Искусственный шелк формула. Искусственный шелк: описание, состав, свойства, достоинства и недостатки. Виды тканей из шелка

История шелка насчитывает тысячелетия, и всегда его качества ценились очень дорого. Неоднократные попытки создать альтернативу этому уникальному природному волокну увенчались успехом только в начале прошлого столетия. Созданный химиками искусственный шелк, как и его природный прототип, имел в своем составе модифицированную целлюлозу. Хотя такое волокно, полученное в результате химических реакций, и уступало по своим свойствам нити шелкопряда, оно получило широкое распространение ввиду дешевизны и неплохих эксплуатационных свойств.

В настоящее время такая ткань, как шелк искусственный, имеет несколько разновидностей, и свое товарное обозначение для каждой из них. Все они производятся из целлюлозы, и отличаются, в первую очередь, технологиями изготовления, в соответствии с которыми различают:

вискозу;
ацетатный (триацетатный) шелк;
медно-аммиачные волокна.

Названия материалов могут даваться и в соответствии с видом сырья, из которого их изготовляли ( , бамбуковая ткань и т.д). Кроме того, в последнее время возникло и такое понятие, как шелк синтетический, которым называют тонкий и мягкий текстиль на основе полиэстера и полиамида. Строго говоря, это название противоречит существующим правилам, поскольку получение искусственных волокон не включает в себя реакции синтеза. Поэтому, покупая изделие, в описании которого стоит «синтетический шелк», нужно отдавать себе отчет, что добросовестный производитель вряд ли станет его употреблять.

Первый шелковый материал искусственного происхождения был получен в 1902 году.

Сырьем для него является целлюлоза, которую получают из измельченной древесины или отходов переработки хлопка. Целлюлозу обрабатывают раствором едкого натра, затем дисульфидом углерода. В результате образуется клейкая масса, из нее выдавливают волокна, которые затем обрабатывают кислотой. Полученная из таких нитей ткань получила название вискоза (от латинского «viscum» – клей). Другим товарным обозначением этого материала является . Кстати, продавливая этот раствор не через фильеры, а через щель, получают целлофановую пленку.

Вискозная ткань обладает мягкостью, шелковистым блеском, она хорошо впитывает влагу и пропускает воздух . Однако вискозный искусственный шелк сильно сминается, не держит складки и объем, и не слишком прочен, особенно при намокании. Совершенствование технологий производства искусственных волокон привело к получению новых материалов на основе целлюлозы, среди которых наиболее распространенными являются такие:

Модал. Эта ткань изготовляется из особых видов древесина (бука и эвкалипта), отличается упругостью, прочностью и высокими гигиеническими свойствами.
Лиоцелл. Для его изготовления целлюлозу обрабатывают метилморфолиноксидом, в результате чего нити становятся прочными и похожими на природные волокна, однако цена такой ткани достаточно высока.
Сиблон – прочный искусственный шелк из хвойной древесины, который почти не мнется и не дает усадку.

Что такое ацетат?

Ацетатное волокно было получено позднее, чем вискозное. Сырьем для его изготовления также является целлюлоза, однако обработанная уксусной кислотой или уксусным ангидридом («acetum» – латинское «уксус»). Затем полученную ацетилцеллюлозу растворяют в ацетоне, получая или в метиленхлориде с добавкой спирта. Из данных растворов формируют нити для получения соответственно ацетатного или триацетатного шелка, которые мало отличаются по своим свойствам. Эти виды тканей являются блестящими, мягкими, но вместе с тем упругими, хорошо держат складку, и почти не мнутся и не теряют прочность при намокании. Однако они накапливают статическое электричество, негигроскопичны, не переносят высоких температур и растворяются в ацетоне. В настоящее время ацетатный текстиль выходит из употребления, хотя его производство можно отнести к самым «чистым» для искусственных материалов.

Медно-аммиачные ткани

Первые опыты по растворению целлюлозы проводились с использованием аммиака и медного купороса еще в XIX веке. Но получить медно-аммиачное волокно удалось только в 1918 году, уже после того, как была освоена промышленная методика производства вискозы. Однако свойства нитей, полученных таким образом, выгодно отличаются от остальных искусственных волокон и максимально близки к натуральному прототипу. Полученная из них (от латинского наименования меди), обладает такими характеристиками:

высокий уровень мягкости и гладкости;
свойство терморегуляции при любой температуре;
эластичность и формоустойчивость;
гигроскопичность;
воздухопроницаемость;
высокая прочность, которая, впрочем, снижается при намокании;
стойкость окраски.

Купра стоит дорого и считается элитной, а ее производство относится к экологически вредным и имеет ограниченный характер.

Как отличить подделку?

Разница в стоимости шелковых материалов нередко приводит к их фальсификации. Для того, чтобы отличить одну разновидность от другой, недостаточно руководствоваться тактильными ощущениями (хотя они также могут многое подсказать). Наиболее надежный способ – поджечь выдернутое волокно. Синтетическая нить будет плавиться. Искусственный материал любого вида загорится, издавая запах горящей бумаги. Если же вы имеете дело с природным волокном, от пламени будет исходить запах горящих волос или рога.

Первые шелковые ткани были весьма редки и дорогостоящи, поэтому их носили только правители и члены их семьи. По всей вероятности, внутри дворца они облачались в белые одежды, а на торжественных выходах – в . С расширением производства шелк постепенно стал доступен двору, а затем и более широким слоям населения.

Постепенно в Китае зародился настоящий культ шелка. В старых китайских текстах упоминается о жертвоприношениях Богу шелкопряда, а также о священных тутовых рощах и почитании отдельных тутовых деревьев.

Уже в эпоху Сражающихся Царств (475-221 до н.э.) шелк и изделия из шелка повсеместно распространились в Китае практически во всех слоях населения. Мэн-цзы (372-289 до н. э.), «Второй совершенномудрый», предлагал по периметру «колодезных полей» высаживать тутовые деревья, чтобы стар и млад ходили в шелковых одеждах.

Шелк широко применялся в хозяйстве. Помимо использования в качестве ткани для одежды и вышивки, из него изготовляли струны для музыкальных инструментов, тетивы для луков, делали лески рыбной ловли и даже бумагу. Во времена правления династии Хань (206 до н.э. – 220 н.э.) шелк стал своего рода универсальным денежным эквивалентом: крестьяне платили налоги зерном и шелком, чиновникам государство платило также шелком.

Ценность шелка рассчитывалась исходя из его длины и была приравнена к золоту. Шелк стал, фактически, валютой, использовавшейся при расчетах с другими странами. О важной роли шелка в китайской культуре свидетельствует и тот факт, что из 5 тысяч наиболее употребительных около 230 имеют ключ «шелк».

Технологии шелководства, вышивки, окрашивания тканей быстро совершенствовались. Это продолжалось вплоть до периода правления династии Тан (618-907).

Объемы и качество шелковой продукции постепенно увеличивались. Яркость красок, богатство и совершенство вышивки поражали. Со II в. до н.э. была налажена внешняя торговля – знаменитый Шелковый Путь. Ключевую роль в этом процессе сыграл Чжан Цянь 张骞 (?-114 до н.э.), китайский дипломат и путешественник, открывший для Китая и китайской торговли страны Центральной Азии. По караванным путям, часть которых существовала и прежде, на Запад отправились караваны, груженные китайскими товарами.

Впрочем, ряд исторических и археологических фактов свидетельствуют, что в других странах о китайском шелке узнали намного раньше. Так, в одной из египетских деревень недалеко от Фив и в Долине Царей были обнаружены женские мумии, обернутые в шелковые ткани, датируемые XI в. до н.э. Вероятно, это наиболее ранняя находка.

После воцарения династии Тан (618-907) были основаны специальные ткацкие мастерские, первоначально производившие церемониальные головные уборы, а позднее – разноцветные шелковые ткани. Ткани окрашивались растительными красителями: цветами, листьями, корой, корнями растений. Главные ткацкие центры располагались на территории современных провинций Хэнань, Хэбэй, Шаньдун и Сычуань. Танская эпоха – время интенсивной торговли шелком, он обнаружен на территории современного Синьцзяна, Турфана, Таджикистана и даже на Северном Кавказе.

Греки и римляне называли Китай «Страной шелка» – Серика. Среди знати шелк пользовался огромной популярностью. Он стоил чрезвычайно дорого, но, тем не менее, его охотно покупали. Цена могла доходить до 300 динариев – зарплаты римского легионера за целый год! Импорт шелка стал уже угрожать самой экономике Римской империи. В 380 году римский историк Аммиан Марцеллин (ок. 330-после 395) писал, что «использование шелка, которое когда-то было ограничено только знатными, сейчас распространилось на все классы без различия, даже на самые низшие» .

