
обладающие хорошей устойчивостью к стирке и свету.
Для того, чтобы получить окраски, устойчивые к действию
света, следует особенно внимательно подбирать синие красители.
Крашение кислотными красителями.
Отдельные представители кислотных и прямых красителей могут
быть использованы для крашения дайнела при температуре
кипения. Но так как сродство красителей этих классов к волокну
ничтожно, в этом случае могут быть получены окраски лишь слабых
пастельных тонов.
Крашение кислотными красителями
в присутствии ионов меди. Метод заключается
в добавлении к красильной ванне сульфата меди и восстановителя,
обычно цинкформальдегидсульфоксилата. Ион одновалентной
меди увеличивает сродство красителя к волокну (описание
техники крашения см. стр. 385—386). Этим методом могут быть
получены окраски средних тонов.
Кислотность красильной ванны, содержащей краситель
и л-фенилфенол, добавкой серной кислоты доводят до pH = 5—6,
после чего в ванну загружают ткань, поднимают температуру
до кипения и с определенной скоростью подают в кипящую ванну
холодные растворы сульфата меди и восстановителя. При таком
способе крашения сульфата меди расходуется меньше, чем при
загрузке его во время приготовления красильной ванны; кроме
того, при этом способе уменьшается вероятность получения
окрасок, непрочных к трению. Крашение продолжают 1—1V2 часа
до достижения требуемого тона. В середине процесса в ванну
добавляют сульфат натрия. Кислотные красители в присутствии
иона меди дают окраски, очень устойчивые к стирке и свету.
Для получения окрасок темных тонов кислотных красителей
расходуется меньше, чем при крашении красителями для
ацетатного волокна. При крашении кислотными красителями
необходимо обратить внимание на получение окрасок достаточной
прочности к трению. Если медь выделяется на волокне во время
крашения, она осаждается на поверхности вместе с красителем,
который оказывается в этом случае непрочно связанным и легко
сходит при трении.
Крашение кислотными красителями
в присутствии иона закисной меди и к а р-
р ь е р о в. Этот метод применяют для крашения в темные тона.
В качестве каррьера используют л-фенилфенол в количестве
349

2,25%, который вызывает набухание волокна и облегчает таким
образом проникновение молекул красителя внутрь волокна.
Процесс крашения продолжают 1 —172 часа.
Крашение красителями для ацетатного
волокна и кислотными красителями
в присутствии иона за к иеной меди. Желтые
и красные ацетатные красители дают окраски с превосходной
устойчивостью к действию света. Однако в этом классе до сих пор
отсутствуют синие красители, не выцветающие на свету.
Применение кислотных красителей в присутствии иона меди
дает возможность получить окраски глубоких тонов с хорошей
устойчивостью к свету. Светостойкость желтых красителей для
ацетатного волокна выше, чем желтых кислотных. Путем
комбинации красителей этих двух типов можно получить окраски,
обладающие высокой устойчивостью к различным воздействиям.
Для увеличения сродства кислотного красителя к волокну в
красильную ванну вводят ионы меди, но не применяют вещества,
вызывающие набухание волокна. На практике крашение смесью
красителей этих двух типов проводят сначала при температуре
кипения в течение 20 мин., затем кислотность ванны доводят до
рН = 6 и в кипящую ванну добавляют холодные растворы сульфата
меди и цинкформальдегидсульфоксилата, способствующие
выбиранию кислотного красителя. Если цвет окраски необходимо вырав-
нять, в ванну добавляют дополнительно краситель для ацетатного
волокна или кислотный краситель.
Путем крашения дайнела в массе можно получить окраски
целой гаммы цветов, обладающие превосходной устойчивостью.
Крашение дайнела в массе в глубокие тона значительно
экономичнее крашения готовой ткани.
Стабилизация вязаных изделий из дайнела
При изготовлении из дайнела чулочно-носочных изделий
их подвергают тепловой обработке на формах, обогреваемых
изнутри паром с давлением 0,35—0,42 ати. Такой обработкой
изделию сообщается требуемая форма и размеры, сохраняющиеся
после стирок.
Применение
Устойчивость к действию химических реагентов делает дайнел
материалом, весьма пригодным для изготовления спецодежды;
ценность его увеличивается тем, что он негорюч.
Дайнел был использован для изготовления спецодежды для
рабочих химических производств и шахтеров; на рис. 100
показаны два рабочих пиджака: один — хлопчатобумажный, другой —
из волокна дайнел, которые были погружены на 2 мин. в 60%-ную
серную кислоту, после чего подверглись промывке и сушке.
350

На одном из заводов, вырабатывающих хлориды алюминия,
циркония и титана, одежда рабочих]"из хлопчатобумажной ткани
превращается в лохмотья раньше, чем кончается смена. В этих
условиях спецодежда из дайнела носилась почти в течение года.
Химическая стойкость дайнела дает возможность
использовать его в качестве фильтровального материала для кислот и
растворов кислотных красителей. Дайнел используется для
изготовления диафрагм, применяемых в процессе электролитического
а
Рис. 100. Два рабочих пиджака:
а — хлопчатобумажный; 6 ~ из волокна дайнел после обработки
серной кислотой в течение 2 мин.
омеднения; в условиях этого процесса плотная хлопчатобумажная
парусина служит от двух до шести недель, ткань же из дайнела
сохраняется в течение 4—6 мес. Ткани из дайнела применяются
также для изготовления анодных мешков, тары для
гигроскопических химикатов, сеток, используемых в красильном и
прачечном деле.
Дайнел используется в качестве пластика для покрытия
печатных роликов; такое покрытие способствует хорошему
распределению краски, не тускнеет и легко поддается чистке.
Штапельное волокно в чистом виде успешно используется для
изготовления одеял. Такие одеяла легко моются и очищаются
от пятен, не портятся при дезинфекции, не усаживаются и не
повреждаются молью. Благодаря гидрофобности дайнела
выстиранные одеяла высыхают за несколько часов. Из дайнела
изготавливают также спальные принадлежности и обивочные ткани;
на новом американском лайнере драпри изготовлены из дайнело-
351

бои ткани: они безопасны в пожарном отношении, не
повреждаются молью и легко чистятся. Дайнел используют для набивки
диванов, подушек и для изготовления пуховых стеганых одеял;
эти изделия, покрытые нейлоновой тканью, легко моются и очень
быстро сохнут. Соломенные шляпы, изготовленные из дайнела
легки и хорошо сохраняют форму в мокром состоянии. Особенно
хороши ворсовые ткани для пальто, изготовленные из дайнела.
Упругость ворса таких тканей сохраняется даже после стирки.
Ткани, изготовленные из смеси дайнела и искусственного
белкового волокна викара E0 : 50), очень приятны на вид и на ощупь.
Ткани из дайнела хорошо сохраняют плиссе и заглаженные
складки, наносимые путем прессования с одновременным действием
пара. Дайнел применяется также для изготовления нижнего
белья, трикотажных изделий, мужских носков, тентов и навесов,
зонтичных тканей, тесьмы, изоляционной ленты.
Введение дайнела в состав костюмных тканей улучшает
стабильность формы костюмов и делает их непромокаемыми.
Заглаженные на такой ткани складки остаются даже после мокрых
обработок. Для изготовления костюмных тканей рекомендуется
смесь из 25% дайнела, 25% ацетатного волокна и 50% вискозного
волокна.
Форменная одежда Морского корпуса США изготовлена из
тонкошерстяной ткани (джерси), содержащей 15% дайнела.
Различные ткани, выпускаемые для армии, флота и воздушных сил
США, содержат до 50% дайнела; преимуществами таких тканей
являются большая прочность, износостойкость и несминаемость.
Дайнел применяется также для изготовления кукольных
париков, которые легко моются, завиваются, расчесываются
и окрашиваются.
ЛИТЕРАТУРА
С. R. D е п b г і d g e, Fibres, 9, 335, 1948.
T. A. F є і 1 d, «The Dyeing of Dynel and Related Products», Amer. Dyestuff
Reporter 41, 475, 1952.
Глава XXV
САРАН (ВЕЛОН, ПЕРМАЛОН, ТИГАН)
Винилиденхлорид — прозрачная бесцветная жидкость,
кипящая при 32 — был открыт в 1840 г. О том, что винилиденхлорид
легко полимеризуется, было известно многим исследователям.
Значительно позже систематические исследования процесса
полимеризации винилиденхлорида были проведены в США, а в 1940 г.
началось производство нового пластического материала —
сарана — сополимера винилиденхлорида и небольшого количества
352

винилхлорида. Волокно типа сарана выпускается в США также
под названиями пермалон и велон.
Термин «саран», так же как и «нейлон», является общим и
относится к исходному пластическому материалу. Названия пермалон,
велон, тиган являются торговыми названиями волокна и пряжи
из сарана, выпускаемых различными фирмами.
Волокно саран вырабатывается также в Англии. Из
моноволокна сарана изготавливается ткань тиган. Кроме того, волокно
типа сарана производится в Японии под названием крехалон.
Во Франции аналогичное волокно известно под названием хло-
рен.
Химическое строение
Винилиденхлорид СН2=СС12 является несимметричным
дихлорзамещенным этилена. При нагревании в присутствии
инициатора винилиденхлорид быстро полимеризуется по схеме:
СН2- CCI, -f СН,-CCI,, -f CH.^CCl.,-*-
-> -СН2СС12СН2СС1,СН2СС12-
Молекула мономера винилиденхлорида содержит двойную связь
и является ненасыщенной, макромолекула образующегося
полимера содержит только простые связи и является насыщенной.
Процесс полимеризации можно представить следующим образом.
Первоначально происходит разрыв двойных связей мономера
с образованием свободных радикалов:
СН2--СС12 + CH2-CCl.-v —СН2—CC1S— -f -СН,—CCU—,
после чего происходит взаимное насыщение свободных
радикалов с образованием полимерной цепи:
—СН2—СС12— + —СН2—СС12 > —CH2CC12—СН2СС12—
Аналогичным образом может быть представлен процесс
образования сарана—сополимера винилиденхлорида и хлористого винила:
сн2---.ссі2 + сносна + сн2=сс1,^
Винил идеи- Хлористый Винилидеи-
хло ид винил хлорид
-> —СН2СС12СН2СНС1СНгСС12—
Сополимер
Молекулярный вес сарана равен около 20 000, т. е. его
макромолекулы примерно в 80 раз длиннее отрезка цепи, указанного
на схеме. Макромолекулы сарана, так же как и других волокно-
образующих полимеров, имеют линейное строение.
23 Монкрифф М2 353

Получение полимера и формование волокна
При синтезе винилиденхлорида исходными веществами
являются недорогие и доступные материалы — этилен СН 2 = СН 2,
образующийся при крекинге нефти, и хлор, получаемый
электролизом морской воды. Хлорированием этилена получают три-
хлорэтан:
СН2=СН2 + 2С12^СИ2С1СНС12 -f MCI.
Триллорэтан
Трихлорэтан обрабатывают гашеной известью и получают вини-
лиденхлорид:
2СН2С1СКС!2 + Са(ОН),-> СН2=СС!2 + СаС12 + 2Н2О.
Гашеная известь в этой реакции необходима для отщепления
хлористого водорода от трихлорэтана.
Смесь винилиденхлорида с хлористым винилом полимеризуют
в присутствии инициатора при нагревании (реакционная смесь
обычно содержит 85 вес. ч. винилиденхлорида, 13 вес. ч.
хлористого винила и 2 вес. ч. акрилонитрила).
Волокно саран, так же как и нейлон, формуют из расплава *,
а не из растворов. Сополимер продавливается при температуре
180° через тонкие отверстия и, попадая в холодный воздух,
немедленно затвердевает в виде нитей; образовавшиеся волокна
подвергают «закалке», быстро охлаждая; эта операция
необходима для сохранения волокна в аморфном состоянии и
предотвращения кристаллизации полимера. Затем волокно подвергают
вытягиванию на холоду аналогично тому, как это имеет место при
производстве нейлона, и наматывают на бобины.
Для получения окрашенного волокна к перерабатываемому
полимеру добавляют пигмент, а для матирования волокна —
двуокись титана.
Моноволокно 'хлорен выпускается не только с круглым,
но и с сильно вытянутым или эллиптическим поперечным сечением;
величина малой и большой осей эллипса равна 0,25 и 0,50 мм;
0,25 и 0,75 мм или 0,35 и 0,75 мм. Волокно с поперечным сечением
такой формы обладает большей кроющей способностью.
Свойства
Полимеры винилиденхлорида окрашены в бледно-золотистый
или соломенный цвет, что в известной степени влияет на чистоту
и яркость окрасок, получаемых при крашении волокна в светлые
тона.
* Саран в отличие от нейлона не плавится. При повышении температуры смола
размягчается, но при еще более высокой температуре она вновь затвердевает,
так как отщепляется соляная кислота и образуются поперечные связи. Поэтому
волокно саран формуется не из расплава, а из полимера, находящегося в
размягченном состоянии (в прессах под большим давлением). Обычно формуют только
моноволокна. (Прим. ред.)
354

Под микроскопом поверхность волокна выглядит гладкой;
поперечное сечение имеет почти круглую форму.
Саран практически нечувствителен к действию света.
Прочность волокна равна 21,6 р.км при удлинении 15—25%.
Подобно многим соединениям, содержащим высокий процент
хлора, например четыреххлористому углероду, применяемому
в огнетушителях, саран не поддерживает горения; будучи
подожженным, он быстро гаснет. Это очень ценное свойство, так как
изделия из этого волокна не представляют опасности в пожарном
отношении. Как и виньон, волокно саран гидрофобно и
поглощает менее 0,1 % влаги. Саран обладает высокой химической
стойкостью: он устойчив к действию кислот и большинства щелочей,
за исключением растворов аммиака, нечувствителен к обычным
растворителям, применяемым для химической чистки, но
растворим в некоторых органических растворителях, содержащих
кислород, в частности в циклогексаноне и диоксане. Саран
обладает сравнительно высоким удельным весом A,68—1,75), что
является недостатком текстильного волокна. Цены на волокно
саран умеренные.
А^ожно предполагать, что в будущем производство волокон
типа сарана будет значительно увеличено.
Крашение
Гидрофобность волокна саран затрудняет его крашение.
Так как для крашения очень гидрофобных волокон, подобных
виньону и сарану, обычные методы неприменимы, предпочтение
должно быть отдано крашению в массе. Этим способом получают
яркие устойчивые окраски. Крашение в массе используют и в
производстве таких искусственных волокон, как вискозное и
ацетатное, однако эти волокна хорошо окрашиваются также обычными
методами, поэтому крашение их в массе не будет, вероятно, иметь
важного значения. Для волокон типа виньона и сарана крашение
в массе, по-видимому, является наилучшим способом решения
проблемы. В настоящее время разработаны способы получения
тонких колористических эффектов при крашении этих волокон;
так, например, волокну тиган можно уже сообщать окраски
целой гаммы цветов.
Применение
Области наиболее эффективного использования волокна
определяются его свойствами. Устойчивость сарана к действию
бактерий и гнилостных микроорганизмов делает это цолокно особенно
пригодным для изготовления противомоскитных сеток;
устойчивость его к действию химических реагентов дает возможность
успешно использовать саран для изготовления фильтровальных
материалов; малая гигроскопичность волокна делает его
незаменимым в изготовлении канатов для рыболовных сетей. Кроме того,
23* 355

волокно саран широко используется при изготовлении обивочных
и узких технических тканей (ремней, подтяжек, тесьмы).
Несомненно, очень эффективным является использование тканей
из сарана вместо кожи для обивки автомобильных сидений.
Сарановые ткани испсльзуются для обивки мебели в кафе
и барах. Главным преимуществом сарановых тканей, применяе-
Рис. 101. Капли подкрашенной воды:
а — на мебельной ткани нз волокна тиган (ткань не
смачивается водой); б — на хлопчатобумажной
мебельной ткани (хлопок епнтьіедєт еоду)
мых для этих целей, является их гигиеничность: обивка не линяет
и не выцветает, ее можно мыть. В Британской Радиокорпорации
сарановые ткани были использованы для обивки стен
радиостудий. В кинотеатрах ткани из сарана применяются для обивки
стен в зрительных залах; с такой обивки грязь и табачная копоть
легко смываются. Сарановые ткани используются также при
изготовлении обстановки служебных помещений. В некоторых
городах ткани из тигана, окрашенные в яркие цвета, используют
для изготовления шезлонгов, устанавливаемых в парках и вокруг
. 356

эстрад. Такая ткань не линяет, не пачкается от пролитых
напитков, которые можно стереть с нее (рис. 101), и не засаливается.
Ткань на таком шезлонге, простоявшем шесть месяцев на
открытом воздухе, совершенно не изменилась. Однако стоимость ткани
из сарана примерно в два раза выше стоимости хорошей
парусины.
В Японии сарановое моноволокно № 75 используют для
изготовления рыболовных сетей, волокно № 225 идет на изготовление
противомоскитных сеток, волокно № 9 — для автомобильных
тканей. Моноволокно № 3 применяется для изготовления
плетеной садовой мебели. Часть волокна саран в Японии используется
в виде нити, вырабатываемой из моноволокна № 82. Такая нить,
состоящая из 10 моноволокон, с общим номером до 9 используется
для изготовления рыболовных сетей. Для пледов и ковров
выпускается также извитое штапельное волокно, которое в последнее
время стали применять в смеси с шерстью или с вискозным
штапельным волокном.
Из сарана изготовляются также декоративные ткани для
радиоприемников, чехлы для теннисных ракеток, мешки для гольфа;
из смеси сарана с хлопком вырабатывают обувные ткани. Высокая
химическая стойкость сарана дает возможность использовать его
для внутренней футеровки стальных трубопроводов. Для этих
и ряда других целей используют и другой пластик типа сарана —
велон.
Недостатками волокна саран являются: его крайне низкая
температура размягчения, препятствующая изготовлению из
него изделий, подвергающихся стирке в прачечных, неспособность
поглощать заметные количества влаги, что затрудняет
изготовление из него нижнего белья, и желтоватый цвет волокна. Обычно
потребление текстильных материалов белого цвета очень высоко.
Так, например, шерстяные детские изделия белого цвета
покупаются в значительно больших количествах, чем изделия всех
других цветов. Обладая желтоватым оттенком, саран не может
быть окрашен в чистые розовые и голубые тона, для получения
которых необходим материал высокой белизны.
Серьезным недостатком, затрудняющим использование ткани
из сарана для обивки сидений в общественных местах, является
то, что эта ткань легко плавится (например, от зажженной
сигареты).
Производство штапельного волокна типа сарана все время
увеличивается. В настоящее время выпускается штапельное
волокно велон № 410 и штапельное волокно саран № 900, 560,
410 и более низких номеров.
В дальнейшем, вероятно, будет возможно получать волокно
саран белого цвета; возможно также, что будет получено волокно
на основе винилиденхлорида с более высокой температурой
плавления. Высокая гидрофобность является характерным свойством
сарана, и устранить этот недостаток значительно труднее; однако,
357

пока он не будет устранен, волокно саран не найдет широкого
применения для изготовления одежды. Можно предположить, что
эта проблема будет решена введением в сополимер звеньев
винилового спирта, гидроксильные группы которого несомненно
сделают волокно более гидрофильным.
ЛИТЕРАТУРА
H. P. S t a u d і n g e r, Chemistry and Industry, 685, 1947.
Rowland, Rayon Text. Monthly, 27, 540. 1946. *
W. С. Goggin and R. D. "L о w r y, Ind. Eng. Chem., 34, 327, 1912.
«Saran», The Dow Chemical Co., 1942.
«Clorene», La Societe Rhovyl.
Глава XXVI
ВОЛОКНА ИЗ ПОЛИМЕРОВ ВИНИЛХЛОРИДА
(ПЦ, ПЦУ, РОВИЛЬ, ФИБРАВИЛЬ, ТЕРМОВИЛЬ,
ИЗОВИЛЬ И ДР.)
волокно пц
Волокно ПЦ вырабатывалось в Германии и имело большое
значение в годы второй мировой войны A939—1945).
Химический состав и строение
Волокно ПЦ формуют из дополнительно хлорированного
поливинилхлорида (для формования других волокон, описанных
в этой главе, используют поливинилхлорид без дополнительного
хлорирования). Поливинилхлорид получают полимеризацией
хлористого винила:
сн2=снсі + сносна -ь... + сн2 = сна ->
->СН2СНС1СН2СНС1 . . . СН,СНС1.
Можно подсчитать, что содержание хлора в полимере состав-
35 5
ляет '_ , т. е. 56,8°о. Поливинилхлорид дополнительно
хлорируют до содержания хлора 64%; дополнительно хлорированный
полимер используют для формования волокна. По содержанию
хлора дополнительно хлорированный полимер незначительно
отличается от сарана, Представляющего собой сополимер
хлористого винила A3%), винилиденхлорида (85%') и акрилонитрила
B%) и содержащего хлор в количестве
C5,5 х 0,13) 4- G1 хО,85) _ 0
F2.5 X 0,13) + (97 х 0,85) 4- E3 х 0,02)
358

Хлорирование поливинилхлорида проводят для получения
полимера, растворимого в ацетоне, являющегося наиболее
приемлемым из растворителей, применяемых обычно для формования
волокна.
Синтез полимера и формование волокна
Получение поливинилхлорида. Полимеризацию хлористого
винила проводят в эмульсии в автоклавах при давлении 50 ати
и температуре 65°. Образовавшийся полимер высаживают и сушат
разбрызгиванием при 130°.
Хлорирование поливинилхлорида. 25°, 0-ный раствор
поливинилхлорида в тетрахлорэтане хлорируют в течение 30 час. при
80° в реакторе с охлаждающей рубашкой. Хлорирование проводят
обычно в присутствии катализатора (в Германии разработан метод
проведения этого процесса без катализатора). По окончании
хлорирования полимер высаживают и сушат разбрызгиванием,
растворитель удаляют под вакуумом и регенерируют. Дополнительно
хлорированный полимер размягчается в интервале 80—85°*.
Формование волокна. Полимер растворяют в сухом (почти
J00%-ном) ацетоне; получают 28%-ный прядильный раствор,
который затем фильтрую". Волокно формуют, продавливая
прядильный раствор через фильеры в прядильную ванну,
содержащую холодную воду **. Фильеры имеют обычно 120 отверстий
диаметром 0,08 мм и изготавливаются из титана. При формовании
волокна ацетон из прядильного раствора переходит в прядильную
ванну, протекающую таким образом, что на регенерацию
растворителя поступает 4%-ный водный раствор ацетона. Сформованное
волокно вытягивается в три раза и принимается на бобину.
Намотанное на бобину волокно содержит до 7% ацетона, который
затем испаряется.
Свойства
Волокно ПЦ имеет прочность 16,2—19,8 /;. км при удлинении
40%. Температура размягчения его равна 100° (а возможно,
и ниже), что т.репятствует его использованию для изготовления
изделий, подвергающихся стирке. Волокно негорюче и обладает
хорошей химической стойкостью.
Штапельное волокно ПЦ
При формовании штапельного волокна нити от нескольких
фильер объединяются в один жгут с общим номером 0,45; жгут
гофрируют и режут на штапельки.
* В СССР принят несколько иной метод дополнительного хлорирования
поливинилхлорида: полимер растворяют в хлорбензоле и после хлорирования
высаживают в воду. В Германии хлорированный полимер также высаживают
в метиловый спирт для удаления низкомолекулярных примесей. {Прим. ред.).
** Осадительная ванна содержит обычно 4—12% ацетона. Для штапельного
волокна применяют фильеры с 2000—3000 отверстиями. (Прим. ред.)
359

Применение
В основном волокно ПЦ применялось в Германии для военных
целей, так, например, для изготовления одежды для летного
состава. Кроме того, волокно ПЦ использовалось для изготовления
фильтровальных тканей для химической промышленности,
рыболовных сетей и противомоскитных сеток. Ввиду низкой
температуры размягчения волокно не может быть использовано
для изготовления электроизоляции. Возможности
использования волокна ПЦ, вероятно, такие же, как и волокон виньон и
саран *.
ВОЛОКНО ПЦУ
Выпуск волокна ПЦУ был начат в Западной Германии после
второй мировой войны. Для формования волокна используют
поливинилхлорид без его дополнительного хлорирования.
Теоретическое содержание хлора в полимере составляет 56,8%,
аналитически определяемое — 53,1 °о (в волокне ПЦ 62—64%).
Формование волокна
Исходными материалами для получения хлористого винила
служат ацетилен и хлористый водород:
сн=сн + на ->¦ ch2=chci.
При полимеризации винилхлорида получается
поливинилхлорид [—СН2СНС1СН2СНС1СН2СНС1—]„, который растворяют,
по-видимому, в смеси ацетона с другим растворителем; затем
волокно формуют и режут на штапельки.
Свойства
Разрывная длина волокна ПЦУ достигает 31,5—34,2 км при
удлинении 25—28%. Практически эти показатели одинаковы как
для сухого, так и для мокрого волокна. Удельный вес волокна
A,39) очень близок к удельному весу терилена A,38) и виньона
A,37). Поперечный срез волокна ПЦУ почти круглый, сильно
изрезанный.
Волокно ПЦУ не набухает в воде и обладает высокой
устойчивостью к действию микроорганизмов, плесени, большинства
минеральных кислот, щелочей, солей, окислителей, органических
кислот, углеводородов, низших спиртов, гликоля, глицерина,
четыреххлористого углерода и формальдегида, но неустойчиво
* Низкая светостойкость іюлокна ПЦ (хлорин) ограничивает его
применение для изготовления рыболовных сете», (Прим. ред.)
360

к действию бензальдегида, хлороформа, три.хлорэтана, бензола,
ацетона и метилацетата.
Волокно негорюче, но термопластично и сильно усаживается
при температуре 75—80'.
Применение
Волокно используется для изготовления фильтровальных
материалов, диафрагм и технической упаковки, а также для
рыболовных снастей, канатов, парусины и купальных костюмов.
РОВИЛЬ, ФИБРАВИЛЬ, ТЕРМОВИЛЬ, ИЗОВИЛЬ
Эти волокна из поливинилхлорида выпускаются во Франции
и в Германии. Формование этих волокон проводят из раствора
полимера в смеси ацетона с сероуглеродом.
Ровиль — филаментарная нить бесконечной длины общего
номера от 120 до 5,5. Это волокно высоко ориентировано; его
разрывная длина равна 27 км при удлинении 12% как в сухом, так
и в мокром состоянии. Удельный вес равен 1,4. Волокно негорюче,
не набухает в воде и устойчиво к действию химических реагентов,
микроорганизмов и света. '
Недостатком волокна является его низкая температура
размягчения; при температуре выше 78J волокно ровиль
усаживается; при 100° оно усаживается в два раза от первоначальной
длины. Это волокно используется главным образом для
изготовления фильтровальных материалов и негорючих мебельных
и декоративных тканей.
Ровиль обладает хорошей химической стойкостью: волокно
устойчиво к действию фенола, гексахлорэтана и четыреххлори-
стого углерода; однако изделия из ровиля не могут быть
подвергнуты чистке бензолом или трихлорэтаном. Спирты и простые
эфиры не оказывают действия на ровиль, однако волокно набухает
в толуоле, сероуглероде, этилацетате, хлороформе и нитробензоле.
Ровиль исключительно устойчив к действию каустика, азотной
и серной кислот.
Фибравиль — штапельное волокно типа ровиля. Показатели
этого волокна такие же, как и для волокна ровиль. Фибравиль
выпускается с номером 5000—3000 и предназначен для
переработки по системам прядения, принятым для шерсти, хлопка
и льна. Стандартная длина волокна фибравиль равна 65 и 90 мм.
Термовиль — штапельное волокно, отличающееся отфибравиля
и ровиля тем, что оно подвергается тепловой обработке, при
которой происходит снижение степени ориентации макромолекул
полимера в волокне. Этот процесс сопровождается усадкой,
снижением прочности волокна (до 8 р. км) и значительным увеличением
разрывного удлинения (до 150—180%). Показатели волокна
термовиль одинаковы как для волокна в сухом, так и в мокром состоя-
361

ний. Удельный вес термовиля равен 1,35, т. е. ниже, чем у ровиля
и фибравиля. Обычно номер волокна значительно ниже 1100;
выпускается также волокно с номерами 2550, 1800 и 600. Волокно
термовиль не усаживается при температурах до 100°.
Термовиль получают так же, как и ровиль, однако жгут
подвергают тепловой обработке и режут на штапельки. В результате
усадки волокно термовиль становится матовым, в то время как
ровиль и фибравиль обладают блеском.
Изовиль. По прочности и малой степени ориентации это волокно
приближается к термовилю. Волокно выпускается в виде
штапельного волокна большого диаметра (типа пеньки) с номером 300,
600 и 1200. Обычная длина волокна — 800 мм. Изовиль
используется главным образом в смеси с термовилем для изготовления
войлока или в качестве материала для набивки постельных
принадлежностей, а также для тепло-и звукоизоляции. Гидрофоб-
ность волокна, хорошая воздухопроницаемость в сочетании
с высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами делают
его особенно пригодным для использования в этих целях; войлок,
изготовленный из изовиля, имеет приятный внешний вид, мягок,
легок и негорюч. Волокно изовиль отличается от ровиля главным
образом меньшей степенью вытяжки.
Ретрациль 15 и ретрациль 30 — штапельное волокно из поли-
винилхлорида, занимающее по степени ориентации макромолекул
промежуточное положение между фибравилем и термовилем.
Ниже приводятся данные о величинах усадки этих волокон при
температуре 100^ (в %):
Фибравиль 55
Ретрациль 30 30
Ретрациль 15 15
Термовиль ... - 0
Ретрациль 15 и ретрациль 30 выпускаются в виде извитого
волокна, первое с номерами 2250 и 1200, второе — с номерами
3000 и 1500. Остальные показатели волокна ретрациль
аналогичны показателям других волокон из поливинилхлорида.
Криновиль — щетина или моноволокно из поливинилхлорида.
Выпускается в резаном виде и используется главным образом для
изготовления половых щеток.
Тевилон — волокно типа ровиля, вырабатываемое в Японии.
Имеются указания о том, что в производстве этого волокна
используется специальный растворитель, снижающий стоимость волокна,
и что волокно выпускается в количестве примерно 2700 m в год.
Хлорин — волокно из дополнительно хлорированного
поливинилхлорида, выпускаемое в Советском Союзе,
362

ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЛОКОН ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА
Одной из главных областей использования волокон из поли-
винилхлорида является изготовление изделий технического
назначения: фильтровальных тканей, шнуров для сальниковой набивки,
спецодежды, костюмов для летного состава, парусины, штор,
занавесей, палаточных тканей, устойчивых к действию света,
рыболовных сетей.
Способность волокна ровиль давать значительную усадку
при нагревании дает возможность получать очень плотные
фильтровальные ткани, применяемые для очень тщательной
фильтрации жидкостей и газов. Сильная электризуемость волокна ровиль,
вызывающая обычно при текстильной переработке значительные
затруднения, является ценным свойством изготовляемых из этого
волокна тканей для фильтрации газов. Ткани из волокна ровиль,
обладающего гидрофобностью и высокой диэлектрической
постоянной, накапливают значительные заряды статического
электричества и притягивают мельчайшие частицы пыли, дополнительно
очищая таким образом фильтруемый через ткань газ.
Волокна из поливинилхлорида благодаря высокой
устойчивости к действию гнилостных микроорганизмов и света находят
широкое применение при изготовлении обивочных тканей, а также
для изготовления противомоскитных сеток. Негорючесть тканей
из поливинилхлоридных волокон дает возможность использовать
их для декорирования стен зрительных залов театров и
кинотеатров, салонов лайнеров и самолетов. Термопластичность и усадка
ровиля и фибравиля при повышении температуры дают
возможность придавать тканям из этих волокон разнообразную форму,
что важно при изготовлении таких изделий, как корсеты.
Ткани из волокна термовиль хорошо выдерживают
многократную стирку; однако при глажении они могут быть повреждены.
Усадка, которую претерпевает фибравиль при прогреве, дает
возможность использовать это волокно в смеси с шерстью для
изготовления тканей, не нуждающихся в валке. Введение
фибравиля в состав гребенной пряжи при изготовлении тяжелых
тканей для пальто дает возможность за счет усадки этого волокна при
тепловой обработке исключить валку. При этом могут быть
получены ткани желаемой плотности. Одеяла, изготовленные из смеси
фибравиля с шерстью, не нуждаются в валке.
Из смеси термовиля с нейлоновым штапельным волокном
(82 : 18°о и 67 : 33%) вырабатывают пряжу, называемую рови-
л о н о м\
КРАШЕНИЕ И ОТДЕЛКА ТКАНЕЙ ИЗ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНЫХ ВОЛОКОН
Крашение термовиля и изовиля, а также тканей и изделий
из них можно проводить при температурах 80—95е,
предварительно подвергнув их расшлихтовке раствором едкого натра
363

E г/л), содержащим небольшое количестко смачивателя. Для
крашения пригодны красители для ацетатного волокна. Процесс
крашения начинают при температуре 65", постепенно поднимая ее
до 95°. Могут быть также использованы нафтоловые красители.
Ровиль и фибравиль красят при температуре не выше 65—70°.
При крашении красителями для ацетатного волокна при такой
низкой температуре получаются окраски светлых тоное. Приме-
Рис. 102. Шахматный вельвет; при выработке использована
усадочность фибравиля. Ткань имеет двухстороннюю
конструкцию
нение вспомогательных веществ, вызывающих набухание волокна,
приводит к получению окрасок более темных тонов. Для крашения
ровиля могут быть также использовань! индигозоли, дающие
окраски светлых тонов при температурах, не превышающих 60°.
Крашение смешанных тканей можно проводить при более
высоких температурах; так, например, крашение ткани с
основой из ровиля и утком из более термостойкого волокна (или даже
из термовиля) можно проводить на джиггерах в условиях,
исключающих усадку ткани по основе между питающим и приемным
роликами; таким путем можно достигнуть окраски темных тонов.
Разработан также метод печатания на тканях из поливинил-
хлоридных волокон.
Волокна, окрашенные в черный цвет, лучше всего получать
путем крашения в массе.
Введение в состав тканей волокон ровиль, фибравиль или
ретрациль и создание условий, способствующих усадке при
364

отделке, обеспечивают получение плотных тканей; так, например,
воротниковый вельвет получают путем термообработки вельвета
с грунтом из ровиля или фибравиля. Тепловая обработка может
быть сухой и мокрой: ткань может быть обработана горячим
воздухом на сушильнс-ширильной машине или подвергнута запарке
в барабанной сушилке, а также обработана в расправленном виде
горячей жидкостью на джиггерах.
На рис. 102 изображен шахматный вельвет, у которого основа
и уток изготовлены из пряжи двух видов — шерстяной (/) и сме-
^^^^^
Ч
Рис. 103. Конструкция ткани, изображенной на рис. 102:
а — ткань на ткацком станке: / — уток и основа из
чистошерстяной пряжи: 2 — уток н оснона из смешанной (шерсть, фибравиль)
пряжи; 6 — ткань после уелдки
шанной B) (из смеси шерсти с фибравилем). Заправочная схема
такой ткани на ткацком станке и ее строение после тепловой
усадки изображены на рис. 103.
Тиснение и гофрирование тканей из поливинилхлоридных
волокон осуществляют двумя методами:
1. Тканью, сшитой в виде рукава, покрывают гибкие трубы;
усадку ткани проводят на трубах. Если необходимо, чтобы усадка
ткани проходила в одном направлении, лучше всего основу делать
из ровиля, дающего усадку, а уток — из термовиля, который
не подвергается усадке.
2. Ткань подвергают сначала свободной усадке для придания ей
стабильности, а затем прессуют в формах при нагревании. Таким
методом получаются декоративные ткани для громкоговорителей
и ткани для ортопедических аппаратов.
365

ЛИТЕРАТУРА
H. Rein, «Die Pe Ce-Faser, ihre Eigenschaften, Verarbeitung und
Ausrustung», Melliand Textilberichte. 22, 5, 1941.
«Synthetic Fibre Developments in Germany», File XXXIII-50, B. I. O. S.
H. M. S. O., 1946.
British Pat. 600,490 (solvent spinning of Rhovyl).
G. Mouchiroud, «The Blending of Polyvinyl Chloride Fibres with
Other Fibres», J. Text. Inst., 43, P 466, 1952.
F. Lieseberg, «PCU-Faser im Rahmen der Polyvinylchlorid-Fasern»,
Melliand Textilberichte, 32, 169, 1951.
Dyeing, «Les progres recents dans la teinture et l'appret des fibres en chlorure
depolyvinyle»Teintex, 671, Nov. 1953; Teinture et Nettoyage, 47—53, Feb. 1953.
Глава XXVII
ВИНИЛОН (КУРАЛОН)
Винилон — общее название волокон из поливинилового спирта,
вырабатываемых в Японии *. Производство штапельного волокна
винилон составляло (в т):
1952 г 3000
1954 „ 4000
1955 „ 6000
Производство филаментарной нити бесконечной длины
составляло в 1955 г. всего лишь 4 т. В 1957 г. предполагалось довести
объем производства винилона до 25 000 т.
Куралон — торговое название волокна из поливинилового
спирта, выпускаемого компанией Курашики Рейон К°-
Химическое строение
Винилон — волокно из поливинилового спирта, обработанное
формальдегидом для повышения водостойкости.
Как и большинство волокон, винилон состоит из длинных
цепочечных молекул; участок цепей макромолекул можно изобразить
следующей схемой:
. . . —СН2СНСН,СНСН,СНСН,СНСН,СНСН,СН— ...
I "I 7 " \ 'і "І
О ОН О-СН2—О ОН ОН
I
сн,
I
о
I
... —сн.,снсн2снсноснсн,снсн.,снсн.,сн—...
і "I "I 7 ' \
ОН ОН ОН О-СН*—О
* В США для всех полокон из поливниилопого спирта или поливиниловых
волокон, содержащих не менее 85"О вннилепнртопых зпеньев или виннлаце-
тальных групп, принято общее название «вннал». (Прим. ред.)
366

Помимо ацетальных связей, при обработке формальдегидом
могут образоваться и простые эфирные связи (см. схему).
Получение
Синтез исходных веществ. Сырьем для производства волокон
винилон и куралон служат известняк и кокс, при взаимодействии
которых в электропечи получается карбид кальция:
СаСО3 — СаО + СО,,
ЗС + СаО — СаС, + СО.
Действием воды на карбид кальция получают ацетилен:
СаС2 -і- 2Н2О -> Са (ОН), + С2Н,.
Часть ацетилена перерабатывают в уксусную кислоту:
СД2 + Н,0 + О -> CHjCOOH.
При взаимодействии ацетилена с уксусной кислотой в
присутствии катализатора — уксуснокислого цинка, образуется винил-
ацетат:
СН3СООН + С2Н2 Zn(ОСОСН-^СН3СХЮСН^
Полимеризацией винилацетата в растворе метанола в присутствии
перекисных инициаторов получают поливинилацетат:
лСН,СООСН---СН,
Добавлением каустика к спиртовому раствору образовавшегося
поливинилацетата проводят его омыление:
! 11 NaOH -> / "і H -и CHoCOONa.
Выпадающий из раствора поливиниловый спирт (под названием
повал) отжимают и сушат.
Формование волокна. Готовят 15°/0-ный прядильный раствор
поливинилового спирта, растворяя его в горячей воде. В качестве
прядильной ванны применяют водный раствор сульфата натрия.
Для получения волокна, нерастворимого в воде, его подвергают
прогреву и обработке формальдегидом, после чего волокно
промывают, замасливают и сушат. Процесс формования волокна
по сухому способу находится в стадии разработки.
367

Свойства
Удельный вес волокна винилон A, 26) приближается к
удельному весу шерсти. Прочность волокна равна 31,5—58,5 р. км,
удлинение — соответственно 30—15%. Свойства винилона в очень
большой степени зависят от ориентации макромолекул в волокне;
чем выше степень вытяжки, тем выше прочность и ниже удлинение
Еолокна. Прочность волокна в мокром состоянии составляет 75%
от прочности его в сухом состоянии. Винилон поглощает около
Рис. 104. Продольный вид штапельного волокна винилон
№ 6000 (увеличено в 600 раз)
5% влаги, что свидетельствует о низкой гигроскопичности
поливиниловых волокон вообще. Однако следует отметить, что этот
показатель волокна винилон значительно выше, чем у других
поливиниловых волокон.
Относительно высокая гигроскопичность винилона объясняется
значительным содержанием в полимере гидроксильных групп.
Винилон размягчается при 200° и плавится при 220°. Обратимое
удлинение волокна при растяжении на 5% сравнительно невелико
и составляет 50—60%.
Винилон обладает хорошей устойчивостью к действию кислот,
например 20%-ной серной кислоты при 20° и 5%-ной серной
кислоты при 65°, и щелочей, в частности кипящих разбавленных
растворов едкого натра.
Винилон растворим в муравьиной кислоте при 55°, феноле,
крезоле и перекиси водорода (интересно, что первые три
вещества являются растворителями и для нейлона), но устойчив
к действию большинства других растворителей. Винилон
устойчив к действию плесени, бактерий и гнилостных микроорганизмов.
368

Выдерживание винилона в течение 6 месяцев в почве, а также
в морской воде не привело к заметному изменению волокна.
Микрофотографии волокна представлены на рис. 104 и 105.
Рис. 105. Поперечный срез штапельного волокна винилон № 6000
(увеличено в 1000 раз)
Применение
Благодаря хорошей химической стойкости и малому
набуханию в воде винилон используется для изготовления купальных
костюмов, плащей, спецодежды, зонтов, хирургических ниток,
фильтровальных тканей и рыболовных сетей. Он используется
также для изготовления костюмных и подкладочных тканей,
чулочно-носочных изделий, перчаток и швейных ниток. Винилон
выпускается в виде моноволокна (щетины), филаментарной нити
бесконечной длины и, главным образом, в виде штапельного
волокна, резаного или в жгуте; производство винилоновой нити
бесконечной длины, бывшее незначительным до конца 1958 г.,
в настоящее время расширяется.
Модификации винилона
Волокна из поливинилового спирта выпускаются в Японии
под названиями куралон, Кремона, мьюлон, канебиан. При
формовании волокна канебиан в качестве прядильной ванны используют
водный раствор сульфата аммония. Куралон и Кремона —
торговые названия волокна одного и того же типа, применяемые
первое — для экспорта, второе ¦— во внутренней торговле Японии.
Методы получения волокна, нерастворимого в воде,
непосредственно в процессе формования. В патентах США № 2,610,359
24 Моньрифф 442 369

и 2,610,360 A952) предложен метод получения нерастворимого
в воде волокна из поливинилового спирта непосредственно при
формовании без последующей обработки его формальдегидом.
Обычный поливиниловый спирт растворим в воде. Для получения
нерастворимого волокна его после формования подвергают
горячей вытяжке. Потеря волокном растворимости объясняется
увеличением плотности упаковки цепей, происходящим при такой
обработке. Это предположение, по-видимому, правильно, однако
в настоящее время механизм процесса потери растворимости
не совсем ясен.
Сущность предложенного метода заключается в следующем.
Мономер — винилформиат растворяют в небольшом количестве
изопропилового или какого-либо другого спирта, с которым
мономер смешивается, и добавляют инициатор — динитрил азо-
диизомасляной кислоты
C—
I
CN
сн
CN
в количестве, равном 0,1 молярного процента.
Полимеризацию винилформиата в полученном растворе ведут
при 48°. Через 2,5 часа, когда примерно три четверти мономера
превратилось в полимер, реакцию прерывают (в патенте указано,
что необходимо прерывать реакцию, однако причина этого
не ясна).
Полученный поливинилформиат омыляют спиртовым
раствором соды до поливинилового спирта и готовят водный прядильный
раствор, содержащий 17% полимера и 3% пиридина. Формование
волокна проводят путем продавливания раствора через фильеру
с отверстиями диаметром 0,1 мм, используя в качестве
прядильной ванны 45 % -ный водный раствор монофосфата натрия NaH 2PO4,
содержащий небольшое количество катионактивного вещества.
Температура прядильной ванны равна 26°. Сформо'ванное волокно
вытягивают в мокром виде в 3,66 раза, промывают, сушат и вновь
вытягивают в 3,8 раза в горячем воздухе при температуре 220°.
Волокно, полученное таким методом, устойчиво к действию
кипящей воды. Стабилизацию волокна проводят, пропуская его
через воздух, нагретый до 235°, в условиях, допускающих усадку
волокна на 11 %.
Прочность получаемого волокна равняется: в сухом
состоянии— 76,5 р. км, в мокром состоянии—68,4р. км; разрывное
удлинение— соответственно 10 и 11%. Температура размягчения
волокна равна 212° и близка к температуре плавления волокна
типа перлон. Волокно содержит не менее 99 о звеньев винилового
спирта и около 1% звеньев винилформиата.
370

Водорастворимое волокно из поливинилового спирта
В Японии вырабатывают также волокно из поливинилового
спирта, растворимое в воде. Это волокно состоит в основном
из поливинилового спирта, подвергнутого частичному окислению,
во время которого гидроксильные группы превращаются в
карбоксильные, по-видимому, одновременно с разрывом главных цепей
макромолекул. Волокно этого типа не экспортируется. На экспорт
идет частично окисленный поливиниловый спирт в виде порошка,
используемый в качестве шлихтующего средства.
ЛИТЕРАТУРА
Textile World, 101, 123, 232, 234, 1954.
Глава XXVIII
ВЕРЕЛ
Верел — акриловое волокно, условия получения - которого
разработаны в 1956 г. в США. Верел негорюч, обладает хорошей
прочностью, сравнительно хорошо сорбирует влагу и, пожалуй,
окрашивается лучше всех полиакриловых волокон.
Химическое строение
Данных о химическом строении волокна верел не имеется *.
Удельный вес его A,38) значительно превышает удельный вес
орлона и акрилана A,17); это дает возможность предполагать,
что состав верела значительно отличается от полиакрилонитрила.
На основании высокого удельного веса волокна и его негорючести
можно предположить, что верел содержит значительное
количество связанного хлора. Интересно отметить, что волокно виньон
из сополимера винилхлорида (88%) и винилацетата A2%) также
имеет высокий удельный вес A,37).
* В настоящее время известно, что волокно верел формуют из сополимеров
акрилонитрила и винилиденхлорида, содержащих также небольшое количество
третьего мономера, улучшающего накрашиваемость волокна. (Coover H. W.
at all Text. Res. J., 27, N 9, 745—750, 1957]. Следует отметить, что условия
формования волокна из сополимеров акрилонитрила и вииилнденхлорида (волокна санив)
разработаны советскими исследователями 3. А. Роговиным и 3. А. Зазулиной
(Роговин 3. А., Зазулина 3. А., «Текстильная промышленность»,
№ 2, 18, 1955. (Прим. ред.)
24* 371

Типы волокна верел
Верел выпускается исключительно в виде штапельного волокна
различных номеров D500, 3000, 1800 и 1120) и различной длины.
Выпускают три типа волокна, различающихся между собой
по величине усадки при тепловых обработках:
1. Обычное волокно верел, дающее усадку в кипящей воде
около 1—3% и при сухом прогреве до 150° — около 2—5%.
2. Верел I, применяемый для изготовления подкладки. Усадка
волокна этого типа в кипящей воде составляет 9—11% и при
сухом прогреве до 150°— 15—17%.
3. Верел II, используемый для получения высокообъемной
пряжи для изготовления свитеров. В кипящгй воде верел II
усаживается на 19—23?6 и при нагревании до 150° на 25—28%.
Свойства
Верел обладает двумя важными свойствами, сочетание которых
является весьма ценным: высокой прочностью B2,5—25,2 р. км)
и сравнительно высокой сорбцией влаги C,5—4%). Существует
немного синтетических волокон, имеющих большую
гигроскопичность (например, нейлон); верел — первое полиакриловое волокно,
поглощающее около 4% влаги. Практически гигроскопичность
верела такая же, как и нейлона, что дает возможность успешно
использовать волокно верел для изготовления одежды. Свойства
волокна верел следующие.
Разрывная длина в стандартных условиях — 22,5—25,2 км.
Удлинение в тех же условиях 33—35%.
Эластичность. Величина обратимого удлинения при
растяжении волокна на 4% составляет 88%, а при растяжении на 10% —
55%.
Удельный вес волокна равен 1,37, что очень близко к
удельному весу терилена A,38) и виньона A,37) и значительно выше
удельного веса орлона A,18) и акрилана A,17).
Поперечный срез — овальный, напоминающий по форме
земляной орех, что указывает на то, что волокно формуют, вероятно,
из ацетоновых растворов полимера.
Негорючесть. Волокно обугливается и плавится, но не
поддерживает горения.
Устойчивость к действию химических реагентов хорошая:
действие на волокно кислот, обычных щелочей, отбеливающих
реагентов и обычных растворителей, применяемых для
химической чистки, незначительно изменяет его прочность или вообще
ее не изменяет.
Устойчивость волокна к биологическим воздействиям хорошая.
Устойчивость к действию светопогоды. При выдерживании
волокон на открытом воздухе в течение 30 недель прочность его
372

не изменяется; после 50 недель потеря прочности составляет
45%.
Термостойкость. Волокно обладает невысокой
термостойкостью; каландрование и глажение тканей из волокна верел
необходимо проводить при низкой температуре, так как при
температурах выше 150° происходит повреждение ткани.
Внешний вид. Штапельное волокно верел с номером 3000
обладает матовым блеском и приятно на ощупь.
Крашение
В отличие от большинства трудноокрашивающихся
полиакриловых волокон верел обладает хорошим сродством к
красителям различных типов. Волокно обладает хорошим белым цветом
и может быть окрашено в чистые яркие тона. Для получения
окрасок, наиболее устойчивых к действию света и стирки,
рекомендуется применять нейтральные протравные красители.
Дисперсионные и основные красители также могут быть использованы
для получения ярких окрасок, имеющих в ряде случаев лучшую
устойчивость. Для получения темных тонов и при крашении
верела в смеси с шерстью могут быть использованы
вспомогательные вещества, облегчающие проникновение красителя в волокно.
Ткани из волокна верел не подвергаются термофиксации.
Применение
Области использования волокна определяются его свойствами.
Мягкость волокна на ощупь, возможность получения заданной
величины усадки при тепловых обработках, сравнительно
высокая для синтетических волокон гидрофильность, хорошая накра-
шиваемость, малая склонность к образованию пиллинг-эффекта *,
негорючесть и хорошая устойчивость к действию химических
реагентов и светопогоды являются ценными свойствами верела.
Верел успешно применяется для изготовления подкладочных
материалов, искусственного меха, фланелевых костюмов, нижнего
белья, фильтровальных материалов для химической
промышленности, защитной спецодежды, спортивных костюмов. Несомненно,
что более продолжительные исследования определят новые
области, в которых верел сможет найти применение. Негорючесть
верела и сравнительно высокая сорбция влаги делают это волокно
весьма пригодным для изготовления детской одежды.
* Образование в процессе эксплуатации на поверхности ткани мелких
шариков, ухудшающих внешний вид изделия. (Прим. ред.)
373

Глава XXIX
ОРЛОН, ПАН, ДРАЛОН
ОРЛОН
Производство полиакрилонитрильного волокна орлон начато
впервые в США на заводе в Кемдене (Южная Каролина).
В лабораторной стадии исследований орлон назывался
волокном А. Работы над орлоном были начаты еще в 1940 г.; уже в 1942 г.
опытные образцы волокна были предложены правительству США
для использования в военных целях. В 1945 г. исследования
проводились в полузаводском масштабе; в 1948 г. была узаконена
торговая марка орлона. Наконец, в 1950 г. было начато
промышленное производство волокна орлон.
Химическое строение
Полиакрилонитрил получается при полимеризации акрилонит-
рила СН2 = CHCN, называемого также винилцианидом:
п СН2 = CHCN ^ [СН2—СН],,.
I
CN
Первоначально волокно орлон формовали из
полиакрилонитрила. В настоящее время для формования, по крайней, мере
штапельного волокна, используют сополимеры акрилонитрила
с небольшим количеством другого мономера, увеличивающего
сродство волокна к красителям. Так, накрашиваемость
штапельного волокна орлон 42 значительно лучше, чем шелка орлон 81.
Для получения сополимеров акрилонитрила в качестве
второго мономера предложено большое число различных
производных этилена; такими мономерами являются винилацетат,
хлористый винил, стирол, изобутилен, эфиры акриловой кислоты,
акриламид и ряд других соединений. Однако неизвестно, какой
из этих мономеров используют для получения сополимера орлон 42.
Известно лишь, что для формования волокна орлон 81 применяют
немодифицированный полиакрилонитрил.
Степень полимеризации. Степень полимеризации, или
коэффициент п, полиакрилонитрила, применяемого для формования
Еолокна орлон 81, составляет примерно 2000, что соответствует
молекулярному весу около 100 000. Исследование
полидисперсности полиакрилонитрила по молекулярному весу было проведено
Хоутцем. Разработанный им метод фракционирования
заключается в следующем. Полиакрилонитрил растворяют в диметил-
формамиде; к полученному раствору добавляют небольшое
количество осадителя — гептана, который, растворяясь при
нагревании смеси до 60°, снижает растворяющую способность диметил-
374

формамида. При этом из раствора выпадает некоторое количество
полимера. Первая фракция состоит из полимера, обладающего
наибольшим молекулярным весом и наименьшей растворимостью.
Выделив первую фракцию, к раствору вновь добавляют некоторое
количество осадителя и получают вторую фракцию полимера.
Повторяя эту операцию десять раз, разделяют полиакрилонит-
рил на десять фракций. Последняя фракция полимера состоит
из наиболее коротких цепей. Определяя вязкость растворов
полученных фракций, вычисляют средний молекулярный вес каждой
фракции *. Результаты, полученные Хоутцем, приведены
в табл. 30.
Таблица 30
Фракционный состав полиакрилонитрила
Номер
фракции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Концентрация
гептана в ди-
метилформамиде
в %
22,3
22,5
22,8
23,4
24,2
25,0
25,7
28,0
30,5
—
Содержание
фракции в %
6,6
33,0
5,2
15,8
6,9
10,1
5,9
4,8
3,1
8,6
100,0
Средний
молекулярный вес
135 000
113 000
131 000
77 000
66 000
62 000
69 000
44 000
17 600
Меньше 17 600
Средняя степень
полимеризации
2540
2140
2480
1460
1250
1170
1300
860
330
Меньше 330
Хотя результаты фракционирования несовершенны, так как
имеются отклонения, однако в целом они правильно
характеризуют полидисперсность полимера,
Разделив процентное содержание фракции на величину
ее среднего молекулярного веса, можно получить относительное
число молекул в данной фракции (точнее, величину,
пропорциональную числу молекул).
Разбив все фракции по молекулярным весам на три группы:
высокомолекулярную (фракции с молекулярным весом выше
100 000), со средним молекулярным весом A00 000—50 000)
и низкомолекулярную (молекулярный вес ниже 50 000), получим
результаты, приведенные в табл. 31.
На основании данных табл. 31 можно построить кривую
распределения в координатах молекулярный вес — число молекул.
* В СССР принят другой метод фракционирования полиакрилонитрила
из раствора а диметилформамиде; а качестве осадителя применяется скипидар
(см. статью Н. М. Бедер, Б. Э. Геллер, А. Б. Пакшвер в журнале «Химические
волокна», 1960, № 1). {Прим. ред.)
375

Таблица ЗІ
Номер
фракции
і
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Средний
молекулярный вес
135 000
113 000
131 000
77 000
66 000
62 000
69 000
44 000
17 600
Низкий
Относительное
число молекул
в фракции я-10"
49
292
40
206
104
Относительное число молекул
в группах молекулярных весов
164
86
108
381 (высокомолекулярная)
560 (со средним
молекулярным весом)
183
—
291 (низкомолекулярная)
1
Хоутц показал, что эта кривая является типичной кривой
распределения с некоторым преобладанием более высокомолекулярных
фракций.
Растворимость полиакрилонитрила. В течение долгого времени
не были известны вещества, растворяющие полимеры акрилонит-
рила или вызывающие их набухание. Исследовательские работы
по проблеме растворения полиакрилонитрила проводились
в тридцатых годах в США и Германии. Химическое строение
полиакрилонитрила отрицает наличие в полимере поперечных связей.
Однако, чем же в таком случае можно объяснить нерастворимость
полиакрилонитрила в обычных растворителях? Наиболее
вероятной причиной этого факта является сильное межмолекулярное
взаимодействие за счет водородных связей, образующихся между
атомами водорода, находящимися в а-положении к нитрильным
группам одной цепи, и нитрильными группами соседней
макромолекулы:
-5 ЗА
С—CN НС
Н — С— CN НС
Н,С.' с
С — CN НС''
СН9
3?6

Водородные связи изображены на схеме пунктирными линиями.
Путем рентгенографических исследований удалось установить
расстояние между нитрильными группами соседних цепей,
оказавшееся равным 5,ЗА.
Таким образом, для полиакрилонитрила было необходимо
найти растворитель, способный разрушить водородные связи
между макромолекулами и, сольватируя их, вызвать растворение
полимера. Такими растворителями являются сильно полярные,
соединения. Было испробовано несколько тысяч различных
органических соединений; некоторые из них, наиболее полярные
действительно оказались растворителями для
полиакрилонитрила. При этом установлено, что даже очень незначительные
различия в структуре близких по своему строению веществ
резко влияют на их растворяющую способность, что хорошо
иллюстрируется следующими данными табл. 32.
Таблица 32
Растворяют полиакрилонитрил
Не растворяют полиакрилонитрил
Диметилформамид
HCjN(CH3J
О
Диметилсульфон
О
t
CH3SCH3
О
.и-Нитрофенол
Формамид
HCNH2
II
О
Диэтилформамид
HCN(C2H5J
О
Диэтилсульфон *
о
т
NO2
я-Нитрофенол
о
о-Нитрофенол
Динитрил янтарной кислоты
CN(CH2JCN
Динитрил адипиновой кислоты
CN(CH2LCN
Ацетонитрил *
CH:lCN^
Динитрил субериновой кислоты
CN(CH2NCN
* Вызывает набухание полиакрилонитрила.
Открытие растворителей для полиакрилонитрила сделало
возможным получение волокна на его основе.
377

Получение полимера и формование волокна
Подробности технологического процесса получения волокна
орлон, а также других полиакриловых волокон в настоящее время
не известны. Но из ряда патентов известны следующие условия
получения сополимеров акрилонитрила.
40 вес. ч. персульфата аммония (инициатор), 80 вес. ч.
бисульфита (активатор инициирования) растворяют в 94 частях
дистиллированной воды при 40°, затем постепенно, в течение двух часов,
при перемешивании добавляют 16 вес. ч. смеси акрилонитрила
(90%) и другого мономера A0%) *. Образующийся сополимер
выпадает из раствора. Молекулярный вес сополимера равен
примерно 60 000.
В принципе процесс полимеризации прост: акрилонитрил
и второй мономер добавляют к водному раствору инициатора;
растворяясь в воде, они полимер из уются, при этом нерастворимый
полимер выпадает в осадок. Растворимость акрилонитрила в воде
составляет около 7%; иногда полимеризацию акрилонитрила
проводят в водной эмульсии. В этом случае акрилонитрил берут
в больших количествах. Выпавший полимер отфильтровывают,
промывают, сушат и готовят прядильный раствор, чаще всего
в диметилформамиде. Концентрация полимера в прядильном
растворе должна быть не ниже 10%, а иногда и превышает 20%.
При формовании волокна по сухому способу подогретый раствор
продавливают через фильеры в горячую прядильную шахту.
В шахту, в направлении, противоположном направлению
движения образующегося волокна, подают нагретый воздух, азот
или водяной пар, испаряющий растворитель.
Паровая смесь поступает в цех рекуперации растворителя.
Сформованное волокно вытягивают в несколько раз при
нагревании. Обогрев волокна при вытягивании может быть осуществлен
горячим воздухом или водой, а также пропусканием волокна над
горячей поверхностью. Температура при вытягивании изменяется
в пределах 100—250° и зависит от скорости вытягивания.
Свойства
Выпускавшееся первоначально волокно орлон обладало
недостаточной белизной. В настоящее время получают волокно чисто
белого цвета. Сорбция влаги волокном орлон равна 1—2°о.
Горит орлон не быстрее вискозного шелка и хлопка.Полиакрилонит-
рильное волокно выпускается в виде филаментарной нити
бесконечной длины (орлон 81) и в виде штапельного волокна (орлон 42).
До конца 1953 г. вырабатывалось также штапельное волокно
орлон 41. Физико-механические свойства орлона 81 и орлона 42
различны и будут рассмотрены отдельно.
* В тексте, по-видимому, имеется ошибка, так как мало вероятно, чтобы
инициатор был взят в количестве, в полтора раза превышающем вес мономеров.
(Прим. ред.)
378

Орлон 81 представляет собой филаментарную нить
бесконечной длины, имеющую разрывную длину в сухом состоянии 45 км,
а в мокром— 43,2 км. Малая потеря прочности волокна в мокром
состоянии характеризует его гидрофобность, что можно было
предположить, изучив химическое строение волокна. Прочность
орлона 81 в петле равна 32,4 р.км, что составляет 72% от
исходной. Высокое значение прочности в петле является хорошим
показателем волокна *. „,
Разрывное удлинение
волокна в сухом состоянии
равно 17%, в мокром—16%.
Эластичность волокна при
удлинении 4% и быстром
растяжении составляет 85%.
Если растяжение образца
проводить в течение ЮОсек.,
величина обратимых
деформаций достигает лишь 66%.
В обоих случаях за
обратимую деформацию принимают ° 5 удлим™иеs a, 1S
деформацию, исчезающую п ,„с п u /°
т г J Рис. 106. Диаграмма Н-У полиакрило-
В течение 1 МИН. после раз- нитрильного волокна орлон 81
грузки волокна.
Волокно обладает высоким начальным модулем, т. е. хорошим
сопротивлением при растяжении, поэтому для получения
небольших деформаций к нему необходимо приложить значительные
нагрузки:
36
18
п
20
Удлинение
во.локна в %
0,5 . . . .
1,0 . . . .
1,5 . . . .
2,0 • . . .
2,5 . . . .
Необходимая
нагрузка
в кг/ммг
0,468
0,936
1,285
1,521
1,758
Нагрузка, под действием которой происходит разрыв ацетат
ного волокна, вызывает растяжение орлона всего на 2,5%.
Диаграмма Н-У для волокна орлон 81 приведена на рис. 106.
Величина работы разрыва волокна, определяемая площадью,
лежащей под кривой Н-У, высока. Волокно обладает хорошим
сопротивлением многократным изгибам.
Штапельное волокно орлон 42. Это волокно, обладающее
меньшей степенью ориентации молекул, имеет значительно
меньшую разрывную длину B0,7 км) при удлинении 28%.
Форма кривой Н-У этого волокна в общем аналогична кривой
* Прочность в петле для полиакрилонитриловых волокон может быть
изменена в широких пределах (от 50 до 75% и даже выше) в зависимости от условиіі
тепловой обработки готовых волокон. (Прим. ред.)
379

27,0
для орлона 81, однако она более полога (рис. 107). Одиночное
извитое волокно штапельного жгута исследовалось на
динамометре типа Истрон со скоростью растяжения 60% в мин. Зажимная
длина 254 мм (испытанное волокно является образцом продукции
1954 г.). Перед определением волокно кипятили в течение 1 часа
в воде, содержащей моющее средство, промывали, сушили и
кондиционировали при температуре 20° и относительной влажности
воздуха 65%. Прочность и удлинение штапельного волокна орлон
несколько выше, чем у вискозного штапельного волокна.
Сопротивление растяжению у
штапельного волокна орлон 42
значительно ниже, чем у орлона 81:
для растяжения орлона 42 на
1 % достаточно приложить
нагрузку 0,58 кг/мм2, а для
орлона 81—0,94 кг/мм2. Следует
помнить, что в отличие от
орлона 81, сформованного из немо-
дифицированного полиакрило-
нитрила, орлон 42 формуют из
сополимера акрилонитрила,
дающего волокно значительно
меньшей прочности и меньшей
химической стойкости.
Устойчивость к действию
химических реагентов. Поли-
10 20
Удлинение В %
Рис. 107. Типичная кривая Н-У по-
лиакрилонитрильного штапельного
волокна орлон 42. Номер волокна 3000
акрилонитрильное волокно
орлон обладает хорошей устойчивостью к действию минеральных
кислот, обычных растворителей, масел и растворов нейтральных
солей. Орлон довольно устойчив к действию разбавленных
щелочей, однако концентрированные растворы щелочи, особенно
при нагревании, сравнительно легко омыляют нитрильные
группы полимера и быстро разрушают волокно. Данные о
химической стойкости орлона 81 приведены в табл. 33.
Отличаясь высокой химической стойкостью, волокно из немо-
дифицированного полиакрилонитрила орлон 81 обладает плохой
накрашиваемостью. Затруднения при крашении орлона 81 так
велики, что в конце 1956 г. производство этого волокна было
приостановлено. Волокно орлон 42, формуемое из сополимеров
акрилонитрила с другим мономером, увеличивающим сродство
волокна к красителю, окрашивается значительно легче, однако
обладает меньшей, чем у орлона 81, химической стойкостью.
Устойчивость волокна орлон 42 к действию химических
реагентов, по-видимому, такая же, как и у легко окрашиваемого
полиакрилового волокна акрилан (стр. 402).
Термостойкость. Орлон устойчив к длительному прогреву
при температурах до 150°. Двухдневный прогрев волокна при этой
температуре не снижает его прочности.
380

Таблица 33
Данные о химической стойкости орлона 81
Царская водка . .
То же
Соляная кислота
То же
Азотная кислота
То же
Серная кислота . .
Едкий натр ....
То же
Поваренная соль
Перманганат калия
Ацетон
10A
100
37
37
40
40
25
5
5
20
5
20
3
3
100
Комнатная
75
Комнатная
75
75
Комнатная
"
79
100
Комнатная
Температура
кипения
Комнатная
20 недель
4 дня
3 ,
5 недель
30
1 день
7 дней
5 недель
15
3
1
8 час.
50 дней
15 мин.
3 дня
Малая *
Умеренная
Малая
Значительная
Малая
Значительная
Малая
„
Значительная
Умеренная
Волокно
разрушается
„
Малая
Значительная
Малая
* Оценке «малая» соответствует потеря прочности до 10% от первоначальной,
«умеренная» — 11 — 30%, «значительная» —31—75% и «волокно разрушается» — более 75%
прочности.
Ткани из волокна орлон при высокотемпературных обработках
могут усаживаться. Рекомендуемая температура глажения
тканей из орлона 160°; при более высоких температурах может
произойти пожелтение волокна. Так, например, при температуре
200° пожелтение наступает даже при очень непродолжительном
контакте ткани с утюгом. При глажении, однако, ткани не
размягчаются даже при 230°. При не очень высокой температуре
утюга ткани из орлона можно подвергать многократному
глажению, не опасаясь их пожелтения.
Интересны изменения орлона при более интенсивном прогреве:
волокно последовательно становится желтым, коричневым и,
наконец, черным. Несмотря на то, что после 60 час. прогрева
при 200° волокно становится черным, оно сохраняет более
половины первоначальной прочности. Кроме того, почерневшее
волокно крайне устойчиво к дальнейшему прогреву даже в
пламени бунзеновской горелки. Такое волокно почти не горит;
потеря веса волокном составляет при этом всего около 30 °и.
При сухом прогреве полиакрилонитрила интенсивная
деструкция его макромолекул не наблюдается, однако в макромолекулах
происходят некоторые химические перегруппировки,
приводящие к окрашиванию волокна и потере растворимости. Эти
превращения сопровождаются уменьшением содержания водорода
381

и образованием функциональных групп основного характера —
после прогрева волокно связывает кислоты, становится
нерастворимым в растворителях, обычно применяемых для полиакрило-
нитрила. Было высказано предположение, что при интенсивном
прогреве полиакрилонитрила происходит следующее изменение
в строении цепей:
Нг СН2
H СН СН—СН2—
CN CN
CN
СН СН
// \/ \ч
-С С С —СНо
НС С С - NH2
^ /\ //
N N
Устойчивость к ядерным излучениям. Орлон 81 значительно
более устойчив к ядерным излучениям, чем большинство других
волокон. После 42 час. облучения улучами
(кобальт 60) прочность волокна орлон не
снижается; хлопок, вискозный шелк и нейлон
в этих условиях теряют примерно половину
прочности. Выдерживание орлона в атомном
реакторе с интенсивностью нейтронового
излучения 2,3-107 частиц на 1 см,2 в течение
26 час. приводит к потере волокном
примерно V4 части исходной прочности. В этих
условиях нейлон теряет более половины
прочности, а вискозный шелк практически
полностью ее теряет.
Облучение нейтронами мало сказывается
на форме кривой Н-У волокна орлон (рис.108).
Значительное превосходство орлона перед
нейлоном и целлюлозными волокнами в
отношении устойчивости к ядерным
излучениям могло бы обеспечить значительное
использование орлона 81 в ядерной технике,
но в настоящее время это волокно, к
сожалению, не выпускается.
Физические свойства. Орлон обладает
высокой устойчивостью к действию солнечного света; после полу-
торагодового выдерживания на открытом воздухе образцы
сохранили 77% исходной прочности. Устойчивость орлона к истиранию
ниже, чем нейлона. Изделия из орлона обладают хорошей
стабильностью формы и размеров при сухих и мокрых тепловых
обработках. Орлон устойчив к действию плесени и гнилостных
микроорганизмов и не поедается насекомыми. Удельный вес волокна
равен 1,17. Низкое значение удельного веса объясняет высокую
объемность волокна. Ткани, изготовленные из волокна орлон,
на ощупь и по внешнему виду превосходят ткани из других воло-
382
о ю го
Удлинение д %
Рис. 108. Влияние
ядерного облучения на
форму кривой Н-У
волокна орлон 81:
/ — исходное и
облученное Y — лучами; 2 —
облученное нейтронами

Рис. 109. Микрофотография поперечного среза фила-
ментарноп нити орлон бесконечной длины (увеличено
в 15С0 раз)
Рис. ПО. Микрофотография поперечного среза шта-
пельного волокна орлон (увеличено в 1500 раз)

кон с большим удельным весом; они теплы па ощупь, хорошо
драпируются и обладают пониженной смииаемостью.
Рис. 111. Микрофотография
продольного вида филаментар-
ной нити орлон бесконечной
длины
Рис. 112. Микрофотография
продольного вида штапельного во-
локиа орлон
По форме поперечный срез нити напоминает бобы или
гантели (рис. 109 и ПО). Поперечный срез некоторых образцов нити
бесконечной длины, получаемых
в последнее время, приближается
по форме к трехдольному
поперечному срезу ацетатного волокна
(см. рис. 63), что дает
возможность ожидать уменьшения числа
затяжек утка в тканях,
получаемых из такого волокна.
Микрофотографии продольного вида
волокна приведены на рис. 111
и 112).
Диаграмма Н-У шелка и
штапельного волокна орлон. Ранее
указывалось, что нить орлон
81 бесконечной длины имеет
разрывную длину 30,5—45 км,
а штапельное волокно орлоп 42—
только 20,7 км. При этом
разрывное удлинение штапельного
волокна значительно выше, чем удлинение нити бесконечной длины.
На рис. 113 изображены кривые Н-У волокон орлона 81,
орлона 42, шерсти и натурального шелка. По своему характеру
кривая для орлона 81 мало отличается от кривой для натурального
шелка. Кривая для штапельного волокна орлона 42, наоборот,
384
о
ю го зо ча
Удлинение в %
Рис. 113. Кривые Н-У филаментар-
ной нити орлон бесконечной длины:
/ — орлон 81; 2— натуральный шелк;
З ~ штапельное волокно орлон 42;
4 — шерсти

