|
Una dintre necesităţile vitale ale fiinţei umane din toate timpurile a fost ca, pe lângă asigurarea hranei, să-şi procure şi materialele necesare confecţionării îmbrăcămintei. În acest scop, ca şi în alte cazuri, omul s-a adresat naturii. Prin încercări, timp de mii şi mii de ani, el a reuşit să identifice diferite materiale adecvate acestui ţel şi să elaboreze tehnologiile necesesare prelucrării lor.
Astfel au intrat în circuitul economic o serie de produse naturale ca blănurile, lâna, inul, cânepa, bumbacul, etc. care din timpul faraonilor şi până la începutul acestui veac au asigurat în proporţie de sută la sută necesităţile de îmbrăcăminte ale umanităţii. În toată această perioadă, progresele s-au referit la elaborarea unor tehnologii perfecţionate de prelucrare care au permis ca din aceste materii prime naturale să se obţină cantităţi tot mai mari de îmbrăcăminte cu calităţi din ce în ce mai bune, precum şi alte articole de decoraţii interioare, funii, odgoane, etc.
Un eveniment important în această perioadă l-a constituit introducerea în Europa a mătasei din China, fapt care a generat ideea de a se încerca imitarea ei pe cale artificială, idee ce a fost realizată industrial la sfârşitul secolului al XIX-lea de către Hilaire de Chardonet. Acesta a patentat în 1885 procedeul de producere a mătăsii ce-i poartă numele, prin filtrarea nitrocelulozei urmată de denitrare.
Fibrele artificiale şi sintetice, reunite sub numele generic de fibre chimice, au devenit astfel alături de fibrele naturale, o bază importantă de materii prime textile.
Dacă până la începutul acestui secol necesităţile de îmbrăcăminte erau satisfăcute în totalitate de produsele naturale, la sfârşitul secolului 70% din aceste necesităţi vor fi satisfăcute de fibrele chimice.
O ramură mai recentă a fibrelor chimice care s-a dezvoltat în ultimi 40 de ani într-un ritm extraordinar o reprezintă fibrele sintetice. Acest fibre sunt rodul dezvoltări uneia dintre cele mai moderne ramuri ale chimiei: chimia polimerilor. Sintetizarea lor a fost posibilă doar atunci când cercetarea a relevat caracteristicile necesare unui polimer fiabil: să fie filiform (adică fără ramificări sau reticuli ai catenelor); să aibă o masă moleculară potrivită, să poată fi orientat şi cristalizat; să fie solubil în solvenţi sau să se topească fără descompunere.
Odată cu apariţia unor noi tipuri de fibre sintetice, la procedeele de filare cunoscute s-au adăugat altele noi: filarea din topitură şi, mai recent, filarea din suspensie, filarea din semitopitură etc.
În general, schema de obţinere a unei fibre sintetice este:
prepararea polimerului filare etirare încreţire fixare.
După metoda de preparare a polimerului se cunosc:
· Fibre preparate prin policondensare;
· Fibre preparate prin polimerizare radicală;
· Fibre preparate prin polimerizare ionică;
· Fibre preparate prin alte procedee.
Cele mai cunoscute fibre preparate prin policondensare sunt fibrele poliamidice, fibrele poliesterice şi fibrele poliuretanice.
Dintre fibrele poliamidice cele mai utilizate sunt Nylonul 6,6 şi Nylonul 6. Nylonul 6,6 se numeşte aşa deoarece materiile prime – acidul adipic şi hexametilen-diamina – au fixaţi câte 6 atomi de carbon. Reacţia care stă la baza preparării sale este :
n NH2 – (CH2) 6 - NH2 + n HOOC – (CH2)4 - COOH
hexametilen-diamină acid adipic
H[NH – (CH2)6 – NHCO – (CH2)4 – CO]n OH + (2n - 1)H2O
Nylon 6,6
Se poate observa uşor că pentru această policondensare materialele trebuie să fie prezentateîn calităţi stoechiometrice.
Fibra cunoscută sub numele de Nzion 6 are la bază polimerizarea caprolactamei:
CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2
CO NH
care reacţionează în prezenţa unui adaos catalitic de apă. Se vede că în acest caz grupa acidă şi aminică nu se mai află la doi componenţi diferiţi, ci în unul singur.
Fibrele poliesterice au la bază tot reacţia de policondensare, dar între un diacid(sau diester) şi un diol. Reacţia decurge în două etape: esterificarea(sau transesterificarea) şi policondensarea. Fibra poliesterică produsă în cea mai mare cantitate este polietilentereftalatul. Reacţia are loc prin agitare în vid, iar ambele sale etape necesită catalizatori. Polimerul este filat din topitură ca şi poliamidele.
Poliuretanii au la bază reacţia dintre un compus cu grupe OH şi un diizocianat
n HO – R – OH + n OCN [O - R –OCCNHR’NH – CO]n
unde, de exemplu, R = (CH2)4,sau un polietilenglicol, poliester etc., iar R’ = = (CH2)6 sau alt radical organic. Fibra se obţine prin filtrare din topitură.
Dintre fibrele preparate prin polimerizare radicală două au o importanţă deosebită: fibrele acrilice şi fibrele polivinilalcoolice.
Fibrele acrilice se obţin prin polimerizarea acrilonitrilului:
nCH2 = CH – CN CH2 – CH
CH n
De fapt, fibrele acrilice au la bază copolimeri ai acrilonitrilului cu acetat de vinil, metil metacrilat etc. Copolimerul este dizolvat într-un solvent potrivit (ca dimetilformamida, dimetil sulfoxid, carbonat de etilenă, soluţii de tiocianat) şi se filează prin filare umedă sau uscată.
Fibrele polivinilalcoolice se obţin prin polimerizarea acetatului de vinil urmată de hidroliza polimerului cu sodă caustică de alcool metili.
CH2 - CH
nNCH3COO – CH=CH2
OCOCH3 n
CH2 – CH - CH2 - CH
+ n NaOH + n CH3 - COONa
OCOCH3 OH n
Polimerul se dizolvă în apă fierbinte şi se filează într-o baie de sulfat de sodiu. Urmează tratarea cu formaldehidă, pentru a esterifica o parte din grupele OH. Astfel se conferă polimerului rezistenţă la apă.
Fibrele obişnuite prin polimerizare sau copolimerizarea clorurii de vinil (CH2=CHCl) au o importanţă mai mică datorită temperaturii joase de topire.
Polimerizarea ionică este utilizată la obţinerea fibrelor de polipropilenă şi polietilenă. Fibrele de polipropilena au avut o dezvoltare dinamică în ultimi ani, datorită rezistenţei ia agenţii chimici, precum şi datorită greutăţii specifice foarte mici. Pentru a putea fi utilizată pentru fibre, polipropilena trebuie să fie izotactică, adică să aibă o structură stereoregulată de tipul:
CH3 CH3 CH3
-CH- CH2- CH- CH2- CH- CH2
(grupele metil fiind de o singură parte a catenei)
O asemenea structură se obţine doar prin polimerizarea ionică. Unul dintre sistemele catalitice utilizate este Ziegler-Natta, adică TiCl3 + Al(C2H5)3. Filarea se face din topitură.
Fibrele sintetice au unele proprietăţi superioare celor naturale printre care: rezistenţă mecanică foarte bună, rezistenţă chimică excelentă, rezistenţă la molii şi la putrezire. Fibrelor sintetice li se pot conferi proprietăţi pe care nu le au cele naturale: neinflamabilitate, rezistenţă la temperaturi mari etc. Există însă şi proprietăţi nesatisfăcătoare: absorbţie de umiditate scăzută, încărcare electrostatică mare, efecte de scămoşare(pilling), colorabilitate mai dificilă.
În ultima perioadă de timp, foarte utilizată este şi cofilarea. Fibrele cofilate au doua structuri: „coajă-miez” şi „una lângă alta”(„side by side”).
Fibrele coajă-miez au un miez dintr-un polimer care conferă fibrei rezistenţă, elasticitate etc., şi o coajă din alt polimer pentru scăderea încărcării statice, creşterea luciului, reducerea pillingului etc. Structura „side by side” poate, de exemplu, să confere o încreţire mare fibrei dacă cei doi polimeri au contracţii diferite.
Deşi aproape jumătate din ţesăturile din lână rezistente al spălare produse azi în lume sunt obţinute prin procedeul oxidativ, acesta are tendinţa de a fi înlocuit rapid de către tratarea cu polimeri, care are avantajul de a elimina complet degradarea fibrei.
Aplicarea polimerilor se face prin două metode. Una prevede pulverizarea unui strat subţire de masă plastică pe fiecare fibră pentru a-i masca solzii şi a permite mişcarea liberă, înainte şi înapoi, a fibrelor de lână. Astfel, la spălare, acestea pot reveni în poziţia iniţială, prevenind împâslirea ţesăturii. Pentru a face posibil acest lucru, dat fiind că lâna este hidrofobă, având o energie de suprafaţă de 30 dyni/cm, fibra este supusă mai întâi clorurării blânde. După neutralizarea cu bisulfit de sodiu se aplică polimerul care încapsulează fibra. Deşi procedeul este laborios, el poate fi efectuat pe maşini specializate, de mare productivitate.
Cel de-la doilea procedeu de tratare cu polimeri are un principiu diametral opus primului. El prevede fixarea fibrelor în ţesătură, cu ajutorul unor punţi microscopice de masă plastică, unele de altele, pentru a le împiedica să se deplaseze şi să se încâlcească. Astfel deşi nu se modifică structura solzoasă a fibrelor, aceste sunt împiedicate să se mişte una în raport cu cealaltă. Avantajele sunt multiple: procedeu nu necesită tratarea prealabilă a fibrei, structura şi calităţile aceste fiind păstrate intacte, iar tratarea se aplică ţesăturii sau chiar confecţiilor finite, prin simpla înmuiere într-o soluţie sau emulsie de polimeri. Până în prezent au fost testate mai multe tipuri de polimeri pentru această operaţie. Cei mai indicaţi sunt cei care conţin grupări ce permit formarea de legături chimice între lanţurile moleculare, constituind, după aplicare, punţi de răşină insolubilă, dar moale şi elastică, fapt ce elimină pericolul ca stofa să devină rigidă.
Conform statisticilor, anual, în lume, 3000-5000 de persoane mor de pe urma arsurilor provocate de aprinderea testilelor inflamabile pe care le poartă. Alte 150000- 250000 se aleg cu arsuri mai mult sau mai puţin grave. Iată de ce în ultima vreme există tendinţa de a se restrânge folosirea ţesăturilor inflamabile la fabricarea confecţiilor pentru copii, a carpetelor, saltelelor, a tapiţeriilor din interiorul automobilelor etc., introducându-se în folosinţă textilele cu o rezistenţă sporită la aprindere.
Astăzi, în întreaga lume, aproximativ 4-5 milioane kilograme de lână sunt tratate anual pentru a fi ignifiate.
Lâna tratată poate fi spălată sau curăţată prin procedeul uscat, fără a-şi pierde rezistenţa la flacără, şi depăşeşte chiar cele mai exigente standare referitoare la rezistenţa textilelor la solicitările termice.
Pentru a vedea tot referatul CLICK AICI
|
