Промышленность искусственной кожи и пленочных материалов выпускает очень широкий ассортимент искусственных кож на тканевой основе, причем методика их изготовления весьма разнообразна. Изготовление искусственной кожи на тканевой основе слагается из 4 групп процессов: 1) приготовление лицевых и пропиточных смесей, 2) подготовка ткани, 3) нанесение лицевых смесей на ткань (или пропитки) и 4) закрепление покрытия и отделка.
Приготовление лицевых и пропиточных смесей. Различают два типа смесей: лицевые и пропиточные. Последние проникают в глубь ткани и осуществляют сквозное ее пропитывание. Лицевые же неглубоко проникают в ткань, и после испарения растворителя (или оплавления) образуется поверхностная пленка, сцепленная с тканью. По содержанию растворителей все эти смеси делят на 2 группы:
1) содержащие удаляемые растворители (или дисперсионную среду, как в случае латексов);
2) не содержащие удаляемых растворителей (или дисперсионной среды).
В зависимости от вида лицевой смеси или пропитки приготовление их выполняется различно. Так, при изготовлении резиновых смесей для кирзы СК, ворсита, искусственного футора вначале на вальцах смешивают каучук с ингредиентами в соответствии с рецептурой, но без серы, а затем в смесителях производится растворение пластиката в растворителе - бензине. В равномерно растворенную смесь подают серу. Концентрация смеси 30-40%. Последнее время вместо бензиновых каучуковых растворов начинают применять латексные, представляющие собой латекс (СКС-30 и ДВХБ-70) с ингредиентами. В этом случае ингредиенты замешиваются с латексом в смесителях. Производство упрощается и удешевляется, становится пожаробезопасным.
Пропиточные смеси для кирзы СК и искусственного футора отличаются в основном наличием кроме обычных составных частей резиновой смеси еще и казеина для улучшения адгезионных свойств пропитки к ткани. Казеин добавляют из расчета 10 вес. ч. на 100 вес. ч. каучука в виде 5%-ного водного раствора. Поэтому такие пропиточные растворы получили название бензо-водных.
Это отразилось и на названиях кирзы СК: различают бензо-водную и латексную.
Нитропокрытия для изготовления гранитоля, ледерина, нитроискожи состоят в основном из нитроцеллюлозы с пластификаторами и пигментами. Нитроцеллюлоза является продуктом нитрования древесной или хлопковой целлюлозы и представляет собой продукт со строением [С6Н7О2 (ONО2)3]n (содержание азота около 14,2%). Правда, нитрование не доходит до конца и практически имеют дело с продуктами, содержащими разное количество азота: пироксилином (с 12,5-13,9% азота; бездымный порох), пироколлодием (с 12-12,5% азота; применяется в медицине) и коллоксилином (с 11-12% азота). Последний нашел широкое применение для изготовления искусственной кожи, клеев (нитроклей), лаков и красок (нитролак, нитроэмаль). Чем ниже содержание азота (а точнее сказать - нитрогрупп), тем более безопасным в обращении становится материал (менее взрывоопасным). Правда, ухудшается его растворимость в ацетоне и эфирных растворителях - этилацетате, бутилацетате и др. Готовятся покрытия путем замешивания нитромастики, представляющей собой 22%-ный раствор коллоксилина с другими составными частями нитропокрытий - наполнителями, пластификаторами, пигментами - и растворителями. В качестве растворителей применяются этилацетат, бутилацетат, ацетон. Концентрация смеси - 22-25%. Имеются и другие методы изготовления этих смесей. Так, применяются более концентрированные смеси - растворы 40-50%-ные.
Гранитоль представляет собой бумазею-корд с двухсторонним покрытием состава (в вес. ч.): коллоксилина - 100, канифоли - 8, талька - 40-50, дифениламина (антистаритель) - 0,1. Тальк выступает в данном случае как наполнитель. Смесь жесткая, так как канифоль в таком количестве слабо пластифицирует и гранитоль в целом отличается значительной жесткостью и формоустойчивостью, что ценно для подносков.