сходна по форме с кривой для шерсти. Это сходство не случайное.
Различная форма кривых Н-У штапельного волокна орлон 42
и нити орлон 81 объясняется более высокой степенью вытяжки
последней при формовании. Если штапельное волокно орлон 42
подвергнуть дополнительно сильному вытягиванию, может быть
получено волокно, кривая Н-У которого аналогична кривой для
орлона 81.
Крашение
Малое набухание орлона в воде затрудняет процесс его
крашения. Впервые для крашения полиакрилонитрильного волокна
были использованы основные красители, дающие окраски малой
устойчивости к свету. Кислотные красители не обладают
сродством к полиакрилонитрилу. Это положение значительно
изменилось после разработки метода крашения орлона кислотными
красителями в присутствии ионов меди. Позднее, в 1950 г., было
найдено, что этот метод применим и для крашения дайнела.
Присутствие в красильном растворе иона одновалентной меди
дает возможность окрашивать полиакрилонитрильное волокно
кислотными и некоторыми прямыми красителями.
В настоящее время существует пять стандартных методов
крашения орлона; два из них основаны на применении солей меди.
Штапельное волокно и нить бесконечной длины ведут себя в
процессе крашения различно. Нить бесконечной длины,
подвергнутая в процессе формования более высокой вытяжке, обладает
более плотной упаковкой макромолекул и меньшей
восприимчивостью к красителям. В настоящее время пи один из этих пяти
методов не дает полностью удовлетворительных результатов для
нити бесконечной длины. Но сегодня большая часть
полиакрилонитрильного волокна выпускается в виде штапельного волокна
типа орлона 42. Разница в накрашиваемости отдельных партий
штапельного волокна значительно ниже, чем это имеет место для
нити бесконечной длины. Волокна, трудно окрашивающиеся
обычными методами, в частности орлон 81, могут быть
удовлетворительно окрашены пигментами в массе. В США выпускаются
значительные количества полиакрилонитрильного волокна,
окрашенного пигментными красителями в массе в глубокие тона,
обладающие высокой устойчивостью. Метод крашения в массе является
в настоящее время, вероятно, наилучшим для решения проблемы
крашения волокна орлон 81. Этот метод дает возможность
получить окраски высокой ровноты даже при крашении волокна,
неравномерного по номеру.
Описанные ниже пять методов используются главным образом
для крашения орлона 42.
Крашение кислотными красителями. Крашение
кислотными красителями в присутствии
иона одновалентной меди при темпера-
25 МонкписЬф 442 385

туре 100 . отим методом на штапельном волокне орлон можно
получить окраску полной гаммы цветов.
Ионы меди играют определенную роль в процессе
крашения, механизм которого сводится, по-видимому, к
следующему.
Ион одновалентной меди, взаимодействуя одновременно с нит-
рильной группой и молекулой красителя, образует комплекс,
хотя сам по себе кислотный краситель не обладает сродством
к нитрильным группам. Существует ряд требований, выполнение
которых необходимо для получения хороших результатов.
1. Для крашения необходимы ионы одновалентной меди.
Обычно в красильную ванну загружают сульфат окисной меди
и восстанавливают ее in situ до одновалентной.
2. Температура процесса должна быть не ниже 100°; в
противном случае скорость поглощения волокном ионов меди и красителя
снижается.
3. Величина pH красильной ванны должна быть равной 2—3,
так как при pH менее 2 ухудшается сорбция меди волокном, а при
значениях pH выше 3 происходит пожелтение волокна.
4. Сульфата меди необходимо брать точное количество,
соответствующее весу красителя, но не волокна.
5. Так как количество красителя, поглощенного волокном,
пропорционально количеству абсорбированной меди, необходимо
тщательно контролировать концентрацию меди в красильной
ванне.
Восстановление сульфата меди в красильной ванне
осуществляется сернокислым гидроксиламином. Так как гидроксиламин,
и особенно одновалентная медь, мало устойчивы к окисляющему
действию кислорода воздуха, необходим тщательный контроль
процесса. Наилучшим методом контроля является определение
окислительно-восстановительного потенциала ванны.
Известно, что между двумя электродами, опущенными в
раствор окислителя или восстановителя, возникает разность
потенциалов. Разница потенциалов в милливольтах может быть легко
определена при помощи потенциометра или даже pH-метра.
При крашении восстановитель добавляют с такой скоростью,
чтобы поддерживать восстановительный потенциал ванны
равным 80 мв. Гидроксиламин является дорогостоящим реагентом,
поэтому применяют также более дешевый восстановитель — форм-
альдегидсульфоксилат цинка.
При крашении по методу, разработанному фирмой Сандоц,
вместо гидроксиламипа применяют металлическую медь,
являющуюся более мягким восстановителем (так называемый сандо-
крил-процесс). Применение металлической меди имеет два
преимущества:
1. Процесс востаповлепия двухвалентной меди до
одновалентной идет более медленно, что способствует получению
равномерных выкрасок.
386

2. Металлическая медь не восстанавливает краситель,
благодаря чему не происходит потемнения азокраснтелеі'і, что иногда
имеет место при использовании гидрокснламнна.
Металлическую медь используют в виде стр_\жкн, иногда
спрессованной, что затрудняет процесс при работе на обычном
оборудовании. Практическая реализация этого метода требует
проведения дальнейших исследований.
Обычно крашение штапельного волокна орлон в присутствии
ионов меди проводят на машине с циркуляцией следующим
образом. Волокно обрабатывают при кипячении кислым раствором
моющего вещества, промывают и загружают сульфат меди в
количестве 10% от веса волокна. Образовавшийся раствор с
температурой 75: подвергают циркуляции в течение5мин., затем добавляют
3°о от веса волокна цинкформальдегидсульфокснлата и снова
проводят циркуляцию. После загрузки красителя доводят pH
ванны до 3,2 (несколько выше рекомендуемого) и продолжают
циркуляцию кипящей ванны в течение 0,5—2 час. По этому методу
на штапельном волокне орлон можно получать окраски широкой
гаммы цветов, достаточно глубокие и устойчивые к различным
воздействиям. Орлон 81, обладающий более плотной структурой,
окрашивать труднее; однако и в этом случае применение солен
меди дает значительные преимущества.
Крашение кислотными красителями
в присутствии ионов меди при
температурах выше 100 . Этот способ в основном аналогичен
предыдущему, но процесс крашения проводится при температуре
120 , т. е. требуется применение оборудования, работающего
под давлением, и исключается возможность крашения тканей.
При повышенных температурах происходит лучшее выбирание
красителя и увеличение устойчивости окраски к мокрым
обработкам, кроме того, в этих условиях возможно использовать более
широкий ассортимент красителей. За счет улучшения выбнрае-
мости красителя можно сократить его расход на одну треть по
сравнению с предыдущим способом.
Кроме того, при этом способе используют обычно более
дешевые, чем гидроксиламин, восстановители, наилучшим из которых
является бисульфит натрия. Правда, бисульфит натрия при 120°
вызывает разрушение аппаратуры из нержавеющей стали.
Однако этот недостаток можно устранить применением нитрата
натрия в качестве ингибитора коррозии.
Для получения темных топов при крашении могут быть
использованы вещества, вызывающие набухание поверхности волокна,
например о-фепилфенол. Типичными красителями, применяемыми
для крашения орлопа этим методом, являются понтацил прочный
черный № 2В кони. 200% и дюпоп-хннолнп желтый PN экстра
конц.
Эти два красителя в смеси дают окраски хорошего черного
цвета, обладающие высокой устойчивостью.
25* 387

Моносульфированные кислотные красители более пригодны
для крашения в присутствии ионов меди, чем более высокосульфи-
рованные красители этого типа. Для крашения при температурах
выше 100° могут быть использованы также некоторые кислотные
красители для валки. Следует добавить, что с 1953 г. были
достигнуты значительные успехи в области крашения орлона 42
дисперсионными и основными красителями. Крашение орлона
красителями этих типов осуществляется просто и дает
возможность получать окраски, имеющие хорошую устойчивость. Поэтому
способ крашения кислотными красителями в присутствии ионов
меди в дальнейшем, по-видимому, не будет так широко
применяться и сохранит свое значение в основном только для крашения
волокна в темно-синие и черные цвета. Недостатком данного
способа крашения является склонность окрашенного волокна
становиться при запарке коричневым.
Крашение индигоидными и некоторыми
кубовыми красителями при температуре
100°. В настоящее время разработан способ крашения ткани
в кусках индигоидными красителями, дающими глубокие темно-
синие окраски хорошей устойчивости к свету, стирке, поту и
трению. Для приготовления красильных ванн используют краситель
дюпон индиго PLN в пасте, для чего его переводят в лейкоформу
зеленовато-желтого цвета. Крашение проводят в течение 2 -час.
при температуре 99°, после чего в ванну добавляют окислитель,
затем ткань промывают и прополаскивают. Этот процесс требует
тщательного контроля pH красильной ванны. При pH около
5 волокно орлон обладает сродством к кислотной лейкоформе
индигоидных и некоторых кубовых красителей. Крашение орлона
можно проводить при температуре 95° и pH = 10, используя
щелочные лейкоформы некоторых индигоидных и тиоиндигоидных
красителей в присутствии формосола. Приготовление куба
проводят обычным путем, используя для снижения pH ванны
бикарбонат натрия. Перевод красителя в нерастворимую форму
достигается окислением его перборатом или перкарбонатом натрия
при температуре 95°. Получаемые этим методом окраски обладают
превосходной устойчивостью к свету и стирке. Однако высокая
стоимость кубовых красителей этого типа, а также то, что
получение очень прочных окрасок для таких изделий, как джемперы
и пулловеры, не является необходимым, дает возможность
предполагать, что кубовые красители не будут широко использованы
для крашения штапельного волокна орлон 42.
Крашение основными красителями при
температурах выше 100°. Для крашения применяют
раствор красителя в уксусной кислоте. Процесс проводят под
давлением при температуре 110° (при температурах ниже 85°
основные красители мало выбираются волокном). Повышение
температуры до 100° приводит к увеличению скорости абсорбции
красителя поверхностью волокна, однако скорость проникнове-
388

ния красителя внутрь волокна остается крайне малой. Поэтому
получение хорошо окрашенного материала, в котором краситель
продиффундировал в глубь волокна, может быть достигнуто в
течение определенного времени и только при температуре более
высокой, чем 100°. При крашении орлона 42 температура не должна
превышать 110° во избежание чрезмерной усадки волокна.
Трудность получения равномерных по глубине пастельных тонов
определяется главным образом большой скоростью выбирания
красителя поверхностью волокна. Поэтому для получения светлых
окрасок рекомендуется использовать снижающие катионактив-
ные вещества типа лиссоламина А, замедляющие скорость
выбирания красителя. Равномерные окраски пастельных тонов лучше
всего получать при помощи дисперсионных красителей. Основные
красители используются при крашении орлона главным образом
для получения окрасок средних и темных тонов. При температуре
110° процесс крашения основными красителями может быть
успешно проведен за 30 мин. Основные красители дают яркие
чистые окраски и очень часто могут быть использованы для
получения окрасок светлых тонов вместо дисперсионных красителей,
дающих менее чистые окраски. Получаемые окраски обладают
хорошей устойчивостью к стирке, но мало устойчивы к действию
света, хотя светостойкость отдельных красителей этого класса
может быть оценена в 4—5 баллов. Получены также новые виды
основных красителей, имеющих светостойкость до 6 баллов.
Концерном Дюпон выпускаются также новые красители типа основных
для крашения орлона в полную гамму цветов (так называемые
севроновые). Крашение нитей орлона 81 основными красителями
лучше всего проводить при температуре 120—125°..
Крашение дисперсионными
красителями. Процесс крашения дисперсионными красителями при
температуре 95—100° протекает медленно. Однако диффузия
красителя в глубь волокна хорошо проходит в присутствии
выравнивающих веществ типа лиссапол С. Поэтому очень легко могут быть
получены равномерные пастельные тона, что затруднительно
при применении основных красителей. Применяя дисперсионные
красители, трудно получить глубокие окраски ввиду малого
сродства волокна к красителю. В табл. 34 приводятся данные
о выбирании дисперсионных красителей ацетатным волокном,
нейлоном и орлоном, характеризующие сродство этих волокон
к красителям данного типа. Эти данные получены при обработке
волокон большим избытком красителя A00% от веса волокна)
в течение 48 час.
Данные табл. 34 иллюстрируют трудность крашения орлона
в темные тона дисперсионными красителями. Тем не менее,
некоторые дисперсионные красители при увеличении
продолжительности процесса могут окрашивать орлон 42 в средние тона.
Светостойкость получаемых окрасок обычно хорошая и составляет 5—6
баллов, однако выкраски мало устойчивы к плиссировке сзапаркой.
389

Таблица 34
Поглощение дисперсионных красителей различными волокнами
при 95° (в %)
Краситель
Дисперсол прочно-желтый G300 . .
„ оранжевый G300 ....
Дуранол красный 2В300
„ сине-зеленый ВЗОО ....
ярко-синий СВ300
Орлон 42
1,4
1,1
1,8
1,0
3,5
Нейлон
4,8
1,8
4,5
9,5
8.0
Ацетатный
шелк
7,4
7,3
11,0
10,8
10,5
То положение, что ткани из орлона, так же как и из терилена,
мало пригодны для изготовления плиссированных юбок, в
настоящее время еще сохраняется. Некоторые представители
дисперсионных красителей дают на орлоне окраски, обладающие более
высокой устойчивостью к запарке; поэтому необходимо тщательно
подыскивать такие красители.
Если крашение дисперсионными красителями проводить при
температуре 110° под давлением, окраски средних тонов могут
быть получены за более короткое время, чем при крашении при
температуре 95—10011, хотя количество красителя, выбираемого
орлоном при ПО', увеличивается незначительно по сравнению
с количеством его, сорбируемым при 95;. Поэтому для получения
более глубоких окрасок необходимо использовать красители,
хорошо выбирающиеся волокном. Главное преимущество процесса
крашения при повышенных температурах под давлением
заключается в его быстроте. Так, если при температуре кипения
красильной ванны процесс занимает несколько дней, то при температуре
110° крашение проходит в несколько часов. Голубые
дисперсионные красители для ацетатного волокна дают на орлоне окраски,
которые не выцветают; по-видимому, химический состав волокна,
так же как строение самого красителя, оказывает влияние на
устойчивость получаемых окрасок.
Позиция красильщиков в отношении применения
дисперсионных красителей для крашения орлона в средние тона в
последние три года значительно изменилась, так как подбором
соответствующих красителей могут быть получены окраски светлых и
средних тонов при проведении процесса на кипу. Одновременно
возрастает использование орлона: в Англии за 1956 г. было окрашено
красителями этого типа 450 m орлона в виде волокна и различных
изделий. В эти данные включено только штапельное волокно
орлон 42; пить бесконечной длины, орлон 81 все еще плохо
окрашивается даже на кипу, если не применять специальные методы
крашения, например, с ионом меди. Однако даже этот метод
не дает вполне удовлетворительных результатов,
390

Термофиксация
Орлон, в отличие от нейлона и терилена, плохо поддается
тепловой фиксации.
Высокообъемная пряжа из орлона
Получение высокообъемной пряжи из орлона — сравнительно
новое достижение. Эта пряжа упруга и объемна на ощупь;
она находит применение при изготовлении таких изделий, как
свитеры и пулловеры. Пряжу получают путем совместной
переработки волокон орлона, обладающих различной усадкой при
температуре около 100°. Один из компонентов пряжи — орлои 42
дает малую усадку, другой — сравнительно высокую A6—2О°о).
В состав пряжи входит около 60—70°о волокна с малой усадкой
и 40—30?о высокоусадочпого волокна. Полученную пряжу
подвергают прогреву в кипящей воде или в среде пара или горячего
воздуха. При тепловой обработке происходит усадка одного из
компонентов пряжи, в результате которой за счет второго, мало
усаживающегося волокна увеличивается эффективный диаметр нити
и ее упругость. Тепловой обработке можно подвергать не только
пряжу, но и готовую ткань. Естественно, что конечная величина
усадки может быть задана при получении ткани. Если желательно
сохранить упругость высокообъемной пряжи при крашении,
необходимо температуру крашения поддерживать по возможности
ниже 100°.
Применение
В 1956 г. выпускалось около 27 000 m волокна орлон в год;
в 1958 г. объем производства этого волокна был доведен до 45 300 m
в год; таким образом, волокно этого типа получило широкое
применение в различных областях, основными из которых являются
следующие.
Использование на открытом воздухе. Превосходная
устойчивость волокна орлон 81 к атмосферным воздействиям
способствует использованию его для изготовления тентов, брезентов,
навесов, автомобильных верхов.
Даже в жарком климате, где интенсивность солнечного света,
и главным образом ультрафиолетовых лучей, велика, орлоновые
тенты ведут себя превосходно; так, один из таких тентов,
окрашенный в каштановый цвет, после использования в течение двух
лет во Флориде (один из южных штатов США с субтропическим
климатом) сохранил около 75°о первоначальной прочности.
В этих же условиях тент из некрашеного волокна сохранил лишь
40% прочности от исходной. Более тяжелые брезентовые ткани,
окрашенные в зеленый цвет, после двух лет сохранили до 90%
первоначальной прочности, в то время как такой же брезент
391

из неокрашенного волокна в тех же условиях сохранил лишь 30%
прочности. Ткани из орлона устойчивы также к действию
различных дымов и газов, загрязняющих атмосферу крупных
индустриальных центров. Так, при эксплуатации в атмосферных условиях
Филадельфии падение прочности у тканей из волокна орлон
оказалось даже меньшим, чем при эксплуатации их во Флориде.
Различие в падении прочности особенно заметно у некрашеных
тканей, однако снижение прочности в результате атмосферных
воздействий всегда меньше у окрашенных тканей. Из всех
синтетических волокон полиакрилонитрильное волокно орлон 81 имеет
наиболее высокую устойчивость к действию света и атмосферы.
Использование внутри помещений. Высокая устойчивость
к действию солнечного света делает волокно орлон особенно
пригодным для изготовления оконных занавесей. Негорючесть волокна
также является ценным свойством, способствующим применению
его для этой цели. Волокно орлон не обладает такой
огнестойкостью, как стекловолокно или дайнел, однако оно не более
горюче, чем хлопок или вискозный шелк. Волокно орлон более
пригодно, чем полиэфирное волокно дакрон, для изготовления
тканей и ковров с разрезным ворсом.
Использование для технических целей. Орлон 81 используют
для изготовления анодных мешков, применяемых при
электролизе. Анодные мешки задерживают частицы, отделяющиеся
от анода, обеспечивая таким образом чистоту электролита. Чистота
рабочего раствора является основным условием хорошей
гальванизации. Так как растворы электролитов зачастую являются
сильнокислыми (а иногда и щелочными), анодные мешки из орлона
имеют значительно больший срок службы, чем мешки из
натуральных волокон.
Орлон находит также применение в химической
промышленности для изготовления фильтровальных тканей и защитных
покрытий, однако более высокая стоимость орлона по
сравнению с дайнелом препятствует широкому использованию этого
волокна в промышленности.
Использование штапельного волокна орлон 42 в производстве
вязаных изделий. Штапельное волокно орлон 42 широко
используется в США и Англии для изготовления верхнего и нижнего
трикотажа. Средние и тонкие кулирные гладкие изделия,
изготовленные из смешанной пряжи, содержащей 80% орлона и 20% шерсти,
пользуются большим спросом. Начесные трикотажные ткани
из орлоновой или смешанной пряжи, содержащей 65% орлона
и 35% дайнела, находят применение для изготовления верхней
одежды.
Высокообъемную орлоновую пряжу, состоящую на две трети
из обычного штапельного волокна орлон 42 и на одну треть из
высокоусадочного волокна орлон 42, приятную на ощупь и хорошо
сочетающую в себе упругость и полноту, применяют для вязания
свитеров. Диаграмма нагрузка — удлинение штапельного волокна
392

орлон 42 (см. рис. 107, 113) мало отличается по своему характеру
от аналогичной диаграммы для шерсти, поэтому эти волокна
в смесках с шерстью нашли широкое применение.
Низкий удельный вес и вытянутая форма поперечного
сечения штапельного волокна орлон 42 придают естественную
упругость смескам с шерстью. Мужские носки из орлоновой пряжи
также пользуются успехом; из смешанной пряжи, содержащей
50% орлона и 50% шерсти, изготовляют мужские костюмные
ткани; хорошо стирающиеся костюмы можно изготовить из смеси
двух частей орлона и одной части хлопка.
Штапельное волокно орлон 42 находит применение для
изготовления тканей для зонтов, мужских рубашек и галстуков;
однако штапельное волокно орлон лучше всего используется
в трикотаже, так как орлоновые трикотажные изделия ни с чем
не сравнимы по качеству.
Орлон 81 в виде нити бесконечной длины не находит широкого
применения в основном из-за трудности крашения, однако для
изготовления изделий, эксплуатируемых на открытом воздухе,
орлон 81 является незаменимым, но с ним конкурирует более
дешевое волокно саран.
Ассортимент
Орлон 81 выпускается в виде филаментарной нити бесконеч
ной длины № 120, 90 и 45, полуматовой или окрашенной в черный
цвет. Номер элементарного волокна нити 3600.
Штапельное волокно орлон 42 выпускается № 4500, 3000,
2000 и 1500 длиной 38, 51, 63, 76 и 114 мм. Волокно № 3000
выпускается также окрашенным в черный цвет. Штапельное волокно
с повышенной усадочностью, используемое для получения
высокообъемной пряжи, выпускается в том же ассортименте.
Штапельное волокно тех же номеров выпускается и в виде жгута общего
номера 0,019.
Ввиду высокой стоимости орлон 81 используют в Англии лишь
для очень узких специальных целей. Поэтому в 1956 г.
производство орлона 81 в виде филаментарной нити бесконечной длины
было прекращено.
Штапельное волокно орлон 39 выпускается низких номеров
с различной длиной и предназначено для переработки по
аппаратному прядению.
ПАН И ДРАЛОН
Волокно пан вырабатывается в Западной Германии на основе
модифицированного полиакрилонитрила. Выпускается оно в виде
филаментарной нити бесконечной длины. Сведения о характере
второго мономера, входящего в состав сополимера акрилонитрила,
используемого для формования волокна, не опубликованы.
393

Волокно формуют по сухому способу. Красят его по методу,
принятому для крашения других полиакриловых волокон,
например орлона 42, хотя свойства волокон этих типов несколько
различны. Известно, что прочность окрасок дисперсионных
красителей к свету на волокне пан ниже, чем на волокнах орлон 42 или
дралон.
По своим свойствам волокно пан приближается к
полиакриловым волокнам других типов, но имеет несколько меньший
удельный вес A,14). Волокно приме-
няется для изготовления нижнего
белья, купальных костюмов, пул-
ловеров, спортивной одежды, за-
навесей.
Дралон — штапельное
волокно, выпускаемое также в
Западной Германии. Для формования
волокна используют сополимер
акрилонитрила с небольшим
количеством другого мономера,
увеличивающего сродство
получаемого полимера к красителям.
Акрилонитрил синтезируют
в Германии путем взаимодействия
синильной кислоты с ацетиленом,
получаемым из карбида кальция,
который в свою очередь
получают из угля и извести.
Акрилонитрил сополимеризуют с другим
мономером в растворе, вероятно-
диметилформамида или этиленкар-
боната. Полученный раствор
сополимера формуют по сухому
способу, волокно вытягивают,
сушат, гофрируют и режут на шта-
пельки. Схема процесса
представлена на рис. 114.
Волокно выпускают следующих номеров: 6000, 4500, 3000,
1500, 1000 и 600. Прочность волокна в сухом состоянии 22,5—
28,8 р. км; в мокром состоянии волокно сохраняет 85% прочности.
Удлинение волокна при разрыве в сухом состоянии равно 24%,
в мокром — 30% .
Волокно обладает хорошими эластическими свойствами.
При растяжении волокна на 2; 4 и 8% от первоначальной длины
ускоренно-эластическая деформация составляет соответственно
95, 79 и 63% от общей (эти показатели очень близки к
аналогичным показателям для шерсти, эластичность которой считается
высокой). Удельный вес волокна равен 1,14, т. е. несколько ниже,
чем других полиакриловых волокон A,19), и значительно ниже
394
Рис. 114. Принципиальная схема
технологического процесса
получения волокна дралон:
J — уголь; 2 —акрилонитрил; 3 —
реактор для полимеризации; 4—
растворитель; 5 — прядильный раствор;
6 — фильера; 7 — промывка и
вытягивание; 8 — сушка; 9 — придание
извитости

удельного веса натуральных волокон. Овальная форма
поперечного среза (такая же, как и в случае дайнела и орлона 42)
свидетельствует о том, что волокно сформовано по сухому способу.
Волокно дралон обладает светло-кремовым цветом. Волокно
размягчается при температуре 235е и плавится с разложением при
температуре около 300е. На воздухе при температуре 150г волокно
усаживается всего лишь на 1°о, что очень важно при
использовании его для технических целей. По устойчивости к действию
повышенных температур, света и атмосферных воздействий (в
частности загрязненной атмосферы промышленных районов) дралон
превосходит натуральные волокна. Устойчивость волокна дралон,
как и других полиакриловых волокон, к действию химических
реагентов в целом хорошая; волокно выдерживает действие
30°»-ной серной кислоты и сравнительно устойчиво в ее 60%-ном
растворе. Концентрированная серная кислота растворяет волокно.
Дралон устойчив к действию концентрированной уксусной и
молочной кислот. Устойчивость к действию щелочей заметно ниже;
волокно устойчиво к действию 10%-ного раствора едкого натра
или едкого кали при комнатной'температуре, но сильно
повреждается этими растворами при 75°.
Волокно устойчиво к действию концентрированных растворов
гексаметилендиамина (одного из промежуточных продуктов в
синтезе нейлона) и может быть использовано для их фильтрации.
Оно практически нечувствительно к действию отбеливающих
реагентов и большинства органических растворителей.
Дралон можно красить кислотными красителями для шерсти
в присутствии иона меди; при этом получают окраски полной
гаммы тонов. Окраски легких и средних тонов можно получить
при помощи дисперсионных красителей.
Волокно дралон используют для изготовления костюмов,
перчаток, нижнего белья, носков, обивочных тканей (плюш),
спортивной одежды и пряжи для ручной вязки.
Использование полиакриловых волокон для изготовления
спортивной одежды и одежды для прогулок стало обычным.
Одежда этого типа обычно бывает легкой и свободной (раньше
такая одежда почти всегда изготавливалась из хлопка).
Полиакриловые волокна являются наиболее дешевыми из всех
синтетических волокон; изделия из них обладают хорошей
стабильностью размеров, легко стираются, быстро сохнут и выглядят
более нарядно, чем хлопчатобумажные.
ДРУГИЕ ТИПЫ ПОЛИАКРИЛОВЫХ ВОЛОКОН
Ряд волокон, очень похожих по своим свойствам на орлон 42,
пан и дралон, выпускается также в европейских странах. К этим
волокнам относятся: крилор, волокно N 53, редон.
Основные отличия этих волокон от орлона выявляются при
крашении. Хотя по накрашиваемости эти волокна не отличаются
395

существенно от орлона 42, многие из них поглощают краситель
медленнее. Так, основными красителями в течение 1—2 час. при
температуре 100° волокно орлон 42 в отличие от волокна редон
окрашивается в более темные тона. Прочность окрасок к свету
на орлоне и дралоне выше, чем на других волокнах, в частности
на пане, редоне и на волокне N 53: для основных красителей —
на 1 балл, для дисперсионных красителей — на 2 балла.
Дисперсионные красители, дающие на орлоне окраски легких тонов
с хорошей светопрочностью, в меньшей степени пригодны для
крашения некоторых других полиакриловых волокон; вероятно,
чаще всего их красят в присутствии ионов меди.
ЛИТЕРАТУРА
Silk and Rayon, 23, 662, 1949.
British Pat. (du Pont) 579,887; 603,873 (I. С. I.), 583,939, 584,548.
R. J. Thomas and P. L. Meunier, American Dyestuff Reporter,
38, P. 295, Dec. 12, 1949.
«Papers Presented at the Technical Conference on Dyeing of Orion Acrylic
Fiber and Dacron Polyester Fiber», Wilmington, Aug. 5, 1952, E. I. du Pont de
Nemours & Co.
R. С H о u t z, «Orion Acrylic Fiber, Chemistry and Properties», Text. Research,
J., 20, 11, 1950.
J. B. Q u і g, «Orion Acrylic Fiber», Papers of A. A. T. T., 4, 61—70, 1949.
I. M. S. Walls, «The Dyeing of Orion and Orion Mixtures», J. Soc. Dyers
and Col., 72, 261—266, 1956.
Глава XXX
АКРИЛАН И КУРТЕЛЬ
АКРИЛАН
Химическое строение
Акрилан является полиакриловым волокном, сформованным
из сополимера акрилонитрила и небольшого количества второго
мономера, обладающего свойствами слабого основания.
Предполагаемый состав сополимера: акрилонитрила — 85—90%, второго
мономера — 15—1О?о. Наличие в составе сополимера компонента
с основными свойствами придает волокну сродство к кислотным
красителям. Ценным свойством акрилана, выгодно отличающим
его от первых полиакриловых волокон, является значительно
более высокое сродство к красителям и, следовательно, более
легкая накрашиваемость.
Природа второго мономера точно неизвестна, хотя много раз
сообщалось, что вторым мономером является винилпиридин.
Вероятно, винилпиридин действительно использовался раньше
в качестве второго мономера при производстве первых образцов
396

волокна акрилан; однако навряд ли винилпиридин входит в состав
акрилана, выпускаемого в настоящее время. Ввиду отсутствия
точных сведений можно привести лишь информацию из
патентной литературы. В патенте США 2,744,086 описывается
получение волокна из сополимера акрилонитрила(95 ч.) и
винилацетата E ч.), к которому привиты боковые цепи полиэфира,
полученные путем поликонденсации азелаиновой кислоты и метил-
диэтанол амина.
Для получения привитого полимера берут 18 ч. сополимера
и 2 ч. полиэфира. Привитой полимер обладает повышенным
сродством к красителям. Так, при крашении в одинаковых условиях
волокно из обычного сополимера акрилонитрила и винилацетата
(95 : 5%) абсорбирует из красильной ванны 10% красителя, а
волокно из этого привитого сополимера — 99% красителя.
В другом патенте (пат. США 2,749,325) описывается получение
волокнообразующего сополимера акрилонитрила, содержащего
6% винилпиридина. Из различных винилпиридинов чаще всего,
по-видимому, применяется 2-винилпиридин:
СН
// \
сн сн
сн сн-с=сн9
N
Привитой сополимер получают, прививая макромолекулы
полимера A) к макромолекуле полимера B):
1) 1 ч. сополимера, 50 ч. акрилонитрила и 50 ч. 2-винилпири-
дина;
2) 7 ч. сополимера, 95 ч. акрилонитрила и 5 ч. винилацетата.
В привитом сополимере макромолекулы одного сополимера
являются боковыми цепями другого. Полученный сополимер
растворим в диметилацетамиде и образует при этом прозрачный
немутнеющий раствор; при растворении же смеси указанных выше
сополимеров получаются мутные растворы.
Приведенные два примера показывают возможности,
достигаемые путем получения привитых сополимеров. Привитые
сополимеры обладают свойствами, получить которые невозможно у
обычных сополимеров акрилонитрила с винильными мономерами.
Производство
Исходными материалами при синтезе акрилонитрила являются
ацетилен, получаемый при крекинге нефти, и синильная кислота:
НС=СН -f HCN -> СН., = СН
і
CN
397

Акрилонитрил сополимеризуют с небольшим количеством
(около 12°о) мономера основного характера.
Получаемый сополимер, имеющий вид тонкого белого порошка,
растворяют в диметилацетамиде, получая, вероятно, 20%-ный
прядильный раствор. Формование волокна осуществляется в
водную прядильную ванну, содержащую диметилацетамид. При
формовании волокно вытягивают на 350% и придают ему постоянную
извитость. На рис. 115 показана отделочная часть прядильной
Рис. 115. Формование волокна акрилан. Отделочная часть
прядильной машины
машины. Волокно выпускается как в виде жгута, состоящего
из 72 000 и более (в зависимости от номера) элементарных
волоконец, так и в резаном виде с различной длиной резки. С 1956 г.
волокно выпускается как блестящим, так и полуматовым в
следующих номерах: 4500, 3000, 1800, 1120 и 600. Естественный цвет
волокна акрилан близок к белому.
Формование полиакриловых волокон по мокрому способу.
Формование модифицированных полиакриловых волокон по
мокрому способу может проводиться в различных вариантах,
некоторые из которых описаны ниже.
1. 2О"о-ный раствор полимера в этнленкарбонате подогревают
до 120 и продавливают в ванну, состоящую из дипропиленгликоля
(80°о) и этиленкарбоната B0°о)> при температуре 130°. Волокно
промывают водой с температурой SO"', вытягивают в 10 раз при
температуре 150 и релакспруют при 140 .
398

2. 20 о-ный раствор полимера в диметилацетамиде
продавливают через фильеры в глицериновую прядильную ванну с
температурой 140°, волокно наматывают на бобины, промывают водой
для удаления глицерина и сушат. Иногда могут быть
использованы две глицериновые ванны — первая при температуре 120°,
вторая при температуре 170°.
3. 20%-ный раствор полимера в диметилацетамиде
продавливают в 4О°о-ный водный раствор хлористого кальция при
температуре 90°.
4. 18%-ный раствор полимера в диметилацетамиде
продавливают в ванну, состоящую из 2 ч. диметилацетамида и 1 ч. воды.
Волокно, выходящее из ванны, промывают водой, которая затем
противотоком поступает в прядильную ванну. Прядильная ванна
непрерывно обогащается диметилацетамидом из прядильного
раствора. Промывная вода поступает в прядильную ванну с такой
скоростью, что концентрация диметилацетамида поддерживается
постоянной.
Условия формования полиакриловых волокон в настоящее
время не опубликованы, и оптимальные параметры процесса,
по-видимому, еще не найдены. Методы формования полиакриловых
волокон в настоящее время непрерывно изменяются отчасти из-за
того, что, стремясь получить хорошо окрашиваемое волокно,
изменяют состав и условия получения полимера.
Свойства
Форма поперечного сечения. На рис. 116 приведена
микрофотография поперечного среза волокна акрилан. В плоскости
среза заметны частички матирующего агента. Почти круглая форма
поперечного среза с несколько изрезанными краями
свидетельствует о том, что формование волокна проводилось по мокрому
способу.
Волокна, получаемые путем формования из растворов по сухому
способу, имеют сильно изогнутое или вытянутое поперечное
сечение. Волокна, сформованные из расплава, имеют круглый
поперечный срез. Почти круглую форму поперечного среза
обнаруживают также волокна, подвергавшиеся в процессе формования
значительной вытяжке (медно-аммиачное и казеиновое волокна,
волокно викара).
Удельный вес. Удельный вес волокна акрилан при 25J равен
1,17 г/см3.
Физико-механические показатели. Прочность волокна акрилан
в сухом состоянии равна 22,5 р. км, в мокром — 18 р. км.
Разрывное удлинение в сухом и мокром состоянии равно соответственно
35 и 44 °о. Диаграммы нагрузка — удлинение для волокна в сухом
и мокром состоянии приведены на рис. 117.
Действие повышенных температур. Волокно не плавится без
разложения. При температуре около 245° волокно под давлением
399

m
Рис. 116. Микрофотография поперечного среза волокна
акрилан (увеличено в 1000 раз)
27
18
О 10 20 30 W
Удлинение В %
Рис. 117. Диаграмма Н-У волокна акрилан в сухом (/)
и мокром B) состоянии:
ч
її
/00
зо
80
s " 0
5 Ю 15 20
Тысячи шагов
25 30-35 40
Рис. 118. Уменьшение длины коврового ворса в
процессе эксплуатации:
/ — 100% акрилана; 2 — 100% шерсти

прилипает к поверхности утюга. Прогрев волокна при 150° в
течение 20 час. приводит к потере им прочности, равной около 5%
от исходной. Продолжительный прогрев в присутствии воздуха
вызывает пожелтение волокна. При кратковременном действии
температур, применяемых обычно при сушке тканей, цвет волокна
не изменяется. Ткани из акрилана воспламеняются нелегко и горят
медленнее, чем ткани из хлопка, вискозного и ацетатного волокна.
Сорбция влаги. При относительной влажности воздуха 65'V
и температуре 21° сухое волокно акрилан сорбирует в равновесии
1,2% влаги, а мокрое подсыхает до влагосодержания 1,6%.
Считают, что для многих волокон не имеет значения,.каким путем
устанавливается равновесная влажность: подсыханием ли
влажного волокна или увлажнением сухого. Это обстоятельство,
однако, приходится учитывать при определении сорбции влаги
акриланом и рядом других волокон, так как эти волокна
обнаруживают гистерезис.
Устойчивость к истиранию. По устойчивости к истиранию
акриловые волокна значительно уступают нейлону и терилену.
Тем не менее, износоустойчивость акрилана выше, чем шерсти.
На рис. 118 показано, как происходит уменьшение высоты ворса
у двух ковровых дорожек (одна — из шерсти, другая — из
волокна акрилан № 600) в процессе эксплуатации. Следует
добавить, что хотя акрилан низких номеров и обладает большей
износоустойчивостью, чем шерсть, из-за чего он и применяется
для изготовления ковров в виде пряжи номера 600 и ниже, но при
сравнении акрилана и шерсти одинаковых номеров акрилан
лишается своего преимущества в отношении большей
износоустойчивости. Для большинства изделий, в которых полиакриловые
волокна находят применение, в частности для свитеров и верхнего
трикотажа, высокая устойчивость к истиранию не являются
необходимым требованием. Впрочем, потребители, особенно женщины,
носящие изделия из полиакриловых волокон, никогда не носят
их до полного износа.
Устойчивость к действию химических реагентов. Акрилан
нерастворим и не набухает в обычных растворителях и обладает
очень хорошей устойчивостью к действию минеральных кислот.
Устойчивость акрилана к действию слабых щелочей довольно
хорошая. В табл. 35 приведены данные о влиянии различных
химических агентов на прочность волокна акрилан, которые интересно
сравнить с данными для орлона 81, приведенными на стр. 381.
По существовавшим ранее стандартам химическая стойкость
акрилана может считаться очень высокой; однако при сравнении
с орлоном 81 акрилан обладает значительно более низкой
устойчивостью к действию химических реагентов.
Химическое строение волокон типа орлон 42 и
акрилан,обеспечивающее хорошую накрашиваемость, делает эти волокна
более восприимчивыми к действию различных химических
реагентов.
26 Монкрифф 442 401

Таблица 35
влияние различных химических агентов на прочность волокна акрнлан
Реагент
Соляная кислота . .
То же
Азотная кислота . .
То же
Серная кислота . . .
То же
Едкий натр
То же
Перманганат калия
Ацетон
Перекись водорода
То же
Гипохлорит натрия
То же
Хлористый кальций
Хлористое олово . .
Температура
в °
Комнатная
100
Комнатная
Концентрация
в %
37
30
40
10
40
60
20
10
1
5
100
30
30
5 (акт. хлор)
5 (акт. хлор)
Насыщенный
раствор
То же

Продолжительность
воздействия
3 дня
20 дней
26 недель
26
26 „
30 дней
10 „
26 недель
1 час
30 дней
30 „
Ю ,
26 недель
10 дней
26 недель
30 дней
30 „
Падение
прочности волокна
Полное
Без изменения
Значительное
Умеренное
Без изменения
Умеренное
Без изменения
Полное
Умеренное
Полное
Без изменения
То же
Умеренное
Без изменения
Значительное
Без изменения
Значительное
Примечание. Оценкам «без изменения», «умеренное», «значительное», и
«полное» соответствует падение прочности волокна менее 10%, 11—30%, 31—75% и более 75%.
Устойчивость к действию светопогоды. Полиакриловые
волокна обладают хорошей устойчивостью к действию солнечного
света. Сообщается, что «химическое модифицирование полиакрило-
нитрила, проводимое с целью улучшения накрашиваемости акри-
лана, не снижает устойчивости получаемого волокна к действию
солнечного света».
Устойчивость к биологическим воздействиям. Акрилан не
подвержен действию плесени и гнилостных микроорганизмов и не
поедается личинками моли и насекомыми.
Высокообъемная пряжа из акрилана
Изменяя параметры технологического процесса (увеличивая
степень вытягивания волокна), можно получить волокна,
обладающие значительной усадкой, проявляющейся при кипячении в воде
или при запаривании. Усадка волокна в воде начинается при 65°
и заканчивается при 88°, достигая 1996. Волокно этого типа
добавляют в количестве 35—4096 к обычному штапельному волокну
акрилан при получении высокосбъемной пряжи.
402

На рис. 132 (стр. 457) показан внешний вид высокообъемной
пряжи из акрилана до и после проведения релаксации. Эта пряжа
успешно используется для изготовления верхнего трикотажа,
в частности свитеров.
При получении высокоусадочного волокна изменение
технологического процесса заключается в вытягивании жгута, состоящего
из большого числа элементарных волоконец, и последующей
частичной усадке его (на 35—40%), после чего жгут режут на штапельки
и перерабатывают в высокообъемную пряжу (стр. 466—467).
Крашение
Из числа различных полиакриловых волокон акрилан
обладает хорошей накрашиваемостью, объясняемой отчасти основным
характером одного из компонентов, входящих в состав
сополимеров; характер этого сополимера должен содействовать
возможности крашения акрилана в условиях, близких к крашению шерсти.
Большинство кислотных красителей, применяемых для крашения
шерсти, красят акрилан, хотя приемы крашения несколько
изменяются, а получаемые окраски отличаются по прочности. Для
крашения акрилана применяют главным образом следующие классы
красителей.
Кислотные красители. Особенностью крашения красителями
этого типа является применение серной кислоты в количестве 5—¦
8% от веса материала, которая облегчает проникновение
красителя в волокно. Кислотные металлсодержащие красители,
обычно применяемые для крашения шерсти, могут быть также
использованы для этой цели, но крашение ведут с добавкой
серной кислоты. Кислотные красители, окрашивающие в
нейтральной среде, и кислотные красители, применяемые после
предварительной обработки изделий солями металлов, требующие при
крашении шерсти значительно меньших количеств серной кислоты
или даже замены ее уксусной, в этих условиях поглощаются лишь
поверхностью волокна акрилан; добавка избытка серной кислоты
необходима для того, чтобы краситель проник в глубь волокна.
Красители для шерсти дают на акрилане окраски, обладающие
более высокой устойчивостью к стирке и несколько лучшей свето-
прочностью по сравнению с окрасками на шерсти. Светопрочность
кислотных красителей на акрилане зависит от метода крашения;
в этом отношении английские красильщики достигли лучших
результатов, чем американские.
Дисперсионные красители для ацетатного волокна. Применение
этих красителей при температурах 95—-100° дает возможность
получить на акрилане окраски различных тонов — от
пастельных до темных. При этом могут быть достигнуты равномерные
окраски и хорошее проникновение красителя в волокно.
Устойчивость получаемых окрасок к стирке на акрилане выше, чем
на ацетатном волокне. Этого можно было ожидать, так как чем
26* 403

жестче условия крашения волокна, тем труднее вымывается из него
краситель.
Выцветание окрасок под действием имеющихся в воздухе
газообразных окислов на волокне акрилан не наблюдается. Светопроч-
ность окрасок на волокне акрилан почти такая же, как и на
ацетатном волокне.
Хромировочные красители. Хромировочные красители имеют
очень большое значение, особенно при крашении резаного
штапельного волокна акрилан в чистом виде. Красители выбираются
из растворов муравьиной кислоты поверхностью волокна; для
облегчения проникновения красителя в глубь волокна в ванну
добавляют серную кислоту, после чего волокно промывают и
обрабатывают в свежей ванне, содержащей 1—3% бихромата натрия
и 4% (от веса материала) муравьиной кислоты. После
хромирования волокно промывают и нейтрализуют.
Хромировочные красители используют также для
избирательного крашения акрилана в смеси его с вискозным шелком. В этом
случае серную кислоту заменяют фосфорной, которая обеспечивает
хорошее проникновение красителя в акрилан и не повреждает
вискозное волокно.
Основные красители. Основные красители старых марок
обладают очень низкой светопрочностью; выпускаемые в настоящее
время красители обладают хорошей устойчивостью к действию
света. Основные красители в целом обеспечивают получение чистых
оттенков, которые не могут быть получены при использовании
красителей других типов. Акрилан красят основными красителями
при pH = 5,5ч 6,5 в присутствии игепона Т Gel и уксуснокислого
аммония при температурах 85—96°.
Иногда для достижения глубоких тонов используют
дисперсионные красители с добавкой небольших количеств основного
красителя, придающего окраске чистоту тона, что является более
экономичным, чем применение одних основных красителей.
Кубовые красители. Стабилизированные лейкоэфиры кубовых
красителей также могут быть использованы для крашения
акрилана в умеренно кислой среде в присутствии замедлителей.
Для окисления лейкооснования и перевода его в нерастворимую
форму используют бихромат натрия. Индигоидными и тиоинди-
гоидными кубовыми красителями красят при температуре 98—100°;
антрахиноновые кубовые красители (дающие наиболее прочные
окраски) требуют проведения процесса при температуре 110°,
под давлением и при pH=8,5-^9,5. Свето прочность и прочность
к стирке окрасок кубовыми красителями очень хорошая.
Обычно акрилан легко красится кислотными, дисперсионными
и основными красителями; хорошая прочность получаемых окрасок
к стирке в отличие от свето прочности может быть достигнута без
особых трудностей.
Крашение смесей акрилана и шерсти. Кислотные красители
окрашивают оба компонента такой смеси, но с различной скоростью,
404

поэтому необходимо использовать приемы, позволяющие
получать равномерно окрашенный материал.
Если применять нейтральные кислотные красители, материал
должен быть предварительно обработан раствором серной кислоты
A г/л) при температуре 90—95" в течение 20 мин., после чего
волокно отмывают от кислоты и добавляют краситель. На первой
стадии процесса краситель связывается преимущественно акрила-
ном; по мере повышения температуры скорость поглощения
красителя шерстью непрерывно повышается и при температуре 65°
становится равной скорости поглощения красителя акриланом,
затем превышает ее, и по достижении температуры 90—95°
интенсивность окраски шерсти и акрилана становится одинаковой.
Если же шерсть оказывается окрашенной в более темный тон,
можно добавить з ванну серную кислоту, после чего краситель
будет переходить из шерсти в акрилан; на практике процесс
можно контролировать и вести до получения однородной окраски
материала.
Если взять краситель, для крашения которым чистой шерсти
требуется применение серной кислоты, то при крашении смеси
проводят предварительную обработку материала кислотой, как
указано выше, и процесс крашения ведут в присутствии серной
кислоты B"о от веса материала). Как и в предыдущем случае,
скорость поглощения красителя акриланом будет сначала выше,
чем шерстью; при температуре 65° скорости становятся равными,
и при более высоких температурах шерсть выбирает краситель
быстрее, чем акрилан.
После крашения ткань медленно (чтобы избежать образования
складок и заломов) охлаждают, нейтрализуют раствором
бикарбоната натрия и слегка прополаскивают для удаления красителя
с поверхности волокна. Специфическим моментом в процессе
крашения смесей акрилана с шерстью является предварительная
обработка ткани кислотой, облегчающая проникновение красителя
в акрилан.
Крашение акрилана в смеси с вискозным волокном. Наиболее
простым методом является крашение в одной ванне смесью
красителей дисперсионного — для акрилана и прямого в присутствии
глауберовой соли — для вискозного волокна. В процессе
крашения температуру постепенно повышают до 80°; при этом
окрашивается вискозное волокно; при дальнейшем повышении
температуры до 95° в течение 1—21/2 час. происходит крашение акрилана.
Окрашенный материал медленно, чтобы избежать фиксации
складок и морщин, охлаждают и промывают.
Крашение акрилана в смеси с нейлоном. Такие смеси красят
кислотными красителями. Нейлон выбирает краситель с большей
скоростью, однако добавка серной кислоты увеличивает сродство
акрилана к красителю и приводит к получению равномерно
окрашенного материала. После крашения материал медленно
охлаждают, нейтрализуют и промывают,
405

Крашение высокообъемной пряжи. Крашение высокообъемной
пряжи на основе акрилана не следует проводить под давлением
в закрытом оборудовании, так как при этом возможно растяжение
пряжи и потеря объемности. При крашении тканей и изделий
из высокообъемной пряжи, чтобы предупредить образование поло-
сатости, температуру ванны следует поддерживать ниже 90°.
Окончательная отделка. Мягкость на ощупь вязаных
изделий из акрилана (свитеров и верхнего тонкого трикотажа)
улучшается при обработке их препаратами катионактивных
веществ; обработку изделий этими веществами проводят при pH =
• =7,5-н8. Катионактивные вещества предотвращают также
накапливание на волокне статического электричества. Антистатические
агенты, наносимые на акрилан в процессе получения волокна,
могут быть смыты при крашении.
После отжима на центрифуге вязаные изделия лучше сушить
на барабанах, так как при этом не возникают складки и заломы.
Гладкое трикотажное полотно после отжима необходимо
расправить и растянуть на всю ширину, подвергнуть двухсторонней
запарке и затем пропустить для отглаживания складок и морщин
через каландры, покрытые слоем резины и обогреваемые паром.
Сушку такого материала можно проводить в завесных сушилках.
Применение
В чистом виде акрилан применяют главным образом для
изготовления свитеров, средних и тонких кулирных изделий и одеял.
В смеси с хлопком акрилан используют для изготовления
спецодежды рабочих химических производств. Смешанные ткани
из акрилановой пряжи и вискозного шелка обладают малой сми-
наемостью и используются для изготовления изделий с
устойчивым плиссе. Изделия из смеси акрилана с шерстью обладают
хорошей стабильностью формы и размеров.
Волокно акрилан легко отстирывается и быстро сохнет.
Теплота на ощупь, мягкость (после обработки катионактивными
веществами), высокая кроющая способность, пышность объемной пряжи
и хорошая накрашиваемость являются, пожалуй, основными
свойствами, обеспечившими успех в развитии производства
волокна акрилан. Прочность волокна, хотя и не достигающая
прочности нейлона, более чем достаточна для обычных областей
применения акрилана и выше, чем у вискозного шелка. Волокно
акрилан не может быть подвергнуто тепловой фиксации, как
нейлон или терилен, но пригодно для изготовления плиссированных
изделий.
КУРТЕЛЬ
Куртель — полиакриловое штапельное волокно, выпускаемое
в Англии. Волокно вырабатывают матированным № 6000, 4500
и 3000 длиной 36, 50, 63, 100 и 150 мм. Обычное волокно в кипящей
406

воде дает усадку, равную 196; у высокоусадочного волокна усадка
15% (усадка волокна акрилан, применяемого для изготовления
высокообъемной пряжи, в этих условиях равна 19%).
Свойства
По свойствам волокно куртель приближается к акрилану:
удельный вес его равен 1,17; цвет почти белый; форма
поперечного среза волокна круглая; прочность в сухом состоянии
составляет 27—31,5 р. км, в мокром — 22,5—27 р. км; разрывное
удлинение в сухом и мокром состоянии равно 30%; сорбция влаги —
2%; степень набухания в воде 20?о;-устойчивость к действию кислот
и масел хорошая, к действию щелочей — удовлетворительная;
устойчивость к биологическим воздействиям (плесени, гнилостных
микроорганизмов и насекомых) — очень высокая; устойчивость
к действию света — хорошая; устойчивость к истиранию —
значительно ниже, чем у нейлона и терилена, но выше, чем у
вискозного шелка. При прогреве в течение 16 час. при температуре 110°
волокно слегка окрашивается; при прогреве в течение часа при
150° волокно приобретает бледно-желтый цвет. Волокно
размягчается примерно при 160° и становится липким при 230°. Точка
плавления волокна не может быть определена, так как при
нагревании оно разлагается. Воспламеняемость волокна несколько
ниже, чем вискозного шелка. Фирмы, выпускающие волокно
куртель, указывают, что оно обладает приятным грифом, теплотой
на ощупь и хорошей устойчивостью к сминанию.
Крашение
Волокно куртель может быть окрашено дисперсионными и
основными красителями. Целый ряд красителей этих классов дает
на этом волокне яркие глубокие тона с хорошей устойчивостью
к действию света и стирки. Как и все синтетические волокна,
куртель не свойлачивается и может быть использован в смеси
с шерстью для придания получаемым изделиям стабильности форм
и размеров. На волокно при переработке наносят антистатический
агент в количестве 0,5%; если антистатический агент при
крашении с волокна удаляется, его необходимо вновь обработать катион-
активным препаратом. Малая сорбция влаги и слабое
набухание куртеля в воде обеспечивают быстрое высыхание волокна.
Трикотажные изделия из куртеля почти не нуждаются в
глажении.
РАЗЛИЧИЯ В СВОЙСТВАХ КУРТЕЛЯ И АКРИЛАНА
По сравнению с акриланом куртель обладает большей
прочностью и меньшим удлинением при разрыве в мокром состоянии
(куртель 30%, акрилан 44%). Сорбция влаги волокном куртель
407

несколько больше 2%, в то время как акрилан сорбирует влаги
1,2—1,6%. О возможности применения для крашения куртеля
кислотных красителей, эффективно применяемых для крашения
акрилана и особенно пригодных для крашения акрилана в смеси
с шерстью, указания отсутствуют. Главное различие между этими
двумя акриловыми волокнами заключается в большей прочности
куртеля и в меньшем сродстве его к красителям.
ЛИТЕРАТУРА
T. A. F є і 1 d, «The Dyeing of Dynel and Related Products», Amer. Dyestuff
Reporter, 41, 475, 1952.
J. A. Woodruff, ibid., 40, 402, 1951.
А. В. С r а і g, U. S. Pat. 2,740,325 (assigned to the Chemsira.id Corp.), 1956.
D. T. M о w r є у and А. В. С r а і g. U. S. Pat. 2,744 086 (assigned to the
Chemstrand Corp.), 1956.
Глава XXXI
КРЕСЛАН
Креслан появился позднее других полиакриловых волокон.
Это волокно выпускается в США фирмой, которая в течение
нескольких лет выпускала полиакриловое волокно Х-51; в
настоящее время производство этого волокна прекращено.
Первоначальное название креслана — волокно Х-54.
Химическое строение
Сведения о составе полимера, применяемого для формования
волокна креслан, в литературе не приводятся; известно только,
что основным компонентом его является акрилонитрил;
несомненно, волокно формуют из сополимера акрилонитрила и,
возможно, акриламида или его производных.
Свойства
В табл. 36 сравниваются свойства волокна креслан и его
предшественника — волокна Х-51.
Как видно из приведенных данных, главным отличием
креслана, выпускаемого исключительно в виде штапельного волокна,
от волокна Х-51 является его несколько меньшая прочность,
меньшая эластичность и меньшая устойчивость к действию
химических реагентов, в особенности кислот, что однако не имеет
большого практического значения. Волокно, обладающее
разрывной длиной 22,5 км, является достаточно прочным, и его можно
использовать для изготовления одежды; кроме того, в процессе
эксплуатации такие изделия, как свитеры, не подвергают дей-
408

Таблица 36
Свойства полиакриловых волокон креслан и Х-51
Показатель
Креслан
Ассортимент
Цвет волокна
Форма поперечного
сечения
Удельный вес
Разрывная длина при
50% относительной
влажности воздуха и
температуре 23° в р.км
Разрывное удлинение
(в тех же условиях) в %
Доля
ускоренно-эластической деформации в %
Сорбция влаги при 65%
относительной влажности
воздуха и температуре 21°
Влияние повышенных
температур
Действие кипящей воды
Действие солнечного
света
Устойчивость к действию
кислот
Устойчивость к действию
щелочей:
разбавленных
концентрированных
Устойчивость к действию
органических
растворителей
Устойчивость к
биологическим воздействиям
Филаментарная нить
и штапельное волокно
различных номеров
Почти белый;
филаментарная нить — с
желтоватым, штапельное
волокно — с голубоватым
оттенком
Круглая
1,17
Филаментарная нить —
33,2
Штапельное волокно
22,5—31,3
Филаментарная нить —
22
Штапельное волокно —
20—35
69% при растяжении
на 8%
Вероятно, менее 2%
Становится липким при
290°; усаживается при
более низких температурах
По-видимому,
незначительное
После экспозиции на
открытом воздухе в
течение одного года волокно
сохраняет 60% исходной
прочности
Хорошая (в том числе
и к действию
минеральных кислот)
Хорошая
Удовлетворительная
Хорошая
Штапельное
волокно, резаное
и в виде жгута
№ 6000, 4500, 3O00
и 1800 и
высокообъемное волокно
Почти белый
Круглая
1,17
24,3
33
40% при
растяжении на 5%
1,5% при
увлажнении сухого волокна
2,1% при подсыхании
влажного волокна
Становится липким
при 210°
Усаживается на 1 %
Незначительное
Хорошая
(исключая минеральные
кислоты)

Удовлетворительная
Низкая
Хорошая
409

ствию минеральных кислот. Некоторое затруднение может
вызывать меньшая эластичность креслаиа, однако и это обстоятельство
не является решающим. Все же штапельное волокно креслан
по ряду показателей уступает филаментарной нити Х-51.
Преимуществом креслана, искупающим его недостатки,
является его хорошая накрашиваемость.
Крашение
Указывается, что на волокне креслан в чистом виде или в смес-
ках можно легко получить окраску полной гаммы тонов — от
светлых до темных, различными красителями, имеющими
хорошую прочность. Волокно Х-51 обладает умеренным сродством
к ацетатным красителям, креслан — повышенным; волокно Х-51
может быть удовлетворительно окрашено кислотными красителями
лишь в присутствии ионов меди; креслан обладает хорошим
сродством к кислотным красителям и красится ими обычными
методами — без применения солей меди; оба волокна обладают
хорошим сродством к основным красителям. Креслан обладает
большим сродством к кислотным, нейтральным для валки, хромовым
и прямым красителям, а также к красителям, требующим
последующего проявления. Прочность окрасок, получаемых на кре-
слане, также выше; это, однако, может быть объяснено
улучшением свойств красителей, выпущенных уже после того, как
производство волокна Х-51 было прекращено. Из табл.37 видны
преимущества волокна креслан.
Таблица 37
Прочность различных красителей на полиакриловых волокнах Х-51
и креслан к различным воздействиям
Тип красителя
Для ацетатного
волокна
Основные
Кислотные
Устойчивость окрасок к
действию света
Х-51


творительная
То же
Средняя
креслан
От
средней до
хорошей
То же
Хорошая
стирке
Х-51


творительная
То же
Хорошая
креслан
От
средней до
хорошей
Хорошая
истиранию
Х-51
Хорошая
Средняя
кгеслан
От
средней до
хорошей
То же
Хорошая
Таким образом, волокно креслан обладает преимуществом
перед волокном Х-51, заключающимся в более высокой прочности
получаемых окрасок.
Применение
Волокно креслан может быть рекомендовано для
изготовления тех изделий, в которых находят применение другие
полиакриловые волокна, а именно: для трикотажа, спортивной одежды,
410

одеял, искусственного меха, тканей, имитирующих мех,
мужских и женских костюмов, верхней одежды, детской одежды
и технических тканей. Указывается, что волокно креслан хорошо
воспринимает плиссировку. Круглая форма поперечного среза
креслана не способствует увеличению кроющей способности
волокна и свидетельствует о том, что волокно сформовано или
из расплава или, что наиболее вероятно, по мокрому способу.
Высокообъемное волокно креслан аналогично высокообъемному
волокну орлон или акрилан.
Глава XXXII
ДАРЛАН (ДАРВАН)
Дарлан — волокно, выпускаемое в настоящее время на
полузаводской установке в США.
Промышленный выпуск этого волокна запланирован на
ближайшие годы. Независимо от того, будет ли дарлан выпускаться
в промышленном масштабе или нет, это волокно представляет
значительный академический интерес, так как его появление
знаменует собой новый этап в развитии производства
синтетических волокон. Все полученные до сих пор синтетические волокна
характеризуются высокой прочностью и носкостью, чаще всего
высокой устойчивостью к действию химических реагентов и
микроорганизмов и, как правило, хорошей стойкостью к воде; зато
такие свойства, как приятный гриф, мягкость и драпируемость,
редко проявляются в синтетических волокнах и считаются
преимуществом натуральных и искусственных волокон, получаемых
переработкой природных полимеров. Высокая прочность и
химическая стойкость являются свойствами, открывшими многие новые
области использования волокон для технических целей. Однако
волокно, используемое для изготовления одежды, должно
обладать совершенно иными свойствами: мягкостью, теплотой на ощупь
и влагопоглощением. Многие потребители отказываются от
синтетических волокон, отличающихся удвоенной разрывной
прочностью и исключительной стойкостью к кипящим кислотам, и
требуют изготовления синтетических волокон, приближающихся
по свойствам к натуральным волокнам, а не к стальной проволоке.
Когда волокно дарлан берут в руки, первым впечатлением
является его мягкость на ощупь; по прочности дарлан занимает
промежуточное положение между ацетатным и вискозным волокном.
Химический состав и строение
Дарлан является сополимером винилидендинитрила (винил-
иденцианида) и винилацетата, которые входят в состав сополимера
примерно в эквимолярном соотношении,
4J]

Винилпдендннитрил находится в таком же отношении к акри-
лонитрилу, как винилиденхлорид к винилхлориду:
винилхлорид СН2=СНС1 — основа для волокна ровиль
и основной компонент волокна дайнел;
винилиденхлорид СН2—СС12 — основная часть волокон саран
и тиган;
винилцианид СН.,=СН, называемый чаще акрилонитрилом,
I
CN
основная часть волокон орлон и акрилан;
CN
I
винилиденцианид СН2—С — основная часть волокна дарлан.
CN
Было найдено, что при совместной полимеризации винили-
денцианида и винилацетата в цепях сополимера звенья этих
мономеров регулярно чередуются. Если предположить, что
чередование звеньев происходит в строгой последовательности и
образующийся сополимер обладает следующим строением:
~ H CNH H
! I ! I
с г г г
~ vj Vj Vj vj
H CN H ОСОСН3_„
28
то теоретическое содержание азота в сополимере составит щ,
т.е. 17,1%. Джильберт с сотрудниками (J. Arn. Chern. Soc,
78, 1669—1675, 1956) показал, что, независимо от соотношения
мономеров в полимеризационной смеси, содержание азота в
сополимерах находится в пределах 16—20%. Так, если сополимери-
зовать винилацетат с четырехкратным количеством винилиден-
цианида, получаемый сополимер содержит 19,996 азота, в то время
как если бы винилиденцианид полностью входил в состав
сополимера, содержание азота достигало бы 28%.
Дарлан интересен с точки зрения его почти регулярной
структуры, обусловливающей высокую эластичность, превосходную
устойчивость к действию света и термоустойчивость получаемого
волокна *. Наличие двух нитрильных групп при одном
углеродном атоме винилиденцианида в макромолекуле сополимера
создает благоприятные условия для образования водородных связей
и молекулярной упаковки высокой плотности. Благодаря этому
волокно дарлан устойчиво к действию кипящей воды и водяного
пара при давлении до 0,7 а/пи.
* Молекулярную структуру дарлана, как и любого другого сополимера,
нельзя рассматривать как регулярную. Особые свойства дарлана, по-видимому,
объясняются наличием двух циан-групп у одного углеродного атома. {Прим. ред.),
412

Синтез и формование волокна
Детали технологического процесса получения дарлана до
настоящего времени не опубликованы, лишь некоторые сведения
приведены в патенте США № 2615866.
Существует несколько методов синтеза винилиденцианида;
одним из наиболее приемлемых является метод получения его
из 1,1,3,3-тетрацианпропана. Тетрацианпропан получают
взаимодействием динитрила малоновой кислоты с формальдегидом
в водном растворе:
CN H — С — 11 CN CN H CN
I г H , I II
H — С —L.I.L+... О__±__Н j-"C — Н * Н—С — С — С — Н
CN CN CN H CN
Динитрил формалъдегид
малоновои н Динитрил 1,1,3,3-тетрацианпропан
кислоты малоновой
кислоты
При нагревании тетрацианпропан расщепляется, образуя
винилиденцианид и динитрил малоновой кислоты, который вновь
используется для синтеза тетрацианпропана:
CN CN CN CN
CN CN CN CN
Винилиден- Динитрнл
цианид малоноЕой
кислоты
Разгонкой под вакуумом (остаточное давление 2 мм рт. ст.)
отделяют динитрил малоновой кислоты (кипит при 90°) от
винилиденцианида (температура кипения 47° при 760 мм рт. ст.).
Относительные количества винилиденцианида и винилацетата
при сополимеризации составляют 50 : 50. Мономеры растворяют
в бензоле и добавляют 0,2 части инициатора — перекиси о-хлор-
бензоила. Процесс сополимеризации ведут при 45° в течение
2 час. Сополимер, из-за большого молекулярного веса
выпадающий в осадок, отфильтровывают. Для формования волокна готовят
12?о-ный раствор сополимера в диметилформамиде. Формование
ведут в водной прядильной ванне; полученное волокно
подвергают горячему вытягиванию в несколько стадий.
Следует отметить, что процесс сополимеризации протекает
при низкой температуре, что можно объяснить влиянием
инициатора перекисного типа; винилацетат сополимеризуется с винили-
денцианидом медленнее, чем стирол и винилиденхлорид, но
значительно легче, чем винилхлорид.
413

Свойства
3,0
f
Фирма, выпускающая волокно дарлан, рекламирует его как
волокно, «сочетающее эстетические показатели натуральных
волокон с легкостью переработки, типичной для синтетических
волокон».
Разрывная длина дарлана в стандартных условиях равна
15,7 км, в мокром состоянии— 13,5 км. Таким образом,
прочность дарлана такая же, как и обычного вискозного шелка.
Отношение прочности в мокром состоянии к прочности в сухом
состоянии, равное 0,86, является
низким для синтетического волокна,
но все же значительно выше, чем
у гидратцеллюлозных и белковых
волокон.
Разрывное удлинение дарлана
в сухом и мокром состоянии равно
30%. Диаграмма Н-У волокна
дарлан, представленная на
рис. 119, свидетельствует о
высокой степени податливости волокна.
Эластичность дарлана хоро-
шая, однако не выше, чем у ней-
о 5 ю 15 го 25 зо лона (см. стр. 281). Если волок-
Удлинениев % но растягивать так, чтобы в
минуту оно увеличивалось на 10%,
и выдерживать под натяжением
в течение 30 сек., то при
растяжении на 3% степень эластичности составляет 70%, а при
растяжении на 10% — около 45%.
Удельный вес дарлана A,18) достаточно низкий, чтобы волокно
обладало хорошей кроющей способностью (уд. вес нейлона равен
1,14, орлона— 1,18, терилена— 1,38).
Гигроскопичность. В нормальных условиях (относительная
влажность воздуха 65%, температура 21°) волокно сорбирует
2—3% влаги. Этот показатель весьма интересен: он ниже, чем
у нейлона, верела и винилона, но значительно выше, чем у
других синтетических волокон. С точки зрения автора,
гигроскопичность дарлана несколько ниже оптимальной величины,
необходимой для того, чтобы волокно могло быть использовано для
изготовления белья. Малая гигроскопичность дарлана вызывает
необходимость принимать специальные меры против электризации
его при переработке. При исследовании дарлана под
микроскопом можно заметить, что волокно содержит препарирующие
вещества.
Устойчивость к действию свето-погоды волокна дарлан
высокая. Волокно, выдержанное в течение двух лет на открытом
воздухе в климатических условиях Флориды, сохранило 88% исход-
414
Рис. 119. Диаграмма Н-У
дарлана

ной прочности. Ткань из штапельного волокна дарлан
практически не теряет прочности после пяти месяцев облучения
солнечным светом в Аризоне.
Устойчивость к биологическим воздействиям. Волокно не
поедается молью и ковровым жучком и не повреждается плесенью.
Устойчивость к действию химических реагентов. При
кипячении в воде в течение 3 мин. волокно усаживается на 1 °6 и лишь
нескольким больше при обработке его паром с давлением 0,7 ати.
Стабильность дарлана определяется наличием многочисленных
водородных связей, образуемых нитрильными группами;
химическая стойкость таких волокон, как орлон и дайнел,
макромолекулы которых содержат значительное число звеньев акрилонит-
рила. значительно выше, чем у дарлана, однако следует заметить,
что эти волокна, вытянутые в процессе формования,
обнаруживают тенденцию усаживаться при запаривании. Поведение
же дарлана дает основание предположить, что волокно в
процессе формования не подвергалось излишней вытяжке. Это
предположение подкрепляется сравнительно низким значением
прочности волокна. Химическая стойкость дарлана умеренная:
высокая в сравнении с натуральными волокнами, низкая в
сравнении с дайнелом, териленом, не говоря уж о тефлоне, обладающем
наивысшей устойчивостью к действию химических реагентов.
В табл. 38 приведены данные устойчивости дарлана к действию
серной кислоты и едкого натра (см. стр. 321—322).
Таблица 38
Устойчивость волокна дарлан к действию химических реагентов
Химический реагент
Серная кислота . . .
Едкий натр
То же .

