Способы формирования ацетатного волокна

Получение ацетатного волокна

Ацетатные волокна получили широкое распространение в быту. Многие покупают в магазинах красивые и легкие синтетические ткани и одежду. Но не многие задумывались о цене, которую они платят за ношение вещей из ацетатного волокна. Действительно, всем хорошо известны свойства ацетатного (искусственного) шелка: прочность, легкость, дешевизна и красота.

Но есть и еще одно качество — ядовитость. Дело здесь не в самом ацетатном волокне, а в способе его получения.

В промышленности нити данного волокна получают из твердого, малоактивного вещества, получаемого из природной древесины — целлюлозы. Это химически довольно сложный процесс. Общую целлюлозу сначала превращают в триацетилцеллюлозу путем химической реакции с уксусным альдегидом. А затем обрабатывают дихлорэтаном в присутствии этилового спирта. В результате этой реакции твердые шарики триацетилцеллюлозы размягчаются и получившуюся массу пропускают тонкие отверстия в металлической пластине при небольшом нагревании и давлении. На получившиеся очень тонкие нити действуют воздушным потоком и при этом испаряется этилдихлорэтановый эфир. И мягкие нити застывают вновь становясь твердыми и прочными.

Химизм промышленного способа получения волокна:

1) Структурный вид молекулы целлюлозы

2) Получение этилдихлорэтанового эфира

3) Получение мягкой массы, состоящей из отдельных молекул тринитроацетилцеллюлозы, обработанной спиртом в присутствии дихлорэтана

Все, казалось бы, просто и совершенно чисто. Но тот, кто так рассуждает, к сожалению, ошибается.

Оказывается, эфир с нитей волокна испаряется не полностью, частично оседая. И все бы ничего, да в формуле этилдихлорэтанового эфира присутствует молекула хлора. Причем, слабосвязанная с молекулами самого волокна. Одевая одежду из ацетатного волокна, ваша кожа неминуемо соприкаснется с тканью и активный хлор моментально вступит в реакцию с кожей. Частично прореагировав, он попадет в кровь и соединится с ионами металлов, там присутствующих, и в таком виде, уже навсегда, останется в организме. И пусть доля его поступления в кровь незначительна, но ведь за долгое время может накопиться смертельная доза этого активнейшего химического элемента.

На первый взгляд, все кажется просто, необходимо заменить способ производства ацетатных тканей. Но вот в этом и вся суть.

Дело в том, что для того, чтобы размягчить триацетилцеллюлозу, невозможно использовать температуру и различного рода растворители, так как это химически малоактивное вещество, да еще к тому же мгновенно разрушающееся уже при 300oC.

Многократными экспериментами был найден один единственный путь — это сначала радикально расщепить молекулы вещества, а затем соединить их в виде длинной полимерной цепочки, насчитывающей около миллиона звеньев. Такой процесс могут произвести только лишь химически очень активные элементы, такие как Cl, N, I и др.

Далее будет предложен новый подход к задаче путем применения химически активного, но безвредного газа озона (O3).

Новый — экологически чистый — способ получения ацетатного волокна:

1. Распределение электронных плотностей в молекуле тринитроацетилцеллюлозы
2. При действии озоном на молекулу, от нее отрывается водород и происходит смещение электронных плотностей

Данная молекула станет нейтральной только в том случае, если от нее сначала отнять два электрона, а затем добавить один.

Этого можно достичь путем как бы распятия данной молекулы на мелкой металлической сетке, по которой циркулирует постоянный электрический ток. Эта цель достигается в главной установке для получения волокна

Необходимый для работы главной установки озон, получается в озонаторе:

Здесь происходит следующая реакция под действием электрических разрядов:

Но, так как озон в реакциях непосредственно не участвует, а участвует атомарный кислород, который очень легко получается из озона, то необходимо устройство, которое улавливало бы реакционноспособный атомарный кислород. Такое устройство называется электроразделитель.

Точно по такому же принципу, лишь с небольшими конструктивными отличиями, работает другая установка, служащая для получения катионов водорода из молекулярного водорода.

Для получения водорода используется электропечь. При действии водяного пара природный газ, а точнее метан (CH4), расщепляется на угарный газ (СО) и чистый водород Н2.

