셀룰로오스 아세테이트

Cellulose acetate
셀룰로오스 디아세테이트의 구조식.이 화학식은 포도당 모듈당 아세틸기가 2개인 셀룰로오스 단면을 보여줍니다.

셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스의 아세테이트 에스테르, 보통 셀룰로오스 디아세테이트를 말합니다.그것은 1865년에 처음 준비되었다.바이오플라스틱인 셀룰로오스 아세테이트는 사진촬영의 필름 베이스, 일부 코팅의 성분 및 [1]안경테 재료로 사용되며, 담배필터 및 카드 제조 시 합성섬유로도 사용된다.사진 필름에서 셀룰로오스 아세테이트 필름은 1950년대에 질산 필름을 대체하여 인화성이 훨씬 낮고 제작 비용이 저렴했습니다.

역사

1865년, 프랑스의 화학자 Paul Schützenberger는 셀룰로오스가 아세트산 무수물과 반응하여 셀룰로오스 아세테이트를 형성한다는 것을 발견했습니다.독일의 화학자 Arthur Eichengrün과 Theodore Becker는 [2]1903년에 최초의 수용성 형태의 셀룰로오스 아세테이트를 발명했다.

1904년, 카밀 드레퓌스와 그의 동생 앙리는 당시 염료 산업의 중심지였던 스위스 바젤에 있는 그들의 아버지의 정원에 있는 헛간에서 셀룰로오스 아세테이트에 대한 화학 연구와 개발을 수행했다.드레퓌스 형제는 5년 동안 스위스와 프랑스에서 체계적인 방식으로 연구하고 실험했다.1910년까지 그들은 영화 산업을 위한 필름을 제작했고, "도프"라고 불리는 작지만 지속적으로 성장하는 아세테이트 래커는 날개와 [3]동체를 덮는 천을 코팅하기 위해 확대되는 항공기 산업에 팔렸다.

1913년, 약 20,000개의 개별 실험 후, 그들은 지금까지 [3]셀룰로오스 아세테이트 산업을 피해온 연속 필라멘트 실로 훌륭한 실험실 샘플을 생산했다.불행하게도 제1차 세계대전의 발발은 이 과정의 상업적 개발을 지연시켰다.

1914년 11월 영국 정부는 카밀 드레푸스 박사를 아세테이트 도프를 제조하기 위해 영국으로 초청했고, "영국 셀룰로오스 화학 제조 회사"가 설립되었습니다.1917년, 미국이 전쟁에 참가한 후, 미 육군성은 박사를 초대했다.드레푸스는 미국에 비슷한 공장을 설립하였다. 두 사업장은 전쟁 내내 성공적으로 운영되었다.

전쟁이 끝난 후 아세테이트 섬유의 생산에 관심이 돌아왔다.첫 번째 실은 품질이 좋았지만, 판매 저항이 컸고, 실크 회사들은 아세테이트의 신용을 떨어뜨리고 사용을 막으려고 열심히 일했다.그러나 아세테이트의 열가소성 성질은 패턴이 영구적이고 씻겨 내려가지 않기 때문에 모이레에 뛰어난 섬유로 사용되었습니다.이 같은 특성이 처음으로 영구적인 주름잡기를 상업적으로 만들어 전체 드레스 [3]산업에 큰 자극을 주었다.

원단에 비단과 아세테이트의 혼합은 처음에는 이루어졌고, 거의 동시에 면화도 혼합되어 실크나 아세테이트보다 저렴한 섬유로 저렴한 원단을 만들 수 있었다.오늘날 아세테이트는 실크, 면, 양모, 나일론 등과 혼합되어 매우 저렴한 가격에 뛰어난 주름 회복성, 좋은 가장자리, 손잡이, 드레이핑 품질, 빠른 건조성, 적절한 치수 안정성, 교차 염료 패턴 잠재력을 제공합니다.[3]

사용하다

파이버전

최초의 합성 섬유 중 하나인 셀룰로오스 아세테이트 섬유는 면 또는 나무 펄프 셀룰로오스("바이오폴리머")를 기반으로 합니다.이러한 "셀룰로오스 섬유"는 최근 수십 [4]년 동안 많은 애플리케이션에서 저렴한 석유 기반 섬유(나일론 및 폴리에스테르)로 대체되었습니다.

