Ковтун Л.Г. Технология отделки трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

своей прочности, а при естественной инсоляции в течение 12 мес

даже в присутствии светостабилизаторов предел прочности при

растяжении составляет всего 46 % начального. Особенно чув-

ствительны к фотохимическому окислению нити, матированные

диоксидом титана.

Термостойкость и светостойкость полиамидов могут быть

повышены введением в процессе производства в полимерную

массу ингибиторов окисления (антиоксидантов), к которым от-

носятся соли некоторых металлов (меди, хрома, марганца),

а также некоторые органические соединения (р-нафтол, неко-

торые ароматические амины).

Полиамидные волокна устойчивы к действию плесени, мик-

роорганизмов и моли.

Некоторые отрицательные свойства полиамидных волокон

можно уменьшить путем их химической или физической моди-

фикации. Обработка веществами, образующими сшивки между

соседними цепями, позволяет повысить температуру плавления.

Наличие в полимере активных групп и атомов дает возмож-

ность модифицировать волокна путем привитой сополимериза-

ции с акрилонитрилом, метилметакрилатом и др.

В СССР выпускается волокно каприлон, представляющее

собой сополимер поликапроамида с полиакрилонитрилом. Кап-

рилон обладает улучшенными гигиеническими свойствами, имеет

более высокую гигроскопичность, пониженную электризуе-

мость, сохраняя при этом высокую износоустойчивость.

Полиамидные волокна и нити нашли широкое применение

в трикотажной промышленности для производства чулочно-но-

сочных изделий, кружев, бельевого ассортимента. Текстуриро-

ванные высокообъемные нити, а также пряжа из смеси поли-

амидных волокон с шерстью и хлопком применяются для про-

изводства верхних и спортивных изделий. Химическая промыш-

ленность выпускает для этого широкий ассортимент нитей и

волокон: блестящие, матированные, окрашенные в массе, мо-

нонитИ, комплексные нити гладкие, текстурированны'е высоко-

объемные типа эластик, гофрон, аэрон, мэрон, банлон, профи-

лированные, например шелон, со сложной формой поперечного

сечения, с открытыми каналами и т. д.

Эластомерные (полиуретановые) нити. Эластомерные во-

локна, так же как и полиамидные, относятся к гетероцепным

полимерам.

Основным свойством эластомерных волокон является высо-

кая эластичность, подобная эластичности каучуков. При пределе

прочности при растяжении 6—8 сН/текс удлинение составляет

600—800 %. Высокая эластичность обусловлена наличием

в макромолекулах эластомеров гибких блоков с молекулярной

массой 2000—3000, не содержащих полярных групп. Получают

эластомеры из диизоцианатов, диолов и диаминов.

Сначала получают олигомеры простых или сложных поли-

эфиров на основе гликолей или этиленгликоля и адипиновой

кислоты, которые имеют на концах гидроксильные группы и

не содержат в своей структуре полярных групп. Эти полиэфиры

взаимодействуют с диизоцианатами OCN—R—NCO с образо-

ванием макродиизоцианатов со средней молекулярной массой

5000, а затем макродиизоцианаты, содержащие на концах

группу —N = C = 0, взаимодействуют с диаминами, в резуль-

тате чего образуется линейный полимер с молекулярной мас-

сой 20 000—50 000. Нити формуют из расплава.

В макромолекулах эластомерных волокон элементарные

группы связаны между собой уретановыми группами —NH—

—С—О— и в общем виде элементарное звено может быть

представлено следующим образом:

[ . . . _HN—R—NH-OCO—R'—ОСО— ...]„,

где R и R'— алифатические или ароматические углеводородные радикалы.

По химическим свойствам полиуретаны имеют много общего

с полиамидами. Однако они более устойчивы, чем полиамиды,

к действию кислот и окислителей и более гидрофобны — влаго-

поглощение не превышает 0,4—0,6 % при относительной влаж-

ности 65 %. Одним из недостатков полиуретановых волокон яв-

ляется их низкая термостойкость. При нагревании до темпера-

туры 150 °С они желтеют и начинается термодеструкция,

в связи с чем возникают определенные трудности при высоко-

температурных способах крашения трикотажных изделий, со-

держащих полиуретановые волокна и нити.

Волокна устойчивы к большинству окислителей при темпе-

ратуре 60 °С, но повреждаются при действии гипохлорита на-

трия. Растворяются в крезоле, феноле, кипящем диметилфор-

мамиде и концентрированных растворах кислот. При продол-

жительном воздействии света желтеют.

