вернутся к оглавлению

вернутся
к оглавлению

 

УДК 675.92.02

Оптимизация конструкционно-технологических параметров изготовления герметизирующих искусственных кож.

А.Е.Алтунина, Н.Л.Чернова, И.К.Пигута, А.А.Колесников

Ивановский научно-исследовательский институт пленочных материалов и искусственной кожи технического назначения (ИвНИИПИК), г. Иваново .

© 1998 Институт химии растворов РАН

Получено 29.01.97 г



В настоящее время существует проблема обеспечения надежного длительного хранения дорогостоящей сложной техники при размещении ее на открытых площадках. Наиболее целесообразным решением данной задачи является применение способов полной герметизации объектов техники в чехлах из стойких к воздействию климатических факторов материалов.

Основным определяющим свойством данных герметизирующих материалов является их низкая паропроницаемость. Однако сложность поставленной задачи состоит в том, что, наряду с влагонепроницаемостью, материал должен обладать целым комплексом защитных свойств, таких как атмосферостойкость, долговечность, прочность, морозостойкость, огнестойкость, устойчивость к действию горюче-смазочных материалов (ГСМ).

Целью настоящей работы явилась разработка и оптимизация конструкции герметизирующего полимерного материала и технологии его изготовления.

В качестве пленкообразующих были исследованы поливинилхлорид (ПВХ), этилен-пропиленовый каучук (СКЭПТ-50), бутилкаучук (БК) и полиэтилен высокого давления (ПЭВД). Выбор указанных полимеров обусловлен [1] их высокой (СКЭПТ-50, ПВХ) атмосферостойкостью, низкой газопроницаемостью (БК, ПЭВД), хорошей морозостойкостью (СКЭПТ-50, БК, ПЭВД), а также относительно невысокой ценой по сравнению, например, с фторсодержащими полимерами.

Полимерные пленки изготавливались путем смешения ингредиентов и гомогенизации смеси на лабораторных вальцах с калиброванием в пленку толщиной 0,4 мм и последующим прессованием образцов. Полученные образцы были испытаны на паропроницаемость (весовым методом по ГОСТ 9507-88); определены их физико-механические показатели до и после искусственного старения (ГОСТ 8978-78). Коэффициент изменения физико-механических показателей рассчитывался как отношение конечного значения показателя после старения к его исходной величине. Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 1.

Из полученных данных видно, что пленки на основе БК и ПЭВД обладают достаточно низкой паропроницаемостью и, следовательно, могут обеспечить барьерные свойства герметизирующего материала. В то же время эти полимеры характеризуются низкой стойкостью к светотепловому старению (пленка на основе ПЭВД растрескалась после 100 часов старения, а образец на основе БК стал липким и непригодным к дальнейшим испытаниям после светотепловой обработки в течение 300 часов). Пленки на основе ПВХ и СКЭПТ-50 отличаются хорошей устойчивостью к процессам старения.

Таким образом, как и предполагалось, ни одна из рассмотренных полимерных композиций в отдельности не позволяет обеспечить необходимый комплекс альтернативных свойств. В этой связи принципиально решить данную задачу возможно путем создания многослойного материала, каждый из слоев которого несет свою функциональную нагрузку.

Учитывая эксплуатационные характеристики герметизирующих искусственных кож, была предложена к рассмотрению конструкция многослойного материала, состоящего из текстильной основы, несущей силовую нагрузку, лицевого полимерного покрытия, стойкого к воздействию атмосферных явлений, и изнаночного или промежуточного слоя, непосредственно отвечающего за герметизирующие (непроницаемость паров воды) свойства материала. При этом возможны термопластичный и эластомерный варианты исполнения данной конструкции (рис. 1)

Текстильная основа несет ответственность за устойчивость материала к действию силовых нагрузок. Среди текстильных основ предпочтение отдано полиэфирным тканям, т.к. они по ряду свойств (свето-погодостойкости, устойчивости к действию механических нагрузок) превосходят полиамидные, что особенно важно для материалов с повышенным сроком службы на открытом воздухе.

Известно [2], что при создании пленочных материалов существенную роль играет правильный выбор технологии их изготовления.

С точки зрения технологии термопластичный вариант может быть реализован каландровым и каландрово-прессовым методами. Эластомерный вариант материала реализуется каландровым и наносным (шпрединговым) способами за счет двухсторонней обкладки текстильной основы на валковом оборудовании либо послойного нанесения полимерных слоев из растворов в бензине с последующей вулканизацией.

В соответствии с вышеизложенным были отработаны технологические режимы получения материалов различной конструкции и изготовлены их экспериментальные образцы. Результаты оценки основных свойств образцов герметизирующих искусственных кож представлены в табл. 2 .

Анализ представленных данных позволяет сделать следующие выводы.

К преимуществам термопластичного варианта можно отнести простоту и экономичность способа получения материала, его высокую атмосферостойкость и стойкость к ГСМ. Недостатками являются: повышенная жесткость, низкий уровень адгезии между слоями, повышенная паропроницаемость и недостаточная морозостойкость материала.

К преимуществам эластомерного варианта следует отнести высокую морозостойкость и эластичность материала, а также близкий к заданному уровень его паропроницаемости. Недостатками эластомерного варианта являются более сложная и энергоемкая технология получения материала и необходимость использования растворителя в случае наносной технологии.

Что касается оптимизации технологических факторов, то следует отметить, что прессованные образцы материала обладают меньшим уровнем паропроницаемости по сравнению с образцами, изготовленными каландровым способом. Это, по-видимому, связано с формированием пленочного покрытия более плотной структуры и лучшим заполнением тканевой основы полимерной смесью.

Материал, сформированный по наносному (или шпрединговому) варианту, по диффузионным характеристикам несколько уступает материалу, полученному каландровым способом. Однако пересчет паропроницаемости на коэффициент паропроницаемости, учитывающий и толщину образца, показывает, что наносный вариант позволяет обеспечить более низкий уровень этого показателя (коэффициент паропроницаемости - 1,3 г.мм/м2.сут) по сравнению с каландровым способом получения искожи (коэффициент паропроницаемости - 1,6 г.мм/м2.сут.

Эта особенность может быть объяснена увеличением истинной площади контакта ткани и полимерного покрытия в случае использования полимерных клеев, а также меньшей дефектностью пленочного покрытия, получаемого путем многократного нанесения тонких штрихов полимерного клея, в результате чего происходит перекрывание нежелательных пор, образующихся в процессе формирования материала. При каландровом способе нанесение лицевого или изнаночного покрытия происходит за один штрих, и, следовательно, возможно образование большого количества микродефектов полимерного покрытия.

В то же время необходимость значительного увеличения толщины полимерного материала, получаемого по наносной технологии, существенно ограничивает использование последней в связи с ее большой энергоемкостью и экологической небезопасностью ввиду использования значительных количеств растворителей.

На основании вышеизложенного на данном этапе исследований для производственной проверки выбран эластомерный вариант материала и каландровый способ его изготовления. Осуществлен выпуск опытной партии такого варианта герметизирующего материала, результаты испытаний которого приведены в табл. 3 . Как можно видеть, по всем показателям материал соответствует предъявляемым требованиям.

Таким образом, производственная апробация процесса получения герметизирующего материала с двухсторонним эластомерным покрытием на основе бутилкаучука и этилен-пропиленового каучука показала целесообразность применения предложенной конструкции материала и технологической схемы его получения.

вернутся к оглавлению

вернутся
к оглавлению