Fibra de viscosa (del latín viscosus - pegajoso) - una fibra artificial obtenida mediante el procesamiento de celulosa natural . Se produce en forma de hilos textiles y cordoncillos y fibra cortada.
La fibra de viscosa es una de las primeras fibras artificiales en encontrar una aplicación práctica: el proceso para la producción de fibra de viscosa se desarrolló a fines del siglo XIX y todavía se usa hoy en día con modificaciones mínimas. El proceso de obtención de la fibra de viscosa consta de las siguientes etapas:
La fibra viscosa se tiñe fácilmente con tintes para fibras naturales ( algodón , lino ), higroscópico , lo que determina las altas cualidades higiénicas del tejido y, debido a la disponibilidad de materias primas y reactivos utilizados en la producción, es relativamente económico.
Las desventajas de la fibra de viscosa incluyen que se arrugue fácilmente, una pérdida significativa de resistencia en húmedo y una resistencia insuficiente a la abrasión. Estas deficiencias pueden eliminarse hasta cierto punto mediante modificaciones y procesamiento posteriores.
El proceso de regeneración de celulosa a partir de una solución mediante la adición de ácido a su solución acuosa concentrada de cobre y amonio (es decir, que contiene sulfato de cobre e hidróxido de amonio) fue descrito por el científico inglés John Mercer ( Ing. John_Mercer ) alrededor de 1844 . Pero la primera aplicación industrial de este método, que sentó las bases para la industria de la fibra de cobre y amoníaco, se atribuye a E. Schweitzer (1857), y su posterior desarrollo es mérito de M. Kramer e I. Schlossberger (1858) . Y solo en 1892, Cross, Bevin y Beadle en Inglaterra inventaron un proceso para obtener fibra de viscosa: se obtuvo una solución acuosa viscosa (de ahí el nombre viscosa) de celulosa después de tratar la celulosa primero con una solución fuerte de hidróxido de sodio , que dio "soda celulosa", y luego con disulfuro de carbono ( CS 2 ), dando como resultado un xantato de celulosa soluble. Exprimiendo un chorrito de esta solución "giratoria" a través de una hilera con un pequeño orificio redondo en un baño ácido, la celulosa se regeneró en forma de fibra de viscosa. Cuando se comprime la solución en el mismo baño a través de un troquel con una rendija estrecha, se obtiene una película, llamada celofán .
Jacques Brandenberger , que estuvo involucrado en esta tecnología en Francia desde 1908 hasta 1912, fue el primero en patentar un proceso continuo para hacer celofán.
El 30 de septiembre de 1902 se patentó la seda artificial ( viscosa ) .[ ¿por quién? ] .
En la URSS, la primera producción de fibras de viscosa comenzó a aparecer en 1927 , en las ciudades de Mytishchi , Leningrado , Mogilev y Klin [1] . El diseño de las empresas estuvo a cargo del Instituto Estatal de Diseño GIPROIV [2] .
Según la finalidad, las fibras de viscosa se producen en forma de hilos continuos (textiles y técnicos, por ejemplo, cuerdas extrafuertes) o fibras discontinuas de varios tipos: de resistencia regular, de alta resistencia, onduladas y polinizadas (similares al algodón). Un grupo especial está formado por fibras de viscosa modificadas para fines especiales: aumento de la resistencia química, intercambio iónico, bactericidas, hemostáticas y otras, así como película de viscosa.
La fibra de viscosa es una fibra química artificial hecha de celulosa hidratada, es decir, una de las modificaciones estructurales de la fibra de celulosa a partir de una solución. La celulosa hidratada se diferencia de la celulosa natural por su mayor higroscopicidad , propiedades de sorción y mayor capacidad de hidrolizar , esterificar y oxidar . El grado medio de polimerización de la celulosa hidratada en la fibra de viscosa oscila entre 300 y 600, lo que corresponde a un peso molecular de 49 000 a 98 000. Durante la formación de la fibra de viscosa, se forman estructuras supramoleculares, cuyo tipo depende de las condiciones de formación (características de la masa de hilado de viscosa, composición del baño de precipitación, etc.). Las propiedades físicas y mecánicas de las fibras de viscosa (VV) están determinadas en gran medida por la estructura de su capa exterior, en la que el hidrato de celulosa contiene una cantidad significativa de enlaces cruzados, lo que da a las fibras una mayor resistencia. La densidad de la fibra de viscosa es de aproximadamente 1,5 kg/m^2. [ especificar ] Las fibras de viscosa no son termoplásticas y se pueden utilizar durante un tiempo breve sin pérdida de propiedades mecánicas a una temperatura de 100-120 °C. Resistente al agua ya los disolventes orgánicos no polares (gasolina, benceno), en los que no se hincha. Bajo la acción de ácidos minerales concentrados a temperatura normal y ácidos diluidos cuando se calientan, así como los álcalis en presencia de oxígeno atmosférico, sufren destrucción. Se hinchan fuertemente en soluciones alcalinas diluidas y se disuelven en una solución de cobre y amoníaco. Las fibras de viscosa son inestables a la acción de los microorganismos que provocan su destrucción.