Другие виды нитроискожи менее жестки, что достигается за счет несколько большого содержания пластификатора - касторового масла: 100 вес. ч на 100 вес. ч сухого коллоксилина.
Аналогичным гранитолю является мофорин (СТУ 30/123-84-62), изготовленный на основе ткани бумазеи-корд с двухсторонним покрытием композицией, состоящей (в вес. ч) из мочевино-формальдегидной смолы (100), каолина (125), латекса ДВХБ-70 (2)*. Каолин - наполнитель, а каучук цементирует всю смесь и придает материалу гибкость.
* В пересчете на сухой остаток.
Смеси на основе поливинилхлорида готовятся путем замешивания смолы с пластификаторами и пигментами.
В зависимости от типа поливинилхлоридной смолы получают пасты (с пастообразующей смолой) и набухшая крошка (с непастообразующей). Дальнейшая технология их применения будет различной.
Другие смеси (мочевино-формальдегидные, полиамидные и т. п.) готовят путем смешения соответствующих смол с ингредиентами в растворителях.
Подготовка ткани. Для изготовления искусственной кожи типа ткани с покрытием применяются разнообразные ткани, но в основном это прочные толстые хлопчатобумажные ткани, такие как кирза трехслойная (для кирзы СК, шарголина), вельветон (для ворсита), башмачная ткань, бумазея-корд (гранитоль, мофорин) и др. Ткани поступают суровые и окрашенные. Суровые ткани подвергаются стрижке и чистке, после чего окрашиваются под цвет покрытия. Разница в окраске ткани недопустима, так как при растрескивании пленки будет резко ухудшаться внешний вид материала. После окраски ткани сушатся и аппретируются (крахмальным аппретом) с нелицевой стороны для предотвращения последующей усадки материала по ширине. Кроме того, аппрет, забивая поры ткани, предотвращает сквозное проникание лицевой смеси, что важно для внешнего вида искусственной кожи.
Нанесение лицевых смесей на ткань (или пропитка). Почти каждый вид искусственной кожи на тканевой основе производится по своей особой схеме, но все же можно выделить три основные разновидности: 1) нанесение на ткань лицевой смеси, 2) сквозная пропитка, 3) сквозная пропитка с последующим лицевым покрытием.
Метод нанесения лицевой смеси на ткань имеет наибольшее распространение и производится на машинах с наносными устройствами разных конструкций, различные типы которых приведены на рис. 34.
Ракля с круглым валом (рис. 34, а) широко применяется при изготовлении искусственных кож. Примером может служить изготовление ворсита (каучуковое покрытие) на агрегате, показанном на рис. 35. Лицевая смесь наносится дважды с промежуточной подсушкой при 85-90° С. При этом растворитель - бензин - испаряется и образуется твердая эластичная пленка. В случае смесей, содержащих удаляемые растворители, целесообразно наносить их возможно более тонкими слоями, что позволяет правильно вести процесс испарения растворителей и получать пленки покрытия высокого качества. Поэтому принято наносить лицевую смесь несколькими слоями (штрихами) - до 7-10 (в случае ворсита - 2). При изготовлении гранитоля и мофорина покрытие наносится с обеих сторон ткани (двухстороннее).
Текстовинит и павинол изготовляют на агрегатах, имеющих грунтовальные станки с мягким столом (рис. 34, б), путем нанесения последовательно 2-4 штрихов. Это - АХП - агрегаты хлорвиниловых покрытий (рис. 36), отличающиеся наличием двух грунтовальных станков с мягким столом.
Благодаря сильному втиранию пасты в ткань пленка хорошо связана с тканью. Ткань с пастой далее поступает в первую термопечь, где оплавляется (желируется) при 180-200° С. После промежуточного уплотнения и калибрования по толщине пленка окончательно оформляется во второй термопечи. В задней части машины происходит тиснение рисунка на поверхности материала при соприкосновении горячей пленки с холодным (охлаждаемым водой) тиснильным валком с рисунком. Происходит резкое охлаждение пленки, она мгновенно затвердевает и рисунок четко отпечатывается.
Также высокопроизводительным является нанесение покрытия на каландарах (рис. 34, в). Валки каландра имеют температуру до 200° С, чем достигается расплавление массы, проникновение и сцепление ее с тканью.
