ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
А. А. И О Н О В А
ХИ М И Ч Е С К И Е
ВО Л О К Н А
И з д а т е л ь с т в о „ Д о н б а с с Д о н е ц к — 1 9 6 4
6П7.52
И75
На многих предприятиях Донецкого совнархоза соз даны «Университеты химических знаний». Идя навстре чу пожеланиям слушателей этих университетов, изда тельство «Донбасс» выпускает серию брошюр на раз личные темы по вопросам современной химии.
В предлагаемой брошюре описаны наиболее распро страненные химические волокна, их свойства и значение в развитии выпуска высококачественных товаров широ кого потребления и в технике. Коротко изложены спосо бы производства искусственных и синтетических воло кон.
ПОДСКАЗАНО ЖИЗНЬЮ
Многие тысячелетия человечество пользовалось хлоп ком, шерстью, шелком, льном м другими натуральными волокнами для изготовления одежды, предметов домаш него обихода и для разнообразных производственных нужд. Но с ростом населения, бурным развитием техни ки увеличилась потребность общества в текстильном сырье. Натуральных волокон становилось недостаточно, а их свойства в полной мере уже ,не обеспечивали необ ходимого качества одежды и не отвечали возросшим требованиям промышленности.
Мысль о возможности получения волокон искусствен ным путем была впервые высказана известным выдаю щимся английским ученым Робертом Гуком во второй половине XVII века. Однако в те времена еще не было технических и экономических условий для реализации этой многообещающей идеи.
Прошло два столетия. Ученые всего мира настойчиво продолжали поиски новых способов производства таких волокон, которые не только не уступали по своим каче ствам натуральным, но были бы более прочными, эла стичными, не боялись влаги и поддавались окраске.
В этой трудной работе ученым помогла природа. Дав но уже химики стали интересоваться тем, как съеденные тутовым шелкопрядом листья превращаются в жидкую массу, которая потом выдавливается червем в виде тон
3
кой, застывающей на воздухе Шелковой нити. Нельзя ли в химической лаборатории воспроизвести этот процесс, который протекает в организме шелковичного червя?
В 1855 г. была сделана первая попытка получить шелк искусственным путем. Листья тутового дерева про бовали растворять, но листья не растворялись. Тогда был определен химический состав шелка. Оказалось, что листья состоят из целлюлозы, построенной из трех ви дов атомов — углерода, кислорода и водорода, а моле кула шелка, кроме'этих же атомов, включает еще и азот. Это натолкнуло химиков на мысль — присоединить к целлюлозе азот, чтобы сделать ее растворимой. Полу ченная после обработки азотной кислотой азотосодер жащая целлюлоза растворялась и из ее раствора можно было вытягивать нити. При этом оказалось, что то ве щество, к которому пришли опытным путем, известно. Его давно уже использовали в промышленности взрыв чатых веществ. Это была нитроцеллюлоза, из которой приготовляют бездымный порох. Спустя 30 лет была пу щена первая фабрика, где искуственный шелк получал ся продавливатгием растворенной в спирте и эфире нит роцеллюлозы через отверстия диаметром 0,1 мм. Тонкие струйки раствора непрерывно выдавливались в подкис ленную воду. Растворитель отнимался водой, а нитро целлюлоза превращалась в нити.
Так был получен первый искусственный шелк. Его на звали нитрошелком.
Новый способ производства волокон был открыт, од нако нитрошелк не нашел широкого распространения. Он горел, как и порох, и, естественно, не мог быть ис
пользован для изготовления тканей и трикотажных из делий.
Но для этих целей вполне |
подходил вискозный |
шелк — материал, полученный |
обработкой древесной |
4
целлюлозы раствором едкого натра и сероуглеродом. Этот метод получения вискозного шелка был разрабо тан в 1891 г.
Еще до этого был найден способ получения нитей искусственного шелка действием медно-аммиачного ра створа на хлопковую целлюлозу. В начале нынешнего века — после первой мировой войны, был найден, способ получения^ искусственного волокна из ацетилцеллюлозы-
Особый размах получило производство химических волокон в результате открытия и освоения способов тя желого органического синтеза.
Вот некоторые цифры.
В 1913 г. мировое производство искусственного во локна составляло всего 11 тыс. т, а в 1949 г. оно вырос ло до 1200 тыс. т. После этого производство химических волокон продолжало развиваться быстрыми темпами и в настоящее время достигает 4 млн. т.
Растет удельный вес химических волокон в1общем производстве текстильного сырья. Так, в 1920 г. хлопко вое волокно составляло 84% мирового производства текстильных волокон, шерсть мытая — 15%, химические волокна, по сути, отсутствовали. Но уже в 1950 г. хлопко вое волокно составляло 68%, шерсть мытая — 10%, а химические волокна — около 22% мирового производ ства текстильных волокон.
