ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛАТЕКСОВvfjI/пУФVПод редакцией
Д.П. Трофимовича
В.А. БерестневаМосква
ООО Издательство
“НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ”
2003 г.
ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛАТЕКСОВПод редакцией Д.П. Трофимовича, В.А. Берестнева
М: ООО Издательство “Научтехлитиздат”, 2003. - 372 с.В книге приведен ассортимент выпускаемых промышленностью латексов,
рассмотрены их свойства, изложены физико-химические закономерности, ле¬
жащие в основе технологических процессов переработки латексов. Описаны
технологические процессы производства основных видов резиновых изделий
из латексов (пенорезина, маканые изделия, изделия, изготавливаемые методом
экструзии), процессы изготовления изделий и материалов с применением ла¬
тексов (ковры, нетканые клееные материалы, картон и бумага, адгезивы,
краски, антикоррозионные покрытия, искусственная и “облагороженная”
кожа и др.).Книга предназначена в качестве практического руководства для инженер¬
но-технических и научных работников различных отраслей народного хозяй¬
ства, в которых применяются латексы, а также для специалистов
промышленности, изготавливающей латексы. Она будет полезна в качестве
пособия для студентов химико-технологических вузов.ISBN-5-93728-054-7© ФГУП Научно-исследовательский
институт резиновых и латексных изделий
Предисловие.В книге “Технология переработки латексов” предпринята попытка обоб¬
щить большой экспериментальный материал и производственный опыт при¬
менения водных дисперсий полимеров - латексов при изготовлении резино¬
вых изделий, изделий текстильной и кожевенной промышленности, адгезивов,
бумаги и картона, красок, асбестотехнических изделий, антикоррозионных
покрытий и других композиционных материалов.Авторы стремились изложить, как единое целое, данные о свойствах ос¬
новных типов латексов, ингредиентах латексных композиций, физико - хими¬
ческих закономерностях процессов, лежащих в основе технологии переработ¬
ки латексов, технологии изготовления различных изделий из латексов и изде¬
лий с их применением, техники безопасности и защиты окружающей среды
при переработке латексов. Материал книги подготовлен ведущими специали¬
стами Федерального Государственного унитарного предприятия “Научно- ис¬
следовательский институт резиновых и латексных изделий”. В книге помимо
данных, опубликованных в отечественной и зарубежной литературе, исполь¬
зованы результаты исследований, проведенных авторами книги, касающиеся
пленкообразования латексов, пенообразования и стабильности латексных пен,
синерезиса гелей, сушки гелей и вулканизации.При написании книги авторы возможно не избежали ошибок и упущений.
Все замечания будут с благодарностью приняты авторами и учтены в даль¬
нейшем.Авторы книги выражают благодарность доктору технических наук, про¬
фессору Корневу А.Е. и профессору Буканову А.М. за ценные советы и заме¬
чания при обсуждении рукописи и помощь при подготовке к изданию книги.В.А. Берестнев
Д.П. Трофимович3
ВведениеСреди материалов, основу которых составляют полимеры, латексы (колло¬
идные водные дисперсии полимеров) занимают одно из первых мест по коли¬
честву возможных областей применения.Резиновые изделия (пенорезина, защитные перчатки, радиозондовые обо¬
лочки, нити, изделия медицинского и санитарно-гигиенического назначения,
спортивные изделия); изделия текстильной промышленности (ковры, клееные
нетканые материалы, прорезиненные ткани); адгезивы, пропиточные составы
для шинного корда, краски, картон, бумага, асбестовые изделия, искусственная
и “облагороженная” кожа, антикоррозионные покрытия - это далеко неполный
перечень изделий, изготавливаемых из латексов или с их применением.При применении латексов могут решаться проблемы улучшения качества из¬
делий и материалов (пропитанные латексами бумага и шинный корд, аппретиро¬
ванные латексами ковры); экологические проблемы (исключение токсичных, по-
жаро-взрывоопасных растворителей при изготовлении и применении адгезивов,
красок, покрытий); проблемы охраны труда и техники безопасности (производст¬
во защитных перчаток). С применением латексов производят изделия, которые
невозможно или нерационально изготавливать из других материалов (например
радиозондовые оболочки). Наконец, технологические процессы изготовления из¬
делий из латексов поддаются комплексной механизации и автоматизации, что
особенно важно при производстве массового вида продукции.Промышленное производство изделий из латексов началось в СССР в сере¬
дине тридцатых годов. В это время в небольших объемах начали выпускаться
некоторые резиновые и резино-асбестовые изделия, проводилась апробация
применения латексов в обувной и кожевенной промышленности.Выпуск этих изделий базировался на применении импортного натурально¬
го латекса и хлоропреновых латексов, производство которых было организо¬
вано на опытном заводе синтетического каучука в г. Ленинграде.Бутадиеновый латекс (ДАБ), промышленное производство которого было
налажено в 1938 году, применялся при изготовлении асбестовых изделий.Интенсивное развитие в СССР производства изделий из латексов и изделий
с их применением получило лишь к концу 50-х - началу 60-х годов двадцатого
столетия.Благодаря работам, выполненным в ВНИИСК им. С.В. Лебедева и в его
Воронежском филиале, в Ярославском НИИМСК, Ереванском ВНИИполимер,
ОНПО Пластполимер с участием проектных организаций, заводов синтетиче¬
ского каучука и пластмасс, машиностроительных предприятий, была по суще¬
ству заново создана отечественная промышленность синтетических латексов,
организованы специализированные цехи по выпуску товарных латексов и пре¬
кращено использование латексов-полупродуктов каучука.Началось крупнотоннажное производство бутадиен-стирольных латексов
(СКС-ЗОШХП, СКС-50 различных модификаций, СКС-65ГП), бутадиенового
карбоксилсодержащего латекса СКД-1, хлоропреновых латексов (наирит
Л-4, Л-7, ЛНТ).В последующие годы было освоено производство бутадиен 2 метил 5 ви-
нилпиридинового латекса (ДМВП-10Х), бутадиен-стирольного латекса (СКС-с)
с высоким (62...66%) содержанием сухого вещества, бутадиен-стирольных
карбоксилсодержащих (БСК-65/3; БСК-58/1\ БСК-70/2) и бутадиен-нитриль-
ных карбоксилсодержащих (СКН-40-1ГП\ БН-ЗОК-2) латексов, акрилатных
латексов, латексов на основе винилацетата, винилхлорида, винилиденхлорида.Значительным достижением были разработки и освоение производства ла¬
тексов на основе неэмульсионных каучуков: искусственный латекс бутилкау-
чука и 1-4 цис полиизопрена.Разработка и освоение новых марок латексов происходили при одновре¬
менном создании теоретических основ процессов синтеза латексов и глубоком
изучении их свойств.Освоение в промышленности производства синтетических латексов позволи¬
ло создать сырьевую базу для отечественного производства изделий из латексов
и различных изделий и материалов с их применением. Одновременно с исследо¬
ваниями, направленными на разработку технологии синтеза синтетических ла¬
тексов, развивались исследования, которые легли в основу промышленной тех¬
нологии изготовления изделий из латексов и изделий с их применением.Проблемы пленкообразования, лежащего в основе практически всех техно¬
логических процессов переработки латексов, были предметом всесторонних
исследований, проведенных в Московском институте тонкой химической тех¬
нологии им. М.В. Ломоносова под руководством С.С. Воюцкого и Д.М. Сан-
домирского и в Институте физической химии АН СССР под руководством
В.И. Елисеевой. Эти работы позволили существенно расширить представления
о закономерностях процессов пленкообразования латексов, показать взаимо¬
связь коллоидно-химических свойств латексов, свойств их полимеров и струк¬
туры латексных частиц с особенностями процесса пленкообразования.В НИИ резиновых и латексных изделий под руководством Д.М. Сандомирского,
В.В. Черной, А.А. Коротковой, а в последующие годы их учениками был проведен
комплекс физико-химических и технологических работ, которые легли в основу про¬
мышленного производства резиновых изделий из латексов.В специализированных цехах было организовано производство формовых и
неформовых изделий из пенорезины; освоено производство различных видов ма-
каных изделий, в том числе создан цех по производству высотных радиозондовых
оболочек; организовано производство нитей; освоено производство уплотнитель¬
ных паст для консервной промышленности, композиций для антикоррозионных
покрытий. В НИИ шинной промышленности под руководством Р.В. Узиной была
решена проблема повышения прочности связи обкладочных резин и корда за счет
пропитки корда композициями на основе отечественных синтетических латексов.В НИИ резиновой промышленности разработаны композиции на основе
латексов для пропитки корд-шнуров и текстильных материалов на основе хи¬
мических волокон.5
Значительный вклад в разработку технологических процессов и организацию
промышленного производства различных изделий и материалов с применением
латексов внесли: Всесоюзный научно-исследовательский институт пленочных
материалов и искусственной кожи, Всесоюзный научно-исследовательский инсти¬
тут нетканых текстильных материалов, Всесоюзный научно-исследовательский и
конструкторско-технологический институт полимерных, строительных материа¬
лов, Московский технологический институт легкой промышленности, Ленинград¬
ский технологический институт и ряд других организаций и промышленных
предприятий.В результате проведенных работ по применению латексов в различных от¬
раслях промышленности получило развитие производство ковров аппретиро¬
ванных отечественными синтетическими латексами. В кожевенно-обувной
промышленности с применением латексов было осуществлено изготовление
искусственной и “облагороженной” кожи, обувного картона, широкое приме¬
нение получили клеи на основе латексов. Организовано производство клееных
нетканых материалов с применением связующего на основе латексов. Освоено
производство красок, грунтовок, шпатлевок, композиций для покрытий, приме¬
няемых в строительстве. Значительно расширен ассортимент латексов при изго¬
товлении асбест-технических изделий, в производстве меховых изделий и в ряде
других отраслей промышленности.Развитие производства изделий из латексов в России практически приостано¬
вилось в начале девяностых годов двадцатого столетия. В последующие годы су¬
щественно снизились объемы производства этих изделий, а выпуск некоторых из
них был прекращен.В связи с распадом Союза нарушились исторически сложившиеся эконо¬
мические связи между предприятиями, резкое увеличение цен на сырье, мате¬
риалы и энергоносители сделали выпуск ряда изделий нерентабельным, не¬
продуманная таможенная политика привела к потоку на Российский рынок
импортных товаров, в том числе изготовленных из латексов или с их примене¬
нием, которые с успехом могли изготавливаться в России.Прогнозируется вместе с тем, что негативные явления в экономике России
будут преодолены. Проводимые в России экономические реформы, совершен¬
ствование налогового законодательства, изменение таможенной политики и
общее оздоровление финансового положения России создадут условия роста
промышленного производства. Подтверждением сказанного является наме¬
тившийся в конце 1999 года и начале 2000 года рост объемов производства
отдельных видов промышленной продукции. В этих условиях с определенной
вероятностью можно прогнозировать, что изделия из латексов будут вновь
востребованы и их производство получит развитие, хотя возможны существен¬
ные изменения как в ассортименте изделий, так и в объемах их производства.При этом многие виды изделий из латексов или изделий с их применением будут
по-видимому выпускаться на вновь создаваемых малых предприятиях. Организация
таких предприятий потребует подготовки соответствующих технических кадров.
Обновление кадров, очевидно, будет происходить и на ранее созданных предпри¬
ятиях по производству изделий из латексов и изделий с их применением.Между тем подготовка технических специалистов для производств, пере¬
рабатывающих латексы, практически затруднена из-за отсутствия литературы,
с достаточной полнотой обобщающей весь комплекс вопросов, связанных с
технологией переработки латексов.Изданная за рубежом в 1953 году и в переводе с английского изданная в
СССР в 1962 году книга Р.Дж. Нобля “Латекс в технике”, хотя и достаточно
подробно освещает области применения латекса и технологические процессы
изготовления различных изделий из латекса и изделий с их применением, зна¬
чительно устарела. Это прежде всего касается применения синтетических ла¬
тексов, прогресс в производстве и применении которых существенно изменил
сырьевую базу производства изделий из латексов и изделий с их применением.С исчерпывающей полнотой вопросы технологии переработки латексов из¬
ложены в монографии Блекли “Высокополимерные латексы” (D.C. Blachley,
“High Polymer Latices”, London, 1966), а также в книге “Полимерные латексы и
их применение” под редакцией К.О. Калверта (“Polymer Latices and their Appli¬
cations”, London, 1982). К сожалению эти книги не переведены на русский
язык, имеются в России в ограниченном числе экземпляров и практически не¬
доступны широкому кругу читателей.Книги “Коллоидная химия синтетических латексов” А.В. Лебедева (Л.: Химия,
1976), “Очерки коллоидной химии синтетических латексов” Р.Э. Неймана (Воро¬
неж: ВГУ, 1980), “Полимеризационные пленкообразователи” под редакцией
В.И. Елисеевой (М.: Химия, 1971) и “Полимерные дисперсии” В.И. Елисеевой
(М.: Химия, 1980) в основном посвящены теоретическим вопросам поведения
латексов и лишь косвенно содержат практические рекомендации по переработке
латексов. Существенно более обстоятельные сведения о технологии переработки
латексов содержатся в книге Л.Н. Ерковой и О.С. Чечик “Латексы” (Л.: Химия,
1983). Наряду с подробным рассмотрением свойств латексов, способов их изго¬
товления, ассортимента изготавливаемых латексов и их технических характери¬
стик, авторы изложили основные направления переработки латексов. Кратко опи¬
сана технология получения пенорезины, маканых изделий, пропитки шинного
корда, производства клееных нетканых материалов. Приводятся данные о произ¬
водстве обувных и тарного картонов, асбестотехнических изделий, клеевых ком¬
позиций, связующих для покрытий. Однако сами авторы указывают, что в книге
приведены в основном принципы переработки латексов и не затронуты сущест¬
венные детали конкретных технологических процессов.Определенные сведения о технологии переработки латексов можно найти в об¬
зорах ЦНИИТЭНефтехима, в сборниках трудов Всесоюзных латексных конфе¬
ренций, специальных отраслевых журналах и другой специальной литературе.
Однако содержащиеся в этих литературных источниках рекомендации разрозне¬
ны, как правило слишком кратки и их использование естественно вызывает опре¬
деленные трудности. Предлагаемая книга “Технология переработки латексов”
в определенной степени позволит восполнить крайне ограниченную в России
литературу, касающуюся технологии изготовления изделий из латексов. В книге
обобщен отечественный и зарубежный опыт производства изделий из латексов и
не только освещен достигнутый технический уровень производства, но и на при¬
мере некоторых видов изделий показаны возможные пути совершенствования
технологических процессов переработки латексов.В главе 1 “Латексы" рассматриваются основные коллоидно-химические
свойства латексов, определяющие их поведение в процессе переработки. При¬
водятся ассортимент латексов, выпускаемых в России и СНГ, и их техниче¬
ские характеристики. Анализируются возможные последствия отклонений
показателей латексов от регламентированных норм при проведении техноло¬
гических процессов изготовления изделий.В главе 2 “Латексные композиции” дан перечень основных ингредиентов,
применяемых в латексных композициях. Описываются технология и применяемое
оборудование при изготовлении дисперсий, эмульсий, растворов ингредиентов
латексных композиций. Изложены основные принципы изготовления латексных
композиций. С учетом специфических свойств латексов и компонентов латексных
композиций (наличие коагулюма, способность образовывать пленки, ценообразо¬
вание и др.) даются рекомендации по оборудованию, насосам, арматуре.В главе 3 “Физико-химические основы технологических процессов перера¬
ботки латексов” обобщены результаты исследований физико-химических
процессов, происходящих на основных технологических стадиях изготовления
изделий из латексов или изделий с их применением; пленкообразование, сине-
резис, сушка, вулканизация, пенообразование.В главе 4 “Производство резиновых изделий из латексов” описываются
технологические процессы изготовления изделий из пенорезины, производства
маканых изделий (перчатки, оболочки, изделия санитарии и гигиены), изго¬
товления изделий методом экструзии латексных композиций (резиновые нити,
трубки).В главе 5 “Производство материалов и изделий с применением латексов”
приводятся данные о применении латексов и технологических параметрах их
переработки при производстве изделий текстильной промышленности (ковры,
нетканые клееные материалы, пропитка, покрытие, дублирование тканей), бу¬
маги и картона, асбесто-технических изделий, а также при изготовлении адге¬
зивов, красок, антикоррозионных и латексно-цементных композиций.В заключительной шестой главе книги в обобщенном виде приведены дан¬
ные по технике безопасности и защите окружающей среды при переработке
латексов.
BJJ. Кузнецов, Д.П. ТрофимовичГлава 1. ЛатексыСовременный ассортимент латексов насчитывает сотни наименований. По¬
этому были предложены различные способы их классификации.В мировой практике наибольшее распространение получили два вида клас¬
сификации: 1) по происхождению или методам производства и 2) по химиче¬
ской природе полимера.В первом случае латексы подразделяют на натуральные, синтетические и
искусственные. К этому виду классификации, как самостоятельный класс,
весьма условно, можно отнести также модифицированные латексы.Товарные натуральные латексы представляют собой концентраты млечного
сока каучуконосного растения (в основном, бразильской гевеи), содержащие60...75% сухого вещества и специальные вещества, предохраняющие латекс от
самопроизвольной коагуляции, развития бактериальных процессов и обеспе¬
чивающие возможность его длительного хранения. Полимер натурального
латекса представляет собой 1-4 цис полиизопрен.Синтетические латексы - это продукты эмульсионной полимеризации дие¬
новых углеводородов и их сополимеризации с виниловыми углеводородами.
Синтетические латексы являются самым многочисленным по ассортименту
классом.Искусственные латексы представляют собой водные дисперсии на основе
неэмульсионных каучуков. Основной способ их изготовления состоит в эмуль¬
гировании в воде раствора каучука с последующей отгонкой растворителя и
концентрированием полученной дисперсии.Модифицированными являются натуральные, синтетические и искусстве-
ные латексы, подвергнутые той или иной обработке, в результате которой су¬
щественно изменяются свойства полимера латекса и его коллоидно-химичес¬
кие характеристики. К числу модифицированных могут быть отнесены галоге-
нированные латексы, латексы, вулканизация полимера которых осуществля¬
лась на стадии латекса, а также латексы, к полимеру которых осуществлялась
прививка мономера.Значительно большую информацию о свойствах латекса и возможных об¬
ластях его применения несет классификация по химической природе полимера
латекса. В соответствии с этой классификацией латексы в зависимости от
химического состава полимера подразделяют на бутадиен-стирольные,
бутадиен-нитрильные, хлоропреновые, акрилатные и т.д. Промышленностью
выпускаются также латексы тройных и четверных сополимеров, при
получении которых ведут одновременно или.поочередно полимеризацию трех
или четырех мономеров различной природы. Среди латексов тройных
сополимеров главное место занимают латексы, полимер которых содержит
карбоксилсодержащий сомономер, обычно метакриловую кислоту (МАК).9
Известна также довольно условная классификация латексов по различию
физических свойств полимера. В этом случае латексы делятся на две большие
группы: 1) латексы каучуковые (дисперсной фазой является эластомер) и 2)
латексы пластиков (дисперсная фаза имеет свойства пластиков).Ниже рассматриваются, в основном, латексы, дисперсной фазой которых
является эластомер.1.1.	Свойства латексовСуществуют пять основных фундаментальных характеристик латексов, ко¬
торые определяют особенности их коллоидно-химических свойств, оказывают
влияние на технологические свойства латексов в процессах их переработки и,
наконец, определяют свойства изделий и материалов, изготовленных с приме¬
нением латексов. К таким характеристикам латексов относятся: размер частиц
и их полидисперсность; состав компонентов водной фазы; особенности по¬
верхности раздела полимер-вода; свойства полимерной фазы; содержание в
латексе полимерной фазы.1.1.1.	Размер частиц и их полидисперсностьДиаметр частиц большинства синтетических латексов лежит в пределах от30...50 нм до 200...300 нм. Диаметр частиц натуральных и искусственных ла¬
тексов может достигать 600... 1000 нм. Латексы являются полидисперсными
системами. Характерная кривая распределения частиц латекса по размерам
представлена на рис. 1.К Применяя специальные условия полимеризации, мо¬
гут быть получены монодисперсные латексы. Однако их применение ограни¬
чено, в основном, исследовательскими работами.Рис. 1.1. Типичное распределение частиц по размерам: d„ - среднечисленный
диаметр; dm - среднемассовый диаметр; d„ - среднеобъемно-поверхностный
диаметр10
Степень полидисперсности зависит от метода и условий изготовления ла¬
текса. Полидисперсность натуральных и искусственных латексов значительно
выше, чем у латексов, полученных эмульсионной полимеризацией. При пе¬
риодической схеме эмульсионной полимеризации, в отличие от непрерывной
схемы, латексы характеризуются более узким распределением частиц по раз¬
мерам. Применяемый при получении некоторых латексов процесс агломера¬
ции их частиц приводит одновременно к увеличению полидисперсности. Из-за
полидисперсности латексов можно говорить лишь о среднем значении диа¬
метра частиц.Существуют несколько способов усреднения, среди которых наиболее час¬
то используются следующие:
средне-численный диаметргде п, - число частиц с размером df,
средне-массовый диаметрсредне-объемно-поверхностньш диаметрУказанные средние значения диаметра частиц одного и того же образца ла¬
текса не равны (dn < d,„ < dvs), а их различие косвенно характеризует степень
полидисперсности.Размер частиц латексов определяет многие их свойства, в т. ч. реологиче¬
ские, оптические, агрегативную устойчивость, характер пленкообразования и
структуру пленок. Вместе с тем влияние размера частиц латекса на его
коллоидные и технологические свойства неоднозначно и должно
рассматриваться в комплексе с другими характеристиками латекса, такими как
состав водной фазы, особенность поверхности раздела полимер-вода,
содержание полимера в латексе и его свойства.1.1.2.	Водная фазаВодная фаза синтетических и искусственных латексов содержит, как пра¬
вило, следующие компоненты: эмульгаторы, электролиты, вещества, влияю¬
щие на pH водной фазы.Роль эмульгатора состоит в обеспечении стабильности латекса как колло¬
идной системы.Обеспечивая достаточную устойчивость латекса на стадии получения,
транспортировки и хранения, тип эмульгатора и его содержание вместе с тем
должны позволять осуществлять дестабилизацию латекса при его переработке.11
Эмульгаторы представляют собой поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Подавляющее большинство синтетических и искусственных латексов, выпус¬
каемых промышленностью, стабилизованы анионоактивными ПАВ. Анионо¬
активные ПАВ сообщают частицам латекса отрицательный заряд* Среди этих
эмульгаторов наибольшее распространение получили соли карбоновых и смо¬
ляных кислот общей формулой RCOOM, где R - углеводородный радикал, яв¬
ляющийся гидрофобной частью молекул, а М - катион, дающий растворимые
в воде основания, на практике это К+, Na+, NH/. В отечественной промышлен¬
ности при получении латексов используются соли синтетических жирных ки¬
слот с целевой фракцией Сю-С13 и C10-Ci6, олеат калия, а также соли смоляных
кислот (диспропорционированная канифоль). Указанные эмульгаторы эффек¬
тивны при величине pH = 9... 11. В широком диапазоне значений pH водной
фазы могут быть использованы эмульгаторы на основе алкиларилсульфо-
натов. Так при получении карбоксилсодержащих латексов, полимеризация
которых осуществляется в кислой среде, в отечественной промышленности
применяют эмульгатор сульфанол НП-3 (алкилбензолсульфонат натрия
CnH2n+iC6H4S03Na, гдеп = 10... 12).При синтезе латексов в полимеризационные системы в небольших количе¬
ствах вводят лейканол (диспергатор НФ) - продукт конденсации (3-нафталин-
сульфокислоты с формальдегидомвыполняющий роль диспергатора и дефлокулирующего агента. Для отдель¬
ных, специальных применений, где от латекса требуется устойчивость к ки¬
слой среде, а также устойчивость по отношению к многовалентным ионам ме¬
таллов, используются латексы, полученные с применением катионоктивных
эмульгаторов. Последние сообщают частицам латекса положительный заряд.Несмотря на ряд преимуществ, латексы, полученные с применением кати-
он-активных эмульгаторов, имеют ограниченное распространение и промыш¬
ленностью России не производятся.При полимеризации для снижения вязкости латекса вводят небольшое ко¬
личество электролита. В случае анионоактивных эмульгаторов это соли ще¬
лочных металлов.Регулирование pH синтетических латексов, показателя определяющего ус¬
тойчивость латекса к ряду воздействий, осуществляется в процессе полимери¬
зации введением в исходную водную фазу щелочи или кислоты. Для этой же
цели могут быть также использованы буферные соединения, например, три-
натрийфосфат.Водная фаза натуральных латексов имеет весьма сложный химический со¬
став. Основными компонентами являются белки и продукты их разложения,
соли жирных кислот, ряд органических и неорганических солей. В концентра¬
тах натуральных латексов были обнаружены 14 анионов, в том числе карбона¬
ты и фосфаты. Преобладающими катионами являются ионы аммония NH/ и
калия К+, содержатся также в микроколичествах катионы магния, меди, железа.12
Подробные сведения о составе водной фазы натуральных латексов приве¬
дены в работах [1,2].В натуральных латексах, концентрированных методами центрифугирова¬
ния и сливкоотделения, высокое значение pH ~ 10... 12 обеспечивается за счет
применения аммиака, выполняющего роль консерванта, предотвращающего
развитие бактериальных процессов. Некоторые типы концентратов натураль¬
ного латекса, полученных методом упаривания, содержат гидроокись калия.
Величина pH этих латексов также лежит в пределах 10... 12.1.1.3.	Поверхность раздела полимер-водаКакими бы не были закономерности процесса получения латекса, он за¬
вершается образованием дисперсной коллоидной системы, полимерные части¬
цы которой имеют на своей поверхности стабилизирующий, адсорбционный
слой эмульгатора. Адсорбционная насыщенность эмульгатором частиц синте¬
тических латексов может лежать в пределах от 10 до 100%, но, обычно, со¬
ставляет 30...70%. Насыщенность частиц искусственных латексов, как прави¬
ло, составляет 100%. При дополнительном введении эмульгатора в латекс, -
частицы которого ненасыщены, происходит дальнейшая адсорбция эмульгато¬
ра на поверхности частиц. В пределе наступает полное насыщение поверхно¬
сти латексных частиц эмульгатором, а его концентрация в водной фазе в этом
случае соответствует критической концентрации мицеллообразования (ККМ).
Однако, если природа дополнительно вводимого эмульгатора отличается от
природы эмульгатора уже присутствующего в латексе, может происходить
вытеснение с поверхности частиц одного эмульгатора другим.Количество адсорбированного на поверхности частиц эмульгатора и сво¬
бодного эмульгатора в водной фазе латекса зависит от ряда факторов:•	суммарной поверхности частиц латекса, которая определяется степенью
дисперсности полимера и его концентрации в латексе;•	величины молекулярной площадки эмульгатора в насыщенном адсорб¬
ционном слое, зависящей от молекулярной структуры, адсорбционной актив¬
ности эмульгатора и природы полимера латекса [3];•	значения ККМ эмульгатора в водной среде.Химическая природа и структура адсорбционного слоя на поверхности час¬
тиц латекса, как будет показано ниже, определяют многие коллоидно¬
химические и технологические свойства латекса. Здесь же отметим, что влия¬
ние адсорбционного слоя на коллоидно-химические и технологические свой¬
ства латекса обусловлено, с одной стороны, тем, что адсорбция на поверхно¬
сти частиц эмульгатора сообщает частицам полимера латекса заряд (в случае
анионоктивных ПАВ - отрицательный), а, с другой стороны, наличием гид-
ратной оболочки, образующейся вследствие гидратации молекул и ионов
эмульгатора, адсорбированного на поверхности частиц.В латексах, полимер которых содержит функциональные группы, напри¬
мер, карбоксильные, защитный адсорбционный слой и заряд частиц создаются
не только за счет гидратированных молекул и ионов эмульгатора, но и за счет13
находящихся на поверхности частиц функциональных групп полимера. В этом
случае латекс может содержать сравнительно небольшое количество эмульга¬
тора или вообще может быть получен без него. Подробные сведения о струк¬
туре и параметрах гидратно-адсорбционного слоя синтетических латексов*
приводятся В.В. Лебедевым [4] и В.Л. Кузнецовым [5, 6].Данные о природе веществ, адсорбированных на частицах натурального
латекса, весьма ограничены. Считается, что поверхность раздела полимер-вода
в натуральном латексе представляет собой гидратированные протеины и мыла
жирных кислот, хотя о химическом составе адсорбированных на поверхности
частиц судят косвенно по составу белков и жирных кислот, индефицирован-
ных в водной фазе.1.1.4.	Свойства и особенности полимерной фазы в латексеСвойства полимера латекса в конечном счете определяют свойства изделий
и материалов, изготовленных с применением латексов. Выбор химической
природы полимера латекса для конкретного применения ничем, в основном, не
отличается от выбора полимера в блоке. Так для изготовления масло-бензо-
стойких изделий необходимо применять бутадиен-нитрильные латексы, для
изделий, стойких к действию концентрированных кислот и щелочей, - фтор-
сополимерные латексы, для изделий, к которым предъявляются требования
низкого модуля, высокой эластичности, высокой прочности, - натуральный
латекс. Структура макромолекул в латексных частицах, в принципе, не отли¬
чается от структуры макромолекул в блоке. Однако есть ряд специфических
особенностей полимеров товарных латексов, обусловленных как условиями
получения латекса, так и условиями его переработки.Во многих случаях к полимеру латекса не предъявляется требование - от¬
сутствие геля. Более того, для некоторых латексов процесс их изготовления
предусматривает получение сшитого полимера (хлоропреновые латексы про¬
изводства Республики Армения - Л-7, Л-4, Л-М; бутадиен-стирольные латексы
высокотемпературной полимеризации, с высокой конверсией мономеров, в
отсутствии регуляторов).При определенных условиях синтеза латексов их полимерные частицы мо¬
гут иметь гетерогенную структуру.Дробная подача одного из сомономеров по ходу процесса полимеризации
может привести к образованию гетерогенной структуры частиц полимера ла¬
текса, когда один из сомономеров концентрируется в центре частицы полиме¬
ра латекса, а другой - по её периферии. Это наиболее характерно для сополи¬
меров, сомономеры которых различаются по полярности. Так гетерогенная
структура частиц отмечена у латексов сополимеров стирола и этилакрилата,
карбоксилсодержащих бутадиен-стирольных латексов [3, с. 19; 7, 8]. Концен¬
трирование на поверхности частиц полярных групп может привести к измене¬
нию коллоидно-химических свойств латекса и, в частности, его устойчивости
к различным воздействиям.В отличие от каучуков, которые при выделении и промывке освобожда¬
ются от большей части эмульгаторов, электролитов и других некаучуковых14
веществ, латексы поступают на переработку со всеми компонентами водной
фазы. Вещества, входящие в состав водной фазы, оставаясь в полимере, если
не приняты специальные приемы их удаления, могут существенно изменить
свойства изготавливаемых изделий и материалов.При переработке латексов обычными методами латексной технологии
(прямое макание, ионное отложение, желатинирование, вспенивание, пропит¬
ка, нанесение покрытий и т.д.) в отличие от переработки полимеров в блоке, латекс¬
ный полимер не подвергается механическим воздействиям (вальцевание, экструзия),
приводящим к деструкции полимера. Поэтому при переработке латекса сохраняются
первоначальная молекулярная масса полимера и его молекулярно-массовое распреде¬
ление, что положительно сказывается на физико-механических свойствах получаемых
изделий.С другой стороны, полимеры некоторых искусственных латексов (например, син¬
тетического 1-4 цис-полиизопрена) имеют более низкую молекулярную массу по
сравнению с соответствующими полимерами в блоке вследствие возможной деструк¬
ции, протекающей при эмульгировании раствора каучука, отгонке растворителя, кон¬
центрировании.Важной характеристикой полимера латекса являются его пласто-эластические
свойства, зависящие как и у полимеров в блоке от молекулярной массы полимера, его
молекулярномассового распределения, степени структурирования, подвижности сег¬
ментов макромолекул. Эти свойства определяют возможность деформации латексных
глобул, характер и степень их коа-лесценции, влияют на гшенкообра-
зование и структуру пленок, уса¬
дочные явления, и, в конечном сче¬
те, оказывают существенное влия¬
ние на свойства готового изделия.Известно, что бутадиен-староль-
ные латексы являются пленкооб¬
разующими только при содержа¬
нии стирольных звеньев в соста¬
ве сополимера не более 65%
(рис. 1.2) [1, с. 320]. При более
высоком содержании стироль¬
ных звеньев в результате умень¬
шения подвижности сегментов
макромолекул, повышения жест¬
кости снижается способность к
деформации латексных частиц и
их коалесценции, что приводит к
нарушению пленкообразования.
Чрезмерная степень вулканиза¬
ции полимера, проведенная наПрочность при увеличение при
растяжении, МПа	разрыве, %600400200080 100Рис. 1.2. Влияние содержания связанного стиро¬
ла в полимере бутадиен-стирольного латекса на
пленкообразование латекса и свойства пленок:
А - область, в которой латекс пленкообразую¬
щий; Б - область, в которой латекс непленкооб¬
разующий; 1 - прочность при растяжении; 2 -
удлинение при разрыве15
стадии латекса, может полностью исключить пленкообразование даже такого превос¬
ходного пленкообразующего латекса, как натуральный. Ряд данных [9,10] свидетель¬
ствуют о том, что пластоэластаческие свойства полимера, определяющие способность
латексных частиц к деформации и их коалесценции, могут оказывать влияние на не¬
которые коллоидные свойства латекса: реологическое поведение, устойчивость к
внешним воздействиям. Причины этого, по мнению авторов, связаны с различным
характером агрегации полимерных частиц, отличающихся пласто-эластическими
свойствами.1.1.5.	Содержание в латексе полимерной фазыКонцентрация полимера большинства товарных синтетических латексов
лежит в диапазоне 40.. .60%.Для многих применений низкая концентрация полимера в латексе, и как
следствие низкая вязкость латекса, приводит к технологическим осложнениям
при переработке: выседание ингредиентов латексных композиций, нестабиль¬
ность пены при производстве пенорезины, необходимость увеличения числа
слоев при нанесении покрытий и т. д. Кроме того, транспортировка и хранение
латексов с низкой концентрацией полимера экономически невыгодна. С дру¬
гой стороны, увеличение концентрации полимера в синтетических латексах
свыше 50%, как правило, связано со скачкообразным нарастанием вязкости
(рис. 1.З., кривая 1) приводящим к получению пастообразного продукта, пере¬
работка Kofogoro становится невозможной. Для получения синтетических ла¬
тексов с содержанием полимера 58...66% (рис. 1.3., кривая 2) прибегают к
специальным технологическим приемам, обеспечивающим получение латекса
с крупными размерами частиц и высокой полидисперсностью (агломерация
частиц замораживанием, агломерация под механическим воздействием, дроб¬
ное введение мономеров) [3, с. 99... 104].ства латексов с различным средним размером частиц:
1 - d„ ~ 100 нм; 2- d„~ 350 нм16
В искусственных латексах содержание полимера, как правило, не превы¬
шает 58...60%. Несмотря на относительно большие размеры частиц искусст¬
венных латексов, концентрирование их до более высокой концентрации поли¬
мера вызывает значительные сложности из-за высокого содержания эмульгатора
и связанными с этим высокой вязкостью и повышенным пенообразованием.Содержание полимера в товарных натуральных латексах зависит от метода
концентрирования, но обычно лежит в пределах 58.. .66%.На базе сведений о фундаментальных характеристиках латексов (разделы1.1.1....1.1.5.) ниже приводятся данные о возможных путях направленного ре¬
гулирования важнейших в практическом отношении коллоидных свойств ла¬
текса, свойств полимера латекса, некоторых технологических свойств латексов
при их переработке.1.1.6.	Устойчивость латексов и способы ее регулированияАгрегативную устойчивость латексов можно определить как способность
сохранять без изменения во времени и при различных воздействиях величину
поверхности раздела полимер-водная фаза и, следовательно, дисперсионный
состав латекса. Возрастание размера частиц латекса свидетельствует о проте¬
кании процессов его дестабилизации. Из-за наличия развитой поверхности
раздела, латексы термодинамически не устойчивы. Однако практически то¬
варные латексы довольно стабильны, что обусловлено наличием энергетиче¬
ского барьера, препятствующего сближению латексных частиц или снижаю¬
щего эффективность, их соударений, в результате чего становится невозмож¬
ным возникновение контактов между частицами и их слияние.По мнению большинства исследователей [11; 4, с. 40], составными частями
энергетического барьера, возникающего при сближении латексных частиц,
являются наличие электрического заряда, гидратация адсорбционного слоя на
поверхности частиц и его упруго-прочностные свойства.Переработка латексов всегда связана с преодолением указанного барьера, в
результате чего осуществляется переход полимера из свободно-дисперсного
состояния в связано-дисперсное, что вызывается тем или иным астабилизую-
щим воздействием на латекс: введение электролитов, изменение pH, нагрева¬
ние, замораживание, механическое воздействие и т.п.Поэтому устойчивость латексов как коллоидных систем должна поддержи¬
ваться в определенных пределах, поскольку слишком высокая устойчивость,
как и низкая стабильность, делают переработку весьма затруднительной.Надо при этом иметь в виду, что требования к устойчивости одного и того
же латекса к разным видам воздействия могут быть прямо противоположны¬
ми. Так, высокая механическая стабильность желательна для большинства ла¬
тексов, ибо в этом случае их перекачка, перемешивание, механическое вспе¬
нивание, распыление не будут вызывать трудностей, связанных с коагуляцией.
Вместе с тем, если этот латекс используется для получения изделий методом
желатинирования или коагулянтного макания, он должен характеризоваться
низкой стабильностью по отношению к желатинирующему и коагулирующему17
агенту. Латекс для строительных красок должен быть устойчив к заморажива¬
нию-оттаиванию и одновременно должен характеризоваться низкой устойчи¬
востью к обезвоживанию при сушке пленок. Основные виды дестабилизи¬
рующих воздействий, механизм и кинетические закономерности дестабилиза¬
ции латексов при хранении, нагревании, испарения воды с поверхности, вве¬
дении электролитов, наполнителей, изменении pH, перемешивании, заморажи¬
вании подробно рассмотрены в работах [4, с. 45...64; 11, с. 107...210].Здесь же целесообразно рассмотреть лишь некоторые практические допол¬
нения, связанные с хранением и переработкой латексов.Пониженной устойчивостью при хранении обладают латексы, содержащие
“сверхкрупные” частицы микронных размеров. “Сверхкрупные” частицы
обычно содержатся в искусственных латексах. В таких латексах наблюдается
заметное сливкоотделение, если плотность полимера латекса меньше плотно¬
сти водной фазы, или осаждение частиц, если плотность полимера выше плот¬
ности водной фазы. В конечном счете, это может привести к коагуляции ла¬
текса, поскольку такие “сверхкрупные” частицы могут играть роль центров
коагуляции. Поэтому сроки хранения латексов, содержащих крупные частицы,
должны быть ограничены. Это же относится к латексам хлорсодержащих по¬
лимеров, склонных в результате гидролиза выделять соляную кислоту - ти¬
пичный коагулянт. Латексы, стабилизованные солями карбоновых и смоляных
кислот, во избежание гидролиза эмульгатора должны содержать избыточную
щелочь разумеется в пределах, не исключающих возможность дестабилизации
латекса при переработке.Устойчивость латексов с низкой адсорбционной насыщенностью эмульга¬
тором частиц к большинству видов дестабилизующих воздействий (механиче¬
ское воздействие, замораживание, введение наполнителей) может быть повы¬
шена введением дополнительных количеств эмульгатора. При этом желатель¬
но применение эмульгаторов той же химической природы, что и были исполь¬
зованы при получении латекса. Дополнительное введение эмульгаторов в ад¬
сорбционно-насыщенные латексы не способствует повышению их устойчиво¬
сти, а в некоторых случаях даже её снижает. Устойчивость латексов к механи¬
ческим воздействиям и введению наполнителей может быть значительно по¬
вышена добавкой неионогенных ПАВ, а также некоторых природных (крах¬
мал, казеинат аммония, производные целлюлозы) и синтетических (поливини¬
ловый спирт, сополимеры акрилового и метакрилового ряда) водорастворимых
полимеров.Вместе с тем, высокая устойчивость латексов, как указывалось выше, мо¬
жет существенно затруднить его переработку. Существует ряд приемов искус¬
ственного снижения стабильности латекса. Так устойчивость латексов, содер¬
жащих аммиак, может быть снижена за счет аэрации латекса или связывания
аммиака формальдегидом. Для частичной астабилизации латекса может при¬
меняться так называемый процесс “вызревания”, состоящий в смешении латекса
с оксидом цинка и вулканизующей группой и выдержкой смеси при перемеши¬
вании в течение определенного времени. Наряду с медленной астабилизацией18
латекса, как коллоидной системы, в этом случае происходит вулканизация по¬
лимера. Астабилизация коллоидной системы и вулканизация полимера могут
быть ускорены повышением температуры.Процесс астабилизации на практике контролируется по изменению вязко¬
сти, механической устойчивости, снижению pH, увеличению содержания коа-
гулюма. Эти характеристики обычно включаются в нормативно-техническую
документацию. Хотя процессы астабилизации сопровождаются изменением
дисперсности латексных частиц, оценка изменения размера частиц из-за отно¬
сительной сложности и длительности эксперимента применяется, главным
образом, при исследовательских работах.1.1.7.	Вязкость латексов и способы её регулированияВязкость латексов является важнейшей характеристикой, определяющей
технологичность переработки латекса.Слишком высокая вязкость вызывает затруднения при перекачке и пере¬
мешивании латексов, затрудняет процесс вспенивания латексных композиций
при получении пенорезины, а высокая стабильность образовавшейся пены
приводит к браку при изготовлении маканых изделий, покрытий и др.Низкая вязкость является причиной неравномерности по толщине покры¬
тий, наносимых на вертикальные поверхности. С другой стороны, при пропит¬
ке латексами волокнистых материалов желательна невысокая вязкость, при
которой обеспечивается лучшее проникновение пропиточного состава внутрь
обрабатываемого материала.Теоретические основы реологического поведения латексов в обобщенном
виде изложены в работах [4, с. 13...23; 3, с. 55...59]. Здесь же целесообразно
остановиться лишь на практических аспектах этого вопроса.Все товарные латексы, концентрация полимера в которых обычно превышает
40%, являются псевдопластичными, неньютоновскими жидкостями, характери¬
зующиеся снижением вязкости по мере увеличения напряжения сдвига. Типич¬
ная кривая зависимости вязкости от напряжения сдвига качественно представ¬
лена на рис. 1.4.При малых напряжениях сдви¬
га и, соответственно, при неболь¬
ших скоростях течения, когда ско¬
рость разрушения структуры сис¬
темы соизмерима со скоростью её
тиксотропного восстановления,
вязкость не зависит от напряжения
сдвига и является максимальной.При больших напряжениях сдвига
и, соответственно, высоких скоро¬
стях течения структура системы
практически полностью разруша¬
ется, вязкость перестает зависеть
от напряжения сдвига и является
минимальной. В промежуточномРис. 1.4. Зависимость вязкости т) от напряже¬
ния сдвига р19
участке наблюдается уменьшение вязкости при увеличении напряжения сдви¬
га (структурная вязкость) вследствие постепенного разрушения структуры
системы.Количественное значение вязкости латекса, так же как и вязкости других
структурированных коллоидных систем, зависит от условий её определения.
Поэтому количественное значение вязкости латексов можно сравнивать только
при определении её в строго идентичных условиях (одинаковая конструкция
прибора, равное значение напряжения сдвига, одинаковая температура и т. д.).
Однако даже при измерении в совершенно одинаковых условиях значения вяз¬
кости для определенного латекса могут отличаться в зависимости от его пре-
дистории.Для технического контроля вязкости латексов наиболее часто используется
ротационные вискозиметры Брукфильда [12], а также вискозиметры с капил¬
лярами (Воронка ВЗ-4).Структурная вязкость латекса отражает взаимодействие частиц полимер¬
ной фазы между собой и с водной фазой, осуществимое через адсорбционно
гидратные защитные оболочки, окружающие частицы полимера и увеличи¬
вающие эффективный гидродинамический объем дисперсной фазы.При повышении концентрации полимера вязкость латекса возрастает, при
разбавлении латексов их вязкость снижается и при концентрации полимера
ниже 25...30% латекс ведет себя как ньютоновская жидкость.При прочих равных условиях увеличение размера частиц и полидисперсно¬
сти частиц латекса приводит к уменьшению вязкости. Повышение концентра¬
ции эмульгатора' сопровождается увеличением вязкости латекса, причем осо¬
бенно сильно после 100% адсорбционной насыщенности поверхности частиц
эмульгатором.В ряду анионоактивных эмульгаторов при переходе от натриевых мыл к
калиевым вязкость латекса понижается, особенно в случае мыл на основе жир¬
ных кислот. С ростом длины углеводородной цепи эмульгатора на основе
жирных кислот вязкость латекса повышается вследствие увеличения толщины
адсорбционно-гидратного слоя. Дегидратация эмульгатора при введении в
латекс электролитов снижает вязкость. При повышении температуры вязкость
латекса снижается, что, по-видимому, также связано с частичной дегидратаци¬
ей адсорбированных ПАВ.При смешивании латексов различной природы вязкость полученной смеси,
как правило, изменяется неадитивно. Отмеченные в работе [13] экстремальные
зависимости вязкости при смешении латексов различной природы возможно
отражают процессы агрегации разнородных частиц в результате перераспре¬
деления эмульгаторов между ними.Специфическими особенностями реологического поведения обладают ла¬
тексы карбоксилсодержащих полимеров. При подщелачивании таких латексов,
синтез которых проводят в кислой среде, происходит обычно возрастание вяз¬
кости. Однако характер и степень повышения вязкости зависят от содержания
полимера в латексе, температуры стеклования полимера, содержания в нем
карбоксильных групп и химической природы сомономеров [4, с. 69...73]. Воз¬
растание вязкости латекса при подщелачивании происходит тем в большей20
степени, чем выше содержание в полимере карбоксильных групп. Вязкость
латексов карбоксилсодержащих полимеров с высокой температурой стеклова¬
ния и относительно небольшим содержанием карбоксильных групп (1...5%)
при подщелачивании меняется мало.Одним из широко распространенных способов регулирования вязкости ла¬
текса при его переработке является загущение. Для этой цели используется
большая группа загущающих агентов, представляющих собой природные и
синтетические водорастворимые полимеры. Сведения об этих продуктах будут
даны в главе 2 (раздел 2.1.7). Адсорбируясь на поверхности частиц латекса,
эти вещества, участвуя в образовании защитной адсорбционно-гидратной обо¬
лочки, увеличивают тем самым эффективный объем дисперсной фазы и, как
следствие, увеличивают структурную вязкость. Вместе с тем загущение латек¬
са может происходить также за счет повышения в присутствии этих веществ
вязкости водной фазы. Одно из важнейших требований, которое предъявляет¬
ся к загустителям, это стабильное, неизменяющееся во времени, значение вяз¬
кости латекса. Между тем, это требование на практике выполняется лишь час¬
тично. Как правило, вязкость латекса после введения в него загустителя суще¬
ственно возрастает, достигая какого-то определенного значения, а затем в про¬
цессе хранения происходит постепенное дальнейшее увеличение вязкости.В других случаях в процессе хранения загущенного латекса может про¬
изойти снижение его вязкости.Причина этих явлений недостаточно ясна, можно лишь предположить, что
они связаны с возможным перераспределением на поверхности частиц эмульга¬
торов и загустителей и изменением вследствие этого степени гидратации защит¬
ных адсорбционных слоев, а также с возможным изменением свойств при хра¬
нении самого загустителя. Поэтому не рекомендуется подвергать длительному
хранению латексы и латексные композиции с введенными загустителями.1.1.8.	Регулирование свойств полимера латексаВведение при полимеризации в цепь полихлоропрена небольшого количе¬
ства звеньев 2-3 дихлорбутадиена (-8%) повышает эластичность латексных
пленок, уменьшает их склонность к кристаллизации. Методом затравочной
полимеризации, основанном на дробном введении мономеров, получены ла¬
тексы с частицами, ядро которых построено из полистирола или высокости¬
рольного полимера, а оболочки - из бутадиен-стирольного полимера с относи¬
тельно низким содержанием стирола. Полученная из этого латекса пенорезина
характеризовалась более высоким сопротивлением сжатию, чем пенорезина из
латекса на основе полимера со статистическим распределением стирольных
звеньев. При синтезе латекса сополимера бутадиена с 2-метил-5-винилпи-
ридином удалось [14], за счет введения пиридинового мономера на последних
стадиях полимеризации, получить латекс, периферия частиц которого была
обогащена пиридиновыми звеньями. Это позволило снизить суммарное со¬
держание пиридинового сомономера с 10 до 3% при сохранении адгезионных
свойств пропиточных составов на основе этого латекса.Одним из наиболее простых методов целенаправленного регулирования
свойств получаемых из латексов материалов и изделий является смешение21
латексов, содержащих полимеры различной природы. При таком смешении
удается получить материал, сочетающий в себе положительные свойства каж¬
дого из смешиваемых латексов, или материал со свойствами, которые н^ могут
быть достигнуты при применении каждого латекса в отдельности.Не рассматривая здесь механизм процессов, происходящих при смешении
латексов с различной природой полимеров, отметим лишь практические ре¬
зультаты, которые могут быть получены благодаря этому технологическому
приему. Наиболее широко используется технологический прием, когда к ос¬
новному латексу добавляется относительно небольшое количество (10...20%)
второго латекса.Так, введение в эластомерный латекс добавки латекса жесткоцепного по¬
лимера может привести к увеличению модуля получаемого из латекса мате¬
риала, его твердости, росту сопротивления раздиру.Добавки к бутадиен-стирольному или натуральному латексам полисти-
рольного латекса обеспечивают повышение сопротивления сжатию пенорези¬
ны. Добавка полистирольного латекса к искусственному латексу синтетиче¬
ского полиизопрена позволяет значительно повысить физико-механические
показатели сырых гелей и вулканизованных пленок, одновременно улучшает
технологические характеристики латекса: ликвидируется липкость сырых ге¬
лей, растут скорости ионного отложения и сушки гелей.Добавки латексов эластомеров в латексы жесткоцепных полимеров могут
выполнять роль пластификатора. Очевидно, что применение композиций на
основе сме'се# различных латексов будет расширяться, поскольку удовлетво¬
рить многообразные и постоянно расширяющиеся требования, предъявляемые
к латексам, за счет синтеза принципиально новых латексов будет, практиче¬
ски, невозможно.Большие возможности регулирования свойств полимера латексов открыва¬
ет химическая модификация. Ниже приводятся некоторые примеры химиче¬
ской модификации свойств полимера латекса.Подробные сведения о химической модификации латексов можно получить
в монографии Блекли [1, с. 383...435] и в работе [3, с. 147...158].Существует большое количество способов модификации полимера в гото¬
вом латексе. Сюда, прежде всего, следует отнести процесс вулканизации по¬
лимера на стадии латекса (предвулканизованные латексы). Этот процесс осу¬
ществляется путем введения в латекс вулканизующей системы (серы, ультра¬
ускорителей, оксида цинка) и выдержки смеси при перемешивании. Время и
температура (обычно не выше 60...70°С) выбираются для конкретной латекс¬
ной смеси исходя из требуемой степени вулканизации полимера.Изделия, полученные из предвулканизованного латекса, либо вообще не
требуют последующей вулканизации при высоких температурах и достаточен
лишь их нагрев при температуре 60...70°С, который совмещается с процессом
сушки, либо режимы вулканизации при высоких температурах (Ю0...140°С)
могут быть значительно сокращены.Структурирование полимера на стадии латекса может быть осуществлено
также посредством у-облучения.22
Изделия, полученные из такого латекса, характеризуются повышенной тер¬
мостойкостью из-за образования при структурировании полимера связей С-С.
Кроме того, из изделий, полученных из у-облученного латекса, исключена ми¬
грация обычных вулканизующих агентов и продуктов их превращения, что
чрезвычайно важно для изделий медицинского назначения и изделий, сопри¬
касающихся с продуктами питания.Известны способы модификации свойств полимера латекса за счет процес¬
сов графт- и блок-сополимеризации, инициируемые обычными источниками
радикалов. В качестве примера можно указать на прививку стирола и метил-
метакрилата к натуральному латексу, стирола и нитрила акриловой кислоты к
полимеру искусственного латекса бутилкаучука. В последнем случае прививка
была инициирована у-облучением. Сложность процесса прививки мономеров к
полимеру готового латекса состоит в том, что наряду с прививкой мономера к
основной цепи полимера образуются гомополимеры прививаемого мономера,
а также происходит структурирование макромолекул полимера в присутствии
инициаторов радикальных процессов. Эти побочные трудно регулируемые
процессы в большинстве случаев отрицательно сказываются на свойствах мо¬
дифицированных латексов.В заключение настоящего раздела следует указать, что модификация поли¬
мера латекса сопровождается, как правило, одновременным изменением кол¬
лоидных и технологических свойств латекса. Возможны изменения устойчи¬
вости латекса к различным внешним воздействиям, вязкости, пленкообразую¬
щей способности, структуры пленок. Это следует учитывать, так как характер
этих изменений может быть как положительным, так и отрицательным с точки
зрения технологических свойств латекса и качества конечного изделия.1.1.9.	Технологические свойства латексовПопытки найти взаимосвязь коллоидно-химических свойств латексов с их
поведением при переработке предпринимались, по-видимому, с начала про¬
мышленного производства и применения латексов. Однако до настоящего
времени эта проблема полностью не решена, что связано не только с весьма
сложным, комплексным влиянием отдельных характеристик латекса на его
поведение при переработке, но и с многообразием технологических условий
его переработки.Тем не менее, существует ряд характеристик латекса, которые позволяют
осуществлять контроль качества латекса как товарной продукции и в опреде¬
ленной степени предопределять его поведение при переработке, а также про¬
гнозировать свойства конечного материала или изделия, изготовленного из
этого латекса.В табл. 1.1 приводится перечень показателей, которые обычно указываются
внормативно-технической документации (спецификациях) на латексы. В этой
же таблице приводится ряд показателей, которые используются для более все¬
сторонней оценки свойств латекса при его создании и разработке технологии
его переработки.23
Таблица 1.1Перечень показателей, применяемых для оценки свойств латексовНаименованиепоказателяМетод определения и его сущностьПримечания*1231. Коллоидно-химические свойства1.1. Содержание
сухого веществаМеждународный стандарт (МС ИСО) 124-85;
ГОСТ 28862-90Основан на выпаривании воды из навески латек¬
са, высушивании и взвешивании сухого остатка1.2. Содержание
сухого каучука1)МС ИСО 126-89Основан на коагуляции латекса кислотой с
последующей промывкой, сушкой и взвеши¬
ванием сухого остаткаПрименяется длянатуральноголатекса2) Основан на коагуляции латекса изопропи¬
ловым спиртом с последующей экстракцией
коагулюма спиртом при кипячении, его суш¬
кой и взвешиванием сухого остаткаПрименяется для
синтетических и
искусственных
латексов1.3. Содержание
некаучуковых ве¬
ществОпределяется как разность между содержани¬
ем сухого вещества и содержанием сухого
каучука1.4. pHVvМС ИСО 976-86рЯ-метр со стеклянным электродом и
каломельным электродом сравнения1.5. Щёлочность по
аммиаку или по
гидроокиси калияМС ИСО 125-90Основан на титровании кислотой в присутст¬
вия стабилизатора до pH-6Применяется длянатуральноголатекса1.6. Вязкость1) МС ИСО 1652-85; ГОСТ-25271-82
Основан на измерении крутящего момента,
создаваемого погруженным в латекс ротором
(вискозиметр Брукфильда)2) Основан на измерении времени истечения
заданного количества латекса через колибро-
ванное отверстие воронки (воронка ВЗ-4)1.7. Поверхностное
натяжениеМС ИСО 1409-74; ГОСТ 20216-74
Основан на измерении силы, необходимой для
отрыва платино-иридиевого кольца от поверх¬
ности латекса1.8. Содержание
коагулюмаМС ИСО 706-85Основан на фильтрации латекса через сетку с
определенным размером ячеек с последующей
промывкой, сушкой и взвешиванием коагу¬
люма (остатка на сетке)24
Продолжение таблицы 1.11231.9. Механическая
стабильность1)МС ИСО 35-89Основан на интенсивном перемешивании ла¬
текса (прибор Клаксон) и определении време¬
ни до момента образования коагулюмаПрименяется длянатуральныхлатексов2) Основан на интенсивном перемешивании с
перетеранием латекса (прибор Марона) [15] и
определением количества образующегося коа¬
гулюмаПрименяется для
синтетических и
искусственных
латексов1.10. Адсорбцион¬
ная насыщенность
поверхности ла¬
тексных частиц
эмульгаторомОснован на последовательном введении в латекс
определенных количеств эмульгатора и измере¬
нии поверхностного натяжения до достижения
его постоянного значения, соответствующего
ККМ, с последующим расчетом количества
эмульгатора, адсорбированного частицами по¬
лимера, в процентах от максимально возможного
его количества в адсорбционном слое [16]Метод не приме¬
ним для латексов
со 100 %-ной
насыщенностью
эмульгатором
поверхности
латексных частиц1.11. Средний раз¬
мер частицI) Основан на последовательном введении в
латекс определенных количеств эмульгатора и
измерении поверхностного натяжения до дос¬
тижения его постоянного значения, соответст¬
вующего ККМ, с последующим расчетом сред¬
него объемно-поверхностного диаметра [17]2) Основан на измерении “критической мутно¬
сти” латекса турбодиметрическим методом
[17, с. 39...44]3) Электронная микроскопия: на основе элек¬
тронных микрофотографий строятся кривые
распределения частиц по размерам и опреде¬
ляется средний размер частиц [17, с. 196... 199]Применяется в
исследователь¬
ских целях1.12. Содержание
свободных мономе¬
ровХроматографический методПрименяется длясинтетическихлатексов1.13. Число КОНМСИСО 127-84Основан на определении массы гидроокиси
калия, эквивалентной кислотным радикалам,
связанным с аммиаком в латексе, содержащим
100 г сухого веществаПрименяется длянатуральныхлатексов1.14. Число лету¬
чих жирных кислотМС ИСО 506-85Основан на определении массы гидроокиси ка¬
лия, эквивалентной летучим жирным кислотам в
латексе, содержащим 100 г сухого вещества25
Продолжение таблицы 1.11231.15. Содержание
медиМС ИСО 8053-86
Фотометрический метод<Применяется длянатуральныхлатексов1.16. Содержание
марганцаМС ИСО 7790-87; ГОСТ 28858-90
Фотометрический метод1.17. ЦветВизуальный контроль1.18. ЗапахОрганолептический контроль1.19. Устойчивость
к действию оксида
цинкаОснован на оценке изменения вязкости или
механической стабильности латекса после
введения в него при определенных условиях
оксида цинка2. Свойства полимера латекса2.1. Вязкость по
МуниПодготовка образцов для испытания по МС
ИСО 2028-90Определение вязкости по Муни
ГОСТ 19920.16-74—2.2. Жесткость по
ДефочПодготовка образцов для испытания по МС
ИСО 2028-90Определение твердости по Дефо ГОСТ 10201-75Применяется для
синтетических и
искусственных
латексов2.3. Содержание 4
связанного стиролаМС ИСО 3136-83;
МС ИСО 4655Применяется для
бугадиен-сгироль-
ных латексовВ зависимости от способов получения латексов и областей их применения
численные значения этих показателей могут существенно отличаться.Вместе с тем в стандартах и другой технической документации для данного
конкретного латекса нормируются предельные значения показателей.Ниже показано, каким образом отклонение значений показателей латекса
от заданных норм может оказывать влияние на его технологические свойства
при переработке и свойства конечных материалов и изделий, изготавливаемых
из этого латекса.Более низкое значение показателя “содержание сухого каучука”, чем это
предусмотрено в документации, помимо отрицательного влияния на экономи¬
ку применяемого латекса, может привести к уменьшению вязкости латекса и,
соответственно, вязкости латексных композиций, увеличению усадки пленок,
увеличению продолжительности сушки пленок, снижению стабильности пен
при производстве пенорезины, а при получении покрытий заданной толщины -
к необходимости увеличения числа наносимых слоёв.Превышение сверх нормы содержания в латексе некаучуковых веществ
приведет к повышенному водопоглощению пленок и снижению их стойкости к
агрессивным средам. Если повышение, по сравнению с нормой, содержания
некаучуковых веществ связано с ПАВ, то это может привести к уменьшению26
скорости ионного отложения при получении пленок, замедлению процесса
желатинирования. Избыточное количество некаучуковых веществ может быть
причиной ухудшения санитарно-гигиенических свойств изделий, если не при¬
няты специальные приемы их удаления.Значение pH всегда нормируется в документации на синтетические и ис¬
кусственные латексы. Снижение pH ниже нормируемых значений может стать
причиной коагуляции латекса при хранении, уменьшения его механической
стабильности, коагуляции при введении ингредиентов латексных композиций,
а низкая стабильность латексных композиций может явиться причиной нерав¬
номерного отложения пленок и покрытий. С другой стороны, более высокое,
чем предусмотрено документацией, значение pH будет затруднять дестабили¬
зацию латекса, лежащую в основе всех технологических процессов его пере¬
работки.В натуральных латексах величина pH лежит в пределах 10... 12 и обычно в
нормативно-технической документации не указывается. Вместе с тем норми¬
руется величина щелочности по аммиаку или щелочность по гидроокиси ка¬
лия. Отклонение указанных показателей от заданных величин приводит к тем
же последствиям, что и отклонение величины pH в синтетических латексах:
снижению устойчивости латекса при снижении этих показателей и чрезмерно¬
му повышению устойчивости при высокой щелочности. Как первое, так и вто¬
рое может существенно затруднить переработку латекса.В большинстве нормативно-технической документации на латексы норми¬
руется вязкость.Возможные причины изменения вязкости латекса, способы ее регулирова¬
ния, а также влияние вязкости латекса на его технологические свойства были
изложены ранее в разделе 1.1.7.Увеличение содержания в латексе коагулюма сверх регламентированного
количества может быть следствием нарушения технологии его изготовления, а
также результатом нарушения условий хранения и транспортировки. Образо¬
вание в латексе коагулюма помимо отрицательного влияния на экономику ис¬
пользования латекса может привести к нежелательному изменению других
коллоидных характеристик латекса (снижение содержания полимера, умень¬
шение вязкости) и его технологических свойств. Коагулюм затрудняет работу
насосов, приводит к засорению трубопроводов, является центром дальнейшей
коагуляции латекса, частицы коагулюма являются причиной брака, особенно
тонкостенных пленочных изделий.Низкое значение показателя механической стабильности латекса также
предопределяет технологические трудности, связанные с перекачкой, переме¬
шиванием латекса, экструзией и распылением латексных композиций. Этот
показатель является одним из наиболее чувствительных показателей, характе¬
ризующих качество натурального латекса. Факторы, влияющие на механиче¬
скую стабильность синтетических латексов, подробно рассмотрены в работе
А.В. Лебедева [4, с. 52...57]. В этой же работе приводятся данные о возмож¬
ных путях увеличения механической стабильности латексов, в том числе, за27
счет повышения насыщенности адсорбционных оболочек частиц латекса, при¬
менения добавок неионогенных эмульгаторов, введения загустителей.Следует однако отметить, что искусственное повышение механической
стабильности латексов необходимо осуществлять с определенной осторожно¬
стью, так как приемы, способствующие повышению механической стабильно¬
сти, могут иметь отрицательное влияние на другие технологические свойства:
ухудшение пленкообразования, увеличение времени желатинирования, увели¬
чение водопоглощения пленок.В синтетических латексах, как правило, нормируется верхний предел со¬
держания остаточных мономеров. Отклонение этого показателя от заданных
норм может привести к ухудшению санитарных условий при переработке ла¬
текса вследствие увеличения содержания мономера в воздухе рабочей зоны, а
также превышения норм его содержания в газовых выбросах в окружающую
среду. Кроме того, остаточный мономер, если он не удален в процессе перера¬
ботки латекса, может ухудшить санитарно-гигиенические свойства изделий,
изготовленных из этого латекса.Определяя в синтетических латексах значение показателя адсорбционной
насыщенности поверхности латексных частиц эмульгатором, возможно с уче¬
том конкретного его применения предсказать поведение латекса при перера¬
ботке и, соответственно, осуществить корректировку рецептур латексных
композиций и технологических режимов процесса. Низкая адсорбционная на-
сыщенность''Цоверхности латексных частиц эмульгатором, которая является
результатом либо высокой дисперсности частиц, либо недостаточного содер¬
жания эмульгатора, может быть, как указывалось ранее, причиной недостаточ¬
ной устойчивости латекса при введении наполнителей, низкой механической
стабильности, низкой пенообразующей способности и стабильности латекс¬
ных пен при изготовлении пенорезины. Увеличить адсорбционную насыщен¬
ность поверхности латексных частиц возможно добавкой эмульгатора, рассчи¬
тывая его количество по результатам титрования латекса этим эмульгатором и
контроля поверхностного натяжения.Вместе с тем, излишне высокая адсорбционная насыщенность эмульгато¬
ром латексных частиц затруднит процессы желатинирования, ионного отло¬
жения, отрицательно скажется на пленкообразовании и приведет к необходи¬
мости искусственной дестабилизации латекса перед его применением. Поэто¬
му, в зависимости от области применения латекса и технологических приемов
его переработки, целесообразно установить оптимальные значения адсорбци¬
онной насыщенности эмульгатором латексных частиц.Для оценки качества натуральных латексов помимо показателей, рассмот¬
ренных выше, используют ряд специфических характеристик, применяемых
только для контроля этих латексов.К ним относятся число КОН, число летучих жирных кислот (ЛЖК), содер¬
жание меди и марганца, цвет, запах.Если число КОН более 0,6...0,7, число ЛЖК более 0,09...0,1, цвет латекса
ярко выраженный голубой или зеленый, а при нейтрализации борной кислотой28
появляется запах гнили, это свидетельствует о происшедших в латексе необра¬
тимых изменениях. Последние повлекут за собой технологические трудности
при переработке (уменьшение механической стабильности и стабильности при
введении оксида цинка, образований коагулюма, нарушение пленкообразова¬
ния и т. д.).Увеличение сверх нормируемых значений содержания в натуральных ла¬
тексах меди и марганца вызовет ускоренное старение полимера при эксплуа¬
тация изделий и указывает на необходимость корректировки рецептур латекс¬
ных композиций в части применения противостарителей и веществ, образую¬
щих с металлами переменной валентности неактивные соединения.Важную информацию о возможном поведении синтетических и искусст¬
венных латексов при переработке дают технические характеристики полимера
этих латексов: вязкость по Муни и твердость по Дефо. Эти показатели, харак¬
теризуя деформационные и реологические свойства полимера латекса, при
прочих равных условиях определяют поведение латексов при пленкообразова-
нии, ответственны за структуру пленок и физико-механические свойства мате¬
риалов и изделий, полученных из латексов. Требуемое численное значение
вязкости по Муни и твердости по Дефо обычно устанавливают при разработке
латекса с учетом конкретного его применения и конкретных условий его пере¬
работки. Следует, однако, иметь ввиду, что показатель твердости по Дефо яв¬
ляется весьма грубой характеристикой полимера. Одинаковые значения твер¬
дости полимера по Дефо могут быть получены для сшитого полимера с низкой
молекулярной массой и полимера с высокой молекулярной массой и низкой
степенью структурирования.Естественно, что в этом случае технологические свойства латекса и свойст¬
ва материалов и изделий, полученных из этих латексов, будут отличаться. По¬
этому, в качестве дополнительной характеристики полимера латекса, особенно
при создании латекса и разработке технологии его переработки, определяют
содержание нерастворимой фракции (содержание геля), а в отдельных случаях
молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение полимера.Кроме показателей латексов, приведенных в табл.1.1, для оценки свойств
латексов широко используется определение так называемых технологических
свойств, оценка которых диктуется конкретным применением латекса.Так, если на основе латексов изготавливают высоконаполненные компози¬
ции, например, для аппретирования тафтинговых и прошивных ковров, оцени¬
вают устойчивость латекса к введению наполнителей. При применении латек¬
са в качестве основы клеевых композиций осуществляют оценку прочности
связи пленок из этого латекса с различными подложками или прочности связи
между собой различных материалов, склейку которых предполагается осуще¬
ствить за счет латексной клеевой композиции.Если латекс используется для изготовления пленочных материалов (пер¬
чатки, баллоны и др.), применяется оценка физико-механических свойств
пленок.Латексы, применяемые для водо-эмульсионных красок, оценивают по их
Способности к пленкообразованию и устойчивости к замораживанию. Можно29
привести еще большое количество методов оценки технологических свойств
латексов, в основе которых лежат попытки моделирования процессов перера¬
ботки латексов или прогнозирования свойств конечной продукции.К сожалению, большинство методов оценки технологических свойств ла¬
тексов носит качественный характер, весьма трудоемки, а воспроизводимость
результатов недостаточно надежна, так как требует строгого соблюдения
идентичности подготовки образцов и их последующих испытаний, что не все¬
гда может быть осуществлено.1.2. Ассортимент и показатели свойств товарных
латексов [2, с. 95...96; 18...24]1.2.1.	Натуральные латексыКак указывалось ранее, товарные натуральные латексы представляют собой кон¬
центраты млечного сока каучуконосных растений, в основном, бразильской гевеи. Для
концентрирования натурального латекса потенциально могут быть использованы сле¬
дующие методы: сливкоотделение, центрифугирование, упаривание, электродеконта-
ция, фильтрация. Однако, массовое промышленное применение получили только цен¬
трифугирование, сливкоотделение и упаривание, причем, до 95% выпускаемого то¬
варного латекса концентрируется методом центрифугирования. Теоретические осно¬
вы процессов концентрирования натурального латекса, описание технологического
процесса и его аппаратурного оформления изложены в работе [1, с. 192.. .213].Йижс приводятся свойства натуральных латексов, концентрирование и стабилиза¬
ция которых осуществляется различными способами. Концентраты натурального ла¬
текса, полученные методом центрифугирования, выпускаются двух типов: высокоам¬
миачный (НА) и низкоаммиачный (LA).В табл. 1.2 приведены данные о составе стабилизирующих систем этих латексов.Таблица 1.2Типы стабилизирующих систем для центрифугированных концентратовнатурального латекса [2, с. 89]НаименованиеСокращенноеобозначениеДоля на
рынке, %Стабилизирующая системаВ ысокоаммиачнаяНА660,7 % аммиакаНизкоаммиачнаяLA-TZ170,2 % аммиака0,025 % оксида цинка0,025 % тетраметилтиурамдисульфидLA-SPP60,2 % аммиака0,2 % натрийпентахлорфенолятLA-BA50,2 % аммиака0,24 % борной кислотыНатуральные латексы, концентрированные методом сливкоотделения, так¬
же выпускаются двух типов: высокоаммиачные (НА) и низкоаммиачные (LA).30
Стабилизация натуральных латексов, концентрированных методом упарива¬
ния, осуществляется либо гидратом окиси калия при одновременном введении
защитных коллоидов (KHS, KLS), либо аммиаком (НА). Технические требова¬
ния к центрифугированным и сливкоотделенным натуральным латексам в соот¬
ветствии с Международным стандартом ИСО 2004 представлены в табл. 1.3, а
технические требования к упаренным натуральным латексам - МС ИСО 2027
в табл. 1.4.Таблица 1.3Технические требования к концентратам натурального латекса, получен¬
ным методом центрифугирования и сливкоотделения (Международныйстандарт ИСО 2004)НаименованиепоказателяЕдиницаизмеренияЦентрифугированныйСливкоотделенныйНАLAНАLAСодержание сухого веще¬
ства, не менее% по массе61,561,566,066,0Содержание сухого кау¬
чука, не менее60,060,064,064,0Содержание некаучуко¬
вых веществ, не более2,02,02,02,0Щелочность по аммиаку%не менее
0,6не более
0,29не менее
0,55не более
0,35Механическая стабиль¬
ность, не менеес650*'650*>650*>650*)Число КОН, не более—1,0*'1ДЯ1,0*>l.0vЧисло летучих жирных
кислот (ЛЖК), не болеео.г*50,2*>о.г''0,2*>Содержание коагулюма,
не более%0,050,050,050,05Содержание меди,
не болеемг/кг сухо¬
го вещества8,08,08,08,0Содержание марганца,
не более8,08,08,08,0ЦветНе допускается ярко выраженный голубой и зеленыйЗапах после нейтрализа¬
ции борной кислотойНе допускается запах гнили' у высококачественных латексов механическая стабильность - 800... 1 ООО с; число
КОН - 0,5.. .0,6; ЛЖК - 0,03.. .0,05Существует промышленный выпуск концентрата натурального латекса
двойного центрифугирования. Несмотря на более высокую стоимость такого
латекса, его применение целесообразно там, где требуется низкое содержание
некаучуковых веществ, которое составляет 0,5...0,6%. Центрифугированный31
Таблица 1.4Технические требования к концентратам натурального латекса, получен¬
ным методом упаривания (МС ИСО 2027)Наименование показателяЕдиницаизмеренияНАKHSKLSСодержание сухих веществ, не менее% по массе61,572,067,0Содержание сухого каучука, не менее56,064,059,5Содержание некаучуковых веществ, не более5,58,07,5Щелочность по аммиаку, не менее%0,6——Щелочность по гидроокиси калия, не менее—0,750,8Механическая стабильность, не менеес540——Содержание коагулюма, не более%0,050,050,05Число летучих жирных кислот, не более—0,20,20,2Содержание меди , не болеемг/кг от со¬
держания су¬
хих веществ8,08,08,0Содержание марганца, не более8,08,08,0ЦветНе допускается ярко выраженный го¬
лубой и зеленыйЗапах после нейтрализации борной кислотойНе допускается запах гнилинатуральный латекс широко применяется при изготовлении маканых изделий,
нитей, адгезиаов, покрытий, связующего, в сочетании с синтетическими ла¬
тексами или самЪстоятельно при изготовлении формовой и неформовой пе¬
норезины.Для этих же целей принципиально может быть использован и сливкоотде¬
ленный натуральный латекс. Однако из-за более высокой стоимости этого ла¬
текса и ограниченного его производства потребители предпочитают приме¬
нять центрифугированный латекс.В СНГ сливкоотделенный натуральный латекс используется только при
производстве нитей.Концентраты натурального латекса, полученные методом упаривания (KHS
и KLS), характеризуются более высоким содержанием сухих веществ, чем
концентраты, полученные центрифугированием и сливкоотделением. Все кон¬
центраты, полученные методом упаривания, содержат значительное количест¬
во некаучуковых веществ, характеризуются более низким средним размером
частиц и высокой вязкостью, более устойчивы к различным внешним воздей¬
ствиям.Вместе с тем, пленки из упаренных латексов из-за высокого содержания
некаучуковых веществ характеризуются значительным влагопоглощением.Латексы, концентрированные методом упаривания, применяются, в основ¬
ном, для изготовления адгезивов, в качестве связующих различных волокни¬
стых и порошкообразных материалов, покрытий. На предприятиях СНГ нату¬
ральные латексы, концентрированные методом упаривания, применяются в
ограниченном количестве.32
В промышленности достаточно широко применяются так называемые “пред-
вулканизованные натуральные латексы”, вулканизация полимера которых осу¬
ществлялась на стадии латекса. Процесс приготовления предвулканизованных
латексов подробно описывается в монографии Блекли [1, с. 384...400] и в ра¬
боте [18].Потребителей этих латексов привлекает то, что не требуется осуществлять
приготовление латексных смесей и связанного с этим приготовления диспер¬
сий ингредиентов, а также отсутствие необходимости осуществлять вулкани¬
зацию изделий при высокой температуре, достаточна лишь температура60...70°С.В табл. 1.5 представлены типичные показатели предвулканизованных ла¬
тексов и пленок, полученных из них.Таблица 1.5Свойства предвулканизованных натуральных латексов и пленок, полу¬
ченных из нихНаименование показателейТорговые марки латексов РевультексLRMRHRLAСодержание сухих веществ, %60...6160...6160...6I60...61Щелочность по аммиаку, %0,60,60,60,3Физико-механические свойства пленок:Напряжение при 700% удлинения, кгс/смОООсо110...130140...160110...120Прочность при разрыве, кгс/см300...310290...305290...300265...280Относительное удлинение при разрыве, %900... 1000850...950800...900900... 1000Предвулканизованные натуральные латексы, в основном, используются в
производстве маканых изделий: соски, изделия медицинского назначения,
перчатки.В последние годы появилось сообщение о выпуске низкоаммиачного
предвулканизованного натурального латекса, пленки из которого характери¬
зуются низким содержанием нитрозоаминов и нитрозообразующих веществ
(LAN-727BF). Выпуск такого латекса обусловлен необходимостью обеспечить
жёсткие нормы по содержанию нитрозоаминов в сосках, введенные в ряде Ев¬
ропейских стран и США.Появились также сообщения о выпуске низкоаммиачных предвулканизо¬
ванных латексов двойного центрифугирования, что обеспечивает снижение
содержания в латексах некаучуковых веществ (<1%).1.2.2.	Синтетические латексыКак указывалось ранее, этот класс латексов, получаемых эмульсионной по¬
лимеризацией, является наиболее крупным по объему и разнообразным по
ассортименту. Поэтому не представляется возможным привести технические
характеристики всех синтетических латексов, выпускаемых в различных стра¬
нах, тем более, что происходит постоянное изменение ассортимента и торго¬
вых марок латексов. Кроме того, во многих случаях различия в характеристиках33
латексов носят непринципиальный характер, а обусловлены попыткой отдель¬
ных фирм в условиях конкуренции представить свою продукцию как нечто
уникальное и имеющее преимущество перед продукцией других фирм. <Поэтому здесь мы ограничимся наиболее общими сведениями об основных
группах синтетических латексов и приведем данные о наиболее типичных ла¬
тексах, выпускаемых в СНГ.1.2.2.1.	Бутадиен-стирольные латексыСреди синтетических латексов производство бутадиен-стирольных латек¬
сов в течение длительного времени было достаточно устойчивым и характери¬
зовалось увеличением ассортимента.Устойчивое положение бутадиен-стирольных латексов объясняется их от¬
носительной дешевизной, доступностью мономеров и возможностью широко¬
го варьирования свойств применительно к требованиям различных отраслей
промышленности.Широкое варьирование свойств бутадиен-стирольных латексов обусловле¬
но прежде всего возможностью в широких пределах изменять соотношения
бутадиена и стирола в составе сополимера. Содержание мономерных звеньев
стирола в сополимере товарных бутадиен-стирольных латексов меняется от 23
до 90%. Выпускаются также полибутадиеновые и полистирольные латексы.По мере увеличения содержания звеньев стирола и, соответственно, темпе¬
ратуры стеклования сополимера, происходят изменения его свойств, характер¬
ные для переезда от эластомера к пластику: уменьшение эластичности, увели¬
чение модуля, снижение морозостойкости. Изменяются и технологические
свойства латекса (пленкообразование, структура пленок, устойчивость латекса
к внешним воздействиям). Особенно резко эти изменения проявляются в диа¬
пазоне 40...70% связанного стирола.Различие свойств бутадиен-стирольных латексов достигается не только
благодаря варьированию соотношения мономеров бутадиена и стирола, но и за
счет изменения параметров процесса полимеризации и заключительных тех¬
нологических операций получения товарных латексов. Изменение температу¬
ры при полимеризации (+5°С “холодная”, +50°С “горячая”), конверсии моно¬
меров (от 60...65% до 65...90%), проведение процесса полимеризации в отсут¬
ствии или при применении регуляторов молекулярной массы, изменение типа
и содержания эмульгаторов, проведение процесса агломерации частиц позво¬
ляют получать латексы с различными характеристиками полимера, с различ¬
ным средним размером частиц и полидисперсностью, с различной степенью
насыщенности поверхности частиц эмульгатором, разным содержанием по¬
лимера.Латексы с высоким содержанием стирола (85... 100%), в основном, приме¬
няют как добавки к другим латексам для увеличения жесткости, модуля и
прочностных свойств материалов, изготовленных из латексов.Полибутадиеновые латексы используются, главным образом, при получе¬
нии ABC пластиков.34
Бутадиен-стирольные латексы с содержанием связанного стирола 23...30%,
полученные “холодной” полимеризацией при конверсии мономеров 60...65%,
в присутствии регуляторов молекулярной массы и стоппера, характеризуются
полимером с лимитированным содержанием разветвлений макромолекул и
незначительным содержанием геля. Подавляющее большинство этих латексов
получают при применении в качестве эмульгаторов мыл жирных кислот или
мыл смоляных кислот, а также их смесей.Концентрация сухих веществ этих латексов составляет40...47%. Для полу¬
чения латексов с более высокой концентрацией сухих веществ осуществляют
агломерацию частиц, которая позволяет получить латекс с концентрацией су¬
хих веществ 60...68%, при этом латекс характеризуется вязкостью, приемле¬
мой для его технологической переработки. Латексы этой группы применяют в
производстве пенорезины и адгезивов.Бутадиен-стирольные латексы с содержанием связанного стирола 40.. .70%
получают, в основном, “горячей” полимеризацией с конверсией мономеров65...75%. В отсутствии регуляторов молекулярной массы полимеры этих ла¬
тексов содержат разветвленные макромолекулы и высокое содержание геля.