Температура

обработки
в °
100
43
43
43

Комнатная
100

Концентрация
в %
10
0,5
0,5
0,5
10
10


жительность

обработки
4 часа
8 часов
7 дней
10 ,
24 часа
4 „
Падение прочности
волокна
Умеренное
Отсутствует
Умеренное
Заметное
Умеренное
Полное
Примечание, Оценка „отсутствует" соответствует падению прочности не более
чем на 5%, „умеренное" — на 6—30%, „заметное" — на 31—70% и „полное" — более чем
на 70% от исходной величины.
Дарлан нерастворим в ацетоне и метиленхлориде.
Температура размягчения дарлана равна около 175°; волокно
сохраняет значительную прочность при температурах до 160°.
Воспламеняемость дарлана такая же, как хлопка и вискозного
волокна
Морфологическое строение волокна. Микрофотография
поперечного сеченил дарлана приведена на рис. 120. Сильно вытянутая
415

форма поперечного сечения указывает на то, что волокно, вероятно,
сформовано из не очень концентрированного прядильного раствора.
Рис. 120. Поперечный срез іюлокна дарлан. Увеличено в 140 раз
Крашение
Крашение поливиниловых и поливинилиденовых волокон
представляет значительные трудности. При разработке новых
методов крашения эти трудности в действительности не
устраняются, а лишь обходятся. Так, если бы было
получено модифицированное полиакрилонитрильное волокно, хорошо
окрашиваемое обычными методами крашения, то нет сомнения,
что потребление такого волокна значительно возросло бы.
Дарлан имеет низкое сродство к красителям и не может быть
окрашен прямыми, кислотными и хромовыми красителями.
Дисперсионные красители при кипячении окрашивают дарлан лишь
в светлые пастельные тона; более темные топа — красный,
каштановый, синий и черный — могут быть достигнуты при применении
азокрасителей, одним из компонентов которых является ?-окси-
нафтойпая кислота (см. стр. 327). При крашении дисперсионными
красителями для увеличения глубины получаемых окрасок можно
использовать вспомогательные вещества, наилучшими из которых
являются о-фенилфенол D г/л) или метилсалнцилат (8 г/л).
Возможно использовать также кислотные красители в присутствии
иона закисной меди. После крашения необходима тщательная
промывка волокна и удаление избытка красителя или остатков
вспомогательных веществ. Таковы общие принципы крашения
416

дарлана; более подробные детали процессов крашения этого
волокна до сих пор неизвестны. Волокно дарлан может, по-видимому,
подвергаться термофиксации. Отбелку волокна проводят гипо-
хлоритом в кислой среде.
Применение
Области применения волокна определяются его свойствами.
Ценные свойства дарлана — мягкость на ощупь, высокая
устойчивость к действию свето-погоды — дают возможность
использовать его для изготовления платьев, дамского белья, занавесей,
тентов и изделий, применяемых на открытом воздухе.
По-видимому, ткани из дарлана в первую очередь идут на изготовление
дамских накидок высшего качества.
Имеются указания, что дарлан выпускается главным образом
в виде штапельного волокна. Образцы штапельного волокна
№ 6000 и 3000 (длина соответственно 62 мм и 50 мм) очень приятны
на ощупь, обладают светло-кремовым цветом и высокой
извитостью.
Пава XXXIII
ЗЕФРАН
Зефран — новый тип синтетического штапельного волокна,
выпускаемый в США. Зефран № 4500 и 3000 выпускается как в
резаном виде, так и в виде жгута.
Химическое строение
Сообщается, что штапельное волокно зефран сформовано
из «сплава» сополимеров на основе акрилонитрила, сочетающего
высокую кристалличность, придающую волокну высокую
прочность, с хорошей накрашиваемостью. Позднее сообщалось, что
волокно представляет собой привитой сополимер акрилонитрила
(к макромолекулам полиакрилонитрила привиты боковые цепи,
обладающие высоким сродством к красителям).
Свойства
Разрывная длина зефрана в нормальных условиях
(относительная влажность воздуха 65%, температура 21°) равна 31,5 км,
а в мокром состоянии — 27,9 км. Разрывное удлинение в сухом
и мокром состоянии равно 33%. Прочность в петле — 12,6р. км.
Круглая форма поперечного сечения волокна указывает,
по-видимому, что волокно формовалось по мокрому способу; цвет волок-
2 7 Монкрифф 442 417

на —белый; поглощение влаги достигает 2,5%, т. е. значительно
выше, чем у большинства других акриловых волокон (в среднем
1,7%). Устойчивость к действию растворителей и большинства
кислот хорошая, к действию щелочей — средняя. Волокно зефран
горит. Удельный вес его 1,19. В кипящей воде волокно дает усадку,
величина которой составляет около 5%.
Крашение
Волокно зефран хорошо красится различными красителями
на обычном оборудовании при атмосферном давлении. Наилучшие
сочетания глубины окрасок с их высокой прочностью получают
при использовании кубовых, нафтол-серн истых и прямых (с
последующей обработкой) красителей. Глубокая накрашиваемость
зефрана реактивом ширластейн А, применяемым для
распознавания волокон, свидетельствует о высоком сродстве зефрана
к красителям.
Применение
В настоящее время еще рано говорить об областях применения
волокна, однако можно предположить, что оно будет использовано
для изготовления спортивной и рабочей одежды, юбок и драпри.
Штапельное волокно № 3000 с длиной резки 62 мм мягко, приятно
и несколько хрустяще на ощупь.
Глава XXXIV
ВОЛОКНО ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНА(КУРЛЕН, МАРЛЕКС)
Подобно многим другим волокнообразующим полимерам,
например ацетилцеллюлозе и сарану, полиэтилен использовался
первоначально в качестве пластического материала, и лишь позже
его стали применять для формования волокна. Метод синтеза
полиэтилена был разработан при исследовании влияния
сверхвысокого давления на газы. Полиэтилен, выпускаемый в Англии,
известен под названием алкатен.
Химическое строение
При высоком давлении и температуре газообразный этилен
полимеризуется, превращаясь в твердый полимер.
Полимеризация этилена протекает по цепному механизму точно так же, как
это имеет место при получении полимеров виньон и саран.
Процесс образования полиэтилена может быть представлен схемой:
СН2=СН, -СНг=СНг4-СНг=СНя+СНг = СНя-»-
-> — СН2СН,СН2СН2СН2СН2СН2СН2—
Чем выше давление, при котором проводится полимеризация,
тем выше молекулярный вес образующегося полимера.
418

Производство
Этилен может быть получен при крекинге нефти или из
этилового спирта. Полимеризацию этилена проводят в автоклавах
при температуре 200° и давлении 1500 атм в присутствии следов
@,01%) кислорода, играющего роль катализатора. Полиэтилен
с молекулярным весом 15 000 перерабатывают на волокно,
продавливая его расплав при температуре 300° через отверстия фильеры
диаметром 0,1 мм в среду охлаждающего газа. Сформованное
волокно подвергают шестикратной вытяжке на холоду. Волокно
может быть получено не только из расплава, но и из раствора,
однако ограниченная растворимость полиэтилена в таких
растворителях, как бензол или ксилол, требует применения при
растворении высоких температур. Формование волокна из расплава
имеет значительные преимущества перед методом переработки
горячих растворов. Если молекулярный вес полиэтилена равен
6000, то прочность получаемого волокна составляет 4,5 р. км;
повышение молекулярного веса до 21 000 приводит к увеличению
разрывной длины волокна до 27 км. Волокно из полиэтилена
выпускается в Англии под названием курлен. В США волокно из
полиэтилена выпускается под названием ривон и вайнен 1.
Свойства и применение
Волокно курлен имеет прочность 18—27 р. км при удлинении
40%. Ценным свойством полиэтилена является его химическая
инертность, дающая возможность использовать его как пластик
при изготовлении защитных покрытий для других материалов.
Покрытия удобно наносить на предметы при помощи специального
ручного распылителя. Волокно из полиэтилена обладает высокой
устойчивостью к действию микроорганизмов.
С точки зрения требований к текстильному сырью очень низкая
точка плавления полиэтилена затрудняет использование волокна
курлен для обычных целей, в частности, изделия из него
совершенно не допускают глажения. Кроме того, полиэтилен не
обладает негорючестью виньона и сарана, и, следовательно, также
не может быть использован в тех случаях, когда требуется
негорючее волокно.
Полиэтилен обладает чрезвычайно низким коэффициентом
трения, вероятно, ввиду отсутствия полярных групп в составе его
макромолекул и поэтому на ощупь является воскообразным.
Благодаря низкому коэффициенту трения полиэтилен находит
применение для ряда специальных целей. Ткани из полиэтиленового
моноволокна восемнадцатого номера используют для обивки
автомобильных сидений; во избежание усадки в жаркое время года
эти ткани подвергают предварительной релаксации (английский
патент № 673,879). Ткани из курлена используются в
промышленности для защиты от агрессивных реагентов и для изготовления
27* 419

спецодежды рабочих кислотных производств: спецодежда,
изготовленная из ткани, пропускающей воздух, значительно
удобнее при носке, чем одежда, из сплошной пленки. Ткани из кур-
лена используются для фильтрации ила и сточных вод при
низкой температуре. Так, например, изготавливаются ткани
«трилок» из вискозного шелка и полиэтиленового волокна:
уток этой ткани: помимо вискозного шелка содержит
полиэтиленовые нити, которые при кипячении в воде усаживаются примерно
на 50%, что придает ткани объемность и пружинящие свойства.
КУРЛЕН Х-3
Курлен Х-3 — полиэтиленовое моноволокно с улучшенными
свойствами. Температура плавления этого волокна выше, чем
обычного курлена, и составляет 135°. Устойчивость волокна к действию
кипящей воды также выше; все же усадка курлена Х-3 в кипящей
воде составляет 12%, что надо учитывать при изготовлении
спецодежды. Курлен Х-3 обладает повышенной прочностью C6 р. км)
и более высокой устойчивостью к истиранию. Удельный вес
волокна равен 0,96.
ПОЛИЭТИЛЕН НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ (МАРЛЕКС-50)
В настоящее время известно, что в присутствии специальных
катализаторов этилен может полимеризоваться при низком
давлении и температуре. В качестве таких катализаторов используют,
в частности, различные алкилпроизводные алюминия и окислы
хрома на алюмосиликатах. Так, например, в качестве
катализатора используется окись хрома B,5%) на белой глине. Процесс
полимеризации этилена проводят в растворе углеводорода при
температуре 130—150° и давлении около 32 ати. Проведение
процесса полимеризации этилена при низком давлении дает
возможность сократить капитальные затраты на оборудование.
Получаемый полиэтилен обладает молекулярным весом 40 000 и выше
и носит название марлекс-50.
Полиэтилен, полученный при низком давлении, обладает более
высокой плотностью @,96) по сравнению с обычным
полиэтиленом @,92) и более высокой точкой размягчения A25°; температура
плавления полиэтилена высокого давления 105°). Устойчивость
полиэтилена низкого давления к действию химических агентов
несколько выше. Разрывная длина волокна, сформованного в виде
моноволокна из полиэтилена низкого давления, составляет
39,6 р. км (для волокна курлен 24,3—27 р. км). Все же
температура плавления марлекса-50 A25—130°) недостаточно высока,
чтобы это волокно могло найти применение для текстильных
целей; однако это волокно по сравнению с курленом обладает рядом
преимуществ, как в отношении большей простоты синтеза
полимера, так и в отношении более высоких свойств. Волокно марлекс-
420

50 считают пригодным для изготовления обивочных
автомобильных и мебельных тканей, занавесей, канатов, фильтровальных
полотен, пледов, тентов и рыболовных сетей.
ЛИТЕРАТУРА
I.C. I. Ltd. et al. British Pat. 471,590, 1936.
E. I. du Pont de Nemours & Co. British Pat. 598,464, 1944.
«Fibre Science», edited by J. M. Preston, 237—28, 1949.
British Nylon Spinners Ltd. and G. Loasby, British Pat. 565,282, 1944.
R. A. V. Raff and J. B. Allison, Polyethylene, Vol. XI of «High
Polymers» pp. 451—453, London, 1956.
A. Clark, J. P. Logan, R.L. Banks and W. С L a n n і n g. «Marlex
catalyst systems». Industr. Engng Chem., 48, 1152—1154, 1956.
R. V. J о n e s and P. J. В о e k e, «Properties of Marlex 50 Ethylene
Polymer». Industr. Engng Chem., 48, 1155—1161, 1956.
Глава XXXV
ТЕФЛОН
Политетрафторэтилен — один из тех полимеров, обладающих
волокнообразующими свойствами, которые использовались
первоначально в качестве пластиков и лишь позже стали
перерабатываться на волокно. Политетрафторэтилен под названием флуона
выпускается в Англии в виде белого гранулированного порошка;
однако до настоящего времени в Англии еще не существует
производства волокна из политетрафторэтилена. В США
политетрафторэтилен и используется в качестве пластика, а с 1954 г. из него
было начато производство волокна тефлон.
Сырьем для синтеза политетрафторэтилена являются фтор-
хлорпроизводные углерода, давно используемые в качестве хладо-
носителей под названием фреонов и арктонов. Полимер тетрафтор-
этилена не был получен до 1941 г.
Химическое строение
Политетрафторэтилен, получаемый полимеризацией тетрафтор-
этилена CF2=CF2, имеет строение
F F F F F
г Г Г Г Г
_ F F F F F _
О длине молекул этого полимера и о характере концевых
групп его макромолекул до настоящего времени никаких сведе-
421

ний не имеется. Интересна молекулярная структура
политетрафторэтилена; атомы фтора, связанные с атомами углерода,
химически инертны. Обладая большим объемом, они так плотно
упакованы вокруг углеродной цепи, что делают ее совершенно
невосприимчивой к действию химических реагентов, что придает тефлону
крайне высокую химическую стойкость. Кроме того, регулярность
строения и симметрия молекулярных цепей
политетрафторэтилена делают возможным чрезвычайно плотную их упаковку, при
которой сами по себе сравнительно слабые, но чрезвычайно
многочисленные силы Ван-дер-Ваальса, возникающие между атомами
соседних макромолекул, обеспечивают значительную энергию
межмолекулярного взаимодействия и высокую температуру
плавления тефлона. Молекула политетрафторэтилена электронейтральна
и не обладает полярными группами, имеющими столь важное
значение в молекулярной структуре полиамидных, полиэфирных
и целлюлозных волокон. Наоборот, ван-дер-ваальсовы силы в
волокнах из полимеров, содержащих полярные группы, имеют
сравнительно малое значение.
Большой плотностью упаковки макромолекул в тефлоне
объясняется его высокий удельный вес B,2).
Получение
Исходным сырьем для получения тефлона являются
плавиковый uinaTCaF2, из которого получают фтористый водород, и
хлороформ. При взаимодействии этих двух веществ образуется
газообразный дифторхлорметан (температура кипения 413):
CHC13+2HF->CHC1F2+2HC1.
При пиролизе дифторхлорметана образуется тетрафторэтилен:
2СНС1 F2-^=^->C2F4 -f 2HC1.
Тетрафторэтилен поглощается в скрубберах и подвергается
дистилляции для очистки от хлористого водорода и различных фтор-
производных углерода, образующихся при пиролизе. Очищенный
тетрафторэтилен полимеризуют в автоклавах из нержавеющей
стали в присутствии водного раствора персульфата аммония или
другого перекисного инициатора. Процесс протекает с высокой
скоростью и с выделением тепла; условия проведения процесса
тщательно контролируются. Образующийся в виде белых твердых
гранул политетрафторэтилен промывают и сушат.
Формование
Переработка политетрафторэтилена в волокно связана со
значительными затруднениями. Полимер нерастворим и поэтому
не может быть переработан в волокно из раствора; плавится
политетрафторэтилен при очень высокой температуре — около 400°.
422

Расплав его очень вязкий и при такой высокой температуре быстро
разлагается. В основу технологического процесса получения
волокна из политетрафторэтилена положены следующие два
принципа:
1. Полимер получают в виде частиц, форма которых
характеризуется высоким отношением длины к поперечнику, что дает
возможность на первой стадии технологического процесса
формования соединить эти частицы и образовать слабое волокно. Одним
из затруднений производства является необходимость получения
на первой стадии процесса волокна с достаточной прочностью,
обеспечивающей нормальное проведение последующей операции —
спекания. Минимально допустимая прочность волокна,
получаемого на первой стадии, — около 1,8 кг/см2. Полимеризация
проводится в таких условиях, чтобы получаемая дисперсия полимера
содержала частицы, длина которых не превышает 0,1 мк, а
толщина — не более 0,07 мк, отношение длины к толщине должно
быть не менее 5, а желательно и более высоким. Дисперсия должна
содержать не менее 5% твердого полимера. При отстаивании
дисперсии полимера частицы вытянутой формы будут осаждаться
в первую очередь. Если собрать эти частицы и пропустить их
через капилляр, они будут в нем располагаться более или менее
ориентированно. Особенностью этих частиц является фибрилляр-
ность их микроструктуры, подтверждающаяся электрономикроско-
пическими исследованиями. Длина некоторых из этих частиц может
достигать 6 мк, а отношение длины к поперечнику 500. Для
формования волокна используют 15%-ную коллоидную дисперсию
полимера, состоящего на 30% из частиц сильно вытянутой формы.
2. Сплавление тонких частиц полимера осуществляется так
быстро, что разложение его не имеет места. Крупные куски
полимера обычно плавятся слишком медленно и процесс
разложения начинается раньше, чем полимер окажется расплавленным.
Процесс сплавления или спекания проводят при температуре
около 385°.
Практически волокно тефлон формуют из водных дисперсий,
получаемых при полимеризации тетрафторэтилена. Процесс
формования волокна тефлон называют иногда «эмульсионным
прядением», что не совсем правильно, так как частички
политетрафторэтилена представляют собой твердую фазу, а не капельки
жидкости, и образуют коллоидную суспензию. Получение
дисперсий политетрафторэтилена проводится следующим образом.
В автоклав с мешалкой загружают:
Дистиллированной воды (дисперсионная среда) . . 2000 частей
Эйкозафтордеканоата * (диспергатор) 50 „
Персульфата аммония (инициатор) 1 часть
Парафинового воска (стабилизатор) 100 частей
* Эйкоза — 20, число атомов фтора.
423

Смесь нагревают до 79 и подают тетрафторэтилен под давлением
7 am. Температуру поддерживают 4 часа, в течение которых
происходит полимеризация тетрафторэтилена:
FF FFFFFF
FF FFFFFF
Тетрафтор- Политетрафторэтилен
этилеи
Реакционная смесь содержит теперь 15% полимера. Этот
полимер на 30% состоит из частичек вытянутой формы, имеющих
длину 5 лік и ширину менее 0,07 мк. Образование линейного
полимера сопровождается возникновением частиц вытянутой формы
с большим отношением длины частицы к ее ширине, что является
весьма интересным фактом.
Дисперсию продавливают через отверстия сравнительно
большого диаметра @,5 мм) в 5%-ный раствор соляной кислоты при
температуре 25°. Волокно, образующееся при коагуляции
дисперсии в кислоте, сушат. Интересно, что еще мало связанные частицы
имеют сравнительно большую прочность — около 70 кг/см2,
или 0,36 р. км. Образовавшиеся волокна подвергают спеканию
на металлической поверхности, например на роликах, при
температуре 385° в течение нескольких секунд, а затем подвергают
закалке, пропуская через воду с температурой 25°. Полученное
однородное волокно подвергают холодному вытягиванию в четыре
раза. Вытянутое волокно имеет прочность 9,8 кг/мм2 D,5 р. км)
при разрывном удлинении 80%. Выпускаемое для продажи волокно
имеет еще большую прочность — 13,5 р. км B9,4 кг/мм2).
Основная трудность технологического процесса переработки
нерастворимого и трудноплавящегося полимера заключается
в проведении полимеризации в таких условиях, чтобы
определенная часть частиц обладала вытянутой формой. Эти частицы должны
быть подвергнуты ориентации в тот момент, когда в осадительной
ванне происходит разрушение дисперсии, слипание частиц и
образование волокна. Образовавшееся волокно нагревают до
температуры, достаточно высокой для того, чтобы началось плавление
частиц и сплавление их друг с другом для образования прочной
нити.
Следует отметить, что образование полимера в виде вытянутых
частиц может происходить лишь в строго определенных условиях.
В настоящее время волокно тефлон выпускается в виде фила-
ментарной нити № 22,5/60 и штапельного волокна № 1350 длиной
115 мм.
424

Свойства
Физические свойства. Прочность волокна умеренная — около
13,5 р. км, что соответствует 29,4 кг/мм2; разрывное удлинение
равно около 13%. Волокно совершенно не поглощает влаги,
поэтому физико-механические показатели волокна в мокром
состоянии остаются такими же. Волокно обладает хорошей
гибкостью и эластичностью, прочность его в петле и с узлом
составляет около 75% от исходной. Форма поперечного сечения волокна
круглая.
Волокно обладает коричневым цветом, но может быть отбелено
путем кипячения в концентрированной серной кислоте, к которой
добавляют по каплям азотную кислоту. Подобная обработка не
сопровождается потерей волокном прочности. Волокно обладает
крайне низким коэффициентом трения: динамический коэффициент
равен 0,28, статический—0,20; этим обстоятельством объясняется
неприятная воскообразность волокна на ощупь, делающая его
совершенно неприемлемым для изготовления одежды, но
открывающая возможность использования его для ряда специальных целей.
Низкое значение коэффициента трения связано, вероятно, с
отсутствием в макромолекуле тефлона полярных групп и крайне
высокой инертностью волокна; адгезионные свойства волокна
соответственно очень низки.
Теплостойкость тефлона является наилучшей среди всех
волокон. При температуре 310" волокно сохраняет еще заметную долю
прочности — около 0,9 р. км C10° считаются температурой, при
которой прочность волокна становится равной нулю). При
температуре 327° волокно размягчается, а при 405° разлагается. Тефлон
можно применять при температурах до 290°; потеря в весе волокна
при этой температуре составляет всего лишь 0,0002%. При такой
температуре вискозное волокно обугливается, а нейлон и терилен
существуют лишь в виде расплава. Теплопроводность волокна
тефлон низкая, электроизоляционные свойства — хорошие: ткани
из тефлсна не пробиваются при случайных дуговых разрядах.
Тефлон негорюч.
Химические свойства. Тефлон обладает крайне высокой
химической стойкостью: при кипячении в царской водке, минеральных
кислотах или концентрированных растворах едкого натра волокно
не разлагается. В одном из испытаний тефлоновую ткань
обрабатывали в течение суток концентрированной серной кислотой
при температуре 290°, в течение следующих суток —
концентрированной азотной кислотой при температуре 100°, затем в течение
суток — 50%-ным раствором едкого натра при 100° и, наконец,
концентрированной царской водкой в течение суток при
температуре 100°; в результате этих обработок прочность волокна не
изменилась. Волокно устойчиво также к действию всех обычных сильных
окислителей. Пока неизвестны растворители (за исключением
некоторых, полностью фторированных соединений), растворяющие
425

тефлон при температурах до 300J. При высоких температурах
и давлении тефлон разрушается газообразным фтором и трехфто-
ристым хлором. По химической стойкости и термостойкости
тефлон превосходит все синтетические волокна.
Так как тефлон совершенно не поглощает воду, красители
им почти не воспринимаются, но красители для ацетатного
волокна окрашивают тефлон.
Применение
Специфическими свойствами волокна из политетрафторэтилена
(ПТФЭ) являются высокая химическая и термическая стойкость,
устойчивость к действию растворителей, хорошие физико-меха,
нические и электрические показатели, крайне низкий коэффициент
трения, объясняющий воскообразность волокна на ощупь, крайне
высокая гидрофобность и почти полное отсутствие сродства к
красителям. Эти свойства исключают применение тефлона для
изготовления обычной одежды, и в то же время делают это волокно
очень ценным для технического использования. Следует также
добавить, что цена 1 кг волокна составляет 11 фунтов стерлингов
{29 долларов); поэтому по крайней мере в настоящее время волокно
может применяться лишь для исключительно важных
технических целей. Если потребности в волокне не будут возрастать, цены
на него должны понизиться; пока еще высокая цена тефлона
объясняется не высокой стоимостью сырья, а сложностью
технологического процесса получения волокна. В настоящее время области
использования волокна тефлон ограничиваются рядом
специальных технических изделий, основными из которых являются
следующие.
Сальниковые набивки в насосах химических
производств. Эта область использования тефлона определяется не
только высокой химической стойкостью волокна, но также и очень
низким коэффициентом трения. Сальниковые набивки из волокна
тефлон испытывались в насосе, перекачивающем дымящую A02%-
ную) азотную кислоту. После семи месяцев эксплуатации
сальниковая набивка все еще была в хорошем состоянии, в то время как
срок службы наилучших применявшихся ранее набивочных
материалов не превышал двух-трех недель. Тефлоновая сальниковая
набивка в насосе, перекачивающем 40—78%-ные растворы едкого
натра с температурой 165е, служит 11 дней, в то время как
наилучшие из использованных ранее материалов выдерживали от двух
до четырех дней. Ряд других испытаний дал высокие результаты;
таким образом, применение тефлона в химической
промышленности позволяет разрешить некоторые из встречающихся
затруднений. Качество сальниковых набивок из волокна тефлон
улучшается при пропитке их дисперсией политетрафторэтилена,
являющейся смазочным материалом.
426

Фильтровальные ткани из волокна тефлон,
применяемые для фильтрации агрессивных жидкостей, очень хорошо
ведут себя в эксплуатации и ввиду отсутствия адгезии они легко
очищаются от осадков или шлама. Тефлоновые ткани успешно
используются для очистки от твердых частичек горячих
агрессивных газов.
Волокно тефлон применяется также для изготовления
прокладочных тканей, тканей для покрытия каландров прачечного
оборудования и пресспатных машин, электроизоляционной ленты
и электроизоляции проводов, работающих в агрессивных условиям,
и различных шнуров.
Большое внимание было уделено получению пряжи из
штапельного волокна тефлон, очень скользкого на ощупь, что является
нежелательным свойством при использовании тефлона для
изготовления защитных покрытий. Обычными методами из этого
волокна изготовить ткань почти невозможно, так как кардная
ватка и чесальная лента расползаются ввиду отсутствия сцеп-
ляемости между скользкими волокнами. Наиболее приемлемым
оказался способ прямого прядения, в котором процесс
кардного чесания исключен. При беспорядочном разрыве штапельных
волокон образуется толстая ровница с низкой круткой;
непосредственно после этого ровницу вытягивают до получения пряжи
требуемого номера и скручивают. Получаемая ткань обладает
на ощупь значительно меньшей воскообразностью и меньшей
скользкостью, чем ткань из филаментарной тефлоновой нити.
На основе тефлона получают пряжу типа таслен; таслен
является текстурированной тефлоновой нитью, которая на ощупь
похожа на волокна, получаемые по сухому способу прядения.
Тефлон не ядовит, но при нагревании выше 200° он выделяет
ядовитые газы, поэтому при работе с ним необходима хорошая
ентиляция.
ЛИТЕРАТУРА
J Т. Rivers and R. L. F г а п k 1 і n, Text. Res. J., 26, 805—811, 1956.
K. L. Berry, U. S. Pat. 2, 559, 750, 1951; assigned to du Pont.
E. I. du Pont de Nemours & Co., Brit. Pat. 689, 801, 1953.
Глава XXXVI
стекловолокно
Идея получения волокна и тканей из стекла имеет вековую
давность. Еще в 1841 г. на съезде Британской Ассоциации в
Манчестере демонстрировалась машина для формования стеклянного
волокна. Эта машина представляет интерес с той точки зрения,
427

что она имела простое приспособление, явившееся прототипом
современных фильер. Однако с тех пор и почти до наших дней не было
достигнуто реальных успехов в области получения стеклянного
волокна.
В период 1914—1918 гг. Германия испытывала недостаток в
асбесте, в связи с чем были предприняты попытки замены его
стекловолокном. Была изготовлена примитивная прядильная машина,
на которой волокно вытягивали из размягченной путем
нагревания стеклянной палочки. Это волокно наматывали на
вращающийся барабан до тех пор, пока на нем не образовывалась
сплошная лента. Несмотря на то, что впоследствии были сделаны
некоторые усовершенствования, в частности замена ножного привода
механическим, текстильное волокно в то время не было получено.
В 1931 г. в США был разработан метод формования стеклянного
волокна путем продавливания расплавленной стеклянной массы
через тонкие отверстия. В настоящее время стеклянное волокно,
пряжа и ткань выпускаются также в Англии и в других странах.
Стеклянное волокно непригодно для изготовления одежды,
однако существует целый ряд областей, где использование его
дает удовлетворительные результаты.
Химический состав
Первичными компонентами стекла являются кварцевый песок,
известняк и другие соединения, такие как гидрат окиси
алюминия, кальцинированная сода и бура. Соотношение между этими
компонентами изменяется в зависимости от того, с какими
показателями желают получить стекло; так, стекловолокно с высокими
электроизоляционными свойствами и стекловолокно, устойчивое
к действию агрессивных химических агентов, имеет различный
состав исходных смесей. Стекло, наиболее простое по составу,
может быть получено сплавлением песка, соды и известняка. При
сплавлении этих компонентов не происходит образования
определенного химического соединения и кристаллизации получаемой
массы. Атомы соединяются между собой в нескольких различных
сочетаниях: отсутствует четкое чередование образующихся групп,
характерное для кристаллического состояния. Стекло следует
рассматривать как переохлажденную жидкость, имеющую такую
высокую вязкость, что течение ее затруднено. Стеклянное волокно
и ткань представляют собой стекло.
Производство
Филаментарная нить. Партии отборного кварцевого песка,
известняка, соды и буры (или других добавок) сплавляют в
электропечи. Из образующегося стекла формуют шарики диаметром
около 16 мм (в 1 кг их насчитывается около ПО шт.). После
сортировки кондиционные шарики плавят в платиновой электропечи
428

и по достижении требуемой температуры продавливают расплав
через отверстия (околоЮО шт.), находящиеся в дне печи.
Образующиеся волокна собирают в пучок, замасливают и наматывают
на паковку в виде мотка. Из одного шарика получают примерно
около 150 км элементарного волокна. Скорость формования очень
высока и достигает 2000 м/мин. После намотки нить может быть
подвергнута крутке и обычным текстильным операциям.
Формование штапельного стекловолокна. Ткани из
штапельного стеклянного волокна применяются главным образом для
изготовления фильтрополотен для химических производств. По этой
причине штапельное волокно формуют из стекла специальных
сортов, устойчивых к действию химических реагентов. Как и при
формовании филаментарной нити, в печь загружают шарики и
продавливают расплав через отверстия; вытекающие со дна печи
волокна струей пара из форсунки режутся на отрезки длиной от 150
до 375 мм и попадают на вращающиеся барабаны, а с него — в
картонный таз, где и собираются в виде ленты. Лента может быть
вытянута и скручена в пряжу.
Получение стеклянной ваты. Расплавленное стекло вытекает
через очень тонкие отверстия, расположенные в донной части печи
в виде тонких струек, которые режутся струей пара высокого
давления, выходящей с большой скоростью из форсунки, на короткие
отрезки. Резаное волокно собирается на конвейерной ленте в виде
рыхлого слоя толщиной около 25 см. Рыхлую массу
спрессовывают до желаемой толщины и режут на пластины нужных
размеров. Стеклянная вата используется только в качестве
изоляционного материала.
Свойства
Ценными свойствами стеклянного волокна являются высокая
прочность, термостойкость, негорючесть, гидрофобность и
высокая химическая стойкость. Волокно обладает малой гибкостью
и растяжимостью; чем тоньше элементарное волокно (диаметр его
обычно равен около 0,008 мм), тем более гибка нить. Разрывное
удлинение волокна равно всего лишь около 2% и является
слишком низким для большинства текстильных целей. Стекловолокно
является тяжелым волокном, удельный вес его 2,5—2,7, т. е.
такой же, как и у алюминия. Стеклянная вата, будучи рыхлой
массой, содержащей большое количество воздуха, имеет удельный
вес около 0,025. Стеклянное волокно не размягчается при
температурах до 700°; оно сорбирует ничтожные количества влаги,
которыми можно пренебречь, поэтому волокно можно эксплуатировать
и в условиях очень высокой влажности. Микрофотографии
поперечного среза и продольного вида стекловолокна представлены
на рис. 121 и 122.
Высокая прочность волокна заслуживает внимания. Прочность
волокон, как правило, увеличивается с повышением ориентации
макромолекул и степени кристалличности.
429

Рис. 121. Микрофотография поперечного среза нити
из стекловолокна (увеличено в 1000 раз)
Рис. 122. Продольный вид нити из стекловолокна.
Увеличено в 100 раз

Возникает вопрос, почему стеклянное волокно, не являющееся
кристалличным, имеет высокую прочность? Все другие волокна
лишь частично кристалличны; поэтому полагают, что разрыв их
происходит по дефектным местам в кристаллической структуре,
где соседние кристаллы расположены неупорядоченно.
Ориентация уменьшает количество дефектных мест в волокне, за счет чего
возрастает его прочность. Стеклянное волокно, являющееся
полностью аморфным, свободно от таких дефектных мест и поэтому
весьма прочно*.
Крашение
Стекловолокно не обладает сродством к красителям. Попытки
улучшить накрашиваемость стеклянного волокна путем
выщелачивания его поверхности не увенчались особым успехом. Тем не
менее, автор заметил, что сетка из стеклянного волокна, в которую
складываются мотки шерсти для крашения под давлением, после
многократного использования приобрела окраску пастельного
тона. Несомненно, разъедание или выщелачивание поверхности
стеклянного волокна, имеющее место при его продолжительной
эксплуатации, оказывается достаточным для адсорбции
поверхностью волокна некоторого числа частичек красителя.
Существуют два метода крашения стеклянного волокна,
заключающиеся в следующем:
1. Крашение расплавленного стекла минеральными
пигментами непосредственно перед формованием волокна. Этот метод,
обеспечивающий получение прочно окрашенного волокна,
неприемлем с точки зрения производственников, так как в этом случае
необходимо накапливать на складе большие запасы готового
волокна, окрашенного в различные цвета. Поэтому в массе волокно
окрашивают лишь в ограниченное число цветов. Переход от одного
красителя к другому является очень трудоемким процессом,
гак как связан с кропотливой работой по очистке оборудования
(чанов, труб и т. п.).
2. Развитие второго метода, так называемого коронайзинг-про-
цесса, расширило области применения стеклянного волокна от
специальных огнезащитных изделий до нарядных декоративных
тканей. Процесс состоит из трех стадий:
1) нити в стеклоткани имеют стремление сползать и скользить,
поэтому стеклоткань пропитывают коллоидным раствором
силиката, например, ситона; эта обработка препятствует расползанию
гкани и предохраняет ее от заломов при последующих операциях;
2) ткань, пропитанную силикатом, подвергают отжигу,
пропуская ее через горячую печь; при этом волокно приобретает изви-
* Приведенное автором объяснение неверно. Причиной высокой прочности
стеклянного волокна является не отсутствие «дефектных» мест и аморфная
структура стеклянного волокна, а наличие поперечных химических связей между
молекулами. (Прим. ред.)
431

тость, что придает ткани мягкость и очень высокую устойчивость
к сминанию; большое количество такой ткани выпускается для
переработки в текстильной промышленности. При отжиге
присутствующие на ткани шлихта или аппрет сгорают, а силикат остается
на волокне и оказывается связанным поверхностью волокна более
прочно, чем до тепловой обработки;
3) после отжига ткань пропускают через водную ванну,
содержащую красящий пигмент и смолу (обычно применяется латекс),
обеспечивающую приклей пигмента к волокну; примерный состав
этой ванны следующий:
Пигмента (см. стр. 541) 5 частей
Бутадиенакрилонитрильного латекса . . 10 „
Воды 85
Ткань затем сушат при 160°. На этой стадии процесса
связующее вещество (латекс) еще не обеспечивает высокой прочности
окраски к стирке; для этого необходима еще одна операция —
обработка ткани разбавленным водным раствором смешанной сте-
ариново-солянокислой соли хрома и окончательная сушка при 120'.
Указанная соль хрома выпускается в виде дисперсии в изобути-
ловом спирте, называемой квилоном.
Печатание
По стеклоткани возможна фотофильмпечать, осуществляемая
по методу, очень похожему на только что описанный. Первые
Две стадии этого метода — пропитка ткани силикатом и отжиг
в печи при 650° — описаны выше. Ткань слегка обрабатывают ка-
тионактивным мягчителем, являющимся смазочным материалом.
Следующей стадией является собственно фотофильмпечать. В этом
случае применяется латексная эмульсия другого состава;
печатную краску загущают альгинатом натрия. В состав пасты вводят
пигмент. Большинство диспергируемых в воде красителей в этом
случае дает удовлетворительные результаты. Печатную краску
при помощи ракли протирают через шаблон, После печатания
ткань подвергают пятиминутному прогреву при 160°,
обрабатывают раствором стеариново-солянокислого хрома, сушат в течение
15 мин. при 120°, промывают теплым мыльным раствором и опять
сушат.
Разработаны условия процесса печатания по тканям из
стекловолокна на роликовых машинах. Применение роликовых
печатных машин наиболее целесообразно при выпуске больших
количеств ткани в одном ассортименте. Фотофильмпечать обычно
применяется в тех случаях, когда выпускают небольшие партии
ткани с заданным рисунком. Стеклоткань несминаема, обладает
водоотталкивающими свойствами, приятна на ощупь, хорошо
драпируется, негорюча и не нуждается в глажении.
Другим методом получения узоров на тканях из стекловолокна
432

является нанесение рисунка на пленку и затем соединение ткани
с такой пленкой. Абажуры, изготовленные из ткани,
расцвеченной по этому способу, являются огнестойкими и легко моются.
Применение
Хотя свадебные платья, изготовленные из стеклоткани, очень
красивы, все же до настоящего времени стеклянное волокно мало
пригодно для изготовления одежды. Стеклянное волокно
неустойчиво к истиранию: отдельные волоконца при изгибании ткани
ломаются, и она становится ворсистой. Кроме того, стеклянное
волокно не поглощает влаги и на ощупь кажется холодным: оно
«холодит» кожу. У стеклянного волокна отсутствует
растяжимость — свойство, необходимое для волокна, предназначаемого
для изготовления одежды.
Считают, что стеклянное волокно является дополнением к
природным волокнам, но не заменяет их. Перечислим области
применения стекловолокна.
Негорючие ткани для абажуров,
брезентов, сит, занавесей, чехлов, скатертей
и т. п. Если горящая сигарета упадет на такую ткань, она не
плавится и не загорится. Ткани этого типа изготавливаются
преимущественно из стеклянной филаментарной нити.
Спасательные лодки на нефтеналивных судах снабжают
чехлами из стеклоткани, защищающими лодку от капель горящей
нефти, разбрызгиваемой вокруг судна при пожаре.
Ткани из стеклянного штапельного
волокна используются в основном для фильтрации. Из
стеклянного штапельного волокна изготавливают ламповые фитили и
канаты.
Тесьма, ткани, трубчатая оплетка и сами
нити из стекловолокна используются в качестве изоляционных
материалов. Стеклянные нити используются для обмотки медного
провода и оплетки высоковольтных кабелей. Стеклянное волокно
используется для армирования и усиления изоляционной ленты
из пластиков. При перегрузке электродвигателя изоляция его
обмоток, изготовленная на основе каучука, начинает гореть; изоляция
из стекловолокна не обладает этим недостатком.
Электродвигатели с изоляцией из стекловолокна особенно необходимы при
эксплуатации в условиях очень высокой влажности и на
производствах, где имеется выделение агрессивных газов. Применение
стекловолокна в качестве электроизоляционного материала делает
обмотку более легкой; это обстоятельство дает возможность
облегчить такие приборы, как например пылесосы.
Стеклянная вата является идеальным
теплоизоляционным материалом (применяется при строительстве домов,
а также для изоляции трубопроводов, цилиндров и т. д) и
хорошим звукоизоляционным материалом.
28 Монкрифф 442 433

Укажем на ряд новых областей, в которых стеклянное волокно
также нашло применение.
Пожарные одеяла. Одеяла, изготовленные из
стеклянного волокна и пропитанные синтетическими смолами,
используются на промышленных предприятиях для тушения огня.
Аварийные мешки. Мешки из стекловолокна,
обработанные синтетическими смолами,с надписями, вытканными
стеклянным волокном, используются нью-йоркским Федеральным
резервным банком для транспортировки документов по воздуху.
Защита от радиации. Одежда, изготовленная из
стеклянного волокна, в состав которого входят окислы свинца,
используется для защиты от рентгеновских лучей и ?-частиц.
Насадочный материал для
ректификационных колонн. Стеклянное волокно применяют в
качестве насадки колонн для ректификации технического этилового
спирта.
Лодки. Пластики, армированные стеклянным волокном,
обладающие высокой прочностью к удару и рядом других ценных
свойств, используются для изготовления лодок.
Армирование бумаги. Стеклянное волокно
используют для армирования бумаги, идущей на изготовление почтовых
пакетов и мешков, предназначенных для однократного
использования.
ЛИТЕРАТУРА
J.M. Matthews, «Textile Fibres», 6th Edn., London, 1954.
Atkinson, Trans. Amer. Inst. Elect. Eng., 1939 E8).
Owens-Corning Fiberglas. Corp., «Fiberglas, An Engineering Material», «British
Rayon Manual», 39—40. Manchester, 1947.
M. Steiner, «Preliminary Processing and Weaving», Textile Industries,
109, Jan. 1951.
R. F. С а г о s є І 1 і, «Dyeing., Printing and Finishing», ibid., 107, Jan.
1951.
J. D. N о r d a h I, «Manufacturing Glass Fabrics», ibid., 95, May 1950.
L. P. В і e f e 1 d and T. E. P h і І і p p s, «Sizes for Glass Textiles for
Reinforcing Polyester Fabrics», Amer. Dyestuff Rep., Aug. 18, 1952.
«Fiberglas Bibliography». 3rd Edn., Toledo, 1950.
Глава XXXVII
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НИТИ
Металлические нити являются самым первым волокном,
изготовленным человеком за тысячи лет до создания нейлона и
вискозного шелка. Мастера античного мира и наиболее высокоразвитых
древних цивилизаций достигли высокого совершенства в ручном
434

ткачестве; созданные ими узоры, расшитые золотом, сохранились
и до наших дней. Персы ткали золотом изумительные ковры;
индусы расшивали золотыми нитями сари. Металлические нити
имели форму узенькой ленты; их зачастую скручивали с другой
нитью, например хлопчатобумажной, или обвивали вокруг нее.
Металлические нити (за исключением нитей, изготовленных из
золота, являющегося слишком дорогим металлом, чтобы
использовать его для обычных целей) обладают тем недостатком, что
постепенно темнеют и тускнеют на воздухе. Второй недостаток,
общий для всех металлических нитей, заключается в том, что они
перетираются одна о другую и острыми краями царапают и
повреждают кожу. Металлические нити всегда применялись для
декоративных целей.
Химический состав
Выпускаемые в настоящее время металлические нити дешевы
и представляют собой алюминиевую нить, покрытую тонким слоем
пластической массы. Для покрытия металлических нитей
применяются главным образом пластические массы двух типов. Одним
из них является ацетобутиратная пленка; вторым, обладающим
более высокими свойствами, — полиэфирная пленка майлар,
близкая по химическому составу к волокнам дакрон и терилен.
Смешанный уксусно-масляный эфир целлюлозы (ацетобутират)
используют при изготовлении металлических нитей более охотно,
нежели ацетилцеллюлозу, главным образом потому, что смешанный
эфир обладает более низкой температурой плавления (следует
напомнить, что вообще эфиры целлюлозы не плавятся без
разложения) * и более удобен в работе.
Получение
Исходным материалом для изготовления металлических нитей
является алюминиевая фольга толщиной 0,01 мм, выпускаемая
в рулонах шириной около 50 см. Фольгу с обеих сторон
обрабатывают термопластичным связующим, к которому примешан
красящий пигмент. Обработанную фольгу нагревают до 90—95°,
накладывают на обе ее поверхности прозрачную ацетоб ути ратную пленку
и пропускают через вальцы типа отжимных, создающие давление
около 140 кг/см2. Полученную слоистую пленку режут на ленточки
требуемой ширины; наиболее часто употребляется металлическая
нить шириной 0,4 мм, однако используют нити и другой ширины —
от 3,2 до 0,2 мм.
* Некоторые эфиры целлюлозы, например триацетилцеллюлоза, легко
плавятся без разложения. Ацетобутират целлюлозы имеет нерегулярное строение
и легче растворяется в доступных растворителях, например в ацетоне.
(Прим. ред.)
28* 435

Состав связующего, используемого при получении слоистой
пленки, очень важен; однако сведения о нем обычно не
публикуются. Более половины выпускаемой продукции приходится
на долю «золотой» металлической нити, цвет которой достигается
добавлением оранжево-желтого красителя в связующую
композицию. Следующим по значению цветом является «серебряный» — цвет
самого алюминия, не тускнеющего с течением времени.
Выпускаются металлические нити и других цветов — бронзового,
изумрудного, голубого-павлиньего, ярко-красного, цвета
вороненой стали; алюминиевая основа придает всем этим нитям яркий
блеск. Иногда вместо обычных красителей используют
полупрозрачный пигмент, применяемый для раскрашивания фарфора; в этом
случае получаемые нити обладают притушенным блеском.
Многоцветные эффекты в металлических нитях, например, чередование
красного и зеленого цвета по длине нити, достигают применением
пленки из пластмассы, подвергнутой предварительно печати. •
Свойства
Яркость. Преимуществом металлических нитей является их
блеск. Так как основой металлической нити является нетускнею-
щий с течением времени алюминий, покрытый слоем пленки,
морская вода, хлорированная вода плавательных бассейнов и
климатические влияния не оказывают на нить никакого воздействия.
Покрытие нити слоем пластической массы делает ее гибкой и до
некоторой степени эластичной.
Прочность. Прочность металлических нитей, покрытых ацето-
бутиратной пленкой, невысокая, однако вполне достаточная для
использования этих нитей в ткачестве как в качестве основы, так
и в качестве утка без применения вспомогательных усиливающих
нитей; если необходима повышенная прочность, металлические
нити усиливают, обвивая их спиралью вокруг нейлоновой или
вискозной нити. Металлические нити, покрытые пленкой майлар,
значительно прочнее ацетобутиратных, что объясняется большей
прочностью полиэфирной пленки. Эти нити могут быть успешно
использованы в ткачестве и трикотажном деле. В настоящее время
получаются ткани, состоящие целиком из металлических нитей,
покрытых пленкой майлар.
Действие повышенных температур. Металлические нити,
покрытые ацетобутиратом, выдерживают стирку при температурах
до 70°; при более высоких температурах происходит расслаивание
нити. Нити, покрытые полиэфирной пленкой, устойчивы к стирке
с кипячением и к действию температур до 145°.
Прочность окраски. При изготовлении металлических нитей
используются, красители с высокой светопрочностью.
Действие растворителей для сухой чистки. Для чистки изделий,
в состав которых входят металлические нити, покрытые ацетобу-
4с6

тиратнои пленкой, следует применять растворители,
рекомендуемые для изделий из ацетатного волокна.
Шитье. Изделия, содержащие металлические нити, можно
легко сшивать; узлы па этих нитях прочны.
Тиснение. Благодаря термопластичности поверхностной пленки
металлических нитей они могут быть легко подвергнуты тиснению
с получением устойчивого эффекта.
Устойчивость к различным воздействиям. Металлические нити
не поедаются личинками моли; устойчивость к действию
химических реагентов и биологических воздействий определяется
составом пленки — покрытия. Нить с покрытием из полиэфирной
пленки имеет очень высокую устойчивость к указанным воздействиям.
Эластичность. Выпускается также эластичная нить, основой
которой является резиновая нить, обвиваемая металлической нитью.
В то время как применяемые ранее металлические нити были
дороги, тускнели с течением времени, были грубыми на ощупь
и с трудом поддавались чистке, современные металлические нити
не имеют всех этих недостатков.
Крашение
Наилучшие цветовые эффекты в готовых изделиях
достигаются при использовании окрашенной пряжи.
В случае необходимости можно, однако, красить готовые ткани,
содержащие металлические нити. Так, ткани с нитями, покрытыми
полиэфирной пленкой майлар, можно красить при кипячении;
бутиратное покрытие выдерживает температуры красильной
ванны, не превышающие 70°.
Обычно при крашении тканей, содержащих металлические
нити, важно окрасить не эти нити, а пряжу —
хлопчатобумажную, нейлоновую и т. п.; в этом случае необходимо подбирать
красители, которые не окрашивают металлические нити, т. е.
избегать применения главным образом дисперсионных красителей.
Если нужно красить металлические нити, можно применять
красители, используемые для крашения ацетатного волокна и
терилена.
Применение
Металлические нити используются исключительно для
декоративных ЦЄЛЄЙ.
В настоящее время в США выпускается в год около 1360 m
металлических нитей. Металлические нити в настоящее время
весьма популярны; существует мнение, что эта популярность
определяется не временными соображениями моды, а их дешевизной
и красотой.
Наиболее широкое применение в настоящее время
металлические нити (люрекс) нашли при изготовлении обивочных тканей
для автомобилей, выпускаемых в США различными фирмами.
437

Введение блестящих нитей в ткани, предназначенные для
пошива дамского платья, блузок и юбок, придает готовым
изделиям нарядный вид. Обивочные ткани, шнурки для обуви,
купальные костюмы, скатерти, материалы для упаковки таких предметов
как парфюмерия и ликеры, являются ассортиментом, в котором
металлические нити уже давно используются. Металлические нити
применяются для украшения риз. В очень коротко нарезанном
виде их используют как конфетти и под названием «цинк» — для
создания блестящих и красивых пятен на винилитовых
покрытиях полов.
Эластичная пряжа на основе металлических нитей успешно
используется при изготовлении женских сандалий. В Париже
особенно модны вечерние дамские туфли из белого вискозного шелка,
вышитые блестящей серебряной нитью. Дневные и вечерние
дамские платья, украшенные блестящими нитями типа люрекс, носят
без драгоценных камней.
ЛЮРЕКС ММ
Металлические нити люрекс «мелтон», называемые также
стандартным или бутиратным люрексом, состоят из алюминиевой
фольги, покрытой с двух сторон ацетобутиратной пленкой.
В люрексах мелтон-майлар (ММ) и MF алюминиевая основа нити
также заключена между двумя слоями пленки, но не
ацетобутиратной, а полиэфирной.
Люрекс ММ отличается от только что описанных и требует
особого рассмотрения. При изготовлении люрекса ММ за основу
берут металлизированную (путем напыления алюминия в вакууме)
полиэфирную пленку майлар, которую склеивают или с одним
слоем прозрачной полиэфирной пленки или с двумя слоями
прозрачной пленки. Краситель вводят в состав клеящей композиции.
Главное отличие люрекса ММ от люрексов других типов
заключается в том, что металлическая основа его состоит из множества
отдельных частичек, а не из сплошной ленты металла. Такая
конструкция люрекса ММ определяет его большую мягкость и меньшую
толщину, а также целый ряд других, рассматриваемых ниже
показателей.
Разрывная прочность люрекса ММ вполне удовлетворительная.
Устойчивость к действию химических реагентов. Хотя
металлическая основа люрексов и покрыта с двух сторон пленкой из
пластической массы, однако со стороны продольного среза она
ничем не защищена; но так как поверхность металла в этом месте
невелика, потускнение люрекса при соприкосновении с воздухом
почти не имеет места; действие химических реагентов, не
вызывающих растворения алюминия, также незначительно.
Если люрекс (любой из трех описанных типов) поместить
в раствор едкого натра, алюминий, соприкасаясь, со щелочью
438

незащищенной стороной, постепенно полностью растворяется.
Действие химических реагентов на люрекс ММ несколько меньше,
чем на люрекс MF. Укажем для примера, что люрекс ММ вполне
устойчив к действию 2%-ного раствора соляной кислоты с
температурой 99° в течение 2 час; аналогичная обработка люрекса MF
приводит к полному растворению его металлической основы.
Отметим, что люрексы ММ и MF неустойчивы к действию трихлор-
этана, применяемого иногда для сухой чистки, и при обработке
им расслаиваются. Гексахлорэтан не оказывает разрушающего
действия на люрексы ММ и MF. Серный эфир является
растворителем, безвредным для бутиратного люрекса.
Устойчивость к истиранию. Люрекс ММ обладает высокой
устойчивостью к истиранию; по этому показателю люрексу MF
можно дать хорошую оценку, а бутиратному люрексу —
удовлетворительную.
Гибкость. Число двойных изгибов, выдерживаемых
люрексом ММ до разрушения, в 4 раза выше, чем у люрекса MF, и в 70 раз
выше, чем у бутиратного люрекса.
Электропроводность. Электропроводность люрекса ММ
значительно ниже, чем металлических нитей других двух типов,
так как их основой служит алюминиевая фольга, являющаяся
хорошим проводником. Металлические нити не следует
перерабатывать на ткацких станках с остановом, приводящимся в движение
путем контакта с электрической проводкой.
Прочность. Разрывная длина бутиратного люрекса — 2,7 р. км,
люрекса MF — около 6,3 р ¦ км и люрекса ММ — около 11,25 р. км.
Удлинение. Если разрывное удлинение бутиратного люрекса
составляет около 30%, этот показатель у люрексов MF и ММ
значительно выше и достигает 140%. Обратимость деформации у
люрексов MF и ММ при малых растяжениях выше, чем у бутиратного
люрекса. Чрезмерное растяжение люрекса приводит к ухудшению
внешнего вида металлических нитей. Главное отличие люрекса ММ,
получаемого напылением металла на пленку в вакууме, от
металлических нитей заключается в его мягкости и гибкости.
НУМЕРАЦИЯ
Металлические нити характеризуются шириной (обычно в
долях дюйма) и суммарной толщиной двух слоев пленки — в
тысячных долях дюйма. Последний показатель не характеризует общей
толщины нити, так как не учитывает толщины алюминиевой основы
и двух слоев связующего. Так, например, бутиратный люрекс 260,
имеющий общую толщину 0,0032 дюйма @,0815 мм), состоит из
двух слоев ацетобутиратной пленки, каждый — толщиной
0,00130 дюйма @,0330 мм) и алюминиевой основы толщиной
0,00045 дюйма @,0114 мм); таким образом, на долю каждого из
слоев связующего приходится по 0,00008 дюйма @,00203 мм).
Метрический номер люрекса 260 при ширине нити 1/64 дюйма
@,4 мм) составит примерно 20,
439

ЧАСТЬ V
РАЗЛИЧНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОТДЕЛКИ ВОЛОКОН
Глава XXXVIII
БОРЬБА СО СТАТИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ
ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ВОЛОКОН
Если волокно обладает свойствами изолятора, в процессе
ткачества или вязания трикотажа при трении нити о детали машины
возникают заряды статического электричества. Появление
статического электричества может иногда вызывать затруднения даже
при переработке натуральных волокон; так, утром сухого
морозного дня, когда волокно и окружающий его воздух содержат
мало влаги, бывает трудно начать процесс ткачества шерстяной
пряжи.
При переработке ацетатного волокна, обладающего
пониженным влагопоглощением F,5% влаги от веса волокна вместо 11%
для вискозного шелка), возникают еще большие трудности. Это
волокно явилось первым волокном с пониженной гидрофиль-
ностью, обусловившей ряд трудностей в начале его переработки,
которые с течением времени были преодолены. Когда появился
нейлон, являющийся еще более гидрофобным волокном и хорошим
изолятором и обладающий еще более высокой способностью
накапливать заряды статического электричества, и позднее, когда
появился ряд других синтетических, крайне гидрофобных волокон,
назрела проблема удаления статического электричества при их
переработке.
В большинстве случаев, за исключением морозных или очень
сухих дней, натуральные волокна содержат влагу в количествах,
достаточных для того, чтобы возникающие при трении заряды
статического электричества стекали в землю. Высокие
электроизоляционные свойства синтетических волокон препятствуют
этому, и до тех пор, пока не будут приняты специальные меры,
статическое электричество будет доставлять массу хлопот.
Существует четыре способа борьбы со статическим
электричеством.
Кондиционирование воздуха. В текстильных
и ткацких цехах поддерживают теплую влажную атмосферу.
440

Заряды статического электричества стекают в землю по
увлажненному волокну. Этот старый прием был использован на лучших
ткацких фабриках до появления синтетических волокон.
Обработка волокна антистатическими
агентами. Волокно непосредственно перед приемом на бобину
обрабатывают специальными средствами, улучшающими его
электропроводность. Для этой цели наиболее широко применяется
раствор олеиновокислого триэтаноламина. Если антистатические
агенты удаляются с волокна при каких-либо мокрых обработках,
2
Рис. 123. Устройство элиминатора:
/ и 2 — положительно и отрицательно заряженные электроды
—разрядники; 3 — сепаратор, изготовленный из диэлектрика, например, из аце-
тилцеллюлозы (показан неполностью); 4 — алюминиевый корпус;
потенциал электродов 1 и 2 — 12 000 в
обычно для дальнейшей нормальной переработки необходимо
повторить нанесение на волокно подобных веществ.
Ионизаторы высокого напряжения.
Небольшие ионизаторы воздуха устанавливаются поблизости от
ткацких станков или сновальных машин. Очень высокие электрические
потенциалы, приложенные к точечным поверхностям, разряжаются
через воздух, вызывая его местную ионизацию, облегчающую сте-
кание зарядов статического электричества с волокна. На рис. 123
изображен такой ионизатор (элиминатор), нашедший в настоящее
время широкое применение.
Радиоактивная ионизация воздуха.
Радиоактивные элементы, в частности радий, излучают а-частицы,
являющиеся ядрами гелия, которые, проходя через воздух,
вызывают его ионизацию. Для ионизации воздуха и снятия
электростатических зарядов с волокна около ткацких станков
устанавливаются пластины, покрытые соединениями радия;
однако а-частицы являются опасными для человека и могут вызывать
у него образование опухолей; таким образом, трудность
заключается в необходимости создания радиоактивности, достаточной
для предотвращения накапливания зарядов статического электри-
441

чества на волокне, и в то же время в обеспечении безопасных
условий труда. Это затруднение было разрешено путем замены радия
искусственным радиоактивным изотопом таллий 204. Этот элемент
получают путем ядерной бомбардировки в атомном реакторе
обычного таллия, являющегося смесью изотопов с атомными весами
203 и 205. При этом атом таллия 203 захватывает один нейтрон
и превращается в атом радиоактивного изотопа 204. Таллий 204
является непрерывным датчиком ?-частиц — быстрых
электронов, обладающих ничтожной массой и представляющих для чело-
L __ _^
a б
Рис. 124. Загрязнение на полотне основовязаного трикотажа,
выработанного:
а — без элиминатора; б — с применением радиоактивного элиминатора
(ионизатора)
века значительно меньшую опасность чем а-частицы. Применение
в небольших количествах таких радиоактивных изотопов, как
таллий 204, излучающих ?-частицы, совершенно безопасно.
Радиоактивный ионизатор (элиминатор), разработанный в
Британской исследовательской ассоциации хлопковой
промышленности, состоит из круглой пластинки диаметром около 50 мм,
содержащей таллий 204 в количестве двух милликюри. Ионизатор
устанавливается у ткацкого станка; в течение рабочего дня он
обычно находится в свинцовом кожухе, поглощающем ?-частицы
и препятствующем облучению рабочего. Естественно, в это время
ионизатор неэффективен. Перед уходом с работы, в конце рабочего
дня рабочий вынимает радиоактивную пластинку из кожуха и
подвешивает ее над ткацким станком до утра. За ночь ?-частицы,
излучаемые элиминатором, ионизируют окружающий воздух;
442

ионизированный воздух способствует быстрому стеканию зарядов
статического электричества.
Если не бороться со статическим электричеством,
электризующееся волокно притягивает из воздуха бесчисленные мельчайшие
частички пыли, которые настолько сильно прилипают к волокну,
что не могут быть удалены при последующих операциях.
На рис. 124 иллюстрируется такое загрязнение основовязаной
трикотажной ткани (для сравнения показана ткань, полученная
с применением элиминатора на основе таллия 204). Следует
добавить, что период полураспада (время, в течение которого
радиоактивность изотопа уменьшается вдвое) для таллия 204 составляет
3,5 года. Таким образом, срок эффективного действия таллиевого
элиминатора составляет около 5 лет, после чего изотоп необходимо
обновить. Вместо таллия 204 можно также использовать
радиоактивный изотоп стронций 90, период полураспада которого равен
25 годам. Продолжительность эффективной работы ионизаторов
на основе этого изотопа достигает 40 лет; кроме того, стронций 90
является более мощным и эффективным датчиком ?-частиц,
поэтому необходимо принять более решительные меры
предосторожности, обеспечивающие безопасные условия работы.
ЛИТЕРАТУРА
Report on Textile Institute Conference, Zurich, Sept. 1956: «Static Electricity
in Textiles». Manchester, 1956.
Глава XXXIX
ТЕКСТУРИРОВАННЫЕ НИТИ
Различные типы пряжи фасонной крутки — букле, штопорная
нить, фасонная нить с шишками — уже давно применяются в
хлопчатобумажной и шерстяной промышленности; такие нити
получаются путем изменения условий крутки, а иногда при соединении
двух нитей из различных волокон; так, например, ацетатное
волокно может быть использовано для создания на
хлопчатобумажной нити периодических утолщений — так называемых шишек.
Различная накрашиваемость компонентов такой пряжи
используется для получения на тканях красивых эффектов. Фасонная
пряжа такого типа имеет лишь ограниченное применение; в
большинстве случаев к нитям фасонной крутки обращаются при
создании новых видов ткани. Химические волокна наряду с природными
могут быть использованы для получения фасонных нитей, однако
этому вопросу не уделяется большого внимания.
Химические волокна благодаря своим специфическим
свойствам пригодны для разнообразного использования. Эти виды
443

фасонной пряжи, а также фасонная пряжа, полученная путем
использования новых свойств химических волокон, например
термопластичности, будут здесь вкратце рассмотрены.
нити креповых круток
Первые креповые нити изготавливались из натурального шелка.
Креповая нить имеет крайне высокую крутку; чем тоньше нить,
тем выше должна быть крутка; так, при номере нити 120
оптимальная величина крутки равна 2800 кручім. Нити креповой крутки
применяются обычно в качестве утка ткани; для основы
используются нити невысокой крутки. При замачивании таких тканей
в воде нити, обладающие высокой круткой, набухают и образуют
сукрутины, что приводит к возникновению специфического
крепового эффекта. У большинства креповых тканей типа марокена
и крепдешина в системе утка чередуются две нити левой крутки
с двумя нитями правой крутки. В некоторых случаях нити левой
и правой крутки чередуются через одну. Вискозный шелк оказался
превосходным материалом для изготовления креповых тканей
и для этой цели его используют в огромных количествах.
Ацетатный шелк с высокой круткой B400—2800 круч'м для нити № 90)
не дает в ткани полноценного крепового эффекта, так как ткани
из ацетатного волокна при отделке не обнаруживают усадки,
необходимой для возникновения крепового эффекта. Впоследствии
было найдено, что из нитей ацетатного шелка, подвергшихся
кручению в атмосфере водяного пара, лучше всего под небольшим
давлением, получаются ткани, которые при последующей отделке
приобретают хороший креповый эффект. Непригодность
ацетатного шелка, скрученного в обычных условиях (в отсутствие пара)
для получения креповых тканей, объясняется отчасти его малым
набуханием в воде, а также пластичностью и легкой
деформируемостью волокна. Кручение в атмосфере пара не изменяет
степени набухания волокна в воде, но вызывает ориентацию
макромолекул, придает нитям некоторую жесткость, а ацетатная
креповая нить приобретает внешний вид высококрученой нити.
Термопластичность является таким свойством ацетатного
волокна, которое дает возможность получить из него хорошую
креповую нить и высокоориентированное волокно (см. стр. 107—108).
НИТИ МУСЛИНОВОЙ КРУТКИ
Величина муслиновой крутки примерно в 2—3 раза ниже,
чем у креповых нитей, и составляет около 800 кручім для нити
№ 90 и 1000 круч'м для нити № 120. При ткачестве обычно
используются нити с одним направлением крутки, например левым, что
делает пряжу более компактной. Как свидетельствует само
название, нити такой крутки используются для изготовления муслина —
легкой ткани полотняного переплетения и ажурных тканей типа
444

гардинных. Как правило, Для изготовления этих тканей
используются исключительно филаментарные нити бесконечной длины,
а не штапельная пряжа.
ФАСОННАЯ НИТЬ С ШИШКАМИ
При формовании вискозного шелка очень важным
показателем является равномерность получаемой нити по номеру,
обеспечивающая получение однородных тканей. Колебания нити по
номеру не должны превышать З^б. При получении же фасонной нити
с шишками формуют волокно, состоящее из чередующихся между
собой тонких и толстых участков, каждый длиной в несколько
сантиметров. Номер этих участков различается в несколько раз.
Ацетатное волокно такого типа охотно применяется для
изготовления отделочных тканей.
ТЕРМОФИКСИРОВАННЫЕ НИТИ
Некоторые синтетические волокна обладают
термопластичностью, выраженной сильнее, чем у ацетатного волокна. К таким
волокнам относятся нейлон и терилен; термопластичность этих
волокон обычно используется при тепловой фиксации тканей,
проводимой для стабилизации размеров. Данное свойство используется
также для получения из этих волокон нитей основы (до недавнего
времени главным образом из нейлона, в настоящее время также из
терилена), обладающих новыми свойствами. Ценность таких нитей
заключается не столько в том, что с их помощью могут быть
получены новые модные образцы тканей, сколько в том, что они дают
возможность изготовить предметы широкого потребления,
находящие повседневное применение (мужские носки и дамские чулки
с новыми ценными качествами).
Большинство мужчин, носивших шерстяные носки и носки
из обычного нейлона или терилена, не могло не отметить отсутствия
у последних пружинящих свойств, характерных для изделий из
шерсти. Однако некоторые виды нитей, известных под общим
названием текстурированных, изготавливаемые из нейлона, дают
возможность выпускать носки, обладающие даже большей
пружинистостью, чем шерстяные. Это не значит, что такие носки по всем
показателям превосходят шерстяные, но во многих отношениях,
например по тому, как они легко надеваются, удобно сидят на ноге
и по сроку службы они превосходят шерстяные. Некоторые типы
таких нитей, являющиеся наиболее важными, рассматриваются
ниже.
445

НИТЬ ХЕЛАНКА
Хеланка выпускается в Швейцарии и в ряде других стран *.
Нить этого типа получают обычно из нейлона, однако могут быть
использованы и другие термопластичные волокна. Нить хеланка
обладает высокой растяжимостью, не провисает (свойство,
описываемое как способность облегать, обтягивать контуры) и мягка
на ощупь. При получении пряжи типа хеланки нейлоновую фила-
ментарную нить подвергают высокой крутке, затем термофикса-
Рис. 125. Филаментарная нить нейлона (а) и
пряжа хеланка (б), полученная из этой ннтн
ции и последующей раскрутке. Процесс осуществляют, вероятно,
в несколько стадий. Для уравновешенности пряжу выпускают
обычно состоящей из двух нитей, крученых в противоположных
направлениях.
Элементарные волоконца пряжи типа хеланки обладают
синусоидальной извитостью; наличие извитка, распрямляющегося при
растягивании, дает возможность растягивать пряжу на 400%
от первоначальной длины. При снятии растягивающего усилия
первоначальные размеры пряжи восстанавливаются.
На рис. 125 показана обычная нейлоновая филаментарная
нить (а) и пряжа хеланка, полученная на ее основе (б). Производство
пряжи хеланка начато в 1947 г.; к 1952 г. этот вид продукции
получил широкую известность благодаря эластичным носкам,
изготавливаемым из хеланки. С появлением хеланки был устранен
* В Советском Союзе эластичная нить на основе капрона, получаемая
описываемым способом, выпускается под названием эластика. (Прим. ред.)
446

недостаток синтетических волокон — отсутствие растяжимости;
носки из хеланки надеваются так же легко, как и шерстяные.
Растяжимость пряжи хеланка настолько велика, что из нее
возможен выпуск изделий только двух размеров — большого и
малого, что является выгодным и требует меньших материальных
затрат при производстве, а также при оптовой и розничной
торговле, а в ряде случаев устраняет затруднения покупателя при
поисках изделий, нужного ему размера.
Сорбция влаги пряжей хеланка высокая из-за механического
удерживания воды,хотя влагопоглощение нейлона не увеличивается
(увеличения влагопоглощения невозможно достичь путем
механической обработки волокна). Изделия из хеланки, например носки
и женские чулки, пользуются большим успехом. Эти изделия,
обладая специфическими свойствами, присущими пряже хеланка,
сохраняют все свойства исходного нейлона (прочность,
устойчивость к истиранию, быстроту высыхания). Пара носков,
изготовленных из хеланки, весит всего лишь 21 г. Процесс получения
пряжи хеланка очень медленный; примерная производительность
одного веретена при трехсменной работе без выходных дней, при
номере исходной нейлоновой нити 130 составляет лишь 320 г
пряжи в месяц.
Получение пряжи типа хеланка является большим
достижением, однако эта пряжа не обладает теплотой на ощупь и
комфортностью, характерной для шерсти.
Успех пряжи хеланка указал путь к развитию производства
других видов фасонной нити. Хеланка используется главным
образом для изготовления дамского и мужского нижнего белья, чулок,
носков, купальных костюмов, хирургических бандажей и лыжных
костюмов.
ПРЯЖА ФЛУФЛОН
Флуфлон — эластичная объемная пряжа с высокой
однородностью. Получение флуфлона является непрерывным процессом,
в основе которого лежит придание волокну ложной крутки. По-
видимому, на крутильное веретено одновременно подаются две
нити, которым сообщается очень высокая крутка, непрерывно
фиксируемая в горячей камере, после чего нити раскручиваются
и принимаются порознь на две отдельные паковки.
Производительность одного веретена высокая и при трехсменной работе
и без простоев по выходным дням достигает 30 кг в месяц.
Из флуфлона могут быть получены очень легкие изделия:
пара носков из такой пряжи может весить лишь 21 г. Флуфлон
может быть растянут на 400%; при удалении растягивающего
усилия он восстанавливает свои первоначальные размеры. Как
правило, пряжа флуфлон выпускается строщенной в две нити,
имеющих противоположную крутку; это делается для получения
уравновешенной нити и предотвращения скручивания. Трощение
447

нитей выделено в самостоятельную операцию. Строение и
свойства пряжи флуфлон аналогичны строению и свойствам пряжи
хеланка. Высокая производительность одного веретена является
преимуществом процесса получения флуфлона.
Флуфлен — пряжа на основе терилена, имеющая свойства,
аналогичные флуфлону.
АДЖИЛОН
Аджилон — эластичная объемная пряжа, вырабатываемая
в США. Пряжу аджилон получают пропусканием нейлоновой
нити, например моноволокна № 600, под натяжением по острой
кромке горячего ножа*. Пряжа аджилон растягивается на 400%
от исходной длины, а после удаления растягивающего усилия
сокращается до первоначальных размеров; внешне она похожа на хе-
ланку и флуфлон, но в отличие от последних не образует сукрутин.
До сих пор эластичная пряжа аджилон использовалась главным
образом для изготовления чулок (но не носков), кругловязаного
трикотажа, женских свитеров, свободных от возникновения пил-
линг-эффекта, обивочных тканей, а также для изготовления ковров.
Особенно красивые ковры получают из аджилона с извитым
разрезным ворсом, закрепленным на подкладке при помощи смол.
При изготовлении из этой пряжи чулок и носков обычно вполне
достаточно выпускать изделия двух размеров.
Крученую эластичную объемную пряжу аджилон используют
обычно в виде трощеной нити, состоящей из двух нитей или из
четного числа их; некрученая пряжа аджилон может быть при
желании использована как в виде одиночной нити, так и в виде нити,
строщенной из любого, даже нечетного числа таких нитей.
ПРЯЖА БАН-ЛОН
Условия процесса получения пряжи бан-лон также разработаны
в США. Принцип этого процесса заключается в придании
термопластичной нити извитости с одновременной фиксацией ее. Для
получения пряжи бан-лон чаще всего применяют нейлон; волокно
запрессовывают в камеру, при этом нить приобретает извитость
типа «гармошки», которую тут же подвергают термофиксации.
На рис. 126 изображена извитая пряжа бап-лон (внизу) и
исходная нейлоновая нить (вверху). Пряжа бан-лон обладает
растяжимостью, превышающей 200% за счет распрямления извитка; при
снятии растягивающей нагрузки пряжа восстанавливает
первоначальные размеры почти аналогично резиновой ленте.
Растяжимость пряжи бан-лон считается «умеренной», хотя она менее
растяжима, чем пряжа типа хеланки и флуфлона, все же она остается
значительной, что можно видеть на рис. 127.
* Интересным является поперечное сечение элементарных волокон нити
аджилон, приближающееся по форме к окружности с отсеченным сегментом.
(Прим. ред.)
448

Рис. 126. Филаментарная нить нейлона (а) и пряжа бан-лон (б),
полученная из этой нити
Рис. 127. Пряжа бан-лон в свободном состоянии (а)
и под натяжением (б). Растяжимость пряжи бан-лон
более 200%
29 Монкрифф 442

Помимо эластичности, пряжа бан-лон и изделия из нее
обладают большим влагопоглощением: количество воды, удерживаемой
пряжей, превышает в 13 раз вес пряжи. Если вспомнить, что
сорбция влаги нейлоном достигает всего лишь 4%, то влагопогло-
щение пряжи бан-лон A300%) покажется неправдоподобно
высоким. Поглощение воды пряжей бан-лон объясняется не
увеличением сорбционной способности нейлона, а механическим
удерживанием воды в промежутках между извитыми волоконцами
пряжи. Точно так же хлопчатобумажный махровый полотенечный
холст может удерживать до 500% воды от собственного веса, хотя
сорбция влаги хлопковым волокном составляет всего лишь 9%;
даже моток обычной нейлоновой нити, замоченной в воде, может
удерживать воду в количестве, превышающем его собственный вес.
Утверждают, что легкость, с которой пряжа бан-лон поглощает
влагу, увеличивает комфортность изделий из этой пряжи и
устраняет основной недостаток синтетических волокон — их гидрофоб-
ность.
На рис. 128 показано поглощение воды пряжей бан-лон из
нейлона. Моточки пряжи (рис. 128, а) бан-лон № 130, шерстяной
гребенной пряжи № 2/40 и обычной нейлоновой нити № 130 весом
10 г каждый погружают в 90 мл воды. Можно видеть (рис. 128, б),
что пряжа бан-лон целиком заполняет цилиндр, и кажется, что
она полностью поглотила всю воду. По удалении мотков из воды
(рис. 128, б) видно, что пряжа бан-лон уносит с собой воды в 7 раз
больше собственного веса, шерстяная пряжа — в 4 раза и
нейлон — в 1,5 раза.
Внутри пряжи бан-лон хорошо сохраняется воздух, что придает
изделиям теплоизоляционные свойства. Эластичность этой пряжи
является ее характерным свойством; устойчивость пряжи бан-лон
к истиранию хорошая. Так как бан-лон является филаментарной
нитью, изделия из нее свободны от образования пиллинг-эффекта.
Пряжа бан-лон используется для изготовления свитеров. В этих
изделиях проявляются преимущества пряжи бан-лон
(эластичность, полнота и теплота на ощупь, отсутствие пиллинг-эффекта).
Кроме того, из бан-лона изготовляют трикотажные изделия (носки,
перчатки, спортивную одежду и нижнее белье). Пряжа бан-лон
особенно пригодна для производства перчаток, так как она
эластична и напоминает натянутые нити.
Пряжа бан-лон может быть получена не только из нейлона,
но и из дакрона и орлона.
Изделия из пряжи бан-лон, например свитеры, должны быть
подвергнуты термофиксации при температуре около 130° в течение
20 мин. для придания им устойчивости к растяжению, безусадоч-
ности, для предотвращения фиксации складок при крашении и
улучшения текстуры.
Пряжа бан-лон наиболее легко красится дисперсионными
красителями при температуре около 85°. Кислотные красители дают
окраски большей прочности, но менее ровные.
450

a б в
Рис. 128. Поглощение воды мотками пряжи; бан-лон, шерстяной и из обычного нейлона:
а — исходные мотки; б — мотки, погруженные в воду; в — мотки, вынутые из воды