В США в 1962 г. 23,7% всех текстильных материа лов было изготовлено из химических волокон. За по следние 12 лет. доля шерсти в американском производ стве текстильного сырья уменьшилась с 1,8 до 1,4%, а удельный вес химических волокон, заменяющих глав ным образом шерсть, возрос за эти годы более чем в 5 раз. За десять лет — 1951—1961 гг. — мировое производство хлопка выросло примерно ,на 27%, шерсти — на 37/о, а выработка химических волокон увеличилась на
83%, в том числе синтетического волокна — в несколь ко раз.
В отсталой в техническом отношении царской России химические волокна, по сути, не производились. Лишь в 1909 г. бельгийские предприниматели построили здесь небольшую фабрику. Первые крупные предприятия по производству химических волокон были построены и пу щены у нас незадолго перед Великой Отечественной войной.
Особенно быстро стало развиваться у нас производ ство химических волокон в послевоенные годы. Были построены специальные заводы в Курске, Барнауле, Красноярске, Энгельсе, Рязани, Чернигове, Киеве, Мо гилеве, Черкассах, Каменском и ряде других городов. Только за последние пять лет производство химических волокон в нашей стране выросло со 166 до 310 тыс. т, то есть почти в два раза. В 1963 г. текстильная промыш ленность СССР выпустила свыше 1200 млн. м шелковых и шерстяных тканей, изготовленных с применением хи мических волокон.
По количеству выпускаемого волокна мы занимаем четвертое место в мире и второе в Европе.
В 1962 г. в СССР было произведено химических во локон на душу населения 1,3 кг, а в Японии — 6,4, в ФРГ — 6,2, в США — 5,4, в Англии — 5,3, в Италии — 5,1 кг. Удельный вес химических волокон в общем про
изводстве |
текстильного |
сырья у нас хоть и вырос с |
1950 г. до |
1962 г. с 2 до |
12,5%, однако этот уровень на |
много ниже, чем в передовых капиталистических странах мира.
Неисчерпаемые ресурсы сырья в Советском Союзе в виде 'нефти и попутных газов, угля и природного газа, а также древесины и растительных веществ позволяют в кратчайшие сроки создать мощную промышленность хи
6
мических волокон. К этому сейчас и направлены усилия всего советского народа.
Грандиозную программу развития химической про мышленности, в том числе производства химических во локон, наметил Пленум Центрального Комитета КПСС, состоявшийся в декабре 1963 г. Выработка химических волокон достигнет в 1970 г. примерно 1300 тыс. г. При этом удельный вес этих волокон в балансе текстильного сырья возрастет до 38,5%. Осуществление этой програм мы позволит увеличить выпуск тканей на 42%, чулочноносочных изделий — почти в два раза, бельевого три котажа — в 2,9 раза, а верхнего трикотажа — в. 3 раза. Таким образом, по производству тканей наша страна к 1970 г. приблизится к современному уровню их произ водства в США, а по трикотажу и чулочно-носочным из делиям значительно опередит их.
Кроме того, к 1970 г. у нас в несколько раз увели чится применение химических волокон вместо натураль ных в технике, и прежде всего при изготовлении шин, транспортерных лент, рыболовецких сетей, канатов и многих других изделий.
У химических волокон большое будущее. Уже сейчас одна треть используемых во всем мире волокон — хи мические. И доля их быстро и непрерывно растет. По существующим прогнозам к 1970 г. они составят уже половину всех волокон в мире.
Чем же объяснить такой успех химических волокон, их триумфальное шествие?
Объясняется это не только тем, что химические во локна позволили намного увеличить производство тек стильных, трикотажных и других изделий, спрос на ко торые непрерывно увеличивается.
Новая эпоха материальной культуры общества на стоятельно потребовала расширения ассортимента - и
7
повышения качества материалов. Химия удовлетворила эти требования. Она дала новые высококачественные ма териалы — пластические массы, искусственные и синте тические волокна, новые красители. У химических волокон оказались огромные преимущества перед нату ральными. Главное, преимущество — их относительная дешевизна. Подсчитано, что капитальные затраты на производство вискозного штапельного волокна почти на половину меньше, а трудовых затрат в 6—в раз меньше по сравнению с хлопком. На производство шерстеподоб ных синтетических волокон нужно затратить в 3—4 ра за меньше средств и в 20—30 раз меньше труда, чем для выработки такого же количества натуральной шерсти.
В своей речи на состоявшемся в декабре 1963 г. Пле нуме ЦК .КПСС товарищ Н. С. Хрущев говорил: «.„если взять затраты на создание мощностей и текущее про изводство хлопка и шерсти и сопоставить их с аналогич ными затратами на химические волокна, имеющие сход ные свойства, то разница в пользу химических волокон получится довольно существенная. К примеру, себесто имость тонны волокна нитрон, полноценного заменителя шерсти, составит 800 рублей, а натуральной шерсти — 3090 рублей. Себестоимость тонны лавсана, обладающе го свойствами шерсти, 970 рублей». И дальше: «Если сравнить себестоимость хлопка-волокна с вискозным волокном, то и здесь преимущества на стороне химиче ского волокна».