아세테이트의 상표명에는 아셀레, 에이브리스코, 셀라네즈, 크롬스푼, [5]에스트론이 포함됩니다.

아세테이트는 레이온과 많은 유사점을 가지고 있으며, 이전에는 같은 섬유로 여겨졌습니다.아세트산은 레이온과 다르게 아세트산을 생산한다.이제 두 [6]직물은 의류 라벨에 명확하게 표시되어야 합니다.

레이온은 열에 강한 반면 아세테이트는 녹기 쉽습니다.아세테이트는 손빨래 또는 드라이클리닝을 통해 주의하여 세탁해야 합니다.[7][8]

원단의 통기성이 뛰어나 안감으로 사용하기에 적합합니다.아세테이트 원단은 웨딩드레스나 다른 신부 [9]복장에 자주 사용된다.광택이 나는 광택과 부드럽고 포만감 있는 질감으로 [7]실크 대신으로 손색이 없습니다.

특성.

아세테이트는 매우 가치 있는 제조 섬유로 비용이 저렴하고 드레이핑[attribution needed] 품질이 우수합니다.아세테이트는 새틴, 브로케이드, 니트 원단, 타페타 등의 원단에 사용되어 광택, 바디, 드레이프, 아름다움을 강조합니다.

  • 손: 부드럽고 매끄럽고 건조하며 바삭바삭하고 탄력적
  • 쾌적성: 숨쉬기, 심호흡, 건조, 정전기가 붙지 않음
  • 드레이프: 라이닝이 의복에 맞는 바디 라이닝과 함께 이동합니다.
  • 색상 : 깊이 있는 선명한 색조와 분위기 있는 염색으로 내색성 요건을 충족합니다.
  • 광택: 빛 반사가 시그니처 어피아란스를 만듭니다.
  • 성능: 내발한성, 내발한성, 내발한성, 드라이클리닝성, 공기투과성, 증기투과성
  • 견고성: 1.2~1.4g/d의 약한 섬유로 견고성이 깨짐. 젖으면 강도가 급격히 저하됩니다.
  • 마모: 내성이 낮음
  • 보온성: 보온성 부족, 알레르기 유발 가능성 없음(저알레르기성)
  • 염료성 : (2가지 방법)한 섬유의 실과 다른 섬유의 실을 원하는 패턴으로 직물로 짜넣는 교차염색법. 용액염색법은 햇빛, 땀, 공기오염물질[1][10], 세탁의 영향으로 뛰어난 색채의 견고성을 제공합니다.

특성.

  • 셀룰로오스 및 열가소성 수지
  • 특정 유기 화학 물질의 저준위 흡수 및 제거
  • 가소제, 열 및 압력으로 쉽게 결합되는
  • 아세테이트는 많은 일반적인 용제(특히 아세톤과 다른 유기용제)에 용해되며 물을 포함한 대체 용제에 용해되도록 수정될 수 있다.
  • 친수성: 아세테이트는 쉽게 젖어 액체 수송이 좋고 흡수가 잘 된다.섬유 어플리케이션에서는 쾌적함과 흡수를 제공하지만 젖었을 때는 강도도 떨어진다.
  • 아세테이트 섬유는 저알레르기성이다
  • 고표면적
  • 재생 가능한 자원인 목재 펄프로 만든
  • 퇴비화 또는 소각할 수 있다
  • 염색을 할 수 있지만 아세테이트는 일반적으로 면과 레이온에 사용되는 염료를 받아들이지 않기 때문에 특별한 염료와 색소가 필요하다(이는 교차 염색도 허용한다).
  • 곰팡이와 곰팡이에 강하다
  • 강한 알칼리성 용액과 강한 산화제에 의해 쉽게 약해지는
  • 보통 세탁하거나 드라이클리닝할 수 있다; 일반적으로 줄어들지 않는다

