Ім'я файлу: Исскуственная кожа.docx
Розширення: docx
Розмір: 349кб.
Дата: 10.04.2021
скачати

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ИСКУССТВЕННОЙ КОЖИ И ПЛЕНКИ
Для изготовления искусственной кожи применяется различное сырье и существуют разнообразные технологии. Следует обратить внимание на то, что возможно одно и то же сырье перерабатывать в искусственную кожу, используя различные машины и совершенно разные технологические способы. И наоборот, искусственную кожу можно изготавливать, используя одинаковые технологические процессы, но различное сырье.
  

Общая схема производства искусственной кожи

Существует множество технологических вариантов изготовления различных видов искусственной кожи, поэтому необходимо дать общую схему технологического процесса ее изготовления.



Следует обратить внимание на то, что не все указанные в схеме стадии технологического процесса необходимы при изготовлении каждой искусственной кожи. Так, например, при изготовлении пленки не нужна основа, а для производства полиуретановой искусственной кожи нет необходимости в применении пластификаторов. Последовательность отделочных технологических операций также различна. Для одних видов искусственной кожи последним процессом производства является тиснение, для других — нанесение лакового покрытия. Существуют искусственные кожи, в схему изготовления которых входит не тиснение, а мятие и т.д.

Однако нужно знать основные рабочие процессы, обязательные при изготовлении любой искусственной кожи, а именно: контроль сырья, подготовка сырья для получения покрытия, процесс нанесения покрытия или процесс пленко-образования, процессы облагораживания (отделки), заключительный контроль готовой продукции.
Изготовление пленкообразующих ПВХ-композиций для покрытий искусственных кож

Существенным преимуществом ПВХ-покрытий, изготовляемых из ПВХ-порошка, пластификатора и других целевых добавок, является сравнительно дешевый способ их получения, незначительная горючесть ПВХ, а также возможность нанесения покрытий сухим и мокрым методами, что позволяет осуществлять экономное изготовление тяжелых ПВХ-кож с большой величиной наложения.

Составы ПВХ-композиций
Факторы, определяющие состав покрытия. В производстве искусственной кожи с ПВХ-покрытием имеются основные композиции, которые создаются с учетом следующих факторов :

  1. Назначение искусственной кожи.

К искусственной коже для изготовления обуви, одежды, галантерейных изделий, обивки и т.д. предъявляются различные требования. Физиологическая безвредность ПВХ-покрытий для столов, искусственной кожи для изготовления одежды и обуви гарантируется путем применения нетоксичного сырья.  Искусственная кожа для зон с холодным климатом не должна быть жесткой, хрупкой или ломкой, поэтому в этом случае необходимо использовать холодоустойчивые пластификаторы.


  1. Назначение покрывного слоя (для грунта нижнего, среднего и верхнего слоев, лакового слоя).

Искусственная кожа с ПВХ-покрытием изготовляется путем нанесения на основу двух или нескольких слоев (покрытий). ПВХ-компози-ции для предварительного нанесения (грунтовочные) должны наноситься тонким слоем на неровную, шероховатую или тонкую основу, с тем чтобы получить гладкую и плотную (закрытую) поверхность. Эти составы, смешанные с наполнителем, должны способствовать удешевлению готового изделия, а также уменьшению горючести искусственной кожи и загибания ее краев.
3. Свойства сырья.

Сырье, служащее для получения ПВХ-композиций, должно соответствовать определенным требованиям. Можно избежать возгорания устройств для жела-тинизации, если применять пластификаторы, точка воспламенения которых выше температуры желирования ПВХ. Для получения композиций, которые могут наноситься на основу, пригодны только те типы ПВХ, которые смешиваются с пластификаторами. Вследствие плохой желирующей способности вторичных пластификаторов доля их в смеси не должна превышать 30%, иначе произойдет выпотевание пластификатора на поверхность искусственной кожи.
4. Экономика производства (рациональное использование сырья, применение высокоэффективных технологических процессов, экономное расходование энергии). 
5. Оборудование для смешения компонентов ПВХ-композиций.

Различная конструкция смесителей, смесительных камер, приводных агрегатов, их расположение предопределяют использование композиций соответствующего состава.

6. Составы ПВХ-композиций.

В состав основных композиций входят ПВХ-порошок, пластификаторы, наполнители, необходимые для изготовления покрытия соответствующего вида искусственной кожи. Цветные пигменты входят в отдельную композицию, так как она подвержена влиянию моды. Обе композиции, основная и цветная, образуют общую композицию.

Стоимость искусственной кожи определяется исходя из средних норм использования сырья и материалов,' оборудования, энергии.

 Для ПВХ-композиций порошок ПВХ является основным компонентом и служит пленкообразователем.

Для получения жестких и устойчивых к царапанию лаков можно растворять порошок ПВХ (без добавки пластификатора) в соответствующих растворителях, преимущественно цик-логексаноне. 