Бутадиен-стирольные латексы этой группы находят широкое применение в
качестве покрытий тканей, для аппретирования ковров, в производстве бума¬
ги, картона, водно-эмульсионных красок, полимер-цементных композиций,
адгезивов.В табл. 1.6 приведены характеристики типичных представителей бутадиен-
стирольных латексов, выпускаемых в России.1.2.2.2.	Бутадиеновые и бутадиен-стирольные карбоксилсодержащие
латексыБутадиеновые и бутадиен-стирольные карбоксилсодержащие латексы по¬
лучают введением в систему эмульсионной полимеризации бутадиена и сти¬
рола мономера, в котором двойная связь сопряжена с карбоксилом. Наиболее
широко для этой цели используется метакриловая кислота (МАК)За счет варьирования условий полимеризации свойства карбоксилсодер¬
жащих бутадиеновых и бутадиен-стирольных латексов могут меняться в ши¬
роких пределах, что позволяет потребителям выбирать латекс с учетом кон¬
кретного его применения.На мировой рынок поступают карбоксилсодержащие латексы, у которых
содержание карбоксилсодержащего сомономера обычно не превышает 5%.Наличие в полимере полярных карбоксильных групп обусловливает высо¬
кую адгезию к подложкам самой различной природы.СНзОН35
Таблица 1.6Основные представители бутадиен-стирольных латексов, выпускаемых в
России	,ТорговаямаркалатексаСостав
сопо¬
лиме¬
ра сти¬
рол/бу¬
тадиенЭмульгаторСодер¬жаниесухоговеще¬ства,%pHВяз¬
кость
по
ворон¬
ке
ВЗ-4, сСодержаниесво¬бод¬ногости¬рола,%Жест¬
кость
поли¬
мера по
Дефо,
НОбластьприме¬ненияСКС-С30/70Олеат калия669,5...10,225...350,0440...50Пеноре¬зинаСКС-50(БС-50р50/50Мыло
СЖК+ мыло
смоляной
кислоты461012...160,115...30Покры¬тиетканей,клеиСКС-65ГП\65/35'чСульфанол,
мыло СЖК481132...500,0680Краски,поли-мерце-ментныекомпо¬зицииСКС-75К75/25Мыло
СЖК+ мыло
смоляной
кислоты461120...40ОД80Картон,связую¬щееСКС-8585/15Мыло СЖК479,020...250,25Высо¬каяУсили¬вающийкомпо¬нент1 При указанном соотношении стирола и бутадиена выпускаются различные модифи¬
кацииВулканизация полимера карбоксилсодержащих латексов может быть осу¬
ществлена в отсутствии серосодержащих вулканизующих агентов за счет ве¬
дения в латекс оксидов цинка, бария, кальция.Бутадиеновые карбоксилсодержащие латексы в основном применяют в
пропиточных составах для обработки шинного корда.Бутадиен-стирольные карбоксилсодержащие латексы в значительных ко¬
личествах используются в ковровом производстве, где они применяются для
аппретирования, а в отдельных видах ковров - для получения губчатой под¬
ложки, в производстве бумаги и в качестве основы адгезивов.36
Объем производства и ассортимент карбоксилсодержащих бутадиен-
стирольных латексов, выпускаемых в России (табл. 1.7), ограничен и не удов¬
летворяет потребности различных отраслей промышленности. В перспективе,
по-видимому, объем производства и ассортимент этих латексов будет увеличен.Таблица 1.7Свойства карбоксилсодержащих бутадиеновых и бутадиен-стирольныхлатексов, выпускаемых в РоссииМаркалатексаСостав сопо¬
лимера бута¬
диен :стирол :
метакриловая
кислота, части
массыТипэмуль¬гатораСодер¬
жание
сухого
вещест¬
ва, %Поверх¬
ностное
натяже¬
ние, мН/мpHЖёст¬
кость
полиме¬
ра по
Дефо, НОсновнаяобластьпримене¬нияСКД-1С100:0:22836920...40ПропиткакордаСКД-1ВСуль-фанолНП-34838915...30АдгезивыБСК-58/140:58:148559,5—Аппрети¬рованиековровБСК-65/335:65:347459,5ВысокаяБумага,адгезивыБСК-70/228:70:250379,5Аппрети¬рованиековров1.2.2.3.	Бутадиен-нитрилъные и бутадиен-нитрильные карбоксилсо¬
держащие латексыБутадиен-нитрильные латексы являются продуктом сополимеризации бу¬
тадиена и нитрила акриловой кислоты.Подавляющее большинство бутадиен-нитрильных латексов выпускается с
содержанием нитрильных групп в сополимере 25, 33,40%.Полимеризацию, обычно, осуществляют при температуре 10...30°С. В
качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот или диспропорцио-
нированной канифоли либо их смесь, а иногда с добавкой неиногенного
эмульгатора.Если требуется получить латекс с несшитым полимером, в полимеризаци-
онную систему вводят регулятор молекулярной массы. Содержание геля в по¬
лимере возможно также регулировать за счет температуры и конверсии
мономеров.37
На мировой рынок поступают бутадиен-нитрильные латексы, имеющие
следующие свойства:содержание в сополимере акрилонитрила, %	10...45;	,содержание сухих веществ, %	40...50;средний размер частиц, нм	40...200;вязкость полимера по Муни	50... 150.Содержание нитрила акриловой кислоты является важнейшим показателем
латекса: с его повышением увеличивается масло- и бензостойкость, возрастает
адгезия к полярным субстратам, увеличивается прочность и снижается эла¬
стичность, возрастает температура стеклования.Введение карбоксильного сомономера не только приводит к дополнитель¬
ному повышению адгезии полимера к различным субстратам, но и позволяет
создать трехмерную сетку за счет образования солевых связей при примене¬
нии в латексных композициях оксидов двух- и трехвалентных металлов и по¬
лиаминов.Бутадиен-нитрильные и бутадиен-нитрильные карбоксилсодержащие ла¬
тексы широко применяются в текстильной промышленности, в том числе при
производстве нетканых материалов, в бумажной и кожевенной промышленно¬
сти - в качестве различных покрытий и адгезивов.Карбоксилсодержащие нитрильные латексы, кроме того, нашли примене¬
ние при производстве маканых изделий и в первую очередь при производстве
маслобенЪодтойких защитных перчаток.В России для производства маслобензостойких перчаток выпускается бута-
диен-нитрильный карбоксилсодержащий латекс с содержанием в сополимере
30% нитрила акриловой кислоты и 2% метакриловой кислоты.В табл. 1.8 представлены данные о свойствах бутадиен-нитрильных и бута-
диен-нитрильных карбоксилсодержащих латексов, выпускаемых в СНГ.Таблица 1.8Основные представители бутадиен-нитрильных и бутадиен-нитрильных
карбоксилсодержащих латексов, выпускаемых в СНГМаркалатексаСоставсополимераТипэмуль¬гатораСодер¬жаниесухихве¬ществ,%Поверх¬ностноенатяже¬ние,мН/мpHЖест¬
кость
поли¬
мера по
Дефо, НОсновнаяобластьпримене¬нияСКН-40 ИХбутадиен :акрилонитрил60:40мылоСЖК30Оо>7>30Бумажнаяпромыш¬ленностьСКН-30 МСбутадиен :
акрилонитрил
65...69 : 35...3140>97...12Связую¬
щее асбе¬
стовых
изделий38
Продолжение таблицы 1.8МаркалатексаСоставсополимераТипэмуль¬гатораСодержаниесухихве¬ществ,%Поверх¬ностноенатяже¬ние,мН/мpHЖест¬
кость
поли¬
мера по
Дефо, НОсновнаяобластьпримене¬нияСКН-40-1ГПбутадиен :
акрилонитрил :
метакриловая
кислота60 :40 : 3Суль-фанолНП-33336...446,5...8,0о00оПроиз¬
водство
нетканых
текстиль¬
ных мате¬
риалов,
бумажная
промыш¬
ленностьБН-ЗОК-2бутадиен :
акрилонитрил :
метакриловая
кислота
70 : 30 : 23740...458...9,520...30Маканыеизделия1.2.2.4.	Хлоропреновые латексыХлоропреновые латексы являются продуктом полимеризации хлоропрена
(2 хлор-бутадиена) или его сополимеризации с нитрилом акриловой кислоты,
стиролом, метакриловой кислотой.Ассортимент хлоропреновых латексов насчитывает более 20 различных
типов.Основные производители этих латексов США (фирма Дюпон), ФРГ (фирма
Байер), Япония (фирма Сева Неопрен), Республика Армения (НПО “Найрит”).При синтезе хлоропреновых латексов общего назначения, которые, как
правило, являются гомополимерами, в качестве эмульгаторов применяются
соли диспропорционированной канифоли, сульфонаты или их смеси. Боль¬
шинство этих латексов содержат сшитый полимер с очень высокой вязкостью
по Муни и нерастворимый в ароматических растворителях, так называемый
ц-полимер. Лишь незначительное количество латексов, полученных в при¬
сутствии регуляторов молекулярной массы, содержат полимер с низкой вязко¬
стью по Муни и растворимый в ароматических углеводородах - а-полимер.Концентрация сухих веществ большинства хлоропреновых латексов лежит
в пределах 40...50%. Латексы, используемые для получения пенорезины,
имеют концентрацию сухих веществ около 60%.Склонность полихлоропрена отщеплять хлор приводит к понижению кол¬
лоидной устойчивости латекса. Для повышения устойчивости хлоропреновых
латексов при хранении они, как правило, выпускаются с pH около 12.Материалы и изделия, полученные из хлоропреновых латексов, приближаясь
по прочностным и эластическим свойствам к материалам и изделиям из нату¬
ральных латексов, превосходят последние по стойкости к маслам, растворителям,39
озону, свету. Вместе с тем, склонность к кристаллизации и высокая темпера¬
тура стеклования (- 40°С) гомополимера хлоропреновых латексов ограничива¬
ет их применение для изделий, работающих при низких температурах. Для
снижения склонности к кристаллизации проводят сополимеризацрДо хлоро-
прена с 2,3 дихлорбутадиеном, нарушая тем самым регулярность структуры
полихлоропрена. Сополимеризация хлоропрена с нитрилом акриловой кисло¬
ты позволяет получить латекс, пленки из которого характеризуются повышен¬
ной масло- и бензостойкостью, а сополимеризация хлоропрена с метакриловой
кислотой повышает адгезионные свойства полимера латекса.Хлоропреновые латексы используются для получения маканых изделий,
защитных покрытий, клеев, связующих различных волокон, маслостойкой пе¬
норезины.Свойства хлоропреновых латексов, выпускаемых в СНГ (Республика Ар¬
мения) представлены в табл. 1.9.Таблица 1.9Свойства хлоропреновых латексов, выпускаемых в СНГ(Республика Армения)Торговаямаркалатекса\СоставполимераТипэмульгатораСодер¬жаниесухоговеще¬ства,%pHОсновнаяобластьпримененияНаирит Л-4/i-гомополимерМыла
канифоли
и сульфо¬
кислот4510...12Маканые изде¬
лия, пропитка
тканейНаирит Л-74110-11Маканые изде¬
лияНаирит ЛНТ-1а-гомополимер48ИКлеи для обув¬
ной промыш¬
ленностиНаирит Л-18/i-гомополимерСмесь
ионного и
неионного
ПАВ4512,5Обувной картон,
цементно-ла¬
тексные компо¬
зиции, краскиНаирит Л-14 ДХБСополимер
хлоропрена и
дихлорбутадиенаАлкил-сульфонатнатрия4512Маканые изде¬
лия, пропитка
тканейДисперсия MX/i-сополимер
хлоропрена и
метилметакрилата39>8Облагоражива¬
ние кожиНаирит Л-МСополимер
хлоропрена и
метакриловой
кислоты42ООоМаканые изде¬
лия, пропитка
тканей, связую¬
щее40
В Республике Армения подготовлен к выпуску хлоропреновый латекс
ДЛ-750 - аналог латексу Неопрен-750.Латекс ДЛ-750 имеет следующие коллоидно-химические характеристики
(тип полимера - сополимер хлоропрена и дихлорбутадиена):1.2.2.5.	Акрилатные латексыАкрилатные латексы получают полимеризацией эфиров акриловой кислоты
и сополимеризацией их с бутадиеном, стиролом, метакриловой кислотой. Наи¬
более широко при получении акрилатных латексов используют
этилакрилатМеняя природу эфира акриловой кислоты, можно широко варьировать
свойства сополимера.Так, полиметилметакрилат имеет температуру стеклования +105°С, высо¬
кую прочность и практически нулевое удлинение при разрыве, а полибутилак-
рилат имеет температуру стеклования -55°С, высокое относительное удлине¬
ние и, практически, нулевую прочность. Сополимеризацией этил- или бути-
лакрилата с метилметакрилатом можно получать полимеры с промежуточны¬
ми свойствами. При получении акрилатных латексов полимеризацию проводят
с использованием эмульгаторов типа алкил или алкиларилсульфонатов иногда
в комбинации с неионными ПАВ. Полимеризацию ведут обычно до полного
исчерпания мономеров.Концентрация сухих веществ акрилатных латексов лежит в пределах35...55%. Средний размер частиц 100...500 нм.PH	поверхностное натяжение, мН/м	среднечисленный размер частиц, нм ....
содержание свободного хлоропрена, %содержание сухого вещества, %■47,0;.12,5;•45;.100;.0,06.оедбутилакрилат'ОС4Н9метилметакрилатСНз"ОСНз41
Полимеры акрилатных латексов характеризуются высокой стойкостью к
окислению, атмосферо- и теплостойкостью.Акрилатные латексы используются при изготовлении водоэмульсионных
красок, защитных покрытий, адгезивов, связующих.	1Однако высокая стоимость этих латексов сдерживает их более широкое
применение. Свойства некоторых акрилатных латексов, выпускаемых в Рос¬
сии, представлены в табл. 1.10.Таблица 1.10Свойства основных представителей акрилатных латексов, выпускаемых
в РоссииТорговаямаркалатексаМономеры и их
соотношениеНаиме¬нованиеэмульга¬тораСодер¬жаниесухихве¬ществ,%pHПоверхност-ноенатя¬жение,мН/мДиаметрчастиц,нмОбластьприме¬ненияМБМ-3метилакрилат:
бутилакрилат:
метакриловая
кислота
62 : 35 : 3Частично
сульфи¬
рован¬
ный ок-
сиэтили-
рован-
ный ал¬
кил фе¬
нол
(эмуль¬
гатор
С-10)38...406...837...38150...200Отделкабумаги,кожиМБМ-5С ч,Чбутилакрилат :
•метилмегакри-
лат: метакрило¬
вая кислота
50 :40 : 548...503-436...38100...200Клеи,связую¬щее,отделкакожиБМ-12бутилметакри-
лат : бутилакри¬
лат : метакрило¬
вая кислота
62,5 : 26,8 : 10,7Суль-фанолНП-348...502-350...6080...100Клеи,краскиДММА-65 ГПметилметакри¬
лат : бутадиен :
метакриловая
кислота
65 : 35 : 0,539...406...840...5080... 120Коже¬веннаяпромыш¬ленность1.2.2.6.	Латексы на основе винилацетатаМономер для получения винилацетатных латексов - винилацетат
СНг=СН/ОО—с/^СНз42
имеет ряд особенностей, существенно влияющих как на процесс полимериза¬
ции, так и на свойства полимера этих латексов. Винилацетат заметно раство¬
рим в воде, его ярко выраженная склонность к гидролизу приводит к образо¬
ванию уксусной кислоты и альдегида, ингибирующих процесс полимеризации.
При полимеризации происходит интенсивное разветвление макромолекул по¬
лимера. В связи с этими особенностями винилацетата полимеризацию осуще¬
ствляют в присутствии поливинилового спирта (стабилизатора) при строгом
контроле pH системы. Полимеризацию проводят при температуре 60...70°С, в
качестве инициатора применяют персульфат калия, процесс ведут до полного
исчерпания мономера, осуществляя его дробное введение (конверсия 100%).Полученные в этих условиях латексы имеют концентрацию сухих веществ50...60%, а размер частиц лежит в пределах 200...1000 нм, но из-за высокой
вязкости седиментация частиц, практически, не происходит.В связи с большим размером частиц эти латексы, как правило, называют
дисперсиями. Из-за высокой температуры стеклования поливинилацетата и
неудовлетворительного качества пленок из поливинилацетатных латексов по¬
лимер последних пластифицируют дибутилфталатом, диоктилфталатом или
дибутилсебацинатом.Промышленность России выпускает более 20 марок гомополимерных по¬
ливинилацетатных латексов (дисперсий), различающихся между собой кон¬
центрацией полимера, природой и содержанием пластификатора, вязкостью.Кроме гомополимерных латексов поливинилацетата выпускают латексы,
полученные сополимеризацией винилацетата с акрилатами, малеинатами, эти¬
леном. Сополимеризация винилацетата с указанными мономерами позволяет
исключить ряд отрицательных качеств, присущих латексам с пластифицирован¬
ным гомополимером, и, в частности, миграцию пластификаторов из пленок.Подробный перечень выпускаемых в России латексов на основе винилаце¬
тата и их свойства приведены в работе [19]. В табл. 1.11 приводятся свойства
типичных представителей поливинилацетатных латексов. У всех марок латек¬
сов регламентируется содержание свободного винилацетата, которое не долж¬
но превышать 0,5%. Важность этого показателя обусловлена склонностью мо¬
номера к гидролизу с выделением коррозионноактивной уксусной кислоты.Основная область применения латексов поливинилацетата и его сополиме¬
ров - клеи, краски, связующее, проклейка бумажной массы и нетканых тек¬
стильных материалов, покрытия.1.2.2.7.	Винилпиридиновыелатексы -На мировой рынок, в основном, поступают латексы, являющиеся продук¬
том сополимеризации бутадиена, стирола и 2-винилпиридинаN43
Таблица 1.11Свойства основных представителей поливинилацетатных латексов,
выпускаемых в РоссииМаркалатексаСоставполимераТип пла¬
стифика¬
тора и его
содержа¬
ние (на
полимер),
%Содержа¬
ние сухо¬
го веще¬
ства (не
менее), %Вязкость,
Па-сpH	1	Содержа¬
ние оста¬
точных
мономе¬
ров (не
более), %Д50НПоли-винилацетат,гомополимер—500,2...1,04,5...4,60,50Д50С—511,0...3,04,7...6,00,48Д 50В—503,0...5,04,7...6,00,50ДФ 49/2, 5СДибутил-
фталат, 5510,2...1,04,5...6,00,50ДФ48/5СДибутил-
фталат, 10521,0...5,04,5...6,00,5ДФ 47/7СДибутил-
фталат, 15532,0...5,04,7...6,00,48ДФ 40/20ВДибутил-
фталат, 50555,0...6,05,0...6,00,40ДИЭ 5010Сополимер
винилацетата
и этилена*5—50Ю...30***>4,5...6,00,5ДМП5035Н4 Орполимер
винилацетата
и дибутил¬
малеината**'—501...24,7...6,00,4Массовая доля этилена, % (на полимер) - 5
Массовая доля дибутилмалеината, % (на полимер) - 35
***) Вязкость по воронке ВЗ-4, св соотношении 70:15:15. Аналогичный латекс разработан в России, однако из-
за отсутствия промышленного выпуска 2-винилпиридина его производство не
организовано.В России выпускается латекс ДМВП-10 X, полученный сополимеризацией
бутадиена и 2-метил-5-винилпиридина,СН=СН2СН3взятых в соотношении 90:10.Латекс получают “холодной” полимеризацией, в качестве эмульгатора
применяют натриевое мыло синтетических жирных кислот, конверсия моно¬
меров составляет 70...80%. Латекс характеризуется следующими показателями:44
содержание сухого вещества, % 	>26;pH	10...11,5;поверхностное натяжение, мН/м	47...58;жесткость полимера по Дефо, Н	15. ..30;содержание свободных пиридиновых соединений, %	<0,15.Наличие в полимерной цепи гетероциклов пиридина обусловливает высо¬
кие адгезионные свойства полимера винилпиридиновых латексов.Как за рубежом, так и в России винилпиридиновые латексы, практически,
полностью применяются для пропитки шинного корда.1.2.2.8.	Латексы на основе винилхлорида и винилиденхлорида
Главные ценные свойства полимеров на основе винилхлорида (СН2=СНС1)
винилиденхлорида (СН2=СС12) - высокая масло- бензостойкость, пониженная
горючесть. Отсутствие двойных связей в полимере обеспечивает высокую хи¬
мическую стойкость. Вместе с тем, эти полимеры склонны отщеплять хлор с
образованием хлористого водорода. Гомополимеры винилхлорида и винили¬
денхлорида имеют высокую температуру стеклования, поэтому при использо¬
вании их в качестве пленкообразующих материалов требуется пластификация
за счет фталатов или посредством сополимеризации с другими мономерами:
бутадиеном, акрилатами.В России гомополимерные латексы винилхлорида и винилиденхлорида как
товарные продукты не выпускаются, они служат полупродуктами при произ¬
водстве порошков этих полимеров.Промышленностью России выпускается латекс сополимера винилхлорида
и винилиденхлорида, пластифицированный диоктилфталатом. Выпускается
также латекс сополимера винилиденхлорида и бутадиена. Свойства указанных
сополимерных латексов представлены в табл. 1.12. Латекс ВХВД-65 применя¬
ется, главным образом, для пропитки бумаги, а латекс ДВХБ-70 - для получения
картонов, латексно-цементных композиций. Применение латексов на основе
хлорсодержащих виниловых мономеров, по-видимому, целесообразно лишь с
целью придания материалу огнестойкости и высокой химической стойкости.Таблица 1.12Латексы на основе винилхлорида и винилиденхлорида, выпускаемые в РоссииТорговаямаркалатексаСоставсополимераСодер¬
жание
хлора в
полиме¬
ре, %Типэмульга¬тораСодер¬жаниесухихвеществ,%pHПоверх¬ностноенатяже¬ние,мн/мРазмерчастиц,нмВХВД-65винилхлорид:
винилиден-
хлорид
65 :3567-68алкилсульфонат44... 466...850...5480...160ДВХБ-70винилиден-
хлорид :
бутадиен
70:3035...37олеатаммония30...4010...1250...5660...8045
1.2.2.9.	Латексы на основе фторсодержащих полимеровЛатексы предназначены для изготовления изделий и материалов с высокой
стойкостью к кислотам и щелочам, окислителям, растворителям и массам, ус¬
тойчивостью к световому и озонному старению.В России производятся два типа латекса на основе фторсодержащих поли¬
меров: СКФ-26И - сополимер винилиденфторида и гексафторпропилена и
СКФ-32Б - сополимер винилиденфторида с трифторхлорэтиленом. Первый
применяется для изготовления маканых изделий, второй - для пропитки и по¬
крытий материалов для придания им огнестойкости и стойкости к действию
агрессивных, сред.Из-за высокой стоимости, сложности технологической переработки, латексы
выпускаются в ограниченном количестве и применяются только там, где приме¬
нение латексов других полимеров не может обеспечить требуемые свойства.1.2.3.	Искусственные латексыПолимеры, которые используются для получения искусственных латексов,
не могут быть получены эмульсионной полимеризацией.Основной способ их изготовления состоит в эмульгировании раствора по¬
лимера с последующей отгонкой растворителя и концентрированием получен¬
ной дисперсии.Как в России, так и за рубежом, основными искусственными латексами яв¬
ляются латексы синтетического 1,4 цис-полиизопрена и бутилкаучука.В табл'.'Щ3 приводятся свойства искусственных латексов, выпускаемых в
России.Таблица 1.13Свойства искусственных латексов, выпускаемых в РоссииТорговаямаркаТипполимераТипэмуль¬гатораВязкость
полиме¬
ра по
МуниСодержа¬
ние сухого
вещества,%pHПоверхно¬
стное на¬
тяжение,
мН/мСреднийразмерчастиц,нмЛатексСКИ-31,4 цис-
полиизонренмылокани¬фоли60...7059-609-1033...35300...600Латексбутил¬каучукаБутилкаучукБК-2045олеаткалия40... 5040...428-936...38300...400БК-1675-О©соо40...428-936...38300...400По ряду коллоидно-химических свойств латекс синтетического 1,4 цис-
полиизопрена приближается к натуральному.Однако, в отличие от натурального латекса полимер искусственного 1,4
цис-полиизопрена имеет более низкую молекулярную массу и не содержит
геля. Этим объясняются более низкие значения модуля пленок и меньшее зна¬
чение их прочности при растяжении и, особенно, низкое значение сопротивле¬
ния раздиру.46
Кроме того, при переработке латекса СКИ-3 возникают технологические
осложнения, связанные с повышенной липкостью пленок, замедленной их
сушкой и вулканизацией.Несмотря на указанные недостатки искусственного латекса 1,4 цис-
полиизопрена, за счет определенных рецептурных и технологических приемов
он может с успехом применяться в производстве пенорезины, некоторых ви¬
дов маканых изделий. Искусственный латекс 1,4 цис-полиизопрена позволяет
получать высококачественные клеи, чувствительные к давлению.Вместе с тем необходимо ответить, что объем производства и применения
этого латекса будет определяться его стоимостью и стоимостью на мировом
рынке натурального латекса.Латекс бутилкаучука предназначен для изготовления изделий с высокой га¬
зонепроницаемостью и устойчивостью к действию агрессивных сред.В России латекс бутилкаучука, в основном, применяется для изготовления
защитных перчаток и клеевых композиций.За рубежом латекс бутилкаучука используется для производства нетканых
материалов, покрытий тканей, адгезивов.Имеются сведения о разработке и производстве искусственных латексов на
основе этиленпропиленового каучука, хлорсульфированного полиэтилена, си¬
ликонового каучука, уретановых эластомеров [3, с.143...147]. Однако сколько-
нибудь достоверных данных о широком промышленном производстве и при¬
менении этих латексов не имеется.47
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ I1.	Blackley D.C. High Polymer Latices, London Maclaren and Sons LTD, 1966, v. 1, p. 2222.	Натуральный каучук / Под ред. А. Робертса. Перевод с англ. М.: М&р, 1990.
Ч. I. С. 91.3.	Еркова Л.Н., Чечик О.С. Латексы Л.: Химия, 1983. С. .37-40.4.	Лебедев А.В. Коллоидная химия синтетических латексов. Л.: Химия, 1976. С. 30-89.5.	Кузнецов В.Л., Лебедев А.В. Влияние природы катиона жирнокислого мыла на вяз¬
кость бутадиен-стирольных латексов и параметры адсорбционных слоев // Каучук и
резина. 1963. № 7. С.7-9.6.	Кузнецов В.Л., Лебедев А.В. Влияние длины углеводородной части мыл жирных
кислот на параметры межфазных слоев в бутадиен-стирольных латексах // Каучук и
резина. 1964. № 3. С. 30-33.7.	Chaney M.W, Wilkinson М.С., J. ind, Eng. Chem. Prod, Res. Dev. 1982, v. 21, № 2,
p. 171-176.8.	Елисеева В.И., Герасимова А.С., Француз З.С. Регулирование структуры полимера
при латексной полимеризации мономерных композиций // Высокомолекулярные
соединения. 1984. Сер. А. Т. 26. № 7. С. 1382-1389.9.	Аврамова О.П., Мазина Г.В., Путяков В.Ф., Трофимович Д.П. Влияние молекулярной
массы полимера на свойства латекса СКИ-3 // Каучук и резина. 1982.№ 6. С. 6-8.10.	Кузнецов В.Л. Вязкость синтетических латексов и параметры межфазных слоев /
Автореф. диссерт. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1965.11.	Неймар Р.Э. Очерки коллоидной химии синтетических латексов. Воронеж: ВГУ,
1980, с.'г-ы-гю.12.	Международный стандарт ИСО 1652-85.13.	Любицкая Г.А. Модификация дисперсии Цис 1-4 полиизопрена для маканых изде¬
лий и композиционных материалов / Автореф. диссерт. на соиск. уч. степ. канд.
техн. наук. М.: МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1985, с. 6-12.14.	Шмурак И.Л., Лашкина Э.Д. Дедусенко В.Н., Рискина Н.В. Получение и примене¬
ние бутадиен-метилвинилпиридинового латекса с глобулярной неоднородностью //
Каучук и резина. 1983. № 9. С.6-8.15.	Магоп S.H, Anal. Chem. 1953, v. 25, p. 1087-1098.16.	Maron S.H., j. Coll. Sci, 1954, v. 9, p. 89, 263, 347, 382.17.	Воюцкий С.С., Панич P.M. Практикум по коллоидной химии и электронной
микроскопии. М.: Химия, 1974, с. 90-94.18.	Gorton A.D.T., Polym. Latex Conf, 1978, London.19.	Каталог “Поливинилацетатные пластики”. Черкасы: изд-во НИИ технико-экономи¬
ческих исследований, 1985, с. 5-13.20.	Справочник резинщика. М.: Химия, 1971. с. 200-249.21.	Кузнецов В.Л. в кн. “Синтетический каучук”. Л.: Химия, 1976, с. 604-605.22.	Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Буканов А.М. в кн. “Общая технология резины”, М.:
Химия, 1978, с. 466-467.23.	Кузнецов В.Л., Штейнберг С.А., Краюшкина Е.А., Трофимович Д.П. Латексы: свой¬
ства, модификация, ассортимент. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1984.24.	Polymer Latices and their Applications. Edited by O, K.Golvert London. Applied Science
Publishers Ltd. 1982. p., 11-46.48
Л.П. Густова, Д.П. ТрофимовичГлава 2. Латексные композиции
2.1.	Ингридиенты латексных композицийПрактически, во всех случаях применения латекса необходимо его смеше¬
ние с различными веществами [1,2]. Применение последних обусловлено не¬
обходимостью изменения коллоидно-химических свойств латекса с целью
улучшения его дальнейшей обрабатываемости и физико-механических свойств
изготавливаемых изделий, а также экономическими соображениями.Существует две группы ингредиентов, применяемых при изготовлении ла¬
тексных композиций.К первой группе относятся ингредиенты, которые обычно применяются при
изготовлении резиновых изделий из твердого каучука: вулканизующие агенты,
ускорители и активаторы вулканизации, противостарители, наполнители, пла¬
стификаторы и мягчители.Ко второй группе относятся специфические ингредиенты, применение ко¬
торых обусловлено особенностями технологии переработки латексов: поверх-
ностно-активные вещества (ПАВ), применяемые в качестве эмульгаторов,
диспергаторов, стабилизаторов, смачивателей; регуляторы вязкости; регулято¬
ры рН\ коагулянты; желатинирующие агенты и термосенсибилизаторы; пено-
гасители; антисептики.Следует, однако, отметить, что указанное деление ингредиентов на две
группы является весьма условным.Ряд ингредиентов помимо своего основного функционального назначения
может оказывать существенное влияние на другие свойства латексных компо¬
зиций.Так, например, оксид цинка является типичным активатором вулканизации,
а в присутствии аммиака действует одновременно как термосенсибилизатор и
желатинирующий агент.Дифинилгуанидин (ДФГ) — ускоритель вулканизации одновременно явля¬
ется вторичным желатинирующим агентом. Наполнители (например, каолин),
применяемые в латексных композициях, главным образом, из-за экономиче¬
ских соображений, одновременно приводят к изменению вязкости латексных
композиций.Существует ряд общих требований к ингредиентам латексных композиций
независимо от типа применяемого латекса и технологии его переработки.•	Ингредиенты, если они специально не предназначены для повышения
агрегативной устойчивости латексной композиции или для ее дестабилизации,
в идеале не должны изменять агрегативную стабильность латекса и латексных
композиций. По этой причине к ингредиентам латексных композиций предъ¬
являются более высокие требования к содержанию в товарном продукте49
примесей, чем к ингредиентам, применяемым при изготовлении композиций
из твердого каучука. Критерием содержания примесей может служить откло¬
нение температуры плавления технического продукта от температуры плавле¬
ния химически чистого продукта.•	Все сыпучие ингредиенты, нерастворимые в воде, должны вводиться в латекс,
как правило, в виде предварительно приготовленных водных дисперсий, а нераство¬
римые в воде жидкие ингредиенты - в виде предварительно приготовленных эмуль¬
сий. При этом размер частиц ингредиента в дисперсии и размер капли в эмульсии, в
идеальном случае, должны быть сравнимы с размером частиц полимера в латексе.•	Величина pH дисперсий, эмульсий и растворов ингредиентов, если по¬
следние не предназначены для её регулирования, должна быть близка к значе¬
нию этого показателя для применяемого латекса.•	Цри необходимости применения в рецептуре латексных композиций ПАВ
желательно использовать ПАВ, применявшиеся при изготовлении латекса.2.1.1.	Вулканизующие агентыВ табл. 2.1 представлены основные вулканизующие агенты, применяемые при из¬
готовлении латексных композиций.Таблица 2.1Вулканизующие агенты полимеров латексных композицийХимическоенаименэраниеТорговоенаименование*-1Химическая формулаНаименованиелатексаСераСера техниче¬
скаяs8 s-s-s-s
1 1 1 1
s-s-s-sНатуральный, Бутади-
ен-стирольный.
Бутадиен-нитр ильный,
Бутадиен-стирольный
карбоксилсодержащий,
Бутадиен-нитр ильный
карбоксилсодержащи й.
Искусственный изо-
преновый.Искусственный бути¬
ловыйТетраметилти-урамдисульфидТиурамДсн, сн,4N-C-S-S-C-N// II II N
СН; S S СН,Тетраэтилтиу-рамдисульфидТиурам ЕС,Hi С.н,4N-C-S~S-C-N/
/II II \С, Hi S S С.-Н,Ди пентаметилентиурамтетра-сульфидТетрон АQn-c- ssss-c-n^ ^
S SОксид цинкаБелила цинко¬
выеМарка БЦОZnOХлоропреновый, Кар¬
боксилсодержащие
латексыРезорцинфор-мальдегиднаясмолаРФСКарбоксилсодержащиелатексыГ ексаметилен-
диамингмдлNH2-(CH2)6-NH2Фторсополимерные -
латексы*' Принятые в России50
Универсальным вулканизующим агентом для полимеров натурального, бутадиен-
стирольного, бутадиен-нитрильного латексов, искусственных латексов синтетическо¬
го полиизопрена и бутилкаучука является сера. Обычная дозировка серы в указанных
латексах лежит в пределах 0,5...2,0 частей массы на 100 частей массы полимера ла¬
текса и применяется совместно с ускорителями вулканизации и активатором - окси¬
дом цинка. В полуэбонитовых и эбонитовых изделиях, получаемых из латексов, дози¬
ровка серы может составлять 20.. .40 частей массы на 100 частей массы полимера ла¬
текса.В латексных композициях, предназначенных для изготовления изделий с высоким
сопротивлением тепловому старению, целесообразно применять в качестве вулкани¬
зующих агентов таурамполисудьфиды: тетраметилтиурамдисульфид, тетраэтилтиу-
рамдисульфид, бис (пентаметилентиурам) тетрасульфид. Однако, вулканизация тиу-
рамполисульфидами в отсутствии серы протекает более медленно и требует более
высокой температуры. Активировать процесс вулканизации в этом случае возможно
путем применения в рецептуре латексной композиции дифенилтиомочевины (тиокар-
банилид).В латексных композициях на основе латексов карбоксилсодержащих полимеров
вулканизующими агентами являются оксиды металлов, которые Moiyr применяться
как самостоятельно, так и совместно с серой.На практике, обычно применяют оксид цинка, в дозировках 3.. .5 частей массы на
100 частей массы полимера латекса.Оксид цинка является также вулканизующим агентом в композициях на основе
хлоропренового латекса.Резорцинформальдегидные и фенолформальдегидные смолы могут приме¬
няться в качестве вулканизующих агентов полимеров карбоксилсодержащих
латексов. Для вулканизации полимеров фторсополимерных латексов исполь¬
зуют диамины и их производные.2.1.2.	Ускорители вулканизацииТехнологические процессы переработки латексов полностью исключают
опасность преждевременной вулканизации (скорчинга) полимера латекса.Это позволяет интенсифицировать процесс вулканизации, применяя ульт¬
раускорители или комбинации ускорителей, взаимно активирующих процесс,
что, в свою очередь, позволяет проводить вулканизацию при сравнительно
низких температурах (80... 100°С).Наиболее часто применяемые в латексных композициях ускорители вулка¬
низации представлены в табл. 2.2.Цинковые и натриевые соли дитиокарбаминовой кислоты являются высо¬
коэффективными улътраускорителями серной вулканизации полимеров нату¬
рального, бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, синтетического
изопренового и бутилового латексов.Хотя вулканизация в присутствии цинковых солей дитиокарбаминовой ки¬
слоты может быть осуществлена без применения оксида цинка, однако на прак¬
тике рецептура композиций всегда предусматривает применение оксида цинка.51
Таблица 2.2Ускорители вулканизации полимеров латексных композицийХимическоенаименованиеускорителяХимическая формулаТемпература
плавления, °CТорговоенаименование*5химии-ческичистыйтехниче¬ский12345Диметил-дитиокарбаматцинка'СН,XN-C-S-
/ II
СН, Szn257248...253МетилциматДиэтилдитио-
карбамат цинкас:н54N-C-S-
/ II
C,H, sz„2178ООONг-ЭтилциматДибутил-дитиокарбаматцинка'с,н,4N-C-S-
/ II
С<Н, Sz„112оСло1 00БутилциматЭтилфенил-дитиокарбаматцинкаC,HS4N-C-S-
/ IIlC6H, s Jzn2208205...208КарбаматЭФЦ;Вулкацит Р
экстра NПентаметилен-
дитиокарбамат
цинка0*ts-I s jz„179168...175Диметил-дитиокарбаматдиметиламинаСН, СН54N-C-S H.HN7
/ \\ \СН, S СНзУскорительК-45Тетраметил-тиурамдисуль-фидСН, СН;4N-C-S-S-C-N/
/II II \СН, S S СН,154140... 150Тиурам ДТетраэтилтиу-рамдисульфидС:Н5 С; Н;XN-C-S-S-C-N/
/II II \С2Н, S S С:Н57368...73Тиурам Е52
Продолжение таблицы 2.212345Бис (пентаме-
тилентиурам) -
теграсупьфид<^ ^)N-C-S-S-S-S-C-N^ ^
S S114111...113Тетрон АЦинковая соль
2-меркаптобен-
зотиазолаос>]z„2Разлага¬
ется при
200°С—ЦинкаптДифенилтио¬мочевина^NH-C-NH^^
S —154148...152ТиокарбанилидДифенилгуа-нидинNH151145...147ДФГ’J Принятые в РоссииОбычно дозировки цинковых солей дитиокарбаминовой кислоты, серы
и оксида цинка лежат в пределах (число частей массы на 100 частей массы
полимера латекса): сера - 1,0...2,0; цинковая соль дитиокарбаминовой кисло¬
ты - 0,5... 1,5; оксид цинка - 0,5...5,0.Оксид цинка, как активатор вулканизации, применяется со всеми другими
ускорителями вулканизации, приведенными в табл. 2.2. Его роль как желати¬
нирующего агента будет рассмотрена в разделе 3.2.Из перечисленных в табл. 2.2 цинковых солей дитиокарбаминовой кислоты
наибольшей активностью обладает дибутилдитиокарбамат цинка и наимень¬
шей - фенилэтилдитиокарбамат цинка. Диметилдитиокарбамат цинка и ди-
этилдитиокарбамат цинка занимают промежуточное положение. Это различие
в активности ускорителей наиболее четко прослеживается в композициях на
основе натурального латекса, заправленного аммиаком, в меньшей степени - в
композициях на синтетических латексах. Цинковые соли дитиокарбаминовой
кислоты вызывают загущение натурального латекса, заправленного аммиаком,
в меньшей степени это явление наблюдается в синтетических латексах.Ускорители класса тиурамов в латексных композициях имеют относитель¬
но ограниченное применение. В большинстве случаев они используются в
комбинации с цинковыми солями дитиокарбаминовой кислоты. Такая комби¬
нация ускорителей применяется в композициях на основе хлоропренового ла¬
текса, где вулканизующим агентом является оксид цинка.Действие тиурамов активируется применением производных тиомочевины
(дифенилтиомочевина). В композициях на основе хлоропреновых латексов ди-
фенилтиомочевина применяется как самостоятельный ускоритель вулканизации.53
Цинковая соль 2-меркаптобензотиазола, хотя и может применяться само¬
стоятельно как ускоритель вулканизации полимеров латексных композиций, на
практике обычно используется как “вторичный” ускоритель в комбинации с
цинковыми солями дитиокарбаминовой кислоты'в соотношениях, близких к 1:1.Дифенилгуанидин (ДФГ) - ускоритель вулканизации средней активности
самостоятельно в латексных композициях не используется. Вместе с тем акти¬
вирует действие дитиокарбаматов и тиурамов. Одновременно ДФГ является
эффективным вторичным желатинирующим агентом, применяемым в компо¬
зициях для изготовления пенорезины.2.1.3.	ПротивостарителиПрименение противостарителей в латексных композициях не является
строго обязательным.Эго связано, с одной стороны, с тем, что полимер латекса в ходе техноло¬
гических процессов переработки не подвергается механическим воздействиям
и действию высоких температур, а также тем, что натуральные латексы содер¬
жат естественные противостарители, а синтетические и искусственные латек¬
сы, как правило, заправляются противостарителями при их изготовлении.Вместе с тем, в латексные композиции, предназначенные для изготовления
изделий, которые в ходе эксплуатации могут подвергаться действию высоких
температур, кислорода, озона, ультрафиолетовых лучей, необходимо введение
дополнительных противостарителей. Перечень наиболее часто применяемых в
латексных композициях противостарителей представлен в табл. 2.3.Таблица 2.3Противостарители латексных композицийХимическоенаименованиеХимическая формулаТемпература
плавления, °СТорговоенаименование**хими¬ческичистыйтехниче¬ский2,2’-метилен-бис-(4-метил-б-трет-бутилфенол)он он(СН,)>С I СН, 1 С(СН,),'tjr TirСН: CHj133120...132Агидол 2,
Продукт 22462,2’-метилек-бис-(4-этил-б-третбутилфенол)ОН он
(СН,),С 1 СН, 1 С(СН,).'б'
с?н« сгн.Продукт 425Смесь моно-, ди-,три-а-метилбен-зофенолаАгидол 20
(А0-20)Фенил-Р-нафтиламинog"nh~g108104...108НеозонД54
Продолжение таблицы 2.3ХимическоенаименованиеХимическая формулаТемпература
плавления, °СТорговоенаименование*'хими¬ческичистыйтехниче¬скийN-H3onponM-N’-
фенил- п -
фенилендиаминСНсн38075. ..79Диафен ФПNN-ди-Р-нафтил-п-фенилендиаминNH-( >NHСО' и 'ОО235228...234Диафен ННДибутилдитио-
карбамат никеляс4н,xn-c-s-/ Iсн» s JNi*} Принятые в России •Вторичные ароматические диамины {Диафен ФП, Диафен НН) обладают
очень высоким защитным действием от теплового и озонного старения, утом¬
ления, пассивируют металлы переменной валентности.Вторичный ароматический моноамин (Неозон Д) эффективен при тепловом
старении.Вместе с тем, указанные противостарители вызывают окрашивание изде¬
лий и не могут быть применены в композициях, предназначенных для изго¬
товления светлых и цветных изделий. Более того, аминные противостарители
окрашивают материалы, которые контактируют с изделиями, при изготовле¬
нии которых они были использованы.Эффективным противостарителем от воздействия ультрафиолетовых лучей
является дибутилдитиоиарбамат никеля. Однако и он окрашивает изделия в
зеленый цвет.Фенольные противостарители (агидол 2, А0-20, продукт 425) хотя и обла¬
дают менее эффективным защитным действием по сравнению с аминными
противостарителями, существенно не изменяют цвета изделий.Для защиты от озона полимера латексных композиций могут быть приме¬
нены так называемые физические антиозонанты. В качестве последних нахо¬
дят применение воскоподобные продукты, содержащие парафины и, в частно¬
сти, Церезин-80.Следует указать, что применение Церезина-80 сопряжено с определенными
трудностями из-за сложности получения стабильной эмульсии этого продукта
(см. глава 2, раздел 2.2.2).2.1.4.	НаполнителиКак и при изготовлении композиций из твердого каучука, применение
наполнителей в латексных композициях преследует цель улучшать физико¬55
механические свойства изготавливаемых изделий, снизить их себестоимость,
изменить окраску.Вместе с тем, существует ряд специфических особенностей применения
наполнителей в латексных композициях.	*Активные усиливающие наполнители какими являются различные марки
технического углерода, как правило, лишь незначительно увеличивают проч¬
ность при разрыве полимеров латексных композиций, но одновременно при
относительно небольших дозировках (5... 10 частей массы полимера латекса)
существенно увеличивают модуль, сопротивление раздиру, сопротивление
истиранию.Практически все наполнители, применяемые в латексных композициях,
приводят к изменению коллоидно-химических свойств латексов, увеличивают
их вязкость, снижают агрегативную устойчивость. Наибольшее загущение ла¬
тексных композиций происходит при применении технического углерода. По
этой причине дозировки технического углерода в латексных композициях не
должны превышать 15.. .20 частей массы на 100 частей массы полимера латекса.Перечень наиболее часто применяемых в латексных композициях наполни¬
телей приведен в табл. 2.4.Таблица 2.4Наполнители латексных композицийНаименование наполнителячV4Техническая документация,
действующая в РоссииМарка*1Мел природный обогащенныйГОСТ 12085-88МММел осажденныйГОСТ 8253-79КаолинГОСТ 19608-84КРТБентонитГОСТ 7032-75ФРКДвуокись титана пигментнаяГОСТ 9808-84A-IТехнический углеродГОСТ 7885-86К-354ГОСТ 7885-86П-705Стирол-бутадиеновый латексТУ 38.103299-78СКС-85 ГППринятые в РоссииТехнический углерод марки К-354 применяется для повышения прочности
при разрыве, модуля, сопротивления раздиру полимеров синтетических и ис¬
кусственных латексов.Технический углерод марки П-705, характеризующийся повышенной
структурностью, применяется в латексных композициях, предназначенных для
изготовления изделий с повышенной электропроводностью или' антистатиче¬
скими свойствами.Мел и каолин вводят в латексные композиции, главным образом, для
снижения их стоимости. При этом наблюдается снижение прочности при
разрыве и относительного удлинения при разрыве полимеров латексов при
одновременном увеличении модуля и жесткости. При изготовлении изделий,56
для которых прочностные показатели не имеют существенного значения, до¬
зировки мела и каолина в латексных композициях могут быть доведены до 400
частей массы на 100 частей массы полимера латекса. В отличие от большинст¬
ва других ингредиентов латексных композиций мел и каолин могут быть вве¬
дены в латекс без предварительного приготовления дисперсий.Бентонит, в основном, применяется при изготовлении водных дисперсий
сыпучих ингредиентов латексных композиций. В водной среде бентонит обра¬
зует цепочечные структуры, увеличивая вязкость системы. Благодаря этому
свойству, бентонит препятствует оседанию ингредиентов в дисперсиях и в
латексной композиции.Двуокись титана применяется в латексных композициях, главным образом,
как пигмент, придавая изделиям белый цвет. Обычно дозировка двуокиси ти¬
тана в латексных композициях составляет 4...5 частей массы на 100 частей
массы полимера латекса.Стирол-бутадиеновые латексы с высоким содержанием связанного стирола
в полимере (СКС-85 777), введенные в натуральные, бутадиен-стирольные и
искусственный полиизопреновый латекс, приводят к повышению модуля, же¬
сткости, твердости, прочности при разрыве полимеров указанных латексов.2.1.5.	ПластификаторыПрименение в латексных композициях пластификаторов обусловлено не¬
обходимостью увеличить эластичность и морозостойкость кристаллизующих¬
ся полимеров латексов, а также полимеров латексов с высокой температурой
стеклования.Для латексов полярных полимеров (полихлоропрен, поливинилхлорид, со¬
полимер бутадиена и акрилонитрила) в качестве пластификаторов применяют¬
ся дибутилфталат (ДБФ), дибутилсебацинат (ДБС), диоктилфталат (ДОФ),
бутилолеат (фригит).Для латексов неполярных полимеров применяются углеводородные масла
(например, вазелиновое масло).Дозировки пластификаторов в латексных композициях обычно не превы¬
шают 25...30 частей массы на 100 частей массы полимера латекса из-за сни¬
жения прочностных показателей изготавливаемого изделия. Как правило, пла¬
стификаторы должны вводиться в латексную композицию в виде эмульсии.
Однако в отдельных случаях допускается непосредственное введение их в ла¬
текс при интенсивном и длительном перемешивании.Пластификация полимера латекса позволяет не только повысить эластич¬
ность и морозостойкость изготавливаемого изделия, но и в определенных ус¬
ловиях облегчает коалесценцию латексных частиц, улучшая тем самым плен-
кообразование латексной композиции. Причины этого будут рассмотрены в
главе 3 раздела 3.1.2.1.6.	Поверхностно-активные вещества (ПАВ)Технология переработки латексов, практически, всегда предусматривает
применение ПАВ.57
Они применяются при изготовлении дисперсий и эмульсий ингредиентов
латексных композиций, при смешении различных латексов и введении ингре¬
диентов в латекс при изготовлении латексных композиций. В зависимости от
состава дисперсий и эмульсий, типа латекса и его коллоидно-химических
свойств, назначения латексной композиции и способов её дальнейшей перера¬
ботки ПАВ могут выполнять роль смачивающего агента, диспергатора, эмуль¬
гатора, пенообразователя, стабилизатора, обеспечивающего агрегативную ус¬
тойчивость коллоидных систем, каковыми являются дисперсия и эмульсии
ингредиентов латексных композиций, латексы и латексные композиции.Механизм действия ПАВ и их влияние на свойства латексов достаточно
подробно изложены в работах [3...5]. Ниже приводятся лишь практические
рекомендации по применению ПАВ при переработке латексов. Поверхностно¬
активные вещества в зависимости от химического строения разделяют на ио¬
ногенные (образующие ионы) и неионогенные [6].Ионогенные ПАВ, в свою очередь, делятся на анионоактивные, придающие
при адсорбции на поверхности полимерной частицы латекса отрицательный
заряд, и катионоактивные, дающие положительный заряд. Среди анионоктив-
ных ПАВ наибольшее применение при переработке латексов получили соли
карбоновых кислот общей формулой RCOOM, где R - углеводородный ради¬
кал, являющийся гидрофобной частью молекулы, а М - катион, дающий рас¬
творимые в воде основания, обычно, это К\ NH4+, Na+.Основными катионоактивными ПАВ, применяемыми при переработке ла¬
тексов, являк^ся соли замещенных аминов общей формулой
R"R - N -RR'X,где R - алифатический радикал с длинной цепью ( С10-С18); R’, R”, R’” - ал¬
килы с короткой цепью (-СН3С2Н5), арилалкилы (-СН2С6Н5) или арилы (С6Н5);
X - анион СГ.Среди неионогенных эмульгаторов при переработке латексов используют
этиленгликолевые эфиры алкилфенолов общей формулой СН2П+1СбН40
(C2H40)m Н и полиоксиэтилированные жирные спирты общей формулой
СН2п+10(С2Н40),пН.Перечень основных ПАВ, применяемых в России при переработке латек¬
сов, представлен в табл. 2.5.При применении ПАВ в латексных композициях следует руководствовать¬
ся следующими общими рекомендациями:•	ПАВ на основе карбоновых и смоляных кислот эффективны только в
щелочной среде при рН>8;•	при использовании латексов с pH = 4...6 следует применять алкиларил-
сульфонаты (Сулъфанол НП-3) или их смесь с неионогенными ПАВ;58
•	введение катионоактивных ПАВ в латексы, полученные с применением
анионоактивных эмульгаторов, приводит к коагуляции латексов. В относи¬
тельно небольших дозировках катионоактивные ПАВ приводят к астабилиза¬
ции этих латексов и применяются в качестве вторичных желатинирующих
агентов;•	для повышения агрегативной устойчивости латексов и латексных компо¬
зиций к электролитам вводят дополнительно неионогенные ПАВ;Таблица 2.5Основные ПАВ, применяемые в России при переработке латексовНаименование ПАВХимическая формула или составНазначение123АнионоактивныеОлеат калияС17Н33СООКЭмульгатор при получении
эмульсии, стабилизатор
латексных композиций,
пенообразователь, стаби¬
лизатор латексной пеныПарафинат калияКалиевая соль синтетических жир¬
ных кислот с целевой фракцией
Сю-С]зили Сю-С]бСтабилизатор латексных
композиций, пенообразова¬
тель, стабилизатор латекс¬
ной пеныДиспергатор НФгтт*гпДиспергатор при изготов¬
лении дисперсийОлеат триэта-
ноламина/°с17н„со — сн;-сн,\с„н„с \О	СН> —СН, — N'° ’ /с„н„с 1О	СН;-СН:Эмульгатор при изготовле¬
нии эмульсийДрезинатКалиевое мыло диспропорциониро-
ванной канифолиИспользуется как стабили¬
затор латексов, изготов¬
ленных на аналогичном
эмульгаторе. Имеет огра¬
ниченное применениеСульфанол НП-3Смесь натриевых солей алкилбен-
золсульфокислот
C„H2ll+I C6H4S03Na
n = 1СН-12Стабилизатор карбоксил¬
содержащих латексов, сма¬
чиватель59
Продолжение таблицы 2.51 1 2 I 3Неионогенные ,Продукт ОП-7CnH2n+1 C6H40 (С2Н40)тН
т = бт-7
п= 8-гЮСтабилизатор при воздей¬
ствии на латекс или ла¬
тексную композицию элек¬
тролитов. Стабилизатор
высоконаполненных ком¬
позиций, смачивательПродукт ОП-ЮС„Н2п+1 С6Н40 (С2ЩО)тН
т= 10-12
п = 8-гЮПрепарат ОС-20СпН2п+1 О (С2Н40)тН
т = 20
n= 14-Т-18Стабилизатор при воздей¬
ствии на латекс или ла¬
тексную композицию элек¬
тролитов. Стабилизатор
высоконаполненных ком¬
позиций, смачивательКатионоактивныеКатапинПараалкилбензилпиридиний хлоридВторичныйжелатинирующий агентПродукт АНПАминированный нитропарафинСН3(СН,)„- СН - (CH2)m - CHj
NH, • НС1•	для повышения устойчивости латекса и латексных композиций к меха¬
ническим воздействиям рекомендуется увеличить степень насыщенности по¬
верхности глобул латекса эмульгатором свыше 50...60%, применяя для этого
ионогенные и неионогенные ПАВ;•	для повышения стабильности высоконаполненных латексных компози¬
ций вводят добавки неионогенных ПАВ;•	при повышении температуры латексной композиции неионогенные ПАВ,
выполнявшие ранее в этой композиции роль стабилизаторов, начинают вы¬
полнять роль агентов, вызывающих дестабилизацию. Это свойство неионоген¬
ных ПАВ может быть использовано при получении изделий из латексов мето¬
дом термосенсибилизации (см. главу 3);•	увеличение стабильности латексов и латексных композиций при хране¬
нии, механическом воздействии, высоком наполнении за счет дополнительно¬
го введения ПАВ должно быть осуществлено с учетом возможности в даль¬
нейшем астабилизовать латексную композицию. Астабилизация латексной
композиции, завершающаяся переводом полимера латекса из свободно¬
дисперсионного состояния в связано-дисперсионное, лежит в основе всех тех¬
нологических процессов изготовления изделий и материалов из латексов.Тип ПАВ и его дозировка должны выбираться с учетом коллоидно¬
химических свойств латекса, назначения латексной композиции, её рецептуры
и технологии переработки. Сведения о применении ПАВ в латексных компо¬
зициях, предназначенных для изготовления конкретных изделий и материалов,
будут изложены в последующих главах.60
2.1.7.	Регуляторы вязкости - загустителиИнгредиенты латексных композиций, именуемые как “регуляторы вязкости -
загустители”, представляют собой группу природных, искусственных, полу¬
ченных модификацией природных продуктов, и синтетических полимеров,
образующих в водной среде типичные лиофильные, коллоидные системы с
высокой вязкостью. Эти вещества не только повышают вязкость латексов и
латексных композиций, но одновременно могут проявлять себя как стабилиза¬
торы агрегативной устойчивости дисперсий, эмульсий и латексов.Механизм загущения латексов отнюдь не сводится к повышению вязкости
водной фазы латекса, хотя этот фактор вносит определенный вклад в общее
повышение вязкости латекса.По-видимому, макромолекулы загустителя сорбируются на поверхности
частиц латекса, участвуют в образовании защитной адсорбционно-гидратной
оболочки, увеличивая тем самым эффективный объем дисперсной фазы, и как
следствие этого увеличивается вязкость. Перечень основных загустителей
представлен в табл. 2.6.Таблица 2.6Загустители латексных композицийНаименованиезагустителяХимическая природа,
химическая формулаНазначениеПриродныеКазеинат аммонияЩелочная смесь казеина, полученно¬
го из протеина молокаСтабилизатор дисперсий,
латекса, латексных ком¬
позиций. ЗагустительКостный клейБелковый продукт, получают из ка-
логена соединительных тканей жи¬
вотныхСтабилизатор дисперсий.
Загуститель латекса и
латексных композицийАльгинат натрияНатриевая соль альгиновой кислоты,
получают из морских водорослейСливкообразующий агент.
ЗагустительИскусственныеНатриевая солькарбоксилметилцел-люлозыПроизводное целлюлозыЗагуститель, стабилизатор
латексных композицийСинтетическиеПоливиниловыйспирт— сн2—сн—
1онСтабилизатор дисперсий,
латексов, загустительНатриевая соль по-
лиметилакриловой
кислоты-сн,—с—1 ^-0
C-ONaЗагустительПри применении загустителей следует учитывать ряд специфических
свойств этих ингредиентов.Природные загустители (казеин, костный клей) подвержены загниванию. В
связи с этим при их применении требуется введение антисептиков, а приго¬
товленные с этими загустителями дисперсии, эмульсии и латексные компози¬
ции не подлежат длительному хранению.61
Эффективность действия загустителей существенно зависит от pH среды.
Максимальная загущающая способность загустителя казеината аммония проявля¬
ется прирН= 10... 12, натриевой соли карбоксиметалцеллюлозы при pH = 1.. .9, а
поливиниловый спирт проявляет свою активность как стабилизатор и загусти¬
тель в широком диапазоне значений pH от 2 до 12.При применении загустителей вязкость латексной композиции изменяется
во времени. Как правило, после введения загустителя вязкость быстро возрас¬
тает, затем этот процесс замедляется и вязкость сохраняется постоянной либо
изменяется незначительно. При длительном хранении возможно снижение
вязкости.Предполагается, что эти изменения вязкости связаны с перераспределением
на поверхности частиц эмульгатора и загустителя и изменением вследствие
этого степени гидратации защитных адсорбционных слоев, а также изменени¬
ем в процессе хранения свойств самого загустителя.Интенсивность этих изменений вязкости зависит как от свойств собственно
загустителя, так и от коллоидно-химических свойств латекса, его pH, природы
эмульгатора, степени насыщенности частиц латекса эмульгатором, содержания
электролитов в водной фазе.Латексные композиции, содержащие загустители, характеризуются тиксо-
тропными свойствами. При механическом воздействии на латексную компо¬
зицию её вязкость уменьшается, а затем постепенно восстанавливается.2.1.8.	Регуляторы pH латексных композицийДля обеспечения агрегативной устойчивости латекса и латексных компози¬
ций необходимо под держивать в определенных пределах значение pH.Снижение pH ниже нормируемого значения для данного латекса или ла¬
тексной композиции может быть причиной коагуляции, уменьшения стабиль¬
ности при механическом воздействии, коагуляции при введении наполнителей
ит. д.С другой стороны, более высокое значение pH, чем это предусмотрено для
данного латекса и латексной композиции, будет затруднять астабилизацию
латексной композиции, лежащую в основе всех технологических процессов их
переработки.Для регулирования pH применяют водные растворы аммиака (NH4OH),
гидроокиси натрия (NaOH), гидроокиси калия (КОН). Во избежание местной
коагуляции регуляторы pH вводят в виде разбавленных растворов (обычно5... 10%) при перемешивании.2.1.9.	Коагулянты, желатинирующие агенты, термосенсибилизаторыВещества, относящиеся к этой группе ингредиентов, объединяет их спо¬
собность вызывать астабилизацию латекса и, в зависимости от их химиче¬
ского состава и условий применения, приводить либо к коагуляции латекса,
либо к его гелеобразованию. Морфология образующихся при этом продуктов
различна.62
В первом случае происходит разделение фаз и полимер выделяется в виде
крупных комков (или зерен), содержащих частично захваченную водную фазу
латекса (серум).Во втором случае астабилизация латекса завершается образованием геля,
представляющего собой сетку из полимерных частиц, в петлях которой содер¬
жится водная фаза латекса. Процесс коагуляции латекса используется для вы¬
деления полимера; гелеобразование лежит в основе большинства технологиче¬
ских процессов изготовления резиновых изделий из латексов.В качестве коагулянтов при изготовлении изделий и материалов через ста¬
дию гелеобразования наиболее широко применяют спиртовые или водные рас¬
творы азотнокислого кальция тетрагидрата Ca(N03)24H20, хлористого кальция
(СаС1г) и спиртовые растворы уксусной кислоты. Указанные коагулянты при¬
меняют при изготовлении маканых изделий, нитей, резино-тканевых изделий
(см. главу 4).Типичным агентом желатинирования и термосенсибилизатором является
цинк-аммиачный комплекс, образующийся в латексной композиции при нали¬
чии в её составе оксида цинка и аммиака.Широко применяются в качестве желатинирующих агентов щелочные соли
кремнефтористоводородной кислоты. Наибольшее применение получил крем¬
нефтористый натрий (Na2SiF6).Химические реакции, лежащие в основе процесса желатинирования латек¬
сов под действием цинк-аммиачного комплекса и кремнефтористого натрия,
будут рассмотрены в главе 3 (раздел 3.2).В качестве вторичных желатинирующих агентов, которые, как правило,
применяют совместно с кремнефтористым натрием, используют парабензил-
пиридиний хлорид (катапин) и аминированный нитропарафин (продукт АНП),
в присутствии которых желатинирование протекает при более высоком значе¬
нии pH.В процессах, основанных на гелеобразовании под действием тепла, наибо¬
лее часто применяют в качестве термосенсибилизатора поливинил-метиловый
эфир-СН-СН-IО2.1.10.	АнтисептикиБелки, содержащиеся в натуральном латексе и применяемые в составе ла¬
тексных композиций в качестве загустителей, продукты природного происхо¬
ждения (костный клей, казеин) подвержены загниванию. Для предотвращения
этого процесса применяют антисептики, вещества обладающие бактерицид¬
ными свойствами. Высокими бактерицидными свойствами обладает аммиак, в
присутствии которого прекращается рост микроорганизмов.63
Аммиак является одним из консервантов, обеспечивающим длительное
хранение натурального латекса.Однако, применение аммиака в качестве антисептика ограничено из-Ьа
присутствия в большинстве латексных композиций оксида цинка. Образование
цинк-аммиачного комплекса приводит к астабилизации латекса.В качестве антисептиков применяют парахлорметокрезол, пентахлорфенол,
салициламид.При применении антисептиков необходимо учитывать их токсичность. Их
следует применять в виде разбавленных водных растворов с концентрацией0,2...0,4%. В латексных композициях, предназначенных для изготовления из¬
делий, контактирующих с пищевыми продуктами, допускается применение в
качестве антисептика раствора бензойной кислоты или бензокислого натрия.2.1.11.	ПеногасителиИз-за присутствия ПАВ в латексных композициях и латексах они обладают
повышенной способностью к пенообразованию. За исключением случаев, ко¬
гда от латексной композиции специально требуется высокая пенообразующая
способность (производство пенорезины, см. главу 4, раздел 4.1), ценообразо¬
вание следует рассматривать как негативное явление. Оно затрудняет прове¬
дение технологических процессов и приводит к браку изделий.В качестве пеногасителей применяют эмульсии силиконовых олигомеров.В России п[}цгиеняют в качестве пеногасителей эмульсии полиметилсилок-
сана ПМС-200, ПМС-300, ПМС-400, ПМС-500, различающиеся молекулярной
массой олигомера.2.1.12.	Прочие ингредиенты латексных композицийКроме ингредиентов, сведения о которых были изложены в разделах2.1.1	2.1.11., в латексных композициях могут применяться ингредиенты,обеспечивающие получение изделий со специальными свойствами. Так, на¬
пример, в латексных клеевых композициях применяют вещества, повышаю¬
щие клейкость.В латексных композициях для изготовления изделий с пониженной горю¬
честью применяют антипирены.Пенорезина с низкой плотностью и высоким сопротивлением сжатию мо¬
жет быть получена из латексной композиции, содержащей наполнитель в виде
пустотелых микросфер.Сведения о специфических ингредиентах будут сообщены при рассмотре¬
нии технологии изготовления конкретных изделий и материалов.2.1.13.	Вода, применяемая для изготовления растворов, дисперсий,
эмульсий и латексных композицийСодержащиеся в воде соли и другие примеси могут вызвать астабилизацию
латексных композиций и привести к коагуляции. В связи с этим, вода, приме¬
няемая для изготовления растворов, дисперсий, эмульсий и латексных компози¬
ций, должна подвергаться очистке. Наиболее эффективным способом очистки64
воды является пропуск её через систему колонок с ионообменными смолами.