ФАСОННЫЕ НИТИ ТИПА ТАСЛЕН
Условия процесса получения пряжи типа таслен разработаны
в концерне Дюпон. Принцип метода заключается в следующем.
Филаментарная нить бесконечной длины, обычно нейлоновая
(в последнее время начинают использовать и полиэфирное волокно
терилен), подается сжатым воздухом через сопло на два ролика,
выбирающих нити со скоростью меньшей, чем скорость
поступления нити в воздушное сопло. Так как скорость отвода нити
роликами меньше скорости подачи ее, то в струе воздуха элементарные
волоконца нити образуют множество беспорядочно расположенных
петель (за счет провисающих мест), что сопровождается снижением
номера нити. При этом, разумеется, номер элементарного волокна
не изменяется. Снижение номера нити объясняется исключительно
образованием петель на элементарных волоконцах.
Процесс получения пряжи таслен не связан с
термопластичностью волокон, поэтому такую пряжу можно получить,
используя любую филаментарную нить, например вискозный шелк.
Условия процесса (скорость питания, устройство и размеры сопла,
давление воздуха, скорость отвода нити и натяжение) можно
варьировать с тем, чтобы изменять величину петель и частоту
их образования при одних и тех же свойствах исходной нити.
Нумерация пряжи типа таслен несколько громоздка, и ее
можно иллюстрировать двумя примерами:
«96Т/80—68—\b1/2Z фасонная дакроновая нить» означает
одиночную дакроновую нить 80 денье (метрический номер 112),
состоящую из 68 элементарных волокон с левой круткой 15V2
кручений на дюйм F10 кручений на 1 м), превращенную в фасонную
пряжу таслен; при этом денье нити увеличилось на 20% —с 80
до 96 (номер метрический снизился с 112 до 94);
«96Т/2/40—34—1/2Z/l2IZ фасонная нейлоновая нить»
означает, что две нейлоновые нити 40 денье (метрический номер 225),
состоящие каждая из 34 элементарных волокон с левой круткой
*/2 кручения на дюйм B0 кручений на 1м), скручены в общую
нить с левой круткой 12 кручений на дюйм D70 кручім). При
получении фасонной нити денье увеличивается на 20%.
Фасонную нить таслен чаще всего получают в условиях,
обеспечивающих понижение номера исходной нити на 10—20%;
увеличение объемности нити таслен достигает 50 — 200%, так как
при возникновении петелек на элементарных волокнах нити
происходит значительное увеличение ее диаметра, причиной которого
является разделение волокон. Повышенная объемность придает
нити таслен положительные свойства. На рис. 129 представлена
микрофотография ткани из пряжи таслен, на которой можно
наблюдать объемность пряжи. Хотя нить таслен остается фила-
ментарной, ткань производит впечатление изготовленной из
штапельной пряжи. Как видно из рис. 130, по характеру кривой
нагрузка — удлинение фасонная нить таслен занимает промежу-
452

точное положение между филаментарной нитью и пряжей из
штапельного волокна. В этом заключается резкое отличие пряжи таслен
Рис. 129. Ткань из нити таслен
от фасонной нити типа хеланка, которую можно вытянуть на
несколько сот процентов под действием нагрузки величиной 1 кг/мм2.
Ткани из пряжи таслен
окрашивают и отделывают тем же
методом, что и ткани из обычной
филаментарной нити; наличие
петелек на элементарных волокнах
и объемность пряжи способствуют
маскировке неравномерности
крашения и получению окрасок,
кажущихся более равномерными,
чем на ткани из филаментарных
нитей. Ткани из нити таслен на
ощупь более сухи и хрустящи;
несколько повышенная
шершавость таких тканей является их
недостатком.
В табл. 39 приводятся
сравнительные данные об объемной
плотности некоторых тканей,
имеющих одинаковую конструкцию
и изготовленных из обычной
филаментарной нити, штапельной
пряжи и нити таслен.
Удлинение.б %
Рис. 130. Диаграмма Н-У нити
таслен, занимающей
промежуточное положение между нитью
бесконечной длины и пряжей из
штапельного волокна:
1 — филаментарная нить бесконечной
длины; ? — нить таслен; 3 —
штапельное врлдкно
453

Таблица 39
Объемная плотность тканей, имеющих одинаковую конструкцию
и изготовленных из обычной филаментарной ннти, штапельной пряжн
н фасонной ннтн таслен
Тип ткани
Нейлоновое полотно сорочечное . .
Орлоновое полотно сорочечное . . .
Ацетатная плательная ткань ....
Вискозная плательная ткань ....
Объемная плотность (г/см3) ткани,
изготовленной из
обычной
филаментарной
нмтн
0,58
0,46
0,61
0,54
пряжи из
штапельного
волокна
0,45
0,34
0,51
0,46
фасонной
нити таслен
0,39
0,28
0,46
0,46
Как видно из приведенных данных, объемная плотность
тканей, изготовленных из фасонной пряжи таслен, всегда ниже. Ткани
из волокна таслен менее прозрачны, чем ткани из филаментарной
нити.
При одинаковом развесе ткани двойное кулирное полотно
из обычной нейлоновой нити имеет толщину 0,25 мм, а такое же
полотно, изготовленное из фасонной нити таслен, —0,35 мм, т. е.
за счет объемности нити таслен толщина ткани увеличивается
на 40%.
НИТИ ПЛЕКСОН
Нити плексон выпускались ранее в Шотландии и в США;
к сожалению, выпуск этой продукции в настоящее время
прекращен.
В основу метода получения нити плексон положено
французское изобретение — покрытие нитей слоем пластической массы.
Такие нити используются с целью замены индийского тростника,
лакируемого вручную и применяемого для изготовления мебели,
устанавливаемой на открытом воздухе. Текстильные нити
(хлопчатобумажные, вискозные и даже стеклянные) могут быть покрыты
пластической массой, образующей пленку, позволяющую почти
полностью реализовать прочность нити. Пластик наносят на нить,
пропуская ее сначала через раствор полимера в органическом
растворителе, затем через калиброванное отверстие для придания
обработанной нити правильной формы по поперечному сечению и,
наконец, через нагретую камеру для удаления органического
растворителя. Процесс обработки нити повторяют до двенадцати
раз; при этом каждый раз ее пропускают через калиброванное
отверстие несколько большего диаметра с тем, чтобы на нити
образовался слой пластической массы достаточной толщины. Для под-
454

крашивания получаемой нити в рабочий раствор пластической
массы добавляют красящий пигмент (рис. 131).
Нить, получаемая описанным способом, не нуждается в
крашении. Ценными показателями такой нити являются гладкая
поверхность, блеск, негорючесть (при использовании для лаки-
Рис. 131. Принципиальная схема процесса
получения лакированных нитей:
/ — входная паковка; 2,3— лакировочная ванна,
содержащая раствор пластика в органическом
растворителе и пигмент; 4 — сушка нити горячим воздухом;
S — выходная паковка. Диаметр отверстий 6—12
постепенно увеличивается
ровки поливинилхлорида) и устойчивость к действию гнилостных
микроорганизмов. Пигменты следует подбирать устойчивые к
действию света. Помимо указанной выше области применения, нити
плексон использовали для изготовления противомоскитных сеток,
изоляции электрической арматуры и для различных других целей
(отделки сумок, обуви, поясов и в рукоделии).
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕКСТУРИРОВАННЫХ НИТЕЙ
В журнале Journal of the Textile Institute D7, 280, 1956)
рекомендуются следующие определения.
«Пряжа, обработанная с целью придания объемности (Bulked
¦Yarns). При этом нити, обработанные механическим или
химическим способом, приобретают кажущийся объем, достаточно
устойчивый в условиях текстильных переработок под натяжением
и нормального растяжения, возникающего в изделиях в процессе
носки».
К этой группе относятся нити типа таслен, а также все волокна,
полученные с различной вытяжкой. Таслен упоминается особо,
так как он получается без специальной вытяжки.
«Объемная пряжа (Bulky Yarns): 1. Нити, в которых
кажущаяся плотность элементарных волокон значительно ниже их
фактической плотности.
2. Пряжа, изготовленная из штапельного волокна,
обладающего высокой упругостью».
Совершенно ясно, что в первую группу войдут нити из
пустотелых волокон, таких, как бабблфил и дельта, а во вторую — высо-
455

кообъемное волокно акрилан и соответствующие сорта пряжи из
орлона. Возможно, что необходимо пересмотреть это определение,
так как оно не совсем удачно.
«Растяжимые нити (Stretch Yarns) — нити из
термопластичных волокон, обычно филаментарные, способные сильно
растягиваться и быстро сокращаться после растягивания. Эти свойства
придаются моноволокну или филаментарной нити в результате
последовательных операций — деформации, термофиксации и
конечной обработки».
Растяжимые нити являются в то же время объемными.
Существует два основных типа таких нитей:
1) извитая нить, извитость которой возникает не за счет крутки;
например нити аджилон, бан-лон и гофрированная нить
(полученная из тканей, подвергнутых термофиксации);
2) извитая нить, извитость которой достигается в результате
кручения (хеланка, флуфлон).
Хотя извитость нити аджилон возникает при протягивании
ее по поверхности ножа, а не за счет крутки, как у нитей хеланка
и флуфлон, по своему строению нить аджилон приближается к
нитям хеланка и флуфлон; в нитях всех трех типов элементарные
волокна извиты, образуют петли и скручены.
Бан-лон представляет собой действительно извитую нить
с характерными извитками, напоминающими по форме зубья пилы;
элементарные волокна нити бан-лон не образуют петель и спиралей.
Крученые нити. Креповые и муслиновые нити представляют
собой особую группу текстурированной пряжи; придаваемый
эффект не зависит от термопластичности волокна и не основан
на ней. Обычное назначение нитей этого типа — создание в
тканях определенного эффекта шероховатости.
Лакированные нити. Единственным представителем этого
класса является нить плексон.
Термофиксированные нити. В основу получения всех нитей
этого типа положен процесс превращения прямых элементарных
волокон нити в извитые или гофрированные путем гофрировки,
кручения или других механических приемов с последующей
термофиксацией достигаемых эффектов.
Нить, будучи намотанной под натяжением на шпулю или
какое-либо другое приспособление, обладает потенциальной
способностью приобретать извитость и усаживаться.
Раньше получение нейлоновых нитей такого типа достигалось
путем вязания на трикотажных машинах круглого полотна
небольшого диаметра, фиксации полученного полотна, распускания его
и перемотки нити на шпули. При использовании такой нити для
изготовления трикотажа фиксированные на ней петли придают
получаемому изделию креповый эффект. Этот способ несомненно
трудоемок; он был вытеснен более приемлемыми методами.
Растяжимые нити под натяжением выглядят как обычные;
трикотажное полотно, получаемое из этих нитей, находясь под
456

натяжением на вязальной машине, также выглядит как обычное.
Однако, как только полотно сходите машины, в нитях возникают
извитки и гофр, за счет чего происходит сокращение длины ткани
и ее усадка. При этом увеличиваются внутренние пустоты в ткани,
полнота и застилистость, а в результате уменьшается
прозрачность. Форма и строение элементарного волокна в таких нитях
различных типов различны и зависят от способа их получения.
Рис. 132. Высокообъемная пряжа из штапельного волокна акрилан:
а — до релаксации; б — после релаксации
Высокообъемная пряжа из волокна орлон, акрилан (рис. 132)
и дакрон характеризуется наличием как прямых элементарных
волокон, так и элементарных волокон, извитость которых
возникает за счет усадки при заключительной тепловой обработке.
ЛИТЕРАТУРА
J. Т. Rivers, «Taslan», Textured Yarn», Paper given to Fourth Canadian
Textile Seminar. The Textile Technical Federation of Canada.
L. G. R a y, «Textured Filament Yarns», 41st Annual Conference of Textile
Institute, pp. 33—44, 1956.
J. H. Kennedy, Text. World, 104, No. 11, 140, 1954.
J. С F і є 1 d, Text. World, 104, No. 7,75, 1954.
J. H. В 1 о г e, Text. World, 105, No. 6, 94, 1955.
Text. Industr., 119, No. 10, 104, 1955.
Skinners' Silk & Rayon Rec, 29, No. 3, 298, 1955.
457

Глава XL
ШТАПЕЛЬНОЕ ВОЛОКНО
Из всех природных волокон лишь натуральный шелк
представляет собой нить бесконечной длины; все остальные волокна:
хлопок, шерсть, джут, пенька, рами и т. д., состоят из
относительно коротких волоконец: одни — из более длинных, другие —
из более коротких. Длина хлопкового волокна равна около 25 мм *,
шерсти —75—100 мм, волокна льна —300—500 мм. При
большинстве методов производства химических волокон получаются
нити бесконечной длины. Вязкий прядильный раствор (или
расплав) продавливают дозирующим прядильным насосиком через
тонкие отверстия фильеры, по выходе из которой струйки
прядильного раствора превращаются в твердые волокна. Этот процесс
непрерывен. Длина образующегося волокна достигает многих
километров. Получаемая нить (по крайней мере, по форме)
имеет большое сходство с натуральным шелком — наиболее
высокоценным природным волокном.
В течение многих лет человек формовал волокно в виде нитей
бесконечной длины, названных им искусственным шелком.
Еще в самый ранний период развития производства
искусственного волокна, в 1907 г., А. Пеллерин (Франция) запатентовал
способ производства коротких искусственных волокон из
целлюлозы; однако в то время получение искусственного волокна с
удовлетворительными свойствами было вообще трудной задачей,
поэтому наибольший интерес проявляли к получению
искусственного шелка. В период первой мировой войны в Германии начали
переработку вискозного шелка в виде коротких отрезков. Однако
удовлетворительных результатов получено не было, так как этот
метод в то время еще не был достаточно тщательно разработан^
Развитие производства вискозного штапельного волокна
В 1929 г. объем мирового производства вискозного штапельного
волокна достиг 3000 т. В 1935 г., после того как был отменен
акцизный налог на штапельное волокно, началось чрезвычайно
интенсивное использование штапельного волокна. К 1941 г. мировая
продукция штапельного волокна достигла примерно 700 000 m
в год; в это время штапельное волокно имело уже значительный вес
среди мирового производства волокон. Интересно отметить, что
интенсивный рост производства штапельного волокна был вызван
попытками найти применение отходам производства вискозного
шелка. В табл. 40 приводятся данные, из которых видно, что
производство вискозного штапельного волокна догнало и перегнало
производство вискозного шелка.
* Длина хлопковых волокон достигает 35—44 мм, (Прим, ред.)
458

Таблица 40
Динамика роста производства вискозного штапельного волокна
и вискозного шелка
Годы
1934
1935
1936
1940
Объем производства в тыс. m
вискозного штапельного
волокна
24
60
130
620
вискозного шелка
350
430
450
520
Интересно отметить, что с 1939 г. и по крайней мере до 1942 г.
доля штапельного волокна, вырабатываемого в Германии,
составляла 40% от мирового производства штапельного волокна.
К 1947 г. мировое производство штапельного волокна сократилось
до 330 000 m (Германия выпускала около 11%, США 32%,
Великобритания 12%).
Химический состав штапельного волокна
По химическому составу штапельное волокно не отличается
от нити бесконечной длины. Состав вискозного штапельного
волокна тот же, что и вискозного шелка. Ацетатное штапельное
волокно по составу идентично ацетатному шелку. Следует
отметить лишь, что для несминаемой отделки и придания волокну
большей полноты на ощупь, на вискозное штапельное волокно
очень часто наносят мочевиноформальдегидные смолы. Этой
отделке обычно подвергают уже готовые ткани.
Однако иногда наблюдаются различия в физических свойствах
штапельного волокна и нити бесконечной длины, как например,
у волокон орлон и дакрон. Эти различия, вероятно, определяются
в основном разницей в степени вытягивания, которому
подвергается волокно после формования. Так, например, штапельное
волокно дайнел по своим показателям сильно отличается от
шелка виньон N.
Производство
До момента формования технологический процесс получения
штапельного волокна и нити бесконечной длины одинаков.
Различия начинаются в процессе формования: для формования
вискозного шелка, например, применяют фильеры со сравнительно
небольшим числом отверстий, например 50; формование штапельного
волокна производится при помощи фильер с несколькими
тысячами отверстий. При формовании шелка 50 элементарных волокон
образуют одиночную нить; при формовании штапельного волокна
459

десятки, а иногда и сотни тысяч элементарных волоконец
объединяют в жгут, который затем режут на штапельное волокно.
Существует три основных метода получения штапельного волокна
из жгута:
1. Резка мокрого жгута.
2. Резка сухого жгута.
3. Непрерывный процесс получения прядильной ленты из
жгута.
Двумя первыми методами получают штапельное волокно
с беспорядочным расположением отдельных волокон; волокно
затем упаковывают в кипы. Преимуществом третьего метода
является сохранение параллельного расположения волокон в
продолжении всего процесса.
Резка мокрого жгута. По этому методу тысячи элементарных
волокон объединяют в один жгут, который спустя некоторое время
после формования автоматически и точно режут на штапельки
одинаковой длины, обычно 25—200 мм. Резаное штапельное
волокно подвергают промывке, десульфурации, отбеливанию и
замасливанию, после чего проводят сушку волокна в разрыхленном
состоянии и затем кондиционируют его до влажности 10%, что
соответствует влагосодержанию 11,1%:
На некоторых агрегатах волокно после сушки снова
разрыхляют. Готовое волокно упаковывают в кипы.
При мокрой отделке резаного штапельного волокна оно
подвергается небольшой усадке и приобретает некоторую извитость,
что весьма ценно, особенно если штапельное волокно
предназначено для прядения по гребенной системе.
Резальное устройство с делительными колесами (типа гру-гру)
широко используется, особенно в Германии, для резки мокрого
жгута. Жгутики, получаемые с одного рабочего места, подвергают
вытягиванию между прядильными дисками и затем в виде общего
жгута повторно вытягивают между фарфоровыми вальцами и
подают на резальную головку, состоящую из двух делительных колес
с прорезями на ободах и ножей, проходящих через эти прорези
и режущих на штапельки жгут, захватываемый колесами. Ножи
изготовляются из нержавеющей стали твердых сортов, и все же
они должны подвергаться заточке через каждые несколько часов
работы.
Резка сухого жгута. При этом способе волокно проходит все
мокрые операции отделки и сушку в виде жгута, а затем уже
разрезается на штапельки. Недостатком этого способа является то, что
волокно не приобретает извитости.
Таким образом, процесс получения пряжи из штапельного
волокна состоит из следующих операций:
1) формования нитей бесконечной длины;
460

2) резки полученных нитей на отдельные короткие волокна;
3) прядения коротких волоконец (ориентация, вытягивание
и скручивание) и получения пряжи бесконечной длины.
Возможность проведения процесса резки штапельного жгута
при сохранении параллельного расположения волоконец с момента
формования до получения готовой пряжи весьма заманчива.
Несомненно, может показаться странным, что, имея параллельно
расположенные волокна, сначала нарушают упорядоченность их
расположения, а затем снова восстанавливают. Тем не менее в
настоящее время и при существующем оборудовании этот метод
получения пряжи из штапельного волокна в ряде стран считается
наиболее дешевым. В будущем можно полагать, что описанный метод
будет заменен непрерывным, при котором параллельное
расположение волоконец сохранится на протяжении всего процесса
получения пряжи. При этом наиболее новом способе резка волокна
осуществляется таким образом. Общий жгут, выходящий с
прядильной машины, нигде не прерывается: одна прядь жгута
разрезается в одной точке, другая— в точке, отстоящей от первой
на расстоянии 10—12 мм, третья — на таком же расстоянии от
второй, и т. д. Каждое волокно разрезается по длине через равные
промежутки, но при этом места, в которых режутся отдельные
пряди жгута, никогда не совпадают, благодаря чему сохраняется
целостность жгута, и в то же время он может быть подвергнут
вытяжке под небольшим натяжением, создаваемым на текстильном
прядильном оборудовании.
Существует три способа резки штапельного жгута без
нарушения его целостности: истирание, резка и разрыв.
Два последних способа положены в основу непрерывного
процесса получения прядильной ленты из штапельного жгута.
При получении штапельного волокна путем истирания
ацетатную филаментарную нить бесконечной длины пропускают через
трубку, выложенную наждачной бумагой, благодаря чему
происходит обрыв элементарных волокон. Аналогичного эффекта можно
достигнуть, пропуская нить через ролики с мелкой насечкой.
При этом разрыв элементарных волоконец происходит не
регулярно: иногда отдельное элементарное волокно остается
нетронутым на протяжении 500—750 мм, в то время как соседнее волокно
может быть разрезано на отрезки длиной всего лишь около 25 мм.
Такие истирающие (абразивные) трубки могут быть установлены
перед прядильной машиной, с тем чтобы получаемое «штапельное
волокно» могло быть непосредственно переработано. Ввиду неров-
ноты волокна по длине получаемая пряжа является
неравномерной и обычно имеет невысокую прочность. Преимуществом
получаемой штапельной пряжи является то, что номер ее остается таким
же, как и у исходной филаментарной нити. Этим способом
получают обычно пряжу № 60.
Непрерывный процесс получения прядильной ленты из жгута.
Существуют два хорошо известных метода получения прядильной
461

Ленты из Жгута путем резки элементарных волокон в жгуте. При
каждом из этих методов резка волокон осуществляется в жгуте,
который состоит из 100—200 тыс. волокон.
Резка жгута осуществляется вращающимся ножом; разрез
производится под углом к направлению движения жгута; в этом
случае непрерывность жгута или ленты не нарушается, хотя
элементарные волокна разрезаются. Наиболее известными
методами являются метод Гринфилд и метод Пасифик-Конвертор.
В обоих случаях при получении ленты из общего процесса
исключается операция кардного чесания.
Метод Гринфилд. Этот метод впервые был
осуществлен в 1939 г. на заводе фирмы Курто (Гринфилд, Англия)
Рис. 133. Схема непрерывного процесса получения
ленты из жгута по методу Гринфилд
и применялся для получения из жгута прядильной ленты,
напоминающей гребенную прядильную ленту.
Исходный жгут, состоящий из сотен тысяч вискозных волоконец
бесконечной длины, из таза или с больших клубков поступает
через натяжной пруток / (рис. 133) и обхватывает питающие
ролики 2, обеспечивающие равномерную подачу его через
натяжной ролик 3 к вращающемуся спиральному ножу 4,
установленному над стальным барабаном 5. Нож режет волокна под углом
к направлению движения жгута. Угол резки можно изменять в
пределах от 5 до 15°. После резки жгут подается на бесконечную
ленту 6, питающую вытяжное устройство (последний ролик
которого обозначен цифрой 7) такого же типа, что и применяемое
обычно в гребенном прядении. На вытяжном устройстве жгут
подвергается вытяжке и чесанию, достаточным для превращения
резаного жгута в прядильную ленту. Выпускаемая лента
принимается, как обычно, в ленточный таз. Полученную ленту
перерабатывают так же, как гребенную (она похожа на гребенную
ленту тем, что все волокна в ней расположены параллельно
и образуют легкую рыхлую некрученую массу). При последующих
операциях прядения происходит утонение ленты, скручивание ее
и получение в результате нескольких таких переходов готовой
пряжи.
Ценное преимущество описанного метода заключается в том,
что элементарные волокна жгута режут, а не разрывают, в
результате чего достигается однородность штапелька по длине; кроме
того, при этом полностью сохраняется растяжимость волокна.
Метод Пасифи к-К онвертор. Используемый при
462

этом методе агрегат (пасифик-конвертор) изобретен в 195O г.
фирмой Пасифик Миллс Корп., Лоуренс (штат Массачузетс, США).
Рис. 134. Технологическая схема непрерывного процесса получения ленты
из штапельного жгута по методу Пасифик-Конвертор:
1 — узлоуловитель; 2 — жгут, подвергающийся вытягиванию; 3 — устройство для
горячего вытягивания жгута; 4 — нагревательные элементы; 5 — вытяжные ролики; 6 — жгут,
не подвергавшийся вытягиванию; 7 — питающие ролики; 8 — ролик со спиральным
ножом; 9 — гофрированные ролики для разбивки; 10 — вытяжной прибор для
эшелонирования волокна; 11 — бесконечная лента; 12 — диагональный ролик для свертывания
холста в ленту; 13 — придание извитости; 14 — тормозок; 15 — головка таза; 16 — лента
для смески; 17 — смеситель
Технологическая схема (рис. 134) и схематическое изображение
процесса (рис. 135) иллюстрируют принцип этого метода.
Рис. 135. Схематическое изображение операций непрерывного
процесса получения ленты из штапельного жгута:
1 — горячее вытягивание; 2 — резка; 3 — разбивка; 4 — 5
—эшелонирование; 6 — свертывание холста в ленту; 7— придание извитости; 8 —
укладка спиралями в таз
Процесс получения прядильной ленты из жгута, состоящего
из элементарных волокон бесконечной длины, осуществляется без
463

кардного чесания (волоконца в жгуте уже расположены
параллельно) путем проведения следующих операций:
1. Сложенные вместе несколько жгутов (обычно штапельный
жгут из вискозного волокна имеет номер 0,0474, из ацетатного—
0,0750) подают в конвертор; такой толстый жгут имеет номер 0,0050.
Жгут с очень больших шпуль или клубков, в которые он был
намотан на прядильной машине, поступает через направляющую раму
к питающим роликам, с которых он выходит в виде плоской ленты.
2. Плоская лента может быть подвергнута равномерному
вытягиванию между двумя парами роликов, обогреваемых
электричеством. Вторая пара таких роликов вращается с большей
скоростью, чем первая. Процесс вытягивания необходим лишь для
жгута из синтетических волокон.
3. Жгут режут на косые отрезки (по отношению к
направлению движения под углом 10°). Резка осуществляется стальной
спиральной кромкой, расположенной на поверхности ролика,
с силой прижимаемого к вращающемуся валу, выполняющему
функцию «наковальни». Существуют различные виды резальных
роликов, позволяющих осуществлять резку жгута на штапельки
длиной 76, 114 или 152 мм; если требуется, можно осуществлять
резку жгута на штапельки переменной длины, например
изменяющейся в пределах 38 -н 114 мм или 76-^-152 мм.
4. Ролики продвигают резаную ленту, так как пространство
между витками режущей кромки выложено резиной.
5. Резаное штапельное волокно подвергают разбивке —
разделению, гак как волоконца в местах резки оказываются сильно
спрессованными. Разбивка волокон осуществляется на
гофрированных роликах, через которые проходит лента.
6. Лента проходит через гофрированные ролики и по
бесконечной кожаной ленте таким образом, что ее верхние слои сдвигаются
относительно нижних, в результате чего осуществляется
эшелонирование (аналогично тасованию игральных карт) и дальнейшая
разбивка волокон.
7. Лента вытягивается за счет увеличения окружной скорости
роликов и бесконечных лент, по которым она проходит.
8. Плоская лента скатывается в круглую при помощи валка,
установленного под углом к направлению движения ленты.
9. Ролики, установленные на выходном конце агрегата,
гофрируют ленту и укладывают ее в виде спирали в таз.
К особенностям процесса относятся:
1) возможность горячего вытягивания жгута;
2) превращение жгута в плоскую ленту;
3) возможность смешивания штапельного волокна с шерстью
или с другими натуральными волокнами;
4) резка плоского жгута вращающимся спиральным ножом;
5) эшелонирование волоконец в ленте — продвижение их
относительно друг друга;
6) скатывание плоской ленты (см. рис. 135).
464

Как видно из рис. 134, подача волокна в виде жгута или ленты
в конвертор может осуществляться в трех местах:
1) в самом начале конвертора вблизи устройства для
вытягивания жгута;
2) непосредственно после этого устройства (если вытягивание
жгута не является необходимым, как например, в случае
вискозного волокна);
3) после резального ролика и разбивочного устройства (для
подмешивания ленты из другого волокна, например из шерсти,
при получении смешанной пряжи).
Производительность конвертора составляет 45—59 кг ленты,
получаемой из жгута, или 82 кг смешанной ленты в час.
Один рабочий может обслуживать два конвертора.
Лента, выходящая из конвертора, может быть переработана
по бредфордской системе прядения или направлена на вытяжную
ровничную машину, где после трех-четырех переходов она
превращается в тонкую ровницу, поступающую затем на
прядение.
Непрерывный процесс получения ленты из жгута с разрывом
волокна (Перлок-процесс). Этот способ был предложен для
непосредственной переработки штапельного жгута в ленту. Перлок-
процесс и его разновидность Турбо-Стейплер-процесс являются
примерами штапелирования жгута путем разрыва его.
В первоначальном виде оборудование для осуществления этого
процесса состояло из вытяжных роликов; каждый последующий
ролик вращался с большей скоростью, чем предыдущий. Эти
ролики разрывали штапельный жгут, который рвался на шта-
пельки, неравномерные по длине. Каждое элементарное волокно
рвалось в наиболее слабом месте, но не все волокна обрывались
одновременно, благодаря чему непрерывность жгута не
нарушалась. Недостатком первоначального метода являлись:
1) значительное уменьшение эластичности волокна;
2) неравномерность штапельного волокна по длине;
3) трудность разрыва тяжелого жгута, например жгута с
номером 0,045, при помощи одних вытяжных приборов.
Процесс был соответственно видоизменен путем установки
между вытяжными роликами разрывающих валов; эти валы
снабжены зубьями с острыми кромками; зубья одного вала немного
не доходят до дна выемки, образуемой двумя соседними зубьями
второго вала, находящегося в зацеплении с первым.
Жгут под значительным натяжением, создаваемым за счет
разности скоростей роликов вытяжного устройства, проходит
между зубчатыми валами, острые зубья которых вызывают
разрыв волоконец; длина отрываемого волокна равна расстоянию
между зубом вала и точкой выхода жгута из предыдущей пары
роликов вытяжного прибора. Принцип действия этого
устройства аналогичен разрыву сильно натянутой бечевки при
соприкосновении ее с острым углом.
30 Монкрифф 442 465

Жгут поступает в машину в форме плоской ленты через два
ряда валов (/ и //,рис.136), обеспечивающих равномерность подачи
жгута; затем проходит между зубчатыми валами ///, где
волоконца разрываются под натяжением, создаваемым парой
роликов IV, вращающихся с окружной скоростью, вдвое большей,
чем питающие ролики //.
Плоская лента, состоящая из параллельных, уже
разорванных волокон, поступает на гофрирующие валы V.
Метод разрыва волокон под натяжением при переработке
гидратцеллюлозных волокон всегда был менее желателен, чем
метод резки, так как он включает дополнительные операции —
замачивание и сушку получаемой ленты перед прядением для про-
.О.
er
IV V
Рис. 136. Схема непрерывного процесса получения
ленты из жгута методом разрыва (система Перлок)
ведения релаксации волокна и снижения его усадочности. Этот
способ в настоящее время с успехом применяется при переработке
нейлона, терилена и орлона: после разрыва под натяжением
получаемую ленту подвергают механическому гофрированию;
фиксация гофрировки и релаксация волокна для уменьшения его усадки
достигается сравнительно простой обработкой — запариванием.
Эта операция проводится перед или, если требуется, после процесса
прядения.
Описываемый способ положен в основу работы аппарата турбо-
стейплер, создание которого дало возможность значительно
повысить объемность пряжи из полиакриловых волокон путем
получения ее из смеси: 1) штапельного волокна, разорванного под
натяжением и подвергнутого гофрировке и терморелаксации, и 2)
штапельного волокна, разорванного под натяжением,
гофрированного, но не подвергнутого терморелаксации. Из такой смешанной
пряжи F0% релаксированного, 40% нерелаксированного волокна)
могут быть изготовлены свитеры; при кипячении такого свитера
волокна, не подвергавшиеся терморелаксации, усаживаются на 20%,
в результате чего изделие приобретает высокую объемность,
особенно необходимую для свитеров.
Преимущества непрерывных методов получения прядильной
ленты из штапельного жгута. Преимуществами непрерывных
методов получения прядильной ленты непосредственно из
штапельного жгута перед переработкой резаного штапельного волокна
являются:
1) увеличение прочности получаемой пряжи на 20%;
466

2) увеличение равномерности получаемой пряжи;
3) возможность получения пряжи очень высоких номеров
(до № 90).
Причина большей прочности пряжи при непрерывном методе
получения прядильной ленты из штапельного жгута заключается
в меньшем, чем при кардном и гребенном чесании, повреждении
волокон. При непрерывном процессе образуется меньшее
количество угаров; кроме того, непрерывный процесс дешевле.
Процесс крашения прядильной ленты проще, чем процесс крашения
резаного штапельного волокна. Следует, однако, отметить, что
при непрерывном процессе нельзя производить смешивание
отдельных партий волокна для обеспечения равномерности
получаемой пряжи, как это делается при кардном чесании резаного
волокна, когда смешивают волокно из различных кип.
Стеклянное штапельное волокно. Методы получения
стеклянного штапельного волокна описаны в главе XXXVI.
Свойства
Штапельное волокно режут обычно на равномерные отрезки,
длина которых может быть от 25 до 200 мм. Наиболее часто
штапельное волокно, предназначенное для переработки на
хлопкопрядильном оборудовании, выпускают длиной 36—37 мм. Волокно
с номером 3000, длиной 36—37 мм может быть переработано
в пряжу № 34, волокно с тем же номером, но длиной 63—64 мм —
в пряжу № 50. Обычно из тонковолокнистого штапельного волокна
получают более прочную пряжу, чем из грубоволокнистого.
Существует оптимальная длина штапельного волокна, обеспечивающая
получение пряжи наибольшей прочности. Оптимальная длина
штапельного волокна фибро № 6000 равна 63—64 мм.
Одно время выпускали вискозное штапельное волокно
переменной длины; при этом предполагали, что такое волокно должно
лучше смешиваться с шерстью, волокна которой также
неоднородны по длине. В настоящее время почти все штапельное волокно
выпускается в виде штапельков равномерной длины. Вискозное
штапельное волокно фибро выпускается упрочненным (№ 7200,
длина резки 30—31 мм) и высокопрочным. Повышение прочности
штапельного волокна дает . возможность перерабатывать его
в пряжу более высокого номера.
Файброцета — ацетатное штапельное волокно № 7200
и 2000, которое может быть смешано с вискозным штапельным
волокном для получения в готовых тканях двухцветных и пестрых
эффектов. Влагопоглощение волокна равно 6%.
Ц е л к о з — штапельное волокно, выпускаемое в США
на основе ацетилцеллюлозы с необычно малым содержанием
связанной уксусной кислоты. Волокно выпускается извитым
различных номеров и различной длины как матированное, так и
блестящее.
30* 467

Волокно целкоз менее термопластично, чем обычное ацетатное
штапельное волокно, и окрашивается как дисперсионными
красителями для ацетатного волокна, так и прямыми красителями.
Волокно обладает ценными свойствами ацетатного и вискозного
волокна. Влагопоглощение волокна целкоз выше, чем ацетатного
волокна, но ниже, чем вискозного. При переработке волокна
целкоз в смеси с обычным ацетатным штапельным волокном на
тканях возможно получать при крашении двухцветные эффекты,
из-за меньшего сродства волокна целкоз к ацетатным
красителям.
Прядение штапельного волокна
Как только штапельное волокно сформовано, оно пригодно для
прядения по классическому текстильному методу. Процесс
прядения сводится к параллелизации большого числа отдельных
волоконец, к ступенчатой вытяжке получаемой ленты с целью ее
утонения и скручиванию полученной пряжи. Зачастую процесс
получения готовой пряжи из ленты состоит из многих стадий, так как
вытяжка должна быть ступенчатой. Так, например, при
гребенном прядении получению готовой пряжи предшествуют восемь
или десять операций.
Натуральные волокна сильно различаются между собой;
волокна шерсти длиннее волокон хлопка, а волокна конопли
длиннее волокон шерсти. Существуют также различия и между
штапельными волокнами различных типов. Следует подчеркнуть,
что штапельное волокно может быть переработано в пряжу по
схемам, принятым для прядения хлопка, джута и пеньки, по
гребенной или аппаратной системам прядения шерсти; различия
этих методов должны учитываться при производстве
искусственного и синтетического штапельного волокна. Так, например,
штапельное волокно длиной 31—32 мм наиболее пригодно для
переработки по схеме прядения хлопка, а штапельное волокно
длиной 75 мм — для прядения по гребенной системе для шерсти.
Штапельное волокно большей частью выпускается в резаном
виде и соответственно должно быть подвергнуто процессу
кардного чесания для параллелизации волокна и получения ленты,
пригодной для дальнейшей переработки. Однако, если
используют непрерывный способ получения ленты из жгута, в котором
волоконца расположены уже параллельно, необходимость кардо-
чесания отпадает и лента сразу может быть направлена на
вытяжные приборы и ровничные машины. Совершенно ясно, что
нарушение параллелизации волокон в жгуте, возникающей при выходе
волокон из фильеры, вызывает большие осложнения, так как
впоследствии для восстановления упорядоченного расположения
волокон необходимо проводить процесс кардного чесания.
Поэтому нет сомнений, что непрерывные процессы
непосредственного получения прядильной ленты из жгута, при которых
468

параллелизация волокон не нарушается, в будущем вытеснят все
остальные. Все же штапельное волокно терилен, являющееся
наиболее современным синтетическим волокном, производство
которого достигло больших масштабов, выпускается в резаном
виде; возможно, это делается для того, чтобы волокно можно
было перерабатывать на существующем оборудовании для
прядения хлопка и шерсти.
Крашение
Пряжу из вискозного штапельного волокна и получаемые из
нее ткани почти всегда окрашивают точно так же, как и нити
бесконечной длины и ткани из них; однако в настоящее время часть
штапельного волокна выпускают уже в окрашенном виде. В этом
случае краситель вводят в вискозный прядильный раствор перед
формованием волокна; таким образом получают волокно, в
котором равномерно распределены частички красителя. Окраски такого
волокна обладают хорошей прочностью к свету и стирке. Имеется
целая гамма красителей, пригодных для крашения в массе; к ним
относятся красители глубоких синих тонов, яблочно-зеленый,
малахитовый зеленый, желтый, желтовато-коричневый, розовый,
красный и черный. Казеиновое штапельное волокно меринова
и штапельное волокно ардиль также выпускаются прочно
окрашенными в массе в ряд цветов. Метод крашения в массе применим
для многих волокон за исключением нейлона*.
Несминаемая отделка
Первое время штапельному волокну было очень трудно
конкурировать с шерстью и хлопком отчасти потому, что оно
облагалось акцизным сбором, в настоящее время отмененным, но
отчасти также и потому, что оно легко сминалось.
Отделка мочевиноформальдегидными смолами,
первоначально предназначавшаяся для хлопчатобумажных тканей,
оказалась весьма пригодной для тканей из вискозного штапельного
волокна. Этот вид отделки придает тканям из вискозной
штапельной пряжи большую полноту на ощупь и предупреждает смина-
ние их, являющееся серьезным недостатком текстильного волокна.
Получив несминаемую отделку смолами, ткань не должна
становиться жесткой; обработанная ткань должна обладать хорошей
драпируемостью, а эффект несминаемости должен быть прочным
к стирке. Чтобы достичь этих результатов, смола должна быть
введена внутрь волокна, а не на поверхность.
* В настоящее время полиамидные волокна также иногда выпускаются
окрашенными в массе. Для этого часто используют метод опудривания
полимерной крошки сухим красителем перед загрузкой крошки в бункера прядильной
машины. (Прим. ред.)
469

Сначала проводят конденсацию мочевины с формальдегидом.
Если для реакции на одну грамм-молекулу мочевины взята одна
грамм-молекула формальдегида, получается монометилолмоче-
вина:
NH2 NHCH2OH
I I
CO + HCHO -> CO
I I
NH3 NH2
Если же на одну молекулу мочевины приходятся две молекулы
формальдегида,продуктом реакции является диметилолмочевина:
NH2 NHCH2OH
I I
NH2 NHCH2OH
Было установлено, что наилучшие результаты получаются при
молекулярном соотношении между мочевиной и формальдегидом,
равном 1 : 1,6, обеспечивающем получение смеси моно-и диметилол-
производных мочевины. Если формальдегид брать в больших
количествах, получаемые смолы обладают большей упругостью,
но зато более жестки.
Формальдегид и мочевину подвергают предварительной
конденсации при комнатной температуре. При этом получают продукт
с вязкостью при 20°, равной 6 сантипуазам. Полученную смолу
разбавляют водой так, чтобы раствор содержал 25% твердого
вещества, и добавляют катализатор, обладающий кислыми
свойствами, например бифосфат аммония NH4H2PO4. Ткань
пропитывают полученным раствором, отжимают на плюсовке, сушат,
а затем нагревают в течение примерно 3 мин. при температуре 120°.
При этой операции, называемой отверждением («запеканием»),
быстро протекает дальнейшая конденсация и превращение
низкомолекулярной, растворимой в воде смолы в
высокомолекулярную смолу, нерастворимую в воде. Смола, обладающая
растворимостью в воде, проникает внутрь волокна в процессе пропитки
ткани; при отверждении смола переходит в нерастворимую форму
и остается внутри волокна. Сушку ткани после пропитки лучше
всего проводить на игольчатой сушильно-ширильной машине.
В процессе отверждения происходит разложение бифосфата
аммония с выделением аммиака и образованием свободной
фосфорной кислоты. Наличие определенных количеств кислоты
необходимо для создания pH ниже 4,5. Поскольку смола является
нерастворимой, ткань приобретает несминаемость,
сохраняющуюся даже после повторных стирок. После проведения процесса
отверждения смолы целесообразно проводить промывку ткани
для удаления избытка смолы с поверхности волокна, так как,
470

оставаясь на поверхности волокна, она придает ткани жесткость
на ощупь.
Препарат ВТ 321 в отношении несминаемое™ дает несколько
лучшие результаты, чем меламиноформальдегидная смола ВТ 309,
однако для тканей, подвергаемых стирке в жестких условиях,
следует отдать предпочтение смоле ВТ 309.
Препарат ВТ 321 (содержание твердой смолы 90%) является
модифицированной мочевиноформальдегидной смолой; отделку
этим препаратом ведут по следующему режиму:
1. Промывка ткани для полного удаления из нее всего
шлихтующего материала.
2. Обработка ткани рабочим раствором, содержащим:
Препарата ВТ 321 10 частей
Ускорителя (катализатора с кислотными
свойствами) 0,5 „
Воды до 100 „
При уносе тканью 80—100% рабочего раствора на ней остается
от 7,2 до 9% твердой смолы. Рабочий раствор нестабилен, так как
мочевиноформальдегидные смолы склонны к конденсации;
поэтому свежий рабочий раствор следует готовить несколько раз
в день.
3. Сушка пропитанной ткани на сушильно-ширильной машине
без излишнего натяжения, так как иначе ткань приобретает
жесткость.
4. Прогрев ткани для завершения конденсации смолы; при
этом ткань приобретает несминаемость и устойчивость обработки
к стирке и химической чистке. Процесс отверждения можно
проводить при температуре 150° в течение 3 мин. или при 140° в
течение 5 мин.; температура процесса и продолжительность его
определяются количеством применяемого ускорителя (катализатора).
5. Ткань промывают при температуре 40—50° раствором,
содержащим в\ л 2г мыла и 1 г соды. При промывке происходит
нейтрализация и удаление кислых побочных продуктов,
образующихся при отверждении, а также удаление избытка смолы
с поверхности волокна, что придает ткани мягкость.
6. Ткань подвергают заключительной промывке.
В результате такой обработки получают ткань мягкую
на ощупь, обладающую хорошей несминаемостью и стабильностью
размеров.
Химические процессы, протекающие при отверждении.
Химические изменения, происходящие в метилолмочевине при ее
отверждении, сводятся к поликонденсации: большое количество
небольших молекул, соединяясь с выделением воды, превращается
в большую молекулу. Нерастворимость смолы после отверждения
объясняется резким увеличением размеров молекулы. В то время
как перед отверждением молекулы метилолмочевины имеют
небольшие размеры и могут проникать в волокно, после
отверждения молекулы смолы становятся настолько большими, что
471

не могут мигрировать из волокна наружу даже при стирке. Если
ткань обработать смолами, уже подвергнутыми отверждению,
большие молекулы их не будут в состоянии проникать в толщу
волокна, и смола будет откладываться лишь на его поверхности,
что приведет к получению твердой, жесткой ткани. Химические
изменения, имеющие место при отверждении, могут быть выражены
следующими схемами.
Первоначально одна молекула диметилолмочевины
взаимодействует с одной молекулой монометилолмочевины:
1ЧНСН2 [ОН " Н] NCH2OH NHCH2 — NCH2OH
СО СО *- СО СО + 2Н_2О
NHCH2 [01?"Нн jNH NHCH2 — NH
Две молекулы образовавшегося соединения взаимодействуют
между собой:
NHCH2 — NCH2OH NH—СО —NCH2OH
СН2
NH—CH,NH nH_c0 —NH
CO CO + CH2
NHCH2NCH2N —CO—NCH2OFt
CO CO CH2 CH2 + H2O
NHCH,NH NH-CO—NH
Вероятно, одновременно происходит образование простых
эфирных групп (при взаимодействии метилольных групп —
—СН2ОН) с отщеплением молекулы воды:
— СН2ОН + НОСН2 — -> — СН2ОСН2 — + Н2О
При отверждении происходят разнообразные реакции, но все
они приводят к образованию очень больших молекул. Несомненно
также, что некоторые гидроксильные группы вискозного
штапельного волокна участвуют в реакциях, благодаря чему молекулы
смолы образуют поперечные химические связи между
линейными макромолекулами целлюлозы. Это и является одной из
главных причин возникновения несминаемое™ обработанной ткани.
Хорошо известно, что шерсть и подобные ей волокна относятся
к наиболее несминаемым из природных волокон; предполагают,
что это объясняется их специфическим строением — наличием
472

поперечных связей. Остатки цистина образуют поперечные связи
между макромолекулами полипептида:
I I
CHCH,SSCH2CH
I " !
Когда шерстяное волокно находится под натяжением,
поперечные связи его напряжены; как только растягивающее усилие
снимают, поперечные связи восстанавливают свое первоначальное
положение. Эта упругость уменьшает возможность образования
остаточных деформаций, а следовательно, складок и морщин.
При полимеризации мочевиноформальдегидной смолы внутри
вискозного штапельного волокна между макромолекулами волокна
образуются поперечные связи:
I
N
CH2
СНОН--СНОН СН О СНОН-СНОН
/ \ / \ / \
— о—сн сн—о—сн сн—о —сн сн —
\ / \ / \ /
сн — о снон-снон сн — о
I I
СНо СН.,
I " I "
NH N-CHoOH
I I "
со со
! I
N —СН9ОН NH
I " I
сн2 сн2
СН—О CHOH-CHOh СН — О
— о—сн сн—о —сн сн—о—сн сн-
\ / \ / \ /
• снон-снон сн—о снон-снон
CH2
В приведенной схеме поперечные связи изображены
направленными вертикально, а длинные линейные макромолекулы
целлюлозы — горизонтально. Эти поперечные связи придают
целлюлозному волокну способность к обратимости деформаций
(аналогично шерсти); в первую очередь эти связи определяют
устойчивость к сминанию, возникающую при обработке ткани мочевино-
формальдегидными смолами.
Смолы других типов. Помимо мочевиноформальдегидных смол,
для придания несминаемой отделки целлюлозным тканям были
испробованы и другие Смолы—меламиноформальдегидные ифенол-
473

формальдегидные. Фенольные смолы обычно окрашены, что
затрудняет их использование для текстильных целей.
Хорошие результаты получаются при использовании мелами-
ноформальдегидных смол, применяемых главным образом для
придания безусадочности шерстяным тканям. Однако меламино-
формальдегидные смолы относительно дороги, и их применение
оправдывается лишь преимуществом, заключающимся в несколько
более высокой стабильности размеров вискозных тканей в процессе
стирки в жестких условиях.
Меламин имеет следующее строение:
NH2
С
// \
N N
NH2-C C-NH2
N
При взаимодействии с формальдегидом меламин образует
различные метилольные производные. Триметилолмеламин можно
NH2
N
рассматривать в качестве типичного примера таких соединений.
При нагревании (отверждении) метилолпроизводные меламина
вступают в поликонденсацию аналогично тому, как это имеет
место при образовании мочевиноформальдегидных смол, и
образуют в волокне гигантские трехмерные молекулы нерастворимой
и неплавкой смолы.
Часто используют метилированные метилолмеламины,
обладающие (перед отверждением) большей растворимостью. В этих
производных группа —СН2ОН превращена в группу —СН2ОСН3.
Преимущества тканей с несминаемой отделкой. Ткани из
вискозного штапельного волокна фибро, подвергнутые
несминаемой отделке, имеют ряд преимуществ перед необработанными
тканями. К этим преимуществам относятся:
1. Стабильность размеров — ткани не усаживаются и не
вытягиваются при стирке.
2. Увеличение веса обработанной ткани за счет смолы.
3. Повышение устойчивости ткани к действию солнечного света.
4. Повышение устойчивости тонких тканей к расползанию,
происходящему в результате скольжения нитей основы по нитям
474

утка, приводящему к появлению в ткани разреженных мест.
5. Некоторое повышение прочности ткани.
6. В случае необходимости получения постоянных складок
они наносятся на ткань перед обработкой ее смолами; после
обработки смолами эти складки оказываются прочно фиксированными.
Смески
При изготовлении тканей из смесей различных волокон, взятых
в виде филаментарных нитей бесконечной длины, почти всегда
основа ткани состоит из волокна одного типа, а уток — из волокна
другого типа.
Так, например, для создания в ткани разноцветных эффектов
одно время было весьма распространено использование для основы
вискозного шелка, а для утка — ацетатного; сочетание
ацетатного шелка в качестве основы и вискозной нити креповой крутки
в качестве утка широко используется для получения тканей типа
марокена и крепдешина — ацетатная нить сообщает ткани гриф
и драпируемость, вискозная— креповый эффект. Смешивание
нитей из волокон различных типов в утке или основе обычно не
производят.
Штапельное волокно открывает большие возможности для
получения смесок различных типов, так как значительно легче
смешивать штапельное волокно и получать смешанную пряжу, чем
смешивать различные нити при изготовлении ткани.
Существует общее правило при смешивании волокон: для
лучшего перемешивания компонентов смеску следует проводить по
возможности на самых ранних стадиях технологического процесса;
это особенно важно в том случае, если смешиваемые волокна
обладают различной накрашиваемостью. Обычно смешивание
производят в процессе кардного чесания; волокно двух типов, например
вискозное и нейлоновое штапельное волокно, загружают
одновременно в бункер кардочесальной машины; в получаемой ленте
осуществлена хорошая смеска волокон. Этот способ имеет
дополнительное преимущество, заключающееся в том, что процесс
кардного чесания смеси вискозного и нейлонового штапельного
волокон протекает легче, чем процесс чесания одного нейлонового
штапельного волокна.
Иногда проводят смешивание штапельного волокна одного
типа, но различных номеров. В общем случае грубоволокнистое
штапельное волокно может быть переработано лишь в пряжу
низких номеров; наоборот, тонковолокнистое штапельное волокно
дает возможность получать мягкую, податливую пряжу. При
смешивании штапельного волокна этих двух типов пряжа
обладает промежуточными свойствами.
Если прочное штапельное волокно смешивают с волокном,
имеющим низкую прочность, это волокно следует брать более
низких номеров, чтобы при кардном чесании разрыв воло-
475

конец каждого компонента проходил в равной мере. Так,
например, ацетатное штапельное волокно, в частности файброцета,
обладает меньшей прочностью, чем вискозное штапельное волокно,
однако удовлетворительные результаты получают при смешивании
ацетатного волокна № 2000 (длина 64 мм) с вискозным штапельным
волокном № 3000 (длина также 64 мм). Ацетатное штапельное
волокно сообщает получаемым изделиям ценные свойства на ощупь
и хорошую драпируемость.
Прочность и удлинение смешанной пряжи. Наиболее часто
определяемыми показателями пряжи являются разрывная
прочность и удлинение при разрыве. Если оба этих показателя
достаточно высоки, пряжа считается хорошей; если же один из
показателей высок, а другой низок, пряжа может оказаться непригодной.
Оба показателя очень важны для нормального протекания процесса
прядения и для хорошей носкости готового изделия. Если
рассматривать эти показатели отдельно, можно сказать, что легкость
процесса прядения определяется главным образом высоким
разрывным удлинением, в то время как устойчивость готового изделия
в носке определяется главным образом прочностью волокна*.
Одним из двух значительных преимуществ смешивания
синтетических волокон с натуральными является увеличение прочности
готовых изделий. Во многих смесях увеличение прочности
получаемой пряжи действительно наблюдается, однако часто это
увеличение значительно ниже ожидаемого и изменяется от смески
к смеске.
Очень часто пряжа, смешанная из двух волокон, обладает
меньшей разрывной прочностью, чем пряжа, изготовленная
из каждого компонента в отдельности; это объясняется тем, что
один из компонентов приразрыве принимает на себя всю
начальную нагрузку. Волокно с большим модулем Юнга испытывает
чрезмерную нагрузку и разрывается раньше волокна, которое
само по себе может быть прочнее, так как первое волокно
воспринимает при растяжении значительную часть нагрузки,
приходящуюся на долю второго волокна. Так, смешанная пряжа,
состоящая из дакрона B5%) и вискозного штапельного волокна G5%),
имеет разрывную прочность меньшую, чем пряжа из вискозного
штапельного волокна. Причиной этого является то, что
относительно высокий модуль Юнга вискозного волокна приводит
к преждевременному разрыву его, и, следовательно, разрыв пряжи
происходит при нагрузке меньшей, чем та, которая необходима
для разрыва 100%-ной вискозной штапельной пряжи того же
номера. Если содержание более прочного штапельного волокна
дакрон в смеске увеличить, разрывная прочность смешанной
пряжи повысится: пряжа, состоящая из 50% дакрона и 50%
вискозного штапельного волокна, имеет ту же прочность, что и пряжа
* Это утверждение неверно, так как повышенная носкость невозможна,
если разрывное удлинение волокна низкое, (Прим. ред.)
476

из одного вискозного штапельного волокна, а пряжа из 75%
дакрона и 25% вискозного волокна обладает значительно более
высокой прочностью.
Нейлон также имеет модуль Юнга меньший, чем вискозное
штапельное волокно, поэтому смешанная пряжа из нейлонового
и вискозного штапельных волокон не обладает повышенной
прочностью при содержании нейлона меньше 50%.
Ацетатное волокно имеет значительно меньший модуль Юнга,
чем вискозное волокно или дакрон, поэтому при смешивании уже
небольших количеств дакрона с ацетатным штапельным волокном
получаемая пряжа обладает повышенной прочностью, хотя это
повышение не так велико, как можно было бы ожидать по
результатам арифметических расчетов. Точно так же добавки нейлона
к ацетатному волокну приводят к увеличению прочности пряжи.
Шерсть характеризуется низким начальным модулем, и из
смеси ее с дакроном или нейлоном получается пряжа повышенной
прочности.
В общем можно сказать, что добавки даже малых количеств
штапельного волокна, обладающего высокой прочностью (нейлона
или дакрона), увеличивают прочность пряжи из ацетатного
штапельного волокна или шерсти; такие добавки, однако, приводят
к снижению прочности пряжи из вискозного штапельного волокна,
поэтому для получения более прочной пряжи из вискозного
штапельного волокна необходимо введение в смеску больших
количеств синтетического штапельного волокна с высокой прочностью.
Аналогичным образом дело обстоит и в случае хлопка.
Смешанная пряжа из 80% нейлона и 20% хлопка обладает меньшей
прочностью, чем хлопчатобумажная, а прочность пряжи, содержащей
40—60% нейлона, значительно ниже прочности
хлопчатобумажной пряжи; удлинение смешанной пряжи всегда выше удлинения
хлопчатобумажной пряжи, т. е. выше 8%. При увеличении
содержания нейлона в смеске до 40% удлинение пряжи медленно
возрастает до 9% и затем, резко возрастая, достигает 17% при
содержании нейлона 80%; при содержании нейлона 100%
—удлинение равно 20%.
Интересной является смесь из двух частей хлопка и одной
части вискозного штапельного волокна: хлопковое волокно
обладает в мокром состоянии более высокой прочностью, чем в сухом;
вискозное же волокно, наоборот, значительно прочнее в сухом
состоянии. Однако пряжа из смеси хлопка и вискозного
штапельного волокна, взятых в указанном выше соотношении, обладает
одинаковой прочностью как в сухом, так и в мокром состоянии.
В то же время прочность этой пряжи в сухом состоянии ниже
прочности хлопчатобумажной пряжи и пряжи из вискозного
штапельного волокна.
Величина разрывного удлинения смешанной пряжи всегда
является средней от значений разрывного удлинения ее
отдельных компонентов. Однако значение разрывного удлинения не
477

является средним арифметическим значений удлинения обоих
компонентов смешанной пряжи и почти всегда ниже этой величины.
Не легко заранее предсказать значение разрывного удлинения
смешанной пряжи, зная величину разрывного удлинения ее
компонентов.
Устойчивость смешанной пряжи к износу. Синтетические
волокна нейлон и дакрон обладают превосходной устойчивостью
к износу; износоустойчивость волокон можно характеризовать
по их прочности к истиранию. Шерсть и вискозное волокно
обладают сравнительно низкой устойчивостью к истиранию, особенно
в мокром состоянии, однако введение в смесь этих волокон
небольших количеств нейлона или дакрона приводит к резкому
повышению прочности пряжи к истиранию. В этом отношении нейлон
дает наибольший эффект; дакрон —меньший, но все же
значительный, а орлон лишь несколько улучшает прочность пряжи
к истиранию. В табл. 41 приводятся сравнительные данные об
устойчивости к истиранию в мокром состоянии различных волокон,
полученные Деннисоном и Личем по методу Столла.
Таблица 41
Устойчивость различных тканей к истиранию в мокром состоянии
Состав ткани
Содержание
волокна в %
Устойчивость к истиранию
(число циклов)
Шерсть
Вискозное штапельное
волокно
Дакрон
Нейлон
Орлон
Дакрон
Вискозное штапельное
волокно
Нейлон
Вискозное штапельное
волокно
Дакрон
Шерсть
Орлон
Шерсть
100
100
100
100
100
50
50
50
50
50
50
50
50
90
94
1570
2520
330
996
2360
800
290
Огромные преимущества, достигаемые при введении в смеску
с шерстью или вискозным штапельным волокном нейлона или
дакрона, очевидны. Эффект, получаемый при введении в смеску
478

нейлона, настолько значителен, что его иногда добавляют при
выработке пряжи из гребенной шерсти для костюмных тканей,
в результате чего увеличивается их носкость.
При получении смесей шерсти или вискозного штапельного
волокна с синтетическим штапельным волокном,
характеризующимся высокой прочностью, отметим два обстоятельства:
1. Устойчивость пряжи к истиранию увеличивается уже при
добавлении в смеску небольших количеств синтетического волокна;
понижения этого показателя (как это имеет место при определении
разрывной прочности смешанной пряжи) не наблюдается.
2. Для получения максимально полезного эффекта смешивание
компонентов следует осуществлять на ранних стадиях
технологического процесса получения пряжи.
Ткани, полученные из пряжи, смешанной в процессе прядения,
обладают заметно большей устойчивостью к истиранию, нежели
ткани того же состава, но изготовленные из пряжи, полученной
трощением двух нитей: одной из штапельного волокна дакрон,
другой — из вискозного штапельного волокна. Равномерное
распределение волокон в смешанной ткани дает наилучшие
результаты.
Применение
Области использования штапельного волокна значительно
шире, чем филаментарной нити бесконечной длины. Наиболее
широко штапельное волокно используется в тяжелых тканях
типа костюмных, которые раньше обычно изготовляли из шерсти.
Вискозное штапельное волокно. Вискозное штапельное
волокно может быть переработано в чистом виде или в смеси
с шерстью (в том числе и ангорской), хлопком или льном. Оно
может быть использовано для получения гладкокрашеных или
печатных плательных тканей и сорочечного полотна, в смесках
с хлопком весьма пригодно для изготовления спортивных рубашек.
Штапельные ткани, подвергнутые несминаемой отделке, пригодны
для изготовления легких костюмов. В последнем случае возможно
получение тканей с «шишками», имитирующих льняную ткань.
Из вискозной штапельной пряжи изготовляют нижнее белье,
джемперы и изделия типа тонкошерстяных. Вискозное штапельное
ВОЛОКНО ИСПОЛЬЗуЮТ ДЛЯ ИЗГОТОВлеНИЯ ОТДеЛОЧНЫХ ТКанеЙ,
НОСОВЫХ платков, простынь, скатертей. Из штапельной пряжи креповой
крутки возможно вырабатывать ткани типа марокена и
крепдешина. Вискозное штапельное волокно в настоящее время успешно
применяется для выработки большинства тканей.
Особо следует упомянуть о применении вискозного
штапельного волокна в медицине. Свойством, делающим возможным
применение этого волокна в медицине, является его высокая
абсорбционная способность: волокно может поглощать 90—95%
влаги (от собственного веса), кроме того, оно является чистым
479

материалом, не содержащим посторонних примесей (щелухи
семян, песчинок), имеющихся в хлопковом волокне. Это волокно
гидрофильно и не обладает склонностью к электризации, что делает
возможным использование вискозного штапельного волокна в
хирургии (гидрофобные синтетические волокна склонны к
электризации и создают опасность воспламенения паров эфира). Вата,
состоящая целиком из вискозного штапельного волокна, по
внешнему виду не отличается от хлопковой, но мягче ее, нежнее ложится
на рану и обладает большей абсорбционной способностью; такая
вата легко обрабатывается антисептиками и может быть
стерилизована без потери мягкости. Повязки из вискозного штапельного
волокна не присыхают к поверхности раны так сильно, как
хлопчатобумажные, и снимаются с нее значительно легче. Вискозное
штапельное волокно пригодно также для изготовления тампонов.
Из вискозного штапельного волокна вырабатывают специальные
сорта марли.
Тюль из вискозного штапельного волокна, используемый для
получения парафинированного перевязочного материала,
поглощает больше парафина, чем хлопчатобумажный, и значительно
легче удаляется с поверхности раны. Вискозное штапельное
волокно находит также применение при изготовлении эластичных и
креповых поддерживающих бандажей и больничных полотенец.
В смеси с хлопком вискозное штапельное волокно используют
для изготовления больничной одежды, платьев, передников и
колпаков для медицинских сестер. Внешний вид этих изделий может
быть улучшен, если в состав ткани, идущей на изготовление
полужестких воротничков, манжет и поясов, вводить легкоплавкое
полиэтиленовое волокно курлен.
Форма для медицинских сестер из смешанной вискозно-хлоп-
чатобумажной ткани E0% вискозного штапельного волокна
фибро, 50% хлопка) в носке лучше, чем форма из
хлопчатобумажной ткани, особенно в отношении устойчивости к
истиранию.
Ткани для спецодежды и ткани типа саржевых, изготовленные
из штапельного волокна фибро-дуракол (штапельное волокно
фибро, окрашенное в массе) или из смеси этого волокна с хлопком
в соотношении 50 : 50%, утверждены государственными
департаментами США для формы полицейских, финансовых
служащих, почтальонов и пожарников.
Вискозное штапельное волокно усиленно используется при
изготовлении ковров; для этих целей применяют главным образом
волокно низких номеров, обладающее большей устойчивостью
к износу. Фирма Америкен Вискоз планировала выпуск
вискозного штапельного волокна для ковровой промышленности в
количестве 38,5 тыс. m в год. Производство штапельного волокна этой
фирмы в 1956 г. составило 136 тыс. т; фирма Курто в США на
заводе, построенном после войны, выпустила в 1956 г. 68 тыс. m
вискозного штапельного волокна, фирма Америкен Энка —
480

23 тыс. т. Общий выпуск вискозного штапельного волокна в США
к концу 1956 г. достиг 260 тыс. m в год.
Плетеная тесьма из вискозного жгута используется в качестве
сальниковой набивки и прокладочного материала.
Вискозный пух, представляющий собой короткие волоконца
длиной 0,5—3 мм, используют для получения на тканях
замшевых, ворсовых и начесных эффектов. Если по гладкокрашеным
тканям типа марокен провести набивку клеящими смолами
и затем обдуть ткани таким волокном или нанести это волокно
на ткань в электростатическом поле, приклеивание волокна
к ткани будет происходить лишь в местах, обработанных смолами.
Получаемые таким способом ткани имитируют вельвет; если вся
поверхность ткани обработана смолой, она напоминает ткань
с разрезным ворсом.
Ацетатное штапельное волокно. Ацетатное штапельное волокно
перерабатывается главным образом в смеси с хлопком и в меньших
количествах — в смеси с шерстью. Ценными показателями
тканей из ацетатного штапельного волокна являются хороший гриф
и драпируемость, сочетающиеся с достаточно высокой
устойчивостью к сминанию. При крашении смесей ацетатного штапельного
волокна с хлопком обычно ацетатное волокно остается
незакрашенным; этот вид смешанной ткани идет для пошива костюмов.
При смешивании ацетатного штапельного волокна с
вискозным прочность получаемой пряжи становится ниже, а разрывное
удлинение возрастает пропорционально содержанию ацетатного
штапельного волокна (табл. 42).
Таблица 42
Прочность и удлинение при разрыве смешанной пряжи из ацетатного
и вискозного штапельного волокна
Состав пряжи в %
ацетатное штапельной
волокно, матированное,
№ 3600, длина 36,5 мм
30
50
вискозное штапельное
волокно, матированное,
№ 3000, длина 36,5 мм
70
50
Разрывная длина
пряжи в р. км
11,6
7,8
Разрывное
удлинение пряжи
в %
11,7
14,3
Все ацетатное штапельное волокно выпускается
матированным двуокисью титана. Смешанная ацетатно-вискозная
штапельная пряжа идет на выработку костюмных тканей для тропиков;
известно, что ткани из смешанной пряжи такого типа обладают
хорошей стабильностью размеров.
Для смеси с шерстью применяют обычно ацетатное штапельное
волокно № 2000 длиной 63, 100 и 127 мм. Добавка ацетатного
штапельного волокна к шерсти снижает ее свойлачиваемость.
Одеяла, изготовленные из основы, содержащей смешанную пряжу
(80% ацетатного штапельного волокна № 1670 длиной 127 мм,
31 Монкрифф 442 481

20% шерсти) и из чистошерстяного утка усаживаются после десяти
стирок всего лишь на 5%; усадка чистошерстяных одеял после
такого же числа стирок достигает 10—11%.
Смесь ацетатного штапельного волокна с нейлоном
перерабатывают в пряжу по хлопкопрядильной системе; однако прочность
получаемой пряжи несколько ниже, чем пряжи, изготовленной
из смеси ацетатного и вискозного штапельного волокна (табл.43).
Таблица 43
Показатели смешанной пряжи из ацетатного и нейлонового
штапельного волокна различного состава
Состав пряжи в %
ацетатное штапельное
волокно. матированное,
№ 3600. длина 36,5 мм
60
70
85
нейлоновое штапельное
волокно № 3000, длина
38 мм
40
30
15
Разрывная длина
пряжи в ркм
10,5
8,6
6,8
Разрывное
удлинение ппяжи
в %
16,0
13,1
11,2
Если при получении гребенной смешанной пряжи используют
более длинное штапельное волокно, наблюдается значительное
повышение ее прочности; так, смесь 70% ацетатного штапельного
волокна № 2000 длиной 100 мм и 30% нейлонового штапельного
волокна № 3000 той же длины дает пряжу, разрывная длина
которой достигает 13,5 км, а не 8,6, как у пряжи того же состава,
(см. табл. 43), а удлинение при разрыве 13,6%.
Ацетатное штапельное волокно смешивают также с волокном
ардиль; смешанная пряжа, состоящая из 50% матированного
ацетатного штапельного волокна № 2000 длиной 100 мм и 50%
штапельного волокна ардиль № 260 той же длины, обладает разрывной
длиной, равной всего 4,5 р. км при удлинении 9%.
Плательные, блузочные и сорочечные ткани и ткани костюмные
для тропического климата составляют ассортимент, в котором
ацетатное штапельное волокно находит основное применение
в смеси с другими волокнами. Почти всегда при крашении таких
тканей возможно получение разнотонного эффекта.
В настоящее время выпускается также ацетатное штапельное
волокно С, способное приобретать в кипящей воде извитость,
аналогичную извитости шерсти.
Нейлоновое штапельное волокно. В настоящее время нейлон
является волокном, которое наиболее часто смешивают с шерстью,
отчасти потому, что оба волокна являются сравнительно
дорогими, а также ввиду близости химического состава (оба эти волокна
состоят из длинных полиамидных цепей), эластичности и
растяжимости. В получаемых смесках нейлоновое штапельное волокно
обеспечивает высокую разрывную прочность и лучшую
устойчивость к истиранию. Обычно штапельное волокно нейлон № 3000
длиной 100 мм смешивают с тонкой шерстью любых классов,
4 2

а штапельное нейлоновое волокно № 1500 длиной 152 мм— с кросс-
бредной шерстью. Коэффициент использования текстильного
оборудования повышается при введении нейлонового волокна в
смеску с шерстью. Добавка 5% нейлонового штапельного волокна
к шерсти несколько повышает эффективность прядильного
оборудования; введение в смеску 10% нейлонового штапельного
волокна увеличивает коэффициент использования автоматических
ткацких станков с 75 до 90%. При переработке кашмирской шерсти
в смеси с нейлоновым штапельным волокном коэффициент
использования трикотажных машин будет выше, чем при переработке
пряжи из 100% кашмирской шерсти. При получении
тонкосуконной пряжи (эту систему прядения противопоставляют обычно
системе гребенного прядения) из смеси нейлона с шерстью может
быть получена пряжа высоких номеров; добавка 25"о нейлона
к шерсти, из которой может быть получена пряжа № 36 (не выше),
дает возможность получить смешанную пряжу № 50.
Наиболее значительным преимуществом, достигаемым при
смешивании шерсти с нейлоновым штапельным волокном, является
увеличение срока службы получаемых изделий. Солдатские носки,
изготовленные из смеси 75% шерсти и 25% нейлонового
штапельного волокна, носятся в пять раз дольше, чем чистошерстяные.
Смешанная нейлоново-шерстяная пряжа имеет четыре
недостатка:
1. Носки, изготовленные из такой смешанной пряжи, менее
удобны в носке (по крайней мере, по мнению автора книги);
на ощупь такие носки несколько грубоваты и напоминают
хлопчатобумажные.
2. Носки из смешанной нейлоново-шерстяной пряжи труднее
надеваются, чем чистошерстяные, так как они не обладают
необходимой растяжимостью.
3. Нейлоновое штапельное волокно обладает склонностью
к «вылезанию» из смешанной пряжи, особенно в пятке носка, где
трение наиболее сильно (если носок изготовлен из смеси
неокрашенного нейлонового волокна и черной шерсти, это легко
проследить на изношенном носке).
4. Джемперы, вязаные жакеты и подобные изделия из
смешанной нейлоново-шерстяной пряжи в значительно большей
степени подвержены пиллинг-эффекту, что также объясняется
миграцией нейлонового волокна из смешанной пряжи на
поверхность изделия.
Поскольку смешанная пряжа, содержащая нейлон,
используется для изготовления изделий ручной вязки и нательного белья,
автор считает, что большая износоустойчивость изделий,
создаваемая нейлоном, достигается дорогой ценой —за счет снижения
мягкости изделий и повышенной склонности к пиллинг-эффекту.
Для ряда других изделий, таких, как брюки для верховой езды,
костюмы и сорочки, эти недостатки имеют меньшее значение.
Британская служба использует ткани, состоящие из 75% шерсти
31* 483

