Лекция 28.Производство целлофана

Особенности получения

Целлофан – это гидратцеллюлозная пленка полученная из вискозы. Толщина пленки характеризуется титром. Вес одного квадратного метра пленки в граммах называется титром(титр составляет 30- 60 г.). Целлофан хорошо окрашивается в массе и применяется для упаковки пищевых продуктов (виде листов или колбасной оболочки), в парфюмерии, в табачной промышленности, в типографии, в медицине (искусственная почка).

Целлофан выпускают в виде листов или в виде колбасной оболочки.

Особенности производства

Состав вискозы

1)ОВЦ 9-9,5%

Щелочь 5-5,5%

Содержание ОВЦ высокое следовательно вязкость вискозы большая. Содержание щелочи низкое - вискоза экономичная.

Расход сероуглерода составляет 28-30%.

Зрелость вискозы по NH₄Cl 8-9 мл. (вискоза зрелая – коагуляция происходит быстро).

Состав осадительной ванны: H₂SO₄ – 130-132 г/л

ZnSO₄ - -------------

Na₂SO₄ -195-200 г/л

Температура – 46-48⁰С

ZnSO₄ в осадительной ванне отсутствует, т.к основным свойством целлофана является эластичность, а а не прочность.

Для получения целлофана используют целлофановый агрегат в состав которого входят: формовочная часть, отделочная, сушильные барабаны и приемный механизм.

Для получения пленки применяют щелевую фильеру, а для получения колбасной оболочки кольцевую фильеру. Скорость формования для целлофана до 75 м/мин. В отделочных операциях необходимо включать стадию пластификации пленки, которую проводят глицерином(содержание глицерина в готовой пленки до 14%).

Аппаратурное оформление производства целлофана

Целлофан получают на целлофановой машине мокрым способом

Схема целлофанового агрегата

Формовочная и отделочная части целлофановой машины представляют собой проходной аппарат, состоящий из ряда барок, оборудованных системой направляющих роликов 4, по которым пленка проходит внутри барок, и передаточными 3 и отжимными 5 ва­лами (диаметром 205 мм), передающими пленку из одной барки в другую и отжимающими жидкость во избежание попадания ее в другие барки.

Рис. 67- Схема целлофановой машины: 1--тарельчатый фильтр; 2—фильера; 3—передаточные валы для пленки; 4—направляющие ролики в барках; 5—отжимные валы; 6—сушильные цилиндры; 7—приемный механизм.

Фильера представляет собой массивный чугунный корпус 1, в нижней части которого расположены тщательно отпо­лированные пластины 8 и 9 из материала, стойкого к действию кислот и щелочей. Пластины обычно изготовляют из никеля или хромоникелевого сплава с добавкой молибдена, кремния и меди. Обе пластины образуют щель, из которой при формовании пленки вытекает вискоза.

Зазор между пластинами можно легко регулировать с точнос­тью до 0,01 мм при помощи специального устройства. Передняя стенка 4 шарнирно прикреплена к фильере. Вращая маховичок верхнего винта 6, можно пластину 9 приближать или удалять от пластины 8, увеличивая или уменьшая тем самым щель. Верхним винтом ширина щели может регулироваться с точностью до 1 мм. Регулировка щели с точностью до 0,1 мм осуществляется при по­мощи среднего ряда винтов, сжимающих стенки фильеры. Окон­чательная регулировка ширины щели с точностью до 0,01 мм про­изводится нижними винтами 7. Обычно ширина щели составляет 0,3 мм, длина — почти в два раза больше ширины готовой пленки, сходящей с сушильных барабанов, так как во время отделки и сушки пленка усаживается в поперечном направлении в сред­нем на 43—46%.

Фильера устанавливается таким обра­зом, чтобы нижний конец ее был погружен в осадительную ванну на глубину около 20 мм.

Рис. 68- Фильера целлофановой машины: 1—корпус; 2—полость фильеры; 3—щель; 4—передняя стенка шарнирного механизма; 5—ось маховика; 6—верхний регулирующий винт; 7—нижние регулирующие винты; 8 и9—пластины, образующие щель фильеры.

По выходе из щели фильеры, вискоза коагулирует и образует пленку, которая принимается на вращающийся в осадительной ванне нижний вал и передается на верхний вал и в следующую барку. Иногда вме­сто принудительно вращающегося вала для приема пленки в первой барке ставят две направляющие — стеклянные стержни диа­метром около 50 мм.

Во всех случаях ось симметрии фильеры должна совпадать с касательной к первому валу или направляющему стержню. В про­тивном случае пленка, выходящая из фильеры, прижимается к од­ной стороне щели, и нарушается правильность формования: с од­ной стороны фильеры вискоза вытекает за край щели, не коагу­лируя, с другой стороны фильеры она начинает коагулировать еще до выхода из щели.

