При отделке пленки применяются операции: промывка, десульфурация, отбелка и кисловка с промежуточными и окончательными промывками, а также пластификацию пленки.
Для упрощения технологического процесса из числа отделочных операций часто исключают процесс отбелки, иногда и кисловки.
Пластифицированная пленка более эластична и имеет повышенную прочность на изгиб.
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 производится десульфурация. По выходе из осадительной ванны свежесформованная пленка содержит до 1% серы. Часть серы смывается с пленки теплой промывной водой. Окончательно сера удаляется обработкой раствором NaOH. Обычно применяют разбавленные растворы едкого натра (3-4 г/л) при высокой температуре (95°С). После обработки пленка содержит около 0,07% серы.
В десульфурационной ванне пленка сильно набухает, прочность ее резко понижается, вследствие чего обрывы происходят большей частью именно на этой стадии процесса.
После десульфурации и последующей промывки пленка хотя и прозрачна, но еще 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 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 с пленки следов железа, которое придает ей слабо-желтоватую окраску. Иногда исключают также и кислову.
Ускоренный режим формования и отделки целлофана приведен в таблице 2.
Таблица 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. Для пластификации целлофана могут быть использованы также двухатомные и многоатомные спирты (например, маннит, сорбит).
Обычно целлофан, употребляемый для упаковки, содержит 12-16% глицерина. Для некоторых специальных целей, когда требуется повышенная эластичность, выпускается целлофан с увеличенным количеством глицерина (до 30%). При этом применяют пластификационную ванну, содержащую повышенное количество глицерина.
Данные, характеризующие зависимость физико-механических свойств целлофана от содержания в нем глицерина и воды, приведены в таблице 3.
Таблица 3. Зависимость физико-механических свойств целлофана от содержания глицерина и 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 прочность пленки снижается, но значительно увеличивается ее эластичность.
Если требуется цветная пленка, ее окрашивают в процессе изготовления на целлофановой машине растворами субстантивных красителей при температуре красильной ванны 60-80°С. При получении пленок, окрашенных в темные цвета, концентрация красителя составляет от 1 до 3 г/л. Под красильную ванну занимают барки, 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 сушильных барабанов (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 подвергается усадке - укорачивается. Величина усадки зависит от состава и зрелости вискозы, условий формования (состава и температуры осадительной ванны), толщины пленки и ряда 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, надетую на деревянную палку или на деревянную бобину длиной 1,2-1,3 м. Вес рулона составляет 200-300 кг. При толщине целлофана 35 г/м2 и ширине 1,25 м длина пленки в таком рулоне достигает примерно 4600-7000 погонных метров.
Модификация целлофановой пленки
Одним из самых существенных недостатков целлофана является его большая водопроницаемость и высокая гигроскопичность. При погружении в воду целлофан через 24 ч поглощает равный себе объем воды, теряет прозрачность и механическую прочность (на 65-70%). Во влажной атмосфере целлофан деформируется, что портит внешний вид упаковки.
В результате модификации получают пленки, которые обладают пониженной паро- и влагопроницаемостью, хорошо перерабатываются в изделия методом тепловой сварки, не слипаются при хранении в рулонах. Применяют следующие методы модифицирования целлофановой пленки: дублирование с пленкой из полиэтилена или других полимеров, лакирование, обработка так называемым антиблоком (водной суспензией меламино-формальдегидной смолы).
Дублирование проводят на машине-ламинаторе, которая снабжена экструзионной головкой и обычно размещается в одну линию с целлофановой машиной. В ламинаторе на пленку при помощи экструзионной головки наносят расплав полиэтилена. Затем дублированная пленка проходит зону охлаждения (25-30°С) и в пластическом состоянии поступает на прижимные валки (давление около 1,6 МПа), в результате чего увеличивается сцепление между пленкой и полиэтиленом. Толщина полиэтиленового покрытия зависит от соотношения скоростей перемещения целлофана и истечения расплава полиэтилена.
Для увеличения влагостойкости целлофан с одной или с обеих сторон покрывают лаковыми пленками толщиной от 2 до 4 мк. Для лакировки используются разбавленные растворы лаков, обладающих хорошей адгезией (сцеплением) к вискозной пленке (например, растворы колоксилина, различных поливиниловых соединений и др.).
Лакированный целлофан становится гидрофобным (влагопроницаемость 1-1,5 г/м2×ч вместо 300-1000 г/м2×ч у 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 приготовления лака. Пленкообразующее вещество лака может состоять, например, из следующих компонентов (в %):
Нитрат целлюлозы (нитроцеллюлозы)............... 50,0
Смола................................................................... 10,5
Пластификатор..................................................... 38,0
Парафин............................................................... 1,5
Обработку целлофана «антиблоком» проводят на стадии пластификации. В результате взаимодействия феноло-формальдегидной смолы с гидроксильными группами целлюлозы снижается гигроскопичность пленки.
Производство вискозной оболочки
Колбасные изделия зачастую выпускаются в вискозных оболочках, представляющих собой склееный целлофан или, что более удобно, сформованную трубку.
Основное отличие производства вискозной оболочки заключается в конструкции фильеры и формовочной машины. Для производства вискозной оболочки применяют фильеру, состоящую из двух колец из нержавеющей стали с зазором между ними, равным 0,8 мм. Через зазор продавливается вискоза, которая в осадительной ванне превращается в трубку (кишку) диаметром 40-50 мм. Футорка с фильерой погружается в осадительную ванну на глубину 40 см. Она имеет ряд отверстий для подвода ванны и воздуха внутрь формующейся трубки и отводы для отсоса реакционных газов. Воздух подается для того, чтобы ванна внутри формующейся трубки поддерживалась на одинаковом уровне с наружной ванной.
Сформованная трубка отводится вертикально вверх на ролики, расположенные на 2,5 м выше уровня ванны. По пути она орошается ванной для лучшего разложения ксантогената. Далее трубка проходит ряд ванн, где она подвергается тщательной промывке водой, десульфурации раствором NaOH, промывке водой и обработке глицериновой или хлористо-магниевой ванной.
Сушка трубок производится на каландрах. Затем они разрезаются на отрезки длиной 10 м (метровый товар) и упаковываются в пачки.
1. Зазулина З.А., Конкин А.А. Основы технологии химических волокон. -М.: 1969.
2. Ряузов А.Н., Груздев В.А., Костров Ю.А., Сигал М.Б. Технология производства химических волокон. -М.: 1965.
3. Свойства и особенности переработки химических волокон. Под редакцией Пакшвера А.Б. -М.: 1975.
4. Энциклопедия полимеров.