К ПВХ-пастам можно добавлять органические растворители или агенты набухания с целью уменьшения вязкости. Такие покрывные массы называются поэтому органозолями. Вследствие горючести растворителей переработка органозолей производится на особых взрывобезопасных машинах для нанесения покрытий. ПВХ-пасты представляют собой дисперсии порошкообразного пастообразующёго ПВХ в жидких пластификаторах. Для получения пасты применяют ПВХ, изготовляемый эмульсионным и суспензионным методами. Важными критериями пригодности того или иного типа ПВХ для изготовления пасты являются величина зерен, структура и распределение их по величине. Эти показатели влияют также на вязкость ПВХ-паст. Свойства пасты зависят также от величины К (константы Фикентчера) применяемых ПВХ.
Нанесение покрытий
Под термином ’’нанесение покрытия” следует понимать нанесение полимерной композиции на плоское основание (подложку). Применяемые также термины "промазка” или ’’намазка” коротко обозначают нанесение покрытия.

Для нанесения покрытия применяют пленкообразующие пасты, растворы и водные дисперсии полимеров. Среди пленкообразующих соединений доминируют высокополиме-ры — ПВХ и полиуретаны.

Нанесение покрытия может осуществляться прямым и непрямым (обратным, или переносным) способами. Под прямым способом понимают непосредственное нанесение полимерной композиции на основу с помощью соответствующего агрегата.

Непрямой способ покрытия был разработан давно. Полимерное лицевое покрытие наносится не на основу, а на транспортер-подложку, которым может быть бумага или стальная лента. Изготовление искусственной кожи осуществляется в обратной последовательности (поэтому его называют обратным) : сначала наносится лицевой (наружный) слой, а затем на него Промежуточный слой и еще не высохший или еще не желированный последний слой дублируется с основой.

Недостатком разделения на прямой и непрямой способы нанесения покрытия является то, что соответствующие технологии прямого и непрямого способов нанесения покрытия очень сильно отличаются друг от друга и тем самым не выделяется то общее, что имеется в производстве искусственной кожи. На этом основании была предпринята классификация по соответствующим видам искусственной кожи. В связи с этим в этом разделе рассматриваются технологии получения покрытия по видам кожи: для одежной, галантерейной, обивочной, обувной кожи, покрытий для пола.

Ассортимент кожи и используемое сырье предопределяют выбор оборудования для получения покрытия, способ его нанесения, температуру в термокамерах и другие особенности технологии.

Для нанесения покрытий используют следующее оборудование:

агрегат переносного (непрямого) дву- и трехкратного наложения с транспортером-подложкой из бумаги;

агрегат переносного дву- и трехкратного наложения (транспортер-подложка из стальной ленты);

агрегат для коагуляции;

валковый каландр;

агрегат прямого дву- и трехкратного наложения.
Возможно деление агрегатов для нанесения покрытия на агрегаты однократного и многократного наложения.

Агрегаты однократного наложения состоят в большинстве случаев только из одной машины для нанесения покрытия и одной туннельной сушилки или камеры для желатини-зации. К ним относятся промазочные машины проходного типа с обратным ходом. С их помощью за один проход на основу можно нанести только один слой покрытия.

Для большинства искусственных кож необходимо многократное наложение покрытия, причем каждый отдельньш нанесенный слой должер сушиться или желироваться. Это объясняет очень небольшую производительность агрегатов однократного наложения.

Из агрегатов дву- и трехкратного наложения чаще всего применяются агрегаты двукратного наложения. Агрегаты трехкратного наложения появились в производстве искусственной кожи лишь в последние годы и предназначены в большинстве случаев для расширения ассортимента искусственных кож или в случае применения новых основ. На практике проводится изготовление совершенно нового ассортимента искусственных кож с использованием таких агрегатов. Остается выждать, насколько эти установки утвердятся в будущем и вытеснят оправдавшие себя до сих пор агрегаты двукратного наложения.

СЫРЬЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ КОЖ

 

В производстве искусственных кож применяется большое количество различных материалов: разные виды пленкообразующих и текстильных материалов, высококачественные пигменты, растворители, пластификаторы и другие вспомогательные вещества.

Для получения того или иного вида искусственной кожи необходимо разное количество сырья. Так, например, на производство 1000 м2 галантерейной искусственной кожи расходуется до 550 кг поливинилхлорида (ПВХ).

Величина материальных затрат зависит от назначения искусственной кожи и требуемых свойств, а также от технологии изготовления.

Благодаря применению современной технологии удается с меньшими материальными затратами получать искусственную кожу с улучшенными свойствами.