Допускается также применение дистиллированной воды.Очищенная дистиллированная вода должна характеризоваться следующи¬ми показателями:pH	6,0...7,0;общая жесткость, мг. экв./л	< 1,2;содержание сульфатов, мг/л	<0,5;содержание хлоридов, мг/л	< 0,02;электросопротивление воды, Ом	> 300000.2.2.	Растворы, эмульсии, дисперсии ингридиентов
латексных композиций2.2.1.	Технология изготовления растворовВ табл. 2.7 приводятся составы растворов, наиболее часто применяющихся
при изготовлении латексных композиций.Таблица 2.7Типичные рецептуры растворовНаименованиекомпонентоврастворовНаименование раствораОлеаткалияПара-финаткалияКазеи¬натаммо¬нияКост¬ныйклейГ идро¬
окись
калияДис¬перга¬торНФАнти¬септикСодержание, весовые %Олеиновая кислота16,33Синтетическая жирная
кислота (парафиновая
кислота) целевой
фракции С10-С1330,0Казеин——12,75—•—■——Костный клей———6,00———Гидроокись калия3,67*'10,оъ——10,0——Диспергатор НФ5/10—Парахлорметакрезол0,4020% раствор аммиака——1,65———1,000,4% раствор пара-хлорметакрезола(антисептика)——5,002,00———Вода80,060,080,692,090,095/9098,6100,0100,0100,0100,0100,0100,0100,0Примечание: "■’Дозировка уточняется в соответствии с кислотным числом кислотПриготовление растворов из хорошо растворимых в воде ингредиентов, в
т. ч. гидроокиси калия, диспергатора НФ, не вызывает каких-либо трудностей.65
Растворы готовят в емкостях с мешалками, куда насосом подается отме¬
ренная в соответствии с рецептом предварительно очищенная (деминирализо-
ванная) вода. В ту же емкость при перемешивании загружаются другйе компо¬
ненты, предусмотренные рецептом. Перемешивание продолжается в течение20...50 минут при температуре 15...30°С. Полученные растворы подвергаются
фильтрации.Изготовление олеата калия и парафината калия осуществляется по сле¬
дующей технологической схеме.В реактор с рубашкой для обогрева подается отмеренная в соответствии с
рецептом вода. Вода нагревается до температуры 80...90°С, и эта температура
поддерживается в течение всего цикла изготовления мыла. При включенной
мешалке в реактор добавляется гидроокись калия, а после её растворения мед¬
ленно добавляется кислота. Перемешивание при температуре 80...90°С про¬
должается 30.. .50 минут. В ходе процесса контролируется температура и pH.Схема установки для приготовления олеата калия и парафината калия
представлена на рис. 2.1.кость для жидкой кислоты; 3 - насос для кислоты; 4 - термобаллон; 5 - мерник
для воды; б - мерник для жидкой кислоты; 7 - регулятор температуры; 8 - щит
управления; 9 - записывающий и регулирующий прибор; 10 - электропневмати-
ческий клапан; 11 - люк для подачи КОН; 12 - преобразователь рН-метра; 13 -
дачи к рН-метраТехнологическая схема изготовления растворов загустителей казеината
аммония и костного клея принципиально не отличается от технологической66
схемы изготовления олеата и парафината калия. В предварительно нагретую
до температуры 60...85°С воду при перемешивании вводятся раствор антисеп¬
тика, казеин или костный клей и раствор аммиака. Перемешивание продолжа¬
ется в течение 20...40 минут до получения гомогенного раствора. Полученный
раствор фильтруется через сетку 400 отв./см2. Растворы казеината аммония и
костного клея не подлежат длительному хранению, причем, если такая необ¬
ходимость возникает, растворы следует хранить в плотно закрытых ёмкостях
при температуре Ю...15°С.2.2.2.	Технология изготовления эмульсийВ табл. 2.8 в качестве примера приведены рецептуры эмульсий пластифи¬
катора - дибутилсебацината, мягчителя - вазелинового масла и физического
антиозонанта - Церезина 80.Таблица 2.8Рецептура эмульсий ингредиентов латексных композицийНаименование
компонентов эмульсийЭмульсиядибутилсебацинатавазелиновогомаслаЦерезина 80Содержание, весовые %Дибутилсебацинат84,0——Вазелиновое масло—80,021,0Церезин 80——42,0Олеиновая кислота1,451,63,40Триэтаноламин0,72'J1,60*JГидроокись калияо00Ul—Вода13,8317,5532,00100,0100,0100,0Дозировка уточняется в зависимости от кислотного числа олеиновой кислотыПри изготовлении эмульсий дибутилсебацината и вазелинового масла пер¬
воначально готовят “масляную” и “водную” фазы. Масляная фаза содержит
дибутилсебацинат или вазелиновое масло и олеиновую кислоту, водная фаза
содержит воду и триэтаноламин или гидроокись калия. При интенсивном пе¬
ремешивании маеляная фаза постепенно вводится в водную фазу. Перемеши¬
вание продолжается в течение 30...40 минут до образования устойчивой
эмульсии.При изготовлении эмульсий дибутилсебацината и вазелинового масла в не¬
большом количестве могут применяться ёмкости с переносными мешалками,
обеспечивающими интенсивное перемешивание компонентов эмульсии.Более эффективный способ изготовления эмульсий основан на принципе
эмульгирования “масляной фазы” под воздействием упругих колебаний. Ис¬
точником упругих колебаний может служить гидродинамический вибратор67
(рис. 2.2) рабочим элементом которого является сопло 1 и вибрирующая пла¬
стина 2. Струя жидкости, выходящая под давлением из сопла, ударяясь о пла¬
стину, вызывает ее колебание, которое передается обрабатываемой жидкости.4эмульсии: 1 - гидродинамический вибратор;2 - реакционная емкость; 3 - емкость “масля¬
ной фазы”; 4 - пластина вибратора;5 - насос		На рис. 2.3 показана принципиальная схе-II	ма приготовления эмульсий с использованиемI	гидродинамического вибратора.Водная фаза заливается в ёмкость 2 и про¬
гоняется насосом через вибратор 1. “Масляная
фаза” подается из ёмкости 3 в пространство
между соплом и пластиной вибратора. Струя
водной фазы, выходящая из сопла под давле¬
нием 5...6 атм., захватывает её. Колебание
пластины передается жидкости, находящейся в ёмкости 2, что и обусловливает
эмульгирование. После прекращения подачи масляной фазы, эмульсия допол¬
нительно прогоняется через вибратор для повышения её однородности и ус¬
тойчивости.Технологическая схема получения эмульсии Церезина-80 принципиаль¬
но не отличается от технологической схемы получения эмульсий дибутил¬
себацината и вазелинового масла, хотя процесс эмульгирования и получе¬
ние устойчивой эмульсии связан с определенными трудностями. ПроцессРис. 2.2. Гидродинамический
вибратор: 1 - сопло; 2 - вибри¬
рующая пластина68
Рис. 2.5. Схема поперечного разреза
шаровой мельницы: 1 - корпус шаровой
мельницы; 2 - мелющие тела; 3 - обра¬
батываемый материалпульсационного аппарата РПА-1:
1 - ротор; 2 - корпус; 3 - выходной
патрубок; 4 - статор; 5 - крыльчатка;
6 - входной патрубоктребует плавления Церезина и проведение
смешения “масляной” и “водной” фаз и
последующего эмульгирования при тем¬
пературе 80...85°С.Оборудованием, обеспечивающим по¬
лучение устойчивых эмульсий Церезина-80
и других воскоподобных продуктов, явля¬
ется роторно-пульсационный аппарат, ра¬
бочий орган которого показан на рис. 2.4.Роторно-пульсационный аппарат закольцовывается с ёмкостью для смеше¬
ния “масляной” и “водяной” фаз.Многократный пропуск обрабатываемой смеси через рабочий орган аппа¬
рата обеспечивает получение однородной, достаточно устойчивой эмульсии.2.2.3.	Технология изготовления дисперсийНаиболее широкое применение для изготовления дисперсий ингредиентов
латексных композиций получили шаровые мельницы. Шаровая мельница
представляет собой цилиндрическую ёмкость, вращающуюся вокруг своей
горизонтальной оси. Ёмкость шаровой мельницы заполняется мелющими те¬
лами и обрабатываемым материалом (рис. 2.5). При изготовлении дисперсий
для латексных композиций применяют в качестве мелющих тел фарфоровые
шары, морскую гальку или их смесь. Применение металлических шаров не
рекомендуется из-за возможности намола металла.Перед загрузкой в шаровую мельницу сыпучие ингредиенты предваритель¬
но подвергают смачиванию. В водный раствор диспергирующего или смачи¬
вающего агента при перемешивании вводится сыпучий ингредиент. Переме¬
шивание продолжается 15...20 минут, после чего грубая суспензия ингредиен¬
та загружается в шаровую мельницу. Обработка грубой суспензии в шаровой
мельнице приводит к уменьшению первоначального размера частиц ингреди¬
ента и диспергированию его агломератов. Эффективность работы шаровой69
мельницы зависит от скорости вращения корпуса мельницы, размера шаров и
их распределения по размерам, соотношения объемов занимаемых шарами и
обрабатываемой суспензии, внутреннего диаметра корпуса шаровой меЛьни-
цы, вязкости обрабатываемой суспензии [7].Критическая скорость вращения корпуса шаровой мельницы, при которой
центробежной силой шары прижимаются к стенке корпуса и не происходит
размола, приближенно рассчитывается по формуле:где и - скорость вращения, об/мин; Д - внутренний диаметр корпуса шаровой
мельницы,см.Фактическая скорость вращения корпуса шаровой мельницы не должна
превышать половины критического значения.Шары должны занимать, примерно, половину объема ёмкости шаровой
мельницы, а заливаемая в ёмкость мельницы грубая суспензия должна по¬
крыть верхний слой шаров. Заливки большего объема суспензии приводят к
необходимости увеличить время обработки. Уменьшение количества заливае¬
мой суспензии против указанного выше снижает производительность обору¬
дования и приводит к повышенному пенообразованию, что в свою очередь
затрудняет процесс диспергирования.Несмотря^на то, что с уменьшением размера шаров эффективность диспер¬
гирования возрастает, обычно используются шары или галька различных раз¬
меров, диаметр которых лежит в пределах 6.. .65 мм.Высокая вязкость обрабатываемой суспензии может затруднить и даже во¬
обще исключить диспергирование частиц ингредиента, так как не будет про¬
исходить падение шаров, а они будут вращаться вместе с обрабатываемой сус¬
пензией. В этом случае не рекомендуется вводить в грубую суспензию загус¬
титель. Последний может быть введен в готовую дисперсию после окончания
ее обработки на шаровой мельнице.Наряду с шаровыми мельницами широкое применение для изготовления
дисперсий ингредиентов латексных композиций находят мельницы “Атритор".
В отличии от шаровых мельниц, где диспергирование частиц происходит в
результате лавинного падения шаров, в мельницах “Атритор” шары принуди¬
тельно вращаются мешалкой (рис. 2.6). Для ускорения процесса диспергиро¬
вания дисперсия циркулирует с помощью насоса.В отдельных случаях, когда при изготовлении дисперсии не требуется
уменьшить первоначальный размер частиц, а необходимо лишь диспергиро¬
вать агрегаты частиц, возможно применение коллоидных мельниц. Принцип
работы коллоидной мельницы основан на высоком усилии сдвига, которому
подвергаются агрегаты частиц дисперсии при прохождении её через узкий
зазор между неподвижным статором и вращающимся с большой скоростью
ротором. Широкого применения в латексном производстве коллоидные мель¬
ницы не получили, так как при изготовлении дисперсий требуется не только
диспергирование агрегатов, но и уменьшение начального размера частиц.42070
7fiZZZZfr gzzzg^He получило также широ¬
кого применения в латексных
производствах диспергирова¬
ние ингредиентов при изго¬
товлении дисперсий с помо¬
щью ультразвуковых колеба¬
ний, хотя этот способ может
представлять определенный
интерес.Описан также способ из¬
готовления дисперсий в аппа¬
ратах с вращающимся маг¬
нитным полем [8].Аппарат представляет со¬
бой ёмкость, помещенную во
вращающееся магнитное по¬
ле. В ёмкости находятся фер¬
ромагнитные частицы (ци¬
линдры диаметром 0,3...0,5
мм и длиной 10... 15 мм), ко¬
торые под действием элек¬
тромагнитного поля образуют
в обрабатываемой среде так
называемый вихревой слой, под действием которого происходит диспергиро¬
вание частиц дисперсии. Этот способ изготовления дисперсий ингредиентов
был применен на ряде заводов СНГ, изготавливающих пенорезину.В табл. 2.9 приведен ряд типичных рецептов дисперсий основных ингреди¬
ентов латексных композиций.Различие начальной дисперсности ингредиентов, их способности к диспер¬
гированию в водной среде и последующей агломерации приводит к необходи¬
мости индивидуального выбора для каждого ингредиента типа и дозировки
диспергатора, стабилизатора, загустителя, режимов обработки дисперсий на
оборудовании.При этом общим положением при разработке состава дисперсии является
требование о максимально возможном содержании в ней активного вещества,
ради которого создается дисперсия.В отдельных случаях, допускается изготовление, так называемых “общих
дисперсий”, в которых состав ингредиентов и их соотношение должны соот¬
ветствовать рецептуре латексной композиции, для которой они предназначе¬
ны. Естественно, что дисперсное!t отдельных ингредиентов такой дисперсии
не будет оптимальной. Вместе с тем, если это негативное явление не оказывает
существенного влияния на свойства латексной композиции и изделий из этой
композиции, то применение “общих дисперсий” оправдано. Сокращается число
дисперсий, что сводит к минимуму ошибки при их составлении, уменьшаетсяРис. 2.6. Принципиальная схема мельницы “Атри-
ор”: 1 - емкость; 2 - мелющие тела;
3 - дисперсия; 4 - вал мешалки; 5 - лопасть мешал¬
ки; 6 - насос71
количество необходимого оборудования для изготовления дисперсий, снижа¬
ется трудоёмкость их изготовления.Значительные проблемы возникают при изготовлении дисперсии серы из-
за трудности её диспергирования и склонности к последующей флокуляции и
седиментации. Эта проблема решается применением повышенного содержа¬
ния диспергатора и стабилизатора и длительным режимом обработки на шаро¬
вой мельнице.Определенные сложности возникают также при изготовлении дисперсии
противостарителя. Одним из приемов получения достаточно гомогенной и
устойчивой дисперсии противостарителя агидола-2 является применение так
называемого носителя. В рецепте, приведенном в табл. 2.9, таковым является
каолин.Таблица 2.9Рецептура дисперсий ингредиентов латексных композицийНаименование ингредиентовДисперсиясерыоксидацинкаускори¬телейпротиво¬старите¬лейнаполни¬телейСодержание, весовые %Сера50,0————Оксид цинка \ v—50,00———Диэтилдитиокарбамат цинка——20,0——Цинковая соль
2-меркаптобензатиазола——20,0——Агидол-2———25,0—Мел————66,020% раствор ОП-10———3,51,510% раствор диспергатора НФ12,510,010,07,55,513% раствор казеината аммония3,5————6% раствор костного клея—8,213,4——Каолин———25,0—Бентонит0,5————Вода33,531,836,639,027,0Содержание сухого вещества, %53,4451,4941,851,566,9Содержание активного ингре¬
диента, %50,0050,0040,025,066,0Время обработки в шаровой
мельнице, час72,016...1824,024,020...24При изготовлении дисперсий оксида цинка каких-либо проблем не возника¬
ет. Для их изготовления могут быть применены как шаровые, так и коллоидные
мельницы. При изготовлении дисперсий оксида цинка не следует применять в
качестве диспергаторов и стабилизаторов аммонийные мыла. В присутствии72
последних происходит флокуляция частиц оксида цинка из-за образования
цинк-аммиачного комплекса и его взаимодействия с анионом мыла.Изготовленные дисперсии ингредиентов должны храниться в ёмкостях при
периодическом перемешивании и по мере необходимости отбираются для
приготовления латексных композиций.Тип мешалок в ёмкостях для хранения дисперсий и скорость их вращения
не должны вызывать пенообразования. Последнее сделает невозможным точ¬
ное дозирование дисперсий при составлении латексных композиций.2.3.	Изготовление латексных композицийВ настоящем разделе приведены общие положения, которыми следует ру¬
ководствоваться при изготовлении латексных композиций независимо от их
рецептуры, технологии дальнейшей переработки и назначения.Рецептура различных латексных композиций будет приведена при рас¬
смотрении технологических процессов изготовления конкретных изделий и
материалов.Латекс различных партий перед изготовлением латексных композиций ре¬
комендуется усреднить путем смешения и тщательной гомогенизации при пе¬
ремешивании. Усреднение нивелирует возможные различия свойств отдель¬
ных партий латекса и обеспечивает в дальнейшем стабильность параметров
технологического процесса и требуемые свойства изготавливаемых изделий и
материалов.Эта операция особенно необходима, если на предприятие, перерабатываю¬
щее латексы, латекс поступает и хранится в бочках.В том случае, если латекс транспортируется в цистернах и хранится в ём¬
костях больших размеров, также необходимо его перемешивание при доливе
новой партии латекса и перед отбором латекса для изготовления композиций.
Последнее необходимо для устранения возможной неоднородности латекса,
возникшей при хранении в результате сливкообразования.При изготовлении латексных композиций существенным является порядок
введения ингредиентов в латекс.Первоначально в латекс необходимо вводить стабилизатор. Загустители и
ингредиенты, вызывающие астабилизацию латекса, необходимо вводить в
конце процесса изготовления композиции.Если латексная композиция готовится из двух различных типов латексов,
то перед их смешением в один из них вводят стабилизатор. Обычно, стабили¬
затор вводится в латекс, характеризующийся меньшей агрегативной устойчи¬
востью, и после этого при непрерывном перемешивании в него вводится вто¬
рой латекс.	/Растворы, эмульсии, дисперсии должны вводиться в латекс медленно,
непрерывной струёй при перемешивании. Перемешивание не должно вы¬
зывать разбрызгивания и пенообразования. После введения всех ингредиен¬
тов и дополнительного перемешивания в течение 15...40 минут латексные73
композиции могут использоваться либо как товарная продукция (клеи, краски
антикоррозионные покрытия, герметики, грунтовки и т.д.), либо поступать на
дальнейшую переработку для изготовления изделий.В последнем случае, в ряде технологических процессов изготовления йзде-
лий, латексную композицию подвергают дополнительной обработке. Эта тех¬
нологическая операция получила название “вызревание”. Латексная компози¬
ция, содержащая стабилизатор, вулканизующий агент, ускорители вулканиза¬
ции, противостаритель, наполнитель и пластификатор, выдерживается при
медленном перемешивании в течение 1...4 суток, обычно, при температуре
20±2°С. В ходе процесса вызревания происходят перераспределение ПАЕ ме¬
жду ингредиентами композиции, дальнейшая гомогенизация латексной компо¬
зиции, частичная подвулканизация полимера латекса и, как следствие, улуч¬
шение физико-механических свойств получаемых изделий.При наличии в композиции аммиака и оксида цинка “вызревание” исполь¬
зуется также как средство астабилизации латексной композиции, если её вы¬
сокая агрегативная устойчивость затрудняет в дальнейшем проведение про¬
цесса гелеобразования.На рис. 2.7 в качестве примера показано изменение в ходе “вызревания”
свойств латексной композиции на основе комбинации натурального и бутади-
енстирольного латексов. Композиция содержала вулканизующую группу,
включая оксид цинка.(4500-400-300-200-100м to U ^ Ui 0\ ч] ОО 40 /
г		ъ с-	24--	18 -
- 12-
- 6 ■0с-10) ,
frc/м"0,9'•ъ.4Времявызревания, ч0,8'*—■ .—30,7*-0,6*0,5'/‘ 0,4*,*0,3'\0,2'S\Л-0,1 ■0*И,J.} 10 20 30 40 50 60 70 80Рис. 2.7. Изменение в ходе “вызревания” свойств латексной композиции,
содержащей вулканизующую группу, включая оксид цинка: 1 - вязкость;2	- продолжительность желатинирования до момента гелеообразования;3	- pH; 4 - максимум набухания пленки74
Увеличение вязкости, снижение pH, сокращение продолжительности жела¬
тинирования до момента гелеобразования свидетельствуют о происходящей в
ходе “вызревания” астабилизации латексной композиции, а уменьшение мак¬
симума набухания пленки, полученной из этой композиции, обусловлено про¬
цессом вулканизации полимера.Следует вместе с тем указать, что процесс “вызревания” необходимо про¬
водить с определенной осторожностью, строго контролируя температуру, вяз¬
кость, pH композиции и длительность процесса, предварительно установлен¬
ные для данной конкретной латексной композиции. Излишняя астабилизация
и подвулканизация полимера могут существенно ухудшить технологические
свойства латексной композиции и свойства изготавливаемого изделия.При выборе оборудования для изготовления, хранения и транспортировки
латексных композиций и их компонентов должны быть учтены специфические
свойства этих материалов, которые состоят в следующем:•	латексы и латексные композиции склонны образовывать при контакте с
воздухом пленки, а также могут содержать коагулюм, образовавшийся под
воздействием внешних факторов (длительное хранение, температура, механи¬
ческое воздействие, разбавление, наполнение и т. д.);•	в отсутствии перемешивания из дисперсий и латексных композиций в ре¬
зультате флокуляции частиц ингредиентов и их седиментации выпадает осадок;•	компоненты латексных композиций, латексы и латексные композиции
следует рассматривать как агрессивные среды, pH водных растворов может
варьироваться от 2 до 12, дисперсий - от 6 до 12, латексов - от 4 до 13, латекс¬
ных композиций - от 7 до 12;•	наличие в растворах, дисперсиях, эмульсиях, латексах и латексных ком¬
позициях ПАВ обусловливает их высокую пенообразующую способность.В связи с указанными свойствами материалов, применяемых в латексном
производстве, рекомендуется:•	емкости для изготовления растворов, эмульсий, смачивания ингредиен¬
тов, изготовления латексных композиций и их хранения должны быть выпол¬
нены из нержавеющей стали или
быть эмалированными, либо иметь
антикоррозионное покрытие;•	корпуса шаровых мельниц
должны быть фарфоровыми, либо
внутренняя поверхность мельниц
должна иметь антикоррозионную
футеровку;•	не допускается использовать
контактирующие с латексом детали
оборудования изготовленные из
меди или её сплавов;•	для перекачки латекса и латекс¬
ных композиций рекомендуется ис¬
пользовать винтовые насосы (рис. 2.8).Рис. 2.8. Принципиальная схема винтового
насоса: 1 - статор из резины; 2 - ротор
стальной75
Рис. 2.9. Принципиальная схема пери¬
стальтического (шлангового) насосаРис. 2.10. Схема монтажа трубопроводов,
которая обеспечивает возможность их
чисткиДля перекачки дисперсий рекомендуется
использовать перистальтические (шлан¬
говые) насосы (рис. 2.9), а также винто¬
вые. В указанных насосах исключается
засорение коагулюмом, пленками, осад¬
ком дисперсий;•	протяженность трубопроводов для транспортировки латексных композиций
и её компонентов должна быть минимально возможной. Предпочтение необходи¬
мо отдать трубопроводам из стекла или пластика (например, поливинилхлорида).
Трубопроводы должны находиться под заливом, исключая тем самым образова¬
ние пленок. Вместе с тем, монтаж трубопроводов должен быть осуществлен с уче¬
том возможности их чистки. Один из вариантов монтажной схемы трубопроводов,
обеспечивающий чистку трубопроводов, показан на рис. 2.10;•	в качестве запорной и регулирующей арматуры на трубопроводах реко¬
мендуется использовать шланговые краны (рис. 2.11), засорение которых,
практически, исключено. Основной деталью крана является армированныйтканью резиновый рукав, находящийся
внутри металлического корпуса. Пережим
рукава осуществляется валиками;•	при перемешивании латексных ком¬
позиций и её компонентов мешалки долж¬
ны быть установлены таким образом, что¬
бы их лопасти находились у дна ёмкости. В
этом случае удается уменьшить захват воз¬
духа, а следовательно, и ценообразование.Скорость перемешивания должна ис¬
ключать оседание частиц ингредиентов
(особенно ингредиентов с большой плот¬
ностью) и одновременно обеспечивать ми¬
нимально возможное пенообразование.Рис. 2.11. Шланговый кран76
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 21.	Ингредиенты для латексной технологии (каталог). М.: изд-во ЦНИИТЭНефтехим, 1990.2.	Маликова Е.Ю., Гурвич Я.А. Поверхностно-активные вещества в латексной техно¬
логии. М.: изд-во ЦНИИТЭНефтехим, 1982.3.	Лебедев А.В. Коллоидная химия синтетических латексов. Л.: Химия, 1976, с. 30-64.4.	Еркова Л.Н., Чечик О.С. Латексы. Л.: Химия, 1983, с. 36-43.5.	Елисеева В.И. Полимерные дисперсии. М.: Химия, 1980, с. 27-40.6.	Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Синтез, анализ, свойства, приме¬
нение. Л.: Химия, 1988, с. 11-78.7.	Blachley D.C. High Polymer Latices, London, Moclaren and Sons Ltd, 1966, v. 1,
p. 140-143.8.	Цапке К.Л., Логвиненко Д.Д. Герметичный аппарат для проведения процессов в
псевдоожиженном слое. М.: изд-во Хим.нефт. машиностроение, 1970. № 4. С. 1-2.
Е.А. Горелик, \Ю.В. Грубман[ Г.Р. Мазина, Б.А. Майзелис, Д.П. Трофимович,
В.В. Черная, С.А. ШтейнбергsГлава 3. Физико-химические основы техноло¬
гических процессов переработки латексовВ основе любых технологических процессов переработки латексов лежит
превращение водной коллоидной системы в пленку высокополимера.Образование пленки может происходить либо путем испарения влаги непо¬
средственно из слоя латекса, либо через стадию гелеобразования под воздей¬
ствием на латекс или латексную композицию коагулирующего, желатини¬
рующего или термосенсибилизирующего агентов.Испарение влаги из тонкого слоя латекса или латексной композиции с по¬
следующим образованием пленки лежит в основе многих технологических
процессов применения латексов: в виде латексных красок, клеев, мастик, раз¬
личных композиционных материалов, антикоррозионных покрытий, покрытий
по тканям, коже, бумаге.Процесс гелеобразования под воздействием на латекс или латексную ком¬
позицию коагулянтов, желатинирующих или термосенсибилизирующих аген¬
тов в большинстве случаев применяется при изготовлении резиновых изделий:
защитные перчатки, баллоны, изделия из пенорезины, нити, изделия медицин¬
ского и санитарно-гигиенического назначения, игрушки.3.1.	Пленкообразование при испарении влаги из
тонкого слоя латексаСпособность латексов образовывать при определенных условиях непре¬
рывную, достаточно прочную пленку
при удалении из системы воды, несмот¬
ря на внешнюю простоту, связана со
сложным комплексом физико-химичес-
ких процессов. Единая точка зрения на
механизм пленкообразования латексов
отсутствует.Вместе с тем, ряд положений, касаю¬
щихся механизма пленкообразования
латексов, с успехом могут быть исполь¬
зованы при решении технологических
задач. Испарение воды из тонкого слоя
латекса протекает в три стадии (рис. 3.1).
тонкого слоя латекса: I - первая стадия; Немонотонный характер кинетикиII	- вторая стадия; III - третья стадия испарения влаги при пленкообразовании78
латекса связан с теми структурными изменениями, которые происходят в ла¬
тексе при переходе его из текучего состояния к пленке (рис. 3.2).образовании: I - первая стадия. Изолированные частицы латекса; II - вторая
стадия. Частицы латекса, пришедшие в контакт между собой; III - третья
стадия. Плотная упаковка деформированных частиц латексаНа первой стадии испарение воды происходит со свободной поверхности с
высокой постоянной скоростью до тех пор, пока латексные частицы, окружен¬
ные слоем эмульгатора, не придут в непосредственный контакт.С этого момента скорость испарения начинает уменьшаться, так как увели¬
чение числа контактов между частицами сокращает поверхность испарения
вода-воздух. На последней стадии испарение воды может происходить только
через капилляры пленки и через сам полимер, вследствие чего скорость испа¬
рения воды на третьей стадии очень низка.Приведенная на рис. 3.2 схема структурных превращений в латексной сис¬
теме при пленкообразовании хотя и не вызывает возражений, вместе с тем не
отвечает на вопрос: под действием каких сил дискретные частицы латекса
формируют непрерывную пленку, способную выдерживать большие деформа¬
ции и не превращаются в порошок или непрочный конгломерат?Одной из первых попыток теоретического рассмотрения механизма плен¬
кообразования из латексов была работа Брауна [1]. Рассматривая вторую ста¬
дию пленкообразования автор перечислил все силы, способные вызвать коа-
лесценцию и деформацию частиц латекса, и силы, препятствующие коалес-
ценции.Силами, способствующими коалесценции частиц латекса, считаются ка¬
пиллярные силы, действующие в зазорах между частицами латекса (FK), силы,
обусловленные межфазным натяжением на поверхности раздела полимер-
водная фаза (Fh), силы межмолекулярного притяжения полимера частиц (FM),
гравитационные силы, вызывающие седиментацию частиц латекса (Fc). Силами,
препятствующими коалесценции, считаются: сопротивление латексных частиц
деформации (F$) и силы отталкивания одноименно заряженных частиц (F0).Условие пленкообразования выражается неравенством между силами, спо¬
собствующими коалесценции, и силами, препятствующими коалесценции:^к + + ^м + > Рц + Fo-Сложность количественной оценки перечисленных сил является причиной раз¬
личных точек зрения относительно главной движущей силы пленкообразования.79
Браун [1] придает решающее значение капиллярным силам. В других рабо¬
тах [2, 3] главная роль отводится поверхностному натяжению на границе по-
лимер-водная фаза. В работе [4] пленкообразование рассматривается с то^ки
зрения диффузионно-осмотических явлений, где в качестве основного источ¬
ника энергии предполагается теплота окружающей среды, превращающаяся в
полезную работу при испарении влаги. Елисеева В.И. в работе [5, с. 211] ука¬
зывает, что на второй стадии пленкообразования движущими, силами, приво¬
дящими частицы латекса в непосредственный контакт, сопровождающийся их
деформацией, и обусловливающими впоследствии их плотную гексагональ¬
ную упаковку, в основном, являются силы межфазного и поверхностного на¬
тяжения.Однако ни капиллярные силы, ни силы межфазного натяжения, под дейст¬
вием которых частицы латекса могут приходить в контакт и образовывать
плотную, упорядоченную структуру, не могут, по мнению Воюцкого С.С.
[6...8], быть ответственными за свойства присущие латексным пленкам. Важ¬
нейшее значение для свойств образующейся пленки имеет, по мнению автора,
последняя стадия ее формирования, а решающими для пленкообразования яв¬
ляются аутогезионные свойства (самослипание) полимера латекса.При формировании пленки из латекса, в результате испарения влаги, ПАВ
частично десорбируются с поверхности частиц латекса и локализуются в про¬
странстве между частицами, либо растворяются в полимере. В случае, если
полимер частиц латекса обладает высокой аутогезией, между частицами ла¬
текса, пришедшими в контакт между собой на поверхности свободной от
эмульгатора, образуются связи за счет взаимной диффузии отдельных сегмен¬
тов молекулярных цепей полимера, расположенных на поверхности частиц.Это взаимное проникновение молекулярных цепей между полимерными
частицами латекса и ответственно за сплошность латексной пленки и её физи¬
ко-механические свойства.С позиций аутогезионной теории могут быть объяснены эксперименталь¬
ные данные об изменении морфологии пленок во времени, влиянии на свойст¬
ва формируемых пленок физического состояния и химического строения по¬
лимера латексных частиц, природы и количества ПАВ на их поверхности,
структуры самих полимерных частиц латекса, степени их вулканизации, дей¬
ствие пластификаторов, температуры.Отмеченные в ряде работ [9, 10] изменения морфологии латексных пленок
во времени, когда латексные частицы подвергаются дальнейшей коалесцен¬
ции, согласуются с аутогезионной теорией пленкообразования, базирующейся
на представлении о диффузионной природе процесса. Пленкообразование зна¬
чительно улучшается при введении пластификаторов в латексы жесткоцепных
полимеров [11, 12]. С увеличением длины и разветвленности боковых цепей
полимера коалесценция латексных частиц уменьшается [13], а сам процесс
пленкообразования замедляется. Каждому латексу свойственна определенная
температура пленкообразования, ниже которой, после обезвоживания, сплош¬
ной пленки не образуется. Повышение температуры улучшает пленкообразо¬
вание латексов [9,14], способствуя коалесценции его частиц.
Образование сплошных пленок происходит лишь в том случае, если мо¬
дуль эластичности полимера частиц латекса не превосходит некоторого кри¬
тического значения, которое зависит от химической природы и строения по¬
лимера. С увеличением жесткости полимера при пленкообразовании появля¬
ются трещины и гомогенной пленки не образуется. Аналогичные данные по¬
лучены при исследовании влияния на пленкообразование степени вулканиза¬
ции полимера латексных частиц. Высокая степень структурирования полимера
латексных частиц, осуществленная вулканизацией на стадии латекса, препят¬
ствует в дальнейшем при пленкообразовании коалесценции латексных частиц
[15, 10].Приведенные данные показывают, что факторы, способствующие повыше¬
нию подвижности сегментов молекулярных цепей полимера и тем самым их
взаимодиффузии при контакте латексных частиц, улучшают пленкообразование.С другой стороны, факторы, уменьшающие подвижность сегментов моле¬
кулярных цепей полимера и тем самым затрудняющие взаимное проникнове¬
ние молекулярных цепей между полимерными частицами латекса, приводят
либо к ухудшению физико-механических свойств пленок, либо вообще исклю¬
чают их получение.Однако имеется ряд экспериментальных данных, которые не могут быть
объяснены с позиций аутогезионной теории пленкообразования латексов. Так,
с позиции аутогезионной теории пленкообразования следует, что оптимальная
структура пленки, с точки зрения её свойств, образуется при полной коалес¬
ценции латексных частиц, а эмульгатор латекса либо растворяется в полимере,
либо частично диспергирован в нём в виде отдельных скоплений.Между тем, в ряде случаев, когда диффузия сегментов молекулярных це¬
пей полимера латекса ограничена сильным межмолекулярным взаимодействи¬
ем, могут образовываться пленки с высокими физико-механическими свойст¬
вами, но сохранившими глобулярную систему [16, 17]. Исходя из диффузион¬
ной теории аутогезии способность к самослипанию может проявляться прежде
всего у неполярных полимеров. В случае полярных полимеров, вследствие
действия межмолекулярных сил, препятствующих интенсивному тепловому
движению молекул и её звеньев, способность к самлслипанию должна быть
невелика.Однако, увеличение полярности полимера латекса, как было показано в ра¬
ботах [18; 5, с. 223], может приводить к увеличению скорости пленкообразо¬
вания. Авторы этих работ дают объяснение этого явления, в принципе, не про¬
тиворечащее аутогезионной теории пленкообразования латексов. Они полага¬
ют, что подвижность сегментов макромолекул, расположенных на периферии
частиц и контактирующих с водной фазой латекса, не тормозится межмолеку¬
лярным взаимодействием, в отличие от сегментов макромолекул, расположен¬
ных в объеме частиц. Поэтому имеет место процесс взаимной диффузии сег¬
ментов макромолекул, расположенных на периферии частиц, обеспечивая тем
самым коалесценцию частиц.В этой связи необходимо остановиться на работах, показавших, что в про¬
цессе пленкообразования морфология полученных пленок и их свойства зависят81
не только от химической природы полимера латексных частиц, но и от струк¬
туры последних. На примере трех акрилатных латексов [5, с. 228...233], поли¬
мер которых имел одинаковый мономерный состав, была показан* возмож¬
ность широкого регулирования их пленкообразующих свойств за счет измене¬
ния структуры латексных частиц. Последнее достигалось различными прие¬
мами эмульсионной полимеризации.Полимеры всех трех латексов имели следующий мономерный состав: бути¬
лакрилат (БА) - Метилметакрилат (ММА) - Метакриловая кислота (МАК)
39,3: 57,4:3,3.Один из латексов был получен при введении в реакционную среду одно¬
временно всех мономеров в указанном соотношении. В макромолекулах полу¬
ченного сополимера латекса существовало среднестатистическое чередование
звеньев, включая среднестатистическое распределение МАК, а частицы латек¬
са состояли из макромолекул сополимера, равномерно расположенных в объе¬
ме частиц. При высыхании этого латекса пленка растрескивалась вследствие
замедленной коалесценции частиц и больших внутренних напряжений, непре¬
рывная сплошная пленка не образовывалась. Другой латекс был изготовлен
методом затравочной полимеризации, где в качестве затравки применялся не¬
пленкообразующий сомономер. Структура частиц этого латекса была неодно¬
родной и представляла собой жесткое ядро и оболочку. Оболочка была обога¬
щена метакриловой кислотой, которая концентрировалась в поверхностной
зоне частицы. При высыхании этого латекса образовывалась эластичная проч¬
ная пленка. Представленные данные указывают на перспективность синтеза
латексов, в частицах которых сомономеры с функциональными группами кон¬
центрировались бы в периферийной зоне частиц. В этом случае возможно об¬
разование межмолекулярных связей между функциональными группами мак¬
ромолекул полимера латексных частиц. Это, в свою очередь, может привести
при пленкообразовании к увеличению плотности упаковки латексных частиц
и, соответственно, к увеличению прочности пленок.Процесс пленкообразования существенно осложняется при переходе от ла¬
текса к латексным композициям. Последние, в большинстве случаев содержат
дополнительное количество ПАВ, вулканизующую группу, включая вулкани¬
зующий агент, ускорители вулканизации, активатор вулканизации. В зависи¬
мости от назначения композиция может содержать наполнитель, пластифика¬
тор и ряд других ингредиентов. Все эти ингредиенты в той или иной степени
изменяют коллоидно-химические свойства латекса, в т. ч. те, которые непо¬
средственно влияют на процесс пленкообразования (поверхностное натяже¬
ние, агрегативная устойчивость латекса, модуль, эластичность, когезионная
прочность полимера).Роль природы и дозировки ПАВ в композиции при её пленкообразовании
достаточно убедительно могут быть объяснены с позиции аутогезионной тео¬
рии пленкообразования.Низкое содержание ПАВ и их высокая растворимость в полимере, при про¬
чих равных условиях, по-видимому, будет способствовать лучшей коалесценции82
частиц и получению непрерывной сплошной пленки. Однако если низкое со¬
держание ПАВ будет причиной существенного снижения агрегативной устой¬
чивости латекса, то уже на первой стадии пленкообразования возможна агре¬
гация частиц и на второй стадии пленкообразования контакты будут устанав¬
ливаться не между отдельными частицами, а между их агрегатами. Это, в свою
очередь, будет приводить к снижению плотности упаковки частиц в пленке и
уменьшению, вследствие этого, вероятности образования межглобулярных
связей.При высоком содержании ПАВ и низкой их растворимости в полимере
возможно образование структуры, где ПАВ составляет непрерывную фа¬
зу, а полимер - дисперсную фазу, либо структуру взаимопроникающих
сеток из полимера и ПАВ. Такие пленки теряют эластические свойства и
практического интереса не представляют.Наличие в латексе вулканизую¬
щих агентов может оказывать двоя¬
кое влияние на пленкообразование и
свойства образующихся пленок. На
примере латексной композиции на
основе натурального латекса, со¬
держащей вулканизующую группу
(сера, ускоритель вулканизации,
оксид цинка), было показано [15],
что при изменении условий форми¬
рования пленок существенно изме¬
няется их структура и свойства. В
одном случае пленки получили по¬
сле длительного “вызревания” ла¬
тексной композиции при температу¬
ре 25°С, во втором случае пленкиполучили сразу после изготовления _ . , „Рис. 3.8. Зависимость степени структуриро-
композиции, а затем выдерживали В£ШИЯ полимера пленок (1) и содержанияих при температуре 25 С в течение связаНной серы в полимере пленок (2) от
того же времени, что и продолжи- продолжительности “вызревания” латексной
тельность “вызревания”. При рав- композиции (•) и хранения пленок, получен¬
ном количестве связанной серы и НЬ1Х из латексной композиции без ее “вызре-
степени структурирования*’ поли- вания М
мера (рис. 3.3) структура пленок существенно отличалась (рис. 3.4).Пленки из латексной композиции, которая подвергалась вызреванию, име¬
ли четко выраженную глобулярную структуру, причем отдельные частицы
сохраняли свою индивидуальность.Х)Обратная величина максимума набухания пленки — шахQ83
Рис. 3.4. Электронно-микроскопические
фотографии реплик с поверхности ско¬
ла пленок? ^ - пленка, полученная из
латексной композиции после ее
“вызревания” в течение десяти суток;
б - пленка, полученная из латексной
композиции без ее “вызревания” и хра¬
нившаяся десять сутокнии пленок от продолжительности вызрева¬
ния” латексной композиции (1) и продолжи¬
тельности хранения пленок, полученных из
латексной композиции без ее “вызревания” (2)Во втором случае, когда структури¬
рование полимера происходило после
завершения пленкообразования, прои¬
зошла коалесценция частиц и границы
их размыты.Существенно различались и прочно¬
стные свойства полученных пленок
(рис. 3.5).Хотя в большинстве случаев высокая
степень структурирования полимера
латекса затрудняет коалесценцию его частиц и тем самым ухудшает условия
пленкообразования, в отдельных случаях структурирование полимера может
способствовать пленкообразованию и получению сплошной пленки.Такой случай наблюдался при исследовании пленкообразования и структу¬
ры пленок из фторсополимерного латекса, полимер которого характеризовался
низкой аутогезией [19]. Авторы полагали, что улучшение пленкообразования
этого латекса в присутствии вулканизующего агента происходило за счет сши¬
вания между собой частиц полимера латекса (межглобулярное сшивание).
Влияние структурирования полимера латексов на процесс пленкообразования
возможно также связано с изменением скорости релаксационных процессов,
приводящих к рассасыванию внутренних напряжений, возникающих в резуль¬
тате усадочных явлений в процессе формирования пленок. Установлено
[20...22], что значительное нарастание внутренних напряжений при пленкооб¬
разовании латексов происходит когда испарение воды, практически, закончи¬
лось. Эти внутренние напряжения могут уменьшаться во времени за счет пере¬
группировки структурных элементов полимера латексных частиц. Однако,84
если структурирование полимера затруднит эти перегруппировки, внутренние
напряжения могут превысить прочность образованной полимерной структуры
и станут причиной расстрескивания пленок.Применение пластификатора в латексных композициях может при пленко¬
образовании способствовать снижению внутренних напряжений и тем самым
исключить их негативное влияние на качество образующихся пленок.Поскольку на практике формирование пленок из латекса путем испарения
воды осуществляется всегда на подложке, необходимо указать на влияние суб¬
страта на процесс пленкообразования. Если адгезионное взаимодействие меж¬
ду полимером латекса и подложкой отсутствует или мало, то оно не оказывает
влияния на процесс пленкообразования и структура пленки на границе поли¬
мер-воздух и полимер-субстрат будет одинаковой. Если же адгезия латексной
пленки с субстратом будет высокой, то при испарении воды из системы усадка
может проходить только в одном направлении - по толщине. В этом случае в
пленке создадутся дополнительные напряжения.Если напряжения, возникающие в пленке в процессе ее формирования, не
будут компенсироваться эластическими свойствами полимера, то произойдет
её растрескивание.В заключение настоящего раздела следует указать, что ни один из предло¬
женных различными авторами механизм однозначно не описывает весь ком¬
плекс сложных процессов пленкообразования латексов. В связи с этим следует
согласиться с А.В. Лебедевым [23], который допускал, что в определенных
условиях и для различных латексов существенными при их пленкообразова¬
нии могут быть капиллярные силы, силы межфазного натяжения, аутогезион-
ные свойства полимера, которые в большей или меньшей степени вносят вклад
в процесс формирования пленок.3.2.	Гелеобразование при желатинировании,
ионном (коагулянтном) отложении и термосенсиби¬
лизации латексовКак отмечалось выше, гелеобразование является одной из основных стадий
технологического процесса изготовления резиновых изделий из латексов. В
общем виде технология изготовления изделий из латексов включает в себя:
гелеобразование —> синерезис гелей —> сушку —» вулканизацию.Несмотря на различие свойств гелей, получаемых при желатинировании,
ионном отложении и термосенсибилизации латексов, процессы их образования
состоят в астабилизации латекса и необратимого перевода латексных частиц
из свободно-дисперсионного в дисперсионно связанное состояние.Основные физико-химические исследования процессов желатинирования,
ионного отложения и термосенсибилизации латексов были проведены в начале
пятидесятых - середине шестидесятых годов [7, с. 110... 164; 24...30; 33, 34,35...39]. В этих работах были сформулированы основные взгляды на механизм
желатинирования, ионного отложения и термосенсибилизации латексов.85
В последующие годы число работ, которые бы существенно дополнили
представления о механизме этих процессов, было крайне мало [32, 40...42].3.2.1.	Гелеобразование латекса при желатинировании	'При желатинировании в объем латекса вводят желатинирующий агент, ко¬
торый медленно генерирует астабилизующие ионы, в результате во всем взя¬
том объеме латекса образуется гель.Обычно для желатинирования латексов применяют кремнефтористый на¬
трий (Na2SiF6) или оксид цинка с гидроокисью аммония и хлористым аммони¬
ем. Однако желатинирование латексов может происходить и в присутствии
других веществ и различных астабилизующих факторов, например, при повы¬
шении или понижении температуры.Важно лишь, чтобы процесс астабилизации шел достаточно медленно и
чтобы частицы латекса могли слипнуться между собой на участках их поверх¬
ности, свободной от эмульгатора, и образовать пространственную сетку. Об¬
щепризнанно, что при введении в латекс кремнефтористого натрия медленно
происходит его гидролиз:Na2SiF6 + 4Н20 2NaF + Si(OH)4 + 4HF.	(1)В результате образования в латексе фтористоводородной кислоты pH ла¬
текса снижается, что приводит к астабилизации латекса и является одной из
причин действия кремнефтористого натрия как желатинирующего агента.Сущ ев таенный вклад в желатинирование латекса вносит образовавшаяся
при гидролизе кремнефтористого натрия ортокремневая кислота. Последняя,
будучи крайне нестабильным соединением, по мнению Блекли [27, с. 45], кон¬
денсируется с образованием “гелеобразной” коллоидной кремнекислоты, об¬
ладающей высокой адсорбционной способностью0	ОН1	ISi(OH)4 ->-0- Si -О- Si -0-.ОН онОбразующаяся коллоидная кремневая кислота приводит к желатинирова¬
нию латекса как в результате адсорбции на своей поверхности стабилизаторов
латекса, так и за счет механического осаждения латексных частиц.На практике, кремнефтористый натрий практически всегда применяется
для желатинирования латексных композиций, содержащих оксид цинка. В его
присутствии процесс желатинирования усложняется. Оксид цинка реагирует с
фтористоводородной кислотой с образованием фторида цинка, который в свою
очередь является источником появления в системе астабилизующих положи¬
тельно заряженных ионов Zn++:Н20ZnO + 2HF 5=5: ZnF2 Zn++ + 2F.	(2)В результате, продолжительность желатинировании до момента гелеобра¬
зования в присутствии оксида цинка существенно сокращается.86
В настоящее время можно считать установленным, что при применении в
качестве желатинирующего агента оксида цинка и аммиака химические реак¬
ции могут быть представлены в виде следующих уравнений:4NH4+ + 40НГ 5=^ 4NH4OH 4NH3 + 4 Н20	(3)ZnO + Н20 Zn (ОН)2 =г=^ Zn++ + 2 (ОН)'	(4)Zn++ + 4NH3 [Zn (NH3)4]++.	(5)Считается [7, с. 132... 148], что основной вклад в астабилизацию латекса и
его желатинирование вносит двухвалентный цинк-аммиачный комплекс
[Zn(NH3)4]++. Это мнение базируется на известном факторе, что в отсутствии
аммиака желатинирование оксидом цинка не происходит. Причина этого со¬
стоит в том, что, вследствие малой константы диссоциации соединения
Zn(OH)2, реакция (4) в отсутствии аммиака будет сдвинута влево и ионов Zn++
в серуме латекса будет недостаточно, чтобы существенно изменить электро-
кинетический потенциал частиц латекса или образовать с анионом эмульгато¬
ра нерастворимое соединение и тем самым исключить стабилизующее дейст¬
вие эмульгатора. Однако иначе обстоит дело в присутствии аммиака. Из-за
малой диссоциации цинк-аммиачного комплекса (9,8-10"ш при 25°С) реакция
по уравнению (5) сильно сдвинута вправо. Поэтому все ионы цинка, выде¬
ляющиеся по уравнению (4), будут реагировать с аммиаком, образуя по урав¬
нению (5) ион цинк-аммиачного комплекса. В этих условиях, реакции по урав¬
нениям (3) и (4) также будут смещены вправо. Это приведет к накоплению в
водной фазе латекса положительно заряженных ионов цинк-аммиачного ком¬
плекса, что и является причиной желатинирования латекса.Накоплению ионов [Zn(NH3)4]++ способствуют аммонийные соли (напри¬
мер, NHjCl), которые подавляя образование ионов NH4+ и ОН” способствуют
диссоциации NH4OH на NH3 и Н20 (уравнение 3).В присутствии иона цинк-аммиачного комплекса желатинирование латекса
происходит как в результате снижения электрокинетического потенциала ла¬
тексных частиц, так и в результате образования [7, с. 146] с анионом эмульга¬
тора нерастворимых соединений, не обладающих стабилизующим действием:
[Zn(NH3)4]+++ 2RCOO” 5=^ (RC00)2[Zn(NH3)4] ,По другой точке зрения [29, 30] сам ион [Zn(NH3)4]++ не может быть основ¬
ной причиной желатинирования, но, разлагаясь при нагреве, служит источни¬
ком ионов Zn++, которые и вызывают астабилизацию латекса и его желатини¬
рование в результате реакции с эмульгатором. Эта точка зрения в определен¬
ной мере находит подтверждение в том, что желатинирующая система: оксид
цинка, аммиак, хлористый аммоний - эффективна только при повышенных
температурах (50.. .60°С)Имеются также экспериментальные данные о том, что при повышенных
температурах ион цинктетрааммиачного комплекса распадается с образовани¬
ем низкоаммиачных ионов, обладающих более высокой активностью. Базиру¬
ясь на этих данных, Блекли [27, с. 35] приводит схему, в соответствии с кото¬
рой происходит желатинирование латексов и объясняется причина, по которой
система оксид цинк-аммиака проявляет себя как термосенсибилизатор:87
ZnO =г=ъ Zn(OH)2 Zn++ + 201Г||nh3	tZn(NH3)„T-m^°Zn++ + nNH31	< n < 4 jRCOO"(RCOO)2Zn нерастворимое мыло.Из данных, приведенных выше, следует, что как при применении кремнеф-
тористого натрия, так и при применении оксида цинка совместно с аммиаком
происходят химические реакции, приводящие к постепенному накоплению в
водной фазе латексов астабилизирующих ионов и коллоидной кремнекислоты
(при применении Na2SiF6), которые и являются причиной гелеобразования при
желатинировании латексов.В работе [28] желатинирование латексов рассматривалось как результат
отложения глобул латекса на поверхности частиц оксида цинка вследствие
образования цинк-аммиачного комплекса и его диффузии в латекс. После¬
дующее слияние частиц, состоящих из оксида цинка с отложившимися глобу¬
лами латекса, приводит, по мнению авторов, к образованию геля во всем объ¬
еме латекса.Электронно-микроскопические исследования желатинирующихся латексов
показали, что ещё задолго до образования геля происходит агрегация частиц,
частична'яцга коалесценция и возникновение структур, характер которых зави¬
сит не столько от типа желатинирующих агентов, сколько от типа латекса и
его свойств [31].В качестве примера на рис. 3.6 представлены фотографии желатинирую¬
щихся центрифугированного высокоаммиачного (НА) натурального и бутади-
ен-стиролъного (типа СКС-С) латексов.При желатинировании натурального латекса оксидом цинка образуются
структуры из крупных агрегатов частиц, однако частицы сохраняют свою ин¬
дивидуальность (16).Для структур, образовавшихся при желатинировании натурального латекса
кремнефтористым натрием, характерна коалесценция частиц (1в). При совме¬
стном желатинировании натурального латекса кремнефтористым натрием и
оксидом цинка наблюдается образование некоторой промежуточной структу¬
ры, в которой частицы слиты, но индивидуальность их прослеживается (1г).С течением времени, непосредственно перед моментом гелеобразования
натурального латекса, происходит интенсивное уплотнение структуры из
крупных плотных агрегатов (1д).Для бутадиенстирольного латекса, как в присутствии кремнефтористого
натрия, так и оксида цинка с аммиаком, а также при их совместном введении
наблюдалось образование небольших изолированных агрегатов, в которых
частицы сохраняли свою индивидуальность (26, 2в, 2г). Непосредственно пе¬
ред моментом гелеобразования возникают структуры из слипшихся цепочек
частиц (2д), разделенных прослойкой дисперсионной среды.88
Различие в характере структур,
образующихся в ходе желатинирова¬
ния натурального и бутадиен-сти-
рольного латекса, связано с различ¬
ной дисперсностью частиц, различ¬
ной природой защитных оболочек
частиц, а также с разной природой
полимера.Структурные изменения в нату¬
ральном и бутадиен-стирольном ла¬
тексах в ходе желатинирования со¬
провождаются изменением вязкости
латекса (рис. 3.7). Вязкость натураль¬
ного латекса в ходе желатинирования
постепенно возрастала вплоть до мо¬
мента гелеобразования. Вязкость бу-
тадиен-стирольного латекса на пер¬
вом этапе желатинирования падала, а
затем, при применении кремнефтори¬
стого натрия и его комбинации с ок¬
сидом цинка, резко возрастала. При
применении только оксида цинка
рост вязкости происходил при более
длительных режимах желатинирова¬
ния. Характер этих изменений вязко¬
сти, практически, не зависит от типа
желатинирующего агента, а опреде¬
ляется, по-видимому, свойствами ла¬
текса.Рост вязкости при желатинирова¬
нии, латексов, по-видимому, не тре¬
бует объяснения, а падение вязкости
на первом этапе желатинирования
бутадиенстирольного латекса воз¬
можно связано с уменьшением эф¬
фективного объема дисперсной фазы
вследствие начавшейся агрегации
частиц. Представленные данные о характере образующихся структур при же¬
латинировании натурального и бутадиен-стирольного латексов следует, одна¬
ко, рассматривать как частный случай, применительно к данным конкретным
образцам латексов.Для других типов латексов или при изменении коллоидно-химических
свойств тех же латексов характер образующихся структур при желатинирова¬
нии может быть иным.Рис. 3.6. Фотографии желатинирующихся
латексов: натурального (1) и бутадиен-
стирольного (2): а - исходные латексы;
б - желатинирование оксидом цинка;
в - желатинирование кремнефтористым
натрием; г - желатинирование кремнефто¬
ристым натрием совместно с оксидом цин¬
ка; д - структуры при желатинировании
кремнефтористым натрием совместно с
оксидом цинка непосредственно перед
моментом гелеобразования89
Времяжелатинирования, са)Времяжелатинирования, с
б)Рис. 3.7."Изменение вязкости при желатинировании бутадиен-стирольного латекса
СКС-С (а) и натурального латекса (б). Количество агентов желатинирования, части
массы: 1 - 2,5 КНФ; 2 - 3,5 ZnO; 3 - 2,5 КНФ + 3,5 ZnO. Стрелкой отмечен момент
гелеобразованияПредставленные данные, между тем, указывают на необходимость учиты¬
вать, что структура геля, полученного методом желатинирования, начинает
формироваться уже на стадии латекса и в перспективе должны быть найдены
пути направленного регулирования этого процесса. Вместе с тем, большой
экспериментальный материал, накопленный к настоящему времени, позволяет
сформулировать ряд общих положений, влияющих на процесс желатинирова¬
ния и свойства гелей.Как указывалось выше, важнейшим условием процесса желатинирования
латексов является медленная их астабилизация, приводящая первоначально к
агрегации частиц с последующим образованием геля. Поэтому во многих ра¬
ботах исследовались факторы, влияющие на скорость желатинирования латек¬
сов и свойства образующегося геля [7, с. 112... 117; 24...26]. Продолжитель¬
ность желатинирования до момента гелеобразования существенно сокращает¬
ся при увеличении дозировок желатинирующего агента (рисунки 3.8 и 3.9),
повышении концентрации полимера в латексе (рисунки 3.10 и 3.11) и повыше¬
нии температуры (рис. 3.10).Увеличение дозировок ПАВ, что в синтетических латексах равносильно
увеличению степени насыщенности поверхности частиц эмульгатором, приво¬
дит к существенному замедлению скорости желатинирования (рис. 3.12). Эти90
Рис. 3.8. Влияние содержания желати¬
нирующего агента Na2SiF6 на продол¬
жительность желатинирования до мо¬
мента гелеобразования: • - бутадиен-
стирольный латекс; х - натуральный
латексрующего агента ZnO на продолжитель¬
ность желатинирования до момента геле¬
образования: • - натуральный латекс; ■ -
хлоропреновый латекс240021601920168014401200960720Продолжительность
желатинирования, с']_41\\дп2'глк,Г50 52 54 56 58 60 62 64 66
Содержание сухого
вещества, %Рис. 3.10. Продолжительность желатини¬
рования до момента гелеобразования
бутадиен-стирольного латекса с различ¬
ным содержанием сухого вещества. Же¬
латинирующий агент Na2SiF6: 1 - 20°С;2	- 30°С; 3 - 40°С; 4 - 60°С;
5 - 80°СРис. 3.11. Продолжительность желатини¬
рования до момента гелеобразования на¬
турального (х) и хлоропренового (•) ла¬
тексов с различным содержанием сухого
вещества. Желатинирующая система:
ZnO, NH4OH, NH4CI91
закономерности носят доста¬
точно общий характер и на¬
блюдаются для всех Этапов
латексов и различных агентов
желатинирования. Повыше¬
ние скорости желатинирова¬
ния при увеличении дозиро¬
вок желатинирующих агентов
связано с ускорением астаби¬
лизации латексных частиц.
Ускорение желатинирования
при повышении температуры
объясняется более частым
столкновением латексных
частиц в результате броунско-
го движения, возможной де-
гидротацией защитных обо¬
лочек латексных частиц, а
также ускорением химиче¬
ских реакций между эмульга¬
тором латекса и желатини¬
рующим агентом.Высокая скорость астаби¬
лизации латексных частиц
приводит к получению неоднородного геля с включениями коагулюма, низки¬
ми прочностными показателями и высоким их разбросом. Полагают, что в
этом случае в объеме латекса происходит не только желатинирование, но и
местная коагуляция. С другой стороны, при недостаточной дозировке желати¬
нирующего агента или при замедлении химических реакций между эмульгато¬
ром и желатинирующим агентом при снижении температуры поверхность ла¬
тексных частиц, по-видимому, недостаточно освобождается от эмульгаторов и
тем самым не создаются условия для аутогезии полимера частиц. Повышение
скорости желатинирования при увеличении содержания полимера в латексе
связано с ростом количества полимерных частиц в единице объема желатини¬
рующейся системы, уменьшением расстояния между частицами и увеличи¬
вающимся числом их столкновений, что в свою очередь увеличивает вероят¬
ность слипания частиц.Наряду с уменьшением продолжительности желатинирования до момента
гелеобразования при повышении концентрации полимера в латексе, происходит
увеличение прочности геля. По мнению, высказанному в работах [7, с. 115; 24],
увеличение прочности геля в этом случае обусловлено увеличением числа час¬
тиц в единице объема геля и, следовательно, большим числом связей, обес¬
печивающих повышение механических свойств геля. Уменьшение скоростиРис. 3.12. Влияние содержания ПАВ на продолжи¬
тельность желатинирования до момента гелеобра¬
зования бутадиен-стирольного (1) и натурального
(2) латексов92
желатинирования латексов при увеличении степени насыщенности поверхно¬
сти частиц эмульгатором обусловлено ростом агрегативной устойчивости ла¬
тексов (см. глава 1, раздел 1.1.6). По этой причине увеличение степени насы¬
щенности поверхности частиц латекса эмульгатором при постоянной дозиров¬
ке желатинирующего агента замедляет агрегацию частиц и затрудняет аутоге-
зию между пришедшими в контакт полимерными частицами латекса из-за
уменьшения поверхности частиц, свободной от эмульгатора. Это приводит, с
одной стороны, к увеличению продолжительности желатинирования до мо¬
мента гелеобразования, а с другой - к снижению прочностных свойств геля
(рис. 3.13). Скорость желатинирования и свойства полученных гелей зависят
не только от содержания ПАВ в латексе, но и от их природы.частиц хлоропернового латекса эмульгатором на физико¬
химические свойства геля: • - прочность при растяжении;
х - относительное удлинение при разрывеВлияние природы ПАВ на скорость желатинирования и свойства гелей не¬
однозначно и определяется несколькими факторами, среди которых важней¬
шими являются:•	влияние ПАВ на агрегативную устойчивость латексов по отношению к
электролитам и другим астабилизующим факторам;•	образование нерастворимых в водной фазе латекса соединений, обра¬
зующихся при реакции анионов ПАВ с катионами желатинирующих агентов;•	растворимость в полимере соединений, образующихся в результате ре¬
акции анионов ПАВ с катионами желатинирующих агентов.В присутствии неионогенных ПАВ желатинирование кремнефтористым
натрием и оксидом цинка с аммиаком и хлористым аммонием не происходит.Мыла жирных кислот (олеиновая, СЖК фракции Cio-Ci6), обеспечивая при
pH = 9... 12 более высокую агрегативную устойчивость латексов по отношению93
к электролитам, чем мыла абиетиновой кислоты, в большей степени задержи¬
вают желатинирование латексов.Желатинирование в присутствии кремнефтористого натрия латексов, полу¬
ченных на эмульгаторах, обеспечивающих стабильность в кислой среде (напри¬
мер, алкилбензолсульфонат натрия - сульфанол НП-3) и имеющих pH = 3...5, не
происходит. Гель с высокими прочностными свойствами может быть получен
на этом латексе при увеличении pH до 7... 8. Если в результате реакций аниона
ПАВ с катионом желатинирующего агента получается соединение, нераство¬
римое в водной фазе латекса, то это вещество перестает быть стабилизатором
латексных частиц и тем самым создаются условия для желатинирования ла¬
текса. Растворимость аналогичных соединений в полимере латекса, по-
видимому, будет способствовать возникновению аутогезионных связей между
полимерными частицами латекса и приведет к ускорению его желатинирова¬
ния и повышению прочностных свойств гелей.При желатинировании латексов существенную роль играет pH среды. По
мнению Воюцкого С.С. [7, с. 117, 148], желатинирование латексов может про¬
исходить лишь при pH выше изоэлектрической точки (электрокинетический
потенциал - £, потенциал - равен нулю). При значениях pH ниже изоэлектри¬
ческой точки происходит не желатинирование, а быстрая коагуляция. При вы¬
соких значениях pH и высокой концентрации гидроксилов латексные частицы
остаются устойчивыми и астабилизация латексов цинк-аммиачным комплек¬
сом не происходит. При снижении pH наступает астабилизация и латекс жела-
тинируеУ Дальнейшее снижение pH до значений 8... 8,5 приводит, по мнению
автора, к замедлению желатинирования вследствие уменьшения концентрации
астабилизующего цинк-аммиачного комплекса. Однако при более значитель¬
ном снижении pH наступает быстрая астабилизация и латекс коагулирует.Хотя высказанные соображения о закономерностях влияния pH на скорость
желатинирования латексов, по-видимому, являются достаточно общими, чис¬
ленные значения pH, при которых наиболее эффективно происходит желати¬
нирование различных латексов, могут существенно отличаться и зависят от
типа желатинирующего агента, типа эмульгатора латекса, природы полимера
латекса.Так по данным работы [24] наибольшая скорость желатинирования цинк-
аммиачным комплексом хлоропреновых латексов Л-4 и Л-7 имеет место при
pH- 10,3.Отклонение от этого значения pH в сторону его повышения или понижения
приводит к замедлению скорости желатинирования. Бутадиенстирольные ла¬
тексы типа СКС-С, полученные с применением в качестве эмульгаторов мыл
жирных кислот, характеризуются достаточно высокой агрегативной устойчи¬
востью при pH = 9... 11 и их желатинирование кремнефтористым натрием в
присутствии оксида цинка и дифенилгуанидина (ДФГ) наиболее интенсивно
проходит при pH = 7,5... 8,2.Латексы карбоксилсодержащих полимеров, полученные на эмульгато¬
рах, обеспечивающих их устойчивость в кислых средах, и имеющие значе¬
ния pH А...5, требуют для желатинирования комплексом Na2SiF6, ZnO, ДФГ
увеличения pH до 7...8. В этих условиях полученный гель характеризуется94
максимальными прочностными свойствами [25]. При желатинировании этих
же латексов желатинирующим комплексом ZnO, NH4OH, NH4C1 максимальная
скорость желатинирования наблюдалась также при pH = 7...8. Однако прочно¬
стные свойства геля при увеличении pH с 7,5 до 9 снижались.Следует иметь ввиду, что на скорость желатинирования латексов и прочно¬
стные свойства геля может оказывать влияние способ изменения pH латексов.Так, если pH латекса регулируется раствором гидроокиси натрия, то нельзя
исключить образования цинката натрия:ZnO + 2NaOH Na2Zn02 + Н20.В этом случае ион Zn02" “ заряжен отрицательно и не может приводить к
астабилизации латекса.Снижение pH латекса, заправленного аммиаком, за счет применения фор¬
мальдегида приведет к образованию гексаметилентетрамина6 СН20 + 4NH3 —► СбН12Ы4 + 6 Н20и тем самым может затруднить или вообще исключить образование цинк-
аммиачного комплекса, ответственного за желатинирование. С другой стороны,
регулирование pH латекса с помощью гидроокиси аммиака может создать более
благоприятные условия для образования цинк-аммиачного комплекса и тем са¬
мым обеспечит желатинирование латекса при более высоком значении pH.В другой работе [25], оценивая влияние твердости по Дефо полимера ла¬
тексов на скорость желатинирования и прочностные свойства геля, было уста¬
новлено, что скорость желатинирования при повышении твердости по Дефо
полимера уменьшается, а прочность и удлинение при разрыве геля изменяется
по кривой с максимумом, (рис. 3.14). При повышении твердости полимера пона физико-механические свойства геля: • - прочность при
растяжении; х - относительное удлинение при разрыве95
Дефо (уменьшении пластичности) аутогезия полимеров уменьшается, а коге¬
зионная прочность увеличиваются. Этим, по-видимому, и объясняется харак¬
тер изменения скорости желатинирования и прочностных свойств геля при
изменении твердости по Дефо полимера латексных частиц.Накопленный в дальнейшем экспериментальный материал по желатиниро¬
ванию латексов, отличающихся природой полимера, его молекулярной массой,
разветвленностью его молекулярных цепей, полярностью, позволяет сделала
вывод, что аутогезионные свойства полимера латекса при прочих равных ус¬
ловиях являются важнейшим фактором, определяющим свойства гелей, полу¬
ченных при желатинировании латексов. При желатинировании латексов, также
как при пленкообразовании путем испарения воды из слоя латекса, все факто¬
ры, уменьшающие подвижность сегментов молекулярных цепей полимера и
тем самым затрудняющие взаимное проникновение молекулярных цепей меж¬
ду частицами латекса, замедляют процесс желатинирования и ухудшают проч¬
ностные свойства гелей.В заключении данного раздела необходимо отметить, что структура и
свойства геля, полученного в результате желатинирования латексов, не оста¬
ются неизменными. В результате синерезиса, речь о котором пойдет в разделе3.3,	происходит уплотнение структуры, выпрессовывание дисперсионной сре¬
ды и существенное изменение физико-механических свойств (увеличение
прочности, модуля и удлинения при разрыве, которое, как правило, меняется
симбатно прочности).Синерезис, последующая сушка геля и вулканизация могут существенно
снивелировать имевшее место в момент образования геля различия его
свойств. Это происходит в результате дальнейшей коалесценции частиц, обра¬
зования дополнительных межглобулярных связей, возможной перегруппиров¬
ки структурных элементов в результате релаксационных процессов. Тем не
менее, начальные свойства геля с практической точки зрения имеют значение
как технологические параметры, от которых зависит возможность переработки
латексов при изготовлении изделий.3.2.2.	Гелеобразование латекса при ионном (коагулянтном) отложенииМетод ионного отложения широко применяется при изготовлении тонко¬
стенных, однотолщинных изделий из латексов. Он применим, практически,
для всех типов латексов, стабилизованных ионогенными эмульгаторами,
включая натуральные, синтетические и искусственные латексы.Метод ионного отложения заключается в следующем: форму необходимой
конфигурации погружают в раствор соли, катион которой способен вызвать
астабилизацию латекса (коагулянт); затем форму выдерживают в латексной
композиции до нарастания геля заданной толщины, после чего форму извле¬
кают из латексной композиции и гель подвергают синерезису, сушке, вулкани¬
зации.Обычно в качестве коагулянтов применяют водные и спиртовые раство¬
ры солей двухвалентных металлов, как правило, азотнокислого или хлори¬
стого кальция. Детальное исследование процессов ионного отложения было96
проведено Сандомирским Д.М., Черной В.В. [33; 7, с. 151... 164; 34, 36]. На
основе данных о кинетике ионного отложения латексов различной природы,
влияния на величину отложения температуры, вязкости латекса, количества
коагулянта на форме авторы пришли к заключению о диффузионном характе¬
ре этого процесса.Астабилизация латексных частиц и образование геля осуществляются за
счет диффузии катионов электролита с поверхности форм в объем латекса и их
взаимодействия с защитным веществом латексных частиц. Это позволило
применить закон Фика для вывода уравнения, описывающего кинетику ионно¬
го отложения:dQ=-]\-~dx,
dxа)где dQ - количество вещества, диффундирующего за время т через единицуdcплощади; с - концентрация; х - расстояние; — ~ градиент концентрации;dxД - коэффициент диффузии.При выводе уравнения был сделан ряд допущений:•	между количеством отложившегося полимера латекса и количеством
продиффундировавшей соли коагулянта существует однозначная зависимость;•	концентрация соли в геле изменяется линейно от концентрации на по¬
верхности формы до нулевой концентрации на внешней поверхности геля и
эта концентрация остается постоянной в ходе ионного отложения.С учетом этих допущений после ряда преобразований было получено урав¬
нение, описывающее кинетику ионного отложения:
q2 = Kx,	(2)где q - количество отложивше¬
гося полимера на единицу пло¬
щади формы за время т.2ДС0С„К =-(3)где С0 - концентрация коагули¬
рующей соли на форме; С„ -
концентрация полимера в геле;— - коэффициент, связываю-
ащий количество продиффунди¬
ровавшей в латекс соли с коли¬
чеством полимера отложенным
на форме.Результаты эксперименталь¬
ной проверки уравнения (2),
представленные на рис.3.15, по¬
казали, что квадрат количества3,63,02,41,81,20,6q2102:^^5600 1200 1800 2400 3ООО 3600 4200
Продолжительность
отложения, сРис. 3.15. Зависимость квадрата количества от¬
ложившегося полимера от продолжительности
отложения: ■ - натуральный латекс; х - хлоро-
преновый латекс97
отлагающегося полимера при ионном отложении латексов различной природы
пропорционален продолжительности отложения. Последующие исследования
[34; 32, с. 157; 40, 41], несмотря на сделанные уточнения в уравнениях для
описания процесса ионного отложения, также базировались на представлении
о диффузионной природе этого процесса.Допущение, сделанное при выводе уравнения (2) о существовании связи
между количеством отложившегося полимера и количеством астабилизую-
щихся катионов, продиффундировавших в латекс, было экспериментально
подтверждено в работах [35, 36].Прямыми экспериментами [36] было установлено, что в гелях, полученных
методом ионного отложения из латексов различной природы, определяются
нерастворимые соединения, образующиеся в результате реакций аниона
эмульгатора и катиона коагулянта:2RCOCT + Ме++ —► (RCOO)2Me.Вне зависимости от времени отложения геля и концентрации коагулянта
содержание связанного катиона, приходящегося на 1 г полимера геля, есть
величина постоянная для данного латекса (рис. 3.16, 3.17). Эта величина, пер¬
воначально названная “кальциевым эквивалентом”, поскольку исследования
проводились с коагулянтом, содержащим хлористый кальций, в дальнейшем,
после изучения ионного отложения с применением коагулянтов, содержащих
соли Ва, Са, Zn, Ag, была названа “катионным эквивалентом”.По скорости ионного отложения катионы образуют ряд:
Ba++>'Gjr>Zn++>Ag+.0,160,140,120,100,080,06Кальциевый экви¬
валент, мг-экв./гtl ~	I&-Продолжительность
отложения, мин.Рис. 3.16. Зависимость кальциевого
эквивалента от продолжительности
отложения: ■ - натуральный латекс;
х - хлоропреновый латекс; • - бута-
диен-стирольный латексРис. 3.17. Зависимость количества отло¬
жившегося полимера и кальциевого экви¬
валента от концентрации коагулянта
(СаСЬ): ■ - отложение; х - кальциевый
эквивалент98
Ион Ag является единственным одновалентным катионом, вызывающим
ионное отложение. Поскольку только Ag среди одновалентных катионов обра¬
зует с анионами эмульгатора нерастворимые соли, это является свидетельст¬
вом того, что ионное отложение могут вызывать катионы, дающие с анионами
ПАВ нерастворимые соли. Однако образование нерастворимых солей в ре¬
зультате взаимодействия катиона коагулянта и аниона ПАВ является не един¬
ственной причиной астабилизации латекса, приводящей к образованию геля.Подтверждением этого является ионное отложение полимера латекса, где в ка¬
честве астабилизующего агента использовался гексаметилендиамин, который не
образует с эмульгаторами латексов нерастворимых солей. Другой причиной аста¬
билизации латекса, приводящей к гелеобразованию при ионном отложении, явля¬
ется сжатие двойного электрического слоя и уменьшение ^-потенциала латексных
частиц. На первой стадии ионного отложения основную роль в астабилизации
латекса, по-видимому, играет снижение ^-потенциала латексных частиц в резуль¬
тате воздействия электролита, концентрация которого выше порога коагуляции
латекса. Это приводит к образованию на форме тонкой, плотной пленки коагулю¬
ма. В дальнейшем проникновение электролита в латекс происходит медленно че¬
рез слой пленки коагулюма и нарастающего геля. На этой стадии ионного отло¬
жения определяющим фактором астабилизации латекса является образование не¬
растворимых солей катиона коагулянта и аниона эмульгатора.При взаимодействии катиона коагулянта и аниона эмульгатора могут вме¬
сте с тем образовываться соединения, способные подвергаться гидролизу:(RCOO)2Me + 2Н20 ==2= 2RCXXT “ + Ме(ОН),
что приводит к непроизводительному
расходу электролита. При этом, чем
больше степень гидролизуемости соеди¬
нений, образующихся в результате
взаимодействия катиона коагулянта и
аниона эмульгатора, тем медленнее идет
ионное отложение. С этих позиций
можно объяснить уменьшение скорости
отложения геля в ряду астабилизующих
катионов Ва++ > Са++ > Zn++. Именно
сильным гидролизом объясняется тот
факт, что отложение не идет на катионах
трехвалентных металлов. При проведе¬
нии ионного отложения в кислой среде,
которая снижает величину гидролиза,
количество образующегося геля значи¬
тельно возрастает, в т. ч. и при приме¬
нении в качестве коагулянтов солей
трехвалентных металлов (рис. 3.18).Другим объяснением факта отсутствия
ионного отложения при использовании
солей трехвалентных металлов считается0,070,060,050,040,030,020,01Отложение, г/см"v\чS9 10 11
pH латексаРис. 3.18. Влияние pH хлоропренового
латекса на величину отложения при
одинаковой молярной концентрации
различных электролитов: х - СаС12;
■ - ZnCl2; • - Fe2(S04)399
образование на поверхности формы очень плотной пленки коагулюма, затруд¬
няющей проникновение в латекс электролита и препятствующей, тем с^мым,
наращиванию геля. В отличие от гелей, полученных методом желатинирова¬
ния, концентрация полимера которых равна концентрации полимера в латексе,
концентрация полимера в геле, полученном ионным отложением, всегда выше
концентрации полимера в латексе.Кроме того, с увеличением продолжительности ионного отложения кон¬
центрация полимера в геле вначале снижается, а затем увеличивается. В каче¬
стве примера в табл. 3.1 приведена зависимость концентрации полимера в геле
от продолжительности ионного отложения хлоропренового латекса (концен¬
трация полимера в латексе составляла 41%). Указанная зависимость качест¬
венно одинакова и для других типов латексов.Таблица 3.1Зависимость концентрации полимера в геле от продолжительностиионного отложения (концентрация полимера в латексе 41%)Продолжительность
ионного отложения, с5300600900120015001800Концентрация геля, %63524845454749Причина.более высокой концентрации полимера в геле его концентрации в
латексе объясняется [37] диффузиофорезом латексных частиц, вызванного
различной скоростью диффузии катионов и анионов электролита в объем
латекса.Это создает электрическое поле, под действием которого частицы латекса
движутся по направлению к форме. В результате происходит концентрирова¬
ние латексных частиц вблизи поверхности формы, что и обусловливает боль¬
шую концентрацию полимера в геле, чем в латексе. Только за счет диффузио-
фореза можно объяснить возможность получения геля ионным отложением из
латекса с концентрацией полимера 0,1% [38]. Одновременно данные табл. 3.1
служат подтверждением того, что в первый момент отложения имеет место
коагуляция, приводящая к образованию на форме плотной пленки коагулюма,
содержание полимера в которой существенно превышает содержание полиме¬
ра в латексе. По мере увеличения продолжительности ионного отложения кон¬
центрация полимера в геле снижается, что связано с образованием более рых¬
лого геля. Последующий рост концентрации геля связан с процессом синере-
зиса (смотри раздел 3.3).С практической точки зрения представляется необходимым рассмотреть
закономерности влияния коллоидно-химических свойств латексов на процесс
ионного отложения.При равном содержании полимера в латексе, равном значении pH латекса и
одинаковом среднем размере частиц латекса увеличение степени насыщенности100
их поверхности эмульгатором приводит к уменьшению скорости ионного от¬
ложения [39] и росту катионного эквивалента (рис. 3.19).При равном содержании полимера в латексе и равном значении pH латекса
увеличение среднего размера латексных частиц, при одинаковой степени на¬
сыщенности их поверхности эмульгатором, приводит к увеличению скорости
ионного отложения и уменьшению катионного эквивалента (рис. 3.20).Старение латекса, сопровождающееся агрегацией латексных частиц, при¬
водит к увеличению скорости ионного отложения [35, 39, 43] и уменьшению
катионного эквивалента (рис. 3.21).Повышение температуры латекса при ионном отложении приводит к уве¬
личению скорости ионного отложения и снижению катионного эквивалента
[7, с. 154; 35] (рис. 3.22).При сравнении латексов, изготовленных с применением эмульгаторов раз¬
личной химической природы, было установлено, что латексы, полученные на
калий канифольном мыле, характеризуются более высокой скоростью ионного
отложения чем латексы, стабилизованные мылами парафиновых кислот
[44, 34] (рисунки 3.23 и 3.24). Соответственно, катионный эквивалент выше у
латексов, стабилизованных мылами парафиновых кислот. Представленные на
рисунках 3.19...3.22 данные, указывают на то, что факторы, снижающие агре¬
гативную устойчивость латекса (понижение степени насыщенности поверхно¬
сти латексных частиц эмульгатором, увеличение размера частиц, повышение
температуры латекса при ионном отложении, старение латекса), приводят к
увеличению скорости отложения геля и снижению катионного эквивалента.Кальциевьэквивален]мг-экв./гшг,Отложение, г0,06-0,05-0,04-20430,03-ю0,02-10,01'10 20 30 40 50 60 70 80
Степень насыщенности
поверхности частиц
эмульгатором, %Рис. 3.19 Влияние степени насыщенности
поверхности частиц эмульгатором хлоро-
пренового латекса на количество отло¬
жившегося полимера и величину кальцие¬
вого эквивалента: 1, 2, 3 — продолжитель¬
ность отложения 15, 60, 180 мин, соответ¬
ственно; 4 - кальциевый эквивалент.
Эмульгатор - олеат калияОтложение,Кальциевый18мг/см2эквивалент,0,0/16мг-экв./г0,06141210f!r0,051 I0,048611 1-0,030,020,01114iiгв 800I11I III IIРис. 3.20. Влияние размера частиц хлоро-
пренового латекса на количество отло¬
жившегося полимера и кальциевый экви¬
валент. Средний размер частиц: 1 - 87 нм;
II - 52 нм. Степень насыщенности поверх¬
ности частиц эмульгатором - 75...78%.
0 - кальциевый эквивалент; ЕЭ - время
отложения 15 мин; Ш - время отложения
60 мин101
Другими словами, при снижении агрегативной устойчивости латекса для
отложения единицы массы полимера требуется меньшее количество астабили-
зующего катиона.	tну пленки отложившегося полимера хлоропренового латекса (•) и
кальциевый эквивалент (х)ч.Рис. 3.22. Влияние температуры хлоропре-	бутадиен-нитрильного латекса СКН-40,
нового латекса при ионном отложении на изготовленного с различными эмульгато-количество отложившегося полимера (•) и	рами: 1 - калий канифольное мыло;кальциевый эквивалент (х)	2 - некаль; 3 - мыло парафиновых кислот102
ный; 2 - хлоропреновый (эмульгатор - мыло абиетиновой кисло¬
ты); 3 - бутадиен-стирольный (эмульгатор - мыло парафиновых
кислот)Данные о влиянии вязкости латекса на скорость ионного отложения проти¬
воречивы. В работе [34] приводятся данные, свидетельствующие о том, что с
увеличением вязкости латекса скорость ионного отложения уменьшается. В
противоположность этому в работе [32, с. 156... 157] показано, что скорость
ионного отложения с увеличением вязкости латекса увеличивается. Эти про¬
тиворечия, возможно, связаны с тем, что испытанию подвергались латексы, у
которых помимо различий вязкости отличались и другие свойства (например,
размер частиц, степень насыщенности поверхности частиц эмульгатором), ли¬
бо изменение вязкости латексов осуществлялось приемами, которые помимо
изменения вязкости могли изменять и другие свойства (например, при приме¬
нении загустителей). Учитывая, что в основе процесса ионного отложения ле¬
жит диффузионный процесс (диффузия электролита от формы в латекс и диф-
фузиофорез латексных частиц к форме), а коэффициент диффузии, согласно
уравнению Эйнштейна, обратно пропорционален вязкости, следует считать,
что при прочих равных условиях, увеличение вязкости латекса должно приво¬
дить к снижению скорости ионного отложения.Скорость ионного отложения зависит от свойств полимера латекса. В рабо¬
те [45] было показано, что чем жестче полимер, тем выше скорость ионного
отложения.При исследовании ионного отложения искусственного латекса 1-4 цис-
полиизопрена было установлено, что с увеличением молекулярной массы по¬
лимера скорость ионного отложения возрастает.Увеличение скорости ионного отложения наблюдалось также при совмеще¬
нии этого латекса с высокостиролъным латексом СКС-85ГП и при модификации103
полимера латекса п-нитрозодифениламином (рис. 3.25). В качестве примера на
рис. 3.26 [32, с. 113] приведен полученный методом просвечивающей элек¬
тронной микроскопии снимок реплики с поверхности геля, изготовленного
ионным отложением. В структуре геля четко просматриваются как первичные
латексные частицы, сохранившие свою индивидуальность, так и их агрегаты,
образованные при коалесценции первичных частиц, пространство между кото¬
рыми заполнены серумом латекса. Очевидно, коалесценция латексных частиц
и образование, в результате, монолитной структуры геля будет препятствовать
диффузии астабилизующего катиона через гель в латекс и тем самым будет
замедлять скорость ионного отложения.Поэтому, характер влияния свойств полимера латекса на скорость ионного
отложения, по-видимому, определяется аутогезионными свойствами полимера.Жесткий полимер латекса из-за низкой аутогезии будет препятствовать
коалесценции частиц в геле. В результате, в этом случае будут создаваться
более благоприятные условия для диффузии астабилизующего катиона через
гель в латекс, и, тем самым, скорость ионного отложения будет выше.Повышение молекулярной массы полимера искусственного полиизопрено-
вого латекса, модификация полимера этого латекса, повышающая жесткость
полимера, затрудняя коалесценцию частиц, обусловливает более высокую ско¬
рость ионного отложения.Зависимость между количеством полимера, отложившегося при ионном
отложении, от концентрации полимера в латексе неоднозначна и определяется
свойствами латекса и его полимера.кусственного латекса 1,4 цис-полиизопрена
(1), совмещенного с высокостирольным
латексом СКС-85 (2) и модифицированного
п-нитрозодифениламином (3)Рис. 3.26. Снимок реплики, полученный
методом просвечивающей электронной
микроскопии с поверхности геля104
В ряде случаев, зависимость
имеет вид кривых с максимумом,
максимум на кривых отчетливо
проявляется у синтетических ла¬
тексов, изготовленных с приме¬
нением в качестве эмульгаторов
мыл карбоновых кислот [33; 7,
с. 158], а положение максимума
сдвинуто в область относитель¬
но невысоких (30...35%) кон¬
центраций полимера в латексе
(рис. 3.27).У синтетических латексов с
другими эмульгаторами, а так¬
же у натурального латекса экс¬
тремальная зависимость вели¬
чины отложения от концентра¬
ции полимера в латексе либо
вообще отсутствует в пределах
исследованных концентраций
полимера в латексе, либо выра¬
жена в меньшей степени и мак¬
симум сдвинут в область высо-0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
п о?Отложение,г/см21/3>-]*\ГVК10 2030 40 50 60 70 80Концентрация по¬
лимера в латексе, %Рис. 3.27. Зависимость величины отложения по¬
лимера от концентрации латекса: 1 - натураль¬
ный латекс; 2 - синтетический латекс (эмульга¬
тор - мыло карбоновой кислоты); 3 - синтетиче¬
ский латекс (эмульгатор - мыло сульфокислоты)ких (50...60%) концентраций полимера в латексе.Попытка объяснить характер зависимости количества отложившегося по¬
лимера от его концентрации в латексе была предпринята в работе [40], в кото¬
рой кинетика ионного отложении рассматривалась с позиции теории диффу¬
зии низкомолекулярного вещества (коагулянта) сквозь пористую среду (гель).Увеличение концентрации полимера в латексе приводит к увеличению ко¬
личества отложившегося полимера, так как астабилизующие ионы сталкива¬
ются с большим числом латексных частиц. С другой стороны, увеличение
концентрации полимера в латексе ведет к росту объемной доли полимера в
геле и тем самым уменьшается его проницаемость и, как следствие, уменьша¬
ется количество астабилизующих ионов, поступающих в латекс, что и приво¬
дит к уменьшению отложения полимера.Уменьшение проницаемости геля приводит к более существенному сниже¬
нию отложения у латексов с высоким катионным эквивалентом, поскольку для
отложения единицы массы полимера в этом случае требуется большее количе¬
ство астабилизующего иона. Этим, по-видимому, и объясняется наличие мак¬
симума на кривых зависимости величины отложения от концентрации поли¬
мера в латексах, стабилизованных мылами карбоновых кислот. Возможно
также, что высокие аутогезионные свойства полимера латекса и начавшийся
уже в ходе ионного отложения синерезис геля могут быть причиной образова¬
ния геля с низкой проницаемостью по отношению к астабилизующему катиону.
В этом случае также может наступить момент, когда повышение концентрации105
полимера в латексе и, как следствие, увеличение объемной доли полимера в
геле будет препятствовать увеличению отложения.Особый случай представляет ионное отложение из латексов карбоксщюо-
держащих полимеров.Было установлено [44, 46], что в этом случае катионы взаимодействуют не
только с защитным веществом латексных частиц, но и расходуются на реак¬
цию с карбоксильными группами непосредственно в ходе ионного отложения,
осуществляя сшивание полимера. При этом катионный эквивалент, естествен¬
но, возрастает, а скорость отложения при прочих равных условиях уменьшает¬
ся. Карбоксилсодержащие полимеры латексов ведут себя при ионном отложе¬
нии как полимерные электролиты, реакционная способность которых по от¬
ношению к катионам коагулянта зависит от степени диссоциации карбоксиль¬
ных групп, возрастая с повышением pH.Было показано [46], что количество связанного кальция в пленке, получен¬
ной ионным отложением из бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего ла¬
текса, зависит от pH латекса. Так в пленке с 4% метакриловой кислоты (МАК)
при pH- 3,5 связывается 0,4% кальция, а при pH- 10,4 - связывается 1,4%.При повышении pH карбоксилсодержащего латекса скорость ионного от¬
ложения снижается, что связано с происходящим сшиванием полимера латек¬
са. Последнее снижает в системе количество астабилизующих ионов, что явля¬
ется причинрй замедления отложения геля.Взаимодействие катиона коагулянта с функциональными группами поли¬
мера имеет место также при проведении ионного отложения из хлоропреновых
латексов, полимер которых может содержать гидроксильные группы, обра¬
зующиеся в ходе старения латексов.Заканчивая рассмотрение закономерностей гелеобразования при ионном
отложении, целесообразно рассмотреть влияние на этот процесс некоторых
технологических факторов, имеющих важное практическое значение при его
реализации.К таким факторам следует отнести:•	концентрацию коагулянта;•	тип растворителя для изготовления коагулянта;•	вязкость коагулянта;•	продолжительность выдержки формы с нанесенным коагулянтом в ла¬
тексе или в латексной композиции;•	температуру латекса или латексной композиции.Количество отлагающегося полимера при прочих равных условиях зависит
от количества коагулирующей соли, приходящейся на единицу площади по¬
верхности формы.По данным работ [33; 7, с. 153] в начале процесса с увеличением количест¬
ва электролита на форме возрастает и количество отлагающегося полимера,
затем, несмотря на дальнейшее увеличение количества электролита на форме,
процесс замедляется. Вместе с тем, есть данные [32, с. 157... 158], показывающие,106
что увеличение концентрации электролита на форме приводит к непрерывно¬
му росту количества отлагающегося полимера натурального латекса. При
применении в качестве коагулянта раствора азотнокислого кальция процесс
отложения полимера натурального латекса описывается уравнением:5 = 0,022Ст°’5,где 5 - толщина пленки, мм; С - концентрация азотнокислого кальция, %; т -
продолжительность нахождения формы с коагулянтом в латексе.Растворитель коагулянта (вода, спирт) оказывает влияние на скорость от¬
ложения. Водные растворы хлористого кальция обеспечивают более высокую
скорость ионного отложения, чем спиртовые. Предполагается, что в спирте
хлористый кальций может связываться в комплекс:-С1R -О	Ca<v^С1уменьшая тем самым содержание астабилизующего катиона Са++.Необходимым условием проведения процесса ионного отложения является
необходимость удержать на форме заданное количество коагулянта. Одним из
приемов, позволяющим удерживать заданное количество коагулянта на форме,
является повышение его вязкости. Последнее достигается введением в раствор
коагулянта веществ, повышающих вязкость. Обычно для этой цели применяют
каолин, бентонит, мел. Конкретные составы коагулянта будут приведены в
разделе 4.2.1.1.Кроме того, после извлечения формы из раствора коагулянта производится
его подсушка, что также удерживает коагулянт на форме. В этом отношении
преимущества имеют спиртовые растворы коагулянта. Продолжительность
выдержки форм с нанесенным коагулянтом в латексе или латексной компози¬
ции определяется в зависимости от требуемой толщины получаемого изделия.Максимальная толщина пленки после синерезиса и сушки геля обычно не
превышает 1,5...1,8 мм. Практически, для большинства изделий толщина
пленки лежит в пределах 0,3... 1,0 мм. Продолжительность выдержки форм в
латексе или латексной композиции определяется опытным путем с учетом
коллоидно-химических свойств латекса, влияние которых на скорость ионного
отложения рассмотрены выше.В условиях производства температура латекса или латексной композиции
при ионном отложении не должна выходить за пределы +15...+25°С. При бо¬
лее низкой температуре процесс отложения геля идет медленно, при более
высокой температуре возможно неравномерное отложение геля и разнотол-
щинность изделий по высоте формы. Оптимальной следует считать темпера¬
туру 20±3°С.Специфическим видом процесса ионного отложения является так назы¬
ваемое “электроотложение” полимера из латекса. В общих чертах оно сво¬
дится к следующему: в латекс вводят два электрода, соединенные с источни¬
ком постоянного тока; в результате, имеет место электрофорез, т.е. движение107
отрицательно заряженных частиц латекса к аноду, на котором они откладыва¬
ются в виде геля [47]. Однако, считается [7, с. 161... 164], что электроотложе¬
ние полимера из латекса следует рассматривать не как простой электрофоре¬
тический процесс переноса и разряда латексных частиц у поверхности анода,
но и как процесс, непосредственно связанный с явлениями, идущими на аноде,
в т. ч. диффузией в латекс двухвалентных катионов, образующихся в результа¬
те электролитический диссоциации материала анода. Под влиянием прило¬
женной разности потенциалов латексные частицы переносятся к аноду со ско¬
ростью:где V - скорость электрофореза; с, - электрокинетический потенциал частиц; е -
диэлектрическая проницаемость латекса; Г) - вязкость латекса; Е - напряжен¬
ность поля; / - параметр, зависящий от размера и формы частиц и толщины
двойного электрического слоя.При применении цинкового анода заряженные ионы цинка, отрывающиеся
от анода, двигаются по направлению к катоду. На своем пути они встречают
движущиеся навстречу, в результате электрофореза, латексные частицы. У
анода происходит концентрирование латексных частиц и их астабилизация,
приводящая к образованию геля на аноде. Типичный характер изменений ве¬
личины отложения полимера и силы тока от времени электроотложения при
постояннйй^величине напряженности поля представлены на рис. 3.28.В начале процесса отложение происходит с постоянной скоростью и вызы¬
вает лишь незначительное изменение силы тока.Затем на следующей стадии процесса скорость отложения уменьшается, а
сила тока резко падает и наступает момент, когда изолируется электрод, силасилы тока при электроотложении полимера из латекса:
1 - отложение полимера; 2 - сила тока
тока становится близкой к нулю и отложение полимера прекращается. Резкое
падение силы тока является следствием роста электросопротивления геля из-за
электрофоретического обезвоживания и удаления электролитов, в результате
чего происходит уплотнение структуры геля, а концентрация полимера в нем
существенно возрастает.Анализируя возможность участия различных сил в образовании сплошной
пленки при электроотложении полимера из латекса, автор работы [5, с. 283]
делает вывод о том, что силы электроосмоса являются главной причиной
слияния частиц в непрерывную пленку, наряду с силами межфазного натя¬
жения и аутогезии полимеров латексов. На процесс анодного отложения по¬
лимера из латексов влияет совокупность факторов, связанных как с внешни¬
ми воздействиями на систему, так и со свойствами латекса и его полимера
[5, с. 267...284; 27, с. 532...540; 47, с. 550...557]. К ним относятся:•	плотность тока (А/см2). При увеличении плотности тока пропорциональ¬
но растет количество отлагающегося полимера;•	продолжительность отложения. С увеличением времени отложения до
определенного предела, зависящего от свойств латекса, плотности тока и на¬
пряженности поля количество отлагающегося полимера пропорционально воз¬
растает;•	напряжение. Высокое напряжение при электроотложении латексов мож¬
но применять лишь при низких концентрациях электролита в латексе. В про¬
тивном случае происходит обильное газовыделение;•	концентрация полимера в латексе. С увеличением содержания полимера
в латексе количество отлагающегося полимера возрастает по кривой в виде
параболы;•	электропроводность латекса. Отложение уменьшается с увеличением
электропроводности латекса. Электропроводность латекса обусловлена двумя
факторами - электрофоретической подвижностью заряженных частиц и кон¬
центрацией электролитов в дисперсионной среде. Если первый фактор ответ¬
ственен за перенос полимера к электроду, то второй фактор оказывает отрица¬
тельное влияние на процесс, вызывая газовыделение, преждевременную коа¬
гуляцию латекса в прианодной области;•	природа и количество эмульгаторов. От концентрации эмульгатора зави¬
сит заряд и электрофоретическая подвижность частиц латекса, электропровод¬
ность получаемого отложения, а следовательно, и толщина отложения. Приро¬
да эмульгатора может влиять как на перенос частиц к аноду, так и на процесс
формирования структуры отлагаемого геля;•	природа и свойства полимера. Образование сплошной пленки при элек¬
троотложении полимера из латексов, также как формирование пленки при ис¬
парении воды из латекса, возможно лишь до некоторого критического значе¬
ния жесткости полимера, после превышения которого пленкообразование не
происходит;•	pH латекса. Увеличение pH латекса обычно в пределах 6...9 приводит к
увеличению количества отложившегося полимера. При pH выше 9 отложение
уменьшается из-за повышения электропроводности.109
Электроотложение полимера из латексов, несмотря на высокую скорость
отложения, высокую концентрацию полимера в отлагаемом геле, незначитель¬
ное количество электролита в геле, удаленного в результате электроЬсмоса,
возможность нанесения равномерного по толщине покрытия на изделия слож¬
ной конфигурации, не получило широкого применения.Серьезной проблемой при применении этого метода является электролити¬
ческое разложение воды с выделением на катоде водорода, и кислорода - на
аноде, приводящие к вспениванию латекса, пористости отложившегося геля,
окислению полимера.Существует ряд приемов, позволяющих исключить негативное влияние этого
фактора [47, с. 554; 27, с. 534]. Однако достоверные сведения о широком про¬
мышленном применении электроотложения полимера из латексов отсутствуют,
несмотря на значительное число патентов, большинство из которых посвящено
применению этого метода для нанесения лакокрасочных покрытий [48].Вместе с тем, применительно к изготовлению резиновых изделий был раз¬
работан процесс [49, 50], в котором обычное ионное отложение с применением
коагулянта осуществляется в электрическом поле. Процесс характеризуется
высокой скоростью гелеобразования, что обусловлено одновременной само¬
произвольной диффузией астабилизующих катионов в объем латекса, их ми¬
грацией под действием электрического поля, диффузио- и электрофорезом
латекснцх частиц (рис. 3.29). Помимо значительного увеличения скоростии 4) и концентрации полимера в геле (1 и 3) от продолжитель¬
ности ионного (—) и электроионного (—) отложения для нату¬
рального латекса110
гелеобразования, сформированные гели отличаются высоким содержанием
полимера. Кроме того, метод позволяет получать разнотолщинные изделия за
счет применения форм, часть элементов которых изготовлена из проводника, а
часть - из материала с высоким электросопротивлением.По поверхности изолятора происходит обычное ионное отложение, а по
поверхности проводника - ионное отложение в электрическом поле. Однако,
как при электроотложении, так и при электроионном отложении существует
серьезная проблема, связанная с выбором материала для изготовления анода.
Оптимальными, с точки зрения отложения, являются цинковые электроды, при
их применении не происходит выделения на аноде кислорода. Вместе с тем,
процесс электроионного отложения сопровождается разрушением цинкового
анода и требуется периодическое восстановление поверхности анода нанесе¬
нием цинка электролитическим методом.3.2.3.	Гелеобразование при термосенсибилизации латексов и их
композицийПод термином “термосенсибилизация” понимается придание латексу или
латексной композиции повышенной чувствительности к действию тепла. В
этих латексах или латексных композициях, обладающих относительной ста¬
бильностью при комнатной температуре (15...25°С), под действием тепла про¬
исходит быстрая астабилизация, приводящая к образованию геля. Имеется
значительное количество веществ, которые могут быть использованы в каче¬
стве термосенсибилизующих агентов. С этой целью могут быть использованы
вещества, которые будучи введены в латекс, образуют астабилизующие ком¬
плексы или выделяют ионы, уменьшающие стабильность латекса, причем их
астабилизующая способность должна резко возрастать при повышении темпе¬
ратуры.К этой группе веществ может быть отнесена система: оксид цинка, гидро¬
окись аммония, астабилизующая способность которой резко возрастает при
повышении температуры.Механизм действия системы оксид цинка - гидроокись аммония, предло¬
женный Блекли [36, с. 35], был рассмотрен ранее в разделе 3.2.К другой группе веществ, которые могут быть применены в качестве тер¬
мосенсибилизирующих агентов, относятся вещества с отрицательным темпе¬
ратурным коэффициентом растворимости. С повышением температуры рас¬
творимость этих веществ в водных средах снижается. К ним относятся: поли-
винилметиловый эфир, полипропиленгликоли, неионогенные поверхностно¬
активные вещества. Среди них наибольшее применение получил поливинил-
метиловый эфир (ПВМЭ).Механизм действия ПВМЭ исследован в работах Блекли [51] и Гордона
[52], а неиногенных ПАВ - в работах Неймана [42]. Считается, что ПВМЭ,
благодаря своей поверхностной активности, адсорбируется на поверхности111
латексных частиц и, благодаря гидратации, участвует в создании защитной
адсорбционно-гидратной оболочки.	*При воздействии тепла происходит потеря стабилизующей способности
молекул ПВМЭ вследствие их дегидратации и выпадения в осадок.Несмотря на то, что механизм астабилизации латексов в присутствии тер¬
мосенсибилизирующих агентов ещё недостаточно изучен, результаты иссле¬
дования закономерностей гелеобразования при применении этих агентов мо¬
гут быть использованы при изготовлении ряда резиновых изделий.Отложения геля под действием тепла из термосенсибилизованной латекс¬
ной композиции происходит не только со значительно большей скоростью,
чем при ионном отложении, но и позволяет за короткое время получить плен¬
ку с толщиной, которая при практически реальной продолжительности ионно¬
го отложения недостижима (рис. 3.30).Отложение геля под действием тепла из термосенсибилизованной латекс¬
ной композиции существенно ускоряется при снижении pH.Снижение pH позволяет для достижения одинакового количества отло¬
жившегося полимера снизить дозировку термосенсибилизирующего агента
(рис. 3.31).Количество ПВМЭ1,00.80,60,40,27,0 7,2 7.4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6pH латексной
композицииионном отложении (•) и при нагреве тер-
мосенсибильной латексной композиции
(х) (композиция на основе натурального
латекса)Рис. 3.31. Зависимость требуемого коли¬
чества ПВМЭ (части массы на 100 частей
массы полимера) от pH латексной компо¬
зиции для получения равного количества
отлагаемого полимера (композиция на
основе натурального латекса)Вместе с тем, для обеспечения стабильности латексной композиции при
снижении pH необходимо введение неионогенных ПАВ, которые, увеличивая
стабильность при комнатной температуре, могут существенно усилить термо¬
сенсибилизацию композиции.Концентрация полимера в геле, полученном при нагреве из термосенсибили¬
зованной латексной композиции, значительно выше (60...80%) концентрации
геля, полученного методом ионного отложения (как правило, не более 60%).
При увеличении концентрации
полимера в латексе для получения
заданного количества отложивше¬
гося геля требуется меньшее коли¬
чество термосенсибилизующего
агента (рис. 3.32).Эффективность действия термо¬
сенсибилизирующих агентов зави¬
сит от природы эмульгаторов латек¬
сов. Эмульгаторы с малыми тепло-
тами гидратации в большей степени
подвержены дегидратации при на¬
греве. Поэтому присутствие этих
эмульгаторов в латексах будет спо¬
собствовать повышению термосен¬
сибилизации латексных композиций.Особенно сильно проявляют эффект
тепловой сенсибилизации латексы,
содержащие неионогенные ПАВ.Скорость отложения геля при
нагреве латексных композиций, со¬
держащих термосенсибилизующие агенты, во всех случаях зависит от скоро¬
сти теплового потока, идущего от формы в латексную композицию. В свою
очередь, скорость теплового потока зависит от температуры и теплоёмкости
материала формы, длительности нахождения формы в латексе, коэффициента
теплоотдачи от формы к латексу и коэффициента температуропроводности
латексной смеси. Влияние этих факторов было изучено в работе [53].Однако, выведенные автором уравнения, описывающие процесс теплопе¬
редачи от формы в латекс, вряд ли могут быть использованы на практике. При
выводе уравнений принималось, что температура формы в ходе процесса оста¬
ется постоянной, что реально не имеет места. Кроме того, не исключено, что в
ходе процесса отложения из-за происходящих в латексе агрегации и астабили¬
зации частиц изменяются коэффициенты теплоотдачи и температуропровод¬
ности [54].Латексные композиции, содержащие термосенсибилизирующие агенты,
используются при получении пенорезины, изготовлении ряда маканных изде¬
лий, а также при изготовлении изделий методом экструзии.Главным препятствием изготовления маканых изделий из латексных ком¬
позиций, содержащих термосенсибилизующие агенты, является трудность
поддерживания постоянной температуры латексной композиции при периоди¬
ческом погружении в неё нагретых форм. Кроме того, невозможно изготавли¬
вать изделия сложной конфигурации из-за различия температур в различных
участках поверхности форм.Рис. 3.32. Зависимость требуемого количест¬
ва ПВМЭ (части массы на 100 частей массы
полимера) от концентрации полимера в ла¬
тексе для получения равного количества
отлагаемого полимера (композиция нату¬
рального латекса)113
3.3.	СинерезисВ гелях, образовавшихся в результате желатинирования, ионного отложе¬
ния латексов и нагрева термосенсибилизованной латексной композиции, про¬
исходит самопроизвольное уплотнение структуры, сопровождающееся час¬
тичным выпрессовыванием серума (синерезис).Общей причиной синерезиса геля является его термодинамическая неус¬
тойчивость, связанная с большой поверхностью раздела между составляющи¬
ми его элементами. При синерезисе, вследствие слипания отдельных глобул,
поверхностная энергия геля уменьшается, следствием чего является уменьше¬
ние его свободной энергии.Синерезис латексных гелей, в отличие от синерезиса студней и многих
лиофобных гелей, необратим. Никаким изменением температуры нельзя до¬
биться, чтобы гель, достигший определенной концентрации, изменил бы её в
сторону уменьшения. Это происходит по двум причинам: во-первых, при си¬
нерезисе происходит частичная коалесценция латексных глобул, в чем прояв¬
ляется одна из особенностей дисперсной фазы-полимера - способность к ауто-
гезии; во-вторых, обратимость синерезиса студней обусловлена изменением
способности дисперсной фазы студня удерживать различное количество рас¬
творителя при различных температурах, в случае же латексного геля сольвати-
рованным является не основное вещество дисперсной фазы, а эмульгатор, со¬
держание кото'рого в геле невелико.При проведении синерезиса преследуют одну из следующих целей:1.	повышение концентрации геля до заданной величины;2.	отмывка гелей от электролитов, эмульгаторов и других водорастворимых
некаучуковых веществ с целью улучшения свойств пленок (физико¬
механических, диэлектрических, водонабухания и др.).Синерезис латексного геля начинается сейчас же после его образования.В случае ионного отложения синерезис начинается в ходе самого отложе¬
ния, что проявляется в некотором повышении концентрации полимера в геле
при увеличении продолжительности ионного отложения.Движущими силами синерезиса являются, в основном, те же силы, которые
ответственны за пленкообразование при испарении воды из слоя латекса на
второй стадии этого процесса.Первая стадия - стадия сближения латексных частиц, окруженных слоем
эмульгатора, до их соприкосновения в геле отсутствует, так как с самого нача¬
ла процесса синерезиса в геле существует контакт между частицами.Не оказывают влияние на процесс синерезиса также силы, связанные с по¬
верхностным натяжением на границе серум латекса в капиллярах - воздух, так
как в случае синерезиса гелей такая поверхность отсутствует.В настоящее время сложились представления, что синерезис вызван меж-
фазным натяжением на границе полимер-водная фаза и аутогезионными явле¬
ниями, связанными с взаимодиффузией сегментов макромолекул соседних
латексных частиц.114
Именно аутогезионные свойства
полимера латекса, по-видимому,
обусловливают влияние состава и
пласт-эластических свойств поли¬
мера на синерезис гелей. Показано
[55], что увеличение содержания в
полимере связанного стирола в се¬
рии бутадиен-стирольных латексов,
сопровождающееся увеличением
жесткости полимера и снижением
его аутогезионной способности,
приводит к замедлению синерезиса
(рис. 3.33).Увеличение твердости полиме¬
ра по Дефо приводит к уменьше¬
нию скорости синерезиса (рис.3.34), что также связано с увели¬
чением жесткости полимера и сни¬
жением его аутогезионной спо¬
собности. Вулканизация полимера
на стадии латекса, сопровождаю¬
щаяся повышением жесткости полимера, также приводит к снижению ско¬
рости синерезиса гелей из этого латекса [56] (рис. 3.35).Рис. 3.33. Зависимость концентрации поли¬
мера в геле бутадиен-стирольных латексов с
различным содержанием связанного стирола
от продолжительности синерезиса. Содер¬
жание связанного стирола в полимере, %:
1-0; 2- 15; 3-30; 4-45; 5-65; 6-75Рис. 3.34. Зависимость концентрации полимера в геле бутади¬
ен-стирольного латекса с различной твердостью полимера по
Дефо от продолжительности синерезиза: 1 - 4700 г; 2 - 1700 г;
3 - 600 г; 4 - 360 г115
Значительное влияние на
скорость синерезиса гелей ока¬
зывает температура. *При повышении темпера¬
туры синерезис гелей из нату¬
рального, бутадиен-стироль-
ного, бутадиен-нитрильного и
искусственного бутилового ла¬
тексов существенно ускоряет¬
ся [57, 58] (рис. 3.36).Ускорение синерезиса при
повышении температуры объ¬
ясняется интенсификацией
микроброуновского движения
сегментов цепей макромолекул
латексных частиц и увеличени¬
ем, вследствие этого, вероятно¬
сти взаимодиффузии сегментов
цепей соседних частиц.Однако, если полимер ла¬
тексов при повышении температуры способен структурироваться или если
латексы содержат активную вулканизующую группу, ускорение процесса8070605080706050С, 9
•->2.1ЯПС,?■2т, чfЛ-.1IS60\ ГsoIfтт чС,)а)h2СJ 80706050т, чС,‘7Го***и-3б)241т, ч**L/V12345678 1234567
в) г)Рис. 3.36. Зависимость концентрации полимера в гелях (С) из натурального (а),
бутадиен-стирольного (б), бутадиен-нитрильного (в), бутилового (г) латексов от
продолжительности (т) синерезиса гелей при температурах: 1 - +20°С; 2 - +90°СПродолжительность
синерезиса, чРис. 3.35. Кинетические зависимости синерезиса
гелей из натурального латекса (1) и этого же латек¬
са, полимер которого подвергался вулканизации на
стадии латекса (2)116
синерезиса при повышении температу¬
ры происходит только на начальной
стадии процесса. В дальнейшем ско¬
рость синерезиса уменьшается, причем,
тем в большей степени, чем выше тем¬
пература [59, с. 112]. В качестве при¬
мера на рис. 3.37 приведены данные
кинетики синерезиса гелей из хлоро-
пренового латекса Л-7, полимер кото¬
рого структурируется при повышенных
температурах без введения вулкани¬
зующих агентов.Аналогичная картина наблюдается
и у других латексов, содержащих ак¬
тивную вулканизующую группу.Снижение скорости синерезиса
гелей при повышении температуры
объясняется, по-видимому, образова¬
нием в ходе синерезиса межглобу-
лярных связей, препятствующих уп¬
лотнению гелей из-за фиксации расположения латексных частиц.При низкой температуре подобные связи между частицами образуются
медленно и уплотнение геля при синерезисе происходит до момента образова¬
ния этих связей.Существенная роль аутогезии полимера латекса при синерезисе гелей под¬
тверждается данными о влиянии на процесс синерезиса степени насыщенности
поверхности частиц латекса эмульгатором. В работе [39] показано, что ско¬
рость синерезиса гелей хлоропренового латекса Л-7 приблизительно пропор¬
циональна удельной незащищенной эмульгатором поверхности полимера.Имеются также данные о том, что гели, полученные из диализованного ла¬
текса, синерезируют значительно быстрее, поскольку при этом уменьшается
степень насыщенности поверхности частиц эмульгатором.Установлено также [39], что синерезис проходит быстрее, если гель полу¬
чен из латекса с меньшим размером частиц ввиду большей удельной поверх¬
ности полимера в геле и, как следствие, большего числа точек контакта между
частицами.Синерезис геля самопроизвольно прекращается при некоторой определен¬
ной концентрации полимера в геле.Вопрос о предельной концентрации полимера в геле рассматривался Во-
юцким С.С. [7, с. 121...122]. Автором было установлено, что в результате си¬
нерезиса при температуре 20°С гель хлоропренового латекса приобретает кон¬
центрацию полимера примерно равную 82,5%. Оставшаяся в геле влага в ко¬
личестве примерно 17,5% удерживается, по мнению автора, гидратационными
силами.Продолжительность
синерезиса, чРис. 3.37. Зависимость концентрации
полимера в геле хлоропренового латекса
JI-7 от продолжительности синерезиса
гелей при различных температурах:
1 - 22°С; 2 - 44°С; 3 - 50°С; 4 - 70°С;
5 - 90°С117
Предельное значение концентрации полимера (-82%) наблюдается в гелях,
полученных из бутадиен-стирольного СКС-30, бутадиен-нитрильного СЦН-40
и бутилового латексов, не содержащих в своем составе вулканизующих аген¬
тов [57...59].Косвенным подтверждением наличия гидратационно связанной влаги в ге¬
ле являются данные работы [39]. Было установлено, что предельная концен¬
трация полимера в геле при синерезисе тем ниже, чем выше степень насыщен¬
ности поверхности частиц латекса эмульгатором, т.е. какая-то часть влаги не
выпрессовывается из-за связи её с эмульгатором.Вместе с тем, во многих случаях содержание влаги в геле после практиче¬
ски полного прекращения синерезиса может составлять 30...50% или, что со¬
ответствует концентрации полимера в геле 70...50%. Примером тому являются
данные о предельной концентрации полимера в гелях, полученных из латексов
с различным содержанием связанного стирола в полимере и одинаковой сте¬
пенью насыщенности поверхности частиц эмульгатором (рис. 3.33).Чем выше содержание связанного стирола в полимере и чем, следовательно,
он жестче, тем ниже предельная концентрация полимера в геле при синерезисе.С увеличением твердости полимера по Дефо и увеличением, вследствие
этого, жесткости полимера предельное содержание полимера в геле при сине¬
резисе снижается (рис. 3.34).Наконец^ весьма показательны зависимости предельной концентрации по¬
лимера в гелЬ-^т температуры, при которой проводится синерезис. Предельная
концентрация полимера в гелях бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного,бутилового латексов, не содержа¬
щих вулканизующих агентов, не
зависит от температуры (в пределах20...90°С), при которой проводится
синерезис.В этих же температурных преде¬
лах, судя по термомеханическим кри¬
вым, деформируемость полимеров
указанных латексов изменяется незна¬
чительно [55].Если же в латексы вводить вул¬
канизующие агенты или полимер
латекса способен в отсутствие вул¬
канизующих агентов структуриро¬
ваться, повышение температуры
приводит к снижению предельной
концентрации полимера в геле при
синерезисе (рис. 3.38). Вероятно,
химические связи, образующиеся
между частицами при повышенных
температурах, фиксируют взаимноетрации полимера в геле от температуры, при
которой проводился синерезис: • - гель из
бутадиен-стирольного латекса СКС-30;
+ - гель из бутадиен-нитрильного латекса
СКН-40; V - гель из латекса бутилкаучука;
□ - гель из хлоропренового латекса JI-7; х -
гель - из бутадиен-нитрильного латекса с
вулканизирующими агентами118
расположение частиц, затрудняя их сближение и выпрессовывание воды
из геля.Представленные данные, касающиеся предельного значения содержания
полимера в геле, дают основание считать, что количество выделяющейся при
синерезисе геля воды определяется с одной стороны свойствами полимера (его
жесткостью, способностью к деформации), а с другой - природой и содержа¬
нием в латексе эмульгатора.Можно считать, что в полностью просинерезировавшем геле часть остав¬
шейся в нем воды связана сольвантно с эмульгатором, другая же часть воды,
хотя и не связана с ним, не выпрессовывается из геля из-за сопротивления по¬
лимера геля деформации. Чем больше модуль полимера, тем больше воды ос¬
тается в геле по завершению синерезиса. Другими словами, предельная кон¬
центрация полимера в геле зависит от равновесия между силами, стремящими¬
ся сжать гель, с одной стороны, и жесткостью структуры геля - с другой.На процесс синерезиса гелей существенное влияние оказывает среда, в кото¬
рой он происходит. Так, в щелочной среде синерезис замедляется, в кислой -
ускоряется. Синерезис на воздухе в начальной стадии процесса идет медлен¬
нее, чем в воде.Различие в поведении геля при синерезисе в разных средах связано с при¬
сутствующим в геле эмульгатором. Установлено, что при синерезисе происхо¬
дит десорбция эмульгаторов с поверхности латексных частиц. Это должно ус¬
корять процесс синерезиса, поскольку десорбция эмульгатора с поверхности
частиц будет способствовать аутогезионной связи полимера латексных частиц.Если проводить синерезис в среде серума латекса, то ввиду отсутствия гра¬
диента концентрации эмульгатора в геле и в среде, десорбция эмульгатора
происходить не будет и синерезис ингибируется.Этим же, возможно, объясняется различие скоростей синерезиса на воздухе
и в воде в начальной стадии процесса.В воде эмульгатор десорбируется, создавая условия аутогезионного
взаимодействия между полимером латексных частиц, а на воздухе десорб¬
ция эмульгатора не происходит, поэтому синерезис проходит с меньшей
скоростью.Изменение скоростей синерезиса в среде электролитов, по-видимому, свя¬
зано с дегидратацией эмульгатора, что облегчает выпрессовывание влаги из
геля, ранее связанной гидратационными силами.С другой стороны, замедление синерезиса в щелочной среде, по-видимому,
связано с адсорбцией ионов ОН" на поверхности частиц и их гидратацией,
вследствие чего ионы ОН" оказывают пептизирующее действие на гель. Кроме
того, гидратация адсорбированных на поверхности частиц ионов ОН"
увеличивает количество воды, оставшейся в геле, и тем самым уменьшает пре¬
дельную концентрацию полимера в геле.В процессе синерезиса происходит удаление из геля некаучуковых водо¬
растворимых компонентов латексов и латексных композиций, что имеет важ¬
ное практическое значение.119
Показано [60], что удаление
некаучуковых веществ из гелей в
процессе синерезиса происходит
во много раз быстрее, чем их уда¬
ление при отмывке вулканизатов.Кроме того, высокое содержа¬
ние полимера в геле, достигнутое
в результате синерезиса, позволя¬
ет сократить наиболее длитель¬
ную стадию изготовления латекс¬
ных изделий - сушку.Существенное увеличение
скорости синерезиса достигается
при проведении процесса в элек¬
трическом поле постоянного тока
[61, 62]. На рис. 3.39 представле¬
ны сравнительные данные кине¬
тики самопроизвольного синере¬
зиса в воде и под действием элек¬
трического поля.Ускорение процесса синерезиса связано с электроосмотическим обезвожи-
ч ванием геля в результате переноса жидкости, содержащей положительно за¬
жженные ионы, к катоду.Синерезис гелей существенно влияет на их усадку и физико-механи¬
ческие свойства. Напряжение в геле при деформации обычно рассчитывают
по формуле:
udа -——,ист С dгде аист - напряжение в геле при деформации, отнесенное к площади попереч¬
ного сечения геля, занятой полимером; ст - напряжение в геле при деформации,
отнесенное ко всей площади поперечного сечения геля; С*- массовая концен¬
трация геля в момент времени т; dT - плотность геля в момент времени т;
dn - плотность полимера.Прочность при разрыве гелей увеличивается экспоненциально с увеличе¬
нием концентрации полимера в геле [33, 7, с. 119, 120]. Считается в этой связи,
что при синерезисе рост прочности при разрыве происходит не просто в ре¬
зультате увеличения концентрации полимера в геле (предел прочности при
разрыве рассчитывался на площадь, занятую полимером), а в результате обра¬
зования связей полимер-полимер между соприкасающимися частицами. Число
таких связей с увеличением концентрации полимера в геле увеличивается.В работе [63] было изучено влияние происходящего при синерезисе изме¬
нения концентрации полимера в геле из хлоропренового латекса JJ-7 на на¬
пряжение в геле при различном значении двумерной деформации. Зависимостьв геле от продолжительности синерезиса:
1 - самопроизвольный синерезис; 2 - синере¬
зис в электрическом поле120
напряжения в геле при заданном удлинении от концентрации полимера в геле
в широком интервале концентраций имеет линейный характер. При этом рост
напряжения в геле при увеличении концентрации полимера в геле также объ¬
ясняется увеличением количества связей полимер-полимер между соприка¬
сающимися частицами.Физико-механические свойства гелей значительно зависят от среды, в ко¬
торой происходит синерезис.С практической точки зрения оптимальной средой является вода. Синере¬
зис в воде обеспечивает удаление из геля эмульгаторов и других некаучуковых
веществ и, тем самым, улучшает физико-механические свойства как самого
геля, так и в последующем свойства вулканизованных пленок.Синерезис гелей сопровождается усадочными явлениями. Усадка гелей
может, с одной стороны, привести к нестабильности размеров изготавливае¬
мых изделий, а с другой - может явиться причиной образования трещин в мес¬
тах концентрации напряжений. Предпринимались попытки [59, с. 117] количе¬
ственно связать величину усадки геля с некоторыми его свойствами.Усадка латексных гелей в условиях отсутствия внешних препятствий про¬
исходит равномерно во всех направлениях. Для этого случая была установлена
зависимость линейной усадки геля от концентрации полимера в геле и плотно¬
сти полимера:где S - линейная усадка геля, Ст - концентрация геля в момент времени т, С0 -
концентрация геля в начальный момент времени, d„ - плотность полимера.Представленная зависимость имеет ограниченное применение и справедли¬
ва для гелей, полимер которых в ходе синерезиса не структурируется (низкая
температура, латексы в отсутствии вулканизующих агентов). Кроме того, в
случае, если синерезис геля осуществляется на форме, усадка происходит по
толщине и высоте геля. В этом случае расчетная зависимость для определения
усадки должна быть иной.Усадочные явления в ходе синерезиса гелей, как указывалось выше, могут
приводить к появлению трещин в местах концентрации напряжений. Обычно
появление трещин связывают либо с высокой скоростью синерезиса гелей,
либо с недостаточно высокими прочностными и эластическими свойствами
геля. В первом случае релаксационные процессы не успевают рассасывать в геле
внутренние напряжения, возникающие при уплотнении геля в ходе его синере¬
зиса, что и приводит к образованию трещин. Во втором случае, возникающие
напряжения могут превысить прочностные свойства гелей, что приводит к121
появлению трещин. К сожалению единого подхода для устранения этого нега¬
тивного явления в настоящее время не существует.В зависимости от типа применяемого латекса и свойств его полимера при¬
меняют весьма разнообразные приемы для устранения образования трещин.
Они, как правило, сводятся либо к замедлению процесса синерезиса, либо к
рецептурным приемам, изменяющим свойства полимера с целью улучшить его
прочностные и эластические свойства, либо, наконец, к изменению конструк¬
ции изделий и формовой оснастки для его изготовления.3.4.	Сушка латексных гелейСушка латексных гелей является наиболее длительной операцией техноло¬
гического процесса изготовления резиновых изделий из латекса. На проведе¬
ние этой операции затрачивается до 90% всего технологического времени.Увеличение толщины высушиваемого геля приводит к непропорциональ¬
ному росту времени, которое приходится затрачивать на сушку. Поэтому ас¬
сортимент изделий из латекса ограничивается толщиной. Как правило, толщи¬
на изделий не превышает 1,5...2,0 мм.Х)На неэффективность процесса сушки гелей указывают данные [32,
с. 101... 102], в соответствии с которыми количество требуемой энергии для
удаления влаги из латексных гелей в 10 раз больше той энергии, которая тре¬
буется для испарения соответствующего количества воды.Обычно для сушки геля применяют конвективную сушку, иногда в комби¬
нации с другими методами.Сушку латексного геля не следует рассматривать как простое удаление вла¬
ги. В ходе сушки меняется структура геля и существенно могут измениться
свойства полимера. Причем процессы при сушке геля происходят и в ходе си¬
нерезиса, а также на завершающей стадии технологического процесса изго¬
товления изделий из латекса вулканизации, хотя и протекают с различными
скоростями. Так, удаление влаги из геля происходит при синерезисе, сушке и
продолжается при вулканизации, хотя в последнем случае с очень малой ско¬
ростью.Коалесценция частиц может происходить на всех трех стадиях технологи¬
ческого процесса.Вулканизация полимера может происходить не только на конечной стадии
технологического процесса, но и при сушке, а при определенных условиях, как
было показано ранее, - при синерезисе.Поэтому, рассматривая процессы сушки гелей, необходимо учитывать как
исходные свойства геля, поступающего на сушку, так и характер изменений
структуры и свойств геля в ходе сушки.х) Исключение составляют изделия из пенорезины, технологический процесс изготов¬
ления которых будет рассмотрен в главе 4.122
Кинетические зависимости изменения концентрации полимера в гелях,
сушка которых проводилась при различных температурах, показаны на
рис. 3.40.Кинетика характеризуется двумя периодами сушки: периодом постоянной
скорости (линейный участок) и периодом падающей скорости сушки, что ха¬
рактерно для большинства капиллярно-пористых тел. Увеличение температу¬
ры приводит к ускорению процесса испарения влаги как в периоде постоян¬
ной, так и в периоде падающей скорости. На рис. 3.41 показана зависимость
продолжительности сушки до достижения концентрации полимера в геле 95%
от температуры, влажности воздуха и скорости воздуха.Рис. 3.40. Кинетические зависимости кон¬
центрации полимера в гелях, высушенных
при разных температурах: 1 - И0°С; 2 -
90°С; 3 - 70°СРис. 3.41. Влияние температуры (1), отно¬
сительной влажности (2), скорости возду¬
ха (3) на продолжительность сушки геля
до концентрации !Как видно, увеличение относительной влажности воздуха приводит к уве¬
личению продолжительности сушки, в то время как повышение температуры
до 90°С и скорости обдува до 3 м/мин сокращает продолжительность сушки.
Следует вместе с тем отметить, что при определенных условиях (например,
высокая температура сушки) влажная атмосфера, замедляя испарение влаги,
замедляет образование на поверхности геля малопроницаемой пленки и общая
скорость процесса возрастает. Дальнейшее повышение температуры и скоро¬
сти обдува не приводит к существенному ускорению сушки и сопровождается,
как правило, образованием дефектов в геле в виде пузырей.123
Очевидно, интенсивное испарение влаги из поверхностных слоев геля и
коалесценция частиц приводит к образованию малопроницаемой пленки, пре¬
пятствующей удалению влаги из внутренних слоев геля.	4В зависимости от метода получения геля (желатинирование, ионное отло¬
жение, электроотложение, термосенсибилизация, электроионное отложение)
или условий синерезиса геля (среда, продолжительность, температура) сушке
будет подвергаться гель с различной начальной концентрацией полимера.Увеличение начальной концентрации полимера в геле приводит к умень¬
шению продолжительности сушки до получения геля с заданным значениемконцентрации (обычно 95%) поли¬
мера, (рис. 3.42). Зависимость,
представленная на рис. 3.42 каче¬
ственно характерна для гелей из
различных типов латексов.Однако абсолютные значения
продолжительности сушки гелей из
различных типов латексов при рав¬
ном первоначальном содержании
воды в геле могут существенно от¬
личаться и зависят от аутогезион-
ных свойств полимера, степени его
вулканизации, содержания некау¬
чуковых веществ, а также от усло¬
вий сушки (температуры, влажно¬
сти, скорости воздуха). Известно
[64], что общий поток влаги внутри
капиллярно-пористых тел при суш¬
ке горячим воздухом при темпера¬
туре до 100°C^ равен:
j=aHp0VH-aTp0VT,
где аи и ат - коэффициенты диффузии и термодиффузии, соответственно; р0 -
плотность сухого “скелета” тела, в нашем случае - плотность полимера; VH и
VT - градиенты влагосодержания и температуры внутри тела, соответственно.Первый член этого уравнения определяет диффузионный поток влаги, обу¬
словленный наличием градиента влагосодержания между внутренним и внеш¬
ним слоями высушиваемого тела. Этот поток влаги направлен от центра тела к
его поверхности. Второй член уравнения определяет поток влаги, обусловлен¬
ный градиентом температуры. Направление этого потока совпадает с направ¬
лением потока тепла.При конвективной сушке латексных гелей, когда температура внутренних
слоев ниже температуры периферийных, термодиффузионный поток влагиХ) До тех пор пока в материале содержится вода температура не может быть выше 100°С.сушки до концентрации полимера в геле 95%
от начальной концентрации полимера в геле124
Концентрация
юлимера в гелеимеет направление от периферии к внутренним слоям. В этом случае термо¬
диффузионный поток вычитается из диффузионного потока, обусловленного
градиентом влагосодержания, и, тем самым, уменьшает общий поток влаги к
периферии.Чтобы уменьшить термодиффузионный поток, приводящий к уменьшению
скорости сушки, необходимо повысить температуру в глубинных слоях геля и,
тем самым, уменьшить температур¬
ный градиент. Последнее может
быть достигнуто предварительным
нагревом в кипящей воде [65] фор¬
мы с находящимся на ней гелем.При последующей конвективной
сушке перепад температур между
слоями геля будет существенно
уменьшен, что увеличит поток вла¬
ги к наружной поверхности и, как
следствие, увеличит скорость суш¬
ки (рис. 3.43).Ускорение процесса сушки в
этом случае происходит не только
за счет уменьшения градиента тем¬
пературы между внешними и внут¬
ренними слоями геля, но и за счет
прогрева всей толщи геля, что при¬
водит к увеличению коэффициента
диффузии, который прямо пропор¬
ционален температуре [64, с. 425].Следствием этого является увели¬
чение потока влаги к поверхности,что в свою очередь уменьшает возможность образования на поверхности геля
малопроницаемой пленки, препятствующей удалению влаги из внутренних
слоев геля.Кроме того, уменьшение начального содержания влаги в геле в результате
синерезиса при прогреве формы с гелем в кипящей воде также способствует
ускорению процесса сушки.Выравнивание температуры по толщине геля и уменьшение тем самым
термодиффузионного потока влаги от поверхности к внутренним слоям воз¬
можно осуществить, применяя сушку в поле СВЧ энергии. Помимо сущест¬
венного увеличения скорости сушки (рис. 3.44), продолжительность сушки
геля в поле СВЧ энергии, в отличие от конвективной сушки, относительно
мало зависит от толщины геля (рис.3.45). В процессе сушки геля происходит
его усадка, величина которой при прочих равных условиях зависит от влагосо¬
держания геля. Существующие при конвективной сушке геля перепады влаго¬
содержания и температуры по его толщине, обусловливает различную усадку в
поверхностных и глубинных слоях геля.30 40 50Время сушки, минРис. 3.43. Кинетика изменения концентрации
полимера в гелях, подвергавшихся предва¬
рительному прогреву на формах в кипящей
воде (1) и без прогрева (2) в процессе сушки
при 90°С125
менения концентрации полимера в геле
при сушке в поле СВЧ-энергии (1) и в
конвекционной сушилке (2)различной толщины в поле СВЧ-энергии
(1) и в конвекционной сушилке (2)1090В результате испарения влаги с поверхности геля и развивающейся
вследствие этого усадкой, которая при определенных условиях (например,
при высоких аутогезионных свойствах полимера) сопровождается коалес-
ценцией латЬксных частиц, на поверхности геля образуется монолитная
пленка, резко замедляющая диффузию влаги из глубинных слоев к поверх¬
ности. Кроме того, неравномерная усадка геля по толщине является одной
из основных причин образования трещин при сушке.Ниже рассматриваются возможные
способы, замедляющие процесс обра¬
зования малопроницаемой пленки на
поверхности геля при его сушке. Та¬
кими способами могут быть приемы,
уменьшающие при сушке коалесцен-
цию частиц, введение в латексную
композицию ингредиентов, способных
уменьшить усадку геля и, тем самым,
воспрепятствовать существенному
уменьшению его капиллярности, либо
способных создать структуру геля, ко¬
торая способствовала бы диффузии
влаги из внутренних слоев поверхности.Ранее в разделе 3.1 (рис. 3.4) было
показано, что вулканизация полиме¬
ра на стадии латекса препятствует
коалесценции частиц, а пленки, по¬
лученные из этого латекса, имели
глобулярную структуру. На рис. 3.468050Конценполиметрация
ра в геле, %с*2•1ЛLУ4/2040 60 80 10Время сушки, минРис. 3.46. Кинетические зависимости суш¬
ки гелей натурального латекса (1) и этого
же латекса, полимер которого подвергался
вулканизации на стадии латекса (2)126
представлены кинетические зависимости сушки гелей, полученных из нату¬
рального латекса, и этого же латекса, полимер которого подвергался вулкани¬
зации на стадии латекса.Из представленных данных следует, что скорость сушки геля из предвул-
канизованного латекса выше, чем у исходного латекса, причем это различие в
скоростях проявляется на участке падающей скорости. Это особенно
существенно, если учесть, что падение скорости сушки на этом участке, в
основном, связано с образованием малопроницаемой для влаги пленки.Очевидно, глобулярная структура пленки, образующаяся на поверхности
геля, полученного из предвулканизованного латекса, в меньшей степени пре¬
пятствует диффузии влаги из глубинных слоев геля к его поверхности и, тем
самым, ускоряет процесс сушки. Однако применять этот метод ускорения
сушки следует с учетом того, что высокая степень вулканизации полимера на
стадии латекса может отрицательно сказаться на прочностных свойствах изго¬
тавливаемого изделия (рис. 3.5, раздел 3.1).Высокие аутогезионные свойства полимера искусственного латекса 1-4
цис-полиизопрена являются одной из основных причин чрезвычайно низкой
скорости сушки гелей из этого латекса.Введение в искусственный латекс 1-4 цис-полиизопрена (СКИ-3) высо¬
костирольного латекса СКС-85ГП позволяет увеличить скорость сушки
гелей из этого латекса (рис. 3.47). Введение латекса СКС-85ГП, по-
видимому, препятствует коалесценции частиц, нарушая при сушке моно¬
литность поверхностной пленки геля, и увеличивает её проницаемость по
отношению к влаге. Аналогичное увеличение скорости сушки геля имеет
место при введении в натуральный латекс дисперсии поливинилхлорида.Введение в натуральный латекс ме¬
ла приводит к увеличению скорости
сушки геля из этого латекса (рис. 3.48).10090807060504030Концентрация
полимера в геле, %JАг20 40 60 80 100
Время сушки, минРис. 3.47. Кинетические зависимости суш¬
ки гелей из искусственного латекса СКИ-3
(1) и этого же латекса с добавкой высоко¬
стирольного латекса СКС-85ГП (2)Рис. 3.48. Кинетика изменения концен¬
трации полимера в геле при сушке: 1 -
натуральный латекс; 2 - латексная компо¬
зиция натурального латекса, содержащая
50 частей массы мела на 100 частей массы
полимера латекса127
Отмечено также, что в этом случае повышение температуры при сушке
вплоть до 120°С не вызывает появления в геле дефектов в виде пузырей.Имеются различные точки зрения, объясняющие роль наполнителей при
сушке гелей.По одной из точек зрения наполнители снижают усадку геля при сушке и,
тем самым, препятствуют уменьшению диаметров микрокапилляров в струк¬
туре геля, что в свою очередь предотвращает замедление диффузии влаги к
поверхности.Не исключено также, что гидрофильный наполнитель при достаточно вы¬
соком наполнении образует в геле непрерывные цепочечные структуры, кото¬
рые в дополнение к микрокапиллярам создают благоприятные условия для
диффузии влаги.Косвенное подтверждение такой возможности приводится в работе [7,
с. 99... 100], где на примере бентонита указывается, что цепочки гидрофильного
наполнителя в пленке являются теми путями, по которым идет диффузия воды.В заключение необходимо отметить, что хотя сушка гелей рассматривалась
вне связи с последующей технологической операцией - вулканизацией, разде¬
ление этих технологических операций следует считать условным. В тех случа¬
ях, когда полимер латекса способен при повышенных температурах само-
структурироваться, а также, если гель получен из латексной композиции, со¬
держащей вулканизующие агенты, в ходе сушки геля происходит структури¬
рование гнзлимера.Степень'Ъруктурирования полимера при сушке гелей, естественно, зависит
от продолжительности сушки, температуры, природы полимера, дозировок и
активности вулканизующих агентов.При применении ультраускорителей в процессе сушки геля может практи¬
чески полностью связаться вся сера, предусмотренная рецептом латексной
композиции. В этом случае последующая термообработка при более высокой
температуре, при которой обычно проводят вулканизацию, не приведет к
дальнейшему структурированию и может вызвать реверсию.Данные о влиянии происходящего в ходе сушки геля структурирования по¬
лимера на сам процесс сушки, практически, отсутствуют. Можно лишь пред¬
полагать, что структурирование полимера в ходе сушки приводит к образова¬
нию межглобулярных связей, которые могут препятствовать уплотнению геля
из-за фиксации расположения латексных частиц, что создает более благопри¬
ятные условия для удаления влаги из геля.3.5.	ВулканизацияВулканизация - один из важнейших и наиболее сложных процессов, опре¬
деляющих эксплуатационные свойства изделий из эластомеров, в т. ч. изделий
и материалов, изготовленных из латексов или с их применением.Широкие и обстоятельные исследования механизма вулканизации эласто¬
меров проведены Б. А. Догадкиным и его школой и рядом зарубежных авторов128
[66...70]. Поэтому в настоящем разделе будут рассмотрены лишь специфиче¬
ские особенности вулканизации полимеров латексов.Полимер латекса может быть вулканизован либо непосредственно в латек¬
се (предвулканизация), либо на стадии уже сформированной пленки (поствул¬
канизация).3.5.1.	Вулканизация полимера на стадии латекса (предвулканизация)Наиболее широко исследована предвулканизация натурального латекса.
Описаны два варианта проведения этого процесса [27, с. 384].По первому варианту латекс стабилизуют гидроокисью калия и защитным
коллоидом, затем удаляют аммиак либо аэрацией, либо добавкой формальдегида.Удаление аммиака необходимо для того, чтобы предотвратить желатини¬
рование латекса при введении вулканизующей группы, содержащей в своем
составе оксид цинка. Ниже приводится рецепт композиции для предвулкани-
зации полимера натурального латекса (содержание ингредиентов приводится в
расчете на сухое вещество - части массы):
натуральный латекс 100,0Композицию разогревают при перемешивании до 70...80°С и выдерживают2...3 часа.После достижения необходимой степени вулканизации латексную компо¬
зицию охлаждают, избыток вулканизующих агентов отделяют, обычно, цен¬
трифугированием.По второму варианту дисперсию вулканизующих агентов вводят в латекс в
минимально возможном количестве.Аммиак не удаляют, так как количество оксида цинка недостаточно, чтобы
произошло желатинирование латекса.Предполагается, что в этом случае возможно также отказаться от удаления
избыточного количества вулканизующих агентов, так как считается, что они
полностью расходуются.Следует отметить, что широко применяемый при изготовлении латексных
композиций так называемый процесс “вызревания”, также сопровождается
вулканизацией полимера.Степень вулканизации полимера при вызревании латексной композиции,
естественно, зависит от типа полимера, типа и дозировок вулканизующих
агентов, температуры продолжительности процесса. Однако, даже приказеинат натрия
сера	:диэтилдитиокарбамат
цинкаоксид цинкагидроокись калиявводятся в виде 10% растворов2,01,01,0•вводятся в латекс в виде 50% дисперсий.129
комнатной температуре (20±2°С) в процессе вызревания происходит связыва¬
ние серы и структурирование полимера (рисунки 3.49 и 3.50).Рис. 3.49. Кинетика присоединения
серы к полимеру при вызревании ла¬
тексных композиций на основе нату¬
рального латекса (1), искусственного
латекса 1-4 цисполиизопрена (2) и ис¬
кусственного латекса бутилкаучука (3).
Температура при вызревании 20 ± 2°СРис. 3.50. Зависимость степени структури¬
рования 1 IQmax полимеров в пленках из на¬
турального латекса (1) и искусственного
латекса 1-4 цисполиизопрена (2) от продол¬
жительности вызревания латексных компо¬
зиций при температуре 20 ± 2°СПроцесс вулканизации полимера на стадии латекса требует тщательного
контроля степени вулканизации.Малазийская исследовательская ассоциация производителей натурального
каучука (MRPRA) разработала [71...74] два метода контроля степени структу¬
рирования полимера, вулканизованного в латексе. Методы основаны на изме¬
рении модуля пленки (метод PRM) и максимума набухания. Быстрота этих
методов достигается за счет использования очень тонких пленок, сушка кото¬
рых осуществляется за несколько минут.В разделе 1.2.1 были приведены свойства некоторых торговых марок пред¬
вулканизованных натуральных латексов с различной степенью структурирова¬
ния полимера.О возможности серной предвулканизации полимеров бутадиен-
стирольных, бутадиен-нитрильных латексов сообщалось в работе [75], а ис¬
кусственных латексов 1-4 цис-полиизопрена и бутилкаучука - в работе [76].Хотя работы по получению предвулканизованных синтетических латексов
были начаты в 50-х годах, за рамки исследований они не вышли.130
Механизм серной вулканизации полимера на стадии латекса весьма слож¬
ный. По мнению Гортона [72], интенсивно занимающегося получением и ис¬
следованием свойств предвулканизованного натурального латекса, в механиз¬
ме структурирования полимера в латексе много неясного. Тем не менее, в на¬
стоящее время общепризнанно, что структурирование полимера при его вул¬
канизации на стадии латекса происходит внутри отдельных частиц (внутри-
глобулярно), а химические валентные связи между отдельными частицами
(межглобулярные), если и образуются, то только при сушке и число их незначи¬
тельно.Дискуссионным является вопрос, каким образом сера и ускорители мигри¬
руют из отдельных диспергированных частиц в частицы полимера до начала
образования поперечных связей.Согласно одной точке зрения, контакты между компонентами латексной
композиции и их последующая диффузия в массу полимера осуществляются
через столкновения латексных частиц с ингредиентами [77]. Маловероятно,
однако, что латексная частица может одновременно столкнуться с тремя ин¬
гредиентами (сера, ускоритель, оксид цинка), причем в соотношении, которое
обеспечит нормальный процесс вулканизации.Другая точка зрения строится на предположении, что ингредиенты
вулканизующей группы могут вступать во взаимодействие с веществами,
находящимися в серуме латекса (например, аминокислоты), и образовы¬
вать соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в полимере ла¬
текса. Показано, например, (цитируется по работе [32, с. 120]), что сера
заметно растворяется в серуме. Это облегчает её перенос к полимеру.
Предполагается также возможность взаимодействия в серуме латекса се¬
ры и ускорителя с образованием сульфидирующего соединения, которое
затем переносится к частицам латекса, обеспечивая сшивание молекул
полимера.Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал даёт
основание отдать предпочтение второй точке зрения.Предметом дискуссий был также вопрос о характере вулканизационных
связей, обеспечивающих свойства пленок из предвулканизованного латекса.Пленки из предвулканизованного латекса после сушки характеризуются
свойствами, характерными для вулканизатов (высокая эластичность, низкая
остаточная деформация).В настоящее время считается маловероятным, что прочностные свойст¬
ва пленок из предвулканизованного латекса определяются первичными ва¬
лентными связями, образующимися между частицами латекса. Если бы эти
связи играли существенную роль, то не должно было бы быть значительной
разницы между прочностью пленок из предвулканизованного латекса и
прочностью пленок, вулканизация которых проводилась после её формиро¬
вания.131
Между тем, различие показателя прочности при растяжении значительно
(табл. 3.2).Таблица 3.2Свойства пленок из предвулканизованного латекса и пленок, вулканиза¬
ция которых проведена после их формированияНаименование показателяВысушенные пленки
из предвулканизо¬
ванного латексаВулканизованныепленки(поствулканизация)Количество связанной серы, %0,7-0,80,65...0,82Степень структурирования, ~ Ю*£тах1,5...2,01,8...2,2Прочность при растяжении, МПа20,0...23,029,0...32,0Относительное удлинение при разрыве, %880...910850...900Остаточное удлинение, %7...108...10Полностью отвергается также точка зрения, в соответствии с которой час¬
тицы в высушенной пленке из предвулканизованного латекса склеиваются
между собой за счет некаучуковых веществ, содержащихся в латексе. Экспе¬
риментальные данные показали, что пленки из предвулканизованного латекса,
из которых были удалены некаучуковые компоненты, по прочностным свойст¬
вам, практически, не отличались от исходных пленок.В настоящее время преобладает точка зрения, в соответствии с которой
прочность пленок из предвулканизованного латексов, в основном, обеспечива¬
ется за счет сил межмолекулярного взаимодействия. Этой точки зрения при¬
держиваются Блекли [27, с. 339], Хумфрис [78], Лебедев А.В. [75].По-видимому, в определенной степени прочностные свойства пленок из
предвулканизованного латекса зависят от аутогезионных свойств полимера.
Косвенно об этом свидетельствуют данные [79] об изменении физико¬
механических свойств пленок из предвулканизованного латекса при их допол¬
нительном прогреве и обработке в щелочном растворе (табл. 3.3).Таблица 3.3Влияние способа обработки пленок, полученных из предвулканизованно¬
го натурального латекса, на их свойстваСостав вулканизующей
группы для получения
предвулканизованного
латекса, части массы
на 100 частей массы
полимера латексаСпособобработкивысушеннойпленкиФизико-механические показатели |Прочность
при растя¬
жении,
МПаОтносительное
удлинение при
разрыве,%Напряжение
при удлине¬
нии на 300%,
МПаСера - 2,0Диэтилдитиокарбамат
цинка - 1,0
Оксид цинка - 0,4Без обработки17,88201,08Нагрев 100°С
30 мин26,68801,25Выщелачивание
16 час при
20°С, нагрев
100°С, 30 мин33,28601,52132
Удаление при выщелачивании поверхностно-активных веществ может спо¬
собствовать взаимодиффузии сегментов макромолекул соседних частиц, что,
по-видимому, и является причиной увеличения прочности пленок при растя¬
жении.Этому же может способствовать и дополнительная термообработка пленки,
хотя в этом случае не исключена перегруппировка серных связей и образова¬
ние межглобулярных связей.Структурирование полимера на стадии латекса может быть осуществлено
не только в результате серной вулканизации.Известно, что структурирование полимера в латексе происходит при его у-
облучении.у-облучение натурального латекса приводит к увеличению в полимере гель
фракции и уменьшению степени набухания полимера [27, с. 387]. Пленки из у-
облученного латекса характеризуются рядом ценных свойств: прозрачность,
высокая теплостойкость, отсутствие миграции из пленок вулканизующих
агентов и продуктов их распада.Несмотря на явные достоинства этого метода вулканизации полимера на
стадии латекса, применение его сдерживается недостаточно высокими прочно¬
стными свойствами пленок, а также резко экстремальной зависимостью их
физико-механических свойств от дозы облучения. Известно также, что струк¬
турирование полимера на стадии латекса может быть осуществлено примене¬
нием перекисей и гидроперекисей. Однако данные о промышленном изготов¬
лении таких латексов отсутствуют.3.5.2.	Вулканизация полимера на стадии сформированной пленки (по¬
ствулканизация)Этот метод вулканизации применяется для подавляющего числа изделий,
изготавливаемых из латексов и материалов с их применением.Накопленный экспериментальный материал выявил, что вулканизация латекс¬
ных пленок протекает значительно быстрее, чем пленок, полученных из каучуков
и их растворов, и, что латексные пленки характеризуются более высокой прочно¬
стью и менее однородны. В качестве примера приводятся сравнительные данные
[80] о скорости вулканизации и свойствах вулканизованных пленок, изготовлен¬
ных из латексов и растворов тех же полимеров (табл. 3.4).Таблица 3.4Оптимум вулканизации, предел прочности при растяжении и однород¬
ность пленок, изготовленных из латексов и растворовТип полимераОптимум
вулканизации, минПрочность
при растяжении,
кгс/см2Среднее квадратичное
отклонение прочности
при растяженииЛатекснаяпленкаРаствор¬
ная пленкаЛатекснаяпленкаРаствор¬
ная пленкаЛатекснаяпленкаРаствор¬
ная пленкаПолидивини-
ловый (СКД)5011029,521,03,601,221-4 цисполизо-
прен (СКИ-3)1550360,0270,04627133
Различие в скорости вулканизации и свойствах вулканизованных пленок в
настоящее время трактуется исходя из особенностей структуры латексных
пленок, имеющих глобулярную структуру. Считается [80, 81], что вводимые в
латекс в виде водных дисперсий ингредиенты, равномерно распределяются в
серуме латекса и при формировании пленки концентрируются в межглобуляр-
ном пространстве. Благодаря такому локальному концентрированию вулкани¬
зующих агентов вулканизация происходит быстрее, чем в пленках из раство¬
ров, и осуществляется в поверхностных слоях глобул.Вследствие этого, плотность сшивания полимера в глобуле будет снижать¬
ся от её периферийных участков к центру.На примере акриловых латексов показано [82], что со структурирующим
агентом реагируют только те функциональные группы полимера, которые рас¬
положены на поверхности латексных глобул, вследствие чего полимер во
внутренних слоях глобулы остаётся несшитым. Таким образом, общим для
латексных пленок как полярных, так и неполярных полимеров является гете¬
рогенный характер их вулканизации, приводящей к получению пленок с мик-
ронеоднородной структурой.Структуру вулканизованной латексной пленки можно представить как со¬
четание сильно структурированного полимера, находящегося на поверхности
глобул1 и слабоструктурированного - внутри них. Основываясь на данных ра¬
боты [6^.такое сочетание сильно и слабоструктурированного полимеров, яв¬
ляющееся результатом нестатистического распределения поперечных связей,
снижает однородность пленки и одновременно увеличивает её прочность, спо¬
собствуя перераспределению напряжений при деформации.На скорость вулканизации пленок, по-видимому, оказывает влияние нали¬
чие в них значительных количеств ПАВ. В работе [83] высокая скорость вул¬
канизации латексных пленок связывается с образованием в неполярных поли¬
мерах обратных мицелл ПАВ, в полярном ядре которых концентрируются вул¬
канизующие агенты. Последнее, по мнению авторов, облегчает образование рас¬
творимого в полимере сульфидирующего комплекса, являющегося действитель¬
ным агентом вулканизации, что и повышает скорость структурирования.Эти данные нашли дальнейшее подтверждение в работах [84...87], при
этом активирующее действие ПАВ зависит от состава вулканизующей группы
и проявляется только при применении серной вулканизации. ПАВ не влияют
на эффективность бессерных систем вулканизации (перекисная, у-облучение).В этих же работах указывается на гетерогенный характер вулканизации ла¬
тексных пленок, причём уровень и характер гетерогенности зависит от приро¬
ды и физического состояния полимерной фазы латекса, природы и количества
ПАВ, состава вулканизующей системы.Не исключено также, что влияние ПАВ на некоторые свойства вулканизо¬
ванных пленок связано с их пластифицирующим действием, которое облегчает
релаксационные процессы и снижает внутренние напряжения.Некоторыми специфическими особенностями характеризуется вулканизация
пленок, полученных ионным отложением из латексов карбоксилсодержащих134
полимеров. Термообработка пленок из бутадиен-стирольного карбоксилсо¬
держащего латекса при использовании вулканизующей группы (части массы):
сера - 1,0, оксид цинка - 2,0, диэтилдитиокарбамат цинка - 1,0, приводит к
росту прочности без существенного снижения максимума набухания и содер¬
жания золь-фракции полимера, что свидетельствует о низкой степени сшива¬
ния полимера. Дополнительными исследованиями было установлено, что по¬
сле термообработки полимер пленки содержит, в основном, солевые связи, а
серные связи, практически, не образуются [88]. Авторы дают следующее объ¬
яснение полученным экспериментальным данным: находящиеся на поверхно¬
сти латексных частиц карбоксильные группы уже в процессе ионного отложе¬
ния вступают в реакцию с ионами Са++ коагулянта.Структурирование полимера в периферийных слоях частиц за счет образо¬
вания солевых связей препятствует диффузии вулканизующих агентов в поли¬
мер. Дальнейшее структурирование полимера при термообработке пленки
происходит, по-видимому, за счет взаимодействия непрореагировавших в про¬
цессе ионного отложения карбоксильных групп с оксидом цинка.Вулканизаты, имеющие преимущественно только солевые связи, хотя и
имеют высокую прочность, характеризуются малой термической устойчиво¬
стью и малой стойкостью к действию кислот и омыляющих агентов.Формирование вулканизационной структуры, в которой сочетаются серные
и солевые связи, оказалось возможным при предварительной серной вулкани¬
зации карбоксилсодержащего полимера на стадии латекса с последующим
введением в латексную композицию оксида цинка, ионным отложением, суш¬
кой и вулканизацией [88].В этом случае образующиеся при ионном отложении солевые связи лишь
дополняют уже имеющиеся серные связи, возникшие при предвулканизации
полимера латекса. Такая двухстадийная вулканизация пленок, полученных ион¬
ным отложением из латексов карбоксилсодержащих полимеров, обеспечивает
более высокие физико-механические свойства, более низкий максимум набуха¬
ния в углеводородных растворителях и воде по сравнению с пленками, вулкани¬
зация которых осуществлялась обычным способом (табл. 3.5).Таблица 3.5Свойства пленок, полученных ионным отложением из бутадиен-
стирольного карбоксилсодержащего латекса, в зависимости от способа
вулканизации полимераПоказателиСпособ вулканизацииОбычный способ2-ступенчатый способНапряжение при удлинении 300%, МПа7,412,1Прочность при растяжении, МПа19,729,5Относительное удлинение, %700750Максимум набухания в воде, %18,58,9Максимум набухания в толуоле, %1320507Максимум набухания в смеси
толуол/уксусная кислота, %2090887135
3.6.	Пенообразование латексов и свойства
латексных пенНеобходимость рассмотрения пенообразования латексов и свойств латекс¬
ных пен обусловлено двумя причинами.Первая из них состоит в том, что процесс пенообразования и последующее
желатинирование и вулканизация латексных пен лежит в основе производства
пенорезины.Вторая причина связана с тем, что латекс и латексные композиции при пе¬
ремешивании, перекачке, переливе склонны к образованию пены, которая ока¬
зывает отрицательное влияние на проведение большинства технологических
процессов переработки латексов и ведет к браку изделий.Если в первом случае от латексных композиций требуется высокая пенооб¬
разующая способность и стабильность пен, то во втором случае возникает не¬
обходимость уменьшения пенообразующей способности латекса и его компо¬
зиций и снижение стабильности образующихся пен.Физико-химические основы пенообразования латексов и стабильности ла¬
тексных пен и процессов их разрушения базируются на общих закономерно¬
стях образования пен в водных средах, их разрушения и стабилизации [89, 90].Пены^полученные из водных сред, это дисперсные системы, содержащие в
качестве дисперсной фазы газ, а в качестве непрерывной дисперсионной среды
- жидкость. К пенам относятся достаточно концентрированные дисперсии с
содержанием газа не менее 50%. Пузырьки газа разделены пленками, которые
образуют пленочный каркас. Обладая громадной поверхностью раздела фаз,
пены, как и все дисперсные системы, в термодинамическом смысле неустой¬
чивы, что связано со сгущением свободной энергии в межфазных слоях.Самопроизвольные процессы, направленные на уменьшение поверхности
раздела фаз, приводят в конечном счете к разрушению пены. Получение отно¬
сительно устойчивых пен возможно только при применении ПАВ. Последние
способны самопроизвольно сгущаться, адсорбироваться на межфазных по¬
верхностях раздела, понижая свободную энергию системы и повышая её тер¬
модинамическую устойчивость.Принципиальное отличие латексных пен от водных растворов ПАВ состоит
в том, что эта система состоит из двух дисперсных фаз (воздух и полимер ла¬
текса) и одной непрерывной дисперсионной среды - серум латекса.Свойства двух типов межфазных поверхностей в латексной пене (полимер-
серум, воздух-серум) взаимозависимы.Факторы, которые ведут к астабилизации системы полимер-серум, могут
также вести к астабилизации системы воздух-серум, если при этом не созданы
условия, препятствующие её разрушению. Возможен и противоположный слу¬
чай, когда астабилизация системы полимер-серум может способствовать ста¬
билизации поверхности раздела воздух-серум. Такой случай возникает при
желатинировании латекса на стенках пузырьков воздуха в пене. Последнее136
приводит к возрастанию роли структурно-механического фактора [89,
с. 56.. .60], устойчивости пены и препятствует её разрушению.Целенаправленное получение латексных пен при производстве пенорези¬
ны, в основном, осуществляют диспергационным способом. При диспергаци-
онном способе пена образуется в результате интенсивного механического дис¬
пергирования воздуха в латексной композиции, осуществляемого в смеситель¬
ном оборудовании для вспенивания (см. глава 4, раздел 4.1.3.1.2).В технологических процессах, в которых требуется снизить ценообразова¬
ние латексов и уменьшить стабильность пен, пены также образуются при ме¬
ханическом воздействии на латекс (перемешивание, перекачка, перелив).Поэтому закономерности пенообразования латексов и свойств латексных
пен будут рассмотрены, в основном, применительно к пенам, полученным
диспергационным способом.Применение конденсационного способа образования пены, в основе кото¬
рого лежат химические или микробиологические процессы, сопровождающие¬
ся выделением газообразных продуктов, имеют в производстве пенорезины
ограниченное применение.Для оценки свойств латексных пен, в основном, применяются те же мето¬
ды, которые используются для оценки свойств пен из водных растворов ПАВ
[89, с. 89... 111]. Однако, в ряде случаев они модифицированы с учетом специ¬
фических свойств латексных пен и особенностей их поведения в ходе техноло¬
гического процесса изготовления пенорезины. Для оценки пенообразующей
способности латексных композиций используют показатель - кратность пены.
Кратность пены определяют по отношению объема пены к объему латексной
композиции, из которой получена пена:Р=Х■илгде р - кратность пены; г>п - объем пены; г)д - объем латексной композиции.Для пен с малой кратностью (6... 10), к которым относятся латексные пены,
более удобен весовой метод:где Рл - масса определенного объема латексной композиции; Рп - масса пены
того же объема.Кратность латексных пен в пределах 3...9 может быть определена из соот¬
ношения удельных электропроводностей латексной композиции и латексной
пены [91]:—=-0,53+1,53р,гДе Хл, %п - удельная электропроводность латексной композиции и латексной
пены, соответственно(Ом-м)-1.Для оценки стабильности латексных пен наиболее приемлемым является ме¬
тод, основанный на определении времени стекания (из определенного объема137
пены) определенного количества жидкости, а также метод, основанный на из¬
мерении электросопротивления пены [92].где Ку - показатель устойчивости латексной пены; RT - электрическое сопро¬
тивление пены в момент времени т; R0 - электрическое сопротивление пены
после её получения.ftВ идеальном случае отношение —будет равно единице. При разрушенииRoпены —- снижается.Структуру латексных пен характеризуют средним диаметром пузырьков,
распределением их по размерам, числом пузырьков в единице объема пены. Из¬
менение во времени этих показателей является критерием устойчивости пен.При исследовании пенообразующей способности различных типов латексов и
влияния на этот процесс природы и содержания ПАВ установлено, что макси¬
мальное значение кратности пены возрастает, а продолжительность вспенивания
до заданной величины кратности уменьшается при увеличении содержания ПАВ в
латексах до предельного снижения поверхностного натяжения. В синтетических
латексах это соответствует полной (100%) насыщенности поверхности глобул
латекса эмуяьгатором. Дальнейшее увеличение содержания ПАВ не изменяет или
даже снижает пенообразующую способность латексов (рисунки 3.51 и 3.52), что
связано с увеличением вязкости латексных композиций.(—) бутадиен-стирольного латекса СКС-С и кратность пены
(—): 1 - олеат калия; 2 - калиевое мыло СЖК Ci0-C16138
(—) натурального центрифугированного латекса и кратность
пены (—): 1 - олеат калия; 2 - калиевое мыло СЖК C10-Ci6Пены, полученные механическим вспениванием высококонцентрирован¬
ных латексов (концентрация сухого вещества 60...66%), представляют собой
дисперсии пузырьков воздуха сферической формы с относительно толстыми
пленками и высокой полидисперсностью. Даже при длительном хранении в
этих пенах отсутствует разрушение в результате стекания жидкости из пенных
пленок и, соответственно, проявляется высокая устойчивость к разрыву пле¬
нок. Изменение структуры латексных пен выражается в уменьшении числа
пузырьков объема пены, возрастании среднего размера пузырьков, увеличении
их полидисперсности (рисунки 3.53 и 3.54).Такое изменение структуры латексных пен характерно для разрушения их
по диффузионному механизму [89, с. 76...83; 93].В соответствии с уравнением Лапласа давление в пузырьках воздуха об¬
ратно пропорционально радиусу пузырька. Так как пены полидисперсны, дав¬
ление в пузырьках пены будет различным. Разность давления в пузырьках
обусловливает диффузию газа из области высоких давлений (мелкие пузырь¬
ки) в область низких давлений (крупные пузырьки). Скорость диффузии про¬
порциональна разности давлений Ар внутри пузырьков:139
Диаметр, d• 10 м0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2Рис. 3.53. Фотографии латексной пены.
Время хранения пены: 1-2 мин; 2-4 мин;
3-6 минРис. 3.54. Изменение дисперсности пены
при хранении. Время хранения пены:
1-2 мин; 2-4 мин; 3-6 минАр=2а\	г, г,при г,<г2,где а - поверхностное натяжение; г\ и гг - радиусы пузырьков.Диффузия газа приводит к тому, что маленькие пузырьки уменьшаются и в
конце концов исчезают, а большие пузырьки растут. В результате, диффузия
увеличивает полидисперсность. Де Фриз [93], рассматривая диффузионный
поток F£3a через пленку, вывел уравнение, позволяющее определить радиус
уменьшающегося во времени пузырька:2 2 4Л7До5р0е ( оЛгде г0 - начальный радиус пузырька в момент времени т0; г - радиус пузырька
в момент времени т; Р0 - атмосферное давление; S - растворимость газа в жид¬
кости; а - поверхностное натяжение; Д - константа диффузии; 0 - толщина
пленки; R - газовая постоянная.Учитывая, что определение размера пузырьков имеет меньшую экспери¬
ментальную точность, чем определение числа пузырьков, Де Фриз вывел дру¬
гое уравнение, описывающее диффузионное разрушение пен:_1 -1 Л
п,2=па2+п02Кх,где п0 - число пузырьков на единицу площади поперечного сечения пены в
начальный момент времени; - число пузырьков на этой же площади к мо¬
менту времени т;ARTJXSoaК-Р0где а - математический параметр функции распределения пузырьков по
размеру.140
Уравнение показывает, что при диффузионном разрушении пены обратная
величина корня квадратного из числа пузырьков на единицу площади попе¬
речного сечения пены линейно изменяется во времени.Указанная зависимость наблюдается у латексных пен с кратностью в пре¬
делах от 3 до 9, изготовленных из высококонцентрированных (концентрация
сухих веществ 60...66%) натуральных, синтетических и искусственных латек¬
сов, при применении в латексных композициях ПАВ различной природы.Общая закономерность состоит в том, что чем меньше начальная полидис¬
персность пены, которая в свою очередь зависит от коллоидно-химических
свойств латекса, природы и содержания ПАВ, условий вспенивания, тем мед¬
леннее идет её разрушение [94, 95].С увеличением кратности пен, а следовательно, с уменьшением толщины
пенных пленок увеличивается скорость уменьшения числа пузырьков в едини¬
це объема (рис. 3.55) и наблюдается их значительное укрупнение, что соответ¬
ствует представлениям о диффузионном характере разрушения латексных пен.При уменьшении кратности латексных пен диффузионное разрушение пен
замедляется и одновременно интенсифицируется стенание жидкости из пен¬
ных пленок (рис. 3.56).Рис. 3.55. Влияние кратности пены (Р) на
изменение числа пузырьков (п) при хра¬
нении пен. Р: 1 —3; 2 — 5;3 — б;4 — 8Рис. 3.56. Влияние кратности пены (Р) на
устойчивость к стеканию {RJRq). Rz опре¬
деляется после 10 мин хранения пены141
Разрушение латексных пен в
результате стекания интенсифи¬
цируется также при разбавлении
латексов и снижении, вследствие
этого, их вязкости (рис. 3.57).При концентрации полимера в
латексе ниже 50% стекание ста¬
новится определяющим факто¬
ром разрушения латексных пен.
Стабильность латексных пен и,
соответственно, их дисперсность
и однородность по размеру пу¬
зырьков зависят от природы ПАВ
и их концентрации в латексах.В качестве примера приводят¬
ся данные о свойствах пен из вы¬
сококонцентрированного бутади-
ен-стирольного латекса (типа СКС-С) с олеатом калия и калиевым мылом син¬
тетической жирной кислоты фракции CI0-Ci6 (рис.3.58). Пена с олеатом калия
имеет более мелкие пузырьки и характеризуется меньшей полидисперсностью,
чем пена ^калиевым мылом СЖК.Увеличение концентрации ПАВ приводит к уменьшению среднего размера
пузырьков пены и снижению полидисперсности.Рис. 3.57. Влияние содержания полимера в ла¬
тексе на устойчивость пены к стеканию (RJRo).
Концентрация полимера в латексе: 1 - 62%;
2-56 %; 3 - 50%Рис. 3.58. Влияние ПАВ на дисперсность пен из бутадиен-стирольного латекса (типа
СКС-С): а - олеат калия; б - калиевое мыло СЖК фракции Сш-С16. Степень насыщен¬
ности оболочек глобул эмульгатором: 1 - 100%; 2 - 110%; 3 - 120%142
1п 2 -100У«Vу\УА>4^А£>■Время,
т-10'2 сО1,2 2,4 3,6 4,8 6,0 7,2пене (кратность 6) из натурального латек¬
са с различными эмульгаторами, в дози¬
ровке 2 части массы на 100 частей массы
полимера латекса: 1 - калиевое мыло
СЖК фракции Сщ-Cie; 2 - олеат калияРис. 3.59. Изменения числа пузырьков в
пене (кратность 6) из бутадиен-стирольного
латекса с различными эмульгаторами. Ка¬
лиевое мыло СЖК фракции С10-С16, степень
насыщенности оболочек глобул эмульгато¬
ром: 1 - 100%; 2 - 120%. Олеат калия, сте¬
пень насыщенности оболочек глобул эмуль¬
гатором: 3 - 100%; 4 - 120%Линейный характер зависимости
обратного значения корня квадратного
из числа пузырьков от времени хране¬
ния пен свидетельствует о диффузи¬
онном механизме их разрушения, при¬
чем разрушение пен с олеатом калия
происходит с меньшей скоростью
(рис. 3.59).Аналогичное влияние оказывает
олеат калия и калиевое мыло СЖК на
свойства пен из натурального латекса и
искусственного латекса 1-4 цис-поли-
изопрена (рисунки 3.60 и 3.61).Хотя стекание жидкости из пенных
пленок не является характерным видом
разрушения пен из высококонцентриро¬
ванных латексов, тем не менее и этот вид
разрушения пены существенно зависит
от типа и дозировок ПАВ (табл. 3.6).При близких значениях поверхностного натяжения (табл.3.6) латексных
композиций, содержащих различные ПАВ, определяющее влияние на15141312111и 2 -100J/Время, с/f//1 ■9876(Уг*о 120 240 360 480 600 720 840Рис. 3.61. Изменение числа пузырьков
пены (кратность 5) из искусственного
латекса 1-4 цисполиизопрена с различны¬
ми эмульгаторами: • - олеат калия; х -
калиевое мыло СЖК фракции С10-С]6; ■ -
калиевое мыло канифоли143
скорость разрушения латексных пен оказывает вязкость латекса в присутст¬
вии этих ПАВ.Латексы с олеатом калия характеризуются более высокой вязкостьк*, чем
латексы с калиевым мылом СЖК и канифоли, в результате, пены из латексов с
олеатом калия характеризуются более высокой стабильностью, (рисунки 3.59,
3,60, 3.61, табл. 3.6).Дополнительным подтверждением существенного влияния вязкости ла¬
тексных композиций на устойчивость пен являются данные о влиянии на
свойства латексных пен загустителей.Таблица 3.6Влияние ПАВ на устойчивость к стенанию пен разных типов латексов в
присутствии ПАВ различной химической природыНаименова¬ниепоказателяччНатуральный латексБутадиен-стирольныйлатексИскусственныйлатексцисполиизопренаОлеат калияКалиевое
мыло СЖКОлеат калияКалие¬воемылоСЖКОле¬аткалияКали¬евоемылоСЖККали¬евоемылокани¬фолиДозировка ПАВ,
■V части массыСтепень насыщенности,%Дозировка ПАВ,
части массы12312370100120901001203,22,94Содержание
полимера в
латексе, %61,561,561,561,561,561,5,63,263,263,263,263,263,259,059,059,0Поверхно¬
стное натя¬
жение, мН/м35,033,033,035,032,032,0,42,030,030,043,030,030,031,030,032,0Вязкостьлатекса*5,Н-с/м20,30,51,40,10,20,4,0,62,05,00,10,150,350,460,30,25Устойчи¬
вость к сте-
канию, т-10-2
(кратность
пены 5)1633601327503060—6,012,0246015,07,0Среднечис¬
ленный ди¬
аметр пу¬
зырьков
пены (крат¬
ность 6) при
двух мину¬
тах хране¬
ния, d 103 м0,250,230,200,440,380,350,290,220,190,450,380,260,250,40,5Вискозиметр Брукфильд, шпиндель № 3, 12 об/мин144
Увеличение вязкости латексных композиций в присутствии загустителей
снижает скорость разрушения пен и повышает их дисперсность [96]. Меньшая
начальная полидисперсностъ пены, полученной на установках непрерывного
действия (типа Оакс), является причиной более низкой скорости её разруше¬
ния по сравнению с пенами, изготовленными на установках периодического
действия (рис. 3.62).Рис. 3.62. Дисперсность (а) и кинетика изменения числа пузырьков пен (б), по¬
лученных на установках: 1 - непрерывного действия; 2 - периодического дей¬
ствияПолучение высокодисперсной пены с узкой кривой распределения по разме¬
рам пузырьков, устойчивой при хранении, является необходимым, но недостаточ¬
ным условием получения пенорезины с однородной, мелкопористой структурой.Последующая стадия технологического процесса изготовления пенорезины
должна обеспечить перевод ограниченно “живущей” системы “латекс-воздух”
(пена) в безгранично долго “живущую” систему “резина-воздух” (пенорезина).Такой перевод осуществляют желатинированием латексных композиций на
пузырьках воздуха с последующей вулканизацией образовавшихся пленок по¬
лимера.145
Желатинирование должно быть осуществлено таким образом, чтобы аста-
билизовать латекс при возможно ограниченном разрушении коллоидной сис¬
темы воздух-латекс.Изучение структуры желатинирующих латексных пен показало, что диффузия
воздуха между пузырьками остается основной причиной разрушения пен при же¬
латинировании до момента гелеобразования [97, 98]. Так же, как при хранении,
разрушение латексных пен в этом случае проявляется в уменьшении числа пу¬
зырьков в единице объема, увеличении их размера и полидисперсности. Линейная
зависимость обратной величины корня квадратного из числа пузырьков от време¬
ни свидетельствует о диффузионном характере разрушения пены.Агенты желатинирования усиливают разрушение латексных пен, что связано
с взаимодействием агентов желатинирования с ПАВ и возрастанием вследствие
этого поверхностного натяжения. Однако в дальнейшем в связи с увеличением
вязкости латекса, заканчивающимся его гелеобразованием, структура пены фик¬
сируется и изменение числа пузырьков в пене и их дисперсности прекращаются.Степень разрушения латексных пен при желатинировании зависит от того,
каким образом ПАВ и желатинирующие агенты влияют на скорость желати¬
нирования и характер изменения вязкости латексов и пен.Вязкость пен из бутадиен-стирольного латекса в начале процесса желати¬
нирования в течение некоторого времени, зависящего от природы и дозировок
ПАВ, типа и дозировок желатинирующего агента, падает, а затем, пройдя че¬
рез минимум, резко возрастает и образовывается гель (рисунки 3.63 и 3.64). На
рисунках "момент гелеобразования обозначен стрелкой.Рис. 3.63. Влияние ПАВ на изменение
вязкости при желатинировании пен из
бутадиен-стирольного латекса СКС-С: 1 -
калиевое мыло СЖК фракции С14-С15; 2 -
олеат калияРис. 3.64. Влияние дозировок кремнефто¬
ристого натрия (КФН) на вязкость жела¬
тинирующих пен из бутадиен-стироль¬
ного латекса Полисар 725. КФН, части
массы: 1 - 2,75; 2 - 3,25; 3 - 3,50; 4 - 3,75146
Увеличение дозировок ПАВ приводит к увеличению продолжительности
желатинирования до момента гелеобразования и, соответственно, увеличива¬
ется время, в течение которого вязкость пены снижается (рис. 3.65). Увеличе¬
ние дозировок желатинирующих агентов сопровождается сокращением про¬
должительности желатинирования до момента гелеобразования и, соответст¬
венно, уменьшается время, в течение которого наблюдается падение вязкости
пен (рис.3.64). При высоких дозировках желатинирующего агента падение
вязкости пен в начальный период желатинирования не наблюдается.сти при желатинировании пен из бутадиен-стирольного латекса. Степень на¬
сыщенности: 1 - 100%; 2 - 110%; 3 - 120%В пене из натурального латекса падение вязкости в начальный период же¬
латинирования происходит только при небольших дозировках желатинирую¬
щего агента (рис. 3.66) и в пенах, содержащих ПАВ, существенно замедляю¬
щих скорость желатинирования пены (рис. 3.67). В остальных случаях вяз¬
кость пен из натурального латекса в процессе желатинирования непрерывно
возрастает.Сопоставление данных, приведенных на рисунках 3.63...3.67 и представ¬
ленных ранее на рис. 3.7, показывает, что характер изменения вязкости пен
при желатинировании соответствует характеру изменения при желатинирова¬
нии вязкости латексов, из которых получены пены. Кроме того, отмеченное
падение вязкости пен в начальном периоде желатинирования до момента147
ристого натрия (КФН) на вязкость жела¬
тинирующих пен из натурального латекса.
Дозировка КФН, части массы: 1 - 0,5;
2 -1,0; 3-2,5Рис. 3.67. Влияние ПАВ на изменение
вязкости при желатинировании пен из
натурального латекса: 1 - калиевое мыло
СЖК фракции С14-С15; 2 - олеат калиягелеобразования, связано, по-видимо¬
му, не только с характером изменения
вязкости латексов при желатинирова¬
нии, но и с разрушением пены.Скорость желатинирования и ха¬
рактер изменения вязкости пен при
желатинировании оказывают опреде¬
ляющее влияние на структуру зажела-
тинированной пены.Более быстрое желатинирование
пен, содержащих калиевое мыло СЖК
фракции C14-Ci5, по сравнению с олеа¬
том калия, обеспечивает рост вязкости
(рисунки 3.63 и 3.67) и фиксацию струк¬
туры пены (рисунки 3.68 и 3.69) на бо¬
лее ранней стадии процесса и, в резуль¬
тате, зажелатинированная пена имеет
более мелкие пузырьки (табл.3.7).Значительное увеличение стабиль¬
ности латексов при применении высо¬
ких дозировок ПАВ замедляет рост вязкости пены (рис. 3.65) при желатиниро¬
вании и тем самым задерживает фиксацию её структуры (рис. 3.70). В результа¬
те, зажелатинированная пена имеет разрушенную, грубодисперсную структуру.По этой причине содержание ПАВ в латексной композиции должно огра¬
ничиваться только тем количеством, которое необходимо для пенообразова¬
ния. По этой же причине при изготовлении пенорезины не могут быть приме¬
нены неионогенные ПАВ и сульфонаты.201816141210о1/г 2-100 12ч,//»у120 240 360 480 600 720 840 960Времяжелатинирования, сРис. 3.68. Влияние ПАВ на изменение
числа пузырьков при желатинировании
пен из бутадиен-стирольного латекса
СКС-С: 1 - олеат калия; 2 - калиевое мы¬
ло СЖК фракции С14-С15148
Таблица 3.7Влияние природы ПАВ на дисперсность зажелатинированной пены*1Тип ПАВ*1Среднечисленный диаметр пузырьков, 103мНатуральный латексБутадиен-стирольный латексОлеат калия0,160,29Мыло СЖК фракции Cl4-Ci50,120,221 Степень насыщенности эмульгатором оболочек глобул бутадиен-стирольного латек¬
са - 100 %. Дозировка ПАВ в натуральном латексе - 2 части массы на 100 частей мас¬
сы полимера латексаОбладая высокой пенообразующей способностью и обеспечивая достаточ¬
но высокую стабильность латексных пен, эти ПАВ препятствуют астабилиза¬
ции латексных глобул, затрудняют или вообще исключают желатинирование
латексных пен.Все факторы, сокращающие продолжительность желатинирования (увели¬
чение в определенных пределах концентрации желатинирующих агентов,
применение вторичных желатинирующих агентов, сенсибилизация латексных
композиций), приводят к более быстрой фиксации структуры пены, предот¬
вращая её дальнейшее разрушение.Значительное разрушение пены на первом этапе желатинирования, наблю¬
даемое при высоких концентрациях желатинирующих агентов, компенсирует¬
ся тем, что вязкость этих пен растет более интенсивно и фиксация структуры
происходит на более ранней стадии (рис. 3.71). В результате, средний диаметр
пузырьков в зажелатинированной пене существенно уменьшается, (табл. 3.8).Однако возможность значительного увеличения дозировок желатинирую¬
щих агентов ограничена. Верхний предел дозировок желатинирующих агентов
определяется тем, что сами по себе они вызывают разрушение пены, а при
значительном избытке - коагуляцию системы. Поэтому целесообразно, нечисла пузырьков при желатинировании
пен из натурального латекса: 1 - олеат
калия; 2 - калиевое мыло СЖК фракцииС14-С15фракции С14-С15 на изменение числа пу¬
зырьков при желатинировании пен из бу-
тадиен-стирольного латекса СКС-С. Сте¬
пень насыщенности: 1 - 100%; 2 - 120%149
ен-стирольного латекса Полисар 725 (1, 2) и натурального латекса (3, 4). Ко¬
личество КФН, части массы: 1 - 1,75; 2 - 3,75; 3 - 0,5; 4 - 2,5\	Таблица 3.8Влияние кремнефтористого натрия на дисперсность зажелатинирован¬
ной пеныТип латексаДозировка кремнефтористого
натрия, части массыСреднечисленный диаметр
пузырька в пене, 103мНатуральный1,50,212,00,182,50,10Бутадиен-стирольный1,750,282,750,193,750,18увеличивая существенно дозировку основного желатинирующего агента, при¬
менять в латексных композициях для изготовления пенорезины вторичные
желатинирующие агенты.Применение вторичных желатинирующих агентов, механизм действия ко¬
торых недостаточно ясен, позволяет не только ускорить желатинирование ла¬
тексных пен, но и, что особенно существенно, в их присутствии желатиниро¬
вание происходит при более высоком значении pH, когда стабилизующее дей¬
ствие ПАВ сохраняется [99].Представленные на рисунках 3.72 и 3.73 данные доказывают, что скорость
желатинирования латексных пен выше, чем скорость желатинирования латек¬
сов, из которых получены пены.150
продолжительность желатинирования до
момента гелеобразования натурального
латекса (1) и пены (2)поверхности глобул эмульгатором на
продолжительность желатинирования до
момента гелеобразования бутадиен-сти¬
рольного латекса (1) и пены (2)При увеличении содержания ПАВ
скорость желатинирования пен за¬
медляется в меньшей степени, чем
скорость желатинирования невспе-
ненных латексов. Причина этого мо¬
жет быть объяснена на основе резуль¬
татов оценки распределения ПАВ в пленках пены [95, с. 172...175], показав¬
ших, что в пленках латексной пены происходит концентрирование ПАВ. По¬
следнее связано, по-видимому, с переходом мыла в объем плёнок сверх того
количества, которое необходимо для образования мономолекулярного адсорб¬
ционного слоя вокруг воздушного пузырька. Это явление наблюдалось в пенах
из растворов ПАВ [100].Концентрирование ПАВ в объеме пленок приводит к уменьшению их ад¬
сорбции на поверхности латексных глобул и является причиной ускорения
желатинирования пен по сравнению с желатинированием невспененных
латексов.По этой же причине при увеличении кратности пены, т. е. при увеличении
поверхности раздела латекс-воздух, продолжительность желатинирования до
момента гелеобразования уменьшается (табл. 3.9).Выше, говоря о фиксации структуры латексных пен при желатинировании,
имелось ввиду прекращение изменения её дисперсности. Однако формирование
структуры пенорезины на этом не завершается. У первоначально дискретных151
пузырьков пены происходит разрыв стенок отдельных пузырьков и образуется
структура с сообщающимися порами (рис. 3.74).Таблица 3.9Влияние кратности пены на продолжительность её желатинирования до
момента гелеобразованияТип латексаТип ПАВДозировка крем¬
нефтористого на¬
трия, части массыКратностьпеныВремя желатиниро¬
вании до момента
гелеобразования, сБутадиен-
стирольный
(типа СКС-С)1,75461140780Олеат3,7546480420Натуральныйкалия14540латекс63602,546240120Рис. 3.74. Фотографии желатинирующих
латексных пен: а - пена до гелеобразова¬
ния; б - пена сразу после гелеобразова¬
ния; в - зажелатинированная пена после
10 минут храненияНа основе данных по измерению
воздухопроницаемости [101], электро¬
сопротивления [102] и оценке методом
микрофотографирования структуры
желатинирующих пен установлено,
что структура с сообщающимися по¬
рами возникает, главным образом,
после желатинирования пен при раз¬
рыве пленок стенок пузырьков.При высоких концентрациях жела¬
тинирующих агентов и в присутствии
небольших количеств ПАВ, в резуль¬
тате быстрого желатинирования пен,
образование структуры с сообщаю¬
щимися порами наблюдается в узком
интервале времени, при относительно
низкой температуре до начала вулка¬
низации. Пенорезина в этом случае
характеризуется мелкопористой, од¬
нородной по размеру ячеек структу¬
рой (рис. 3.75, а).При медленном желатинировании
пен, в случае применения небольших
количеств желатинирующих агентов
или при увеличенных дозировках
ПАВ, формирование структуры с со¬
общающимися порами происходит
медленно и завершается на стадии152
вулканизации при высоких температу¬
рах, а структура пенорезины харак¬
теризуется внутренними разрушения¬
ми (рис. 3.75, б, в, г).Такому характеру разрывов пленок
стенок пузырьков может способство¬
вать возрастание избыточного давле¬
ния в пузырьках при нагреве и упроч¬
нение пленок вследствие начавшейся
вулканизации.О зависимости между прочност¬
ными свойствами гелеобразных сте¬
нок пузырьков и характером их раз¬
рыва свидетельствуют данные, полу¬
ченные при измерении электросопро¬
тивления желатинирующихся пен и
оценке структуры пенорезины [102].Электросопротивление латексных
пен после их гелеобразования увеличи¬
вается, что обусловлено разрывом сте¬
нок пузырьков и уменьшением, вслед¬
ствие этого, токопроводящих путей.При меньшей прочности пленок
стенок пузырьков рост электросопро¬
тивления происходит более интенсив¬
но. Такая зависимость наблюдается
при сопоставлении кинетики измене¬
ния электросопротивления пен из бу-
тадиен-стирольных и натуральных ла¬
тексов, пен с различной кратностью, атакже пен, прочность пленок которых заведомо уменьшалась введением в ла¬
текс возрастающих количеств пластификатора (рис. 3.76).Одновременно установлено, что все факторы, вызывающие более интен¬
сивное образование в пенах структуры с сообщающимися порами и приводя¬
щие к формированию такой структуры до начала вулканизации, обусловлива¬
ют получение пенорезины с меньшим количеством дефектов структуры.Представленные выше данные относились к латексным пенам, полученным
диспергационным методом.Свойства латексных пен, полученных химическими или микробиологиче¬
скими способами вспенивания, хотя принципиально и не отличаются от свойств
пен, полученных диспергационными методами, имеют свои особенности.Главная особенность состоит в том, что выделение газа при разложении хи¬
мических или микробиологических порообразователей должно опережать жела¬
тинирование образующихся пен, а температура разложения порообразователяРис. 3.75. Фотографии срезов пенорезины в
проходящем свете: а - содержание КФН,
части массы - 2,5; олеат калия - 2 части
массы; б - содержание КФН, части массы -
1,0; олеат калия - 2 части массы; в - со¬
держание КФН, части массы - 0,5; олеат
калия - 2 части массы; г - содержание
КФН, части массы - 2,5; олеат калия - 3
части массы153
должна быть ниже температуры желатинирования латекса. Исходя из этого,
выбор порообразователя и активирующего его газовыделение промотора дол¬
жен осуществляться с учетом применяемого желатинирующего агента, ^го
дозировок и температурных условий желатинирования.Среди порообразователей для вспенивания латексов наиболее известны:
перекись водорода, применяемая совместно с промотором-каталазой (дрож¬
жи), и азодикарбонамид с промотором-оксид цинка. Разложение азодикарбо-
намида в щелочной среде вызывает не только вспенивание латекса за счет вы¬
деления азота, но и, одновременно, в результате выделения углекислого газа
происходит желатинирование пены. При использовании азодикарбонамида на
процесс вспенивания латекса и желатинирование пены существенное влияние
оказывает pH латексной композиции и содержание оксида цинка.При низком значении pH латексной композиции скорость желатинирования
и фиксация структуры пены превалирует над скоростью образования воздушнойлатекса с различными дозировками вазелинового масла (кратность пены - 5). Вазели¬
новое масло, части массы: 1 - 0; 2 - 10; 3 - 20; 4-30154
фазы. Поэтому получить пену высокой кратности и, соответственно, пеноре¬
зину с низкой плотностью не представляется возможным.При увеличении значения pH латексной композиции скорость желатиниро¬
вания падает и до момента гелеобразования успевает пройти интенсивное
вспенивание латексной композиции.Однако при дальнейшем увеличении значения pH желатинирование на¬
столько замедляется, что фиксация структуры пены не происходит и наблюда¬
ется интенсивное её разрушение.Оксид цинка, являясь промотором разложения азодикарбонамида, способ¬
ствует пенообразованию латексной композиции, но, одновременно, в присут¬
ствии аммиака оксид цинка является желатинирующим агентом. Поэтому
увеличение дозировок оксида цинка имеет определенный предел, выше
которого высокая скорость желатинирования препятствует вспениванию.В заключение настоящего раздела целесообразно остановиться на приёмах
искусственного подавления вспенивания латексных композиций и уменьше¬
ния стабильности образующихся пен. Это необходимо в тех случаях, когда
образование латексных пен затрудняет проведение технологических процессов
переработки латексов.Подавление образования пены и (или) её разрушение осуществляют либо
путем введения в среду специальных химических веществ, либо косвенными
методами, такими как уменьшение в системе пенообразователей и стабилиза¬
торов пен, применение оборудования и устройств, ограничивающих образова¬
ние пены.Основываясь на данных о свойствах латексных пен, приведенных в на¬
стоящем разделе, можно уменьшить пенообразование и стабильность пен пу¬
тем снижения содержания в латексных композициях ПАВ и загустителей, ес¬
тественно, в пределах, не затрудняющих переработку этих композиций. Кроме
того, конструкция устройств для перемешивания, перекачки и перелива ла¬
тексных композиций должны по возможности исключить захват воздуха.Однако косвенные методы подавления пенообразования латексных компо¬
зиций и снижения стабильности образующихся латексных пен во многих слу¬
чаях являются недостаточными, а иногда их применение (например, снижение
содержания ПАВ и загустителей) вообще невозможно. В этом случае прибе¬
гают к пеногашению с помощью специальных химических веществ - пенога¬
сителей. Пеногасители могут разрушать образующуюся пену и предупреждать
её образование.Однако, как правило, пеногасители, проявляют свою эффективность только
в одном направлении.Так, являясь хорошими разрушителями пены, они могут не препятствовать
её образованию. Другие пеногасители, обладая сильно выраженной способно¬
стью предупреждать образование пены, не гасят её. В латексной технологии
наибольшее применение получили пеногасители на основе кремнеорганиче¬
ских соединений. Они являются типичными агентами, предупреждающими
пенообразование, но слабо гасят пену. В России наибольшее применение155
получили эмульсии полиметилсилоксана с различной молекулярной массой
олигомера (ПМС-100, ПМС-200, ПМС-300).Сложность процессов взаимодействия пеногасителей с пенообраеующей
системой является причиной отсутствия единой точки зрения на механизм пе-
ногашения. Тем не менее достаточно подробные сведения о существующих
взглядах на механизм действия пеногасителей читатель найдет в монографии
В.К. Тихомирова [89].156
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 31.	Brown G.L., J. Polymer Sci, 1956, v. 22, p. 423-434.2.	Vanderhoff J.W., j. Macromol. Chem., 1966, v. 1, p. 361-397.3.	Vanderhoff J. W., Rubber Chem and Technol., 1967, v. 40, p. 1246-1269.4.	Sheetz D.P., j. Appl. Polymer Sci, 1965, v. 9, p. 3759-3773.5.	Елисеева В.И. Полимерные дисперсии. М.: Химия, 1980.6.	Voyutskii S.S., j. Polymer. Sci, 1958, v. 32, p. 125, 528.7.	Воюцкий C.C., Штарх Б.В., Физико-химия процессов образования пленок из дис¬
персии полимеров, М.: Гизлегпром, 1954.8.	Воюцкий С.С. Аутогезия и адгезия высокополимеров. М.: Ростехиздат, 1960.9.	High Polymers, 1968, v. 17, № 5, p. 371-382.10.	Устинова 3.M., Фодиман Н.М., С.С. Воюцкий С.С. Электронно-микроскопические
исследования пленок, полученных из вулканизованных и невулканизованных ла¬
тексов // Колл. Журнал. 1973. Т. 34, с. 95-98.11.	Bradford Е.В., Vanderhoff j.W.,j. Macromol. Chem., 1966, v. 1, № 2, p. 335-360.12.	Bradford E.B., Vanderhoff j. W, j. Macromol. Sci., 1972, ptB, v. 6, № 4, p. 671-694.13.	Елисеева В.И., Авитисян И.С., Зубов П.И. Роль разветвленное™ полимерных це¬
пей в процессе пленкообразования латексов // "Высокомолекулярные соединения",1966,	Серия А, т. 8, № 1, с. 98-103.14.	Полимеризационные пленкообразователи / Под редакцией В.И. Елисеевой.
М.: Химия, 1971.15.	Лазарева Л.А., Трофимович Д.П., Мазина Г.Р., О.Ф. Беляев О.Ф. Влияние условий
формирования пленок из натурального латекса на их структуру и свойства // Кау¬
чук и Резина. 1974. № 6, с. 16-17.16.	Елисеева В.И., Чубарова А.В. Некоторые закономерности пленкообразования из
водных дисперсий полимеров // Колл. Ж.., 1963, т. 25, № 6, с. 649-655.17.	Елисеева В.И., Жаркова Н.Г., Павлинина Т.Н., В.М. Лукьянович В.М. О связи строе¬
ния латексных частиц с характером их коалесценции и структуры образующихся
пленок // Высокомолекулярные соединения, 1967, Серия А, т 9, с. 2534-2548.18.	Жаркова Н.Г., Елисеева В.И., Зубов П.И. Влияние химического строения полимера
на процесс пленкообразования из латексов // Высокомолекулярные соединения,1967,	Серия А, т 9, с. 1201-1206.19.	Устинова З.М., Фодиман Н.М., Мазина Г.Р. Электронно-микроскопические иссле¬
дования структуры пленок из фторсополимерного латекса // Колл. Ж., 1968, т 30,
№ 3, с. 432-434.20.	Сухорева Л.А. Вопросы пленкообразования из латексов. Сб. "Новые синтетиче¬
ские латексы и теоретические основы процессов латексной технологии", Материа¬
лы IV Всесоюзной латексной конференции. М., 1975, с. 32-40.21.	Зубов П.И., Сухорева Л.А. Физико-химические пути понижения внутренних на¬
пряжений при формировании полимерных покрытий // Колл. Ж.., 1976, т 38, № 4,
с. 643-655.22.	Сухорева Л.А. "Тезисы VII конференции по коллоидной химии и физико¬
химической механике". Минск: из-во. Наука и Техника, 1977.23.	Лебедев А.В. Коллоидная химия синтетических латексов. Л.: Химия, 1976, с. 90.24.	Савинкова А.М., Воюцкий С.С., Черная В.В. Исследование влияния различных
факторов на желатинирование латексов // Каучук и Резина. I960. № 1, с. 28-32.25.	Савинкова А.М., Воюцкий С.С., Черная В.В. Желатинирование карбоксиллатных
латексов с помощью дифенилгуанидина и кремнефтористого натрия в присутствии
окиси цинка // Каучук и Резина. 1961. № 8, с. 4-8.157
26.	Савинкова A.M., Воюцкий С.С., В.В. Черная В.В. Влияние природы и количества
стабилизатора на желатинирование латексов // Каучук и Резина. 1962. № 8, с. 7-12.27.	D.C. Blackley, "High Polymer Latices", London, Maclaren and Sons Ltd, 1966, v. sl,
p. 35-43.28.	Сандомирский Д.М., Пильменштейн И.Д. Причины гелеобразования в каучуковых
латексах// Колл. Ж., 1960, т. 22, с. 759-761.29.	Kraay G.M., Van den Tempel М., IRI Trans., 1952, v. 28, p.144-155.30.	Van den Tempel М., Rubber Chem. and Techn, 1955, v. 28, p. 927-936.31.	Горелик E.A., Мазина Г.Р., Устинова 3.M., Трофимович Д.П. Электронно¬
микроскопическое исследование желатинирующихся латексов // Колл. Ж., т. 34,
№ 1, с. 19-21.32.	Натуральный каучук / Под ред. Робертса, пер. с англ. М.: Мир, 1990, т 1,
с. 154-170.33.	Черная В.В., Сандомирский Д.М. Исследование процесса ионного отложения кау¬
чука из латекса" / Сб. "Труды НИИРП", 1954, с. 20-23.34.	Сандомирский Д.М., Корсунский Б.Л. Ионное отложение каучука из латекса //
Каучук и Резина. 1961. № 5, с. 15-20.35.	Сандомирский Д.М., М.К. Вдовченкова М.К. Исследование ионного отложения
каучука из латекса при помощи радиоактивных изотопов // Колл. Ж., 1958, т. 20,
№3, с. 214-219.36.	Сандомирский Д.М., Вдовченкова М.К. Взаимодействие латексов с электролита¬
ми. Синтез латексов и их применение. Д.: Госхимиздат, 1961, с. 176-186.37.	Дерягин Б.В., Духин С.С., Короткова А.А. Диффузиофорез в растворах электроли¬
тов и его ро^цв механизме пленкообразования из каучуковых латексов методом
ионного отложения // Колл. Ж., т. 23, № 1, с. 53-58.38.	Духин С.С., Г.И. Зуев Г.И. Исследование кинетики пленкообразования из латексов
методом ионного отложения при малых концентрациях электролита // Колл. Ж.,
1962, т. 24, № 4, с. 444-445.39.	Лебедев А.В., Фермор Н.А., Селивановский С.А. Некоторые технологические
свойства хлоропреновых латексов в зависимости от величины частиц и насыщен¬
ности адсорбционных оболочек // Каучук и резина. 1958. № 7, с. 1-5.40.	Беляев О.Ф., Зеленев Ю.В. Влияние концентрации геля и катионного эквивалента
латекса на скорость ионного отложения // Высокомолекулярные соединения. 1977,
серия А, т. 19, с. 1884-1991.41.	D.C. Blackley, Mechanism of formation of latex deposits by coagulant dipping, Proc.
Emulsion Polymer Conf, 1982, London, Plast. and Rubb. Inst.42.	Нейман Р.Э. Очерки коллоидной химии синтетических латексов. Воронеж: изд-во
ВГУ, 1980, с. 154-172.43.	Шепелев М.И., Сандомирский Д.М., Трофимович Д.П., В.В. Черная В.В. Старение
хлоропренового латекса // Каучук и Резина. 1962. № 1, с.19-22.44.	Морголина Ю.Л., Шепелев М.И., Куценок Б.Е. Ионное отложение из синтетиче¬
ских латексов. Сб. "Синтез латексов их применение". Л.: Госхимиздат, 1961,
с. 236-249.45.	C.W. Stewart, j. Coll, Inter. Sci, 1973, v. 43, N1, p. 122-131.46.	Сандомирский Д.М., Морголина B.A., Л.С. Крохина Л.С. Ионное отложение из
карбоксилсодержащих латексов // Колл. Ж.., 1958, т 20, № 3, с. 293-297.47.	Нобль Р.Дж. Латекс в технике. Л.: Госхимиздат, 1962, с. 550-557.48.	Толмачев И.А., В.В. Верхоланцев В.В. Химия и технология пленкообразующих
веществ. Л.: Химия, 1978, с. 183-190.158
49.	А.с. СССР 352790. Способ получения изделий из латексов и водных дисперсий
натурального и синтетического каучука // Бюлл. Изобретений. 1972. № 29.50.	А.с. СССР 265433. Способ изготовления изделий из латекса // Бюлл. Изобретений.
1970. № 10.51.	D.C. Blackley, "Heat - sensitive natural latex concentrate", Proc. inter. Rubber Conf.,
1985, Plast/ and Rubber Inst.52.	A.D.T. Gorton, "Development in the sensitization of natural latex mixes", Proc, inter.
Rubber Conf.,1979.53.	A.D.T. Gorton, Plast. and Rubber Processing, 1976, v. 1, p. 3.54.	Сандомирский Д.М., Фогель В.О., Хазан ЯЗ. Влияние процесса желатинирования
латекса на изменение его тепло- и электропроводности // Каучук и Резина. 1961.
№ 3, с. 26-30.55.	Грубман Ю.В., Рахлин П.И., В.В. Черная В.В. Исследование влияния жесткости и
аутогезионной способности полимера на синерезис латексных гелей // Колл. Ж.,
1972, т 34, №6, с. 928-93156.	Лазарева Л.А., Трофимович Д.П., Мазина Г.Р., О.Ф. Беляев О.Ф. Исследование
процесса вызревания латексных смесей // Каучук и резина. 1972. № 6, с. 16-18.57.	Грубман Ю.В., Сандомирский Д.М., В.В. Черная В.В. Исследование синерезиса
гелей из бутадиен-нитрильного латекса // Колл. Ж., 1969, т 31, № 6, с. 814-816.58.	Грубман Ю.В., Мазина Г.Р., Панич P.M. Исследование синерезиса гелей из дис¬
персий бутилкаучука // Колл. Ж., 1972, т 34, № 1, с. 22-25.59.	Грубман Ю.В., Шепелев М.И., Сандомирский Д.М., В.В. Черная В.В. Синерезис
латексных гелей. Проблемы синтеза, исследования свойств и переработки латек¬
сов. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1971, с. 112-118.60.	T.D. Pendle., NR.Technol., 1974, N 5, p. 21-28.61.	Майзелис Б.А., Воеводский B.C., Грубман Ю.В., В.В. Черная В.В. Применение
электроосмоса для интенсификации процесса синерезиса латексных гелей // Кау¬
чук и резина. 1969. № 3, с. 45.62.	Коваленко Г.А., Грубман Ю.В., Филимонова А.М., Майзелис Б.А. Исследование
некоторых закономерностей процесса электроосмотического синерезиса гелей
хлоропренового латекса// Каучук и резина. 1974. № 1, с. 27-28.63.	Шепелев М.И., Трофимович Д.П., Сандомирский Д.М., Майзелис Б.А. Исследова¬
ние свойств гелей из хлоропренового латекса Л-7 // Каучук и резина. 1963. № 8,
с. 27-31.64.	Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968, с. 90-91.65.	А.с. СССР 454213. Способ сушки гелей // Бюлл. Изобретений. 1974. № 47.66.	Догадкин Б.А., Шершнев В.А. Вулканизация каучуков в присутствии органиче¬
ских ускорителей // Успехи химии, 1961, т 30, № 8, с. 1013-1049.67.	Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В.А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1981,
с. 209-344.68.	Донцов А.А., Тарасова З.Н., В.А. Шершнев В.А. Некоторые новые представления
о процессе (сшивания) вулканизации эластомеров // Колл. Ж., 1973, т 35, № 2,
с. 211-225.69.	Донцов А.А. Процессы структурирования эластомеров. М.: Химия, 1978.70.	Вулканизация эластомеров / Под ред. Г. А л л и г е р а. М.: Химия, 1967.71.	A.D.T. Gorton, T.D. Pendle, N.R. Technology, 1976, v. 7, № 4, p. 77-81.72.	A.D.T. Gorton, Polymer Latex, London, 1978, p. 11/1/ - 11/9/.73.	A.D.T. Gorton, N.R. Technology, 1979, v.10, № 11, p. 9-21.74.	P.J. Murray, N.R. Technology, 1982, v.13, № 2, p. 31-32,159
75.	Лебедев А.А., Фермор Н.А., Минц С.М., Захарченко П.И. Вулканизация синтети¬
ческих латексов // Каучук и резина. 1958. № 5, с. 3-9.76.	Лазарева Л.А., Трофимович Д.П., Мазина Г.Р. Влияние процесса вызревани^ сме¬
сей на основе дисперсий каучука СКИ-3 и бутилкаучука на свойства гелей и пле¬
нок// Каучук и резина. 1977. № 5, с. 24-26.77.	Геллер Т.И., Устинова З.М., Фодиман Н.М. Некоторые особенности вулканизации
каучуков в виде латексов // Колл. Ж., 1965, т 27, № 5, с. 773-779.78.	N.C.H. Humphreys, W.S. Wake, Rubber Chem. and Technol., 1950, v. 23, N 4, p. 847-865.79.	A.D.T. Gorton, T.D. Pendle, N.R. Technology, 1981, v.12, p. 21.80.	Черная В.В., Штейнберг С.А., Грубман Ю.В., М.И. Шепелев М.И. О структуре
вулканизованных латексных пленок// ДАН СССР, 1971, т 197, № 1, с. 112-114.81.	Штейнберг С.А., Черная В.В., Шепелев М.И. Некоторые особенности вулканиза¬
ции латексных пленок. Тр. междунар. конф. по каучуку и резине “Полимер-71”.
Варна, 1971, с. 124-126.82.	Елисеева В.И. Топохимия сшивания и механическое поведение латексных поли¬
меров, содержащих гидрофильные и гидрофобные функциональные группы. Сб.
"Получение латексов и модификация их свойств". Тр. V Всесоюзной латексной
конференции. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1977, с. 124-132.83.	Тарасова З.Н., Ходжаева И.Д., Инсарова Г.В. Влияние поверхностно-активных
веществ на процесс вулканизации пленок из водных дисперсий изопреновых кау¬
чуков и резиновых смесей на их основе // Каучук и резина. 1975. № 6, с. 16-19.84.	Ходжаева И.Д., Устинова З.М., Тарасова З.Н. О структуре пленок, полученных из
водных дисперсий изопреновых каучуков // Колл. Ж., 1976, т 38, № 2, с. 403-406.85.	Аваков\С.А., Тарасова З.Н., Ходжаева И.Д. Исследование вулканизации, структу¬
ры и своиЬтв пленок из водной дисперсии СКИ-3. Сб. "Новые синтетические ла¬
тексы и теоретические основы процессов латексной технологии". Материалы IV
Всесоюзной латексной конференции. М., 1975, с. 336-371.86.	Тарасова З.Н., Ходжаева И.Д. Неоторые аспекты вулканизации латексных пленок.
Кн. "Получение латексов и модификация их свойств". Труды V Всесоюзной ла¬
тексной конференции. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1977, с. 133-137.87.	Казачинская Н.О. Исследование особенностей водной вулканизации, пленок из
цис-полиизопренового латекса: дисс. на соискание уч. степ. канд. хим. наук, М.:
изд-во МИТХТ, 1978.88.	Штейнберг С.А., Кузнецов В.Л., Миркима Р.И. Модификация свойств пленок,
полученных ионным отложением из бутадиен-стирольного карбоксилатного ла¬
текса путем вулканизации полимера в водной фазе. Химическая модификация эла¬
стомеров и латексов. М.: изд-во ЦНИМТЭнефтехим, 1983, с. 80-86.89.	Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Хи¬
мия, 1983.90.	J.J. Biherman, Foam, Sping-Verlag, New-Jork, 1973.91.	А.с. СССР 395757. Способ определения кратности латексной пены // Бюлл. Изо¬
бретений. 1973. № 35.92.	Терейковский В.Н., Мазина Г.Р., Горелик Е.А., Трофимович Д.П. Определение ус¬
тойчивости латексных пен. Производство шин // РТИ и АТИ, 1971, № 12, с. 20-21.93.	De Vries, Rubber Chem. and Technol., 1958, v. 31, N5, p. 1142-1205.94.	Горелик E.A. Исследование свойств латексных пен: дисс. на соискание уч. степ,
канд. хим. наук. М.: изд-во МИТХТ им. Ломоносова, 1971.95.	Трофимович Д.П. Разработка научных основ и обоснование параметров техноло¬
гического процесса изготовления изделий из пенорезины: дисс. на соиск. уч. степ,
д-ра техн. наук. М.: изд-во МИТХТ им. Ломоносова, 1981.160
96.	Горелик Е.А., Трофимович Д.П., Юрченко Л.А. Влияние загустителей латексов на
свойтсва пенорезины // Каучук и резина. 1978. № 1, с. 12-15.97.	Горелик Е.А., Панич P.M., Трофимович Д.П. Изменение вязкости латексных пен
при желатинировании кремнефтористым натрием // Колл. Ж., 1971, т 33, № 4,
с. 500-504.98.	Горелик Е.А., Панич P.M., Трофимович Д.П. Влияние окиси цинка на свойства
желатинирующихся латексных пен //Колл. Ж., 1971, т 33, №5, с. 661-665.99.	Горелик Е.А., Юрченко Л.А., Трофимович Д.П. Применение амина АНПО в каче¬
стве желатинирующего агента в латексных смесях для изготовления пенорезины //
Каучук и резина. 1979. № 2, с. 13-14.100.	Трапезников А.А., Зотова К.В. Структурно-механические свойства поверхностных
слоев в растворах сапонинов и образование из них двухсторонних пленок // Колл.
Ж., 1964, т 26, №2, с. 190-197.101.	Горелик Е.А., Терейковский В.Н., Трофимович Д.П. Образование проницаемой
структуры и свойства латексной губки // Колл. Ж., 1973, т 35, № 6, с. 1054-1057.102.	Мазина Г.Р., Горелик Е.А., Терейковский В.Н., Трофимович Д.П. Применение
метода определения электрического сопротивления для исследования кинетики
формирования структуры латексных пен // Колл. Ж., 1974, т 36, № 2, с. 376-379.161
Б.А. Майзелис, М.С. Силонова, Д.П. Трофимович, [ff-ff. ЧернаяIГлава 4. Производство резиновых изделий из
латексовНастоящая глава посвящена рассмотрению технологии производства трех
групп изделий: изделия из пенорезины; маканые изделия; изделия, получаемые
методом экструзии латексных композиций.4.1.	ПенорезинаПенорезина - это изотропный, эластичный пеноматериал с сообщающими¬
ся порами, основу твердой фазы которого составляет эластомер. Благодаря
высокой эластичности, прекрасным амортизационным свойствам, низкой
плотности пенорезина находит применение при изготовлении мягких элемен¬
тов мебели, матрацев, сидений автотранспорта, а также в ряде отраслей про¬
мышленности в качестве амортизаторов, теплозвукоизолирующих материалов.4.1.1.	Свойства пенорезины как конструкционного материалаВ условиях эксплуатации, в подавляющем большинстве случаев, изделия из
пенорезины испытывают деформацию сжатия.Поэтому наиболее важной характеристикой пенорезины является сопро¬
тивление сжатию. Этот показатель, при прочих равных условиях, определяет
грузонесущую способность изделий и их комфортабельность.Такие показатели пенорезины, как остаточная деформация в условиях ста¬
тического и динамического нагружения, устойчивость к старению определяют
долговечность изделий.При изготовлении изделий из пенорезины, а также при монтаже этих изде¬
лий они могут подвергаться значительному растяжению, результатом которого
может быть разрыв. В этих условиях существенное значение приобретают
прочностные свойства пенорезины.При использовании пенорезины в качестве теплоизолирующего материала оп¬
ределяющими становится теплофизические характеристики этого материала.При эксплуатации изделий в условиях низких температур определяющим
показателем является морозостойкость пенорезины.Поэтому для характеристики пенорезины как конструкционного материала
применяют совокупность нескольких показателей, перечень которых приведен
в табл. 4.1.В этой же таблице приведены возможные пределы изменения свойств пе¬
норезины, а также свойства конкурирующего с пенорезиной эластичного пе-
нополиуритана (ППУ).Сопоставление физико-механических свойств пенорезины и эластичного
ППУ показывает, что основное преимущество эластичного ППУ - более низкая162
Таблица 4.1Свойства пенорезины и эластичного ППУНаиме¬нованиепоказа¬теляЕдиницаизмере¬нияМетод определенияПределы изменения
свойствМетоды
испыта¬
ния в
соответ¬
ствии с
Между¬
народ¬
ными
стан¬
дартами
ISOДокументацияРоссииСущностьметодаПено¬резинаЭластич¬
ный ППУ1234561Кажу¬щаясяплот¬ностькг/м3ГОСТ 409-77,
Пластмассы
ячеистые и ре¬
зины губчатые.
Метод опреде¬
ления кажущей¬
ся плотностиОпределение
массы образца,
приходящейся
на единицу
объема50...25030...50ISO-845Сопро¬тивле¬ниесжатиюкН/м2,(кгс/см2)ГОСТ 20014-83,
Резина губчатая.
Метод опреде¬
ления сопро¬
тивления сжа¬
тиюОпределение
усилия для
сжатия образца
на заданную
(40%) величину
деформации3,0...50,0
(0,03...0,5)1,0. ..3,0
(0,01...0,03)—Твер¬достьН, (кгс)ГОСТ 24616-81,
Пластмассы
ячеистые и пе¬
норезины.
Метод опреде¬
ления твердостиОпределение
усилия вдавли¬
вания индентора
в виде диска ди¬
аметром 200 мм
на величину де¬
формации 40%30...240
(3...24)—ISO-2439Оста¬точноесжатиепристати¬ческомсжатии%ГОСТ 11722-78
Губчатая рези¬
на. Метод опре¬
деления оста¬
точного сжатияОпределяется
остаточное
сжатие после
выдержки об¬
разцов в сжа¬
том состоянии
при деформа¬
ции 50%, при
температуре
70°С в течение
22 ч и после¬
дующего их
восстановления4...1012...30ISO-1856163
Продолжение таблицы 4.11234561 7Оста¬
точное
сжатие
в дина¬
миче¬
ских ус¬
ловиях%ГОСТ 25640-83
Изделия из пе¬
норезины для
промышленно¬
го, сельскохо¬
зяйственного и
транспортного
машинострое¬
ния. Раздел
3.10.Определяется
остаточное
сжатие образ¬
цов после мно¬
гократного
(250000 цик¬
лов) сжатия на
50% с частотой
250 циклов в
минуту и по¬
следующего их
восстановления2...815...25ISO-3385Коэф¬
фициент
старе¬
ния по
сопро¬
тивле¬
нию
сжатию%\VvГОСТ 9.709-83Резина пористая. Метод уско¬
ренного испытания на стойкость
к термическому старению.
Образцы подвергают воздейст¬
вию температур 70°С или 100°С
в течение 96 или 72 часов и оп¬
ределяют их стойкость по изме¬
нению сопротивления сжатиюот -20 до
+30 (ста¬
рение при
100°С в те¬
чение 72 ч)—ISO-2440Проч¬ностьприрастя¬жениикН/м2,(кгс/см2)ГОСТ 11721-72
Резина губча¬
тая. Метод оп¬
ределения упру-
го-прочностных
свойств при
растяженииОпределяется
сила и удлине¬
ние образцов в
момент разрыва
при растяжении
образцов с по¬
стоянной ско¬
ростью30...150
(0,3... 1,5)150...180
(1,5.-1,8)ISO-1798Относи¬
тельное
удлине¬
ние при
разрыве%130...350200...300—Коэф¬
фициент
морозо¬
стойко¬
сти при
минус
40°СБезраз¬мернаявеличинаГОСТ 12967-67
Резина губча¬
тая. Метод оп¬
ределения ко¬
эффициента мо¬
розостойкостиОпределяется
изменение де¬
формации об¬
разца под опре¬
деленной сжи¬
мающей на¬
грузкой после
экспозиции при
минусовой
температуре0,5...1,0——плотность и, следовательно, меньшая по сравнению с пенорезиной стоимость
сырья на единицу объема.Однако при указанной плотности полиуретан имеет, из-за низкого сопротив¬
ления сжатию, низкую грузонесущую способность, а из-за больших остаточных164
деформаций в условиях статиче¬
ского и динамического сжатия
существенно меньшую долговеч¬
ность, чем пенорезина (8... 12 лет,
против 15...20 лет).Существенным преимущест¬
вом пенорезины являются не¬
значительные гистерезисные
потери (рис.4.1), высокая эла¬
стичность и равномерная де¬
формация сжатия при увеличе¬
нии нагрузки.При деформации сжатая эла¬
стичного ППУ наблюдается, так
называемый, “провал”, когда де¬
формация происходит без дополни¬
тельного увеличения усилия сжа¬
тия, что отрицательно сказывается
на комфортабельности изделий.Производство ППУ связано
с применением токсичных
сырьевых материалов. При го¬
рении ППУ выделяются ток¬
сичные, отравляющие вещества (цианистые соединения).Несмотря на конкуренцию между пенорезиной и эластичным ППУ считает¬
ся, тем не менее, что они дополняют друг друга и при выборе того или иного
материала сопоставляются, с одной стороны, стоимость изделий и долговеч¬
ность изделий, их комфортабельность и экологическая безопасность - с другой.В технический литературе, посвященной изучению факторов, влияющих на
свойства пенорезины, можно условно выделить две группы работ.Первая группа посвящена поискам рецептурных и технологических решений,
направленных на улучшение физико-механических показателей пенорезины.В этих работах приводятся многочисленные рекомендации по увеличению
сопротивления сжатию пенорезины и её прочностных свойств как за счет из¬
менения твердой фазы пенорезины (выбор свойств полимера латекса, рецепту¬
ры латексных композиций), так и за счет “улучшения” структуры пенорезины
(выбор коллоидных свойств латекса, вспенивающих и желатинирующих аген¬
тов, условий желатинирования и вулканизации), хотя в понятие “хорошей”
структуры вкладывался, как правило, недостаточно четкий смысл (мелкопо¬
ристая, равномерная, бездефектная) без какой-либо количественной оценки.
Эти данные достаточно подробно обобщены в работах [1...4].Во второй группе работ [5... 14] авторы на основе анализа и обобщения
экспериментальных данных предпринимали попытки в более общей формеРис. 4.1. Гистерезисные петли при сжатии пено¬
резины (1) и эластичного пенополиуритана (2)165
оценить влияние структуры и свойств материала твердой фазы пенорезины на
её физико-механические свойства.В работах [5, 6] предложено уравнение, связывающее сопротивление сжа¬
тию пенорезины с плотностью пенорезины:Здесь h - сопротивление сжатию, фунт/кв. дюйм; Р - параметр, кв. дюйм/фунт;где уf - плотность пенорезины, фунт/куб. дюйм; уг - плотность резиновой
пленки стенки ячейки, фунт/куб. дюйм.Для пенорезины из натурального латекса параметр Р, вычисленный на ос¬
нове экспериментальных данных, составил 10-10"3. Автор отмечает, что пара¬
метр Р зависит от типа латекса и применяемой рецептуры и может изменяться
в пределах (6...12)-10'3.В этой же работе приводятся данные, указывающие, что с увеличением
диаметра ячеек сопротивление сжатию пенорезины увеличивается, причем
более значительно с увеличением плотности пенорезины. В работе [11] пред¬
ложено уравнение для расчета сопротивления сжатию пенорезины из нату-
ральноГалатекса:где h - сопротивление сжатию при заданной величине деформации; К - коэф¬
фициент, зависящий от модуля твердой фазы и степени сжатия (при изменении
степени сжатия от 10 до 50%, коэффициент Л" изменяется от 10,8 до 23,2); п -
коэффициент, зависящий от структуры пенорезины, и с изменением степени
сжатия изменяется от 2,7 до 2,4.Изменение рецептуры пенорезины ведет к изменению численных значений
коэффициентов пн К.В работах [12... 14] был осуществлен теоретический расчет модели струк¬
туры пенорезины. Модель представляла собой трехмерную сетку, состоящую
из большого числа тонких нитей, соединенных в некотором недеформируемом
объеме. Была рассмотрена деформация сетки в условиях сжатия с учетом про¬
дольного изгиба нитей. Авторами предложено расчетное уравнение для опре¬
деления сжимающего усилия пенорезины:где Е - модуль Юнга монолитной резины; р - параметр, связанный с плотно¬
стью пенорезины (уj) уравнениемР.ЕРШ
(1+(3)2 ’166
f(k) - функция сближения концов нити в модели пенорезины, исходная длина
которой /о, а длина после деформации - I.Сложность использования уравнения состоит в том, что значение функции
f(X) необходимо первоначально определять из экспериментальных данных, а
её значение изменяется с изменением типа латекса и рецептуры пенорезины.В работе [12] предложено уравнение для расчета энергии разрыва пенома-
териалов:где Ef- энергия разрыва пенорезины при растяжении; у/•- плотность пенорези¬
ны; Е - энергия разрыва монолитной пленки; /0 - длина недеформированной
нити в теоретической модели пенорезины; z - глубина трещины раздира (по-
видимому, в реальной пенорезине максимальный размер пор).Отношение — косвенно характеризует неоднородность пористой структу¬ры, с увеличением z неоднородность увеличивается. Сами авторы указывают,
что уравнение лишь качественно показывает связь между энергией разрыва
пенорезины, с одной стороны, и свойствами пленки составляющей стенки
ячейки и структурой пенорезины с другой. Расчетные же и экспериментальные
данные хотя и одного порядка, но различаются в несколько раз.В работах [7... 10] в качестве показателей, характеризующих структуру пе¬
норезины, наряду с кажущейся плотностью, зависящей от соотношения в пе¬
норезине твердой фазы и воздуха, среднего размера ячеек и их распределения
по размерам, количества, открытых и закрытых пор, был предложен количест¬
венный показатель “коэффициент структуры”.Последний в суммарном виде характеризует степень дефектности структу¬
ры пенорезины и численно равен отношению предела прочности при разрыве
пенорезины, рассчитанного на площадь сечения, занятую твердой фазой, к пре¬
делу прочности при разрыве монолитной резиновой пленки того же состава:где К - коэффициент структуры; Oj - прочность при разрыве пенорезины, рас¬
считанная на площадь поперечного сечения занятую твердой фазой; ар - проч¬
ность при разрыве материала монолитной резиновой пленки того же состава.
Величина сть расчитывается по формуле:где ап - прочность пенорезины; у„ - плотность пенорезины; ур - плотность ма¬
териала монолитной пленки.’ -Ык7 3-4 zо.167
Чем выше коэффициент структуры, тем меньше дефектов имеет структура
пенорезины.Однако, значение К принципиально не может быть равно единице? так как
микродефекты заложены в самой структуре пенорезины, имеющей до 95%
сообщающихся пор.Учитывая, что основной вид деформации стенок ячеек при её сжатии явля¬
ется изгиб [12... 14], в качестве показателя, ответственного за сопротивление
сжатию пенорезины была выбрана [9, 10] жесткость при изгибе материала сте¬
нок ячеек, а показателя, ответственного за прочностные свойства пенорезины, -
прочность материала стенок ячеек. Представленные на рисунках 4.2...4.4 дан¬
ные показывают, что существенное влияние на сопротивление сжатию пеноре¬
зины оказывают её плотность и жесткость при изгибе материала пленок стенок
ячеек. Увеличение среднего диаметра ячеек хотя и приводит к некоторому
увеличению сопротивления сжатию пенорезины, вклад этого параметра струк¬
туры пенорезины несущественен.Прочность пенорезины при растяжении (рисунки 4.5 и 4.6) существенно
зависит от прочности при растяжении материала стенок ячеек и плотности
пенорезины. При этом рост прочности пенорезины при растяжении с увеличе¬
нием плотности наблюдается только до значений плотности 170... 180 кг/м3.
