Chimie
Fibre naturale, artificiale si sintetice - matasea naturala- referat la chimie - Fibrele textile sunt cele mai utilizate de om pentru imbracaminte. Daca pana la inceputul acestui secol necesitatile de imbracaminte erau satisfacute in totalitate de produsele naturale, la sfarsitul secolului, 70% din aceste necesitati vor fi satisfacute de fibrele chimice. O ramura mai recenta a fibrelor chimice care s-a dezvoltat in ultimi 40 de ani intr-un ritm extraordinar o reprezinta fibrele sintetice. Acest fibre sunt rodul dezvoltari uneia dintre cele mai moderne ramuri ale chimiei: chimia polimerilor. Sintetizarea lor a fost posibila doar atunci cand cercetarea a relevat caracteristicile necesare unui polimer fiabil: sa fie filiform (adica fara ramificari sau reticuli ai catenelor); sa aiba o masa moleculara potrivita, sa poata fi orientat si cristalizat; sa fie solubil in solventi sau sa se topeasca fara descompunere. Tesaturile textile se caracterizeaza prin elasticitate, mladire si porozitate fina. Ele retin particulele suspensiei atat prin efectul de cermare cat si prin absorbtie. Au rezistenta mecanica redusa si se colmateaza usor. Sunt folosite ca suprafete filtrante intinse pe rame sau pe un support original si exceptional, in forma de pungi. Felul tesaturii, porozotatea, grosimea tesaturii, natura materialului tratarea ulterioara dau panzelor filtrate o mare varietate si adaptabilitate la conditiile de filtrare. Procedeu de tratare cu polimeri prevede fixarea fibrelor in tesatura, cu ajutorul unor punti microscopice de masa plastica, unele de altele, pentru a le impiedica sa se deplaseze si sa se incalceasca. Astfel desi nu se modifica structura solzoasa a fibrelor, aceste sunt impiedicate sa se miste una in raport cu cealalta. Avantajele sunt multiple: procedeu nu necesita tratarea prealabila a fibrei, structura si calitatile aceste fiind pastrate intacte, iar tratarea se aplica tesaturii sau chiar confectiilor finite, prin simpla inmuiere intr-o solutie sau emulsie de polimeri. Pana in prezent au fost testate mai multe tipuri de polimeri pentru aceasta operatie. Cei mai indicati sunt cei care contin grupari ce permit formarea de legaturi chimice intre lanturile moleculare, constituind, dupa aplicare, punti de rasina insolubila, dar moale si elastica, fapt ce elimina pericolul ca stofa sa devina rigida. Fibrele textile se impart in mai multe grupe : Fibre naturale ; Fibre artificiale ; Fibre sintetice . Fibrele naturale Fibrele naturale se impart in doua mari categorii : Fibre proteice naturale ; Fibre celulozice naturale . Fibrele proteice naturale . Parul de la animale (lana, parul din blana animalelor) sunt fibre proteice. Acestea ard mai greu decat matasea. Flama este rapida, dar este dificil sa fie intretinuta arderea. Aceste fibre sunt constituite din catene macromoleculare cu structura de proteine. Cele mai importante fibre din aceasta grupa sunt : cele din matase naturala si lana. Matasea naturala : Matasea naturala este o fibra cu componenta proteica, obtinuta din gogosile (secretia) viermelui de matase si, in general, arde repede, cu o flacara medie ca intensitate, miroase asmenea parului sau unghiei arse. Cenusa este usor faramicioasa. Matasea se stinge mai greu. Aceasta este puternic concurata de fibrele sintetice, ajungand in unele state sa fie inlocuita complet de fibrele sintetice. Industria matasii este dezvoltata in statele cu traditii in cresterea viermilor de matase (China, Italia, R.P.D. Coreeana si Coreea de Sud). China - tara originala a matasii naturale, renumita prin matasea si adevaratele opere de arta obtinute din matasea naturala. Centrele sunt concentrate in China de Est si Sud-Est, renumit fiind centrul Shandong, L'Eshan, Anayang, Gaipeng, Luda, Qingadao. Alte tari producatoare de matase: Italia, cu centrele Padova, Como, Florenta; Franta, cu vestitul centru Lyon, prelucrand matasea din import; SUA, cu New York, New Jersey Un eveniment important l-a constituit introducerea in Europa a matasei din China, fapt care a generat ideea de a se incerca imitarea ei pe cale artificiala, idee ce a fost realizata industrial la sfarsitul secolului al XIX-lea de catre Hilaire de Chardonet. Acesta a patentat in 1885 procedeul de producere a matasii ce-i poarta numele, prin filtrarea nitrocelulozei urmata de denitrare. Industria in matasea naturala la noi in tara foloseste ca materie prima matasea naturala importata din China, cat si matasea sintetica (artificiala). Matasea naturala este obtinuta in sud-vestul tarii; se prelucreaza la Lugoj, Timisoara, alte centre fiind Bucuresti si Valenii de Munte. Matasea artificiala se produce la Lupeni, Braila (Chiscani), Popesti-Leordeni (impreuna cu firele celulozice). Cele doua categorii de materii prime sunt prelucrate apoi in tesatoriile de la Bucuresti, Lugoj, Timisoara, Iasi, Codlea, Targu Mures. Lana : Datorita proprietatilor sale
binecunoscute (calduroasa, moale, se vopseste si se lucreaza excelent), lana este
ideala pentru confectionarea covoarelor si a mochetelor. Texturile si modelele
in care poate fi folosita sunt, practic, infinite. Una dintre necesitatile vitale ale fiintei umane din toate timpurile a fost ca, pe langa asigurarea hranei, sa-si procure si materialele necesare confectionarii imbracamintei. In acest scop, ca si in alte cazuri, omul s-a adresat naturii. Prin incercari, timp de mii si mii de ani, el a reusit sa identifice diferite materiale adecvate acestui tel si sa elaboreze tehnologiile necesesare prelucrarii lor. Desi aproape jumatate din tesaturile din lana rezistente la spalare produse azi in lume sunt obtinute prin procedeul oxidativ. Procedeul oxidativ are tendinta de a fi inlocuit rapid de catre tratarea cu polimeri, care are avantajul de a elimina complet degradarea fibrei. Astazi, in intreaga lume, aproximativ 4-5 milioane kilograme de lana sunt tratate anual pentru a fi ignifiate. Lana tratata poate fi spalata sau curatata prin procedeul uscat, fara a-si pierde rezistenta la flacara, si depaseste chiar cele mai exigente standare referitoare la rezistenta textilelor la solicitarile termice. Industria lanii este ramura legata de o ocupatie straveche - pastoritul - care a asigurat materia prima pentru o gama larga de produse casnice. De fapt, se mai pastreaza obiceiul in mediul rural ca unele piese vestimentare (itari, camasi) sau de uz gospodaresc (cuverturi, covoare), sa fie lucrate in casa, cu mult simt artistic. In jurul Brasovului si Sibiului sunt zone traditionale de crestere a ovinelor, favorizand dezvoltarea industriei lanii de timpuriu. Materia prima o reprezinta in primul rand lana fina si semifina obtinuta de la oile merinos. In ultimii ani se foloseste tot mai mult amestecul cu fire sintetice, obtinandu-se produse de calitate. Fibre celulozice naturale Fibrele celulozice au un grad de policondensare care difera de la un material celulozic la altul. Celuloza din bumbac are un grad de policondensare foarte mare, situat intre 1200 - 1300, avand catene macromoleculare lungi, in timp ce in cazul inului si canepii, el se situeaza intre 800 - 1000 Printre fibrele celulozice naturale se numara cele obtinute din : bumbac, in, canepa, iuta, etc. Bumbacul : Bumbacul este materie prima de baza pentru industria textila. Bumbacul este o fibra naturala, polimerica, vegetala extrasa din fructul plantei de bumbac. Cand este aprinsa, aceasta arde cu o flacara de scurta intensitate si miroase a frunze arse. In timpul arderii, datorita curentilor de aer, fragmente mici de fibra se desprind si ard, pana la epuizare, in aer. Cenusa ramasa este fina si sfaramicioasa.
