Fibre artificiali

Le fibre artificiali sono fibre che vengono prodotte rendendo filabili sostanze naturali che non hanno tali proprietà.

lezione Fibre artificiali
	Tipo: lezione
	Materia: Tecnologie dei materiali e dei processi produttivi della moda (industria tessile)

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Indice

Fibre cellulosiche

Partendo dalla cellulosa la si può rendere filabile con diversi procedimenti a loro volta classificabili in:

Cellulosa rigenerata, in cui viene a essere sciolta o ha una reazione chimica per ottenere un fluido filabile:
- Rayon viscosa
- Cupro
- Modal
- Fibre polinosiche
Cellulosa modificata:
- Nitrato
- Acetato
- Triacetato

Vedi Università di Bergamo

Viscosa

La viscosa è una fibra tessile artificiale che imita la morbidezza delle fibre vegetali,^[1] presentando inoltre una lucentezza serica, per cui veniva anche chiamata "seta artificiale", prima della introduzione, a livello internazionale, della normativa a tutela della seta naturale.

Può essere utilizzata per produrre tessuti con usi molto diversi che vanno dai vestiti alle tele che rivestono l'interno degli pneumatici.

Cenni storici

La seta artificiale come allora fu chiamata fu inventata nel 1883 dal chimico francese conte Hilaire Bernigaud de Chardonnet, che la presentò all'Esposizione Internazionale di Parigi nel 1891, a base di nitrocellulosa. Il prodotto era particolarmente brillante, ma estremamente infiammabile.^[2] Il metodo industriale per la produzione di viscosa usando come solvente il solfuro di carbonio fu brevettato nel 1902 in Gran Bretagna dai chimici Charles Cross, Edward Bevan e Clayton Beadle,^[3] i quali cedettero il brevetto a Samuel Courtauld, che avviò la produzione industriale di viscosa nel 1906. Chiamata dapprima seta artificiale e dal 1924 rayon, la viscosa fu creata per rispondere alla richiesta di tessuti simili alla seta ma più economici.

Produzione e lavorazione

La viscosa, nelle varie forme e varietà, rappresenta circa il 14% delle tecnofibre prodotte dall'industria.

Viene prodotta a partire dalla polpa di legno degli alberi (ma anche dal cotone, dalla paglia, ecc.) trattata con una soluzione di soda caustica (NaOH); viene quindi aggiunto solfuro di carbonio (CS₂) e si forma xantogenato di cellulosa che viene ulteriormente disciolto con altra soda caustica.

Produzione della viscosa a partire da cellulosa, idrossido di sodio e solfuro di carbonio

Filatura della viscosa

La soluzione colloidale viene estrusa; i filamenti che escono dalla filiera formano il filo singolo che viene roccato sulla macchina di filatura. In seguito la rocca viene caricata in cantra del lavaggio e poi questo filo lavato ed asciugato su appositi cilindri a vapore è pronto per le lavorazioni tessili del rayon.

Facendo passare questa soluzione in una sottile fessura posta in un bagno di acido solforico si può ottenere il cellophane.

Microscopia

La viscosa (di cellulosa rigenerata) al microscopio si presenta con caratteristiche molto simili al cotone, cioè a sezione schiacciata (a fagiolo). In seguito a trattamenti con reattivi (soluzione iodo-solforica) la fibra assume un colore violaceo.

Il Rayon è una fibra trasparente che si ottiene dalla cellulosa.

La cellulosa viene trattata con una base e solfuro di carbonio per produrre viscosa.

Le fibre di cellulosa del legno o del cotone vengono sciolte con soda caustica che reagisce con il solfuro di carbonio dando un composto solubile in acqua che è una soluzione colloidale, chiamata viscosa, che fatta passare attraverso piccoli ugelli in un bagno di acido si riconverte a cellulosa. Lo stesso processo utilizzando sottili fessure al posto degli ugelli, fornisce il cellophane.

Al contrario del nylon, il rayon assorbe l'acqua, rendendo i tessuti ottenuti molto più confortevoli per essere indossati.

Oltre il rayon viscosa esistono altre varianti di rayon, come il rayon alla nitrocellulosa (sviluppato nel 1891 ma messo fuori produzione a causa della sua alta infiammabilità), il rayon cuproammoniacale (sviluppato nel 1890 e con applicazioni industriali dal 1911 e che assomiglia moltissimo alla seta).

Acetato

Fibra di acetato, vista al microscopio.

Nella produzione delle fibre con il termine Acetato si intende il diacetato di cellulosa è una sostanza a base di anidride acetica e di cellulosa. Per fabbricarlo si tratta la cellulosa con l'anidride acetica.

Come dice il nome stesso, il diacetato è composto da 2 molecole di acetato su uno strato di cellulosa. Più propriamente: nella lunga catena macromolecolare della cellulosa i gruppi ossidrilici sono esterificati in ragione di due gruppi per un anello alifatico e di tre gruppi per il seguente anello in ripetizione costante fino a completamento della catena. Per questo la sostanza è chiamata anche acetato di cellulosa 2,5.

