9. MŰANYAGIPARI ALAPOK
9.5. Szintetikus alapú műanyagok
9.5.6. A műanyaggyártás feldolgozási műveletei
Sajtolás: a hőre keményedő műanyagokat sajtolással dolgozzák fel. A sajtolóanyag hő és nyomás hatására térhálósodó műgyantából és mechanikai szilárdság növelésére vázanyagokból (faliszt, textilszál, üvegszál stb.) áll.
Extrudálás: folyamatos alaksajtolás, amely során formázó (profilozó) szerszámon vég nélküli termék alakjában nyomják át a műanyagot. A sajtolóerőt a csigaházban forgó csigával és a kívánt formának megfelelő szerszámmal hozzák létre.
Fröccsöntés: a hőre lágyuló műanyagok egyik legjellemzőbb feldolgozási művelete. A műanyagot melegítéssel megömlesztik, majd az ömledéket a kívánt tárgy alakjának megfelelően elkészített hideg negatív alak másába nyomják. Az ömledék felveszi a szerszám üregének alakját, lehűlve megszilárdul.
Kalanderezés alatt a képlékeny anyag fűtött hengerek közötti alakítását értjük. Elsősorban PVC-ből készült fóliák gyártására használják.
Szálképzés célja textilipari felhasználásra alkalmas polimerszálak előállítása. Többféle eljárás ismert.
Használnak egyéb feldolgozási műveleteket is, úgy mint öntés, mélyhúzás, vákuumformázás, fúvás stb.
Ez a fejezet Dr. Keglevich György előadásai alapján készült az alábbi irodalmakkal kiegészítve:
Irodalom
1. Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe: Ipari szerves kémia (fordítás: Zsadon Béla), Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1993.
2. Balogh Sándorné, Halmos Istvánné, Oláh Gábor, Sommer László, Vámos István: Vegyipari Technológia (Ideiglenes tankönyv, szerk:Sommer L.), Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1991.
3. Pukánszky Béla: Műanyagok (egyetemi tankönyv), BME Műanyag- és Gumiipari Tanszék, 2003.
4. Tanszéki Munkaközösség: Szerves kémiai technológia (Szerk. Heiszman J.), Egyetemi jegyzet, Tankönyvkiadó, Budapest, 1990.
ÁBRAJEGYZÉK
2.1. ábra: Tartályreaktor ... 6
2.2. ábra: Csőköteges reaktor ... 7
2.3. ábra: Fluidágyas reaktor ... 7
2.4. ábra: Laboratóriumi autokláv ... 8
2.5. ábra: Filmreaktor ... 8
2.6. ábra: Golyósmalom ... 9
2.7. ábra: Bepárló berendezés ... 10
2.8. ábra: Nuccsszűrő ... 10
2.9. ábra: Centrifuga ... 10
2.10. ábra: Fluidizációs szárító ... 11
3.1. ábra: Metanol egyik perspektivikus előállítási lehetősége ... 13
3.2. ábra: Metanol másik perspektivikus előállítási lehetősége ... 13
3.3. ábra: Etilén előállítása metanolból ... 13
3.4. ábra: Adipinsav előállítása nem környezetbarát módszerrel ... 14
3.5. ábra: Adipinsav előállítása perspektivikus módon ... 14
3.6. ábra: Adipinsav előállítása fázistranszfer katalitikus módszerrel ... 15
3.7. ábra: Ipari kumolszintézis ... 15
3.8. ábra: Szénsav-származékok trifoszgén alapon ... 15
3.9. ábra: A trifoszgén ipari szintézise ... 15
3.10. ábra: Az atomhatékonyság definíciója ... 16
3.11. ábra: Atomhatékony átalakítások: addíciós reakciók ... 16
3.12. ábra: Atomhatékony átalakítások: izomerizációk és átrendeződések ... 16
3.13. ábra: Nem jó atomhatékonyságú átalakítások ... 17
3.14. ábra: Olefinek epoxidálásának lehetősége ... 17
3.15. ábra: A katalitikus alapjelenség ... 19
4.1.1. ábra: Etilén ipari felhasználásának legfontosabb területei ... 22
4.1.1.1. ábra: Etanol előállítása etilénből kénsav-észteren keresztül ... 22
4.1.1.2. ábra: Etanol előállítása etilén hidratálásával ... 23
