Искусственный шёлк — обобщённое название группы химических волокон, получаемых путём химической переработки природного целлюлозного или белкового сырья и имитирующих внешний вид, блеск и тактильные свойства натурального шёлка. Вопреки названию, искусственный шёлк не является синтетическим материалом — его производят из возобновляемого природного полимера, чаще всего из древесной целлюлозы.
История и происхождение
Попытки создать материал, способный заменить дорогостоящий натуральный шёлк, начались ещё в XIX веке. В 1855 году французский химик Илер де Шардонне получил первое искусственное волокно из нитроцеллюлозы и представил его на Всемирной выставке в Париже в 1889 году. Однако материал был крайне огнеопасен, и от него быстро отказались. Промышленное производство настоящего искусственного шёлка началось в 1892 году, когда английские химики Чарльз Кросс, Эдвард Бивен и Клейтон Бидл запатентовали вискозный процесс. С этого момента вискозное волокно стало самым распространённым представителем искусственного шёлка. В 1924 году в США был официально принят термин «rayon» для обозначения всех волокон, полученных из целлюлозы химическим способом.
Классификация и сырьё
Искусственный шёлк объединяет несколько видов волокон, различающихся по способу получения и химической природе. Основным источником сырья служит древесная целлюлоза (ель, сосна, эвкалипт, бук), а также хлопковый пух (ли́нтер) и бамбук. В зависимости от технологии выделяют следующие разновидности:
Вискозное волокно
Получают путём обработки целлюлозы щёлочью и сероуглеродом с последующим растворением в разбавленном растворе едкого натра. Образовавшуюся вязкую жидкость (вискозу) продавливают через фильеры в осадительную ванну с серной кислотой. Вискоза составляет до 90 % мирового производства искусственного шёлка. Вискоза может быть модифицирована: высокопрочная вискоза, полинозное волокно (имитация хлопка) и модал (улучшенная мокрая прочность).
Медно-аммиачное волокно (купра)
Целлюлозу растворяют в медно-аммиачном растворе (реактив Швейцера). Волокно формуется в водно-осадительной ванне. Купра отличается тончайшей нитью, высокой равномерностью и характерным «благородным» блеском, за что её называют «японским шёлком». Производство сокращается из-за дороговизны и экологических сложностей регенерации меди.
Ацетатное и триацетатное волокно
Целлюлозу обрабатывают уксусным ангидридом: при полном ацетилировании получают триацетат, при частичном гидролизе — диацетат (собственно ацетатное волокно). В отличие от вискозы, это уже не восстановленная целлюлоза, а её эфир. Ацетатный шёлк обладает термопластичностью, не мнётся, но менее прочен и боится ацетона.
Лиоцелл (Lyocell)
Современное целлюлозное волокно, получаемое прямым растворением целлюлозы в N-метилморфолин-N-оксиде (NMMO) без образования промежуточных соединений. Процесс считается экологически замкнутым — растворитель регенерируется более чем на 99 %. Лиоцелл сочетает мягкость шёлка с прочностью, превосходящей вискозу, особенно во влажном состоянии. Торговая марка Tencel является наиболее известным представителем.
Белковые искусственные волокна
В прошлом существовали волокна из животных и растительных белков: казеиновое (ланитал), соевое, арахисовое (ардил) и зеиновое (викара). В чистом виде они имели резко падающую прочность в мокром состоянии и уступили место целлюлозным. Сегодня белковые волокна вновь вызывают интерес в смеси с целлюлозой для улучшения тактильных свойств.
Технологический процесс (на примере вискозы)
- Подготовка целлюлозы: древесные щепки варят в щелочном растворе для удаления лигнина, отбеливают и сушат.
- Мерсеризация: целлюлозу обрабатывают 18–20 % раствором гидроксида натрия; образуется щелочная целлюлоза.
- Предсозревание: щелочную целлюлозу измельчают и выдерживают при контролируемой температуре для снижения степени полимеризации.
- Ксантогенирование: обработанную целлюлозу вводят в реакцию с сероуглеродом (CS₂), получая оранжевый ксантогенат целлюлозы.
- Растворение: ксантогенат растворяют в разбавленной щёлочи; получается вязкая жидкость — вискоза.
- Созревание вискозы: жидкость выдерживается для стабилизации вязкости и фильтруется.
- Формование: вискозу продавливают через фильеры в осадительную ванну с серной кислотой, сульфатом натрия и сульфатом цинка. Происходит регенерация целлюлозы и вытягивание нити.
- Отделка: промывка, десульфурация (удаление серы), отбеливание, замасливание и сушка.