Варвары также были пленены этим удивительным материалом. Гот Аларик, захвативший Рим в 409 году, потребовал, среди всего прочего, 4000 шелковые туники.

Однако тайна изготовления шелка долгое время оставалась неразгаданной. Предлагалось множество фантастических объяснений. Так, Вергилий (I в. до н.э.), например, полагал, что шелк изготовлен из начеса с листьев. Греческий историк Дионисий (I в. до н.э.) считал, что шелк сделан из цветов. Высказывалось предположение, что блестящие шелковые нити растут на деревьях, или что его создавали огромные жуки, или он сделан из пуха птиц. Римский историк IV в. Аммиан Марцеллин представил такое объяснение: «Шелковые ткани сделаны из почвы. Китайская почва мягкая, как шерсть. После полива и особой обработки она может быть использована для формирования шелковых нитей» .

Китайцы рьяно оберегали секрет изготовления шелка. Любого, кто пытался перевести за границу яйца, личинки, коконы шелкопряда, казнили. Тем не менее, в Корее, а затем и в Японии узнали тайну производства шелка. Считается, что в Корею около II в. до н.э. его привезли сами китайцы, эмигрировавшие туда. На Японских островах шелк появился в III н.э. Затем, в IV веке, шелковое производство было налажено в Индии.

Существует несколько легенд, повествующих о том, как технология изготовления шелка стала известна в других странах. Согласна одной из них, китайская принцесса была помолвлена с принцем Хотана. Её жених пожелал, чтобы его невеста привезла с собой семена тутового дерева и личинки шелкопряда. По другой версии, сама принцесса захотела привезти их на свою новую родину. Она спрятала семена и личинки в своей пышной прическе и вывезла их за пределы Китая. Произошло это около 440 года. А оттуда уже секрет производства шелка распространился по всему миру.

Согласно другой полулегенде-полуистории, секрет разгласили два несторианских монаха. Около 550 года они тайно в своих полых бамбуковых посохах привезли яйца шелкопряда и семена тутовника византийскому императору Юстиниану I (483-565).

Тем самым Византия стала первой страной, входящей в западный мир, где появилось своё шелководство. Церковь и государство создавали свои шелковые мастерские, монополизировав производство и рьяно охраняя секрет его изготовления. В VI веке персы освоили искусство шелкоткачества и создали свои собственные шедевры.

Католические прелаты носили богатые шелковые одеяния, им украшали алтари. Постепенно мода на шелк распространилась среди знати. В VIII-IX веках шелк стали производить в Испании, а спустя четыре столетия шелк успешно производился городами Апеннинского полуострова, несколько городов которой дали свое имя тканям. Считается, что итальянский шелк берет свое начало от двух тысяч искусных мастериц, вывезенных в XIII веке в Италию из Константинополя.

Сегодня шелк производят во многих странах мира: в Китае, Италии, Индии, Испании, Франции. Но по-прежнему Китай – крупнейший на мировом рынке экспортер шелка-сырца и шелковой продукции.

Технология производства шелка

Веками шелк оставался для большинства стран мира роскошным товаром, за который отдавали последние деньги. Производство шелка - очень долгий и кропотливый процесс, который требует постоянного внимания. В настоящее время ряд процедур автоматизирован.

В течение столетий шелководство развивалось и совершенствовалось, превратившись в точную науку. Но даже сейчас технология получения шелка базируется на старых методах.

Шелк получают из коконов шелковой моли. Существует множество разновидностей дикой шелковой моли. Но только одна из них стала прародительницей знаменитой Bombyx mori — слепой, бескрылой моли, из которой получают лучший шелк. Предполагают, что она произошла от Bombyx mandarina mori — дикой шелковой моли, обитающей на белых тутовых деревьях только в Китае. В процессе селекции она потеряла свою способность к полету и может только есть, спариваться, производить потомство и вырабатывать шелковые волокна.

Помимо этого, существует в природе еще один вид моли – Antheraea mylitta , также производящий шелковое волокно, но более грубое. Получаемые из него нити называют тусса.

Самка Bombyx mori , вылупившись из кокона, спаривается с самцом. После этого в течении 4-6 дней она откладывает до 500 и более яиц, и вскоре после этого погибает. Для дальнейшего использования отбираются только здоровые яйца. Они сортируются и тестируются на инфекцию. Больные яйца сжигают. Яйца шелкопряда очень мелкие и легкие – вес сотни едва ли достигает 1 грамма. Они содержатся при температуре около 18 градусов по Цельсию, постепенно увеличивая её до 25 градусов Цельсия.

Приблизительно на седьмой день вылупляются маленькие червячки, размер которых не превышает 2 мм. Именно эта личиночная стадия моли и называется, собственно, шелкопрядом. Дальше на протяжении месяца шелкопряды постоянно едят, увеличивая свой вес и размер. Так, в возрасте 4-5 недель их длина достигает 3 см и более, а вес за это время увеличивается в тысячи раз!

Питаются они исключительно листьями тутового дерева, которые для них собирают и отбирают вручную, а затем размельчают. Кормление происходит регулярно, день и ночь. В это время тысячи кормящихся червяков содержатся в специальных поддонах, которые ставятся один на другой.

В помещении, где содержатся червяки, поддерживается постоянный температурный режим и влажность. Они должны быть защищены от любых колебаний внешней среды, как: громких звуков, сквозняков, сильных запахов продуктов и даже пота. От тысяч челюстей, перемалывающих листья тутовника, стоит постоянный гул, напоминающий звук сильного дождя, барабанящий по крыше. За это время червяки несколько раз линяют, постепенно меняя свой цвет с серого на бледно-розовый.

Наконец, приходит время свивать кокон. Шелкопряд начинает волноваться, трясти головой вперед-назад. Гусениц помещают в отдельные отсеки. С помощью двух специальных желез – фильер, — червяки начинают производить студенистую субстанцию, которая затвердевает при контакте с воздухом. Вещество, которое вырабатывают шелкопряды, включает в себя два основных компонента. Первый – фиброин, нерастворимое протеиновое волокно, составляющее 75-90% выработки. Второй – серицин, клейкое вещество, предназначенное для скрепление волокон кокона. Помимо них присутствуют также жиры, соли, воск.

За три-четыре дня шелкопряды свивают вокруг себя кокон, помещая себя внутри его. Они становятся похожи на белые пушистые вытянутые клубки. В это время коконы сортируют по цвету, размеру, форме и др.

Затем проходит еще 8-9 дней, и коконы готовы к раскручиванию. Если упустить время, то куколка превратится в моль и прорвет кокон, повредив целостность нити. Поэтому куколку сначала надо умертвить. Для этого её подвергают тепловому воздействию, после чего кокон опускают в горячую воду, чтобы растворить клейкое вещество серицин, скрепляющее нити. В этот момент удаляется только незначительная его часть, около 1%, но этого достаточно для того, чтобы можно было размотать нить.

После этого находят конец нити, проводят ее через фарфоровый глазок и осторожно начинают раскручивать, наматывая на шпульку. Каждый кокон производит нить длиной, в среднем, от 600 до 900 метров, а отдельные особи – до 1000 и более метров!

Затем вместе скручивают 5-8 нитей, чтобы получить из них одну нить. Когда какая-то из нитей заканчивается, к ней скручивается новая, и таким образом формируется очень длинная нить. Серицин способствует прилипанию одной нити к другой. Полученный продукт – шелк-сырец, сматывается в мотки пряжи. В настоящее время этот процесс автоматизирован.

Мотки пряжи шелка-сырца сортируют по цвету, размеру и другим характеристикам. Затем шелковые нити снова крутят для достижения ими однородной структуры и плотности. На этой стадии можно скручивать и разные пряжи, чтобы получить затем разные текстуры ткани. Далее нити пропускают через специальные ролики. После этого пряжа поступает на ткацкую фабрику.

Здесь пряжу снова замачивают в теплой мыльной воде. Происходит рафинирование, в результате чего вес пряжи уменьшается приблизительно на 25%. После этого пряжа приобретает сливочно-белый цвет и далее может быть окрашена и подвергнута дополнительным процессам обработки. Только после этого можно приступать к изготовлению ткани.

Шелковые волокна, которые не пошли на прядение нитей, например, от разрушенных коконов, порванные концы и др., можно также скручивать в нити, наподобие тех, что получают из хлопка или льна. Качество этого шелка ниже, он имеет тенденцию к слабости и нечеткости. Его можно пустить, например, на изготовление шелкового одеяла.

Интересная статистика: на шелк для мужского галстука требуется, в среднем, 111 коконов, а на шелк для пошива женской блузки - 630!

Несмотря на то, что сейчас появилось множество искусственных волокон – полиэстер, нейлон и др., ни одно из них не может сравниться по качеству с настоящим шелком. Шелковые ткани согревают в прохладную погоду и холодят в жару, они приятны на ощупь и приятны глазу. Кроме того, шелковая нить более прочная, чем стальная нить равного диаметра!

