Пластмассы на основе эфиров целлюлозы

На основе эфиров целлюлозы выпускают целлулоид и этролы.

Целлулоид - твердое упругое вещество, получаемое пластификацией коллоксилина камфарой. Наряду с камфарой применяются и другие пластификаторы. Целлулоид выпускают в виде листов и трубок, прозрачным и окрашенным в широкую гамму цветов.

Технологический процесс производства листового целлулоида состоит из следующих стадий: смешение компонентов; фильтрация полученной массы; вальцевание и раскатка, прессование блока; строжка блока на листы: провялка и сушка листов; прямление и полировка листов; обрезка по размеру.

Компоненты смешиваются в двухлопастном вакуум-смесителе, обогреваемом горячей водой. В смеситель загружают коллоксилин, камфару и спирт, пигменты и красители. Перемешивание длится 2-3 ч при температуре около 70ºС. В процессе смешения происходит желатинизация нитрата целлюлозы спирто-камфарным раствором с образованием тестообразной массы. Фильтруют полученную массу от механических примесей на фильтр-прессах, через металлические сетки, между которыми прокладывается несколько слоев шелка. После фильтрации массу вновь загружают в смеситель, где отсасывают из нее спирт, который поступает на очистку и ректификацию. Масса подается на вальцевание и раскатку для большей гомогенизации ее и удаления части растворителя. Вальцевание проводится на смесительных вальцах. Температура переднего рабочего валка 60-70, заднего - не больше 45º С. После смесительных вальцов масса попадает на раскаточные, необогреваемые вальцы. Раскатка состоит в 6-10-кратном пропускании целлулоидной массы через зазор с получением пластины равномерной толщины.

Прессование блоков происходит на гидравлическом прессе, для чего в пресс загружают раскатанные пластины целлулоида. Прессование ведется при температуре 60-90º С, давлении 150 кгс/см²; время выдержки 4 ч. В процессе прессования пластины целлулоида спрессовываются в монолитный блок. По окончании прессования блок охлаждают в прессе холодной водой, распрессовывают и дополнительно охлаждают в бассейне проточной водой с температурой 5- 10ºС.

Строжку блока на листы проводят на строгальных машинах. Толщина листа может быть от 0,1 до 15 мм.

Провяливают и сушат листы в камерах-сушилках. Провялка проходит при комнатной температуре, при этом из листов улетучивается спирт, его содержание снижается с 13 до 6%. После провялки листы целлулоида направляются в сушильную камеру, где воздухом с температурой 40-45º С из листов целлулоида удаляются остатки спирта. Спирто-воздушная смесь из сушилок отводится вентилятором в отделение рекуперации.

При сушке целлулоидный лист коробится. Для выпрямления и придания ему блестящей ровной поверхности целлулоидный лист полируют, закладывая его между двумя хорошо отполированными прокладочными металлическими листами на плиты этажного пресса.

Для получения трубок массу после вальцевания перерабатывают на экструдере. Трубки после экструдера подсушивают в сушильной камере.

Из целлулоида изготовляют шкалы линеек, им облицовывают клавиши музыкальных инструментов, декорируют аккордеоны, струнные инструменты, из целлулоида изготовляют игрушки, галантерейные изделия, очковые оправы и другие предметы народного потребления.

Целлулоид постепенно теряет свое значение, несмотря на то, что хорошо поддается художественной отделке, так как он горюч и несветостоек (под действием света желтеет и теряет прозрачность).

Этролы - термопластичные материалы, получаемые на основе пластифицированных эфиров целлюлозы с минеральными или органическими наполнителями и добавками. В промышленности выпускаются нитроцеллюлозный, ацетилцеллюлозный, ацетобутиратцеллюлозный и ацетопропионатцеллюлозный этролы.

Нитроцеллюлозный этрол представляет собой гомогенную смесь коллоксилина, кизельгура, хлопковых очесов, дибутилфталата и нигрозина (для окраски в черный цвет). Для смазки вводят в композицию стеарин. В качестве стабилизатора применяют дифениламин. Этот этрол используется для изготовления штурвалов, рукояток переключения передач и других деталей тракторов и грузовых автомобилей. В изделия перерабатывается прессованием.

В состав ацетилцеллюлозного этрола входят: ацетил-целлюлоза с содержанием связанной уксусной кислоты 52-59%; диметилфталат и трифенилфосфат в качестве пластификаторов; охра, двуокись титана и сажа в качестве минеральных пигментов и наполнителей; низкомолекулярный полиэтилен высокой плотности в качестве добавки для повышения морозоустойчивости этрола; соответствующие красители при получении цветных этролов, а также смазывающие вещества (например, этилолеат).

В состав ацетобутиратцеллюлозного этрола входят: ацетобутиратцеллюлоза; диоктилфталат и дибутилсебацинат в качестве пластификаторов; салол и стабилизатор П-23 в качестве стабилизаторов; низкомолекулярный полиэтилен высокой плотности в качестве добавки.

Технология получения ацетилцеллюлозных и ацетобутиратцеллюлозных этролов состоит из следующих стадий: подготовка и загрузка сырья; замешивание композиции; экструзия и грануляция.

В смесителе при 30-50º С в течение 40 мин приготовляется смесь пластификаторов. Ацетил- или ацетобутиратцеллюлозу дробят на ножевой дробилке (на схеме не указана) и просеивают через сито 2 с диаметром отверстий 1,8 мм. Крупные частицы эфиров целлюлозы дополнительно измельчаются в молотковой дробилке. Полиэтилен нарезается специальными ножницами.

Замешивание проводится в двухкорпусном смесителе, куда подаются соответствующий эфир целлюлозы, пластификаторы и другие компоненты. Перемешивание длится 0,5-1 ч. Затем через люк массу подают в загрузочный бункер над экструдером.

Гомогенизация протекает в экструдере с пятью или шестью зонами обогрева при температуре от 80 до 240º С. Контроль процесса гомогенизации осуществляется по показателям нагрузки электродвигателя. В зависимости от нагрузки меняется частота вращения шнека. Перед началом загрузки экструдер нагревают по зонам до требуемой температуры.

Полученный этрол в вязко-текучем состоянии легко формуется в ленту или жгут, из которых в ножевом устройстве нарезаются гранулы. Гранулы подаются на вибросито. Основная фракция является готовым продуктом и ссыпается в мешки, крупные куски и мелочь поступают обратно в экструдер.

Этролы обладают хорошими физико-механическими и диэлектрическими свойствами, которые можно изменять составлением различных композиций. Нитроцеллюлозный этрол неморозостоек, имеет большое водопоглощение. Основной недостаток - горючесть, поэтому его нельзя перерабатывать в изделия методом литья под давлением. В изделия перерабатывается прессованием.

С повышением температуры этролы становятся более хрупкими. С увеличением количества пластификаторов прочность этролов уменьшается, относительное удлинение возрастает.

Наиболее широко этролы используются в автомобильной промышленности (автоштурвалы, приборные щитки, кнопки и ручки управления и др). Из этролов изготовляют детали телефонных аппаратов, шкалы приборов, разнообразные изделия технического назначения для эксплуатации в условиях тропического климата, клавиши музыкальных инструментов и пишущих машин и многое другое. Из листовых материалов могут изготовляться трафареты, лекала, угольники. Трубы из ацетатных этролов пригодны для транспортировки соленой воды, парафинистой нефти (парафин не оседает на стенках) и ряда других веществ.

Изделия из этролов отличаются хорошим внешним видом, они приятны на ощупь, могут окрашиваться в яркие, сочные тона всех цветов и оттенков.