ОЦІНКА ЯКОСТІ АКРИЛО-НІТРОЦЕЛЮЛОЗНИХ ПОКРИТТІВ НА ШКІРІ

Е.Є..Касьян, д.т.н., професор
Київський національний університет технологій та дизайну
kee2@ukr.net

ОЦІНКА ЯКОСТІ АКРИЛО-НІТРОЦЕЛЮЛОЗНИХ ПОКРИТТІВ НА ШКІРІ

Акрилові та нітроцелюлозні полімери, що широко використовують для оздоблення шкір, є плівкоутворювачами у різних шарах покриття. Застосування акрилових плівкоутворювачів дозволяє отримати еластичні плівки з високою міцністю, видовженням та адгезією до шкіри. Однак термопластичність поліакрилатів, їх низька водостійкість потребує додаткового закріплення акрилатних покриттів, зокрема, емульсійними нітроцелюлозними лаками.
Створення акрило-нітроцелюлозних композицій на основі поліакрилатних плівкоутворювачів і нітроцелюлози дозволить формувати покриття на шкірі за методом компактного оздоблення, уніфікувати склади покривних фарб, що складають різні шари покриття, спростити виконання процесу покривного фарбування без погіршання якості покривної плівки.
Акрило-нітроцелюлозна (АНЦ) композиція створена шляхом суміщення в процесі емульгування акрилового і нітроцелюлозного плівкоутворювачів, а саме дисперсій акрилових полімерів БА і МБМ 3, широко застосовуваних у покривному фарбуванні, нітрату целюлози марки ВВ та емульгатора ОС-20 [1].
Нітроцелюлозна емульсія отримана шляхом розчинення нітрату целюлози в суміші органічних розчинників та наступного емульгування компонентів відповідного складу, %: нітрат целюлози (на суху речовину) - 7,9; суміш органічних розчинників 70,8; емульгатор ОС-20 - 2,4; вода - решта [1].
Дослідження отриманих АНЦ-композицій, вміст нітроцелюлози в котрих змінювався в межах 0...20 %, показало вплив складу компонентів на зміну фізико-механічних властивостей акрило-нітроцелюлозних плівок.
Як і очікувалось, нітроцелюлоза (НЦ) як жорсткий полімер з розривним напруженням 11,6 МПа та відносним видовженням близько 20 % спричиняє посилення міцності акрилових плівок та зменшення їх еластичності. Однак, вплив компонента НЦ в акрило-нітроцелюлозній композиції пов'язаний також з природою акрилатної складової.
При поєднанні НЦ з барвакрилом БА спостерігається утворення максимуму на кривих фізико-механічних показників. Збільшення вмісту НЦ у системі НЦБА призводить до росту показників міцності й еластичності до певного рівня, а надалі відбувається їх зниження. Ці показники набувають максимальних значень при вмісті НЦ у системі 11...14 %. При підвищенні вмісту НЦ у композиції різко падає відносне видовження плівок і при співвідношенні компонентів НЦ:БА=1:3 вони стають крихкими [2].
У випадку застосування в акрило-нітроцелюлозній композиції емульсії м'якого полімеру МБМ 3 спостерігається поступове зміцнення полімерних плівок у системі НЦМБМ-3 і ріст їх модуля еластичності при підвищенні частки НЦ в системі. Однак за абсолютною величиною показники міцності й еластичності мають нижчі, а видовження - вищі значення у порівнянні з системою НЦБА. Це можна пояснити наявністю деякого пластифікаційного ефекту нітрату целюлози м'яким полімером МБМ 3. При сполученні НЦ з твердим акрилатом БА відбувається процес орієнтаційного зміцнення полімерних плівок, що й призводить до помітного росту показників міцності й еластичності.
Фізико-механічні властивості трикомпонентних акрило-нітроцелюлозних плівок залежать як від вмісту нітроцелюлози, так і від співвідношення твердого й м'якого поліакрилату. Так, при збільшенні частки МБМ-3 в акрило-нітроцелюлозній системі максимальні значення модуля еластичності плівок при 30 %-му і 100 %-му видовженні виявляються при співвідношенні БА:МБМ 3 = 1:(0,8...1,2). При цьому їх міцність поступово знижується, а відносне видовження при розриві помітно зростає.
Подальше вивчення властивостей полімерних плівок, отриманих з трикомпонентної системи НЦБАМБМ-3 (де БА:МБМ-3=1:1 за сухими залишками) показало, що в цьому випадку на властивості готової системи впливають всі її компоненти. Поряд з орієнтаційним зміцненням полімерних плівок, що виявилось в екстремальній зміні показників міцності й еластичності, спостерігається також пластифікаційний ефект НЦ м'яким поліакрилатом, що полягає в збільшенні показника відносного видовження плівок. Слід зазначити, що максимальні значення на кривих міцності й еластичності спостерігаються при більш низькому вмісті НЦ в системі (7,5...8,5 %), у цьому ж інтервалі концентрацій досягаються досить високі значення відносного видовження при розриві [2].
Існуючі вимоги до покриття на шкірах для взуття [3, 4] передбачають формування покривної плівки з наступними характеристиками: модуль еластичності – не менше 0,2...0,25 МПа, межа міцності при розтягуванні – не менше 2,5 МПа, відносне видовження при розриві – 650...900 %. Існуючим вимогам до покриття відповідає трикомпонентна композиція НЦБАМБМ 3, що може бути використана для покривного фарбування шкіряного напівфабрикату.
Присутність у заключному шарі емульсійного покриття нітроцелюлозного компоненту дозволяє сформувати покривну плівку з високими показниками термостійкості, стійкості до мокрого тертя та забезпечити у той же час необхідні експлуатаційні й гігієнічні показники, зокрема високу адгезію до шкіри в сухому і мокрому стані, особливо після динамічних впливів, та стійкість до багаторазового вигину [5].
Розроблена технологія емульсійного оздоблення лицьового і шліфованого шкіряного напівфабрикату з використанням акрило-нітроцелюлозних композицій дає змогу отримати покриття на шкірах з необхідними експлуатаційними показниками та забезпечує виробництво готових шкір емульсійного оздоблення високої якості, характеристики яких не поступаються кращим промисловим зразкам [6].

Список використаних інформаційних джерел

1. Касьян Е. Є. Властивості акрило-нітроцелюлозних композицій / Е. Є. Касьян, Г. Г. Куришко, А. О. Григоренко // Вісник ДАЛПУ.  2000.  № 3.  С. 6164.
2. Касьян Е. Є. Властивості акрило-нітроцелюлозних композицій для оздоблення натуральних шкір / Е. Є. Касьян // Вісник КНУТД. – 2008. – С. 209212.
3. Шкіра для верху взуття. Технічні умови. ДСТУ 2726-94.  К.: Держспоживстандарт України, 1995.  14 с.
4. Касьян Е. Є. Розрахунки у шкіряному та хутровому виробництві / Касьян Е. Є.  К.: КНУТД, 2002.  308 с.
5. Екологічно орієнтовані технології виробництва шкіряних та хутрових виробів для створення конкурентоспроможних товарів: монографія: в 2 ч. Ч. I / А.Г.Данилкович, В.І.Ліщук, В.П.Плаван, Е.Є.Касьян, О.Г.Жигоцький; за ред. А.Г.Данилковича. –К.: Фенікс, 2011. – 438 с.
2. Інноваційні технології виробництва шкіряних і хутрових матеріалів та виробів : монографія / А.Г.Данилкович, І.М.Грищенко, Е.Є.Касьян та ін.; за ред. А.Г.Данилковича. –К.: Фенікс, 2012. – 344 с.