Далее угарный газ окисляется до оксида углерода IY ( CO 2 ) и идет на дальнейшую переработку:

1. Способ — это рассеивание в малых пропорциях на большом участке леса в несколько сот гектар
2. Присоединение к данному производству еще одного в котором либо необходим угарный газ, либо необходим углекислый газ (естественно еще одно производство должно быть переоборудовано на безотходное)

И последняя установка — это конденсатор, где происходит образование чистейшей воды из гидроксильной группы OH-, образовавшейся в главной установке, и катиона H+.

Источник

Способы формирования ацетатного волокна

Ацетатные волокна — искусственные волокна, получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно ( триацетилцеллюлоза) и продуктов его частичного омыления (собственно ацетатное волокно).

Впервые на мировом рынке ацетатное волокно появилось в 1921 году, как результат трудов американских ученых и технологов под руководством Дрейфуса.

Производство ацетатного волокна

Сырьем для получения ацетатного волокна служат остатки хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы.

Целлюлозу обрабатывают уксусным ангидритом и уксусной кислотой: получают рыхлые хлопья первичного ацетата.( название «ацетат» происходит от слова «уксус» — по латыни «ацетум»), от этого произошло и название «ацетатное»).

Полученный первичный ацетат (триацетилцеллюлоза, ацетилцеллюлоза) омыляют в присутствии уксусной и серной кислот с добавлением небольшого количества воды. Полученные белые хлопья отжимают, обрабатывают в смеси ацетона и спирта и получают прядильный раствор. После фильтрации и удаления воздуха раствор поступает в прядильную машину. Формование ведут по сухому способу.

Особенности этого способа заключаются в том, что при этом не происходит никаких химических процессов. Прядильный раствор продавливается через фильеру и в виде тонких струек попадает в шахту с паровоздушной смесью. Под действием температуры ацетон испаряется из струек раствора, и они затвердевают, превращаясь в нити. Затем нити проходят охладительную камеру, замасливаются и наматываются на бобину.

Из этих блестящих нитей и ткут ацетатное полотно.

Характеристика

Ацетатное волокно более тонкое по сравнению с вискозным, поэтому блеск его более приятный и напоминает блеск натурального шелка.

Ацетатное волокно легкое, тонкое, блестящее, но при температуре выше 85 0 С теряет блеск. Не подвержено действиям плесени, сильно осыпается, мало сминается, обладает способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Имеет меньшую гигроскопичность, теплостойкость, прочность на разрыв, стойкость к истиранию, меньше набухает в воде и меньше теряет прочность в мокром состоянии. Вследствие большей упругости ацетатных волокон изделия из них хорошо сохраняют форму и удобны в носке.

Сравнительно высокая электризуемость ацетатного волокна затрудняет изготовление из него тканей. Изделия из ацетатного волокна при тепловых обработках способны образовывать трудноудалимые заломы и ласы.

Ацетатное волокно при 140 0 С разрушается, горит желтым пламенем, распространяя специфический кисловатый запах и образуя наплыв темного цвета. Если пламя погасить, волокно медленно тлеет с выделением струйки дыма.

Три­аце­тат­ное во­лок­но ха­рак­те­ри­зу­ет­ся более низ­кой гиг­ро­ско­пич­но­стью, но боль­шей эла­стич­но­стью и мень­шей сми­на­е­мо­стью, чем из­де­лия из аце­тат­но­го во­лок­на.

Аце­тат­ное во­лок­но рас­тво­ри­мо в аце­тоне, по­это­му чи­стить его этим рас­тво­ри­те­лем нельзя.

Изделия утюжат влажным по изнаночной стороне, чтобы не образовывались ласы, нельзя чистить ацетоном, можно растворить ткань.

Учебный фильм «Ацетатное волокно»

Применение

Ацетатные волокна используют для изготовления красивой верхней одежды, высококачественных подкладочных и плательных тканей, нижнего белья.

Материалы из ацетатного шелка хорошо отталкивают воду и быстро сохнут. Благодаря этим свойствам, они незаменимы для производства зонтов, занавесей в ванные комнаты, костюмов для купания.

Тончайший ацетатный шелк часто применяют для изготовления нарядных комплектов постельного белья, занавесей, драпировки мебели, создания сценических костюмов.

В настоящее время сочетании с другими нитями волокно используют с шелком, вискозой, шерстью и другими смесевыми тканями.

Триацетатное волокно (ацетилцеллюлоза)

Производство триацетатного волокна

Сырьем для получения триацетатного волокна, так же как и для ацетатного волокна, служит хлопковая или древесная целлюлоза. Волокно может быть получено по мокрому и сухому способам.

