Лако-красочные материалы — производство

В последние годы значительно расширилась новая область текстильного производства — изготовление нетканых текстильных материалов клеевым методом. В этих материалах структура соз­дается при склеивании отдельных волокон друг с другом.

Основным преимуществом производства нетканых клееных ма­териалов является высокая производительность оборудования, во много раз превышающая производительность современных ткацких станков, а также возможность создания автоматизированных по­точных линий, на которых волокнистое сырье проходит всего не­сколько стадий обработки — подготовка волокна, формирование волокнистой основы материала, склеивание волокон связующим и отделка материала [305].

Клееные нетканые материалы имеют невысокую стоимость, которая может быть еще снижена за счет применения отходов текстильного производства и непрядомых коротких волокон. Кроме того, нетканые материалы имеют небольшую плотность, регулируе­
мую пористость, достаточную износостойкость, стойки к стирке и химической чистке и т. д.

Структуры клееных нетканых материалов бывают трех типов: сегментная, агломератная и точечная (рис. 111.35). В нетканых материалах сегментной структуры основная масса связующего рас­пределена в волокнистой основе материала в виде сегментов, ко­торые находятся в ячейках, образованных пересекающимися во­локнами (рис. III.35,а). Заполнение волокнистой основы связую­щим в этом случае обычно неравномерно, так как значительное число ячеек полностью или частично затянуто пленкой связующего либо вообще не содержит связующего.

В нетканых материалах агломератной структуры связующее распределено в ‘волокнистой основе материала в’ виде случайных скоплений различной формы (рис. 111.35, б). Такие материалы по­лучаются при склеивании текстильных волокон связующими в ви­де растворов полимеров, порошков или легкоплавких волокон. В этом случае связующее распределено тоже очень неравномерно, некоторые агломераты вообще не участвуют в работе нетканого материала, так как располагаются не в местах пересечения воло­кон. Нетканые материалы агломератной — структуры имеют повы­шенную жесткость и недостаточную пористость.

В нетканых материалах точечной структуры основное количе­ство связующего распределено в волокнистой основе материала в виде отдельных точек в местах пересечения склеиваемых воло­кон (рис. 111.35, в). Такая структура отвечает наиболее рациональ­ному распределению связующего в материале с максимальной сте­пенью его полезного использования. Материалы с точечной струк­турой получаются при использовании волокон, поверхность кото­рых полностью или частично покрыта слоем легкоплавкого поли­мера; при повышенной температуре такие волокна склеиваются с образованием материала точечной структуры.

Существует семь основных способов получения клееных нетка­ных материалов: пропитка;

Бумагоделательный (мокрый) способ;

Горячее прессование;

Закрепление холста связующим с помощью вспомогательного элемента, представляющего собой материал, являющийся носите­лем. связующего;

Склеивание нитей;

Закрепление нитей связующим с помощью вспомогательного элемента;

Расщепление пленки.

Наиболее распространенные способы — пропитка, горячее прес­сование и бумагоделательный (мокрый).

Пропитка — это способ, при котором волокнистый холст про­питывают жидким связующим без использования вспомогатель­ных элементов. Способ включает следующие операции: образова­ние волокнистого холста, пропитку холста, удаление избытка свя­зующего, сушку и термообработку. При использовании каучуковых латексов термообработка необходима для вулканизации каучука. При применении термореактивных связующих с помощью термо­обработки проводится отверждение смолы. Если основой связую­щего являются термопластичные полимеры, термообраСк^тка необ­ходима для размягчения полимера и придания ему способности склеивать волокна. Существует несколько способов проПитки или введения связующего в холст — окунание, распыление жидкого связующего, набивка (тиснение) и метод нанесения связующего раклей.

Способ горячего прессования в большинстве случаев состоит из следующих операций: образование волокнистого холста, введе­ние связующего в холст и прессование холста со связующим при повышенной температуре.