4.1.1.3. ábra: Etil-klorid előállítása etilén és etán keverékből ... 23
4.1.1.4. ábra: Etil-acetát előállítása közvetlen észteresítéssel ... 23
4.1.1.5. ábra: Etil-acetát előállítása acetaldehidből ... 24
4.1.2.1. ábra: Acetaldehid előállítása etilén oxidációjával ... 24
4.1.2.2. ábra. A katalizátor szerepe az etilén oxidációjában ... 24
4.1.2.3. ábra: Etilén oxidációjának folyamatábrája ... 25
4.1.2.4. ábra: Acetaldehidből előállítható termékek ... 25
4.1.3.1. ábra: Ecetsav előállítása metanolból ... 26
4.1.4.1. ábra. 1,2-Diklór-etán előállítása ... 26
4.1.4.2. ábra. 1,2-Diklóretán előállítása etilén oxiklórozásával ... 26
4.1.4.3. ábra: Vinil-klorid előállítása ... 26
4.1.4.4. ábra: Kombinált vinil-klorid gyártás sémája ... 27
4.1.5.1. ábra: Vinil-acetát előállítása ... 27
4.1.5.2. ábra: Vinil-acetát gyártás bruttó egyenlete ... 27
4.1.6.1.1. ábra: Etilén-oxid régebbi előállítása ... 28
4.1.6.2.1. ábra: Etilén-oxid előállítása etilén oxidációjával ... 28
4.1.6.2.2. ábra: Etilén-oxid gyártásának melléktermékei ... 29
4.1.6.2.3. ábra: Csőköteges reaktor elvi vázlata ... 29
4.1.6.3.1. ábra: Etilénglikol előállítása ... 29
4.1.6.3.2. ábra: Etilén-oxid reakciója alkoholokkal ... 30
4.1.6.3.3. ábra: Etilén-oxid reakciója aminokkal ... 30
4.1.6.3.4. ábra: Etilénből készülő klórszármazékok ... 31
4.2.1. ábra: Propilén ipari felhasználása ... 31
4.2.1.1. ábra: Izopropanol előállítása propénből ... 32
4.2.1.2. ábra: Izopropanol előállítása propén hidratálásával ... 32
4.2.2.1. ábra: Aceton előállítása propénből ... 33
4.2.2.2. ábra: Aceton előállítása propén oxidációjával ... 33
4.2.3.1. ábra: Aceton előállítása izopropanolból ... 34
4.2.4.1. ábra: Propilén-oxid előállítása HOCl segítségével ... 34
4.2.5.1. ábra: Propilén-oxid előállítása propén oxidációjával ... 35
4.2.5.2. ábra: Propilén-oxid előállítása szerves peroxidokkal ... 35
4.2.5.3. ábra: Propilénglikol előállítása ... 35
4.2.6.1. ábra: Akrilnitril előállítása ... 36
4.3.1.1. ábra. A metanolgyártás melléktermékei ... 37
4.3.2.1. ábra: A metanol ipari felhasználása ... 37
4.3.2.1.1. ábra: Formaldehid előállítása metanolból ... 38
4.3.2.1.2. ábra: Formaldehidgyártás folyamatábrája ... 38
4.3.2.1.3. ábra: Formaldehid előállítása metanol oxidációjával ... 38
4.3.2.1.4. ábra Pentaeritrit előállítása ... 39
4.3.2.2.1. ábra: Metil-metakrilát előállítása ... 39
4.3.2.4.1. ábra: Metilklorid előállítása ... 39
4.3.2.5.1. ábra: Metil-aminok előállítása ... 40
4.3.2.6.1. ábra Ecetsav előállítása metanol karbonilezésével ... 40
4.3.2.7.1. ábra: Metil-terc-butiléter előállítása ... 41
4.3.2.8.1. ábra: Hangyasav előállítása ... 41
4.3.2.8.2. ábra: Metil-formiát előállítása ... 41
4.3.2.8.3. ábra Dimetil-formamid előállítása ... 41
4.4.1. ábra. Benzolból előállított ipari anyagok ... 42
4.4.1.1 ábra: Benzol nitrálása ... 42
4.4.1.2. Salétromsav és kénsav disszociációja ... 42
4.4.2.1. ábra: Anilin előállítása nitrobenzolból ... 43
4.4.3.1. ábra: Etil-benzol előállítása ... 43
4.4.3.2. ábra Etil-benzol és sztirol előállítása a BASF eljárása szerint ... 44
4.4.3.3. Sztirol előállítása etil-benzolból ... 45
4.4.4.1. ábra: Kumol előállítása ... 45
4.4.5.1. ábra: Alkil-benzol-szulfonátok előállítása ... 46
4.4.6.1. ábra: Ciklohexán előállítása ... 46
4.4.7.1. ábra: Maleinsavanhidrid előállítása ... 46