В заключение — небольшое стихотворение о трудностях разведения тутового шелкопряда:

养蚕词
Yăng cán cí
Песня-цы о вскармливании шелкопряда

作者：缪嗣寅
Zuòzhě: Miào Sìyín

蚕初生，
Cán chū shēng
[Когда] шелкопряд родится,

采桑陌上提筐行；
Cǎi sāng mò shàng tí kuāng xíng
Собираю тутовые листья, по меже с корзиной иду;

蚕欲老，
Cán yù lǎo
[Когда] гусеница шелкопряда готовится созреть,

夜半不眠常起早。
Yèbàn bù mián cháng qǐ zǎo
Глубокой ночью не сплю и часто встаю спозаранку.

衣不暇浣发不簪，
Yī bù xiá huàn fà bù zān
Одежду нет времени постирать и волосы не укладываю,

还恐天阴坏我蚕。
Hái kǒng tiān yīn huài wǒ cán
А еще боюсь, что дождливая погода попортит моих шелковичных червей.

回头吩咐小儿女，
Huítóu fēnfù xiǎo nǚ’er
Оглянувшись, поучаю маленькую дочь,

蚕欲上山莫言语。
Cán yù shàng shān mò yányŭ
[Когда] гусеницы шелкопряда собираются подняться [чтобы выделить шелк], не смей разговаривать!

ИСКУССТВЕННЫЙ ШЕЛК , непрерывная нить, получаемая синтетическим путем и представляющая собой материал для производства тканых, трикотажных и др. изделий.

История . Идея искусственного получения нити наподобие выпускаемой шелкопроизводящими органами червя издавна занимала умы ученых и исследователей. Впервые эта мысль была высказана еще в 1667 г. Р. Гуком в его «Микрографии». Несколько позднее эту же мысль более подробно развил Реомюр (1683-1757 гг.). Лишь сто лет спустя появился вновь интерес к идеям, высказанным впервые Гуком и Реомюром. В 1842 г. манчестерский фабрикант шелка Л. Швабе выставил модель первой машины для искусственной нити, а равно полученные на этой машине образцы. Значительный шаг вперед был сделан Аудермарсом из Лозанны, который в 1855 г. взял в Англии патент на изготовление искусственных нитей из коры тутового дерева. Способ Аудермарса состоял в превращении целлюлозы коры тутового дерева, путем обработки ее азотной и серной кислотами, в нитроклетчатку, которая затем растворялась в смеси алкоголя и эфира; в раствор прибавлялось небольшое количество каучука. Погружая в этот раствор иголку и вытаскивая ее, Аудермарс получал нить.

При испарении алкоголя и эфира на воздухе нить отвердевала. Через два года после Аудермарса Юз (Hughes) в Манчестере предложил способ получения шелковых нитей из желатины. В 1862 г. француз Озанам получил лабораторным путем искусственную нить, пропуская прядильный раствор под давлением через очень тонкие отверстия. Следующим важным этапом в истории искусственного волокна был 1877 г., когда англичанин Суон (Joseph Wilson Swan) получил искусственную нить из раствора нитроцеллюлозы в уксусной кислоте. Все эти работы имели лишь предварительный характер и не разрешали проблемы получения искусственного волокна; ее суждено было разрешить французскому ученому Илеру Шардоне (1839-1924 гг.). Способ Шардоне состоял в том, что он растворял около 3 г нитроцеллюлозы в 100 г смеси равных частей алкоголя и эфира, полученный раствор профильтровывал и затем пропускал его через стеклянную трубку с тонким наконечником (диаметр 0,1 мм). Раствор поступал в резервуар, наполненный водой, подкисленной 0,5% азотной кислоты. Способ Шардоне, имея исходным материалом дорогое хлопковое волокно, хотя и в виде отбросов, а также дорого стоящие химические материалы - спирт и эфир, которые регенерировались в небольшом %, не мог дать достаточно дешевого рыночного продукта. В результате поисков более дешевого и совершенного способа был предложен медноаммиачный способ получения искусственной нити. Еще в 1857 г. Швейцер нашел, что целлюлоза растворима в аммиачном растворе окиси меди (швейцеров реактив). В 1897 г. медноаммиачный шелк был получен фабричным путем; вскоре, однако, у него появился серьезный конкурент - вискозный шелк. В1892 году английские ученые Кросс, Беван и Билль получили патент на новый способ изготовления растворов целлюлозы. Эти ученые, обрабатывая целлюлозу едкой щелочью, получали щелочную целлюлозу (алкалицеллюлозу), которая после процесса созревания и обработки сероуглеродом давала ксантогенат целлюлозы, обладающий способностью растворяться в воде со щелочью. Раствор получил название вискозы. Исходным материалом для вискозного производства является целлюлоза древесины, которая значительно дешевле целлюлозы, получаемой из волокна, да и все основные химические материалы вискозного производства дешевле, чем в предыдущих двух способах. Благодаря этому вискозный способ очень быстро получил распространение и в настоящее время занимает доминирующее положение в производстве искусственного шелка. При всех своих достоинствах - дешевизне и сравнительной простоте производства - вискозный шелк имеет крупный недостаток - неустойчивость к влаге: волокно во влажном состоянии теряет крепость на разрыв и растяжимость. Некоторое разрешение этого вопроса дал четвертый способ получения искусственного волокна из ацетилцеллюлозы - так называемый ацетатный шелк. В 1869 г. Шютценбергер и Наудин получили ацетат целлюлозы. Однако первый патент на получение искусственного волокна по этому способу был взят в 1894 г. Кроссом и Бевапом, которым и принадлежит честь изобретения фабричного способа получения ацетатцеллюлозы. Особенное развитие производство ацетатного шелка получило после войны 1914-18 гг. Представляя собою сложный эфир клетчатки, ацетатный шелк по своим механическим и физическим свойствам значительно превосходит все остальные виды искусственного волокна и потому имеет в будущем большие перспективы; однако, сложность производственных процессов, недостаточная научная разработка вопросов ацетилирования клетчатки и, наконец, высокая стоимость ацетатного шелка задерживают развитие этого способа. В настоящее время применяются четыре основных способа производства искусственного шелка: 1) нитроцеллюлозный, 2) медноаммиачный, 3) вискозный и 4) ацетатный. Доминирующее положение занимает, как уже сказано, вискозный способ, по которому вырабатывается в настоящее время до 88% всего искусственного волокна, тогда как по нитроцеллюлозному производится лишь 7,5%, по медноаммиачному - 1,5 % и по ацетатному - 3%. Все перечисленные способы производства имеют исходным материалом целлюлозу, хотя и было много попыток применения других материалов, но без практических результатов.

Техника производства искусственного шелка . Процесс производства синтетической нити заключает в себе три стадии: 1) приготовление прядильного раствора, 2) прядение нити (процесс волочения), 3) приведение полученной нити в готовый вид (размотка, беление, крашение и пр.). В качестве прядильного раствора, как уже упомянуто, в настоящее время употребляются исключительно растворы целлюлозы и ее соединений или в виде гидрата целлюлозы, по химическому составу близко стоящего к чистой целлюлозе, или в виде сложных эфиров целлюлозы. Целлюлоза, или клетчатка, представляет собой углевод, являющийся главной частью клеточных стенок растительной ткани и придающий ей устойчивость. Целлюлоза не растворима в воде, но растворяется в концентрированном водном растворе хлористого цинка и в аммиачном растворе окиси меди (раствор Швейцера). Она очень стойка по отношению к химическим воздействиям. При действии концентрированных растворов щелочей образуются гидраты целлюлозы вида (C 6 H 10 O 5) 2 NaOH, которые являются промежуточными продуктами в вискозном производстве. При действии воды на гидрат целлюлозы щелочь отщепляется, и целлюлоза восстанавливается, но с несколько иными свойствами, чем исходный материал: с большей гигроскопичностью, с большей поглощательной способностью красителей и с более высокой способностью к гидролизу. По отношению к кислотам целлюлоза менее постоянна. Имея свободные гидроксильные группы, целлюлоза при действии сильных кислот или их ангидридов в присутствии катализатора может давать сложные эфиры кислот, получившие большое применение в технике. Так, при обработке смесью серной и азотной кислот целлюлоза дает сложные эфиры азотной кислоты, которые носят название нитроклетчатки. Продукт более низкой нитрации растворим в смеси алкоголя с эфиром - коллодийная вата (целоксилин), которая является исходным материалом, для приготовления искусственного шелка по способу Шардоне. При обработке, целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии катализатора (серной кислоты или хлористого цинка) получаются уксусные эфиры целлюлозы, или ацетилцеллюлоза, служащая для приготовления искусственного шелка по ацетатному способу. Следует отметить еще одну очень важную реакцию целлюлозы: при действии сероуглерода на целлюлозу, предварительно обработанную щелочью (алкалицеллюлозу), получается ксантогенат целлюлозы, водный раствор которого получил название вискозы, дающей вискозный шелк.

