メイン 理科

酢酸セルロース繊維

酢酸セルロース繊維
酢酸セルロース繊維

ビデオ: 【化学】セルロースのまとめが7分でわかる! 2024, 七月

ビデオ: 【化学】セルロースのまとめが7分でわかる! 2024, 七月
Anonim

セルロースアセテート、植物性物質のセルロースのアセチル化に由来する合成化合物。セルロースアセテートは、アセテートレーヨン、アセテート、またはトリアセテートとしてさまざまに知られている繊維に紡がれます。また、ツールハンドルなどの固体プラスチック部品に成形したり、写真や食品包装用にフィルムにキャストしたりすることもできますが、これらの用途での使用は減少しています。

主要な工業用ポリマー:酢酸セルロース

硝酸セルロースに固有の欠陥により、セルロースの他のエステル、特に

セルロースは、木綿または綿の種子に付着した短繊維(リンター)から得られる天然のポリマーです。それは化学式C 6 H 7 O 2(OH)3と以下の分子構造を持つ繰り返しグルコース単位で構成されています。

変更されていないセルロースでは、分子構造のXは水素(H)を表し、分子内に3つのヒドロキシル(OH)グループが存在することを示します。OH基は、セルロース分子間に強力な水素結合を形成します。その結果、化学的分解を引き起こさずに、熱や溶媒によってセルロース構造を解くことはできません。しかしながら、アセチル化すると、ヒドロキシル基の水素はアセチル基(CH 3 -CO)に置き換わる。得られた酢酸セルロース化合物は、特定の溶媒に溶解するか、加熱して軟化または溶融し、材料を繊維に紡糸したり、固形物に成形したり、フィルムとしてキャストしたりできます。

セルロースアセテートは、最も一般的には、セルロースを酢酸で処理し、次に硫酸などの触媒の存在下で無水酢酸で処理することによって調製されます。得られた反応を完了まで進行させると、生成物は一次酢酸セルロース、またはより適切には三酢酸セルロースとして知られる完全にアセチル化された化合物になります。トリアセテートは、高融点(300°C [570°F])の結晶性の高い物質で、限られた範囲の溶媒(通常は塩化メチレン)にのみ溶解します。トリアセテートは溶液からドライ紡糸して繊維にするか、可塑剤を使用してフィルムとしてキャストできます。一次アセテートを水で処理すると、加水分解反応が起こり、アセチル化反応が部分的に逆転して、二次酢酸セルロースまたは二酢酸セルロースが生成されます。ジアセテートは、繊維に乾式紡糸するためのアセトンなどの安価な溶媒で溶解できます。トリアセテートよりも低い溶融温度(230°C [445°F])で、フレーク状のジアセテートを適切な可塑剤と混合して粉末にし、固形物を成形できます。また、フィルムとしてキャストすることもできます。

セルロースアセテートは、セルロースをベースにして工業的に生産された繊維を設計する取り組みの一環として19世紀後半に開発されました。硝酸でセルロースを処理すると、硝酸セルロース(ニトロセルロースとも呼ばれます)が生成されましたが、この非常に可燃性の高い化合物を扱うのは難しいため、他の分野での研究が促進されました。1865年、パリのコレージュドフランスのPaulSchützenbergerとLaurent Naudinは、無水酢酸によるセルロースのアセチル化を発見し、1894年、イギリスで活動するCharles F. CrossとEdward J. Bevanは、クロロホルム可溶性セルローストリアセテートの製造プロセスの特許を取得しました。 。1903–05年にイギリスの化学者ジョージマイルズが重要な商業的貢献を行い、完全にアセチル化されたセルロースが加水分解されると、アセチル化度の低い化合物(セルロースジアセテート)に変換され、安価な有機溶媒などに溶解しました。アセトンとして。

アセトンに可溶な物質の商業規模での完全な開発は、第二次世界大戦中に不燃性ドープとして使用されるセルロースジアセテートの製造のためにイギリスに工場を建設した2人のスイス兄弟、アンリとカミーユドレイファスによって達成されました。ファブリック飛行機の翼のコーティング。戦後、アセテートドープの需要がなくなり、ドレイファス兄弟はジアセテート繊維の製造に取り掛かり、1921年に彼らの会社であるブリティッシュセラニーズ社が、セラニーズとして商標登録された製品の商業生産を開始しました。1929年、EI du Pont de Nemours&Company(現DuPont Company)は、米国でアセテート繊維の生産を開始しました。アセテート生地は、柔らかさと上品なドレープが広く支持されています。素材は着用時にしわになりにくく、適切に処理すると吸湿率が低いため、特定の種類の汚れを保持しにくいです。アセテートの衣類はよく洗濯され、元のサイズと形状を保持し、短時間で乾燥しますが、湿ったときに付与された折り目を保持する傾向があります。繊維は、単独で、または混紡で、ドレス、スポーツウェア、下着、シャツ、ネクタイなどのアパレルや、カーペットやその他の家具に使用されています。

1950年、イギリスの企業であるコートールズ社は、トリアセテート繊維の開発を開始しました。これは、塩化メチレン溶剤が利用可能になった後、商業規模で製造されました。コートールズと英国セラニーズは、Tricelの商標でトリアセテート繊維を販売していました。米国では、トリアセテートがArnelの商標名で導入されました。トリアセテートファブリックは、優れた形状保持性、収縮に対する耐性、洗浄と乾燥のしやすさで知られています。

20世紀半ば以降、アセテート繊維の生産は減少しました。これは、洗濯耐久性が同じか優れているポリエステル繊維との競争が原因であり、高温でアイロンをかけることができ、安価です。それにもかかわらず、アセテート繊維は、光沢が高いため、イージーケア衣類や衣服の裏地に今でも使用されています。セルロースジアセテートトウ(繊維の束)は、シガレットフィルターの主要な材料になっています。

プラスチックとしての二酢酸セルロースの最初の商業的使用は、いわゆる安全フィルムであり、20世紀初頭の直後に写真のセルロイドの代替品として最初に提案されました。1920年代には、射出成形の導入によって材料がさらに推進されました。これは、アセテートには特に適していましたが、高温が原因でセルロイドを処理できなかった、迅速で効率的な成形技術です。酢酸セルロースは、その機械的強度、靭性、耐摩耗性、透明性、成形性の容易さから、自動車業界で広く使用されるようになりました。耐衝撃性が高いため、保護用ゴーグル、ツールハンドル、オイルゲージなどに適しています。1930年代には、写真フィルムの二酢酸セルロースが三酢酸セルロースに取って代わり、映画、静止画、X線の卓越したベースになりました。

しかし、1930年代と1940年代に始まる新しいポリマーの導入により、酢酸セルロースプラスチックは衰退しました。たとえば、トリアセテートは、映画の写真で最終的にポリエチレンテレフタレートに置き換えられました。ポリエチレンテレフタレートは、強力で寸法安定性のあるフィルムにすることができる安価なポリエステルです。トリアセテートは、パッケージ、メンブレンフィルター、写真フィルムで使用されるフィルムまたはシートに押し出されるか、キャストされます。ジアセテートは、歯ブラシや眼鏡フレームなどの小さな部品に射出成形されます。