Основные преимущества бумагоделательного (мокрого) спосо­ба — возможность использования оборудования бумажной про­мышленности и высокая производительность оборудования, превы­шающая производительность установок, на которых изготовляют­ся материалы другими известными способами. Низкая стоимость таких материалов позволяет применять их для изготовления изде­лий одноразового пользования.

Для производства клееных нетканых материалов применяют главным образом вискозное волокно, хлопок, а также ацетатное волокно. Перспективным является применение синтетических во­локон — полиамидных, полиэфирных, полиакрилонитрильных, не­органических и др. [310].

Основное назначение связующего состоит в том, чтобы склеить волокна с образованием единой структуры материала и равномер­но распределить между волокнами усилия, возникающие в мате­риале под действием внешних нагрузок.

В качестве связующих применяются, в частности, различные водоэмульсионные системы (термопластичные или термореактив­ные): латексы полимеров, сополимеров [306], привитых сополиме­
ров акрилонитрила, бутадиена, стирола, хлористого винила, винил­ацетата, виниловых эфиров, винилпиридина, а также полиамидов, полиэфиров и сшитых карбоксилсодержащих полимеров. Наиболее широкое применение находят бутадиен-нитрильные и бутадиен-сти — рольные латексы. Они стойки к старению и имеют высокую адге­зию к волокнам. Обычно в состав связующих на основе этих ла — тексов вводят антиоксиданты (в эмульсии) и в случае необходимо­сти — красители. Для улучшения стойкости к стирке в латексы вводят также отвердители (серу, окись цинка) и ускорители (цинк — меркаптобензотиазол). Введение 5—10 вес. ч. меламиновых смол улучшает адгезию этих латексов к синтетическим волокнам.

Использование в качестве связующих акриловых, полимеров (полиметил — и полиэтилакрилатов) обеспечивает высокую стой­кость материалов к стирке и химической чистке.

Поливинилацетат и поливинилхлорид не рекомендуется приме­нять в качестве связующих клееных нетканых материалов из-за низкой адгезйи к волокнам первого и невысокой стойкости к окис­лению второго (это обусловливает изменение цвета и со временем появление у тканей жесткости). Кроме того, ткани на поливинил — ацетатном связующем недостаточно стойки к стирке и химической чистке. /

В качестве связующих применяются также водные растворы поливинилового спирта, альгинаты, ксантогенат целлюлозы, а так­же системы, содержащие органический растворитель (обеспечи­вающие водостойкость тотового материала). В ряде случаев рас­творитель играет роль связующего. Они растворяют волокна, при­дают им липкость. В случае неорганических волокон в качестве связующих используют растворы кремнийорганических, фенольных и других термореактивных смол, обеспечивающие теплостойкость нетканых материалов.

В качестве связующих могут применяться и термопластичные волокна. При добавлении к основному волокну, имеющему более высокую температуру размягчения, они расплавляются при про­катке заготовки через горячие ролики и соединяют волокна в одно целое. Наиболее распространены волокна из ацетатов целлюлозы (темп. пл. 177 °С) и сополимера винилхлорида с винилацетатом (темп. пл. 77 °С). Используют термопластичные волокна полиэти­лена, поливинилхлорида и др. Нетканые материалы с такими свя­зующими очень дешевы; их применяют для получения декоратив­ных тканей, лент, фильтровальных материалов.

Порошкообразные смолы (термопластичные и термореактив­ные) также могут применяться в качестве связующих в нетканых материалах. Однако трудность равномерного распределения по­рошка в массе волокна ограничивает использование этого удобно — № и в принципе дешевого способа. В ограниченных масштабах сейчас применяют порошкообразные поливинилхлорид, поливинил — аЦетат, меламиновые, карбамидо — и фенолоформальдегидные смолы.

Разработан способ предварительной оценки пригодности свя­
зующих для нетканых материалов, основанный на коагуляции свя­зующих из раствора или эмульсии внутри заранее сформированно­го холста с хаотическим расположением волокон с последующим формованием под давлением [307].

