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賽璐珞
來源:互聯網

賽璐珞(Celluloid Nitrate),又稱硝酸纖維塑料、化學板、硝化纖維素,是由膠棉(低氮含量的硝酸纖維素)和增塑劑(主要是樟腦)、潤滑劑、染料等經捏合、壓濾、壓延、壓榨、刨片、干燥、上光壓片、檢驗等步驟捏和而成的塑料。

賽璐珞的生產歷史可追溯至19世紀50年代。1869年,J.W.海厄特(J.W. Hyatt)研制出新型材料賽璐珞用于取代天然象牙。1870年,海厄特兄弟建立奧爾巴尼(Albany)牙托公司生產賽璐珞假牙托,并于次年將賽璐珞注冊為商標,建立賽璐珞制造公司。18世紀末和19世紀初,賽璐珞可用于制造梳子、薄膜玩具、汽車擋風、鋼琴鍵及照相膠卷等消費品。19世紀40年代,上海市賽璐珞廠開始投產。之后,由于易燃、成本高,賽璐珞已為其他塑料逐漸取代。

賽璐珞為有色及無色透明或不透明的片狀物,分子結構式為[C6H7O2(ONO2)X(OH)3-X]n,一般n=3500~10000,相對分子質量約為60萬~150萬。賽璐珞質堅而韌,色鮮艷,易加工,著色性好,尺寸穩定性好,有較高的機械強度,吸水性低,對水和一般稀酸溶液穩定。缺點是易燃,在光熱作用下會褪色,甚至發脆。賽璐珞可運用于動畫、運動、軍事、生活和文創等領域。

簡史

背景

18世紀,象牙的需求量不斷增加,當時為了獲取象牙,每年要殺死2萬頭以上的大象,價值高達200萬英鎊。當時,英國的D.史畢爾(Daniel Spill)和A.帕克斯(Alexander Parkes)及美國的J.W.海厄特(J.W. Hyatt)與I.S.海厄特(I.S. Hyatt)兄弟試圖通過研究發明代用物質以解決象牙稀缺的問題,因而導致假象牙——賽璐珞的出現。

發展

19世紀前期,硝酸濃硫酸與天然的有機材料發生酯化反應生成的硝化纖維素由于其快速燃燒的特點而被應用于軍事領域。賽璐珞的生產歷史可追溯至19世紀50年代。作為一種理想的象牙替代材料,賽璐珞常用于制作刀把、玩具娃娃等,也可以用它仿貝殼和螺鈿。

1869年,J.W.海厄特(J.W. Hyatt,1837-1920)將硝化纖維素溶解于乙醇中,并加入樟腦作為塑化劑,施加壓力在模具中成形,可以制作成臺球。這種材料被命名為“賽璐珞”,可以用來取代象牙等天然材料。他研制的第一個合成塑料是一種堅韌材料,具有很大的抗張強度,耐水、耐油、耐酸,能夠低成本地生產各種顏色的產品,為現代塑料工業的發展開拓了道路。海厄特兄弟通過橡膠托拉斯的牙科專業取得賽璐珞產品的成效,于1870年建立奧爾巴尼(Albany)牙托公司生產賽璐珞義齒托。成功以后在1871年注冊商標,命名為賽璐珞,并在美國奧爾巴尼建立了賽璐珞制造公司。1872年,他們把公司設備遷移到新澤西州紐瓦克(Newark)。

18世紀末和19世紀初,賽璐珞有很多方面的應用,如制造梳子、牙刷、衣領、薄膜玩具、汽車擋風、鋼琴鍵及照相膠卷等消費品。19世紀40年代,上海市賽璐珞廠開始投產。盡管賽璐珞因其易燃燒的缺陷在許多方面已被新的合成高分子材料所取代,但截至1995年,在歐洲、蘇聯美國日本等國家中,賽璐珞仍繼續生產和廣泛應用。

性能

性狀

賽璐珞為有色及無色透明或不透明的片狀物,相對密度為1.35~1.60;質軟,富有彈性;加熱至80~90℃軟化;能溶于乙醇丙酮和各種脂類,易燃,自燃點為180℃,在受潮、悶熱情況下容易變質發霉而降低自燃點,一經著火其燃燒速度極快,不易撲滅;耐稀酸、弱堿;高光澤,易著色,易加工成型。燃燒時,發出明亮火焰和紅棕色氣體,伴有樟腦味,其燃燒產物包括炭、一氧化碳二氧化碳一氧化氮、水以及若干較長鏈中間產物。

賽璐珞質堅而韌,色鮮艷,易加工,著色性好,尺寸穩定性好,有較高的機械強度,吸水性低,對水和一般稀酸溶液穩定。缺點是易燃,在光熱作用下會褪色,甚至發脆。

物質結構

賽璐珞的分子結構式為[C6H7O2(ONO2)X(OH)3-X]n,一般n=3500~10000,相對分子質量約為60萬~150萬。

性能參數

賽璐珞的規格主要有外形、厚薄度、揮發失重、刀路、彎曲抗力、沙眼、氣泡、雜質、污點等項目。賽璐珞品種較多,下列標準供參考:

參考資料:

參考資料:

生產工藝

原材料

參考資料:

工藝流程

將含水硝化纖維素乙醇脫水后,與增塑劑(樟腦)、溶劑(酒精或丙醇)、染料(或顏料)和增白劑等在捏合機中攪拌制成均勻混合膠體;然后在壓濾機中過濾,除去雜質;再經壓延成粗片,最后壓塊、刨片、干燥等工序直接壓成塊件。塊件可切剝成薄片,或把塊件、擠出棒材和管件切成小的片段,最后模壓成最終制品。賽璐珞以硝化棉為主體原料,投入溶劑、增塑劑、顏料以及填料等捏和而得,其工藝流程如下圖所示:

纖維素硝酸硫酸組成的混合酸硝化后,再經除酸、預洗、煮沸、洗凈、脫水、用醇除水,就得到含醇的賽璐珞,其反應式如下:C6H7O2(OH)3 + xHONO2→C6H7O2(OH)3-x(ONO2)x + xH2O

應用領域

賽璐珞可用作制乒乓球、眼鏡架、玩具、鋼筆桿、裝潢品、日常生活用品、傘柄、膠片等。由于其易燃、成本高,賽璐珞已為其他塑料逐漸取代。

動畫領域

1914年,美國人埃爾·赫德將賽璐珞運用至動畫制作。用賽璐珞制作的膠片受到廣泛使用后,動畫的工藝得以簡化。賽璐珞的用法從美國傳入日本后,被發揚光大,在很長一個時期里幾乎成為手繪動畫的代名詞,大量的日本經典動畫如《灌籃高手》《天空之城》《半妖的夜叉姬》《櫻桃小丸子》《哆啦A夢》等都采用了這種方式,以至于賽璐珞和“日系”“二次元畫風”緊密聯合在一起,甚至這種“分層”的繪畫方式、鮮明的繪畫特色也被許多漫畫家繼承下來,衍生為“賽璐珞風格”。

1926年,萬氏兄弟拍攝并制作出了一部由真人和動畫結合的無聲黑白短片——《大鬧畫室》。制作過程中,萬氏兄弟參考美國動畫制作中所使用到的賽璐珞膠片,將固定靜止的背景畫在紙上,把運動的物體畫在賽璐珞膠片上,拖動膠片,做出角色在背景上運動的效果。《大鬧畫室》的攝制成功,揭開了中國動畫的帷幕,也開啟了以賽璐珞動畫技術的中國之旅。

運動領域

20世紀初,美國開始成套地生產乒乓球的比賽器材。當時,賽璐珞作為乒乓球用材登上歷史舞臺。此后一百多年內,賽璐珞在乒乓球生產中一直是不可替代的原材料,但在生產過程中,這一材料極具危險性。因此,生產乒乓器材的企業試圖通過研發新材料替換賽璐珞。2016年6月30日以前,賽璐珞和“新材料”兩種乒乓球可以在市場上同時合法銷售。2016年7月1日開始,賽璐珞球全面退出歷史舞臺。

軍事領域

19世紀前期,硝酸濃硫酸與天然的有機材料發生酯化反應生成的硝化纖維素(即賽璐珞)由于其快速燃燒的特點而被應用于軍事領域。賽璐珞可用于制造發射藥、可燃藥筒原料、藥柱包裹層原料。

安全事宜

賽璐珞屬二級易燃固體,危規編號72031。應儲于干燥、陰涼的庫房中,宜間接通風,庫溫不宜超過30℃。隔絕熱源,禁止與明火接觸。不可與氧化劑、酸、堿等共貯混運。并注意防止發霉變質。儲存一年以上,要在每年春秋季節陰涼時開箱檢查,進行散熱通風,擦去霉點,剪去嚴重霉變部位,防止蔓延。如有發泡的、瘡斑的變質賽璐珞必須剪去,防止自燃。失火時可用水、二氧化碳滅火器或石棉毯撲滅。

相關標準

參考資料 >

“賽璐珞”是什么?這場動漫原畫特展為你揭曉答案.成都商報紅星新聞.2024-09-23

工業用硝化纖維素測試方法.全國標準信息公共服務平臺.2024-09-25

硝化纖維素混合物的穩定性測試方法.全國標準信息公共服務平臺.2024-09-25

硝化纖維素類物質危險特性分類方法.全國標準信息公共服務平臺.2024-09-25

Storing and Handling Cellulose Nitrate Film With NFPA 40, 2019 Edition.ANSI.2024-09-25

NFPA 40-2019.國家標準館.2024-09-25

ARMY A-A-857 B VALID NOTICE 2-2009.國家標準館.2024-09-25

ARMY MIL-B-10854-1951.國家標準館.2024-09-25

ARMY MIL-C-48061 VALID NOTICE 1-1991.國家標準館.2024-09-25

NF T30-415-2011.國家標準館.2024-09-25

UNE 31605-1955.國家標準館.2024-09-25

NS-EN ISO 14446-2011.國家標準館.2024-09-25

KS M ISO 14446-2022.國家標準館.2024-09-25

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