Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Контрольная работа - По дисциплине Химическая технология полимерных пленочных материалов и искусственной кожи - файл n1.doc


Контрольная работа - По дисциплине Химическая технология полимерных пленочных материалов и искусственной кожи
скачать (647 kb.)

Доступные файлы (1):

n1.doc647kb.24.12.2012 05:20скачать

Загрузка...

n1.doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...

3. Требования, предъявляемые к одежным искусственным кожам и пленочным материалам
Одежные мягкие искусственные, синтетические кожи, и пленочные материалы используются для изготовления пальто, плащей, курток, головных уборов, воротников, различных изделий в сочетании с трикотажем и тканями, а также для отделки верхней одежды и в качестве прокладочных деталей (воротников, манжет и т. п.).

В связи с тем что одежда обычно служит несколько лет, одеж­ные материалы должны в течение всего этого времени сохранять хороший внешний вид. В период эксплуатации одежные мягкие искусственные кожи и пленочные материалы подвергаются раз­личным деформациям, поэтому они должны обладать хорошим сопротивлением изгибу, истиранию, достаточной прочностью, удлинением, мягкостью, эластичностью и хорошей драпируемоетью; связь покрытия с основой должна быть прочной. Изделия, изготовленные из кожи, не обладающей этими свойствами, будут иметь плохую посадку и преждевременно разрушаться. Так, большая жесткость материала приводит к разрыву ниточных швов, малая прочность связи покрытия с основой - к расслаива­нию материала. Важными показателями при оценке одежных мягких искусственных и синтетических кож являются гигиени­ческие свойства, особенно паропроницаемость и гигроскопич­ность.

Для одежных материалов большое значение имеют морозо­стойкость, водонепроницаемость, ветро- и теплозащитные свой­ства.

Рабочая одежда должна защищать человека от воздействия воды, огня, масла, кислот, щелочей и т. п. и применяться в специ­альных условиях.

Внешний вид одежных мягких искусственных кож играет важ­ную роль при изготовлении модных и современных изделий. По­этому эти кожи должны выпускаться различных цветов, рисунков тиснения и печати, с мятой и замшевой поверхностью, лицевой стороной материала может быть покрытие или ткань.

Плащевые материалы особенно интенсивно подвергаются дли­тельному переменному воздействию дождя, солнечного света, тепла, холода, что влечет за собой «старение» мягких искусствен­ных, синтетических кож и пленочных материалов. Поэтому осо­бые требования должны предъявляться к такому показателю, как устойчивость к светотепловому старению, определяемая по изме­нению жесткости и цвета материалов.

Прокладочные материалы различных цветов и жесткости при­меняют при изготовлении мужских сорочек, женских и детских платьев, предметов женского туалета и других изделий. Они долж­ны иметь малую усадку, чтобы изделия при чистке и стирке не де­формировались.


4. Силоксановые и фторкаучуки; получение, свойства, промышленные марки, области применения
Фторкаучуки (СКФ) получают эмульсионной сополимеризацией винилиденфторида с трифторхлорэтиленом или гексафторпропиленом. СКФ являются наиболее термо-, огне- и химически стойкими материалами, что обусловлено присутствием в макро­молекулах атома фтора. Это аморфные продукты. Содержание фтора составляет 50 – 65 %. Молекулярная масса СКФ-32 – более 1 млн, СКФ-26 – более 250 тыс.

СКФ хорошо вальцуются и смешиваются с различными ингре­диентами. При этом необходимо интенсивное охлаждение смеси­тельного оборудования вследствие сильного разогрева смеси. СКФ вулканизуют пероксидами, а также с помощью  - излучений. Наполненные вулканизаты на основе СКФ характеризуются вы­сокими показателями физико-механических свойств, стойкостью к атмосферным воздействиям и различным агрессивным средам, а также огнестойкостью. Недостатками СКФ являются высокая плотность и низкая морозостойкость.

Силоксановые каучуки. Эти эластомеры отличаются исклю­чительной термостойкостью, обусловленной прочностью свя­зи – Si – O –.

Макромолекула силоксановых каучуков построена из чередую­щихся атомов кислорода и кремния, соединенного с органически­ми заместителями.

Кроме способности сохранять эластичность в широком интер­вале температур, силоксановые каучуки обладают также высокой стойкостью к действию кислорода, озона, света и коронного раз­ряда.

Основным промышленным кремнийорганическим эластоме­ром является диметилсилоксановый каучук торговой марки СКТ (синтетический каучук термостойкий). Большая часть силоксано­вых каучуков других марок является его модификацией. Молеку­лярная масса СКТ составляет 400 – 750 тыс. Он плохо совмещается с другими СК. В качестве наполнителей используют в основном высокодисперсные сорта кремниевой кислоты (например, аэросил А-300).

Вулканизацию СКТ осуществляют пероксидами при темпера­туре 120 – 150 °С. Резиновые смеси на основе СКТ термопластич­ны и легко перерабатываются на обычном оборудовании. Резины из таких смесей отличаются термо-, морозо- и погодостойкостью. Они физиологически инертны. Однако по физико-механическим свойствам резины на основе СКТ существенно уступают вулканизатам каучуков общего назначения.

5. Хлоропреновые каучуки, получение, состав, свойства, промышленные марки, применение в производстве искусственных кож
Хлоропреновые каучуки (полихлоропрены). Эти каучуки получа­ют радикальной полимеризацией хлоропрена в водных эмульсиях. Полимеризацию регулируют серой в сочетании с тетраэтилтиурамдисульфидом или меркаптанами. Каучуки, регулированные серой, уступают каучукам меркаптанового регулирования по ста­бильности и технологическим свойствам, однако имеют лучшие показатели физико-механических свойств.

Макромолекулы полихлоропрена содержат до 87 % звеньев, соеди­ненных в положении транс-1,4. Средняя молекулярная масса хлоропреновых каучуков составляет 100 – 200 тыс. при широком ММР.

Полихлоропрены сочетают высокую прочность и эластичность с масло-, бензо- и теплостойкостью, высокой озоно- и погодостойкостью. По прочностным показателям они не уступают НК. Резины на основе хлоропреновых каучуков не поддерживают го­рения и хорошо сопротивляются действию химических реагентов. Высокая регулярность строения цепей придает этим полимерам способность кристаллизоваться при растяжении, а также в про­цессе хранения в интервале температур от —35 до +50 "С. Температура максимальной скорости кристаллизации состав­ляет -10 °С.

