Celuloid

Celuloid
Polecane artykuły

Celuloid to najstarsze tworzywo sztuczne [S. Czerni i in., 1984, s. 86], mieszanina estru kwasu azotowego, nitrocelulozy, plastyfikatorów, kamfory, barwników oraz wypełniaczy (celuloid nieprzezroczysty) [W. Walewski i in., 1953, s. 83]. Ciało stałe, elastyczne, termoplast., łatwopalne, przezroczyste, bezb. lub zabarwione, zapigmentowane biało lub różnokolorowo z efektami mozaiki lub masy perłowe [J. Zienkowicz i in., 1969, s. 83]. Zewnętrzny wygląd celuloidu niebarwionego przypomina kość słoniową. Celuloid jest tworzywem twardym, zachowującym nadany mu kształt, łatwo daje się obrabiać mechanicznie.

Otrzymywanie: Podstawowym surowcem do produkcji celuloidu jest celuloza. Celuloid otrzymuje się przez zmieszanie nitrocelulozy w postaci białej porowatej masy o zawartości azotu 10,7 do 11,2% z alkoholowym roztworem kamfory [W. Walewski i in., 1953, s. 83]. Formuje się go przez walcowanie, prasowanie i wydmuchiwanie na gorąco [S. Czerni i in., 1984, s. 86]. W celu uzyskania bardziej elastycznych gatunków używa się większej ilości kamfory. Proces mieszania, w temperaturze 30 °C, trwa ok. 1 godziny. Masa przybiera wygląd jasnożółtej przeświecalnej substancji. Jako plastyfikatory w procesie mieszania dodaje się estry kwasu ftalowego lub fosforowego, ester glicerynowy lub oleje roślinne. Po całkowitym odciągnięciu alkoholu ciepła masę wyjmuje się z mieszalnika i przeprowadza przez gorące walce w celu całkowitej homogenizacji. W dalszym procesie masa przeniesiona na mniejsze walce zostaje sprasowana na płyty, które są układane warstwami i łączone w bloki w wysoko ciśnieniowych prasach. Bloki tnie się na strugarkach specjalnego typu na płyty o grubości 0,5–5 mm. Surowe płyty suszy się, a następnie poddaje prasowaniu polerniczemu. Światowa produkcja celuloidu wynosi około 50000 ton rocznie. Największymi producentami są: Związek Radziecki, Anglia, Francja, St. Zjednoczone, Japonia, Niemcy [W. Walewski i in., 1953, s. 83].

Właściwości: W temperaturze ok. 80 °C celuloid jest masą o dużej plastyczności. Pod wpływem długotrwałego działania promieni ultrafioletowych lub światła słonecznego odbarwia się [W. Walewski i in., 1953, s. 84]. Odporność na światło średnia (żółknie), w temp. wyższej rozkłada się. Jest tworzywem wytrzymałym na wilgoć, wchłania maksimum 3% wody. Odporny na działanie rozc. kwasów i zasad, stęż. roztwory rozkładają go, ketony i estry rozpuszczają, alkohole rozpuszczają lub spęczniają. Prawie nie ulega działaniu węglowodorów, smarów, olejów i tłuszczów [J. Zienkowicz i in., 1969, s. 83], natomiast rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, jak aceton, octan etylu, octan amylu itp. Celuloid jest materiałem termoplastycznym i może być formowany w podwyższonej temperaturze, niższej jednak od 110 °C, ponieważ w temperaturze 110 °C rozkłada się wydzielając dymy i charakterystyczny zapach. Największą wada celuloidu jest łatwopalność: pali się płomieniem jasnym, iskrząc jednocześnie; nie jest wybuchowym ale jego produkty rozkładu wybuchają w atmosferze powietrza, dlatego przy obróbce mechanicznej należy zlewać go wodą dla chłodzenia [W. Walewski i in., 1953, s. 84]. Gęst. 1,38 g/cm^3, wytrzm. na rozciąganie Rm od 600 do 700 kG/cm^2, na zginanie Rq= 600kG/cm^2, wydłużenie 30-50% [J. Zienkowicz i in., 1969, s. 83]; wytrzymałość cieplna wg Matensa 40; przewodnictwo cieplne 0,18 kal/m godz. C; stała dielektryczna 5,9.

