Способ получения клеящего холста

29 9/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛЕЯЩЕГО ХОЛСТА(71) Заявитель Отдел проблем ресурсосбережения АНБ, Специальное конструкторское бюро ИММС АНБ(57) 1. Способ получения клеящего холста, при котором экструдируют термопластичный полимерный материал с последующим его утонением с помощью газового потока и наслаивают полученные волокна в вязко-текучем состоянии на приемную поверхность, отличающийся тем, что расплав полимера на выходе из сопла экструдера подвергают перегреву до температуры начала процесса быстрой термодеструкции, при наслаивании на приемную поверхность формируют многослойную сетку из волокон, сплавленных в местах контактов, а количество монослоеввыбирают из условия где- плотность исходного материала, г/см 3,толщина холста, см, р - по-верхностная плотность монослоя, г/см 2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве приемной поверхности используют подложку, а многослойную сетку в вязко-текучем состоянии подвергают пла Изобретение относится к области технологии получения клеев-расплавов и может быть использовано в легкой, деревообрабатывающей и бумажной промышленности,а также при изготовлении композиционных материалов различного назначения.(73) Патентообладатель Отдел проблем ресурсосбережения АНБ , Специальное конструкторское бюро ИММС АНБстическому деформированию до необходимой толщины.(прототип). 3. Ка. РгоВо 93, , 1993. 4. Патент Великобритании 589568, 591388. 5. Патент США 2430933, 2430950, 2451678. 6. Синдеев А.А. и др. Производство материалов из расплавов полимеров аэродинамическим способом. - М НИИТЭХИМ, 1979. Вып. 15. - С. 31. 7. А.с. СССР 437323. 8. Генис А.В. и др. Технология текстильной промышленности // Известия вузов, сер., 1987.5. - С. 45-48. 9. Шустов В.П. Автореферат дис. к.т.н. Минск, 1975. 10. А.с. СССР 1434737. Развитие химии полимеров привело к созданию большой гаммы синтетических клеев на основе термореактивных материалов, различных термопластов и эластомеров. Методы изготовления клеящих составов на основе указанных материалов весьма разнооб 3 1427 1 разны. Наиболее обширная группа клеев представляет собой растворы полимеров или их смесей в органических растворителях, иногда в мономерах. Такие клеи применяются как правило в виде вязких жидкостей, а также в виде клеящих лент и пленок. Основой или подложкой для клеящих лент являются полиэтилен, целлофан, бумага, ткань,пластикаты, стеклоткань и т.п. Липкие клеи наносят на основу сухим или мокрым способом - в зависимости от состава клея. По сухому способу компоненты клея смешивают без растворителей в обычных резиносмесителях, а затем при нагревании до температуры размягчения смол наносят на подложку на каландрах. Сухой метод применяется, например, при нанесении липких клеев, содержащих синтетические каучуки. Наиболее распространено, однако, нанесение липких клеев в виде растворов. Раствор клея наносят с помощью обычных шпрединг-машин, применяемых в резиновом производстве, иногда - на поливочных машинах барабанного или ленточного типа. Так, например,изготавливают полиэтиленовую липкую ленту. Однако при всех достоинствах липких клеев они имеют существенные недостатки применение дорогостоящих растворителей, а также необходимость использования основы - наносителя клея. Кроме того, для улавливания и регенерации дорогостоящего растворителя приходится создавать сложные системы, ибо потери растворителя засоряют окружающую среду. Другую группу клеев образуют термопластичные полимеры. В нее входят композиции на основе полимеров этилена, производных акриловой и метакриловой кислот, полиамидов, производственных поливинилового спирта,полиизобутилена и различных каучуков. Клеи на основе этих полимеров применяются главным образом в виде растворов. Однако, применение растворителей и подложек - носителей клея - сопряжено с теми же вышеописанными недостатками. Более технологичны и экологически приемлемы сухие клеи на основе термопластичных полимеров - клеи-расплавы. Клеи-расплавы представляют собой не содержащие растворителей термопластичные полимерные композиции, переходящие в вязко-тягучее состояние при нагревании и быстро возвращаются в твердое состояние при охлаждении до комнатной температуры. Это свойство расплавов позволяет интенсифицировать производственные процессы склеивания. Известны клеевые композиции на основе полиэтилена и атактического полипропилена, содержащие добавку полярных веществ, например, малеинового ангидрида 4 и (или) капролактама. Для получения клея все компоненты смешивают в определенных пропорциях и подвергают смесь деформациям сдвига на обычной червячной машине. Целесообразность получения клеевой композиции на червячных машинах обуславливается возможностью получения клея в виде нитей, шнуров, лент, гранул и т.