Полихлоропрены хорошо смешиваются с другими ингредиен­тами и сравнительно легко перерабатываются на типовом обору­довании. Каучуки, полимеризацию которых ведут в присутствии серы, требуют предварительной пластикации. Полихлоропрены склонны к подвулканизации при температуре 110—120 °С даже без вулканизующих агентов. Склонность к термоструктурированию объясняется наличием в макромолекулах каучука подвижных по­лисульфидных связей и свободного тиурама. Поэтому приготовле­ние смесей необходимо проводить при интенсивном охлаждении оборудования (максимальная температура смешения 120 °С).

Вулканизацию хлоропреновых каучуков проводят в основном оксидами металлов. Хорошими свойствами обладают вулканизаты, полученные с использованием 2 – 5 мас. ч. оксида цинка и 2 – 10 мас. ч. оксида магния на 100 мас. ч. каучука. При использова­нии только оксида цинка вулканизация протекает слишком быст­ро. Сера не является вулканизующим агентом для полихлоропрена, однако 0,5 – 1 мас. ч. серы иногда вводят в смесь для снижения кристаллизуемости каучука.

Активные наполнители практически не повышают предела прочности при растяжении вулканизатов на основе полихлоро­прена, но улучшают шприцуемость и каландруемость смесей, а также увеличивают масло- и теплостойкость резин, их сопротив­ление многократным деформациям и раздиру. Наполненные рези­ны отличаются также высокой износостойкостью и хорошим со­противлением разрастанию пореза. По газонепроницаемости хлоропреновые каучуки приближаются к бутилкаучуку. К недостаткам резин на основе полихлоропренов можно отнести их высокую плотность, а также существенное ухудшение физико-ме­ханических свойств с повышением температуры. В табл. 1 при­ведены показатели основных физико-механических свойств резин на основе хлоропреновых каучуков.

Резины на основе хлоропреновых каучуков применяют в про­изводстве РТИ, конвейерных лент, ремней, рукавов и формован­ных деталей для химической и нефтеперерабатывающей промыш­ленности. В последнее время эти каучуки все шире используются для изготовления спецобуви и спецодежды, прорезиненных тен­товых тканей и других подобных материалов. Исключительное значение имеет применение хлоропреновых каучуков в производ­стве клеев. По прочности крепления такие клеи превосходят клеи на основе других каучуков.
Таблица 1. Показатели физико-механических свойств вулканизатов на основе хлоропреновых каучуков


Показатель

Ненаполненный вулканизат на основе каучука, регулированного

Вулканизат, содержащий 40 мас. Ч. Технического углерода ПМ – 15, на основе каучука, регулированного

серой

меркаптанами

серой

меркаптанами

Предел прочности при растяжении, МПа

24—28

21—23

15—17

20—22

Удлинение при разрыве, %:

относительное

остаточное


880-1100

10-20


780-900

10-15


450-500

10-20


450-550

10-15

Сопротивление раздиру, кН/м

29-44

24-34

54-68

54-64

Твердость по ТМ-2, усл. ед.

45-50

37-42

63-70

60-65

Температура хрупкости, С

-37

-37

-31

-37

Степень набухания в смеси 40—4

бензин – бензол (3 : 1) в течение 24 ч, %

70-80

70-75

49-52

40-44


6. Бессерные вулканизующие смеси. Механизм бессерной вулканизации
Вулканизация – технологическая операция в резиновом произ­водстве, в результате которой сырая резиновая смесь превращает­ся в резину.

Цель вулканизации состоит в том, чтобы, не изменяя физичес­кого высокоэластического состояния каучука, устранить его склонность к развитию пластических деформаций, т. е. получить полностью эластичные материалы. Сущность вулканизации со­стоит в соединении (сшивании) линейных макромолекул каучука большим или меньшим числом поперечных связей с образованием вулканизата – материала с трехмерной пространственной сеткой поперечных связей (так называемой вулканизационной сеткой).

Вулканизацию осуществляют с помощью вулканизующих аген­тов – соединений, обеспечивающих сшивание макромолекул кау­чука в пространственную вулканизационную сетку. К вулканизую­щим соединениям относятся сера и ее соединения (серная вулка­низация), органические пероксиды (пероксидная вулканизация), оксиды металлов, диамины, диизоцианаты, алкилфенолоформальдегидные олигомеры, хиноны и их оксиды или имиды, полигалогенсодержащие соединения, диазодикарбоксиэфиры и др. Вулканизация может происходить также под действием ионизиру­ющих излучений (радиационная вулканизация) и ультрафиоле­тового света (фотовулканизация). Бутадиеновые и бутадиен-стирольные каучуки подвергаются вулканизации в отсутствие вул­канизующих агентов при повышенной температуре – около 190 – 200 С (термовулканизация).

В последнее время все большее развитие получает так называе­мая бессерная вулканизация каучуков, осуществляемая с использо­ванием различных перечисленных выше не содержащих серу вул­канизующих агентов, а также фото-, термо- и радиационная вул­канизация. Выбор вулканизующего агента предопределяет тип вулканизации, строение поперечных связей и, как следствие это­го, свойства вулканизата.

Бессерная вулканизация

Пероксидная вулканизация. Вулканизация эластомеров органи­ческими пероксидами получила широкое распространение при из­готовлении резин из этиленпропиленового, бутадиеннитрильного, силоксанового каучуков и фторкаучука. В промышленности сшива­ние эластомеров проводят с использованием пероксида дикумила.

Начальной стадией процесса является распад пероксида при нагревания на свободные радикалы:

СбН5 – С (СНз)2 – О –О– С (СНз)2 – С 6Н5  2С6Н5 – С (СН3)2 – О.

С6Н5-С(СНз)2 – О   С6Н5СОСН3 +  СН3
Образующиеся при этом свободные радикалы отрывают во­дород аметиленовой группы от макромолекулы каучука по ре­акции



Макрорадикалы каучука рекомбинируют друг с другом, образуя вулканизационную сетку, в которой поперечными связями явля­ются связи – С – С –.

