Witam Panie doktorze

Proszę o informację z chemicznego puntu widzenia na temat włókien sztucznych. Chodzi mi trochę i teorię na temat historii i sposobu otrzymywania Z góry dziękuję za odpowiedź

Dzień dobry

Kazeina – białko z mleka ssaków, które zostaje wyodrębnione w procesie trawienia poprzez działanie podpuszczki.Włókna kazeinowe z uwagi na swoje właściwości wykorzystuje się  do produkcji szlachetnych filców kapeluszniczych.

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:

- Ługowanie (merceryzację) celulozy

- Dojrzewanie alkalicelulozy.

- Siarczkowanie alkalicelulozy.

- Rozpuszczanie ksantogenianu celulozy i otrzymywanie wiskozy.

- Dojrzewanie wiskozy.

- Formowanie włókna (przędzenie).

- Wykończenie włókna. Proces ten składa się z kilku operacji:

•  płukania wodą (usunięcie z włókien substancji rozpuszczalnych: H₂SO₄, Na₂SO₄, ZnSO₄, CS₂),
  
• (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.

Pozdrawiam

Dr Władysław Mol