Изготовление пленкообразующих

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. Эти требования можно выполнить, используя соответствующий состав композиции для получения покрытия. Так, искусственная

кожа для обуви нуждается в ’’мягком” покрытии. Состав ПВХ-композиций для галантерейной искусственной кожи во многих случаях отличается уменьшенным содержанием пластификатора, что позволяет получить более жесткий и хорошо сохраняющий форму материал. 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.

2. 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.

Варьируя составы ПВХ-композиций для разных слоев покрытия, можно получить кожу с оптимальными потребительными свойствами. Чтобы получить мягкую искусственную кожу, нужно использовать для нижнего слоя более ’’мягкие” и более ’’твердые” составы для верхнего слоя, причем последний должен обладать хорошей износостойкостью и хорошим сопротивлением царапанию.

Нижний слой покрытия содержит больше наполнителя с небольшим количеством пигментной массы. Для верхнего слоя необходимы пигменты, обладающие хорошим цветовым блеском, свето-, погодо- и термостойкостью, а также устойчивостью к химикатам. Смеси и комбинации различных пигментов дают возможность получать нужные цветовые тона. Количество используемого пигмента зависит от его кроющей способности, поглощения пластификатора и его объемной массы. Все это находит отражение в соответствующем составе композиции.

3. Назначение покрытий. ПВХ-композиции дают монолитные пленки большой плотности. Введение в состав композиции вспенивающего агента позволяет получить вспененные покрытия с небольшой плотностью и кожеподобным внешним видом.

4. Метод нанесения покрытий: прямой и переносный (или непрямой). Использование для нанесения покрытия устройств разных типов (например, ракля с резиновым полотном, реверсивные валки и т.д.) требует применения неодинаковых составов покрывных композиций, а также разных видов сырья. Например, при изготовлении вспененной искусственной кожи необходим ПВХ, содержащий незначительное количество эмульгатора.

5. 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. Низкая стоимость вторичных пластификаторов удешевляет ПВХ-композицию, но их плохая желирующая способность снижает скорость получения покрытия.

6. Экономика производства (рациональное использование сырья, применение высокоэффективных технологических процессов, экономное расходование энергии). Так, изготовление недорогой искусственной кожи предусматривает в первую очередь использование дешевого сырья (в особенности пигментов органических и неорганических, разница в стоимости которых велика). Для составления оптимальных по стоимости композиций необходимо использовать ЭВМ.

Выбор прогрессивной технологии смешения компонентов ведет к экономии затрат труда и энергии. Смешение высоковязких ПВХ-композиций требует большей затраты энергии, чем низковязких. Для смешения пигментов необходимо использовать соответствующие смачивающие агенты, которые улучшают смачиваемость пигмента, препятствуют его агломерации и сокращают время перемешивания.

7. Оборудование для смешения компонентов ПВХ-композиций. Различная конструкция смесителей, смесительных камер, приводных агрегатов, их расположение предопределяют использование композиций соответствующего состава.

8. Оборудование для последующей обработки ПВХ-

композиций. Оборудование для последующей обработки (например, краскотерки, фильтровальные установки) требует применения различных по составу и консистенции ПВХ-композиций. Покрывные ПВХ-композиции, изготовленные в смесителях, нуждаются в гомогенизации на краскотерках, что очень трудоемко. Снизить трудоемкость процесса смешения можно путем приготовления основной композиции, которая с помощью рационального метода фильтрования гомогенизируется в нерас-тертом виде и к ней небольшими дозами добавляется пигментная заправка, предварительно растертая на краскотерках. ,

9. Продолжительность хранения, системы транспортировки и подачи сырья и ПВХ-композиции. Подбирая пластификаторы, можно готовить ПВХ-композиции, которые могут храниться длительное время без существенного изменения вязкости. ПВХ-композиции, которые должны перекачиваться по трубопроводам, должны содержать определенные дозы вторичных пластификаторов и разбавителей, снижающих их вязкость.
10. Противопожарные мероприятия. Покрывные ПВХ-композиции, предназначенные для предварительного нанесения на желирующих установках с открытыми инфракрасными обогревателями, не должны содержать горючих растворителей или пластификаторов с низкой точкой воспламенения.