셀룰로오스 트리아세테이트와의 혼동

셀룰로오스 아세트산염과 셀룰로오스 트리아세테이트는 같은 섬유로 잘못 언급되어 있지만, 서로 유사하지만 화학적 특성이 다릅니다.트리아세테이트는 수산기를 포함하지 않는 일반적인 설명 또는 1차 아세테이트로 알려져 있다.아세트산염 섬유는 2개 이상의 수산기를 가진 수식 아세트산염 또는 2차 아세트산염으로 알려져 있다.트리아세테이트 섬유는 더 이상 미국에서 생산되지 않지만 아세테이트 [1]섬유보다 아세테이트 대 셀룰로오스의 비율이 더 높습니다.

영화

셀룰로오스 디아세테이트와 나중에 셀룰로오스 트리아세테이트로 만들어진 셀룰로오스 아세테이트 필름은 이전에 표준이었던 셀룰로오스 질산 필름의 대체물로 1934년에 도입되었습니다.열이나 습기에 노출되면 필름 베이스의 산이 사용할 수 없는 상태로 변질되기 시작하여 특유의 식초 냄새가 나는 아세트산을 방출하여 이 과정을 "식초 증후군"이라고 한다.아세테이트 필름 스톡은 동영상용 카메라 네거티브와 같은 일부 애플리케이션에서 여전히 사용됩니다.1980년대 이후 폴리에스테르 필름 재고(코닥의 상표명 "ESTAR Base"로 불리기도 함)는 특히 보관 용도로 더욱 보편화되었습니다.아세테이트 필름은 폴리에스테르 필름의 등장 이전에도 자기 테이프의 베이스로 사용되었습니다.

자기 테이프

셀룰로오스 아세테이트 자기 테이프는 IBM 701 컴퓨터의 IBM 726 테이프 드라이브에 사용하기 위해 1952년에 IBM에 의해 도입되었습니다.UNIVAC I 컴퓨터의 UNISERVO 테이프 드라이브에 사용하기 위해 UNIVAC이 1951년에 도입한 메탈 테이프보다 훨씬 가볍고 다루기 쉬웠습니다.1956년 셀룰로오스 아세테이트 자기 테이프는 IBM 727 테이프 드라이브에 사용할 수 있도록 보다 안정적인 PET 필름 자기 테이프로 대체되었습니다.

기타 제품

  • 의류: 단추, 안감, 블라우스, 드레스, 결혼식 및 파티 복장, 홈 가구, 커튼, 커버 및 슬립 커버.
  • 안경테는 일반적으로 셀룰로오스 아세테이트로 만들어집니다.
  • 산업용: 담배 필터 및 기타 필터, 섬유 팁 펜용 잉크 저장고.
  • 고흡수성 제품: 기저귀 및 의료 보조 제품.
  • 원래의 레고 벽돌은 1949년부터 1963년까지 셀룰로오스 아세테이트로 제조되었다.
  • 수상 리본:승마 행사, 개/고양이 쇼, 기업 시상식, 광고 및 인증 제품용 로제트는 모두 셀룰로오스 아세테이트 리본을 사용합니다.
  • 트럼프는 셀룰로오스 아세테이트로 만들어질 수 있다.
  • 완구
  • 오버헤드 투영용 투명도

생산.

셀룰로오스 아세테이트 제제

아세테이트 섬유에 대한 연방거래위원회의 정의는 다음과 같습니다. "섬유 형성 물질이 아세테이트 셀룰로오스인 제조된 섬유입니다.92% 이상의 히드록실기가 아세틸화되어 있는 경우, 트리아세테이트라는 용어는 섬유에 대한 총칭으로 사용될 수 있습니다."