В производстве искусственного шелка пока получили применение лишь хлопковое волокно - в виде короткого волокна (линтера), получающегося при джинировании хлопка, или в виде угаров хлопкопрядильного производства - и сульфитная целлюлоза древесины. Хлопковое волокно в среднем содержит (по Георгиевичу) (в %):

Лучшие сорта сульфитной целлюлозы в абсолютно сухом состоянии содержат (по Эггерту) (в %):

Были предложены многие другие материалы, как солома, стебли конопли, рами и др. растений, но они практического применения для этой цели не получили. Из физических свойств целлюлозы особенно важными для производства искусственного шелка являются: способность быстро впитывать химические растворы, что ускоряет процессы производства шелка и крашения, и определенная вязкость раствора (вискозность). Низкая вискозность (что бывает при сильно расщепленной молекуле целлюлозы, когда образуются уже окись и гидроокись целлюлозы) дает нить слабую и неудовлетворительного качества; с другой стороны, растворы с большой вискозностью с трудом проходят через отверстия фильтров при прядении.

Сульфитная целлюлоза поступает на фабрики искусственного шелка в виде листов картона с 12-13% влажности и, будучи высушена, непосредственно идет в производство. Применение хлопкового волокна для производства искусственного шелка требует предварительной тщательной его очистки как механической, так и химической. Первая состоит в том, что хлопковое волокно для очистки и взрыхления пропускается через волчок, затем через трепальную машину и, наконец, через щипальную машину. Химическая очистка заключается в кипячении хлопкового волокна в течение нескольких часов в 2-3 %-ном растворе соды; в случае сильного загрязнения волокна в раствор соды прибавляют 2-3% едкого натра. После варки волокно отбеливается и после кисловки и тщательной промывки высушивается.

Процесс приготовления прядильного раствора изменяется в зависимости от способа приготовления шелка. Общим при изготовлении прядильного раствора для всех видов искусственного шелка является процесс фильтрования раствора для удаления из него всех нечистот и твердых частиц, а также пузырьков воздуха. Для фильтрования растворов, применяются камерные фильтры (фиг. 1, 2).

В качестве фильтрующего слоя применяют шерстяные и хлопчатобумажные ткани, а также вату; для прядильного раствора медноаммиачного шелка раньше пользовались песочными фильтрами, а в настоящее время применяют сита из железной или никелевой проволоки. В виду больших требований, предъявляемых к чистоте прядильного раствора, его приходится пропускать через фильтры несколько раз. Удаление из раствора пузырьков воздуха осуществляется во время процесса созревания раствора и нахождения его в течение нескольких дней в больших баках.

Прядение . Прядение искусственного волокна может производиться сухим или мокрым способом, при чем, в зависимости от готового фабриката, прядильные машины разделяются на следующие группы: 1) для искусственного шелка, 2) для короткого волокна, 3) для искусственного конского волоса. В основном прядильные машины состоят из чугунной станины, на которой укреплены: 1) приспособления для подведения прядильного раствора, состоящие из труб, насоса, фильтра и отверстий для пропуска прядильного раствора; 2) приспособления для восстановительной ванны, состоящие из корыта и системы труб; 3) прибор для наматывания нити. В машинах для сухого прядения первые два приспособления отпадают.

Прядильный раствор может поступать из баков в машину тремя способами: 1) под давлением сжатого воздуха, 2) под гидравлическим давлением, 3) с помощью нагнетающего насоса. Наибольшее распространение получил последний способ.

Практика производства показала, что помимо общего механизма, нагнетающего прядильный раствор ко всем машинам, необходимо ставить у каждой прядильной фильеры (аппарат, пропускающий прядильный раствор в восстановительную ванну) отдельные насосы, регулирующие подачу раствора. Работа этих насосов имеет исключительное значение в деле получения равномерной нити. В настоящее время наибольшее распространение имеют поршневые прядильные насосы системы Тетлей и Клейтон (Tetlay & Clayton), разработанные ими для английской фирмы S. Courtauld & Со., и насосы с зубчатой передачей, основанные на принципе подачи прядильного раствора вращением двух хорошо пригнанных друг к другу зубчатых колес. Наибольшее распространение получил насос конструкции Кютнера (фиг. 3 и 4), состоящий из пары зубчатых колес b и с, заключенных в коробке а.

Зубчатка b сидит на валу d и получает вращение от зубчатки е. Зубчатка с самостоятельного вращения не имеет и получает его от зубчатки b. Прядильный раствор поступает через отверстие i, канал h и отверстие g к месту сцепления шестерен b и с и через отверстие j, канал к и отверстие m подается фильере. Новейшие конструкции зубчатых насосов позволяют очень точно устанавливать и изменять расстояние между зубчатками b и с и точно регулировать тонину нити. Техническая нить искусственного шелка состоит не из одной, а из нескольких элементарных нитей и м. б. дана одной или несколькими фильерами. В виду этого фильеры м. б. с одиночным отверстием или с группой отверстий.

Первые дают только одну элементарную нить, и для получения одной технической нити необходимо столько фильер, сколько элементарных нитей в одной технической нити.

Сложность такого аппарата является главным недостатком системы одиночных фильер, но они имеют некоторые преимущества, т. к. дают возможность выключать загрязненные фильеры, не нарушая работы других фильер. Все же наиболее распространены групповые фильеры, которые представляют собой цилиндр небольшой высоты, дно которого усеяно концентрически расположенными отверстиями. Число отверстий и их диаметр находятся в зависимости от тонины нити и числа элементарных нитей в составе технической нити. Число отверстий варьирует в настоящее время в пределах от 22 до 100; диаметр отверстия обычно бывает от 0,05-0,1 мм, доходя для очень тонких нитей даже до 0,025 мм. Фильеры делаются из стекла, платины, золота, сплава золота с платиной или палладием. Наилучшими считаются платиновые фильеры. Попытки готовить фильеры из других металлов - серебра, никеля, молибдена, тантала - не дали положительных результатов.

В стремлении усовершенствовать прядильный процесс, облегчить образование нити в восстановительной ванне, дать возможность лучшей регулировки тонины нити и лучшей крутки нити во время ее образования было предложено много различных конструкций фильер. Общество Линкмейер (Linkmeyer) предложило фильеру, в которой прядильный раствор, выходя из нее, непосредственно охватывается раствором восстановительной ванны (фиг. 5). Бернштейн предложил фильеру, в которой регулировка тонины нити осуществляется при помощи двух диафрагм - одной неподвижной, другой подвижной. Вращением последней можно регулировать открытие отверстий первой от наибольшей их величины до полного закрытия. Для сообщения нити крутки во время ее образования было предложено большое число вращающихся фильер. Наиболее усовершенствованная конструкция такой фильеры принадлежит фирме Тетлей и Клейтон (фиг. 6). На пути между фильерой и намоткой нить проходит ряд направляющих роликов и других приспособлений (фиг. 7). Водки д. б. сделаны из гладкого материала, который не расщеплял бы нить. Наилучшим для них материалом следует признать стекло и фарфор. Для облегчения движения нити ее направление должно совпадать с направлением движения жидкости в восстановительной ванне.

Для наматывания нити применяются три типа приспособлений: бобины, мотовила, центрифуги. Наиболее старой системой, которая применяется и в настоящее время, является бобина (фиг. 8, 9).

При бобинной системе нить наматывается на полый цилиндр, сделанный из фарфора, стекла, целлюлоида, каучука, дерева, папье-маше или металла; из металлов наибольшее распространение получил алюминий. Бобины из металла и папье-маше покрываются лаком. Бобины обыкновенно снабжаются небольшими заплечиками для предохранения нити от сползания или повреждения ее при последующей обработке.

Длина бобин колеблется от 12 до 50 см; наиболее употребительная длина 16-20 см. Для грубых нитей, например, для искусственного конского волоса, употребляются бобины длиной до 100 см. Диаметр бобины обычно равен половине ее длины. Для удобства дальнейшей обработки нити на одну бобину наматывают не более 20-30 г. Бобина на машине не имеет собственного вращения и получает его от соприкасающегося с ней валика, который имеет самостоятельное вращение. Мотовила (фиг. 10) употребляются лишь в прядении грубых нитей, не требующих крутки, например, синтетический конский волос.

Как правило, для каждой нити имеется отдельное мотовило, но иногда встречаются мотовила на 2-10 нитей. Центрифуги (фиг. 11 и 12) благодаря своей большой производительности, а также способности давать нити большую крутку, получили очень большое распространение.