Но не только количество сырья и технология определяют свойства получаемой искусственной кожи. Выбирая специальное сырье, можно получать особые виды искусственной кожи с высокими потребительными свойствами. Определяющим для использования того или иного вида сырья является возможность его технологической обработки, его стоимость и требования, предъявляемые к искусственной коже.
Волокнистые основы для искусственных кож

Основой искусственной кожи служит текстильное полотно, которое является несущим каркасом. Волокнистая основа может быть изготовлена многими способами и из различных волокон. В зависимости от требований, предъявляемых к искусственной коже, выбираются те или иные виды волокнистых основ. Ниже приведена классификация волокон.

Натуральные волокна:

1. Волокна растительного происхождения (целлюлозные) : волокна из семян (хлопок); волокна лубяные (лен, пенька, рами, джут-стеблевые волокна, сизаль, манильская пенька — листьевые волокна, кокос — плодовые волокна).

2. Волокна животного происхождения (белковые) :

а) шерсть (овечья, козья, верблюжья);

б) конский волос;

в) натуральный шелк (из шелковичных коконов).

3. Минеральные волокна (асбест).

Искусственные волокна:
1. Волокна из производных целлюлозы (вискозные, медно-аммиачные, ацетатные).

 

2. Неорганические волокна (стекловолокно, металлическое волокно).

До 1967 г. в качестве основы для нанесения покрытия использовалась почти исключительно ткань и в меньшей степени бумага (целлюлозное волокно). Сейчас же все шире находят применение в качестве основы трикотаж и различные нетканые материалы, изготовляемые высокопроизводительными методами.

Наиболее важные свойства искусственной кожи определяются следующими показателями свойств основы:

  • разрывная нагрузка (продольная и поперечная) в ньютонах;




  • удлинение (продольное и поперечное) в процентах;



  • прочность при прокалывании в ньютонах;



  • сопротивление раздиранию (продольное и поперечное) в ньютонах на 1 см2;



  • сопротивление продавливанию в ньютонах на 1 см2; паропроницаемость в миллиграммах на 1 м2 в секунду;



  • износостойкость в циклах.


Ткани для искусственных кож
Ткани представляют собой текстильные полотна, важнейшей характеристикой которых является переплетение нитей. Переплетением называется определенный порядок чередования перекрытий нитей одной системы с нитями другой системы. Нити, идущие продольно, называются основными, а идущие поперечно — уточными.
Плотная ткань, имеющая много точек перекрытий нитей, обладает большой прочностью и стабильностью.

В промышленности искусственной кожи используются ткани следующих основных видов переплетения: полотняного, атласного (сатинового), саржевого и производных от этих видов.



Виды переплетений:
а — полотняное; б - саржевое 1/2; в — саржевое 3/1; г — сатиновое; д — рогожка 
Нетканые материалы как основа для искусственных кож
Замена ткани неткаными материалами в производстве искусственных кож получила широкое распространение благодаря сравнительно низкой стоимости и высоким эксплуатационным свойствам нетканых материалов. Их изготовление производится по более прогрессивной технологии с комплексной механизацией и автоматизацией производственных процессов, сокращением трудовых и капитальных затрат, возможностью использования низкосортного сырья.

Нетканые текстильные материалы выпускаются в довольно широком ассортименте по механической, физико-химической и комбинированной технологии.

Нетканые материалы типа тканей подразделяют на холстопрошивные, нитепрошивные, иглопробивные, клееные, фильерные и комбинированные.

По механической технологии вырабатывают холстопрошивные, нитепрошивные и иглопробивные нетканые материалы.

По физико-химической технологии изготавливают клееные и фильерные нетканые материалы.

Комбинированная технология основана на совместном использовании механического и физико-химического воздействий на волокнистый холст, способствующих упрочнению готового материала.
Бумага как основа для искусственных кож

Применение бумаги в качестве основы искусственной кожи имеет свои достоинства и недостатки. Бумага значительно дешевле текстильного полотна. 

Бумага имеет гладкую и ровную поверхность, поэтому на нее можно наносить покрытия меньшей толщины, чем на текстильную основу. Низкое растяжение бумаги сужает область применения искусственной кожи на ее основе. Во время нанесения покрытия у бумажной основы, а также в готовой коже на ее основе легко надрываются края. При попадании влаги бумага теряет прочность вследствие набухания. При высыхании бумага снова восстанавливает свои свойства. Это нужно учитывать при выборе способа нанесения покрытия в производстве искусственной кожи.

В качестве основы искусственной кожи для книжных переплетов используется бумага с поверхностной плотностью 90 г/м2 .

