CELLULOSIQUES
ACÉTATE DE CELLULOSE Abréviation normalisée : CA
Noms commerciaux
ACÈLE RHODEX
ACÉLOÏD RHODIALINE
ACÉTAT RHODIALITE
ACÉTOPHANE RHODOÏD
CALEPPIOFILM RHODOPHANE
CELLIDOR A, S, U RHOPTIX
CELLON SÉTILITHE
CELLONEX SICALIT
CELLUFILM SOLOMBREX
DEXEL TEXEL
LUMALINE TRIAFOL
NACROLAQUE TRIALITHE
NAXOID TUBICÉTA
I. – CARACTÉRISTIQUES
Les différents acétates de cellulose préparés par acétylation de la cellulose se distinguent par leurs propriétés et leurs applications, d’après leur teneur en acide acétique combiné. Dans la pratique, ce sont les acétates de cellulose dits « secondaires » (diacétates) dont le taux d’acétylation est compris entre 51 et 57 % qui sont les plus utilisés.
Leur formule générale peut s’écrire :
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Le triacétate de cellulose (taux d’acétylation de 62,5 %) est également utilisé. Il sert à fabriquer des vernis, des fi lms photographiques et des fi bres.
Les propriétés caractéristiques des acétates de cellulose sont la transparence, la souplesse, la stabilité à la chaleur et à la lumière. Ce sont des produits sensibles à l’humidité et au froid.
Différents produits peuvent être ajoutés aux résines d’acétate de cellulose :
1. – Plastifi ants.
À raison de 20 à 40 % du poids de la résine. Les plus utilisés sont les phtalates de diméthyle et de diéthyle, le phosphate de triphényle ou de trichloréthyle, les dérivés des toluènes – sulfamides, la triacétine, l’acétophénone, le lactate de butyle, etc. On les emploie généralement en mélanges.
2. – Solvants.
La solubilité des acétates de cellulose varie avec leur taux d’acétylation.
Le meilleur solvant du triacétate est le dichlorométhane additionné ou non d’alcools.
Les acétates à 54-57 % d’acétyle sont solubles dans l’acétone, le perchloréthylène, le dioxanne, l’acide acétique, le lactate d’éthyle, la cyclohexanone, le furfural, la méthyléthylcétone, le nitrométhane, le nitroéthane, les acétates d’éthyle et de méthyle, etc.
Les solvants sont principalement utilisés dans les vernis, les colles, ainsi que pour la fabrication des fi lms et des fi bres. Ils permettent aussi le collage des fi lms et des feuilles.
3. – Colorants et pigments.
Les acétates de cellulose peuvent être colorés de deux façons :
— par coloration dans la masse : à l’aide de colorants organiques solubles, ou bien avec des pigments minéraux : sels de cadmium, de cobalt ou de manganèse, oxydes de chrome et de fer, anhydres, etc. ;
— par teinture en bain aqueux : les objets, fi bres et fi ls d’acétate de cellulose peuvent être teints dans une dispersion aqueuse de colorants plastosolubles à environ 80 °C.
4. – Charges.
On peut incorporer de la silice, de la poudre de mica, de la farine de bois, des charges fi breuses, du noir de carbone et de l’oxyde de zinc.
En fait, les charges sont peu utilisées et les charges basiques sont à proscrire en raison de leur incompatibilité avec la résine.
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II. – MISE EN ŒUVRE
La transformation des acétates de cellulose ne présente pas de diffi cultés particulières. Il est cependant indispensable, dans la plupart des cas, de sécher poudres et granulés avant l’emploi.
1. – Moulage.
La préparation des poudres à mouler, c’est-à-dire l’incorporation à la résine des plastifi ants, pigments et charges éventuelles, peut être réalisée :
— soit en présence de solvants dans un malaxeur interne (type WERNER)
à 35 °C. Les solvants ajoutés s’éliminent par évaporation pendant le mélangeage ;
— soit en l’absence de solvants dans un malaxeur externe (type BANBURY) à température élevée (130-160 °C).
Les poudres à mouler sont généralement préchauffées pour parfaire leur séchage avant le moulage.
•
Injection.
Les températures sont de l’ordre de 180-250 °C.
•
Extrusion.
Elle permet l’obtention de tubes, joncs, feuilles et fi lms minces à des températures de l’ordre de 180-215 °C.
