Литье термоэластопластов для формования низа
обуви
Недостатки обувных резин — многокомпонентность состава и большое число
подготовительных операций резинового производства. Низкая эластичность и
морозостойкость ПВХ привели к разработке принципиально новых
материалов для низа обуви — термоэластопластов (ТЭП),
или, как их иногда называют, термопластичных резин. ТЭП сочетают в себе
эластические свойства каучуков (способность к высокоэластическим
деформациям и высокая морозостойкость) и термопластические свойства
термопластов (высокая текучесть в расплавленном состоянии и способность
перерабатываться литьевым способом).
Уникальные физико-механические свойства ТЭП обусловлены их строением.
ТЭП представляют собой блок-сополимеры дивинилстирольные (ДСТ) или
изопренсти-рольные (ИСТ). Макромолекулы ТЭП состоят из химически
связанных несовместимых эластичных полибутадие-новых и жестких
полистирольных блоков. Присутствие в молекуле блок-сополимера жесткого и
эластичного блоков еще недостаточно для проявления ими свойств
термоэластопластов. Блок-сополимеры, молекулы которых можно изобразить в
виде Б—А—Б или А—Б, не обладают свойствами ТЭП. Лишь полимеры,
содержащие на концах макромолекул два жестких блока А, а между ними
высокоэластический блок Б (А—Б—А), обладают свойствами ТЭП.
Свойства блок-сополимеров зависят от количества и молекулярной массы
составляющих блоков. При молекулярной массе полистирольного блока менее
5000 разделения его на фазы не произойдет и он будет близок по свойствам
к бутадиен-стирольному сополимеру. Чтобы сополимер стал
блок-сополимером, обладающим свойствами ТЭП, молекулярная масса
полистирольных блоков должна быть не ниже 5000—10 000, если молекулярная
масса полибутадиенового блока равна 50 000. Увеличение молекулярной
массы полистирольных блоков сопровождается возрастанием прочностных
свойств (твердости, температуростойкости) и уменьшением эластичности.
Увеличение содержания полибутадиеновых блоков приводит к улучшению
эластических свойств.
Оптимальными физико-механическими свойствами обладают блок-сополимеры
дивинила со стиролом, синтезированные при температуре 60 °С, в котором
оба компонента имеют узкое молекулярно-массовое распределение (ММР). С
повышением температуры синтеза расширяется ММР полистирольных и
полибутадиеновых блоков. При этом нарушается регулярность структуры,
появляются участки макромолекул с чередующимися звеньями.
ТЭП являются двухфазными системами. Несовместимость
эластичного и жесткого блоков обусловливает двухфазное строение
блок-сополимеров, обладающих свойствами ТЭП.
Двухфазное строение ТЭП подтверждается наличием двух температур
стеклования: одна в области низких (—20...—30 °С) температур (для
полидиеновой фазы), другая около 80 °С (для полистирола). Полидиеновые
блоки образуют непрерывную эластичную фазу, в которой распределены
твердые полистирольные блоки, создающие структуры типа доменов.
Полистирольные блоки выполняют роль пространственных сшивок,
препятствующих перемещению гибких полидиеновых блоков.
При получении пористых подошв на основе ТЭП при фиксации формы
вспененного расплава в охлаждаемой пресс-форме формируется так
называемая интегральная структура изделия. Наружные слои подошвы,
прилегающие к пуансону, монолитные, а внутренние, в объеме изделия,
пористые. Образование интегральной структуры объясняется тем, что при
соприкосновении расплава с холодной поверхностью пресс-формы резко
снижается температура полимера и полистирольная фаза переходит из
вязкотекучего состояния в стеклообразное, а выделяющиеся газы
оказываются заключенными в замкнутом пространстве. В отличие от пористых
изделий из резины твердость и истираемость ТЭП не зависят от плотности
благодаря наличию монолитного наружного слоя.
Важным преимуществом ТЭП является отсутствие усадки при литье, так как
формирование пористой структуры происходит при температуре, превышающей
температуру текучести полимера.
Литьевой метод крепления низа обуви обеспечивает некоторые преимущества
перед клеевым, так как исключается операция галогенирования подошв на
основе ТЭП перед склеиванием.
В состав подошвенных композитов на основе ТЭП входят термоэластопласты
(на основе дивинилстироль-ного каучука) ДСТ-30, наполнители (мел,
каолин, полистирол) для снижения стоимости изделий, мягчител.и (масло
ПН-6) для улучшения литьевых свойств (текучести расплава),
стабилизаторы, порообразователи и красители.
В состав подошвенных композиций ТЭП можно вводить изопренстирольные
(ИСТ-30) блок-сополимеры или
дивинилметилстирольные (ДМСТ-30).
Изопренстироль-ные ТЭП при высоких и пониженных температурах
подвергаются большей деструкции, чем ДСТ-30. Дивинилметилстирольные ТЭП
более температуростойки. j
ТЭП отличаются высокой морозостойкостью, их модуль упругости не
изменяется в широком интервале температур и фактически близок к модулю
упругости лучших бутадиеновых резин. По показателям истираемости ТЭП
значительно превосходят многие термопласты и не-1 которые резины.
Существенным недостатком ТЭП является сравнительно небольшая
термостойкость. При температуре 50—70 °С прочностные характеристики ТЭП
могут снижаться, и при постоянном напряжении начинает проявляться
текучесть. Подошвы на основе ТЭП обладают высоким коэффициентом трения
по асфальту, мокрым дорогам и снегу, что снижает травматизм в зимнее
время. С уменьшением твердости ТЭП коэффициент трения увеличивается.
Термоэластопласты хорошо совмещаются с пластифицированным ПВХ,
полиэтиленом, севиленом (сополимером этилена с винилацетатом Э-ВА) в
гранулированном виде.
Перед гранулированием ТЭП обрабатывают на вальцах при температуре
70—130°С, так как при более низкой температуре блок-сополимер не
собирается в шкурку, крошится, а при более высокой налипает на валках.
Оптимальная температура вальцевания 110 °С в течение 7—• 10 мин.
Важной особенностью ТЭП является возможность многократной переработки,
что позволяет организовать безотходное производство. Использование
изношенного низа обуви в качестве вторичного сырья экономит природные
ресурсы.
Для литья низа на основе ТЭП применяют отечественный агрегат Б2С/14,
агрегаты фирм «Десма» (ФРГ), «Ново Дзарина» (Италия), «Оттогалли»
(Италия). Высокой степенью автоматизации процесса литья характеризуется
агрегат 721 фирмы «Десма», микропроцессорное устройство регулирует объем
впрыска расплава, специальные устройства позволяют одновременно
формовать подносок и задник обуви.
Температуру литья подошвенных композитов на основе ТЭП устанавливает
лаборатория фабрики в зависимости от реологических и термомеханических
свойств компо-зиций различных марок и составов. Ориентировочно
температура переработки композиций ТЭП 160—200 °С, такт рабочего цикла
машины 15—20 с.