一般向け/高校生向け楽しい化け学
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前回の二硫化炭素の説明に加えて、ビスコースレーヨンについて。


ビスコースレーヨン(ビスコース法レーヨン)とは、
  • セルロースを水酸化ナトリウム水溶液と二硫化炭素で処理してビスコースと呼ばれるコロイド溶液を作る。

  • ビスコースを細孔から希硫酸に噴出すると繊維状にセルロースが再生。

という過程(ビスコース法)でセルロースを再生させた再生繊維(人絹、レーヨン)である。

ビスコースレーヨンのメリットは
  • そのままでは商品にできない粗なセルロース繊維を、光沢があって長い絹糸のような上質な繊維にできる。例えば綿は綺麗な綿花から取らなければならないが、ビスコースレーヨンは木材パルプから作ることもできる。

  • 再生するとき、好きな形状の材料を作れる。(長さや形。繊維状orフィルム状。)

  • 再生した繊維は化学的には天然のセルロースと同一である。だから吸湿性もあるし、捨てても土に帰る。

  • ビスコースレーヨンは他のセルロース化学修飾樹脂(ニトロセルロースなど)と比べて化学的に安定。

ということである。

これらはセルロースを溶かすことによって達成されるものである。

本来セルロースは水や溶媒に溶けないため、一旦コロイド溶液にできるビスコース法は優秀である。


ではなぜビスコース法ではセルロースを溶かすことができるのだろうか。

高校化学では習わないが、次のような化学反応で可溶化→再生している。


1. セルロースを水酸化ナトリウムで処理。

セルロースのヒドロキシ基(-OH)がNaアルコキシド(-O-Na+)になる。

この生成物をアルカリセルロースという。



アルカリセルロースの生成


2. アルカリセルロースを二硫化炭素CS2と反応させビスコースにする。

アルカリセルロースと二硫化炭素が反応すると、Naアルコキシド部分がキサントゲン酸Na(R-O-C(=S)S-Na+)になる。



セルロースキサントゲン酸Naの生成


セルロースが強い不溶性を持つのは、セルロース分子同士が水素結合で強く結びついているからである。

しかしこのセルロースキサントゲン酸Naになるとヒドロキシ基が減り水素結合する能力が減少し、水酸化ナトリウム水溶液に溶解しコロイド溶液になる。

このコロイド溶液がビスコースである。

ちなみにビスコースとは「ビスコ:ドロドロした」+「オース:砂糖」という造語である。

ビスコースは黄色く、ドロドロしている。

この黄色はキサントゲン酸(xanth-=黄色;キサントプロテイン反応の"キサント")部分由来である。

また、キサントゲン酸(R-O-C(=S)SH)はちょうど炭酸モノエステル(R-O-C(=O)OH)の酸素二つを硫黄で置き換えた構造である。



3. ビスコースを希硫酸に入れる。

キサントゲン酸Na部分が分解してヒドロキシ基になる。

すなわち、元のセルロースに戻る。



セルロースの再生


このとき繊維状に再生するもよし、フィルム状に再生するもよし。

繊維状に再生すると光沢のある絹状繊維;レーヨンになる。

また繊維の長さも自由に決定できる。

フィルムに再生するとセロハンになり、これもセロハンテープなど生活の役に立つ。

ちなみにレーヨン(rayon)は「ray:光」+「on:綿(cotton)」の造語らしい。


このようにビスコース法ではセルロースを一旦可溶化し、そこから自由に再生できるというのが特徴である。

粗な木材から上質な繊維を作れ、作った繊維は自然に帰るというのも大きな特徴である。


ネット資料では国立科学博物館産業技術史資料情報センターの資料等にビスコース法等の歴史が載ってます。
(資料中の「セルロースザンテート」がセルロースキサントゲン酸Naのことです。)

あと、高校化学でビスコースレーヨンと対で出てくる銅アンモニアレーヨンも覚えておきましょう。



◎ 参考

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