Влияние режима на выход продукта и его качество

Выход продукта прамопропорционален вязкости раствора. Большая вязкость раствора может зависеть от ряда факторов: плотность исходной целлюлозы; температура начала растворения целлюлозы; присутсвие воздуха в системе во время растворения целлюлозы и перемешивание прядильного раствора; различная длительность перемешивание раствора.

Вязкость. Количество аммиака в растворе в начале растворения должно быть не менее 0,8 кг/кг целлюлозы. В этих условиях растворение полностью заканчивается при 14–15° в течение 1,5–2 час. Продолжительность перемешивания влияет на вязкость прядильного раствора, но не может привести к окончанию растворения, если содержание меди или аммиака ниже указанных здесь пределов.

Вязкость готового раствора зависит в первую очередь от температуры растворения и от содержания аммиака.

Температура. При получении прядильного раствора из «синей массы», т.е. из хорошо перемешанной смеси целлюлозы с основной солью меди или гидроокисью меди, процесс протекает таким же образом, но, в связи с еще более интенсивным набуханием смеси целлюлозы с медью в водном аммиаке, необходимо очень сильно перемешивать и охлаждать массу. Прядильный раствор по качеству не отличается от раствора, полученного обычным способом из целлюлозы и основной соли или гидроокиси меди.

Присутствие воздуха. Присутствие воздуха в системе во время растворения целлюлозы и перемешивания прядильного раствора. Раствор получается обычным способом в растворителе и гомогенизаторе, которые заполнены примерно наполовину, т.е. во время растворения целлюлозы и перемешивания раствор встречается со значительным количеством воздуха, и целлюлоза интенсивно окисляется. Прядильный раствор перемешивается непрерывно при полном отсутствии воздуха, и целлюлоза окисляется гораздо меньше.

Щелочные растворы целлюлозы, особенно медноаммиачные растворы, очень чувствительны к действию кислорода воздуха. Под действием следов кислорода происходит значительное снижение вязкости медноаммиачного раствора и соответствующее уменьшение молекулярного веса. Уменьшение молекулярного веса целлюлозы при мерсеризации и варке, а также при переосаждении из раствора Штаудингер также объясняет окислением целлюлозы воздухом.

Особенно значительное снижение вязкости наблюдается при стоянии медноаммиачных растворов целлюлозы. Штауяиягер показал что вязкость медноаммиачного раствора целлюлозы понижается даже при полном отсутствии воздуха, и объяснил это тем что целлюлоза может окисляться аммиачным раствором гидроокиси меди под действием света за счет восстановления окисных соединений меди.

Так, по данным Штаудингера, удельная вязкость раствора очищенного хлопка в реактиве Швейцера (G = 0,125 осн. молей, температура 20°) равна после одного дня стояния 42,0, через 2 дня -30,8, через 3 дня – 27,5, через 10 дней – 19,8, через 21 день – 9,2 и через 35 дней – 7,3.

Удельная вязкость медноаммиачного раствора особенно сильно понижается в первый день, но продолжает понижаться даже через 35 дней. Штаудингер отмечает, что падение вязкости под действием воздуха или при стоянии особенно значительно, если молекулярный вес исходной целлюлозы велик, и объясняет это тем, что чувствительность целлюлозных цепей к окислению возрастает с увеличением длины цепей.

Время перемешивания. Время перемешивания готового раствора. Раствор для уменьшения вязкости длительное время перемешивается в гомогенизаторе, второй же раствор не подвергается дополнительному перемешиванию в течение такого длительного времени.

Низкая вязкость прядильного раствора необходима в первую очередь при прямом методе прядения, когда раствор фильтруется через хлопчатобумажную ткань и выпрядается через фильеры с мелкими отверстиями в 0,08 мм.

Высокая вязкость прядильного раствора требуется в условиях водного прядения в воронках, так как высоковязкая струя прядильного раствора легче формуется в воде, чем низковязкая струя.

Полученный тем или иным способом прядильный раствор содержит много свободного аммиака, отщепляющегося из медноаммиачного комплексного соединения при образовании медно-целлюлозного соединения. Этот аммиак делает прядильный раствор неустойчивым, так как в присутствии избытка аммиака вязкость раствора непрерывно понижается. Кроме того, избыток аммиака вредно отражается на процессе прядения, потому что ухудшает условия коагуляции целлюлозы. Поэтому из прядильного раствора должен быть удален свободный аммиак, причем количество его после эвакуации прядильного раствора должно составлять не более 0,60–0,65 кг/кг целлюлозы в прядильном растворе, служащем для приготовления штапельного волокна, и не более 0,75–0,85 кг аммиака на 1 кг целлюлозы в прядильном растворе для искусственного шелка. Из полученного в растворителе прядильного раствора избыток аммиака отсасывается под вакуумом. Кроме того, несколько партий медноаммиачного прядильного раствора смешивают в более крупные и гомогенные партии, что облегчает условия прядения, причем одновременно, путем химического анализа, уточняется состав прядильного раствора (процентное содержание целлюлозы и меди).

Чтобы прядение шло беспрепятственно, необходимо также тщательно освободить прядильный раствор от механических примесей и удалить из раствора мельчайшие пузырьки воздуха.