Реферат: Целлофан
Содержание
Стр.
TOC «Мой заголовок 1;1; Мой заголовок 2;2» Введение… GOTOBUTTON _Toc9399130 PAGEREF _Toc9399130 2
Свойствацеллофана… GOTOBUTTON _Toc9399131 PAGEREF _Toc9399131 3
Получениецеллофана… GOTOBUTTON _Toc9399132 PAGEREF _Toc9399132 4
Технологическийпроцесс получения целлофана… GOTOBUTTON _Toc9399133 PAGEREF _Toc9399133 4
Сырье дляпроизводства целлофана… GOTOBUTTON _Toc9399134 PAGEREF _Toc9399134 4
Получениевискозы… GOTOBUTTON _Toc9399135 PAGEREF _Toc9399135 5
Вискоза дляполучения пленки… GOTOBUTTON _Toc9399136 PAGEREF _Toc9399136 5
Формованиепленки… GOTOBUTTON _Toc9399137 PAGEREF _Toc9399137 7
Отделкапленки… GOTOBUTTON _Toc9399138 PAGEREF _Toc9399138 8
Сушка инамотка пленки в рулоны… GOTOBUTTON _Toc9399139 PAGEREF _Toc9399139 10
Модификацияцеллофановой пленки… GOTOBUTTON _Toc9399140 PAGEREF _Toc9399140 12
Дублирование… GOTOBUTTON _Toc9399141 PAGEREF _Toc9399141 12
Лакирование… GOTOBUTTON _Toc9399142 PAGEREF _Toc9399142 12
Обработка «антиблоком»… GOTOBUTTON _Toc9399143 PAGEREF _Toc9399143 13
Производствовискозной оболочки… GOTOBUTTON _Toc9399144 PAGEREF _Toc9399144 14
Литература… GOTOBUTTON _Toc9399145 PAGEREF _Toc9399145 15
Введение
Целлофан — это прозрачная гидратцеллюлозная (вискозная) пленка,полученная из вискозы.
Целлофан является наиболее дешевым и распространенным упаковочнымпленочным материалом, производится во всем мире в очень больших количествах.
Лакированная целлофановая пленка используется для упаковки кондитерскихизделий, табачной продукции, парфюмерной продукции, жирный мясо-молочныхпродуктов.
Обычный целлофановую пленку используют для упаковки товаровнародного потребления, а также технических продуктов.
Преимущество целлофана перед упаковочными материалами других видовзаключается в его прозрачности, дающей возможность осматривать товар в таре, неприкасаясь к нему руками.
Целлофан применяют также для декоративных целей, изготовлениядетских игрушек и елочных украшений. Обрезки целлофана используются дляизготовления соломки для упаковки яиц или для плетения корзин и пр.
Свойства целлофана
Показатели физико-механических свойств целлофана:
Прочность прирастяжении, МН/м2… 35-75
Относительноеудлинение при разрыве, %… 10-50
Стойкость краспространению надрыва, сН… 2-20
Прочность припродавливании
по Мюллеру, МПа… 5,5-6,5
Прочность приударе, МН/м2… 47
Число двойныхизгибов до разрушения… 2-6
Показатели физико-химических свойствцеллофана:
Плотность,г/см3… 1,50-1,52
Гигроскопичность,%… 12,8-13,9
Температура,°С
плавления (размягчения)… —
начала разложения… 175-205
Диэлектрическаяпроницаемость (при
относительнойвлажности воздуха 65%)
в областичастот 100 кгц… 5,3
Стойкость целлофана к различнымвоздействиям:
Стойкость кдействию
сильных кислот… плохая
сильных щелочей… плохая
жиров и масел… умеренная
органических растворителей… хорошая
Водостойкость
водопоглощение за 24 ч, %… 45-115
при высокой влажности… умеренная
Стойкость ксолнечному свету… хорошая
Теплостойкость,°С… 130
Морозостойкость,°С… -18
Горючесть… горит
Получение целлофана
Технологический процесс получения целлофана
<img src="/cache/referats/11533/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Сырье для производства целлофана
К основным видам сырья, применяемым в вискозном производстве,относятся целлюлоза, едкий натр, сероуглерод и серная кислота. Удельный расходосновных видов сырья при производстве целлофана в таблице 1.
Таблица SEQ Таблица *ARABIC 1. Удельный расход основных видов сырья на производстве целлофана в кгна 1 кг продукции
Компонент
Расход
Целлюлоза 90%-ная, абсолютно сухая
0,90-0,91
Едкий натр (в пересчете на 100%-ный)
0,65-0,8
Сероуглерод, ректификат
без рекуперации
с рекуперацией
0,28
0,17
Серная кислота (в пересчете на 100%-ную)
при частичной регенерации
при полной регенерации
1,3-1,4
1,25-1,27
Получение вискозы
Получение вискозы является первой стадией технологического процессаполучения вискозной пленки и волокон. Эта стадия производства включаетследующие основные процессы:
·
·
·
·
Очищенная природная целлюлоза обрабатывается избытком концентрированногогидроксида натрия:
Cell×OH + NaOH ® Cell×ONa+ H2O
Cell + NaOH ® Cell×NaOH
После удаления избытка ее комки растирают и полученную массувыдерживают в тщательно контролируемых условиях. При таком старении уменьшаетсядлина полимерных цепей, что способствует последующему растворению. Затемизмельченную целлюлозу смешивают с дисульфидом углерода и образовавшийсяксантогенат растворяют в растворе едкого натра для получения вискозы – вязкогораствора. Когда вискоза попадает в водный раствор кислоты, из неерегенерируется целлюлоза. Упрощенные суммарные реакции таковы:
<img src="/cache/referats/11533/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Вискоза для получения пленки
Целлофан формуется из вискозы, приготовленной обычным способом, нообладающей несколько отличными свойствами от вискозы, используемой дляпроизводства волокна. Для формования пленки применяют более зрелую вискозу.
Применение зрелой вискозы обеспечивает более быструю коагуляциювискозы и, главное, более полное разложение ксантогената в процессе формования,что необходимо для получения прозрачного и гладкого целлофана. Кроме того,такая вискоза позволяет увеличить скорость формования и получать более толстуюпленку (до 60 г/м2). Однако у менее зрелой вискозы получаются пленкис лучшими физико-механическими показателями, в особенности по прочности.
Зрелость вискозы может быть повышена несколькими методами:
·
·
·
· a-целлюлозы;
·
Физико-механические показатели пленки находятся в прямой зависимостиот состава вискозы. При повышении содержания в вискозе a-целлюлозы с 7,5% до 8,5% уменьшаетсяусадка пленки; при одной и той же толщине получается более широкая (на 4-7%)пленка.
По мере повышения концентрации целлюлозы в вискозе улучшается такжефизико-механические показатели пленки.
Для производства целлофана применяется вискоза с вязкостью 30-40сек.
Перед подачей на формование целлофана вискоза должна быть тщательноотфильтрована и обезвоздушена, так как пузырьки воздуха, попадая в фильеру,портят пленку (образование продольных трещин и обрывов).
Формование пленки
Для производства целлофана применяется так называемая целлофановаямашина (рис. 1), представляющая собой по существу сложный агрегат, состоящий изформовочной и отделочной частей, сушилки и приемного механизма, наматывающегоготовую пленку в рулоны.
<img src="/cache/referats/11533/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Рис. SEQРис. * ARABIC 1. Схема целлофановоймашины: I — вискоза; II — в намотку; 1 — тарельчатый фильтр; 2 — фильера; 3 — ванна (барка); 4 — передаточные валы для пленки; 5 — отжимные валы; 6 — передаточныевалы в ваннах; 7 — сушильные цилиндры
Формовочная и отделочная части целлофановой машины являютсяпроходным аппаратом, состоящим из ряда барок, оборудованных системойнаправляющих роликов, по которым пленка проходит внутри барок, и передаточнымии отжимными валами, передающими пленку из одной барки в другую и отжимающимижидкость во избежание переноса ее в другие барки.
Вискозная пленка формуется однованным способом в ванне, содержащейсерную кислоту и сульфат натрия.
Иногда для улучшения качества целлофана в осадительную ваннудобавляют третий компонент — сульфат аммония, который увеличивает набуханиепленки, что облегчает крашение и процесс получения более толстого целлофана.
Примерный состав осадительной ванны для формования пленки толщиной15-20 мк из вискозы со зрелостью 5-6 по NH4Cl приведен ниже втаблице 2.
Свежую кислоту добавляют только в первую барку. Состав ванны вовторой и третьей барках определяется уносом кислоты пленкой из предыдущейбарки. Интенсивный подогрев жидкости паром в первой барке ведут только в началепроцесса, так как выделяющегося при формовании тепла (вследствиеэкзотермической реакции нейтрализации NaOH) достаточно для поддержания нужнойтемпературы ванны.
Процесс формования пленки может быть ускорен путем повышениятемпературы или кислотности ванны, а также еще большим увеличением зрелостивискозы.