Эластомерные волокна выпускают под торговыми названи-

ями спандекс, ликра, вирен.

В трикотажной промышленности наиболее широкое приме-

нение эти волокна нашли при производстве чулочно-носочных

изделий, спортивного трикотажа, купальников, изделий меди-

цинского назначения. Применяются они в основном в сочетании

с другими волокнами и нитями. Содержание эластомерных во-

локон в смеси не превышает 10—15 %.

Полиакрилонитрильные волокна. Эти волокна, как и поли-

винилхлоридные, поливинилспиртовые и полиолефиновые, отно-

сятся к карбоцепным волокнам. Так как основная цепочка ма-

кромолекул карбоцепных волокон состоит только из атомов уг-

ЛероДа, общим для всех этих волокон является высокая устой-

чивость к действию различных химических веществ. Наиболее

широкое применение в трикотажной промышленности находят

полиакрилонитрильные волокна.

Полиакрилонитрил получают путем полимеризации акрило-

нитрила:

п СН2=СН->[—СНг-СН—]„.

I I

CN CN

К группе полиакрилонитрильных обычно относят не только

волокна из чистого полиакрилонитрила, но и из его сополиме-

ров, содержащих не более 15 "/о других мономеров. Волокна,

полученные из сополимеров акрилонитрила, содержащих более

15 % других мономеров, относят к модакриловым.

Волокна формуют по мокрому или сухому способу из рас-

уСНз

творов в диметилформамиде Н—С—N\ , диметилацетамиде

II \СНз

уО

СНз-С

\ или роданиде NaCSN. Полимер полидисперсен,

\N (СНз)2

имеет высокую степень полимеризации, достигающую 1200—

2000. Отсутствие боковых радикалов, гидрофильных групп, ре-

гулярная структура при высокой степени полимеризации обу-

словливают очень плотную упаковку и высокую степень ориен-

тации макромолекул в волокне, что затрудняет диффузию раз-

личных химических веществ и красителей внутрь волокна. Со-

седние макромолекулы связаны большим количеством водород-

ных связей.

Полиакрилонитрильные волокна обладают мягкостью, хоро-

шими теплоизоляционными свойствами, низкой плотностью

(1,14—1,17 г/см^), хорошей механической прочностью (предел

прочности при растяжении 40—48 сН/текс при разрывном уд-

линении 16—20 ;%), но недостаточно высокой прочностью к ис-

тиранию; хорошими электроизоляционными свойствами, высо-

кой устойчивостью к смятию в сухом и мокром состоянии.

Вследствие отсутствия гидрофильных групп волокна обла-

дают низкой гигроскопичностью (кондиционная влажность 0,8—

1 %) и почти не набухают в воде.

ПАН волокна устойчивы к действию даже концентрирован-

ных растворов органических и некоторых неорганических кис-

лот. В концентрированных растворах серной и азотной кислот

происходит деструкция волокна.

к действию щелочей волокна неустойчивы, особенно при на-

гревании. Сильно разбавленные растворы щелочей при низких

температурах практически не действуют на волокно, но при об-

работке волокна в кипящих растворах даже разбавленных ще-

лочей наблюдается сначала появление оранжево-бурой окраски,

а затем разрушение волокна. Низкая устойчивость ПАН воло-

кон к щелочам обусловлена омылением нитрильной группы:

)CH-CN -)СН-С00Н + NH3t.

Выделяющийся аммиак может вступить в реакцию взаимо-

действия с нитрпльными группами с образованием амидиновых

групп

\cH-CsN + ЫНз^^Н -С

^NH,

^NH

Образованием амидиновых групп и объясняется появление

оранжево-бурого окрашивания. Частично желтизну можно

уменьшить обработкой полотен в растворах кислот или окисли-

телей.

К действию окислителей, восстановителей и светопогоды по-

лиакрилонитрильные волокна устойчивы. По устойчивости к ат-

мосферным воздействиям и к свету они занимают одно из пер-

вых мест среди текстильных волокон, уступая лишь волокнам,

полученным из фторсодержащих полимеров. Даже после облу-

чения в течение 12 мес волокна сохраняют более 90% своей

начальной прочности.

ПАН волокна термопластичны и обладают относительно вы-

сокой устойчивостью к термическим воздействиям. Даже доста-

точно продолжительное нагревание волокна при температуре

120—130 °С не вызывает его деструкции, продолжительное на-

гревание при 150 °С приводит к некоторому пожелтению во-

локна. При температуре 220—280 °С волокно плавится, разла-

гаясь.

