Получение пленочных материалов методом промазки основы

Промазка является способом нанесения полимерных покрытий на непрерывную гибкую основу в виде растворов, жидких дисперсий или паст (пластизолей).

Следует различать основу, остающуюся в конструкции готового изделия (искусственные кожи, технические ткани, пленки с отделочными слоями и др.) при прямом способе формования, и подложку, служащую опорой промежуточного типа, на которой формуется пленка с последующим ее отделением и перенесением на основу при переносном способе формования.

В качестве основы и подложки обычно используют различные ткани, специальные сорта бумаги, нетканые материалы. В ряде случаев основой может служить полимерная пленка, как при изготовлении кинофотопленок с лаковым покрытием.

Наиболее часто в качестве пленкообразующих полимеров используют эмульсионный ПВХ (в виде паст), а также эфиры целлюлозы, поливиниловый спирт и его производные, резиновые смеси (в виде клеевых растворов) и поливинилацетат, а также латексы (водные суспензии каучуков) .

Вследствие низкой вязкости рабочих растворов и суспензий возможно нанесение тонких покрытий на большую поверхность с минимальными энергозатратами и высокой производительностью. При этом обеспечиваются частичная пропитка основы связующим и в результате лучшее сцепление с материалом основы. Степень пропитки (проникновение пропиточного состава в глубь основы) изменяется в определенных пределах: от заполнения межнитяных пространств до внедрения внутрь волокон. С увеличением глубины пропитки при прочих равных условиях повышается жесткость готового изделия, так как ограничивается подвижность волокнистых структур, возрастает прочность сцепления пленочного покрытия с основой.

Технология промазки, за исключением ряда особенностей, схожа с технологией формования пленки из раствора на подложке. Это касается как физико-химических основ пленкообразования, так и содержания основных стадий процесса, включающих: приготовление раствора (суспензии); подготовку раствора (суспензии) к формованию; нанесение пленки на основу; сушку (желатинизацию) пленки; резку и намотку материала.

Для приготовления пластизолей на основе порошкообразного эмульсионного ПВХ в качестве дисперсионной среды используется основной пластификатор (различные диалкилфталаты) в количестве 30—35% (мае.). Большое влияние на реологические свойства и жизнеспособность пластизолей оказывают вязкость пластификатора и размер зерен ПВХ, который у эмульсионного полимера изменяется от нескольких целых до нескольких десятков микрометров. Обычно пасты хранят в течение нескольких часов, если температура воздуха не превышает 23—25 °С. Повышение температуры в процессе смешения может привести к набуханию частиц ПВХ в пластификаторе, что вызывает комкование, повышение вязкости пасты, делая ее непригодной для нанесения. Приготовленные растворы и пасты подвергают деаэрации и фильтрации.

Нанесение пленки на основу может осуществляться при помощи ножевых или валковых раклей.

Ракля служит для равномерного распределения композиции на поверхности основы. Обычно ракля устанавливается стационарно, вертикально или под углом к поверхности основы. Ножевые ракли устанавливаются на твердых (рис. 6.18, а) или мягких (рис. 6.18, б) столах (прорезиненные или стальные транспортерные ленты) и над валами (рис. 6.18, в). На мягких столах получают более толстые покрытия. Утечка материала через края ленты предотвращается применением ограничительных пластин (шпателей).

На толщину наносимого покрытия оказывает влияние множество факторов: величина зазора, угол наклона ракли, ширина гребня, скорость нанесения покрытия, твердость подложки, вязкость наносимой массы и т. д.

На практике положение ракли устанавливается путем подбора после получения первых порций покрытия. Для компенсации прогиба ракли устанавливаются на подвижных регулируемых корпусах.

Рис. 6.18. Схемы работы ножевых (а, б, в) и валковых (г, д) раклей:

а — без опорной ленты; б — на транспортерной ленте; в — на валу; г — с промежуточным валом; д — с калибрующим валом;

• 1 — ракля; 2 — раствор (паста); 3 — основа; 4 — основа с покрытием;
• 5 — лента транспортера; 6 — опорный вал; 7 — прижимной вал;
• 8 — промежуточный вал; 9 — калибрующий вал

При нанесении покрытия необходимо поддерживать запас массы материала, совершающего циркулярные движения, на постоянном уровне, что обеспечит равномерность толщины покрытия.

Большое влияние на процесс оказывает скорость сдвига в зазоре между раклей и основой.

Низковязкие растворы, наносимые тонким слоем, удобнее разравнивать валковыми раклями. Для промазки применяют один или несколько валков, в последнем случае они служат также для дозирования наносимого раствора (пасты).

Грубое дозирование осуществляется поддержанием некоторого слоя материала на поверхности промежуточного вала в зависимости от скоростей его вращения и вязкости наносимого раствора (пасты) (рис. 6.18, г). Промежуточный (стальной) вал может быть гладким или рифленым, он может вращаться в направлении движения основы или в противоположном. Прижимной вал делается гуммированным. Более распространенной системой является схема с использованием калибрующего вала (гуммированного), при этом толщина покрытия регулируется зазором между калибрующим и промежуточным валами (рис. 6.18, д).

Пленкообразование происходит либо в процессе сушки (в случае применения растворов полимеров), либо при сушке с последующей желатинизацией пластизолей ПВХ, так как для уменьшения вязкости в пластизоли добавляют растворители (организоли).

Процесс желатинизации начинается при температуре выше 45.50 °С. При этом в присутствии пластификатора происходит диспергирование агломератов, а затем набухание частиц ПВХ. При температуре 100 °C частицы пластифицированного ПВХ начинают контактировать, весь пластификатор диффундирует в полимер. При увеличении температуры до 150 °C происходит плавление полимера, границы контакта набухших частиц исчезают, происходит монолитизация пленки, свойства которой после охлаждения становятся аналогичными свойствами пленок из пластикатов ПВХ.

Резка и намотка готового материала осуществляются на описанных ранее намоточных устройствах.

Рассмотрим более подробно технологический процесс изготовления искусственных кож на основе эмульсионного ПВХ (рис. 6.19).

Рис. 6.19. Технологическая схема производства искусственной кожи на основе пластизоля.

Компоненты пластизоля (порошкообразный ПВХ, пластификатор, разбавитель и др.) весовыми дозаторами и мерниками 1 подаются в смеситель лопастного типа, снабженный рубашкой для охлаждающей воды 2. Температура при смешении не должна превышать 25 °C. Через несколько часов после контроля вязкости смесь насосом подается в накопитель 3, также снабженный мешалкой. После длительного (несколько часов) хранения смеси перед ее использованием необходимо повторное перемешивание. Затем смесь фильтруется на прессфильтрах 4 и подвергается вакуумированию в деаэраторе 5, после чего подается насосом в агрегат для нанесения покрытия 6. Туда же с размоточного устройства, обеспечивающего необходимое натяжение полотна основы 8, после промывки и окрашивания поступает тканевая основа 7. Затем основа с покрытием 11 направляется в термокамеру 9, где она прогревается воздухом до температуры 100 °C. В термокамере производятся удаление растворителей и желатинизация покрытия. Затем лента поступает в уплотнительный каландр 10, охлаждаемый холодной водой. Помимо уплотнения на нем можно осуществлять тиснение полимерной пленки. Сформированная лента поступает в намоточное устройство 12, где наматывается на бобину, упаковывается и поступает на склад готовой продукции. Производительность установки 5—20 м/мин. Возможно нанесение нескольких слоев, один из которых (нижний) можно подвспенивать химическим порообразователем в дополнительной термокамере. Общая масса покрытия от 50 до 1000 г/м².