Известно также, что особенно велики преимущества химических волокон в технике. Достаточно сказать, что одна тонна таких волокон заменяет в технических изде лиях от 2 до 4 г высококачественного хлопка.
Дело, однако, не только в экономической выгоде. Хи мические волокна делают ткани более прочными, эла стичными и красивыми. Применение химических водо-
Кой позволит намного уменьшить затраты человеческого труда, сделать труд людей более 'производительным. Миллиарды рублей сэкономит наша страна в результа те замены натуральных волокон химическими. Эти день ги можно будет направить на дальнейшее повышение жизненного уровня населения, на более полное, удовле творение постоянно растущих запросов широких масс трудящихся.
ДАРЫ ХИМИИ
Химия настойчиво входит в быт советских людей. Все чаще и чаще приходится встречаться с разными из делиями из химических волокон, слышать новые их на звания. Поэтому так важно знать, как и из чего они де лаются, каковы их свойства-
Прежде всего следует сказать, что химические во локна делятся на искусственные и синтетические. Искус ственными называются волокна, созданные из природных материалов, например, из древесины, -вернее из целлюло зы. Это — вискозные, ацетатные, медно-аммиачные и другие волокна. Их молекулы те же, что были в исход ном материале, химики только изменили их расположе ние.
Синтетическими являются волокна, молекулы кото рых созданы химиками заново из менее сложных орга нических веществ. Например, капрон — из капролакта ма, лавсан — из полиэфирной смолы, или проще гово ря — из нефти, газа, угля и других веществ.
Искусственные и синтетические волокна получаются в виде бесконечной нити — шелка, а также коротких от резков нити — штапельного волокна.
2. 120 |
9 |
Шелковая нить состоит обычно из большого числа параллельно расположенных скрученных тонких воло конец очень большой длины. (Такое волокно называют филаментарным). В некоторых случаях производят нить, состоящую из одного волоконца, которое может быть очень тонким и более .грубым. Это так называемое монофиламентарное волокно или моноводокно.
Для получения химического волокна исходное веще ство (полимер) сначала превращают в вязкую тягучую массу, которая называется прядильной.
Способ приготовления прядильной массы выбирается в зависимости от химических и физических свойств ис пользуемого полимера. Одни из них хорошо растворяют ся в обычных растворах, другие, наоборот, нераствори мы, но легко плавятся без разложения. В зависимости от этого готовят раствор или расплав данного полимера. В качестве растворителей применяют щелочь, ацетон и некоторые другие вещества.
Вторая стадия производства заключается в формиро вании волокна из прядильной массы. Для этого раствор или расплав полимерного вещества при помощи дозиру ющего специального насооика поддается в нитеобразователь — фильеру. Она представляет собой небольшой колпачок, в донышке которого имеется до 25 тыс. очень маленьких отверстий, диаметром от 1 до 0,04 мм. Масса выходит из отверстий фильеры в виде тонких струек, которые при отвердевании и образуют волокна.
Если прядильная масса приготовлена из расплава по лимера, то получение волокна облегчается: тонкая струй ка расплава, выходя из фильеры, охлаждается на возду хе и затвердевает.
При формировании волокна из раствора полимера струйки прядильной массы, вытекая из фильеры, попа дают в широкую трубу, где непрерывно обдуваются горя
10
чими потоками воздуха. Он уносит пары растворителя, а струйки полимера затвердевают, образуя волокно.
Это — метод сухого формования.
Можно получить волокно также методом мокрого формования. Раствор полимера, вытекая из отверстий фильеры в виде тонких струй, попадает не в трубу, как при сухом формовании, а в среду, содержащую водный раствор солей, кислот и других веществ, способных вза имодействовать со струйками полимера и вызывать их затвердевание.
Свежесформированное волокно собирают в пучки в виде «шелковой нити» или выходящего из машины тол стого жгута из многочисленных тонких волоконец. Пос ле промывки, сушки и крутки их наматывают на кат>ги ки и отправляют на текстильные фабрики.
Химические 'волокна имеют различные физико-меха нические и химические свойства, сходные со свойствами натуральных волокон. Многие волокна, например, по лиамидные, полиэфирные, полиолефиновые и другие, от личаются высокой прочностью и значительно превосхо дят в этом отношении натуральные волокна.
Прочность волокна на разрыв определяется разрыв ной длиной в километрах (ркм), которая показывает, при какой длине нить рвется от собственного веса. Когда говорят, что прочность нити волокна равна 40 км, это значит, что 40 км такой нити можно подвесить за один ее конец и он будет выдерживать этот вес.
Высокая прочность особенно важна для волокон, ис пользуемых для технических целей — при изготовлении канатов, парашютов, шинного корда и др. В известной степени этот показатель важен и для изделий бытового назначения.
Большое значение для эксплуатации имеет сохране ние прочности волокна во влажном и мокром состояни
2* |
11 |
