Клетчатка
Исходным материалом для производства пироксилина является целлюлоза, называемая также клетчаткой. Чем чище клетчатка, тем чище нитроклетчатка, тем больше выход. Наиболее чистой формой естественной клетчатки является хлопок, волокна которого в сыром (неочищенном) виде содержат до 83—87% целлюлозы, т. е. чистой клетчатки; остаток состоит из нецеллюлозных примесей и других веществ растительного про-исхождешш, как то: высохших остатков клетчатки, кожуры, протоплазмы, растительного клея, растительных жиров и масел и смолистых веществ; в хлопчатобумажных концах кроме того могут содержаться грязь, пыль, машинное масло, металлические предметы. Со времени войны, наряду с хлопком и его отбросами, стала применяться древесная целлюлоза гля1вным образом в форме целлюлозы так называемой сульфитной варки.
Химический состав целлюлозы до сих пор еще не вполне выяснен. Не только величина молекулы, но и ее эмпирический состав еще спорны. Чистая клетчатка из хлопка (американский стандартный продукт) содержит до 99,84% а-целлюлозы 3, 0,11% золы и ничтожную примесь оксиде л лю лозы, соответствующую медному числу 0,17%.
Чистая клетчатка чрезвычайно гигроскопична. Высушивание до постоянного веса удается достигнуть лишь в эксикаторе над пятиокисью фосфора. Волокно имеет удельный вес 1,61 и выше 150° начинает разлагаться с побурением.
Оксицеллюлоза получается при непосредственном окислении целлюлозы хлорной известью, азотной кислотой, тгерманганатом или перекисными соединениями; волокна целлюлозы при этом легк.о превращаются в порошок. Едкий натр вызывает укорачивание целлюлозных волокон, и после отмывки щелочи получается гидрат целлюлозы. При гидролизе целлюлозы образуется гидроцеллюлоза.
Целлюлоза нерастворима в обычных растворителях, легко растворима в аммиачном растворе окиси меди и смеси хлористого цинка с соляной кислотой и выпадает при нейтрализации этих растворов в виде студня. Промытая спиртом целлюлоза представляет собою аморфный белый порошок. В этом виде она менее стойка к действию большинства химических реагентов, чем исходная целлюлоза.
Наилучшим материалом для .пироксилиновых заводов являются отходы бумагопрядильных фабрик. Если эти отходы не могут быть доставлены в достаточном количестве и по приемлемой цене, то на втором месте по пригодности в качестве сырья для производства пироксилина стоят отходы хлопка, в том числе так называемый линтер— очень тонкие короткие волокна, которые покрывают семя хлопчатника и остаются на нем после-съема длинноволокнистого хлопка. Хотя в линтере больше примесей, чем в длинноволокнистом хлопке, но при соответствующей предварительной обработке этот материал, так же как и неочищенная древесная целлюлоза, дает одинаково хороший пироксилин. Исходный материал, прежде чем поступить в нитрационное отделение, должен быть подвергнут основательной механической очистке и последующей химической обработке. Для обезжиривания применяется раствор щелочи. Путем обработки каустической содой, отбеливания и промывки хлопок превращается в чистую целлюлозу; по новейшим усовершенствованным методам удается получить хлопок, содержащий, наряду с минимальным количеством окси- и гидроцеллюлозы, всего 0,2—0,3% веществ, растворимых в эфире.
Нитрация необработанного хлопка-сырца связана с большой опасностью: этот процесс сопровождается бурным выделением тепла вследствие окисления примесей, в связи с чем неизбежно саморазложение и воспламенение содержимого центрофути; кроме того образуются лабильные азотнокислые эфиры, понижающие стойкость нитроклетчатки при хранении или по крайней мере чрезвычайно усложняющие процесс стабилизации. Далее, благодаря содержанию жиров и агасел волокно хлопка окружено танкой жировой оболочкой, которая препятствует равномерному прониканию и смачиванию волокна кислотой, а следовательно и равномерной и полной нитрации целлюлозы. Примеси металлов также являются вредными, так как металлы при нитрации образуют пропитывающие волокна трудно удаляемые соли, которые в уже промытом пироксилине являются катализаторами, ускоряющими разложение.
Во время войны, наряду с хлопком, стала применяться в больших масштабах древесная целлюлоза. Первая попытка приготовления нитроклетчатки из древесной целлюлозы была сделана Шульце, который в 1865 г. получил белый порох, так называемый порох Шульце. Впоследствии от древесной клетчатки, как от исходного материала, отказались главным образом из-за необходимости обрабатывать большое количество древесины и из-за содержания в ней трудно отделимой древесной смолы, которая сильно ухудшает стойкость получаемой нитроклетчатки. Однако под давлением военных нужд это препятствие было преодолено, и оказалось, что при подходящей химической, обработке можно получить древесную клетчатку, которая так же пригодна для производства пироксилина, как и хлопок . Измельченная древесина подвергается сначала химической обработке, т. е. освобождается от инкрустирующих веществ и от лигнина. Это лучше всего достигается варкой под давлением с раствором бисульфита кальция. т
Древесная клетчатка доставляется в виде бумаги; при погружении в нитрующую смесь она должна немедленно пропитаться последней, не принимая кашицеобразной консистенции, не расползаясь и не разлагаясь; в древесной клетчатке должно содержаться не более 1% золы, экстрагируемых спиртом веществ — не более 0,5%, смолистых веществ — не более 1% (на сухое вещество).