Радиационная вулканизация. Большая часть эластомеров под­вергается сшиванию под действием излучений высокой энергии, которые создаются быстрыми электронами, -, - и -частицами, нейтронами, рентгеновскими лучами и т. п. Эффекты, вызывае­мые излучениями разного рода, принципиально одинаковы и со­стоят в том, что при поглощении макромолекулой КаН излучения высокой энергии происходит выбивание электрона и образование иона КаН+. При дальнейшем взаимодействии этого иона с выби­тым электроном образуются макрорадикал и «горячий» атомар­ный водород по схеме




Активный водород отрывает атом водорода от соседней цепи, которая тоже превращается в макрорадикал:



Сшивание происходит при рекомбинации двух макрорадика­лов с образованием углерод-углеродной (– С – С –) поперечной связи по реакции




Под действием радиации в макромолекулах полимера возмож­но протекание и других процессов – изомеризации, циклизации, миграции двойной связи, деструкции, особенно значительной в макромолекулах, содержащих третичный атом углерода. Именно с этим обстоятельством связана невозможность радиационного сшивания бутилкаучука и полиизобутилена.

При облучении каучука в присутствии серы, являющейся ак­цептором свободных радикалов, в вулканизате образуются попе­речные связи типа –С – С– и –С – Sx – С– обусловливающие высокие технические характеристики вулканизата.
Контрольная работа №2
1. Теоретические основы старения, деструкции и стабилизации полимеров
При переработке, эксплуатации и хранении полимеры и мате­риалы на их основе подвергаются воздействию механических на­пряжений, теплоты, света, кислорода, воды, проникающей радиа­ции, агрессивных химических сред, биологическому и т. п. В ре­зультате этого происходит старение полимеров, т. е. изменение физико-механических или любых других свойств материала или изделия. Как правило, ведущую роль при старении играют хими­ческие превращения молекулярных цепей, и в первую очередь де­струкция и сшивание макромолекул.

Деструкция полимеров представляет собой разрушение макро­молекул под действием различных внешних факторов, сопровож­дающееся снижением молекулярной массы полимера в отдельных случаях вплоть до превращения его в мономер (деполимеризация).

Сшивание – соединение макромолекул, которое при старении обычно протекает путем рекомбинации или диспропорционирования образовавшихся макрорадикалов.

Наиболее часто реакции деструкции классифицируют по при­роде вызывающего их агента и характеру его воздействия на мак­ромолекулу. При этом различают термическую (развивающуюся под действием теплоты), термоокислительную (при совместном действии теплоты и кислорода), фотохимическую (под действием света), радиационную (под действием проникающей радиации), гидролитическую (под действием воды), механическую (под дей­ствием механических напряжений) деструкцию, хемодеструкцию и деструкцию, протекающую под действием биологических фак­торов (ферментных систем, микроорганизмов и т. п.). Чаще всего старение полимерных материалов происходит при совместном действии нескольких факторов. Например, при переработке поли­мер подвергается одновременно воздействию теплоты, кислорода, света и механических напряжений; при эксплуатации в обычных атмосферных условиях – действию света, теплоты, воды, агрес­сивных сред и т.п.

Механизм старения (а, следовательно, и деструкции полимеров) может быть радикальным, ионным и молекулярным. Чаще всего старение полимерных материалов в естественных атмосферных условиях (под действием теплоты, кислорода, света и т. п.), в кос­мосе и под действием радиации протекает по радикальному меха­низму. По ионному механизму происходит старение в агрессив­ных средах полимеров, содержащих в своем составе высокополяр­ные группы.

Стабилизация – повышение устойчивости полимера или мате­риала на его основе к действию различных разрушающих факто­ров в условиях переработки, хранения и эксплуатации. Основным способом стабилизации является введение в полимер специальных добавок, так называемых стабилизаторов.

Термическая деструкция (тепловое старение) – разрыв мак­ромолекул или отщепление от них боковых групп под действи­ем теплоты в вакууме или в атмосфере инертного газа, во мно­гих случаях сопровождающийся сшиванием макромолекул. Тер­мическая деструкция обусловлена увеличением при повышении температуры вероятности сосредоточения на одной из химичес­ких связей в макромолекуле энергии, достаточной для ее раз­рыва.)

Термическое старение в реальных условиях всегда сопровожда­ется окислительными процессами и является по существу термоокислительным.

Термоокислительная деструкция – разрушение материала при одновременном действии теплоты и кислорода. Причиной термо­окислительного старения является цепная реакция окисления с вырожденными разветвлениями, протекающая по радикальному механизму, возбудителем которой являются примеси – остатки инициаторов полимеризации, соединения металлов перемен­ной степени окисления (железа, меди, титана и др.), появляю­щиеся, в частности, при коррозии аппаратуры для получения или переработки полимера, легкоокисляющиеся органические вещества и т. п.

Наиболее эффективный способ защиты полимеров от термоокислительной деструкции – удаление молекулярного кислорода, а наиболее распространенный способ – введение в материал ста­билизаторов термоокислительного старения, называемых также антиоксидантами, или ингибиторами окисления, – веществ, повыша­ющих сопротивление полимеров действию кислорода.

Фотодеструкция полимеров – это разрушение макромолекул под действием света (в основном ультрафиолетовых лучей и ко­ротковолновой части видимого света). В естественных условиях фотодеструкцию полимеров вызывают солнечные лучи. Особенно интенсивно протекает фотодеструкция в присутствии кислорода, и тогда она носит название фотоокислительной деструкции. В ре­зультате фото- и фотоокислительной деструкции происходит ста­рение полимера, которое проявляется в изменении его окраски, растрескивании поверхности, изменении механических и элект­рических свойств, исчезновении блеска и т. п.

Основная реакция при фотодест­рукции – разрыв макромолекул, происходящий в том случае, если ее энергия в возбужденном под действием света состоянии оказы­вается больше энергии химической связи в полимерной цепи.

Фото- и фотоокислительная деструкция развивается по цепно­му свободнорадикальному механизму. При этом наряду с деструк­цией возможно сшивание цепей при рекомбинации образующих­ся радикалов.

Действие веществ, повышающих сопротивление полимеров действию света — светостабилизаторов, основано на физических и (или) химических процессах. Физический механизм действия связан со способностью светостабилизаторов поглощать ультра­фиолетовые лучи (так называемое экранирование) и гасить воз­бужденные состояния полимера, фотосенсибилизаторов (ве­ществ, способствующих фотодеструкции полимеров) и других ингредиентов, которые могут содержаться в полимерном матери­але. Максимальной эффективностью обладают светостабилизаторы, которые поглощают свет в той же области, что и полимер или фотосенсибилизатор; при этом вся поглощенная энергия пре­образуется в теплоту.