Свойства и характеристики
Искусственный шёлк обладает рядом отличительных физико-механических и гигиенических свойств. Все они зависят от конкретного типа волокна, но в среднем для вискозных нитей характерны следующие параметры.
| Показатель | Вискоза (искусственный шёлк) | Натуральный шёлк | Хлопок |
|---|---|---|---|
| Плотность, г/см³ | 1,50–1,52 | 1,25–1,37 | 1,50–1,54 |
| Разрывная нагрузка в сухом состоянии, сН/текс | 18–24 | 30–45 | 25–45 |
| Разрывная нагрузка в мокром состоянии, сН/текс | 8–13 | 25–35 | 28–55 |
| Удлинение в сухом состоянии, % | 15–30 | 15–25 | 6–10 |
| Влажность при нормальных условиях, % | 11–13 | 9–11 | 7–8,5 |
| Термостойкость | Разрушается при 180–200 °C | Разрушается при 170 °C | Разрушается при 200 °C |
| Стойкость к УФ-излучению | Средняя, желтеет | Низкая, быстро разрушается | Хорошая |
| Гигроскопичность | Высокая | Высокая | Высокая |
Ключевая особенность вискозного искусственного шёлка — значительная потеря прочности во влажном состоянии, что требует особой осторожности при стирке и носке. Лиоцелл и модал частично решают эту проблему, сохраняя до 85 % сухой прочности в мокром виде. Все виды искусственного шёлка отличаются высокой гигроскопичностью, мягкостью, драпируемостью и отсутствием статического электричества. Они не плавятся, а разлагаются при нагревании, оставляя углистый остаток. Ацетатные волокна, напротив, термопластичны и могут размягчаться при 180–230 °C.
Преимущества и недостатки
- Достоинства:
- Высокая гигроскопичность и воздухопроницаемость; комфорт в жаркую погоду.
- Мягкость, приятный туше и шелковистый блеск без дополнительной обработки.
- Легко окрашивается в яркие, насыщенные цвета благодаря высокой восприимчивости к красителям.
- Не накапливает статическое электричество, не искрит.
- Биоразлагаемость: целлюлозные волокна разлагаются в почве за несколько лет.
- Относительно низкая себестоимость по сравнению с натуральным шёлком.
- Недостатки:
- Потеря прочности в мокром состоянии (особенно у вискозы), что ограничивает возможность частых стирок.
- Склонность к сминаемости и усадке (до 5–8 % при первой стирке).
- Низкая упругость; изделия могут вытягиваться и терять форму.
- Чувствительность к плесени и микроорганизмам во влажной среде.
- Ацетатный шёлк разрушается под действием ацетона и некоторых растворителей.
- При горении выделяет запах жжёной бумаги, но не спекается в капли.
Применение
Искусственный шёлк используется в текстильной и лёгкой промышленности в виде штапельного волокна, филаментных нитей и нетканых материалов. Основные сферы:
- Одежда: блузки, платья, подкладки, бельё, домашний текстиль. Особенно популярны ткани из вискозы, модала и лиоцелла для повседневной и нарядной одежды.
- Технический текстиль: корд для шин, фильтровальные ткани, упаковочные материалы, нетканые салфетки и полотенца.
- Медицина: перевязочные материалы, хирургические нити, вата, влаговпитывающие тампоны.
- Декоративно-интерьерные изделия: портьеры, обивочные ткани, скатерти, искусственный мех.
- Галантерея: ленты, тесьма, подкладочные ткани для сумок и обуви.
Ацетатный шёлк благодаря термопластичности используется для плиссированных и гофрированных изделий, не требующих утюжки. Лиоцелл (Tencel) всё чаще заменяет хлопок в джинсовой одежде и постельном белье благодаря мягкости и прочности.
Маркировка и уход
По международной системе маркировки текстильных волокон вискоза обозначается как VI (viscose), модал — MD (modal), лиоцелл — CLY (lyocell), ацетат — AC (acetate), триацетат — TA (triacetate), купра — CUP (cupro). На этикетках готовых изделий часто встречается надпись «rayon», «viscose», «tencel» или «cupro».
Рекомендации по уходу за изделиями из искусственного шёлка:
- Стирка ручная или в машинке в деликатном режиме при температуре не выше 30–40 °C.
- Использование мягких моющих средств без отбеливателей и энзимов.
- Не выкручивать, не отжимать на высоких оборотах; сушить в расправленном виде на горизонтальной поверхности.
- Глажение с изнанки при низкой температуре (до 150 °C) в слегка влажном состоянии или через ткань.
- Изделия из ацетатного шёлка нельзя чистить ацетоном и растворителями; следует избегать высоких температур при глажении.
- Химчистка допустима, но маркировка должна быть проверена индивидуально.
Экологические аспекты и современные тенденции
Производство традиционной вискозы связано с выбросами сероуглерода и сероводорода, загрязнением сточных вод. Современные заводы внедряют замкнутые циклы регенерации химикатов. Лиоцелл (Tencel) признан одним из наиболее экологичных материалов: процесс использует нетоксичный растворитель, замкнутый на 99,7 %, а сырьём служит быстрорастущий эвкалипт с сертифицированных плантаций. Бамбуковая вискоза, несмотря на маркетинговый образ «экологичности», чаще всего производится по классическому вискозному методу с теми же химическими рисками. Потребительский тренд смещается в сторону модала и лиоцелла как материалов с улучшенными физическими свойствами и меньшим воздействием на окружающую среду.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
