Процесът на медната коприна - основна идея и историческо развитие
3.1 Основна идея и историческо развитие
Кратка версия
Опитите да се произведе безкрайно дълга паяжина от основния материал на всички растения, целулозата, датират от 17 век. Надяваше се на влакно, чиито свойства на влакна съответстват на копринената нишка на копринените червеи (Réaumur, HOOKE). С откриването на полизахаридната целулоза беше намерен обещаващ изходен материал, който чрез химически модификации в крайна сметка може да бъде използван като непрекъсната предена нишка за производството на "коприна". Първите патенти са присъдени на Суон през 1883 и 1884 г., който произвежда нишки от целулозен нитрат чрез пръскане на концентрирана оцетна киселина и произвежда нишки за процъфтяващата индустрия с лампи с нажежаема жичка. В началото на 20-ти век окончателно се установяват технически зрели процеси (процес на вискоза, процес на медна коприна), което дава възможност за промишлена обработка на „изкуствена коприна“.
Пълна версия:
Основната идея на процеса на медна коприна е да се произведе синтетично текстилно влакно от основния градивен елемент на всички растения, целулозата. Предимството на това влакно е, че за разлика от естествените влакна (памук, лен, лен), формата му може да се променя почти произволно. По-точно влакното може да бъде променено по своята дължина, диаметър, дори до кухо влакно. По този начин може да се получи и целулозен филм, който се използва в медицината като важна мембрана за измиване на кръвта.
Историческото развитие на процеса на медна коприна започва с идеята за изкуствено производство на благородната, гладка, безкрайна нишка, доставена от копринената буба. Това вече беше изразено от Реомюр през 1734 г., който предложи каучукови разтвори като изходен материал за това. Още през 1665 г. Хук публикува научна работа за микроскопични наблюдения на обекти от природата.
Целта на учените е била да произведат влакно, което максимално наподобява естествената коприна по своите свойства. Правени са опити за получаване на влакна от желатин, казеин и албумин, но свойствата им не са били полезни. Проблемът тук беше, естествената коприна ? протеин ? да се репликира. Този изкуствен синтез на протеини не е успял в задоволителна степен.
Едва с откриването на целулозата като суровина за производството на коприна се открива начин за производство на изкуствени влакна. Сега целулозата е многократна захар.За разлика от естествената коприна (протеин), която се състои от различни отделни аминокиселини, целулозата се състои от много еднакви единици глюкоза. Така че е подвеждащо да наричаме влакното, направено изкуствено от целулоза, защото целулозата като въглехидрат е ясно различна от протеините. Свойствата на влакната на целулозните влакна са еднакви? особено в диаметър на влакната ? естествената коприна. В резултат на това усилията за изкуствено производство на използваеми, въртящи се влакна от целулоза започнаха чрез въвеждане на нитроцелулоза, производно на целулозата, в разтвор.
Сега граф Шардоне се счита за основател на индустрията на изкуствена коприна. За първи път той демонстрира производството на своята изкуствена коприна на световното изложение в Париж през 1889 година. В дългосрочен план се оказа невъзможно да се заобиколи денитрацията, която вече се използва от Суон, въпреки че това предизвика значително отслабване и голяма загуба в теглото на първоначалната нитроцелулозна нишка; до ден днешен обаче никой друг метод не е успял да премахне експлозивността.
И в Германия изкуствената коприна премина през производството на лампи с нажежаема жичка. Тук фабриката за лампи с нажежаема жичка в Рейн Fremery & Co в Обербрух близо до Аахен произвежда нишки с нажежаема жичка от целулозни разтвори в амоняк от меден оксид от 1892 г. По-ранните опити на Уестън в Англия (1882 г.) и Деспайсис във Франция през 1890 г. не оказаха ефект. Германската фабрика приема първия основен патент за производство на медна коприна под псевдонима Pauly през 1897 г., който е последван от много други патенти от Fremery и Urban, както и от Bronnert.
