2. Основные операции в технологии получения синтетических кож. Компоненты рецептов синтетических кож, их назначение и степень токсичности
Современного человека окружает огромное количество разнообразных товаров, изделий, материалов, полученных с использованием высокомолекулярных соединений (полимеров) - веществ с высокой молекулярной массой от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов, обладающих уникальным комплексом свойств. Соединения этого класса, а именно природные белки, составляют основу всего живого на Земле и вместе с другим природным полимером - целлюлозой издревле определяли жизнедеятельность и жизнеобеспечение человека.
Так, на заре человечества шкуры животных, а позднее и выделанная из них натуральная кожа использовались человеком для получения предметов домашнего обихода. Прогресс человечества, сопровождаемый не только возрастанием потребностей каждого человека, но и возникновением сложных экологических проблем, неизбежно привел к нехватке природного сырья, что прежде всего создало проблемы в производстве обуви и одежды. Ответом цивилизованного человека стала разработка и организация промышленного производства искусственных кож - вначале только для использования в качестве заменителей натуральных кож, а затем и для решения большого числа других задач, причем в каждом конкретном случае были получены материалы с требуемым комплексом свойств. И для создания таких материалов опять-таки были выбраны высокомолекулярные соединения, которые и определили все многообразие современных искусственных кож как сложных многокомпонентных полимерных композиционных материалов. Попытаемся дать определение таким материалам.
Искусственные кожи (ИК) - это широкий круг композиционных полимерных материалов, применяемых для изготовления обуви, одежды, головных уборов, галантерейных изделий, а также многочисленных материалов и изделий технического назначения и призванных как восполнить дефицит натурального сырья, и прежде всего натуральной кожи, так и предоставить относительно дешевые материалы для различных применений, зачастую с уникальными и специфическими свойствами.
Как следует из изложенного, искусственные кожи представляют собой сложные многокомпонентные композиционные материалы многообразного назначения и состава. Поэтому неудивительно, что создание научных основ их получения и формования изделий из них основывается на фундаментальных достижениях физики, химии и физической химии полимеров. Сегодня эта область полимерной науки и технологии продолжает активно развиваться. Полученные в настоящее время результаты позволили фактически решить глобальную задачу замены натуральных кож их искусственными аналогами, которые отнюдь не уступают первым, а при решении отдельных задач и превосходят их. Все это ведет к решению насущной экологической задачи - сохранению живой природы.2
Искусственная кожа: технология производства и качественные характеристики Прилагательное "искусственный", поначалу подсознательно ассоциировавшееся со словосочетаниями "не настоящий", "поддельный", уже давно приобрело несколько иное значение. Так, понятие "искусственная кожа" на протяжении последних десятилетий не имеет абсолютно ничего общего с понятием "продукт недостаточно высокого качества". Возникшая как заменитель кожи натуральной, поначалу искусственная кожа была призвана восполнить дефицит природного материала и одновременно значительно сократить расходы при производстве. Однако наука пошла в своих открытиях и химических опытах столь далеко, что сегодня уже сложно определить, какой материал является более качественным и более долговечным.
Искусственные кожи, отличающиеся богатством расцветок и разнообразием фактур, подчас во многих отношениях дают фору натуральным материалам.
Прежде всего, следует разобраться в том, что представляет собой искусственная кожа. Современные искусственные кожи – это полимерные материалы, сделанные без применения основы (безосновные) или же нанесенные на волокнистую основу. Причем основа эта может быть разной: тканевой, бумажной, трикотажной и даже армированной.
Кроме основы, есть еще ряд признаков, по которым классифицируют искусственные кожи. Например, по структуре они бывают пористыми или монолитными, однослойными и многослойными. Есть и так называемые "гибриды" - пористо-монолитные материалы.
Современные технологии позволяют создавать искусственные кожи, обладающие рядом специальных качеств. Стараниями химиков и физиков появились на свет морозо- и жароустойчивые материалы, водостойкие, антистатические, огнеупорные и маслобензостойкие кожи. Исходя из типа полимера, который применяется при изготовлении, различают кожи на основе полиуретана, поливинилхлорида, полиофилина и полиамида, нитроцеллюлозы и термоэластопласта, смесей различных каучуков.