, Волокна, сформованные из чистого полиакрилонитрила, об-

ладают хрупкостью, очень гидрофобны и почти не окрашива-

ются, поэтому ПАН волокна производят главным образом из

сополимеров полиакрилонитрила с различными мономерами,

которые позволяют получить менее регулярную и, следова-

тельно, менее плотную структуру, и с веществами, содержащими

функциональные группы, которые могут служить активными

центрами для фиксации красителей. К первым относятся мети-

лакрилат, метилметакрилат, винилацетат и т. д., ко вторым —

итаконовая кислота, содержащая карбоксильные группы, и ви-

нилпиридин.

в СССР наибольшее распространение получило волокно ни-

трон МИ, которое получают из сополимера, содержащего 92 %

звеньев полиакрилонитрила, 6,3% метилакрилата и 1,7% ита-

коновой кислоты

СООН

. . . —СН,--СН— . . . -СН.,-СН— . . . —сн.>—с— . . .

СООСНя

сн,соон

кроме того, можно назвать нитрон М (полиакрилонитрил +

+ метилметакрилат), нитрон А (полиакрилонитрил + винилаце-

тат), дайнель (полиакрилонитрил+винилхлорид).

За рубежом также выпускаются преимущественно модифи-

цированные ПАН волокна под различными торговыми назва-

ниями: орлон, креслан (США), куртель (Великобритания),

экслан, кашмилон (Япония), акрибель (Бельгия), анилана

(Польша), прелана (ГДР) и др.

ПАН волокна обладают высокими теплоизоляционными свой-

ствами, внешне похожи на шерсть и вместе с тем не свойлачи-

ваются, поэтому их как в чистом виде, так и в смеси с шерстью

и с другими искусственными и синтетическими волокнами при-

меняют для производства верхних трикотажных изделий.

Поливинилхлоридные волокна. Поливинилхлоридные волокна

получают из поливинилхлорида (в СССР —ПВХ, во Франции —

ровиль, термовиль, в Италии — мовиль, в ФРГ —PCU) и из

перхлорвинила (в СССР —хлорин, в ГДР —PC). Перхлорви-

нил получают путем добавочного хлорирования поливинилхло-

рида, что приводит к замещению некоторого числа атомов водо-

рода атомами хлора. В поливинилхлориде содержание хлора

составляет 50 %, а в перхлорвиниле оно доведено до 64%.

Перхлорвинил обладает лучшей растворимостью в органических

растворителях, в частности растворяется в ацетоне, что облег-

чает получение волокна из полимера. Схематично волокна из

поливинилхлорида и перхлорвинила можно представить следую-

щим образом:

ПВХ п(СНз=СН)-^ . . .-СН., СН-СНз-СН^СНз-^СН-...

Хлорин .

С1 С1 С1 С1

—СНа—СН—СН^СН—СНз—СН—СН--СН—

С1 С1 С1

Поливинилхлоридные волокна имеют удовлетворительные

механические свойства (предел прочности при растяжении 27—

30 сН/текс при разрывном удлинении 30—40 %), устойчивы

К истиранию. Степень полимеризации 1000—2500. Вследствие

высокой плотности и регулярности структуры, а также отсут-

ствия функциональных групп волокно в воде почти не набухает

(влагопоглощение при относительной влажности 65 % состав-

ляет всего 0,2—0,3 %). Волокна устойчивы к действию кислот,

щелочей, окислителей, восстановителей, очень трудно окраши-

ваются.

Поливинилхлоридные волокна обладают высокой устойчи-

востью к атмосферным воздействиям, приближающейся к атмо-

сферостойкости полиакрилонитрильных волокон. При облучении

в течение 12 мес они сохраняют около 90 % своей первоначаль-

ной прочности. В отличие от ПВХ перхлорвиниловые волокна

(хлорин) имеют низкую устойчивость к действию света. При

облучении лампами ПРК-2 в течение 20 ч они практически пол-

ностью теряют свою прочность. При естественной инсоляции их

прочность снижается, уменьшается удлинение, изменяется хими-

ческий состав, так как происходит отщепление атомов С1 и об-

разование двойных связей.

Основным недостатком поливинилхлоридных волокон явля-

ется их низкая термостойкость. При обработке в воде при тем-

пературе 70—80 °С они сильно усаживаются, при нагревании

до 90—100 °С размягчаются и сильно деформируются. Темпе-

ратура плавления 130—160 °С.