Принцип, по которому они построены, состоит в том, что нить, попадая на дно быстро вращающегося цилиндра, благодаря центробежной силе прибивается к его стенке и получает натяжение; вместе с тем этот прибор сообщает нити крутку: выходящая из фильеры нить, падая в коробку отвесно и делая затем угол около 90°, получает крутку, равную N:V, где N - число об/сек. центрифуги, а V - скорость подачи нити (в м/сек). Диаметр центрифуги - 15-21 см. Первоначально центрифуги делались исключительно из алюминия, и для прочности внутренняя стенка их покрывалась лаком или снабжалась стеклянными или эбонитовыми вкладышами. В настоящее время получили большое распространение бакелитовые горшки. Очень важным вопросом является способ вращения центрифуги. Для получения большого числа оборотов (до 5000 об/мин.) центрифуги должны быть хорошо отбалансированы, и скорость вращения должна легко поддаваться регулированию. В свое время были предложены различные способы привода: шестерни, фрикционные шкивы, ременная передача, электромагниты, отдельные моторы и отдельные турбинки для каждого веретена центрифуги. В настоящее время применяются: ременная передача как наиболее простая, дешевая и дающая сравнительно спокойное вращение и система отдельных моторов, более дорогая, но зато наилучшая в смысле равномерности вращения и легкости регулировки. Из указанных систем в производстве искусственной нити в настоящее время имеют наибольшее применение бобинная и центрифугальная системы. Первая система проще в смысле аппаратуры и обслуживания, дешевле по оборудованию и применяется преимущественно для шелка тонких титров - 150 и тоньше. Преимуществом центрифугальной системы является ее высокая производительность.

После прядения нить искусственного шелка подвергается целому ряду операций: промывке, сушке, крутке, размотке в мотки, белению, крашению, мягчению, аппретуре; кроме того, необходимо, смотря по способу производства, денитрировать ее (при нитропроцессе), освободить от меди (при медноаммиачном способе) или от серы (при вискозном способе); иногда бывает необходимо еще придать ей большую устойчивость против влаги. Первая мойка обычно проводится или на бобинах в специальных аппаратах или в виде мотков в больших барках. Из применяемых для этой цели аппаратов следует указать на аппараты системы Кютнера, Фремери и Урбана и Пинеля. Сушка производится не до конца; 8-10% влажности необходимо оставить в нити; это придает ей эластичность, сохраняя крепость, и облегчает перемотку. Шелк, предназначенный для крутки, перематывается обычно на шпули, так как на крутильной машине веретена вращаются с большою скоростью и их вес должен быть возможно малый. Для крутки употребляются большей частью многоэтажные крутильные машины того же типа, что и для натурального шелка. Для дальнейшей обработки искусственный шелк перематывается в мотки на обыкновенных мотальных машинах. Беление искусственного волокна м. б. проведено различными способами. Наиболее дешевым является беление хлорной известью, но известь вредно действует на волокно, особенно при нитроцеллюлозном способе. Хорошие результаты дает беление Н 2 О 2 . Удобен также способ беления с помощью электролиза. Беление производится как в отдельных барках, так и в закрытых аппаратах с постоянной циркуляцией раствора. Прибавление нейтрального раствора к белильному раствору действует очень хорошо на процесс беления, ускоряет его и придает шелку мягкость и лучшее туше. Рекомендуется также перед белением мыльная ванна (температура 60°С) в течение 30 мин., но эту ванну можно применять и после беления. После беления материал подвергается кисловке. Для кисловки применяют различные кислоты: серную, соляную, уксусную, азотную. Самой дешевой является обработка серной кислотой. Азотная и уксусная кислоты обладают способностью придавать шелку скрип, характерный для натурального шелка. Преимущество соляной кислоты в том, что она м. б. очень быстро удалена водой. После кисловки шелк хорошо промывается, отжимается и высушивается. Вторая сушка шелка - в мотках - проводится также в автоматических сушилках системы Гааса (фиг. 13). Важным моментом при сушке является температура. Высокая температура придает шелку больше блеска, но понижает его механические свойства. Для получения лучшего блеска иногда производят первую сушку (до беления) с натяжением. В настоящее время существуют аппараты, в которых все перечисленные процессы - беление, кисловка, промывка и сушка - идут непрерывным потоком и материал движется в машине автоматически, но они большого распространения пока не получили.

Из механических способов отделки искусственный шелк подвергается шевелированию и каландрированию. Первая операция состоит в том, что моток шелка надевается на крюк и сильно скручивается при одновременной вытяжке. Каландрирование производится на каландрах со стальными полированными вальцами.

Недостаточная крепость шелка на разрыв, в особенности в увлажненном состоянии (главный его недостаток), побудила многих исследователей искать способ увеличения крепости нити путем прибавления различных веществ в прядильный раствор. Так, было предложено прибавлять в прядильный раствор скипидар, эфирные масла и пр. Барди предложил обрабатывать шелк 50%-ным раствором серной кислоты при 15-20°С. Другие предлагали удалять влагу из нити, в предположении, что при этом дериваты целлюлозы - полигидроцеллюлоза и гидроцеллюлоза - должны восстановиться в целлюлозу. В качестве поглощающих влагу веществ служили алкоголь, эфир, бензол, сероуглерод, хлористый кальций. Было предложено также пропитывать нить раствором каучука. Но и этот способ не получил распространения в виду того, что он сильно удорожал, производство искусственного шелка.

Последней операцией, и весьма ответственной, является сортировка. Она производится вручную, на глаз и наощупь, причем сортировщица перебирает руками весь моток. Наиболее простой сортировкой является распределение на 3 сорта и на отброс. К первому сорту относится шелк, который имеет согласную по тонине, гладкую, нерасщепленную нить, отличается чистотой, хорошим блеском и равномерной окраской, шелковист наощупь. Каждая из заграничных фабрик имеет свою особенную сортировку, обычно более чем на 3 сорта.

I. Нитрошелк . Производство нитрошелка распадается на 4 стадии: а) получение нитроцеллюлозы, б) растворение нитроцеллюлозы и получение коллодия, в) получение нити, г) денитрация нити и дальнейшая ее обработка. В качестве сырого материала в настоящее время применяется исключительно хлопковое волокно или в виде короткого волокна (линтера) или в виде хлопчатобумажного тряпья и угаров хлопкопрядильного производства. Теоретически возможно применение сульфитной целлюлозы, но нитрирование ее идет значительно труднее, и выход нитроцеллюлозы относительно меньше. Процесс нитрирования с химической стороны заключается в том, что гидроксил (ОН) целлюлозы замещается группой NО 3 из азотной кислоты (HNО 3). Практически возможны различные степени нитрирования, с содержанием азота от 6,76 до 14,14%. Для производства искусственного волокна применяются нитраты целлюлозы средних степеней с содержанием азота 11-12,5%. Обычно нитрирование проводится смесью азотной кислоты с серной; такая смесь имеет ряд преимуществ перед нитрированием одной азотной кислотой. Отношение серной кислоты к азотной в смеси обычно не более 3:1. Увеличение количества серной кислоты замедляет процесс нитрирования, а также действует на строение продуктов его: нитроцеллюлоза, полученная при большом избытке серной кислоты, превращается после промывки и просушки в порошкообразную массу. Нитрирование производят обычно в течение 2 часов при температуре около 40°С. В фабричном масштабе нитрирование может выполняться тремя способами: 1) в тиглях, 2) в центрифугах, 3) в специальных аппаратах непрерывного действия. Способ нитрирования в тиглях наиболее прост и состоит в том, что в тигель наливают смесь при температуре 40°С и постепенно погружают в нее волокно, перемешивая его вилами; затем нитроцеллюлозу промывают, отжимают в центрифуге для удаления влаги и пропускают через голландеры, где она измельчается на короткое волокно длиной 1 мм. Эту массу обычно отбеливают слабым раствором, затем ее вновь промывают и высушивают. Из 100 кг хлопкового волокна обычно получается 150 кг нитроцеллюлозы. Нитроцеллюлоза существенно отличается от своего исходного материала - хлопкового волокна. Волокно нитроцеллюлозы лишено характерных для хлопкового волокна завитков и представляется под микроскопом в виде гладкой ленточки. Удельный вес нитроцеллюлозы 1,66, хлопкового волокна - 1,5. Гигроскопичность нитроцеллюлозы значительно ниже гигроскопичности целлюлозы, причем она тем меньше, чем выше степень нитрации. Раствор йода в водном растворе йодистого калия окрашивает целлюлозу в тёмно-синий цвет, нитроцеллюлоза получает при действии этого реактива слабо коричневую окраску.