Каждый из полимеров обладает характерными показателями мягкости, воздухо- и влагопроницаемости. К примеру, полиуретановые кожи считаются одними из самых перспективных: они намного легче, чем материалы из ПВХ, но при этом гораздо более устойчивы к перепадам температур и внешним воздействиям. Кожи на основе полиуретана образуют так называемые сквозные поры, позволяющие материалу "дышать". В поливинилхлориде поры замкнуты, и поэтому кожи из ПВХ не обладают достаточной паро- и воздухопроницаемостью, имеют низкую гигроскопичность.
Вообще применение популярных сегодня полимеров в изготовлении искусственных кож получило развитие в 30-е годы прошлого столетия. До этого в тех же целях использовался каучук, вначале натуральный, а позже – синтетический. Причем применение натурального каучука ведет отсчет еще со времен аборигенов Южной Америки: желающие обуться опускали ноги в сок растений, содержащих природный каучук, и получали пару оригинальных туфель.
Первыми искусственно изготовленными заменителями натуральной кожи были резины на основе природного и синтетического каучука. Но только с появлением полимеров искусственные материалы приобрели широкий спектр разнообразных качеств и, соответственно, обширную область применения.
Именно область применения искусственных кож считается основным признаком, по которому эти материалы делят на отдельные группы. Существуют кожи галантерейные, одежные, обувные, обивочные и кожи технического назначения. В свою очередь, обивочные материалы делят на облицовочные, мебельные и декоративно-отделочные. При производстве мебели искусственной кожей обивают как жесткие, так и мягкие элементы. Особо тщательно подбирают материал для изготовления мягких элементов мебели: кожа, которая будет постоянно испытывать внешнее воздействие, должна обладать дополнительными качествами – повышенной мягкостью и в то же время эластичностью.
Но существуют и общие требования к искусственной коже при изготовлении мебели – износостойкость, устойчивость к воздействию света и температурных перепадов, способность удерживать на поверхности влагу, соответствие санитарным нормам и привлекательный внешний вид.
Для моделей мягкой мебели с классической линейной конструкцией производители, как правило, используют кожу на тканевой основе. А вот для изготовления элементов произвольной, нестандартной формы применяют искусственную кожу на нетканой или трикотажной основе: она легко поддается вакуумной и тепловой обработке и принимает любую заданную форму.
При выборе искусственной кожи имеет значение также степень нагрузки на мягкую мебель. Так, в офисах и других местах, где мебель постоянно подвергается нагрузке, лучше применять для изготовления стульев и диванов материал на основе повышенной прочности. В применении к мягкой мебели для дома это требование вовсе не является обязательным, здесь скорее имеют значение показатели комфортности.
То же относится и к структуре искусственной кожи: тисненая обивка уместна в мебели для квартиры, в местах же, где мебелью постоянно пользуется большое количество людей (в барах, фитнес-клубах) гораздо более практичным будет вариант с использованием кожи с гладкой фактурой. Такой материал при загрязнении легче поддается очистке.
Производство мягкой искусственной кожи включает три основных этапа.
Сначала готовят волокнистую основу, ведь именно от ее качеств зависит, насколько прочной, эластичной и мягкой будет полученная кожа. Волокнистые основы – тканевые, бумажные, трикотажные, материалы из синтетических и натуральных волокон – приобретают дополнительные качества благодаря пропитыванию специально разработанными полимерными композициями.
На основу с применением различных технологий наносят полимерное покрытие. Его состав может варьироваться в зависимости от желаемого результата. Главное, чтобы раствор, расплав или дисперсия полимеров распределилась по основе равномерно и хорошо зафиксировалась. Известны несколько методов нанесения покрытия. Так, часто применяется сквозное пропитывание или же исключительно поверхностное проникновение. Популярен также метод пропитывания основы насквозь, а затем нанесения лицевого полимерного покрытия.
В России при производстве искусственных кож чаще всего применяют метод нанесения покрытия, при котором расплав полимера наносят на основу путем обкладочных или промазочных каландров; растворители при этом в процессе не участвуют, нанесение происходит исключительно с использованием пластических свойств полимеров. Затем полученный продукт проходит специальную обработку. Однако специалисты отмечают, что переработка полиуретана при таком способе невозможна, и это снижает конкурентоспособность полученного материала.