Как было отмечено выше, на основе эфиров целлюлозы промышленность пластических масс выпускает этролы, целлулоид и пленки общего и специального назначения. Наибольшее значение в производстве конструкционных изделий получили этролы и целлулоид.
Целлулоид
Целлулоид - термопластичный материал на основе коллоксилина, пластифицированного камфорой, выпускаемый в виде листов и трубок.
Производство целлулоида организовано в периодическом режиме и включает следующие технологические стадии: I - смешение компонентов, II - фильтрование массы, III - вальцевание массы, IV - экструзия трубок, V - прессование блоков, VI - охлаждение блоков, VII - строгание блоков в листы, VIII - провялка листов, IX - сушка листов и трубок, X - прямление листов.
В предварительно нагретый до 40-50 °С смеситель типа Вернер-Пфлейдерера 1 , оборудованный двумя Z-образными лопастными мешалками и рубашкой для нагрева и охлаждения, загружают исходную смесь по рецептуре (в м.ч.): коллоксилин (сухой) - 100, камфора (раствор в спирте) - 40, спирт - 80. Большое содержание пластификатора в рецептуре связано с тем, что благодаря циклическому строению камфора (Тпл = 179 °С, Тк = 205-209 °С)
в композиции пластмассы выполняет вторую функцию - понижает горючесть (антипирен) этрола и изделий на его основе. Допускается часть камфоры заменять дешевым и доступным пластификатором дибутилфталатом. Смешение проводят в течение 2-3 ч при температуре 85-90 °С. Пары спирта, выделяющиеся при смешении, направляют на регенерацию и возвращают в процесс, а однородную полимерную массу после смесителя направляют на стадию фильтрации в гидравлический фильтр-пресс 2, где под давлением пуансона 5 - 30 МПа и температуре 70-90 °С удаляют механические примеси. Отфильтрованную однородную массу подают на двухстадийное вальцевание на вальцы 3. На стадии вальцевания завершают гомогенизацию массы, удаляют избыточный спирт, а также окрашивают ее путем введения красителей и пигментов. Вальцованную массу направляют как на стадию экструзии в экструдер 10 для формования трубок, так и в гидравлический блок-пресс 4. В гидравлическом прессе 4 под давлением пуансона 5-15 МПа и при температуре 60-90 °С удаляются пузырьки воздуха и достигается однородность, происходит уплотнение и связывание свальцованной массы в монолитный блок. Сформованные блоки подвергают двухступенчатому охлаждению: сначала в прессе под давлением, а затем в ваннах-бассейнах 5 проточной водой с температурой 5-15 °С.
Охлажденные блоки переносят и закрепляют в строгальной машине 6, где их разрезают на листы толщиной 0,1-20 мм. Нарезанные листы в провялочной камере 7 при температуре 30-35 °С подвергают предварительному просушиванию (провялке). Выделяющиеся при этом пары спиртов направляют на установку рекуперации. Провяленные листы и сформованные в экструдере 10 трубки перемещают в сушильную камеру 8 для окончательной сушки при температуре 50-55 °С. При сушке листы коробятся. Выпрямление и полировку листов проводят в этажном гидравлическом прессе 9 между полированными никелированными листами при температуре 95-105 °С.
Целлулоид благодаря высокой пластичности легко перерабатывается в изделия методами выдувания, прессования и штамповки, легко окрашивается в различные цвета (изделия имеют красивый внешний вид), отличается высокой эластичностью, прочностью и водостойкостью.
К недостаткам пластмассы следует отнести ее горючесть (при соприкосновении с пламенем мгновенно вспыхивает и сгорает с выделением ядовитых веществ) и низкую светостойкость (под действием света желтеет и теряет прозрачность).
Целлулоид применяют в производстве счетно-решающих устройств (линеек, шкал и др.), музыкальных инструментов (облицовка клавишей и декоративных изделий), галантерейных изделий, игрушек, оправ очков, небьющегося стекла и других товаров народного потребления.
Этролы
Этролы - это формовочные термопластичные материалы, получаемые на основе эфиров целлюлозы с добавлением пластификаторов, красителей и других добавок в виде порошков и гранул. Этролы - гомогенные пластмассы, но с целью удешевления и придания специальных свойств допускается введение в композицию наполнителей.