Каландры могут работать с фрикцией и без фрикции - с разной или одинаковой скоростью валков.
Рис. 34. Схемы наносимых и пропитывающих устройств: а - ракля с круглым обрезиненным валом; б - грунтовальный станок с мягким столом; в - промазочный каландр; г - пропиточная ванна (джигер); 1 - ткань-основа; 2 - лицевая смесь; 3 - нож, втирающий смесь в ткань; 4 - обрезиненный вал; 5 - резиновый транспортер (чулок); 6 - металлические валики; 7 - валки каландра; 8 - обогреваемая полочка; 9 - металлическая ванна; 10 - пропитывающая смесь.
Рис. 35. Схема агрегата для изготовления ворсита: 1 - размоточное устройство; 2 - первая ракля; 3 - вторая ракля; 4 - сушильная камера; 5 - красильная машина; 6 - тиснильный каландр; 7 - тянульные валики; 8 - намоточное устройство.
Рис. 36. Агрегат поливинилхлоридных покрытий (АХП): 1 - размоточное устройство; 2 - грунтовальный станок с мягким столом; 3 - первая термокамера для оплавления покрытия; 4 - желировочный каландр; 5 - охладительный цилиндр; 6 - вторая термокамера; 7 - тиснильный каландр; 8 - намоточное устройство.
Если скорость одинакова, то каландр работает как обкладочный - смесь накладывается на ткань и слегка вдавливается в нее. В этом случае сцепление пленки с тканью недостаточно, при изгибах пленка может растрескиваться и отслаиваться. Таким методом получают лишь галантерейные и одежные материалы - винилит одежный и искусственную лаковую кожу (оба материала с поливинилхлоридным покрытием на основе непастообразующего поливинилхлорида). Разные скорости среднего и нижнего валков (средний движется быстрее) приводят к сильному втиранию смеси в ткань и хорошему сцеплению пленки с тканью. Но параллельно происходит сильная вытяжка и разрежение ткани, что иногда приводит к интересным явлениям: шарголин со сплошной в принципе поливинилхлоридной пленкой обладает значительной паропроницаемостью. Это говорит о том, что в результате разрежения при втирании образовались просветы - поры.
В некоторых случаях, главным образом при изготовлении искусственного футора, применяется сквозная пропитка ткани в пропиточных ваннах (рис. 34, г). Чаще всего, пропитывают ткань бензо-водными каучуковыми растворами, которые придают материалу водостойкость и повышенное сопротивление износу. При изготовлении кирзы СК комбинируют сквозную пропитку с лицевым покрытием на каучуковой основе, чем достигается ее высокая износостойкость, прочность и водостойкость.
Закрепление покрытия и отделка. После нанесения покрытия и сушки производится закрепление его и отделка, которые производятся по-разному, в зависимости от вида покрытия. Искусственные кожи с каучуковым покрытием (ворсит, кирза СК) с наносных агрегатов поступают на вулканизацию, которая производится в такого же типа сушилках, как и сушка покрытия, но при температурах вулканизации 130-140° С. Часто наносный агрегат объединяют с вулканизационной камерой, но это требует высокой организации и согласованности многих узлов агрегатов (наносного, сушилки, тиснильного каландра, вулканизационного, красилки). После завершения вулканизации покрытия (15-20 мин) оно аппретируется казеиновой краской для придания более кожеподобного вида искусственной коже.
Искусственные кожи с поливинилхлоридным покрытием (текстовинит, павинол) подвергаются иной обработке. Непористые текстовинит и павинол с машины АХП сходят с оплавленной пленкой, тисненые и нуждаются лишь в аппретировании казеиновой краской. При получении пористых текстовинита и павинола материалы поступают в промывную ванну с теплой водой (50-60° С), где из пленки покрытия вымываются кристаллы хлористого калия, на месте которых образуются сквозные поры. Затем следует сушка и аппретирование казеиновой краской. Пористость не только улучшает гигиенические свойства этих материалов, но и придает им повышенную мягкость на ощупь и кожеподобность.