К наиболее эффективным светостабилизаторам полимеров от­носятся технический углерод (в количестве 2 – 5 % от массы поли­мера), эффект действия которого усиливается при одновременном использовании антиоксидантов типа дилаурилдипропионата, а применение лимитируется тем, что он придает полимерным мате­риалам черную окраску. Технический углерод не пропускает свет в массу полимера и предохраняет его поверхность от действия солнечных лучей.

Радиационная деструкция – разрушение макромолекул под действием проникающей радиации, сопровождающееся снижени­ем молекулярной массы полимера или степени сшивания макро­молекул. При радиационной деструкции почти не протекают ре­акции деполимеризации.

Способность полимеров противостоять воздействию ионизиру­ющих излучений называется радиационной стойкостью.

Механическая деструкция (механодеструкция) – уменьшение молекулярной массы полимеров при механических воздействиях, вызванное разрывами деформированных макромолекул, является одним из видов механохимических превращений полимеров.

Механическая деструкция протекает при переработке высоковязких и высокоэластичных полимерных материалов на различ­ном оборудовании, при измельчении твердых полимеров, при эк­сплуатации изделий из полимеров в условиях действия статичес­ких и динамических нагрузок, при трении, при адгезионном расслаивании и т. п.

Основная причина, вызывающая механодеструкцию, состоит в неравномерности распределения напряжений в материале по раз­личным связям и существовании вследствие этого локальных пе­ренапряженных участков макромолекул, в которых истинные на­пряжения приближаются к предельной прочности химических связей и приводят к их разрыву.

Хемодеструкция объединяет совокупность физико-химических процессов, развивающихся в полимерных материалах под влияни­ем агрессивных сред (кислот, щелочей, окислителей и т. п.).

Эффективность протекания хемодеструкции определяется со­отношением скоростей диффузии агрессивных реагентов в поли­мер и собственно химической реакции

Деструкция под действием микробиологических факторов

Старение и разрушение полимеров и материалов на их основе под действием различных биологических агентов (ферментов, плесневых грибков или бактерий) носит название биохимической коррозии (микробиологической деструкции). Оптимальной темпе­ратурой, при которой происходит быстрое развитие различных видов плесени, является 23 – 32 °С. Поэтому микробиологическая деструкция материалов наиболее опасна в районах с влажным и теплым климатом.

В результате биохимической коррозии происходит потеря мас­сы материала, ухудшаются его физико-механические свойства, меняется характер поверхности, ухудшается внешний вид, обра­зуются слизь, пятна, микротрещины, грибницы, появляется за­пах и т. п.

Многие полимеры (политетрафторэтилен, ПВХ) сами по себе нечувствительны к микробиологической деструкции. Поэтому в ряде случаев первопричиной коррозии являются содержащиеся в полимере или в материале на его основе примеси и ингредиенты, такие, как эмульгаторы, наполнители, красители, стабилизирую­щие добавки, пластификаторы и др.

Для защиты от микробиологической коррозии кроме устойчи­вых полимеров и компонентов смеси, обладающих наименьшей восприимчивостью к действию микробов, плесени, насекомых и т.п., в состав вводят специальные биохимические стабилизаторы полимерных материалов - пестициды — химические средства борьбы с вредными организмами: бактериями (бактерициды), грибами (фунгициды), клещами (акарициды), насекомыми (ин­сектициды), растениями (гербициды), моллюсками (нематоциды), слизнями (лимациды), микроорганизмами (антисептики).
2. Теоретические основы процесса проклеивания волокон дисперсиями полимеров. Практическое применение данного процесса в производстве искусственных кож. Характеристика используемого оборудования
Проклеившие (проклейка) – технологическая операция при по­лучении картонов, бумаги и т.п., состоящая в том, что дисперсия высокомолекулярного соединения смешивается с водной диспер­сией хорошо размолотых волокон и после удаления влаги связы­вает их в единый однородный нерастаскиваемый слой (холст, ма­териал); при этом полимерное связующее играет роль клея, соеди­няющего полимерные волокна в местах их контакта.

В производстве искусственных кож типа обувных картонов раз­личного вида одним из основных процессов является проклеивание кожевенных волокон различными полимерными дисперсия ми. Проклеивание сводится к двум протекающим параллельно и взаимно конкурирующим процессам гомокоагуляции и гетероадагуляции. При этом для получения высококачественного обувного картона необходимо, чтобы полимер дисперсии равномерно рас­пределялся на волокне и чтобы гетероадагуляция преобладала над гомокоагуляцией.

Проклеивание осуществляется в две стадии. Первая стадия со­стоит в тщательном перемешивании суспензии волокон с прокле­ивающим веществом (чаще всего водной дисперсией высокомоле­кулярных соединений), вторая – в закреплении проклеивающего вещества на волокне (коагуляция).

Обычно не удается строго разграничить указанные стадии, так как почти всегда при перемешивании возможна по тем или иным причинам и коагуляция дисперсии. Для достижения высококаче­ственного проклеивания необходимо стремиться (и в этом состоит задача технолога) максимально разграничить две стадии.

Первая стадия продолжается до тех пор, пока проклеивающее вещество равномерно и тщательно не перемешается с волокнис­той массой и не свяжется с поверхностью волокна в необходимом количестве.

Эта стадия зависит от агрегативной устойчивости дисперсий, которая должна быть такой, чтобы можно было смешать диспер­сию с волокнистой массой, равномерно распределить в ней и дос­тичь наиболее полного и равномерного закрепления на поверхно­сти волокон, не допуская коагуляции дисперсии вне волокна.

Основными факторами, влияющими на процесс проклеивания на этой стадии, являются:

концентрация волокна, которая не должна превышать 1 – 2 %; увеличение концентрации волокна до 6 – 8 % сопровождается на­рушением равномерности массы, появлением пучков волокон, находящихся во взвешенном состоянии и обладающих высокой сорбционной способностью по отношению к материалу дисперсии;

стабилизация волокна специально вводимыми веществами (синтетические дубители, сульфитно-спиртовая барда), предотв­ращающая их агрегирование в пучки и способствующая улучше­нию качества материала;

концентрация дисперсии (оптимальная 30 – 50 г/дм3), превы­шение которой приводит к неравномерному отложению и фикса­ции проклеивающего вещества на волокне, что сопровождается снижением качества материала;

кислотность волокнистой массы; для проклеивания дисперсии следует выбирать таким образом, чтобы рН суспензии волокна была выше рН коагуляции дисперсии, поскольку в противном случае последняя будет коагулировать сразу при соприкосновении с жидкостью, не успев равномерно распределиться в волокнистой массе и адсорбироваться на ней; чем ниже рН массы рН точки ко­агуляции, тем большая часть проклеивающего вещества коагули­рует вне волокна в грубодисперсном состоянии со всеми отрица­тельными последствиями появления грубых сгустков; чрезмерно высокие значения рН среды приводят к излишнему повышению агрегативной устойчивости дисперсии, возрастанию количества вещества, коагулирующего вне волокна, и увеличению расхода ко­агулянта;

жесткость производственной воды (обусловленная присутстви­ем солей), резко повышающая критическую концентрацию дис­персий и способствующая преждевременной коагуляции дисперсии;

температура массы и дисперсии, превышение которой нежела­тельно, так как ускоряет коагуляцию дисперсии и уменьшает вре­мя проклеивания;

продолжительность первой стадии проклеивания, которая долж­на быть минимальной, достаточной лишь для равномерного пере­мешивания и адсорбирования дисперсии на волокне;

количество волокнистой массы, с увеличением которого возра­стает продолжительность перемешивания и ухудшается эффектив­ность проклеивания, поэтому рекомендуется проклеивать массу небольшими партиями.

Вторая стадия проклеивания является наиболее ответствен­ной. Она обеспечивает коагуляцию и фиксацию проклеивающего вещества на поверхности волокон и может происходить путем как гомо-, так и гетерокоагуляции. В зависимости от того, каким об­разом производится отлив волокнистого материала (одно- или многослойным отливом), меняются требования к особенностям проведения коагуляции. Вторая стадия считается качественной и законченной в случае многослойного отлива, если все проклеива­ющее вещество полностью осело на волокне, а в случае однослой­ного отлива – не только осело, но и связало (сцементировало) от­дельные разрозненные волоконца в материал, обладающий опре­деленным комплексом свойств.

В случае однослойного отлива гомокоагуляция и гетероадагуляция (слипание проклеивающего вещества с волокном) дополня­ют друг друга, а не являются конкурирующими. Особенно важно, чтобы на определенной стадии проклеивания оба эти процесса протекали одновременно; при этом должна образоваться единая губчатая масса проклеивающего вещества.

Если гомокоагуляция отсутствует (что бывает при проклеивании некоторыми синтетическими латексами), а проклеивающее вещество обладает малой аутогезией, то агрегаты вещества, обра­зовавшиеся на волокне в результате гетероадагуляции, при после­дующем обезвоживании и прессовании полотна слабо слипаются (между собой и плохо склеивают волокна. Поэтому при однослой­ном отливе гомокоагуляция наиболее важна.

При многослойном отливе необходимо, чтобы преобладала гетероадагуляция. В этом случае проклеивание тем эффективнее и масса тем легче отливается в листы, чем меньше эффективность гомокоагуляции.

Основными факторами, играющими важную роль на второй стадии проклеивания, являются природа и характер поверхности волокон, величина и знак заряда дисперсий, рН среды.

Природа и характер поверхности волокон в первую очередь ска­зываются на эффективности гетероадагуляции через электроста­тические факторы (различие в знаке заряда волокна и дисперсии), удельную поверхность волокнистой массы (т. е. степень размола) и степень гидрофобности поверхности волокна.

По мере увеличения гидрофобности волокна можно располо­жить в следующий ряд: растительное волокно<коллагеновое во­локно, выдубленное таннидами<коллагеновое волокно хромового дубления. В такой же последовательности возрастает способность волокон к гетероадагуляции дисперсий.

Волокно хромового дубления, частицы которого заряжены по­ложительно, вызывает быструю и интенсивную гетероадагуляцию отрицательно заряженного латекса, а отрицательно заряженное растительное волокно не коагулирует эту дисперсию. Коллагеновое волокно в чистом виде не вызывает коагуляцию дисперсий, а действует на них даже стабилизирующе.

Дополнительное хромирование (методом катионного хромово­го дубления) волокна таннидного дубления способствует лучшей гетероадагуляции проклеивающей дисперсии. Жирование повы­шает способность коллагеновых волокон

вызывать необратимую адсорбцию проклеивающих дисперсий и улучшает проклеивание.

Для повышения коагуляции дисперсий и латексов в проклеива­ющую систему всегда вводят коагулирующие агенты, из которых наиболее распространенным является сульфат алюминия. Его ко­агулирующее действие основано на нарушении стабилизации дисперсии при реакции с натриевыми солями жирных кислот (мылами), создании необходимой кислотности среды вследствие наличия свободной серной кислоты, а также нейтрализации отри­цательного заряда частиц дисперсий.

Величина и знак заряда дисперсий и рН среды определяют выбор проклеивающей системы. Отрицательно заряженное волокно сле­дует обрабатывать положительно заряженными дисперсиями и наоборот: перезарядка латекса существенно улучшает проклеива­ние растительного волокна, не коагулирующего обычные отрица­тельно заряженные дисперсии. Обработка натуральных латексов катионоактивными мылами также улучшает проклеивание. Повышение величины заряда разноименно заряженных латекса и во­локна сопровождается ускорением и увеличением гетероадагуляции.

Если рН среды ниже рН коагуляции дисперсии, то ее гомокоагуляция происходит в основном вне волокна. Величина рН среды должна быть такой, чтобы взаимодействующие системы (диспер­сия и волокнистая масса) оказались заряженными разноименно и сорбционная неустойчивость дисперсии по отношению к прокле­иваемому волокну была наибольшей, но чтобы гомокоагуляция отсутствовала.