Il processo di acetilazione prevede un'acetilazione di tutti i gruppi ossidrilici presenti fino al raggiungimento di un prodotto che si chiama triacetato (utilizzato a sua volta come fibra o nei filtri di sigaretta e come supporto per pellicole fotografiche e cinematografiche) e quindi una saponificazione che elimina un gruppo acetilato ogni due gruppi alifatici ricostituendo il terminale -OH.

La cellulosa da acetilare veniva un tempo ottenuta da linters di cotone, ma ultimamente per gli usi meno pregiati si ricorre a polpa di legno. La differenza sta nella lunghezza delle macromolecole, mediamente inferiore nei prodotti ottenuti da polpa di legno, e quindi di qualità leggermente più bassa. Il migliore solvente dell'acetato è l'acetone, ma buoni solventi sono anche l'acetato di etile ed il metilcellosolve o miscele di essi.

È utilizzato come fibra sintetica per la produzione di fodere ed è anche soprannominato "seta artificiale" per l'aspetto lucido e sericeo. A ragione della sua "mano" che la fa assomigliare assai poco ad un prodotto sintetico (quale ad esempio può essere un polistirolo od un policarbonato, per non parlare più in generale delle altre materie plastiche) la stessa sostanza è utilizzata, con l'aggiunta di plastificanti e di stabilizzanti, per la produzione di semilavorati estrusi di vari colori e strutture usati per la fabbricazione di occhiali da vista e da sole, nonché di fogli trasparenti a basso spessore utilizzati per la produzione di maschere protettive o schermature per lampade e proiettori da teatro.

Anche l'acetato, specie se esposto a forti fonti di calore, tende a decomporsi liberando acido acetico dal caratteristico odore. Nella industria degli occhiali l'acetato è inizialmente servito a riprodurre alcuni prodotti naturali quali la tartaruga o il legno, finendo tuttavia per assumere strutture proprie non più imitanti i prodotti naturali precedentemente utilizzati.

Le maggiori aziende di questo settore, sia per quanto riguarda la fabbricazione dei semilavorati nonché per la produzione degli occhiali sono italiane anche se negli ultimi anni, a causa dei notevoli costi di mano d'opera, parte di queste attività si sono spostate in Cina.

Triacetato

Con triacetato (o anche con acetilcellulosa o semplicemente acetato) viene indicato il triacetato di cellulosa (CTA, dall'inglese Cellulose TriAcetate), un materiale usato in prevalenza per la produzione di pellicole fotografiche e cinematografiche

Usi tessili

Il triacetato rappresenta una fibra di modesto interesse tessile. È significativo rilevare come la sua totale sostituzione dei gruppi ossidrilici della cellulosa con gruppi acetilici comporti sulla fibra un progressivo minor carattere "cellulosico" e un maggior carattere "sintetico" (riduzione delle caratteristiche idrofile, difficoltà di tintura, possibilità di termofissaggio). Il triacetato costituisce il prodotto intermedio del processo di produzione dell'acetato e viene precipitato dalla massa di reazione con diluizione in acqua, lavato ed essiccato. Il materiale viene disciolto in cloruro di metilene (p.e 42 °C) e la soluzione viene filata a secco con processo analogo a quello del diacetato.

Nella legge sulla etichettatura tessile le fibre di triacetato sono così definite "Fibra di acetato di cellulosa di cui almeno il 92% dei gruppi ossidrilici è acetilato" ben distinte da acetato in cui i gruppi ossidrilici acetilati sono tra il 74% e il 92%. Come sigla ha TA.

Cupro

Tessuto in cupro

Cupro è il nome con cui è conosciuta la fibra di cellulosa rigenerata ottenuta mediante il procedimento cuprammoniacale.

Il procedimento, nato in Germania alla fine dell'Ottocento, ha avuto applicazioni industriali a partire dal 1911, ad opera della Bemberg e poi rilanciata in diversi paesi, Italia compresa, negli anni tra le due guerre.

Il processo prevede di partire dai linters di cotone, i corti filamenti vicino al seme che sono il sottoprodotto dell'industria cotoniera e che presenta una composizione chimica (cellulosa) simile a quella delle fibre di cotone. La cellulosa, particolarmente pura, viene disciolta in una soluzione cuproammoniacale (rame e ammoniaca) che poi viene estrusa nel filatoio in forma di filo o anche di fiocco. Il prodotto si presenta come il rayon, più simile alla seta sia come lucentezza, sia come mano tessile. Si possono avere fili multibava estremamente sottili, anche di danaratura di 1 dtx (decitex).

La produzione era originariamente molto inquinante, perché le acque di lavaggio contenevano elevate quantità della soluzione cuproammoniacale e soprattutto il rame ha effetti devastanti sull'ecosistema. Nonostante che enormi progressi erano stati poi compiuti sotto questo aspetto, la Bemberg è stata costretta a cessare la produzione. Il prodotto con il marchio Bemberg Cupro poteva essere commercializzato solo dall'omonima azienda, mentre un prodotto similare è prodotto anche da una azienda giapponese.

Secondo le norme dell'etichettatura tessile il cupro ha come sigla CU.

Fibre proteiche

Lanital

Con il nome di Lanital, tra il 1937 e la fine della guerra, fu commercializzata una fibra autarchica tratta dalla caseina, la proteina del latte. L'industrializzazione era opera della Snia Viscosa, che dava applicazione a una scoperta del 1935, ad opera dell'italiano Antonio Ferretti (Gavardo, BS). In piena epoca di sanzioni economiche, dopo la guerra d'Etiopia, il regime fascista diede grande risonanza al prodotto con un'opera di propaganda sull'autosufficienza dell'Italia.

Nel frattempo negli Stati Uniti la Atlantic Research Associates Inc. produsse una fibra simile. La Lanital viene classificata come una fibra proteinica ed ha una struttura molecolare molto simile alla lana, con risultati vicini anche per calore, morbidezza e mano tessile. Presenta anche il vantaggio di essere poco attaccabile dalle tarme.

Nel dopoguerra la SNIA tentò di migliorare il prodotto e di rilanciarlo con il nome commerciale di Merinova, ma nel frattempo lo sviluppo delle fibre chimiche, in primo luogo dell'acrilico, fece uscire dal mercato le fibre caseiniche.

Solo dopo il 2000 si è avuto un perfezionamento delle fibre caseiniche e il loro rilancio come prodotto di moda che presenta pregi per prodotti a contatto con la pelle ^[4]

Vedi il testo dell'Università di Bergamo

Storia dell'industria delle fibre artificiali in Italia

I primi tentativi di realizzare in Italia una industria di quella che allora era denominata "seta artificiale" ebbero una svolta decisiva quando una compagnia di navigazione, la SNIA: "Società di Navigazione Italo Americana", avente per scopo l'esercizio dei trasporti marittimi tra Italia e Stati Uniti, con il mutare del mercato dei noli, decise di investire nell'attività industriale i capitali esuberanti.

Si operò pertanto l'assorbimento della Società Viscosa di Pavia (1920), della Italiana Fabbriche Viscosa di Venaria (1920) e della Italiana Seta Artificiale di Cesano Maderno (1921).

Il programma proseguì nel 1925 quando veniva iniziata la costruzione del nuovo stabilimento di Torino Stura e nel 1927 la SNIA Viscosa assumeva il controllo del Gruppo Seta Artificiale con gli stabilimenti di Varedo e di Magenta; La produzione annua di rayon che nel 1920 era di soli 500 000 kg, al momento della crisi del 29 aveva superato i 9 milioni 500 000 kg.

Il proprietario del gruppo Riccardo Gualino si era avventurato in eccessi speculativi e si era trovato in urto con il governo in carica, che non lo aiutò a superare la crisi. Dopo un interregno di Senatore Borletti, si fece largo un imprenditore che aveva fatto esperienza nel settore tessile con il commercio in Polonia e in Unione Sovietica: Franco Marinotti. Il nome commerciale della produzione era "seta Gloria".

Negli stessi anni l'industria della seta artificiale si sviluppò:

A Châtillon, in Val d'Aosta localizzazione scelta per usufruire della vicinanza alle centrali elettriche, che costruì impianti anche a Ivrea e a Vercelli (Società Soie de Chattillon)
A Pallanza, con uno stabilimento di acetato della Rhodiaseta, poi divenuta Rhodiatoce (con brevetti Rhône-Poulenc)
A Gozzano (Novara) con uno stabilimento con il processo al cuproammonio che utilizza cellulosa finissima (linters di cotone) della società Bemberg
A Pizzighettone (Cremona) per la produzione di cordene (fibra ad alto modulo per le tele utilizzate nella fabbricazione degli pneumatici)
A Piacenza la SAFTA Società Anonima Fibre Tessili Artificiali produceva Rayon dal 1923. Nel dopoguerra modificò gli impianti per produrre il Cellophane

Nel frattempo il legislatore aveva proibito l'uso del nome seta per i prodotti non derivanti dal baco da seta, e quindi l'industria della seta artificiale cambiò nome ed adottò quella di rayon.

L'approssimarsi della seconda guerra mondiale fece nascere il problema dell'approvvigionamento della cellulosa, di cui l'Italia era tributaria dall'estero con il tentativo di utilizzare la "canna gentile" (Arundo donax), capace di consentire una produzione legnosa annua molto più elevata di quella caratteristica delle essenze arboree già da tempo impiegate.

Nell'insieme l'Italia aveva raggiunto un posto di riguardo nella produzione mondiale e si trattava di una industria che per tutte le lavorazioni a valle della filiera (preparazione subbi, orditoi, binatura, torcitura ecc.) impiegava in larga percentuale manodopera femminile.