Технологические требования, предъявляемые к связующему, зависят от способа изготовления нетканого материала. Так, при использовании способа пропитки волокнистых холстов связующее должно обладать хорошей пропитывающей способностью и иметь высокую адгезию к волокну. Этим требованиям отвечают каучуко­вые синтетические латексы. При производстве нетканых материа­лов способом горячего прессования с использованием твердых свя­зующих важно правильно выбрать вид связующего (порошок, легкоплавкие волокна); необходимо также, чтобы связующее об­ладало текучестью при температуре, не вызывающей заметного ухудшения свойств склеиваемых волокон.

Клееные нетканые материалы выпускаются технического и бы­тового назначения. Нетканые материалы технического назначения используются для получения фильтров, отделочных и изоляцион­ных материалов и технических салфеток. Фильтры^, изготовляе­мые из нетканых материалов, применяют для очитки воздуха (при кондиционировании, в шахтах и т. д.), топлив цл’йнсел (в ав­томобильном транспорте, авиации, сельском хозяйстве), молока, воды и агрессивных жидкостей [305]. Материалы для фильтров получают преимущественно способами пропитки или горячего прессования на основе бутадиен-нитрильного латекса СКН-40-1ГП и различных термопластичных связующих.

Нетканые материалы применяют в автомобильной промышлен­ности для внутренней отделки автомашин: спинок и подушек си­денья, салона, дверных панелей. Для этого используются материа-. лы, изготовленные из волокнистых холстов методом пропитки жид­кими связующими и горячим прессованием. Их окрашивают и дуб­лируют с полимерными пленками.

Клееные нетканые материалы успешно применяют в качестве — упаковочных материалов, обоев, брезентов, прокладок, сальнико­вой набивки, электрической изоляции, в мебельной промышленно­сти. Их используют также в медицине для изготовления перевя­зочных материалов, масок, хирургических и стоматологических тампонов, ‘халатов и фартуков.

Из нетканых материалов можно изготовлять специальную одежду одноразового пользования с хорошими десорбционными свойствами [305].

Значительное количество нетканых материалов применяют в ка­честве прокладок и подкладки, а в последнее время и для верха одежды при изготовлении швейных изделий. За рубежом из них изготовляют женские платья и юбки, мужские рубашки, детскую и спортивную одежду. Клееные нетканые материалы используют для изготовления шляп, белья, фартуков, купальных костюмов и хала­тов.

Очень эффективно применение нетканых материалов одноразо­вого пользования. Постельное белье одноразового пользования удобно для применения на железнодорожном транспорте и в боль­ницах. Полотенца, скатерти и салфетки одноразового пользования незаменимы в столовых и ресторанах. Очень удобны детские пе­ленки одноразового пользования. Такие материалы целесообразно изготовлять бумагоделательным способом с применением термо­пластичных связующих.

Клееные нетканые материалы успешно используют в обувной промышленности для изготовления верха обуви, подпятников, сте­лек и т. д. На основе таких материалов получают искусственную кожу для обуви и галантерейной промышленности. Их чаще всего изготовляют способом горячего прессования из волокнистых хол­стов с применением термопластичных связующих. В качестве лице­вого слоя исрользуют полимерные пленки.

Декоративные нетканые материалы используются для занаве­сей, драпировок и скатертей, в качестве набивки теплых одеял, матрацев и спортивных матов. Существуют ковровые изделия из нетканых материалов, получаемые приклеиванием нитей или во­локнистого толста на тканую основу.

Разрабман [308] жаростойкий нетканый материал, предназ­наченный, цйр применения в конструкциях ракетных сопел и носо­вых конусов управляемых снарядов. Новая ткань состоит из пря­дей углеродного и стеклянного волокон, соединенных связующим, содержание которого составляет 0,5—1%.

Нетканый материал из стеклянного волокна и эпоксидной смо­лы предложено использовать в конструкциях крыльев самолетов, а также для изготовления корпусов ракетных двигателей, лопастей вертолетов и обтекателей радиолокационных антенн [309].