При этих и более высоких значениях плотности пенорезины рост прочности
при растяжении пенорезины с увеличением прочности материала стенок ячеек
прекращается.Рис. 4.2. Зависимость сопротивления сжа¬
тию пенорезины от кажущейся плотности
(средний размер ячеек 0,12...0,16 мм).
Жесткость резиновых пленок стенок яче¬
ек, Н: 1 -0,20; 2-0,18; 3-0,10; 4-0,08Рис. 4.3. Зависимость сопротивления сжа¬
тию пенорезины от жесткости резиновых
пленок стенок ячеек. Кажущаяся плот¬
ность, кг/м3: 1 - 210; 2 - 190; 3 - 120; 4 -
90; 5-80168
Средний диаметр
ячеек, d- 103мРис. 4.4. Зависимость сопротивления сжатию пенорезины (композиция на основе нату¬
рального и бутадиен-стирольного латексов, взятых в соотношении 50:50) от среднего
диаметра ячеек. Кажущаяся плотность, кг/м3: 1 - 130; 2 - 120; 3 - 110; 4 - 100; 5 - 900,120,100,080,060,040,02Прочность при разрыве
пенорезины, МПа-Л—г•—4'Т> —^•2И1*10	20	30	40Прочность при разрыве
резины, МПаРис. 4.5. Зависимость прочности при рас¬
тяжении пенорезины от прочности мате¬
риала стенок ячеек. Кажущаяся плот¬
ность, кг/м3: 1 - 90; 2 - 100; 3 - 110; 4 —
130; 5- 170; 6- 180...210На относительное удлинение пе¬
норезины оказывает существенное
влияние относительное удлинение
материала стенок ячеек (рис. 4.7).
Плотность пенорезины на её относи¬
тельное удлинение при разрыве прак¬
тически не влияет (рис. 4.8).Прочность и относительное удли¬
нение при растяжении пенорезиныРис. 4.6. Зависимость прочности при
растяжении пенорезины от ее кажуще¬
йся плотности (средний диаметр ячеек
0,12...0,16 мм): 1 - пенорезина из нату¬
рального латекса; 2 - пенорезина из ком¬
позиции на основе натурального и бута-
диен-стирольного латексов, взятых в со¬
отношении 50:50; 3 - пенорезина из ком¬
позиции на основе натурального и бута¬
диен-стирольного латексов, взятых в со¬
отношении 25:75существенно зависят от коэффициента структуры (рис. 4.9).Увеличение среднего диаметра ячеек в пределах до 0,2 мм, хотя и приво¬
дит к некоторому снижению прочности и относительного удлинения при169
3002001000Относительное удлинение
пенорезины, %,х4200 400600 800 1000
Относительное удлинение
резины, %Относительное400удлинение пенорезины, %\, ••Р *1200	ft1—-* # •#2“1•• •* ' Jз'• •100100150200Кажущаяся
плотность, кг/м3Рис. 4.7. Зависимость относительного
удлинения при разрыве пенорезины от
относительного удлинения материала
стенок ячеек: • - кажущаяся плотность
210 кг/м3; о - кажущаяся плотность
170 кг/м3; ■ - кажущаяся плотность
130 кг/м3; ▲ - кажущаяся плотность
120 кг/м3;\п - кажущаяся плотность
90 кг/м3 44Прочность при
разрыве, кН/м2Рис. 4.8. Зависимость относительного уд¬
линения при разрыве пенорезины от ее
кажущейся плотности. Средний диаметр
ячеек 0,12...0,16 мм: 1 - пенорезина из
натурального латекса; 2 - пенорезина из
натурального и бутадиен-стирольного ла¬
тексов, взятых в соотношении 50:50; 3 -
пенорезина из натурального, бутадиен-
стирольного, и стирол-бутадиенового ла¬
тексов, взятых в соотношении 35:60:5растяжении пенорезины, влияние это¬
го параметра структуры пенорезины
несущественно (рисунки 4.10 и 4.11).
По-видимому, влияние среднего диа¬
метра ячеек косвенно учтено в значе¬
нии коэффициента структуры.Установлено, что сам коэффициент
структуры уменьшается с увеличени¬
ем прочности при растяжении мате¬
риала стенок ячеек пенорезины и уве¬
личения плотности пенорезины сверх170...180 кг/м3 (рисунки 4.12 и 4.13).
Данное явление связано с особенно¬
стями формирования в пенорезине
структуры с сообщающимися порами.
Ранее в разделе 3.6 было показано,
что с увеличением прочности материала стенок ячеек, формирование структу¬
ры с сообщающимися порами происходит с меньшей скоростью и характери¬
зуется неравномерностью разрывов стенок ячеек. Последнее приводит к обра¬
зованию дефектов в структуре пенорезины и, как следствие, обусловливает
уменьшение коэффициента структуры.Относи¬тельное40 Uудлине- 80ние, %300602004010020/-"1у*^2У2 3 4 5
	К-102Рис. 4.9. Зависимость прочностных
свойств пенорезины от коэффициента
структуры. Кажущаяся плотность - 130
кг/м3: 1 - прочность при растяжении; 2 -
относительное удлинение при разрыве170
Прочность лриразрыве, кН/м2• 1—»ф••■“1• 1
ii♦ ♦--3-•2"Т Ч 4.*\ Л I I. :0,10	0,15	0,20Средний диаметр
ячеек, <1-103 мРис. 4.10. Зависимость прочности при
растяжении пенорезины от среднего диа¬
метра ячеек. Пенорезина из композиции
на основе натурального и бутадиен-
стирольного латексов, взятых в соотно¬
шении 50:50. Кажущаяся плотность, кг/м3:
1-90; 2-110; 3-130300Относительное
удлинение
пенорезины, %200■1000,(■ '	350,100,150,20Средний диаметр
ячеек, d-103 мРис. 4.11. Зависимость относительного
удлинения пенорезины от среднего диа¬
метра ячеек: ■ - кажущаяся плотность, 110
кг/м3; • - кажущаяся плотность, 130 кг/м3структуры пенорезины от прочности при
растяжении резиновой пленки, состав¬
ляющей стенки ячеекС этих позиций объясняется и влия¬
ние кажущейся плотности пенорезины
на коэффициент структуры. Начиная с
определенного значения кажущейся
плотности (170... 180 кг/м3), пленки
между ячейками становятся слишком
толстыми, что в условиях формиро¬
вания структуры с сообщающимися8,06,04,0Коэффициент
структуры, К■ 102•♦• ♦—S\♦—г	—Ч—^\250100150200 250
Кажущаяся
плотность, кг/м3Рис. 4.13. Зависимость коэффициента
структуры пенорезины от ее кажущейся
плотности: 1 - пенорезина из натурально¬
го латекса; 2 - пенорезина из натурально¬
го и бутадиен-стирольного латексов, взя¬
тых в соотношении 50:50; 3 - пенорезинаиз бутадиен-стирольного латексапорами увеличивает вероятность неравномерного, грубого разрушения струк¬
туры и образования опасных дефектов.Данные, представленные на рисунках 4.12 и 4.13, объясняют причину пре¬
кращения роста, прочности при растяжении пенорезины с увеличением её171
плотности (рис. 4.6) и отсутствие зависимости прочности при растяжении пе¬
норезины от прочности материала стенок ячеек при высоких значениях плот¬
ности (рис. 4.5).	’Таким образом, увеличение прочности материала стенок ячеек, наряду с
положительным влиянием на прочность пенорезины, может оказать отрица¬
тельное воздействие на структуру пенорезины, а, следовательно, и на её физи¬
ко-механические свойства. Конечный результат будет определяться тем, какой
из факторов окажется превалирующим.Данные, представленные на рис. 4.4...4.13, позволили вывести методом мно¬
жественной корреляции нескольких переменных, с учетом значимости каждой
переменной, уравнения для расчета сопротивления сжатию, прочности и отно¬
сительного удлинения при растяжении пенорезины:Н= 0,418у + 148/z - 46,7,
ст„ = 0,03у + 2,3а0 + 18,ЗК-102 - 54,8,
е„ = 0,451ер + 17,0-АГ-Ю2 - 197,
где Н, а„, б„ - сопротивление сжатию, кН/м2, прочность при растяжении, кН/м2,
относительное удлинение при разрыве пенорезины, %, соответственно; у -кажущаяся плотность пенорези¬
ны, кг/м3; h - жесткость мате¬
риала стенок ячеек, Н; а0 - проч¬
ность при растяжении материала
стенок ячеек, мПа; Ер - относи¬
тельное удлинение при разрыве
материала стенок ячеек, %; К -
коэффициент структуры.Уравнения могут быть ис¬
пользованы для прогнозирования
свойств пенорезины с плотно¬
стью от 80 до 170 кг/м3, а также
для определения свойств мате¬
риала стенок ячеек, обеспечи¬
вающих получение пенорезины с
заданными характеристиками.Определяющее влияние на
коэффициент теплопроводности
и объемную теплоёмкость ока¬
зывает кажущаяся плотность
пенорезины. Теплофизические
характеристики пенорезины в
диапазоне кажущейся плотно¬
сти от 80 до 250 кг/м3 не зависят
от типа латекса, применяемого
для изготовления пенорезины
(рис. 4.14).7,0(3)1,2(2)0,12(1)/’6,01,00,10/XX /ГУ •5,00,80,08i*г ;Г~12•4,00,60,06♦■• >3,00,40,042,00,20,02/100150200 250
Кажущаяся
плотность, кг/м3Рис. 4.14. Зависимость теплофизических свойств
пенорезины от ее кажущейся плотности: 1 - теп¬
лопроводность, Вт/м-К; 2 - температуропровод¬
ность, (м2/с)Т07; 3 - объемная теплоемкость,
(кДж/м3-К)Т0‘2; х - пенорезина из натурального
латекса; • - пенорезина из бутадиен-стирольного
латекса; ■ - пенорезина из бутадиен-нитриль¬
ного латекса172
В отличие от сопротивления сжатию и прочностных характеристик, такие
показатели как остаточная деформация в условиях статических и динамиче¬
ских нагрузок, коэффициент старения пенорезины, практически, не зависят от
параметров её структуры и определяются типом полимера латекса, применяе¬
мой рецептурой композиции, степенью вулканизации пенорезины.4.1.2.	Конструкция изделий из пенорезиныСвойства изделий из пенорезины зависят не только от свойств собственно
пенорезины, но и от конструкции изделий.Конструкция формовых изделий из пенорезины предусматривает, как пра¬
вило,.наличие полостей (рис. 4.15), которые образуются за счет металлических
стержней в формовой оснастке.Конструкция формовых изделий с полостями экономически более целесо¬
образна, так как приводит к уменьшению веса изделий и уменьшению расхода
сырья.Кроме того, металлические стержни в формовой оснастке улучшают усло¬
вия теплопередачи при желатинировании и вулканизации пены в формах.Методы расчета конструкции изделий из пенорезины основаны на сравне¬
нии сопротивления сжатию изделий с полостями и пластин из пенорезины без
полостей [15].Суть методов состоит в определении, так называемого, коэффициента гру-
зонесущей способности (N), численно равного отношению сопротивления
сжатию изделия с полостями (//изд.) к сопротивлению сжатию пластины из
пенорезины без полостей (#пл.)-чhк1^Siy)"уL11}1!Г
1 1
1 |1 /> 1л X
1 М 1 /'t 1 1 1 \ / \1 / \_l \ / 1<3<ЕСпрег д )еЗ© £^7L^S(y}ф->© £д j©рРис. 4.15. Варианты полостей в изделиях из пенорезины и их рас¬
положение173
Характеризуя суммарное влияние полостей на сопротивление сжатию из¬
делия, независимо от других характеристик, величина этого отношенм зави¬
сит от конструктивных параметров изделия: диаметра полостей (d), их распо¬
ложения, расстояния между вертикальными осями полостей (Д), высоты по¬
лости (hP), высоты изделия (/г), толщины слоя пенорезины над полостью (/г0).В качестве дополнительной характеристики определяется, так называемый,
коэффициент объема (v), численно равный отношению объема, занимаемого в
изделии пенорезиной к общему объему изделий.Коэффициент объема (v) зависит от тех же конструктивных параметров из¬
делий, что и коэффициент объема (7V).Формулы для расчета коэффициентов грузонесущей способности и коэф¬
фициентов объема изделий с полостями представлены в табл. 4.2. Задача рас¬
чета состоит в определении таких конструктивных параметров изделий, при
которых при минимальном значении (v) возможно получить максимальное
значение (N).Таблица 4.2Формулы для расчета коэффициентов грузонесущей способности (7V) и
объема (v) изделий с полостями различной формы [15ФормаполостиNCKизделия со сквоз¬
ными/полостями(Л0 = 0)Nизделий,
имеющих
слой пе¬
норезины
над поло¬
стью
(hp > 0)VCKизделий
со сквоз¬
ными по¬
лостями(*о = 0)Vизделий,
имеющих
слой пе¬
норезины
над поло¬
стью
(ho > 0)Обозначения
в формулахЦилиндр1 -а2Цилиндр,
оканчи¬
вающий¬
ся полу-
сферойJ£^g_aL_,]+I[ а М-а‘Конус2аIn1+а1-а1-3Полуэл-липсоидaVl-a2пarctgх +1\11-аNr- + х1 зах + \Парабо¬лоида*1п-1-а21_ 2d - диаметр полостей;
Д - расстояние между
вертикальными осями
полостей;hp - высота полости;
ho - высота слоя пено¬
резины над полостью;для изделий,2Ду которых вертикаль¬
ные оси полостей рас¬
положены в вершинах
квадрата;п d для изде-2л/з Длий, у которых верти¬
кальные оси полостей
расположены в верши¬
нах треугольника;а =174
При выводе расчетных зависимостей, представленных в табл. 4.2, авторы
сделали три основных допущения:•	деформация рассматривалась как деформация чистого сжатия, другой
вид деформации отсутствует;•	модуль упругости материала при сжатии - величина постоянная и не за¬
висит от величины деформации;•	изменение сечений полостей в изделии при деформации не происходит.Результаты экспериментальной проверки расчетных зависимостей, пред¬
ставленных в табл. 4.2, и границы их применения, а также данные о возмож¬
ных и целесообразных пределах варьирования конструктивных параметров
изделий приведены в работе [10].При деформации сжатия на величину до 40% первоначальной высоты изде¬
лия расчетные и экспериментальные значения коэффициента грузонесущей спо¬
собности (N) отличаются незначительно. При деформации, превышающей 40%
первоначальной высоты изделия, не соблюдается допущение о постоянстве
модуля упругости пенорезины, а деформация не может рассматриваться как
деформация чистого сжатия. Происходят изгиб ребер между полостями и су¬
щественное изменение сечений полостей.Экспериментально подтверждены выводы теоретического расчета о том,
что экономически более целесообразной является форма полостей в виде ци¬
линдра (рис. 4.16).Значение коэффициента объема (v) не должно быть ниже 0,6. Уменьшение
значения коэффициента объема
ниже 0,6 за счет увеличения от-td ^ношения ("д ) диаметра полостейк расстоянию между вертикаль¬
ными осями полостей приводит к
потере устойчивости изделия,
ребра между полостями подвер¬
гаются изгибу и излому, что при¬
водит в условиях многократных
деформаций к их разрушению.Сопоставление значений N и v
позволило установить, что при¬
менение слоя пенорезины над
полостью экономически не оправ¬
дано, так как при равном значе¬
нии коэффициента грузонесущей
способности, увеличение ho при¬
водит к увеличению коэффициен¬
та объема. Однако его примене¬
ние диктуется технологическимиРис. 4.16. Зависимость коэффициента грузоне¬
сущей способности (Л/) от коэффициента объе¬
ма (v) изделий с полостями различной формы:
• - конус; о - параболоид; ■ - полуэлипсоид;
▲ - цилиндр, заканчивающийся полусферой;
□ - цилиндр175
соображениями при изготовлении изделия, а также необходимостью исклю¬
чить разрушение изделия нагрузкой, сосредоточенной на малой площади.Метод расчета конструкции формовых изделий из пенорезины позволяет
решать следующие практические задачи:•	определить конструктивные параметры изделия при заданном значении
сопротивления сжатию изделия и известном значении сопротивления сжатию
пенорезины;•	определить сопротивление сжатию изделия при заданных конструктив¬
ных параметрах изделия и известной величине сопротивления сжатию пеноре¬
зины;•	определить сопротивление сжатию пенорезины при известных конструк¬
тивных параметрах изделия и заданном значении сопротивления сжатию изделия.Отдельную группу формовых изделий из пенорезины составляют, так на¬
зываемые, малогабаритные изделия: игрушки, сувениры, различные виды
амортизаторов и уплотнителей, элементы специальной рабочей одежды и др.Конструкцию этих изделий, как правило, определяет потребитель.Общим для этих изделий являются сравнительно небольшие объемы произ¬
водства (считая по расходу латекса) при значительном разнообразии конструк¬
ции изделий и требований, предъявляемых к пенорезине. Последнее приводит к
необходимости применения различных рецептур латексных композиций.В этих условиях, учитывая разнообразие формовой оснастки и применяе¬
мых рецептур латексных композиций при относительно небольших объемах
производства, на предприятиях, выпускающих пенорезину, организуются спе¬
циальные участки для выпуска малогабаритных изделий, оснащенные специ¬
альным оборудованием (разделы 4.1.3.1.2 и 4.1.3.1.3).Кроме формовых изделий из пенорезины широкое применение получила
пенорезина, изготавливаемая неформовым методом.Неформовая пенорезина изготавливается в виде непрерывной пластины,
как правило, шириной до 1,5 м и толщиной от 3 до 40 мм. Кажущаяся плот¬
ность пенорезины, изготовленной неформовым методом, лежит в пределах100... 140 кг/м3.Пластина из неформовой пенорезины используется в мебельной промыш¬
ленности в качестве мягких элементов мебели, настилов сидений в вагонах
железнодорожного транспорта и метрополитена, в обувной промышленности в
виде стелек и других мягких элементов обуви, в ковровом производстве при
изготовлении ковров на губчатой подложке (см. глава 5, раздел 5.1.1.3), а так¬
же в качестве тепло- и звукоизоляционного материала.4.1.3.	Технология изготовления изделий из пенорезиныВ мировой практике существуют два основных способа изготовления изде¬
лий из пенорезины: способ Данлоп [1, с. 75...89; 2, с. 591...621; 3, с. 209...215]
и способ Талалая [1, с. 89...95; 3, с. 215...219].Эти два способа отличаются способами получения пены и методами её от¬
верждения.
Способ Данлоп предусматривает вспенивание латексной композиции, со¬
держащей поверхностно-активные вещества и вулканизующую группу, путем
диспергирования воздуха в латексной композиции. Кратность пены обычно
лежит в пределах 3...10. В конце механического вспенивания в пену вводят
агент, вызывающий фиксирование и отверждение пены за счет желатинирова¬
ния латексной композиции.Желатинирование пены и последующая вулканизация полимера пенистого
геля осуществляется при тепловой обработке.Второй способ получения пенорезины, так называемый процесс Талалая,
прошел в своем развитии два этапа.Первоначально вспенивание латексной композиции осуществлялось хими¬
ческим методом за счет газов, выделяющихся при разложении перекиси водо¬
рода в присутствии фермента - каталазы. Желатинирование пены осуществля¬
лось пропусканием углекислого газа через замороженную пену. В дальнейшем
способ вспенивания был изменен. Современный процесс по методу Талалая
предусматривает механическое вспенивание латексной композиции до не¬
большой кратности (2...3) и подачу пены в форму, где она подвергается рас¬
ширению под вакуумом и заполняет весь объем формы. Затем пену заморажи¬
вают и подвергают желатинированию пропусканием углекислого газа. Отвер¬
жденную пену нагревают и вулканизуют.Начальные стадии технологического процесса получения пенорезины (при¬
готовление растворов, эмульсий, дисперсий; изготовление латексной компози¬
ции), а также конечные стадии процесса (промывка, сушка) по методу Данлоп
и Талалая принципиально не отличаются, хотя и могут реализовываться с
применением различного оборудования.Каждый из описанных способов имеет свои преимущества и недостатки.Способ Данлоп требует меньших капитальных и эксплуатационных затрат,
прост в эксплуатации и допускает возможность широкого варьирования ассор¬
тимента изделий.Основное преимущество способа Талалая состоит в возможности получе¬
ния пенорезины со значительно меньшей плотностью, чем при изготовлении
пенорезины по методу Данлоп (50...70 кг/м3 против 80... 100 кг/м3). Это обу¬
словливает его высокую эффективность, позволяющую быстро окупить более
значительные капитальные затраты.Наряду с основными способами производства изделий из пенорезины по
методу Данлоп и Талалая, существует ряд технологических процессов, авторы
которых претендуют на создание якобы новых способов изготовления пеноре¬
зины. Однако большинство из этих процессов принципиальных различий от
способов Данлоп и Талалая не имеют и отличаются различными вариантами
аппаратурного оформления, применяемой рецептурой, технологическими ре¬
жимами отдельных стадий процесса, степенью механизации и автоматизации.4.1.3.1. Производство пенорезины по способу ДанлопПроизводство пенорезины по способу Данлоп включает в себя следующие
стадии технологического процесса:177
•	приготовление латексных композиций и их “вызревание”;•	вспенивание латексных композиций и введение желатинирующего агента;•	желатинирование пены;	*•	вулканизация полимера зажелатинированной пены;•	промывка изделий;•	сушка изделий.4.1.3.	И. Приготовление латексных композицийПри многотоннажном производстве изделий из пенорезины (изделия для
мебельной промышленности, транспорта, ковры на подложке из пенорезины)
используются бутадиен-стирольные латексы, как правило, “холодной” поли¬
меризации; натуральные латексы, а также композиции на основе комбинаций
этих латексов.Характерные показатели бутадиен-стирольных латексов, применяемых в
производстве пенорезины, приведены в табл. 4.3.Таблица 4.3Характерные показатели бутадиен-стирольных латексов, применяемых в
производстве пенорезиныНаименование показателяЕдиницаизмеренияЗначение показателейСодержание^ полимере связанного стирола%25...30Содержание уЪшивающего высокости-
ролъного латекса, введенного в основной
латекс при агломерации частиц%0...15Твердость полимера по ДефоН30... 50Вязкость полимера по Муни100...140Тип эмульгатораКак правило, мыла
жирных кислотСодержание сухого вещества%Не ниже 62Поверхностное натяжениемН/м32...36Степень насыщенности поверхности глобул
эмульгатором%90.. .100Средний диаметр глобулнмНе ниже 200...300Вязкость по Брукфильду
(LVT, шпиндель 3, 12 об/мин)Н-с/м2ОONооpH9...10В России для изготовления пенорезины массового применения в основном
используют бутадиен-стирольный латекс марки СКС-С (глава 1, раздел 1.2.2.1)
и его комбинации с натуральным центрифугированным, высокоаммиачным
{НА) латексом (глава 1, раздел 1.2.1).В композициях на основе комбинаций бутадиен-стирольного и натурально¬
го латексов натуральный латекс может быть заменен на искусственный латекс
синтетического 1-4 цис-полиизопрена марки СКИ-3 (глава 1, раздел 1.2.3).178
Типичные рецептуры латексных композиций, применяемые при многотон¬
нажном производстве пенорезины по способу Данлоп, приведены в табл. 4.4.
Изготовление латексных композиций в производстве пенорезины осуществ¬
ляют в соответствии с общими принципами изготовления латексных компози¬
ций, изложенными в главе 2, раздел 2.3.Таблица 4.4Типичные варианты состава латексных композиций при производстве
пенорезины по способу ДанлопНаименование ингредиентов латексных
композицийДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы
сухого вещества латексаБутадиен-стирольный латекс СКС-С1007560—Натуральный латекс—254010020% раствор > олеата калия———2,0...3,040% раствор > калиевого мыла СЖК
фракций С10-С132,5...3,52,5...3,52,5...3,5—50% Общая дисперсия вулканизующих
агентов, в т. ч.:10,510,210,010,0Сера2,02,02,02,0Диэтилдитиокарбамат цинка0,750,750,750,75Цинковая соль меркаптобензотиазола0,750,750,750,75Дифенилгуанидин1,51,21,01,0Оксид цинка4,04,04,04,0Противостаритель 22461,01,01,01,0.5% раствор диспергатора НФ0,50,50,50,585% эмульсия пластификатора (дибутил-
фталат (ДБФ) или дибутилсебацинат
(ДБС) или вазелиновое масло)0,0... 15,00,0... 15,00,0... 15,00,0... 10,0Наполнитель (мел)0,0...20,00,0...20,00,0...20,00,0...25,020% дисперсия кремнефтористого натрия2,0...3,52,0...3,52,0...3,52,0...3,5*' Дозировка уточняется в зависимости от стабильности латекса и его пенообразующей
способностиИзготовление композиций при многотоннажном производстве пенорезины
осуществляют в реакторе с мешалкой, установленном на весах.Подачу латекса в реактор осуществляют либо винтовым насосом (глава 2,
рис. 2.8), либо передавливанием сжатым воздухом. Для подачи в реактор рас¬
творов и эмульсий применяют шестеренчатые и диафрагменные насосы, а для
подачи дисперсий - шланговые насосы (глава 2, рис 2.9) и винтовые насосы.Первоначально в латекс вводят при перемешивании раствор мыла (олеат
калия или калиевое мыло СЖК). Перемешивание осуществляют мешалкой со
скоростью 25...35 об/мин. При применении рецептур на основе комбинаций
натурального и синтетического латексов раствор мыла вводят в синтетический
латекс, а затем при перемешивании вводят натуральный латекс.179
Перемешивание продолжают в течение 5... 10 минут, а затем последова¬
тельно вводят при перемешивании эмульсию пластификатора, наполнитель,
дисперсию вулканизующих агентов. Допускается применение “общЬй” дис¬
персии, в состав которой входят одновременно сера, ускорители вулканиза¬
ции, противостарители, оксид цинка (табл. 4.4).Однако, при применении композиции на основе 100%-го натурального ла¬
текса во избежание существенного повышения вязкости композиции и умень¬
шения её пенообразующей способности из состава “общей” дисперсии должен
быть выведен оксид цинка. Индивидуальную дисперсию оксида цинка в этом
случае необходимо вводить не при изготовлении композиции, а в конце про¬
цесса её вспенивания, одновременно с дисперсией кремнефтористого натрия.После введения дисперсии вулканизующих агентов перемешивание про¬
должают в течение 15...20 минут. В процессе изготовления композиций кон¬
тролируют точность дозирования компонентов латексных композиций, после¬
довательность их введения, продолжительность обработки. Изготовленную
латексную композицию в лабораторных условиях контролируют по следую¬
щим показателям: содержание сухого вещества, pH или щелочность по аммиа¬
ку, вязкость.Изготовленные латексные композиции подвергают “вызреванию”. “Вызре¬
вание” осуществляют при температуре 20±3°С в течение 16...24 часов с пе¬
риодическим перемешиванием. В процессе вызревания контролируют темпе¬
ратуру композиции, pH или щелочность по аммиаку, вязкость. Композиции
для изготовления пенорезины со специальными свойствами основаны на при¬
менении хлоропреновых латексов типа Неопрен 60 [1, с. 234] и бутадиен-
нитрильных латексов типа Полисар 761 [1, с. 237]. Пенорезина на основе этих
латексов характеризуется высокой маслостойкостью, а пенорезина из поли-
хлоропренового латекса характеризуется, кроме того, пониженной горюче¬
стью. Снижение горючести пенорезины, в т. ч. из бутадиен-стирольного и на¬
турального латексов, может быть достигнута применением в рецептуре анти¬
пиренов - галогенсодержащих соединений, разлагающихся с выделением фто¬
ра, брома, хлора (например, пентабромтолуол, хлорпарафин). Наибольшее же
распространение для снижения горючести пенорезины получила комбинация
следующих трех веществ: хлорпарафина, трехокиси сурьмы, гидроокиси алю¬
миния.К пенорезине со специальными свойствами относят также пенорезину,
применяемую для изготовления игрушек, изделий, непосредственно соприка¬
сающихся с кожей человека и продуктами питания. Рецептура пенорезины для
таких изделий должна быть разрешена органами здравоохранения. Для изго¬
товления такой пенорезины применяют композиция на основе 100% натураль¬
ного латекса.Типичные рецептуры композиций для изготовления пенорезины со спе¬
циальными свойствами приведены в табл. 4.5. Технология изготовления ла¬
тексных композиций для изготовления пенорезины со специальными свойст¬
вами принципиально не отличается от технологии изготовления композиций,180
применяемых в многотоннажном производстве пенорезины. В композициях на
основе хлоропренового и натурального латексов оксид цинка вводят в конце
процесса вспенивания композиции одновременно с кремнефтористым натрием
или хлористым аммонием.Таблица 4.5Типичные рецептуры латексных композиций для изготовления пенорези¬
ны со специальными свойствамиНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаПолихлоропреновый латекс
типа Неопрен-60100————Бутадиен-нитрильный латекс
типа Полисар-761—100———Натуральный центрифугиро¬
ванный латекс——1004040Бутадиен-стирольный латекс
типа СКС-С———6060Калиевое мыло канифоли2,0————Олеат калия——2,0——Калиевое мыло СЖК—2,5—2,52,5Неиногенное ПАВ типа ОП-Ю1,0——0,2—Сера—2,02,02,252,0Диэтилдитиокарбамат цинка—0,8—0,60,8Цинковая соль меркаптобензо-
тиазола—0,8—0,80,8Вулкацит II экстра N——2,5——Дифенилгуанидин—1,0———Тиокарбанилид1,5————Противостаритель Агидол-21,01,01,01,01,0Гидроокись алюминия———20,0—Трехокись сурьмы———5,0—Хлорпарафин———10,0—Стеклянные пустотелые микро
сферы с диаметром 10.. .200 мкм,
плотностью 0,21.. .0,27 г/см3————5...30Оксид цинка7,55,03,04,04,0Кремнефтористый натрий2,03,0—2,52,5Хлористый аммоний——2,6——МаслобензостойкиеизделияИгрушки,
изделия,
соприка¬
сающиеся
с кожей
человекаИзделия с
понижен¬
ной го¬
рючестьюИзделия
низкой
плотности
и с высо¬
ким со¬
против¬
лением
сжатию181
4.1.3.1.2.	Вспенивание латексных композицийПри многотоннажном производстве пенорезины для вспенивания латекс¬
ных композиций применяют установки непрерывного действия. Производи¬
тельность установок составляет от 10 до 30 л пены в минуту, Принципиальная
схема установки непрерывного вспенивания латексных композиций представ¬
лена на рис. 4.17.На рис. 4.18 показаны фотографии общего вида некоторых промышленных
установок для непрерывного вспенивания латексных композиций. Основными
рабочими узлами установок являются: головка вспенивателя; смеситель; сис¬
темы подачи латекса, воздуха, желатинирующих агентов; контрольно¬
измерительные приборы, позволяющие контролировать число оборотов рото¬
ра, подачу латекса, воздуха, желатинирующих агентов, температуру'пены и её
кратность.Головка вспенивателя состоит из вращающегося ротора и неподвижного
статора. Привод ротора позволяет изменить число оборотов ротора в пределах100...400 об/мин.Конструктивные решения ротора и статора могут быть различными. Неко¬
торые варианты конструкций ротора и статора установок непрерывного вспе¬
нивания латексных композиций представлены на рисунках 4.19 и 4.20.Смеситель представляет собой устройство в виде полого цилиндра, по
оси которого-расположен вал с мешалками. Латексная композиция подаетсяго вспенивания латексных композиций:
1 - головка вспенивателя; 2 - смеситель;
3 - ротор вспенивателя; 4 - статор вспе¬
нивателя; 5 - насос для подачи латекса;
6 - линия подачи воздуха; 7 - насос для
подачи дисперсии оксида цинка; 8 - на¬
сос для подачи дисперсии кремнефтори¬
стого натрияРис. 4.18. Фотографии установок для непре¬
рывного вспенивания латексных компози¬
ций: а-тип “Оакс”; б-тип “Юроматик”182
Рис. 4.19. Головка вспенивателя
“Оакс”: 1 - ротор; 2 - статорРис. 4.20. Головка вспенивателя типа
“Юроматик”: 1 - ротор; 2 - статорв головку вспенивателя с помощью
винтового насоса, туда же подается
под давлением 2...4 кг/см2 предвари¬
тельно очищенный воздух.В головке вспенивателя воздух
диспергируется в латексной компо¬
зиции и пена подается в смеситель. В
смесителе латексная пена смешива¬
ется с дисперсиями желатинирую¬
щих агентов (кремнефтористым натрием и оксидом цинка).Дисперсии кремнефтористого натрия и оксида цинка подаются в смеситель
с помощью шланговых или винтовых насосов с регулируемой производитель¬
ностью.Впрыск дисперсий в смеситель осуществляют с помощью жиклёров. Из
смесителя пена, содержащая желатинирующие агенты, шлангом подается на
желатинирование - вулканизацию.Кратность пены, образующейся в головке вспенивателя, зависит от соот¬
ношения объемов подаваемой латексной композиции и воздуха, свойств ла¬
тексной композиции, числа оборотов ротора, температуры. Исходя из заданно¬
го значения кратности пены требуемое соотношение объемов латексной ком¬
позиции и воздуха определяется расчетным путем из уравнения:где К - кратность пены; ил - объем подаваемой на вспенивание латексной
композиции; "ив - объем подаваемого на вспенивание воздуха.Необходимое же число оборотов ротора, обеспечивающее диспергирование
всего подаваемого воздуха и исключающее его проскок, зависит от соотноше¬
ния объемов подачи латексной композиция и воздуха, свойств латексной ком¬
позиции, в т. ч. её вязкости, температуры, размеров вспенивателя и особенно¬
стей его конструкции. Поэтому, оптимальное число оборотов ротора и его
предельное значение устанавливают для данного конкретного вспенивателя и
для данной конкретной рецептуры латексной композиции опытным путем.183
Температура пены не должна превышать 35°С. В противном случае может
происходить коагуляция латексной композиции в головке вспенивателя и в
смесителе, либо потеря текучести пены после введения желатинирующих
агентов, что приведет к осложнениям при проведении последующих техноло¬
гических операций.На промышленных установках температура поддерживается за счет подачи
охлаждающей воды в рубашку вспенивающего устройства. В качестве приме¬
ра в табл. 4.6 приведены экспериментально установленные параметры непре¬
рывного вспенивания латексной композиции на основе комбинации бутадиен-
стирольного и натурального латексов (соотношение латексов 60:40) на про¬
мышленной установке типа “Юроматик”.Таблица 4.6Параметры процесса вспенивания на промышленной установке непрерывного
действия типа “Юроматтс”ЗаданноезначениекратностипеныПараметры процессаРасчетноезначениекратностиЭкспери¬
менталь¬
ное значе¬
ние крат¬
ностиРасход, л/минЧастотавращенияротора,об/минТемпература, °Слатекснойкомпози¬цииВоздухалатекснойкомпози¬циипены48±12,5±0,524±47,5+2300...360180...24020±220±230+428±343,8±0,468±1,0^5±0,540±612,5±3360...410300...	36020±220±232+530±366,0±0,51412108642Хл_ХпрJгГ*2 4 6 8 10Рис. 4.21. Зависимость отношения удель¬
ной электропроводности латексной ком¬
позиции (%,,') к удельной электропровод¬
ности пены (Хл) от кратности пены (Р): • -
натуральный латекс, олеат калия; о - на¬
туральный латекс, калиевое мыло СЖК;
ш - бутадиен-стирольный латекс, олеат
калия; ▲ - бутадиен-стирольный латекс,
калиевое мыло СЖК; о - бутадиен-
стирольный и натуральный латексы
(50:50), калиевое мыло СЖКДля контроля кратности пены, по¬
лученной на установке непрерывного
вспенивания, применяют устройства
и приборы, основанные либо на не¬
прерывном взвешивании определен¬
ного объема пены, поступающей из
смесителя, либо на непрерывном оп¬
ределении электропроводности ла¬
тексной пены и латексной компози¬
ции, из которой получена пена.Значение отношения удельной
электропроводности латексной ком¬
позиции к удельной электропровод¬
ности латексной пены, полученной из
этой композиции, не зависит от типа
латекса, дозировок и природы компо¬
нентов, входящих в состав латексной
композиции, а определяется только
кратностью пены (рис. 4.21).Датчик для измерения эел устанав¬
ливается на линии подачи латексной
композиции, а датчик для определения
х„ устанавливается на выходе пены из
смесителя.184
Вторичный прибор градуируется в
значениях кратности пены. В качестве
примера на рис. 4.22 показана диаграмма
записи кратности пены при получении её
на промышленной установке непрерывно¬
го действия. Оптимальные условия рабо¬
ты установок для непрерывного вспенива¬
ния латексных композиций наблюдаются
тогда, когда не происходит частого изме¬
нения рецептуры композиций, а агрегаты
установки настроены на определенную
производительность и постоянную крат¬
ность получаемой пены.Однако на практике бывает необходи¬
мо в ходе выпуска пенорезины различной
плотности изменять кратность пены. В
этом случае, обычно, оставляя постоян¬
ным расход латексной композиции, изме¬
няют величину подачи воздуха и число
оборотов ротора вспенивателя. Одновре¬
менное же изменение рецептуры, компо-
зи-ции, производительности установки и
кратности пены требует, как правило, ос¬
тановки процесса и регулировки подач
латексной композиции, воздуха, желати¬
нирующих агентов, а также числа обо¬
ротов ротора вспенивателя. Частые из¬
менения параметров процесса вспенива¬
ния нежелательны и за счет организации
производства должны быть сведены к
минимуму.При малотоннажном производстве
изделий из пенорезины, а также при
производстве, так называемых, малога¬
баритных изделий, ассортимент которых
может быть значительным, а масса ле¬
жит в пределах от 5... 10 до 200...250 г,
вспенивание латексных композиций
осуществляют на оборудовании перио¬
дического действия. Это оборудование
представляет собой венчиковую мешал¬
ку с планетарным вращением и ёмко¬
стью для вспенивания с вертикальным
перемещением (рис. 4.23).4	5	6Рис. 4.22. Диаграмма записи кратности
пены (Р) прибором, непрерывно фикси¬
рующим ее значение, в ходе процесса
вспенивания: а - кратность пены под¬
держивалась - 5,8; б - кратность пены
изменялась от 4,8 до 5,8Рис. 4.23. Общий вид оборудования для
периодического вспенивания латексных
композиций185
В оборудовании такого типа скорость вращения мешалки может изменять¬
ся в пределах до 200 об/мин, либо ступенчато, либо плавно, а объем емкости
для вспенивания может быть от 10 до 250 л.Вспенивание латексных композиций на оборудовании периодического дей¬
ствия может быть осуществлено двумя несколько отличающимися приемами.В первом случае латексную композицию, содержащую ПАВ и все другие
необходимые ингредиенты за исключением оксида цинка и кремнефтористого
натрия, подвергают вспениванию. В начале процесса вспенивание осуществ¬
ляют с высокой скоростью вращения мешалки. По достижению необходимой
кратности пены скорость вращения мешалки уменьшают и продолжают пере¬
мешивание пены для её гомогенизации. По окончании гомогенизации в пену
вводят дисперсии оксида цинка и кремнефтористого натрия.Второй вариант предусматривает вспенивание латекса, содержащего только
дополнительно введенное ПАВ, до заданной кратности с последующим введе¬
нием в полученную пену всех других компонентов латексной композиции, а в
самом конце процесса вводится оксид цинка и кремнефтористый натрий.Этот вариант вспенивания применяют, в основном, в тех случаях, когда
компоненты латексной композиции существенно уменьшают пенообразую¬
щую способность латекса. К таким ингредиентам относятся оксид цинка, цин¬
ковые соли ускорителей вулканизации, а также некоторые наполнители и за¬
густители, ^главным образом, из-за повышения вязкости композиции. Продол-
жительность'йроцесса вспенивания и максимально достижимая кратность пе¬
ны в обоих вариантах вспенивания зависит от многих факторов: типа и содер¬
жания ПАВ, влияния ингредиентов латексных композиций на пенообразую¬
щую способность латекса и стабильность пен, вязкости композиции, объема
вспениваемой композиции, температуры, особенностей конструкции оборудо¬
вания для вспенивания.Продолжительность вспенивания на оборудовании периодического дейст¬
вия при температуре 20...30°С и относительной влажности 60...65% составля¬
ет от 5 до 20 мин.4.1.3.1.3.	Желатинирование пены и вулканизация полимера зажелати¬
нированной пеныЖелатинирование пены и вулканизация полимера зажелатинированной пе¬
ны может осуществляться либо в формах (формовые изделия из пенорезины),
либо в виде слоя пены, залитой на подложку, при непосредственном контакте
с теплоносителем (неформовые изделия из пенорезины).При многотоннажном производстве формовых изделий для желатинирова¬
ния пены и вулканизации полимера зажелатинированной пены широко приме¬
няют агрегаты непрерывного действия, принципиальная схема которых пред¬
ставлена на рис. 4.24.Формовую оснастку 1 устанавливают на транспортер 2. Заполнение форм
пеной производят шлангом от вспенивателя непрерывного действия 3. Пода¬
ча пены в форму может осуществляться как при открытой крышке формы с186
вулканизации полимера зажелатинированной пены при
изготовлении формовых изделий из пенорезины: 1 - фор¬
мовая оснастка; 2 - транспортер; 3 - вспениватель непре¬
рывного действия; 4 - камера вулканизации; 5 - участок
выемки изделий из форм; 6 - камера смазки форм;7 - камера сушки и кондиционирования формпоследующим её закрытием после заполнения пеной, так и в закрытую форму
через специальные патрубки в крышке. В последнем случае сокращаются от¬
ходы в виде выпрессовок.Предпочтительная температура формы в момент ее заполнения пеной -40...50°С.Желатинирование пены в закрытой крышкой форме, как правило, происхо¬
дит на открытом участке транспортера. Далее формы поступают в камеру тер¬
мообработки 4, где завершается желатинирование пены и происходит вулка¬
низация полимера пены.Вулканизацию осуществляют в среде конденсирующегося пара при атмо¬
сферном давлении, при температуре 100°С. Продолжительность вулканизации
составляет 25.. .35 минут.В агрегатах старого образца вулканизацию осуществляют в среде горячего
воздуха при температуре 120.. .140°С в течение 55.. .65 минут.После выхода из камеры термообработки формы охлаждаются, проходя от¬
крытый участок транспортера. В конце этого участка крышку формы откры¬
вают и производят выемку изделий 5. Далее формы поступают в камеру 6, где
производят смазку внутренней поверхности формы с помощью пульверизато¬
ров. Для смазки применяют раствор, содержащий мыло, полисилоксановую
жидкость, тринатрийфосфат.После смазки форма поступает в камеру сушки 7. Сушку нанесенной смазки
осуществляют обдувом горячего воздуха. Сушку смазки обычно совмещают с187
так называемым кондиционированием форм, в результате которого на заливку
пеной формы поступают с температурой 40.. ,50°С.	tОптимальные условия для механизации и частичной автоматизации техно¬
логических операций, на описанном выше агрегате желатинирования и вулка¬
низации, создаются при выпуске изделий из композиций одинакового состава,
с одинаковой плотностью пенорезины и близкими габаритными размерами.В этом случае не требуется в ходе процесса изменять производительность
вспенивателя и кратность пены. Достаточно лишь автоматически поддержи¬
вать заданные технологические параметры вспенивания. Не требуется также
изменять скорость транспортера, так как при одинаковой рецептуре и близкой
конструкции изделий режимы желатинирования и вулканизации остаются по¬
стоянными.Близкие габаритные размеры формовой оснастки позволяют достаточно
легко механизировать открытие и закрытие крышек форм за счет их движения
по направляющим капирам, а также автоматизировать процесс смазки форм
посредством автоматического включения и выключения пульверизаторов и их
движения по заданной программе.Механизация и частичная автоматизация технологических операций на аг¬
регате желатинирования и вулканизации позволяет сократить количество тех¬
нологических рабочих до двух человек, один из которых заполняет формы
пеной, а'в^орой производит выемку изделий из форм.Частая же смена ассортимента изделий или одновременный выпуск на аг¬
регате изделий, существенно отличающихся плотностью пенорезины, конст¬
рукцией и габаритами, хотя принципиально не исключает возможность меха¬
низации и частичной автоматизации технологических операций, значительно
её усложняет и удорожает.Желатинирование пены и вулканизация полимера зажелатинированной пе¬
ны при выпуске формовых изделий может также осуществляться р стационар¬
но установленных формах, обогреваемых подачей теплоносителя в рубашку
формы.В качестве теплоносителя применяют либо пар, либо воду. Применение по¬
следней предусмотрено в оборудовании при реализации так называемого “ин-
жекционного процесса”Х), разработанного фирмой Пирелли. Применяется во¬
да с температурой +10, +60, +90°С. В закрытую крышкой форму с температу¬
рой 30...40°С через специальные патрубки, установленные на крышке, подают
пену от вспенивателя непрерывного действия.Нагрев формы водой с температурой 60°С обеспечивает желатинирование
пены, а при последующем нагреве водой с температурой 90°С происходит
вулканизация зажелатинированной пены. Затем форму охлаждают водой с
температурой +10°С и вынимают свулканизованные изделия. Смена теплоно¬
сителя различной температуры осуществляется автоматически в соответствии
с заданной программой. Общая продолжительность цикла 20.. .30 минут.X) Процесс не имеет принципиальных отличий от способа Данлоп.188
При малотоннажном производстве формовых изделий из пенорезины, и
особенно, при малотоннажном выпуске малогабаритных изделий с часто из¬
меняющимся ассортиментом, применять оборудование для желатинирования и
вулканизации, описанное выше, нерационально.В этом случае для желатинирования и вулканизация используют либо кот¬
лы, в которых обогрев форм осуществляется острым паром, либо карусельный
вулканизационный агрегат для вулканизации малогабаритных изделий. Вспе¬
нивание латексных композиций осуществляют, как правило, на оборудовании
периодического действия. Вулканизационное оборудование оснащается сис¬
темой транспортеров, предназначенных для перемещения форм. На транспор¬
терах осуществляют заливку форм пеной, выемку изделий из форм, чистку и
смазку форм и их сушку.Возможные варианты оборудования для вулканизации формовых изделий
из пенорезины при малотоннажном
их производстве представлены схема¬
тично на на рис. 4.25 и 4.26. Вулкани¬
зацию в котле проводят при темпера¬
туре 120...140°С в течение 20...30
минут, на карусельном вулканизаци¬
онном прессе - при температуре130...140°С в течение 30...40 минут.За это время плита пресса делает обо¬
рот от места загрузки формы на плиту
пресса до места выгрузки формы с
плиты пресса.Изготовление неформовой пено¬
резины по способу Данлоп принци¬
пиально не отличается от способаРис. 4.25. Схема оборудования для вулка¬
низации формовых изделий из пенорези¬
ны в котле при малотоннажном производ¬
стве: 1 - вспениватели периодического
действия; 2 - проходной вулканизацион¬
ный котел; 3 - форма или кассета с уста¬
новленными формами; 4 - система транс¬
портеров; 5 - выемка изделий из форм; 6 -
камера смазки форм; 7 - камера сушкинизации малогабаритных формовых изде¬
лий из пенорезины при малотоннажном
производстве: 1 - вспениватель периоди¬
ческого действия или вспениватель не¬
прерывного действия малой производи¬
тельности (0,5... 1,0 л/мин); 2 - карусель¬
ный пресс с электрообогревом; 3 - плита
вулканизационного пресса; 4 - форма или
кассета с установленными формами; 5 -
кольцевой транспортер; 6 - рольганг для
транспортировки форм в вулканизацион¬
ный пресс; 7 - рольганг для транспорти¬
ровки форм из вулканизационного пресса;
8 - участок выемки форм; 9 - камера
смазки форм; 10 - камера сушки189
получения формовых изделий. В основе изготовления неформовой пенорези¬
ны также лежит механическое вспенивание латексной композиции, желатини¬
рование пены с помощью агентов желатинирования и последующая вулкани¬
зация полимера зажелатинированной пены.Для производства неформовой пенорезины по способу Данлоп применяют,
как правило, рецептуры, используемые для изготовления формовых изделий
(табл. 4.4). Допускается вместе с тем более высокое содержание наполнителей
с одновременной корректировкой типа и дозировки мыла.В комплект оборудования для производства неформовой пенорезины вхо¬
дят непрерывный вспениватель, оборудование для желатинирования и вулка¬
низации, которое агрегируется с моечно-отжимным устройством и оборудова¬
нием для сушки.На рис. 4.27 представлена принципиальная схема оборудования для жела¬
тинирования пены и вулканизации полимера зажелатинированной пены при
производстве неформовой пенорезины.Пену, полученную на вспенивателе непрерывного действия 1, шлангом за¬
ливают на транспортер 2 агрегата желатинирования и вулканизации. Как пра¬
вило, применяют ленту транспортера из нержавеющей стали. Транспортером
может также служить материал, на котором образуется слой пенорезины (на¬
пример, ковры на подложке из пенорезины). Скорость движения транспортера
в зависимости от рецептуры, толщины пенорезины, способов термообработки
может меняться в пределах 0,3...2,5 м/мин. Толщина залитой на транспортер
пены калибруется ножом 3. Для пре¬
дотвращения бокового растекания		 	пены используют либо ограничители,	Ьсмонтированные на калибровочном	>Дуноже, либо устройства типа боковыхограничителей, двигающихся с оди-	С г' -*■' , Анаковой скоростью с лентой основно-	\го транспортера, (рис. 4.28).	Ц-' ; \; У‘ ju:** / \ i.Л<4O'Рис. 4.27. Схема оборудования для жела¬
тинирования пены и вулканизации поли¬
мера при производстве неформовой пено¬
резины: 1 - вспениватель непрерывного
действия; 2 - транспортер; 3 - нож для
калибровки толщины пены; 4 - лампы
инфракрасного излучения; 5 - камера
термообработки; 6 - устройство для смаз¬
ки ленты транспортера1Рис. 4.28. Схема ограничителей бокового
растекания пены на оборудовании жела¬
тинирования и вулканизации: 1 - транс¬
портер; 2 - боковой ограничитель; 3 -
пена; 4 - калибровочный нож190
Ограничители от бокового растекания пены изготавливают из материала с
антиадгезионными свойствами по отношению к латексным пенам (например,
из фторопласта, поливинилхлорида и др.).Откалиброванную по толщине пену, находящуюся между ограничителями
бокового растекания, подвергают нагреву с помощью ламп инфракрасного
излучения 4 (рис. 4.27). Инфракрасный обогрев обусловливает желатинирова¬
ние пены с образованием поверхностной пленки, препятствующей боковому
растеканию. Затем слой пены на транспортере поступает в камеру 5 (рис. 4.27),
где в результате термообработки завершается желатинирование пены и проис¬
ходит вулканизация полимера пены. Обогрев в камере может осуществляться
либо горячим воздухом с температурой 120...140°С, либо паровоздушной сме¬
сью с температурой 100...105°С. При выходе из камеры 5 свулканизованная
пенорезина подвергается промывке и сушке. Технология и оборудование этих
последующих технологических операций будет рассмотрена ниже (разделы
4.1.3.1.4 и 4.1.3.1.5).Наряду с оборудованием, принципиальная схема которого представлена на
рис. 4.27, применяют оборудование, предусматривающее вулканизацию полимера
зажелатинированной пены в горячей воде. В этом случае, после нагрева пены
лампами инфракрасного облучения и кратковременного нагрева в камере при
температуре 60.,.80°С, зажелатинированную пену погружают в ванну с горячей
водой с температурой 90.. .95°С. По выходе из ванны свулканизованную пластину
пенорезины пропускают через отжимные валки и транспортируют на сушку.Вулканизация в воде за счет лучших условий теплопередачи позволяет со¬
кратить длительность процесса на 15...20%. Кроме того, вулканизация в воде
позволяет отказаться от промывки изделий.Существуют также технологические процессы изготовления пластины из
пенорезины, которая имеет полости, аналогичные формовым изделиям.Один из вариантов этого процесса предусматривает заливку пены между
двух движущихся с одинаковой скоростью транспортеров, один из которых
имеет формующие металлические стержни, расположенные по всей поверхно¬
сти ленты транспортера (рис. 4.29).ным методом пластины из пенорезины с внутренними по¬
лостями: 1 - вспениватель непрерывного действия; 2 - ка¬
либровочный нож; 3 - лента нижнего несущего транспорте¬
ра; 4 - лента верхнего формирующего транспортера;
5 - камера желатинирования и вулканизации191
Проходя камеру термообработки, находящаяся между транспортерами пена
желатинирует. Затем зажелатинированная пена продолжает движение на ниж¬
нем транспортере, а её полимер подвергается вулканизации.	*Другой вариант изготовления аналогичной пластины из пенорезины преду¬
сматривает применение в качестве формующего устройства барабан, на по¬
верхности которого смонтированы формующие стержни. Зажелатинированная
пена движущаяся на ленте транспортера, поступает в зазор между несущим
транспортером и вращающимся формующим барабаном. Отформованная пена
поступает на вулканизацию. Вулканизация может осуществляться либо в ка¬
мере в среде горячего воздуха, либо в воде.Исследование температурных полей в пене в ходе желатинирования и вул¬
канизации полимера пены показали, что существующие способы нагрева, опи¬
санные выше, недостаточно эффективны и обусловливают длительные режи¬
мы термообработки. Это связано с относительно низкой теплопроводностью
пены.В качестве примера на рис. 4.30 показано изменение температуры пены при
желатинировании и вулканизации её полимера в формах различной высоты.110100908070605040Температура, °С110100908070605040Температура, °С\%тгj\lcj\1с-rll1сT’llLc306 12 18 24 30 36 42 46 6 12 18 24 30 36 42Продолжительность Продолжительность
процесса, мин процесса, мина) б)Рис. 4.30. Изменение температуры пены при желатинировании-вулканизации в формах
различной высоты (а - 54 мм; б - 125 мм): 7}-- температура греющей среды (горячий
воздух);Г*с - температура пены у внутренней поверхности формы; 7*с - температура
пены в центре изделияИз представленных данных следует, что желатинирование и вулканизация
в различных точках изделия происходят при разных изменяющихся во време¬
ни температурах, причем с увеличением толщины изделия, как и следовало
ожидать, перепад температур возрастает.192
Столь неравномерное температурное поле, характеризуемое значительны¬
ми, температурными перепадами, может привести при желатинировании к
локальным изменениям поверхностного натяжения, вязкости, деформации
стенок пузырьков пены и явиться причиной ее разрушения.С другом стороны, это приводит к неравномерной вулканизации и необхо¬
димости существенного увеличения продолжительности вулканизации для
обеспечения требуемой степени вулканизации внутренних слоев изделия.Применение форм, в крышке которых смонтированы металлические
стержни, уменьшает перепады температур, но, как правило, не исключает их
полностью.С теоретической точки зрения эффективным должен быть нагрев с помо¬
щью микроволновой энергии (СВЧ энергия с частотой свыше 300 МГц). В
этом случае латексная пена, содержащая до 40% воды, под воздействием мик¬
роволновой энергии будет интенсивно нагреваться. При этом теплопровод¬
ность пены уже не будет играть существенной роли, так как степень и быстро¬
та нагрева будут определяться мощностью источника нагрева и полярностью
входящих в состав латексной композиции веществ, а не теплофизическими
свойствами пены.Первые успешные результаты применения СВЧ энергии для желатиниро¬
вания-вулканизации пены при изготовлении пенорезины были описаны в па¬
тентах [16].Продолжительность желатинирования-вулканизации пены в формовой ос¬
настке из диэлектрического материала при нагреве СВЧ энергией с частотой800...2500	МГц, мощностью 1,5...2,3 кВт на 1 кг пены составила 6...8 мин.Проведенные в России работы подтвердили принципиальную возможностьприменения СВЧ энергии для желатинирования и вулканизации латексных пен
при изготовлении формовых изделий.Обычные латексные композиции, применяемые при производстве пеноре¬
зины по способу Данлоп (табл. 4.4), вспенивали до кратности 5,2...5,5 и зали¬
вали в форму из стеклопластика с внутренними размерами 550 х 400 х 150 мм.
Форму помещали в микроволновую печь. Мощность СВЧ генератора состав¬
ляла 5 кВт, частота 2450 МГц, излучатель был в форме рупора, с размерами
250 х 150 мм. Продолжительность желатинирования-вулканизации составила5...9	минут.Температура формы после выемки свулканизованного изделия составляла30...34°С,	температура в центре изделия - 73...75°С, на поверхности -65...68°С.	Однако как в России, так, по-видимому, и за рубежом работы по
применению СВЧ энергии для желатинирования-вулканизации пен при произ¬
водстве пенорезины не вышли из стадии опытных и опытно-промышленных
испытаний, Одна из причин этого - экономическая нецелесообразность пере¬
вооружения действующих производств в условиях отсутствия роста и даже
снижения объемов потребления пенорезины.193
4.1.3.1.4.	Промывка изделийПромывка в воде вулканизованных изделий из пенорезины (независимо от
способа их изготовления) преследует цель удалить из изделия водораствори¬
мые соединения и другие некаучуковые вещества. От качества промывки зави¬
сят санитарно-гигиенические свойства изделий, стойкость к старению.Для оценки качества промывки изделий, наряду с лабораторными метода¬
ми (определение сухого остатка в водной вытяжке из пенорезины или количе¬
ственное определение экстрагируемых из пенорезины веществ), разработан
экспресс метод, позволяющий осуществить контроль качества промывки при
непрерывном процессе этой технологической операции.Метод основан на определении отношения электропроводности исходнойпромывной воды (геисх) к электропро¬
водности воды, отжатой из пенорези¬
ны после её промывки (аепр). В идеаль¬
ном случае, если из пенорезины не
будут экстрагироваться вещества, по¬
вышающие электропроводность воды,
отношение (£eHCX/£enD) будет равно 1.
Последнее подтверждается данными,
представленными на рис. 4.31.Наиболее широко для промывки из¬
делий из пенорезины применяют агрега¬
ты непрерывного действия с системой
Рис. 4.31. Зависимость параметра Хисх/Хпр. парных промывных и отжимных валков,
от количества веществ, экстрагируемых Принципиальная схема такого
водой из пенорезины	агрегата представлена на рис. 4.32.Рис. 4.32. Схема агрегата для промывки изделий из пенорезины: 1 - сетчатый транспор¬
тер; 2 - изделие из пенорезины; 3 - промывные валки с системой, регулирующей степень
сжатия пенорезины; 4 - душирующее устройство; 5 - отжимные валки с системой, регу¬
лирующей степень сжатия пенорезины; 6 - ванна для слива отработанной воды194
Двигаясь по транспортеру, изделия из пенорезины подвергаются многократ¬
ному душированию водой и отжиму, причем струи воды направляют на пено¬
резину по месту выхода её из под сжимающего валка. В этом случае происхо¬
дит наиболее полное напитывание пенорезины водой, которая отжимается на
следующей паре валков.На качество промывки влияет расход воды, число циклов пропитка-отжим,
степень сжатия изделия, плотность пенорезины. Наиболее существенное влия¬
ние оказывает расход воды и число циклов пропитка-отжим (рис. 4.33), [17].Рис. 4.33. Влияние расхода воды и числа циклов пропитка-отжим на параметр Хисх/Хпр.
Расход воды, л/кг: 1 - 6,25; 2 - 12,5; 2 - 25; 4 - 32,5Оптимальная степень сжатия изделия из пенорезины при отжиме составля¬
ет 60...70% его высоты.Плотность пенорезины оказывает влияние на качество промывки только
при малом числе циклов пропитка-отжим (2...4). При дальнейшем увеличении
числа циклов пропитка-отжим влияние плотности пенорезины несущественно.
При расходе воды 12... 15 л на один кг пенорезины, числе циклов промывка-
отжим 6...7, степени сжатия изделий из пенорезины при отжиме 60...70% дос¬
тигается удовлетворительное качество промывки (аеисх/£епр=0,9), а влажность
пенорезины по выходе из агрегата составляет 30.. .45%.Наряду с агрегатом с системой парных промывных и отжимных валков
применяют оборудование, основанное на принципе сквозного прососа воды
через изделие из пенорезины.Для этого используют погруженный в воду перфорированный вращающийся
барабан, из внутренней полости которого отсасывается промывная вода. Изде¬
лие прижимается к барабану и через него просасывается промывная вода. Затем
изделие отжимается парными отжимными валками и направляется на сушку.195
Применение этого оборудования особенно эффективно при промывке не¬
формовой пенорезины, изготовленной в виде непрерывной пластины.Промывку и отжим малогабаритных изделий обычно осуществляют % цен¬
трифугах.4.1.3.1.5.	Сушка изделийПоступающие на сушку изделия из пенорезины, подвергавшиеся промывке,
содержат 30...45% влаги.Конечный же продукт должен содержать не более 2% влаги. Для сушки из¬
делий из пенорезины при многотоннажном её производстве широко применя¬
ют камеры туннельного типа, в которых изделия перемещают на сетчатом
транспортере, а сушку осуществляют за счет циркуляции горячего воздуха.
Обычно туннельная камера сушки разделена на отдельные секции, позволяю¬
щие поддерживать различную температуру в различных зонах камеры.Эффективность работы этого сушильного оборудования существенно зави¬
сит от того, в какой мере конструкция сушильного оборудования обеспечивает
сквозной просос горячего воздуха через пенорезину и тем самым увеличивает
поверхность тепло- и массообмена.В ранее существовавших сушилках туннельного типа поток горячего воз¬
духа направлялся противотоком вдоль изделия, находящегося на транспортере.
При таком способе подачи сушильного агента отсутствовал его просос через
пенорезину^ скорость сушки была крайне низкая, а продолжительность про¬
цесса составила 6... 12 ч.В современных сушилках туннельного типа поток горячего воздуха на¬
правляют на изделие сверху и снизу перпендикулярно к плоскости транспор¬
тера, причем верхний поток горячего воздуха более интенсивен, что создает
избыточное давление на поверхности изделия. Это давление обеспечивает
просос сушильного агента через пенорезину. Сушку пенорезины осуществля¬
ют при температуре 90...110°С, причем на входе в сушильную камеру, когда
пенорезина содержит максимальное количество влаги, устанавливают темпе¬
ратуру Ю5...110°С, а затем в последующих секциях сушильной камеры тем¬
пературу снижают до 90.. .95°С.Невозможность применения более высокой температуры сушильного аген¬
та обусловлено следующими двумя причинами.При увеличении температуры сушильного агента возрастает опасность пе-
ревулканизации пенорезины на последних стадиях сушки и может быть при¬
чиной снижения физико-механических свойств пенорезины в результате теп¬
лового старения.Вторая причина связана с уменьшением миграции влаги к поверхности из
внутренних слоев изделия в результате того, что термодиффузионный поток
влаги при наличии перепада температур будет направлен от поверхности из¬
делия к внутренним слоям. Это негативное явление будет проявляться в боль¬
шей степени при увеличении толщины изделия, а также в том случае, если
система циркуляции в камере горячего воздуха не будет обеспечивать его про¬
сос через изделие.196
Продолжительность сушки изде¬
лий из пенорезины при температуре90...110°С в эффективно работаю¬
щих установках туннельного типа
составляет 1,5...2,5 часа при этом
обеспечивается снижение влажности
пенорезины с 30...45% до 0,5...2%.Принцип сквозного прососа су¬
шильного агента через пенорезину
наиболее полно реализован при сушке
изделий на установках барабанного
типа. Принципиальная схема такой
установки представлена на рис. 4.34.Вращающиеся перфорированные ба¬
рабаны размещаются в камере, в ко¬
торую подается горячий воздух.Внутренняя полость перфориро¬
ванных барабанов разделена на две зоны “рабочую” и “мёртвую”.В процессе работы установки из “рабочей” зоны барабана непрерывно отса¬
сывается сушильный агент, в результате, изделия из пенорезины, прижимаются
к перфорированному барабану и через них просасывается горячий воздух.Наиболее эффективно применение установок барабанного типа, при сушке
неформовой, непрерывной пластины из пенорезины. В этом случае пластина
из пенорезины полностью облегает перфорацию “рабочей” зоны барабана,
исключая холостой просос воздуха.При сушке формовых штучных изделий, особенно при изменяющихся раз¬
мерах, сушка на установках барабанного типа усложняется. Требуются специ¬
альные конструктивные решения, которые бы обеспечили перекрытие перфо¬
рации барабана в местах, незанятых изделиями из пенорезины.Скорость сушки пенорезины методом сквозного прососа сушильного аген¬
та зависят от массовой скорости сушильного агента (up, кг/м2-с), удельной на¬
грузки материала на перфорированную поверхность (G, кг/м2), температуры
сушильного агента (г, °С).С увеличением массовой скорости сушильного агента процесс сушки су¬
щественно интенсифицируется и продолжительность сушки до заданной
влажности пенорезины уменьшается. Вместе с тем, увеличение массовой ско¬
рости фильтрации сушильного агента приводит к резкому возрастанию гид¬
равлического сопротивления системы.Поэтому при выборе оптимальной величины up должен учитываться весь
комплекс затрат, связанных с изменением удельных расходов тепла и энергии.Продолжительность сушки прямо пропорциональна величине удельной на¬
грузки пенорезины на перфорированный барабан (G), так как увеличение тол¬
щины изделий, с одной стороны, увеличивает путь переноса влаги к поверхно¬
сти испарения, а, с другой, приводит к большому насыщению сушильного
агента влагой, что уменьшает интенсивность процесса сушки.типа для сушки пенорезины: 1 - вращаю¬
щийся барабан с перфорированной обечай¬
кой; 2 - “рабочая” зона внутренней полости
барабана, из которой отсасывается сушиль¬
ный агент; 3 - “мертвая” зона внутренней
полости барабана; 4 - неподвижная перего¬
родка, разделяющая “рабочую” и “мерт¬
вую” зоны; 5 - пенорезина197
Температуру сушильного агента при сушке пенорезины на установках ба¬
рабанного типа обычно устанавливают 90...95°С. Главная причина^ по кото¬
рой не применяют более высокую температуру, связана с её отрицательным
влиянием на свойства пенорезины.Другой тип оборудования, применяемый для сушки изделий из пенорези¬
ны, предусматривает нагрев пенорезины с помощью токов высокой частоты
(ТВЧ) ~ 20 Мгц.Оборудование этого типа широко применяется на предприятиях России.
Количество выделяемого тепла в материале при воздействии ТВЧ пропорцио¬
нально квадрату напряженности электрического поля Е, частоте электрическо¬
го поля /, диэлектрической проницаемости s и тангенсу угла диэлектрических
потерь материала tg5:Q = K-E2fe-tg5,
где К - коэффициент.При создании оборудования для сушки пенорезины в поле ТВЧ учитывался
характер изменения диэлектрической проницаемости е и тангенса угла диэлек¬
трических потерь пенорезины tg5 при изменении её влажности (рис. 4.35) [18].Хотя абсолютные значения £ и tg5 зависят от состава латексных компози¬
ций, плотности пенорезины и степени её отмывки, характер изменения этих
показателей при изменении влажности пенорезины сохраняется. Учитывая,
что по itaepe сушки пенорезины снижается её диэлектрическая проницаемость
и тангенс угла диэлектрических потерь, применение нагрева с помощью ТВЧнаиболее эффективно на ранней ста¬
дии процесса сушки при высокой
влажности пенорезины.Поэтому в современном оборудо¬
вании нагрев и сушка пенорезины с
помощью ТВЧ предусмотрены на
начальной стадии процесса, а окон¬
чательная досушка осуществляется
конвекцией.Применяют и другой вариант
сушки пенорезины с применением
ТВЧ. На последнем этапе процесса
сушки нагрев в поле ТВЧ осуществ¬
ляют при более высокой напряжен¬
ности электрического поля, чем в
начале процесса. Этим компенсиру¬
ется снижение тепловыделения из-за
уменьшения в ходе сушки диэлек-
Рис. 4.35. Влияние влажности пенорезины на трической проницаемости и тангенса
диэлектрическую проницаемость е (1) и угла диэлектрических потерь пеноре-
тангенс угла диэлектрических потерь tg8 (2) зины. Однако в этом случае процесс
менее контролируемый и связан с опасностью электропробоя и загорания пе¬
норезины.В состав оборудовании для сушки пенорезины с использованием ТВЧ
входят:•	сушильная камера, укомплектованная генераторами ТВЧ и устройствами,
обеспечивающими создание электрического поля требуемой напряженности;•	камера для досушки пенорезины методом конвекции;•	система циркуляции горячего воздуха.Низкопотенциальным, заземленным электродом в камере нагрева и сушки
пенорезины с применением ТВЧ является пластинчатый алюминиевый транс¬
портер, предназначенный для перемещения изделий из пенорезины по камере
сушки.Высокопотенциальный электрод монтируют над транспортером. Нагрев
пенорезины происходит в период, когда она находится под высокопотенци¬
альным электродом. Напряженность электрического поля устанавливают та¬
ким образом, чтобы температура пенорезины не превышала 90...95°С.Для удаления из зоны электродов испарившейся при сушке пенорезины
влаги предусматривают подачу горячего воздуха с температурой 80...100°С
противотоком по отношению к движению транспортера.В камере окончательной сушки поток горячего воздуха с температурой90...95°С направляют перпендикулярно к плоскости транспортера, обеспечи¬
вая тем самым просос сушильного агента через пенорезину.При малотоннажном производстве изделий из пенорезины применяют су¬
шилки периодического действия камерного типа с циркуляцией горячего воз¬
духа.Целесообразность применения того или другого метода сушки пенорезины
зависит от конкретных условий производства. Выбор метода сушки и его ап¬
паратурного оформления должен производиться с учетом ассортимента изде¬
лий, объема их производства, производительности оборудования, удельных
энергозатрат на единицу продукции и их доли в себестоимости продукции.4.1.3.2.	Производство пенорезины по способу ТалалаяТехнологический процесс производства пенорезины по способу Талалая
включает в себя следующие стадии:•	приготовление латексных композиций;•	механическое вспенивание латексной композиции;х)•	вакуумное расширение пены;•	замораживание пены и её желатинирование;•	вулканизация полимера зажелатинированной пены;•	промывка изделий;•	сушка изделий.х) Процесс с применением химического вспенивания, как морально устаревший, не
рассматривается.199
4.1.3.2.1.	Приготовление латексных композицииРецептура латексных композиций представлена в табл.4.7. Технология изго¬
товления композиций принципиально не отличается от технологии изготовления
композиций, применяемых при производстве пенорезины способом Данлоп.Таблица 4.7Типичные рецептуры латексных композиций, применяемых при произ¬
водстве пенорезины по способу ТалалаяНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаБутадиен-стирольный латекс типа СКС-С80100Натуральный высокоаммиачный центрифу¬
гированный латекс20—40% раствор калиевого мыла СЖК
фракция С10-С132,0—20% раствор олеата калия—2,5Лаурилсульфат натрия0,10,110% раствор гидроокиси калия0,10,150% дисперсия серы2,22,240% дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка2,52,540% дисперсия меркаптобензотиазола1,01,040% дисперсия оксида цинка4,05,050% дисперсия противостарителя 22461,51,018% Акрилатная эмульсия
(.АК-216-18, АК-241-81)0,50,6Первоначально в емкость, установленную на весах загружают синтетиче¬
ский латекс и при перемешивании вводят раствор мыла, а затем натуральный
латекс. Перемешивание продолжают в течение 5... 10 мин. Затем последова¬
тельно при непрерывном перемешивании загружают раствор гидроокиси ка¬
лия, дисперсии серы, ускорителей, оксида цинка, раствор лаурилсульфата и в
конце - акриловую эмульсию. Перемешивание продолжают 25...35 мин. Изго¬
товленную латексную композицию подвергают вызреванию в течение 16...20
часов при температуре 20±3°С.4.1.3.2.2.	Вспенивание латексной композицииВспенивание латексной композиции осуществляют на вспенивателях не¬
прерывного действия, конструкция которых была описана ранее (раздел
4.1.3.1.2).Технология вспенивания, практически, не отличается от технологии вспе¬
нивания, применяемой при производстве пенорезины способом Данлоп. Отли¬
чие состоит в том, что в смеситель вспенивателя в пену вводится не кремнеф¬
тористый натрий, а раствор перекиси водорода. Считается [3, с. 216], что пере¬
кись водорода выполняет роль смазки, облегчая извлечение готового изделия
из формы, хотя механизм такого действия перекиси водорода не ясен.200
Кратность пены автоматически поддерживают в пределах 2,5...3,0, а за¬
данная плотность пенорезины определяется количеством пены, загружаемой в
форму, которая затем подвергается вакуумному расширению. Отсутствие не¬
обходимости при изготовлении пенорезины различной плотности изменять
при вспенивании кратность делает работу вспенивателя более стабильной, а
отсутствие в рецептуре кремнефтористого натрия увеличивает продолжитель¬
ность работы вспенивателя между чистками.4.1.3.2.3.	Вакуумное расширение пены, её желатинирование и вулкани¬
зация полимера зажелатинированной пеныВакуумное расширение пены, её желатинирование и вулканизация полиме¬
ра зажелатинированной пены осуществляют в форме специальной конструк¬
ции, схема которой представлена на рис. 4.36. Внутренние габариты формы
позволяют выпускать пенорезину в виде блоков размером до 1900 х 1400 х 150
мм, хотя возможно применение многогнездной формы меньших размеров.Форму устанавливают на двухчелюстной гидравлический пресс. Сама
форма представляет собой своеобразный теплообменник, обеспечивающий
циркуляцию теплоносителей. Между внешней 2 и внутренней 4 крышками, а
также между внешним 2 и внутренним
4 днищем формы имеется резиновая
изоляционная прокладка 3. По пери¬
метру формы расположены два жело¬
ба. Во внешний желоб вмонтирована
резиновая, теплостойкая прокладка 5,
а во внутренний - полупроницаемая
бумажная прокладка 6, проницаемая
для воздуха, но непропускающая ла¬
текс и пену. Резиновая прокладка
обеспечивает герметичность формы
при создании вакуума, а бумажная не
позволяет вытекать пене при создании
вакуума внутри формы. Бумажная
прокладка заменяется после каждого
технологического цикла новой про¬
кладкой. В крышке, днище и боковых
стенках формы имеются каналы 8, по
которым циркулирует теплоноситель.В качестве теплоносителя применяют
водный раствор этиленгликоля.Благодаря большому количеству
металлических стержней диаметром ~6 мм, расположенных на крышке и
днище формы на расстоянии ~ 10 мм,
создаются благоприятные условия дляРис. 4.36. Схема формы, применяемой в
процессе Талалая: 1 - плиты пресса;
2 - внешняя крышка формы; 3 - изоляци¬
онная прокладка из резины; 4 - внутрен¬
няя крышка формы; 5 - резиновая про¬
кладка, обеспечивающая поддержание
вакуума; 6 - полупроницаемая бумажная
прокладка; 7 - вакуумное устройство;
8 - каналы для теплоносителя201
теплообмена и создания однородного температурного поля в пене при её же¬
латинировании и вулканизации. В зависимости от требуемой плотности пено¬
резины оператор заливает в форму определенное количество пены, Предвари¬
тельно установив в желоб формы бумажную прокладку, и закрывает крышку
формы. С этого момента процесс осуществляется в автоматическом режиме.В рубашку формы подают теплоноситель с температурой 4±3,0°С, а в фор¬
ме создают вакуум -700 мм ртутного столба. Через бумажную прокладку воз¬
дух откачивается из формы и в течение 2...3 минут происходит расширение
пены, которая заполняет весь внутренний объем формы. По окончании расши¬
рения пены в рубашку формы подается теплоноситель, имеющий температуру
минус 30±2°С.В течение 8...9 минут происходит замораживание пены. Во время замора¬
живания пены в форме поддерживается вакуум. По окончании замораживания
пены линию вакуум отсоса отключают и в форму в течение 5...6 минут пода¬
ют под давлением ~ 2 кг/см2 двуокись углерода. В течение этих 5...6 минут в
рубашке формы продолжает циркулировать теплоноситель с температурой
минус 30±2°С.Под действием двуокиси углерода происходит снижение pH пены и проис¬
ходит ее желатинирование.Для оттаивания зажелатинированной пены и постепенного увеличения её
темпера?у]эы в рубашку формы последовательно подают в течение 1,5...2 ми¬
нут теплоноситель с температурой 4±3°С, а затем в течение 1,5...2 минут -
теплоноситель с температурой 38±2°С.Вулканизацию полимера зажелатинированной пены осуществляют в тече¬
ние 9... 10 минут при температуре теплоносителя 110±2°С.По окончании процесса вулканизации в рубашку формы в течение 1,5...2
минут подают для охлаждения теплоноситель с температурой 38±2°С, и затем
крышка формы открывается, при этом циркуляцию теплоносителя с темпера¬
турой 38±2°С продолжают.Изделие, удерживаемое металлическими стержнями на крышке формы,
снимают вручную и транспортируют на промывку и сушку. После этого цикл
повторяется. Продолжительность цикла 30...40 мин.Создание вакуума, подача теплоносителя с различными температурами,
подача углекислого газа обеспечивается специальным оборудованием, в состав
которого входят: установки для охлаждения и нагрева теплоносителей, ваку¬
ум-установка, установки для хранения, редуцирования и подачи углекислого
газа, системы автоматики, обеспечивающие заданные технологические
параметры процесса.4.1.3.2.4.	Промывка и сушка изделий, полученных способом ТалалаяТехнологический процесс промывки и сушки изделий и его аппаратурное
оформление не отличается от технологического процесса и применяемого обору¬
дования при изготовлении пенорезины способом Данлоп. Однако, конструкция202
изделий, полученных способом Тала¬
лая (рис. 4.37), в которых пенорезина
пронизана выемками (pin-core), облег¬
чает удаление из пенорезины при про¬
мывке растворимых некаучуковых ве¬
ществ и удаление влаги при сушке, что
ведет к сокращению режимов этих
технологических операций.4.1.4.	Процесс изготовления пе¬
норезины без стадии желатинирова¬
ния пеныНаряду с наиболее распространен¬
ными технологическими процессами
производства пенорезины способами
Данлоп и Талалая существуют техно¬
логические процессы, имеющие прин¬
ципиальные отличия от этих способов.К таким процессам следует отнести т.
