ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Способы уменьшения скорости разложения ксайтогената из "Основы химии и технологии химических волокон Том 1" Все указанные процессы, имеющие место при формовании волокна, происходят последовательно (в течение очень непродолжительного времени) в одной ванне или процесс омыления ксантогената целлюлозы проводят в отдельной (во второй) ванне. Соответственно различают однованный и двухванный способы формования волокна. [c.303] При однованном способе формования, являющемся в настоящее время основным методом получения всех видов вискозных волокон (текстильная и кордная нити, штапельное волокно), вытекающие через отверстия фильеры струйки вискозы попад-ают в ванну, в которой находятся реагенты, вызывающие высаживание из раствора ксантогената и его омыление. Основным компонентом осадительной ванны, вызывающим омыление ксантогената целлюлозы, является кислоту. [c.303] Как уже отмечалось, при действии кислоты (например, серной) на ксантогенат он омыляется и регенерируется целлюлоза (см. разд. 10.1). [c.304] Следовательно, при формовании вискозного волокна однованным способом в осадительной ванне выделяются вредные газы (СЗг, НгЗ и ЗОг), что и является основным недостатком этого способа. [c.304] Однако использование в качестве осадительной ванны только сравнительно разбавленных растворов (10—12%-ных) минеральной кислоты, в частности наиболее доступной — серной, практически невозможно. Процесс формования в этих условиях протекает очень неравномерно (с различной скоростью во внешних и внутрен них слоях волокна). Получается сильно набухшее, жесткое и хрупкое волокно, не имеющее практической ценности. Эти недостатки могут быть устранены при применении концентрированных (50— 60%-ных) растворов серной кислоты, использование которых в производственных условиях по ряду причин нецелесообразно. [c.304] Образование на поверхности формующегося волокна гидрауцел-люлозной пленки в результате омыления ксантогената целлюлозы определяет условия вытягивания волокна в процессе его формования. [c.305] Вытягивание волокна на пути от ванны до приемного механизма является необходимым условием получения нити, обладающей удовлетворительными механическими свойствами . В волокне, сформованном в осадительной ванне без вытягивания (в так называемой заправочной рвани), сохраняется беспорядочное, неориентированное расположение агрегатов макромолекул целлюлозы. Такое волокно обладает низкой прочностью и удлинением и не имеет никакой потребительской ценности. При вытягивании происходит упорядочение расположения агрегатов макромолекул относительно оси волокна и в результате повыщаются его мexaни ie киe свойства. Ориентация агрегатов макромолекул в волокне при приложении сравнительно небольшой нагрузки, имеющей место при вытягивании волокна, возможна только при условии, что волокно находится в пластичном состоянии, т. е. когда взаимодействие между агрегатами макромолекул уже имеется, но оно сравнительно невелико. [c.305] Равномерное проведение процесса формования и соответственно получение волокна с наиболее высоким комплексом свойств можно осуществить только в условиях, когда омыление ксантогената происходит по возможности с одинаковой скоростью по всему сечению образующегося волокна. В этом случае ориентация агрегатов макромолекул в волокне и взаимное расположение в нем кристаллитов будет наиболее равномерным. Однако в обычных условиях производства текстильной нити и штапельного волокна это условие не выполняется. При вытягивании формующегося волокна, когда поверхностные слои находятся в пластичном состоянии, во внутренних слоях коагуляция ксантогената целлюлозы полностью не завершена и, следовательно, ориентация агрегатов макромолекул не происходит. В результате, вискозное волокно, получаемое при формовании в ваннах нормального состава, имеет неоднородную структуру. Степень ориентации и плотность агрегатов макромолекул на поверхности волокна всегда больше (наличие так называемой ориентированной оболочки), чем внутри волокна. [c.306] Более высокая гигроскопичность оболочки, несмотря на меньшее набухание в воде, объясняется, по-видимому, тем, что величина кристаллических областей в оболочке меньше и, следовательно, суммарное количество ненасыщенных гидроксильных групп (не участвующих в образовании водородных связей), находящихся на поверхности кристаллических участков, больше. [c.307] Приведенные данные показывают, что значительные различия в величине кристаллических и аморфных участков в оболочке и сердцевине вискозного волокна, сформованного в обычных условиях, обусловливают существенные различия этих структурных элементов по ряду практически важных свойств. [c.307] При формовании волокна однованным способом в ваннах обычного состава величина ориентированной оболочки (т. е. отношение толщины более плотных поверхностных слоев к толщине рыхлых внутренних слоев волокна) может изменяться под влиянием различных факторов. При прочих равных условиях величина оболочки тем больше, чем выше степень полимеризации целлюлозы в волокне, концентрация целлюлозы в вискозе, содержание сульфата натрия в ванне, а также чем меньше зрелость вискозы и ниже концентрация серной кислоты в ванне [3]. [c.307] Путем замедления скорости химической реакции добавлением специальных реагентов в вискозу или в осадительную ванну, можно значительно увеличить толщину оболочки или даже при определенных условиях формования получить волокно, имеющее только структуру оболочки. Этот метод используется при получении высокопрочных вискозных волокон (см. разд. 12.4). [c.307] Чем больше разница в упорядоченности агрегатов макромолекул на поверхности и внутри волокна, тем ниже механические свойства (выше хрупкость и жесткость) волокна. Если на поверхности волокна уже образовалась плотная гидратцеллюлозная пленка, а внутри еще находится прядильный раствор, то сероуглерод и сероводород, выделяющиеся при разложении вискозы, не могут продиффундировать через поверхностные слои волокна. Газы накапливаются внутри волокна до тех пор, пока их давление не превысит сопротивления поверхностной пленки, после чего они ее прорывают и выходят наружу. В местах выхода газов поверхность волокна нарушается, что ухудшает его свойства. [c.307] Значительное влияние на свойства получаемых волокон оказывает не только толщина ориентационной оболочки, но и суммарная плотность структуры, определяемая средним расстоянием между кристаллитами или агрегатами макромолекул. [c.307] Понятия степени ориентации и плотности волокна не совпадают, однако это часто не учитывается при разработке методов улучшения свойств получаемых волокон. Например, высокопрочная кордная нить, обладающая высокой усталостной прочностью и однородностью структуры, получается в условиях, приводящих к некоторому снижению плотности волокна. [c.307] Как правило, структура волокна тем однороднее, чем меньше степень набухания волокна, выходяшего из осадительной ванны. Степень набухания волокна, так же как и толщина оболочки, зависит от двух основных факторов — состава вискозы и осадительной ванны и температуры ванны. Чем больше концентрация ксантогената целлюлозы в вискозе и чем выше степень его полимеризации, тем меньше набухание волокна. [c.308] Существенное влияние на понижение степени набухания нити, получаемой в одних и тех же условиях формования, оказывают добавляемые в вискозу в небольших количествах модификаторы, (см. разд. 12.2.3). [c.308] Наибольшее влияние на изменение степени гидратации и соответственно степени набухания свежесформованного волокна имеет состав ванны. Как уже указывалось, при формовании в ванне, содержащей только 10—12%-ный раствор серной кислоты, получается сильно набухшее волокно. Одним из наиболее эффективных методов снижения степени набухания свежесформованной нити является введение в состав ванны солей серной кислоты. [c.308] Вернуться к основной статье