Для нанесения покрытия пригодна бумажная основа без узлов, тонкая или средней плотности, неотбеленная и полностью прокрашенная, поверхностная плотность которой 90 — 150 г/м2. В особых случаях находит применение также картон или войлочный картон с поверхностной плотностью 400 г/м2 .
Поливинилхлорид в производстве искусственной кожи

 

Поливинилхлорид (ПВХ) занимает ведущее место в производстве искусственной кожи. В мировом производстве пластмасс он занимает второе место после олефинов и находит применение в очень многих областях, например в производстве труб, пленки, кабеля, роторов, деталей, отлитых под давлением, для получения уплотнительных масс, для защиты металлов от коррозии и в электротехнической промышленности. На производство искусственной кожи идет только небольшая часть общего выпуска ПВХ.

Значение ПВХ определяется прежде всего тем, что его свойства можно изменять в значительной степени путем добавления в определенных соотношениях различных пластификаторов.

Несмотря на увеличение использования других полимеров, например полиуретанов, ПВХ и в дальнейшем не потеряет своего значения для изготовления искусственной кожи. Наоборот, возможности комбинирования его с другими полимерами откроют новые области применения в производстве искусственных кож.

Методы получения. ПВХ получают полимеризацией мономера винил хлорида. До начала 50-х годов винилхлорид подучали только из ацетилена. Но с тех пор приобрело большое значение получение винилхлорида из этилена через дихлорэтан с последующим отщеплением хлорида водорода.

Из существующих шести методов получения винилхлорида особый интерес представляют два: классический метод, при котором исходным сырьем является ацетилен, и метод, при котором из этилена и хлора сначала получают дихлорэтан, а затем винилхлорид.

Комбинация этих двух методов в техническом отношении имеет большое значение, так как при втором методе образуется хлорид водорода, а при первом он потребляется. Метод получения винилхлорида из этилена осуществляется тремя промышленными способами, причем условия реакции могут быть разными.

Полимеризация винилхлорида в массе проходит по радикальному механизму и проводится вследствие низкой точки кипения мономера под давлением и при температуре 50° С, так как применяемые источники свободных радикалов (инициаторы) при этой температуре распадаются.

Основными промышленными способами получения ПВХ являются эмульсионный (латексный) и суспензионный. Этими способами получают 70—75% мирового производства ПВХ. В производстве искусственной кожи основную роль играет эмульсионный ПВХ, так как размер его зерен составляет

0,05—0,5 мкм, и поэтому он быстрее поглощает пластификатор, нежели суспензионный полимеризат с размером зерен 75— 150 мкм.

Кроме того, эмульсионный ПВХ более теплостойкий, так как содержит меньше полимеризационных вспомогательных средств, чем суспензионные полимеризаты.

Эмульсионная полимеризация протекает в системе, которая содержит, по крайней мере, четыре составные части: мономер, воду, эмульгаторы и инициаторы.

Мономер винилхлорид нерастворим в воде, и для равномерного его распределения в ней в качестве эмульгаторов (диспергаторов) применяются алкильные сульфонаты натрия, алкилакрильные сульфонаты и соли жирных кислот. Инициаторами полимеризации служат преимущественно водорастворимые вещества: персульфат калия, пероксид водорода, а также различные окислительно-восстановительные системы. Полимеризация проводится при относительно низкой температуре.

В аппарат для проведения полимеризации, снабженный мешалкой и охлаждаемым кожухом, непрерывно подается раствор эмульгатора, содержащий инициатор, а также мономер. По завершении процесса продукт реакции (латекс) сливается через отверстие в дне реактора. Избыточный мономер предварительно испаряется, как правило, с помощью водяного пара.
 Пластификаторы в производстве искусственных кож

 В зависимости от количества введенного пластификатора материалы на основе ПВХ могут быть жесткими и мягкими. Если ПВХ не содержит пластификатора, то между цепями его молекул существуют значительные межмолекулярные дипольные силы взаимодействия, обусловленные наличием атомов хлора. Эти силы обеспечивают жесткость и твердость ПВХ.
 

Жесткий ПВХ имеет прочность при разрыве 4000 — 4500 МПа и удлинение от 20 до 100% и непригоден для производства искусственных кож.

Температуру, при которой происходит размягчение или затвердевание термопластических материалов, называют температурой стеклования. У ПВХ она находится в пределах 75—82° С. Если необходимо получить продукт, который должен оставаться мягким при низкой температуре, следует увеличить расстояние между цепями ПВХ и ослабить силы межмолекулярных связей путем включения других соответствующих веществ. Такими веществами являются пластификаторы. Пластификаторы могут быть жидкими и твердыми органическими веществами с невысоким давлением паров, по химической природе своей преимущественно сложными эфирами. Они вступают в физико-химическое взаимодействие с высокополимерными веществами, вызывая набухание и растворение полимера. Слабое физико-химическое взаимодействие пластификатора с высокополимерами не вызывает их растворения и набухания, но пластификатор образует с ними гомогенные системы.

Пластификаторы снижают температуру стеклования и жесткость изделий или покрытий, повышают их способность к формованию, придают им эластичность и увеличивают адгезию.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас