Целулозни филми видове, свойства, приложение - Вторична гранула
Гранулата е вторична. Рециклиране. Оползотворяване на отпадъци от контейнери и опаковки.
Въпреки това, наличието на голям брой хидроксилни групи във всяка молекула (три -OH групи за всеки 6 C атома) води до образуването на водородни връзки и веригите са силно привлечени една към друга. Следователно нагряването води до разрушаване (овъгляване) на целулозата до състояние, при което водородните връзки се разрушават достатъчно, за да осигурят относителното движение на макромолекулите. Водородните връзки също определят неразтворимостта на целулозата, тъй като за да се постигне разтваряне, те трябва да бъдат разрушени.
Произвеждат се много видове фолиа на основата на хидратирана целулоза (HC), включително влагоустойчиви и невлагоустойчиви, топлозалепващи и нетермозалепващи, с едно- и двустранно покритие и т.н. Тук са разгледани най-важните класове и тяхното кодиране, прието от всички големи производители на фолио.
Кодът се състои от четири елемента, които се записват в следния ред: 1) тегло на 10 m2 фолио, g; 2) една или повече букви, указващи основния тип филм; R - не е водоустойчив; М - стандартен с двустранно целулозно нитратно покритие; DM - с едностранно целулозно нитратно покритие; MXXT/A и MXXT/S-покрити със съполимер от двете страни; 3) буква, обозначаваща специални свойства, например C - цветни филми, F - обвивка, B - мат.
Всички британски производители на целулозни фолиа са се съгласили на следните буквени и цифрови обозначения при кодиране на фолиа: M - двустранно покритие от целулозен нитрат (термично залепващо покритие само ако буквата S е посочена допълнително); QM - двустранно целулозно-нитратно покритие, по-малко водоустойчиво от M; PS - двустранно целулозно-нитратно покритие, по-малко водоустойчиво от QM; DM-едностранно целулозно нитратно покритие; R - неводоустойчив филм; MXXE/A - двустранно покритие със съполимер от водна дисперсия; MXXT/S - двустранно съполимерно покритие от разтвор; MXTD/S - едностранно покритие със съполимер от водна дисперсия; B - матов филм; C - цветен филм (например 325PFC червено); F-опаковъчно фолио; S - термозалепващо фолио; U-образно фолио за производство на самозалепващи ленти; V е филм с нисък коефициент на триене; 11-тютюн; 12-тютюн за райони с висока влажност; 21; 24 - разделителни филми; тридесет; 36; 39 фолиа с повишена еластичност (30 за замразени продукти, 36 за опаковане на бисквити); 71—с антиоксидант; 81 мат.
Някои примери за кодиране:
350MS - водоустойчиво фолио с двустранно покритие от целулозен нитрат, термозалепващо се; тегло 10 м2 - около 350 гр.; 345QMS - малко по-малко водоустойчиво фолио с двустранно покритие от целулозен нитрат, термозалепващо се, тегло 10 m2 - 345 g; 325P - неводоустойчиво фолио без покритие, тегло 10 m2 - 325 g.
Общите свойства на целулозните филми включват прозрачност, във видимата област на спектъра, равна на прозрачността на стъклото (пропускането на светлина е около 90%) и по-висока от тази на стъклото в ултравиолетовата област. Фолиата имат висока якост на опън и якост на спукване, непроницаеми за масла, мазнини и миризми. Сухите целулозни филми практически не пропускат газове, но когато са мокри, пропускливостта се увеличава. Основният филм има много висока паропропускливост, но тази цифра, както видяхме, може да бъде драстично намалена с допълнително покритие.
При използване на HC фолио почти няма проблеми, свързани със статичното електричество, те са лесни за обработка на автоматични опаковъчни машини, те са лесни заполучавате качествени разпечатки, особено върху основен филм. Трябва да се отбележи, че прегъванията във водоустойчивите целулозни филми влияят неблагоприятно на паропропускливостта поради увреждане на покритието. HC филмите се използват главно в опаковките.
ПРОИЗВОДНИ НА ЦЕЛУЛОЗАТА
Видяхме, че причината, поради която целулозата няма свойствата на термопластите, е високата якост на водородните връзки (поради наличието на -OH групи), в резултат на което нагряването води до термично разрушаване преди свободата на относителното движение на макромолекулите поради отслабването на водородните връзки. Ако достатъчно от тези -ОН групи се заменят с други химични групи, връзките се разхлабват достатъчно, за да стане полимерът термопластичен. Заместването трябва да бъде хомогенно, в противен случай могат да възникнат локални водородни връзки. Преди каквото и да е заместване, целулозата трябва да бъде предварително обработена, за да "отвори" структурата, така че заместващият агент да може да проникне бързо и равномерно в нея. В търговската мрежа се произвеждат два вида целулозни производни - етери и естери. В процеса на естерификация, когато се получават естери, хидроксилната група се заменя с естерна, нитратна или ацетатна група, при проста естерификация водородът на хидроксилната група се заменя с групи като метил, етил или бензен с кислороден атом като мост. От потребителска гледна точка естерните филми имат много по-голямо значение. Метилцелулозата е водоразтворим прах, използван като сгъстител и емулгатор, бензилцелулозата е скъпа, има много ниска точка на омекване и е нестабилна при нагряване и излагане на светлина. Етилцелулозата се използва за отстраняеми покрития от разтвор и филми, здрави и гъвкави при ниски температури.
От комплексЕстерите на целулозния нитрат са важни от гледна точка на историята на производството на пластмаси. Използват се и други целулозни естери - ацетат, ацетобутират, пропионат.
