Процес мідного шовку - основна ідея та історичний розвиток
3.1 Основна ідея та історичний розвиток
Коротка версія
Спроби виготовити нескінченно довгу павукову нитку з основного матеріалу всіх рослин, целюлози, датуються 17 століттям. Сподівалися на волокно, властивості волокна якого відповідають шовковій нитці шовкопрядів (Réaumur, HOOKE). З відкриттям полісахаридної целюлози було знайдено перспективний вихідний матеріал, який, завдяки хімічним модифікаціям, в кінцевому підсумку може бути використаний як безперервна прядена нитка для виробництва "віскози". Перші патенти були присвоєні Лебеду в 1883 і 1884 роках, який виготовляв нитки нітрату целюлози шляхом розпилення концентрованої оцтової кислоти та виробляв нитки для зростаючої промисловості ламп розжарювання. На початку 20 століття остаточно були встановлені технічно зрілі процеси (процес віскози, процес мідного шовку), що дозволило промислову переробку "штучного шовку".
Повна версія:
Основна ідея процесу мідного шовку полягає у виробництві синтетичного текстильного волокна з основного будівельного матеріалу всіх рослин - целюлози. Перевага цього волокна полягає в тому, що, на відміну від природних волокон (бавовна, льон, льон), його форму можна змінювати майже довільно. А саме волокно може бути змінено за своєю довжиною, діаметром, навіть до порожнистого волокна. Таким чином також може бути виготовлена целюлозна плівка, яка використовується в медицині як важлива мембрана для промивання крові.
Історичний розвиток процесу мідного шовку розпочався з ідеї штучного отримання тонкої, гладкої, нескінченної нитки, що постачається шовкопрядом. Це вже висловив Реумюр у 1734 р., Який запропонував гумові розчини як вихідний матеріал для цього. Ще в 1665 р. Гук опублікував наукову роботу з мікроскопічних спостережень за об'єктами з природи.
Метою вчених було виготовити волокно, яке за своїми властивостями максимально нагадує природний шовк. Були зроблені спроби одержати волокна з желатину, казеїну та альбуміну, але властивості цих матеріалів не були корисними. Проблема тут була, натуральний шовк ? білок ? тиражувати. Цей штучний синтез білка не досяг успіху в задовільній мірі.
Лише з відкриттям целюлози як сировини для виготовлення району відкрився спосіб виробництва штучних волокон. В даний час целюлоза є багаторазовим цукром. На відміну від природного шовку (білка), який складається з різних окремих амінокислот, целюлоза складається з багатьох однакових одиниць глюкози. Тому називати волокно, виготовлене штучно з целюлозного району, оманливим, оскільки це вуглевод, целюлоза явно відрізняється від білків. Властивості волокон целюлозних волокон однакові? особливо в діаметрі волокна ? натуральний шовк. Як наслідок, розпочалися зусилля з штучного отримання корисного, прядильного волокна з целюлози, шляхом введення в розчин нітроцелюлози, похідної целюлози.
Зараз граф Шардонне вважається засновником промисловості штучного шовку. Вперше він продемонстрував виробництво свого штучного шовку на світовій виставці в Парижі в 1889 році. Зрештою виявилося неможливим обійти денітрацію, яку вже використовував Лебедь, хоча це спричинило значне послаблення та велику втрату ваги вихідної нітроцелюлозної нитки; однак на сьогоднішній день жоден інший метод не зумів ліквідувати вибуховість.
У Німеччині також штучний шовк пройшов виробництво ламп розжарювання. Тут рейнська фабрика ламп розжарювання Fremery & Co в Обербруху поблизу Аахена виробляє нитки ламп розжарювання з розчинів целюлози в аміаку оксиду міді з 1892 року. Попередні спроби Уестона в Англії (1882) та Деспайсиса у Франції в 1890 не мали ефекту. Німецька фабрика взяла перший основний патент на виробництво мідного шовку під псевдонімом Полі в 1897 році, за яким послідували багато інших патентів Фремері та Урбана, а також Броннерт.