и 25% нейлонового штапельного волокна, для пошива рубашек
и костюмов; в США используют саржу весом 610 г/м2 из гребенной
пряжи, содержащей 85% шерсти и 15% нейлонового штапельного
волокна. Смесь — штапельное нейлоновое волокно, вискозное
штапельное волокно, ангорская шерсть —используется для
изготовления одежды для тропиков. Срок службы флагов,
изготовленных из смешанной пряжи B5% шерсти и 75% нейлонового
штапельного волокна), в десять раз превышает срок службы флагов
из чистошерстяной ткани.
В настоящее время наблюдается тенденция к использованию
в смесках низких сортов шерсти и даже шерстяного волокна,
получаемого из лоскута. Для повышения прочности такой пряжи
в смески добавляют нейлоновое штапельное волокно. Легкость,
с которой нейлоновому штапельному волокну может быть придана
извитость при запарке или термофиксации, увеличивает
пригодность этого волокна для смешивания с шерстью; введение нейлона
в смеску с шерстью снижает усадку и свойлачиваемость ее, но не
защищает от повреждения личинками моли.
Нейлоновое штапельное волокно смешивают также с хлопком,
однако преимуществ, типичных для смешанных шерстяных
тканей, при этом не достигают по двум причинам:
1. Ткани, в которых велика доля хлопка, относятся обычно
к более дешевому ассортименту, чем ткани с высоким содержанием
шерсти.
2. Увеличение прочности пряжи в сухом состоянии может быть
достигнуто лишь при содержании нейлонового штапельного
волокна выше 50%.
Нейлоновое штапельное волокно смешивают также с
вискозным штапельным волокном на хлопкопрядильном оборудовании
и получают более удачные результаты. Существуют два
обстоятельства, определяющих возможность переработки нейлона
в смеси с вискозным штапельным волокном:
1. Наличие большого количества хлопкопрядильного
оборудования, пригодного для получения такой смешанной пряжи.
При переработке смешанной нейлоново-вискозной пряжи имеется
больше шансов загрузить это оборудование, чем при переработке
чистохлопковой пряжи.
2. Значительное повышение устойчивости к истиранию пряжи
на основе вискозного штапельного волокна при введении в ее состав
нейлонового штапельного волокна.
Данные об устойчивости к истиранию смешанной пряжи
из матированного вискозного штапельного волокна фибро
№ 3000 длиной 36,5 мм и нейлонового штапельного волокна
№ 3000 длиной 38 мм, полученные на приборе Ринг-Вир-Тестер,
приведены в табл. 44.
Териленовое штапельное волокно. В июне 1956 г. штапельное
волокно терилен выпускалось в следующем ассортименте: № 3000,
длина 114 мм (для гребенной пряжи), № 2250, длина 114 мм (для
484

Таблица 44
Прочность пряжи из смеси вискозного штапельного волокна фибро
и нейлонового штапельного волокна к истиранию
Состав їм
нейлоновое штапельное
волокно *
0
10
20
40
60
80
100
яжи в %
вискозное штапельное
волокно **
100
90
80
60
40
20
0
Прочность к истиганию
в условных единицах
1,0
1,4
1,9
2,7
3,7
7,6
8,5
Примечания. * Волокно J* 3000, длина 38 мм.
** Волокно N° 3000, длина 36,5 мм, матированное. •¦
гребенной пряжи), № 3000, длина 63 мм (для аппаратной
пряжи).
Штапельное волокно терилен выпускается извитым. Извитость
придает волокну пышность, являющуюся ценным качеством, кроме
того, делает его более похожим на шерсть. Тонкие сорта шерсти
обычно обладают большей извитостью, чем грубые. Поэтому для
увеличения равномерности смешанной пряжи из штапельного волокна
терилен и тонкой шерсти (обычно такой, из которой может быть
получена пряжа № 68 и 90), штапельное волокно должно обладать
сильно выраженной извитостью. Кроме того, извитость волокна
терилен способствует лучшему проведению кардного чесания
и последующих операций. Все штапельное волокно терилен
выпускается матированным.
По физико-механическим показателям штапельное волокно
терилен отличается от шелка терилен: прочность штапельного
волокна относительно невысока — 31,5—36 р. км, удлинение
соответственно выше — 40—25%. Другие показатели, такие, как
устойчивость к действию тепла, света, химических реагентов
и микробиологических воздействий, одинаковы для штапельного
волокна и для филаментарной нити бесконечной длины. Высокое
значение разрывного удлинения штапельного волокна терилен
приближает его по этому показателю к шерсти, удлинение которой
при разрыве составляет в среднем около 38%. Однако прочность
шерсти значительно ниже прочности терилена, и равна только
12,6 р. км в сухом и 10 р. км в мокром состоянии. В отношении
сорбции влаги терилен и шерсть не имеют ничего общего: в
нормальных условиях (относительная влажность воздуха 65%,
температура 25°) шерсть обладает высоким влагопоглощением
(до 16%), а терилен — крайне низким @,4%).
485

Штапельное волокно терилен обладает большей жесткостью,
чем шерсть; так, например, несмотря на то, что штапельное волокно
терилен № 2250 имеет тот же диаметр, что и шерстяное волокно
70 кач., оно приближается по этому показателю к шерсти 64 кач.
Устойчивость штапельного волокна терилен к действию бактерий,
гнилостных микроорганизмов и личинок моли такая же, как
и у шелка терилен.
Штапельное волокно терилен подвергается обработке
антистатическими агентами. Если антистатические агенты удаляются
с волокна при подготовке его к прядению, например при утюжке
или крашении, они должны быть вновь нанесены на волокно,
что легко достигается замасливанием его маслом для гребнечеса-
ния, взятым в количестве 1% от веса волокна и содержащим
в своем составе 5% (от веса масла) антистатического агента лис-
сапола NX. Штапельное волокно терилен перерабатывают в пряжу
по гребенной и аппаратной системам.
Гребенное прядение. Первой операцией является
процесс кардного чесания; относительная влажность воздуха при
кардном чесании не должна быть ниже 55—65%. Процесс промывки
не обязателен. Чесальную ленту складывают несколько раз,
после чего ее подвергают кардочесанию и уже кардную ленту
подвергают еще раз окончательному сложению. Затем ленту
сматывают в трехкилограммовые клубки. Процесс вытяжки
ровницы из штапельного волокна терилен проводят обычным
способом, однако в связи с тем, что для перемещения волокон
относительно друг друга необходимо прилагать большие усилия, на всех
стадиях процесса требуется меньшая крутка, чем при переработке
шерсти. После вытягивания ровницы прядение можно проводить
на колпачных, кольцепрядильных или ровничных прядильных
машинах с крутками меньшими, чем обычно приняты для
шерстяной пряжи того же номера.
Штапельное волокно терилен № 2250 перерабатывают для
коммерческих целей в пряжу № 68, волокно № 3000 — в пряжу
№ 90. Хотя пряжа низкой крутки имеет полноту на ощупь, у пряжи
из штапельного волокна терилен и из смеси его с шерстью низкие
крутки вызывают возникновение пиллинг-эффекта; снижение
склонности к образованию пиллинг-эффекта достигается
увеличением крутки пряжи в процессе прядения, однако высоких
круток (и даже круток, считающихся нормальными для шерстяной
пряжи) в процессе прядения следует избегать, так как
они приводят к возникновению перетяжек и к неравномерной
вытяжке. Пряже, предназначенной для тканей, идущих на
изготовление тропических костюмов, обладающих хрустом и
жесткостью на ощупь, сообщают крутку более высокую, чем
обычно.
Шерсть может быть смешана со штапельным волокном
терилен в процессе кардного чесания на ленточной гребенной машине
пли в процессе гребенного чесания.
486

Аппаратное прядение. Если штапельное волокно
терилен было окрашено, на него вновь должен быть нанесен
антистатический агент путем обработки волокна маслом для
гребнечесания, содержащим лиссапол NX. Если штапельное
волокно терилен смешивают с шерстью до процесса кардного
чесания, смешивание может быть осуществлено слоями; при
этом обработке маслом, содержащим 10% лиссапола NX,
подвергают лишь шерстяное волокно. После смешивания масса
должна быть 2—3 раза пропущена через разрыхлитель, прежде
чем она поступит в бункер машины для предварительного и
кардного чесания. Кардный прочес уплотняют на кольцепрядильных
устройствах и затем перерабатывают в пряжу на прядильных
машинах периодического действия. Для уменьшения пиллинг-
эффекта пряже, содержащей штапельное волокно терилен,
сообщают крутку более высокую, чем чистошерстяной аппаратной
пряже.
Свойства пряжи. Гребенная пряжа из штапельного
волокна терилен усаживается в кипящей воде на 6%; усадка
почти полностью обусловливается релаксацией механических
напряжений, создаваемых в волокне в процессе подготовки к
прядению и прядения, так как усадка исходного волокна составляет
менее 1 %. Разрывная прочность пряжи из штапельного волокна
терилен зависит от ее конструкции и находится в пределах 18—
25,2 р. км (прочность гребенной пряжи 5,4—8,5 р. км), разрывное
удлинение составляет соответственно 30—20% (разрывное
удлинение шерстяной гребенной пряжи 25—15%). Пряжа из
штапельного волокна терилен обладает одинаковой прочностью как
в сухом, так и в мокром состоянии, в то время как гребенная
шерстяная пряжа теряет в мокром состоянии около 15%
прочности. Аппаратная пряжа из штапельного волокна терилен
обладает прочностью около 19,8 р. км при удлинении около 33%
(аналогичные показатели для шерстяной аппаратной пряжи —
4 р. км и 19%).
Штапельное волокно дакрон. Полиэфирное штапельное волокно
дакрон выпускается полуматовым различных номеров и
различной длины. Наиболее ценным свойством изделий, получаемых
из дакрона, является теплота на ощупь. Носки, джемперы
и платья, изготовленные из дакрона, из-за этого признака можно
легко принять за шерстяные; по мягкости изделия из дакрона
значительно отличаются от шерстяных. Точно так же дакрон
уступает шерсти в отношении сорбции влаги, теплоты смачивания,
всасывающего эффекта и устойчивости к образованию пиллинг-
эффекта.
Подобно нейлону, штапельное волокно дакрон в смеске
с шерстью значительно увеличивает прочность пряжи; увеличение
устойчивости пряжи к истиранию, сообщаемое дакроном,
значительно (см. стр. 478), но все же ниже, чем у пряжи из нейлона.
Так как дакрон имеет крайне низкое влагопоглощение (а физико-
487

механические свойства дакрона одинаковы как в сухом, так
и мокром состоянии), дакроно-шерстяные ткани обладают заметно
более высокой стабильностью размеров в условиях изменяющейся
влажности воздуха. Такие смешанные ткани хорошо сохраняют
заглаженные или отпрессованные складки.
Ткани из дакрона даже в большей степени, чем
чистошерстяные подвержены возникновению пиллинг-эффекта, что является
существенным недостатком этого волокна.
В смеси с вискозным штапельным волокном дакрон несколько
улучшает пряжу, повышая ее устойчивость к истиранию, однако
главная роль дакрона в таких смесях заключается в повышении
несминаемости получаемых изделий и сообщении в стабильности
заглаженным складкам.
Ткани из дакронового волокна легко прожигаются; смешанные
дакроновые ткани, содержащие вискозное и ацетатное
штапельное волокно или шерсть, в этом отношении ведут себя значительно
лучше.
Тщательное испытание в носке легких тропических костюмов
из дакрона и из смесей дакрона с шерстью было проведено военно-
воздушными силами США. Было установлено, что эти ткани
в сравнении с чистошерстяными, вполне приемлемые точки зрения
комфортности, однако ткани из одного дакрона имеют недостаток:
они плотно облегают тело, что объясняется их электризуемостью.
В то же время эти ткани обладают хорошей несминаемостью.
К числу недостатков таких тканей относится легкость, с которой
пепел сигарет прожигает на них небольшие дырочки, а также
способность тканей быстро загрязняться вдоль складок и швов.
Однако нет сомнений, что штапельное волокно дакрон найдет
широкое применение при изготовлении костюмов. Дакроновое
штапельное волокно используется также при изготовлении
ковров, что увеличивает срок их службы.
ПИЛЛИНГ-ЭФФЕКТ
Не только изделия из штапельного волокна дакрон, но и
изделия из некоторых других химических волокон подвержены пил-
линг-эффекту. Можно легко заметить маленькие пушистые шарики,
образующиеся на поверхности шерстяных свитеров или
джемперов. Автор исследовал такие шарики и установил, что в
большинстве своем они состоят из коротких волокон. По-видимому,
эти короткие волокна закреплены в пряже менее прочно, чем
длинные; в процессе носки они мигрируют из пряжи на
поверхность изделия и скатываются в маленькие шарики. Образование
пиллинг-эффекта является очень серьезным недостатком шерсти.
Сведение этого недостатка к минимуму возможно путем выбора
наилучшей структуры пряжи и улучшения конструкции ткани.
Было найдено, что ткань, состоящая из 65% шерсти и 35% дай-
нела, при испытании на устойчивость к истиранию покрывается
488

маленькими шариками. Один образец такой ткани был обработан
ацетоном для растворения дайнела. В оставшейся шерсти шарики
сохранились. Из второго образца была удалена шерсть путем
растворения ее в щелочи; остаток — волокно дайнел — не
содержал шариков. Таким образом, пришли к заключению, что по
сравнению с чистошерстяными тканями смешанные ткани не должны
обладать большей склонностью к образованию пиллинг-эффекта.
Образующиеся шарики обычно могут быть легко удалены с
поверхности шерстяных тканей; зачастую они сами отпадают в процессе
носки; однако в изделиях, изготовленных из смеси шерсти с
волокном, обладающим высокой прочностью, эти шарики могут
оказаться прочно связанными с поверхностью ткани. Так, например,
шарики, возникающие на поверхности смешанной (85% шерсти,
15% нейлонового штапельного волокна) ткани, очень трудно
удалить; однако, если нейлоновое волокно удалить из ткани
путем его растворения, шарики удаляются легко. Поэтому
уменьшение числа коротких волоконец в пряже является весьма
желательным; к сожалению практически нельзя получить пряжу, не
содержащую некоторого количества таких коротких волоконец. Если,
например, процесс гребенного чесания продолжать до полного
удаления коротких волокон, будет наблюдаться разрыв части
длинных волокон и образование новых количеств короткого
волокна. Таким образом, не существует радикального средства
для устранения указанного затруднения; на практике
устанавливают, что некоторые смески более подвержены возникновению
пиллинг-эффекта, чем другие; таких смесок, естественно,
избегают.
Изучение пиллинг-эффекта, возникающего на тканях из
нейлонового штапельного волокна и его смесей, дало возможность
прийти к следующим выводам:
1. Величина пиллинг-эффекта, возникающего в одинаковых
изделиях из тканей одного и того же типа, изменяется в
зависимости от индивидуальных особенностей потребителя: обычно
пиллинг-эффект значительнее в изделиях, которые носят
подвижные люди.
Брюки подвержены образованию пиллинг-эффекта в большей
мере, чем юбки, изготовленные из смешанной ткани того же типа.
2. Так как пиллинг-эффект возникает за счет волокон,
выступающих над поверхностью ткани, при удалении таких волокон
опаливанием или стрижкой пиллинг-эффект снижается.
3. Элементарные волокна низких номеров меньше подвержены
образованию пиллинг-эффекта, чем элементарные волокна
высоких номеров.
4. Величина пиллинг-эффекта зависит от схемы получения
пряжи. Наилучшие результаты отмечаются при применении фила-
ментарной нити бесконечной длины, затем идет гребенная пряжа,
далее пряжа, полученная по хлопчатобумажной схеме прядения,
и, наконец, аппаратная пряжа.
489

o. При повышении величины крутки пиллинг-эффектснижается.
6. Увеличение втканях числа перекрещиваний нитей (при
переходе от саржевого переплетения к полотняному или при увеличении
числа основных и уточных нитей) снижает пиллинг-эффект.
Проблема пиллинг-эффекта практически более важная, чем
иногда считают; она усугубляется применением такого прочного
штапельного волокна, как нейлон и терилен, так как шарики,
в состав которых входит прочное волокно, удаляются значительно
труднее, чем на чистошерстяных тканях.
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА И ШЕРСТЬ
Первоначально при получении искусственного волокна все
внимание было сосредоточено на производстве нитей бесконечной
длины; причиной этого являлось, очевидно, то, что натуральный
шелк, представляющий собой волокно бесконечной длины,
считается наиболее ценным волокном по прочности, тонине и блеску.
Первые химические волокна назывались «искусственным
шелком». В настоящее время достигнуты значительные успехи
в области получения синтетических волокон в виде нитей
бесконечной длины; так, нейлон и терилен, в целом, лучше
натурального шелка, и находят более широкое применение ввиду
их большей прочности и износоустойчивости; к тому же они
могут быть сформованы любой тонины, более равномерны и, если
потребуется, могут иметь любой блеск.
Однако все же превосходство этих волокон неполно, и многие
женщины предпочитают изделия из натурального шелка изделиям
из синтетических волокон.
Существует и другое более ценное природное волокно,
используемое значительно шире — это шерсть. В течение долгого
времени шерсть была дешевым волокном, имевшимся в изобилии;
поэтому не было необходимости получать искуственную шерсть
химическим путем. В наше время шерсть является дорогим
волокном и производство ее не удовлетворяет спроса. Таким образом,
попытки получить искусственную или синтетическую шерсть
являются логичными. Первым шагом в этом направлении было
разрезание нитей бесконечной длины на короткие штапельки
такой же длины, что и волокна шерсти. После того как
химические волокна были превращены в волокна короткой длины —
штапельные волокна, их используют больше, чем тогда, когда
выпускали только филаментарные нити.
Чтобы штапельное волокно сделать по возможности похожим
на шерсть, ему придают извитость, пропуская через
соответствующие приспособления.
Позднее были разработаны химические методы придания
волокну извитости. Такое волокно перерабатывают в пряжу на
обычном оборудовании для гребенного прядения; получаемая пряжа
несколько напоминает шерстяную. Тем не менее, это сходство
лишь поверхностно и, по-видимому, пройдет еще немало вре-
490

мени, прежде чем будет получено химическое волокно,
сравнимое с шерстью.
Перечислим пять особенно важных свойств шерсти:
1. Теплота.
2. Мягкость на ощупь.
3. Высокая растяжимость (особенно в мокром состоянии); в
сочетании с хорошей эластичностью
эти два показателя в основном
и обеспечивают высокую носкость
шерстяных изделий; шерстяные
изделия не рвутся при сильном
натяжении, восстанавливают свою
форму после носки, складки на
них расправляются.
4. Способность к свойлачива-
нию. Это свойство может
доставлять неприятности при стирке
тонких шерстяных изделий, но оно
очень ценится при получении
сукон и других тяжелых тканей,
а также фетровых шляп и
войлока различных сортов.
5. Способность поглощать
влагу в количестве до одной трети
от собственного веса, оставаясь
при этом сухой на ощупь.
Перечисленными свойствами
не обладает ни одно из
существующих химических волокон;
не получено даже волокно,
обладающее тремя этими свойствами.
Способность к свойлачиванию
является исключительно
свойством животных волокон типа
волоса. Эта способность зависит
от чешуйчатого характера
строения поверхности этих волокон.
На микрофотографии волокна шерсти (рис. 137) можно видеть
эти чешуйки. На рис. 138 приведена упрощенная схема строения
поверхности волокна шерсти. При стирке шерстяной ткани
обладающие острыми краями маленькие чешуйки одного волокна
сцепляются с чешуйками других волокон, благодаря чему все
волокна изгибаются и, образуя петли, сплетаются друг с другом.
В результате стирки ткань усаживается, становится плотнее
и свойлачивается. Процесс свойлачивания объясняется
исключительно чешуйчатым строением волокна шерсти; вероятно еще
не скоро химики будут в состоянии сформовать волокно,
поверхность которого имела бы такое чешуйчатое строение.
491
Рис. 137. Че- Рис. 138. Упро-
шуйчатое строе- щенная схема
ние волокна строения по-
шерсти. Увели- верхности во-
чено в 400 раз локна шерсти

1
5
в
2
6
3
7
Л
4
8
Рис. 139.
Длинные
макромолекулы
полипептида в шерсти
(АБ, ВГ, ДЕ)
связаны между
собой
поперечными связями
A_2, 3—4,
5—6, 7—8)
Рис. 140.
Изменение
структуры волокна шэр-
сти" под
натяжением
Теплота шерсти и ее мягкость на ощупь определяются главным
образом химическим строением — белковой природой; такие
искусственные волокна, как ланиталь, ардиль, меринова и викара,
получаемые из природных белков, приближаются к шерсти
по этим показателям. Однако все же и они отличаются от
шерсти, так как фрикционные свойства этих волокон отличны от
фрикционных свойств шерсти.
Шерсть обладает меньшим коэффициентом трения в
направлении от корня волокна к
кончику, т. е. в направлении
расположения чешуек, нежели в
обратном направлении,
противоположном расположению чешуек.
Получение волокна, обладающего
направленностью коэффициента
трения, является для химиков
трудной, однако, по-видимому,
не совсем невозможной задачей.
Тем не менее, у искусственных
белковых волокон показатели,
определяемые на ощупь, не
сильно отличаются от аналогичных
показателей для шерсти; поэтому
при введении этих волокон в смеску
с шерстью показатели,
определяемые на ощупь, заметно не
ухудшаются. В настоящее время еще
невозможно получить ткань, состоящую на 100% из искусственного
волокна, которая на ощупь не отличалась бы от шерстяной.
В искусственных белковых волокнах отсутствуют цистиновые
поперечные связи, которые, подобно перекладинам лестницы,
связывают между собой длинные макромолекулы белка шерсти (рис. 139)
и которые при растяжении волокна деформируются (рис. 140).
При удалении растягивающего усилия поперечные связи
возвращают макромолекулы в исходное положение, которое они занимали
до того, как волокно было нагружено; таким образом, волокно
шерсти восстанавливаетсвои первоначальные размеры, и шерстяное
изделие вновь приобретает исходную форму, а образующиеся
на нем складки распрямляются. Роль поперечных цистиновых
связей в шерсти очень большая; предпринимались многочисленные
попытки создания таких поперечных связей и у искусственных
волокон; но у большинства искусственных белковых волокон
создаются поперечные связи другого типа (путем обработки
волокна формальдегидом). Эти поперечные связи менее
эффективны, чем цистиновые связи в шерсти.
Другой особенностью макромолекул белка шерсти является
их спиральное строение; при растягивании волокна шерсти в
мокром состоянии или в условиях повышенной влажности воздуха
492

макромолекулы белка распрямляются, чем объясняется высокая
растяжимость мокрого шерстяного волокна, достигающая 70—
100%. Высокая растяжимость шерсти является ее ценным
свойством, в результате которого волокно воспринимает внезапные
нагрузки без разрушения. Этой особенностью обладают и
искусственные белковые волокна, но она совершенно не проявляется
у синтетических волокон.
Таким образом, искусственные белковые волокна обладают
теплотой и мягкостью на ощупь, близкими к аналогичным
показателям для шерсти, что дает возможность удовлетворительно
перерабатывать их в смеси с шерстью E0: 50%). Однако эти
волокна не обладают высокой химической стойкостью шерсти
(определяемой характером поперечных связей); высокой
эластичностью и обратимостью деформаций, характерными для
шерсти; они уступают шерсти по разрывной прочности, особенно
по прочности в мокром состоянии, и не имеют характерных
свойств шерсти, обусловливаемых чешуйчатым строением
поверхности волокна, а именно: ее показателями на ощупь и свойлачи-
ваемостью.
Из синтетических волокон терилен (или дакрон) обладает
наилучшей теплотой на ощупь. Это свойство в большей мере,
чем остальные, определяет популярность этого волокна. По
сравнению с шерстью терилен имеет многие преимущества
(в отношении прочности, устойчивости к истиранию, химической
стойкости); однако высокая растяжимость в мокром состоянии,
характерная для шерсти, и чешуйчатое строение поверхности,
обеспечивающее исключительные свойства шерсти (показатели
на ощупь и способность к свойлачиванию), у терилена
отсутствуют. В отличие от шерсти волокно терилен не способно
поглощать значительные количества влаги. Наличие большого
количества гидрофильных амино- и карбоксильных групп в
макромолекулах шерсти определяет ее способность поглощать до 30%
влаги (от собственного веса), оставаясь при этом сухой на ощупь —
свойство, имеющее неоценимое значение при изготовлении
нижнего белья.
Белок шерсти является сополимером восемнадцати различных
аминокислот, входящих в макромолекулу в более или менее
постоянных соотношениях и, вероятно, располагающихся в ней
в достаточно определенной последовательности; в то же время
большинство синтетических волокон — гомополимеры или
сополимеры только двух мономеров. Сточки зрения морфологического
строения также имеются огромные различия — волокно шерсти
состоит из эпикутикулы, чешуек, субкутикулы, основного слоя,
построенного из веретенообразных клеток, а иногда еще и из
внутриклеточного слоя; химические же волокна представляют собой
простые цилиндрические (иногда неправильного сечения) палочки.
Замечательны работы синтетиков и технологов, однако им
предстоит пройти очень долгий путь, прежде чем будет получено
493

волокно, обладающее всеми свойствами шерсти. Задача получения
искусственной шерсти значительно труднее задачи получения
искусственного шелка. Весьма вероятно, что в ближайшие
пятьдесят лет все еще будет правильным утверждение, что нет волокна,
во всех отношениях похожего на шерсть.
ЛИТЕРАТУРА
B. I. О. S. Final Report No. 1096. Hem Nos 22 and 31. H. M. S. О.
«British Rayon Manual», 76—91, Manchester, 1947.
«Rayon Staple in the Cotton Industry», Courtaulds, Ltd., 1948.
C. M. W h і t t a k e r, «The Fibro Manual». London, 1949.
«Talks on Rayon», 57—76 (the Cotton and Rayon Merchants Association).
«Nylon Staple, its Manufacture, Handling and Uses», Rayon Text. Monthly,
28, 68, 1947,
R. A. F a r 1 a n e and С. С. W і 1 с о с k, J. Soc. Dyers & Col., 65, 145,
1949.
«Processing of Rayon Cut Staple», Textile Mercury and Argus, 120, 959, 1949.
American Viscose Corporation, «Rayon Technology», 2—84. New York, 1948.
R.W. Dennison and L. L. Le ach, «Blends Containing the New Man-
made Fibres», J. Text. Inst., 43, P 473, 1953.
S. A. G. Caldwel 1, «Rayon Staple Fibre Spinning», Emmott, 1953.
Textile Institute Annual Conference on Fibre Blends, Edinburgh, 1952, J. Text.
Inst., 43, No. 8, 1952.
J.B. Quig and R. W. D e n n і s о n, «Functional Properties of Synthetics»,
Ind. Eng. Chem., 44, 2176, 1952.
H. A s h t о n, «Greenfield Тор-Rayon Tow-to-Top»-, Text. Manfr., 69, 259,
1943.
«Tow to Yarn Spinning Frame», Text. Recorder, 65, 43, Dec. 1943.
Brit. Pats. 511,587, 518,995, 523,579, 535,793, 537,742.
«Perlok System», Rayon Text. Monthly, 25, 437, 1944.
J. W. Fairbairn and T. D. W h і t t e t, «Rayon Dressings, uses and
identification», Pharmaceutical J., 161 — 163, 1951.
«Rayon Lint», Prescriber's Notes, Min. of Health, Dec. 1952.
«Electrical Safety in Hospitals», Min. of Health, interim note A9 June 1953).
M. E. В а і г d, P. H a t f і e 1 d and G. J. M о г r i s, «Pilling of Fabrics»,
J. Text. Inst., 47, T. 181—T 201, 1956.
Глава XL I
НЕТКАНЫЕ ТКАНИ, ВОЙЛОК И БУМАГА
ИЗ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Считают, что доисторический человек изготовлял свою одежду
из внутренних слоев коры тутовых деревьев. Вероятно, он все же
считал этот материал не совсем удовлетворительным и
неполноценным заменителем мехов и шкур животных, которым он отда-
494

вал предпочтение и которые настолько хороши, что используются
нами по сей день. Возможно, что меха, в отличие от более
доступной коры тутовых деревьев, было труднее добывать, но ни тот,
ни другой материал не нужно было изготовлять; такое положение
сохранялось до тех пор, пока с развитием цивилизации не были
созданы процессы прядения, ткачества и вязания.
Затрата работы при ткачестве или вязании значительна; число
пересечений нитей в одном квадратном метре обычной ткани
достигает 7—8,5 миллиона и, хотя ткацкий станок достаточно
эффективно выполняет эту работу, производительность его
ограничивается числом пересечений нитей. В связи с этим достаточно
заманчивым представляется получение ткани методами,
исключающими обременительные операции ткачества и вязания:
1) из пленок, которые могут быть сформованы из поливинил-
хлорида или полиэтилена;
2) из фетра или войлока, имеющих обычно свои специальные
области применения, но непригодных, однако, в большинстве
случаев для замены ткани;
3) из волокон, проклеенных или скрепленных друг с другом
при помощи каких-либо связующих веществ и образующих
войлочный лист;
4) получение фетроподобных материалов на резиновой или
пластмассовой подложке, используемых обычно в качестве
ковровых изделий.
Что касается пленки, то она не представляет собой идеального
материала для изготовления одежды, так как слишком легко
рвется и затрудняет дыхание тела. Однако дождевые плащи
из пленки весьма популярны, так как они могут быть свернуты
и спрятаны даже в карман. Войлок используется давно; в наши
дни он находит несколько необычное применение для
изготовления юбок. Получение нетканых материалов до сих пор было
связано с большими трудностями, чем выработка тканей.
Нетканые материалы еще не так хороши, как ткани, однако в
результате упорного труда в настоящее время в этой области уже имеются
значительные достижения.
Несмотря на большую трудоемкость и сложность, процессы
прядения, ткачества и вязания обеспечивают получение
материалов с хорошими показателями, и, казалось бы разумным, прежде
чем затрачивать так много энергии на попытки отказаться от этих
способов, посмотреть, не могут ли они быть упрощены. Многое,
конечно, было достигнуто в результате разработки непрерывных
методов получения пряжи из жгута, исключающих сложный
процесс кардного и гребенного чесания; еще лучшим является
использование филаментарных нитей бесконечной длины, что
позволяет вообще отказаться от процесса текстильного прядения
штапельного волокна; новые автоматические ткацкие станки,
являющиеся весьма точными машинами, и новые основовязальные
трикотажные машины обладают производительностью примерно
495

вдвое большей, чем производительность используемого в
настоящее время оборудования.
Наиболее крупные достижения в настоящее время имеются
в процессах ткачества, и их почти нет в области технологии круг-
ловязаного трикотажа. Некоторые специалисты утверждают, что
наиболее целесообразными и полезными являются работы и
исследования именно в этой области, а не в области получения
нетканых материалов. Другие, однако, считают процессы прядения
и ткачества недопустимо трудоемкими, несмотря на их важность.
НЕТКАНЫЕ ТКАНИ
Нетканые ткани состоят из двух компонентов: ватки из волокна
и связующего материала. Процесс получения ватки сложен;
операция проклеивания относительно проста. Из одного
килограмма волокна можно получить 11—13 м плательной ткани
средней плотности; это количество ткани изготовляется из сотен
миллионов волокон. При получении нетканых тканей задача
сводится к разрыхлению волокон и к последующему их
расположению определенным образом в плоскости. Существует два типа
нетканых тканей: ткани с ориентированным расположением
волокон и ткани с беспорядочным расположением волокон.
Нетканые ткани с ориентированным расположением волокон.
Нетканые ткани этого типа получаются путем проведения
обычных текстильных операций: рыхления, трепания и кардного
чесания. Процессу рыхления подвергают волокна, поступающие
в кипах (большинство натуральных волокон и штапельные
волокна). Рыхленое волокно может занимать объем в 15 раз
больший, чем объем кипы. Трепальный аппарат завершает рыхление
волокна и превращает его в холст, который, как и при получении
пряжи, поступает на кардочесание. При кардном чесании
происходит разделение имеющихся еще в холсте прядей и пучков
на индивидуальные волокна и превращение плотного холста
в легкую ленту; достоинством процесса кардного чесания, с точки
зрения технологов, является ориентация и параллелизация всех
волокон. Однако именно поэтому процесс кардного чесания может
быть использован лишь при получении нетканых тканей,
состоящих из ориентированных волокон. Крупным недостатком
нетканых тканей такого типа является их низкая прочность по ширине
(все волокна расположены параллельно длине ткани и поэтому
она легко растаскивается).
Иногда материалы такого типа вполне удовлетворяют
требованиям; для других целей накладывают один слой ткани на
другой под прямым углом и получают слоистый материал, который
после проклеивания имеет равную прочность как по длине, так
и по ширине. Последним способом получают материал, в котором
волокна ориентированы в двух направлениях, но не
расположены беспорядочно.
496

Нетканые ткани с беспорядочным расположением волокон.
Материал этого типа вырабатывают на специальных машинах без
использования существующего текстильного оборудования.
Агрегат, предназначенный для промышленного получения нетканых
тканей рассматриваемого типа, состоит из двух машин — рэндо-
фидера и рэндо-веббера (рис. 141). Фидер — питатель напоминает
рыхлитель. Он предназначен для удаления из волокна
механических примесей и подачи его в виде неориентированного холста
Рэндо-сридер
Рэндо бэ55ер
16
Рис. 141. Агрегат для получения нетканых тканей с беспорядочным
расположением волокон (рэндо-фидер и рэндо-веббер):
/ — разрыхлитель; 2 — подъемная леита; 3 — леита бесконечной длины; 4 — «воздушный
мост»; 5 — перфорированный уплотнитель холста; Є — роликовый конвейер; 7 —
вентилятор «воздушного моста»; * — камера для пыли; 9 — питающий цилиндр; 10 — приемный
барабан; // — трубка; 12 — уплотнитель получаемого холста; 13 — подвижная крышка;
14 — холст; 15 — вентилятор; 16 — увлажнитель; 17 — отводящая лента; 18 —
конвейер, отводящий холст; 19 — трубка Веитурн
во вторую часть агрегата, в которой волокно захватывается струей
воздуха, разделяющей клочки волокна, затем другой струей
воздуха, смешивающей волокно, и, наконец, третьей струей
воздуха, подающей волокно на сетчатый коллектор. На сетчатом
коллекторе, обозначенном на рис. 141 буквой А, волокно
образует неориентированную ватку. Полученная ватка после
уплотнения на каландрах готова к проклеиванию. Так как ватка
образуется аэродинамическим путем из волокон, подвергавшихся
лишь незначительным механическим воздействиям, они
расположены в ней действительно произвольно. Кроме того, поскольку
волокна остаются неповрежденными, использование коротких
волокон дает лучшие результаты, чем применение длинных
волокон. Производительность агрегата достаточно велика и
достигает ПО—115 кг ватки шириной 1 лі за восьмичасовой рабочий
день. Толщина получаемой ватки может изменяться в
зависимости от толщины получаемого материала (до 50 мм); получение
32 Монкрифф 442 497

такой тонкой ватки довольно сложно. Преимуществами этого
метода являются:
1. Равная прочность получаемой ватки в любых
направлениях, достигаемая без накладывания поперечных слоев.
2. Легкое регулирование требуемой толщины ватки.
3. Непрерывность процесса.
Проклеивание. Как только волокна превращены
в ватку, необходимо придать им достаточную взаимную
связанность, так как сама ватка обладает ничтожной прочностью и
расползается при растягивании наподобие клочка хлопкового волокна
или шерсти.
Связывание волокон в ватке достигается двумя путями:
1) обработкой ватки раствором или дисперсией связующего
вещества, которое после сушки и прогрева затвердевает;
2) склеиванием за счет термопластичных волокон, вводимых
в состав ватки при ее получении.
Обработку связующими веществами можно проводить
пропусканием ватки через раствор или дисперсию этих веществ или
нанесением их методом печатания (лучше всего в виде квадратиков
или точек). Последний способ носит название «прерывного про-
клеивания» и обеспечивает получение более мягких на ощупь
материалов, имеющих, однако, меньшую прочность, чем
полностью проклеенные.
Связующие вещества. Раньше в качестве
связующих веществ использовали крахмал, глютин и казеин. Позже
стали применять поливинилацетат, вискозные растворы, латексы
предварительно вулканизованного каучука, мочевиноформаль-
дегидные и меламиноформальдегидные смолы, различные дисперсии
поливинилхлорида, полистирола и полиакрилатов, а также такие
водорастворимые полимеры, как карбоксиметилцеллюлоза, метил-
целлюлоза, поливиниловый спирт и т. п. Ватку пропитывают
раствором или дисперсией связующего вещества и сушат. Если
пропитку осуществляют раствором мономера, как при
использовании мичевиноформальдегидных смол, к раствору необходимо
добавить катализатор, ускоряющий полимеризацию, которая
протекает при последующем прогреве обработанной ватки,
проводимом для отверждения связующего. При применении в качестве
связующего вискозных растворов пропитанная ватка должна
быть обработана подходящими коагулянтами, вызывающими
образование регенерированной целлюлозы. Подобные ткани обладают
высокой прочностью в мокром состоянии, а связующее
вещество — целлюлоза — устойчиво к действию большинства
растворителей. После обработок ткань подвергают окончательной сушке.
Вместо связующего вещества к основным волокнам можно
примешивать термопластичные волокна. Эту операцию проводят в
питателе. Затем полученную ватку, не содержащую связующие
вещества, пропускают между нагретыми роликами; при этом
термопластичные волокна размягчаются и связывают основные волокна.
498

Для размягчения волокон можно подвергать ватку не про*
греву, а обработке растворителями, однако этот метод обычно
не применяется. Наиболее широко используются в качестве
связующего вещества волокна виньон и ацетатное, температура
размягчения которых равна соответственно 75 и 175°.
Крашение
Нетканые ткани красят обычно прямыми, кислотными или
основными красителями; сернистые или кубовые красители для
этой цели не применяются.
Применение
Нетканые ткани применяются главным образом для
изготовления однократно используемых салфеток, фильтров для
пылесосов, прокладок, фильтровальных материалов и т. п. Лан-
тук NR, изготовленный из смеси нейлонового и вискозного
волокон, является типичным представителем нетканых тканей.
Показатели лантука NR (прочность на раздирание, разрывная
прочность и разрывное удлинение) одинаковы по всем направлениям.
Этот материал предполагается использовать для обивки
автомобильных сидений, где необходима высокая растяжимость ткани.
Производство нетканых тканей (не считая войлока) начато
недавно. В 1956 г. выпуск этих тканей только в США составил
27 тыс. m, и в ближайшие 10 лет ожидают увеличения их выпуска
до 270 тыс. m в год.
ВОЙЛОК
Обычно войлок изготовляют из шерсти и других волокон
животного происхождения, имеющих чешуйчатое строение.
У таких волокон коэффициент трения в направлении от корневой
части к верхнему концу значительно ниже, чем в обратном
направлении. Это явление известно под названием
направленности коэффициента трения.
Если ткань из шерсти или подобного ей волокна замочить
и подвергать механическим воздействиям, например трению,
прессованию, отжиму, скручиванию или колочению, волокна под
действием механических сил перемещаются благодаря своему
чешуйчатому строению лишь в одном направлении.
На рис. 142 показан механизм направленного движения
волокна шерсти.
Направленность движения шерстяного волокна является
основной причиной свойлачиваемости шерсти. Если ткань состоит
из миллионов волокон, обладающих способностью перемещаться
только в одном направлении, и если такая ткань, находясь в легко
деформируемом состоянии (что наблюдается, когда она мокрая),
32* 499

і
подвергается воздействию механических сил, направленных в
различные стороны, как например при отжиме, колочений или
разбивке, тысячи волокон приходят в движение. Они, в свою
очередь, увлекают за собой тысячи других волокон, которые могут
при движении изгибаться таким образом, что расстояние между
концами одного волокна
уменьшается не за счет сокращения длины
(так как волокно шерсти не дает
усадки), а за счет изгибания самого
волокна. Что же произойдет с тканью,
если большая часть волокон, из
которых она состоит, будет интенсивно
уменьшаться в размерах? Ткань
также будет укорачиваться, другими
словами, она будет усаживаться, или
свойлачиваться.
Ни одно из искусственных или
синтетических волокон не имеет
такого чешуйчатого строения
поверхности, каким обладают шерсть и все
виды животного волоса, и,
следовательно, химические волокна не
свойлачиваются так, как шерсть.
Обычно это обстоятельство считают
положительным, и стабильность
размеров, характерная для смешанных
орлон-шерстяных E5 : 45%) и
терилен-шерстяных E5 : 45%) тканей,
является одним из наиболее ценных
свойств этих тканей.
При получении войлока из
химических волокон необходимо
прибегать к другим приемам, так как
химических волокон, обладающих
способностью к направленному
движению, не существует. К счастью,
химические волокна, которые могут
быть переработаны в войлок, способны давать усадку, а если
волокна, из которых состоит пряжа усаживаются, сама пряжа также
усаживается. Основное отличие процесса валки химических
волокон от процесса валки шерсти заключается в том, что
химические волокна дают усадку, приводящую к понижению их номера,
а волокно шерсти изгибается, и при этом номер его не изменяется.
Некоторые химические волокна, обнаруживающие значительную
усадку при обработке горячей водой, могут быть использованы
для получения войлока. Получение войлока на основе волокна
из поливинилхлорида описано на стр. 363; другой пример из
практики получения войлока из химических волокон приводится ниже.
500
Рис. 142. Схема процесса
направленного движения волокна
шерсти:
а — волокно в первоначальном
положении. Оно подвергается
действию сил, направленных вверх
и вниз (см. стрелки). Силы,
направленные вверх, соскальзывают по
чешуйкам волокна и являются
неактивными. Силы, направленные
вниз, фиксируются чешуйками и
вызывают перемещение волокна;
б — волокно, имеющее возможность
перемещаться из первоначального
положения в новое (осуществляется
направленное движение волокна
шерсти); в — если в
первоначальном положении (а) корень волокна
прочно закреплен другими
волокнами и не может перемещаться,
волокно под действием активных сил
изгибается; расстояние между
верхушкой волокна и корнем
уменьшается (такое явление имеет место
в шерстяных тканях н приводит
к их усадке)

Войлок из дакрона обладает износоустойчивостью,
стабильностью размеров, прочностью, химической стойкостью и
устойчивостью к биологическим воздействиям; обычный дакрон, однако,
не дает усадки в горячей воде. Поэтому на изготовление войлока
идет специальное волокно, обладающее высокой усадкой —
до 50—75% при температурах около 100°. Такое волокно,
разумеется, сильно отличается от обычного штапельного волокна
Рис. 143. Процесс получения войлока из дакрона
дакрон или терилен. Процесс получения войлока из такого волокна
сводится к следующему (рис. 143):
1. Волокно подвергают кардному чесанию для получения
однородного ватного холста.
2. Полученный ватный холст подвергают операции просечки
иглами для чего обычно используют игольный станок для
просечки. Этой операцией предотвращается расползание волокон
в тканой основе за счет пробивания ее большим числом
иголок. Игольный станок снабжен множеством зазубренных
игл, движущихся попеременно то вверх, то вниз, и когда
иглы выходят из холста вверх, волокна оказываются
расположенными поперек толщины холста, что повышает сцепляемость
других параллельных волокон. Просеч-кой иглами достигается
501

сцепляемость волокон, которая при получении войлока из шерсти
возникает самопроизвольно при мойке и трении.
3. Укрепленный холст пропускают через ванну с горячей
водой, где происходит усадка волокна, уплотнение холста и
превращение его в войлок.
Описанный процесс на первый взгляд кажется несколько
сложным по сравнению с очень простым процессом получения
шерстяного войлока, однако такой войлок обладает рядом ценных
свойств, и поэтому описанный метод применяется в настоящее
время на многих предприятиях США.
Главными преимуществами войлока из дакрона являются:
устойчивость к истиранию, высокая прочность, высокая
устойчивость к расщеплению, отсутствие склонности к дальнейшей
усадке (процесс свойлачивания и усадка шерстяного войлока
продолжаются при эксплуатации войлока в условиях высокой
влажности), устойчивость к микробиологическим и химическим
воздействиям. Такой войлок может быть получен требуемой
толщины и плотности.
Войлок из дакрона предназначается для использования в
фильтрах (химическая устойчивость и теплостойкость, легкость
очистки), для изготовления фитилей (постоянная скорость
капиллярного поднятия жидкости), полировальных материалов
(устойчивость к истиранию и отсутствие царапающих частиц) и в
медицине (возможность кипячения, отсутствие набухания). При
изготовлении дакронового войлока, применяемого для полирования
стекла, лучшим является волокно высоких номеров.
Несомненно, что для изготовления войлока могут быть
использованы и другие волокна. Необходимо отметить, что только такие
волокна, как поливинилхлоридное и полиэтиленовое, которые
дают значительную усадку в горячей воде, пригодны для
получения войлока описанным способом; для других же волокон,
например для дакрона, необходимо видоизменить методы их
получения с тем, чтобы волокна обладали высокой
потенциальной усадкой, проявляющейся при обработке горячей водой.
Описанным способом нельзя получить войлок из стандартного
нейлонового или дакронового волокна.
Большую часть юбок из тонкого войлока, вошедших в моду
за последние два-три года изготовляют из шерсти и, хотя такие
юбки обладают достаточно удовлетворительной носкостью,
стабильность их размеров недостаточна и в ряде случаев их
отказываются принимать в чистку.
Сверхтонкое волокно, идущее на изготовление фильтров для
аэрозолей. Фильтрация аэрозолей, например очистка воздуха от частиц
ядовитых веществ очень малых размеров, может иметь большое
значение для защитных целей. Известно, что волокна весьма малого
диаметра, будучи расположены определенным образом, обладают
значительно большей эффективностью при фильтрации
аэрозолей, чем другие материалы, обычно используемые для этой цели.
502

¦5
Рис. 144. Получение сверхтонкого волокна для
фильтрации аэрозолей:
/ — гранулы полимера; 2—нагревательный элемент;
3 — горячий воздух; 4 — сверхтонкое волокно;
5 — бесконечная сетчатая лента
Исследования, проведенные в военно-морской исследовательской
лаборатории ' (Вашингтон, США), были предприняты для
выяснения пределов возможного утонения волокна.
Напомним, что нейлоновое волокно № 3000 обладает диаметром
около 19—20 мк. Методом, разработанным в указанной
лаборатории, возможно получать войлок или ватку из волокон
диаметром до 0,1 мк, т. е. того же порядка, что и длина волны
ультрафиолетовых лучей. Принципиальная схема аппарата,
применяемого для получения такого волокна, приводится на рис. 144.
Гранулы волокнообразующего полимера, например нейлона, под
давлением поршня
поступают в
обогреваемую часть аппарата,
где поддерживается
температура около 320°,
при которой происходит
не только плавление
полимера (обычно при
формовании нейлона из
расплава температура
равна около 285°), но
и снижение вязкости
расплава; в течение
следующих нескольких секунд жидкий расплав продавливается
через тонкие отверстия диаметром 0,37 мм; тонкие струйки
подхватываются двумя струями сжатого горячего воздуха
(температура воздуха 320°, давление 3,7 am), вытягивающими их и
подающими на бесконечную сетчатую ленту в виде беспорядочно
спутанных волокон.
Волокна располагаются на сетке наиболее беспорядочно, если
угол, под которым сходятся обе струи воздуха, составляет 90°;
наиболее слабый войлок получается при угле встречи струй
воздуха около 30°, что объясняется главным образом
параллельным расположением волокна. Если угол между форсунками
составляет 60°, получаются наилучшие результаты. Образуемые
при этом волокна настолько тонки, что не могут быть
сфотографированы обычными методами, однако электронная
микрофотография такого нейлонового волокна показывает, что волокно имеет
диаметр в пределах 0,11—0,22 мк. Сверхтонкое волокно этого
типа может быть получено из нейлона 66, нейлона 610, нейлона 6,
полиэтилена, терилена, перспекса (полиметилметакрилат),
полистирола и политрифторхлорэтилена в интервале температур 320 —
380° и при несколько большей температуре воздуха.
Поливинилхлорид и полиакрилонитрил не могут быть
использованы для получения сверхтонкого волокна по этому методу,
так как они разлагаются при температурах более низких, чем
требуемые для получения расплава необходимой текучести. Ряд
полимеров, из которых успешно формуют сверхтонкое волокно,
503

не выдерживает продолжительного нагревания при температурах
выше 300°, однако они вполне устойчивы при этих температурах
в течение того короткого времени, которое необходимо для
формования волокна.
Войлок из сверхтонкого волокна, получаемый на бесконечной
сетке, с большим успехом применяется для фильтрации тонких
аэрозолей.
Применение полистирола, полиметилметакрилата и политри-
фторхлорэтилена, которые обычно считаются полимерами,
непригодными для формования волокна, дает хорошие результаты при
получении сверхтонкого волокна. Особенно приемлемым является
политрифторхлорэтилен ввиду его хорошей химической и
термической стойкости.
Особенностью описанного метода являются:
1. Нагревание полимера до температуры значительно более
высокой, чем его точка плавления, что необходимо для повышения
текучести расплава.
2. Захватывание волокна в момент его выхода из отверстия
струями горячего воздуха, движущегося с высокой скоростью
(напоминает метод формования стеклянного волокна).
БУМАГА ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Бумагу изготовляют обычно из целлюлозных материалов.
Технологический процесс получения бумаги определяется двумя
особенностями волокнистого целлюлозного материала:
1) легкостью, с которой может быть получена водная
дисперсия, что объясняется гидрофильным характером целлюлозного
материала;
2) способностью целлюлозных волокон расщепляться в
процессе размола на фибриллы, обеспечивающие тесное переплетение
волокон и скрепление их друг с другом при последующей сушке.
Синтетические волокна не обладают гидрофильностью
и являются гидрофобными; можно считать, что нейлон,
поглощающий 4% влаги, занимает в этом отношении промежуточное
положение; однако такие волокна, как орлон (сорбция влаги 1%)
и терилен или дакрон (сорбция влаги 0,4%), являются
совершенно гидрофобными. Соответственно и получение водной
дисперсии этих волокон, нарезанных на отрезки нужной длины,
представляет, известные затруднения. При размоле синтетические
волокна не расщепляются на фибриллы; при этом происходит лишь
некоторое уменьшение их длины; таким образом, процесс размола
синтетических волокон не создает предпосылок для прочного
связывания одних волоконец с другими, —волоконца не
скрепляются друг с другом. Сцепление целлюлозных волокон придает
бумаге прочность; без такого сцепления невозможно получение
бумаги с достаточной прочностью. Следовательно, при
изготовлении бумаги из синтетических волокон необходимо обеспечить
504

сцепляемость отдельных волокон и связь между ними. Поскольку
этого невозможно достигнуть путем размола и фибриллирования
синтетических волокон, необходимы иные приемы. На рис. 145
приводится микрофотография листа бумаги, отлитого из волокна
орлон; гладкие, не расщепленные на фибриллы и химически
не связанные между собой волокна механически очень слабо
связаны друг с другом.
Солевой способ проклеивания бумаги из синтетических волокон.
Этот способ проклеивания бумаги из синтетических волокон
Рис. 145. Непроклеенная бумага из орлона. Увеличено в 250 раз
основан на способности концентрированных растворов
некоторых солей вызывать набухание и растворение синтетических
волокон, с последующей потерей этой способности при
разбавлении растворов водой. При переработке в бумагу волокон
нейлон и орлон для проклеивания применяют бромиды кальция
и лития, роданиды кальция и магния. Последние две соли
пригодны также и для дакрона. Для работы обычно применяют
растворы этих солей концентрации 5—10%. Отлитый лист (см.
рис. 145) обрабатывают раствором соли, затем воду испаряют,
в результате чего концентрация раствора соли повышается, а сам
раствор собирается в местах соприкосновения и переплетения
одного волокна с другим; в конце концов концентрация
раствора становится достаточно высокой для того, чтобы
вызывать набухание небольших участков поверхности волокон в
точках их пересечения. При полном испарении воды процесс
проклеивания заканчивается, как видно из рис. 146, главным
505

образом в точках, указанных стрелками. При использовании
растворов солей проклеивающим агентом является само волокно,
набухающее и размягчающееся в отдельных местах, благодаря
чему достигается получение однородного листа, состоящего только
из волокна и не содержащего какого-либо другого связующего
вещества.
Проклеивание синтетическими смолами. Листы бумаги после
отливки пропитывают для проклеивания дисперсиями или рас-
Рис. 146. Бумага из орлона, проклеенная солевым способом.
Увеличено в 250 раз
творами полимеров. По мере испарения жидкости, в которой
растворен или диспергирован полимер, и под действием
капиллярных сил этот полимер концентрируется в местах перекрещивания
волокон.
Когда жидкость полностью испарилась, полимер склеивает
волокна бумаги в местах их соприкосновения. В качестве
связующего вещества могут быть использованы различные полимеры.
Если связующее обладает химическим сродством к волокну,
достигаются значительно лучшие результаты. Так, например,
связующие на основе полиамидов наиболее пригодны для проклеивания
бумаги из нейлона, связующие на основе полиэфиров —для
проклеивания бумаги из дакрона, а различные синтетические
латексы — для бумаги из волокна орлон.
Получение бумаги из синтетических волокон. Бумагу из
синтетических волокон получают до сих пор главным образом в
опытном масштабе. Процесс сводится к резке волокна на волоконца
506

требуемой длины и к получению 0,1%-ной суспензии волокна
в воде с добавлением небольших количеств веществ, вызывающих
его усадку. Полученную взвесь наносят на сетчатую ленту,
где вода стекает; образующийся отлитый лист пропитывают
раствором соли или клеящей смолы и в течение 30 сек. подвергают
прессованию при температуре 160° и давлении 15 кг/см2, после
чего получают готовый бумажный лист.
Свойства
Необычные свойства бумаги, полученной на основе
синтетических волокон, иллюстрируются данными табл. 45.
Таблица 45
Физико-механические показатели обычной бумаги и бумаги из синтетических
волокон
Тип или материал бумаги
Разрывная
прочность
в кг/см
2,14
5,71
5,90
5,53
5,17
3,92
5,71
Разрывное
удлинение
в %
3
15
33
6
15
8
53
Прочность
на
раздирание в г
280
1056
1228
298
246
384
928
Число
двойных
изгибов до

разрушения
Крафт-бумага (целлюлозная)
толщина 0,16 мм
Нейлоновая, волокно Л° 3000,
длина волокна 16 мм (солевой метод
проклеивания)
Нейлоновая, волокно № 3000, длина
волокна 16 мм (проклеивание
смолой)
Орлоновая, волокно орлон 81,
№ 3600, длина волокна 16 мм
(солевой метод проклеивания) . . . .
Орлоновая, волокно орлон 81,
№ 3600, длина волокна 16 мм
(проклеивание смолой)
Дакроновая, волокно Кя 4500, длина
волокна 12 мм (солевой метод
проклеивания)
Дакроновая, волокно № 4500, длина
волокна 12 мм (проклеивание
смолами)
1 200
52 000
850 000
51000
65 000
68 000
53 000
Стабильность размеров бумаги из синтетических волокон при
многократном замачивании и сушке выше, чем целлюлозной
бумаги.
Применение
Промышленное производство бумаги из нейлона, обладающей
очень высокой прочностью на раздирание и на изгиб, по-видимому,
будет рано или поздно начато. Низкое влагопоглощение и хоро-
507

шая стабильность размеров позволяют предполагать, что эта
бумага будет использоваться для печатания карт, изготовления
кальки и документов, которые должны долго сохраняться. Такая
бумага может быть легко сшита, что в сочетании с хорошей
прочностью на раздирание дает возможность использовать ее в
некоторых случаях для замены тканей из целлюлозных волокон,
например, при изготовлении мешков, брезентов и тентов. Пока еще
нельзя сказать, будет ли бумага подобного типа экономична,
однако уже в настоящее время бумага из нейлонового волокна
весьма подходит для печатания банкнот.
Эта бумага обладает высокой прочностью и устойчивостью
к действию химических реагентов и используется для
изготовления прочных инкассаторских мешков, для фильтрации
агрессивных жидкостей и для печатания топографических карт.
Не прерываются также исследования по изготовлении одежды
из бумаги. В настоящее время выпускаются проклеенные
нетканые ткани с беспорядочным расположением волокон (или
состоящие из нескольких слоев, нетканые ткани с ориентированными
волокнами) из нейлона, стеклянного или вискозного волокна,
проклеенные между двумя слоями бумаги, имеющей высокую
прочность даже в мокром состоянии. Такой материал может быть
использован для пошива домашних халатов и формы для
медицинских работников, для изготовления изделий, предназначенных
для однократного использования или для пользования до их
загрязнения.
ЛИТЕРАТУРА
H. G. L a u t е г b а с h, «Felt from Man-made Fibers», Text. Research J.
25, 143—149, 1955.
H. L. L e v e n t h a 1, «Production and Utilization of Non-woven Fabrics»,
Amer. Dyest. Rep., 44, 464—466, 1955.
R. W. Moncrieff, «Wool Shrinkage and its Prevention», London.
National Trade Press, 1954.
V. A. W e n t e, «Superfine Thermoplastic Fibers», Industr. Engng Chem,,
48, 1342—1346, 1956.
Глава XLII
КРАШЕНИЕ И ОТДЕЛКА
Условия крашения волокон различных типов рассматриваются
в соответствующих главах, однако существует ряд моментов,
общих для процессов крашения всех волокон, которые и будут
рассмотрены в настоящем разделе.
508

ИДЕНТИФИКАЦИЯ
Раньше чем приступить к крашению искусственного волокна,
природа которого неизвестна, независимо от того, в каком оно
находится виде (в виде массы, пряжи или ткани), важно его
идентифицировать. Способы идентификации и распознавания
волокон изложены в главе XLIII.
По-видимому, можно с достаточной достоверностью
идентифицировать волокно, исследуя поведение его при сжигании и
растворимость. На практике наиболее часто приходится решать
вопрос о том, является ли данная ткань вискозной или ацетатной.
Растворимость в ацетоне является признаком наличия ацетатного
волокна; в случае, если волокно обладает белым цветом или
окрашено в светлые тона, для распознавания следует применять
реактив ширластейн А, окрашивающий вискозное волокно в
розовый, медно-аммиачное —в голубой и ацетатное —в зеленовато-
желтый цвет.
Если возникают сомнения, необходимо провести
дополнительные испытания. Следует помнить, что установление типа
красителя, к которому волокно обнаруживает сродство, сам по себе
является хорошим методом определения природы волокна.
Поэтому, если имеются небольшие образцы волокнистого
материала, можно провести пробное крашение их прямыми,
кислотными и дисперсионными красителями.
МАТИРОВАНИЕ ВОЛОКНА
Сильный блеск первых образцов искусственного шелка вызывал
восхищение; позднее запросы моды изменились и блеск волокна
стал нежелательным. Были предложены различные способы
получения матового и полуматового волокна; один из первых сортов
вискозного шелка —дулеско —выпускался матированным путем
введения в вискозный раствор тонкой дисперсии масла; ацетатное
волокно матировали обработкой кипящей водой, обычно в
присутствии мыла или небольших количеств фенола. Эти методы имели
ряд недостатков, и в течение многих лет матовое волокно
получают только введением в состав небольших добавок двуокиси
титана. Преимуществом двуокиси титана как матирующего агента
являются:
1. Химическая инертность двуокиси титана и устойчивость
матового эффекта к мокрым обработкам, которым обычно
подвергают волокна и ткани.
2. Высокая матирующая способность; показатель преломления
двуокиси титана равен 2,7 и сильно отличается от показателя
преломления обычных волокон.
3. Легкость получения двуокиси титана в виде однородных
частичек небольших размеров (около 0,8 мк), которые не
забивают отверстий фильеры. Диаметр отверстий фильеры может
509

быть 0,05 мм E0 мк); таким образом, частички двуокиси титана
значительно меньше диаметра отверстия фильеры. На рис. 90
изображена микрофотография поперечного среза матированного
волокна дакрон. В плоскости среза волокна можно различить
частицы матирующего пигмента.
Недостатками двуокиси титана являются:
1. Введение в состав волокна двуокиси титана (обычно в
количестве 1—2% от веса волокна) приводит к снижению прочности
волокна примерно на 5%.
2. Наличие в волокне твердых частичек двуокиси титана
вызывает повышенный износ рабочих органов прядильных и
текстильных машин * в результате их истирания.
3. Двуокись титана снижает интенсивность цвета окрашенного
волокна. При крашении матированного волокна частички
двуокиси титана, оставаясь белыми, отражают значительное
количество белого света, как бы разбавляя цветовые лучи, отраженные
от поверхности частичек красителя. В соответствии с этим для
достижения одной и той же интенсивности окраски при крашении
матированного волокна необходимо применять краситель в
больших количествах, чем при крашении обычного блестящего волокна.
ТОНИНА ЭЛЕМЕНТАРНОГО ВОЛОКНА
Так как пряжа из тонкого волокна обладает большей
поверхностью, при крашении ее для достижения определенной
интенсивности окраски требуется больше красителя, чем при
крашении грубоволокнистой пряжи.
ОТБЕЛКА
Все химические волокна отбеливаются в процессе
производства, поэтому, как правило, отбеливать получаемые из них ткани
нет необходимости. Некоторые волокна (саран, виньон N, орлон
и ардиль) сперва обладали желтым или коричневым цветом и лишь
значительно позже их стали выпускать почти белого цвета;
большинство волокон, выпускаемых в настоящее время, имеет
хороший белый цвет. Большие количества волокон ардиль и викара
выпускаются в настоящее время коричневого цвета и лишь часть —
белыми.
Вискозное волокно может быть отбелено разбавленным
раствором перекиси водорода — концентрация пергидрола примерно 0,5%
(объемных) или 0,15% (весовых) Н2О2. Ацетатное волокно
также может быть отбелено разбавленным раствором перекиси
водорода.
* В особенности это относится к дозирующим насосикам прядильных машин
и фильерам. (Прим. ред.)
510

Медно-аммиачное волокно мало устойчиво к действию перекиси
водорода и повреждается ею; отбелку его лучше всего проводить
разбавленным раствором гипохлорита.
Обычно во всех случаях, когда возможна отбелка, ее
проводят на заводах, выпускающих химические волокна, и
дальнейшая их отбелка оказывается излишней. Вискозное волокно,
например, перерабатывают в смеске с шерстью, которая должна
быть предварительно отбелена. Однако вискозное волокно не
повреждается разбавленным раствором перекиси водорода,
являющейся удовлетворительным отбеливающим средством для шерсти.
КРАШЕНИЕ
Сродство к красителям
Сродство химических волокон к красителям изменяется
в очень широких пределах. Синтетические и сильно
ориентированные волокна обладают крайне низким сродством к красителям
отчасти ввиду того, что макромолекулы их образуют плотную
упаковку, препятствующую проникновению внутрь волокна
красильного раствора. Кроме того, такие волокна, как виньон и саран,
не имеют в своем составе гидроксильных, амино- и
карбоксильных групп, необходимых обычно для фиксации красителя.
Искусственные белковые волокна, наоборот, легко набухают в воде
и обладают большим, чем у шерсти, а иногда даже и
хлорированной шерсти, сродством к красителям. В составе
искусственных белковых волокон имеется большое количество амино- и
карбоксильных групп, выступающих в роли акцепторов молекул
красителей.
По содержанию гидроксильных групп вискозное волокно
не отличается от хлопка, однако более высокое сродство
вискозного волокна к прямым красителям может быть отнесено за счет
деструкции макромолекул целлюлозы, имеющей место при
переработке целлюлозы, и главным образом —за счет изменения
структуры целлюлозы I и перехода ее в целлюлозу II (см. стр. 93).
Медно-аммиачное волокно, обладающее очень высоким сродством
к прямым красителям, выпускается, как правило, очень
тонковолокнистым. Поэтому для получения окрасок одинаковой
интенсивности медно-аммиачное волокно требует больше красителя,
чем вискозное *.
Крашение ацетатного волокна ввиду отсутствия в нем реак-
ционноспособных групп первое время было затруднено, так как
большинство известных в то время красителей обладало малым
сродством к волокну этого типа или вообще не обладало сродством
* Медно-аммиачное волокно окрашивается значительно интенсивнее
вискозного из-за отсутствия поверхностного высокоориентированного слоя. (Прим.
ред.)
511

к нему. Был разработан новый метод крашения — крашение
нерастворимыми дисперсионными красителями. Метод заключается
в получении тонких водных дисперсий твердого красителя в
присутствии ализаринового масла или какого-либо другого
смачивающего агента и в обработке ткани или пряжи такой дисперсией;
при этом происходит растворение красителя в волокне. Этот
процесс оказался применим для крашения синтетических волокон
нейлон и виньон, которые ввиду отсутствия реакционноспособ-
ных групп не могут быть окрашены химическим путем, т. е. за счет
химического взаимодействия красителя с гидроксильными
группами или аминогруппами волокна. Когда появилось первое
ацетатное волокно, не существовало удовлетворительного метода
крашения его, поэтому и развитие производства этого волокна
тормозилось до тех пор, пока не появился метод крашения его
дисперсионными красителями. В этом отношении нейлон и виньон
оказались в более выгодном положении, так как метод крашения
дисперсионными красителями применим и для этих волокон.
Сродство синтетических волокон к красителям может быть
улучшено. В то время как волокно орлон 81, получаемое из немо-
дифицированного полиакрилонитрила, практически не
окрашивается, были получены модифицированные полиакриловые
волокна, — орлон 42, акрилан и зефран, характеризующиеся
лучшей накрашиваемостью. Обычно с повышением накрашивае-
мости ухудшаются другие свойства волокна, в частности его
химическая стойкость; было бы большой смелостью полагать, что
волокно будет невосприимчивым ко всем химическим реагентам
за исключением красителей. Волокно тефлон невосприимчиво
практически ко всем известным красителям; волокна же,
обладающие наилучшей накрашиваемостью, например искусственные
белковые волокна, вискозное и медно-аммиачное волокна, имеют
малую устойчивость к действию химических реагентов. Выше
сообщалось (стр. 297), что из сополимера соли АГ и полиамино-
триазола получено волокно, приближающееся по свойствам к
нейлону, но обладающее хорошим сродством к прямым красителям.
Крашение волокон в массе
Некоторые волокна получаются окрашенными «в массе» путем
введения перед формованием красящего пигмента в смолу или
прядильный раствор. Этот метод имеет особенное значение для
высокоориентированных волокон и волокон, в составе которых
нет полярных групп и которые трудно накрашиваются обычными
способами. При крашении в массе, часто применяемом в
производстве таких волокон, отпадают трудности, связанные с
прониканием красителя в волокно. Кроме того, этот метод
обеспечивает идеальное распределение частиц красителя по сечению
волокна и тем самым получение очень прочных окрасок.
512

Крашение вискозного шелка в массе. Метод крашения в массе
применяется в производстве вискозного шелка главным образом
ввиду равномерности и повышенной прочности получаемых
окрасок. Вискозное волокно неохром может служить примером
вискозного шелка, окрашенного в массе. При крашении этого волокна
в массе используются интенсивно окрашенные пигменты очень
высокой степени дисперсности, которые вводятся в вискозный
прядильный раствор.
W
¦>
Рис. 147. Микрофотография
поперечного среза вискозного
волокна неохром, окрашенного
в массе. Номер нити 60, число
элементарных волокон 31.
Пигмент равномерно распределен
по сечению волокна
Рис. 148. Микрофотография
поперечного среза вискозного
волокна, окрашенного в мотках.
Номер нити 60, число
элементарных волокон 24. Наиболее
сильно краситель поглощен
поверхностным слоем волокна
В получаемом волокне частички красителя чрезвычайно
равномерно распределены по всему сечению, что обеспечивает
получение постоянной и прочной окраски. На рис. 147 и 148 приводится
сравнение окраски волокна неохром (рис. 147) и вискозного
волокна, крашенного в мотках (рис. 148). В первом из этих
волокон интенсивность окраски равномерна по всему
поперечному сечению; во втором наиболее интенсивно окрашены внешние
слои волокна, а сердцевина —слабее.
Применяемые пигменты. Пигменты,
применяемые для крашения вискозного волокна в массе, должны быть
устойчивы к действию сильных щелочей и кислот, а также
сернистых соединений, с тем, чтобы не происходило их разрушения
ни в вискозном растворе, ни в осадительной ванне. Пигменты
должны быть также устойчивы в условиях последующих
химических обработок волокна (десульфурации, отбелки, мыловки
33 Монкрифф 442 513

и т. д.). Ясно, что пигменты, отвечающие таким требованиям,
будут также прочны в нормальных условиях эксплуатации
волокна.
К волокну неохром предъявляются следующие требования:
1. Волокно, окрашенное в массе, не должно закрашивать
контрольный образец белой пряжи и не должно линять при
обработке в течение 30 мин. в кипящем 0,25%-ном растворе мыла.
2. Цвет волокна не должен изменяться при обработке его
в течение 30 мин. раствором гипохлорита натрия крепостью
0,75° Тв при комнатной температуре.
Выпуск такого прочно окрашенного волокна облегчит труд
текстильщиков. Однако производство волокна, окрашенного
в массе, сопряжено с большими затратами, связанными с
необходимостью разделения общего потока на отдельные линии
соответственно для каждого цвета. Волокно неохром выпускается
окрашенным более чем в 20 цветов. Волокно, окрашенное в массе,
выпускается различными фирмами (шелк дуракол, штапельное
волокно колорей, волокно джетспан, филаментарная нить и
штапельное волокно колорспан).
Крашение нейлона в массе. Крашение нейлона в массе
оказывается более трудным, так как волокно формуют из расплава,
температура которого поддерживается 285—290°. Поэтому
применяемый пигмент должен быть устойчив при этих температурах.
Наиболее трудным является крашение нейлона в массе в черный
цвет, так как отсутствуют растворимые красители для нейлона,
выдерживающие такую высокую температуру. Предпринимались
попытки использовать в качестве пигмента сажу, но ее нелегко
диспергировать в расплаве ввиду склонности к агрегированию,
что приводит к ухудшению фильтрации расплава. При крашении
нейлона в массе до сих пор наилучшим является способ
приготовления маточной смолы, содержащей сажи в 10 раз больше,
чем необходимо для крашения; такую окрашенную смолу в виде
крошки добавляют в количестве 10% к неокрашенной смоле перед
формованием. Даже в этом случае введение пигмента снижает
прочность волокна с 50 до 40 р. км, а иногда еще более. Проблема
получения нейлона, окрашенного в массе в черный цвет,
с такими же показателями, как у обычного нейлона, пока еще
не разрешена. Окрашенный в массе нейлон до сих пор не появился
на рынке, в то время как нейлон 6, окрашенный в массе, является
товарной продукцией.
Красильное оборудование
Крашение волокна в виде рыхлой массы
Крашение волокна в рыхлом виде можно проводить в
открытых барках, где непрерывное перемешивание волокнистой массы
достигается продуванием воздуха через жидкость. Однако пред-
514