아세테이트는 목재 펄프를 처음에는 정제된 솜털 모양의 하얀 셀룰로오스로 분해함으로써 셀룰로오스로부터 유도된다.좋은 제품을 만들기 위해서는 용해성 펄프와 같은 특별한 품질의 펄프가 사용됩니다.셀룰로오스의 불균일한 반응성은 셀룰로오스 아세테이트 제품의 품질에 영향을 미치는 일반적인 문제를 야기합니다.셀룰로오스는 황산의 존재 하에서 아세트산 및 아세트산 무수물과 반응한다.황산염을 제거하기 위해 제어된 부분 가수분해 과정을 거치고 제품에 원하는 특성을 부여하기에 충분한 수의 아세테이트기를 제거한다.앤히드로글루코스 단위는 셀룰로오스의 기본적인 반복 구조이며 아세테이트 에스테르를 형성하기 위해 반응할 수 있는 세 가지 수산기를 가지고 있습니다.셀룰로오스 아세테이트 섬유 중 가장 일반적인 형태는 세 개의 하이드록실 중 약 두 개에 아세테이트기를 가지고 있습니다.이 셀룰로오스 디아세테이트는 2차 아세테이트 또는 단순히 "아세테이트"로 알려져 있습니다.

형성 후 아세톤에 셀룰로오스 아세테이트를 용해시켜 스피네레(샤워헤드 모양)를 통한 압출용 점성용액을 형성한다.필라멘트가 출현함에 따라 용제는 건식 방적(dry spinding)을 통해 따뜻한 공기 중에 증발하여 미세한 셀룰로오스 아세테이트 섬유를 생성한다.

최초의 미국 상업용 아세테이트 섬유는 1924년 Celanese Corporation에 의해 생산되었다.현재 미국의 아세테이트 섬유 생산업체는 Celanese와 Eastman Chemical Company입니다.

방법

현재까지 셀룰로오스 아세테이트의 직접 생산 과정은 발견되지 않았다.셀룰로오스의 부분 에스테르화를 시도하면 비아세틸화 셀룰로오스와 완전 아세틸화 셀룰로오스가 혼합되므로 2단계 합성이 적용된다.셀룰로오스는 항상 먼저 셀룰로오스 트리아세테이트로 완전히 변환된 후 에스테르화 정도가 낮은 셀룰로오스 아세테이트로 가수분해됩니다.

목질펄프 또는 면 린터에서 정제된 셀룰로오스를 빙초산, 무수초산 및 촉매와 혼합한다.혼합물은 20시간 동안 숙성되어 부분 가수 분해가 일어나고 산성 수지가 플레이크로 침전됩니다.아세톤에 녹여 여과하여 정제한다.용액은 따뜻한 공기 기둥에서 회전하여 분출됩니다.용제가 회수되었습니다.필라멘트는 빔, 원추형 또는 보빈에 늘어뜨려 감겨 사용할 수 있습니다.필라멘트는 마침내 섬유로 방적된다.

생산은 다음과 같은 프로세스 [11][12][13]단계로 나뉩니다.

  • 펄프의 기계적 조절:보통 롤 또는 시트 펄프로 제공되는 펄프는 해머밀 및 디스크 정유사와 같은 다양한 유형의 분쇄기를 사용하여 섬유화되므로 두 유형의 분쇄기가 연속적으로 배치되어 최적의 용해가 보장됩니다.
  • 화학적 전처리:섬유화 셀룰로오스는 약 1시간 동안 25°C~50°C에서 중간 정도 교반하여 아세트산을 지속적으로 증발시키고 응축시키는 아세트산으로 처리한다.이로 인해 셀룰로오스 입자가 팽창하여 다음 공정 단계에서 용제 입자가 이러한 입자로 확산되는 것을 촉진합니다.이 아세트산 증기 전처리 외에 얇은 펄프 상태의 전처리도 있다.이 과정에서 셀룰로오스를 다량의 물 또는 희석 아세트산에 도입하여 집중적으로 교반한다.프레스 또는 원심 분리 등의 후속 공정은 펄프 내 셀룰로오스 농도를 지속적으로 증가시킵니다.동시에 아세트산을 고농도로 첨가한다.이 공정의 장점은 셀룰로오스 층을 교반된 탱크에 직접 추가할 수 있기 때문에 분쇄를 절약할 수 있다는 것입니다.
  • 셀룰로오스 아세틸화:셀룰로오스 아세테이트의 상업 생산에서는 아세틸화에 아세트산법 또는 염화메틸렌법을 주로 사용한다.아세트산 공정에서 전처리된 셀룰로오스 질량을 용매 아세트산의 아세틸화 혼합액과 에스테르화제인 아세트산 초과액 및 촉매로서의 황산과 반응시킨다.이 반응은 발열성이 높기 때문에 반응 혈관의 집중적인 냉각이 필요하다.에스테르화 과정은 섬유 펄프에서 고점도 투명 반응 혼합물이 형성되었을 때 물을 첨가함으로써 종료된다.이 용액은 겔이 없어야 하며 원하는 점도를 가져야 합니다.염화메틸렌 공정에서는 아세틸화 혼합물에 아세트산 대신 염화메틸렌을 용매로 사용한다.저비등 염화메틸렌은 증류에 의해 쉽게 제거할 수 있기 때문에 점성이 높은 용액이라도 공정 제어를 할 수 있다.심지어 낮은 온도에서도 그것은 셀룰로오스 트리아세테이트를 매우 잘 녹일 수 있다.소량의 황산이 촉매로 사용될 수 있지만 종종 과염소산도 사용됩니다.그러나 아세트산은 일반적으로 반응의 부산물로도 형성되기 때문에 용제는 최종적으로 염화메틸렌, 무수초산 및 아세트산의 혼합물이다.매우 드문 이종 공정은 섬유 아세테이트 공정으로, 최종 생산물로서의 셀룰로오스 트리아세테이트 생산에만 사용됩니다.이 공정에서 셀룰로오스를 비용매(벤젠 등)에 현탁하고 과염소산을 촉매로 하여 아세트산 무수물로 에스테르화한다.
  • 부분 가수 분해:바람직한 2차 아세트산 셀룰로오스 타입을 얻기 위해 가수분해로 셀룰로오스 트리아세테이트를 얻는다.이를 위해 트리아세테이트 용액은 교반 및 가열 시 물을 첨가하여 산촉매(일반적으로 황산)가 존재하는 상태에서 통상 60~80°C까지 가열한다.가수분해는 황산의 농도, 물의 양 및 온도에 의해 제어되며 원하는 분자 분해(체인 스크리션)를 달성할 수 있습니다.그런 다음 산성 촉매를 중화시키는 염기성 소금(예: 초산나트륨 또는 마그네슘)을 첨가하여 가수 분해 과정을 중지합니다.
  • 아세트산 셀룰로오스 침전:묽은 아세트산을 사용하여 반응액에서 아세트산 셀룰로오스를 침전시킬 때는 균일하고 쉽게 씻을 수 있는 아세트산 셀룰로오스 플레이크를 얻는 것이 중요하다.침전 전에 존재하는 염화메틸렌을 완전히 증류해야 합니다.그런 다음 아세트산을 회수한다.
  • 세척 및 건조:일반적으로 역류 상태에서 이루어지는 집중 세척을 통해 플레이크에서 아세트산을 최소 흔적까지 제거해야 합니다. 그렇지 않으면 건조 과정에서 손상("충전")이 발생합니다.세척액을 눌러낸 후, 플레이크를 컨베이어 벨트 드라이어로 건조시키고, 이를 통해 약 2~5%의 잔류 수분 함량으로 온풍이 흐른다.그 후 매우 고품질, 열안정성, 밝은 색채 및 색채안정성 열가소성 성형화합물을 생산하기 위해 셀룰로오스 아세테이트 플레이크는 최종 건조 전에 (열분해 및 변색을 최소화하기 위해) 추가 공정 단계에서 표백 및 안정화됩니다.
  • 플레이크 혼합:마지막 단계는 다른 플라스틱 가공과 유사합니다.셀룰로오스 아세테이트 플레이크를 포집용기로 반송하기 전에 해당 플레이크를 정밀하게 제어하여 혼합한다.이는 셀룰로오스 아세테이트의 다른 생산 배치 편차를 보상하기 위한 것입니다.많은 추가 공정 단계에서 플레이크는 대개 미리 미세한 가루로 분쇄됩니다.사출 성형과 같은 플라스틱 가공 방법에 셀룰로오스 아세테이트를 사용할 수 있도록 분말은 적절한 가소제 및 열, 풍화, 자외선 및 IR [14]안정화를 위한 기능성 첨가제와 같은 기타 첨가제와 혼합해야 합니다.혼합물은 해당 후속 처리 요건에 맞게 조정할 수 있다.용융에 의해 생성된 화합물로부터 플라스틱 프로세서에 공급될 수 있는 과립이 생성된다.