11. Соблюдение закона об охране труда и здоровья рабочих. В покрывной ПВХ-композиции не должны, например, содержаться вещества, вызывающие раздражение кожи.

12. Промежуточный запас ПВХ-композиций. Использование современного оборудования для нанесения покрытия требует получения ПВХ-композиций в больших количествах для обеспечения рентабельности. Непрерывную работу оборудования обеспечивают покрывные ПВХ-композиции соответствующего универсального состава, благодаря чему отсутствуют промывка и чистка оборудования, сокращается время простоя.

13. Соблюдение требований стандартов к качеству готовых изделий.

Требования, предъявляемые к готовым изделиям, должны соблюдаться путем создания составов композиций для получения соответствующих покрытий. Так, например, чтобы получить покрытие, не становящееся клейким при нагревании и ломким при низкой температуре, необходимо использовать соотцетствующие комбинации пластификаторов и нужное количество ПВХ. В других случаях введение в ПВХ-композиции холодоустойчивых пластификаторов позволяет получать искусственную кожу со специальными областями применения.

14. 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.

15. Использование оперативных композиций. Оперативные, или запасные, композиции необходимы в случае аварии или временного отсутствия какого-то сырья. В ряде случаев можно заменить составные части композиции или изменить количество компонентов, например пигментов, пластификаторов, наполнителей. Вполне возможна замена неорганических пигментов органическими, вторичных пластификаторов универсальным пластификатором, мела, служащего в качестве наполнителя, аэросилом и т.п. Но замены ведут к удорожанию материала, и их следует допускать только в редких случаях.

Общая типовая композиция ПВХ-покрытий. Для ПВХ-композиций порошок ПВХ является основным компонентом и служит пленкообразователем.

Если к 100 мае. ч. порошка ПВХ-С добавить до 40 мас.ч. пластификатора, то после перемешивания получается сухая

или крошащаяся масса, которую нельзя наносить на основу, но можно переработать в пленку или использовать для получения покрывного слоя валково-каландровым или экструзионным методом (вальцеванием расплава) *.

Если на 100 мас.ч. ПВХ-Е добавить от 40 до 120 мас.ч. пластификатора, то получаются текучие пасты, которые можно наносить на основу (методом намазывания и литьевым) при комнатной температуре без давления. Для получения покрытия необходима последующая тепловая обработка при температуре выше 165° С для желирования и пленкообразования. Такие пасты называют также пластизолями.

Для получения жестких и устойчивых к царапанию лаков можно растворять порошок ПВХ (без добавки пластификатора) в соответствующих растворителях, преимущественно цик-логексаноне. Такие растворы сушат испарением растворителя во взрывобезопасных сушилках и получают лаковое покрытие. Об этом подробнее говорится в разделе ’’Растворы для нанесения, лаки, краски для тиснения”.

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.

ПВХ-порошок с низким значением К желируется легче, чем высокомолекулярные полимеры. При комнатной температуре эти пасты сильнее набухают и обладают относительно низкой вязкостью, а также ограниченной во времени способностью к переработке. При использовании ПВХ с высоким значением К получаются продукты с лучшими потребительными свойствами, однако желирование таких паст требует большей затраты времени и более высокой температуры.

Для получения паст чаще используют полимеризаты со средним значением К. ПВХ-порошок для получения паст, идущих непосредственно в переработку, носит название ’’стиринтип”.

Пластификаторы, необходимые для получения паст, должны характеризоваться незначительными колебаниями вязкости в пределах определенной области температур, а также свойствами,перечисленными в разделе 1.4.

В заключение надо сказать, что способы переработки ПВХ-композиций для получения покрытия, а также свойства искусственной кожи с ПВХ-покрытием в значительной степени зависят от свойств ПВХ и пластификаторов, а также их взаимодействия друг с другом.