Хотя низкая термостойкость значительно ограничивает об-

ласть применения этих волокон, они используются в химической

промышленности для изготовления фильтров и других техниче-

ских изделий, которые должны обладать высокой устойчивостью

к действию различных реагентов. Для поливинилхлоридных во-

локон характерна низкая теплопроводность, поэтому их приме-

няют для изготовления одеял, а в трикотажной промышленно-

сти—для производства верхних изделий (пуловеров, свитеров).

Кроме того, в трикотажной промышленности они применяются

для изготовления лечебного белья.

Поливинилхлоридные волокна используются главным обра-

зом в смеси с другими волокнами.

Для повышения термостойкости поливинилхлоридных воло-

кон рекомендуется использовать для их производства не чистый

поливинилхлорид, а сополимеры или смесь поливинилхлорида

с небольшими (до 12—15%) добавками других полимеров, на-

пример диацетилцеллюлозы. Широко распространены сополи-

меры поливинилхлорида (60%) с акрилонитрилом (40%) —

санив (СССР), виньонет (США), дайнель (США); винилхло-

рида и винилиденхлорида — совиден (СССР), саран (США), ве-

стан (ФРГ) и др.

Поливинилспиртовые волокна. Поливинилспиртовые волокна

производят из поливинилового спирта, исходным сырьем для по-

лучения которого служит винилацетат, синтезируемый из аце-

тилена и уксусной кислоты. Полученный в результате синтеза

поливинилацетат подвергают омылению спиртовым раствором

щелочи. Волокна формуют из 15—18%-х водных растворов по-

ливинилового спирта по мокрому способу.

Полученное волокно растворимо в воде. Чтобы оно стало не-

растворимым, в процессе формования или сразу после него во-

локно обрабатывают различными веществами, способными об-

разовывать поперечные химические связи — мостики — между

макромолекулами и внутри них. Для этой цели чаще всего ис-

пользуют различные альдегиды, например формальдегид. В ре-

зультате такой обработки образуются межмолекулярные и вну-

тримолекулярные ацетальные связи:

—СНа-СН-СНа—СН-СНа—СН—СНг-СН-

с1н ОН ОН с1н

• . . . -СН2-СН-СН2-СН—СНа-СН-СНа-СН—CHj—СН— . . .

0 О—СН»- -i i ОН

CHj CHg

1 i

. . . —CHa-CH—CH2—СИ—CH2—CH-CHa—(IH-CHj-CH— . . .

OH (i)H o—CH,—

Степень замещения (ацеталирования) колеблется в преде-

лах 35—40 %, т. е. 35—40 % гидроксильных групп оказываются

связанными в результате такой обработки. Остальные 60—65 %

остаются незамещенными, что обеспечивает более высокую (по

сравнению с другими синтетическими волокнами) гидрофиль-

ность волокна. Кондиционная влажность волокна 5 %.

Поливинилспиртовые волокна обладают достаточной проч-

ностью (причем в мокром состоянии потеря прочности не пре-

вышает 10—12%), хорошей устойчивостью к истиранию, высо-

кой устойчивостью к различным химическим веществам. Плот-

ность волокна 1,26—1,3 г/см^. Оно устойчиво к действию

разбавленных кислот, но растворяется в концентрированных сер-

ной, азотной, соляной и муравьиной кислотах. Устойчиво к дей-

ствию растворов щелочей, окислителей, восстановителей, имеет

хорошую светостойкость, устойчиво к моли и плесени. Волокно

характеризуется хорошей термостойкостью, не теряет прочности

при нагревании в течение нескольких часов (при температуре

115 °С) и хорошо выдерживает кратковременную обработку

в сухом состоянии при температуре 180 °С. При нагревании во

влажной среде дает усадку. Температура стеклования 80—

85 °С, размягчения 220, плавления 232—238 °С.

в трикотажной Промышлейности полибинилсйкртовые во=

локна применяются в смеси с другими волокнами для изготов-

ления белья, верхнего трикотажа и чулочно-носочных изделий^

Это одно из наиболее дешевых волокон. В СССР выпускается

нерастворимое волокно под торговым названием винол, главным

образом в виде штапельного волокна. Наиболее широко поли-

винилспиртовые волокна используются в Японии, где выпуска-

ются под торговыми названиями повел, куралон, Кремона и др.

Полиолефиновые волокна. К полиолефиновым волокнам от-

носятся волокна, получаемые из полиэтилена и полипропилена:

(—СН2—СН2—)„ —полиэтилен; (—СНо—СН—)„—полипропилен

СНз

Наиболее широко для производства волокна применяют по-

липропилен. Полипропиленовые волокна формуют из расплава.

