Вискоза

Вискоза — это искусственное химическое волокно, получаемое из природного сырья — целлюлозы. Относится к классу гидратцеллюлозных волокон. Вискоза сочетает свойства натуральных волокон (хлопка, льна, шёлка) с технологичностью химического производства. Является одним из наиболее распространённых видов искусственных волокон в мире.

История

Предпосылки создания

В XIX веке развитие текстильной промышленности столкнулось с ограниченностью ресурсов натуральных волокон. Химики искали способы получения нитей из дешёвого и доступного сырья — целлюлозы, содержащейся в древесине, хлопковых отходах и стеблях растений.

Открытие и промышленное освоение

В 1884 году французский химик и промышленник Илер де Шардонне (Hilaire de Chardonnet) получил первое искусственное волокно — нитроцеллюлозное, однако оно было пожароопасным. В 1891 году английские химики Чарльз Кросс, Эдвард Бивен и Клейтон Бидл запатентовали способ получения вискозного волокна. Название «вискоза» происходит от латинского viscosus — «вязкий», что отражает стадию получения вязкого раствора ксантогената целлюлозы.

В 1892 году в Великобритании была основана компания Viscose Syndicate, а в 1905 году началось промышленное производство вискозного волокна на заводе в городе Ковентри. В 1908 году вискоза стала использоваться для изготовления искусственного шёлка.

Развитие в России и СССР

В Российской империи первое производство вискозного шёлка было организовано в 1915 году на заводе в городе Мытищи. В СССР в 1930-е годы была создана мощная промышленность искусственных волокон. Крупнейшие предприятия: Красноярский завод искусственного волокна (основан в 1936 году), Балаковский завод искусственного волокна (основан в 1964 году) и другие. В советское время вискоза широко применялась для производства тканей, технических нитей и корда для шин.

Сырьё и производство

Сырьё

Основным сырьём для производства вискозы служит целлюлоза. Используется древесная целлюлоза из хвойных и лиственных пород (ель, сосна, бук, эвкалипт), а также хлопковая целлюлоза (из отходов хлопкоочистительного производства). Целлюлоза должна быть высокой степени чистоты (не менее 92–96% альфа-целлюлозы).

Технологический процесс

Производство вискозного волокна включает несколько стадий:

1. Подготовка целлюлозы: Целлюлозу измельчают, обрабатывают раствором едкого натра (NaOH) для получения щелочной целлюлозы.
2. Ксантогенирование: Щелочную целлюлозу обрабатывают сероуглеродом (CS₂). В результате образуется ксантогенат целлюлозы — оранжево-жёлтая масса.
3. Растворение: Ксантогенат растворяют в разбавленном растворе едкого натра, получая вязкий раствор — вискозу.
4. Созревание и фильтрация: Вискозу выдерживают для протекания химических реакций, затем фильтруют для удаления примесей и пузырьков воздуха.
5. Формование: Вискозу продавливают через фильеры (металлические пластины с множеством микроскопических отверстий) в осадительную ванну, содержащую серную кислоту, сульфат натрия и сульфат цинка. В ванне происходит регенерация целлюлозы — нить затвердевает.
6. Отделка: Сформованные нити промывают, отбеливают, обрабатывают замасливателем, сушат и скручивают в паковки (бобины, мотки).

Экологические аспекты

Производство вискозы является химически ёмким и экологически проблемным. Основные выбросы: сероуглерод, сероводород, щёлочи, кислоты. Современные предприятия внедряют замкнутые циклы водоснабжения и системы улавливания сероуглерода. В 2020-х годах разрабатываются «зелёные» технологии, такие как процесс Lyocell, использующий нетоксичный растворитель N-метилморфолин-N-оксид (NMMO), однако он не является вискозным в классическом понимании.

Свойства и характеристики

Физико-механические свойства

Химические свойства

• Кислоты: Разрушается в концентрированных минеральных кислотах (серной, соляной). Устойчива к слабым органическим кислотам.
• Щёлочи: Набухает, теряет прочность, но не разрушается в разбавленных щелочах.
• Органические растворители: Устойчива к большинству органических растворителей (ацетон, спирты, бензин).
• Окислители: Разрушается под действием отбеливателей (хлор, перекись водорода).
• Микроорганизмы: Подвержена гниению и плесени при длительном увлажнении.