н. процесс изготовления пенорезины
без стадии желатинирования пены
(non-gel foam process).Первые сведения об этом процессе
относятся к началу 30-х годов, когда
был получен патент на процесс изго¬
товления тонкого слоя пенорезины
путем высушивания пены. Однако то¬
гда этот процесс не вызвал интереса и не был освоен промышленностью. Лишь
в шестидесятых годах процесс изготовления пенорезины без стадии желати¬
нирования пены, разработанный фирмой “Дау кемикл”, был внедрен в произ¬
водство.Для реализации этого процесса был разработан специальный бутадиен-
стирольный карбоксилсодержащий латекс [19, 20]. Вулканизация полимера
этого латекса осуществлялась с помощью смол. В состав рецепта латексной
композиции входили вспенивающий агент, стабилизатор пены, наполнитель,
меламинформальдегидная смола.Ниже приводится рецепт композиции (части массы сухого вещества) для
изготовления пенорезины для подслоя текстильных материалов [20]:латекс бутадиен-стирольный карбоксилсодержащий Дау-902(содержание полимера 55-60%)	100,0;вспенивающий агент	2,0;стабилизатор пены	0,25;наполнитель (мел)	150,0;смола	5,0-10,0.Рис. 4.37. Фотография изделий из пеноре¬
зины, изготовленных способом Талалая203
Благодаря химической и механической стабильности латекса состав ла¬
тексной композиции содержал значительное количество наполнителя, а при¬
менение специальных ПАВ в качестве вспенивающего агента и стабилизатора,
пены позволяло получать стабильную пену. Обязательным условием процесса
являлся нагрев слоя пены, нанесенной на текстильный материал, с помощью
инфракрасных источников. Такой нагрев был необходим для образования на
пене поверхностной пленки.При последующей термообработке при температуре 65...100°С происходи¬
ла фиксация структуры пены за счет сушки и начала взаимодействия функ¬
циональных групп полимера и смолы. Вулканизацию проводили в интервале
температур от 100 до 200°С.Процесс изготовления пенорезины без стадии желатинирования с примене¬
нием бутадиен-стирольного карбоксилсодержащего латекса (Ревинекс 34Д40)
был разработан также английской фирмой “Ревертекс”. В отличие от процес¬
са, разработанного фирмой “Дау кемикал”, для вулканизации полимера латекса
использовалась обычная серная вулканизующая система. Рецепт латексной
композиции предусматривал применение специального ПАВ, обеспечивающе¬
го стабильность пены и использование высокой дозировки наполнителя
(140... 150 частей массы на 100 частей массы полимера латекса).Для получения пенорезины использовалось обычное оборудование, приме¬
няемое дл£ изготовления неформовой пенорезины. Обязательным элементом
этого оборудования, также как при получении пенорезины по способу фирмы
“Дау кемика]{', было применение инфракрасных источников нагрева, необхо¬
димого для образования поверхностной пленки на пене. Фиксация структуры
пены происходила при сушке, которая осуществлялась при температуре 100°С,
и последующей вулканизации при температуре 150...170°С.Дальнейшие исследования процесса получения пенорезины без стадии-же¬
латинирования показали, что он может быть реализован при применении бута¬
диен-стирольных, натуральных, бутадиен-нитрильных и хлоропреновых ла¬
тексов [21].Важную роль при этом играет выбор ПАВ, обеспечивающих высокую ста¬
бильность латексной композиции при введении больших дозировок наполни¬
телей, а также высокую стабильность латексных пен. В качестве таких ПАВ
широко используют:•	натриевую соль лаурилсульфата;•	N октил сульфосукцинамат натрия.Ниже приводится рецептура латексной композиции для получения пеноре¬
зины без стадии желатинирования с применением бутадиен-стирольного ла¬
текса (части массы сухого вещества) [3, с. 89]:бутадиен-стирольный латекс(содержание полимера 66%)	100,0;N - октил сульфосукцинамат натрия	4,5;натриевая соль лаурилсульфата	0,5;гексаметафосфат натрия	0,5;204
сера	2,0диэтилдитиокарбамат цинка	1,0цинковая соль меркаптобензотиазола		 0,75противостаритель	1,0оксид цинка	2,0мел	200,0акриловая эмульсия	до достижения вязкости 5 Пас.Процесс производства пенорезины без стадии желатинирования представ¬
ляет интерес прежде всего с экономической точки зрения, поскольку позволя¬
ет использовать рецептуры с высоким (150...300 частей массы) содержанием
дешевых наполнителей. Кроме того, упрощается операция вспенивания, так
как отпадает необходимость введения в пену желатинирующего агента. Про¬
цесс не требует разработки какого-либо специального оборудования и может
быть осуществлен на обычном оборудовании, применяемом при производстве
неформовой пластины из пенорезины (рис. 4.27). Ограничением для процесса
изготовления пенорезины без стадии желатинирования пены является толщина
изделия, которая не должна превышать 5...7 мм. Поэтому основное примене¬
ние этот процесс получил при производстве ковров на подложке из пенорези¬
ны, а также при производстве подосновы различных текстильных материалов.В заключение следует сказать, что отсутствие стадии желатинирования
следует, по-видимому, понимать, как отсутствие необходимости введения в
латексную пену желатинирующего агента. Поскольку фиксация структуры
пены, происходящая при удалении влаги при сушке тонкого слоя пены, явля¬
ется следствием медленной астабилизации латекса на поверхности пузырьков
воздуха, понятие “без стадии желатинирования” следует считать весьма ус¬
ловным.4.1.5.	Причины возникновения дефектов пенорезины при её производ¬
стве и методы их предотвращенияЕсли при вспенивании не удается получить пену заданной кратности и, как
следствие, пенорезина имеет завышенную плотность, то причинами этого мо¬
гут быть:•	недостаточная дозировка мыла;•	в составе латексной композиции содержится избыточное количество ок¬
сида цинка;•	значительный рост вязкости латексной композиции при её вызревании;•	при вспенивании латексной композиции на аппаратах непрерывного
вспенивания недостаточна подача воздуха, либо неправильно установлено
число оборотов ротора;•	при изготовлении пенорезины методом Талалая в форме не создан необ¬
ходимый вакуум.Меры предотвращения невозможности получения пены заданной кратно¬
сти состоят в корректировке дозировок мыла, снижении, если это возможно,
дозировок оксида цинка, либо введение его не в латексную композицию, а в205
1пену, корректировке температурного и временного режимов вызревания ла¬
тексной композиции, корректировке параметров вспенивания.Грубая разрушенная структура пенорезины может быть следствием сле¬
дующих причин:•	низкая стабильность пены из-за недостаточного количества мыла;•	слишком высокая стабильность латексной композиции, затрудняющая
желатинирование и фиксацию структуры пены, из-за избыточного количества
мыла или из-за слишком высокой агрегативной стабильности применяемых
латексов;•	недостаточная дозировка желатинирующего агента, при которой скорость
разрушения пены превышает скорость её фиксации при желатинировании;•	при незавершенности процесса желатинирования пена подвергалась дей¬
ствию высокой температуры, необходимой для вулканизации;•	при изготовлении пенорезины способом Талалая нарушение порядка по¬
дачи теплоносителей разных температур, нарушение режимов вакуумирования
внутри формы и подачи в форму двуокиси углерода. Эти нарушения режимов,
как правило, связаны с отказом систем автоматики.Меры, предотвращающие грубое разрушение структуры пены в ходе ее же¬
латинирования и последующей вулканизации полимера, сводятся к корректи¬
ровке дозировок мыла и желатинирующего агента, корректировке режимов
вызреварии (увеличение продолжительности или температуры при излишней
стабильности латексной композиции), соблюдению температурных, времен¬
ных и других параметров процесса желатинирования и вулканизации.При изготовлении пенорезины способом Данлоп дефекты в объеме пеноре¬
зины в виде отдельных крупных внутренних пустот (“норы”) возникают в ос¬
новном из-за преждевременного начавшегося при желатинировании упрочне¬
ния стенок пузырьков. В результате этого разрыв стенок пузырьков пены при
образовании структуры пенорезины с сообщающимися порами происходит
неравномерно в виде местного разрушения желатинирующей пены. Этот вид
дефектов устраняют снижением дозировок кремнефтористого натрия, как пра¬
вило, при одновременном увеличении дозировок вторичных желатинирующих
агентов (ДФГ, катапин, и др.).Дефекты в виде местных разрывов изделий из пенорезины происходят в
основном при выемке изделий из форм. Причинами возникновения дефектов
этого вида являются низкая прочность пенорезины в горячем, влажном со¬
стоянии (особенно пенорезины на основе синтетического латекса), коррозия
материала форм, некачественная смазка форм, не предотвращающая адгезию
пенорезины к форме.Для устранения этого вида дефекта необходимо улучшить охлаждение
форм перед выемкой из них изделий, исключить применение форм, внутрен¬
няя поверхность которых подвергалась коррозии, откорректировать состав
смазки.206
4.2. Маканые изделияТермин “маканые изделия” обычно используют применительно к изделиям,
полученным способом макания форм, имеющих конфигурацию изделия, в рас¬
творы каучуков, в композиции на основе латексов, в пластизоли и др.В настоящем разделе рассматривается производство маканых изделий из
латексов.Ассортимент латексных изделий, получаемых способом макания, весьма
разнообразен. Его основу составляют: защитные перчатки различного назна¬
чения (хирургические, технические, хозяйственные); изделия санитарии и ги¬
гиены (напальчники, презервативы, колпачки пипеток, молочные соски, пус¬
тышки); изделия медицинского назначения (катетеры, трубки) и детали для
комплектации медицинских приборов и оборудования; изделия технического
назначения (радиозондовые оболочки, оболочки для прессования различных
порошкообразных материалов, детали для комплектации приборов и уст¬
ройств); изделия спортивного и культурно-бытового назначения (камеры
спортивных мячей, купальные шапочки, детские шарики и др.).Столь широкий и постоянно обновляющийся ассортимент маканых изде¬
лий из латексов обусловлен теми преимуществами, которые имеет латексная
технология по сравнению с технологией, основанной на переработке каучуков
или их растворов.Эти преимущества заключаются в том, что изготовление маканых изделий
из латексов, как правило, не связано с применением пожаро-взрывоопасных
растворителей, технология изготовления позволяет получать тонкостенные,
бесшовные изделия, которые практически не могут быть получены принятыми
в промышленности методами переработки каучуков, технология производства
и её аппаратурное оформление не требует применения дорогостоящего метал-
ло-энергоёмкого оборудования, а процессы поддаются комплексной механиза¬
ции, а в ряде случаев - полной автоматизации.Из-за отсутствия механического воздействия на полимер латекса изделия
характеризуются более высокими физико-механическими показателями по
сравнению с изделиями, полученными из каучука и его растворов.Вместе с тем, ассортимент маканых изделий из латексов ограничен опреде¬
ленными рамками. Методом макания, в основном, изготавливают сравнитель¬
но тонкостенные, однотолщинные, бесшовные изделия. Получить изделие
способом макания толщиной более 2,0...2,5 мм без специальных мер, с прием¬
лемыми для производства режимами, практически невозможно. Обычно тол¬
щина латексных изделий, полученных способом макания не превышает1,0... 1,5 мм.Полученное при макании отложение полимера содержит до 50% воды, уда¬
ление которой при сушке требует длительного времени и больших энергетиче¬
ских затрат.Увеличение толщины изделий приводит к непропорциональному увеличе¬
нию этих затрат и процесс становится экономически невыгодным. Увеличение207
толщины изделия существенно удлиняет также режимы его промывки, одной
из обязательных операций процесса, в результате которой из изделия удаляют¬
ся водорастворимые, некаучуковые вещества.	*Последние ухудшают санитарно-гигиенические свойства изделий, снижают
их сопротивление старению, увеличивают водонабухание, ухудшают стой¬
кость по отношению к агрессивным средам.Рецептура латексных композиций, применяемых для изготовления маканых
изделий, как правило, не содержит наполнителей, либо их дозировки незначи¬
тельны, что повышает стоимость изделий.Таким образом, способ получения из латекса резиновых изделий методом
макания находит применение для достаточно широкого, но все же ограничен¬
ного ассортимента изделий.Наиболее широко для производства маканых изделий из латексов применя¬
ется метод ионного (коагулянтного) отложения, физико-химические основы
которого были изложены в главе 3 раздел 3.2.2.Наряду с этим, основным производственным процессом получения мака¬
ных изделий, применяется, так называемый, метод “прямого” макания форм в
латексную композицию без применения коагулянта.Для увеличения толщины изделий, изготавливаемых этим методом, прибе¬
гают к многократному маканию форм в латексную композицию с промежу¬
точной сушкой отдельных слоев отложения.В основ&зтого метода лежат закономерности пленкообразования при испа¬
рении влаги из тонкого слоя латекса (глава 3, раздел 3.1).Для отдельных видов изделий применяется метод макания горячих форм в
термочувствительные (термосенсибильные) латексные композиции. Основные
закономерности этого процесса изложены в главе 3 раздел 3.2.3.В отдельных случаях при получении маканых изделий из латексов исполь¬
зуют комбинацию различных способов: прямое макание - ионное отложение
[22], ионное отложение в электрическом поле [23, 24].Вне зависимости от вида маканых изделий и способов их изготовления су¬
ществует ряд общих требований к латексным композициям и формовой осна¬
стке, обусловленные особенностями этих изделий.Учитывая, что большинство маканых изделий являются тонкостенными,
латексные композиции не должны содержать частицы коагулюма, включений
в виде плохо диспергированных ингредиентов, воздушных пузырей, присутст¬
вие которых неизбежно приведет к браку изделий.Наличие в латексной композиции коагулюма может быть следствием при¬
менения латекса с низкой механической и химической стабильностью, нару¬
шением правил транспортировки и хранения латекса, нарушением режимов
при изготовлении, вызревании и хранении латексных композиций.Включения в виде плохо диспергированных ингредиентов могут быть
следствиям ошибок в рецептуре применяемых дисперсий и нарушения режи¬
мов их изготовления, нарушением дозировок и порядка введения дисперсий в
латексную композицию.208
Наличие в латексной композиции воздушных пузырей может быть следст¬
вием высокой пенообразующей способности композиции, неудачной конст¬
рукцией перемешивающих устройств и нарушением режимов перемешивания,
а также результатом захвата воздуха при транспортировке и переливе латекс¬
ных композиций.Для устранения этих негативных явлений в первую очередь должен прово¬
диться тщательный контроль применяемых латексов и ингредиентов латекс¬
ных композиций на соответствие требованиям действующей нормативно¬
технической документации, а также должен быть осуществлен надлежащий
контроль за соблюдением технологических режимов изготовления латексных
композиций.Тем не менее, в условиях производства невозможно полностью исключить
вероятность образования в латексных композициях коагулюма, присутствия
включений и воздушных пузырей.В связи с этим перед употреблением латексной композиции проводят её
фильтрацию. Для фильтрации обычно применяют сетку из нержавеющей ста¬
ли, капроновые сита, самоочищающиеся фильтры. Однако эта операция долж¬
на проводиться с определенной осторожностью, так как при фильтрации про¬
исходит механическое воздействие на латексную композицию, в результате
чего не исключена её астабилизация, которая может вызвать дополнительное
образование коагулюма.Для удаления воздушных пузырей применяют вакуумирование латексных
композиций. В аппарате с латексной композицией создается разряжение и
композиция при медленном перемешивании выдерживается в течение време¬
ни, достаточном для удаления воздушных пузырей. Последующая транспорти¬
ровка латексной композиции и её перелив должны исключить образование
пузырей, в противном случае вакуумирование композиции теряет смысл.Для изготовления маканых изделий используют формы из различных мате¬
риалов, в основном из фарфора, стекла и металла. Фарфоровые формы приме¬
няются для изготовления большинства видов перчаток. Для производства тон¬
костенных хирургических перчаток используются глазированные формы, что
облегчает съем перчаток с форм, улучшает очистку форм от загрязнений и
придает изделиям более гладкую поверхность.На глазированной поверхности форм не должно быть пор, бугорков и дру¬
гих дефектов, что отрицательно сказывается на качестве перчаток. Глазиро¬
ванные формы используются также при изготовлении перчаток на трикотаж¬
ной подкладке, что облегчает ее надевание и съем изделий с форм.В этом случае достаточно глазировать только кистевую часть формы, в об¬
ласти краги глазировка может отсутствовать, что предотвращает сползание
трикотажной подкладки с этой части формы.Перчатки с большей толщиной предпочтительнее изготавливать на неглази-
рованных формах, которые лучше удерживают коагулянт на своей поверхности.
Для получения изделий с рифленым рисунком или маркировкой фарфоровые
формы должны иметь на своей поверхности соответствующую гравировку.209
Гравировка форм должна быть выполнена таким образом, чтобы не иметь
острых граней, способствующих образованию утонений, а также не имфгь уг¬
лублений, перпендикулярных направлению погружения форм в коагулянт и
латекс, что затрудняет удаление пузырьков воздуха.Для производства презервативов, сосок, напальчников в большинстве слу¬
чаев используют стеклянные формы. Несмотря на их хрупкость, стеклянные
формы благодаря идеально гладкой поверхности позволяют получа.ть изделия
с высокой прозрачностью, обеспечивают хороший съем и легко отмываются от
загрязнений.Алюминиевые формы получили меньшее распространение в практике про¬
изводства маканых изделий по сравнению с фарфоровыми или стеклянными.
Несмотря на их кажущуюся прочность, эти формы легко деформируются при
ударе и подвергаются коррозии. Кроме того, алюминиевые сплавы, исполь¬
зуемые для изготовления форм, не должны содержать металлы переменной
валентности, которые способствуют старению изделий.4.2.1.	Производство маканых изделий способом ионного (коагулянтно-
го) отложения4.2.1.1.	Общие сведения о процессеТехнологическая схема процесса производства маканых изделий способом
ионного (ксщулянтного) отложения приведена на рис .4.3 8.В зависимости от конкретной технологии изготовления того или иного из¬
делия эта общая схема может изменяться, к ней добавляются или, наоборот, из
неё исключаются отдельные технологические операции. Реализация указаннойРис. 4.38. Схема технологического процесса изготовления маканых изделий
способом ионного (коагулянтного) отложения210
на рис. 4.38 технологической схемы на современных производствах осуществ¬
ляется с применением высокопроизводительных линий, большей единичной
мощности.Эти линии условно возможно подразделить на линии кассетного и
конвейерного типов.В линиях кассетного типа формы комплектуются в кассеты, в которых
формы могут быть установлены как по одну, так и по обе стороны кассеты.
Кассеты с формами с помощью транспортных устройств различных типов пе¬
ремещаются от одной технологической операции к другой. Производитель¬
ность такой линии определяется ритмом (тактом) выхода кассет с самой “уз¬
кой” (продолжительной) операции технологического процесса и количеством
установленных на кассете форм.В линиях конвейерного типа транспортировка форм по технологической
цепочке осуществляется с помощью цепного конвейера с закрепленными на
нем с определенным шагом формодержателями, служащими для крепления в
них форм.Как правило, движение конвейера осуществляется непрерывно, а произ¬
водительность линии определяется скоростью движения конвейера и коли¬
чеством закрепленных на нем форм. На рисунках 4.39 и 4.40, показаны фо¬
тографии отдельных узлов кассетной
и конвейерной линий по выпуску
защитных перчаток. Линии кассет¬
ного типа позволяют в довольно ши¬
роких пределах изменять параметры
отдельных технологических опера¬
ций, что дает возможность в одних и
тех же линиях производить разные
виды изделий, требующие различных
временных и температурных режи¬
мов. Эти линии позволяют более лег¬
ко справляться с трудностями, возни¬
кающими при переработке нестан¬
дартного сырья. Недостатком линий
кассетного типа является затрудни¬
тельность полной механизации и ав¬
томатизация технологических опера¬
ций, например, закатки венчиков
перчаток или их съема с форм, при¬
чиной которого является значитель¬
ное количество форм на кассете и
невозможность подвода к каждой
отдельной форме механизма для съе¬
ма и закатки венчика. Для линий
кассетного типа требуются большееРис. 4.39. Фотография узла кассетной
линии при входе кассеты с формами в
камеру сушкиРис. 4.40. Фотография узла макания форм
в ванну с коагулянтом линии конвейерно¬
го типа211
количество обслуживающего персонала, большие производственные площа¬
ди и капитальные вложения.По сравнению с ними линии конвейерного типа могут быть полностью ав¬
томатизированы. Как правило, их конструкции менее металлоемки, а занимае¬
мая ими производственная площадь при той же производительности значи¬
тельно меньше, чем для линий кассетного типа. “Платой” за это является го¬
раздо меньшая их универсальность, поскольку изменение режима одной тех¬
нологической операции приводит к изменению режимов всех остальных опе¬
раций, что, в частности, создает трудности при переработке нестандартного
сырья.Удачным компромиссом линий кассетного и конвейерного типов является
линия, в которой использован принцип сборно-разборной кассеты. Это позво¬
ляет перед операциями закатки венчика и съема изделий с форм автоматиче¬
ски разбирать кассету на отдельные рамы, на которых формы закреплены в
один ряд, и, тем самым, создаются условия для механизации закатки венчика и
съема изделий с форм с помощью специальных устройств.По окончании этих операций рамы с формами вновь автоматически соби¬
раются в кассеты и транспортируются на последующие технологические опе¬
рации.Выбор того или иного типа линии определяется прежде всего количеством
типов издйцш, которые могут изготавливаться на данной линии с учетом раз¬
нообразия их размеров и цветов, стандартностью используемого сырья, нали¬
чием рабочей силы и капитальных вложений.В состав линий как кассетного, так и конвейерного типов входят ванны для
коагулянта, латексных композиций, промывки гелей, мойки и чистки форм;
камеры для нагрева форм, сушки гелей, вулканизации изделий.В связи с высокой коррозионной активностью коагулянта и латексных
композиций для изготовления ванн, как правило, используется нержавеющая
сталь. Использование различных антикоррозионных покрытий мало оправды¬
вает себя из-за недолговечности и ухудшения теплопроводности стенок ванн,
через которые осуществляется охлаждение или нагрев латексных композиций
или коагулянта.Для камер нагрева, форм, сушки гелей и вулканизации изделий применяют
обычные стали с антикоррозионными покрытиями.Конструкции ванн для латексной композиции и коагулянта предусматри¬
вают перемешивающие устройства. Охлаждение или нагрев латексных компо¬
зиций и коагулянта осуществляют за счет подачи в рубашку ванны воды с со¬
ответствующей температурой.Конструкция ванн для латексных композиций предусматривает циркуля¬
цию композиции только в поверхностном слое, что предотвращает образова¬
ние пленки, вследствие улетучивания аммиака и испарения воды. Принципи¬
альная схема ванны для латексных композиций в производственных линиях212
изготовления маканых изделий представлена на рис. 4.41. Центральная часть
ванны, в которую погружаются формы, отделяется от остальной части двумя
вертикальными перегородками, соединенными между собой в нижней части
ванны, так называемым, “ложным дном” 1, расположенным параллельно дни¬
щу. В одну часть ванны, отделенную перегородкой, помещается мешалка 2,
нагнетающая латексную смесь через полость, образованную “ложным дном”, в
пространство между стенкой ванны и второй вертикальной перегородкой.
Толщина слоя, в котором циркулирует смесь, регулируется высотой поднятия
или опускания перегородки 4. Скорость циркуляции латексной смеси регули¬
руется скоростью вращения мешалки и выбирается таким образом, чтобы не
допустить образование пленки на поверхности.5 Jк1Рис. 4.41. Схема конструкции ванны для латексных композиций в
производстве маканых изделий: 1 - ложное дно; 2 - мешалка;3 - металлическая стенка; 4 - перегородка, регулирующая толщину
слоя циркулирующей по поверхности латексной композиции; 5 -
рубашка для водыВ отличие от ванн для латексных композиций в ваннах для коагулянта кон¬
струкция перемешивающих устройств предусматривает перемешивание всей
массы коагулянта, что позволяет избежать оседания содержащегося в коагу¬
лянте наполнителя. Для этой цели применяют различные типы мешалок, в т. ч.
лопастные, шнековые, винтовые. Перемешивающие устройства должны пере¬
мешивать коагулянт без образования в нем пузырей.Ванны для коагулянта и латексных композиций комплектуются уровнеме¬
рами, что позволяет автоматически поддерживать заданный уровень. Для пре¬
дотвращения попадании вредных газовыделений в рабочую зону, ванны обо¬
рудуются бортовыми отсосами, соединенными с вентиляционной системой.В камерах для нагрева форм, сушки геля и вулканизации изделий в качест¬
ве теплоносителя используют горячий воздух, нагнетаемый вентиляторами
через паровые или электрокалориферы.Вне зависимости от вида изделия в любом технологическом процессе про¬
изводства маканых изделий должны использоваться только чистые формы.213
При производстве изделий на поверхность форм неизбежно попадают следы
жира, грязи, остатки коагулянта, осаждаются летучие вещества, выделяемые
изделиями при их сушке и, особенно, вулканизации. Необходимы^ условием
получения высококачественных изделий является тщательная очистка форм от
указанных загрязнений. Очистка форм может быть организована как периоди¬
чески после определенного числа циклов обращения форм в технологическом
процессе, так и после каждого цикла. В производстве маканых изделий часто
используют комбинации периодической чистки с чисткой после каждого тех¬
нологического цикла.Для мойки фарфоровых форм используют как щелочные, так и кислые сре¬
ды. Если в технологическом процессе имеется возможность механической чи¬
стки форм с помощью, например, щеток, что легко осуществляется на линиях
конвейерного типа, то могут быть использованы растворы щелочи в сочетании
с детергентами. При периодической чистке используют растворы соляной или
нагретой серной кислоты. В отечественной практике для чистки фарфоровых и
стеклянных форм широко используется 10% раствор сульфаминовой кислоты,
нагретой до 50...60°С. Для интенсификации процесса чистки форм рекоменду¬
ется использовать ультразвук. Однако его применение связано с опасностью
более быстрого выхода форм из строя вследствие воздействия ультразвука на
материал форм. Кроме того, возникают трудности с выбором материала для
магнитострикторов, которые устанавливаются в ванны, содержащие коррозио-
нактийщле среды.Необходимо отметить, что в отдельных случаях использование “слишком
чистых” форм вызывает затруднения при получении изделий, особенно, тон¬
костенных, например, хирургических перчаток. Такие формы плохо смачива¬
ются латексной смесью, на изделиях образуются дефекты. Однако после одно-
го-двух циклов обращения формы эти затруднения исчезают. После чистки
формы споласкивают водой для удаления моющих средств. Чистые формы
сушат в камерах в потоке горячего воздуха, после чего формы транспортиру¬
ются к следующей технологической операции - макание в коагулянт.В качестве коагулянтов наиболее часто применяют растворы нитрата или
хлорида кальция.Типичные рецептуры коагулянтов приведены в табл. 4.8.Таблица 4.8Рецептура, коагулянтов, применяемых в производстве маканых изделийНаименование компо¬
нентов коагулянтачасти массы12345678910Нитрат кальция (тет-
рогидрат)153540——1560—10—Хлорид кальция (без¬
водный)———252615——10—Ацетат циклогексила-
мина———————12——214
Продолжение таблицы 4.8Наименование компо¬
нентов коагулянтачасти массы12345678910Этиловый спирт826085Метиловый спирт8060—Денатурированныйспирт50Ацетон——————9—20—Уксусная кислота———————8—15Вода——4473,66692030———Каолин3516Белая сажа БС-50
(коллоидная кремне¬
кисл ота)5Смачивающий агент———0,04——1———Полиэтиленгликол ь1 3Выбор конкретной рецептуры коагулянта зависит от многих условий: ре¬
жима гелеобразования, конструкций производственной линии, способа, съема
изделий с форм, навыков обслуживающего персонала.Преимущества коагулянтов с использованием летучих растворителей за¬
ключаются в хорошем смачивании форм, быстром испарении растворителей
без применения дополнительного обогрева. Однако их применение требует
специальных противопожарных мер. Кроме того, такие растворители, как ме¬
тиловый, денатурированный спирты и ацетон являются токсичными вещест¬
вами, а использование этилового спирта вызывает ряд социальных проблем.
Поэтому предпочтительнее использовать водные коагулянты. Однако водные
растворы нитрата и хлорида кальция имеют высокое поверхностное натяже¬
ние, следствием которого является плохое смачивание форм. Кроме того, тре¬
буются большие затраты времени на сушку водных коагулянтов. В процессе
высыхания водный коагулянт может стекать с поверхности форм, что приво¬
дит к неравномерному их покрытию и получению изделий с неравномерной
толщиной. Наилучшим способом преодоления указанных недостатков являет¬
ся нагрев коагулянта до температуры 70...80°С. В этом случае наблюдаются
хорошее смачивание форм, быстрое высыхание коагулянта и его равномерное
распределение по поверхности форм.Если нагреть коагулянт по каким-либо причинам не удается, то следует на¬
греть до той же температуры формы и производить макание в коагулянт горя¬
чих форм. Для лучшего смачивания в коагулянт добавляют небольшое количе¬
ство смачивающего агента, обычно ПАВ неионогенного типа, не взаимодейст¬
вующее с ионами кальция. Более равномерному распределению коагулянта по
поверхности форм способствует добавление в него коалина или талька, повы¬
шающих вязкость коагулянта. Присутствие в составе коагулянта каолина или
талька облегчает съем изделий с форм.215
Концентрация коагулирующей соли при небольших режимах отложения не
играет решающей роли, однако увеличение толщины изделий требует исполь¬
зования более концентрированных растворов [25]. При использовании коагу¬
лянтов с летучими растворителями вследствие их испарения из ванн концен¬
трация коагулянта увеличивается. Постоянную концентрацию коагулянта под¬
держивают подпиткой более разбавленным раствором.В качестве коагулирующего агента в некоторых процессах используют аце¬
тат циклогексиламина. В основном, его применяют в тех случаях, когда хотят
получить изделия с высокой степенью прозрачности. В отличие от нераство¬
римых в каучуке кальциевых солей жирных кислот, образующихся при ис¬
пользовании нитрата или хлорида кальция, ацетат циклогексиламина образует
соли, хорошо растворяющиеся в каучуке, что и обусловливает высокую, про¬
зрачность изделий.Погружение форм в коагулянт должно быть равномерным и плавным, без
толчков и достаточно медленное, чтобы формой не увлекались пузырьки возду¬
ха. Обычно наиболее приемлемой скоростью погружения считают 0,6... 1 см/с.
Скорость извлечения форм из ванны с коагулянтом зависит от его рецептуры.
Как правило, скорость извлечения форм из коагулянта с летучим растворите¬
лем должна быть выше скорости извлечения форм из водного коагулянта.При работе с водным коагулянтом меньшая скорость извлечения форм не¬
обходима для того, чтобы избыток медленно испаряющегося водного коагу¬
лянта мдг^течь с поверхности формы в процессе её извлечения. В противном
случае на форме образуются подтеки коагулянта, что приводит к получению
изделий с неравномерной толщиной. После извлечения из коагулянта формы
рекомендуется вращать для более равномерного его распределения по их по¬
верхности.Погружение форм в ванну с латексной композицией также должно быть
плавным. Если формы погружаются в латексную композицию с неравномер¬
ной скоростью, то на поверхности изделий образуются поперечные полосы,
возникают неровности. К таким же дефектам приводит и слишком низкая ско¬
рость погружения и плохое смачивание форм латексной смесью. Избежать
такого явления позволяет наблюдение за формой мениска между латексной
композицией и формой. Если форма мениска выпуклая, значит скорость по¬
гружения форм выбрана правильно. При вогнутой форме мениска образуются
упомянутые полосы и неровности. Удовлетворительные результаты получают
при скорости погружения форм 1,5...3,0 см/с. Время выдержки форм в латекс¬
ной композиции определяется толщиной изделия и обычно подбирается экс¬
периментально для конкретных условий. При изготовлении изделий с толщи¬
ной выше 0,7...0,8 мм, чтобы избежать длительной выдержки форм в ванне с
латексной композицией, первоначально получают гель меньшей толщины.
После этого форму с гелем повторно макают в коагулянт и затем в латекс.
Коагулянт, наносимый на поверхность латексного геля, не должен содержать
минерального наполнителя. При этом способе отложения геля очень важным
моментом является выбор времени сушки латексного геля и коагулянта перед216
повторным погружением форм в латексную композицию. Неправильный вы¬
бор этих условий может привести к расслоению изделий.Как правило, глубина погружения форм в латексную композицию должна
быть больше, чем глубина погружения форм в коагулянт. Это позволяет избе¬
жать соскальзывания латексного геля с форм и стекания избытка коагулянта с
верхней части форм в латексную композицию, что предотвращает образование
поверхностной пленки и коагулюма в латексной ванне. При изготовлении из¬
делий, имеющих венчик, например, у некоторых видов перчаток, напальчни¬
ков, детских шариков, формы после погружения в латексную композицию и
выдержки в ней в течение нескольких секунд приподнимают на расстояние,
достаточное для получения венчика заданной толщины, и продолжают отло¬
жение. При этом в верхней части формы формируется тонкая, быстро высы¬
хающая пленка, хорошо закатывающаяся в венчик.Извлечение форм из ванны с латексной композицией должно осуществ¬
ляться достаточно медленно, для того чтобы избыток латексной композиции
удалялся в процессе её подъема. Это позволяет избежать подтеков на готовых
изделиях. Рекомендуемая скорость извлечения форм составляет 0,5... 1 см/с.
После выемки форм из ванны с латексной композицией, её избытку дают стечь
и приводят формы во вращение, которое должно производиться со скоростью,
обеспечивающей растекание все же остающегося на форме избытка компози¬
ции. Обычно скорость вращения форм выбирают в пределах 3...6 об/мин.После извлечения форм из ванны с латексной композицией на поверхности
сформировавшегося на ней латексного геля всегда присутствует слой неаста-
билизованной композиции. В связи с этим, как правило, проводят, так назы¬
ваемый, “воздушный синерезис” геля, в процессе которого под влиянием про¬
должающейся диффузии коагулянта происходит астабилизация латексной
композиции и завершается образование геля на форме. Время, затрачиваемое
на “воздушный синерезис” геля, зависит от концентрации коагулянта и ста¬
бильности латексной композиции, толщины геля, температуры и подбирается
экспериментально. Сокращению времени на “воздушный синерезис” способ¬
ствует повышение температуры, поэтому эту операцию иногда проводят в ка¬
мерах, в которые подается нагретый воздух. Другим способом ускорения аста¬
билизации латексной композиции на поверхности геля является дополнитель¬
ное макание форм с гелем в ванну с коагулянтом.Очень важным для качества изделий из латекса является водный синерезис
латексных гелей. Основные закономерности этого процесса изложены в главе3	раздел 3.3. Синерезис осуществляют путем погружения форм с латексными
гелями в ванну с водой на определенное время. При этом происходят два од¬
новременно протекающих процесса: уплотнение структуры геля в результате
самопроизвольного выпрессовывания из него серума и отмывка геля от водо¬
растворимых некаучуковых веществ. Первый процесс приводит к улучшению
механических свойств латексного геля, что очень важно, например, в произ¬
водстве радиозондовых оболочек, где латексные гели подвергаются раздувке
сжатым воздухом. Для большинства же изделий из латекса более важным яв¬
ляется отмывка геля от некаучуковых веществ.217
Время, затрачиваемое на проведение водного синерезиса гелей, зависит,
от рецептуры латексной композиции, назначения изделия, его толщины,
температуры воды при проведении этой операции, качества воды и кратно¬
сти ее обмена.Повышение температуры воды, как было показано ранее (глава 3, рис. 3.37),
не всегда приводит к ускорению процесса синерезиса и отмывке гелей, более
того, может приводить к замедлению этих процессов. В связи с этим темпера¬
тура воды, подаваемая в ванну для синерезиса гелей, обычно составляет40...70°С.Увеличение кратности обмена воды при синерезисе геля, естественно, ус¬
коряет процесс его отмывки, а применение “жесткой” воды - замедляет.Наиболее быстро в процессе водного синерезиса удаляются остатки не свя¬
занной коагулирующей соли. Для отмывки латексных гелей от высокомолеку¬
лярных некаучуковых веществ, таких как белки и липиды, в случае использо¬
вания натурального латекса, ПАВ, входящих в рецептуру латексных компози¬
ций, водорастворимых полимеров, используемых в качестве регуляторов вяз¬
кости, требуется значительно большее время.Отмывка гелей от некаучуковых веществ на стадии водного синерезиса на¬
много эффективней, чем отмывка от них вулканизованных изделий. Как пока¬
зано в работе [26], скорость отмывки геля примерно в 50 раз выше скорости
отмывки вулканизата. Вместе с тем, на многих предприятиях, изготавливаю-
щих'м^каные изделия, режимы синерезиса гелей на формах сокращены, а про¬
мывке подвергают снятые с форм вулканизованные изделия. Это позволяет
увеличить производительность линий макания, уменьшить их габариты.Сушку латексных гелей в большинстве случаев проводят в конвективных
сушилках, в которых теплоносителем является горячий воздух. Как правило,
конвективные сушилки имеют несколько зон сушки, в которых температура
воздуха повышается от 60...70°С до 80...100°С. Слишком высокая температу¬
ра воздуха в первой зоне сушки приводит к образованию вздутий и пузырей на
изделиях. Кроме того, слишком быстрое испарение влаги из наружных слоев
геля обусловливает образование поверхностной резиновой пленки, через кото¬
рую диффузия оставшейся влаги затруднена, в результате чего общее время
сушки увеличивается [27]. По мере уменьшения влажности геля температуру в
последующих зонах увеличивают.Большое влияние на скорость сушки гелей, как было указано ранее (глава 3,
раздел 3.4), оказывают кроме температуры, влажность воздуха и скорость
его потока. Скорость воздушного потока при сушке гелей обычно составляет2...3	м/сек, а влажность воздуха поддерживают на относительно высоком
уровне (50...60%).Вулканизацию маканых изделий из большинства видов латекса осущест¬
вляют горячим воздухом в камерах, конструкция которых аналогична каме¬
рам сушки. Скорость воздуха в вулканизационных камерах существенно ни¬
же, чем в процессе сушки и обычно составляет 0,2...0,4 м/с. Температурный
интервал вулканизации составляет 100...150°С. Очень часто операции сушки
и вулканизации проводят в одной камере, разделяя температурные зоны с по¬
мощью перегородок или путем регулирования потоков воздуха с различной
температурой.Для изделий из латекса с низкой газопроницаемостью полимера, например,
латекса бутилкаучука, вулканизацию осуществляют в вулканизационных кот¬
лах с помощью острого пара, находящегося под избыточным давлением в не¬
сколько атмосфер. Это позволяет избежать появления на изделиях пузырей,
вздутий, образующихся в результате расширения при нагреве остаточных ко¬
личеств влаги, трудно удаляемых при сушке изделий с низкой газопроницае¬
мостью.Иногда вулканизацию в котлах с помощью острого пара проводят для об¬
легчения съема изделий с форм, так как в этом случае вода проникает между
изделием и формой, что и способствует их легкому съему с форм. Способ съе¬
ма изделий с форм определяется их геометрией и конструкцией линий. Как
правило, в линиях кассетного типа изделия снимают вручную из-за затруднен¬
ности подвода к каждой отдельной форме какого-либо механизма. В некото- ,
рых случаях используют разборные кассеты, что позволяет механизировать
эту операцию. На линиях конвейерного типа в большинстве случаев исполь¬
зуют два способа съема изделий. Первый из них заключается в набухании из¬
делий в каком-либо органическом растворителе, хорошо совмещающимся с
полимером. Набухшие изделия снимают с форм с помощью механических или
пневматических устройств. Недостатком этого способа является необходи¬
мость использования пожароопасных и токсичных органических растворите¬
лей, вследствие чего этот способ не получил широкого распространения. На
практике более широко используется способ распарки изделий в горячей воде,
в которую добавляют вещества, способствующие быстрому набуханию изде¬
лий. Такими веществами для изделий из натурального латекса являются, на¬
пример, тринатрийфосфат, щелочи, ПАВ или их комбинации. Набухшие изде¬
лия снимают с форм, например, с помощью струй воды под давлением 10...30
атм., направляемых из батареи сопел, расположенных по высоте изделия с та¬
ким расчетом, чтобы струи воды попадали между формой и изделием и сдви¬
гали его к концу формы.Кроме гидравлического способа, съем изделий осуществляют и с помощью
различного рода механических устройств, например, щёток, валиков или спе¬
циальных захватов.Важным моментом при съеме изделий является предохранение их от сли¬
пания.В зависимости от используемого способа съема применяют различные ве¬
щества для обработки поверхности изделий. При ручном съеме изделий ис¬
пользуют различные опудривающие вещества: тальк, мел, стеараты цинка,
кальция, алюминия, сшитый крахмал или их комбинации. Эти вещества могут
наноситься на поверхность изделий как в сухом виде, так и в виде дисперсий.
Использование водных дисперсий опудривающих веществ позволяет улуч¬
шить условия труда рабочих, так как в этом случае удается избежать запылен¬
ности производственных помещений.219
При гидравлическом способе съема возможно добавлять в воду дисперсии
опудривающих веществ или ПАВ.Изделия, снятые с форм, подвергаются, так называемым отделочным опе¬
рациям, виды и последовательность которых зависят от конкретного изДелия.В случае сокращения режимов промывки геля на форме или исключения
этой операции осуществляют промывку вулканизованного изделия, снятого с
формы. Промывку вулканизованных изделий проводят с использованием раз¬
личного оборудования, например, в сетчатых барабанах, транспортируемых
через ванну с водой, или перемещая изделия с помощью шнека в туннеле, в
который подается вода.Если изделия при съеме с форм не требуют дополнительной отмывки и
опудривались сухими порошкообразными веществами, например, тальком, то
проводят удаление его избытка - деталькацию. Для деталькации, например,
хирургических перчаток, их помещают в перфорированные вращающиеся ме¬
таллические барабаны и производят вращение этих барабанов в течение опре¬
деленного времени. Удаляемый избыток талька улавливается специальными
циклонами и может быть снова использован в технологическом процессе.Для ликвидации липкости изделий из натурального латекса широко ис¬
пользуется хлорирование их поверхности. В результате такой обработки на
поверхности изделий образуется тонкий слой хлор-каучука, ликвидирующий
липкость и снижающий коэффициент трения, в результате чего защитные пер¬
чатки, например, приобретают способность легко одеваться и сниматься с рук.Хлорирование изделий проводят в специальных установках, обеспечиваю¬
щих отсутствие выделения хлора в производственные помещения. Установка
для хлорирования состоит из одного или двух герметически закрывающихся
баков с мешалками. После загрузки в бак снятых с форм изделий, бак закры¬
вают и в него подают воду, гипохлорит натрия и соляную кислоту. В результа¬
те реакции между гипохлоритом натрия и соляной кислотой выделяется хлор,
который в момент выделения растворяется в воде.Степень хлорирования поверхности изделий зависит от концентрации сво¬
бодного хлора и времени выдержки изделий в хлорной воде. Концентрация
свободного хлора в хлорной воде должна составлять примерно 0,3%.Для получения такой концентрации используют следующие соотношение
компонентов:гипохлорит натрия (15% раствор)	0,66;концентрированная соляная кислота	0,33;вода	99,01.Изделия при перемешивании выдерживают в хлорной воде в течение 3...10
минут в зависимости от толщины.После окончания процесса хлорирования к хлорной воде добавляют ней¬
трализующее вещество, например, тиосульфат натрия. Нейтрализованную во¬
ду удаляют из бака и заливают в него чистую воду для промывки изделий. По¬
сле промывки бак открывают, извлекают изделия и высушивают их в сушиль¬
ных барабанах.220
Хлорную воду можно также получать, растворяя в воде газообразный хлор.
Однако этот способ более опасный в связи с возможной утечкой газообразного
хлора.Некоторые изготовители для ликвидации липкости маканых изделий ис¬
пользуют бромную воду.Хлорирование и бромирование не рекомендуются для тонкостенных изделий
из-за снижения их механических свойств. Взамен галогенирования поверхности
изделий часто используют обработку её силиконовыми жидкостями.В разбавленную до концентраций 1...2% силиконовую эмульсию погру¬
жают снятые с форм изделия. При такой обработке необходима сушка изде¬
лий. В том случае, когда требуется избежать сушки снятых с форм изделий,
обработку их поверхности проводят непосредственно силиконовой жидко¬
стью. Для этого изделия загружают во вращающийся барабан и вливают в него
небольшое количество силиконовой жидкости. Силиконирование поверхности
изделий осуществляется путем распределения силиконовой жидкости за счет
трения изделий друг о друга. При таком способе силиконируется только на¬
ружная поверхность изделий, поэтому он часто используется при силикониро-
вании резино-трикотажных перчаток, что дает возможность избежать замасли¬
вания их трикотажной основы.Изделия, которые после съема находились в контакте с водой, необходимо
высушить. Сушку изделий проводят в токе горячего воздуха, используя для
этой цели в большинстве случаев сушильные барабаны.После завершения заключительных отделочных операций для оценки каче¬
ства готовых изделий они подвергаются контрольным испытаниям. Наличие
на изделиях дефектов: пузырей, утонений, проколов, посторонних включений
проверяют как путем визуального осмотра, так и с помощью инструменталь¬
ных методов.Визуальному осмотру или контролю с помощью инструментальных мето¬
дов могут быть подвергнуты все 100% изделий или только часть их. Обычно
100%-ному сплошному контролю подвергают наиболее ответственные изде¬
лия, например, диэлектрические и хирургические перчатки. Это позволяет
снизить до минимума поставку потребителям дефектных изделий.Выборочный контроль применяют в том случае, когда случайное использо¬
вание дефектных изделий не связано с риском для жизни человека и другими
катастрофическими последствиями. Объем выборки в этом случае устанавли¬
вают в соответствии с требованиями изложенными в работе [28].К инструментальным методам контроля следует отнести испытание на
электропробой. Применение этого метода при испытании диэлектрических
перчаток позволяет оценить не только диэлектрические свойства их материа¬
ла, но и обнаружить в перчатках такие дефекты, как проколы, пузыри, утоне¬
ния, посторонние включения.Наличие сквозных отверстий, например, в перчатках и в камерах спортив¬
ных мячей, проверяют путем их поддува сжатым воздухом до определенной
степени растяжения и выдержкой в таком состоянии в течение некоторого221
времени. О наличии дефекта судят либо по изменению давления, либо по изме¬
нению геометрических размеров поддутых изделий. Практически для всех видов
изделий осуществляют контроль физико-механических свойств их материала.В зависимости от назначения изделий контролируют прочностные характе¬
ристики (прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве,
остаточное удлинение, сопротивление раздиру и проколу), водонабухание,
сопротивление действию агрессивных сред, сопротивление тепловому и све¬
тоозонному старению, морозостойкость и т. д.Причины появления дефектов на маканых изделиях и методы их уст¬
раненияСквозные отверстия и пузыриСквозные отверстия и пузыри являются одним из самых распространенных
видов брака маканых изделий.Появление этих дефектов, в основном, обусловлено попаданием воздуха в
латексную композицию и коагулянт при их изготовлении, транспортировании,
переливе, перемешивании, макании в них форм. Для предотвращения попада¬
ния воздуха в латексную композицию и коагулянт при перемешивании приме¬
няются мешалки, число оборотов которых должно исключать захват воздуха.
Для удаления пузырей воздуха из латексной композиции прибегают к её ва-
куумированию, а для удаления пузырей воздуха из коагулянта, обычно, произ¬
водят его отстаивание.4	ч^После удаления воздуха из латексной композиции и коагулянта необходи¬
мо принять меры, исключающие попадание воздуха при перекачке латексных
композиций и коагулянта в ёмкости для хранения, ванны для макания и др.Лучшим способом перекачки латексной композиции и коагулянта является
их передавливание сжатым воздухом или закачки путем создания разрежения
в соответствующих ёмкостях.В ванны коагулянт и латексная композиция обычно подаются самотеком,
при этом необходимо, чтобы заполнение ванн и их подпитка происходили снизу.Поскольку в процессе макания форм в латексную композицию практически
трудно полностью исключить захват воздуха, в латексную композицию добав¬
ляют пеногасители, обычно силиконовые эмульсии (глава 2, раздел 2.1.11).Другой причиной появления такого дефекта как сквозные отверстия могут
быть грязь на формах и инородные включения, попадающие в латексную смесь.Причиной возникновения сквозных отверстий и пузырей может быть также
нарушение режимов сушки изделий, в результате чего оставшаяся в геле влага
в условиях высоких температур при вулканизации начинает расширяться, а не
имея свободного выхода, образует вздутия, пузыри, сквозные отверстия.Местное отсутствие отложения геля и утоненияЭти виды дефектов появляются из-за грязной, покрытой жирными пятна¬
ми поверхности форм. В этом случае не происходит смачивание таких участ¬
ков формы коагулянтом, особенно на водной основе, в результате чего не
происходит гелеобразования. Основным способом устранения этих дефектов
является хорошая очистка поверхности форм от загрязнений.
НаплывыНаплывы на поверхности изделий могут возникать из-за слишком высокой
скорости извлечения форм из латексной композиции и отсутствия после этого
их вращения, слишком высокой вязкости латексной композиции и её стабиль¬
ности, что приводит к медленной фиксации слоя латексной композиции, нахо¬
дящейся на поверхности латексного геля, после извлечения формы из компо¬
зиции. Наплывы могут образоваться и при плохом удалении пленки с поверх¬
ности латексной композиции в ванне для макания.Поперечные полосыОсновной причиной появления поперечных полос, как уже отмечалось, яв¬
ляется неправильный выбор скорости погружения форм в латексную смесь.
Обычно, поперечные полосы появляются при слишком медленном погруже¬
нии форм. Кроме того, появление этого дефекта наблюдается и в том случае,
когда скорость погружения выбрана правильно, однако форма движется не¬
равномерно. Движение форм толчками, её “дрожание” наблюдается при не¬
правильной регулировке гидравлических систем опускания форм на линиях
кассетного типа.Разница в толщине верхней и нижней части изделияПричиной появления разницы в толщине могут быть слишком медленное
погружение форм в латексную композицию и слишком медленное их извлече¬
ние, а также высокая концентрация коагулянта.Утонения и пузыри между пальцами перчатокПри изготовлении перчаток между пальцами могут обнаруживаться участки
пленки с существенно меньшей толщиной, чем в других частях этого изделия.Одной из причин этих утонений является образование при макании пере¬
понки между пальцами формы и прекращение отложения геля в этом месте.
Наряду с утонением перепонка может быть причиной образования пузырей
между пальцами перчаток. Причины образования перепонок не ясны. Вместе с
тем, рекомендуется для устранения этого дефекта вводить в латексную компо¬
зицию в небольших количествах силиконовые эмульсии.Отмечено также, что иногда образование утонений между пальцами проис¬
ходит при слишком быстром извлечении форм из латексной композиции.Наконец, утонения между пальцами могут возникать из-за неудачной кон¬
струкций форм, когда их конфигурация между пальцами приводит либо к оте¬
канию коагулянта, либо к захвату воздуха.ТрещиныОбразование трещин, в основном, происходит при сушке гелей. Однако
трещины могут возникнуть и при проведении водного синерезиса геля.Образование трещин является следствием возникновения в результате уса¬
дочных явлений, больших напряжений в геле и низкой его прочности и эла¬
стичности. Наиболее часто этот вид дефектов наблюдается при производстве
перчаток (трещины между пальцами).223
Для устранения образования трещин обычно уменьшают температуру сушки
геля в её начальной стадии, а в случае возникновения трещин при водном сине¬
резисе уменьшают его скорость (например, снижением температуры воды).Однако эти меры не всегда приводят к положительным результатам. В этом
случае прибегают к корректировке состава латексной композиции с целью
увеличения прочностных и эластических свойств геля. Эти корректировки мо¬
гут касаться как самого латекса (изменения пласто-эластических свойств по¬
лимера), так и ингредиентов латексных композиций (тип и дозировка пласти¬
фикатора, смол и др.).4.2.1.2. Производство защитных перчатокОдной из самых распространенных мер предупреждения вредного воздей¬
ствия производственных факторов на руки работающих, травм и кожных забо¬
леваний является использование защитных перчаток. Среди многообразных
видов защитных перчаток значительное место занимают перчатки, изготов¬
ленные из латексных композиций, причем основным способом их изготовле¬
ния является способ ионного (коагулянтного) отложения.Среди ассортимента маканых изделий из латексов перчатки занимают пер¬
вое место по объему потребляемого латекса.Изложенные в разделе 4.2.1.1 общие сведения о процессе производства ма¬
каных изделий методом ионного (коагулянтного) отложения в полной мере от¬
носятся и к производству защитных перчаток. Однако технология изготовления
отдельных видов защитных латексных перчаток имеет свои особенности.4.2.1.2.1.	Перчатки для защиты рук от разбавленных растворов ки¬
слот, щелочей, углеводородов алифатического ряда, сыпучих химикатовЭти перчатки представляют собой изделия, состоящие из двух слоев ла¬
тексной пленки: наружной - из хлоропренового латекса и внутренней - из на¬
турального.Сочетание этих латексов обеспечивает высокие физико-механические
свойства перчаток, их хорошую гигиеничность, обусловливаемую внутренним
слоем из натурального латекса, и достаточно высокую химическую стойкость,
которая обеспечивается наружным слоем из хлоропренового латекса.Типичная рецептура латексных композиций, применяемых для изготовле¬
ния перчаток, представлена в табл. 4.9.Таблица 4.9Рецептура латексных композиций для изготовления перчатокНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаНатуральный центрифугированный латекс (61%)100100——Хлоропреновый латекс типа Неопрен 750 (50%)——100100Раствор гидроокиси калия (10%)0,50,5——Раствор казеината аммония (8%)0,2—0,350,33Раствор олеата калия (20%)0,3—0,700,40
Продолжение таблицы 4.9Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаДисперсия серы (50%)—0,50,501,0Дисперсия дипентаметилентиурам тетрасульфида
(50%) (тетрон А)2,0———Дисперсия дибутилдитиокарбамата цинка (50%)0,03——1,0Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)—1,0——Дисперсия тетраметилтиурамдисульфида
(тиурам Д) (40%)—3,0—1,0Дисперсия цинковой соли меркаптобензотиазола
(50%)0,5———Дисперсия тиокарбанилида (33%)——2,0—Дисперсия оксида цинка (50%)0,50,655,05,0Дисперсия противостарителя фенольного
типа 2246 (40%)1,01,01,01,5Эмульсия церезина (20%)1,01,0——Дисперсия технического углерода (25%)——8,08,0Дисперсия двуокиси титана (40%)2,52,5——Эмульсия полисилоксана (ПМС-300) (5%)0,10,20,10,1В связи с тем, что для изготовления технических перчаток используются
разные типы латексов, рецептуры латексных композиций на основе этих ла¬
тексов подобраны таким образом, чтобы при вулканизации перчаток не проис¬
ходила перевулканизация одного слоя и недовулканизация другого.При изготовлении латексных композиций в латекс при перемешивании по¬
следовательно вводят гидроокись калия, олеат калия, эмульсию церезина, дис¬
персию противостарителя, дисперсию серы, дисперсию ускорителей, диспер¬
сию оксида цинка, раствор казеината аммония, эмульсию полисилоксана. По¬
сле введения всех ингредиентов перемешивание продолжают в течение 30...35
минут.Полученные композиции подвергают вызреванию при температуре 20±3°С
в течение 24.. .30 часов.В качестве коагулянта применяют раствор нитрата кальция в этиловом
спирте (рецепт № 2, табл. 4.8).Перчатки изготавливают на линиях кассетного типа путем последователь¬
ного макания форм рук в коагулянт, композицию на основе хлоропренового
латекса и композицию на основе натурального латекса. Указанная последова¬
тельность макания в латексные композиции удобна тем, что при ручном съеме
с форм перчатки выворачиваются, при этом слой из хлоропренового латекса
оказывается снаружи. При осуществлении автоматического способа съема
перчаток с форм, при котором выворачивание перчаток может не происходить,
последовательность макания в латексные композиции может быть изменена.Независимо от последовательности маканий форм в композиции на основе
хлоропренового и натурального латексов должно быть строго регламентировано
время между первым и вторым маканием форм в латексные композиции.
Слишком большое время между извлечением форм из первой композиции и
погружением форм во вторую композицию может привести к ухудшейию ад¬
гезии между слоями. Это время устанавливается опытным путем, поскольку
оно зависит не только от свойств латексных композиций и гелей, получаемых
при отложении, но и от ряда внешних факторов таких , например, как темпера¬
тура и влажность воздуха в помещении.Ниже приводятся основные технологические параметры процесса изготов¬
ления перчаток (табл. 4.10).Таблица 4.10Основные технологические параметры процесса изготовления двухслой¬
ных перчаток из композиций хлоропренового и натурального латексовНаименование технологического
параметра процессаВремяТемпература, °СПримечаниеКондиционирование форм перед
маканием в коагулянт5...10 мин80... 100Температура
форм 45...50°СМакание форм в коагулянт и из¬
влечение из коагулянта20...40 сКоагулянт 20...25Вращение форм с нанесенным коа¬
гулянтом20...50 сВоздух
в помещении 20...30Макание к* выдержка форм в ла¬
тексной композиции на основе
хлоропренового латекса2,5...3,5 минТемпература
композиции 20±3,0Вращение форм с гелем из хлоро¬
пренового латекса30...90 сТемпература
помещения 20...30Макание и выдержка форм в ла¬
тексной композиции на основе
натурального латекса2,5...3,5 минТемпература
композиции 20±3Вращение форм с гелем30...90 сТемпература
помещения 20...30Уплотнение
(воздушный синерезис)3...5 мин60...70Промывка геля на форме20...25 мин30...40Сушка геля25...30	мин25...30	мин50...7070...90Вулканизация30...40 мин120±2После съема перчаток с форм их обрабатывают разбавленной эмульсией
полиметилсилоксана ПМС-200 или ПМС-300 и высушивают в сушилках бара¬
банного типа, после чего осуществляют их разбраковку, обрезку края краги и
упаковку.Для некоторых видов работ, выполняемых в перчатках, требуется создание
шероховатости на их наружной поверхности. Наиболее простым методом
создания шероховатости является использование форм с текстурированной226
поверхностью, которая отпечатывается на внутренней стороне перчаток. При
последующем выворачивании шероховатая поверхность оказывается с наруж¬
ной стороны перчаток. Для создания более грубой поверхности в латексную
композицию вводят резиновую крошку с размером частиц до 1.. .2 мм.4.2.1.2.2.	Перчатки диэлектрическиеЛатексные диэлектрические перчатки предназначены для защиты от пора¬
жения постоянным или переменным электрическим током напряжением до
1000 В в качестве основного средства защиты и напряжением свыше 1000 В
как дополнительное средство защиты.Рецептура латексной композиции для изготовления диэлектрических пер¬
чаток представлена в табл. 4.11.Таблица 4.11Рецептура латексной композиции для изготовления диэлектрическихперчатокНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаНатуральный, центрифугированный латекс100Раствор гидроокиси калия (20%)1,0Дисперсия противостарителя (40%)1,2Дисперсия серы (50%)2,5Дисперсия диэтилдитиокарбомата цинка (50%)0,9Дисперсия оксида цинка (50%)0,5Диэлектрические перчатки изготавливают на линиях кассетного типа с
применением фарфоровых неглазурованных форм. В связи с тем, что диэлек¬
трические перчатки имеют значительную толщину (1,2... 1,4 мм), для их изго¬
товления используют коагулянт с высокой концентрацией коагулирующей
соли и наполнителя (табл. 4.8, рецепт 3).Для хорошего перемешивания коагулянта такого состава, отличающегося
повышенной вязкостью, предложены ванны с мешалками, выполненными в
виде лопастей, которые могут осуществлять возвратно-поступательный пово¬
рот в горизонтальной плоскости.Валы этих мешалок устанавливают в диагонально противоположных углах
ванны. Двигаясь навстречу, лопасти, имеющие в нижней части дополнитель¬
ные мягкие насадки, эффективно перемешивают содержимое ванны. Для уско¬
рения сушки коагулянта, имеющего водную основу, на поверхности фарфоро¬
вых неглазурованных форм, последние перед маканием в коагулянт нагревают
горячим воздухом с температурой 80... 100°С в течение 10... 12 минут.После извлечения форм из коагулянта, их вращают для равномерного его
растекания по поверхности форм. Формы с коагулянтом погружают в латексную
композицию и выдерживают в ней в течение 13... 15 минут, после чего извлека¬
ют из ванны и в течение 4...5 минут гель подсушивают при температуре227
60...70°С	для закрепления его поверхностного слоя. Далее проводят тщатель¬
ную отмывку латексных гелей от водорастворимых некаучуковых веществ и
коагулирующей соли. Эта операция является важнейшей для обеспечения тре¬
буемых диэлектрических свойств перчаток. Для осуществления одновремен¬
ной промывки латексных гелей, находящихся на формах, закрепленных на
двухсторонних кассетах (пальцами вверх и пальцами вниз), использован спо¬
соб, заключающийся в том, что после погружения форм, находящихся на ниж¬
ней части кассеты (пальцами вниз), в ванну с водой, кассету приводят в круго¬
вое вращение со скоростью, примерно, 1 оборот в минуту. При таком враще¬
нии осуществляется одновременная промывка гелей на формах как в нижней,
так и верхней частях кассеты.Промывка латексных гелей осуществляется в течение 2...2,5 часов при
температуре воды 40.. .60°С.Для промывки гелей следует применять воду с минимально возможным со¬
держанием примесей и низкой жесткостью. Кратность обмена воды в ванных для
промывки устанавливают исходя из её расхода до 60 м3 на 1000 пар перчаток.После промывки, формы с латексными гелями транспортируют через су-
шильно-вулканизационную камеру. Сушку осуществляют первоначально при
температуре 60...70°С в течение 50...60 минут, а затем при температуре80...90°С	в течение 50...60 минут.Вулканизацию проводят при температуре 120±2°С в течение 40...50 мин.
Снятые^с форм вулканизованные перчатки вновь подвергают длительной про¬
мывке прй'температуре воды 70.. .80°С в течение 60.. .70 минут. Для промывки
могут быть использованы стиральные машины. В процессе промывки воду в
барабане машины несколько раз меняют.Такая промывка необходима для удаления с внутренней стороны перчатки
остатков коагулянта, содержащегося в его составе наполнителя и удаления
остатков коагулянта и других некаучуковых веществ, которые вместе с пото¬
ком влаги при сушке диффундируют к наружной поверхности перчатки. Один
из путей сокращения длительных режимов промывки как на стадии геля, так и
вулканизованных перчаток, является применение натурального латекса двой¬
ного центрифугирования, содержание некаучуковых веществ в котором со¬
кращено более, чем вдвое.Некоторые производители используют для гелеобразования метод термо¬
сенсибилизации, позволяющий отказаться от использовании коагулянта, и тем
самым сократить режимы промывки. Этот процесс будет рассмотрен ниже в
разделе 4.3. Промытые перчатки высушивают и подвергают разбраковке по
внешневидовым дефектам, толщине и другим показателям, предусмотренным
нормативно-технической документацией.Каждую перчатку, прошедшую предварительную разбраковку, проверяют
на диэлектрические свойства.Перчатка считается выдержавшей испытание, если при напряжении 9000 В
ток утечки не превышает 9 мА. В этом случае перчатки обрабатывают силико¬
новой эмульсией, высушивают, обрезают край краги перчатки и упаковывают.228
Способ упаковки и условия хранения перчаток должны исключать воздей¬
ствие на них влаги, прямого солнечного света.Потребитель не должен допускать к эксплуатации перчатки с просроченным
гарантийным сроком хранения, а при эксплуатации, особенно в условиях влаж¬
ного климата, периодически проверять диэлектрические свойства перчаток.4.2.1.2.З.	Хирургические перчаткиХирургические перчатки являются самым массовым видом защитных пер¬
чаток, которые широко используются в медицинской практике и некоторых
отраслях промышленности.Эти перчатки подразделяются на перчатки одноразового и многократного
использования. Перчатки одноразового использования поступают к потреби¬
телю в индивидуальной упаковке в стерилизованном виде. Стерилизацию, как
правило, осуществляют с помощью у-облучения или обработки перчаток оки¬
сью этилена.Перчатки многократного использования поступают к потребителю в несте-
рилизованном виде и перед использованием их в медицинских учреждениях
должны быть стерилизованы. Стерилизация таких перчаток, как правило,
осуществляется автоклавированием в течение 45...50 минут при температуре
120°С. Поэтому перчатки многократного использования должны быть устой¬
чивы к тепловому старению. Вне зависимости от вида перчаток все они долж¬
ны иметь минимальную толщину, высокую прочность и эластичность, естест¬
венно, не иметь дефектов, быть устойчивыми к водным растворам ПАВ и не
вызывать реакций при контакте с руками работающего и тканями организма
человека.Рецептура для изготовления хирургических перчаток приведена в табл. 4.12.Таблица 4.12Рецептура латексных композиций для изготовления хирургических перчатокНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаНатуральный центрифугированный латекс (61%)100100Гидроокись калия (10%)0,40,5Раствор олеата калия (20%)0,20,25Дисперсия серы (60%)—0,75Дисперсия дипентаметилентиурамтетрасульфида (50%)
(тетрон А)2,0—Дисперсия дибутилдитиокарбамата цинка (50%)0,03—Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)—1,0Дисперсия тетрамегштгиурамдисульфида (40%) (тиурам Д)—2,5Дисперсия фенольного противостарителя (40%)1,01,0Эмульсия церезина (20%)1,01,0Дисперсия оксида цинка (50%)0,61,0Эмульсия полисилоксана0,10,1229
Для обеспечения высокой стойкости перчаток к тепловому старению в ре¬
цептуре латексных композиций используют ускорители класса тиурам-
полисульфидов, обеспечивающих вулканизацию в отсутствии серы i-уш с ма¬
лой её дозировкой. Эти ускорители, как правило, применяют в комбинации с
другими ускорителями.Изготовление хирургических перчаток осуществляют как на линиях кас¬
сетного, так и конвейерного типа.Вместе с тем, учитывая значительные объемы производства хирургических
перчаток, малую толщину пленки этих перчаток и, как следствие, относитель¬
но короткие режимы ионного отложения, промывки, сушки и вулканизации,
многие производители предпочитают использовать линии конвейерного типа,
специализируя их на выпуск только этого вида изделий.В этом случае технологический процесс может быть осуществлен в автома¬
тическом режиме.Ниже приводятся, в качестве примера, основные технологические парамет¬
ры процесса изготовления хирургических перчаток на автоматизированной
линии конвейерного типа.Мойку форм осуществляют путем погружения форм в ванну с раствором
моющего средства (например, 20% раствор щелочи) и нахождения в ней в те¬
чение 2...2,5 мин. Температура моющего раствора 85±5°С. Уровень моющего
раствора в ванне поддерживается автоматически. Ванна снабжена бортовыми
отсосами для удаления паров в систему вентиляции.Чистку'фюрм осуществляют путем прохождения форм, вращающихся во¬
круг вертикальной оси, между вращающимися щетками с одновременным ду-
шированием водой. Очищенные формы ополаскивают водой с температурой
80±10°С, проходя в течение 20...30 с ванну с проточной водой. Сушку форм
осуществляют в токе горячего воздуха с температурой 80±10°С в течение60...70 с.Макание форм в коагулянт осуществляют путем плавного погружения
форм в ванну с коагулянтом. Состав коагулянта приведен в табл. 4.8 рецепт 1.
Время нахождения форм в коагулянте 30±5 с. Температура коагулянта 25±5°С.