Почтительнее использовать красильное оборудование с
циркуляцией. Для этой цели наиболее подходит машина фирмы Обермайер;
Волокно загружают в сетчатые мешки и затем их укладывают
в перфорированную металлическую корзину вокруг
центрального перфорированного цилиндра, через который прокачивают
красильную ванну. Ванна подогревается паром. Красильный
раствор, проходя через массу волокна, окрашивает его.
Для крашения волокна в виде рыхлой массы широко
используют машину фирмы Лонгклоз, предназначенную для крашения
спрессованного волокна. Некоторые из этих машин рассчитаны
на одновременную загрузку 270—330 кг волокна. Волокно
укладывают в барабан, который поднимают и устанавливают в машину.
В то время как один из барабанов находится в машине, запасные
барабаны загружают волокном и подготавливают к подаче
на машину. На машине имеются приспособления для реверсивной
прокачки жидкости через слой волокна, что предупреждает
образование в массе волокна каналов и обеспечивает равномерное
распределение красителя по всей массе волокна. Преимуществом
машины для крашения спрессованного волокна является низкий
модуль красильной ванны (обычно 5 : 1), способствующий более
экономичному расходу красителя, в то время как крашение на
оборудовании других типов проводится с модулем от 20 : 1 до 30 : 1.
Крашение пряжи
Самым простым методом крашения пряжи является обработка
мотков, завешенных на скалках, в открытых красильных барках.
При этом, вращая скалки вручную, осуществляют движение
мотков вокруг скалок. Данный метод до сих пор находит широкое
применение; так, например, по этому методу проводят крашение
пряжи кубовыми красителями.
Красильная машина типа Клаудер—Велдон снабжена
большими роликами, вращающимися в красильной барке. Скалки,
на которых завешены мотки пряжи, приводятся во вращение
от этих роликов и передвигаются с одного конца барки к другому.
При работе на машине получаются очень хорошие результаты;
однако машины этого типа вышли из употребления.
Видоизменение рассмотренного метода положено в основу
другой машины, широко используемой для крашения вискозного
шелка в мотках. Машина состоит из длинной неглубокой ванны
для красильного раствора, над которой установлено множество
фарфоровых палок, предназначенных для завешивания мотков
шелка. На каждую палку завешивают 900—1400 г шелка. При
крашении фарфоровые палки вращаются (они могут также
двигаться по эллиптической орбите), благодаря чему осуществляется
непрерывное движение мотков. Через определенное время
направление вращения фарфоровых палок автоматически изменяется.
Несмотря на то, что в красильный раствор моток погружен лишь
33* 515

наполовину, а не целиком, как при крашении шелка на скалках
вручную, непрерывное вращение мотков обеспечивает
равномерность обработки.
В красильной машине типа Хьюссонг мотки завешиваются
в барку на скалки; красильная жидкость, циркулирующая в барке,
приводится в движение пропеллерной мешалкой, которая
помещена в камере, связанной с красильной баркой. Машина имеет
устройство для изменения направления циркуляции красильной
жидкости.
Крашение с принудительной циркуляцией рабочего раствора.
Аппарат фирмы Лонгклоз, предназначенный для работы с
принудительной циркуляцией ванны, широко применяется для
крашения шелка на различных паковках. Аппарат выполнен из
нержавеющей стали; он снабжен автоматическими устройствами для
создания и контроля заданной температуры в процессе крашения
и для переключения направления циркуляции красильного
раствора. Во всех аппаратах этого типа красильная ванна
прокачивается через слой волокна на паковке; паковки с волокном
закрепляются на перфорированной свече, изготовленной из
нержавеющей стали. Рабочий раствор подается в перфорированную
свечу и продавливается через слой волокна на паковке наружу,
а через некоторое время — в обратном направлении; при этом
происходит процесс крашения. Совершенно очевидно, что
краситель должен быть достаточно хорошо диспергирован в
красильной жидкости, так как иначе на волокне будут отфильтровываться
частички его. Первоначальные трудности применения
дисперсионных красителей для ацетатного шелка были преодолены, и в
настоящее время на всех ведущих красильных предприятиях на
описанных аппаратах ацетатный шелк в виде куличей красят этими
красителями.
Аппараты для крашения поддавлением имеют три преимущества:
1. Малая трудоемкость процесса и низкие затраты труда.
2. Низкий модуль ванны, зачастую не превышающий 5 : 1
— 10:1 (при крашении в мотках модуль ванны достигает 30 : 1),
определяющий значительную экономию красителя.
3. Волокно значительно меньше, чем при крашении в мотках,
подвергается механическим воздействиям, в частности трению,
в результате чего повышается качество волокна, уменьшаются
его ворсистость и количество рвани.
На рис. 149 изображен аппарат фирмы Лонгклоз для крашения
поддавлением с двумя пустыми пакетами, один из которых (левый)
предназначен для крашения волокна в куличах, другой
(правый) — для крашения волокна в виде паковок, полученных при
перемотке. Конструкция применяемых пакетов зависит от
характера, формы и размеров паковки. Трудность крашения с
принудительной циркуляцией раствора заключается в неравномерности
крашения материала. Было установлено, что это затруднение
может быть устранено, если учесть следующее:
516

1. Характер намотки нити в паковке (кулич, бобина). Нити
при намотке должны пересекаться под некоторым углом; пологая
намотка увеличивает плотность паковки и затрудняет проникание
через нее рабочего раствора.
2. Плотность намотки. Паковка не должна быть слишком
плотной; намотка должна осуществляться при малом натяжении нити.
Рис. 149. Общин вид аппарата для крашения пряжи под давлением
3. Интенсивность прокачки рабочего раствора через слой
волокна на паковке.
Следует предупреждать возможность образования в паковках
«каналов» в результате некачественной намотки. Применение
полноценных паковок на 90% обеспечивает получение хороших
результатов при крашении.
Рассмотрим методы крашения химических волокон в виде
различных паковок в аппарате с принудительной циркуляцией
рабочего раствора.
517

Крашение паковок с перемоточных
машин. Этот вид паковки используется обычно при крашении
вискозного шелка. Паковки получаются при перематывании волокна
на цилиндрические деревянные бобины; для крашения эти бобины
насаживаются на перфорированные свечи пакета. По окончании
^ процесса бобины с перфорированной свечи вновь пересаживаются
на однофлянцевые деревянные бобины меньшего диаметра. Пакет
Рис. 150. Пакет с куличами. Куличи после
крашения сохраняются в хорошем состоянии
для таких бобин, подготовленный к сборке, изображен в правой
части рис. 149.
Крашение прядильных куличей. Этот метод
имеет большое значение для центрифугального вискозного шелка.
Крашение нити в виде кулича, выгружаемого из кружки
прядильной машины, значительно уменьшает трудоемкость процесса и
приводит к улучшению качества шелка, так как исключаются операции
перемотки куличей в мотки для крашения и последующей размотки
мотков. Куличи в пакете разделены прокладками из пластмассы
или нержавеющей стали (рис. 150). При крашении шелка в
куличах необходимо интенсивное прокачивание красильной ванны
через толщу кулича, а также отсутствие в рабочем растворе
нерастворимых взвешенных частиц, Обычно для этой цели
518

к красильному раствору добавляют типол (Teepol) или калгон Т
(Calgon T) из расчета соответственно 12 г и 25 г на 100 л раствора.
При крашении по этому способу может быть успешно
использовано большинство прямых красителей; следует, однако, избегать
применения красителей данного класса, неустойчивых к
действию щелочей.
Применение кубовых красителей затруднено тем, что
вискозный шелк обладает очень высоким сродством к лейкоформе
кубовых красителей, что приводит к перекрашиванию наружных слоев
волокна в паковке. Это затруднение устраняется некоторыми
красильщиками следующим образом. Куличи обрабатывают
дисперсией пигмента в условиях, обеспечивающих равномерность
выбирания пигмента волокном, обычно в присутствии
электролита, что дает возможность достигнуть равномерной пропитки
волокна по всей толще паковки. Процесс восстановления
проводится в самом аппарате; образующаяся при этом лейкоформа
очень быстро выбирается волокном. Процесс выравнивания
осуществляют пропусканием красильной жидкости через кулич
в течение 2 час, после чего проводят процесс окисления лей-
коформы.
Куличи с шелком после крашения кубовыми красителями
сохраняются в хорошем состоянии.
Крашение муфт. В виде муфт красят извитую
нейлоновую нить, обладающую высокой прочностью. При
разработке этого метода возникли некоторые трудности, однако в
настоящее время успешно проводят крашение нейлона в виде небольших
мотков, которые предварительно наматывают на мотовило и
получают небольшие муфты. Такие муфты закладывают в
перфорированный цилиндр, надевая их на установленную по центру цилиндра
перфорированную свечу, через которую подают красильную
жидкость. В этом отношении описанный метод напоминает
крашение волокна с принудительной циркуляцией рабочего раствора.
Следует отметить, что в одном и том же аппарате для
крашения с принудительной циркуляцией могут быть использованы
пакеты различных типов:
1. Для куличей с перемоточных машин или конических
паковок. Для крашения конических паковок имеются специальные
съемные приспособления, надеваемые на свечи.
2. Для прядильных куличей и куличей на эластичном каркасе.
3. Для муфт.
Крашение ленты. Указывалось, что в США
проводится крашение прядильной ленты из штапельного волокна (орлон,
дайнел, дакрон и викара) партиями по 3,2 кг под давлением
раствора 1,75 am; при добавке ускорителей за восьмичасовую смену
в аппарате проводится два цикла крашения.
Крашение при повышенной температуре под давлением.
Аппарат рассчитан на обработку больших партий материала — весом
до 130 кг, при температуре до 130°. Из аппарата возможен отбор
519

контрольных проб без снижения давления и температуры. Для
этой цели на машине имеется небольшой сосуд, где производят
крашение контрольных образцов.
Помимо общих преимуществ крашения волокна в паковках
с принудительной циркуляцией красильного раствора перед
способом крашения в мотках, этот аппарат дает возможность
проводить процесс при температурах выше точки кипения воды и при
давлении выше атмосферного, что является огромным
преимуществом при крашении терилена и ряда других волокон, которые
не могут быть удовлетворительно окрашены в средние и темные
тона при температуре 95—100° (за исключением случаев, когда
применяются вспомогательные вещества). Оборудование этого
типа возникло с появлением трудно окрашиваемых обычными
методами волокон, таких как терилен и орлон, макромолекулы
которых при температуре около 120° получают значительную
подвижность, что способствует удовлетворительному крашению
этих волокон при повышенной температуре. Это обстоятельство
привело к быстрому развитию методов крашения при
температурах выше кипения воды. Установлено, что метод крашения под
давлением является не только незаменимым для терилена и орлона,
но и для волокон, окрашиваемых при атмосферном давлении, т. е.
при температурах, не превышающих 100°.
Существуют два способа крашения терилена в средние и
темные тона: использование вспомогательных веществ (каррьеров)
и проведение процесса при температурах ПО—120°. Последний
способ — крашение под давлением при высоких температурах —
является более приемлемым для основной массы продукции.
Этот факт не является неожиданным, так как применение
вспомогательных веществ служит постоянным источником
затруднений, связанных с их некондиционностью, токсичностью и
неприятным запахом, сообщаемым материалу, в то время как установка
аппаратуры для крашения под давлением (требующая, разумеется,
известных капитальных затрат) дает возможность легко
наладить процесс и получать постоянно хорошие и воспроизводимые
результаты. В качестве примера рассмотрим условия проведения
процесса крашения различных волокон под давлением.
Крашение терилена. В настоящее время терилен
в виде филаментарной нити, резаного штапельного волокна,
чесаной ровницы, тесьмы и шнуров красят под давлением. Филамен-
тарная нить может быть окрашена в виде куличей, желательно
с плетеным пружинящим каркасом из нержавеющей стали
(рис. 151), облегчающим загрузку аппарата. Куличи надевают
на перфорированные свечи и сильно прижимают один к другому
так, чтобы в месте их соприкосновения не возникали неплотности.
Поперечное плетение каркаса, изображенного на рис. 151,
предотвращает попадание нити между витками основной пружины.
Такие пружинящие каркасы применяются для намотки
различных волокон; перед намоткой волокна на каркас надевают грубый
520

трикотажный чулок. При крашении нейлона или терилена в
куличах при высокой температуре нить значительно усаживается;
поэтому такие нити должны быть подвергнуты предварительной
термофиксации для их усадки и затем перемотаны в паковки для
крашения; усадка нити происходит при отварке волокна в
куличах; отварку и последующее крашение нити после перемотки
производят в одном и том же аппарате.
[^Рис. 151. Паковка на эластичном пружинном
каркасе
Терилен и нейлон могут быть подвергнуты
высокотемпературному крашению в так называемых «ложных куличах», имеющих
большое внутреннее отверстие, позволяющее легко снимать кулич
с цилиндра после того, как волокно полностью получило усадку.
Этим приемом избегают перемотки волокна.
Одно время считали, что крашение терилена при высокой
температуре под давлением затрудняется сплавлением отдельных
элементарных волоконец нити; в действительности такие опасения
оказались беспочвенными, и метод высокотемпературного
крашения терилена бесспорно является наилучшим способом
получения волокна, окрашенного в полную гамму тонов в течение
сравнительно непродолжительного времени. В то время как при
использовании вспомогательных веществ для крашения терилена
при нормальных (не выше 100°) температурах процесс
продолжается обычно около шести часов, продолжительность крашения
при повышенных температурах вдвое меньше.
521

На основании исследований, проведенных в Англии, для
крашения терилена дисперсионными красителями могут быть даны
следующие рекомендации:
1. Волокно терилен не повреждается красильной ванной,
имеющей pH = 2,8—7,0 в течение 2 час. даже при
температуре 160°. Если, однако, pH ванны выше 7,0 (т. е. в присутствии
небольших количеств щелочи), повреждение волокна имеет место
уже при температурах выше 100°.
2. Желаемая интенсивность и прочность окраски не всегда
достигаются в течение 2 час. при температуре 130°.
3. Терилен окрашивается при температуре 120° с такой же
скоростью, что и ацетатное волокно при 85°. Увеличение
температуры процесса с 120 до 130° не дает заметных
преимуществ.
4. В процессе крашения при температуре 120° достигается
большая глубина окраски, чем при крашении в присутствии
вспомогательных веществ (каррьеров) при 100°.
5. За несколькими исключениями применение
вспомогательных веществ при температуре 120° является нежелательным.
6. Некоторые красители неустойчивы к действию щелочей;
во всех случаях красильная ванна должна быть нейтральной или
слабокислой во избежание порчи самого волокна.
Крашение вискозного шелка. Крашение
в куличах является наиболее экономичным методом для
вискозного шелка; если крашение проводится при температурах выше
точки кипения воды, значительно сокращается
продолжительность процесса: вместо 4—6 час, необходимых для крашения
вискозного шелка прямыми красителями при температуре 95—
100°, при температурах ПО—120° процесс заканчивается за 1 —
1,5 часа. Крашение вискозного шелка кубовыми красителями
с предварительной пропиткой волокна пигментом, последующим
восстановлением его до леикоформы на волокне, выравниванием
и окислением леикоформы путем продувки воздуха через паковку
также может быть проведено при высоких температурах и имеет
преимущество, заключающееся в меньшей продолжительности
процесса и в более высокой равномерности получаемых окрасок.
При крашении паковок со штапельным волокном обработка
протекает всегда легче, чем при крашении филаментарной нити, так как
паковки со штапельным волокном имеют значительную пористость
за счет большого количества воздуха, удержанного при намотке.
Крашение нейлона и перлона. Эти волокна
вполне удовлетворительно окрашиваются при температуре
кипения воды, и применение высокотемпературного метода для
крашения их объясняется не плохой накрашиваемостью, а желанием
сократить продолжительность операции и получить более
равномерные выкраски.
Крашение орлона. До сих пор имеется мало
сведений о том, какие преимущества получают при крашении орлона
522

под давлением, хотя основные положения о крашении терилена
при повышенных температурах могут быть отнесены и к о р-
л о н у 81, характеризующемуся еще более трудной накрашивае-
мостью. Орлон 42, как указывается на стр. 531,
удовлетворительно окрашивается в виде ткани при температуре 107°.
Преимущества и недостатки метода высокотемпературного
крашения. Главным преимуществом этого метода перед
методом крашения волокна с принудительной циркуляцией
красильного раствора, проводимого при температурах не выше 100°,
является:
1. Меньшая продолжительность процесса.
2. Возможность получения на гидрофобных синтетических
волокнах окраски полной гаммы тонов без применения
вспомогательных веществ (каррьеров).
3. Большая равномерность получаемых окрасок, в частности
кубовыми красителями, при крашении вискозного шелка в куличах.
Недостатками метода являются:
1. Более высокая стоимость оборудования.
2. Более высокие требования к равномерности паковок.
3. Большие ограничения в выборе красителей, так как не все
красители устойчивы к действию высоких температур.
Метод высокотемпературного крашения не является панацеей
от всех бед красильного дела, однако, по мнению автора,
преимущества метода в значительной мере перевешивают его недостатки,
и поэтому данный метод будет находить все более широкое
применение. Следует отметить, что так называемый термосол-метод
(стр. 330) является, в сущно-
сти, видоизменением высокотем-
пературного метода крашения.
Крашение лент
Крашение лент из
вискозного шелка также может быть
осуществлено в виде паковок.
Крашение тканей
Для крашения большинства
обычных тканей пригоден
джиггер (рис. 152). Преимуществом
крашения на джиггерах
является то, что за все время
крашения ткань находится в
расправленном состоянии, благодаря
чему устраняется возможность
зажгучивания ее и образования
заломов. На джиггере ткань перегоняют с ролика / на ролик 2,
пропуская ее при этом через ролик 3 и натяжные ролики 4
в красильную ванну 5, подогреваемую паром. Ткань пере-
523
Рис. 152. Схема крашения ткани на
джиггере:
1,2 — ролики; 3 — ролик в красильной
ванне; 4 — натяжные ролики; 5 —
красильная ванна

Рис. 153. Принцип работы
барки с барабанчиком:
/ — эллиптический
барабанчик; 2 — красильная барка;
3 — ткань; 4 —
направляющий ролик; 5 — труба для
подачи греющего пара
гоняют с одного ролика на другой и обратно до тех пор, пока
процесс крашения не пройдет полностью. Недостатком
метода является то обстоятельство, что ткань продолжительное
время находится вне красильной ванны,
а также то, что крашение ведется при
натяжении ткани; это натяжение может
привести к порче слабых тканей.
Барки с барабанчиком. Барки с
барабанчиком (рис. 153) используют для
крашения тканей более высокого качества,
особенно таких, которые не должны
подвергаться натяжению в процессе
крашения (например, креповые). Барка состоит
из корыта, заполняемого нагретым
красильным раствором, над которым
помещен барабанчик круглого или
эллиптического сечения (эллиптический ролик
укладывает ткань на дно барки лучше, чем
круглый). Ткань, сшитая в бесконечную
ленту, приводится в движение
вращающимся барабанчиком. Большую часть
времени ткань находится в красильном
растворе. На такой барке могут быть
одновременно окрашены несколько кусков
ткани — примерно до шести. При крашении в барке с
барабанчиком на ткани могут образоваться заломы в результате ее зажгу-
чивания, особенно в том случае, если она изготовлена из
термопластических волокон, например из ацетатного волокна или
нейлона. Этой опасности можно
избежать, проводя
предварительную термофиксацию ткани, т. е.
запаривая ее перед крашением
в расправленном состоянии. На
ткани, прошедшей
термофиксацию, складки, случайно
образующиеся при крашении,
полностью расправляются по
выходе ткани из барки.
Плюсовка. Этот вид
красильного оборудования пригоден для
легкого подкрашивания ткани
или для крашения ее в
светлые тона. Плюсовка (рис. 154) состоит из корыта /, в
которое наливается красильная ванна, и двух валов 2. Ткань 3
поступает в красильный раствор, огибает валы и затем
подается непосредственно в сушилку. Метод плюсования имеет
лишь ограниченное применение при крашении тканей из
вискозного волокна.
524
Рис. 154. Плюсовка:
/ — корыто; 2 —отжимные валы; 3 — ткань

Этуаль-машина. Этуаль-машина, или машина со звездочкой,
используется для крашения некоторых креповых тканей. Полотно
наматывают на круглую раму (звездочку), которую затем
завешивают в барку с красильной ванной. При этом методе
исключается повреждение ткани, так как она не подвергается
механическим воздействиям. Этуаль-машина применяется при крашении
вельветов.
Крашение тканей с принудительной циркуляцией рабочего
раствора и под давлением. Методы крашения намотанных на
барабан тканей при принудительной циркуляции красильной ванны
внедряются медленно, несмотря на очевидные преимущества
их в отношении меньших затрат как на рабочую силу, так,
по-видимому, и на оборудование. Недостатком этих методов является
трудность получения равномерной окраски всего куска ткани.
Это затруднение отчасти объясняется тем, что ткань
отфильтровывает частички красителя из рабочего раствора. Развитие
данного метода получило мощный толчок с появлением способа
крашения синтетических волокон при температурах выше точки
кипения воды; существует много хороших методов получения
окрасок средних и темных тонов. Но метод крашения под
давлением является наилучшим из них. В настоящее время существует
целый ряд аппаратов, обеспечивающих хорошие окраски многих
тканей.
Несколько лет тому назад для крашения тканей
использовалась открытая аппаратура; ткань наматывали на
перфорированный барабан и прокачивали через него красильный раствор,
имеющий температуру около 90°; давление создавалось насосом
лишь для того, чтобы красильная ванна могла пройти через слои
ткани. Позже были разработаны конструкции закрытых
красильных аппаратов, в которых стало возможным поддерживать
температуру рабочего раствора, равную примерно 120°, т. е.
значительно более высокую, чем температура кипения воды. Как
и в открытом оборудовании, избыточное давление, необходимое
для прокачивания рабочего раствора через ткань, в этих
аппаратах создается насосом.
На машинах с перфорированным барабаном не могут быть
удовлетворительно окрашены любые ткани. Метод, однако, вполне
успешно используется для крашения тканей с не очень плотным
переплетением. Рассмотрим аппаратуру, применяемую для
крашения отдельных партий ткани.
Аппарат фирмы Барлингтон для крашения под давлением.
Аппарат этого типа состоит из перфорированного барабана и
автоклава. После намотки ткани на барабан его вдвигают в автоклав
и плотно закрывают крышку. Аппарат может работать при
температурах до 150°, что соответствует давлению внутри автоклава
3,5 am, и рассчитан на загрузку 1800—3650 м ткани (в
зависимости от развеса ее) или 450—680 кг основовязаного
трикотажного полотна. Аппарат пригоден, в частности, для крашения три-
525

котажа из нейлона, дакрона, орлона и ацетатного шелка;
результаты крашения при этом получаются удовлетворительные.
Аппарат снабжен устройством для реверсивной циркуляции
рабочего раствора, а также автоматическими приспособлениями для
контроля направления циркуляции, температуры и скорости
нагрева. Успех в работе на описанном аппарате и подобных ему
зависит от правильности подготовки и заправки ткани. Ниже описаны
условия типового режима крашения нейлоновых и ацетатных
тканей:
1. На перфорированный барабан во избежание отпечатывания
отверстий перфорации на нейлоновой или ацетатной ткани
предварительно наматывают 24 слоя хлопчатобумажного
трикотажного полотна.
2. Хлопчатобумажное трикотажное полотно сматывают
с ролика, замачивают в барке, пропускают через отжимные валы
и игольчатую ширильную машину и лишь после этого наматывают
на барабан (следует заметить, что на некоторых предприятиях
замочку полотна не производят, однако эта операция является
желательной).
3. После того, как барабан обмотан трикотажным полотном,
на него навивают несколько слоев муслина или марли для
предохранения окрашиваемого материала от загрязнения полотном.
Муслин или марлю закрепляют на каждом конце барабана
специальными металлическими обручами. Эти обручи препятствуют
также сползанию трикотажного полотна. Барабан изготовляют
из перфорированной металлической ленты шириной 214 или
280 см (для трикотажа); диаметр отверстий перфорации
составляет обычно 11 мм. Ткань наматывают на барабан таким образом,
чтобы кромки ее перекрывали перфорированный участок барабана
примерно на 50 мм; если кромки ткани сильно выступают за
пределы перфорации, они оказываются непрокрашенными; если же
перфорация не перекрыта полностью слоями ткани, рабочий
раствор будет проходить в этих слабых местах, а не через слои
намотанного материала, и окраска получится неровной.
4. При крашении трикотажного полотна из ацетатного шелка
его сначала обрабатывают раствором смачивателя, содержащим
также 0,5% соды, при температуре 70°. При крашении
нейлонового трикотажа, не содержащего водонерастворимых
препарирующих веществ, такая обработка не является
необходимой.
5. Окрашиваемый материал (ацетатное или нейлоновое
полотно) обрабатывают холодной водой, к которой добавляют
сначала диспергатор, а затем и краситель, после чего температуру
повышают до 80° (для ацетатного полотна) или до 110° (для
нейлона) и проводят циркуляцию рабочего раствора до тех пор, пока
не будет достигнута окраска требуемого тона. (В процессе
крашения при температуре 110° из автоклава могут быть отобраны
образцы для периодического контроля.)
526

6. Материал промывают, сушат и подвергают термофиксаций.
Для нейлона сушка и фиксация заключены в одну операцию
и проводятся на сушильно-ширильной машине. Сушка
осуществляется горячим воздухом при температуре 160°;
термофиксация — быстрым пропусканием ткани через радиационную сушилку;
при этом температура на поверхности ткани должна быть 210°.
Ацетатные ткани сушат на отдельных рамах при температуре
около 160°.
7. Ткань охлаждают, обрезают кромки ножом и складывают
в кусок.
При крашении тканей необходимо учитывать их конструкцию;
некоторая пористость ткани при этом является желательной;
костюмные ткани из дакрона или смеси его с шерстью E0 : 50)
окрашиваются удовлетворительно. В описанном аппарате
возможно крашение нейлоновых ковров с разрезным ворсом при
загрузке в аппарат 1350 кг материала. Ткани из волокна
орлон 42 хорошо окрашиваются при температуре 110° как
основными красителями типа севронов и др., так и
дисперсионными и кислотными красителями. При температуре 115—120°
ткани из орлона 81 окрашиваются в средние тона; получение
темных тонов достигается применением солей меди. Трикотажное
полотно из триацетатного шелка также может быть
удовлетворительно окрашено и подвергнуто тепловой обработке и
термофиксации в данном аппарате.
Аппарат для крашения ткани под давлением, выпускаемый
фирмой Барлингтон (США), зарекомендовал себя, по-видимому,
в качестве типового оборудования для крупных красильно-отде-
лочных фабрик, выпускающих ацетатные и нейлоновые ткани.
Он оказался пригодным для крашения тканей как из терилена
и смесок терилена с другими волокнами, так и из орлона. Следует
отметить преимущества и недостатки этого аппарата.
Преимуществами аппарата являются:
1. Легкость загрузки аппарата (сшивание отдельных кусков
ткани является излишним).
2. Большой размер загружаемой партии (до 360—370 м легкой
ткани, что примерно вдвое больше количества тканей,
окрашиваемых при старых методах крашения).
3. Меньшая продолжительность процесса. При температуре
120° процесс самого крашения занимает 30—60 мин. вместо
4—6 час. Общий цикл работы аппарата, включая загрузку
материала, промывку, термообработку, нагрев красильного раствора,
крашение, промывку и выгрузку, составляет около 3,5 час.
4. Уменьшение капитальных затрат.
5. Универсальность аппарата, допускающая проведение
промывки и термофиксации ткани.
6. Малый объем красильного раствора, позволяющий при
одном и том же весе ткани уменьшать вдвое количество
красителя по сравнению с обычными методами крашения.
527

7. Главным преимуществом является, пожалуй, возможность
проведения процесса при температурах до 150°, что дает
возможность окрашивать ткани из терилена и орлона в средние
и темные тона *.
8. Ткани при крашении находятся в расправленном состоянии,
что препятствует образованию складок и заломов.
Недостатки аппарата следующие:
1. Аппарат применим для крашения лишь сравнительно легких,
пористых тканей. Для крашения тяжелых плотных тканей
аппарат непригоден; так, если нейлоновые ткани весом 95 г/м2
окрашиваются хорошо, то ткани весом до 190 г/м2 вызывают
затруднения циркуляции рабочего раствора и не окрашиваются. Этот
недостаток был устранен в лабораторных условиях путем
одновременной намотки на барабан двух слоев ткани — одного слоя
плотной нейлоновой и одного слоя пористой легкой типа
маркизета из орлона 81.
2. Необходимость постоянного контроля ширины
ткани,навиваемой на барабан.
3. Некоторые затруднения встречаются при перекрашивании
полосатой ткани.
4. Возникновение муарового эффекта, если при усадке в слоях
ткани развиваются большие напряжения. Этой опасности можно
избежать, если перед намоткой ткани создать на барабане
прослойку толщиной 25 мм из трикотажного полотна (из орлона 81),
которая будет выполнять роль буфера, что дает возможность
окрашиваемому материалу получить усадку при меньшем
давлении между его слоями.
Баротор. Аппарат этого типа предназначен для крашения
тканей при температурах до 120°. Особенности аппарата
следующие:
1. Автоклав, в котором проходит процесс крашения, снабжен
ротором.
2. Ротор имеет диаметр 183 еж и вращается внутри автоклава.
Ткань заправляется между прутками врасправку при помощи
двух концентрических окружностей, закрепленных на роторе,
образуя радиально расположенные петли. Скорость вращения
ротора варьируется в пределах 0,5—6 об/мин, и составляет обычно
2 об/мин.
3. Специальное приспособление, не связанное с главным
автоклавом, позволяет производить отбор контрольных образцов
при крашении.
Общий вид роторд с заправленной тканью показан на рис. 155.
На рис. 156 дан схематический поперечный разрез
аппарата. Из рисунка видно, как заправляется ткань: петли ее
* Крашение ткани при 150° в настоящее время навряд ли возможно, так как
в этом случае ткань из нейлона, терилена илн орлона должна быть
предварительно подвергнута термофиксации при 165—170°; между тем столь высокая
температура термофиксации повреждает указанные волокна. (Прим. ред.)
528

Рис. 155. Ротор красильного аппарата баротор,
заправленный тканью
Красильный
раствор
Рис. 156. Поперечный разрез аппарата баротор
34 Монкрифф 442
529

расположены таким образом по отношению к продольной оси
ротора, что при вращении ротора они выходят из рабочего
раствора почти параллельно его поверхности, а погружаются под
некоторым углом к ней. Ткань на роторе находится в свободном
состоянии, без натяжения, поэтому при выходе из раствора петля
ткани захватывает некоторое количество жидкости. Под действием
веса захваченной жидкости ткань провисает и слегка
подтягивает материал, свободно провисающий в красильной жидкости;
таким образом происходит медленное движение окрашиваемой
ткани по пруткам ротора. Скорость движения ткани невелика
и, вероятно, за полный оборот ротора она составляет около
6—12 мм; однако это имеет важное значение, так как
неподвижная ткань не прокрашивается в местах соприкосновения
с прутками. Таким образом, ткань, обрабатываемая перегретой
красильной жидкостью, совершает движение вместе с
вращающимся ротором и, кроме того, медленно перемещается по пруткам
ротора. Если скорость перемещения ткани слишком мала,
крашение становится неравномерным.
Аппарат рассчитан на одновременную загрузку примерно
200 кг ткани. Первое время проводилось крашение отдельных
кусков ткани. Сейчас, однако, схема заправки ротора изменена,
благодаря чему в него можно заправлять одновременно несколько
сшитых кусков.
Для осуществления медленного движения ткани по пруткам
необходимо, чтобы в процессе крашения она была слабо
натянута. Поэтому перед крашением необходимо в течение этого
процесса определить величину усадки данной ткани, которая должна
учитываться при заправке ее в ротор; кроме того, заправка
производится с запасом, сверх ее усадки, равным 2% от длины куска
ткани. Если усадка ткани превышает 5%, лучше ее подвергнуть
предварительной обработке для уменьшения усадки. Ткани из
филаментарного волокна дакрон почти всегда целесообразно
перед крашением подвергать такой обработке в бароторе.
Сам по себе процесс крашения ткани в бароторе
аналогичен процессам крашения под давлением в аппаратуре
других типов. При 120° процесс продолжается около 1 часа.
При крашении дакрона хорошие результаты получают, применяя
специально подобранные дисперсионные красители при
температуре 120° и pH ванны, равном 3,8—4,5. После крашения
проводят легкую промывку материала при температуре 70° для
удаления красителя с поверхности волокна. Нейлон может быть
достаточно хорошо окрашен дисперсионными красителями при
температурах ниже 100°, поэтому нейлон в бароторе не красят.
Однако следует отметить, что при крашении нейлона кислотными
красителями при температуре 120° получаются более
равномерные результаты (особенно в присутствии солей сульфированных
высших жирных спиртов, являющихся выравнивателями), чем
при крашении при низких температурах. Ткани из орлона 81
530

красят в бароторе кислотными красителями в присутствии ионов
меди при температуре 115—120° или основными красителями
при 120°. Орлон 42 хорошо и равномерно окрашивается
основными красителями при температуре 107е; на заводах,
выпускающих орлон 42, рекомендуют во избежание чрезмерных усадок
красить его при этой температуре.
К преимуществам аппарата баротор относятся:
1. Малая продолжительность цикла.
2. Обработка ткани, расправленной по ширине.
3. Низкий модуль ванны, способствующий экономному
расходу красителя.
4. Возможность проведения процесса крашения при
температурах выше 100°, что является самым главным преимуществом.
Кроме того, преимуществом аппарата является то, что
усадка ткани проходит значительно легче и, вероятно, более
равномерно, чем на перфорированном барабане описанного ранее
аппарата. Очень важным преимуществом баротора является
равномерное крашение независимо от конструкции ткани, в частности
от ее пористости.
Значительными недостатками аппарата баротор являются
сложность заправки ткани, меньший размер окрашиваемой
партии и, вероятно, большая стоимость аппарата.
Возможно, что в дальнейшем будут улучшены конструкции
как барабанного аппарата, так и баротора, которые будут
пригодны для крашения разнообразных тканей, составляющих
основной ассортимент выпускаемой продукции. Оба эти аппарата будут
использованы для крашения высокосортных тканей,
требующих особых условий обработки. Работы по созданию таких типов
оборудования уже ведутся; характер этой проблемы таков, что
очень легко получить почти правильное, и очень трудно — вполне
правильное решение вопроса.
Крашение изделий
Целый ряд изделий из вискозного и ацетатного шелка
окрашивают в готовом виде. Некоторые из них, в частности дамские
чулки, могут быть при этом легко повреждены, поэтому при
крашении их необходимо соблюдать осторожность. Часто для
крашения используют небольшие аппараты, в которых
окрашиваемые изделия и красильную ванну перемешивают лопастями.
В других аппаратах циркуляцию и перемешивание рабочего
раствора, необходимые для обеспечения равномерности обработки,
достигают продувкой воздуха через слой жидкости; при этом
удается избежать механических повреждений окрашиваемых
изделий, в частности обрыва элементарных волоконец, приводящего
к образованию ворса.
Крашение чулок часто проводят во вращающихся аппаратах.
При этом чулки должны быть вывернуты наизнанку для защиты
34* -531

их лицевой стороны от повреждений. Упаковывают чулки в сетки
по несколько дюжин в каждую; сетки укладывают в контейнер,
который помещается в красильную ванну и вращается
попеременно то в одну, то в другую сторону.
Материал аппаратуры
Раньше красильные барки изготовляли из дерева. Однако
чистить деревянные барки очень трудно, так как дерево
адсорбирует краситель; поэтому всегда имеется опасность загрязнения
рабочего раствора ранее использовавшимся красителем.
Деревянные барки не могут быть рекомендованы для крашения-тканей и
изделий из химических волокон ввиду возможности загрязнения
их и механического повреждения при соприкосновении с
поверхностью барки. Для крашения вискозного волокна и тканей
рекомендуется оборудование из нержавеющей стали. Одним из сортов
нержавеющей стали, обладающих повышенной устойчивостью
к действию химических реагентов, является сталь FMB,
содержащая 3—4% молибдена. Сталь этой марки несколько дороже
обычной, однако она оправдывает высокую стоимость.
Автоматический контроль
Рассмотрим различные приспособления, устанавливаемые на
красильном оборудовании. Как правило, сюда входят устройства
для автоматического регулирования подачи в красильную ванну
греющего пара. Одно из таких устройств обеспечивает,
например, равномерное повышение температуры красильной ванны
с 20 до 70° в течение 20 мин.; в течение следующих 20 мин.
поддерживает температуру на уровне 70°, а затем в течение 10 мин.
снова равномерно повышает ее до 80° и поддерживает на этом
уровне в течение 30 мин., после чего, наконец, прекращает
подачу греющего пара. Этот пример иллюстрирует возможность
создания при крашении любого температурного режима.
Одновременно самопишущим прибором на круглом бланке
производится запись и регистрация температурного режима процесса.
Эти записи имеют большое значение при определении причин
возникновения брака.
Программа температурного режима процесса может быть
заранее задана при помощи специального шаблона, вырезанного из
очень тонкого металлического листа. Изменением конфигурации
шаблона достигают изменений температурного режима процесса.
Использование устройств с программным управлением и
автоматическим контролем дает возможность исключить случайности,
возникающие по вине рабочего. Кроме того, автоматический
контроль облегчает работу красильщика и дает возможность ему
обслуживать большее число машин, в результате чего уменьшаются
расхвды на рабочую силу.
532

На рис. 157 изображен прибор для автоматического
регулирования и записи температурного режима, установленный у
красильной барки.
о / о о о
Рис. 157. Барка для кубового крашения с автоматическим
контролем:
Т — термочувствительный элемент; / — программно-контролирующее
устройство; 2 — автоматический вентиль; 3 — вода; 4 — пар
Качество воды
В красильном производстве, особенно при промывке с мылом,
желательно применять умягченную воду с жесткостью 0,5°,
которую получают умягчением ее в ионообменниках. Вода,
поступающая в красильное производство, должна иметь нейтральную
или слабощелочную реакцию (лучше всего pH = 7-н8). Для
достижения требуемого pH применяются автоматические устройства,
дозирующие добавки соды к подаваемой воде.
Для наиболее ответственных отделочных операций необходимо
применять воду, свободную от солей железа, удаление которых
достигается различными способами, основанными главным
образом на окислении и осаждении солей железа содой или солями
алюминия. Наиболее простым способом очистки воды от солей
железа является фильтрация через марганцевые цеолиты,
связывающие железо. Через определенные промежутки времени цеолиты
подвергают регенерации путем обработки их раствором перман-
ганата калия. Следует отметить, что вода, используемая в
производстве вискозного волокна, также должна быть свободна от
железа; поэтому на многих заводах вискозного волокна очистку
воды также проводят на цеолитовых фильтрах,
633

Классификация красителей
Красители делятся на несколько больших классов. Однако
классификация красителей не является строгой, и часто один
и тот же краситель может быть одновременно отнесен к двум
классам.
Прямые красители. Красители этого типа используются для
крашения целлюлозных волокон (хлопка, вискозного шелка и
штапельного волокна, медно-аммиачного волокна, а также
высокопрочного вискозного волокна). Прямые красители обладают малым
сродством (или совершенно не обнаруживают его) к ацетатному
волокну и к синтетическим волокнам (нейлон и др.) и обычно
лишь слегка подкрашивают шерсть и искусственные белковые
волокна. При использовании этих красителей к водному раствору
их добавляют поваренную соль в количестве до 15% от веса
материала. Крашение начинают в холодном растворе, поднимая
постепенно температуру до 90° и поддерживая ее на этом уровне
в течение 45 мин. Прямые красители обладают высоким
сродством не только к волокну, но и к воде, поэтому необходимы
меры для улучшения выбираемое™ их волокном. Добавка к
рабочему раствору поваренной соли снижает растворяющую
способность воды и заставляет краситель переходить в волокно.
Проведение процесса крашения при низком модуле ванны также
способствует лучшему выбиранию красителя.
Кислотные красители. Эти красители используют при
крашении шерсти и искусственных белковых волокон — мериновы.
файбролена ВХ и викары. Кислотные красители могут быть
использованы и для крашения волокна рейоленда, которое хотя
и является гидратцеллюлозным волокном, сформованным по
вискозному способу, но модифицировано добавками синтетических
смол, придающих волокну сродство к кислотным красителям.
В большинстве своем кислотные красители являются
производными сульфоновой кислоты, а иногда и органических кислот,
и выпускаются обычно в виде натриевых солей. Кислотные
красители растворяют в воде с добавкой серной или муравьиной
кислоты и глауберовой соли. Компоненты красильной ванны
берутся примерно в следующих соотношениях (в %):
Красителя:
для светлых тинин 0,1
„ средних „ 0,5—2
„ темных „ 2—8
Кислоты (в зависимости от глубины тона) 1—4
Глауберовой соли (в зависимости от глубины тона) . . 2—6
Некоторые красители требуют применения кислоты и
глауберовой соли в количествах больших, чем обычно. Следует помнить,
что глауберова соль представляет собой десятиводный гидрат
сульфата натрия Na2 SO4- 10H2O. Некоторые красильщики вместо
глауберовой соли используют безводный сульфат натрия Na2SO4,
534

представляющий собой сухой порошок и поэтому более удобный;
безводный сульфат часто обозначают как ASS.
Кислотные красители обладают очень высоким сродством
к белковым волокнам, так как реагируют с их свободными
аминогруппами. Если процесс крашения проводится слишком быстро,
материал окрашивается крайне неравномерно, поэтому процесс
замедляют следующим образом:
1) подачей материала в холодный красильный раствор при
медленном подъеме температуры ванны;
2) использованием больших модулей ванны, до 40 : 1;
3) добавкой в ванну сульфата натрия, являющегося
замедлителем процесса.
То, что добавка соли замедляет процесс крашения кислотными
красителями и ускоряет процесс крашения прямыми
красителями, иллюстрирует принципиальное различие между процессом
крашения шерсти кислотными красителями, являющимся
химической реакцией, и процессом крашения хлопка прямыми
красителями, сводящимся главным образом к адсорбции красителя
волокном.
Крашение кислотными красителями заканчивается обычно
после кипячения (или обработки при температурах, близких
к точке кипения воды), в течение 40 мин. Некоторые
искусственные белковые волокна, обладающие низкой прочностью в мокром
состоянии, лучше всего красить при более низких
температурах.
Протравные красители. Красители этого типа при крашении
связываются с волокном посредством атомов некоторых металлов.
При крашении искусственных белковых волокон в качестве
такого металла обычно используют хром, и применяемые
красители называют хромовыми. Хромовые красители по своему
строению близки к кислотным красителям. При крашении обычно шесть
молекул красителя, обладающего кислотными свойствами,
связываются одним атомом хрома из протравы, и таким образом
небольшие молекулы красителя превращаются в очень крупную
красящую группировку. Крупные частицы красителя не могут
проникать в поры волокна с такой же скоростью, как и молекулы
красителя малых размеров; поэтому крупные частицы красителя
не могут мигрировать из одного участка волокна в другой, т. е.
не способны к процессу выравнивания окраски, характерному
для кислотных красителей. В то же время крупные частички
красителя, проникшие в поры, как и само волокно, набухают в
горячем красильном растворе и по окончании крашения и смыкании
пор прочно удерживаются в них. Хромовые красители в
отличие от кислотных не обладают склонностью к выравниванию
окраски, однако дают окраски значительно более прочные к
мокрым обработкам. Ввиду трудности выравнивания хромовые
красители не применяют для крашения готовых тканей, а окрашивают
волокно в виде ленты гребенного прочеса или толстой ровницы.
535

В этом случае окраска выравнивается в процессе вытяжки и
прядения.
Крашение протравными хромовыми красителями может быть
проведено по крайней мере тремя различными способами:
1. Протраву наносят на волокно путем осаждения ее на нем
перед крашением. Эта операция известна под названием
хромирования. При крашении волокна образуется нерастворимое
соединение красителя с протравой. В качестве протравы используется
обычно бихромат натрия. Если применяемый краситель
неустойчив к действию окислителя, в красильную ванну добавляют
восстановитель — щавелевую кислоту; в этом случае протрава носит
название восстановительной *.
2. Протраву вводят в красильную ванну одновременно с
красителем. Этот способ известен под названием метахромировочного.
В этом случае в качестве протравы используют хромовокислый
натрий (но не бихромат!) в присутствии сульфата аммония. Этот
способ ** быстрее и менее трудоемок, однако при применении
его не получаются окраски такой высокой прочности, как при
крашении двумя другими способами.
3. Материал обрабатывают раствором красителя и лишь затем
протравой — бихроматом. Этот способ применяют главным
образом при крашении в синий и черный цвет; способ известен под
названием процесса крашения с последующим хромированием.
Хромовые красители используются, разумеется, для
крашения не только искусственных белковых волокон, но и шерсти
(см. стр. 247, 261, 287).
Дисперсионные красители. Дисперсионные красители, как
показывает их название, диспергируются в воде в присутствии
смачивающих агентов, таких, как ализариновое масло. Механизм
процесса крашения дисперсионными красителями сводится к
растворению их в окрашиваемом волокне. Дисперсионные красители,
будучи органическими соединениями, растворимы в органических
растворителях.
Волокно, окрашиваемое дисперсионными красителями,
следует рассматривать как растворитель. Дисперсионные красители
пригодны для крашения ацетатного волокна, нейлона, виньона
и других синтетических волокон. Волокна, имеющие в своем
составе мало реакционноспособных функциональных групп или
совершенно не имеющие их, легко окрашиваются дисперсионными
красителями; окрашенное волокно представляет собой твердый
раствор. Надо помнить, что частички дисперсионного красителя
не растворены, а только диспергированы в воде, к которой они
совершенно не имеют сродства. Когда частички красителя полу-
* Этот способ известен под названием заварного хромового крашения.
(Прим. ред.)
** Способ цзвестен также под названием запарного хромового крашения.
(Прим. ред.)
536

чают возможность покинуть водную среду и перейти в волокно,
являющееся средой, к которой они обладают большим сродством,
осуществляется процесс крашения. Подробнее процесс крашения
дисперсионными красителями описан в главе X.
Основные красители. Основные красители дают окраски ярких
цветов и используются для крашения лент, нарядных дамских
костюмов и т. п., однако получаемые окраски характеризуются
низкой прочностью к стирке и малой светопрочностью. Мовеин,
синтезированный Перкином и являющийся первым красителем,
полученным из каменноугольного дегтя, относится к
рассматриваемому классу красителей. Основные красители взаимодействуют
с волокнами, имеющими группы кислотного характера
(искусственными белковыми волокнами, шерстью и натуральным шелком).
Целлюлозные волокна не окрашиваются основными красителями
без протравы. Процесс протравного крашения вискозного волокна
основными красителями описан в главе VIII.
Красители этого класса используются в сравнительно
небольших количествах, хотя некоторые из них дают непревзойденные
по яркости окраски. Так, например, родамины дают при
крашении шерсти розовые тона значительно более яркие, чем любые
другие розовые красители. Очень высокая яркость оттенков,
получаемых при помощи основных красителей, связана, вероятно,
с их флоуресцентными свойствами.
Основные красители абсорбируют световую энергию и
флуоресцируют за счет внутренних колебаний молекулы; при этом,
однако, сами молекулы разрушаются. Возможно, поэтому яркость
оттенков, получаемых при помощи этих красителей, и их малая
светопрочность часто сопутствуют друг другу. Применение
основных красителей для крашения различных химических волокон
описано в соответствующих главах.
Сернистые красители. Красители этого типа получают
сплавлением органических соединений с серой или сульфидами щелочных
металлов. Поскольку сернистыми красителями красят из
щелочных растворов, они непригодны для крашения ацетатного волокна,
искусственных белковых волокон, альгинатного волокна и
других волокон, чувствительных к щелочи.
Сернистые красители широко используются для крашения
вискозного волокна, но ввиду неровноты получаемых окрасок
их применение ограничивается крашением толстой ровницы из
вискозного штапельного волокна. Как правило, сернистые
красители дают прочные, но неровные окраски. Так как сернистые
красители обычно нерастворимы в воде, их растворяют в водном
растворе сернистого натрия; при этом происходит не только
растворение красителя, но и восстановление его сульфидом натрия
в растворимую форму, которая впоследствии, окисляясь на
воздухе, опять переходит в нерастворимую форму.
Сернистые красители используются также для крашения
нейлона. Пожалуй, наибольшее применение находят черные сер-
537

нистые красители. Черный динитрофеноловый сернистый —
дешевый краситель; он дает окраски, прочные к свету, стирке
и перекрашиванию. Последняя особенность имеет большое
значение для крашения вискозного волокна. Известно, что сернистые
красители часто вызывают снижение прочности волокна и ткани;
этот недостаток проявляется через некоторое время после
крашения. Было, однако, найдено, что интенсивная заключительная
промывка материала после крашения значительно уменьшает
этот недостаток; по-видимому, причина этого явления заключается
не в самих красителях.
Температура крашения вискозного волокна сернистыми
красителями изменяется в пределах 50—90°; продолжительность
процесса крашения составляет около 45 мин. Более низкая
температура необходима при крашении некоторыми сернистыми
красителями, например зелеными, для получения окрасок большей
яркости. Как уже указывалось, сернистые красители
растворяются в водном растворе сульфида натрия; на каждый килограмм
красителя расходуется 2 кг кристаллического сульфида натрия.
При крашении в черный цвет красителя берут в количестве 10%
от веса волокна; соль при крашении не добавляют. Для
получения цветных выкрасок требуется меньше красителя, а также
5—15% поваренной или глауберовой соли. Обычно в красильную
ванну добавляют смачиватель.
Азокрасители. Процесс крашения азокрасителями сводится
к пропитке волокна или ткани нафтолами и последующей
обработке пропитанного материала раствором диазотированного
азотистой кислотой амина. При этом происходит сочетание нафтола
с азотированным амином и образование на волокне
нерастворимого диазокрасителя. Так как нафтол или фенол может
сочетаться с различными диазосоединениями, возможно получение
огромного числа их комбинаций и широкой гаммы окрасок,
обладающих хорошей прочностью. После того, как проведено сочетание,
важно провести хорошую промывку материала раствором мыла
для удаления красителя с поверхности волокна, который,
оставаясь на волокне, снижает прочность окраски к трению
и стирке. Применение брентолов, являющихся азокрасителями,
для крашения вискозного волокна описано в главе VIII.
При крашении азокрасителями протекают следующие
химические реакции.
Диазотирование амина азотистой кислотой:
RNH2 + HNO2 -у R — N --= NOH -* R — N = NCI
Образующийся хлористый диазоний можно сочетать с фенолом:
!?—N=N(Jl + ' ^-i in •- ь—1\ —їм—ч. у W. і +¦ НС1
538

или с амином:
<^^>NH Rn( \ 4- HCl
Кубовые красители. Из всех выпускаемых в настоящее время
красителей наиболее прочные окраски дают кубовые. Прочность
окрасок этими красителями к стирке характеризуется оценкой 5
(по пятибалльной системе), а светопрочность — оценкой 8 (по
восьмибалльной системе). Не существует красителей других
классов, которые по прочности окрасок приближались бы к
кубовым красителям.
Кубовые красители находят широкое применение при
крашении оконных занавесей, подвергающихся в процессе
эксплуатации воздействию солнечного света, обивочных и мебельных
тканей, имеющих продолжительный срок службы.
Кубовые красители совершенно нерастворимы в воде, поэтому
при крашении их восстанавливают гидросульфитом натрия
Na2S2O4, переводя в лейкосоединения, которые растворяются
в щелочах. Окрашиваемое волокно пропитывают раствором
лейкосоединения и затем обрабатывают кислотой и окислителем (или
подвергают окислению на воздухе).
В обоих случаях восстановленный краситель, поглощенный
волокном, окисляясь, вновь переходит в нерастворимую
форму. Зачастую восстановленный кубовый краситель (лейко-
соединение) бесцветен или окрашен очень слабо. Ткань,
выходящая из красильной ванны, может иметь неопределенный
цвет, а после окисления становится красной или голубой. Связи
между цветом лейкооснований и цветом кубовых красителей
не существует.
Проведя тщательное удаление красителя с поверхности
окрашенного материала промывкой его раствором мыла,
получают окраски высокой прочности. Однако нередко
окончательная промывка материала проводится небрежно, что приводит
к поступлению жалоб на низкую прочность окраски.
Значительные количества вискозного волокна (как в виде
пряжи, так и в виде ткани) окрашивают кубовыми красителями.
Пряжу часто красят в открытых барках или во вращающихся
барабанах. Штапельное вискозное волокно красят в пачках на
машинах с циркуляцией. Процесс крашения вискозного волокна
кубовыми красителями описан на стр. 152.
Существует несколько типов кубовых красителей; наилучшими
из них являются антрахиноновые, крашение которыми ведут из
сильно щелочного куба. Кубовые красители другого типа — инди-
гоидные, требуют применения более слабых растворов щелочи,
однако они не дают окраски такой хорошей прочности, как
антрахиноновые. Наиболее прочным и лучшим среди всех кубовых
красителей является краситель каледон нефритовый зеленый.
539

Кислотное восстановление. В ряде случаев
желательно проводить восстановление кубового красителя в
кислой, а не в щелочной среде. В этом случае используются иные
восстановители, а не применяемый обычно гидросульфит,
реагирующий в щелочной среде. Одним из таких восстановителей
является двуокись тиомочевины, получаемая окислением
тиомочевины перекисью водорода и нашедшая широкое применение
под названием манофаста. Кажется маловероятным, что такое
сильно окисленное соединение может быть восстановителем;
возможно, что это объясняется внутримолекулярной
перегруппировкой, в результате которой двуокись тиомочевины превращается
в сульфиновую кислоту, которая, присоединяя при
восстановлении красителя молекулу кислорода, переходит в сульфоновую
кислоту:
NH2
se + н2о2
NH2
Тиомачевина
НО
\ /У
SC
^ \
о
_
NH
NH2
Сулыриновоя кислота
О
О
^NH2
se -
NH2
Двуокись тпиомоурЗины
02 ^
НО 0 NH
SC
// \
О NH2
Сулыроновая
кислота
Восстановление красителей в кислой среде проводится при
кубовом крашении ацетатного шелка, являющегося
неустойчивым к действию сильных щелочей в условиях обычного кубового
крашения. В частности, двуокись тиомочевины является весьма
подходящим восстановителем при печатании тканей из
триацетатного волокна кубовыми красителями. Помимо всего прочего,
двуокись тиомочевины является превосходным восстановителем
при вытравной печати, обеспечивающим получение рисунка
чистого белого цвета.
Кубовые красители не обладают большим сродством к
нейлону, однако можно ожидать, что это затруднение вскоре будет
преодолено. В настоящее же время получаемые на вискозном
волокне окраски многими кубовыми красителями имеют свето-
прочность 7—8 баллов, а на волокне нейлон —всего 3—4 балла.
Основным преимуществом кубовых красителей является
превосходная прочность получаемых окрасок к свету и стирке,
а поскольку на нейлоне могут быть получены окраски лишь невы-
540

сокой светостойкости, применение кубовых красителей для
крашения этого волокна не дает каких-либо преимуществ.
При печатании кислыми растворами лейкофэрмы кубэвых
красителей по нейлоновым тканям получают более четкие и
равномерные окраски, чем при применении щелочных кубов; для этой
цели двуокись тиомочевины является подходящим
восстановителем. Для крашения терилена кубовым красителем следует
предпочесть дисперсионные красители, обеспечивающие получение
прочных окрасок; кубовые же красители применяются лишь
в специальных случаях.
Механизм щелочного восстановления
кубовых красителей. Кубовые красители характеризуются
наличием в их составе кетогруппы >С = О. Эта группа под
действием гидросульфита переходит в группу >С—ОН лейко-
соединения. В присутствии щелочи, используемой для растворения
лейкосоединения, последняя группа превращается в >С—ONa —
группу натриевой соли лейкосоединения. Волокно, пряжу
или ткань пропитывают раствором этого соединения, после чего
ткань подкисляют; при этом происходит процесс превращения
группы >С—ONa в группу >С—ОН, и, наконец, при
окислении группа >С—ОН вновь превращается в кетогруппу >С=О
исходного красителя, оказывающегося уже внутри волокна.
В водорастворимых кубовых красителях (индигозолях),
особенно пригодных для крашения волокон, чувствительных к
щелочи, группа >С=О переводится в натриевую соль сульфогруппы
>С—OSO3Na, значительно повышающую растворимость
красителя; эти красители применяют обычно в кислых растворах.
Пигменты для крашения методом плюсования (способ Aridye
Pigment Padding). Плюсование пигментами красителей является
одним из методов крашения, применяемых для крашения
синтетических волокон, очень трудно окрашиваемых обычными
способами ввиду их малой гигроскопичности и отсутствия в составе
реакционноспособных функциональных групп, взаимодействующих
химически с молекулами красителя.
Особенность метода аридай заключается в следующем. Ткань
пропускают через водную дисперсию, содержащую пигмент
и смолу, плюсуют, сушат и затем обычно подвергают прогреву.
При этих обработках происходит полимеризация смолы,
удерживающей краситель на материале, и переход ее в нерастворимое
состояние.
Для плюсования пигментами используют специальные
красители типа аридай. Ниже приводятся типовые рецепты для
крашения тканей в пастельные и средние тона (табл. 46).
Альгинат натрия применяют в качестве загустителя, диаммо-
нийфосфат — в качестве катализатора полимеризации смолы.
Все компоненты рабочего раствора смешивают, добавляя в
последнюю очередь диаммонийфосфат, растворенный в небольшом
количестве воды. Обработку ткани рабочим раствором осуществляют
541

Таблица 46
Типовые рецепты для крашения тканей в пастельные и средние тона
Компонент
Количество компонентов,
необходимое для получения
окрасок в %
пастельных
тонов
средних
тонов
Пигмент (аридай-краситель) . . .
Смола (аридай-закрепитель) . . .
Альгинат натрия B%-ный раствор)
Диаммонийфосфат
Вода
0,5
2,5
2,5
0,16
До 100
2,5
5,0
2,5
0,16
До 100
на двух- или трехвальных плюсовках; сразу после
плюсования проводят осторожную сушку ткани, обычно на сушильных
барабанах небольшого диаметра, обогреваемых паром. В конце
процесса ткань подвергают тепловой обработке для конденсации
смолы с целью закрепления пигмента на ткани; этим путем
достигается максимальная прочность окраски. Однако во многих
случаях, в частности на легких тканях, достаточную
прочность окраски к стирке получают и без проведения операции
конденсации.
Описанный метод успешно используется для крашения тканей
из вискозного и ацетатного волокна, нейлона, терилена (дакрона)
и орлона. Так как используемый пигмент нерастворим в воде,
а лишь диспергирован в ней, и смола, наносимая на ткань
одновременно с красителем, переходит при прогреве в нерастворимое
состояние, получаемые окраски обладают очень высокой прочностью
к мокрым обработкам, а также хорошей светопрочностью и
яркостью. Описанные красители выпускаются в виде желтого,
красного, алого, зеленого, фиолетового, оранжевого, коричневого,
голубого, белого и черного пигментов; для получения при крашении
более сложных цветных композиций нужные пигменты могут быть
смешаны в различных соотношениях. Ровнота окраски при
крашении пигментами хорошая даже в том случае, если волокно ткани
обладает неравномерностью, которая при обычном крашении
непременно приведет к появлению полосатости.
При использовании пигментов возможно также получить
равномерную окраску на вискозно-ацетатных, вискозно-шерстяных
и других смешанных тканях.
Особый интерес представляет тот факт, что при крашении
пигментами к рабочему раствору можно добавлять смолы,
придающие ткани безусадочность и несминаемость, и проводить,
таким образом, одновременно с крашением ткани безусадочную
и несминаемую отделки. В качестве примера приведем состав
542

рабочего раствора для крашения смешанной вискозно-шерстянои
(80 : 20) ткани в зеленовато-серый цвет с одновременным
сообщением ей безусадочности и несминаемости (в частях):
Красители:
аридай педдинг зеленый В 7
» » серый R 8
» » шартрез 2
Педдинг-закрепитель 9914 (смола для закрепления
красителя на ткани) 33
Загуститель B%-ный раствор альгината натрия; можно
применять препарат манутекс RS в том же
количестве) 10
Диаммонинфосфат (катализатор процесса конденсации
смолы) 0,64
Мочевиноформальдегидная смола для придания
безусадочности и несминаемостп 40
Вода (разбавитель) До 400
Аридай-красители (пигменты) для печатания. Пигментные
красители аридай успешно используются также (а возможно,
и главным образом) для печати. Если после нанесения пигмента
на ткань ее высушить и прогреть, смола, конденсируясь и
затвердевая, прочно связывает краситель с волокном, обеспечивая
таким образом максимальную прочность окрасок к стирке.
Пигменты типа аридай могут быть использованы для печатания
на роликовых печатных машинах, применяемых при массовом
выпуске продукции и при фотофильмпечатании, применяемом
при выпуске небольших партий ткани со сложным рисунком,
в частности для головных платков.
Использование металлических пигментов в фотофильмпечати
дает возможность получать на окрашенной ткани оригинальные
эффекты.
Преимуществом пигментных красителей является ровнота
получаемых окрасок ткани в сочетании с хорошей глубиной цвета
и превосходной прочностью, а также независимость ровноты
крашения от способности ткани равномерно накрашиваться.
Ткани из волокон, которые не могут быть окрашены по
обычным методам, удовлетворительно красятся путем плюсования
пигментными красителями; процесс крашения сводится к
нанесению на ткань нерастворимого ярко окрашенного пигмента,
диспергированного в смоле невысокой степени конденсации,
и к последующему прогреву обработанной ткани для дальнейшей
конденсации смолы при нагревании и придания ей
нерастворимости; при этом пигмент прочно связывается смолой с
поверхностью волокна. Недостаток описанного способа крашения
заключается в том, что при стирке вручную из-за трения может
произойти частичная потеря смолы и пигмента.
Рассмотренные в качестве примера красители типа аридай
не являются единственными представителями такого типа пиг-
543

ментов; следует упомянуть также и другие пигменты — хелиза-
рины, орамины и акрамины.
Печатание водными дисперсиями пигментов. Этот способ
является современным видоизменением метода печатания
пигментами. В то время как для печатания пигментами типа аридай
рабочий раствор готовят на основе эмульсий воды в масле, при
печатании водными дисперсиями рабочий раствор содержит
эмульсию масла в воде. Последний способ наиболее пригоден для
печатания по хлопчатобумажным и вискозным тканям, однако хорошие
результаты получаются и на тканях из нейлона и терилена;
получаемые окраски обладают достаточной прочностью к стирке,
химической чистке, свету и истиранию. Применяемые красители
представляют собой нерастворимые пигменты, диспергируемые
в смоле, которую после печатания подвергают тепловой обработке
для конденсации и придания нерастворимости.
Оптическая отбелка
Издавна существует способ улучшения белизны изделий путем
подсинивания их ультрамарином или подобными ему красителями.
В результате подсинивания материал больше поглощает желтый
и красный компоненты видимого света, благодаря чему
устраняется желтизна, и материал воспринимается как голубовато-
белый. Недостатком этого способа является то, что часть
видимого света, падающего на изделие, поглощается голубым
красителем, благодаря чему изделие отражает меньше света, чем до
подсинивания. Этого недостатка можно избежать использованием для
обработки материала препаратов, выпускаемых различными
фирмами под различными названиями; тинопал, увитекс, калькофлор.
Эти препараты представляют собой красители, обладающие
способностью превращать невидимые ультрафиолетовые лучи,
являющиеся составной частью солнечного и некоторых видов
искусственного света и имеющие малую длину волны, в видимые лучи
с большей длиной волны, лежащие в голубой и фиолетовой частях
солнечного спектра. Таким образом, невидимые
(ультрафиолетовые) лучи превращаются в голубые, видимые; следовательно, ткань
окрашенная одним из таких белых красителей, будет отражать
большее количество видимого света, чем исходная ткань. Эти
красители флуоресцируют в ультрафиолетовых лучах. Они
используются для оптической отбелки не только неокрашенных тканей,
но и тканей, окрашенных в слабые пастельные тона: они придают
особую яркость окраскам розовых и голубых цветов, которая
не может быть достигнута никакими другими способами.
Применение увитекса для оптической отбелки терилена описано на
стр. 325; оптические белые красители типа калькофлор,
используемые для отбелки или придания яркости таким химическим
волокнам, как акрилан, арнел и орлон 42, выпускаются трех
различных сортов.
544

Белые красители используют также для печатания по
вытравленному белому фону ткани; при обработке ими
восстанавливается белизна материала.
Большинство белых оптических красителей представляет собой
сложные органические соединения; некоторые из них являются
производными стильбена. Эти красители обладают достаточно
хорошим сродством к определенным волокнам и не вымываются
при стирке.
Крашение смесей волокон
Так как часто перерабатывают смеси химических волокон
с природными или смеси химических волокон различных типов,
целесообразно вкратце рассмотреть основные принципы,
положенные в основу процессов крашения таких смесок.
Шерсть и вискозное штапельное волокно. Смеси шерсти
с вискозным штапельным волокном наиболее часто применяют
при изготовлении вязаных изделий. При крашении такой
смеси материал сначала необходимо подвергнуть промывке
для удаления с шерсти жира; если желательно получить яркие
окраски, промывку материала следует проводить очень тщательно.
Если оставшееся количество жира превышает 0,4% от веса шерсти,
при крашении в пастельные тона неизбежно получение тусклых
окрасок (окраски средних и темных тонов в этом случае
страдают незначительно). Следует иметь в виду, что если на шерсти
остаются значительные количества жира, окрашенный материал
пачкает. Причина этого явления заключается в том, что
большинство красителей растворимо в жирах, поэтому при трении
окрашенного материала с него сходит окрашенный жир,
загрязняющий поверхность, о которую трется окрашенный материал.
Крашение смесок шерсти с вискозным штапельным волокном можно
проводить как по однованному, так и по двухванному способу.
Двухванный способ. При двухванном крашении
сначала окрашивают шерсть ровно окрашивающим кислотным
или хромовым красителем, а затем ткань промывают до удаления
кислоты. Вискозное волокно окрашивают во второй красильной
ванне, содержащей прямой краситель или краситель, не
окрашивающий шерсть. Очень многие прямые красители
подкрашивают шерсть, и поскольку она уже окрашена, необходимо
тщательно подбирать краситель для вискозного волокна с тем, чтобы
он не изменял окраску шерсти. Это обстоятельство значительно
уменьшает число пригодных для этой цели прямых красителей.
Однованный способ. Этот способ, получивший
наиболее широкое распространение, состоит в следующем. Для
окрашивания целлюлозного компонента смеси берут прямой
краситель, а для шерсти —кислотный, окрашивающий ее в нейтральной
среде. Большинство кислотных красителей, используемых для
крашения в нейтральной среде, лишь слегка подкрашивает
35 Монкрифф 442 545

целлюлозные волокна; в свою очередь, прямые красители
незначительно окрашивают шерсть. Следует провести предварительные
пробы в лаборатории, чтобы выяснить необходимое соотношение
между количествами красителя для окраски образца в требуемый
тон. Смеси шерсти с вискозным волокном могут быть окрашены
во многие цвета. Для этой цели могут быть рекомендованы
следующие красители:
1) для крашения хлопка и вискозного волокна: дуразол
прочный желтый 6RS, дуразол прочный красный 6BS, дуразол
прочный голубой GS;
2) для крашения шерсти и искусственных белковых волокон:
кумасси желтый RS, кумасси красный BGS, сольвей небесно-
голубой BS.
Для получения очень ярких окрасок необходимо применять
иные красители.
Хлопок и вискозное волокно. Оба эти волокна окрашиваются
прямыми красителями, однако они сильно различаются по
сродству к красителям (вискозное волокно обладает большим
сродством); поэтому при крашении часто возникает разнотон. В
некоторых случаях такой эффект является желательным, однако
в большинстве случаев требуется выпуск прочно и равномерно
окрашенного материала (если вискозное волокно окрашено в массе,
оно кажется более светлым, и получение ровной окраски смеси
такого волокна с хлопком в этом случае значительно облегчается).
Это затруднение можно устранить тщательным подбором
красителей путем проведения предварительных лабораторных
опытов по крашению.
Различие в блеске таких волокон, как хлопок и вискозное
волокно, может быть настолько значительным, что часто бывает
невозможно получить ровную окраску, если вискозное волокно
не матировано. Если используют мерсеризованный хлопок,
процесс крашения регулировать легче, так как мерсеризованный
хлопок обладает значительно более высоким сродством к прямым
красителям, чем немерсеризованный.
Медно-аммиачное волокно и хлопок. Так как медно-аммиачное
волокно обладает очень высоким сродством к прямым
красителям, даже более высоким, чем вискозное волокно, для
составления смесок с медно-аммиачным волокном всегда следует
использовать мерсеризованный хлопок; при применении немер-
серизованного хлопка медно-аммиачное волокно выбирает почти
весь краситель, а хлопок лишь слегка закрашивается, и
получить ровную окраску почти невозможно. Часто при изготовлении
женских чулок из медно-аммиачного волокна мысок, пятку и верх
чулка изготовляют из мерсеризованного хлопка.
Ацетатное волокно и шерсть. Некоторые креповые плательные
ткани, получаемые из смеси ацетатного волокна с шерстью,
очень приятны. Дисперсионные красители, применяемые для
крашения ацетатного волокна в такой смеси, почти не закраши-
546

вают шерсть. Для крашения второго компонента смеси—шерсти—
применяют нейтральные кислотные красители. В красильную ванну
следует добавлять смачиватель для предупреждения агрегации
частиц дисперсионных красителей на поверхности волокна шерсти.
Нейлон и шерсть. Хорошую равномерную окраску в черный
цвет (кампешевый) можно получить при крашении смесей нейлона
с шерстью при использовании для протравы состава, содержащего
2% бихромата и 3?о муравьиной кислоты 85%-ной, а для
крашения — 12% полностью окисленного гематин-кристалла А.
Процесс ведут следующим образом. Смешанную ткань после
промывки и очистки подают в ванну, содержащую бихромат, при
температуре 60°. Температуру ванны постепенно повышают до
кипения, после чего порциями добавляют муравьиную кислоту
и поддерживают кипение в течение одного часа. Затем материал
тщательно промывают для удаления несвязанной протравы и
вносят в ванну с гематином, имеющую температуру 60°. Ванну
подогревают до кипения; крашение проводят на кипу в течение
полутора часов, после чего ткань промывают. Получаемая окраска
черного цвета имеет прочность к свету 6, а к валке —4.
Интенсивная валка снижает глубину окраски нейлона в большей
степени, чем шерсти, поэтому если необходима хорошая прочность
окрасок к интенсивной валке, крашение нейлона и шерсти лучше
проводить раздельно, до смешивания их. Раздельное крашение
компонентов целесообразно также и в том случае, если
содержание нейлона в смеси превышает 20%; при крашении
смесей с большим содержанием нейлона в материале наблюдается
появление сероватых оттенков, так как нейлон по сравнению
с шерстью окрашивается в более слабые тона.
Орлон 42 и шерсть. Смеси орлона с шерстью начинают широко
применяться при изготовлении вязаных изделий; содержание
орлона в смеске обычно составляет 40—50%. Вероятно, главное
преимущество таких смесей перед чистой шерстью заключается
в стабильности формы и размеров получаемых изделий,
достигаемой при одновременном сохранении ценных качеств шерсти,
так как штапельное волокно орлон само по себе обладает теплотой
и мягкостью на ощупь. Смеси окрашивают в виде пряжи или
готовой ткани. Способ крашения кислотными красителями в
присутствии ионов меди не может быть использован для крашения
орлона в смеси с шерстью, так как последняя выбирает
краситель целиком; дисперсионные красители хотя и окрашивают орлон,
неприемлемы, так как не поглощаются шерстью.
Наилучшим способом крашения этих смесей является
следующий. Проводят крашение орлона основными красителями в таких
условиях, при которых шерсть слабо подкрашивается,
например при температуре 95—100° в присутствии 2% уксусной
кислоты и 0,2% выравнивателя —лиссапола N.
Уксусная кислота и лиссапол N облегчают миграцию частичек
красителя, поглощенных шерстью, в волокно орлон. Необходимо
35* 547

