Требования, предъявляемые к защитным покрытиям

Искусственные кожи представляют собой сложные многокомпонентные комбинированные материалы, состоящие из волокнистой основы и полимерных многослойных покрытий с различными структурой и свойствами слоев, строение которых выбирается с учетом предъявляемых к материалу требований и условий его эксплуатации. Области применения искусственных кож постоянно расширяются, что обусловлено высокой экономичностью их производства, наличием необходимых сырьевых ресурсов, значительной эффективностью применения этих материалов и изделий из них.

Полимерные покрытия являются одним из основных элементов искусственной кожи. Они в значительной мере определяют эксплуатационные свойства материалов, назначение и свойства изделий, их ассортимент. В производстве искусственных кож применяются волокнистые основы разного типа: ткани, трикотаж, нетканые материалы. Они выполняют роль гибкой подложки, на которой осуществляется процесс формирования многослойных полимерных покрытий. Волокнистая основа определяет прочность и относительное удлинение материала в целом. От вида волокнистой основы и характера взаимодействия ее с покрытием зависят жесткость и сопротивление искусственной кожи многократным деформациям. Для получения полимерных покрытий используются различные по химической природе и структуре полимеры (поливинилхлорид, синтетические каучуки, полиамиды, полиакрилаты, полиуретаны и др.). Сочетание волокнистой основы с полимерными покрытиями разной природы дает возможность получать искусственные колеи с высокими водо- и износостойкостью, мягкостью, необходимыми деформационно-прочностными, гигиеническими, теплофизическими и другими характеристиками, определяемыми назначением и условиями эксплуатации изделий.

Искусственные кожи являются сырьем для полиграфической, мебельной, кожгалантерейной, обувной, швейной, автомобильной, строительной и других отраслей промышленности.

Для систематизации искусственных кож было предложено несколько типов классификаций [1-3]. Материалы распределялись по группам, исходя из следующих признаков: тип основы, назначение, состав полимера для основного покрытия, технология нанесения полимерной пленки, структура материала. Наиболее обоснованной была признана классификация искусственных кож по типу пленкообразующего для основного покрытия с учетом структуры основы и назначения материала.

В производстве искусственной кожи формирование покрытий может осуществляться из различных полимерных композиций: растворов, расплавов и дисперсий полимеров. В зависимости от назначения материала формируются покрытия с монолитной или пористой структурой, а также многослойные покрытия с различной степенью пористости отдельных слоев. В зависимости от требований, предъявляемых к материалу, характер пористой структуры может существенно различаться по форме и размерам пор, особенностям их распределения, числу сквозных, сообщающихся пор. Так, для обеспечения хороших тепло- и влагозащитных свойств, придания материалу амортизационной способности необходимы покрытия с замкнутыми порами, а для создания оптимальной паропроницаемости, сорбционной емкости (например, в производстве искусственных кож для одежды и обуви) в покрытиях должны преобладать мелкие сообщающиеся поры.

Обычно многослойные покрытия состоят из трех слоев: основного, среднего и отделочного. Основной слой отличается более высокой эластичностью. Он формируется из композиций, проникающих в волокнистую основу на 30-50%, что обеспечивает достаточную прочность адгезионных связей покрытия с основой. Однако пропитка связующим волокнистой основы сопровождается резким торможением релаксационных процессов и возникновением внутренних напряжений. Средний слой, составляющий 40-50% от толщины многослойного покрытия, формируется из наполненных и пигментированных композиций, обеспечивающих высокие деформационно-прочностные показатели покрытий, а также стабильность их в процессе эксплуатации изделий. Отделочный слой со средней толщиной 3-5 мкм и дискретной структурой придает материалу "кожеподобность", хорошие декоративные свойства, стойкость к истиранию, механическим повреждениям, стойкость к влаге, теплу и свету.

Для получения искусственных кож в зависимости от их назначения применяются методы каландрования, каширования, ламинирования, нанесения и пропитывания и др. [2-5]. При создании искусственных кож с необходимыми гигиеническими свойствами применяются различные методы формирования пористой структуры: введение порозаполнителей, регулирование природы растворителя и полимера, спекание порошкообразных композиций.

В процессе производства и эксплуатации, а также при изготовлении изделий из искусственной кожи полимерные покрытия подвергаются тепловым, химическим и механическим воздействиям. В связи с этим при разработке требований, предъявляемых к искусственным кожам, учитывается комплекс эксплуатационных и технологических свойств материалов в зависимости от их назначения и условий переработки в изделия. К общим эксплуатационным требованиям искусственных кож различного назначения относятся: стойкость покрытий к истиранию, хорошие физико-механические показатели и устойчивость к многократному изгибу, паро- и воздухопроницаемость, оптимальные гигроскопичность, влагоотдача, сорбционная емкость, отсутствие в составе вредных токсичных веществ, хорошие декоративные показатели и кожеподобность, стабильность свойств в процессе эксплуатации. Технологическим требованиям должны удовлетворять свойства, определяющие возможность перерабатывать материал в изделия с применением той или иной прогрессивной технологии, принятой в определенных производствах (например, в обувном, швейном и др.). Требования к искусственным кожам зависят также от назначения изделий, вида основы, природы покрытия, толщины материала. В зависимости от конкретного назначения к искусственной коже могут быть предъявлены дополнительные эксплуатационные и технологические требования. Так, например, искусственные кожи для производства одежды должны обладать повышенной эластичностью, кожеподобностью, хорошей драпируемостью, высоким сопротивлением раздиру и прорыву ниточным швом, минимальной теплопроводностью, высокими морозостойкостью и теплостойкостью, способностью перерабатываться в изделия существующими современными методами кроя и скрепления деталей. Обивочные материалы для автомобильной, мебельной и других отраслей промышленности должны свариваться токами высокой частоты, быть стойкими к воздействию микроорганизмов, иметь гладкую матовую поверхность или мелкий рисунок тиснения, не поглощать пыль, быть легкомоющимися, обладать повышенными стойкостью к тепловому и световому старению или морозостойкостью (в зависимости от климатических условий эксплуатации). Искусственные кожи, предназначенные для изготовления кожгалантерейных изделий, должны имитировать фактуру натуральной кожи, отличаться высокими эластичностью, декоративными свойствами, формоустойчивостью и другими свойствами в зависимости от конкретного назначения изделий.

Применение полимеров того или иного класса для получения многослойных покрытий не может обеспечить комплекс предъявляемых к искусственным кожам технологических и эксплуатационных требований. Экономически и технически более целесообразным является использование для получения комбинированных материалов композиций, так как при этом один и тот же полимер в зависимости от способа его модификации может применяться для получения слоев, существенно различных по структуре и свойствам. Это ограничивает число полимеров, которые можно использовать в производстве искусственной кожи для получения покрытий с разным комплексом свойств.