Триацетатную филаментную нить формуют по сухому способу из раствора триацетилцеллюлозы в смеси метиленхлорида и метилового спирта, аналогично формованию ацетатного волокна с последующей термообработкой при температуре.

Триацетатное штапельное волокно формуют по мокрому способу с применением фильер, из раствора триацетилцеллюлозы, в ацетилирующей смеси (из сиропа), исключая такие процессы, как высаживание триацетилцеллюлозы из раствора, промывку, сушку и растворение в смеси метиленхлорида и спирта. В результате общая продолжительность процесса сокращается почти вдвое.

Если в ацетилцеллюлозу добавить небольшое количество раствора пирофосфата алюминия, можно получить огнестойкое ацетатное волокно.

Характеристика

Триацетатное волокно обладают меньшей гигроскопичностью, меньшей потерей прочности при намокании, меньшей стойкостью к истиранию, меньшей усадочностью и несколько большей жесткостью, сильно осыпается. Но эти волокна более свето- и теплостойкие, более упругие. Изделия из этих волокон почти не требуют глажения. Им можно придавать стойкую складку, которая хорошо сохраняется в процессе носки и после стирки. При глажении горячим утюгом ласы не образуются.

Триацетатное волокно по сравнению с ацетатным волокном имеют несколько большую прочность на разрыв. Это волокно также обладает большой электризуемостью, которая затрудняет его переработку.

Триацетатное волокно обладает высокой стойкостью к действию микроорганизмов, особенно если его подвергнуть термообработке, так как с увеличением кристалличности уменьшается возможность проникновения микроорганизмов в волокна.

Окрашивается триацетатное волокно только дисперсными красителями при повышенной температуре под давлением. Прочность окраски у триацетатного волокна выше, чем у ацетатного, особенно к мокрым обработкам.

Горит триацетатное волокно примерно так же, как ацетатное.

Применение

Триацетатное волокно используют как в чистом виде, так и в сочетании с другими волокнами для изготовления блузочных, плательных, рубашечных, подкладочных, галстучных и костюмных тканей, нетканых материалов, а также для технических изделий (например, в качестве электроизоляционного материала).

Триацетат обладает характерным шелковистым отливом. Из ацетилцеллюлозы шьют шторы и занавески, используют как мебельную обивку.

Изделия из триацетатного волокна приятны на вид, обладают хорошим грифом, подобно натуральному шелку, мало загрязняемы, с хорошей мягкостью и драпируемостью, быстро сохнут.

Триацетилцеллюлоза (ацетилцеллюлоза) является ценным продуктом для изготовления негорючей кино- и фотопленки, магнитной ленты, пластмасс и ацетатного шелка.

Источник

Как получают ацетатный шелк и чем он выгодно отличается от других тканей?

На настоящий момент разнообразие синтетических тканей поражает сознание, но материал, который стал важной ступенью на пути к этому разнообразию, был изобретен еще в начале прошлого века, и это ацетатное волокно. В блузках и платьях из этой ткани щеголяли наши бабушки, да и сейчас оно используется, хоть и в меньших масштабах, для производства одежды. Что же представляет собой это волокно и чем оно заслужило такую популярность в свое время?

Процесс изготовления

Само словосочетание «ацетатное волокно» звучит так, будто этот материал синтетический, но это не совсем так. В отличие от стопроцентной синтетики, где сырьем для ткани являются синтезируемые полимеры, сырьем для ацетатной ткани служат пух хлопка, оставшийся от производства хлопковой ткани, и в некоторых случаях древесная целлюлоза.

Называть ткань, получаемую из натурального сырья, синтетикой не совсем корректно, поэтому для таких видов материала используется термин «искусственная». Но как же все-таки производят эти волокна?

• Ацетатные нити получают путем вытягивания жидкой массы растворенной ацетилцеллюлозы. Нити застывают при испарении растворителя и используются для создания тканей.
• Для растворения ацетилцеллюлозы или триацетилцеллюлозы используются ацетон или смесь спирта и метиленхлорида соответственно.
• Что такое ацетилцеллюлоза? Это по сути древесная или хлопковая целлюлоза, обработанная уксусом. Важность уксуса для производства этого материала скрыта в самом его названии, ведь «ацетум» по латыни значит «уксус».

Изобрели ацетатное волокно в Англии в 1921 году, и максимальную популярность материал набрал всего за 20-30 лет.