La producción de fibra de viscosa consta de dos etapas sucesivas: obtención de una masa de hilatura - viscosa e hilado de la fibra. La materia prima utilizada es pulpa de madera que contiene 95-99% de la fracción formadora de fibra de alto peso molecular con un grado de polimerización de 800-1100.
Obtención de viscosaLa obtención de viscosa incluye las siguientes operaciones:
La xantogenación de celulosa alcalina se lleva a cabo en dispositivos herméticamente sellados de acción periódica: xantogenadores. El xantogenador está equipado con una camisa de enfriamiento, en su interior hay un agitador horizontal, escotillas de carga y descarga, válvulas de seguridad en el cuerpo. Se han conectado comunicaciones para disulfuro de carbono , agua , álcali , nitrógeno , succión de vapores de disulfuro de carbono y creación de vacío .
Se cargan 2200 kg de celulosa alcalina en el xantogenador mediante transporte neumático desde un recipiente de pesaje. Después de la carga, la celulosa alcalina se lleva a la temperatura de xantogenación inicial de +18 ... +22 °С ± 0,5 °C suministrando agua sobreenfriada a la camisa del xantogenador en verano y agua de río en invierno. Al alcanzar la temperatura inicial de xantogenación, se suministra disulfuro de carbono en el xantogenador en una cantidad de 30... 36% de la masa de alfa celulosa.
El inicio del suministro de bisulfuro de carbono se considera el inicio del proceso de xantogenación, que dura entre 60 y 75 minutos. Cuando se completa el proceso de xantogenación, el álcali solvente, enfriado a +5 ± 1 °C, se alimenta al xantogenador a través del contador en la cantidad determinada por el cálculo. De la cantidad calculada, quedan 1000-1500 litros de solvente alcalino para lavar el xantogenador después de la descarga.
Hilado de fibrasDespués de recibir la viscosa, la fibra se hila. Para hacer esto, en la hilandería, la viscosa se filtra y se pasa a través de hileras , tapas de metal con muchos orificios pequeños, que ingresan al baño de precipitación, por ejemplo, con ácido sulfúrico, donde se hidroliza el xantato, que se necesitaba para transferir la celulosa a la solución. y se vuelve a formar celulosa, pero ya en forma de fibras largas. Las fibras de una hilera se combinan en un solo hilo de alguna manera. Para obtener fibra cortada, los hilos se cortan en trozos de pequeña longitud [3] .
Se muestra una posibilidad completamente diferente de obtener hilos textiles de viscosa de rango delgado utilizando un principio semicontinuo que implementa un hilado en húmedo de alta velocidad.
La obtención de fibras de viscosa ( lyocell ) se hizo posible a partir de los procesos de disolución directa de la celulosa en N-metil-morfolina-N-óxido (NMMO) [4] [5] .
La producción de fibras de viscosa por el proceso MMO a base de carbamato de celulosa a escala industrial se inició en 1992 por Courtaulds, Reino Unido, que produjo las primeras 18 mil toneladas de esta fibra. La celulosa hidratada lista ingresó al mercado con varios nombres que le asignaron los propietarios de las marcas: lyocell (lyocell) o lyocell en la pronunciación en inglés, newcell (newcell), tencel (tencel), orcell (orcell).
El proceso tecnológico de obtención de fibras de viscosa por el método MMO consta de las siguientes etapas principales [6] :
Las ventajas de este proceso y el material resultante:
Las desventajas incluyen:
Siblon: fibra de viscosa de alto módulo (VVM), viscosa mejorada, desarrollada por VNIIIVproekt . Siblon se inventó en la década de 1970 y se produjo en la planta de Sibvolokno en la ciudad de Zelenogorsk (territorio de Krasnoyarsk) hasta principios de la década de 2000 a partir de madera de coníferas. Siblon es aproximadamente una vez y media más fuerte que la viscosa, es más higroscópico y resistente a los álcalis, las telas de siblon se encogen y arrugan menos [7] .
Las fibras de viscosa tienen una buena apariencia, se tiñen fácilmente, tienen mejores cualidades higiénicas que las fibras sintéticas, tienen características de resistencia y fatiga suficientemente altas y son relativamente baratas. Como resultado, la fibra de viscosa se usa ampliamente para la producción de telas textiles de consumo y una amplia gama de productos técnicos. La película de viscosa ( celofán ) tiene una alta resistencia al vapor y la humedad, es resistente a las grasas y los aceites, por lo que se utiliza como material de embalaje.
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