Особенности

• Высокая гигроскопичность: Вискоза хорошо впитывает влагу (до 40% от собственного веса), что делает её комфортной для одежды.
• Потеря прочности в мокром состоянии: При намокании прочность вискозных нитей снижается на 40–60%, что требует осторожного обращения при стирке.
• Мягкость и драпируемость: Вискозные ткани мягкие, хорошо драпируются, имеют шелковистый блеск.
• Электризуемость: Вискоза накапливает статическое электричество.

Классификация и виды

По типу волокна

1. Вискозное штапельное волокно: Короткие отрезки (штапельки) длиной 30–150 мм, используемые для смесовых пряж с хлопком, шерстью, полиэстером.
2. Вискозная нить (филамент): Непрерывная нить, используемая для производства тканей «искусственный шёлк», подкладочных тканей, трикотажа.
3. Вискозный корд: Высокопрочная нить для армирования шин (в настоящее время вытесняется полиэфирными и арамидными нитями).
4. Вискозная целлофановая плёнка: Плёнка из регенерированной целлюлозы (целлофан), получаемая по аналогичной технологии.

По модификации

• Модал (Modal): Разновидность вискозного волокна с повышенной прочностью, особенно в мокром состоянии. Производится из буковой целлюлозы.
• Лиоцелл (Lyocell, Tencel): Волокно, получаемое по технологии прямого растворения целлюлозы в NMMO. Не является вискозой в классическом смысле, но часто упоминается в одном ряду. Отличается высокой прочностью, экологичностью.
• Полинозное волокно: Высокомодульное вискозное волокно с улучшенными механическими свойствами.
• Сибулон: Вискозное волокно с высокой прочностью и устойчивостью к щелочам (разработано в СССР).

Применение

Текстильная промышленность

• Одежда: Платья, блузы, рубашки, юбки, брюки, подкладки для пальто и костюмов. Вискоза часто используется в смеси с хлопком, полиэстером, эластаном для улучшения потребительских свойств.
• Домашний текстиль: Постельное бельё, шторы, скатерти, обивка мебели.
• Трикотаж: Футболки, водолазки, спортивная одежда.

Технические изделия

• Корд для шин: В прошлом широко применялся, но вытеснен синтетическими волокнами.
• Фильтровальные материалы: Для очистки жидкостей и газов.
• Медицинские изделия: Вата, бинты, перевязочные материалы (гигроскопичность и стерильность).
• Упаковка: Целлофановая плёнка для пищевых продуктов.

Другие области

• Производство нетканых материалов: Спанбонд, геотекстиль, влажные салфетки.
• Искусственная кожа: Основа для покрытий.
• Целлюлозная губка: Изготавливается из вискозного раствора.

Интересные факты

• Первое искусственное волокно, которое получило широкое коммерческое распространение, — именно вискоза.
• В 1920-х годах вискозу называли «искусственным шёлком», что привело к путанице с синтетическим полиэфирным шёлком (полиэстером).
• В СССР вискозное волокно выпускалось под марками «вискозный шёлк», «штапель», «ацетатный шёлк» (ацетатное волокно — близкий, но не идентичный продукт).
• Вискоза — один из немногих материалов, который при горении не плавится, а обугливается, издавая запах жжёной бумаги.
• Современные модные дома активно используют вискозу как альтернативу хлопку из-за её способности принимать сложные формы и драпироваться.

Критика и ограничения

• Экологическая нагрузка: Производство вискозы связано с выбросом сероуглерода, который токсичен для человека и окружающей среды. Заводы требуют дорогостоящих очистных сооружений.
• Низкая прочность в мокром состоянии: Ограничивает применение в изделиях, подвергающихся частым стиркам (например, джинсы).
• Склонность к усадке: Вискозные ткани могут давать усадку при стирке в горячей воде.
• Сминаемость: Вискозные ткани сильно мнутся, что требует глажки.
• Сложность ухода: Рекомендуется стирка при низких температурах (30–40 °C), деликатный режим, избегание отжима на высоких оборотах.

Источники

1. Кукин Г. Н., Соловьёв А. Н. Текстильное материаловедение. — М.: Легпромбытиздат, 1989.
2. Перепелкин К. Е. Химические волокна: развитие производства, свойства, применение. — М.: РИО МГУДТ, 2004.
3. Кричевский Г. Е. Химическая технология текстильных материалов. — М.: Легпромбытиздат, 2000.
4. Справочник по химическим волокнам / Под ред. Е. В. Рыклина. — М.: Химия, 1974.
5. Материалы Международной организации по стандартизации (ISO) — стандарты на вискозные волокна.
6. Woodings C. Regenerated Cellulose Fibres. — Woodhead Publishing, 2001.