Получается, исходное сырье довольно дешевое, процесс получения не самый сложный даже для начала ХХ века, а материал на выходе обладает качествами, которыми натуральные ткани похвастаться не могли. Неудивительно, что в 50–60-е годы на эту ткань был настоящий бум.

Свойства ацетатного волокна

В мире, не избалованным сотнями типов синтетических тканей разной фактуры, ацетатные волокна стали настоящим прорывом, ведь свойства этого материала разительно отличались от свойств натуральных тканей.

Положительные качества

Начать стоит с того, что стоимость такой ткани была и остается ниже, чем на натуральные материалы, что обусловлено спецификой производства. Но каков же ацетат в эксплуатации?

• Ацетат не зря называют ацетатным шелком, ведь на ощупь он очень мягкий и приятный, несмотря на свою дешевизну.
• Ацетатное волокно имеет низкую гигроскопичность, а триацетилцеллюлозное волокно может и вовсе быть гидрофобным.
• Ацетат вдвое эластичнее обычной целлюлозы, поэтому ткань из него практически не мнется. Некоторые ткани из триацетилцеллюлозы вообще не требуют глажки и не формируют заломы даже после длительного сжимания в кулаке.
• Возможно, ткань ацетат к телу не такая приятная, как настоящий шелк, зато ее гипоаллергенность не вызывает сомнений. К тому же, она не привлекает внимание вредителей вроде моли и не заражается плесенью, что только на руку производителям предметов обихода и одежды.
• Кроме мягкости ацетат напоминает шелк своей легкостью. Эта характеристика вкупе с низкой гигроскопичностью дает еще один бонус: ткань чрезвычайно быстро сохнет после стирки.
• Такая ткань практически не выцветает под воздействием солнечных лучей, а для ее окрашивания используют специальные красители, несовместимые с другими типами материалов.

Триацетилцеллюлоза дает материал, который отлично держит складки даже после многократных стирок. Его часто используют для создания юбок плиссе, заглаживать складки на которых каждый раз было бы мучением.

Недостатки

Есть ли у ацетатного волокна недостатки? Да, но на момент пика популярности они были недостаточно весомыми, чтобы отказаться от использования технологии.

• В отличие от синтетики, ацетатное волокно всегда имеет характерный блеск: изменить финиш ткани при производстве и добиться матовости практически невозможно.
• Такое полотно малоустойчиво к высоким температурам, и блузок из ацетата прожжено утюгом в свое время было немало. Но этот же недостаток имеют и более совершенные современные синтетические ткани, не так ли?
• То же самое касается растворителей: если капнуть раствором щелочей на такую ткань, капля разъест ее, испортив изделие. Но ведь и растворителями в блузках мы не каждый день пользуемся.
• Такая ткань довольно сильно электризуется, что может оказаться особенно неприятным при покупке ацетатного постельного белья.
• Если вы решили сшить что-нибудь из ацетатного шелка, знайте – осыпается он очень сильно, и это заметно осложняет работу с ним неопытным мастерицам.
• Износостойкость ацетата оставляет желать лучшего. Нет, он не порвется при незначительной нагрузке, но значительно отстает от современной синтетики по этому показателю.

Из ацетата делают не только одежду и элементы дизайна помещений, но и электроизоляцию и даже сигаретные фильтры. Также существует штапельное волокно, похожее на синтепон, которое может использоваться в качестве наполнителя.

То есть краткая характеристика ацетатного волокна могла бы звучать так: дешевое, легкое, удобное в эксплуатации, и, судя по популярности ткани в 50–60-е годы, именно такого материала не хватало послевоенному Советскому Союзу.

Незамысловатый уход за ацетатной тканью – еще один ее плюс. Главное – выбирать подходящий режим стирки с низкой температурой, выставлять минимальный нагрев при глажке и сушить подальше от источников тепла – и проблем не будет. Кстати, отжимать этот материал как вручную, так и в машинке не рекомендуется из-за невысоких показателей прочности. Правда, он так быстро сохнет, что в этом нет необходимости.

Жарким летом не стоит сушить ацетатную блузку под палящими лучами солнца.

Сейчас ацетатное волокно в чистом виде встречается не слишком часто, но в некоторые ткани его добавляют для улучшения качеств материала: так, ацетат используют в качестве профилактики образования катышков и усадки после стирки, и, даже потеряв былую популярность, он все равно широко известен в швейных кругах.

Источник