В качестве пластификаторов, повышающих пластичность и облегчающих переработку пластмассы в изделия, в производстве этролов применяют фталаты, фосфаты, себацинаты, адипаты (адипинаты) и некоторые другие сложные эфиры, но преимущественное использование получили дибутилфталат
,диэтилфталат C6H4(COOC2H5)2, диметилфталат C6H4(COOCH3)2, трифенилфосфат (C6H5O)3P=O, дибутилсебацинат C4H9OCO(CH2)8COOC4H9, триацетин (глицерилтриацетат) CH2(OCOCH3)-CH(OCOCH3)-CH2(OCOCH3).
Количество вводимого пластификатора зависит от природы связующего: для ацетатов целлюлозы требуется наибольшее количество пластификатора, а для высокотермопластичных простых эфиров целлюлозы (особенно для бензилцеллюлозы) требуется минимальное количество пластификатора (5-10%).
Этролы получают двумя способами: вальцовым и экструзионным. Экструзионный способ получения этролов имеет ряд преимуществ в сравнении с вальцовым способом: а) более высокая гомогенизация и, следовательно, более высокое качество этрола, б) меньшая продолжительность процесса и, следовательно, более высокая производительность непрерывного процесса, в) лучшие санитарно-гигиениические условия труда (меньше загазованность рабочего помещения).
Аппаратурное оформление и параметры технологических процессов мало зависят от природы эфиров целлюлозы. Производство ацетилцеллюлозного этрола экструзионным способом включает пять технологических стадий: I - подготовку сырья, II - смешение компонентов, III - экструзию, IV - измельчение (грануляция), V - расфасовку и затаривание продукта.
Ацетат целлюлозы, содержащий 50-54% ацетатных групп (ДАЦ), из загрузочного бункера 1 пневмотранспортом через циклон 2 подают на вибросито 3 для отсева крупной фракции. Мелкая фракция ссыпается в бункер 4, а крупные куски в воронку молотковой дробилки 5. Измельченный в дробилке ДАЦ через циклон 6 возвращают на рассев. Воздух из циклонов 2, 6 через рукавной фильтр 7 выбрасывают в атмосферу.
ДАЦ из бункера 4 пневмотранспортом подают в загрузочный бункер-циклон 8, а затем секторным питателем через автоматические весы 9 загружают в двухкорпусной смеситель 10, 11. В смеситель 10 из сборника-смесителя 12 подают смесь пластификаторов (диметил- и диэтилфталат, трифенилфосфат) в различном соотношении, а также смазывающее вещество (этилолеат), краситель и другие добавки, предусмотренные рецептурой. Процесс смешения в корпусе 10, снабженном масляным обогревом, протекает при температуре 40-50 °С до образования тестообразной массы. В корпусе 11 перемешивание продолжают в режиме охлаждения через рубашку холодной водой. Двухкорпусной смеситель обеспечивает непрерывную подачу твердых частиц пластифицированного ДАЦ в дегазационный экструдер 13. В материальном цилиндре экструдера при постепенном повышении температуры от зоны загрузки к зоне дозирования в пределах 120-160 °С протекают процессы окончательного смешения, пластикации и гомогенизации экструдируемой массы. Выходящая из головки экструдера горячая лента экструдата (температура головки 200-210 °С) охлаждается воздухом и поступает в дробилку-гранулятор 14.
Нарезанные гранулы этрола после рассева на сите 15 поступают на упаковку.
Этролы характеризуются хорошими физико-механическими показателями и диэлектрическими свойствами, легко перерабатываются в изделия и не дают отходов. К недостаткам этролов относят низкую теплостойкость. Особые недостатки - у нитроцеллюлозного этрола, связанные с его повышенной горючестью и низкой ударной вязкостью, не превышающей 4,4 кДж/м2.
Нитроцеллюлозные эфиры применяют в основном в производстве штурвалов для автотранспорта, из остальных этролов (на основе ацетатов и простых эфиров целлюлозы) изготовляют методами литья под давлением и экструзией листы, трубки, стержни, штурвалы, детали холодильников, велосипедов, мотоциклов, телефонные трубки, оправы для очков и другие изделия.
Назад (Производство этилцеллюлозы) Далее (Ударопрочные пластики)