Способов получения коллодия из нитроцеллюлозы было предложено очень много. Шардоне растворял нитроцеллюлозу в смеси алкоголя с эфиром. Броннерт и Шлюмбергер запатентовали в 1896 г. способы растворения нитроцеллюлозы в ускусной кислоте в смеси с алкоголем или эфиром, в серной кислоте, в спиртовом растворе камфоры, в эфире, бензоле, ацетоне, древесном спирте и, наконец, в спиртовых растворах солей: хлористого аммония, хлористого кальция, хлористого магния, хлористого цинка, хлористого алюминия и др. В настоящее время применяется исключительно смесь этилового алкоголя с эфиром, причем различные фабрики имеют различные рецепты смеси. Шардоне предлагал применять смесь- из 60% алкоголя и 40% эфира. В последнее время, как видно из новейших литературных данных, наиболее употребительной" является смесь 60% эфира и 40% спирта. Выбор рецепта смеси зависит и от способа прядения. При сухом прядении выгоднее иметь смесь с большим содержанием эфира, который легче улетучивается; наоборот, при мокром прядении выгоднее иметь смесь с большим содержанием алкоголя. Для придания нити мягкости и способности сопротивляться воспламенению часто рекомендуется прибавление различных веществ к прядильному раствору. Для первой цели могут служить глюкоза, медь, жиры, касторовое масло, для второй - хлористые соединения кальция, железа, хрома, марганца. Т. к. присутствие этих веществ сильно затрудняет процесс денитрации, то по большей части обходятся без этих прибавлений. Мокрый способ заключается в том, что теплый раствор коллодия выпускают через тонкое отверстие в ванну с холодной водой и там он принимает состояние твердой нити. Для продавливания коллодия через тонкие отверстия Шардоне применял давление от 10 до 12 atm. Поступая в восстановительную ванну, нить отвердевала лишь снаружи, оставаясь внутри в виде тягучей массы. Пользуясь этим, Шардоне давал нити добавочную вытяжку и получал более тонкую нить. В качестве восстановительной ванны вместо воды были предложены и другие вещества; так, Ленер предложил скипидар, бензин, хлороформ, Тургард - 1%-ный раствор квасцов. Сухой способ прядения, также предложенный впервые Шардоне, заключается в том, что нити дают отвердеть на воздухе. В настоящее время почти исключительно применяется сухой способ, имеющий много преимуществ, а именно: он более производителен, дает более тонкую нить и требует более простой аппаратуры благодаря отсутствию восстановительной ванны. Легкая воспламеняемость нитроцеллюлозы крайне затрудняет применение получаемой из нее искусственной нити. Для понижения этой воспламеняемости существуют два способа: 1) прибавляют в прядильный раствор вещества, понижающие воспламеняемость, 2) подвергают нитросоединения денитрации, т. е. превращают их в целлюлозу. Первый способ не получил практического применения как вследствие удорожания фабриката, так и вследствие вредного влияния этих примесей на качество шелка. Поэтому в настоящее время применяют исключительно денитрацию. С этою целью мотки шелка помещают на стеклянных палках в барки с денитрирующим раствором. В качестве такого раствора Шардоне применял 50 %-ный раствор азотной кислоты, но не получал достаточной денитрации, и в шелке оставалось до 6-6,5% азота, тогда как его д. б. не более 0,05%. Наиболее распространенным денитрирующим средством являются в настоящее время сульфогидраты магния, кальция, аммония, натрия. Продолжительность денитрации зависит как от состава раствора, так и от температуры и состава нити. При употреблении сульфогидратов кальция и натрия процесс денитрирования требует 2-3 ч. Денитрация, однако, действует не вполне благоприятно на физические свойства нити, на крепость ее, гигроскопичность, блеск и даже на выход.

2. Медноаммиачный шелк . Для производства медноаммиачного шелка в качестве сырья применяется также исключительно целлюлоза хлопкового волокна в виде линтера или в виде угаров хлопкопрядильного производства. Для ускорения растворения волокно, после обычной механической и химической очистки, подвергают предварительной обработке слабым белильным спиртом(2 г активного хлора в 1 л) в течение 2-3 ч. и затем мерсеризуют крепким щелоком при низкой температуре в течение 1 ч., отжимают и промывают. Способов приготовления медноаммиачного раствора и способов растворения в нем волокна было предложено очень много. Наиболее удачно в экономическом и гигиеническом отношениях разрешают этот вопрос те способы и патенты, которые дают растворы с наибольшим содержанием меди и наименьшим содержанием аммиака, т. к. они растворяют наибольшее количество волокна и не выделяют больших количеств аммиака. Раствор целлюлозы в медноаммиачном растворе м. б. приготовлен следующим способом. Водный раствор сернокислой меди осаждают щелочью при сильном охлаждении. Полученная масса поступает без промывки в голландер, где смешивается с размельченным в нем хлопковым волокном, имеющим 40% влажности. На 100 кг сухого хлопка требуется 260 кг сернокислой меди и 230 кг 35%-ного раствора щелочи. Масса перемалывается в голландере в течение 15 минут, отфильтровывается и поступает на гидравлический пресс, где спрессовывается, под давлением 180-200 atm, в виде небольших кирпичей. После этого масса снова размельчается и поступает в мешалку, куда прибавляется 570-580 кг 25%-ного раствора аммиака, 60 кг 15%-ного раствора щелочи и 50 л 1,5%-ного раствора кислого виннокислого калия. Щелочь и калий прибавляются после того, как целлюлоза в значительной мере растворилась. После 10-часового перемешивания раствор готов и м. б. доведен до желаемой степени содержания целлюлозы (обычно до 8-9%). Для разжижения раствора обычно применяют смесь из 80% воды, 17% раствора щелочи (35%-ной) и 3% водного 25%-ного раствора аммиака. После дальнейшего перемешивания в течение 10 ч. проверяют вискозность раствора, и, если она достаточна, масса фильтруется несколько раз через мелкое металлическое сито и поступает в бак, в котором излишний аммиак улетучивается через 10-12 ч. и масса становится готовой для прядения. Для получения нити большой крепости, мягкости, эластичности и лучшей прядильной способности было предложено много различных добавлений, например: глюкоза, глицерин, виннокаменная кислота, лимонная кислота, молочная кислота, декстрин, желатина, оливковое масло. Наиболее часто употребляется глюкоза как самое дешевое из перечисленных веществ. Перед прядением раствор пропускают через фильтр; ранее употребляли песочные фильтры, но в настоящее время применяют исключительно мелкие металлические сита. Прядение производится на обыкновенных прядильных машинах по мокрому прядению, с намоткой нити на бобины. В качестве восстановительной ванны можно употреблять как кислоты, так и щелочи. Из кислот чаще всего применяют раствор серной кислоты (10-20 %- ный или даже более крепкий). Кислые ванны, однако, требуют большой осторожности, и при их применении часто получается жесткая и мало эластичная нить. Поэтому наибольшее распространение в настоящее время имеют щелочные восстановительные ванны, гл. образом натровый щелок различной концентрации. Как после кислой, так и после щелочной восстановительной ванны на волокне остается в нерастворенном состоянии медь, которая м. б. удалена растворами кислот; для этого служат слабые растворы соляной или серной кислоты. Эта обработка производится или на прядильной машине непосредственно после выхода нити из восстановительной ванны и перед наматыванием ее на бобину или уже в мотках. После удаления меди следует промывка, которая производится в обыкновенных барках и обычно в два приема: сначала в подкисленной, а затем - в чистой воде. Дальнейшие операции - отбелка, сушка и крутка - производятся таким же образом, как и при нитрошелке.