Отделка пленки
При отделке пленки применяются операции: промывка, десульфурация,отбелка и кисловка с промежуточными и окончательными промывками, а такжепластификацию пленки.
Для упрощения технологического процесса из числа отделочных операцийчасто исключают процесс отбелки, иногда и кисловки.
Пластифицированная пленка более эластична и имеет повышеннуюпрочность на изгиб.
В первой группе барок пленка промывается водой с целью удалениякислоты и солей, а также для частичного вымывания из нее серы. Во второй группебарок производится десульфурация. По выходе из осадительной ваннысвежесформованная пленка содержит до 1% серы. Часть серы смывается с пленкитеплой промывной водой. Окончательно сера удаляется обработкой раствором NaOH.Обычно применяют разбавленные растворы едкого натра (3-4 г/л) при высокойтемпературе (95°С).После обработки пленка содержит около 0,07% серы.
В десульфурационной ванне пленка сильно набухает, прочность ее резкопонижается, вследствие чего обрывы происходят большей частью именно на этойстадии процесса.
После десульфурации и последующей промывки пленка хотя и прозрачна,но еще обладает серовато-желтоватым оттенком. Чтобы сделать пленку совершеннобесцветной, ее иногда отбеливают раствором гипохлорита натрия, содержащим около2-3 г/л активного хлора. Процесс отбелки ведут при температуре 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 кисловка служит для дополнительного удаления спленки следов железа, которое придает ей слабо-желтоватую окраску. Иногдаисключают также и кислову.
Ускоренный режим формования и отделки целлофана приведен в таблице2.
Таблица SEQ Таблица *ARABIC 2. Ускоренный режим формования и отделки целлофана
Состав ванны
Барки
Операции
компоненты
концентрация %
температура ванны °С
1
Формование
H2SO4
Na2SO4
12
19
46
2, 3
Дополнительное восстановление
H2SO4
Na2SO4
2,5-2,75
не нормируется
75
4, 5
Промывка
H2SO4
0,18
92,5
6
Десульфурация
NaOH
0,35
95
7, 8
Промывка
Умягченная вода
—
35
9-11
Промывка
Вода из 12-й и 13-й барок
—
30
12, 13
Промывка
Свежая умягченная вода
—
35
14
Пластификация
Глицерин
5-6
35-45
В качестве пластификатора наиболее широко применяется глицерин. Дляпластификации целлофана могут быть использованы также двухатомные имногоатомные спирты (например, маннит, сорбит).
Обычно целлофан, употребляемый для упаковки, содержит 12-16%глицерина. Для некоторых специальных целей, когда требуется повышеннаяэластичность, выпускается целлофан с увеличенным количеством глицерина (до30%). При этом применяют пластификационную ванну, содержащую повышенноеколичество глицерина.
Данные, характеризующие зависимость физико-механических свойствцеллофана от содержания в нем глицерина и воды, приведены в таблице 3.
Таблица SEQ Таблица *ARABIC 3. Зависимость физико-механических свойств целлофана от содержания глицеринаи воды
Содержание, %
Физико-механические свойства
глицерина
воды
прочность в продольном направлении кгс/мм2
удлинение %
7,7
10,5
13,0
21,9
37,8
45,9
12,5
13,4
13,6
13,9
17,7
18,5
6,19
5,71
4,01
2,93
1,65
1,15
13,4
16,4
23,4
33,4
45,4
57,6
Из таблицы 3 видно, что с увеличением содержания глицерина прочностьпленки снижается, но значительно увеличивается ее эластичность.
Если требуется цветная пленка, ее окрашивают в процессе изготовленияна целлофановой машине растворами субстантивных красителей при температурекрасильной ванны 60-80°С. При получении пленок, окрашенных в темные цвета,концентрация красителя составляет от 1 до 3 г/л. Под красильную ванну занимаютбарки, которые обычно служат для промывки пленок.
Сушка и намотка пленки в рулоны
По выходе из барки, в которой производится пластификация глицерином,целлофан поступает в сушильную часть машины, состоящую из двух рядов сушильныхбарабанов (верхних и нижних), обогреваемых изнутри горячей водой.
Пленка, поступающая в сушильную часть машины, содержит около 350%влаги (от веса сухой целлюлозы), а высушенная — 6-13%.
В процессе формования, отделки и сушки вискозная пленка подвергаетсяусадке — укорачивается. Величина усадки зависит от состава и зрелости вискозы,условий формования (состава и температуры осадительной ванны), толщины пленки иряда других факторов.
