Írta: dr. Vermes Miklós.
A kémia és vívmányai, II. rész, Kir. Magy. Természettudományi Társulat, Budapest, 1940.
C) A mûselyem és a celofán
A papírgyártáson kívül a legtöbb cellulózét a mûselyem- és cellofángyártás használja fel. Elôször a legfontosabb eljárást, a viszkoze-mûselyemgyártást ismertetjük, azután a többit.
A fából vagy esetleg a rövid gyapotfonálból (linters) nyert cellulózét elôször is 18%-os nátronlúgban áztatják és a lúg feleslegét kipréselik. A lúg a cellulózéval valószínûleg olyan addiciós vegyületet alkot, amelyben minden cellobioze molekularészlethez két nátrium-hidroxid molekula kapcsolódik, de az is lehetséges, hogy a nátrium a szabad hidroxidokba lép be és alkoholát képzôdik:
Gyártáskor a lúgot természetesen nagy feleslegben alkalmazzák. Érdekes, hogy erre a célra csak nátrium-hidroxid alkalmas, kálium-hidroxid nem. A fölösleges lúg kipréselése után szétaprítják a terméket, az ún. alkáli-cellulózét.
A lúgos kezelést az elsô érlelés követi. Az alkáli-cellulózét 100 kg-os részletekben 2025 oC hômérsékletû helyen 24 napig állni hagyják. Ez a mûvelet nagyon fontos, mert ettôl függ a késôbb létrejövô cellulózeoldat belsô súrlódása (viszkozitása). Az érlelés alkalmával bizonyos mértékben oxidálódik és lebontódik a cellulóze molekulája, ezért magasabb hôfok és hosszabb idô esetében folyósabb, kisebb viszkozítású lesz az oldat. Túl erôs érlelés tönkreteszi az anyagot, mert a lebontás nagyon elôrehalad. Amennyire lehet, nagy molekulájú anyagot kell készíteni.
Az elsô érlelés után következik a gyártás kémiai részének legfontosabb lépése, a cellulóze oldatának elkészítése szénkéneg (szén-diszulfid) segítségével. Forgó dobban levô, érlelt alkáli-cellulózéhoz csövön bevezetnek szénkéneget ; mivel az elegy melegszik, hûtéssel gondoskodnak a 2530 oC-os hômérsékletrôl. A szénkéneg közremûködése által nátrium-xantogenát nevû vegyület képzôdik, mert a cellulóze ONa-gyökeihez kapcsolódnak a szénkéneg (CS2) molekulái.
Ilyen xantogenát-típusú vegyületek akkor jönnek létre, ha valamilyen alkohol, szénkéneg és nátronlúg kerül össze; az alkohol szerepét játszhatja OH-gyökeinél fogva valamilyen cukormolekula vagy a cellulóze is. A cellulóze-xantogenát oldódik vízben, vizes oldatát a technikában viszkózenak nevezik.
A forgó dobokban 24 óráig keverik az alkáli-cellulózét a szénkéneggel, végül narancssárga, porhanyós anyagot kapnak, amelyen még felismerhetô a nyers cellulóze rostos szerkezete100 kg-os alkáli-cellulóze mennyiséghez 3040 kg szénkéneg szükséges. A szilárd tömeg oldásához azután híg nátronlúgot használnak; az oldás 48 órai keverés után teljessé válik és az oldatban ekkor már nem ismerhetô fel a rostos szerkezet. A folyadékot nyomás mellett szûrik és vákuumban eltávolítják belôle az oldott levegôt, mert késôbb, a fonalkészítés közben igen káros volna a buborékképzôdés.. A szûrés után második érlelés következik szintén pontosan megszabott körülmények között, rendszerint 47 napig 20 oC-on. Ezalatt megváltozik a xantogenát-molekularészek és a szôlôcukorgyûrûk számbeli aránya a cukor javára. A friss viszkóze összetétele:
Ilyenkor az oldott anyagban a nátrium, kén és szôlôcukorgyûrû aránya 1:2:4. Az érleléssel a belsô súrlódás növekedése jár, hiszen ez a molekula csak részben xantogenát, sokkal nagyobb hányadban cellulóze. A kevés xantogenátcsoport mûködik közre az egész molekula oldatban tartása céljából.
A kész érlelt oldat, a viszkóze, sûrû, olajos, barnás vagy vörössárga, kissé kén-hidrogén szagú folyadék. Belsô súrlódása nagy és erôsen függ az érlelés lefolyásától. 68% cellulózét és körülbelül 8% nátrium-hidroxidot tartalmaz, kolloid oldat. Melegen gyorsan bomlik. Savak hatására kicsapódik belôle a cellulóze, nem pedig a xantogenátvegyület, ezért a gyakorlatban a cellulóze oldatának szokták nevezni, holott tulajdonképen a xantogenát oldata. A savak hatására kicsapódó termék szigorúan véve nem cellulóze, hanem a vele nagyon rokon cellulózehidrát.