3. Ацетатный шелк . Ацетатный шелк представляет собой сложный эфир клетчатки и по способу получения и химической природе своей близко подходит к нитрошелку, отличаясь от последнего, однако, тем, что здесь не требуется «деацетилирования», и готовый продукт остается сложным эфиром, тогда как нитрошелк после денитрации представляет собой почти чистую целлюлозу и ее гидрат; имея свободные гидроксильные группы, нитрошелк значительно менее устойчив к влаге, чем ацетатный шелк. В качестве исходного материала для производства ацетатного шелка служит линтер, хотя м. б. употребляема и древесная целлюлоза. Ацетилирование обычно ведется уксусным ангидридом в присутствии катализатора, которым служат серная кислота, хлористый цинк и другие вещества. Наиболее быстро действует и чаще всего применяется серная кислота, которая, однако, при высоких температурах может не только ускорять процесс ацетилирования, но и вызывать расщепление молекулы целлюлозы; поэтому ее применение д. б. достаточно осторожным. Процесс ацетилирования, как и процесс нитрирования, имеет несколько ступеней. Для производства искусственного шелка имеют значение триацетаты - продукты высшей ступени ацетилирования, которые растворимы в хлороформе, но нерастворимы в ацетоне, и диацетаты, растворимые в ацетоне. Для приготовления триацетата на каждые 2 молекулы целлюлозы требуется 3 молекулы уксусного ангидрида, или на 1 весовую часть целлюлозы 1,8 весовую часть ангидрида. Практически, для обеспечения реакции, требуется на 1 весовую часть целлюлозы до 4 весовых частей ангидрида. Готтенрот дает следующий способ получения триацетата: в смесь, состоящую из равных частей (по 180-200 кг) ледяной уксусной кислоты и уксусного ангидрида, вливают 1-1,5 кг серной кислоты 66˚ Вѐ, затем, при постоянном перемешивании, в смесь вводят 25 кг воздушносухого хлопкового волокна (с содержанием влаги 5-6%). Смесь подвергают сильному охлаждению, и через 4-6 ч. получается первичный раствор целлюлозы в виде сиропообразной массы, представляющей собой продукт промежуточных ступеней ацетилирования. Окончание процесса и получение триацетата узнается по тому, что он выпадает в виде компактного, тягучего образования, которое принимает форму связного тела при выливании его тонкой струей в воду и после выщелачивания хорошо растворяется в хлороформе, но не растворяется в ацетоне, алкоголе и других веществах. Для получения триацетата массу обрабатывают водой, затем выделившийся ацетат отжимают на центрифуге, промывают до полного удаления кислоты и высушивают. Осаждение ацетата водой представляет наиболее дешевый и простой способ, но он невыгоден, потому что уксусный ангидрид и кристаллическая уксусная кислота превращаются в сильно разведенную уксусную кислоту, которая не имеет почти никакой ценности. Поэтому для осаждения ацетата были предложены другие вещества: бензин, бензол, керосин, этиловый эфир и др. Для получения ацетата, растворимого в ацетоне, из ацетата, растворимого в хлороформе, Майльс предложил в свое время способ обработки слабым раствором серной кислоты (10%) в среде уксусной кислоты (в объеме, равном объему раствора серной кислоты). Ацетат, растворимый в хлороформе, представляет собой твердое зернистое вещество светло-серого цвета, мало гигроскопичное. Среднее содержание влаги в нем составляет 0,5-3%. Он растворяется, кроме хлороформа, в муравьиной кислоте, ледяной уксусной кислоте и особенно легко в тетрахлорацетилене, а также в анилине и феноле. Ацетаты, растворимые в ацетоне, в большинстве случаев представляют собой легкие пушистые снежно-белые порошкообразные вещества. Прядение ацетатного шелка производится преимущественно сухим способом, и полученная нить подвергается дальнейшим операциям в указанном выше порядке.

Натуральный шёлк

Знаете ли вы, что шёлковое постельное бельё помогает укреплять здоровье? Как показывают научные исследования, в состав шёлка входят восемнадцать аминокислот, улучшающих работу пищеварительной системы и циркуляцию крови. Протеины и аминокислоты, входящие в состав шёлкового волокна, замедляют процессы старения кожи, оздоравливают её. Это качество шёлка активно используется в современной косметологии: вещества, содержащиеся в шёлке входят в состав многих кремов, бальзамов и шампуней. Интересно узнать, что о целебных свойствах шёлка было известно уже в древнем Китае. Китаянки натирали своё тело шёлковым полотном, отчего их кожа делалась гладкой и нежной.

Шёлковое постельное бельё, а также одеяла и подушки с шёлковым наполнителем незаменимы для людей, страдающих аллергиями. Ведь шёлк гипоаллергенен, он не притягивает пыль в нём никогда не заводятся пылевые клещи, продукты жизнедеятельности которых являются причиной многих аллергических реакций.

Кроме того, шёлк устойчив к образованию грибков и плесени, атакующих волокна других тканей. Человек, страдающий астмой, чувствует себя гораздо лучше, если спит на шёлковом постельном белье.

Шёлковое постельное бельё отлично впитывает влагу, которую выделяет кожа человека. При этом сам шёлк остаётся сухим на ощупь. Это происходит потому, что влага очень быстро испаряется с шёлковой поверхности. Благодаря этому шёлковое постельное бельё сохраняет оптимальную для человека температуру.

Таким образом, натуральный шёлк – это мягкое, прочное, очень лёгкое волокно, благоприятно влияющее на здоровье человека. Шёлк по праву является самым дорогим и элитным натуральным волокном.

Что такое искусственный шёлк?

Искусственный шелк – это вискоза или мерсеризованный хлопок. Это также может быть смесь волокон, имеющих искусственным путём.

Мерсеризация – это обработка хлопкового специальным раствором для того, чтобы придать ему большую прочность, блеск, и мягкость. Несмотря на то, что полученную таким образом ткань называют искусственным шелком, по своему химическому составу – это целлюлоза (C6H10O5).

Такой же химический состав имеет и вискоза, однако её производят иначе – путём обработки измельчённой древесины или хлопка раствором NaOH .

Вискоза, которую также называют искусственным шёлком, очень приятна на ощупь, обладает красивым блеском и прекрасно впитывает влагу. Кроме того, постельное бельё из искусственного шёлка стоит гораздо дешевле, чем постельное бельё из шёлка натурального.

Как отличить натуральный шёлк от искусственного?

Если взять в руки натуральный шёлк и немного подержать его, то он быстро нагреется, станет тёплым. Искусственный шёлк не обладает таким свойством.

Натуральный шёлк очень прочный, его не так-то просто порвать. Искусственный шёлк легко рвётся, особенно во влажном состоянии.

Нити искусственного шёлка имеют практически идеальную толщину и ткань кажется почти идеальной. В натуральном шёлке всегда можно найти небольшие неточности структуры нитей. Именно благодаря своей «неидеальности» натуральный шёлк переливается на свету разными цветами.

У искусственного шёлка блеск однотонный, у натурального – с разными оттенками.

Если поджечь несколько ниточек искусственного шёлка, то Вы почувствуете запах жжёной бумаги. Ведь искусственный шёлк делается из целлюлозы. При сгорании нитей натурального шёлка появляется запах жжёных волос или шерсти.

Стоимость постельного белья из натурального шёлка значительно выше, чем из шёлка искусственного.

Разумеется, постельное бельё из искусственного шёлка не сравнится по своим целебным свойствам с натуральным шёлковым постельным бельём. Однако искусственный шёлк ничем не уступает хлопку, жаккарду и сатину, а по некоторым характеристикам и превосходит их. Кроме того, нельзя назвать искусственный шёлк синтетическим материалом, ведь он создаётся из целлюлозы, сырья растительного происхождения.

Шелковая нить – это натуральный материал, изготовленный из волокон, получаемых из кокона тутового шелкопряда. Одомашненная бабочка семейства «настоящих шелкопрядов» стала одним из самых значительных открытий своего времени и прорывом в прядильно-ткацком производстве. Это событие произошло около 3000 лет назад до нашей эры. Прародиной одомашненного представителя ценного чешуекрылого были области северного Китая и юга Приморского края. Из географии распространения бабочки шелкопряда становится понятно, что первыми, кто смог извлечь выгоду из «приручения» дикого «представителя» этого крылатого насекомого стали китайцы.

Немного мифов

В Китае очень любят сказания. Согласно устоявшейся легенде, все происходило во времена правления мифического Желтого императора. Старшая жена легендарного правителя Хуан-Ди, Лэй-цзу познакомила свой народ с секретами разведения гусениц и скручивания нитей из волокон коконов шелкопряда, за что ее прозвали Си-Лин-Чи – повелительницей шелковых червей, а позднее даже возвели в сонм богов, сделав богиней шелководства. Вообще, само время правления желтого императора, это клубок легенд и мифов, а склонность древних китайцев приписывать все важные события своим правителям, и о том, как все было на самом деле точно никто не знает. Тем не менее, до сих пор, в одной из провинций Китая – Чжэцзянь, в середине весны – 5 апреля, проводят праздник-ярмарку с посещением статуи императрицы Си-Лин-Чи и подношением ей даров.

Согласно другой, более житейской легенде, женщины, собирающие фрукты с деревьев, сложили в корзины вместе с обычными и белые плоды, более твердые, и как оказалось, неподходящими для еды. Но женщины пока этого не знали и искали способ сделать «необычные фрукты» пригодными в пищу. Сварив их, они стали бить «странные плоды» еще и палками для размягчения, но, в конечном счете, вместо мякоти получили много-много тонких нитей – белые фрукты оказались коконами шелкопряда.

Есть и множество других историй про зарождение производства шелковых нитей, но они еще более фантастичтные, и больше похожи на сказки для детей.

История шелка

Помимо легенд существуют и исторические факты начала применения на практике коконовых нитей. Археологические раскопки показали, что секреты изготовления шелкового полотна были известны еще во времена неолитической культуры.