При мокрых обработках (осадительные ванны, промывка, десульфурация,отбелка и кисловка) пленка усаживается на 34,7%, а во время сушки — на 9,9%.Это необходимо учитывать при технологических расчетах.
По выходе из сушилки пленка наматывается на бумажную гильзу, надетуюна деревянную палку или на деревянную бобину длиной 1,2-1,3 м. Вес рулонасоставляет 200-300 кг. При толщине целлофана 35 г/м2 и ширине 1,25 мдлина пленки в таком рулоне достигает примерно 4600-7000 погонных метров.
Модификация целлофановой пленки
Одним из самых существенных недостатков целлофана является егобольшая водопроницаемость и высокая гигроскопичность. При погружении в водуцеллофан через 24 ч поглощает равный себе объем воды, теряет прозрачность имеханическую прочность (на 65-70%). Во влажной атмосфере целлофандеформируется, что портит внешний вид упаковки.
В результате модификации получают пленки, которые обладают пониженнойпаро- и влагопроницаемостью, хорошо перерабатываются в изделия методом тепловойсварки, не слипаются при хранении в рулонах. Применяют следующие методымодифицирования целлофановой пленки: дублирование с пленкой из полиэтилена илидругих полимеров, лакирование, обработка так называемым антиблоком (воднойсуспензией меламино-формальдегидной смолы).
Дублирование
Дублирование проводят на машине-ламинаторе, которая снабжена экструзионнойголовкой и обычно размещается в одну линию с целлофановой машиной. В ламинаторена пленку при помощи экструзионной головки наносят расплав полиэтилена. Затемдублированная пленка проходит зону охлаждения (25-30°С) и в пластическомсостоянии поступает на прижимные валки (давление около 1,6 МПа), в результатечего увеличивается сцепление между пленкой и полиэтиленом. Толщина полиэтиленовогопокрытия зависит от соотношения скоростей перемещения целлофана и истечениярасплава полиэтилена.
Лакирование
Для увеличения влагостойкости целлофан с одной или с обеих сторонпокрывают лаковыми пленками толщиной от 2 до 4 мк. Для лакировки используютсяразбавленные растворы лаков, обладающих хорошей адгезией (сцеплением) квискозной пленке (например, растворы колоксилина, различных поливиниловыхсоединений и др.).
Лакированный целлофан становится гидрофобным (влагопроницаемость1-1,5 г/м2×ч вместо 300-1000 г/м2×чу обычного целлофана) и может склеиваться при 130°С без применения клея.
Готовый лак содержит 10% твердого вещества 90% растворителей,например смеси этилацетата, бутилацетата и толуола в соотношении 6:1:3.Регенерируется примерно 90% смеси, которая вновь используется для приготовлениялака. Пленкообразующее вещество лака может состоять, например, из следующихкомпонентов (в %):
Нитратцеллюлозы (нитроцеллюлозы)… 50,0
Смола… 10,5
Пластификатор… 38,0
Парафин… 1,5
Обработка «антиблоком»
Обработку целлофана «антиблоком»проводят на стадии пластификации. В результате взаимодействияфеноло-формальдегидной смолы с гидроксильными группами целлюлозы снижаетсягигроскопичность пленки.
Производство вискозной оболочки
Колбасные изделия зачастую выпускаются в вискозных оболочках,представляющих собой склееный целлофан или, что более удобно, сформованнуютрубку.
Основное отличие производства вискозной оболочки заключается вконструкции фильеры и формовочной машины. Для производства вискозной оболочкиприменяют фильеру, состоящую из двух колец из нержавеющей стали с зазором междуними, равным 0,8 мм. Через зазор продавливается вискоза, которая в осадительнойванне превращается в трубку (кишку) диаметром 40-50 мм. Футорка с фильеройпогружается в осадительную ванну на глубину 40 см. Она имеет ряд отверстий дляподвода ванны и воздуха внутрь формующейся трубки и отводы для отсоса реакционныхгазов. Воздух подается для того, чтобы ванна внутри формующейся трубкиподдерживалась на одинаковом уровне с наружной ванной.
Сформованная трубка отводится вертикально вверх на ролики, расположенныена 2,5 м выше уровня ванны. По пути она орошается ванной для лучшего разложенияксантогената. Далее трубка проходит ряд ванн, где она подвергается тщательнойпромывке водой, десульфурации раствором NaOH, промывке водой и обработкеглицериновой или хлористо-магниевой ванной.
Сушка трубок производится на каландрах. Затем они разрезаются наотрезки длиной 10 м (метровый товар) и упаковываются в пачки.
Литература
1.
2.
3.
4.