Теоретические основы приготовления ПВХ-композиций. Если смешивать 100 мае. ч. порошка ПВХ-С и 40 мае. ч. пластификатора (пример А), то при температуре 20° С получается крошкообразная, нетекучая смесь, которая при небольшом нагревании (25—35° С) и при помешивании становится текучей, а при дальнейшем повышении температуры более вязкой. При повторении опыта со 100 мае. ч. ПВХ и 80 мае. ч. пластификатора (пример В) жидкую смесь (суспензию) получают уже при температуре 20 С, а при повышенной температуре получают смесь с такой же вязкостью, как в примере А. Если наносить зту смесь на текстильную основу или бумагу, то можно наблюдать, что пластификатор этими материалами впитьшаётся из паст или зти пасты не наносятся на основу или наносятся очень плохо. С увеличением температуры предварительной обработки этих ПВХ-суспензий в пластификаторе возможность экстракции пластификатора основой становится меньше, а нанесение значительно облегчается.

При нагревании ПВХ-зерна в пластификаторе набухают. Это процесс так называемого желирования. Путем желирования получают ПВХ-пасту, годную к употреблению. Зависимость температура — вязкость т? =/(Г) вплоть то точки затвердевания или до температуры упрочнения ПВХ-массы приведена на рис. 3.1,

Приведенная кривая характеризует общую зависимость, а абсолютные величины вязкости зависят от типа ПВХ, типа пластификатора и доли каждого компонента в смеси. В точке х на этой кривой вязкость самая низкая. Ее называют также минимумом вязкости.

Для каждой рецептуры ПВХ-пасты можно по аналогии с рис. 3.1 в лаборатории получить кривую вязкости, знание которой важно для проведения процесса переработки пасты.

Если процесс смешения будет прерван в точке х на кривой вязкости, то получаются ПВХ-пасты, которые годятся для переносного метода нанесения покрытия (на агрегате со стальной лентой), в то время как при прямом нанесении покрытия (с помощью раклей) требуются пасты с более сильным набуханием (область у на кривой вязкости), что препятствует образованию капель на раклях, пробиванию пасты через основу и экстракции пластификатора из пасты.

Нагретые до температуры х ПВХ-пасты предназначаются для переносного метода нанесения покрытия с помощью
реверсивного валка (RRC). Такие пасты имеют оптимальный режим нанесения покрытия и хороший эффект обезвоздуши-вания. Они хорошо вакуумируются даже с небольшим содержанием пластификатора.

Чтобы избежать образования корки на стенках смесителя, нагревание нужно проводить не извне с помощью обогреваемых смесителей с двойными стенками, а за счет собственного нагревания смеси, возникающего в процессе смешения. При превышении температуры желирования значительно возрастает вязкость пасты, что приводит к затвердеванию и может вызвать блокирование смесительного устройства в смесителе.

Во избежание таких аварий нужно устанавливать на смесителях контактные термометры, которые отключают смеситель при достижении определенной температуры.

Наряду с уже упомянутыми составными частями пасты могут содержать такие компоненты смеси, как красящие пигменты, наполнители, стабилизаторы, разбавители и др. В основных составах композиций количество применяемых компонентов приводится преимущественно в расчете на 100 составных частей ПВХ. Менее употребительным является расшифровка отдельных компонентов смеси в процентном отношении.

Свойства ПВХ-пасты, а также потребительные свойства готового продукта определяются наряду со свойствами применяемого сырья соотношением массы ПВХ и пластификатора (табл. 3.1).

В соответствии с многообразием применения искусственной кожи и специфическими качественными признаками

нужно попытаться с помощью соответствующего соотношения ПВХ и пластификатора добиться оптимума необходимых свойств.

Преобладают соотношения ПВХ и пластификаторов от 100 : 50 до 100 : 90.

3.1. Изменение свойств ПВХ-паст по мере увеличения содержания в иих пластификатора

содержание .. 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 ..