Polimerul natural care sta la baza fibrei este celuloza. Planta de bumbac prefera zonele de clima temperata si calda, fiind necesare precipitatiile in perioada de crestere si abrenta acestora in perioada de recoltare. Bumbacul face parte din famililia GROSSYPIUM. Exista mai multe soiuri de bumbac dintre care: Soiul HIRSUTUM (Lf=20-35mm) Soiul HERBACOM (Lf=17-26mm) 24992mrz12szn1u Soiul BARBADENSIS (Lf=30-51mm) Fibrele de bumbac se obtin din capsulele plantei de bumbac,in care se afla 2-6 seminte de care sunt legate fibrele. Fibrele sunt prelungiri epidermice celulare ale semintelor. Dezvoltarea fibrelor are loc de la scuturarea florii pana la 60 zile. Pana la 20 zile de la caderea petalelor se dezvolta ovarul,devenind capsula.in interiorul ei se formeaza semintele acoperite cu fibre de bumbac , care au perete subtire numit perete primar. De la 20 pana la 60 de zile are loc maturizarea fibrei. Peretele primar se ingroasa, se formeaza peretele secundar prin depunerea de lamele concentrice de celuloza. La maturitate capsulele se deschide si bumbacul trebuie recoltat. Recoltarea se poate face manual,mecanic sau pneumatic. Dupa recoltare bumbacul este dus la statia de egrenare unde se efectuaeaza urmatoarele operatii: Receptia=preluarea si inregistrarea cantitativa Sortarea=separarea in functie de anumite caracteristici Curatirea primara=eliminarea impuritatilor mari,vizibile care nu necesita operatii complexe de curatire Egrenarea=separarea semintelor de fibre Lintersarea=seperarea fibrelor foarte scurte numite linters Presarea si imbalotare=se preseaza in baloti de 150-200 kg care usureaza transportul si depozitarea Balotii obtinuti sunt apoi trimisi spre filaturi unde sunt folositi ca materie prima. Fibra de bumbac este monocelulara si contine intre 90-92 % celuloza,uneori chiar 95-98 %. Celuloza este un polimer filiform macromolecular cu grad de polimerizare 3000.Catenele moleculare de celuloza sunt dispuse sub forma de retea formand microfibrile. Microfibrilele formeaza fibrile care formeaza manunchiuri dispuse concentric, paralele cu axa longitudinala,putin rasucite in jurul acesteia (aprox 30`). Fibrilele formeaza lamele care intra in structura peretelui fibrei. Fibra este formata din perete la exterior si lumen la interior. Proprietatile fibrei de bumbac sunt determinate de gradul de maturitate : 1. Culoarea Bumbacul are culoare alb, galbuie, crem. Se albeste cu oxidanti sau prin mercerizare. 2. Luciul Are luciu slab, in functie de soi si de tara de origine. Daca bumbacul este mercerizat luciul creste. 3. Finetea - finete mica:sub Nm=5000 - finete medie Nm=5000-6000 - finete mare:peste Nm=6000 4. Lungimea Lungimea fibrei de bumbac este cuprinsa intre 17 si 51 mm. Exista fibre de bumbac: -foarte scurte<24mm -scurte 24-28mm -medii 28-33mm -lungi 33-36mm -foarte lungi >36mm 5. Gradul de maturitate(GM) GM=grosimea peretelui/latimea fibrei GM = 60-80 bumbac matur GM> 84 bumbac foarte matur GM <60 bumbac mort 6. Higroscopicitatea Umiditatea reala este Ur=20-24% Umiditatea legala este R=8,5% 7. Comportare la temperatura Rezista pana la 130`C apoi se descompune. 8. Comportare la ardere Bumbacul arde repede, cu flacara luminoasa, miroase la fel ca hartia arsa, lasand cenusa putina la fel ca hartia. 9. Comportarea la substante chimice -la acizi:nu rezista,fiind dizolvat de catre acizii concentrati -la alcali:rezista ,alcalii fiind folositila curatare,albire,mercerizare -substante oxidante:esteslab rezistent dar se albeste cu solutii diluate Bumbacul se intrebuinteaza la articole : vestimentare:tesute(rochii,camasi,fuste,pantaloni), tricotate (lenjerie, tricouri, ciorapi), tehnice : fitile, furtunuri, benzi sanitare:tifon,pansamente,vata. Materie prima pentru obtinerea fibrelor artificiale. Industria bumbacului prezinta cea mai mare importanta datorita numeroaselor sale intrebuintari, cat si costului mai convenabil, in comparatie cu alte materii prime. Materia prima prelucrata (bumbacul) este asigurata din import: Uzbechistan, Turkmenistan, Egipt, Sudan, India, ultima fiind principala furnizoare. In Campia Romana s-a ajuns la o suprafata cultivata de peste 4.000 ha. In anii din urma, bumbacul se amesteca cu fire si fibre chimice, obtinandu-se produse 'tip bumbac' de foarte buna calitate, rezistente, cu aspect frumos. In cadrul acestei subramuri functioneaza filaturi, tesatorii, intreprinderi pentru producerea atei. Industria bumbacului este prezenta si in Bucuresti, cu peste 26% din productia de ramura, in vestul tarii, in orasele Timisoara, Arad, Oradea, Satu Mare. In partea de nord-est a tarii s-au impus prin productii mai ridicate centrele: Botosani (aici fiind creat primul combinat de bumbac de dupa razboi), Iasi, Gura Humorului. In partea centrala trebuie mentionate centrele: Talmaciu (langa Sibiu), pentru ata, Odorheiul Secuiesc, Medias, Sighisoara, Sfantu Gheorghe (combinate integrate), iar in partea central-sudica: Pitesti, Pucioasa (in intreprinderi integrate), Galati, Giurgiu, Rosiori de Vede, Buftea, Ciulnita, Oltenita, Dragasani, Buzau (filaturi si combinate integrate). Inul : In india este cea mai dezvoltat productie de in Inul este de asemenea o fibra naturala obtinuta din tulpina plantei de in. Se caracterizeaza prin doua tipuri de fibre tehnice si elementare. Fibrele tehnice reprezinta un ansamblu de fibre elementare liate intre ele cu o substanta numita lignina. Arde asemeni bumbacului, dar cu mirosul putin modificat. Inul se cultiva in Romania pentru
tulpinile sale din care se scot fibre textile si pentru semintele din care se
extrage un ulei gras, utilizat atat in pictura cat si in medicina. Semintele de
in, pe langa uleiul gras mai contin o cantitate insemnata de mucilagii
localizate in membrana celulara a epidermei, glicozide ca linamarina si
linocinamarina, saruri de potasiu si magneziu. Faina de seminte se amesteca cu apa
si se fierbe pana devine o pasta. Aceasta pasta se pune intre doua bucati de
panza si se aplica pe locul bolnav. Se mentine in permanenta calda, timp de
cateva ore. Cataplasma de in calmeaza durerile, ajuta la fluidificarea si
evacuarea puroiului din abcese si furuncule. Pentru a se crea o actiune
antiseptica, e bine ca la faina de in sa se adauge si flori de musetel
pulverizate. Industria inului este in reducere in perioada actuala, folosind doar 3,1% din totalul materiei prime textile. Inul are o arie de cultura relativ restansa: vestul si centrul partii europene a CSI (Letonia, Estonia, Lituania, zona Sankt Petersburg, Bielorusia cu renumitele centre industriale, Smolensk, Kostrona si alte centre in Siberia de vest). Mentionam culturi de in si in Polonia, Germania - partea de nord-est, Cehia, Slovacia, Ungaria si pe suprafete mai mici in Belgia, Olanda, nordul Frantei, Anglia. Canepa : Canepa este o planta anuala. Aceasta se cultiva pentru fibre textile, pentru funii si sfori. Semintele de canepa se dau hrana la pasari sau din ele se extrage ulei. Inca din cele mai vechi timpuri canepa a fost o planta traditionala a romanilor obtinandu-se productii record pe teritoriul tarii noastre. Incercam acum relansarea acestei vechi traditii combinand tehnologia moderna cu vasta experienta dobandita in trecut incepad de la cercetare, cultura, industrializare si pana la comercializare. Stigmatul de drog pus canepii industriale a facut ca o ramura
importanta a agriculturii sa se afle acum in pragul dezastrului. Si daca la noi
aceasta planta este considerata non-grata, Uniunea Europeana este dispusa la a