폐기 및 열화

CA 재료의 전 세계 생산량은 2008년에 연간 80만 톤(790,000 롱톤, 88만 쇼트톤)을 넘었습니다.처음에는 CA가 사실상 생체 분해가 불가능한 것으로 생각되었지만, 초기 부분 탈아세틸화 후 폴리머의 셀룰로오스 골격은 셀룰라아제 효소에 의해 쉽게 생분해되는 것으로 나타났다.생물학적으로 활동성이 높은 토양에서 CA 섬유는 4-9개월 후에 완전히 파괴된다.광분해는 280 nm 이하의 짧은 파장 UV 복사에 최적이며 TiO [15]색소에2 의해 강화됩니다.CA 담배 필터는 [16][17]야외에서 분해되기까지 몇 년이 걸립니다.

상호

셀룰로오스 아세테이트는 Eastman Chemical Company의 Tenite, zyl and zilonite,[1] Deutsche Celluloid Fabrik의 Cellon, 독일의 [18]Eilenburg, Soc. des Usines Chim의 Rhodoid 등 다양한 상표로 판매되고 있습니다. 프랑스 파리 론풀랑과 영국 [18]런던 메이앤베이커 주식회사.셀룰로오스 아세테이트의 주조 필름은 셀라네즈에 의해 스펀던(영국 더비셔)에서 제조되어 Clarifoil로 판매됩니다.[19][citation needed]

기타 셀룰로오스 에스테르

셀룰로오스 아세트산 부틸레이트(CAB, Tenite II) 및 셀룰로오스 아세트산 프로피온산염은 셀룰로오스의 관련 유도체로 잉크와 코팅에 모두 사용됩니다.아세테이트와 셀룰로오스 아세테이트의 주요 차이점은 다양한 용제에서 용해도입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d Morgan, Erinn (May 2018). "Eyeglass Frame Materials". All About Vision. Retrieved August 7, 2013.
  2. ^ Meade, Richard Kidder; McCormack, Harry; Clark, Laurance T.; Sclater, Alexander G.; Lamborn, Lloyd (1905). Chemical Age. Vol. 3. McCready Publishing Company.
  3. ^ a b c d Morris, Peter John Turnbull (1989). The American Synthetic Rubber Research Program. University of Pennsylvania Press. p. 258. ISBN 978-0-8122-8207-8.
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  5. ^ 2008년 10월 28일 Wayback Machine에서 상호 아카이브
  6. ^ "Rayon and Acetate Fabrics to be Separately Labelled in Future". The Southeast Missourian. February 12, 1952. Retrieved December 25, 2013.
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  11. ^ 메나헴 르윈(Hrsg): 섬유화학 핸드북.제3판Taylor & Francis 그룹, Boca Raton 2007, ISBN 0-8247-2565-4, S.778-784.
  12. ^ Ludwig Bottenbruch (Hrsg) : Kunstoff-Handbuch 3/1 – Technische 열가소성 페이스트 : 폴리카보네이트, 폴리아세테이트, 폴리에스테르, 셀룰로오스 에스테르.1992년 뮌헨/빈의 칼 한서 벨라그.ISBN 3-446-16368-9, S. 404-408
  13. ^ Zakhar Alexandrovich Rogowin:Chemiefasern: Chemie – Technologie.Georg Thieme Verlag, 슈투트가르트 / 뉴욕 1982, ISBN 3-13-609501-4, S. 182–186.
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  18. ^ a b "Welcome to The Plastics Historical Society". Plastics Historical Society. Retrieved 30 May 2018.
  19. ^ JSC "DP 아세테이트 DP 아세테이트 1965년부터 셀룰로오스 아세테이트 실을 생산"

외부 링크

Wikimedia Commons에는 셀룰로오스 아세테이트 관련 미디어가 있습니다.