Степень полимеризации полимера, применяемого для получения

волокна, около 2000. Высокая регулярность структуры поли-

мера, отсутствие функциональных групп делают его очень плот-

ным. Степень упорядоченности структурных элементов в нем

высока. Полипропиленовые волокна очень прочные, по эластич-

ности уступают только полиамидным волокнам, обладают вы-

сокой хемостойкостью. В воде волокна не набухают, влагосо-

держание при влажности воздуха 65 % составляет всего 0,1 %.

Волокно сильно электризуется.

Полипропиленовые волокна устойчивы к действию кислот и

щелочей, даже концентрированных, но недостаточно устойчивы

к действию кислорода воздуха. К окислителям, применяемым

для отделки волокнистых материалов, достаточно устойчивы.

Основными недостатками полипропиленовых волокон являются

их низкая термо- и светостойкость. Температура плавления по-

лимера 160—165 °С, а размягчения 130—140 °С.

Продолжительное нагревание и действие ультрафиолетовых

лучей приводит к необратимой потере прочности волокна вслед-

ствие термо- или фотоокислительной деструкции полимера. До-

стоинством полипропиленового волокна является его низкая

плотность (0,91—0,92 г/см®), благодаря чему пряжа из поли-

пропиленового волокна имеет высокую объемность и хорошие

теплоизоляционные свойства. Эти свойства в значительной сте-

пени определяют область его применения в трикотажной про-

мышленности.

Полиолефиновые волокна выпускаются под торговыми на-

званиями: полипропиленовые (СССР),прелон (США), мераклон

(Испания), курлен (Великобритания) в виде комплексных ни-

тей и штапельного волокна. Комплексные нити применяют

главным образом для изготовления различных изделий техни-

ческого назначения. Пряжа в чистом виде, а чаще в смеси

с шерстью или другими волокнами применяется для производ-

fli 5 О

СЧ CM

Th cr>

GO ~ —

I I I

t^ (M —

i I

to ira

со"

•e

»•

•4

•u

w q

n n

(V о

3 Ь CO

й H S S

llfi

S CO я H

Он

Продолжение табл. 2

Формула элементарного

звена полимера

Функциональные группы

Нормальная

Температуря

Волокна

Формула элементарного

звена полимера

и связи, определяющие

химические свойства волокна

влажность.

плавления,

°С

Синтетические

полиамидное

(капрон)

полиэфирное (лавсан)

[-NH-(CH2)5-C0]

— fi СО—О—(СН.)2—О-

-NH„;

СООН

—С—О-

4,5

215

0,4—0,5 256

Полиакрилонитрильное

(нитрон)

ПВС (винол)

ПВХ

Полипропиленовое

[_СН2-СН—]

[~СН2-СН-]

он

[-СНз-СН—]

С1

[—СНг—СИ—]

СНз

—СООН

(у сополимера)

-ОН

1—2 Плавится,

разлагаясь

4,5—5 232—238

0,2—0,3 110—130

0,1

160—165

Окончание табл. 2

Волокна

Температура

размягчения,

Плот-

ность,

г/смз

Потеря прочности

после 12 мес

воздействия

атмосферных

условий, %

Устойчивость к воздействию

Органический раствори-

тель, растворяющий

волокно

Волокна

Температура

размягчения,

Плот-

ность,

г/смз

Потеря прочности

после 12 мес

воздействия

атмосферных

условий, %

кислот

щелочей

окисли-

телей

Органический раствори-

тель, растворяющий

волокно

Целлюлозные

хлопок

—

1,5

67 н

—

вискозное

—

1,52

87 Н

—

высокомодульное вис-

—

1,5

—

Н Р

—

козное

Ацетилцеллюлозные

диацетатное

175—190 1,3

—

Н Н

н Ацетон

триацетатное

250 1,33

—

Н Н ОУ Метиленхлорид

Белковые

Метиленхлорид

шерсть

—

1,32

—

Н н

—

шелк

—

1,25

Н н

Синтетические

1,25

полиамидное (капрон)

170

, 1.14

54 (со светоста-

Н у н Фенол, крезол

полиэфирное (лавсан)

230—240

1,38

оилизатором)

50 у

Н у ж-Крезол, трихлорук-

Полиакрилонитрильное 190—250 1,17

(нитрон)

ПВС (винол) 200—210 1,3

ПВХ 75—90 1,5

Полипропиленовое 140 0,9

сусная кислота

УНУ Диметилформамид

Н У У Фенол

У У У Хлорин растворяется

в ацетоне

У У У Ксилол, тетрахлорэти-

лен

Обозначения: Н — неустойчиво; У — устойчиво; ОУ — относительно устойчиво; Р—растворяется.