CELULOSA
Los usos
de la celulosa son importántisimos
sirven para fabricar papel, diferentes tejidos, explosivos, celuloide, cera
artificial, piezas para maquinaria, eléctrica y general , barnices,
impermeables etc, pero para llegar
a ser tan versátil se requirieron
varios años de investigación y mejoramiento no solo de los métodos de obtención
sino también y muy importantemente de las
materias primas:.
La
nitrocelulosa fue el derivado de
celulosa primeramente descubierto, en los
primeros años se fabricaba con
trapos de lino, mechas de algodón blanqueado y pulpa de madera en forma de papel
de seda. A principios del siglo veinte por el motivo del alto costo y la falta
de uniformidad de estos materiales se sustituyeron por el algodón químico
fabricado con línteres . En la primera
guerra mundial tuvo gran demanda la nitrocelulosa para la fabricación de pólvoras sin humo..
Al
concluir la primera guerra mundial se acabó en gran parte la demanda de celulosa química pero unos pocos
años después renació por el rápido desenvolvimiento de las industrias del
rayón, las lacas, los plásticos y productos similares. La industria del rayón de viscosa se utilizó casi exclusivamente pulpa de madera como
fuente de celulosa hasta 1925 , a
partir de ese año se empezó a usar algodón químico y su consumo creció hasta
1933 de ahí en adelante el mejoramiento
de las propiedades de la pulpa de madera juntamente con el menor costo de esta
materia prima produjo la reducción gradual de la cantidad de algodón químico usada en esta industria.
En la
fabricación de nitrocelulosa, el invento de una máquina desmenuzadora para
convertir las hojas de pulpa de madera en forma adecuada para la nitración y el
mejoramiento de las propiedades de dicha pulpa trajeron consigo las
suplantación en gran escala del algodón químico. Sin embargo el algodón químico
a continuado siendo la materia prima en la fabricación de nitrocelulosa para la
fabricación de películas, plásticos de celuloide y ciertos explosivos
militares.
Aunque
aun es muy usual la pulpa de madera en
la fabricación de acetato de celulosa para rayón no se usa ordinariamente en la
elaboración de acetato de celulosa para plásticos que requieren gran
transparencia y ausencia de color ni para películas cinematográficas en que es
importante la resistencia.
El
nombre de celulosa es dado a una
substancia cuyos orígenes son muy diversos como el algodón, la madera, las
algas, la túnica de ciertos animales
marinos, las membranas formadas por diversas bacterias en la superficie del
medio de cultivo etc.
Según su
origen las celulosas presentan un aspecto
diverso y son más o menos atacables por diversos reactivos, aunque todas tienen
la composición y su fórmula es (C6H10O5
)n además producen los mismos derivados de substitución y los mismos productos
de hidrólisis de degradación .
La celulosa se
comporta como un cuerpo cristalizado, aunque la orientación de los elementos
cristalinos difieren según el origen de dicha substancia. La celulosa está
constituida por varias cadenas de celobiosa, formada por agrupaciones b glucosa
cada una de las cuales contiene tres oxidrihilos eterificables por los
alcoholes o esterificables por los ácidos.
La
celulosa puede presentarse en dos variedades : la celulosa ordinaria que es la
natural , y la celulosa mercerizada que resulta de tratar la celulosa ordinaria
por alcalis concentrados eliminando luego por loción el álcali fijado.
La
celulosa más pura se encuentra en el algodón y su separación es objeto de
importantes operaciones manufactureras que interviene,, de una parte, en el
blanqueo completo del algodón para la industria textil y de otra para fabricar
ceras artificiales y preparar diversos esteres de la celulosa. los
productos que purifican estas
substancias son excencialmente materias grasas y ceras, así como materias
pépticas y diversas substancias orgánicas nitrogenadas o no, comprendiendo las
materias colorantes y las sales minerales.
En la
práctica industrial la eliminación de las diversas substancias que
impurifican la celulosa procedente del
algodón, comprende dos tratamientos
fundamentales que son el lixiliviado o descrudado y el blanqueo seguido de
acidificación.
El lixiviado.- ejerce una acción alcalina cuyo
objeto principal es disolver las materias grasas y las ceras, que son
saponificadas o emulsionadas por los jabones formados durante la operación. Al
mismo tiempo la fibra adquiere una permeabilidad que las materias grasas y las
ceras imposibilitan, gracias a lo cual se facilita la separación de las demás
materias extrañas estás a excepción de las materias colorantes se disuelven en la lejía alcalina o en las
aguas de loción.
Blanqueo.-Las
materias colorantes en el lixiviado experimentan un oscurecimiento de color
pardo el cual desaparecerá mediante está operación, el blanqueo se efectúa
mediante la acción oxidante de los hipocloritos a la concentración de .5 por
100 de cloro activo. después sigue un lavado y finalmente un tratamiento por
ácido sulfúrico diluidos, en la acidulado seguido de un lavado final elimina
prácticamente los restos de hipoclorito
y de compuestos minerales que las fibras pudieran retener.
La
celulosa pura es una masa blanca amorfa
de densidad comprendida entre 1.4 y 1.5
insoluble en los disolventes ordinarios , soluble en las disoluciones
concentradas de cloruro de zinc y mejor aún en una disolución amoniacal de
dioxido de cobre, llamada reactivo de Schweitzer, de está disolución la
celulosa se precipita mediante ácidos, sales alcalinas o disoluciones de
azúcar, al estado de hidrocelulosa gelatinosa ( C6H10O5
)6H2O a su vez la hidrocelulosa se disuelve en sosa cáustica, mezclada con sulfuro de carbono, y
en el sulfocianato amónico, formando el xatogenato de celulosa que precipita al
estado gelatinoso con sales y otras substancias ; esta propiedad se aprovecha en la industria para preparar la seda
artificial .
El ácido
sulfúrico actúa sobre la celulosa en diferentes maneras según la concentración
y duración del contacto si el ácido es concentrado y frío aumenta el volumen y
produce una substancia parecida a la fécula y al engrudo de almidón, que
vertida en mucha agua separa unos copos incoloros que dan una coloración azul
con la tintura de iodo llamándose por esta razón amiloide. Si el
contacto dura poco, la capa amiloide solo se forma superficialmente, fundándose
en esta propiedad la fabricación del papel pergamino.
Por otra
parte el ácido nítrico concentrado, por acción prolongada por la celulosa forma
compuestos llamados nitrocelulosas que resultan de la substitución de varios
grupos oxidrílicos de la misma por
grupos NO2 cuya composición es diversa según el tiempo y la
concentración del ácido. El ácido acético y mejor todavía su anhídrido ataca la
celulosa formando primero un compuesto intermedio que es la hidrocelulosa y
formándose luego el triacetato de celulosa utilizando también para la
fabricación de la seda artificial.
Por la
acción de la sosa cáustica sobre la celulosa en disolución concentrada y
fría, la masa se hincha y se vuelve transparente, formándose la llamada
sodiocelulosa que por la acción del agua en abundancia se transforma en
hidrocelulosa, propiedad que se usa en
la mercerización del algodón.
Se parte
del algodón bruto el cual se limpia a mano de los granos e impurezas groseras
visibles, 100 gramos del algodón así escogido se tratan a la ebullición durante
4 horas con una disolución de jabón de resina preparada mediante 3.000centímetros cúbicos de agua destilada,
30 gramos de sosa cáustica y 15 gramos
de colofonia. El tratamiento se verifica
en un recipiente vidrio disponiendo el algodón en una pequeña cesta
metálica de hilo de níquel, provista de una cadenilla del mismo material que
atraviesa un vidrio de reloj que sirve de cubierta , dicha cadenilla sirve
para comunicar a las cesta un
movimiento vertical de vaiven, en el seno de la disolución hirviente,
impidiendo a la vez que el algodón se ponga al contacto del aire.
La
disolución alcalina, que pardea fuertemente, se sustituye, después de
la ebullición , por agua destilada caliente hasta que las aguas de loción den
tan solo una débil reacción alcalina.
Después el algodón se somete a la acción de un disolución hecha con 3.00
centímetros cúbicos de agua y 5 gramos de sosa cáustica, donde se mantiene
durante 15 minutos en ebullición. Se lava nuevamente con agua destilada caliente y se practica una tercera ebullición
durante 10 minutos con una disolución compuesta de 3 gramos de sosa cáustica
3.00 centímetros cúbicos de agua se lava con agua destilada caliente.
Inmediatamente
después de esta operación el cesto que contiene el algodón se introduce dentro de un abundante cantidad de agua
destilada fría y cuando alcanza la temperatura de 18.20 grados se escurre y
se pasa al líquido de blanqueo. Para ello se sumerge durante una hora a la temperatura de 20 grados y a luz difusa
dentro de 3.000 centímetros cúbicos de una disolución recientemente preparada
de hipoclorito sódico conteniendo 0, 1
por cien de cloro activo. El algodón se coloca
enseguida sobre un filtro de Buchner y se lava durante 30 minutos con
agua destilada. Hacia el fin del lavado se agrega , gota a gota, una disolución
saturada de bisulfitos sódico hasta que el papel de yoduro de zinc-almidón no
acuse coloración alguna. Finalmente se lava el algodón con ácido acético
diluido , se pasa por agua destilada para eliminar los restos de ácido se escurre a mano envolviéndolo previamente
con una tela rodeada de papel de filtro se deja secar al aire.
QUÍMICA GENERAL APLICADA A LA INDUSTRIA
AUT.CALVET ENRIQUE
ED.SALVAT EDITORES S.A.