3. Подготовительные операции в производстве искусственных кож и пленочных материалов; подготовка основ искусственных кож (тканей, трикотажа, нетканой основы). Цель и характеристика технологических операций. Применяемое оборудование
Подготовительные операции являются необходимой стадией всех технологических процессов получения полимерных материа­лов и искусственных кож и полимерных пленок в том числе, кото­рая оказывает существенное, а зачастую и решающее влияние на качество готовой продукции. Целью подготовительных операций является приведение исходных компонентов (сырья и материалов) состояние, удобное для проведения последующих основных технологических процессов. К подготовительным операциям отно­сятся приемка исходного сырья, растаривание, сушка, дозирова­ние, дробление и т. д. Задача этих операций состоит в подготовке ингредиентов к транспортированию по технологической линии и в точной их дозировке при создании композиции.

Параллельно с подготовительными операциями осуществляют контроль качества сырья, а также приводят все материалы и сырье в состояние, отвечающее принятым технологическим регламен­там. Такой контроль называют входным. Он должен проводиться по основным показателям, особенно при изготовлении ответ­ственных изделий, независимо от маркировки сырья предприяти­ем-изготовителем.

При производстве искусственных кож и пленочных материалов перерабатывают полимеры различного химического состава и строения, а также большое число различных порошкообразных, твердых и жидких ингредиентов, входящих в состав полимерной композиции. Кроме того, широко используют различные ткани, трикотаж, нетканые материалы, волокна и др.

Сырье и материалы поступают на склад заводов в различном виде: каучуки и каучукоподобные материалы, отходы кожевенно­го производства, кожевенная вырубка, целлюлоза – в кипах, мас­са которых колеблется от 20 до 100 кг; полиамид в виде гранул или порошка; ПВХ в виде гранул или порошка; часть каучуков в виде латексов; полиуретаны, нитратцеллюлоза – в растворах и т. д. Ма­териалы транспортируют в мешках, цистернах, бочках, ящиках или в специальной упаковке.

Любое производство начинается с растаривания поступающих материалов и проверки их в лаборатории предприятия на соответ­ствие стандартам и техническим условиям.

У каучуков проверяют внешний вид, содержание золы, вяз­кость по Муни и потерю массы при температуре 105 °С, а у всех сыпучих компонентов — содержание воды, размер частиц, насып­ную массу и угол естественного откоса. У компонентов вулканизу­ющей группы, таких, как ускорители вулканизации (альтакс, кап-такс, тиурам и др.), определяют содержание воды и золы, темпера­туру начала плавления и размер частиц, а у серы, кроме того, кис­лотность в пересчете на серную кислоту. У мягчителей и пластификаторов – кислотное число, а у твердых мягчителей – еще и температуру размягчения; у порообразователей – газовое число и температуру разложения.

Для перемещения указанных выше материалов на предприяти­ях по производству искусственных кож и пленочных материалов широко используют пневмотранспорт. Так, порошкообразный и гранулированный технический углерод, белую сажу, мел, каолин, волокнистый наполнитель, резиновую муку, выпрессовку резины, кожевенную вырубку, титановые и цинковые белила, ПВХ, ста­билизаторы и многие другие вещества подают в подготовительное отделение пневмотранспортом со средней скоростью 15 – 20 м/мин. Однако подачу материалов таким способом выгодно осуществлять только при их расходе не менее 1 т в смену, в противном случае их доставляют со склада в сменном бункере. Если склад находится близко к подготовительному цеху, материалы подают по конвейе­ру, расположенному иногда в утепленной галерее. Если такую по­дачу осуществить трудно, то используют электрокары и лифты.

Для растаривания сыпучих компонентов, поступающих в меш­ках, используют специальную растарочную машину, представляю­щую собой шкаф с двумя отверстиями для рук и ножом для раз­резания мешков. Нож приводится в движение нажатием на пе­даль. Такие машины устанавливают над бункером или резервуа­ром, в который загружают материал.
Подготовка ткани и трикотажа
При использовании в качестве несущей основы искусственной кожи, ткани, трикотажа или бумаги, которые поставляются с со­ответствующих предприятий, подготовка сводится к визуальному просмотру поступившего со склада материала, сшиванию или склеиванию его в непрерывную ленту, глаженью (например, с по­мощью гладильных каландров), удалению дефектных участков и перемотке основы в рулон.

При необходимости основу промазывают аппретирующим или адгезионным составом. Аппретирующий состав служит для ширения, а адгезионный – как для ширения, так и для увеличения силы сцепления между основой и покрытием. Чаще всего такую операцию проводят при выпуске мягких искусственных кож с по­крытием на основе ПВХ. Рецепт такого состава адгезионной пас­ты или адгезионного слоя (в маc. ч. на 100 маc. ч. ПВХ) для про­мазки основы приведен ниже (для увеличения адгезии в рецепт Добавлены перхлорвиниловая и эпоксидная смолы):

ПВХ-Е-62П

100

Перхлорвиниловая смола

1

ДОФ

115

Эпоксидная смола ЭД-16

1

Стеарат кадмия

1

Пигменты

0,04

Промазку основы осуществляют на специальных агрегатах. Расход промазочной пасты составляет (30 ± 5) г/м2.

Подготовка трикотажа состоит в разрезании чулка и в промазке всего трикотажного полотна или кромки аппретирующей или ад­гезионной пастой. Такая промазка исключает закручивание краев трикотажа, связанное с тем, что нить, изогнутая в петлю, вслед­ствие внутренних напряжений стремится выпрямиться с краев по­лотна, и это усилие, передаваясь от одной петли к другой, приво­дит к загибанию (закручиванию) краев. Обработку кромок прово­дят раствором карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ), ПВХ в этилаце-тате или пастой, полученной на основе эмульсионного ПВХ.

Кипы трикотажа поступают со склада в виде чулка, который сшивают по концам на швейной машине 1 (рис. 1). Далее основа проходит через лотковый компенсатор 3 и передается тянульными валиками 2 на направляющую раму 4, которая расправляет трико­тажный чулок по ширине. На середину чулка по всей его длине распылителем (пульверизатором) или раклей 5 наносят раствор КМЦ или пасту на основе ПВХ-Е-62П в виде полосы шириной 20 – 25 мм.