Во время многочисленных раскопок в различных китайских провинциях были обнаружены не только письменные упоминания, в виде иероглифов с символами шелка, тутового дерева и кокона, но и сами коконы, и уцелевшие фрагменты изделий из шелка.

До поры объединения Китая в единое государство в третьем веке до н.э., на территории поднебесной находилось множество самостоятельных вотчин. К середине первого тысячелетия до нашей эры, уже около шести государств на территории нынешнего Китая владели собственным производством нити, ткани и изделий из него.

Объединённый Китай ревностно защищал секрет производства шелка и выращивания гусениц и неспроста – в свое время это был основной источник дохода, как производителей, так и всего императорского дома. Строжайший запрет был наложен не только на производство шелка, но и на вывоз семян и ростков тутового дерева и самого шелкопряда: личинок, гусениц, коконов. За любое его нарушение следовала смертная казнь.

Во втором веке до н.э. был проложен Великий шелковый путь – караванная дорога, связывающая Восточную Азию со Средиземноморьем. Из самого названия этого пути, становится понятным, что основным товаром караванов из Азии был как раз шелк. В течение тысячелетий Китай оставался монопольным производителем этого материала. Но уже в 300 году нашей эры, секретом разведения «шелковых червей» и производства нитей из коконов овладела Япония, а вслед за ней – в 522 году и Византия (при помощи двух «любознательных» монахов) и некоторые из Арабских стран из которых, впоследствии, во время Крестовых походов, «шелковый секрет» «утекает» в Европу.

Как рождается шелковая нить

Тутовый шелкопряд сегодня выращивают специально. Существуют множество селекционных разновидностей, отличающихся не только способностью жить и размножаться в различных условиях, но и частотой размножения. Одни виды могут приносить потомство раз в год, другие – два раза, а третьи могут дать несколько потомств в течение одного года.

Бабочка (мотылек тутового шелкопряда)

Одомашненных представителей содержат в специальных фермах, где процесс начинается со спаривания, после чего самка мотылька откладывает яйца, из которых выбраковываются худшие. Во время брачного периода разнополых мотыльков отсаживают в специальные мешочки, а по его окончании самка в течение нескольких дней откладывает яйца. Шелкопряды достаточно плодовиты и могут откладывать за раз от 300 до 600 яиц.
Сама бабочка по размерам достаточно крупная. Взрослая особь может достигать в длину до 6 сантиметров с таким же размахом крыльев. Несмотря на такие внушительные крылья, одомашненные мотыльки не способны летать. Продолжительность их жизни всего 12 дней. Еще один интересный факт: бабочка не способна питаться и всю свою мотыльковую жизнь она находится в состоянии голода по причине недоразвитости рта и органов пищеварения.

Личинки и гусеницы

Для того что бы из яиц появились личинки, их содержат на протяжении 8-10 дней при определенной влажности воздуха и температуре – 24-25 °C. После вылупления мохнатых, 3 миллиметровых личинок, их переносят в другое, хорошо проветриваемое помещение, в специальные лотки, где они начинают интенсивно питаться свежими листьями шелковицы. В течение одного месяца, личинка будет линять 4 раза и конечном итоге превратится в крупную гусеницу (до 8 см в длину и до 1 см в диаметре) светло-жемчужного цвета и крупными челюстями на большой голове.
Самый главный орган гусеницы, из-за чего ее и выращивают, находится под губой. Он имеет вид бугорка, из которого выделяется особенная жидкость, превращающаяся при застывании в тонкую и прочную нить – в будущем, после определенных манипуляций, превращенную в шелковую. Бугорок – это место где сходятся две шелкоотделительные железы, выделяемая ими фиброиновая нить склеивается в этом месте при помощи серицина (природного клея гусеницы).

Процесс окукливания (формирование кокона)

После четвертой линьки и превращения из личинки в гусеницу, шелкопряд становится менее прожорливым. Постепенно шелкоотделительные железы полностью заполняются, и гусеница начинает, буквально сочится ею, непрерывно оставляя, при движении за собой застывшую секрецию (фиброин). При этом происходит и заметное изменение ее цвета – она становится полупрозрачной. Происходящее говорит о том, что «шелковичный червь» вступает в фазу окукливания. После этого его переносят в лоток с небольшими колышками-коконниками, на которых шелкопряд устраивается и начинает закручивать свой кокон, быстрым движением головы, выпуская на виток до 3 см нити. Коконы, в зависимости от вида шелкопряда, могут иметь разную форму: круглую, вытянутую, овальную. Их размеры разнятся от 1 до 6 см. Цвет кокона может быть белым, золотистым, а иногда приобретать лиловый окрас. Длина нити, используемая для создания кокона, может составлять от 800 м до 1500 м, толщина 0,011-0,012 мм (для примера: человеческий волос имеет диаметр равный 0,04 – 0,12 мм).

Интересный факт: коконы самцов имеют более плотную структуру и отличаются лучшим качеством.

Формирование шелковой нити из кокона

После того, как на лотках появилось множество коконов, их собирают и подвергают термической обработке, тем самым убивая внутри гусеницу, для предотвращения вылупления бабочки. Во время этого процесса проводится еще сортирование и отбраковка. Оставшиеся после сортировки коконы подвергают размягчению и растрепыванию, а также первичному удалению примесей, варя их на протяжении нескольких часов в кипящем мыльном растворе или распаривая при помощи пара. Вслед за кипячением или распариванием, коконы оставляют на некоторое время вымачиваться. Во время описанных выше, необходимых процедур, происходит вымывание серицина (клейкой субстанции) и удаление примесей, после чего, начинается многоэтапный процесс формирования нити.

Шелковое коконное волокно, на первоначальном этапе обработки, состоит из множества элементов среди которых: фиброин (белок) – до 75%, от общего веса, серицин (шелковый вязкий, белковый клей) – до 23%, а также воск, минеральные вещества и некоторые из жиров. Помимо основных (фиброина и серицина), присутствует еще около 18 составляющих.

Затем при помощи щетки находят концы волокна и в зависимости от того, какая должна быть в последующем толщина шелковой нити, оставляют то или иное количество коконов. В среднем для формирования одного килограмма ткани, требуется около 5000 коконов шелкопряда и 36 часов намотки. Для наглядности описанного процесса – советуем посмотреть следующее видео, на котором представлен непромышленный, кустарный способ производства:

Подготовительные работы перед отбеливанием и окрашиванием нити

Как правило, перед окрашиванием или отбеливанием натурального шелка, его предварительно подвергают термической обработке в специальном растворе, который удаляет остаточный серицин. В качестве ингредиентов для раствора объемом в один литр может служить:

40% олеиновое мыло – 3,6 г;
кальцинированная сода – 0,25 г.

В подготовленный раствор опускают нити и варят при температуре 95 °С на протяжении получаса с последующим тщательной промывкой с целью вымывания оставшихся компонентов, для последующего равномерного окрашивания. Состав промывочной жидкости из расчета на литр воды:

гексаметафосфат натрия – 0,5 г;
нашатырный спирт – 0,5 мл.

Промывка происходит при температуре 70 °С.

После того как промывка закончена, нити ополаскивают в негорячей воде. Оптимальная температура ополаскиваемой жидкости – 50-55 °С.

Отбеливание

Чтобы получить белоснежный шелк его надо отбелить. Для отбеливания используют щелочной раствор, основным ингредиентом которого служит обычная перекись водорода. Подготовленное сырье вымачивают, с периодическим помешиванием, в течение 9-13 часов в нагретом до 70 °С растворе воды и перекиси.

Окрашивание

Процесс окрашивания не менее трудоемкий. Основными компонентами в нем могут выступать как натуральные красители, так и их химические аналоги. Перед самим окрашиванием, сырье предварительно протравливают 1% раствором, с применением солей металлов. В качестве протравляющих веществ, как правило, применяется:

алюмокалиевые квасцы;
железный купорос;
сернокислая медь;
хромово-калиевые квасцы;
хромпик;
двухлористое олово.

Перед погружением в протравочную ванну сырье вымачивают в воде. После окончания холодной протравы, длящейся около 24 часов, нити также ополаскивают и сушат. Шелк готов к окрашиванию.

Существует множество способов окрашивания, некоторое из которых до сих пор неизвестны широкой публике, так как являются ноу-хау того или иного мастера.

Для желающих потренироваться в окрашивании шелка в микроволновке, советуем посмотреть это видео:

Оживление

Для придания блеска, а также сочности красок, сырье подвергают обработке эссенцией уксусной кислоты.

Декатировка

И в заключении, шелковые нити в течение нескольких минут обрабатывают паром высокого давления, этот процесс называется – декатировка, его необходимость обусловлена снятием структурного напряжения внутри самих нитей.

[Оценивших: 2 Средняя оценка: 5]