п. Некоторые американские фирмы выпускают полиэтиленовые клеи-расплавы в виде порошка (Эджилен 1) или в виде мелких крупинок шарообразной формы (Марлекс 50) фирма Мо выпускает клеи, представляющие собой тонко измельченное полиэтиленовое волокно (марок 208176 - 1, 2, 3 и 4). Склеивание этими клеями производят при нагреве шва до температуры 200 210 С с последующим наложением давления. Известны клеи-расплавы на основе полиэфиров(КР-16-20, Термодур 2007, Термодур 2000), полиамидов и сополимеров этилена с винилацетатом 3, 4, 5. Наиболее широко применяются клеирасплавы на основе полиамидов . Они имеют пониженную температуру плавления, меньшую вязкость и более высокую эластичность по сравнению с композициями на основе полиэфиров. Свойства этих клеев можно варьировать, изменяя соотношения исходных компонентов, условия процесса пластификации, а также сплавляя при высокой температуре расплавы двух полиамидов. Разработаны и выпускаются в России полиамидные клеирасплавы клей- расплав 69 Т и клей-расплав Ктилоо-. Выпускаются они в виде твердых гранул различного размера. За рубежом клеи-расплавы выпускаются фирмами О,Сеса в виде пленок,гранул, волокон и порошков. Клеи-расплавы на основе сополимеров этилена с винилацетатом обладают эластичностью,хорошей водостойкостью и высокой адгезией к тканям, резине, коже, бумаге. На основе отечественного сополимера этилена с винилацетатом(сэвилена) разработан клей- расплав, применяемый в обувной, швейной, мебельной промышленности, в машиностроении и других областях. Выпускается он в виде дисперсных частиц, пленки и гранул. За рубежом известны клеи-расплавы на основе сэвилена - клей Термо-187 фирмы Во,клей Эльвакс фирмы -Ро. Нанесение клея-расплава на изделия в плоских заготовках осуществляют валками или посредством щелевой головки на подложку-носитель в виде пленки ПВХ или текстильных холстов. Известны методы нанесения клеящего состава непосредственно на изделия или подложку пневматическим распылением. В этом случае реализуется два 5 способа укладки на поверхность склеиваемого изделия упорядоченная укладка и хаотическая. И в том и в другом случае ширину следа наносимого клея более 250 мм получить не удается 3. Все описанные способы подготовки и применения различных клеев, наряду с присущими им достоинствами, обладают и определенными недостатками требуют наличия подложки - носителя клея или специального оборудования непосредственно на рабочем месте для нанесения клея на склеи 1427 1 ваемые поверхности. Применение же клеев в виде пленок исключает возможность получения пористых склеек, что ограничивает их использование в обувной, швейной и других отраслях. Известен способ распыления термопластов на волокна и получения из них пористых материалов 6, 7, 8. Для получения материалов известным способом гранулированный термопласт переводится в расплав в виде струй и подается в поток газа. Потоком газа струи расплава вытягиваются в волокна и наслаиваются на приемную поверхность, выполненную в виде вращающегося барабана или ленты транспортера. На приемной поверхности формируется волокнистый холст. Для придания прочности сформированному холсту последний дополнительно упрочняют путем точечного термоскрепления методом горячего каландрирования, иглопробивания или проклейки волокон 8. При этом слой волокон должен быть достаточно толстым. Оборудование, разработанное для получения таких материалов, чрезвычайно сложно. Типичным представителем установок,разработанных в бывшем Союзе и за рубежом является установка для получения рулонного волокнистого материала РВМ-1. Установка РВМ-1,разработанная по ВНИИСВе, содержит загрузочный бункер, вертикальный шнековый экструдер,формирующее устройство и индивидуальными приводами дозирующих насосов, защитную обогреваемую шахту, сетчатые микрошахты, дутьевые устройства, приемное устройство, устройство для намотки нарабатываемого материала, гидростанцию, обеспечивающую возвратно-поступательное движение приемного устройства, и др. узлы. При всей сложности оборудования получить холсты, в которых волокна термически расплавлены в местах контакта весьма затруднительно, т.к. большой путь от зоны плавления до приемной поверхности и наличие на этом пути различных технологических узлов практически не позволяют осадить на приемную поверхность волокна в вязко-тягучем состоянии даже при перегреве расплава. 6 Известен 1, 2, 9, 10 более простой и менее энергоемкий способ получения полимерных покрытий, включающий операции диспергирования расплава термопласта на волокна. 7 танной для получения фильтровальных материалов, в которой распылительная форсунка была оборудована дополнительным нагревателем. Наличие дополнительного нагревателя позволяет произвести интенсивный подвод тепла и резкий подъем температуры начала процесса деструкции. В этом случае струя расплава, выходящая из сопла,потоком газа вытягивается в волокна, которые осаждаются на приемную поверхность в вязкотекучем состоянии. С одной стороны кратковременный перегрев не приводит к резкой деструкции материала, а с другой - некоторое разрушение Устройство для реализации этого способа содержит шнековый экструдер, оснащенный распылительной форсункой и нагреватель воздуха с регулятором давления. Для получения покрытий исходный термопласт в цилиндре экструдера переводится в расплавленное состояние и через сопло распылительной форсунки подается в поток нагретого газа. При этом струя расплава диспергируется на отдельные фрагменты, которые наслаиваются на обогреваемую поверхность и образуют на ней пленку покрытия. Изменяя параметры процесса распыления способ позволяет получать волокна требуемого диаметра и формировать из них фильтровальный материал. При совокупности признаков способ получения пористых материалов, описанный в работе 6,наиболее близок к заявляемому. Однако этот способ не позволяет получать холсты с высокими клеящими свойствами. Задачей предлагаемого изобретения является получение рулонного клеящего холста в виде многослойной сетки, сформированной из волокон клея-расплава, термически сплавленных между собой в местах контактов. Такая сетка может существовать без подложки - носителя даже в монослое, т.