После удаления растворителя или желирования композиции в термокамере 6 трикотажный чулок разрезают по полосе основы, пропитанной полимером, с помощью дискового ножа 7. Затем трикотажный чулок 8 разворачивают в виде полотна с обработан­ными кромками и подают на наносное устройство 9, где одна его сторона покрывается адгезионным составом. Желирование прома-зочной (адгезионной) пасты происходит в термокамере 10 при температуре 170 – 190 "С. После прохождения охладительных бара­банов 11 трикотажное полотно с обработанными кромками и на­несенным адгезионным слоем сматывается в рулон на намоточ­ном устройстве 12 и в таком виде подается на операцию дублиро­вания с ПВХ-слоем. Рабочая скорость агрегатов для подготовки трикотажа составляет в среднем 10 – 20 м/мин (максимальная – до 40 м/мин).
Р
ис. 1 схема линии подготовки трикотажа (пояснение см. в тексте)
Кроме трикотажа при получении мягких искусственных кож широко используются ткани, качество которых отражается на по­казателях физико-механических свойств и сортности готовой про­дукции. Ткань поступает в производство чаще всего в кипах. Пе­ред наложением грунта ткань на перемоточных станках сматыва­ют в рулон, очищают от сора, неочищенных и плохо очищенных нитей, устраняют мелкую шишковатость и т. д. Для производства многих видов искусственной кожи используют ткани со снятым ворсом. Для удаления с ткани ворса, шишек, утолщений применя­ют стригальные машины (рис. 2).



Рис. 2. Схема узла стригальной машины (пояснения см. в тексте)
Стригальный нож 1 вращается таким образом, что выступающие на поверхности ткани 3 волок­на, узелки и прочие дефекты захватываются и срезаются в том ме­сте, где лезвие стригального ножа 1 встречает лезвие плоского ножа 2. Стригальный и плоский ножи крепятся на подставке 4. Ткань соприкасается со специальной волосяной щеткой, вращаю­щейся навстречу движению ткани и поднимающей ворс, нити, узелки перед стрижкой. Стригальные машины имеют один или более стригальных узлов. Чаще всего используют машины с двумя стригальными узлами, которые обрабатывают поверхность ткани с лицевой и с изнаночной стороны. Удаление состриженных нитей, пуха, шишек, узелков происходит с помощью мощной вентиляционной установки.

Для окончательной очистки от посторонних включений ткань обрабатывают на пухоочистительной машине, которая представ­ляет собой чугунную раму с расположенными на ней четырьмя круглыми щетками (по две с каждой стороны ткани). Известна пухоочистительная машина, в ко­торой очистка ткани от пуха производится с помощью пламени газовой горелки. Качество тканей после такой очистки лучше, чем после обычных пухоочистительных машин.

Кроме стрижки и очистки от пуха, узелков, ворса ткани и три­котаж красят в цвет полимерного покрытия на специальных красильно-промывных агрегатах, а ткани, кроме того, еще подверга­ет влажностно-тепловой обработке (паром или водой) и процессу аппретирования раствором крахмала, карбоксиметилцеллюлозы или поливинилового спирта.

Влажностно-тепловая обработка осуществляется с целью лик­видации усадки ткани непосредственно в производстве различных видов искусственной кожи. Для этого используют сушильно-щц. рильные агрегаты или шпан-рамы. Для глаженья ткани служат специальные гладильные каландры, ширильно-цепные машины и др. После такой обработки ликвидируются замины ткани, проис­ходит ее равномерное растяжение по ширине и она плотно и ров­но сматывается в рулон. Схема подготовки ткани к производству приведена на рис. 3.



Рис. 3. Схема линии подготовки ткани к производству:

1 – кипа ткани; 2 – компенсатор; 3 – валковая ракля; 4 – шпан-рама (ширильно-сушильная камера); 5 – гладильный каландр; 6 – намоточное устройство
Со склада ткань в поддонах с помощью электропогрузчика по­дается к браковочно-мерильным машинам, на которых перед за­пуском в производство проверяется ее качество и количество. На концах каждого куска контролер ставит штамп, указывает факти­ческую меру в метрах. При соответствии качества ткани государ­ственным стандартам и при отсутствии каких-либо различий меж­ду маркировкой поставщика и фактическим промером ткань за­пускают в производство. Предварительно куски склеивают или сшивают внахлест на швейной машине в непрерывное полотно. Шов не должен иметь пропусков и перекосов, а оверлочные и стачные швы должны быть вырезаны.

После сшивания или склеивания ткань аппретируется и посту­пает на ширильно-цепную машину, схема которой приведена на рис. 4. Машина снабжена автоматом правки утка, подающим импульс на электродвигатель, который увеличивает или уменьша­ет скорость одной цепи. За счет разности скоростей цепей перекос утка исправляется. Ширильно-цепная машина состоит из трех основных участков (см. рис. 4).


Рис. 4. Схема ширильно-цепной машины:

I – участок клуппного устройства; IIучасток фиксации и сушки расширенной ткани; IIIучасток уменьшения натяжения ткани и освобождения ее от клуппов; 1 – механизм расправ­ления кромок ткани; 2 – прибор для контроля положения кромок; 3 – клуппная цепь; 4 – прибор для обнаружения перекоса цепей; 5 – п рибор, подающий сигналы на привод, изменя­ющий развод клуппных цепей
На участке I ткань захватывается клуппами, а ши­рильные рамы разводят и расширяют ее до заданного размера. На участке II расширенная ткань фиксируется и сушится. На участке III натяжение ткани постепенно уменьшается за счет некоторого уменьшения расстояния между цепями, вследствие чего устраня­ется резкая усадка ткани при ее освобождении от клуппов.

Иногда вместо процесса аппретирования для придания ткани большей эластичности уже в самом процессе ширения ее увлаж­няют паром. При необходимости подпарку ткани проводят на первом участке I, где ткань проходит над трубой с перфорирован­ной нижней поверхностью, укрепленной в чугунной коробке и закрытой стальным листом со щелью шириной около 4 мм для выхода пара.

Для плотного сматывания ткани в рулон накатное устройство снабжают ленточным тормозом, с помощью которого устанавливают плотность намотки.
Подготовка волокон

Волокна различного вида в процессе подготовки к формирова­нию нетканых материалов подвергаются очистке, рыхлению, до­зированию и смешению с целью получения однородной по соста­ву волокнистой массы, преобразующейся при последующей опе­рации чесания в ватку – прочес, которая идет на формование во­локнистого холста. Одна из возможных блок-схем подготовки волокон представлена на рис. 5. Волокна обычно поступают на производство в прессованном состоянии в кипах массой порядка 200 – 300 кг и после проверки качества в условиях лаборатории по определенным показателям (длина резки и диаметр волокон, содержание влаги и др.) кипы идут на распаковку, которая проводится вручную на площадке растаривания. В некоторых случаях (например, зимой) волокно пе­ред поступлением в производство должно вылеживаться в атмос­фере цеха в течение не менее 2 сут. Затем проводится операция рыхления волокна, основной целью которой является разволокнение скатавшегося спрессованного во­локна и рыхление волокнистой массы до постоянной плотности, что является необходимым условием точного объемного дозирова­ния различных волокон в смеске. Каждый вид волокон в смеске проходит рыхление отдельно друг от друга, при этом происходит также предварительное очищение волокна от примесей.