Междувременно усилията за разработване на нови копринени процеси също бяха увенчани с успех в Англия, когато през 1891 г. Крос, Беян и Бийдъл обявиха реакцията на алкална целулоза с въглероден дисулфид за образуване на водоразтворимо съединение, в основата на процеса на вискоза в целия свят. През 1898 г. Стърн предлага разтвори на амониеви соли като валежи за утаяване. Тези дела на английските изобретатели получиха важно продължение в първите патенти за производството на целулозни ацетати през 1894 г.
Техническият успех е едва през Lederer през 1899 г., а през 1901 г. фабриката за боя Friedr. Bayer & Co одобрени. Въртящ се разтвор, който е от техническо значение, може да бъде произведен само от така наречените ацетон-разтворими ацетати, за които Miles 1904, както и Friedr. Bayer & Co показаха пътя през 1905 г. Първите въртящи се патенти за ацетатна коприна са направени от Вагнер през 1901 г. и от Морк, Литъл и Уокър през 1902 г.
От малките начинания се появи бързо развиваща се индустрия на изкуствена коприна. Chardonnet основава фабрики във Франция (Besancon) и Швейцария (Spreitenbach); В Германия "Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G." (медна коприна) и през 1900 г. "Vereinigte Kunstseidenfabriken A.G." във Франкфурт a. М. (нитро коприна). В други страни бяха създадени и дъщерни фабрики, както за Chardonnet, така и за медна коприна.
Откриването на вискозния процес доведе до следващото сътресение, когато компанията Courtaulds в Англия и изкуствената коприна и ацетат на Fürst Guido Donnersmark в Sydowsaue придобиха патентите за вискоза от Cross и Stearn около началото на века. В Германия през 1905 г. Мюлер и Копе откриват „Müllerbad“ (киселина с добавена сол) като въртяща се вана за вискозна коприна и след това през 1911 г. Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A.G. фабриката Sydowsaue и процесът на вискоза; компанията напусна медния процес и накрая се насочи към производството на вискозна коприна.
Следващите години донесоха безброй важни подобрения във всички области, някои от които са изброени по-долу. Разработването на така наречения процес на предене на центрофуги, който се основава на изобретението на Топхам за въртящата се центрофуга през 1900 г., трябва да се спомене като основен аспект.
Процесът на медната коприна получи нов тласък чрез прехвърлянето на процеса на предене на нитро коприна от Lehner от 1890 г. на швейцарски решения от Tiele през 1901 г. Този изобретател подобри процеса в множество патенти; на тази основа дружеството J. P. Bemberg A.G. който е конструирал предещата машина през 1907 г., чиито основни части се използват и до днес.
Необходимостта от ацетилцелулозни лакове по време на войната доведе, особено от страна на Антантата, до основаването на големи фабрики от братята Дрейфус, които след прекратяването й поеха фабричното производство на ацетатна коприна в Спондон (Англия); в сътрудничество с Клавел (Базел), който заедно с други изследователи (особено Грийн в Англия), преподава как да се преодолеят проблемите с боядисването, те изграждат британския Celanese Comp. и неговите дъщерни дружества основават първата голяма и успешна компания за ацетатна коприна.
Много други производни на целулозата също са изпробвани за производството на коприна. Така наречената етерна коприна (алкил целулоза) от Lilienfeld може да е имала шанс за успех. Но също така производството на вискозна коприна е доразвито; Тук, след войната, процесът на предене на изтегляне се използва с обработка на „неузряла вискоза“, при което могат да се постигнат изключително фини титри; Освен това трябва да се спомене преденето на вискозни разтвори в силна сярна киселина съгласно Лилиенфелд, при което силата може да се увеличи неимоверно. И накрая, трябва да се спомене производството на тръбен вискозен материал от регенерирана целулоза и вискоза.
Това представяне на историческото развитие не претендира за пълнота. Беше направен опит да се проследят основните линии на големия възход в схематични линии, за да се покажат трудоемките строителни работи, необходими за постигането на днешния смисъл на изкуствена коприна.