A viszkóze feldolgozása kétféle lehet. Ha
fonál alakban csapják ki, akkor mûselymet kapnak, ha
pedig hártya alakjában, akkor celofánt. A mûselyem
gyártásakor a viszkózét finom nyílásokon
keresztül. préselik a kicsapó folyadékba, híg
kénsavba, ammónium-klorid vagy ammónium-szulfát
oldatába. A kicsapódó cellulózehidrát
vékony fonalakat alkot, ezeket felcsavarják, összesodorják
és átvezetik mosófolyadékokon, a kén
eltávolítására szolgáló nátrium-szulfid-oldaton,
végül megszárítják. A celofán úgy
készül, hogy vékony, hosszú nyíláson
át vezetik a viszkózét a kicsapó folyadékba,
hengereken vezetik tovább a mosófolyadékokba és
végül hengerre csavarják a megszáradt hártyát.
 |
 |
| Mûselyemfonál elõállítása | A celofán öntése |
Mûselyem és celofán készül még kisebb mennyiségben acetil-cellulózéból is. Az acetil-cellulóze a cellulóze észtere, vagyis olyan vegyület, melyben a cellulózét és az acetilgyököt egy oxigénatom köti össze. Rendesen a cellulóze minden egyes hidroxidjába belép az acetilgyök és ún. triacetát keletkezik. A triacetát nem oldódik vízben, de oldódik kloroformban, jégecetben, nitro-benzolban, piridinben stb. Olyan módon gyártják, hogy gyapotszálakat (linterst) ecetsavanhidriddel, jégecettel, tömény kénsavval és cink-klorid katalizátorral néhány óráig állni hagyják, majd vízzel való higítás által kicsapják a vízben oldhatatlan triacetátot. A gyártás számára a triacetátot részben elbontják, hogy cellulózehidráttá (cellitté) alakuljon és ennek acetonos oldatát használják. A fonalak vagy hártyák öntésekor nem kell kicsapóoldat, hanem meleg levegôvel egyszerûen elpárologtatják az oldószert és visszamarad az acetil-cellulózéból álló fonál vagy hártya. Elônyük a viszkózekészítrnényekkel szemben, hogy a nedvességgel szemben ellenállóbbak, viszont drágábbak, mert csak gyapotból készített cellulózét használhatnak kiindulási anyag gyanánt, a facellulóze nem alkalmas.
Kisebb mennyiségben gyártanak még mûselymet a Schweizer-oldat segítségével. A gyapotszálakat réz-hidroxiddal kezelik és ammónia-nátronlúg keverékével oldják fel. Az oldatot elôször apró nyílásokon át vízbe préselik, majd kénsavba vezetik a szálat, ahol véglegesen megmerevedik. Közben a folyadék áramoltatásával vékonyítják a szálat. Régebben nitro-cellulózéból is készítettek mûselymet.
A mûselyemmel kémiailag azonos, de feldolgozásában
különbözik tôle a cellulózegyapot. Amíg
a mûselyem szálai végtelen hosszú cellulózefonalakból
vannak összesodorva, addig a cellulózegyapot készítése
alkalmával a mûselyemszálakat néhány
centiméter darabokra vágják szét és
ezekbôl sodorják a szövésre használt szálakat.
Viszkozéból készült szövôszálak
például a flox és a vistra. A wolstra
néven ismert anyag vistra és gyapjú keveréke.
D) Egyéb cellulózekészítmények
Nagyon sok ipari készítmény anyaga cellulózeszármazék.
Közülük néhány fontosabbat felsorolunk. A
pergamentpapír úgy készül, hogy szûrôpapírt
néhány másodpercre majdnem teljesen tömény
kénsavba mártanak. Ilyenkor a rostok közeit eltömik
a cellulóze lebontási termékei és vízzel
szemben ellenálló termék, a pergamentpapír
keletkezik. Papírlemezek cink-kloriddal való kezelése
és összepréselése által készül
a vulkánfiber. A kollodium dinitro- és nitro-cellulózék
alkohol-éteres oldata. A celluloid a kollodium keveréke
kámforral, nitro-naftalinnal stb. A cellulózelakkok cellulózeészterek
oldatai gyorsan párolgó oldószerekben. Ha az oldószer
elpárolog, visszamarad a cellulózeészterbôl
álló lakkréteg. A legtöbb esetben kis mennyiségben
nehezen párolgó anyagot, úgynevezett puhítószert
is kevernek a lakkhoz. A metil-cellulóze érdekes módon
vízben oldható. Ragasztószernek, appretúraszernek
és töltôanyagnak használják. A trolit
nitro-cellulóze
és gipsz keverékébôl készül.