е. когда ее толщина практически равна диаметру волокон ее образующих и обеспечивать простую, прочную склейку материалов. Для достижения поставленной цели расплав термопластичного материала на выходе из сопла форсунки подвергают кратковременному перегреву до начала температуры процесса быстрой термодеструкции и полученные волокна в вязко-текучем состоянии осаждают на приемную поверхность, образуя монослои в виде сетки из волокон, термически сплавленных между собой в местах контактов,причем количество монослоев определяют равным где- плотность исходного материала, г/см 3- толщина холста, см р - поверхностная плотность монослоя, г/см 2. При необходимости волокна наносят на подложку и в вязко-текучем состоянии подвергают пластическому деформированию до необходимой толщины. Образцы клеящего холста заявляемым способом получали на установке, разработанмакромолекул и появление свободных радикалов усиливает его клеящую способность. Перегретые волокна не успевают остыть в факеле распыления,что обеспечивает их спайку в местах контактов. Кроме того, для уменьшения потерь тепла волокнами на участке полета от сопла форсунки до приемной поверхности, вокруг факела распыления формировали дополнительный поток нагретого газа, так называемый газовый тубус. С этой целью форсунка снабжена дополнительным кольцевым каналом вокруг материального сопла, через который можно подавать под давлением нагретый газ 1427 1 Приемная поверхность или формообразующее устройство установки изготовлено в виде вращающего барабана, снабженного приводом регулируемого вращения и установленного на тележке. Тележка может перемещаться по оси факела распыления ближе-дальше и совершать возвратно-поступательное перемещение в горизонтальной плоскости перпендикулярно факелу. Для получения клеящего холста предлагаемым способом применяли термопластичные клеирасплавы на основе полиамидов ПА-6 /66/ 610,ОСТ 6-05-438-83 и сэвилена марки 11908-1750, ТУ 6- 05-1636-87. Пример 1. Формирование сетки из полиамида ПА-6 /66/ 610, имеющего температуру плавления 170 С, производили при температуре по зонам плавильного цилиндра Т 1180 С, Т 2250 С,Т 3260 С. Температура распылительной форсунки- Тф 270 С. Расстояние от сопла форсунки до приемной поверхности устанавливалось равным 200 мм. Скорость вращения шнека - 24 - 26 об/мин. Напыление волокон материала производилось на вращающийся со скоростью 40 об/мин барабан манипулятора, который перемещался вдоль своей оси со скоростью 1,4 м/мин. Расплав, выходящий из сопла форсунки, подхватывался потоком газа, нагретого до тем 8 пературы 250 С и транспортировался к поверхности приемного барабана. С целью снижения тепловых потерь на участке от сопла до приемной поверхности за счет сокращения расстояния и в то же время обеспечения достаточной вытяжки формуемого волокна, потоку диспергирующего газа сообщали вращение вокруг оси. В этих условиях волокна наслаивались на поверхность барабана еще в расплавленном состоянии и в местах контактов сплавлялись между собой. Прочность спаек практически во всех случаях измерений превыша ла прочность волокон. Исследования показали, что при расстоянии меньшем, чем 200 мм, получить равномерную укладку волокон на приемную поверхность ввиду их возможного срыва с поверхности потоком газа не всегда удается, при большем снижается прочность спаек. Во всех случаях клеящий холст в виде сетки формировали за один ход приемного барабана. Средняя поверхностная плотность его составила 20 - 22 г/м 2. Диаметр полученных волокон колебался в пределах 25 - 20 мкм. Пример 2. Получение клеящего холста из сополимера этилена с винилацетатом сэвилена с температурой плавления 90 С. Для его распыления были определены температуры по зонам циТ 2200 С,Т 3230 С,линдра Т 1190 С,форсунки - Твозд 250 С. Скорость вращения барабана 40 об/мин, скорость осевого перемещения 1,2 м/мин. Поток диспергирующего газа не закручивался. Полученная сетка отличалась равномерностью укладки волокон, имеющих диаметр 25 35 мкм и стопроцентной спайкой их в местах контактов. Поверхностная плотность полученного материала за один двойной ход барабана составила 25-28 г/м 2. Исследования показали, что пористая проклейка при склеивании газопроницаемых материалов (кожи, тканей), полученными клеящими холстами независимо от прилагаемого давления,температуры и смачиваемости материала получается при условии, когда холст отвечает требованиям приведенной формулы. В этом случае при сдавливании шва до толщины, равной диаметру волокон не образуется монолитной пленки, а учитывая фактор частичного заполнения пор склеиваемых материалов гарантируется газопроницаемая проклейка даже в более тонком слое. Составитель Суханова Н.Б. Редактор Позняк В.Н. Корректор Никитина Т.Н. Заказ 2000 Тираж 20 Экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь 220072, г.Минск, проспект Ф.Скорины, 66