subventiona investitii in realizarea culturilor de canepa. Iuta : Iuta este o planta anuala cu tulpina inalta pana la 3m si groasa de 1 - 2 cm, cu frunze galbene, ovale, cultivata in regiunile tropicale pentru fibrele textile extrase din tulpina (Corchorus olitorius si capsularis). Aceasta este intrebuintata la fabricarea panzei de sac, a covoarelor, etc. Fibrele de iuta, care sunt matasoase la atingere si au un usor luciu, provin din scoarta plantei cu acelasi nume. Au un aspect placut, sunt flexibile si pot fi realizate in diverse texturi si combinatii coloristice. Intrucat produsele finite sunt foarte moi si nu prea rezistente la un trafic intens, ele sunt recomandate mai ales pentru dormitoare si camere de zi. Fibre artificiale Fibrele artificiale obtinute prin modificarea polimerilor naturali sunt : viscoza, acetat, triacetat, matase cuproamoniacala. Pentru elasticitate se adauga fibre elastomere (lycra etc.), care au o mare capacitate de alungire (se pot lungi de cinci-sase ori sub actiunea unei forte de intindere) si de revenire rapida la lungimea initiala Fibrele artificiale se impart in doua mari categorii : Fibre artificiale din celuloza regenerata ; Fibre artificiale din celuloza modificata chimic . Fibre artificiale din celuloza regenerata Fibrele artificiale sunt supranumite si fibre chimice, au devenit astfel alaturi de fibrele naturale, o baza importanta de materii prime textile. Daca pana la inceputul acestui secol necesitatile de imbracaminte erau satisfacute in totalitate de produsele naturale, la sfarsitul secolului 70% din aceste necesitati vor fi satisfacute de fibrele chimice. Cel mai important produs de acest tip este vascoza. Alt tip de fibra artificiala este matasea cuproxam. Vascoza : Vascoza se mai numeste si reion sau matase artificiala. Aceasta este constituita din macromoleculele de celuloza aproape pura cu un grad de polimerizare mai mic decat al celulozei din bumbac si cu o rezistenta mecanica mai scazuta. Fibrele de vascoza sunt mai hidrofile decat cele din bumbac. Matasea cuproxam : Comportarea acestei fibre artificiale este asemanatoare cu cea a vascozei. Fibre artificiale din celuloza modificata chimic Cea mai importanta fibra de acetat de celuloza este matase acetat. Matasea acetat : Matasea acetat este o fibra obtinuta din celuloza, iar tehnic este denumita acetat de celuloza. Acetatul arde usor, cu o flacara licaritoare, care nu poate fi stinsa cu usurinta. Celuloza care arde face picaturi si lasa o cenusa grea, densa. Mirosul este similar cu cel al talasului ars. Aceasta se foloseste la fabricarea unor materiale plastice. Procedeul acetat realizeaza matasea acetat, folosind acetatul de celuloza. Solutia acestuia in acetona este supusa filarii la cald (uscata). Solventul se evapora si este recuperat, iar firul de acetat de celuloza coaguleaza si se intareste. Tesaturile de matase acetat sunt mai rezistente dar mai putin higroscopice decat cele din matase vascoza. La noi in tara fibrele artificiale se fabrica prin procedeul vascoza la Braila, Lupeni si Popesti-Leordeni. Fibre sintetice O ramura mai recenta a fibrelor chimice care s-a dezvoltat in ultimi 40 de ani intr-un ritm extraordinar o reprezinta fibrele sintetice. Aceste fibre sunt rodul dezvoltari uneia dintre cele mai moderne ramuri ale chimiei: chimia polimerilor. Sintetizarea lor a fost posibila doar atunci cand cercetarea a relevat caracteristicile necesare unui polimer fiabil: sa fie filiform (adica fara ramificari sau reticuli ai catenelor); sa aiba o masa moleculara potrivita, sa poata fi orientat si cristalizat; sa fie solubil in solventi sau sa se topeasca fara descompunere. Fibrele sintetice au unele proprietati superioare celor naturale printre care: rezistenta mecanica foarte buna, rezistenta chimica excelenta, rezistenta la molii si la putrezire. Fibrelor sintetice li se pot conferi proprietati pe care nu le au cele naturale: neinflamabilitate, rezistenta la temperaturi mari etc. Exista insa si proprietati nesatisfacatoare: absorbtie de umiditate scazuta, incarcare electrostatica mare, efecte de scamosare(pilling), colorabilitate mai dificila. Odata cu aparitia unor noi tipuri de fibre sintetice, la procedeele de filare cunoscute s-au adaugat altele noi: filarea din topitura si, mai recent, filarea din suspensie, filarea din semitopitura etc. In general, schema de obtinere a unei