Для получения высококачественного целлофана поверхность пластин, образующих щель фильеры, должна быть тщательно от­полирована. Без такой полировки невозможно получить гладкий прозрачный целлофан без продольных штрихов и полос, которые образуются в том случае, когда поверхность пластин шеро­ховата.

Большое значение имеет форма краев пластин, образующих щель фильеры. Нижние края пластин обычно делаются не остры­ми, а закругленными. При такой форме краев легче избежать об­разования на целлофане царапин и штрихов. Зеркальная отделка краев щели фильеры достигается, шлифованием пластин на специ­альном станке наждачной бумагой, пропитанной минеральным маслом, и полировкой их бумагой с крокусом.

Для подачи вискозы перед машиной устанавливают дозирую­щий зубчатый насос и рамный или тарельчатый фильтр- пресс.

Машина работает от одного электродвигателя, движение от которого передается через два редуктора двум продольным валам. От одного из них приводятся в движение механизмы сушильной части, от другого — направляющие валики проходного аппарата. Благодаря наличию редукторов можно регулировать скорости в отдельных частях машины таким образом, чтобы не препятство­вать свободной усадке пленки на каждой технологической опера­ции. Сушильная часть машины состоит из обогреваемых цилиндров, на поверхности которых сушится влажная пленка, и не обогревае­мых цилиндрах для охлаждения пленки.

По выходе из сушильной части машины целлофан наматыва­ется на бумажную гильзу (бобину), которая приводится во вра­щательное движение от главного вала машины через фрикцион­ную передачу. Если фильера выполнена в виде кольца, то вместо листового целлофана получается трубка, которую используют как оболочку для колбасных изделий.

В этом случае осадительная ванна должна подаваться не толь­ко к наружной поверхности, но и внутрь оболочки, а образующи­еся внутри оболочки газы выпускаются наружу через прорези в оболочке.

Отделка целлофана

При отделке пленки проводят в основном те же операции, что и при отделке вискозного волокна (промывка, десульфурации, отбелка и кисловка с промежуточными и окончательными отмыв­ками). Для упрощения технологического процесса из числа отде­лочных операций при производстве целлофана часто исключают процесс отбелки, а иногда и кисловки.

Процесс отделки целлофана включает одну дополнительную операцию, которая не применяется при отделке вискозного волок­на,— пластификацию пленки. Пластифицированная пленка более эластична и имеет повышенную прочность при изгибе.

В первой группе барок пленка промывается водой с целью уда­ления кислоты и солей, а также для частичного вымывания из нее серы. Во второй группе барок проводится десульфурация. По вы­ходе из осадительной ванны свежесформованная пленка содержит до 1 % серы. Часть серы смывается с пленки теплой водой. Окон­чательно сера удаляется обработкой раствором №ОН. Обычно применяют разбавленные растворы едкого натра (3—4 г/л) при температуре 95 °С. После обработки пленка содержит около 0,07% серы.

В десульфурационной ванне пленка сильно набухает, прочность ее резко понижается, поэтому обрывы происходят главным обра­зом именно на этой стадии процесса.

После десульфурации и последующей промывки пленка оста­ется прозрачной, хотя обладает серовато-желтоватым оттенком. Чтобы сделать пленку совершенно бесцветной, ее иногда отбели­вают раствором гипохлорита натрия, содержащим около 2—3 г/л активного хлора. Процесс отбелки пленки, как и волокна, ведут при 20—25 °С. Далее пленка поступает на промывку водой и на кисловку раствором серной кислоты (2,5 г/л) для разложения ос­тавшегося в пленке гипохлорита.

При отсутствии отбелки кисловку применяют для дополнитель­ного удаления с пленки следов железа, которые придают ей блед­но-желтую окраску. Иногда исключают также и операцию кислов­ки.

В качестве пластификатора применяют глицерин. Обычно цел­лофан, употребляемый для упаковки, содержит 12—16% глицери­на. С увеличением содержания глицерина прочность пленки сни­жается, но значительно увеличивается ее эластичность.

Если требуется цветная пленка, ее окрашивают в процессе из­готовления на целлофановой машине растворами прямых красите­лей при 60—80 °С.

Сушка и намотка пленки в рулоны

По выходе из барки, в которой проводится пластификация гли­церином, целлофан поступает в сушильную часть машины, состоя­щую из двух рядов сушильных барабанов (верхних и нижних), обогреваемых изнутри горячей водой. Число цилиндров зависит от скорости формования пленки.

Режим сушки пленки

Количество барабанов	Температура	Температура воздуха
1 зона 50
2 зона 35	50-55
3 зона 15	35-40
4 зона 15	-	-

После сушки пленка поступает на бобину шириной 1,2-1,3 м. Масса пленки на бобине 200-300 кг, средняя длина пленки до 7000 м.

Вопросы для закрепления

1. Целлофан-это?

2.Особенности производства целлофана?

3. Принцип работы целлофанового агрегата?

4. Стадии отделки целлофана?

 

Лекция 29. Производство ацетатного волокна.