избегать большого избытка красителя; в противном случае
основная масса красителя будет поглощаться шерстью и нужная
глубина окраски орлона не будет достигнута. Для того, чтобы
шерсть в смеси была лишь слабо подкрашена, процесс крашения
проводят:
1) в присутствии уксусной кислоты,
2) в присутствии лиссапола N,
3) без больших избытков красителя,
4) в течение времени, необходимого для переноса красителя
(не менее 60—90 мин.).
Второй компонент смеси — шерсть — окрашивают ровно
красящими кислотными красителями, без добавки солей меди,
которые могут вызвать сильное закрашивание орлона. Практическая
выгода такого способа крашения заключается в том, что при
крашении смесей состава 50 : 50% первоначально окрашивают орлон
и получают на нем окраски, близкие к желаемым, и лишь затем
проводят крашение шерсти, подгоняя окраску ее по тону к окраске
орлона, что осуществить легче, чем подгонку окраски орлона.
Так как основные красители дают на орлоне окраски хорошей
прочности к стирке, при крашении шерсти в смеси с орлоном
следует отдать предпочтение кислотным красителям для валки,
дающим окраски более прочные, чем ровно красящие. При
использовании кислотных красителей для валки окраска шерсти по
прочности не уступает окраске орлона, и поскольку общая прочность
окраски смешанного материала определяется наименьшей
прочностью окраски одного из компонентов, общая прочность окраски
смеси орлон — шерсть улучшается.
Орлон 42 и вискозное волокно (или хлопок). Окраски таких
смесей в светлые тона получают по однованному способу,
используя для крашения орлона дисперсионные красители, а для
хлопка — прямые. Окраска в средние тона достигается лучше
всего крашением орлона основными красителями при температуре
95—100° с последующей отмывкой красителя, поглощенного
целлюлозным волокном при температуре 603, и крашением
второго компонента прямыми или кубовыми красителями.
Орлон 42 и нейлон. Способ крашения смесей этих волокон
аналогичен способу крашения смесей орлона и шерсти, однако
переход основного красителя на орлон происходит значительно
легче: процесс крашения не требует применения лиссапола N,
и добавка уксусной кислоты в количестве 0,75% является вполне
достаточной. Первоначально окрашивают основными красителями
орлон, а затем кислотными красителями нейлон.
Ацетатное и вискозное (или хлопковое) волокна. Смеси этого
типа пригодны, в частности, для получения при крашении
двухцветных эффектов. С этой целью для крашения ацетатного волокна
применяют дисперсионный краситель, а для крашения
вискозного волокна — прямой краситель, не закрашивающий ацетатное
волокно. Подбор красителей, не подкрашивающих ацетатное
548

волокно, имеет особенно большое значение, если желают
сохранить это волокно в смеси неокрашенным. При крашении
вискозного волокна в смешанной ткани в средние или темные тона
ацетатное волокно почти всегда оказывается подкрашенным;
удаление красителя с ацетатного волокна достигается обработкой
ткани разбавленным раствором перманганата при температуре
35° и последующей промывкой ее для удаления коричневой
окраски, образующейся при действии на перманганат
подкисленным раствором бисульфита. Двухцветное крашение смешанных
ацетатно-вискозных тканей проводят в одной ванне.
Смеси ацетатного и вискозного волокон или ацетатного волокна
с хлопком используют иногда для изготовления мебельных
тканей; при этом в некоторых случаях применяют кубовые
красители. Однако из числа кубовых красителей можно применять
лишь те, крашение которыми проводят в слабощелочных
растворах, даже в этом случае к рабочему раствору добавляют в качестве
буфера ?-нафтол и, насколько это возможно, сокращают
продолжительность процесса. В тех случаях, когда требуется ацетатное
волокно с очень высокой прочностью окраски, предпочтение
следует отдать волокну, окрашенному в массе. Кроме того, в этом
случае при получении двухцветных эффектов задача сводится
лишь к подбору красителя для вискозного волокна, который
не подкрашивал бы ацетатное волокно.
ТЕРМОФИКСАЦИЯ
Ткани из термопластичных волокон (ацетатного,
триацетатного, нейлона, терилена, дапнела, ровиля, виньона и сарана)
могут быть подвергнуты фиксации путем обработки паром, после
чего они сохраняют стабильность размеров (не усаживаются)
при последующих тепловых обработках, проводимых при
температурах, не превышающих температуру фиксации. Процессу тер-
мофикации могут быть также подвергнуты ткани в расправленном
состоянии для предупреждения образования на них заломов
и прочных складок, образуемых при зажгучивании в процессе
крашения на барках.
Операции термофиксации подвергают также чулки для того,
чтобы они не теряли своей формы при носке и стирке. Процессу
термофиксации следует подвергать главным образом ткани и
изделия из нейлона, а не из ацетатного волокна, так как при
обработке паром ацетатное волокно теряет блеск. Теоретически
процесс термофиксации нейлона объясняется следующим образом.
Длинные полимерные цепи нейлона связаны между собой
межмолекулярными силами, одни из которых являются более
прочными, другие —более слабыми. При повышении температуры
некоторые связи ослабляются и некоторые участки макромолекул
приобретают большую свободу и релаксируют. При этом при
549

той же температуре происходит образование новых связей, более
соответствующих изменившемуся расположению макромолекул.
Эти связи обеспечивают фиксацию макромолекул и сохранение
молекулярной структуры волокна, подвергнутого нагреву при
температурах, меньших той, при которой проводилась
термофиксация. Чем выше температура термофиксации, тем большее
число межмолекулярных связей нарушается и тем глубже
протекает процесс релаксации. Необходимо, однако, помнить, что
процесс термофиксации не следует проводить при слишком высоких
температурах, при которых волокно может повреждаться в
результате химического разложения. Лучше всего термофиксацию
проводить в условиях, допускающих небольшую усадку волокна.
Показателем правильности проведения процесса термофиксации
нейлоновых тканей является величина усадки их при
кипячении в воде в течение получаса) не должна превышать 1%).
Термофиксация нейлоновых тканей. Фиксацию тканей и осно-
вовязаного трикотажа проводят двумя способами:
1. Фиксация паром. Ткань на натяжной ширильной раме
подвергают действию влажного пара с температурой около 120°.
2. Фиксация горячим воздухом с температурой около 120°.
Если при проведении термофиксации ткань приобретает отте-
ночность, ее отбеливают 40%-ной надуксусной кислотой (надук-
сусная кислота не вызывает коррозии аппаратуры, выполненной
из нержавеющей стали).
Чулки из нейлона. Чулки из нейлона, в том числе и без шва,
имеющие после формирования одинаковую ширину по всей длине,
надевают на шаблоны и подвергают запариванию под давлением
1,75 am в течение 2—3 мин., после чего их упаковывают в
сетчатые мешки и красят в аппаратах с вращающимся барабаном
при температуре 85°. После крашения, продолжающегося около
2 час, чулки вновь надевают на полые шаблоны, обогреваемые
изнутри паром для сушки и отделки. Если чулки не подвергать
термофиксации, они будут бесформенными; при крашении у таких
чулок возможно искривление верхней части, в которой они были
связаны.
В процессе термофиксации нивелируются искажения петель
трикотажа и фиксируется форма чулка, сохраняющаяся при
крашении, отделке, в процессе носки и при стирке; кроме того,
термофиксация обеспечивает равномерность крашения, так как
предотвращает образование складок. Цельновязаные нейлоновые
чулки, обработанные описанным способом, по внешнему виду
не уступают котонным чулкам; иногда на таких чулках делают
ложный шов для большего сходства с котонными.
Основное различие между аппаратами для сушки и отделки
чулок и аппаратурой для проведения термофиксации заключается
в том, что термофиксация проводится на сплошных шаблонах
в закрытой паровой камере, а сушка — на полых шаблонах.
обогреваемых паром изнутри,
550

Машины, применяемые для формирования чулок (например,
машина Пегг—Парамаунт для формирования чулок перед
крашением) работают автоматически; автоматизация процесса не
только сокращает затраты рабочей силы, но и обеспечивает
получение равномерной фиксации чулок в различных партиях.
Чулки натягивают вручную на металлические рамы; рамы
автоматически контролирующим устройством подаются в камеру
фиксации, после чего камера закрывается, и автоматически в течение
определенного времени, например в течение 2 мин., в нее подается
пар. По окончании фиксации включается отсасывающая линия,
затем открывается дверца, и тележка с рамами извлекается.
Чулки снимают с рам (или шаблонов) вручную; на этом процесс
заканчивается.
ТИСНЕНИЕ
Принцип термофиксации положен в основу метода получения
на тканях из термопластичных волокон тисненых эффектов,
ф-
Рис. 158. Креповая ткань с точечной набивкой
достигаемых путем пропускания ткани между нагретыми
цилиндрами, на поверхности которых выгравирован требуемый рисунок.
Этим способом, в частности путем тиснения, могут быть получены
ткани из ацетатного шелка с креповым эффектом, хорошо
имитирующие крепдешин (рис. 158).
551

ПРИДАНИЕ НЕЙЛОНОВЫМ ТКАНЯМ «ХРУСТА»
В ряде случаев для тканей из нейлона желательна специальная
обработка, придающая им хруст. Для такой обработки пригоден
препарат на основе мочевиноформальдегидной смолы ВТ-322,
аналогичный препарату ВТ-321, применяемому для обработки
тканей из вискозного шелка и отличающемуся от препарата
ВТ-322 лишь меньшим содержанием твердых веществ.
Нейлоновую ткань плюсуют 3%-ным раствором препарата
(концентрация смолы 1,35%), содержащим небольшие количества
ускорителя, сушат и конденсируют смолу на сушильно-ширильной
машине в течение 2—3 мин. при температуре 140°. Иногда для
такой обработки нейлоновых тканей применяют меламинформаль-
дегидные смолы, однако мочевиноформальдегидные смолы дешевле
и менее горючи.
НЕЙЛОНИЗАЦИЯ
Согласно патенту США 2,746,941, изделия из нейлона или
других волокон могут быть обработаны полиамидными смолами.
Полиамид, применяющийся для обработки, известен под
названием нейлона 8 и представляет собой N-метоксиметилпроизводное
полигексаметиленадипамида, обладающее в отличие от нейлона 66
способностью растворяться в некоторых низших спиртах. Этот
продукт получают путем обработки нейлона 66 формальдегидом
и метанолом; амидная группа нейлона — CONH —превращается
при этом в группу
—СО—N—
СН2ОСН3
в результате чего получается продукт с повышенной
растворимостью в спиртах.
Равные части нейлона 8 и препарата типа октаацетата
сахарозы и неионогенного эмульгатора растворяют в большом избытке
спирто-водной (80 : 20%) смеси. При разбавлении полученного
раствора водой образуется молочно-белая эмульсия. При
обработке этим раствором чулочных изделий или тканей нейлон 8
выбирается полиамидным волокном, и рабочая эмульсия
становится прозрачной. В патенте указывается, что в результате
обработки улучшается воздухо- и влагопроницаемость ткани,
повышается количество сорбируемой ею влаги и увеличивается ее
мягкость. Обычные полиамиды типа нейлона 66 и перлона 6
не могут быть использованы для такой обработки ввиду
нерастворимости их в спиртах или других приемлемых растворителях.
552

ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ОТДЕЛКА
После крашения ткани из вискозного волокна подвергаются
отжиму на центрифугах для удаления излишней воды. Из очень
тонких тканей, которые при отжиме на гидроэкстракторах или
центрифугах могут быть повреждены, воду отсасывают при помощи
специальных приспособлений, называемых гидроэксгаустерами
(или вакуум-отсосными устройствами) и состоящих из трубки
со щелью, соединенной с вакуум-насосом. Ткань медленно
проходит над трубкой, касаясь ее; при этом основные количества
воды отсасываются из 'ткани через щель. Так как удаление
воды из ткани механическим путем обходится дешевле, чем при
сушке, стараются по возможности полнее удалить из ткани воду
путем отжима ее на центрифугах или отсасывая на
вакуум-отсосных приспособлениях.
Окончательную сушку тканей проводят одним из следующих
способов:
1) на каландрах, обогреваемых паром,
2) на сушильно-ширильной машине.
Первый метод более дешевый, однако ткань, высушенная
на каландрах, становится жесткой на ощупь, и ее необходимо
подвергать разминке на резиновых валах. Сушка на сушильно-
ширильной машине обходится дороже, однако показатели на ощупь
у такой ткани лучше, и этот способ более пригоден для тканей
из вискозного шелка. Ткань в расправленном виде закрепляют
кромками на движущейся бесконечной ленте, проходящей через
камеру, в которой через слой ткани продувается горячий воздух.
В конце машины ткань складывают в кипы или наматывают
в рулоны. Температура воздуха, подаваемого для сушки ткани,
равна примерно 75°.
Заключительную сушку трикотажного полотна также можно
проводить этими двумя способами, однако существует третий
способ для сушки круглого трикотажного полотна. По этому
способу круглое полотно в виде отрезков длиной в несколько метров
надевают на цилиндр из нержавеющей стали. Частичная сушка
такого полотна происходит при его прохождении над трубкой;
горячий воздух, вдуваемый в трубку, раздувая полотно, выходит через
него наружу; таким образом, сушка заканчивается в зазоре между
концом трубки и ниппелем.
Сушку мотков пряжи осуществляют на скалках, подвешенных
между движущимися цепями сушилки.
ЛИТЕРАТУРА
R. S. H о г s f а 1 1 and L. G. L a w r і є, «The Dyeing of Textile Fibres»
2nd Edn. London, 1946.
A. J. H a 1 1, «The Standard Handbook of Textiles», 4th Edn. London, 1954.
С L. В і r d, «The Theory and Practice of Wool Dyeing», 2nd Edn. Bradford,
1952.
553

J. В о u I t о п, J. Soc. Dyers and Col., 50, 381, 1934 and 54, 268, 1938.
G.S.J. White and T. Vickerstaff, «Colour» J. Soc. Dyers
and Col., 61, 213, 1945.
Reports on the Dyeing Properties of Direct Dyes, J. Soc. Dyers and Col., 62,
280, 1946 and 64, 145, 1948.
A. V. I v і t s к у, «Pressure Dyeing in Germany», B. I. O. S. Reporst, 1806,
H. M. S. O.
J. В о и 1 t о n and T. H. M о r t о n, «The Dyeing of Cellulosic Materials»,
J. Soc. Dyers and Col., 56, 145, 1940.
E. E 1 о d, «Theory of the Dyeing Process», Trans. Faraday Soc, 29, 327,
1933.
M. R. F о х, «Vat Dyestuffs and Vat Dyeing». London, 1946.
American Viscose Corp., «Rayon Technology», 190—251. New York, 1948.
«British Rayon Manual», 185—223. Manchester, 1947.
«Talks on Rayon», 91 —128 (includes printing). Manchester, 1944.
«Aridye Process», British Pat. 631,882.
Morton Sundour Fabrics Ltd., et al., British Pat. 620,584.
С M. W h і t t а к e r and С. С W і 1 с о с к, «Dyeing with Coal-tar Dyes-
tuffs», 5th Edn., London, 1949.
Standfast Dyers and Printers Ltd., British Pat. 655, 415.
A. J. H a 1 1, «A Handbook of Textile Finishing», 2nd Edn., London, 1957.
J. В о u 1 t o n, «The Application of Dyes to Viscose Rayon Yarn and Staple»,
J. Soc. Dyers and Col., 67, 522, 1951.
H. A. T h o m a s, «Technique of Dyeing Rayons», Manchester (Revised 1949).
N. B. Furvik, A. Bernskold and N. G r a 1 e-n, «Heat Setting
of Nylon Fabrics», J. Text. Inst., 46, T. 662—T. 667, 1955.
«How Kingsboro dyes Nylon and Acetate Tricots», Text. Industries, Oct. 1955.
«Piece Goods can be Dyed by Warp Dyeing Methods», Text. World, April
1955.
«How to Pressure Dye Tufted Carpets», Text. World, Jan. 1956.
P. L. M e u n і є r, «Practical Aspects of Dyeing in the Burlington Beam
Machine», Amer. Dyest. Rep., 21 May 1956.
P. M. Cole, «Barotor-Pressurized Fabric Dyeing Machine», Amer. Dyest.
Rep., 19 Jan. 1953.
P. M. С о 1 e «Barotor Loading Improvement», Amer. Dyest. Rep., 25 Oct.
1954.
J. A. F o w 1 e r, «The Dyeing of Textile Fibres above 100° С», J. Soc. Dyers
and Col., 71, 443 -450, 1955.
A. S. F e r n, «The Dyeing of Terylene Polyester Fibre with Disperse Dyes
above 100° O>, J. Soc. Dyers and Col., 71, 502—513, 1955.
Глава XLIII
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Необходимо уметь точно идентифицировать химические
волокна. Нельзя красить и отделывать ткани или пряжу, не зная
точно характера волокна, из которого они изготовлены, так как
различные красители окрашивают волокна одного типа и не
окрашивают волокна другого типа; температура и
продолжительность процесса крашения, приемлемые для одного волокна, могут
вызвать значительное повреждение другого волокна. Области,
в которых могут быть использованы пряжа и ткани, также
определяются природой волокна, из которого они изготовлены; поэтому
554

на практике сталкиваются с большими затруднениями, если
не в состоянии с уверенностью идентифицировать
применяемые волокна.
Для этой цели было предложено большое число различных
испытаний, многие из которых требуют специального
оборудования. Однако было установлено, что простых определений вполне
достаточно для точной идентификации волокон при условии, что
эти определения проводятся с достаточной тщательностью, а также
и при использовании для сравнения заведомо известных образцов
химических волокон.
КОНТРОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ
Необходимо иметь набор образцов волокон различных типов,
чтобы при распознавании можно было сравнить с ними поведение
неизвестного образца. Словесное описание поведения волокна
данного типа при проведении определения не дает такой ясной
картины, как наблюдение, в частности исследование волокна под
микроскопом. Для облегчения распознавания волокон желательно
иметь специальную коллекцию.
ТКАНЬ
Если нужно идентифицировать волокна, входящие в состав
ткани, необходимо разделить нити основы и утка. Основа и уток
Иссл'4 Могут иметь одинаковый состав, однако их необходимо
разі вать РазДельн0> помня, что они могут состоять из волокон
окра Чного типа- Точно так же следует раздельно исследовать
в соои1енные нити и нити с различными эффектами, входящие
по с Тав ткани, так как они могут состоять из волокон, отличных
слелй°емУ характеру от основной массы волокон. Это положение
coc-|-,feT также учитывать при изучении трикотажных изделий,
яц№х из нитей, окрашенных в разные цвета.
ПРЯЖА И НИТИ
о~к ^сЛи нить сложная, ее необходимо растростить и исследовать
Ц_2»е ЛЬно каждую составляющую. Очень часто составляющие нити
Сі,-. НтИчны по своему составу, но все же может оказаться, что
Т^в их различен.
~j, о качестве стержневой нити иногда берут прочную филамен-
Пр Ую нейлоновую нить высоких номеров и обвивают ее шта-
лЬной вискозной или гребенной шерстяной пряжей. Бывает
Кже, что стержневой нитью является эластичная нить — рези-
¦ °оая или из эластичного нейлона, трощеная с обычным нейлонои
555

или хлопчатобумажной пряжей. После удаления склеивающего
состава определение присутствия эластичной нити не представляет
трудности.
Иногда встречается пряжа, изготовленная из смеси волокон;
для распознавания это наиболее трудный случай. Например,
если пряжа состоит из смеси хлорированной шерсти и казеинового
волокна, необходимо провести тщательное исследование, в
результате которого устанавливают наличие двух компонентов.
Сравнительно часто встречаются смеси шерсти с вискозным штапельным
волокном фибро или шерсти и ацетатного волокна, а также
шерсти и волокна азлон. Иногда может оказаться эффективным
механическое разделение компонентов смешанной пряжи; однако
эта операция трудоемка, и к ней прибегают лишь в крайних
случаях.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Разделив ткань или нить на составные части, прежде всего
тщательно изучают отдельные компоненты. Почти всегда можно
сказать, является ли нить филаментарной или штапельной.
Если нить штапельная, можно дать оценку длины штапелька
и отметить постоянство или неоднородность длины волокон.
Если нить филаментарная, то это нли натуральный шелк,
или одно из химических волокон. В этом случае исключаются
такие натуральные волокна, как шерсть, козий пух, хлопок,
лен и др. Если волокно конечной длины, определенных сведений
о его природе нет, так как ясно, что одни и го же волокно может
быть использовано как в виде филаментарной нити, так и » ^ ^^
б пе
вано как в виде филаментарной нити, т ^ ^^
штапельного волокна. Если колебания длины штапел дНОГо
чительны, это указывает обычно на то, что волокно пр^у вОЛО-
происхождения" (шерсть, пух или хлопок); однородное кй
конец по длине говорит о том, что волокно получено пУТЄі xvi;vW
шаппа (штапельное волокно из натурального шелка) иЛошЛерио
ческих волокон. Небольшая длина волокон, равная д01Сцо —
35 мм, почти всегда указывает на то, что исследуемое в воЛОкиа
, хотя некоторые сорта вискозного штапельно воЛоі<он
6 Ш ина Ha
хлопок,
хлопок, р р воЛ
выпускаются длиной 36 мм. Штапельная длина дЄ{\ „at>Ha
шерсти и козьего пуха весьма различна. Длина ПР ^,тся Д^я
р у р
и растительных волокон в том виде, как они примен к0
прядения, выше, однако длина первичных волоконеи, И3 ^а
они состоят, того же порядка, что и хлопкового волок з
Следует отметить блеск волокна. Сам по себе этот по
указывает, относится ли данное волокно к природным и{^ф
ческим; химические волокна более блестящи; матовьШ ,
достигаемый у них введением в состав химических воЛоісС)
рующих агентов, является специфичным.
Имея нить длиной в несколько сантиметров и П°ПР
разорвать ее вручную, можно сказать, что очень прочна*1
556

вероятно, будет состоять из высокоориентированных химических
волокон или из натурального шелка. На этой стадии испытания
следует обратить внимание на прочность волокна в мокром
состоянии. При этом сохранение очень высокой прочности указывает
на нейлон или другое синтетическое волокно; наоборот,
значительная потеря прочности говорит о том, что волокно белкового
происхождения *.
Все эти пробы отнимают меньше времени, чем их описание
и дают некоторое представление о происхождении волокна.
ПРОБА НА СЖИГАНИЕ
После предварительных исследований следует сжечь небольшое
количество волокна. Внося волокно в пламя (вполне достаточно
спички), внимательно следят за его поведением. При этом могут
быть отмечены следующие случаи:
1. Волокно не горит (асбест).
2. Волокно не горит, но сплавляется и усаживается в пламени
(стеклянное волокно).
3. Волокно спекается и обугливается, но не воспламеняется
(тефлон, ровиль, саран).
4. Волокно горит, остается скелетик золы:
1) ощущается запах паленого рога (утяжеленный оловом
натуральный шелк);
2) запах паленого рога отсутствует (альгинатное волокно;
скелетик представляет собой окись кальция).
5. Волокно горит без образования шарика, ощущается запах
паленого рога (натуральный шелк, шерсть, казеиновое волокно,
ардиль, волокна из белка сои или зеина, т. е. белковые волокна).
6. Волокно горит, усаживается в пламени, образуется шарик:
а) образуется круглый твердый шарик, который невозможно
раздавить между пальцами (нейлон, перлон, терилен); б)
образуется шарик неправильной формы (виньон); в) образуется черный
шарик, легко раздавливаемый между пальцами (ацетатное волокно,
акриловые волокна). При горении ацетатного волокна ощущается
запах уксусной кислоты.
7. Волокно верель горит с трудом.
8. Волокно горит, но шарик не образуется; ощущается запах
жженой бумаги (вискозное, медно-аммиачное волокно, хлопок,
ацетилированный хлопок, лен и другие лубяные волокна,
(см. табл. 47).
* Большая потеря прочности волокон в мокром состоянии также может
служить признаком того, что они принадлежат к группе гидратцеллюлозных
волокон (вискозные или медно-аммиачные) или получены из поливинилового
спирта. (Прим. ред.)
557

Идентификация химических волокон
Таблица 47
Волокно
Акрилан
Альгинатпое
Асбест
Верел
Виньон
Вискозное
Поведение волокна
при сжигании
Ведет себя аналогично
ацетатному волокну,
однако запах уксусной
кислоты отсутствует
Горит без характерного
запаха, оставляя скеле-
тик
Не горит
Трудно воспламеняется,
часто гаснет. Образуется
шарик
Горит с образованием
шарика неправильной
формы. От пламени
усаживается
Горит с запахом жженой
бумаги. Шарик не
образуется
Цвет волокна после
обработки
индикатором ширластей-
ном А
Хол. — розовый
Кип. — хаки

Желтовато-розовый
Белый
Хол. — очень
слабый пурпурный
Кип. —
желтоватый
Белый
Ярко-розовый
Исследование волокна под микроскопом
продольный вид
С продольными
штрихами
Без характерных
особенностей
Заметно
фибриллярное строение
волокна
Без характерных
особенностей
Обычно может
быть видна светлая
полоса (фальшивый
канал)
G продольными
штрихами
форма поперечного
среза
Круглая
Изрезанная,
крайне
неправильная
Видны пучки
фибрилл
Вытянутая,
напоминающая контуры
земляного ореха
Вытянутая,
напоминающая контуры
гантели
Сильно
изрезанная
Растворимость
Растворим в 70%-ном-
растворе роданистого
аммония при кипячении в
течение 10 мин.
Растворимо в очень
разбавленных растворах
щелочей или калгона*
Не растворим ни в одном
из растворителей
Растворим в теплом
ацетоне; в теплом 80%-иом
ацетоне не растворяется,
а размягчается.
Растворим в ацетоне,
метиленхлориде; не
растворим в 80%-ном ацетоне
Растворимо на холоду
в 80%-ном растворе серией
кислоты
* Калгон — гексаметафосфат натрия. (Прым. ред.)

Продолжение-
Волокно
Волокно из
вторичной ацетил-
целлюлозы
Волокно из три-
ацетилцеллюлозы
Дай цел (и винь-
он N)
Дарлаи
Зефрап
Искусственные
белковые волокна
СО
Поведение волокна
при сжигании
Горнт с образованием
черного хрупкого шарика.
От пламени усаживается.
Запах уксусной кислоты
Горит с образованием
черного хрупкого шарика.
От пламени усаживается.
Запах уксусной кислоты
Горит с трудом ; шарик
не образуется
Горит быстро; образуется
коричневатый шарик
Горит ярким пламенем
Горят, шарик не
образуется. Характерный
запах паленого рога
Цвет волокна после
обработки
индикатором ширластей-
ном А

Зеленовато-желтый
Почти белый или
слабо-желтый
Хол. — очень сла-
бык-i озовый
Кип. — бледно-
желтый
Хол. — бледно-
розовый
Гор. — очень
бледно-желтый
Хол. — очень
слабый розовый
Гор. —
черно-коричневый

Казеиновое, ар-
диль, из
белка сои
и зеиновое
Желто-
ораи-
жевый
Исследование волокна под микроскопом
продольный вид
Без характерных
особенностей
То же
»
»
С легкими
продольными
штрихами
форма поперечного
среза
Вытянутая с
тремя утолщениями
(иногда два или
четыре утолщения)
То же
Неправильная,
сильно вытянутая
Сильно
вытянутая, скрученная
Круглая
Круглая;
поверхность среза
шероховатая
Растворимость
Растворимо в
концентрированной соляной кислоте
при нагревании до 35°,
в холодной 80%-поіі серной
кислоте, .«-крезоле, 100%
и 80%-ном ацетоне
Растворимо в
метиленхлориде ; не растворимо
в 100% и 80%-ном ацетоне
Растворим в 100%-ном
ацетоне; не растворим в
80%-ном ацетоне
Растворим в ди метил-
фор мами де; не растворим
в ацетоне
Не растворим в ацетоне,
метиленхлориде,
амилацетате
Казеиновое волокно
почти полиостью растворимо)
в кипящем 5%-ном рас,-
творе едкого, натра,

Продолжение-
Волокно
Креслая
Медно-аммиач-
ное волокно
Нейлон
Натуральный
шелк
Орлон
Ровиль
Поведение волокна
при сжигании
Горит медленно, но
ярким пламенем; остаток
черного цвета
Горнт с запахом жженой
бумаги ; шарик не
образуется
Горит без копоти с
образованием круглого
твердого шарика, который
невозможно раздавить между
пальцами; от пламени
усаживается; наблюдается
белый дымок
Горит без образования
шарика ; запах паленого
рога
Ведет себя аналогично
ацетатному волокну,
однако запах уксусной кислоты
отсутствует
В пламени усаживается,
но не воспламеняется ;
остаток
коричневато-черного вета
Цвет волокна после
обработки
индикатором ширластейн А
Хол. — бледно-
желтый
Гор. —оранжево-
коричневый
Ярко-голубой
От кремового до
желтого
Коричневый
Хол. — весьма
слабый, почти
незаметный, розовый
Кип. — очень
бледный, тусклый
желтый
Хол. — не
окрашивается
Гор. — очень
бледно-желтый
Исследование волокна под микроскопом
продольный вид
Без характерных
особенностей
Тонкий
Без характерных
особенностей
То же
С продольными
штрихами
Без характерных
особенностей
форма поперечного
среза
Круглая
»
Треугольная с
округленными углами
Напоминает
очертания листьев
клевера
Сильно
изрезанная, зубчатая
Растворимость
Не растворим в ацетоне,
метиленхлориде,
амилацетате
Растворимо на холоду
в 80%-ной серной
кислоте
Растворим на холоду
a 80%-ной серной кислоте,
м- крезоле, в муравьиной
кислоте
Растворяется очень
быстро в концентрированной
соляной кислоте при
нагревании до 35°.
Растворим на холоду в 80%-ной
серной кислоте
Растворим в 70%-ном
растворе роданистого
аммония при кипячении в
течение Ю мнн.
Не растворим в ацетоне;
растворим в смеси
ацетона с сероуглеродом
/50 : 50%/

Продолжение
Волокно
Саран
Стекловолокно
Терилен (н
дакрон)
Тефлон
Хлопок
Шерсть
Поведение волокна
при сжигании
Горит трудно с
образованием шарика; в пламени
усаживается
Не горит; в пламени
усаживается н плавится
Ведет себя аналогично
нейлону, однако
наблюдается черный дымок с
копотью
Горения не
поддерживает; плавится с
разложением
Горит с запахом жженой
бумаги; шарик не
образуется
Горнт без образования
шарика; запах паленого
рога
Цвет волокна после
обработки
индикатором шнрластейн А
Белый
Белый
Хол. — очень
бледно-пурпурный
Кип. — желтова-
то-корнчневый
Не окрашивается

Бледно-пурпурный
Яркий желтый
Исследование волокна под микроскопом
продольный вид
Без характерных
особенностей
То же
Плоское
закрученное волокно
Характерное
чешуйчатое строение
форма поперечного
среза
Почти круглая
Круглая
»
Виден внутренний
канал
Эллиптическая
Растворимость
Нерастворим в ацетоне.
Растворим в диоксане
Нерастворимо во всех
обычных растворителях;
разъедается плавиковой
кислотой
Растворим в лі-крезоле
при кипячении в течение
10 мин.; нерастворим в
муравьиной н 70%-ной
серной кислотах
Нерастворим ни в одном
из известных
растворителей
Растворим на холоду
в 80%-ной серной кислоте
Растворима в 5%-ном
растворе едкого натра при
кипячении. Становится
черным или коричневым после
добавки плюмбита свинца
Примечание. Хол. — обработка индикатором прн комнатной температуре.
Гор. — обработка горячим индикатором.
Кип. — обработка кипящим индикатором.

РАСПОЗНАВАНИЕ ВОЛОКОН ПО НАКРАШИВАЕМОСТЙ
Если образец обладает белым цветом или окрашен в слабые
тона, исследуют накрашиваемость волокна. Для этой цели
применяют реактив ширластейн А, предложенный Британской
исследовательской ассоциацией хлопчатобумажной промышленности.
Образец волокна или пряжи для удаления замасливателя
обрабатывают растворителем, например эфиром или четыреххлори-
стым углеродом, сушат для удаления растворителя, замачивают
в воде и погружают на одну минуту в чашечку с ширластейном А
при комнатной температуре; после этого образец тщательно
промывают холодной водой, отжимают между пальцами и исследуют.
Окраска образца является хорошей характеристикой его
природы. Если необходимо, определение можно повторить с горячим
реактивом; в этом случае иногда получают дополнительные
сведения о волокне. Ниже приводятся данные о накрашиваемости
волокон холодным реактивом ширластейн А:
Цвет волокна Тип волокна
Белый Виньон, саран, ровиль
Почти белый Триацетатное волокно, ацетилиро-
ванный хлопок
От кремового до желтого Нейлон (в горячем реактиве — мед-
но-коричиевый)
Желтый • . . Шерсть (ярко-желтый; в горячем
реактиве — коричневый), капок
Желто-оранжевый Искусственные белковые волокна —
казеиновое, зеиновое, ардиль,
волокно из белка сои.
Хлорированная шерсть окрашивается
холодным реактивом в желто-коричневый
цвет, горячим — в черный
Коричневый Натуральный шелк и некоторые
лубяные волокна
Тефлон, обладая естественной
коричневой окраской, реактивом не
окрашивается
Зеленовато-желтый .... Ацетатное волокно
Ярко-розовый Вискозное волокно
Ярко-голубой Медно-аммиачное волокно
Розовый Альгинатное волокно
Розовый Акрилан (в кипящем реактиве —
цвет хаки), дарлан (в горячем
реактиве— слабо-желтый), верель (в
горячем реактиве — желтый), зефран
(в горячем реактиве — коричнево-
черный)
562

Приведем также окраски, получаемые при действии реактива
ширластейн А на натуральные волокна:
Волокно Окраска
Утяжеленный натуральный
шелк Оранжево-красный,
голубовато-красный, бордо — в зависимости от
привеса олова
Шелк-сырец Интенсивный темно-коричневый
Отваренный шелк Оранжево-коричневый
Шелк дубового шелкопряда Каштановый
Хлопок Бледно-пурпурный
Мерсеризованный хлопок Красновато-фиолетовый
Конопля Коричнево-пурпурный
Рами Сиреневый
Сизаль и джут Золотисто-коричневый
Высокоориентированные синтетические волокна — терилен,
орлон и дайнел при этом определении почти не накрашиваются,
а приобретают окраску лишь при кипячении их в реактиве
ширластейн А (см. стр. 559, 560, 561).
Следует отметить, что уже после предварительных
исследований, сжигания волокна и изучения его накрашиваемости можно
получить достаточные сведения для его точной идентификации.
МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Продольный вид. Рассмотрение продольного вида волокон
хлопка и шерсти вполне достаточно для точной их идентификации.
Для этого несколько волоконец помещают на предметное стекло
и накрывают покровным стеклышком (важно проследить, чтобы
отдельные волокна не перекрещивались, так как в противном
случае не все волоконца будут в фокусе). Для исследования
вполне достаточно увеличения в 300 раз. У шерсти и волоса под
микроскопом обнаруживается чешуйчатое строение. Если шерсть
была подвергнута слишком сильному хлорированию, чешуйки
могут быть частично разрушены. Хлопок под микроскопом
выглядит как плоское, скрученное волокно. Хотя хлопок и шерсть могут
быть обычно надежно идентифицированы по одному продольному
виду, все же иногда не легко отличить шерсть от козьего пуха,
например от ангорской шерсти. Кроме того, у сильно
хлорированной шерсти иногда обнаруживается почти полное отсутствие
чешуек. Так как большинство химических волокон представляет
собой гладкий цилиндр, иногда с продольными полосами, а иногда
и без них, по продольному виду бывает трудно сделать какое-
либо заключение. Лишь при рассмотрении очень тонких
элементарных волоконец можно установить, подвергалось ли волокно
вытягиванию в процессе формования или после него (медно-
аммиачное волокно, терилен, нейлон, саран, фортизан и ряд
синтетических волокон).
36* 563

Форма Поперечного среза. Рассмотрение под микроскопом
поперечного среза волокна дает важные сведения. Поперечный
срез волокна получают следующим способом. Пучок волокон
продевают через отверстие диаметром 0,75 мм в металлической
пластинке толщиной 0,5 мм, имеющей форму предметного стекла.
При этом пучок волокон должен быть прочным; его продевают
в отверстие с помощью иглы и хлопчатобумажной нити. Пучок
не должен слишком плотно входить в отверстие пластинки;
выступающие над поверхностью пластинки концы срезают с
обеих сторон новым лезвием безопасной бритвы (использованные
лезвия для этой цели непригодны; после нескольких срезов лезвие
может зазубриться). На вторую поверхность среза наносят каплю
черной смолы, избыток которой удаляют мягкой тряпочкой.
Наносят каплю глицерина и накрывают препарат покровным
стеклом. Во многих случаях смолу применять не обязательно.
Ниже приводятся сведения о форме поперечного среза различных
волокон:
Формапоперечногосреза Видволокна
Круглая Стеклянное, медно-аммиачное,
нейлон, терилен, дакрон, перлон,
креслан, акрилан, зефран, тефлон
Круглая, шероховатая . . Искусственные белковые волокна,
например казеиновое
Круглая, эллиптическая . . Шерсть
Сильно изрезанная .... Вискозное волокно
Изрезанная, очень сжатая Альгинатное волокно
Вытянутая овальная . . . Виньон N, орлон 42, дайнел, верел
Почти круглая Саран
Овальная с тремя
утолщениями (иногдя два или
четыре утолщения) . . . Ацетатное волокно, орлон 81
Треугольная с
округленными углами Натуральный шелк
Форма сжатой трубочки . . Хлопок
Вытянутая (см. рис. 105
и 120) Винилон, дарлан
ПРОБА НА РАСТВОРИМОСТЬ
Ацетон. К волокнам, полностью растворяющимся в 100%-ном
ацетоне, относятся ацетатное волокно, дайнел, верель (при
нагревании) и виньон. Волокно ПЦ размягчается в ацетоне и как бы
плавится. При исследовании растворимости небольшое
количество волокна кипятят в пробирке с ацетоном и затем ацетон
выливают в другой сосуд с водой. Если в пробе присутствует
ацетатное волокно или виньон, при выливании в воду образуется
белая муть (этот прием имеет очень большое значение, так как
если пряжа содержит незначительное количество ацетатного во-
564

локна, его бывает нелегко определить). Ровиль набухает
в ацетоне.
В смеси 80% ацетона и 20% воды волокна виньон, верел
и дайнел нерастворимы; ацетатное же волокно еще сохраняет
растворимость.
Метиленхлорид. Этот растворитель легко растворяет виньон
и триацетатное волокно, но не растворяет волокно из вторичной
ацетилцеллюлозы или нейлон. Растворимость в метиленхлориде
характерна для виньона.
ж-Крезол. В этом реактиве растворимы ацетатное волокно,
нейлон и винилон. Виньон нерастворим в лі-крезоле, поэтому,
определяя растворимость волокон в ж-крезоле и метиленхлориде,
можно легко отличить нейлон от виньона и винилона.
80%-ная серная кислота. На холоду в 80%-ной серной кислоте
не растворяются виньон, искусственные белковые волокна,
шерсть, но растворяются полностью многие другие волокна,
включая натуральный шелк, хлопок, вискозное, медно-аммиачное,
ацетатное (с желтым окрашиванием) и нейлон. Этой пробой
различают волокна целлюлозного происхождения и белковые волокна.
88%-ная муравьиная кислота. Муравьиная кислота растворяет
нейлон и виньон, который растворяется при нагревании, но не
растворяет орлон, акрилан и креслан.
Концентрированная соляная кислота, нагретая до 35°,
растворяет натуральный шелк и очень быстро растворяет ацетатное
волокно, но не растворяет другие волокна.
5 /о-ный раствор едкого натра при кипячении растворяет шерсть
и в значительной мере казеиновое волокно, но не растворяет
другие волокна, хотя многие из них в этом растворе сильно
набухают или усаживаются. Этот реактив применяют для отличия
шерсти от искусственных белковых волокон, используя ихббльшую
трудность растворения в данном реактиве. Казеиновое волокно
можно, в свою очередь, отличить от шерсти обработкой его
раствором плюмбита натрия, получаемого растворением ацетата свинца
в едком натре. При этом шерсть дает темно-коричневое или черное
окрашивание за счет образования сульфида свинца при
взаимодействии серы шерсти с ацетатом свинца. Казеиновое волокно,
содержащее мало серы или совсем не содержащее ее, при этом
определении не дает коричневого или черного окрашивания.
ФЛОТАЦИОННЫЙ МЕТОД
Флотационный метод дает хорошие результаты, однако он
более применим к природным волокнам, чем к синтетическим.
Этот метод заключается в следующем. Волокно стеклянной
палочкой вносят в флотационную среду и наблюдают за ним при
хорошем боковом освещении на черном фоне. Если в качестве
флотационной жидкости выбран о-дихлорбензол, нейлон и казеиновое
565

волокно всплывают, виньон растворяется, ацетатное волокно
оказывается взвешенным (не всплывает и не тонет), а вискозное
волокно тонет.
Флотационная градиентная трубка. Интересной разновидностью
флотационного метода является определение волокон при помощи
градиентной трубки (рис. 159). Стеклянную
трубку диаметром 50 мм и высотой 380 мм,
установленную вертикально, заполняют
до половины жидкостью, имеющей высокий
удельный вес (например, четыреххлористым
углеродом, уд. вес которого 1,60), а затем
осторожно доливают ее доверху жидкостью с
малым удельным весом, например, ксилолом (уд.
вес 0,87). Жидкости диффундируют одна
в другую и примерно через два дня в средней
части трубки градиент удельного веса
жидкости имеет почти линейную зависимость
от высоты. Удельный вес жидкости на
различной высоте трубки определяют, вводя
поплавки (или волокна) с известным удельным
весом и калибруют таким образом трубку
аналогично тому, как калибруют
термометры. Послеэтогов трубку вводят
анализируемые волокна; глубина погружения каждого
волокна определяет его удельный вес.
Значения удельного веса некоторых
текстильных волокон приводятся в табл. 48.
На основании результатов, получаемых
этим методом, можно точно
идентифицировать ряд химических волокон. Наиболее
характерные данные, получаемые различными
методами распознавания, приведены на
стр. 558—561.
Рис. 159.
Флотационная градиентная
трубка. Для калибровки
могут быть
использованы шариковые
поплавки. Наиболее
точные значения
плотности получают в
средней части трубки.
Глубина, иа которую
погружаются различные
волокна, определяет их
удельный вес
ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ВОЛОКНЕ ДВУОКИСИ ТИТАНА
следующим путем.
Если в волокне предполагается наличие
двуокиси титана, используемого в качестве
матирующего реагента, его можно определить
Волокно сжигают и растворяют
оставшуюся золу в концентрированной серной кислоте. Охлажденный
раствор разбавляют холодной водой и добавляют перекись
водорода. При наличии в волокне двуокиси титана раствор приобретает
желтый цвет. Можно также волокно сплавлять с бисульфатом
калия на платиновой фольге и затем растворить плав в кипящей
разбавленной серной кислоте с добавкой перекиси водорода.
Появление желтого или оранжевого цвета свидетельствует
о наличии в волокне двуокиси титана.
566

Таблица 48
Значения удельного веса некоторых текстильных волокон
Волокно
Удельный
вес
Волокно
Удельный
вес
Стекловолокно
Асбест
Тефлон
Альгинатное волокно . .
Саран
Вискозное волокно . . .
Фортизан
Медно-аммиачное
волокно
Хлопок
Лен
Конопля
Джут
Терилен и дакрон . . .
Верел
Виньон
Натуральный шелк
(сырец)
Шерсть
Верблюжья шерсть . . .
Ангорская шерсть . . .
Дайнел
2,56
,10—2,80
2,20
1,75
1,71
1,53
1,52
1,52
1,50
1,50
1,48
1,48
1,38
1,37
1,37
1,33
1,32
1,32
1,32
1,31
Виньон
Белковое волокно из
белка сои
Зеиновое волокно . . .
Ардиль
Ацетатное волокно . . .
Казеиновое волокно (ла-
ниталь, аралак) . . .
Курплета
Натуральный шелк
(отваренный)
Викара
Зефран
Дарлан
Орлон
Акрилан
Куртель
Креслан
Нейлон
Дралон
Пан
Полиэтиленовое волокно
1,31
1,31
1,31
1,30
1,30
1,29
1,28
1,25
1,25
1,19
1,18
1,18
1,17
1,17
1,17
U4
1,14
1,14
0,92
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛОКОН В СМЕСИ
После того как отдельные компоненты пряжи
идентифицированы, можно решить, каким путем определить количество каждого
компонента. Однако в ряде случаев не существует простых
методов разделения волокон и приходится производить подсчет
отдельных волокон под микроскопом. Если образец состоит лишь из
волокон двух типов и одно из них растворимо в растворителе,
не взаимодействующем с другим волокном, задача решается просто.
Разделение путем растворения. Если, например, в образце
обнаружено вискозное и ацетатное волокно, ацетатное волокно
может быть растворено в ацетоне. Для определения берут моточек
весом около 0,5 г; остаток после растворения (вискозное волокно)
сушат, кондиционируют и взвешивают на торзионных весах
(см. рис. 1). Аналогичным образом ацетатное волокно может
быть отделено от шерсти, хлопка, натурального шелка, медно-
аммиачного и казеинового волокна, нейлона и сарана. От виньона
ацетатное еолокно можно отделить, растворив его в 80%-ном
ацетоне, в котором волокно виньон не растворяется. Точно
так же путем растворения в ацетоне или метиленхлориде виньон
может быть извлечен из смеси с любым волокном (кроме верела
и волокон на основе ацетилцеллюлозы и поливинилхлорида).
567

Целлюлозные волокна (хлопок, вискозное и медно-аммиачное)
можно отделить от виньона, шерсти и искусственных белковых
волокон растворением в холодной 80%-ной серной кислоте.
В этом растворителе растворимы также нейлон и натуральный
шелк.
Натуральный шелк может быть отделен от химических волокон
(за исключением ацетатного) растворением в концентрированной
соляной кислоте при 35°.
Виньон и нейлон можно разделить, обрабатывая их смеси
лг-крезолом или метиленхлоридом, в котором растворим только
нейлон.
При проведении количественных определений и разделении
волокон методом растворения для получения точных результатов
следует иметь в виду два обстоятельства.
1. При всех взвешиваниях волокна должны быть или
кондиционированы, или абсолютно сухими. Очень трудно получить
абсолютно сухие волокна, так как они быстро поглощают влагу
из воздуха во время переноса их из сушильного шкафа в бюксы
для взвешивания. Для сушки волокон (шерсти, казеинового
волокна и т. п.) до постоянного веса в сушильном шкафу требуется
более одного часа. Если имеется комната с
кондиционированием воздуха (относительная влажность воздуха 65%,
температура 20°), лучше всего все взвешивания проводить в ней.
Указание о том, что для достижения равновесной влажности волокна
необходимо некоторое время, правильно; однако для небольших
образцов требуется времени меньше, чем для больших масс
волокна. Аналитик никогда не должен взвешивать исходный
образец сразу, как только он получен, а остаток от растворения —
сразу после того, как он вынут из сушильного шкафа и не
кондиционирован. Однако на практике часто находят компромиссные
решения; так, кондиционирование комнаты является наилучшим
выходом, если оно доступно; в противном случае необходимо
принять меры, чтобы все образцы были взвешены в одинаковых
условиях.
2. Если имеется возможность, следует контролировать
полученные результаты растворением второго компонента смески.
Так, если надо анализировать смесь вискозного волокна с шерстью,
следует проводить два определения: а) растворить шерсть в
кипящем 5%-ном растворе едкого натра и определить количество
оставшегося вискозного волокна, б) растворить вискозное волокно
в холодной 80%-ной серной кислоте и определить вес
оставшейся шерсти. Если оба определения дают согласующиеся
результаты, можно дать окончательное заключение.
Отделение белковых волокон. В настоящее время имеется
новый метод разделения белковых и небелковых волокон,
предложенный в качестве стандартного. Этот метод основан на
применении нормального раствора гипохлорита натрия, к которому
добавлен едкий натр из расчета 5 г/л. Образец волокна весом
568

около 0,4 г перемешивают с 50 мл щелочного раствора
гипохлорита при комнатной температуре в течение 15 мин. и фильтруют
через пористый стеклянный тигель. Остаток промывают, сушат
и взвешивают. При этом определении только белковые волокна
растворяются и удаляются с фильтратом.
Существуют два видоизменения описанного метода,
применяемые в зависимости от типа белкового волокна в образце:
1. При определении количества волокон шелка дубового
шелкопряда продолжительность перемешивания образца должна
быть увеличена с 15 до 30 мин., так как этот шелк растворяется
более медленно, чем другие белковые волокна.
2. Если в образце содержится волокно викара, необходима
предварительная обработка навески 4%-ным раствором едкого
натра на холоду в течение 30 мин., после чего навеску переносят
на фильтр, промывают и затем обрабатывают гипохлоритом, как
было описано выше. Предварительная обработка волокна викара
необходима ввиду значительно более высокой химической стойкости
его и более высокой устойчивости к действию гипохлорита по
сравнению с другими белковыми волокнами. Первые образцы
белковых волокон (казеиновых) настолько легко растворялись в
разбавленных растворах щелочей, что в процессе стирки получали
очень серьезные повреждения; выпускаемое в настоящее время
волокно викара обладает большей устойчивостью к действию
щелочного раствора гипохлорита, чем шерсть.
При растворении белковых волокон наблюдается некоторое
уменьшение веса целлюлозных волокон, поэтому при расчете
содержания в образце целлюлозного волокна необходимо вводить
поправочный коэффициент, учитывающий эти потери, и равный,
для хлопка 1,03, для вискозного волокна —1,01. Этот метод
применим для следующих белковых волокон: для шерсти (обычной
и хлорированной), для шелка (сырца и отваренного), для
кашмирской шерсти, ардиля В и F, файбролена ВХ и ВС, ланиталя,
волокна из белка соевых бобов (в настоящее время не
выпускаемого), и с"указанными видоизменениями —для волокна викара.
Этот методтнельзя применять при содержании в образце
ацетатного и триацетатного волокна, так как вес этих волокон
уменьшается в результате омыления. Этим методом могут быть анализи-
рованьГс удовлетворительной точностью смеси, содержащие даже
1 % небелкового волокна; воспроизводимость получаемых
результатов хорошая.
Метод подсчета. В ряде случаев невозможно осуществление
процесса разделения компонентов таким простым способом, как
растворение. Тогда решение может быть найдено при помощи
флотационного метода. В этом случае берут несколько волокон
и подсчитывают число всплывающих и число тонущих волокон.
Для смесей У шерсти с казеиновым волокном наиболее простым
является подсчет под микроскопом в поперечном срезе пряжи
числа казеиновых волокон (круглые, равномерные по диаметру,
569

с характерной шероховатостью среза) и волокон шерсти (более
неоднородные по диаметру, с гладкой плоскостью среза). Для более
полной количественной характеристики пряжи необходимо
провести сравнительное определение диаметра волокон.
Если компоненты образца белого цвета, процесс разделения
можна облегчить, покрасив образец. Берут несколько волокон
смешанной пряжи, замачивают их в реактиве ширластейн А
и затем подсчитывают число волоконец каждого цвета.
Количество каждого компонента определяют или
взвешиванием, или по средней длине волоконец и их диаметру (первое —
прямым измерением, последнее — под микроскопом). Шерсть
в смеси с казеиновым волокном можно подкрасить плюмбитом
натрия, после чего рассортировать светлые и темные волокна
и каждую группу волокон взвесить. Более точные результаты могут
быть получены при определении в исходном образце содержания
серы.
Если один из компонентов смешанного образца — альгинатное
волокно, можно определить содержание в образце золы и
рассчитать количество альгинатного волокна. Можно также удалить
альгинатное волокно из образца растворением его в разбавленной
щелочи.
Акриловые волокна. Акриловые волокна в целом легко
идентифицировать по следующим показателям:
1. Аналогично ацетатному волокну акриловые волокна горят
с образованием шарика. В отличие от ацетатного волокна при
горении акриловых волокон не ощущается запаха уксусной
кислоты.
2. Акриловые волокна нерастворимы в ацетоне и
метиленхлориде, но растворимы в диметилформамиде при комнатной
температуре *. При анализе смесей хлопка или шерсти с акриловыми
волокнами их легче всего удалить растворением в горячем
диметилформамиде.
3. Низкий удельный вес акриловых волокон A,14—1,19).
На практике обычно проводят определение растворимости,
при этом следует учитывать, что волокно верел растворимо
в ацетоне.
Отличить один вид акрилового волокна от другого в
настоящее время нелегко.
Верел. Ввиду растворимости в ацетоне верел является наиболее
легко определяемым волокном. Другими волокнами, растворимыми
в ацетоне, являются дайнел, волокно из вторичного ацетата
целлюлозы и виньон НН. Верел нерастворим при комнатной
температуре в циклогексаноне, в то время как дайнел и виньон НН
растворяются в нем. Ацетатное волокно, в отличие от верела,
* Современные полиакрилонитрильные волокна растворимы в
диметилформамиде только при нагревании. (Прим. ред.)
570

растворимо при комнатной температуре в ледяной уксусной
кислоте.
Количественный анализ сложных смесей волокон может быть
проведен путем последовательной обработки образца
различными растворителями. Так, например, обрабатывая смесь верела,
дайнела и ацетатного волокна уксусной кислотой, удаляют
ацетатное волокно; при последующей обработке остатка циклогек-
саноном растворяется дайнел; и наконец, обрабатывая остаток
ацетоном, удаляют верел. После обработки ацетоном остается
шерсть, на которую перечисленные растворители не действуют.
Для определения пробу весом около 0,5 г раскручивают и режут
на отрезки длиной 3—5 мм. Образец сушат при 50° в течение
24 час, тщательно взвешивают и переносят в колбу емкостью
125 мл с притертой пробкой, содержащую 50 мл растворителя.
Колбу для растворения волокна в течение 2 час. время от
времени встряхивают. Нерастворившееся волокно фильтруют через
предварительно взвешенный пористый фильтр и промывают двумя
порциями растворителя по 25 мл каждая. Волокно на фильтре
можно дополнительно промыть этиловым спиртом, чтобы
ускорить его сушку. Сушка волокна при 50е полностью
заканчивается через 24 часа, после чего фильтр с остатком взвешивают.
При определении количества верела это волокно может быть
не отнесено к акриловым волокнам ввиду его растворимости
в ацетоне. Существует, однако, качественная проба, при помощи
которой можно установить присутствие волокна верел. Эта
проба заключается в следующем.
В пробирку, содержащую 5 мл пиридина, вносят 0,2 г волокна
и нагревают на паровой бане в течение 3 мин. Если в образце
присутствует верел, волокно окрашивается в глубокий красно-
коричневый цвет, а пиридин —в бледно-розовый. Среди других
волокон лишь саран дает с пиридином красное окрашивание;
однако саран, в отличие от верела, растворим в пиридине. Понятно,
что описанный способ очень хорош также и для идентификации
сарана.
Дарлан. В отличие от верела дарлан является типичным
акриловым волокном, нерастворимым в ацетоне и растворяющимся лишь
в диметилформамиде. Для идентификации дарлана предлагается
использовать:
1. Реактив GDC (выпускается фирмой Дженерал Дайстуфф
Корп.), окрашивающий дарлан в бледно-зеленый цвет.
2. Реактив Calco Identification Stain № 2 (выпускается
фирмой Америкен Цианамид Ко.), окрашивающий дарлан в светлый
розовато-серый цвет.
Акр и лан. Волокно этого типа обладает почти круглой формой
поперечного среза, и его легко отличить от орлона, имеющего
характерную форму поперечного сечения; однако поперечные
срезы акрилана и куртеля очень схожи; для того чтобы отличить
эти волокна одно от другого, предложен следующий метод.
571

Волокно обрабатывают в течение 2 мин. в кипящей ванне
(модуль 40 : 1), содержащей 2% от веса волокна голубого
красителя калкоцид ализарин голубой SAPX или какого-либо ровно
красящего кислотного красителя и 4% от веса волокна серной
кислоты, промывают и сушат. Акрилан окрашивается в темно-
голубой цвет; орлон и куртель остаются неокрашенными или
окрашиваются очень слабо.
Особые случаи разделения смесей волокон. Существуют лишь
общие указания по разделению волокон, и аналитик должен
в каждом конкретном случае находить нужное решение.
Большинство смесок, встречающихся на практике, легко поддается
разделению (вискозное волокно с ацетатным, нейлон с шерстью,
ацетатное волокно с хлопком, альгинатное волокно с шерстью и т. п.).
Однако встречаются и трудные случаи, например смесь природных
волокон — шерсти и козьего пуха, а также смесь шерсти с
казеиновым волокном, разделение которых, как было уже указано,
является трудной задачей.
В 1953 г. был разработан метод приближенного определения
содержания волокна ардиль в смесях с шерстью. Для этого шерсть
растворяют, обрабатывая пробу в течение 6 мин. кипящим
раствором 5 г гидрата окиси бария и 20 г нитрита натрия в 100 мл воды.
Редко встречаются смеси искусственных волокон, например смеси
вискозного волокна с медно-аммиачным; такую смеску можно
исследовать под микроскопом или подсчитать количество
волоконец после крашения. Точные результаты могут быть, вероятно,
получены по содержанию меди в золе.
Может встретиться смеска хлопка с вискозным штапельным
волокном; в этом случае механическое разделение волокон с
последующим взвешиванием является, пожалуй, наиболее простой
операцией, хотя возможно микроскопическое исследование и
сортировка волокон в предварительно окрашенной пробе. Можно
использовать различное отношение вискозного волокна и хлопка
к холодной 60% -ной серной кислоте, в которой вискозное волокно
растворяется, а хлопок нет. Раствор цинката натрия растворяет
вискозное волокно, но не растворяет хлопок, что также
используется некоторыми аналитиками для определений.
Этот пример иллюстрирует, как в результате деструкции,
имеющей место в технологическом процессе получения
вискозного волокна, уменьшение длины макромолекул приводит
к увеличению растворимости целлюлозы.
Натуральный шелк и нейлон могут быть разделены обработкой
в кипящей ледяной уксусной кислоте, растворяющей лишь нейлон;
концентрированная соляная кислота быстро растворяет
натуральный шелк и очень медленно —нейлон. Для получения
приемлемых данных при анализе смеси нейлона с натуральным шелком
необходимо проводить параллельно обработку проб обоими
растворителями.
572

Перлон и нейлон. Перлон (нейлон 6, капрон), в отличие от
нейлона 66, растворим в кипящем диметилформамиде.
Ацетатное и триацетатное волокно. Эти волокна можно
отделить от других волокон растворением в смеси, состоящей из 90%
метиленхлорида и 10% этилового спирта. Известно лишь еще одно
волокно, на которое действует смесь этих растворителей, —это
дайнел. Дайнел под действием указанной смеси размягчается
и набухает. Убыль веса пробы характеризует содержание в ней
ацетатного или триацетатного волокна (при отсутствии дайнела).
Для того, чтобы разделить ацетатное и триацетатное волокна,
пробу обрабатывают в течение 1 часа бензиловым спиртом при
50°. При этом ацетатное волокно нацело растворяется, а
триацетатное остается.
Необходимость определения кондиционного веса. Данные
анализа будут более правильными, если взвешивание волокон
проводить в кондиционных условиях. Если состав смеси вискозного
волокна с нейлоном в кондиционных условиях (относительная
влажность воздуха 65%, температура 20°) равен 70% и 30%,
то в абсолютно сухом состоянии он равен соответственно 68%
и 32%.
Такое изменение состава объясняется следующим образом:
Вес абсолютно сухого вискозного волокна: 0,88-0,70 = 0,616.
Вес абсолютно сухого нейлона: 0,97-0,30 = 0,291.
Содержание нейлона в абсолютно сухой пробе:
0,291
0,907
100 = 32%.
Поскольку все волокна продаются по кондиционному весу,
аналитик поступит более правильно, если будет выражать
результаты анализа с учетом кондиционной влажности волокон.
ЛИТЕРАТУРА
N. Е у г е, «Testing of Yarns and Fabrics», Textile Manufacturer Monograph,
No. 4, 1947.
«The Identification of Textile Materials», 3rd. Edn. The Textile Institute,
Manchester, 1952.
P. L a r о s e (density), Can. J. Research, В 16, 61, 1938.
Carter and Consden (counting methods), J. Text. Inst., 37, T227, 1946.
Howlett, Morley and Urquhart (solubility methods), J. Text. Inst., 33, T75,
1942.
J. H. S k і n k 1 e, «Textile Testing», 2nd. Edn., 238—257. New York, 1949.
J. M. Matthews, «Textile Fibres», 6th Edn. London, 1954.
W. Garner, «Textile Laboratory Manual» 87 et seq. London, 1949.
«British Rayon Manual», 53—75. Manchester, 1947.
R. Preston and N. W a r b u r t о n, «A Method for the Quantitative
Determination of Ardil in Admixture with Wool», J. Text. Inst., 44, T 298, 1953.
Tentative Textile Standard, No. 39, 1956 (Standard Method of Test for the
Quantitative Chemical Analysis of Mixtures of Protein and Non-protein Fibres»,
J. Text. Inst., 47, P. 278—P. 279, 1956.
573

приложение
Торговые названия химических йолокон
Торговое название
Авила
Ависко
Ависко РЕ
Австрилон
Аджилон
Азлон
Азотон
Айридай
Айридекс
Акрилаи
Аластра
Альбене
Альбуна
Альгинат
Амилаи
Амилар
Амплюм
Аралак
Арджента
Ардиль В
Арднль F
Ардиль К
Арнель
Артилана
Асахи
Атлон
Ацеле
Ацельба
Ацета
Ацетат
Ацетат С
Байер-акрил
Байер-перлон
Бан-лон
Бабблфил
Б ели мат
Бемберг
Бемсилка
Бексан
Тнп волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Вискозная соломка или плоская лента
Общее название продукции фирмы Америкен Вискоз
Корп., США
Волокно из полиэтилена
То же, что и нейлон 66
Дополнительно вытянутая и подвергнутая усадке фнла-
ментарная нейлоновая нить
Общее название, предложенное для искусственных
белковых волокон
Цианэтилированный хлопок
Крашеная пряжа из вискозного волокна
Вискозная филаментарная нить, окрашенная в массе
Штапельное волокно на основе модифицированного по-
лнакрилонитрила
Вискозная филаментарная нить
Волокно из ацетилцеллюлозы
Филаментарная ацетатная нить, матированная
Волокно из альгината кальция
То же, что и иейлон 66
Первоначальное название полиэфирного волокна дакрон
Вискозное волокно, блестящее
Казеиновое штапельное волокно (выпуск прекращен)
Вискозное волокно, блестящее
Штапельное волокно из белка земляного ореха,
обладающее почти белым цветом
Штапельное волокно из белка земляного ореха,
обладающее желто-коричневым цветом
Штапельное волокно из белка земляного ореха,
применяемое для изготовления ковров
Штапельное волокно и филаментарная нить из
триацетата целлюлозы
Вискозное волокно, модифицированное добавками белка
Вискозная филаментарная нить
Волокно нз ацетилцеллюлозы
Ацетатное волокно, выпускаемое в настоящее время под
названием «ацетат»
Ацетилированное вискозное волокно
Ацетатная филаментарная нить
Общее название волокон из ацетилцеллюлозы
Извитое ацетатное волокно
Первоначальное название акрилового штапельного
волокна дралон
Штапельное волокно и филаментарная нить из полика-
ііриЛсілі dMd
Эластичная филаментарная нейлоновая нить
Пустотелое вискозное волокно
Вискозная филаментарная нить, матированная1
Медно-аммиачная филаментарная нить
Медно-аммиачное волокно
Волокно из поливинилиденхлорида
574

Продолжение
Торговое название
Тип волокна илн полимера и выпускаемый ассортимент
Вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить
Вискозная щетина
Щетина из поликапролактама
Вискозное штапельное волокно
Вискозная филаментарная нить; номер элементарного
волокна 3600; выпускается блестящей, матированной
и окрашенной в массе
Вискозная филаментарная нить, матированная; номер
элементарного волокна 4500
Филаментарная нить из поликапролактама
Вискозная филаментарная нить высокой крутки; номер
элементарного волокна 4500
Моноволокно и лента из поливинилиденхлорида
Общее название продукции фирмы Н. В. Голландців
Кунстзийде Индустрис Бреда, Голландия
Вискозное волокно полуматовое
Вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить, блестящая
Вискозная филаментарная нить, блестящая
Медно-аммиачная филаментарная нить (выпуск
прекращен)
Вискозная филаментарная нить, блестящая
Моноволокно из полиэтилена
Щетина из полистирола
Волокно, формовавшееся из желатины в 1894 г. и
представляющее в настоящее время лишь исторический
интерес
Волокно из поливинилиденхлорида
Вискозное штапельное волокно
Штапельное волокно из модифицированного полиакри-
лонитрила
Вискозное волокно матированное
Волокно из сополимера винилидеихлорида и винилхло-
рида
Штапельное волокно из белка кукурузы. Выпускается
в резаном виде и в жгуте
Вискозное волокно, модифицированное добавками рыбьего
белка
Общее название волокон, получаемых в Японии, из
сополимера винилиденхлорида и винилхлорида
Штапельное волокно и филаментариая иить из
поливинилового спирта
Филаментарная нить из сополимера винилхлорида и ви-
нилацетата
Эластичное волокно виньон (производство прекращено)
Штапельное волокно из сополимера винилхлорида и ви-
нилацетата
Филаментарная нить из сополимера винилхлорида и ак-
рилоиитрила (производство прекращено)
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Общее название гидратцеллюлозиых волокон,
полученных вискозным способом
575

Продолжение
Торговое название
Тип волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Вистра XT
Вистрален
Вистрон
Витрон
Витроцелл
Волькрилон
Волокно Е
Волокно G
Волокно V
Волокно KRP
Волокно M-24
Волокно N-53
Волокно JRC-6
Волокно ПЦ
Волокно V
Волокно Х-51
Волокно Х-54
Вулли амилан
Геррикс
Гланцволле
Гланцштофф
Гриллон
Грнлон
Гусеи-ичнро
Дайан
Дайафил
Дайнел
Дайфуки
Дайцел
Дакрон
Дарлан
Декора
Де люстр а
Джедмат
Джедсил
Джедсол
Диен
Динитрил А
Диолен
Долан
Драл он
Дравинелла
Дулкона
Дултон
Дурафил
Дюлеско
576
Вискозное штапельное волокно типа шерсти
Вискозное штапельное волокно типа шерсти
Высокопрочное вискозное волокно
Стекловолокно
Вискозная пленка
Волокно из модифицированного полиакрилонитрила
Вискозная филаментарная нить, обладающая
способностью приобретать извитость
Первоначальное название волокна кордура
Штапельное волокно на основе поликапролактама
Вискозное штапельное волокно
Первоначальное название волокна верел
Волокно на основе модифицированного
полиакрилонитрила
Волокно на основе поливиннлхлорида
Волокно на основе поливинилхлорида
Первоначальное название волокна дакрон
Волокно на основе модифицированного
полиакрилонитрила (производство прекращено)
Первоначальное название волокна креслан
Эластичная нить нейлона 66
Стекловолокно
Стекловолокно
Вискозное волокно
Волокно нз поликапролактама
Волокно из поликапролактама
Волокно из поливинилового спирта
Волокно нз поликапролактама
Вискозная филаментарная нить
Штапельное волокно из сополимера винилхлорида н ак-
рилонитрила
Вискозная филаментарная нить
Ацетатная филаментарная нить
Штапельное волокно и филаментарная нить из полиэти-
лентерефталата
Штапельное волокно из поливинилиденцианида
Вискозная филаментарная нить, окрашенная в массе
Вискозная оиламентарная нить, матированная
Вискозная оиламентарная нить, матированная
Вискозная оиламентарная нить, блестящая
Вискозная филаментарная ннть, матированная
Нить из полибутадиена
Первоначальное название волокна дарлан
Волокно нз полиэтилентерефталата
Штапельное волокно из модифицированного
полиакрилонитрила
Штапельное волокно из модифицированного
полиакрилонитрила
Штапельное волокно из ацетнлцеллюлозы
Вискозное волокно
Вискозное волокно матированное
Высокопрочная вискозная фнламентарная нить
Вискозное волокно матированное

Продолжение
Торговое название
Дюретта
Зайкон
Зеин
Зефран
Ивореа
Игг-вестан
Изовиль
Казолана
Калике
Каягитекс
Кальциум-альгииат
Канебиаи
Канекалон
Кантона
Капролан
Капрон
Карбоксиметилцел-
люлоза
Касильга
Каслен
Кельхейм H
Киканзай
Кирксил
Кова
Козеи-силк
Коломат
Колорей
Кольва
Кольвадур
Кольнова
Кольцеза
Конима
Кордамекс
Кордура
Кремона
Крепсил
Крехалон
Крилор
Криновиль
Криноль
Криспелла
Купрама
Купрама ТХ
Купраммониум
Купреза
Тип волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Медно-аммиачная филаментарная нить
Искусственное белковое волокно (зеиновое) для
изготовления фетровых шляп
Белковое волокно, аналог волокна викара
Штапельное волокно из сополимера акрилонитрила
Вискозная филаментарная нить матированная
Волокно из поливинилхлорида
Волокно из поливинилхлорида
Казеиновое штапельное волокно
Вискозное волокно матированное
Марля из кальций-натрийальгинатного волокна
Волокно из альгината кальция
Волокно из поливинилового спирта, то же, что винилон
Волокно из сополимера акрилонитрила и винилхлорида
Вискозное волокно полуматовое
Филаментарная нить из поликапролактама
Волокно из поликапролактама
Экспериментальное щелочерастворимое волокно
Вискозная филаментарная нить
Казеиновое моноволокно
Пустотелая вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить
Вискозная соломка
Искусственное волокно, сформованное из отходов
производства натурального шелка
Вискозная филаментарная нить, окрашенная в массе
Вискозное штапельное волокно; выпускается
окрашенным в массе
Вискозное штапельное волокно; выпускается окрашенным
в массе
Высокопрочное вискозное штапельное волокно
Вискозная филамеитарная нить; выпускается
окрашенной в массе
Вискозная филаментарная нить; выпускается блестящей
и окрашенной в магсе
Вискозное волокно
Высокопрочное вискозное волокно
Высокопрочная вискозная кордная нить
То же, что и волокно из поливинилового спирта винилон
Вискозная филаментарная нить
Волокно из поливинилиденхлорида
Штапельное волокно и филаментарная нить из
модифицированного полиакрилонитрила
Щетина из поливинилхлорида
Вискозное моноволокно
Вискозное волокно с сильно вытянутым поперечным
срезом
Медно-аммиачное штапельное волокно
Медно-аммиачное волокно для ковров
Медно-аммиачное волокно
Филаментарная медно-аммиачная нить
37 Монкрифф 442
577

Продолжение
Торговое название
Куралон
Кур лен
Курлен ХЗ
Курплета
Куртель
Ламэ
Ламитэ
Ламо
Ланабета
Лай альфа
Лаиезе
Ланиталь
Ланон
Лануза
Ленсил
Лентук
Лилненфельд
Лилион
Лумнт
Люрекс
Люрекс MF
Люрекс ММ
Люстрафил
Мадам-Баттерфляй
Маримусюме
Майлар
Марлекс
Матапойнт
Матеза
Мелтон
Мелтон с майларом
Мериль В8
Меринова
Мизрофан
Миналон
Мирлон
Михарахьо
Мовнль
Мьюбалез
Мьюлон
Нейленка
Нейлон (Nylon)
Нейлон (Nylon)
Нейлон 4
Нейлон 6
Нейлон 7
Тип волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Волокно из поливинилового спирта (винилон)
Волокно из полиэтилена
Волокно из полиэтилена
Штапельное волокно и филаментарная нить из триаце-
тилцеллюлозы
Волокно из модифицированного полиакрилонитрила
Металлическая нить
Вискозное штапельное волокно в виде жгута,
окрашенное в массе
Вискозный штапельный жгут
Вискозное волокно, модифицированное добавками белка
Вискозное волокно, модифицированное добавками белка
Штапельное волокно из ацетилцеллюлозы
Казеиновое волокно
Волокно из полиэтилентерефталата
Вискозная филаментарная нить с шерстеподобными
свойствами (производство прекращено)
Филаментарная нить нз ацетилцеллюлозы
Нетканая ткань
Первые образцы высокопрочного вискозного волокна
Волокно из поликапролактама
Волокно из поливинилиденхлорида
«Бутиратная» металлическая нить
«Майлар»; металлическая нить
«Майлар»; металлическая нить в виде штапельного во-
локиа
Вискозная филамеитарная нить
Вискозная филаментарная нить
Вискозное штапельное волокно
Пленка из полиэтилентерефталата
Волокно из полиэтилена
Вискозная соломка
Медно-аммиачная филаментарная нить
Люрекс на бутиратной основе (см. Люрекс)
Люрекс на основе пленки майлар (см. Люрекс MF)
Вискозное волокно
Казеиновое штапельное волокно
Вискозная пленка
Штапельное волокно и филаментарная нить из
ацетилцеллюлозы
Волокно из поликапролактама
Вискозная филаментарная нить
Волокно (із поливинилхлорида
Ацетатная нить с утолщениями
Штапельное волокно и фнламентарная нить из
поливинилового спирта
Штапельное волокно и филаментарная нить из
поликапролактама
Волокно из поликапролактама
Общее название волокнообразующнх полиамидов
Полнпирролндон
Волокно из поликапролактама (название перлона и
многих других волокон)
Волокно из полиаминоэнантовой кислоты
578