ЦЕЛУЛОЗЕН НИТРАТ (ЦЕЛУЛОИД)
Целулозният нитрат се получава чрез реакция на целулоза със смес от сярна и азотна киселина. Като цяло от 2 до 3 хидроксилни групи се заместват с нитратни. По време на обработката целулоидът се нуждае от пластификатор; традиционният пластификатор е камфор. Филмите от целулозен нитрат се произвеждат по метода на изливане, описан в гл. 8.
Филмите от нитрат на целулозата са прозрачни, здрави, твърди, с леко жълтеникав оттенък. Цветът по никакъв начин не пречи на оцветяването и може да се получи целулоид от всякакъв цвят. Отличава се със стабилност на размерите и устойчивост на разредени киселини и основи. Изключително запалим, гори с горещ бял пламък. С напредване на възрастта тя се обезцветява и става крехка. Да се разтвори в метанол, смеси от етилов етер с алкохол, в естери, въглеводороди.
Тънките целулоидни листове остават основният материал при производството на топки за тенис на маса, те се използват за декоративни цели, като довършителни работи на музикални инструменти. Основната употреба на целулоид под формата на филми е кинематографията и фотографията, но той е напълно заменен от тези области от целулозен ацетат и полиетилен терефталат поради запалимостта.
ЦЕЛУЛОЗНИ АЦЕТАТИ
Обикновено, когато целулозата се ацетилира, се получава продукт с пълно заместване на трите хидроксилни групи с ацетатни групи, т.е. целулозен триацетат. Целулозният триацетат е разтворим само в скъпи или токсични разтворители като хлороформ или тетрахлороетан, което го предпазва от разпространение за известно време. Тогава беше показано, че леката киселинна хидролиза позволява да се получицелулозен ацетат (диацетат), разтворим в ацетон. Хидролизата се провежда, докато поне една ацетатна група се замести отново с хидроксил.
Ацетилирането започва с третиране на целулозата с ледена оцетна киселина, за да се "отвори" структурата, след което реакцията се провежда със смес от оцетен анхидрид, сярна киселина (дехидратиращ агент) и разтворител - метиленхлорид. Напълно ацетилираният продукт се смесва с разредена сярна киселина, докато се постигне желаната степен на хидролиза. След това се добавя разтвор на натриев ацетат, за да се предотврати по-нататъшно диацетилиране. Метиленхлоридът се дестилира и се връща в процеса. Целулозният ацетат се промива и изсушава. Ако е необходим триацетат, реакцията естествено се прекратява след ацетилиране. Използват се и двата вида ацетати. Трябва да се отбележи, че ако триацетатът се изисква под формата на влакна, влакнестата форма на оригиналната целулоза се поддържа чрез ацетилиране в среда без разтворители.
Целулозен диацетат. Свойствата на целулозния диацетат варират в зависимост от степента на ацетилиране, количеството и вида на използвания пластификатор, но като цяло той е твърд, издръжлив материал с добри сухи електрически свойства, съчетаващ добри изолационни свойства с устойчивост на дъга и корозия.
Диацетатните филми са много чувствителни към абсорбция на влага и следователно не се различават по отношение на стабилността на размерите при промяна на влажността. Имат висока прозрачност и добър блясък, устойчивост на сухо разкъсване. Те приемат печат добре; те се използват като външен слой на многослойни ламинати като износоустойчиво покритие. Задължителното наличие на пластификатори налага повишено внимание при избора на марка за опаковане на храни.
Филмите омекват при нагряване, но не могат да бъдат заварениедин с друг, така че връзката на филмите се осъществява чрез залепване. Те могат също да бъдат покрити с топлинно залепващо съединение. Пропускливостта на филмите, както за газове, така и за водни пари, е висока. Разредените киселини и алкали имат малък ефект върху филмите, докато силните киселини и алкали причиняват разлагане. Диацетатът е разтворим в ацетон и смес от ацетон с вода в съотношение 80:20, неразтворим в метиленхлорид, докато триацетатът се държи точно обратното. Тънките филми са лесни за рязане, оформяне, сгъване.
Диацетатните филми се използват в много области, по-специално за опаковане. Използват се и за остъкляване на парници, оранжерии, кокошарници, тъй като са прозрачни за UV радиация (пропускане на UV лъчи през филм от 250 микрона - 85%, видима светлина - 93%). Филмите понякога се подсилват чрез поставяне на памук или телена мрежа между два слоя филм и горещото им пресоване заедно или чрез преминаване на армировката през разтвор на целулозен ацетат, използван за напояване.
Целулозен триацетат. Триацетатните филми абсорбират по-малко влага и са по-стабилни на размерите. Те са по-малко пропускливи за газове и пари. Както бе споменато по-горе, те са разтворими в метиленхлорид и неразтворими в смес 80:20 от ацетон и вода.
Триацетатните филми се използват предимно като филми или рентгенови филми, въпреки че конкуренцията от страна на по-здравите полиетилен терефталатни филми се засилва.
ЦЕЛУЛОЗЕН АЦЕТОБУТИРАТ
Производството на целулозен ацетат бутират (ACB) е подобно на производството на целулозен ацетат; като естерифициращ агент се използва смес от оцетна и маслена киселина.
Интересна област на приложение е освобождаващият филм, използван за защита на инструменти, инструменти по време на съхранение и др.нагрява и предметът се потапя в него. Капакът може лесно да се свали преди употреба.
ABC филмите се формоват и използват за прозрачни кутии (блистерни опаковки). Не са подходящи за опаковане на храни поради миризмата.
ЦЕЛУЛОЗЕН ПРОПИОНАТ
Производството на целулозен пропионат е подобно на производството на други естери, като за това се използва пропионова киселина. Получените филми са със стабилни размери, твърди, но не крехки и работят добре при огъване. Устойчив на масло, слаби киселини и основи. Използват се за блистерни опаковки на обемисти артикули поради повишената им здравина и еластичност.