Производство ацетатного волокна. Сырьем для производства ацетатного волокна служит хлопковая или высококачественная древесная целлюлоза. Целлюлозу обрабатывают уксусным ангидридом в присутствии серной кислоты как ускорителя реакции и уксусной кислоты как растворителя образующейся ацетилцеллюлозы.

 

Полученный первичный ацетат (триацетилцеллюлоза) омыляют в присутствии уксусной и серной кислот добавлением небольшого количества воды и в результате получают первичный ацетат (диацетилцеллюлозу), который затем растворяют в смеси ацетона (95%) с водой (5%) и получают прядильный раствор. После фильтрации и удаления воздуха раствор поступает в прядильную машину. Формование ведут по сухому способу. Особенности этого способа заключаются в том, что при этом не происходит никаких химических процессов. Прядильный раствор продавливается через фильеру (24— 120 отверстий с диаметром 0,07— 0,08 мм) и в виде тонких струек попадает в шахту с паровоздушной смесью при температуре 50—85°С. Под действием температуры ацетон испаряется из струек раствора и они затвердевают, превращаясь в нити. Затем нити проходят охладительную камеру, замасливаются (для снижения их электризуемости при переработке) и наматываются на бобину. Скорость формования волокон 250—600 м/мин. Нити ацетатного шелка не требуют специальной отделки, кроме крутки. Они могут быть получены в окрашенном виде, если для производства ацетатного волокна использовать окрашенную целлюлозу или если в прядильный раствор ввести соответствующие красители.

 

При производстве штапельного ацетатного волокна используют фильеры, имеющие около 200 отверстий. Скорость формования 300—350 м/мин. Полученные жгутики волокон пропускают через гофрировочный станок для придания им извитости, а затем разрезают на штапели определенной длины.

 

Строение ацетатного волокна. Ацетатные волокна имеют на поверхности продольную штриховатость, более крупную, чем у вискозных нитей. Волокна гладкие, что обусловливает скольжение ткани и смещение нитей в ней. Ацетатные волокна более тонкие по сравнению с вискозными, поэтому блеск их более приятный и напоминает блеск натурального шелка. Получают также профилированные нити плоского или Н-образного поперечного сечения, которые дают искристый блеск, увеличивают объемность и сцепляемость нитей, уменьшают их теплопроводность.

Химический состав ацетатных волокон.

Рис. 69-Схема шахты для формования сухим способом

Ацетатные волокна представляют собой уксуснокислый эфир целлюлозы.

Свойства ацетатных волокон.

Ацетатные волокна отличаются от вискозных тем, что они имеют меньшую гигроскопичность, теплостойкость, прочность на разрыв, стойкость к истиранию, меньше набухают в воде и меньше теряют прочность в мокром состоянии. Вследствие большей упругости ацетатных волокон изделия из них лучше сохраняют форму и лучше в носке, чем изделия из вискозных волокон.

Ацетатное волокно окрашивают специально приготовленными дисперсными красителями, которыми не окрашивают вискозное волокно. Это позволяет на изделиях из ацетатного волокна получать разнообразные колористические эффекты. Ацетатное волокно окрашивается более глубоко и равномерно по сравнению с вискозным. Кроме того, ему можно придать повышенную белизну. Ацетатные волокна в отличие от вискозного характеризуются более высокими теплоизоляционными свойствами, светостойкостью и стойкостью к действию микроорганизмов, пропускает ультрафиолетовые лучи.

Сравнительно высокая электризуемость ацетатных волокон затрудняет изготовление из них тканей. Изделия из ацетатного волокна при тепловых обработках способны образовывать трудноудалимые заломы и ласы. Ацетатное волокно горит желтым пламенем, распространяя специфический кисловатый запах и образуя наплыв темного цвета. Если пламя погасить, волокно медленно тлеет с выделением струйки дыма.

Ацетатные волокна с каждым годом все больше и больше используют для изготовления высококачественных подкладочных и плательных тканей, верхнего трикотажа.

Качество ацетатного волокна может быть повышено путем модификации, т. е. путем изменения структуры волокна и введения различных добавок, не образующих с ацетилцеллюлозой химических соединений. Изменение структуры ацетатного волокна может быть достигнуто тепловой обработкой, в результате чего увеличивается степень упорядоченности макромолекул, что повышает прочность, упругость, теплостойкость волокна и снижает его усадку от нагревания.

Упроченное ацетатное штапельное волокно алон получают частичным ацетилированием высокопрочного вискозного штапельного волокна. Алон характеризуется прочностью до 25 км, удлинением до 23%, повышенной упругостью, теплостойкостью и незначительной тепловой усадкой.

 

Если в ацетилцеллюлозу добавить небольшое количество раствора пирофосфата алюминия, можно получить огнестойкое ацетатное волокно.

Вопросы для закрепления

1. Сырье для производства ацетатного волокна?

2.Сущность подготовки прядильного раствора?

3. Свойства ацетатных волокон?