Procesul de mătase de cupru - idee de bază și dezvoltare istorică
3.1 Ideea de bază și dezvoltarea istorică
Versiune scurta
Încercările de a produce un fir de păianjen lung și nesfârșit din materialul de bază al tuturor plantelor, celuloza, datează din secolul al XVII-lea. S-a sperat pentru o fibră ale cărei proprietăți fibroase corespund firului de mătase al viermilor de mătase (Réaumur, HOOKE). Odată cu descoperirea celulozei polizaharidice, a fost găsit un material de pornire foarte promițător care, prin modificări chimice, ar putea fi în cele din urmă utilizat ca fir continuu filat pentru producerea „raionului”. Primele brevete au fost acordate lui Swan în 1883 și 1884, care a fabricat filamente de azotat de celuloză prin pulverizarea acidului acetic concentrat și a produs filamente pentru industria în creștere a lămpilor incandescente. La începutul secolului al XX-lea, au fost în cele din urmă stabilite procese maturizate din punct de vedere tehnic (procesul de viscoză, procesul de mătase din cupru), care a permis prelucrarea industrială a „mătasei artificiale”.
Versiunea completa:
Ideea de bază a procesului de mătase de cupru este de a produce o fibră textilă sintetică din elementul de bază al tuturor plantelor, celuloza. Avantajul acestei fibre este că, spre deosebire de fibrele naturale (bumbac, in, in), forma acesteia poate fi schimbată aproape după bunul plac. Fibrele pot fi schimbate în lungime, diametru, chiar și într-o fibră goală. În acest fel, se poate produce și un film de celuloză, care este utilizat în medicină ca membrană importantă pentru spălarea sângelui.
Dezvoltarea istorică a procesului de mătase de cupru a început cu ideea de a produce în mod artificial firul fin, neted și fără sfârșit furnizat de viermele de mătase. Acest lucru a fost deja exprimat de Réaumur în 1734, care a sugerat soluții de cauciuc ca materie primă pentru aceasta. Încă din 1665 Hooke a publicat o lucrare științifică privind observațiile microscopice asupra obiectelor din natură.
Scopul oamenilor de știință a fost de a produce o fibră care seamănă cu mătasea naturală cât mai mult posibil prin proprietățile sale. S-au făcut încercări de a produce fibre din gelatină, cazeină și albumină, dar proprietățile acestora nu au fost utile. Problema aici a fost, mătasea naturală ? o proteina ? a replica. Această sinteză artificială de proteine nu a reușit într-un grad satisfăcător.
Abia cu descoperirea celulozei ca materie primă pentru fabricarea raionului s-a deschis o modalitate de fabricare a fibrelor artificiale. Celuloza este acum un zahăr multiplu. Spre deosebire de mătasea naturală (proteină), care este alcătuită din diverși aminoacizi individuali, celuloza este compusă din multe unități identice de glucoză. Deci, este înșelător să numim fibra fabricată artificial din raion de celuloză, deoarece, în calitate de carbohidrat, celuloza este clar diferită de proteine. Proprietățile fibrelor fibrelor de celuloză sunt aceleași? mai ales in diametrul fibrelor ? mătasea naturală. Ca rezultat, eforturile de fabricare artificială a unei fibre utilizabile, filabile din celuloză au început prin aducerea nitrocelulozei, un derivat al celulozei, în soluție.
Contele Chardonnet este acum considerat a fi fondatorul industriei mătăsii artificiale. Pentru prima dată a demonstrat producția mătăsii sale artificiale la expoziția mondială de la Paris din 1889. Pe termen lung s-a dovedit imposibil să ocolim denitrarea deja utilizată de Swan, deși acest lucru a cauzat o slăbire considerabilă și o mare pierdere în greutate a firului original de nitroceluloză; cu toate acestea, până în prezent, nicio altă metodă nu a reușit să elimine explozivitatea.
Și în Germania mătasea artificială a trecut prin fabricarea lămpilor cu incandescență. Aici, fabrica de lămpi incandescente Rhenish Fremery & Co din Oberbruch, lângă Aachen, produce filamente de lămpi incandescente din soluții de celuloză în amoniac cu oxid de cupru din 1892. Încercările anterioare ale lui Weston în Anglia (1882) și Despaissis în Franța în 1890 nu au avut succes. Fabrica germană a primit primul brevet fundamental pentru fabricarea mătăsii de cupru sub pseudonimul Pauly în 1897, care a fost urmat de multe alte brevete de la Fremery și Urban, precum și de la Bronnert.
Între timp, eforturile de a dezvolta noi procese de raion au fost încununate cu succes și în Anglia, când în 1891 Cross, Beyan și Beadle au anunțat reacția celulozei alcaline cu disulfură de carbon pentru a forma un compus solubil în apă, baza procesului de viscoză la nivel mondial. În 1898, Stearn a propus soluții de săruri de amoniu ca băi de precipitare. Aceste fapte ale inventatorilor englezi au primit o continuare importantă în primele brevete pentru fabricarea acetaților de celuloză în 1894.
Succesul tehnic nu a fost, desigur, decât până la Lederer în 1899, precum și în 1901 cu fabrica de vopsele Friedr. Aprobat de Bayer & Co. O soluție de filare care avea o importanță tehnică nu putea fi produsă decât din așa-numiții acetați solubili în acetonă, pentru care Miles 1904 și Friedr. Bayer & Co a arătat calea în 1905. Primele brevete de filare pe mătase de acetat au fost realizate de Wagner în 1901 și de Mork, Little și Walker în 1902.
De la începuturile mici, a apărut o industrie a mătăsii artificiale în creștere rapidă. Chardonnet a fondat fabrici în Franța (Besançon) și Elveția (Spreitenbach); În Germania, „Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G.” (mătase de cupru) și în 1900 „Vereinigte Kunstseidenfabriken A.G.” din Frankfurt a. M. (mătase nitro). Au fost înființate și fabrici subsidiare în alte țări, atât pentru Chardonnet, cât și pentru mătase de cupru.
Descoperirea procesului de viscoză a adus următoarea răsturnare, când compania Courtaulds din Anglia și lucrările de mătase artificială și acetat ale lui Fürst Guido Donnersmark în Sydowsaue au achiziționat brevetele de viscoză de la Cross și Stearn la începutul secolului. În Germania, în 1905, Müller și Koppe au descoperit „Müllerbad” (acid cu sare adăugată) ca baie de filare pentru mătase de viscoză și apoi în 1911 Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G. fabrica Sydowsaue și procesul de viscoză; compania a părăsit procesul de cupru și în cele din urmă a apelat la fabricarea mătasei de viscoză.
Anii următori au adus nenumărate îmbunătățiri importante în toate domeniile, dintre care unele sunt enumerate mai jos. Dezvoltarea așa-numitului proces de centrifugare centrifugă, care se bazează pe invenția de către Topham a centrifugei centrifugare în 1900, ar trebui menționată ca un aspect fundamental.
Procesul de mătase din cupru a primit un nou impuls prin transferul procesului de centrifugare pentru mătase nitro de la Lehner din 1890 către soluțiile elvețiene de către Tiele în 1901. Acest inventator a îmbunătățit procesul în numeroase brevete; pe această bază compania J. P. Bemberg A.G. care a construit mașina de filat în 1907, ale cărei părți esențiale sunt folosite și astăzi.
Nevoia de lacuri de acetil celuloză în timpul războiului a dus la înființarea unor mari fabrici de către frații Dreyfus, în special din partea Antantei; în colaborare cu Clavel (Basel), care, împreună cu alți cercetători (în special Green în Anglia), au învățat cum să depășească problemele de vopsire, au construit Compania britanică Celanese. iar filialele sale au fondat prima companie de mătase de acetat mare și de succes.
Numeroși alți derivați ai celulozei au fost, de asemenea, testați pentru producerea raionului. Așa-numita mătase eterică (alchil celuloză) de la Lilienfeld ar fi putut avea șanse de succes. Dar și producția de mătase de viscoză a fost dezvoltată în continuare; Aici, după război, utilizarea procesului de filare a extragerii a reușit să proceseze „viscoza necoaptă”, prin care pot fi realizate titluri extrem de fine; Mai mult, trebuie menționată filarea soluțiilor de viscoză în acid sulfuric puternic conform lui Lilienfeld, prin care puterea poate fi crescută enorm. În cele din urmă, trebuie menționată producția de raion tubular din celuloză și viscoză regenerate.
Această reprezentare a dezvoltării istorice nu pretinde a fi completă. S-a încercat doar trasarea liniilor principale ale marelui ascensiune în linii schițate pentru a arăta munca dificilă de construcție necesară pentru a atinge importanța actuală a mătăsii artificiale.