•
Souffl age.
Des feuilles d’acétate de cellulose fortement plastifi é sont spécialement mises au point pour le souffl age. Ces feuilles sont chauffées vers 170-
225 °C, puis serrées entre les coquilles d’un moule à la même température.
Le souffl age est réalisé par pression d’air.
2.
–
Calandrage.
Cette technique est utilisée pour la fabrication de fi lms épais. La résine et
éventuellement les colorants sont mélangés sur laminoirs chauffants (200 °C environ) jusqu’à l’obtention d’un ruban continu de l’épaisseur désirée.
3. – Usinage (sciage, découpage, perçage, taraudage, fraisage, etc.)
Il est recommandé tout en évitant une surchauffe locale, d’opérer à température supérieure à 10 °C, sinon la matière risque d’être cassante.
4.
–
Assemblage.
•
Collage.
Le collage des pièces, fi lms et feuilles en acétate de cellulose est réalisé très simplement par dissolution superfi cielle à l’aide d’une faible quantité d’acétone.
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Dans certains cas, en particulier pour les emballages alimentaires qui ne doivent présenter aucune odeur, le soudage à haute fréquence est préférable au collage.
5.
–
Filage.
À partir d’acétate de cellulose à 51-57 % d’acide acétique combiné, en solution dans un mélange d’acétone et d’alcools. Après dégazage, le collodion est fi lé à sec dans une cellule verticale où un courant d’air chaud
évapore le solvant.
6. – Recouvrement et imprégnation.
On emploie des solutions d’acétate de cellulose de différentes viscosités.
Des plastifi ants et des diluants (alcools et hydrocarbures aromatiques) peuvent
être éventuellement ajoutés.
III. – RISQUES*
1. – Résine et adjuvants.
Les acétates de cellulose ne présentent pas de risque particulier à température ordinaire à l’exception du danger habituel dû aux poussières inertes lorsqu’ils sont manipulés sous forme pulvérulente.
Par contre, les risques dus aux adjuvants, ajoutés parfois en quantité importante, se manifestent au moment de leur incorporation dans la préparation des mélanges et lors de la mise en œuvre.
Plastifi ants.
Les phosphates également utilisés comme ignifugeants sont les plus nocifs en particulier le phosphate de triphényle [25]. Les phtalates, particulièrement volatils aux températures de mise en œuvre peuvent être légèrement irritants.
L’acétophénone est irritant et narcotique à forte concentration.
Solvants.
Tous les solvants utilisés sont plus ou moins dangereux en raison de leur toxicité par inhalation, de leur volatilité ou de leur infl ammabilité (risque de formation de mélange gazeux explosifs).
Parmi les alcools, l’alcool méthylique est toxique par inhalation. Le furfural, toxique, est également irritant pour les voies respiratoires. Le dichlorométhane, très volatil, est narcotique. Le dioxanne, la cyclohexanone, le nitrométhane et le nitroéthane sont nocifs par inhalation. Les risques interviennent lors de la manipulation et de l’évaporation des solvants au cours des opérations de fi lage, collage, recouvrement et imprégnation.
également le tableau en fi n de volume.
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2. – Dégradation thermique. a) Aux températures de mise en œuvre (130-250 °C)
Les acétates de cellulose peuvent être chauffés jusqu’à environ 175 °C sans décomposition [3]. Au delà, on observe le dégagement de vapeur d’eau et d’aldéhydes (formol, acroléine, butyraldéhyde) irritants des muqueuses oculaires et respiratoires [48].
D’autre part, si l’acétate de cellulose contient des phtalates comme plastifi ants, ceux-ci peuvent se dégrader aux températures de mise en œuvre en formant de l’anhydride phtalique (irritant et allergisant) et des aldéhydes.
b) Aux températures supérieures, lors de la pyrolyse ou de la combustion.
Au-delà de 350 °C, la pyrolyse des acétates de cellulose conduit principalement à la formation d’anhydride carbonique et de vapeurs corrosives d’acide acétique. De l’oxyde de carbone, de l’acétaldéhyde, de l’acétone sont aussi libérés en plus faibles quantités [6], [21].
Les acétates de cellulose sont en général peu à moyennement infl ammables. Une fois enfl ammés, la fl amme se propage lentement [2], [12].
Leur pouvoir calorifi que est d’environ 5 600 kcal/kg [16].
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