Тим часом зусилля з розробки нових районних процесів також були увінчані успіхом в Англії, коли в 1891 р. Крос, Беян і Бідл оголосили про реакцію лужної целюлози з дисульфідом вуглецю з утворенням водорозчинної сполуки, яка є основою світового процесу віскози. У 1898 р. Стерн запропонував розчини солей амонію як осадкові ванни. Ці справи англійських винахідників отримали важливе продовження в перших патентах на виготовлення ацетатів целюлози в 1894 р.
Технічний успіх досяг лише Ледерера в 1899 р., А в 1901 р. Фарбозавод Фрід. Bayer & Co затверджено. Однак прядильний розчин, який мав технічне значення, міг бути виготовлений лише з так званих ацетонорозчинних ацетатів, для яких Майлз 1904 та Фрід. Bayer & Co показали шлях у 1905 році. Перші прядильні патенти на ацетатний шовк були зроблені Вагнером у 1901 р. Та Морком, Літтлом та Уокером у 1902 р.
З малих початків з'явилася швидкозростаюча промисловість штучного шовку. Шардоне заснував заводи у Франції (Безансон) та Швейцарії (Шпрейтенбах); У Німеччині "Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G." (мідний шовк), а в 1900 році "Vereinigte Kunstseidenfabriken A.G." у Франкфурті a. М. (нітро шовк). Також в інших країнах були створені допоміжні фабрики як для Шардоне, так і для мідного шовку.
Відкриття процесу віскози призвело до наступних потрясінь, коли компанія Куртальдс в Англії та роботи зі штучного шовку та ацетату Фюрста Гідо Доннерсмарка в Сидовзауе придбали патенти на віскозу у Кроса та Стірна приблизно на рубежі століть. У Німеччині в 1905 р. Мюллер і Коппе відкрили "Мюллербад" (кислоту з додаванням солі) як прядильну ванну для віскозного шовку, а в 1911 р. Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G. фабрика Sydowsaue та процес віскози; компанія залишила мідний процес і нарешті звернулася до виробництва віскозного шовку.
Наступні роки принесли незліченні важливі покращення у всіх сферах, деякі з них перелічені нижче. Слід назвати розробку так званого процесу прядіння центрифуги, який базується на винаході спінінгової центрифуги Топамом у 1900 р., Як фундаментальний аспект.
Процес мідного шовку отримав новий поштовх завдяки перенесенню Тіле в 1901 р. Процесу прядіння волокнистого нітро шовку від Ленера з 1890 р. До швейцарських розчинів. Цей винахідник вдосконалив процес у численних патентах; на цій основі компанія J. P. Bemberg A.G. який сконструював прядильну машину в 1907 році, основні частини якої використовуються і сьогодні.
Потреба в ацетилцелюлозних лаках під час війни призвела, особливо з боку Антанти, до створення великих фабрик братами Дрейфусами, які після її припинення взяли на себе фабричне виробництво ацетатного шовку в Спонді (Англія); у співпраці з Клавелем (Базель), який разом з іншими дослідниками (особливо Грін в Англії) навчав, як долати проблеми з фарбуванням, вони побудували британський Celanese Comp. та її дочірні компанії заснували першу велику та успішну ацетатну шовкову компанію.
Численні інші похідні целюлози також були випробувані для виробництва району. Так званий ефірний шовк (алкилцелюлоза) від Lilienfeld, можливо, мав шанс на успіх. Але також виробництво віскозного шовку отримало подальший розвиток; Тут, після війни, використання методу прядіння витяжки вдалося обробити "недозрілу віскозу", завдяки чому можна досягти надзвичайно тонких титрів; Крім того, слід згадати прядіння розчинів віскози у сильній сірчаній кислоті за Лілієнфельдом, завдяки чому міцність може бути надзвичайно збільшена. Нарешті, слід згадати виробництво трубчастого району з регенерованої целюлози та віскози.
Це подання історичного розвитку не претендує на повноту. Було лише зроблено спробу простежити основні лінії великого піднесення в схематичних лініях, щоб продемонструвати важкі будівельні роботи, необхідні для досягнення сучасного значення штучного шовку.