Рис. 5. Блок-схема подготовки волокон
Суще­ствуют различные агрегаты для проведения этой операции, прин­ципиальная схема одного из них (питателя-дозатора) представле­на на рис. 6, а.



Рис. 6. Схема питателя-дозатора (пояснения см. в тексте)
Волокно небольшими порциями подается на питающую ре­шетку 1. Количество волокна на ней регулируется специальным устройством – регулирующей доской 4, которая при перегрузке питателя отклоняется влево с помощью приспособления 2, в ре­зультате чего поступление волокон в камеру сокращается. С пита­ющего транспортера – решетки 1 волокнистая масса в прессован­ном виде подается к вертикальному колковому транспортеру 10, снабженному колками 12 или толстыми иглами. Скорость движе­ния колкового транспортера значительно превосходит скорость движения питающего транспортера 1.

Колки транспортера 10 выхватывают из прессованной массы волокон отдельные куски, размеры и количество которых регули­руются зазором 11 между колковым транспортером 10 и разравни­вающим валком 6, также снабженным колками 72 (рис. 6, б). Ве­личину зазора между колками можно регулировать, и обычно она составляет порядка 2 – 5 мм. Комочки волокон, диаметр которых оказывается больше установленного расстояния между колками, задерживаются разравнивающим валиком 6, снимаются очисти­тельным валиком 5 и сбрасываются обратно на питающий транс­портер 1. Многократное повторение операций подачи волокон и их сбрасывания приводит к разрыхлению волокнистой массы и усреднению ее плотности.

Разрыхленные комочки волокон, прошедшие через зазор меж­ду колковым транспортером 10 и разравнивающим валиком 6, удаляются с решетки съемным валиком 7, падают на колоснико­вую решетку 8 и далее на решетку 9. В машине предусмотрен спе­циальный патрубок 3 для отсоса пыли. Разрыхленные куски воло­кон затем поступают в дозатор той или иной конструкции.

Так, в агрегатах «Темафа» (Германия), работающего по описан­ному выше типу, разрыхленное волокно сбрасывается колковым транспортером 10 через впускное отверстие сразу в соединенный с ним в единую технологическую линию весовой дозатор. По дости­жении в дозаторе определенной навески волокон колковый транспортер автоматически останавливается и поступление во­локна в весовой дозатор прекращается. После прекращения по­ступления волокна створки весового дозатора открываются и на­веска волокон сбрасывается в расположенный ниже объемный дозатор, представляющий собой камеру постоянного объема, в нижней части которой находится пара питающих валков. Для поддержания в камере постоянного объема волокон она снабжена фотоэлементом.

Число дозаторов-питателей зависит от их производительности и числа разных волокон в смеске. Затем многослойная лента из слоев различных волокон подверга­ется операции замасливания для снятия статического электриче­ства методом душирования раствором замасливателя. Для замас­ливания часто используют 3%-й раствор стеарокса-6 с расходом замасливателя до 10 % от массы волокна или антистатик HANSA-12 из расчета 1 л на 100 кг волокна. Затем лента разделяется на от­дельные куски, которые пневмотранспортом подаются на смеше­ние.



Рис. 7. Схема смесителя непрерывного действия:

1 – приемный валик; 2 – секционный барабан; 3 – транспортер, совершающий возвратно-поступательное движение; 4 – съемный валик; 5 – колковый транспортер; 6 – передающий конвейер; 7 – смесительная камера
Хорошо перемешанная волокни­стая масса с колкового или игольчатого транспортера снимается либо специальным валиком, снабженным колками, либо сжатым воздухом и передается на тонкое рыхление (трепание).

Целью операции смешения является равномерное распределе­ние волокон и получение смесок определенного состава. Смеше­ние волокон производится в смесителях непрерывного действия, представляющих собой большие камеры размером, например, по площади 8x3 м и высотой до 6 м. Схема одного из типов смесите­лей непрерывного действия показана на рис. 7.

Тонкое рыхление предназначено для дальнейшего разделения клочков волокнистой массы на более мелкие структурные элемен­ты и лучшего перемешивания их между собой. Схема такого тон­кого рыхления искусственных волокон представлена на рис. 8. После тонкого рыхления волокнистая масса в виде пушистой од­нородной массы поступает на чесальную машину.

Чесание волокнистой массы предназначено для ее разъедине­ния на отдельные волокна, многократное их смешение, т.е. вырав­нивание состава материала и расчесывания с формированием ват­ки-прочеса и обеспечения равномерной и бесперебойной подачи ее на формирование волокнистого холста. При этом происходит также распрямление и параллелизация волокон и удаление сор­ных примесей.

В зависимости от природы волокон применяют различные че­сальные машины, самыми распространенными из которых явля­ются валичные и шляпочные. И те и другие имеют малую произ­водительность – от 20 до 50 кг/ч.

В производстве нетканых волокнистых холстов широко ис­пользуется шляпочная чесальная машина. Расчесывание волокон на этой машине происходит между зубьями главного барабана 3 (рис. 9) и иглами шляпок, закрепленными на шарнирной цепи 4. Подача волокон происходит с подающего конвейера /, к которому волокно прижимается валиком 2 и с помощью приемно­го барабана 9 проходит между зубьями барабана и иглами шляпок. Холст с главного барабана снимается с помощью волосяной щет­ки 8 и вакуумного барабана 5, уплотняется валиком 6 и попадает на конвейер 7. Поверхностная плотность ватки-прочеса невелика и обычно составляет от 8—10 до 11—15 г/м2. После прочеса волок­но поступает на стадию формирования волокнистого холста.



Рис. 9. Схема шляпочной чесальной машины (пояснения см. в тексте)
1   2   3



Скачать файл (647 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru