Włókna sztuczne - rodzaj włókien, które nie występują w naturze, lecz są sztucznie wytworzone przez człowieka.
Włókna sztuczne dzielimy na :
- włókna wiskozowe
- włókna kazeinowe
Kazeina (sernik) – białko z mleka ssaków, które zostaje wyodrębnione w procesie trawienia poprzez działanie podpuszczki.Włókna kazeinowe z uwagi na swoje właściwości wykoąystuje się do produkcji szlachetnych filców kapeluszniczych.
- włókna szklane
- włókna metaliczne
Do końca XIX wieku ludzie wykorzystywali do produkcji odzieży jedynie włókna naturalne
występujące w przyrodzie, takie jak: len, bawełna, wełna, jedwab naturalny. Pierwsze koncepcje
otrzymywania włókna sztucznego pojawiły się na początku XVIII wieku gdy zauważono, że z
roztworów niektórych substancji (guma, żywica, żelatyna) można, po odpowiednim wyciągnięciu,
otrzymać nici. Podejmowane próby, ze względu na brak dostatecznej wiedzy o budowie i
właściwościach substancji włóknotwórczych, kończyły się jednak niepowodzeniem. Sytuacja zmieniła się, gdy ówcześni badacze zainteresowali się celulozą, będącą naturalnym materiałem
włóknotwórczym. W roku 1846 Schönbein otrzymał nitrocelulozę i stwierdził, że jest ona
rozpuszczalna w niektórych rozpuszczalnikach organicznych. Kilka lat później (1857 r.) Schweizer
rozpuścił celulozę w amoniakalnym roztworze tlenku miedzi. Rozpuszczona celuloza stwarzała
możliwość przygotowania roztworu przędzalniczego i formowania włókna w sposób analogiczny, jak wytwarzany jest jedwab naturalny przez gąsienicę motyla nocnego.
W ciągu kilkudziesięciu lat powstało wiele przemysłowych sposobów produkcji
sztucznego jedwabiu: kolodionowy, miedziowo amoniakalny , wiskozowy , octanowy.
Z wymienionych metod znaczenie praktyczne posiada jedynie sposób wiskozowy
ze względu na niskie ceny surowca (celuloza drzewna) oraz związków chemicznych,
stosowanych w procesie produkcyjnym (CS2, NaOH, H2SO4). W tej metodzie
celulozę poddaje się działaniu stężonego ługu sodowego (merceryzacja),
a następnie siarczku węgla(IV), w wyniku czego powstaje związek zwany
celulozoksantogenianem sodu, który po rozpuszczeniu w rozcieńczonym ługu
sodowym daje płyn przędzalniczy zwany wiskozą. Wiskoza przetłoczona przez
otworki dyszy przędzalniczej do kąpieli zawierającej H2SO4, Na2SO4 i ZnSO4 tworzy
włókna jedwabiu wiskozowego.
Tworzywem włókien wiskozowych jest tzw. celuloza regenerowana, która pod
względem budowy chemicznej jest identyczna z celulozą natywną, występującą
we włóknach roślinnych.
Podstawowym surowcem do wytwarzania włókien wiskozowych jest masa
celulozowa otrzymywana z drewna świerkowego, rzadziej z sosny, buka lub osiki.
W procesie technologicznym wytwarzania włókien wiskozowych wyróżnić można
następujące etapy:
1. Ługowanie (merceryzację) celulozy
2. Dojrzewanie alkalicelulozy.
3. Siarczkowanie alkalicelulozy.
4. Rozpuszczanie ksantogenianu celulozy i otrzymywanie wiskozy.
5. Dojrzewanie wiskozy.
6. Formowanie włókna (przędzenie).
7. Wykończenie włókna. Proces ten składa się z kilku operacji:
płukania wodą (usunięcie z włókien substancji rozpuszczalnych: H2SO4, Na2SO4,
ZnSO4, CS2);
odsiarkowania (usunięcie wolnej siarki przy zastosowaniu ciepłej wody lub
substancji nieorganicznych, rozpuszczających siarkę np. Na2S, NaHS, NaOH,
Na2SO3);
bielenia (polepszenie wyglądu włókien);
ożywiania (nanoszenia preparacji nadającej włóknom miękkość).
Włókna wiskozowe produkowane są jako włókna cięte i ciągłe (sztuczny jedwab i przędza
kordowa). Włókna cięte przerabiane samoistnie stosowane są do wytwarzania tkanin sukienkowych, dekoracyjnych, natomiast w mieszaninie z bawełną i wełną do produkcji szerokiego
asortymentu tkanin i dzianin odzieżowych. Włókna ciągłe w postaci jedwabiu wiskozowego stosuje się do wytwarzania dzianin bieliźnianych i tkanin podszewkowych, natomiast kord wiskozowy do produkcji opon samochodowych, sznurka do snopowiązałek itp.
Po pojawieniu się włókien z polimerów syntetycznych i szybkim rozwoju ich
produkcji, konieczne stało się wprowadzenie zmian w technologii wytwarzania
włókien wiskozowych, pozwalających na poprawę niekorzystnych właściwości
włókien standardowych. Rezultatem prac badawczych było pojawienie się włókien
wiskozowych II generacji: ciętych modalnych (Modal) i ciągłych kordowych typu Kord
– Super. Włókna typu Modal dzielą się na dwie grupy: polinozowe (Polinosic –
polymere non synthetique) oraz HWM (high wet modulus). Włókna polinozowe
(nazwy handlowe: Zantrel, Vincel, Wiskona itd.) w porównaniu ze zwykłym włóknem
wiskozowym, odznaczają się większą wytrzymałością na rozciąganie w stanie
suchym i na mokro, mniejszym wydłużeniem zrywającym, lepszą odpornością
na roztwory alkaliczne oraz wyższą wartością modułu odkształcalności w stanie
mokrym. Cechy te predestynują je do przerobu w mieszankach z bawełną.
Włókna ciągłe typu Kord Super charakteryzują się w porównaniu z włóknami
standardowymi kordowymi znacznie wyższą wytrzymałością zmęczeniową na
rozciąganie, zwiększoną wytrzymałością statyczną na rozciąganie i wytrzymałością
na zginanie oraz zwiększoną sprężystością. Poprawa tych właściwości oraz niższa
cena pozwala konkurować im nie tylko z kordami bawełnianymi, lecz również
z kordami z włókien syntetycznych.
Jedwab octanowy – jedwab sztuczny otrzymywany z acetylocelulozy, którą rozpuszcza się w mieszaninie alkoholu z acetonem i przepuszcza do pomieszczenia ogrzanego do 50 – 60°, następuje tam ulotnienie się rozpuszczalnika (który skrapla się i zawraca do obiegu). Stosowany w przemyśle tekstylnym.