4.4.8.1. ábra: Fenol előállítása benzolszulfonsavból ... 47
4.4.8.2. ábra: Fenol-előállítások Dow és Raschig módszerrel ... 48
4.4.8.3. ábra. Fenol előállítása kumolból... 48
4.4.9.1. ábra: Ciklohexanon előállítása ... 49
4.4.9.2. ábra: Ciklohexanon-oxim előállítása ... 49
4.4.9.3. ábra: ε-Kaprolaktám előállítása ... 50
4.5.1. ábra: BTX termékcsalád ... 50
4.5.2. ábra: Tereftálsav előállítása p-xilolból ... 51
4.5.3. ábra: Ftálsavanhidrid előállítása o-xilolból ... 51
5.1.1. ábra: A tenzidek csoportosítása ... 53
5.1.2. ábra: Tenzidmolekulák elhelyezkedése a) tömény b) híg oldat felületén... 53
5.2.6.1. táblázat: Különböző hidrofilcsoportot tartalmazó aniontenzidek tulajdonságai ... 56
5.3.1.1.1. ábra: A zsírok elszappanosítása ... 57
5.3.1.2.1. ábra Szulfátok előállítása ... 58
5.3.1.2.2. ábra: Szulfatálás klór-kénsavval ... 58
5.3.1.3.1. ábra: Alkánok szulfoklórozása és szulfoxidálása ... 59
5.3.1.3.2. ábra: Az α-olefinek kén-trioxidos szulfonálása ... 59
5.3.1.3.3. ábra: Dodecil-benzolszulfonát előállítása ... 60
5.3.2.1. ábra: Alkil-piridíniumsók előállítása ... 60
5.5.1. ábra: Alfolok szintézise ... 61
5.6.1. ábra: Alfének szintézise ... 62
6.2.1. ábra: A DDT szintézise. ... 64
6.2.2. ábra: A HCH szintézise ... 64
6.2.3. ábra: A HCH hatásos izomerjének térszerkezete. ... 64
6.2.4. ábra: Néhány hírhedt klórtartalmú növényvédőszer szintézissora ... 65
6.2.5. ábra: A Karbofurán szintézise ... 66
6.2.6. ábra: Néhány foszforészter inszekticid ... 66
6.2.7. ábra: Foszforészter inszekticidek származtatása ... 67
6.2.8. ábra: A nikotin mint természetes inszekticid ... 68
6.2.9. ábra: Természetes piretroidok ... 68
6.2.10. ábra: Szintetikus permetrinek ... 68
6.2.11. ábra: A Cipermetrin kulcs-intermedierjének szintézise ... 69
6.2.12. ábra: A Cipermetrin másik intermedierjének szintézise ... 69
6.2.13. ábra: A Cipermetrin szintézise a két fő intermedierből ... 70
6.3.1. ábra: A Ziram szintézise ... 70
6.3.2. ábra: Ftálimid-származékok mint fungicidek ... 71
6.3.3. ábra: A Benomil szintézise ... 71
6.4.1. ábra: Szénsav-származékok mint herbicidek ... 72
6.4.2. ábra: A Monolinuron szintézise... 72
6.4.3. ábra: Szénsav-származékok foszgén alapon ... 72
6.4.4. ábra: Triazin-származékok mint herbicidek ... 73
6.4.5. ábra: Triazin-származékok szintézise ... 73
6.4.6. ábra: Fenoxi-ecetsav-származékok szintézise. ... 73
7.1.1. ábra: A klorocid képlete ... 76
7.1.2. ábra: A 4-nitro-acetofenon előállítása ... 77
7.1.3. ábra: A 4-nitro-acetofenon brómozása ... 77
7.1.4. ábra: Az aminocsoport kialakítása... 77
7.1.5. ábra: Az „aminoketon” előállítása ... 78
7.1.6. ábra: A racém aminodiol hidroklorid előállítása ... 78
7.1.7. ábra: A klorocid előállítása ... 79
7.2.1. ábra: A metildopa képlete ... 79
7.2.2. ábra: A dimetoxi-fenilaceton előállítása ... 79
7.2.3. ábra: Az aminonitril előállítása és reszolválása (RR)-borkősav mononátriumsóval ... 80
7.2.4. ábra: Az (R)-aminonitril racemizációja és a reszolválóágens regenerálása ... 80
7.2.5. ábra: A metildopa előállítása ... 80
7.3.1. ábra: Az amfetamin képlete ... 81
7.3.2. ábra: A fenil-aceton előállítása ... 81
7.3.3. ábra: A racém amfetamin előállítása ... 81
7.4.1. ábra: A jumex (elegilin) képlete ... 81
7.4.2. ábra: A N-metil-amfetamin reszolválása ... 81
7.4.3. ábra: A jumex előállítása ... 82
7.5.1. ábra: Az adrenalin képlete ... 82