Badania tożsamości i czystości: W płomieniu palnika Bunsena celuloid pali się jasnym płomieniem. Celuloid przez potarcie lub lekkie nagrzanie wydziela woń kamfory. W dokładnych badaniach uwzględnia się: procentową zawartość azotu w towarzystwie, jakość surowców i rodzaj platyfikatorów, jakość składników lotnych, temperaturę dymienia oraz kwasowość. [W. Walewski i in., 1953, s. 84]. Zastosowanie: Biorąc pod uwagę wysokie właściwości plastyczne celuloidu, zastosowanie jego jest wszechstronne, zwłaszcza, że tworzywo to łatwo poddaje się piłowaniu, cięciu, wyginaniu, świdrowaniu, ciągnieniu, dmuchaniu, drukowanie [W. Walewski i in., 1953, s. 85]. Celuloid znajduje zastosowanie przy fabrykacji filmów, tapet, zmywalnych lakierów celuloidowych, skrzynek akumulatorowych, szkieł zegarkowych, instrumentów pomiarowych, soczewek, szyldów, szybach ochronnych, zabawkach, wiecznych piórach, przyborach kreślarskich, strzałkach kierunkowskazów, rączkach do parasolek i lasek [J. Zienkowicz i in., 1969, s. 83]. Z celuloidu wyrabia się artykuły galanteryjne [I. Duda i in. 1994, s. 36]. Celuloid barwiony służy jako materiał dekoracyjny mający zastosowanie w przemyśle artystycznym do imitacji szylkretu kości słoniowej itp. Ze względu na łatwopalność wypierany ostatnio najczęściej przez octan celulozy [ J. Zienkowicz i in., 1969, s. 83]. Poza produkcją piłeczek pingpongowych, nie jest już nigdzie stosowany ze względu na swoją łatwopalność. Surowiec na oprawki do okularów, grzebienie czy ozdoby do włosów z estrów celulozy jest jeszcze obecnie wycinany z bloków celuloidu, otrzymanych tradycyjnym sposobem. [U. Sianko, 2000, s. 657]

Gatunki handlowe: Celuloid jest produkowany w prętach, rurkach, płytach blokach i foliach. Standardowe płyty celuloidu mają wymiary 1,350-1,300X550-600mm, grubości od 0,3- 1,5mm. W zależności od przeznaczenia, galanteryjny celuloid handlowy dzieli się:

  • stosowany do wydmuchiwania;
  • przeznaczony do obróbki pod ciśnieniem na zimno lub gorąco, przy tym celuloid może być polerowany lub niepolerowany.

Obydwa rodzaje celuloidu produkowane są w 3 gatunkach różniących się ilością zanieczyszczeń i innych defektów. Opakowanie i magazynowanie: Celuloid pakowany jest w skrzynki drewniane o wymiarach dostosowanych do długości i szerokości arkuszy. Wnętrza skrzynek są wyłożone papierem, każdy zaś arkusz polerowanego celuloidu jest również polerowany papierem. Na skrzynce powinny być umieszczone oznaczenia wskazujące nazwę wytwórni albo jej znak fabryczny, nazwę produktu, gatunek, rodzaj polerowania, numer partii opakowania jednostkowego oraz dołączone świadectwo zawierające datę i oznaczenia jakościowe. Na każdej skrzynce powinien być umieszczony napis "łatwopalne".

Transport: Celuloidu odbywa się z zachowaniem przepisów obowiązujących przy przewozie materiałów niebezpiecznych. Pomieszczenia składowe, przeznaczone na składowanie ponad 50 kg celuloid powinny być izolowane. Magazyny powinny być wentylowane (aby uniknąć samozapalenia na skutek nagromadzonego ciepła), zaopatrzone w urządzenia przeciwpożarowe, zabezpieczone przed nadmiernym ciepłem i oświetleniem. Produkty podobne: Ze względu na mała odporność celuloidu na wysoką temperaturę oraz łatwopalność, celuloid jest wypierany i zastępowany innymi tworzywami celulozowymi. Do najważniejszych należy Acetoceluloza (Ester celulozowy kwasu octowego), otrzymywana z celulozy przez działanie bezwodnikiem kwasu octowego albo mieszaniną kwasu octowego lodowatego i kwasu siarkowego oraz Estry celulozowe, jak np. Etylo i Benzyloceluloza. W obrocie towarowym spotyka się również różne produkty o nazwach fantazyjnych oparte na specjalnych recepturach i patentach. Należy tu wymienić: Pegamoide związek nitrocelulozy z kamforą rozpuszczoną w alkoholu metylowym lub innym rozpuszczalniku z dodatkiem oleju rycynowego, służący głównie do produkcji imitacji skóry; Cohesan- używany jako klej do skóry, obuwia, pasów transmisyjnych itp. Do podobnych preparatów należy Cellite, Zellite, Cellose, Sicoid, Sericose oraz popularny Celofan. Wszystkie te produkty są wytwarzane w arkuszach lub cienkich foliach przezroczystych, nie przepuszczających wody. Przeważnie nie są łatwe palne, czym przewyższają celuloid. Służą jako namiastki szkła (Szkło roślinne), miki, do wyrobu okularów ochronnych itp. Duże zastosowanie maja przy wyrobie niepalnej taśmy filmowej (Niepalny film) [W. Walewski i in., 1953, s. 85-86].

Bibliografia:

  • Walewski W. i in., Słownik towaroznawczy, Polskie Wydawnictwa Gospodarcze, Warszawa 1953
  • Zienkowicz J. i in., Encyklopedia technik. Materiałoznawstwo, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 1969
  • Duda I. i in., Słownik pojęć towaroznawczych, Akademia Ekonomiczna w Krakowie, Kraków 1994
  • Czerni S. i in., Leksykon naukowo- techniczny, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 1984
  • Sianko U, Tworzywa sztuczne, Wydawnictwo Naukowo- Techniczne, Warszawa 2000
  • Litewka, A. (1970). Modelowanie płaskich sprężystoplastycznych zagadnień metodą fotoplastyczności. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 8(1), 19-26.

Autor: Patrycja Stępak