Продолжение
Торговое название
Нейлон 11
Нейлон 66
Нейлон 610
Нейлон IB-610
Нейлон R
Нейлсюисс
Напрон
H арко
Неохром
Нефа-перлон
Нимакрил
Нимакрон
Ниплон
Нитрилон
Нортилен
Опацета
Оплексматт
Орлон 39
Орлон 41
Орлон 42
Орлон 81
Пан
Парамаунт
Парамафил
Перлджло
Перлофил
Перлон
Перлон 6
Перлон Т
Перлон U
Пермалон
Перувиль
ПЦ
ПЦУ
Плексон
Полиаминотриазол
Полимер R
Политен
Полиэтилен
Понтова
Тип волокна илн полимера и выпускаемый ассортимент
Волокно из полиамнноундекановой кислоты
Волокно из полигексаметиленадиламида
Волокно из полигексаметилеисебацинамида
Каучукоподобное полиамидиое волокно
То же, что нейлон 11
Волокно из поликапролактама
Вискозное волокно
Вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить, окрашенная в массе
Волокно из поликапролактама
Полиакриловое волокно
Полиакриловое волокно
Эквивалент нейлона 66
Состав неизвестен; возможно, волокно из поливинили-
денцианида *
Волокно из полиэтилена
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы, матированная
Вискозная филаментарная нить, матированная
Штапельное волокно высоких номеров из
модифицированного полиакрилонитрила для переработки по
гребенной системе
Волокно нз модифицированного полиакрилонитрила
(выходит из употребления)
Штапельное волокно из модифицированного
полиакрилонитрила; выпускается в резаном виде и в жгуте
Филаментарная нить из полнакрилонитрила
Филаментарная нить из модифицированного полиакри-
ttj^tj іїтГЧ гї тт П
•ЛиНИІ рИі/Id
Вискозная филаментарная нить для основы; выпускается
M TIOPTDITt ОЪТ
UJ1CC 1 НШ,сИ
Вискозное штапельное волокно
Вискозная филаментарная ннть полуматовая
Волокно из поликапролактама
Штапельное волокно и филаментарная нить из
поликапролактама
Другое название волокна перлон
То же, что и волокно нейлон 66
Волокно из полиуретана
Волокно из поливинилиденхлорида
Смешанная пряжа A часть вискозного штапельного
волокна, 2 части перуанского хлопка), имеющая
одинаковую прочность в сухом и мокром состоянии
Волокно из поливинилхлорида (хлорированного)
Волокно из поливинилхлорида
Волокно, обычное вискозное или стеклянное, покрытое
слоем пластика (производство прекращено)
Волокно из полимера дигидразида себациновой кислоты
(еще не поступило в продажу)
То же, что и нейлон 11
Волокно из полиэтилена
Общее название волокон из полиэтилена (курлен, вайнен)
Вискозная соломка
• Волокно из полиакрилонитрила. {Прим. ред.)
37*
579

Продолжение
Торговое название
Тип волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Прелана
Премьер
Пролон
Протеке
Ратуял
Редон
Рейлен
Рейнбоу
Рейоленда
Рей он
Рейфлекс
Ретрацил
Рейнолдс алюми-
ниум ярн (рей-
мет)
Ривон
Рильсан
Ровенил
Ровилин
Ровилон
Ровиль
Ровиль мосс
Родиа
Родиа фазер
Родиафил
Родиалин
Ровицелла
Сандерит
Саран
Сарелон
Сарфа
Састига
Серацета
Силене
Силкул
Силон
Синтон
Синфом
Скенандоа
Словина
Сойбин
Сойлен
Спонтекс
Спунго
580
Волокно из модифицированного полиакрилонитрила
Вискозное волокно
Общее название искусственных белковых волокон
Обшее название искусственных белковых волокон
Вискозная соломка
Извитое штапельное волокно из модифицированного
полиакрилонитрила
Вискозное волокно, модифицированное добавками белка
Вискозное штапельное волокно
Модифицированное вискозное волокно
Общее название вискозной филаментарной нити,
выпускаемой во Франции.
Высокопрочная вискозная фнламентарная нить
Штапельное волокно из поливинилхлорида
Металлическая нить
Волокно из полиэтилена
Волокно из полиаминоундекановой кислоты (нейлон И)
Пряжа из смеси фибравиля с нейлоном
Пряжа из смеси фибравиля с волокнами других типов
Пряжа из смески термовиля с нейлоном
Филаментарная нить из поливинилхлорида
Эластичное волокно ровиль типа хеланки
Общее название продукции фирмы Сосьете Родиацета,
Франция
Штапельное волокно из ацетилцеллюлозы
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Волокно из ацетилцеллюлозы
Вискозная соломка типа лубяных волокон
Моноволокно из поликапролактама
Волокно из поливинилиденхлорида
Экспериментальное волокно из белка земляного ореха
Вискозная филаментарная нить, трощеная
Вискозная филаментарная нить; номер элементарного
волокна 2500; выпускается блестящей и матированной,
а также окрашенной в массе
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Волокно из ацетилцеллюлозы
Волокно из белка соевых бобов (производство
прекращено)
Волокно из поликапролактама
Общее название, предложенное для синтетических
волокон, не получившее, однако, широкого
распространения
Вытянутое и подвергнутое усадке нейлоновое волокно
Вискозное волокно
Вискозное волокно, модифицированное добавками белка
Штапельное волокно из белка соевых бобов
(производство прекращено)
Штапельное волокно из белка соевых бобов
(производство прекращено)
Вискозная губка
Вискозная губка

Продолжение
Торговое название
Тип волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Стилон
Супер амилан
Супербреда
Суперкордура
Супернарко
Суперрейфлекс
Супертенакс
Суперэнка
Сюико
Таденца
Тайген
Тайджен
Тайрон
Таслен
Тевилон
Тейджнн
Тейджин ацетат
Темпра
Тенаско
Тенден
Тенкьо
Тергаль
Терилен
Териталь
Терлэнка
Термовиль
Тефлон
Теца
Тиозел
Тиолен
Товис
Тойобо
Тойолен
Тойотенакс
Трайцел
Тревира
Трелон
Трилен
Тропик
Ультрема
Устекс
Файбрглас
Файбролен А
Файбролен ВХ
Файбролен ВС
Волокно из поликапролактама
Моноволокно нейлон 66
Вискозная филаыентарная нить
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить
Вискозное штапельное волокно
Вискозная филаментарная нить высокого элементарного
номера
Волокно из поливинилиденхлорида
Волокно из поливинилиденхлорида
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Процесс текстурирования химических волокон
(вискозного, нейлона и др.)
Волокно из поливинилхлорида
Вискозная филаментарная нить
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Высокопрочная вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить
Вискозная филаментарная нить
Волокно из полиэтилентерефталата
Штапельное волокно и филаментарная нить из
полиэтилентерефталата
Волокно из полиэтилентерефталата
Волокно из полиэтилентерефталата
Штапельное волокно из поливиннлхлорида
Штапельное волокно и филаментарная нить из
политетрафторэтилена
Штапельное волокно из ацетилцеллюлозы
Казеиновое волокно
Казеиновое волокно
Извитое вискозное штапельное волокно; выпускается в
резаном виде и в жгуте
Вискозное штапельное волокно
Смешанная пряжа G0°/о вискозного волокна, 30°/0
волокна амилан)
Высокопрочное вискозное волокно
Штапельное волокно и филаментарная нить из триаце-
тилцеллюлозы
Волокно из полиэтилентерефталата
Волокно из поликапролактама
Волокно из триацетилцеллюлозы
Вискозная соломка
Вискозная филаментарная нить
Модифицированный хлопок
Стекловолокно — филаментарная нить и штапельное
волокно
Казеиновое штапельное волокно
Казеиновое штапельное волокно
Казеиновое штапельное волокно, содержащее связанный
хром
581

Продолжение
Торговое название
Тип волокна илн полимера и выпускаемый ассортимент
Файбролен С
Файрстон
Фибрана
Фибранн
Фибравиль
Фибрельта
Фибро
Фиброцета
Фибрэнка
Фитереп
Флимба
Флиска
Флок
Флокс
Флуфлен
Флуфлон
Фортайнез
Фортизан
ФОртизан 36
Фрикс JT
Фрикс рейон
Фрикс STW
Фрилон
Хай-балк акрилан
Хай-балк орлон
Хай-кримп
Хай-нарко
Хеланка
Хлорен
Хлорин
Хромспан
Целафайбр
Целанез
Целаперм
Целафил
Целкоз
Целкоза
Целл естрон
Целлволе
Целлофан
Целон
Цельта
Цизальфа
Шардонне
582
викара
Штапельное волокно из белка земляного ореха
Волокно из полиэтилена
Вискозное штапельное волокно
Общее название вискозного штапельного волокна, выпу-
скавіМОго во Франции
Штапельное волокно из поливинилхлорида
Вискозное штапельное волокно
Вискозное штапельное волокно
Штапельное волокно из ацетилцеллюлозы
Вискозное штапельное волокно
Пустотелая вискозная филаментарная нить
Вискозное штапельное волокно, окрашенное в массе
Вискозное штапельное волокно
Общее название очень короткого штапельного волокна
(вискозного и других типов), используемого для
навивки тканей ворсом
Вискозное штапельное волокно
Вытянутая филаментарная нить терилена
Вытянутая филаментарная нить нейлона
Вытянутая филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Гидратцеллюлозное волокно, получаемое путем
вытягивания и омыления ацетатной филаментарной нити
Высокопрочное гидратцеллюлозное волокно
Вискозное штапельное волокно типа джута (№ 300)
Вискозное волокно
Вискозное штапельное волокно
Волокно из поликапролактама
Волокно акрилан, приобретающее извитость при
температурах около точки кипения воды
Волокно орлон, приобретающее извитость при
температурах около точки кипения воды
Извитое волокно викара
Вискозная кордная нить
Эластичная филаментарная нить нейлона
Моноволокно из поливинилиденхлорида
Штапельное волокно и филаментарная нить из
дополнительно хлорированного поливинилхлорида
Штапельное волокно и филаментарная нить из
ацетилцеллюлозы, выпускаемые окрашенными в массе
Штапельное волокно из ацетилцеллюлозы
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Волокно из ацетилцеллюлозы, окрашенное в массе
Волокно из ацетилцеллюлозы
Волокно из частично омыленной ацетилцеллюлозы
Вискозная пленка
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Общее название для вискозного штапельного волокна,
выпускаемого в Германии
Вискозная пленка
Волокно из поликапролактама
Пустотелое вискозное волокно
Вискозное волокно, модифицированное добавками белка
Гидратцеллюлозное волокно, получавшееся омылением
нитрошелка (производство давно прекращено)

Продолжение
Торговое название
Шевизоль
Шевьот
Щинко
Экстра далл
Энант
Энджло
Энка
Энказа
Энкален
Энкалон
Энкона
Эстер а
Эстрон
Этофил
Эфилон
Тип волокна или полимера и выпускаемый ассортимент
Вискозная филаментарная нить, блестящая
Вискозная филаментарная нить, блестящая
Вискозное штапельное волокно
Вискозное волокно, матированное
Волокно из лолиаминоэнантовой кислоты
Вискозная филаментарная нить, матированная
Общее название продукции фирмы Альгемене Кунстзийде
Н. В. Голландия
Казеиновое волокно
Волокно из лолиэтилентерефталата
То же, что и нейлон 6
Вискозное волокно
Штапельное волокно из ацетилцеллюлозы
Филаментарная нить из ацетилцеллюлозы
Экспериментальное волокно из цианэтилнрованной
целлюлозы
Полиамидное волокно, полученное из отходов
Дополнение редактора
Ангора-перлон
Акрибель
Анид
Ацетобутират
Ацетохлорин
Ветрелон
Винитрон
Волокно А
Волокно ПЦ-120
Волокно XT
(ксантогенат термише)
Лавсан
Нитрон
Штапельное волокно на основе поликапро-
лактама
Штапельное волокно на основе
модифицированного полиакрилонитрила
Волокно на основе полигексаметиленадина-
мида
Волокно на основе ацетобутиратцеллюлозы
Волокно из дополнительно хлорированного
поливинилхлорида, модифицированное
небольшими A2—15%) добавками
ацетилцеллюлозы в прядильный раствор
Волокно из сополимера соли АГ A5—20%)
и капролактама (80—85%)
Волокно на основе дополнительно
хлорированного поливинилхлорида,
модифицированное добавками в прядильный раствор
небольших количеств A2—15%) нитрата
целлюлозы
Первоначальное название волокна орлон
Волокно на основе тройного сополимера
винилиденхлорида (84%), винилхлорида
A4%), акрилонитрила B%)
Вискозное штапельное волокно, полученное
путем омыления ксантогеяата горячей водой
Волокно на основе полиэтилентерефталата
Штапельное волокно на основе полимеров
акрилонитрила и его сополимеров с
небольшими A0—15%) количествами другого
мономера
5,7
583

Продолжение
Название волокна
Пеларгон
Полипропилен
Полон
Санив
Свитлен
Совиден
Совинол
Стирофлекс
Такрил
Ундекан
Фторлон
Цетек А
Эфтрелон
Тип волокна или полимера
Волокно на основе полиаминопеларгоновой
кислоты
Волокно на основе стереорегулярного поли-
ППОПИГТРНЯ
11 U ^Л1 tl Л С ri d
Волокно на основе поликапролактама
Волокно на основе сополимера акрилонитрила
D0%) и винилиденхлорида F0%)
Волокно на основе полиэтилентерефталата
Моноволокно на основе сополимера
винилиденхлорида (85%) и винилхлорида A5%)
Волокно на основе поливинилового спирта
Моноволокно из полистирола
Волокно на основе полиакрилонитрила
Волокно на основе полиамнноундекановой
кислоты
Волокно на основе фторсодержащего
полимера, растворимого в ацетоне
Щетина из поливинилиденциа;шда
Волокно на основе сополимера соли ТГ (тере-
фталевая кислота, гексаметилендиамин)
и соли АГ E0: 50%)

Литература
4
—
5,6
—
—
20
1
—
—
7
—
9
Литература к дополнению редактора
1. Роговин 3. А., Химия и технология искусственного волокна, Гиз-
легпром, М., 1952.
2. Крюге.р Д., Ацетилцеллюлоза, ГОНТИ, 1938.
3. Стенограмма совещания по научно-техническому сотрудничеству СССР
и стран народной демократии в области производства химических волокон.
Доклад Н. В. Михайлова, 199, 1956.
4. Там же, Доклад Фрейддиной Р. X., стр. 83—95.
5. Гордон Г. Я-, Хлористый впнилиден и его сополимеры, Госхим-
издат, 74, 1957.
6. Роговин 3. А., З а з у л и н а 3. А., «Текстильная промышленность»
№ 2, 18, 1958.
7. Роговин 3. А., Зазулина 3. А., Яковлева Н. И., Научно-
исследовательские труды Московского текстильного института, 18, 71—82,
1956.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматический контроль процесса
крашение 532
Аджильон 448
Адипиновая кислота 48, 273, 274, 275,
282
Адипонитрил (динитрил адипиН'Овоіі
кислоты) 274, 275
как растворитель для полиакрило-
нитрила 377
Азлон 8
Акрамины 544
Акрилан 396-^06, 407—408
высокообъемная пряжа из акри-
лана 402, 403, 457
индентификация 562, 571—572
крашение 403
применение 406
производство 397
свойства 399—402
химическое строение 396—397
Акрилонитрил 50, 358, 374, 394
в составе сарана 358
полимеризация 50, 374, 394
реакция с хлопком 217, 219, 220
Альгинаты 227—236
алюминия 232
ацетилирование волокон из альги-
ната 230
бериллия 229, 230
в качестве загустителя при
печатании 236
идентификация 557, 562, 599
использвание в трикотаже для
разделения носков 234—235
колбасные оболочки из альгината
236
кальция 229, 232
крашение 233
линейное строение макромолекул
229
обработка диизоцианатами 231
обработка диэпоксигексаном 230
огнестойкость 230, 233
поперечный срез волокна из
альгината 26, 27, 232
придание нерастворимости 230—231
производство 231
свойства 232, 233
Аминовалериановая кислота 48
Аминогруппы 96, 99
Аминокапроновая кислота 272, 302
Аминокислоты 46, 95—100, 249, 256,
302, 308, 310
в белковых волокнах 95—100
Аморфные участки 64, 67, 68
и степень кристалличности 75
количество 94
проникновение воды в аморфные
участки 75, 93
Анализы смесей волокон 555, 556,
565, 566, 567
о
Ангстрем (А) 31
Анизотропия 55
Аралак (см. казеин) 237
ацетилирование 239
образование поперечных связей
в аралаке 239
Арахис (см. файбролен С)
Ардиль 248—253
- дубление 250
исходное сырье для получения
ардиля 89, 248—249
крашение 252
малая степень ориентации
макромолекул в ардиле 86
отбелка 252
поперечные связи 96
применение 252
производство 249
развитие производства 248
свойства волокон 251
типы В, F и К 252
химический состав 249
цвет 250—251
Арнель 189
Ароматические группы, влияние па
свойства волокна 107, 108
Астбери 30, 62, 248
Ацетат 171
585

Ацетатное волокно 482, 558—561, 564,
571, 576
Ацетатное штапельное волокно 475
481
в смесках с вискозным 481
прочность 477, 481, 548
Ацетилирование
вискозного волокна 188—226
волокна аралак 239
волокна из зенна 96
хлопкового волокна 222—226
целлюлозы 175
Ацетобутираты целлюлозы 173, 435
Ацетон 171, 175, 176, 177, 179, 338,
361, 605
Бактерии (см. плесень, бактерии,
микроорганизмы)
Бан-лон 448^50, 451
крашение 450
Б,аротор 528—531
Беление ацетатного волокна 187
вискозного волокна 142
медно-аммиачного волокна 147, 166,
169
устранение операции беления на
машинах типа Нельсон 132—133,
136
Белые красители (см. оптическая
отбелка)
Бензойная кислота в качестве
карьера 329
Бивен 171
Блеск (см. матирование и
ориентация) 26, 84, 86, 181, 276, 509
волокна нз белка сон 255
потеря блеска дайнелом 348
уменьшение блеска нейлона 276
Блоксополимеры 109
Бобинный способ формования 131
178
Бракконо 113
Браун Ю. 299
Брегг 30, 61
Велон 22, 352
Верел 371—373
ассортимент 372
идентификация 558, 570
крашение 373
негорючесть 373
области применения 373
свойства 372
Внкара 255—268
в смесках 262
в смесках с акриланом 263
в смесках с дайнелом 352
в смесках с нейлоном 263
высокоизвитое волокно викара 259
извитость 259
586
исходное сырье S8, 100, 255—256
крашение 261
количественное определение в
смеси с другими волокнами 569
начальный модуль 264
области применения 262, 263
образование поперечных связей
в викаре 71, 86, 256, 258
податливость 265
свойства волокна 259
химическое строение 256
Винилацетат 337, 338
Винилон 104, 352—358, 366—371,
408—417
гидрофильность 368, 371
области применения 369
объем производства 366
свойства 368
синтез смолы винилон 367
Вкнилнденхлорнд, полимеризация 50,
353
Винилнденцианид 412
Виннлхлорид, полимеризация 50 337,
338, 358
Виньон 337—344, 345
крашение 340—341, 550, 580
молекулярный вес сополимера 35,
338
получение смолы 50
смола виньон 337—338
свойства 339, 340
сорбция влаги 339
термостойкость 339
формование 338, 339
химическая стойкость 339
химический состав и строение 337
Виньон Е 342
Виньон НН 342—344
крашение 343
области применения 343, 344
производство 342
свойства 342, 343
термостойкость 344
химическая стойкость 342, 343
Вискоза 14, 118
созревание 118, 120, 125
формование волокна из вискозы
125—140
Вискозное волокно 117—162
ацетилирование вискозного волокна
188, 226
влияние ядерного облучения на
свойства вискозного волокна 142,
143
крашение 145—158
крашение в массе, кривая Н-У
141
набухание 56, 57
наличие реакционноспособных групп
в вискозном волокне 183

начальный модуль 264
области применения 158, 159
податливость 265
производство 122—138
разрывная длина 140, 141
разрывное удлинение 140, 141
свойства 140, 145
скорость формования 129, 131, 134,
137
сорбция влаги 85, 92, 141
удельный вес 141
формование 125—140
модифицированное, содержащее
группы основного характера 161
модифицированное добавкой белка
161
модифицированное добавкой
синтетических смол 161
Вискозное штапельное волокно 117,
160—162, 479—481
в смесках с ацетатным волокном
476, 481
в смесках с акриланом 405
в смесках с дакронсм 476, 477
в смесках с хлопком 480
номенклатура 8—9
объем производства 45Э
Влагопоглощение (см. сорбция влаги)
Влагосодержакие (см. сорбция влаги)
Вода, восприимчивость волокон
к воде 91—96, 204, 205
высокое сродство визкозного
волокна к воде 141
качество воды для красильного
производства 533
малое сродство акрилана к воде
401
набухание вискозного волокна
в воде 259
набухание медно-аммиачного
волокна в воде 169
нерастворимость целлюлозы в воде
92
проникновение в волокно 57, 91, 92
сорбция воды и водородные связи
82, 83
уменьшение проникновения воды
в высокопрочные волокна 204
Водородная связь 80—83, 91
примеры 81, 82
природа 81, 82
н нерастворимость 376, 377
и степень ориентации 82
Возгонка красителей 185
Войлок 499—504
Волокна
белковые 95, 237—268
диаметр волокна 22—25
отношение длины к диаметру
волокна 22—25
растворимость 91, 370, 371, 558—
561, 564, 565
синтетические 269—458
сродство к красителям 101, 325 —
327, 511, 512
температура плавления 101, 102,
103, 105, 106, 108
целлюлозные и альгинатные 113—
236
Волокно А 373
Волокно Е 211—216
извитость 211, 214
отделка ткани из волокна Е 215
релаксация 216
свойства 214
формование 213, 214
Волокно Х-51 408
крашение 408
свойства 408, 410, 410
Волокно Х-53 395
Х-54 408
из альгината хрома 228, 229, 230
Волокно из ацетилцеллюлозы (см.
также ацетатное волокно) 171 —189
блеск 181
вытягивание 107—108
гигроскопичность 92, 93, 182
идентификация 509
извитое 482
крашение 183—187, 526, 527, 546,
548
начальный модуль 26*
омыление 176, 183, 181
отбелка 510
отсутствие реакциониоспособных
групп 180, 183
податливость 265
получение из вискозного волокна
188, 226
применение 187
производство 174
развитие производства 171
растворимость 181
свойства 180
смески с ардилем 482
смескн с вискозным волокном 481
смески с нейлоном 482
степень полимеризации 34
формование 177—180
химическое строение 171—174
чувствитечьность к кипящим
жидкостям 181
Волокно из нитратов целлюлозы
113, 117
из триацетилцеллюлозы (см.
триацетатное волокно)
Волокно в куличах 129, 130, 131, 288
Волокнообразуюшие свойства и
молекулярный вес полимера 34, 35,
,256, 276. 353, 374—376, 378, 420, 421
587

Восприимчивость волокон к воде
и красителям и водородные связи
82, 93, 204, 325—327
Ворсистость 130
Ворсованная штапельная пряжа 461
Высокообъемная пряжа из акрилана
402—403, 451
Высокообъемная пряжа из орлона
391, 402
Высокоизвитое волокно викара 259
Высокотемпературное крашение 328,
519—523, 525—531
Вязкость 38, 39, 177, 297, 312
Габриель 3, 299
Гексаметилендиизоцианат 311
Гексаметилендиамин 108, 47 48,
274—275
Гексаметиленгликоль 270
Гемицеллюлоза 122
Гибкость 9, 84
Гидроксикапроновая кислота (см.
оксикапроновая кислота)
Гидроксиламин сернокислый 386, 387
Гидроксильные группы 90—93, 94,
180, 183, 358, 371, 511, 512
Гидроксипивалиновая кислота (см.
оксипивалиновая кислота) 103
Глажение
необходимость глажения 301, 332
температура глажения изделий из
терилена 322
Глицин 96, 97, 99
Глобулярные белки 86, 238, 249 256,
257
Глутаминовая кислота 97, 99
Глюкоза в осадительной ванне 127
Глюкозный остаток 30, 31, 91
рентгенографический метод
идентификации глюкозного остатка 62, 65
Гнилостные микроорганизмы (см.
плесень, бактерии, микроорганизмы)
Графтсополимеры (см. привитые
сополимеры)
Гребенная пряжа, нумерация 10
Грилон 308
Гринфильд — метод 462
Гру-гру (см. резальная головка с
делительными колесами)
Гук, Роберт 113
Дакрон 313—337
безусадочность 332
быстрое загрязнение -488
вещества, вызывающие набухание
328
влагопоглощенне 226, 319
влияние крутки на номер 13
в смесках с ацетатным волокном
477
588
в смесках с вискозным волокном
476—477, 488
в смесках с шерстью 477, 478, 487
войлок из дакроиа
горючесть 324
износоустойчивость изделий из
дакрона 478, 487
кривая Н-У 319
морфологическая структура 320,
321, 329
мягкость 265
начальный модуль 264
общие свойства 318—324
податливость 265
различие в свойствах нити
бесконечной длины и штапельного во
локна дакрон 319
растворители для дакрона 322
сверхвысокие вытяжки 336
температура плавления 322
теплота смачивания 267
трудности крашения 325—327
удельный вес 320
химическая стойкость 321, 322
эластичность 319—320
Дарлан 411—417
индентификация 571
области применения 417
свойства 414—416
формование 413
химический состав 411—412
Двойное лучепреломление 58
волокна тенаско 200
и степень ориентации 75
кристаллов 56, 58
Двуокись тиомочевины 540
Двуокись титана 125, 509—510
открытие 566
Действие солнечного света на
ацетатное волокно 183
викару 259
виньон 340
вискозный шелк 142
дарлан 414
казеиновое волокно 241
нейлон 283
орлом 382
саран 355
Денитрация нитрошелка 115, 116
Денье 10, 11
Деньевые весы 10
Деструкция 33, 118, 121
Десульфурация 130, 132, 133
исключение операции десульфура-
ции при формовании волокна на
машине типа Нельсон 132
Джетспан 514
Джут 22, 23
Динзоциапаты 231, 311

Диксон 313
Димер 45, 315
Диметиловый эфир терефталевон
кислоты 315
Диметилформамид 377, 378, 573
Динамометр 16, 17, 18
Динитрильное волокно 411
Дисперсионные нерастворимые
красители 184, 536, 537, 546, 547
Дифенил в качестве каррьера 328
Дихроизм 59
Диэпоксигексан 230, 231
Длина макромолекул 30—39
определение по концевым группам
39, 40—43
и прочность волокна 53
и растворимость 33, 375, 572
и стабилизация 276
Доркин 231
Дралон 394—395
Древесная целлюлоза 117, 118, 121,
122, 165
Дрейфус, Генри 171
Дулеско 509
Дуракол 514
Дурафил 202—205
крашение 205
номер элементарный волокна 202
ориентация макромолекул в
волокне 202, 204
показатели 203—204
применение 205
прочность 84, 203—204
Дю-Вивье 114
Жгут
резка мокрого жгута 460
резка сухого жгута 460
Замасливание волокон 180, 280
Звено макромолекулы (см.
чередующееся звено макромолекулы)
Зеин 255, 256
Зеиновое волокно (см. викара) 255
ацетилирование 96
химический состав 255
Зефран 417—418
идгнтифик-щия 559
удельный вес 418, 607
Идентификация волокон 509, 554—
573
градиентно-флотациоиный метод
565, 566
контрольные образцы для
сравнения при идентификации 555
методом сжигания 557
в ткани 556
в пряже 555
предварительные пробы при
идентификации 556
по накрашиваемости 562
по растворимости 564
под микроскопом 563
таблицы для идентификации 558—
561
Извитость
ацетатного волокна 482
волокна Е 211
ланузы 162
придание извитости химическим
путем 138
шерсти 490
штапельного волокна 490
Изделия, крашение 531, 532
Износоустойчивость смешанных
тканей 478
Изовиль 361, 362
Изотактнческие полимеры 72. 73, 74
Изоэлектрическая точка белков 250,
254
Ипдигозоли 157
Искусственный шелк 14
Использование химических волокон
в медицине 233, 234, 479, 480
Испытание прочности крашения
в массе 514
Истирание
получение штапельной пряжи
методом истирания
устойчивость смешанных тканей
к истиранию 478, 485
Истрон 171
Казеиновое волокно 255—265, 237—
248
диаметр 242
запах мокрого волокна 239
крашение 241, 243, 247
казеиновое волокно и шерсть 242,
246, 247
поперечный срез 240, 246, 564
применение 242. 244, 246
производство 239, 242, 246
химическое строение 238
Калгитекс 233
Калькофлор 544
Кампеш 286, 547
Канебиан 369
Канекалон 345
Капролактам 272, 299, 301, 302, 303
открытие 299
Капрон 308
Карбоксильные группы 94, 96, 99, 229
Карозерс У. Г. 45, 46, 220, 269, 271
Каррьеры
крашение с каррьерами дайнела
349—350
крашение с каррьерамн дакрона
328—330
589

ft-Кератин ?6
?-Кератин 77
Кетен 226
Классификация прямых красителей
147, 148
Коагуляция (см. формование
белковых волокон)
Коллодий 113
Колорей 514
Колорспая 514
Конго красный и дихроизм 59
Концевые группы
и накрашиваемость нейлона 41, 285
и накрашиваемость перлона 306
Коронайзинг-процесс 431
Коэффициент трения волокон 265,
499
Крахмал 61
Крашение 508—549
азокрасителями 151, 538
акрилана 403
альгинатных волокон 233
ардиля 252
ацетатного волокна 183—187, 546
в присутствии ионов одновалентной
меди 349—350, 385—388
викары 261
виньона 340
вискозного шелка 145—158, 545,
546, 548
в массе 170, 274, 350, 512—514
волокна Е 215
волокна в куличах 288, 516, 518
волокна из белка сои 255
выбор красителей 146—147
выравнивание крашения 148
высококонцентрированные
красильные ванны при крашении 146
дайнела 348
дисперсионными красителями 184,
185, 286, 325, 327, 390, 536
дурафила 205
идентификация волокна перед
крашением 509
и элементарный номер волокна 85,
510
и число всасывания 146
казеинового волокна 241, 243
кислотными красителями 534, 535
кубовыми красителями 151—158
539—541
матированного волокна 509, 510
медно-аммиачного волокна 169, 546
мериновы 247
методом Аііридай 541, 542
методом Коронайзинг 431
методом термосов 330
методом фирмы Сандоц 386
нейлона 285—288, 519, 548
590
Нейлонового Моноволокна 287
нерастворимыми пигментами 17O,
247, 350, 512—514, 541—544
новые методы крашения при
высоких температурах 328, 525, 520—
521
обработка вискозного волокна
после крашения 149
обработка солями меди после
крашения 149
орлона 385—390, 548
орлона индигоидными и кубовыми
красителями 388
орлона в смесках 548
основными красителями 537
перлона 306
продолжительность крашения 146,
154, 329
протравное крашение 150, 535
прямыми красителями 147—148, 534
при температурах выше 100° 328,
520, 521, 525
ровиля и других волокон из поли-
винилхлорида 362—364
сарана 355
сернистыми красителями 151, 537—
538
с каррьерами 328—330, 521
смесей волокон 186, 331, 545—549
смесок акрилана с вискозным
волокном 405
с последующим хромированием 149
с принудительной циркуляцией 516
с шерстью 404
стекловолокна 431
температура 146—157, 519—520,
521—522
терилена 325—331, 520, 542
терилена в смесках 331
терилена в смесках с шерстью 331
триацетатного волокна 195, 536
файбролена ВХ 243
файбролена ВС 245
целлофана 162
шелка в куличах 288, 518, 519, 522
Кордные нити 200, 201, 289
Кордура 205, 207
области применения 206
производство 205
свойства 206
формование 206
Коэффициент трения, направленность
у шерсти 265, 492, 499
Кремона 369
Креповые нити 444
Кривая нагрузка — удлинение
волокон (см. диаграмма
нагрузка—удлинение волокон)
Крилор 395

Криновйль 362
Кросс 171
ж-Крезол 39, 560, 565
Креслам 408—411
крашение 410
области применения 410, 411
свойства 409
сравнение с волокном Х-51 409, 410
Кроющая способность и пустотелое
волокно 159
Кристаллиты (см. мицеллы) 67
Кристалличность
и ориентация макромолекул 55
и рентгенограмма 62, 63, 64
степень кристалличности 74
увеличение при ориентации
макромолекул 55, 78
Кружка прядильной центрифуги 128,
129, 167
Крутка 11, 137
влияние крутки на номер нити 13
назначение крутки 57
Круткомер 12
Кручение нити в процессе
формования 129
Кулич 129, 130, 131, 135
Купрама 170
Купреза 169
Кур лен Х-3 420
Курлен 418
Курплета 189
Куртель 406, 408
Ксантогенирование 120, 123
Ланита ль 237
образование поперечных связей 96
Лануза 163
Лацизана 161
Лауэ 30, 61
Лейкосоединения 153—157, 160 388,
539
Лен 23
Лензил 171
Лизин 97
Лилиенфельд (см. метод Лилиен-
фельда)
Лимонная кислота 71
Линейные полимеры 45—48
Люрекс
MF 438, 439
ММ 438, 439
Макромолекулы волокон
в кристаллических участках 67, 68
длина 31, 52—53
длина и прочность волокона 52—53
как модель волокна 30, 31, 43, 44
поведение при набухании 57
разрыв 52, 280
распрямление 76—77, 238, 280
степень полимеризации 31—39, 374
Макромолекула целлюлозы 30, 32, 34
длина 69
степень полимеризации 31, 34
чередующееся звено 30
Манильская пенька, отношение
длины волокна к диаметру 23
МаннуропО'Вая кислота, остаток 91
Манофаст-метод 540
Марк Г. 62
¦Марлекс 50, 420
Масло в качестве матирующего
агента 509
Матирование 509 и след.
Машина для отделки шелка в
куличах 130
Медно-аммиачное волокно 164
идентификация 562
области применения 169
свойства 168, 546
степень полимеризации целлюлозы
в медно-аммиачном волокне 34
химическое строение 165
Мейер Г. К. 62
Мелтон 488
Мелтон-Майлар 438
Меринова 246—248
в смесках 246, 247, 248
крашение 247
производство 246
свойства 246
Мерсеризация 122
Металлические нити 434—439
резка на короткие отрезки 438
Метиленхлорид 195, 565, 568
Мокрый метод формования волокон
115, 125, 166, 167, 399
Метод Лилиенфельда 203
Метод определения молекулярного
веса по концевым группам 36—43
в нейлоне 41, 42, 43
Микроорганизмы (см. плесень,
бактерии)
Микроскопия
альгинатного волокна 26, 27, 232
ардиля 251
ацетатного волокна 182
винилона 368, 369
виньона 340
вискозного волокна, сформованного
на машине типа Нельсон 135
вискозного шелка 144, 160
волокна из белка сои 255
дакрона 321, 329
дарлана 416
дурафила 203
зеинового волокна 260
и идентификация волокон 558—561,
563—564
казеинового волокона 240
591

ланузы 162
нейлона 283
орлона 383, 384
сарана 354
стеклянного волокна 430
тенаско 201
триацетатного волокна 193
фортнзана 209
шерсти 162
Минимальный фактор набухания геля
211—213
Мирлон 308
Мицеллы 67, 69
Молекулярный вес 34
белковых волокон 97
и волокнообразующие свойства 35
метод определения 38—44, 375
нейлона 276
распределение макромолекул
полимера по молекулярному весу 34—
38, 375—376
средневесовой молекулярный вес 37
среднечисленный молекулярный вес
36
стабилизация молекулярного веса
276—277
Моль (см. повреждение волокна
молью)
Моноволокно 9, 291, 354, 362, 389
Мономер 48, 50, 302
Муслиновая крутка 444
Муфты 519
Мьюлон 369
Начальный модуль 264
N-53 426
Негорючесть 105
альгинатных волокон 230, 233
нейлона 282
сарана 355
стекловолокна 429, 434
Нейлон 4 310
Нейлон 6 (см. перлон)
Нейлон 7 (энант)
Нейлон 66 (см. нейлон)
Нейлон 610 102, 272, 291, 293, 294
Нейлон 291—298
аморфные участки 94
блеск 84
влияние ядерных облучений на
свойства 284
в смеоках с вискозным волокном
477, 484
с хлопком 484, 477
с шерстью 478, 483, 484
вытягивание 279, 280
двойное лучепреломление 59
гидролиз 282
идентификация 270—271
каучукоподобный 292 и след.
592
контроль молекулярного веса по
вязкости 39, 288
концевые группы и накрашивае-
мость 41, 285
крашение 285—288
крашение в куличах 288
о массе 514
в муфтах 519
кампешем 286, 287
кривая Н-У 284
кручение 281
межмолекулярные силы в нейлоне
76, 280
молекулярный вес 35, 276
моноволокно 287, 291
набухание 57
начальный модуль 264
области применения 288—292, 482
отделка тканей из нейлона 591,
5Э2
податливость 265
придание хруста тканям из
нейлона 552
производство 273—281
разрывное удлинение 77, 281
растворители для нейлона 282
рентгенограмма 63
свойства 281—285
сорбция влаги 85, 266, 282
стабилизация 276, 279
сырье для производства 272—276
теплота смачивания 267
термофиксация 284 286, 288, 550,
551
уменьшение блеска 276
факторы, определяющие условия
крашения 285—286
форма поперечного сечения я
кроющая способность 27, 283
формование 277—281
формование в первой среде 279
химическая стойкость 282
химическое строение 294—296
холодное вытягивание 63, 76, 280
штапельное волокно 482
экономичность производства 275
эластичный 292—296
элементарное звено 65
Нейлонизацня тканей 552
Нейлосинт 292
Неохром 513, 514
Непрерывный процесс формования
и отделки
вискозного шелка 131 —138
медно-аммиачного волокна 167
тенаско 199
Несминаемая отделка 469
Несминаемость
дайнела 352
терилена 320, 324, 332

Нетканые материалы 494 и след.
Нитраты целлюлозы 113—117
Нитрилон 579
Нитрошелк 113—117
Номенклатура 14
Номер метрический 10
влияние крутки на номер 13
факторы, определяющие номер
126, 179
Номер метрический элементарного
волокна II, 168, 200
дурафила 202
тенаско 202
Озанам 114
Орлон 50, 374—393, 396
в смесках 392, 478
высокообъемная пряжа из орлона
391
действие ядерных излучений на
орлон 382
крашение 385—390, 542
индигоидными красителями 388
кривая Н-У 384
начальный модуль 264
низкий удельный вес 382
области применения 391—393
податливость 265
получение смолы из орлона 50,
378
производство 378
свойства 378—385
сорбция влаги 266
термостойкость 380—382
устойчивость к действию свето-
погоды 382
химическая стойкость 380, 381
химическое строение 374
эластичность 266
Обезвоздушивание прядильных
растворов 125
Объемность изделий 234—235
Оксивалериановая кислота 48
Оксикапроновая кислота 45, 47
Оксикислоты 45—48
Оксипивалиновая кислота 103
Оптическая отбелка 544
Орамины 544
Ориентация макромолекул 51—78
белковых волокон 86, 238
в волокнах, каучуках, пластиках
волокна тенаско 199
высокоо'риентированных волокон
202, 204, 205, 207
дурафила 202, 204, 205
и аморфные участки 67, 68
и блеск волокна 84, 86, 283
и водородные связи 81—83
и двойное лучепреломление 75
38 Монкрифф 442
и дихроизм 59—60
и кристалличность 51—67
и накрашиваемость 210
и окрашиваемость 210
и ориентациониый слой 87, 202
и прочность 52, 53, 64, 83, 84, 86
и прочность в мокром состоянии
204
и растворимость 370
и свойства волокон 51, 78—85
и сорбция влаги 82, 83
и сродство к красителям 85, 87,
210
и степень кристалличности 74
и удлинение 84, 86
Орлон 39 393
41 378
42 378, 379, 392, 393
81 379, 393
Осмотический метод определения
молекулярных весов 36, 39
Остаток маннуроновой кислоты 91
Отделка в куличах 130
Отделочные ролики 135—138
Отдрлочные цилиндры 133, 134
Отношение длины к диаметру
волокон 22—23
макромолекул волокнообразующих
полимеров 32, 47
Отбелка
ацетатного волокна 187
вискозного волокна 142
медно-аммиачного волокна 166,
169
нитрошелка 115
оптическая 544
устранение операции отбелки на
машинах типа Нельсон 132—133,
136
Период полукрашения 147
Плазма 61
Пластичность 141
Плесень, бактерии, микроорганизмы
действие плесени на волокна 142,
182, 241, 259, 260, 282, 323, 347,
372, 382
Плотность 567 (см. удельный вес
и кристалличность)
Повреждение волокон молью 142,
182, 237, 241, 259, 260, 282, 347,
372, 382
Податливость волокна 265
Показатели на ощупь 264, 265, 266,
491
ацетатного волокна 182
викары 262
и кривая Н-У 19—20
и номер элементарного волокна 1I
и ориентация 86, 87
593

и поперечное сечение 26, 27, 28,
286
и удельный вес 233
казеинового волокна 240
ланузы 162
Поливииилиденовые волокна 352,
358, 408—407
Поливиниловые волокна 104, 337
и след.
Ползучесть 181
Полиакрилонитрил, растворители
для него 377
Полиамиды типа нейлона 101, 102,
106, 273
температура плавления 101—102,
103, 106, 108
Поликонденсация 45
волокнообразующие полимеры,
получаемые методом
поликонденсации 46, 276, 308, 317
Полиэфир на основе гликолевой
кислоты 103
Поперечное сечение 25, 558—561,
564
альгинатного волокна 26, 27, 232
ацетатного волокна 25, 182
вискозного шелка, полученного на
машине типа Нельсон, 135
волокна, полученного с
применением фильер с отверстиями
некруглого сечения, 27
влияние сульфата цинка на
поперечное сечение вискозного волокна
127—128
н кроющая способность волокна
26, 27
и метод формования волокна 25
и накрашиваемость 27
и свойства на ощупь 26, 27
шерсти 29
Поперечные связи 71, 95—96, 98
химическая стойкость 238
образование в альгннатном
волокне 230—245
в белковых волокнах 95, 98, 239,
256—258
отсутствие в белках растительного
происхождения 256
Поперечный срез (см. поперечное
сечение)
Постоянные складки на тканях из
дайнела 352
терилена 333
Привитые сополимеры 111 —112
Производство
азотона 218
акрилана 397
альгинатных волокон 231
ардиля 249
ацетатного волокна 174—180
594
викары 256
винилона 367
виньона 338
виньона НН 342
вискозного шелка 122—140
волокна Е 213
волокна из белка сои 254
волокна из полиэтилена 419
дайнела 346
дакрона 315—318
дарлана 413
дралона 394
дурафила 203
зеинового волокна 256
казеинового волокна 239, 242, 246
медно-аммиачного волокна 165—
170
мериновы 246
нейлона 279—281
орлона 378
перлона 300
перлона U 311
ПЦ 360
ПЦУ 360
рильсана 309
сарана 354
тенаско 199, 200
терилена 315—318
тефлона 422
фортизана 207
энанта 308
Прочность разрывная (см.
разрывная прочность, разрывная длина,
разрывное сопротивление)
Прядильные диски 128, 199
вытягивание между прядильными
дисками 128
Прядильный раствор, получение 177
Прямые красители, классификация
147, 148
Пустотелое вискозное волокно 159,
160
Размеры волокон 22, 23, 24, 25
Разрывная длина в мокром
состоянии 204
альгинатного волокона 232
ацетатного волокна 180
викары 258
виньона 339
вискозного шелка 141, 204
вискозного шелка после ядерных
облучений 143
волокна из белка сои 252
волокна тещско 204
дурафила 204
казеинового волокна 240—241
нейлона 281
медно-аммиачного волокна 168

Разрывная прочность 15, 16, 52, 83,
86
стеклянного волокна 429
льна 52
перлона 306
смешанной пряжи 476
хлопкового волокна 52
Разрывное сопротивление волокон 15
курлена 16
орлона 16
стекловолокна 16
Разрывная длина 12
акрнлана 399
альгинатных волокон 232
ардиля 251
ацетатного волокна 180
верела 372
викары 258, 299
винилона 368
виньона 339
виньона H H 342
вискозного шелка 84, 140, 204
влияние крутки на разрывную
длину 7
волокна Е 214
волокна из белка сои 254
волокна, обладающего высокой
разрывной длиной 199 и след.
волокна с узлом 213, 303, 409
волокна Х-51 409
волокна Х-54 409
дайнела 346
дакрона 318, 319
дарлана 414
дралона 394
дурафила 84, 204
зефрана 417
казеинового волокна 240, 246
кордуры 206
креслам а 409
курлена 419
курлена ХЗ 420
куртеля 407
марлекса 50 420
медно-аммиачного волокна 168
мериновы 246
нейлона 281
орлона 379, 384
перлона 303
ПЦ 359
ПЦУ 360
ровиля 361
сарана 355
тенаско 84, 200, 204
терилена 318, 319
термовиля 361
тефлона 425
триацетатного волокна 192
фибравиля 361
фортизана 84, 208
38*
фортизана H 84
фортизана-36 209
Разрывное удлинение 16, 84, 86, 281
альгинатных волокон 232
ардиля 25!
ацетатного волокна 180
викары 258
виньона 339
вискозного шелка,
сформированного на машине типа Нельсон 135
выскозного шелка 140
влияние крутки на разрывное
удлинение 13
волокна из белка сои 254
и прочность 204, 281, 318
казеинового волокна 240, 246
льна 52
медно-аммиачного волокна 168
нейлона 77, 281
орлона 379, 384
сарана 355
стеклянного волокна 429
ПЦ 359
хлопка 52
шерсти 76
Распознавание волокон 597 и след.
Регенерация щелочи 122, 123
Резальные головки с делительными
колесами 460
Рентгенограммы 60—72
вискозного шелка 202, 203
дурафила 202—203
степень ориентации 75, 200
структура волокна 30
каучука 72
нейлона 63
рами 63
хлопка 63
Ролики отделочные (см, отделочные
ролики)
Салициловая кислота в качестве
каррьера 328, 329
Саран 50, 352, 358
крашение 355
области применения 355—358
производство 354
растворимость 355
свойства 354
Свен Дж. У. 114
Сверхвысокая вытяжка 336
Свойлачиваемость 491, 499 и след.
Сорбция влаги 355
Химическая стойкость 355
Химическое строение 353
Себациновая кислота 102, 296—297,
312
дигидразид С 296, 297
сополимер с солью АГ 297, 298
Седиментация 39
595

Сера, содержание в вискозном
волокне с машин типа Нельсон 132
в шерсти и казеиновом волокне
98, 238, 565
Серацета 171
Серная кислота
в осадительной ванне 127
для распознавания волокон 565
и фактор набухания геля 212—213
при ацетилировании 175
Сернистые красители 151, 537
Сизаль 335
отношение длины волокна к
диаметру 23
Силкул 253
Синтез волокнообразующих
полимеров 29, 44—50, 269—439
виниловых полимеров 338, 345, 358
полиамидов 46, 271
поливинилхлорида 354
полиуретанов 312
полиэфиров 46, 270, 314—315
физические исследования и синтез
88
Ситон 431
Смешение партий вискозы 124
Солевые связи 95
Соледаны 157
Сополимеры 105, 109, 111
для формования волокна саран 353
привитые 396, 397
сродство сополимеров аминотри-
азолов к прямым красителям 297,
298
соли АГ и гидразидов 298
Сорбция влаги 20, 21, 84, 86, 93, 266
ардилем 266
ацетатным волокном 93. 101. 182.
266
белковым волокном 96, 266
винилоном 368
виньоном 339
викарой 259, 266
вискозным шелком 91, 101, 168
высокоориентированными гидрат-
целлюлозными волокнами 209
дакроном 266, 319
и свойства альгинатных волокон
232
и пригодность для изготовления
одежды 266, 305, 411
казеиновым волокном 241
нейлоном 101, 266, 282
натуральным шелком 101
медно-аммиачным волокном 168
орлоном 266
перлоном 312
сараном 355
стеклянным волокном 439
териленом 101, 266, 319
596
хлопком 266
шерстью 101, 266
Спикмен Дж. В 228
Спонслер 61
Спиральные формы макромолекул 53
Сродство к красителям 183, 306, 325,
327
виньона 340
волокна из сополимера соли АГ
и гидразидов 298
высокоориентированного волокна
85, 205, 209, 326
и концевые группы макромолекул
41, 285, 306
и поперечное сечение волокна 27
и ориентация макромолекул 83, 326
и ориентационный слой волокна 88
и реакцией неспособные
функциональные группы 97, 183, 184
нейлона 101
низкоориентированных волокон 87
увеличение сродства 298
Стабильность размеров
нейлона после термообработки 284,
286, 549—551
терилена после термообработки
324, 325
триацетатного волокна 196, 197
Стандартные условия 20, 203
Статическое электричество 142, 283,
440—443
Стекловолокно 427—434
горючесть тканей из смеси
дакрона и стекловолокна 324
крашение 431
основа для получения
лакированной нити плексон 454
области применения 433—434
отсутствие ориентации
макромолекул в стекловолокне 429, 430
печатание по тканям из
стекловолокна 432
производство 428, 429
свойства 429—431
стеклянная вата 429
химический состав 428
штапельное стекловолокно 429
Стен форд 228
Степень кристалличности 74
ориентации 75
полимеризации 31—33
орлона 374
целлюлозы в вискозном волокне 33
Суа-де-Франс 114
Сублимация красителей (см.
возгонка красителей)
Сульфат цинка
в вискозном растворе при
получении волокна Е 213

в производстве волокна тенаско
199
функция в осадительной ванне 127
Сульфидированне (см. ксантогенн-
рование)
Сухой способ формования
ацетатного шелка 177—180
шелка Шардонне 115
Таслен 452
Тевилон 362
Текстурированные нити 443—457
аджилон 448, 456
бан-лоы 487, 448—450, 457
таслен 452
флуфлен 448
флуфлон 447, 456
хеланка 446, 456
эластик 446
Теломеризация 308
Температура плавления 101 —103, 106
ацетатного волокна 230
виньона 339
гексаметилентерефталамнда 108
дакрона 322
нейлона 282, 322
перлона 299
перлона 311
полиамидов типа нейлона 102, 106
полиэтилена 420
полиэфиров 107, 322
сополимеров 106, 108
терилена 318, 322
триацетатного волокна 193
Тенаско 84, 199—202
непрерывный метод получения
тенаско 200
области применения 200, 201
показатели 200, 204
поперечное сечение 201
производство 200—201
раз'рывлая длина 84, 200
Теплопроводность 267
Теплота смачивания 267
Терефталевая кислота 314, 315, 316
Терилен 313—337
беление 325
высокопрочный 319
горячее вытягивание 317
глажение изделий из терилена
322, 332
крашение 325 и след.
модифицированный 109—112
производство 315 и след.
свойства 318—324
синонимы терилена 314, 318
синтез смолы 315
стабильность размеров изделий из
терилена 324, 325
термофиксация 324
трудности крашения терилена 325
химическая стойкость 320, 321, 335
химическое строение 315
штапельное волокно терилен 317,
484, 485, 486, 487, 488
Термовиль 361, 362
Термосол, метод крашения 330
Термофиксация 324, 549—551
автоматизация процесса 551
дайнела 348, 350
и усадочность терилена 324
нейлона 286, 288, 550
триацетатного волокна 196
Тетрамер 45
Тетраметилглюкоза 40, 41
Тефлон 421—427
идентификация 560
области применения 426, 427
производство 422—424
свойства 425, 426
термостойкость 425
формование волокна 424
химическое строение 421
Тиган 352
области применения 355—358
Тинопал 544
Тиомочевина, двуокись 540
Тиснение 551
Титан, двуокись (см. двуокись
титана)
Тодтенхаупт 237
Точка плавления (см. температура
плавления)
Трабинайзинг-процесс 187
Трайцел 189
Триацетатное волокно 189—198
двойное лучепреломление 59
идентификация 198, 559
крашение 195
области применения 197
отличие от ацетатного 198, 573
производство 190
растворимость 189, 198
свойства 191, 192, 193
Трилок 420
Тример 45
Триметилглюкоза 40, 41
Трифункциональные мономеры и
образование поперечных связей 71
Удлинение при разрыве (см.
разрывное удлинение)
Удобство одежды 263 и след.
Уинфелд 313
Уксусная кислота 174, 175, 367
Уксусный ангидрид 174, 175
Устойчивость к действию
химических реагентов (см. химическая
стойкость)
597

Файбролен А 242
ВС 244
ВХ 242
С 253
Файброцета 467
Ферретти 237
Фибравиль 361
вельвет из фибравиля 364, 365
Филаматид-процесс 138
Филаментарная структура нити 9
Фильера
Фильтрация прядильных растворов
ацетатного 177
вискозного 126
медно-аммиачного 166
Фильтровальные ткани
из даинела 351
из нейлона 290
из ровиля 361
Фильтраты для аэрозолей 542
Финишная отделка 553
Фишер Э. 44
ФлотационНо-градиентная трубка 566
Флуфлен 448
Флуфлон 447
Формальдегид 96
обработка после крашения 149
образование поперечных связей
в белковых волокнах путем
обработки формальдегидом 250, 257,
258
смолы на основе формальдегида
469—475
Формование волокон
белковых 239, 249, 254
из дисперсий 422—424
из расплава 277, 302, 310, 312, 316,
354, 419, 428
Фортизан 207
области применения 209, 210
производство 207
¦разрывная длина
Фортизан Н, разрывная длина 84
Фортизан 36 208
Фрилон 308
Функциональные группы 45, 46, 96
Хаджес 114
Характеристическая кривая волокна
(см. кривая Н-У)
Хеланка 446
Хелизарины 544
Химическая стойкость
альгинатных волокон (низкая)
229, 233
ацетатного волокна 183
винилона 368
виньона 339, 340
вискозного шелка 142
волокон из поливинилхлорпда 360,
361, 363
5,98
дайнела 346, 347
дакрона 320, 321, 322
п поперечные связи 98, 239
казеинового волокна 98, 99, 240,
243
нейлона 282
орлона 380
сарана 355
стеклянного волокна 429
терилена 320, 321, 322
триацетатного волокна 194
Химические волокна номенклатура
14
Химический метод придания
извитости 138
Химическое строение и состав
альгинатных волокон 228
акрилана 396
ардиля 100, 249
ацетатного волокна 171
верела 371
викары 256
винилона 366
виньана 337
виньона N 345
вискозного волокна 118
волокна из полиэтилена 418
дарлана 411
зеинового волокна 100, 256
зефрана 417
казеинового волокна 100, 238
креслана 408
нейлона 271
орлона 374
перлона 302
ПЦ 358
сарана 353
стекловолокна 428
тернлена 314
тефлона 421
шерсти 100
Хлопковое волокно
аморфные участки 94
в смеске с вискозным волокном
477
кристаллические участки 94
набухание 57
начальный модуль 264
отношение длины к диаметру 23
податливость 265
рентгенограмма 63
сорбция влаги 266
спиральное расположение
макромолекул 54
теплота смачивания 267
частичное ацетилирование 222
эластичность 266
Хлопковый пух, ацетилирование 174,
175
Хлорен 354

Хлорин 362
Хоттенрота метод определения
зрелости вискозы 125
Хэуорс 38, 39
Целанез 171
Целлобиоза 121, 172
Целлофан 162
Целлюлоза 118, 121, 122
беление 122
влагопоглощение 93, 141
влияние увлажнения на размеры
кристаллической решетки 93
гядроксильные группы целлюлозы
81
деструкция 118
нерастворимость в воде 91
метилирование и гидролиз 39—41
мицеллы 67
природная 66
регенерированная 66
степень кристалличности 75
полимеризации 31, 33
чередующийся сегмент
макромолекулы 65
Целлюлоза I 66, 93
Целлюлоза II 66, 93
а-Целлюлоза 166
?-Целлюлоза 166
Y-Целлюлоз а 166
Целлюлозные волокна
прочность 52
теоретическая прочность 53
Целон 299
Цельта 160
Цианэтилирование 218
Цибаланьг 233
Цизальфа 161
Чайнбелл 248
Чередующееся звено макромолекулы
62
мейлона 65
поливинилиденхлорида 66
поливинилхлорида 65
полиэтилена 65
целлюлозы 62, 65
Число атомов в чередующемся
звене и температура плавления
полиамида 102
Число всасывания 146
Чулки, фиксация 550, 551
Де-Шардонне, Иллар 113 н след.
Шелк Шардонне 115
производство 115
свойства 116
Шенбейн 113
Шерсть 237, 490 и след., 499
ардиль в смесках с шерстью 252
викара в смесках с шерстью 262,
263
в смесках с дакроном 477, 478,
287, 488
в смесках с искусственными
белковыми волокнами 262, 263, 242, 244,
246, 247
в смесках с нейлоном 477, 478, 482
483, 484
в смесках с орланом 392, 393, 478
двойное лучепреломление 59
извитость 138, 139, 490
изогнутая форма макромолекул 76,
493
казеиновые волокна в смесках
с шерстью 242, 244
качество и окрашиваемость 85, 86
меринова в смесках с шерстью
246, 247
набухание 57
начальный модуль 264, 477
отношение длины к диаметру 23
отсутствие волокна, похожего на
шерсть 490—494
сорбция влаги 101, 491
теплота смачивания 267
уникальные свойства 99, 490, 491
химический состав 100, 238
чешуйчатое строение 491, 500
Щелочи
действие на альгинаты 229—231
действие на ацегнлцеллюлозу 183
действие на викару 261, 569
устойчивость нейлона к щелочам
282
устойчивость сарана к щелочам 355
неустойчивость орлона к щелочам
380
Эластичность
вискозного шелка 141
волокна виньон Е 342
нейлона 281
терилена 319, 320
Эластичный нейлон 292
Электризуемость 440, 443
Электроизлояционные свойства
вискозного шелка 141
нейлона 283
терилена 329
Энант 308, 309
Этилен 418-419
Ядерное облучение, оптимальная
доза 284
Ядерные излучения, влияние на
свойства
вискозного шелка 142, 143, 145
нейлона 284—285
орлона 382

СОДЕРЖА H И Е
Предисловие редактора
Предисловие автора
Часть I. Строение и свойства волокон
Глава I. Основные понятия
Моноволокно
Денье (метрический номер)
Тонина волокна в нумерации для гребенной пряжи
Тонина элементарного волокна
Крутка нити
Терминология
Разрывная прочность
Разрывное удлинение
Эластичность
Разрывная длина
Диаграмма нагрузка— удлинение ¦
Гигроскопичность
Глава II. Строение волокон
Форма волокон
Отношение длины к диаметру у натуральных волокон
Отношение длины к диаметру у химических волокон
Зависимость между номером волокна и его диаметром
Форма поперечного сечения волокна
Исходный полимер (природный или синтетический)
Степень полимеризации
Молекулярные веса полимеров различных волокон
Различные виды среднего молекулярного веса полимеров
Методы определения молекулярных весов
Глава III. Синтез волокнообразующих полимеров
Синтез длинных молекул
Получение линейных полимеров методом поликонденсации
Различные типы линейных полимеров, получаемых по реакции
поликонденсацин
Образование циклов при синтезе линейных полимеров
Волокна из полимеров, полученных путем поликонденсации ....
Цепная полимеризация
Глава IV. Ориентация макромолекул и кристалличность полимеров
Расположение волокон в пряже
Расположение макромолекул в волокне
Длина молекулярных цепей и скольжение макромолекул
Ориентация макромолекул
Влияние вытягивания на структуру волокна
600

Анизотропное набухание
Двойное лучепреломление
Дихроизм
Рентгеноструктурный анализ
Мицеллы
Кристаллические участки
Волокно как пучок нитевидных молекул
Влияние боковых цепей на свойства волокна
Влияние поперечных связей на свойства волокна
Волокна, каучуки, пластики
Изотактические полимеры
Степень кристалличности
Степень ориентации
Распрямление макромолекул
Глава V. Влияние ориентации на свойства волокна
Скольжение макромолекул
Водородные связи
Свойства высокоориентированных волокон
Свойства малоориентированных волокон
Ориентационный слой
Глава VI. Химическое строение и свойства волокна
Гидроксильные группы
Доступность структуры
Карбоксильные группы альгиновой кислоты
Белковые волокна
Полиамидные и полиэфирные волокна
Дайнел, саран, орлон
Полиэтилен
Сополимеры
Влияние ароматических колец на свойства волокон
Блоксополимеры
Привитые сополимеры
Часть II. Гидратцеллюлозные волокна, волокна из эфиров
целлюлозы, модифицированные целлюлозные волокна, альгинатные
волокна
Глава VII. Первые искусственные волокна
Нитроцеллюлозный щелк
Шелк Одемара
Шелк Хаджса
Фильеры Озанама
Шелк Свена
Шелк Жерара
Суа-де-франс
Процес получения нитрошелка
Свойства нитроцеллюлозного волокна
Глава VIII. Вискозный шелк
Развитие промышленности вискозного волокна
Химическое строение
Производство
Процессы непрерывного формования и отделки
Получение извитого волокна химическим способом
Свойства
Крашение
Выбор красителей, дающих наиболее равномерные окраски . . .
Крашение прямыми красителями
Крашение основными красителями
601

Крашение сернистыми красителями
Крашение азокрасителями
Крашение кубовыми красителями
Крашение проционовыми красителями
Применение
Пустотелое висксзнэе волокно
«Ошерстененное» вискозное волокно
Вискозная пленка (целлофан) '
Глава IX. Медно-аммиачное волокно
Химическое строение
Сырье
Получение прядильного раствора
Формование волокна (классический способ)
Формование и отделка волокна по непрерывному способу
Свойства
Крашение
Применение
Волокно купреза
Волокно купрама
Глава X. Ацетатное волокно
Химическое строение
Производство
Свойства
Крашение
Применение
Ацетатное штапельное волокно
Ацетатное волокно, получаемое из вискозного
Глава XI. Триацетатное волокно курплета, трайцел, арнел
Химическое строение
Производство
Свойства
Крашение
Тепловые обработки
Применение
Идентификация
Глава XII. Высокопрочные гидратцеллюлозные волокна тенаско, дура-
фил, кордура, фортизаи 199
Тенаско —
Дурафнл 202
Кордура 205
Фортизан 207
Фортизан 36 208
Свойства высокоориентированных гидратцеллюлозных волокон .... 210
Применение —
Глава XIII. Волокно Е 211
Минимальный фактор набухания геля —
Формование 213
Свойства 214
Отделка тканей 215
Применение —
Глава XIV. Химические методы модифицирования целлюлозных волокон 216
Цнанэтилирование —
Увеличение веса целлюлозы при цианэтилировании 217
Цианэтилнрование хлопка 218
Цианэтилирование вискозного шелка 222
602

Стр.
Ацетилирование —
Частичное ацетилирование хлопкового волокна —
Ацетилирование вискозного шелка 226
Глава XV. Альгинатные волокна 227
Текстильные волокна из водорослей —
Химическое строение 228
Производство 231
Свойства 232
Крашение 233
Применение —
Производство оболочки для колбасных изделий 236
Применение альгината натрия в качестве загустки при печатании
по тканям —
Часть III. Искусственные белковые волокна
Глава XVI. Казеиновые волокна ланиталь, аралак, файбролен, меринова 237
Ланиталь и аралак 238
Химическое строение —
Производство 239
Свойства 240
Крашение 241
Применение 242
Файбролеи ВХ —
Производство —
Крашение 243
Применение 244
Переработка в смеси с шерстью —
Файбролен ВС —
Меринова 246
Производство —
Свойства —
Применение —
Крашение 247
Глава XVII. Ардиль 248
Химический состав 249
Производство —
Ассортимент 250
Свойства 251
Крашение 252
Применение —
Файбролен С 253
Глава XVIII. Волокно из белка сои —
Производство 254
Свойства —
Крашение 255
Применение —
Глава XIX. Викара —
Химическое строение 256
Производство —
Свойства 258
Крашение 261
Применение 262
Удобства изделий из искусственных белковых волокон 263
603

Часть IV. Синтетические волокна
Стр.
Глава XX. Нейлон 269
Производство 272
Свойства 281
Крашение 285
Применение 288
Нейлоновое штапельное волокно (см. стр. 482) 292
Эластичный нейлон —
Сополимеры соли АГ с полиаминотриазолами 296
Глава XXI. Волокна типа перлон 298
Перлон —
Получение 300
Свойства 303
Крашение 306
Применение —
Энант 308
Рильсан 309
Нейлон 4 310
Перлон U 311
Глава XXII. Терилен и дакрон 313
Химическое строение 314
Производство 315
Получение штапельного волокна 317
Свойства 318
Термофиксация 324
Беление 325
Крашение —
Применение 332
Полиэфирное волокно сверхвысоких вытяжек 336
Глава XXIII. Виньон и виньон НН 337
Виньон —
Химический состав и строение —
Сополимер (смола виньон) 338
Формование волокна —
Свойства 339
Крашение 340
Применение 341
Виньон Е 342
Виньон НН —
Формование волокна —
Свойства —
Крашение 343
Применение —
Глава XXIV. Дайнел и виньон N 345
Химическое строение —
Свойства 346
Крашение 348
Стабилизация вязаных изделий из дайнела 350
Применение —
Глава XXV. Саран (велон, пермалон и тиган) 352
Химическое строение 353
Получение полимера и формование волокна 354
Свойства —
Крашение 355
Применение —
604

Стр.
Ґлава XXVI. Волокна из полимеров вйиилхлорйда (ПЦ, ПЦУ, ровиль,
фибравиль, термовиль, изовиль и др.) 358
Волокно ПЦ —
Химический состав и строение —
Синтез полимера и формование волокна 359
Свойства —
Штапельное волокно ПЦ —
Применение 360
Волокно ПЦУ —
Формование волокна —
Свойства —
Применение 361
Ровиль, фибравиль, термовиль, изовиль —
Области использования волокон из поливинилхлорида 363
Крашение и отделка тканей из поливинилхлоридных волокон —
Глава XXVII. Винилон (куралон) 366
Химическое строение —
Получение 367
Свойства 368
Применение 369
Модификации винилона —
Водорастворимое волокно из поливинилового спирта 371
Глава XXVIII. Верел —
Химическое строение —
Типы волокна верел 372
Свойства —
Крашение 373
Применение —
Глава XXIX. Орлон, пан, дралон 374
Орлон —
Химическое строение —
Получение полимера и формование волокна 378
Свойства —
Крашение 385
Термофиксация 391
Высокообъемная пряжа из орлона —
Применение —
Ассортимент 393
Пан и дралон —
Другие типы полиакриловых волокон 395
Глава XXX. Акрилан и куртель 396
Акрилан —
Химическое строение —
Производство 397
Свойства 399
Высокообъемная пряжа из акрилана 402
Крашение 403
Применение 406
Куртель —
Свойства 407
Крашение —
Различия в свойствах куртеля и акрилана —
Глава XXXI. Креслан 408
Химическое строение —
Свойства —
Крашение 410
Применение —
605

Стр.
Глава ХХХІІ. Дарлан (дарван) 411
Химический состав и строение —
Синтез и формование волокна 413
Свойства 414
Крашение 416
Применение 417
Глава XXXIII. Зефран —
Химическое строение —
Свойства —
Крашение 418
Применение —
Глава XXXIV. Волокно из полиэтилена (курлен, марлекс) —
Химическое строение —
Производство 419
Свойства и применение —
Курлен Х-3 420
Полиэтилен низкого давления (марлекс-50) —
Глава XXXV. Тефлон 421
Химическое строение. . —
Получение 422
Формование —
Свойства 425
Применение 426
Глава XXXVI. Стекловолокно 427
Химический состав 428
Производство —
Свойства 429
Крашение 431
Печатание 432
Применение 433
Глава XXXVII. Металлические нити 434
Химический состав .' 435
Получение —
Свойства 436
Крашение 437
Применение —
Люрекс ММ 438
Нумерация 439
Часть V. Различные процессы отделки волокон
Глава XXXVIII. Борьба со статическим электричеством при переработке 440
волокон —
Глава XXXIX. Текстурированные нити 443
Нити креповых круток 444
Нити муслиновой крутки —
Фасонная нить с шишками 445
Термофиксированные нити —
Нить хеланка 446
Пряжа флуфлон 447
Аджилон 448
Пряжа банлон —
Фасонные нити типа таслен 452
Нити плексои 454
Классификация текстурированных нитей 455
606

Стр.
Глава XL. Штапельное волокно 458
Развитие производства вискозного штапельного волокна —
Химический состав штапельного волокна 459
Производство —
Свойства 40/
Прядение штапельного волокна 468
Крашение 469
Несминаемаи отделка —
Смески 475
Применение 479
Пиллинг-эффект 488
Химические волокна и шерсть 490
Глава XLI. Нетканые тканн, войлок и бумага из химических волокон . . . 494
Нетканые ткани 496
Крашение 499
Применение —
Войлок —
Бумага из синтетических волокон 504
Свойства 507
Применение —
Глава XL11. Крашение и отделка 508
Идентификация 509
Матирование волокна —
Тонина элементарного волокна 510
Отбелка —
Крашение 511
Сродство к красителям —
Крашение волокон в массе 512
Красильное оборудование 514
Крашение волокна в виде рыхлой массы —
Крашение пряжи 515
Крашение лент 523
Крашение тканей —
Крашение изделий 531
Материал аппаратуры 532
Автоматический контроль —
Качество воды 533
Классификация красителей 534
Оптическая отбелка 544
Крашение смесей волокон 545
Термофиксация 549
Тиснение 551
Придание нейлоновым тканям «хруста» 552
Нейлонизация —
Окончательная отделка 553
Глава ХИН. Идентификация химических волокон 554
Контрольные образцы 555
Ткань —
Пряжа и нити —
Предварительные исследования 556
Проба на сжигание 557
Распознавание волокон по накрашиваемости . . .' 562
Микроскопические исследования 563
Проба на растворимость 564
Флотационный метод 565
Определение в волокне двуокиси титана 566
Количественное определение волокон в смеси 567
Приложение 574
Предметный указатель 585
607

Р. У. Монкрифф
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Редактор ?. М. Вербицкая
Техн. редактор СВ. Швецов
Корректор В. А. Седова
Переплет художника В. Д. Петухова
Сдано в набор 9/1 1961 г. Подписано к печати 26/VI 1961 г.
Т-05875. Формат 60X92Vie- Печ. л. 38. Уч.-изд. л. 39,22
Цена 2 р. 09 к. Тираж 3500 экз. Изд. № 3238. Заказ 442
Типография № 6 УПП Ленсовнархоза,
Ленинград, ул. Мопсеенко, 10.

Р. У. МОНКРИФФ
ХИМИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА
Перевод с английского Ю. В. Васильева
Под редакцией проф. А. Б. Пакшвера
ИЗДАТЕЛЬСТВО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ РСФСР
M о с к в а-1 9 6 1