7.5.2. ábra: Az (R)-adrenalin előállítása ... 82
7.6.1. ábra: A fenacetin képlete ... 83
7.6.2. ábra: A fenacetin előállítása ... 83
7.7.1. ábra: Az aszpirin képlete ... 83
7.7.2. ábra: Az aszpirin előállítása ... 84
7.8.1. ábra: A deszeptil képlete ... 84
7.8.2. ábra: A deszeptil előállítása ... 84
7.9.1. ábra: A furoszemid képlete ... 85
7.9.2. ábra: A furoszemid előállítása ... 85
7.10.1. ábra: A Papaverin képlete ... 85
7.10.2. ábra: A homoveratril-klorid előállítása ... 86
7.10.3. ábra: A homoveratril-amin és a homoveratrumsav előállítása ... 86
7.10.4. ábra: A „savamid” előállítása ... 86
7.10.5. ábra: A Papaverin előállítása ... 87
7.11.1. ábra: A Seduxen képlete ... 87
7.11.2. ábra: Az amino-klór-difenil-keton előállítása ... 87
7.11.3. ábra: A seduxen előállítása ... 87
7.12.1. ábra: A hibernal képlete ... 88
7.12.2. ábra: A klór-anilin előállítása ... 88
7.12.3. ábra: A klór-benzoesav előállítása ... 88
7.12.4. ábra: A klór-difenilamino-karbonsav előállítása ... 88
7.12.5. ábra: A klór-fentiazin előállítása ... 89
7.12.6. ábra: A Hibernál elállítása ... 89
7.13.1. ábra: A veronal képlete ... 89
7.13.2. ábra: A dietil-malonsav-észter előállítása ... 90
7.13.3. ábra: A Veronál előállítása ... 90
7.14.1. ábra: A Sevenal képlete ... 90
7.14.2. ábra: A fenil-etil-cián-ecetsav-etilészter előállítása ... 90
7.14.3. ábra: A Sevenal előállítása ... 91
8.1.1. ábra: A gyapjú kémiai szerkezete ... 92
8.2.1. ábra: Cellulóz tömegeloszlása néhány növényben ... 92
8.3.1. táblázat: Textilipari alapműveletek ... 93
8.3.1. ábra: Motollás kád ... 94
8.3.2. ábra: Fúvókás rendszerű Jet színezőkészülék ... 94
8.4.1. ábra: Azobenzolból a színezék p-amino-azobenzol képzése ... 95
8.4.2. ábra: Az indigó és az alizarin képlete ... 96
8.4.3. ábra: Flavonvázas természetes színezékek ... 96
8.4.1.1. ábra: Diazotálás és kapcsolás általános reakcióegyenlete; legfontosabb aminok és kapcsoló komponensek képlete ... 97
8.4.1.2. ábra: Egy fekete színezék előállításának vázlata ... 98
8.4.1.3. ábra: Egy narancsszínezék előállítása ... 99
8.4.1.4. ábra: Az orange(II) színezék előállítása ... 99
8.4.1.5. ábra: Színezés reaktív színezékkel ... 100
8.4.2.1. ábra: Az 1,4-diamino-antrakinon színváltozása a szubsztituensek hatására ... 100
8.5.1. ábra: A lignin építőkövei ... 101
8.5.2. ábra: A lignin képlete Freudenberg szerint ... 101
8.5.3. ábra: Munkafolyamatok regenerálással működő (pl. szulfátcellulóz) technológia esetén ... 102
8.5.4. ábra: Szakaszos feltáróberendezés ... 103
8.6.1. ábra: Papírgép elvi vázlata ... 104
9.1. ábra: Egy polimer minta tipikus molekulasúly-eloszlása ... 105
9.2.3.1. ábra: A polimerek felosztása típus és a komonomerek elrendeződése szerint ... 106
9.2.3.2. ábra: Sztirol alapú kopolimerek és térhálós polisztirol ... 107
9.4.1. ábra: Cellulózból kémiai reakcióval nyerhető származékok ... 108
9.5.1. táblázat: A legfontosabb polimerek képlete, elnevezése és rövidítése ... 110
9.5.1.1. ábra: Novolakk-gyanta és bakelit szerkezete ... 111
9.5.2.1. ábra: Amino-karbonsavak polikondenzációja ... 111
9.5.2.2. ábra: Diaminok és dikarbonsavak polikondenzációja ... 111
9.5.2.3. ábra: Nylon 6 előállítása ε-kaprolaktámból ... 111
9.5.2.4. ábra: Nylon 66 előállítása ... 112
9.5.5.1. ábra: Poliuretánok előállítása ... 113
9.5.5.2. ábra: Poliuretán habok keletkezése ... 113