fibre sintetice este: Structura 'side by side' poate, de exemplu, sa confere o incretire mare fibrei daca cei doi polimeri au contractii diferite. Fibrele poliamidice : Acestea sunt constituite din macromolecule filiforme (fara catene laterale) in care grupele amidice, care sunt polare si hidrofile, alterneaza cu portiuni de catene hidrocarbonate nepolare si hidrofobe, asemanator cu structura fibrelor proteinelor. Nylon : Aceste fibre sunt folosite pentru obtinerea articolelor turnate, a textilelor si a suturilor medicale. Fibrele de nailon sunt rezistente si mult mai rezistente decat matasea si relativ insensibile la umezeala si mucegai. Nylon-ul este o poliamida obtinuta din petrol. Nylon-ul se topeste si apoi arde rapid, daca flacara ramane pe fibra topita. Daca se poate mentine flacara pe nylon-ul care arde, se simte un miros de plastic ars. Fibrele poliesterice : Acestea au ca reprezentant important Terilena (Terom, Dacron) care rezulta prin poliestificarea (cu eliminare de apa) a acidului tereftalic cu 1,2 etandiol. Acest tip de fibre au caracter puternic hidrofob si sunt rezistente la lumina,caldura, sifonare. Poliesterul este un polimer obtinut dintr-un amestec de carbune, apa si produse petroliere. Poliesterul se topeste si arde in acelasi timp, topitura si cenusa pot sa adere repede la orice suprafata, se lipeste inclusiv de pielea omului, generand arsuri. Fumul de la poliesterul ars este negru, insotit de un miros dulceag. Fibrele poliesterice au la baza tot reactia
de policondensare, dar intre un diacid (sau diester) si un diol. Reactia
decurge in doua etape: esterificarea (sau transesterificarea) si
policondensarea. Fibra poliesterica produsa in cea mai mare cantitate este
polietilentereftalatul. Reactia are loc prin agitare in vid, iar ambele sale
etape necesita catalizatori. Polimerul este filat din topitura ca si
poliamidele. Fibrele de acril : Fibrele de acril sau tehnologic acrilonitrilul sunt obtinute din produse petroliere naturale. Acrilii ard usor datorita structurii lor specifice. Un chibrit sau o tigareta cazuta pe o patura de acril o poate arde; viteza de ardere este mare, daca nu se intervine pentru stingere. Cenusa este densa. Mirosul este neplacut, astringent. Dintre fibrele preparate prin polimerizare radicala doua au o importanta deosebita: fibrele acrilice si fibrele polivinilalcoolice. De fapt, fibrele acrilice au la baza copolimeri ai acrilonitrilului cu acetat de vinil, metil, metacrilat etc. Copolimerul este dizolvat intr-un solvent potrivit (ca dimetilformamida, dimetil sulfoxid, carbonat de etilena, solutii de tiocianat) si se fileaza prin filare umeda sau uscata. Polimerizarea ionica : Polimerizarea ionica este utilizata
la obtinerea fibrelor de polipropilena si polietilena. Fibrele de polipropilena
au avut o dezvoltare dinamica in ultimi ani, datorita rezistentei ia agentii
chimici, precum si datorita greutatii specifice foarte mici. O asemenea
structura se obtine doar prin polimerizarea ionica. Unul dintre sistemele
catalitice utilizate este Ziegler-Natta, adica TiCl3 + Al(C2H5)3. Filarea se
face din topitura. Polimerul este o substanta macromoleculara a carei molecule este formata prin unirea in lant a doua sau mai multe molecule de monomer. Polimerul se dizolva in apa fierbinte si se fileaza intr-o baie de sulfat de sodiu. Urmeaza tratarea cu formaldehida, pentru a esterifica o parte din grupele OH. Astfel se confera polimerului rezistenta la apa. Fibrele obisnuite prin polimerizare
sau copolimerizarea clorurii de vinil (CH2=CHCl) au o importanta mai mica
datorita temperaturii joase de topire.
|