Уровень и концентрация коагулянта в ванне поддерживаются автоматически.После выхода из ванны с коагулянтом формы устанавливаются под углом
45° “пальцами вверх” и, вращаясь вокруг оси , транспортируются в тоннель¬
ную камеру, где происходит подсушка коагулянта горячим воздухом с темпе¬
ратурой 70...80°С в течение 60...70 с.Макание в латексную композицию осуществляют путем плавного погру¬
жения форм (в положении “пальцами вниз”) в ванну с композицией. Темпера¬
тура латексной композиции 20±3°С. Время нахождения форм в латексной
композиции 30...35 с, после чего формы извлекаются из ванны, устанавлива¬
ются под углом 45° (“пальцами вверх”) и вращаются.Ванна оснащена перемешивающим устройством для удаления пленки с по¬
верхности композиции, уровнемером, бортовыми отсосами. Постоянная тем¬
пература латексной композиции поддерживается за счет подачи воды в рубаш¬
ку ванны.230
После выхода форм с отложившимся гелем из ванны с латексной компози¬
цией, формы транспортируются в тоннельную камеру, где осуществляется
воздушный синерезис (уплотнение) геля. Температура воздуха в камере70...80°С,	время нахождения форм в камере 1,5...2 минуты.После выхода форм из камеры для воздушного синерезиса геля, произво¬
дится закатка венчика с помощью вращающихся валиков. Промывка латекс¬
ных гелей осуществляется в ванне с проточной водой при температуре40...50°С	в течение 10... 12 минут.После промывки латексных гелей, для сокращения режимов их сушки (гла¬
ва 3, раздел 3.4), осуществляется предварительный нагрев гелей, находящихся
на форме в воде с температурой 97±3°С в течение 5...5,5 минут. Стенки ванны
имеют термоизоляцию. Ванна снабжена отсосами для отвода паров воды в
вентиляционную систему.Сушка-вулканизация осуществляются в тоннельной камере в потоке горя¬
чего воздуха. В зоне сушки температура 100±10°С. Время нахождения форм в
зоне сушки 17...20 минут. Температура воздуха в зоне вулканизации
130±10°С. Время вулканизации 17...20 минут.Для облегчения съема перчаток с форм производится так называемая “рас¬
парка” вулканизованной перчатки на форме. “Распарка” осуществляется путем
погружения форм в ванну с водой с температурой 97±3°С и нахождения в ван¬
не в течение 5...5,5 минут.Съем перчаток с форм осуществляется направленными струями воды под
давлением с помощью форсунок.Для предотвращения слипания перчаток в воду добавляют ПАВ. Вода цир¬
кулирует по замкнутому кругу.При таком способе съема перчаток с форм необходима сушка перчаток, ко¬
торую осуществляют в токе горячего воздуха, используя для этой цели су¬
шильные барабаны.В принципе, последовательность и режимы (временные и температурные)
основных технологических операций при изготовлении хирургических перча¬
ток на линиях кассетного и конвейерного типов одинаковы. Однако выполне¬
ние их на линиях кассетного типа связано со значительным количеством об¬
служивающего персонала.Такие операции, как закатка венчика, съем перчаток с форм выполняются,
как правило, вручную, а ряд других операций (макание в коагулянт, макание в
латексную композицию) хотя и выполняются с помощью механизмов, требу¬
ют, как правило, участия обслуживающего персонала.Если съем перчаток с форм не связан с применением воды, в которую вве¬
дены ПАВ или другие вещества, предотвращающие их липкость, то применя¬
ют порошкообразные опудривающие материалы: тальк, модифицированный
крахмал, сшитый эпихлоргидрином.В случае необходимости избыток опудривающих материалов удаляют в де-
талькаторах, представляющих собой вращающиеся перфорированные бараба¬
ны. Удаленный потоком воздуха опудривающий материал улавливается ци¬
клонами и снова используется для опудривания.231
Разбраковку перчаток проводят как 100%-ным визуальным осмотром, так и
с использованием оборудования, в котором перчатки раздуваются сжатым
воздухом до определенного объема с одновременным визуальным контроцгм.4.2.1.2.4.	Маслобензостойкие перчаткиПерчатки, изготовленные из латексных композиций на основе бутадиен-
нитрильных латексов, характеризуются высокой стойкостью к маслам, нефте¬
продуктам и относительно высокой стойкостью к таким растворителям, как
бензол, толуол, ксилол.Как правило, для изготовления маслобензостойких перчаток применяют
карбоксилсодержащие, бутадиен-нитрильные латексы с содержанием в поли¬
мере нитрила акриловой кислоты 26...30%, а метакриловой кислоты (МАК) -2...4%. В табл. 4.13 приводятся рецептуры латексных композиций для изго¬
товления маслобензостойких перчаток.Таблица 4.13Рецептура латексных композиций для изготовления маслобензостойкихперчатокНаименование ингредиентовДозировки, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаБутадиен-нитрильный карбоксилсодержащий
латекс БН-ЗОК-2100—Бутадиен-нитриЛьный карбоксилсодержащий латекс
типа Бреон 1574 или Пербунан N латекс VT [29]—100Полихлоропреновый карбоксилсодержащий
латекс наирит J1M5,0—Дисперсия серы (50%)1,01,5Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)1,21,0Дисперсия оксида цинка (50%)3,02,5Казеинат аммония (10%)—0,5Эмульсия дибутилфталата (70%)5,05,0Раствор фосфорнокислого трехзамещенного натрия (5%)0,5...1,3—При разработке рецептур композиций и технологических параметров про¬
цесса изготовления перчаток учитывался ряд специфических особенностей
бутадиен-нитрильных карбоксилсодержащих латексов:•	низкая прочность и эластичность сырого геля, являющиеся одной из
причин образования трещин между пальцами;•	относительно низкое содержание сухих веществ в латексе БН-ЗОК-2, что,
с одной стороны, может приводить к значительным усадочным явлениям и,
как следствие, к появлению утонений и образованию трещин, а с другой, из-за
низкой вязкости - к выпадению в осадок ингредиентов латексных композиций;•	вулканизация полимера латекса осуществляется как в результате обра¬
зования солевых связей за счет оксида, цинка и катиона коагулянта, так и в232
результате образования серных связей в присутствии обычных вулканизую¬
щих систем;•	возможность образования трещин приводит к необходимости тщатель¬
ного выбора температурных и временных режимов водного синерезиса гелей и
их сушки, особенно в начальной стадии этого процесса.Для предотвращения образования трещин в композицию в небольших ко¬
личествах иногда добавляют латекс с хорошими пленкообразующими свойст¬
вами или отложение геля из композиции бутадиен-нитрильного латекса осу¬
ществляют на геле из латекса с хорошими пленкообразующими свойствами и
высокими эластическими свойствами геля [30].При необходимости увеличить вязкость латексной композиции в рецептуру
вводят загустители.Изготовление маслобензостойких перчаток осуществляют, как правило, на
линиях кассетного типа, последовательность технологических операций на
которых представлена на рис. 4.38.Продолжительность, мин:Температура, °С:ионного отложения8...12латексной композиции20 ±3водного синерезиса (промывка)20...25воды20 ±5сушки30...4045...5020...30О00ог-вулканизации30...40120 ±24.2.1.2.5.	Хозяйственные перчаткиШироко применяемые в быту хозяйственные перчатки, как правило, изго¬
тавливаются из композиций на основе натуральных латексов, в т. ч. из пред¬
вулканизованных натуральных латексов. Применение последних привлекает
производителей перчаток тем, что, как правило, в технологическом процессе
их переработки отсутствует необходимость изготавливать значительный ас¬
сортимент дисперсий, эмульсий, растворов и тем самым упрощается техноло¬
гия изготовления самих композиций.Кроме того, при применении предвулканизованных латексов отпадает не¬
обходимость вулканизации изделий, достаточно лишь провести сушку геля на
форме при температуре 70.. .80°С.Для облегчения одевания и съема перчаток, создания более комфортных
условий работы в перчатках значительное количество хозяйственных перчаток
изготавливают с ворсованной внутренней поверхностью, используя для этого
хлопковый ворс. В этом случае, наряду с основной латексной композицией,
применяемой для изготовления перчаток, для прочного закрепления ворса ис¬
пользуют адгезивную латексную композицию, которую наносят на отложив¬
шийся на форме гель методом макания. Рецептуры основных и адгезивных
композиций, применяемых для изготовления хозяйственных перчаток, приве¬
дены в табл. 4.14. Адгезивные композиции ( №2 и №4) отличаются от основ¬
ных (№1 и №3) большим содержанием гидроокиси калия и количеством загус¬
тителя.233
Таблица 4.14Рецептура латексных композиций, применяемых при изготовлении
хозяйственных перчаток	sДозировки, части массы сухого веществана 100 частей массы сухого вещества латексаНаименование ингредиентовОсновнаяАдгезив-ОсновнаяАдгезив-композициякомпозициякомпозициякомпозиция№1№2№3№4Натуральный центрифугирован¬
ный латекс (61%)100100——Предвулканизованный натураль¬
ный латекс типа Ревультекс M.R——100100Гидроокись калия (10%)0,20,6—0,2Раствор казеината калия (10%)0,30,4—0,3Дисперсия вулканизующих аген¬
тов, в т. ч.:8,458,8——Сера1,01,25——Диэтилдитиокарбамат цинка1,251,25——Оксид цинка1,01,0——Фенольный противостари-
тель 22461,01,0——Раствор диспергатора НФ (5%)4,24,3——Двуокисктитана2,04,00,0...5,00,0...5,0МелОоо■———Карбоксиметилцеллюлоза (5%)—0,5——Краситель0,1—0,1—Большая стабильность адгезивных композиций обусловлена необходимо¬
стью задержать их гелеобразование катионами коагулянта в период напыления
ворса.Большая вязкость адгезионных композиций необходима для создания дос¬
таточно толстого слоя клеевой композиции на поверхности ранее отложивше¬
гося геля из основной латексной композиции.Высокая “живучесть” клеевого слоя и его толщина являются необходимым
условием прочного закрепления ворса.Хозяйственные перчатки получают на формах, имеющих на поверхности
тот или иной рисунок. Для предотвращения забивания рельефа рисунка, как
правило, используют коагулянт, не содержащий наполнитель. Для облегчения
съема перчаток с форм в него добавляют полиэтиленгликоль.Рецепт коагулянта приведен в табл. 4.8 (рецепт 4).Хозяйственные перчатки изготавливают как на линиях кассетного, так и
конвейерного типов.При производстве хозяйственных перчаток без нанесения ворса последова¬
тельность технологических операций одинакова с последовательностью тех¬
нологических операций при производстве хирургических перчаток.234
Однако продолжительность ионного отложения из-за большей толщины
пленки хозяйственных перчаток больше и составляет 1,5...3 минуты, против
30 секунд для хирургических перчаток.По этой же причине более длительны и режимы сушки, а в случае изготов¬
ления хозяйственных перчаток из композиций на основе предвулканизованно¬
го латекса отсутствует стадия вулканизации перчаток, процесс заканчивается
сушкой при температуре 70...80°С.При производстве хозяйственных перчаток с ворсованной внутренней по¬
верхностью оборудование для ворсования может быть встроено в основную
линию, либо ванна с адгезивной композицией и оборудованием для ворсова¬
ния выведены из основной линии, но связаны с ней транспортными средства¬
ми, обеспечивающими подачу форм на ворсование и возврат их в основную
линию.Существуют различные способы нанесения ворса.Один из них предусматривает распыление ворса воздушной струёй в гер¬
метичной камере, в которой находятся формы с гелем и нанесенным на него
адгезивным слоем. Другим способом является напыление ворса на вращаю¬
щиеся в камере горизонтально расположенные формы.Имеются сведения, что для лучшей ориентации ворса используют электро¬
статическое поле. Избыток ворса, не приклеившегося к поверхности перчаток,
улавливают в циклонах и вновь используют.После нанесения ворса перчатки сушат, вулканизуют и снимают с форм с
выворачиванием. Для ликвидации липкости поверхность перчаток хлорируют
или обрабатывают полиметилсилоксановой жидкостью.Перчатки с ворсованной поверхностью могут быть изготовлены не только
из натурального латекса, но и из других типов, например, хлоропренового и
нитрильного [31].4.2.1.2.6.	Перчатки с подложкой из тканиПерчатки с подложкой из ткани помимо хорошей комфортности, отлича¬
ются высокой стойкостью к механическим повреждениям, что значительно
увеличивает сроки их эксплуатации по сравнению с пленочными перчатками.Для изготовления таких перчаток в большинстве случаев используют под¬
ложку из трикотажа из натуральных волокон или их смеси с искусственными.
Для полимерного покрытия трикотажной подложки могут быть применены
натуральные, хлоропреновые, бутадиен-нитрильные латексы.Трикотажная заготовка перчатки должна плотно облегать форму для ма¬
кания.В качестве форм для макания используют металлические или фарфоровые
формы. Для облегчения одевания трикотажной заготовки на форму и съем
перчаток с форм применяют глазированные фарфоровые формы.Основной проблемой при изготовлении перчаток на трикотажной подлож¬
ке является предотвращение её пробивки латексной композицией при сохра¬
нении достаточной адгезии между трикотажем и латексной пленкой. Для этого235
повышают вязкость латексных композиций путем введения в них загустителя
и обрабатывают трикотаж различными коагулирующими системами.В качестве таких систем применяют спиртовые растворы уксусной кисло¬
ты, спиртовые растворы нитрата или хлорида кальция, ацетата циклогексила¬
мина. Концентрацию коагулянта, в зависимости от характеристик трикотажа и
свойств применяемых латексных композиций, подбирают таким образом, что¬
бы предотвратить сквозную пробивку трикотажа латексной композицией и, с
другой стороны, исключить существенное снижение адгезии между трикота¬
жем и пленкой полимера.Ниже приводится перечень и последовательность технологических опера¬
ций при изготовлении перчаток на трикотажной подкладке.Трикотажную подкладку перчаток одевают на формы, добиваясь при этом
отсутствия складок, морщин и хорошего облегания. Формы с трикотажной
подкладкой погружают в раствор коагулянта и после извлечения подсушивают
коагулянт.Далее формы погружают в загущенную латексную композицию. При по¬
гружении в композицию рекомендуется выдерживать скорость погружения не
более 1,0 см/с [3, с.200] для того, чтобы избежать значительного гидростатиче¬
ского давления, приводящего к проникновению латексной композиции через
трикотаж.После извлечения из загущенной композиции формы вращают и компози¬
цию подсушивают. Затем, в зависимости от назначения перчаток формы по¬
гружают либо в незагущенную композицию на основе того же латекса, либо в
незагущенную композицию на основе латекса другого полимера.Некоторые рецептуры латексных композиций, применяемых при изготов¬
лении резино-трикотажных перчаток, приведены в табл. 4.15, при этом воз¬
можны следующие комбинации использования загущенных и незагущенных
композиций: рецепт 1 - рецепт 4; 2 — 5; 3 — 6; 3 — 8; 2 — 6; 2 — 7.Таблица 4.15Рецептуры композиций, применяемых для изготовления резино¬трикотажных перчатокНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаКомпозиции
с высокой
вязкостьюКомпозиции для наружной
поверхности перчаток12345678Натуральный центрифугированный
латекс100——100————Натуральный предвулканизованный
латекс типа Ревультекс M.R (60,5%)—100—100———Хлоропреновый латекс наирит Л-М——100——100—5,0236
Продолжение таблицы 4.15Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаКомпозиции
с высокой
вязкостьюКомпозиции для наружной
поверхности перчаток12345678Хлоропреновый латекс
типа Неопрен-750 (50%)100—Бутадиен-нитрильный латекс
БН-ЗОК-2100Раствор гидроокиси калия (10%)0,2——0,2————Раствор метилцеллюлозы (2%)0,300,250,5Дисперсия серы (50%)———1,2——0,51,0Дисперсия диэтилдитиокарбамата
цинка (50%)———1,0———1,5Дисперсия тиокарбанилида (33%)2,0—Дисперсия оксида цинка (50%)———0,7——7,03,0Дисперсия фенольного противоста¬
рителя типа 2246 (40%)———1,0——1,0—Дисперсия техуглерода (25%)0,5—0,50,5—101515Эмульсия дибутилфталата (81 %)555Для увеличения толщины резиновой пленки между маканием в загущен¬
ную и незагущенную композиции проводят макание в коагулянт. Дальнейшие
операции технологического процесса не отличаются от операций изготовления
перчаток без трикотажной основы. Необходимо отметить, что сушка перчаток
с трикотажной подкладкой происходит значительно медленнее, чем без нее.После съема перчаток с форм, их поверхность может быть обработана по-
лиметилсилоксановой жидкостью для исключения липкости.С целью повышения коэффициента трения перчаток на их поверхность
может быть нанесена резиновая крошка, которая предварительно вводится в
латексную смесь.4.2.1.2.7.	Перчатки с низкой газопроницаемостью, стойкие к разбавлен¬
ным растворам кислот, щелочей и растворителям класса кетоновПерчатки изготавливают из композиций на основе искусственного латекса
бутилкаучука. Рецептура композиции приведена в табл.4.16.Перчатки изготавливают на линиях кассетного типа. В качестве коагулянта
применяют водный раствор нитрата кальция. В качестве наполнителя в коагу¬
лянте используют каолин.Особенности технологического процесса изготовления перчаток из компо¬
зиций на основе латекса бутилкаучука обусловлены низкой газопроницаемо¬
стью этого полимера.237
Таблица 4.16Рецептура латексной композиции на основе искусственного латекса бу¬
тилкаучука	1Наименование ингредиентовДозировки, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаЛатекс бутилкаучука БЛ 1675100Дисперсия серы (50%)2,5Дисперсия диэтилдитиокарбамат цинка (50%)4,0Водный раствор диэтилдитиокарбамат натрия (15%)2,0Дисперсия техуглерода (25%)5,0Водный раствор полиакриламида (5%)1,5Сушку геля, полученного при ионном отложении, проводят при температу¬
ре 50...55°С в течение 5...6 часов. Увеличить температуру сушки и тем самым
сократить её продолжительность невозможно из-за образования на пленке геля
вздутий и пузырей.Остаточная влага в геле после сушки также может привести к образованию
пузырей и вздутий при вулканизации. По этой причине вулканизацию прово¬
дят под давлением в котлах с использованием острого пара. Температура
вулканизации 140...150°С.4.2*}.2.8. Перчатки стойкие к действию концентрированных кислот,
щелочей? окислителей, ароматических растворителейПерчатки изготавливают из композиций на основе фторсополимерных латек¬
сов. Из-за высокой стоимости фторсополимерных латексов перчатки, изготов¬
ленные на их основе, применяются только в том случае, когда другие средства
индивидуальной защиты рук не обеспечивают достаточной защиты.Рецептура латексной композиции для изготовления перчаток из фторсопо-
лимерного латекса приведена в табл. 4.17.Таблица 4.17Рецептура латексных композиций на основе фторсополимерного латекса
для изготовления перчатокНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаЛатекс СКФ-26100Олеат калия (20%)2,4Водный раствор гексаметилендиамина (70%)7,0Эмульсия пластификатора, удаляемого при сушке5...8Отложение геля проводят с применением коагулянта в виде водного или
спиртового раствора нитрата кальция. Коагулянт загущается каолином.Промывку геля проводят в воде при температуре 45.. .50°С в течение 40..50 ми¬
нут. Сушку геля проводят при температуре 70...75°С в течение 1,0... 1,5 часов.
Вулканизацию осуществляют при температуре 160... 170°С в течение 30.. .40 минут.238
В отдельных случаях отложение геля из композиции на основе фторсопо-
лимерного латекса осуществляют на предварительно полученном геле из хло¬
ропренового латекса.4.2.1.3.	Производстворадиозондовых оболочекОдним из распространенных способов зондирования верхних слоев атмо¬
сферы с целью получения информации о температуре, влажности, направле¬
нии и скорости ветра является подъем радиозонда с помощью латексной обо¬
лочки.Потолок зондирования, в первую очередь, определяется высотой, на кото¬
рой происходит разрыв оболочки.Теоретические и экспериментальные исследования позволили выяснить
основные факторы, влияющие на высоту подъема радиозондовых оболочек.
Результаты этих исследований в обобщенном виде опубликованы в работах
[32...36].Ниже будет рассмотрено влияние на высоту подъема оболочек только тех
факторов, которые связаны с материалом пленки оболочек и технологией их
изготовления, хотя на высоту подъема оболочек оказывают влияние атмо¬
сферные условия (солнечная радиация, температура воздуха, ветер, облач¬
ность, атмосферный озон) и условия выпуска оболочек.Среди основных факторов, влияющих на высоту подъема оболочек и непо¬
средственно связанных с характеристикой материала оболочки и технологией
её изготовления, является величина удлинения при разрыве оболочки при низ¬
кой (-60°С...-80°С) температуре и её начальный размер.Удлинение при разрыве оболочки (^0б0Л.) ПРИ температуре Т определяется
по формуле:^•обол. Аобр.Мгде Хо6г> - удлинение при разрыве в условиях двумерной деформации образца
материала оболочки при температуре Т (Хо5в определяют на приборе и мето¬
дом, описанным в работах [37; 32, с. 39]); М- коэффициент, названный факто¬
ром качества, является показателем дефектности оболочки [32, с.37], выра¬
жающейся в большем или меньшем различии разрывных удлинений оболочки
и разрывных удлинений образцов из того же материала, что и оболочка.В случае бездефектной оболочки (идеальный случай):^-обол. “ ^"обр., М — 1.В реальных условиях ^.о6ол. всегда меньше Я.о6о, а фактор качестваМ=-°^<1.^*обр.Фактор качества не зависит от температуры [32, с.38].При прочих равных условиях коэффициент М зависит от размера оболочки,
уменьшаясь с его увеличением. В этом случае его можно рассматривать как
масштабный фактор.Вместе с тем, для данного размера оболочек коэффициент М зависит от тех¬
нологии изготовления оболочек. Чем совершенней технологический процесс их
изготовления, тем больше значение коэффициента М. Из сказанного вытекает,239
что увеличение высоты подъема радиозондовых оболочек может быть осущест¬
влено за счет увеличения удлинения при разрыве материала оболочки при низ¬
ких температурах и увеличения значения коэффициента М- фактора качества.Чем выше Ло6р при низких температурах и чем выше значение фактора ка¬
чества М, тем при меньшем размере оболочек может быть достигнута заданная
высота подъема оболочки [32, с. 56].Величина Хо6п при низкой температуре зависит от типа полимера латекса и
способов его пластификации.Для изготовления радиозондовых оболочек в России и большинстве зару¬
бежных стран используют хлоропреновые латексы. В России для изготовления
радиозондовых оболочек применяют латекс наирит Л-7 (глава 1, раздел
1.2.2.4), полимером которого является сшитый ц-полимер.Дополнительное структурирование полимера этого латекса (вулканизация)
осуществляют при тепловой обработке изготавливаемого изделия без исполь¬
зования вулканизующих систем.Учитывая, что температура стеклования полихлоропрена лежит в пределах
-39°С.. .-42°С, а температура воздуха при подъеме оболочек достигает -
60°С...-80°С, обязательным является пластификация полимера хлоропреново¬
го латекса.Существует три возможных способа пластификации полимеров хлоропре¬
новых латексов, применяемых при производстве оболочек:•	напухание вулканизованной оболочки в пластификаторе;•	введйше в латекс эмульсии пластификатора;•	введение пластификатора при синтезе латекса в мономер хлоропрена пе¬
ред полимеризацией.В табл. 4.18 приведены данные [38, 39] об удлинении при разрыве пленок
из хлоропренового латекса, пластификация которого проводилась различными
способами.Таблица 4.18Удлинение при разрыве вулканизованных пленок из хлоропренового ла¬
текса (>-обр.) при различных температурахСпособ пластификации и оптимальная дозировка
пластификатораУдлинение при разрыве (X) в ус¬
ловиях двумерного растяжения
при температуре, °С+20-60-70Набухание пленок из латекса наирит Л-7
в керосине (привес 30%)7,26,25,7Набухание пленок из латекса наирит Л-7
в растворе дибутилсебацината (привес 20%)7,66,4замерзаетвведение эмульсии дибутилсебацината
в латекс наирит Л-7(25 частей массы на 100 частей массы полимера)7,05,8Пленки из латекса наирит ЛП, дибутилсебацинат
вводился в хлоропрен перед полимеризацией
(25 частей массы на 100 частей массы полимера)9,16,15,8240
Способ набухания оболочек из латекса Л-7 в жидких углеводородах (керо¬
син), хотя и позволяет получать относительно высокое значение удлинения
при разрыве при низких температурах, не может быть реализован на заводе-
изготовителе оболочек из-за образования на оболочках при хранении дефектов
и снижения в результате фактора качества. Этот способ применяется непо¬
средственно на аэрологических станциях. Обработка оболочек производится за4..	.6 часов до выпуска оболочек в полет.Широко применяемые в резиновой промышленности такие пластификато¬
ры, как дибутилфталат, дибутилсебацинат, диоктилфталат при введении в ла¬
текс наирит Л-7 в виде эмульсий или набуханием оболочек в растворах этих
пластификаторов по своей эффективности уступают пластификации полимера
латекса наирит Л-7 с помощью обработки готовых изделий керосином.Наиболее перспективным является применение латекса наирит ЛП, при
синтезе которого пластификатор вводился в мономер перед полимеризацией.
Пленки оболочек из этого латекса характеризуются высоким удлинением при
разрыве при низких температурах.Технология переработки латекса наирит ЛП при производстве радиозон¬
довых оболочек не требует принципиального изменения технологического
процесса, по сравнению с процессом изготовления оболочек из латекса наи¬
рит Л-7. При изготовлении оболочек из латекса наирит ЛП отпадает необхо¬
димость обрабатывать оболочки на аэрологических станциях жидкими углево¬
дородами, что особенно существенно для повышения оперативности зондиро¬
вания атмосферы.Теоретические расчеты, подтвержденные экспериментальными данными,
позволили установить, что при удлинении материала оболочки (А.о6р ) при тем¬
пературе -60°С равно 5,5...5,8, для подъема оболочек на высоту 30 км (сред¬
нее значение) необходимо, чтобы величина фактора качества М для оболочек
диаметром 200 см составляла 0,69...0,72. Следует при этом отметить, что для
достижения высоты 30 км оболочками с диаметром 200 см необходимы, кроме
того, специальные условия их запуска, обеспечивающие увеличение скорости
их подъема в начальный период после запуска [32, с. 58...60].При тех же значениях л()бр = 5,5...5,8 при температуре -60°, и том же зна¬
чении фактора качества М средняя высота подъема оболочек диаметром 150
см составляет 25 км.Учитывая, что для материала оболочек из хлоропренового латекса даль¬
нейшее увеличение удлинения при разрыве при температурах -60°, -70°С
сверх 5,5...5,8 задача крайне сложная, реальный путь повышения высоты
подъема радиозондовых оболочек лежит в увеличении фактора качества М.Технологический процесс изготовления радиозондовых оболочек состоит
из ряда последовательных операций:•	гелеобразование методом ионного отложения;•	синерезис гелей;•	раздувание гелей сжатым воздухом;241
•	сушка;•	вулканизация.Спецификой изготовления радиозондовых оболочек является раздувание
гелей, снятых с форм, и сушка их в раздутом состоянии с последующим ва-
куумированием воздуха из высушенной оболочки и её вулканизации. Раздува¬
ние гелей сжатым воздухом дает возможность изготавливать оболочки, размер
которых значительно превосходит размер форм, применяемых при макании.Величина фактора качества М зависит от параметров технологического
процесса.Фактор качества М существенно зависит от напряжений в геле при его раз¬
дувании [40]. Оптимальное значение напряжения в геле устанавливают опыт¬
ным путем при определенной степени его раздувания, для каждого размера
оболочки.Стабильное значение напряжения в геле при его раздувании обеспечивает,
кроме того, стабильную усадку материала оболочки и гарантирует постоянст¬
во её размеров [41].Напряжение в геле при раздувании регулируют временными режимами си¬
нерезиса.Установлено также, что основные дефекты, снижающие фактор качества
оболочек М, возникают на операциях технологического процесса, связанных с
применением ручного труда [42]. Замена ручного талькирования внутренней и
внешней поверхности оболочек на механизированный способ нанесения ве¬
ществ, предотвращающих слипание пленки оболочки, позволило увеличить
фактор качества М оболочек. На величину фактора качества оболочек М ока¬
зывают влияние режимы их вулканизации. Полагают, что высокая температура
вулканизации может быть причиной неравномерной степени вулканизации
отдельных участков пленки оболочки.Ниже приводятся основные тех¬
нологические параметры процесса
производства радиозондовых оболо¬
чек из хлоропренового латекса наи¬
рит Л-7.Для изготовления радиозондовых
оболочек методом ионного отложения
применяют ребристые формы, изго¬
товленные из нержавеющей стали.
Формы комплектуются в кассеты,
которые затем транспортируются кра-
ном-манипулятором от одной техно¬
логической операции к другой. На
рис. 4.42. приведена фотография кра¬
на-манипулятора с кассетой форм.В качестве коагулянта используют раствор хлорида кальция.Рис. 4.42. Фотография крана-манипулятора
с кассетой форм242
Состав коагулянта, %:хлорид кальция	белая сажа БС-50 (коллоидная кремнекислота)
вода	10;17;.73.Содержащаяся в составе коагулянта белая сажа выполняет роль загустите¬
ля, а в дальнейшем материала, обеспечивающего отсутствие липкости внут¬
ренней поверхности геля и оболочки.Кран-манипулятор транспортирует формы к ванне с коагулянтом, погружа¬
ет их в коагулянт и без выдержки в нем извлекает. Затем, кран-манипулятор
поворачивает кассету с формами на 180° и транспортирует её к ванне с латек¬
сом. Кассета с формами вновь поворачивается на 180° и формы погружаются в
латекс.Время ионного отложения устанавливается таким образом, чтобы толщина
гелей была равной:•	для оболочек диаметром 100 и 150 см - 1,80. ..1,90 мм;•	для оболочек диаметром 200 см - 1,65... 1,75 мм.По истечении заданного времени кран-манипулятор извлекает формы из
ванны с латексом и транспортирует их к ваннам водного синерезиса. Учиты¬
вая, что длительность процесса синерезиса значительно больше времени ион¬
ного отложения, применяют несколько ванн или одну ванну, размеры которой
позволяют установить несколько кассет с формами одновременно. Время вод¬
ного синерезиса предварительно устанавливают таким образом, чтобы при
раздувании геля для оболочки диаметром 200 см на величину относительного
удлинения Я.=3,5±0,1, напряжение в гелеХ) составляло 5,5±0,5 кгс/см2, а при
раздувании геля для оболочки диаметром 150 см на величину относительного
удлинения Л=4,1±0,1 напряжение в гелеХ) составляло 7,5±0,5 кгс/см2. Относи¬
тельное удлинение геля при раздувании (X) и напряжение, возникающее в геле
(а), расчитывают по формулам:сенное к истинному сечению, кгс/см2; Р - давление воздуха в раздутом геле,
мм вод. ст.; R0 - радиус сферы, полученной при поддувании геля до начала его
растяжения, см; to - толщина нераздутого геля, см.Температура воды при синерезиее геля 30°...40°С. Кран-манипулятор по¬
сле того, как оставил кассету с формами в одной из ванн, извлекает из другой
ванны кассету с формами, на которых синерезис геля завершен. После этого
кран-манипулятор транспортирует кассету с формами к ванне с дисперсией,
ликвидирующей липкость наружной поверхности оболочек.Х) Напряжение в геле указано для гелей, полученных из латекса наирит Л-7.где Dp - объем воздуха в раздутом геле, м3; и0 - объем воздуха в геле, подду-
том до начала растяжения, м3; с - напряжение в геле при деформации к, отне-243
Состав дисперсии, %:каолин	14;стеарат цинка	7;	<звода	79.Формы погружаются краном-манипулятором в ванну с каолиновой диспер¬
сией и без выдержки в ней извлекаются. Затем кран-манипулятор транспорти¬
рует кассету с формами к месту съема гелей с форм. Съем гелей с форм осу¬
ществляют вручную, а кассета с формами транспортируется краном-
манипулятором к исходной позиции, и цикл повторяется. Снятые с форм гели
навешиваются на транспортер и производится их раздувание.Раздутые гели транспортируются конвейером (рис. 4.43) через две зоны
сушки с температурой в первой зоне +30...+40°С, во второй зоне +40...+46°С.Время сушки оболочек - 2,0.. .3,0 часа.Из зоны сушки оболочки конвейером транспортируются к месту их съема с
конвейера. С помощью вакуума воздух из оболочек удаляется. Съем оболочек
осуществляют вручную.Вулканизацию оболочек проводят в камерах при температуре 100°С в те¬
чение двух часов.При контроле качества визуальному осмотру подвергают 100% оболочек.
Осмотр оболочки производят в поддутом состоянии. Выборочным контролем
оценивают фактор качества оболочек, определяя отношение удлинения при
разрыве оболочки (Хоб:1) к удлинению при разрыве пленки оболочки (Хо6р) в
условиякчдвумерной деформации. Удлинение при разрыве оболочки (>Ч)бл)
расчитывается но формуле:л _ Драз- _ Iйраз-Лобл. - п — •?/	>До V V0где Драз. - диаметр оболочки в момент разрыва; Д0 - диаметр оболочки, подду-
той до начала растяжения; ирш - объем воздуха в оболочке в момент разрыва;Do - объем воздуха в оболочке, под-
дутой до начала растяжения.Применительно к оболочкам, из¬
готовленным из латекса наирит Л-7
описан [43] способ их испытания,
при котором оболочки после вулка¬
низации раздувают до увеличения
диаметра в 3...4 раза. После этого,
воздух из оболочек удаляют и их
прогревают в токе горячего воздуха в
течение 5...6 минут при температуре80...100°С для восстановления на¬
чального размера. Если оболочки
выдерживают подобное раздувание,
это свидетельствует об отсутствии в
них дефектов, способных вызыватьРис. 4.43. Фотография конвейера, транс¬
портирующего раздутые гели на сушку244
разрыв раньше, чем будет достигнуто увеличение диаметра оболочек в 3...4
раза. При применении латекса другого типа степень раздувки при разбраковке
должна быть уточнена.4.2.2.	Производство маканых изделий из термосенсибильных латекс¬
ных композицийОсновные закономерности гелеобразования латексов под действием термо¬
сенсибилизаторов и существующие представления о механизме термосенси¬
билизации латексов были изложены в главе 3 раздел 3.2.3.Известно, что за рубежом способ, основанный на макании горячих форм в
термосенсибильные латексные композиции, применяется, в основном, для изго¬
товления сосок, пустышек и некоторых видов перчаток. Однако достаточно дос¬
товерные сведения об объемах производства и ассортименте изделий, изготавли¬
ваемых этим способом, отсутствуют. Вместе с тем, с практической точки зрения,
производство маканых изделий из термосенсибильных латексных композиций
представляет интерес прежде всего из-за высокой скорости процесса гелеобразо¬
вания, позволяющей существенно сократить время выдержки форм в латексной
композиции. Это особенно важно при изготовлении изделий толщиной более одно¬
го миллиметра, когда при выдержке форм в латексной термосенсибильной компо¬
зиции в течение 20.. .30 секунд возможно получить изделия толщиной 1,3... 1,8 мм.Кроме того, отсутствует необходимость отмывки изделий от коагулянта,
а из-за высокой концентрации геля сокращается режим сушки. Технологиче¬
ская схема производства маканых изделий из термосенсибильных латексных
композиций представлена на рис. 4.44. Для реализации указанной на рис. 4.44Рис. 4.44. Технологическая схема производства маканых
изделий из термосенсебильных латексных композиций245
технологической схемы производства маканых изделий из термосенсибильных
латексных композиций необходимо выполнить ряд обязательных условий,
касающихся параметров технологических операций процесса.	4Латексная композиция после введения в неё термосенсибилизатора должна
храниться при температуре не выше 20°С. Температура форм перед маканием
в композицию должна поддерживаться в строго определенных пределах, кото¬
рые предварительно устанавливают для данной латексной композиции и исхо¬
дя из необходимости получения изделия заданной толщины. Несоблюдение
этого условия приведет, при постоянной выдержке форм в латексной компо¬
зиции, к различной толщине изделий.Температура термосенсибильной латексной композиции в ванне для мака¬
ния должна поддерживаться постоянной и не превышать +20°С во избежание
её астабилизации.Хотя не требуется отмывка изделий от коагулянта, режимы промывки для
удаления других некаучуковых веществ из-за большой толщины изделий
весьма длительны.Поэтому с целью увеличения производительности оборудования, входяще¬
го в состав линии для макания, промывку осуществляют вне линии макания
после вулканизации изделий и съема их с форм.Большинство приведенных в литературе рецептур термосенсибильных
композиций для изготовления маканых изделий основаны на применении на¬
туральных латексов [44...46].В качестве термосенсибилизаторов наибольшее применение получил поли-
винилметиловый эфир. Вместе с тем, в качестве термосенсибилизаторов приме¬
няют полипропиленгликоли, комбинацию ацетата аммония с оксидом цинка.В состав термосенсибильных композиций, применяемых при изготовлении
маканых изделий, помимо термосенсибилизатора, как правило, вводят регуля¬
тор pH и неионогенное ПАВ. Применение последнего особенно существенно,
если для увеличения эффективности действия термосенсибилизатора снижают
pH композиции.В табл. 4.19 приведены в качестве примера некоторые рецептуры термо¬
сенсибильных композиций, применяемых для изготовления маканых изделий.Таблица 4.19Рецептура термосенсибильных латексных композиций для изготовления
маканых изделийНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаIIIIIIIVНатуральный, центрифугированный, высоко¬
аммиачный латекс (НА)100,0100,0——Натуральный, центрифугированный, низкоам¬
миачный латекс (LA)——100,0—Натуральный, предвулканизованный латекс
типа Revultex LR———100,0246
Продолжение таблицы 4.19Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаДисперсия серы (50%)2,02,02,0—Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)1,51,01,0—Дисперсия оксида цинка (50%)1,03,02,0—Раствор формальдегида (33%)Снижение pH до 7,5...8,5Неионогенное ПАВ2,04,51,51,2Раствор поливинилметиловогоэфира (10%)2,2—1,01,8Раствор полипропиленгликоля (25%)—5,0——При изготовлении маканых изделий из термосенсибильных латексных
композиций применяют металлические формы, как правило, из сплавов алю¬
миния.Ниже приводятся основные технологические параметры производства со¬
сок из композиций на основе натурального предвулканизованного латекса (ре¬
цепт IV, табл. 4.19).Процесс осуществляют на линиях конвейерного типа. Металлические фор¬
мы, смонтированные на цепи конвейера, погружаются в термостатированную
ванну с горячей водой, после чего формы высушивают в токе горячего возду¬
ха. Температура форм перед маканием в латексную композицию должна быть
в пределах 50.. .55°С.Х)Время нахождения нагретых форм в латексной композиции составляет25...35 с.Направляющие цепи конвейера смонтированы таким образом, что формы
погружаются в композицию в течение 5...7 с, затем глубина погружения
уменьшается на 1,5...2,0 см и формы находятся в погруженном состоянии в
течение 8...10 с, после чего формы с отложившимся гелем в течение 12...18 с
извлекаются из ванны.Погружение и затем подъем форм осуществляют для образования на форме
геля в виде тонкого пояска, необходимого для закатки венчика. Относительно
медленное извлечение форм из ванны предотвращает образование наплыва на
конце изделия из-за высокой вязкости композиции. За счет интенсивной цир¬
куляции холодной воды в рубашке ванны с латексной композицией поддержи¬
вается постоянная температура, не превышающая +20°С.Закатку венчика осуществляют с помощью вращающихся валиков. Сушку
геля проводят в течение 30...40 минут в камере с циркуляцией горячего возду¬
ха при температуре 70...80°С. Съем сосок с форм осуществляют с помощью
гидравлики. Промывку сосок осуществляют в сетчатых барабанах, погружен¬
ных в проточную воду. Длительность промывки, как правило, составляет
24. ..30 часов с последующей сушкой в камерах горячим воздухом. УчитываяХ) При изменении рецептуры термосенсибильной композиции или при изменении ско¬
рости движения конвейера температура форм может быть другой247
специфику эксплуатации сосок и пустышек, проводят качественный и количе¬
ственный контроль выделяющихся из них веществ в воду и модельные среды.4.2.3.	Производство маканых изделий методом прямого, MHoroKpafHoro
макания форм в латексные композиции без применения коагулянтовВ историческом плане этот способ был первым при изготовлении маканых
изделий из латексов.В настоящее время он применяется ограниченно, только для изготовления
особо тонкостенных изделий, наиболее массовыми из которых являются муж¬
ские презервативы.Принципиальная схема изготовления этих изделий способом прямого мно¬
гократного макания представлена на рис. 4.45.ного макания на автоматизированной линии конвейерного типа: 1 - конвейерная цепь;
2 - ванна для мойки форм; 3 - чистка форм щетками и их душирование;
4 - камера сушки форм; 5 - ванна с латексной композицией; 6 - двухсекционная тун¬
нельная камера для сушки и охлаждения отложения латексной композиции на форме;
7 - устройство для закатки венчика; 8 - туннельная камера для вулканизации изделия;
9 - ванна для “распарки” изделия; 10 - ванна для суспензии опудривающего материала;
11 - устройство для съема изделий с формИзготовление презервативов осуществляется на автоматизированной линии
методом двухразового прямого макания в латексную композицию с промежу¬
точной сушкой между маканием и окончательной сушкой и вулканизацией
изделий.Стеклянные формы, укрепленные на специальных формодержателях кон¬
вейерной цепи, погружаются в ванну дли мойки, содержащую 10%-ный рас¬
твор соды. Затем формы проходят между двумя щетками.После очистки щетками формы промываются водой, распыляемой форсунка¬
ми. Пройдя операции чистки и мойки, формы подвергаются сушке и затем по оп¬
ределенной траектории погружаются в ванну с латексной композицией (рис. 4.46).Траектория движения форм и скорость погружения и выхода форм из ванны
с латексной композицией подобраны таким образом, что исключается захват
воздуха при погружении форм и обеспечивается достаточно равномерное от¬
ложение слоя латексной композиции на поверхности форм.248
Время нахождения формы в ванне с
латексной композицией составляет34...38	с.Для предотвращения стекания ла¬
тексной композиции и образования на¬
плыва на конце формы, по выходе из
латексной ванны, формы, вращаясь во¬
круг своей оси, поворачиваются вверх
на 130... 140° и в этом положении по¬
ступают в туннельную двухсекционную
камеру, где в первой секции происходит
сушка слоя латексной композиции, Рис- 4.46. Фотография узла макания
удержанного поверхностью формы, при Ф°РМ в ванну с латексной композицией
температуре 90±10°С в течение 46.. .50 с, при изготовлснии презервативов
а во второй секции охлаждение при температуре 40±10°С в течение 46.. .50 с.После охлаждения формы погружаются во вторую ванну с латексной ком¬
позицией, и затем производится сушка второго слоя латексной композиции.
Сушка осуществляется при температуре 100...110°С в течение 46...50 с.Далее формы транспортируются к закаточному устройству, которое фор¬
мирует венчик. Закатка венчика производится последовательно расположен¬
ными, вращающимися валиками.После закатки венчика формы транспортируются в туннельную камеру для
вулканизации.Время вулканизации 5,5...6,5 минут при температуре в начале камеры120..	.130°С, в конце - 130... 140°С.Формы с вулканизованными изделиями проходят через ванну с горячим
раствором ПАВ, что обеспечивает набухание изделия и уменьшает адгезию
пленки изделия к материалу формы, облегчая тем самым их съем с форм.Для ликвидации липкости, формы с изделиями проходят ванну с суспензией
опудривающих веществ и транспортируются на участок съема изделий с форм.Съем изделий осуществляется с помощью специальных щеток, перемещаю¬
щихся вдоль формы по определенной траектории. Сверху на щетки постоянно
наносится раствор неионогенного ПАВ. При съеме изделия выворачиваются и под
действием собственного веса падают в расположенный под линией контейнер.Периодически отбираемые из контейнера изделия повергаются заключи¬
тельным операциям, которые включают в себя промывку в растворе, содер¬
жащем опудривающие материалы и силиконовую эмульсию, сушку и так на¬
зываемую “полировку” во вращающихся полировальных барабанах.После этого изделия выдерживаются при температуре 20...24°С и влажно¬
сти 65+10% в течение 25...30 суток.Разбраковку изделий осуществляют методом электрического пробоя. Год¬
ные изделия поступают на упаковку.Для изготовления презервативов применяют рецептуру латексной компо¬
зиции на основе натурального центрифугированного, высокоаммиачного (НА)
латекса, (табл. 4.20).249
Таблица 4.20Рецептура латексной композиции, применяемой для изготовления пре¬
зервативов	■}Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаНатуральный центрифугированный,
высоко аммиачный (НА) латекс (61,5%)100,0Общая дисперсия вулканизующих агентов и
противостарителя, в т. ч.:5,70Сера1,80Диэтилдитиокарбамат цинка0,7N-этилфенилдитиокарбамат цинка0,5Оксид цинка0,8Цинк углекислый0,30Фенольный противостаритель1,0Диспергатор НФ0,60Раствор гидроокиси калия 10%0,47Раствор аммиака 5%0,47... 0,71В табл. 4.21 приводится рецептура раствора, применяемого для распарки изде¬
лий на формах после их вулканизации, для облегчения их съема, а в табл. 4.22 -
состав суспензии опудривающего вещества, применяемого перед съемом изде¬
лий с фор\£Таблица 4.21Рецептура раствора для распарки изделий для облегчения их съемас формНаименование ингредиентовЧасти массыТринатрийфосфат2,90Каустическая сода0,25Неионогенное ПАВ (оксиэтилированный алкилфенол)0,50Вода96,35Итого100,0Таблица 4.22Рецептура суспензии опудривающего вещества, применяемой перед
съемом изделий с формНаименование ингредиентовЧасти массыБиосорб (модифицированный эпихлоргидрином кукурузный крахмал)3,6Вода96,4Итого100,04.2.4.	Возможные пути интенсификации технологического процесса из¬
готовления маканых изделий из латексаКак уже отмечалось, использование в производстве маканых изделий ли¬
ний конвейерного типа имеет ряд преимуществ по сравнению с линиями кас¬
сетного типа.250
Эти преимущества заключаются в возможности полной автоматизации
технологических операций, экономии производственных площадей, уменьше¬
нии капитальных затрат.Однако длительность проведения некоторых операций технологического
процесса, таких как гелеобразование для изделий толщиной выше 0,7 мм и
особенно отмывки гелей от некаучуковых компонентов и их сушки, настолько
увеличивает габариты конвейерных линий, что делает невозможным их ис¬
пользование для производства многих изделий из латекса.В связи с этим, представляется весьма актуальным разработка способов ин¬
тенсификации наиболее длительных операций технологического процесса.Интенсификация процесса гелеобразованияОдин из возможных путей интенсификации процесса гелеобразования за¬
ключается в проведении ионного отложения в электростатическом поле. Этот
процесс, получивший название электроионное отложение подробно исследо¬
ван в работах [23, 24, 47...50].Было установлено, что ускорение процесса гелеобразования обусловлено
как концентрационной диффузией астабилизующих катионов в объем латекс¬
ной композиции, что характерно для метода ионного отложения, так и следст¬
вием электрофоретических потоков этих катионов и латексных глобул, дви¬
жущихся навстречу друг другу под влиянием электростатического поля.Методом электроионного отложения возможно получить изделия с толщи¬
ной, которую, практически, невозможно получить ни одним из известных спо¬
собов изготовления маканых изделий из латексов.Весьма существенно, что сформированный в ходе электроионного отложе¬
ния гель характеризуется высокой (78...82%) концентрацией полимера и вы¬
сокой степенью чистоты, обусловленной электроосмотическим обезвоживани¬
ем. Это позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на последую¬
щие операции отмывки и сушки латексных гелей.Вместе с тем, способ изготовления изделий методом электроионного отло¬
жения в настоящее время нельзя считать полностью отработанным и готовым
для использования в промышленности.Серьезной проблемой остается выбор материала для форм анода. Обычно
применяемые для изготовления металлических форм сплавы алюминия не мо¬
гут быть применены из-за возможности перехода в полимер металлов пере¬
менной валентности, образующихся при анодном растворении материала
форм. Это ухудшает стойкость изделий к термоокислительной деструкции.Вторая проблема связана с тем, что в процессе электроионного отложения,
вследствие электролиза серума латекса, на катоде выделяется водород, кото¬
рый приводит к вспениванию латексной композиции.Хотя предложения о электролитическом нанесении на поверхность алюми¬
ниевых форм слоя цинка после каждого цикла гелеобразования [51] и приме¬
нение полупроницаемой перегородки, отделяющей катод от объема латексной
композиции [52], позволяют устранить отмеченные негативные явления, пол¬
ностью проблема не решена.251
Тем не менее, возможности интенсификации процесса гелеобразования, а
также последующих операций промывки и сушки латексных гелей, заложен¬
ных в методике электроионного отложения, должны, на наш взгляд, привлечь
внимание исследователей и технологов.Интенсификация процесса отмывки латексных гелейИнтенсификация одной из наиболее длительных операций технологическо¬
го процесса изготовления маканых изделий может быть осуществлена за счет
электроосмотического обезвоживания геля. Сформированный методом ионно¬
го отложения гель на металлических формах помещают в ванну с водой, и
формы подключают к положительному полюсу источника постоянного тока.
Катодом могут служить стенки ванны.При протекании тока происходит интенсивный перенос коагулянта и серу¬
ма латекса, содержащихся в геле, в воду.Скорость электроосмотического обезвоживания зависит от плотности тока
и количества коагулянта на форме.Если концентрация коагулирующей соли в коагулянте велика, то процесс
электроосмотического обезвоживания геля наблюдается лишь через опреде¬
ленное время, необходимое для удаления коагулирующей соли и снижения
вследствие этого электропроводности геля. Поэтому электроосмотическое
обезвоживание может быть рекомендовано для латексных гелей, полученных
методом ионного отложения с использованием коагулянтов с концентрацией
коагулирующей соли до 20% без применения загустителей (каолина).Интенсификация сушки латексных гелейОдним из возможных путей ускорения сушки является уменьшение содер¬
жания воды в гелях, поступающих в сушильную камеру.Для увеличения концентрации полимера в латексном геле можно использо¬
вать обычный водный синерезис, а также описанный выше способ электроос¬
мотического обезвоживания геля.Эффективным является способ ускорения сушки латексных гелей, предло¬
женный в работе [53]. Формы с латексным гелем после отмывки погружают в
воду с температурой 90...100°С на 3...8 минут, после чего с интервалом не
более двух минут устанавливают в конвективную сушилку.Способ позволяет в 3...5 раз сократить время сушки. Причины ускорения
сушки при использовании этого способа заключаются не только в увеличении
концентрации сухого вещества в геле за счет его быстрого уплотнения в горя¬
чей воде, но и в уменьшении температурного градиента между гелем и возду¬
хом в конвективной сушилке, что увеличивает диффузионный поток жидко¬
сти, направленный к поверхности геля, способствуя тем самым замедлению
образования поверхностной труднопроницаемой резиновой пленки.Указанный способ нашел промышленное применение при изготовлении
ряда изделий на линиях конвейерного типа.В работе [54] предлагается для ускорения процесса сушки латексных гелей ис¬
пользовать поле сверхвысокочастотного тока (СВЧ). Для этого фарфоровые фор¬
мы с латексными гелями помещают в поле СВЧ-энергии. По данным авторов252
продолжительность сушки латексных гелей сокращается в 3...5 раз по сравне¬
нию с конвективной сушкой.Причиной ускорения сушки латексных гелей в поле СВЧ-энергии является
равномерный нагрев всей толщины латексного геля, поскольку наилучшим
поглотителем этой энергии является вода, также равномерно распределенная
по толщине геля.Практическое использование этого способа связано с трудностью точного
регулирования уровня подводимой мощности СВЧ-поля, которое зависит не
только от меняющейся влажности латексного геля, но и наличия в нем элек¬
тропроводящих примесей.В работе [55] для сокращения продолжительности сушки предлагается
проводить её в псевдоожиженном слое стеклянных шариков. Ускорение про¬
цесса сушки при применении этого способа авторы объясняют высоким коэф¬
фициентом теплоотдачи от псевдоожиженного слоя к латексному гелю.4.3. Изделия, получаемые экструзией латексных
композицийМетодом экструзии латексных композиций изготавливают, в основном, ла¬
тексные нити и в относительно небольших объемах латексные трубки.4.3.1.	Латексные нитиЛатексные нити широко применяются при изготовлении чулочно-носочных
изделий, одежды, эластичных бинтов и ряда изделий технического назначения.С учетом условий их эксплуатации они характеризуются (табл.4.23) высо¬
кой прочностью, эластичностью, низким значением остаточных деформаций,
высокой стойкостью к действию тепла и многократного воздействия горячей
воды. Нити не должны изменять цвета в процессе эксплуатации.Таблица 4.23Физико-механические свойства латексных нитейНаименование показателяВозможные пределы из¬
менения свойствДиаметр нити, мм0,2...0,6Условная прочность при растяжении, МПа26...35Относительное удлинение при разрыве, %600...700Остаточное удлинение после растяжения на 500%, %6...8Напряжение при удлинении 300% после 5 циклов удлине¬
ния на 400% (“модуль Шварца”), МПа1,3...1,6Изменение условной прочности при растяжении после ста¬
рения в воздушной среде при температуре 100°С в течение
16 часов, %<35Изменение “модуля Шварца” после стирки в растворе СМС
при температуре 85°С в течение одного часа, %<40Около 13% общего мирового потребления концентратов натурального ла¬
текса используются для изготовления латексных нитей [22, с. 160].253
Многие производители латексных нитей предпочитают применять для их
изготовления натуральный латекс, концентрированный методом сливкоотде-
ления, из-за его лучших технологических свойств, несмотря на более высокую
стоимость по сравнению с натуральными центрифугированными латексами.Однако совершенствование рецептуры латексных композиций и техноло¬
гии производства нитей обусловили в последние годы перевод этого произ¬
водства на применение натуральных центрифугированных латексов.При разработке латексных композиций учитывались специфические осо¬
бенности производства нитей.Латексные композиции должны характеризоваться стабильной вязкостью
при хранении и одновременно обладать высокой скоростью гелеобразования
под воздействием кислых сред.В латексных композициях перед их экструзией не допускается наличие пу¬
зырей, коагулюма, плохо диспергированных ингредиентов.В табл. 4.24 приведены рецептуры некоторых латексных композиций, при¬
меняемых в производстве латексных нитей.Таблица 4.24Рецептура латексных композиций для изготовления нитейНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаЧVIII[3, с. 230]III[3, с. 230]Натуральный сливкоотделенный
высокоаммиачный латекс (65%)100——Натуральный низкоаммиачный
центрифугированный латекс (61,5%)—100100Раствор гидроокиси калия (10%)0,50,40,4Раствор олеата калия (20%)0,5——Раствор лаурата калия (20%)0,40,50,5Дисперсия серы (50%)1,41,50,2Дисперсия цинковой соли меркаптобензотиазола (50%)2,01,5—Дисперсия дибутилдитиокарбамата цинка (50%)0,400,25—Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)——2,0Дисперсия тетраметилтиурамдисульфида (50%)——2,0Эмульсия гептальдегиданилина (30%)0,10——Раствор тиомочевины (10%)——0,5Дисперсия оксида цинка (50%)5,01,52,0Дисперсия противостарителя (40%)2,02,01,25Эмульсия церезина (20%)1,0——Дисперсия двуокиси титана (50%)5,055Латексные композиции для производства нитей в обязательном порядке
подвергают гогенизации и вакуумированию.После изготовления и вызревания латексные композиции подаются в гомо¬
генизатор, представляющий собой насос высокого давления со специальными
клапанами. При прохождении через клапаны насоса композиция подвергается
гомогенизация и одновременно пере¬
качивается в емкости для питания ли¬
нии изготовления нитей.Ёмкость питания линии изготовле¬
ния нитей имеет рубашку для подачи в
неё охлаждающей воды, мешалку и
подключена к линии вакуума. При
гомогенизации латексная композиция
разогревается. В ёмкости питания
композицию охлаждают и затем под¬
ключают вакуум для удаления из ком¬
позиции воздушных пузырей. При
постоянном перемешивании композицию вакуумируют. Температуру латекс¬
ной композиции в ёмкости питания поддерживают в пределах 20...25°С.Латексную нить изготавливают методом непрерывной экструзии латексной
композиции через калиброванные (табл. 4.25) стеклянные или стальные фильеры
(капилляры) в коагуляционную ванну с раствором уксусной кислоты (рис. 4.47).
Под действием кислоты выдавливаемая из фильеры латексная композиция коа¬
гулирует. Образовавшийся латексный гель промывают, сушат и вулканизуют.Таблица 4.25Внутренний диаметр фильер при изготовлении латексных нитейЛатекснаяРис. 4.47. Схема фильеры (капилляра) для
экструзии латексной композиции в ванну
с коагулянтом: 1 - фильера (капилляр);
2 - ванна с коагулянтом; 3 - коагулянт;
4 - гель в виде нитиДиаметр нити, ммВнутренний диаметр фильеры, мм0,20,6-0,70,30,8-0,90,61,2-1,3Принципиальная схема линии для производства латексных нитей представ¬
лена на рис. 4.48.Рис. 4.48. Схема установки для изготовления нитей методом экструзии латексных ком¬
позиций: 1 - емкость для питания; 2 - дозатор, регулирующий гидростатический напор
при экструзии латексной композиции; 3 - коллектор; 4 - фильера (капилляр);
5 - ванна с коагулянтом; 6 - протягивающий валик; 7 - нить; 8 - камера сушки и пред¬
варительной вулканизации; 9 - тапькатор; 10 - каландр; 11 - лента из нитей; 12 камера
вулканизации; 13 - ванна для промывки водой255
Латексная композиция под небольшим избыточным давлением
(0,04...0,06 МПа), созданным в емкости питания 7, подается через тканевые
фильтры в дозатор 2, предназначенный для подачи в фильеры латексной ком¬
позиции с заданным гидростатическим напором. Гидростатический напор мо¬
жет регулироваться в зависимости от диаметра выпускаемой нити, вязкости
латексной композиции. Обычно регулировку гидростатического напора осу¬
ществляют положением дозатора по высоте. При постоянном ассортименте по
диаметру выпускаемых нитей и постоянных характеристиках латексных ком¬
позиций (вязкость, содержание сухих веществ и т. д.) гидростатический напор
поддерживается автоматически.Из дозатора латексная композиция поступает в коллектор 3 и выдавливает¬
ся через фильеры 4 в ванну с коагулянтом 5.В качестве коагулянта применяют раствор уксусной кислоты:уксусная кислота	15-35 частей массы;деминирализованная вода	85-65 частей массы.Итого:	 100-100 частей массы.Содержание уксусной кислоты в растворе меняют в зависимости от диа¬
метра выпускаемых нитей, а также при изменении характеристик латексной
композиции (агрегативная устойчивость в кислой среде). Коагулянт в ванне
имеет прямоточную циркуляцию по отношению к направлению движения ни¬
ти. При циркуляции коагулянт пропускается через фильтры. В ходе процесса
экструзии* латексной композиции концентрация уксусной кислоты в ванне
уменьшаете^. Поэтому проводят подпитку ванн свежим раствором уксусной
кислоты, поддерживая тем самым постоянную её концентрацию в ванне коа¬
гулянта. Ванна для коагулянта, изготовленная из нержавеющей стали, имеет
рубашку, что позволяет за счет подачи в рубашку воды поддерживать постоян¬
ную температуру коагулянта. Температуру коагулянта поддерживают в преде¬
лах 25±3°С. Технологические параметры процесса экструзии латексной компо¬
зиции, в основном, определяют конечный диаметр вулканизованной нити.Он зависит от гидростатического напора при экструзии латексной компо¬
зиции, внутреннего диаметра фильеры, содержания полимера в латексной
композиции и её вязкости.В результате оценки влияния этих факторов на конечный диаметр латекс¬
ных нитей было получено следующее эмпирическое соотношение [22, с. 161]:ч°,5Д=Кг1*h£Л,где Д - диаметр вулканизованной нити, мм; г - радиус фильеры, мм; h - гид¬
ростатический напор, мм; с - доля сухого вещества в композиции; г) - вязкость
композиции, мПа-с; К - коэффициент (для композиций из натурального цен¬
трифугированного латекса К = 2).На конечный диаметр вулканизованной нити, кроме указанных выше факто¬
ров, влияет вытяжка нити в результате протягивания её с помощью протягиваю¬
щих роликов 6, установленных в нескольких точках производственной линии.256
Образовавшийся в результате коагуляции латексной композиции, выходя¬
щей из фильеры в виде нити, гель характеризуется достаточной прочностью,
необходимой для протягивания его с помощью протягивающих принудитель¬
но вращающихся роликов по следующим технологическим операциям.Из ванны с коагулянтом нити геля извлекаются роликом 6 и пропускаются
через ванну для промывки 13. Промывку осуществляют в проточной воде при
температуре воды 30...60СС. В ходе промывки удаляются уксусная кислота и
содержащиеся в геле водорастворимые, некаучуковые вещества.Желательно, чтобы вода для промывки не содержала меди и железа, так как
они могут вызвать окрашивание нити.Ванны для промывки должны быть изготовлены из нержавеющей стали и
иметь рубашку для циркуляции горячей воды.Выходящие после промывки нити укладываются на транспортерную
ленту и транспортируются в туннельную камеру 8 для сушки и предвари¬
тельной вулканизации. Камера для сушки и предварительной вулканизации
представляет собой канал с тепловой изоляцией, в котором движется
транспортерная лента, обычно из асбестовой ткани, пропитанной термо¬
стойкими смолами.Камера подразделена на несколько зон, температура циркулирующего го¬
рячего воздуха в которых возрастает от 90°С в начале камеры и до 130°С - в
конце.При выходе из камеры предварительной сушки и вулканизации нити про¬
пускают через талькатор 9 и затем они поступают на установку для образова¬
ния ленты 10.При изготовлении ленты нити пропускают через гребенку, соединительное
кольцо и затем через зазор между валками каландра. Ленту обычно формиру¬
ют из 30.. .40 индивидуальных нитей.Сцепление отдельных нитей в ленте должно быть достаточно прочным, но
одновременно при необходимости каждая нить могла бы быть легко отделена
от остальной ленты.На прочность сцепления нитей в ленте влияет давление валков каландра и
степень вулканизации полимера нити. Давление валков каландра поддержива¬
ют в пределах 0,2...0,3 МПа/см2.Высокая степень вулканизация полимера нити препятствует образованию
ленты. При низкой степени вулканизации затруднено разъединение ленты на
отдельные нити.Нити, собранные в ленты, укладываются на транспортер и транспортиру¬
ются в камеру окончательной вулканизация 12. Вулканизацию осуществляют в
среде горячего воздуха при температуре 130... 140°С.На ряде производств, оснащенных более старым оборудованием, после
талькирования часть нитей наматывают на катушки, а другая часть формиру¬
ется в ленты и укладывается в коробки. Нити на катушках и коробки с лентами
помещают в камеры для окончательной вулканизации.257
4.3.2.	Латексные трубкиЛатексные трубки, изготавливаемые методом экструзии латексных компо¬
зиций, благодаря ряду ценных свойств и прежде всего высокой эласЪиности
находят применение в медицинской практике в качестве дренажей. Свойства
латексных трубок приведены в табл. 4.26.Таблица 4.26Свойства латексных трубокВнутреннийдиаметр,ммТолщинастенки,ммПрочность
при растяжении,
МПаОтносительноеудлинение,%Остаточноеудлинение,%41,520,0... 25,О*1OnОООо10...20**61,5102,0122,5Определяются на пленках из композиций, применяемых для изготовления трубокДля изготовления латексных трубок применяют латексные композиции на
основе натуральных латексов. В состав композиций введены термосенсибили¬
заторы (табл. 4.27).Таблица 4.27Рецептура латексных композиций, применяемых для изготовления
трубок Методом экструзииНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаIIIНатуральный предвулканизованный латекс типа
Ревультекс (61%)100,0—Натуральный центрифугированный,
низкоаммиачный латекс (61%)—100,0Раствор неионогенного ПАВ (20%)1,20,4Раствор формальдегида (30%)1,40,88Раствор поливинилметилового эфира (10%)2,52,0Дисперсия фенольного стабилизатора (50%)1,00,50Дисперсия серы (50%)—1,25Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)—1,0Дисперсия оксида цинка (50%)—1,0Схема установки для изготовления трубок экструзией термосенсибильных
латексных композиций представлена на рис. 4.49 [56].Из ёмкости для питания 1 латексная композиция подается в дозатор 2,
предназначенный для подачи латексной композиции в экструдоры под опреде¬
ленным гидростатическим напором.Температура латексной композиции в ёмкости для питания и при подаче ее
к экструдерам поддерживается не выше 20°С.258
бильных латексных композиций: 1 - емкость для питания; 2 - дозатор для подачи
композиции к экструдерам под гидростатическим напором; 3 - коллектор; 4 - экс-
трудер;5 - ванна водного синерезиса; 6 - валик; 7 - ванна силиконирования; 8 - ка¬
мера сушки-вулканизации; 9 - емкость для силиконовой эмульсииРегулировку гидростатического напора в зависи¬
мости от внутреннего диаметра трубки и толщины её
стенки, а также от свойств латексной композиции
осуществляют положением дозатора по высоте по
отношению к экструдеру. Экструдер 4 представляет
собой систему “труба в трубе” (рис. 4.50).В кольцевой зазор между наружной и внутренней
трубкой подается латексная композиция.Экструдер имеет две термостатирующие рубашки.В нижнюю рубашку противотоком по отношению к
движению латексной композиции подается горячая
вода с температурой 50...70°С. В результате нагрева
латексной композиции происходит образование геля.В верхнюю рубашку экструдера подается холодная
вода, предотвращая преждевременное образование
геля в верхней части экструдера.Сформированный в нижней части экструдера гель
выдавливается из кольцевого зазора в виде трубки в
ванну 5 для водного синерезиса. Для устранения лип¬
кости внутренней поверхности латексной трубки во
внутреннюю трубку экструдера подается по каплям
эмульсия силиконового масла (ПМС-200).Ванна для синерезиса снабжена транспортером,
нижняя ветвь которого погружена в воду. Транспор¬
тер увлекает за собой трубку геля, препятствуя её
всплыванию на поверхность воды. Скорость движе¬
ния транспортера ванны синерезиса синхронизирова¬
на со скоростью экструзии геля. Температура воды
при синерезисе 40...50°С. Продолжительность сине¬
резиса 15...30 мин.дера для изготовления
латексной трубки: 1 - по¬
дача латексной компози¬
ции; 2 - латексная компо¬
зиция; 3 - подача силико¬
новой эмульсии; 4 - пода¬
ча охлаждающей воды
(+10°С); 5 - подача горя¬
чей воды (+60°С); 6 - гель259
После синерезиса трубка геля с помощью вращающегося валика 6 переда¬
ется в ванну 7 для силиконирования её наружной поверхности. Для силикони-
рования применяют разбавленную силиконовую эмульсию. После ванны си¬
ликонирования трубка геля с помощью вращающегося ролика 6 передается в
многоярусную камеру 8 сушки и вулканизации. Температура воздуха в зонах
сушки 70...80°С. Время сушки 180...240 мин. Если композиция для изготов¬
ления латексной трубки была основана на натуральном предвулканизованном
латексе, то на этом процесс изготовления латексной трубки заканчивается.При применении латексных композиций, требующих процесса вулканиза¬
ции, температура воздуха в камере в зоне вулканизации латексной трубки со¬
ставляет 120...130°С. Продолжительность вулканизации 30...40 мин.Готовую латексную трубку сматывают в бух ты, подвергают контрольным
испытаниям и передают на упаковку.260
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 41.	Madge E.W. "Latex foam rubber”, London, Maclaren and Sons Ltd, 1962, p. 257.2.	BlachleyD.C. "High Polymer Latices", London, Maclaren and Sons Ltd, 1966, v. 2,
p. 599-6213.	Polymer Latices and Their Applications, Edited by K.O. Calvert, Applied Science Pub¬
lishers Ltd, 1982, p. 207-228.4.	Грушецкая H.B., Трофимович Д.П., Силонова М.С., Мазина Г.Р. Сб. “Способы
улучшения свойств пенорезины”, М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1976.5.	Talalay J.A. Rubber Chem. and Technol., 1955, v. 28, № 1, p. 358-378.6.	TalalayJ.A. Ind. Eng. Chem., 1954, v. 46, N 7, p. 1530-1538.7.	Силонова M.C.. Об оценке структуры пенорезины // Каучук и резина. 1971. № 8,
с. 20-22.8.	Силонова М.С., Трофимович Д.П., Путилина С.Н., Шепелев М.И. О количественной
взаимосвязи между жесткостью пленок, параметрами макроструктуры пенорезины
и ее твердостью // Каучук и резина. 1972. № 2, с. 21 -23.9.	Силонова М.С. Исследование факторов определяющих свойства пенорезины: дисс.
на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: изд-во МИТХТ им. Ломоносова, 1972.10.	Трофимович Д.П. Разработка научных основ и обоснование параметров технологи¬
ческого процесса производства изделий из пенорезины: дисс. на соиск. уч. степ,
д-ра техн. наук. М.: изд-во МИТХТ им. Ломоносова, 1981, с. 43-100.11.	Shipley F.W., Rubber J. Res. Inst. Malays, 1962, v. 17, № 4, p. 159-1612.	Gent A.N., Thomas A.C., Appl J. Polymer Sci, 1959, v. 1,№ 1, p. 107-113.13.	Gent A.N., Thomas A.C. Rubber Chem. and Technol, 1963, v. 36, № 3, p. 597-600.14.	Gent A.N., Thomas A.C., Appl J. Polymer Sci, 1959, v. 2, № 6, p. 354-361.15.	Tangorra G., Rev. Generale du Cautch, 1963, v. 40, № 6, p. 981-990.16.	Патенты Великобритании № 1313102, 1973; № 1383642, 1975.17.	Силонова M.C., Терейковский В.Н., Трофимович Д.П. Влияние технологических
параметров на качество промывки губчатых изделий из латекса // Производство
шин, РТИ и АТИ, 1975, № 11, с. 19-21.18.	Малкина Х.Э., Короткова А.А., Пухов А.П. Сушка латексной губки с применением
токов высокой частоты / Тр. НИИ резиновых и латексных изделий. М.: 1959, сб. № 2,
с. 77-92.19.	Zimmerman R.L. Rubber Age 1965, v. 97, № 5, p. 72.20.	Zimmerman R.L. Rubber Age 1966, v. 98, № 5, p. 68-75.21.	Пат. Великобритании № 1105538, 1968.22.	Натуральный каучук / Под ред. А. Робертса. М.: Мир, т. I, с. 155-156.23.	А.с. СССР 352790. Способ изготовления изделий из латекса // Бюлл. Изобретений.
1972. №29.24.	А.с. СССР. Способ изготовления изделий из латекса // Бюлл. Изобретений. 1970.
№ 10.25.	Blackley D.C. Emuls. Polymer Conf., London, 1982, p. 9/1-9/12.26.	Pendle T.D., N.R. Technology, 1974, v. 5, part 2, p. 21-28.27.	Нобль Р.Дж. Латекс в технике. Л.: Госхимиздат, 1962, с. 492.28.	ГОСТ 18242-74 Качество продукции. Статистический приемочный контроль по
альтернативному признаку. Одноступенчатые и двухступенчатые корректируемые
планы контроля.29.	Кузнецов В.Л., Штейнберг С.А., Краюшкина Е.И., Трофимович Д.П. Латексы: свой¬
ства, модификация, ассортимент. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтихим, 1984, с. 40.261
30.	А.с. СССР 141616. Способ изготовления масло-бензостойких перчаток // Бюлл.
Изобр. 1961. № 19.31.	Реклама фирмы "Surety Rubber Со", Elastomerics, 1977, v. 109, № 2, p. 52.32.	Кельберг В.П., Майзелис Б.А. Латексные радиозондовые оболочки (высота подъе¬
ма, механические свойства оболочек, метеорологические факторы). Алма-Ата:
изд-во Гидрометеослужба, 1963, с. 81.33.	Майзелис Б.А., Гольберг И.И., Черная В.В. Оценка высот подъема радиозондовых
оболочек по наземным испытаниям // Метеорология и гидрология. 1962. № 6,
с.43-47.34.	Майзелис Б.А. Система наземных испытаний радиозондовых оболочек // Каучук и
резина. 1968. № 6, с. 45-47.35.	Гольберг И.И., Майзелис Б.А., Черная В.В., Шепелев М.И. О природе масштабного
фактора при испытании механических свойств радиозондовых оболочек // Каучук и
резина. 1962. № 7, с. 38.36.	Майзелис Б.А., Черная В.В. К вопросу о выборе материала для радиозондовых
оболочек // Каучук и резина. 1968. № 7, с. 43-46.37.	А.с. СССР 134903. Прибор для определения двумерной деформации резиновых
изделий // Бюлл. изобр. 1961. № 1.38.	Каменщикова Т.Н., Трофимович Д.П., Черная В.В. Получение морозостойких пле¬
нок из хлоропренового латекса // Производство шин. М.: изд-во РТИ и АТИ,
ЦНИИТЭнефтехим, 1967, № 3, с. 8-10.39.	Каменщикова Т.Н., Шепелев М.И., Черная В.В. О морозостойких радиозондовых
оболочках // "Метерорология и гидрология. 1968. № 6, с. 101-104.40.	Карп Г-А., Майзелис Б.А., Трофимович Д.П. Влияние напряжений, возникающих
при разд^вке геля, на качество метеорологических радиозондовых оболочек // Кау¬
чук и резина. 1965. № 11, с. 34-35.41.	Шепелев М.И., Трофимович Д.П., Сандомирский Д.М. Исследование свойств гелей
их хлоропренового латекса Л-7 // Каучук и резина. 1963. № 8, с. 27-32.42.	Майзелис Б.А., Каменщикова Т.Н., Черная В.В. Усовершенствование технологиче¬
ской схемы изготовления радиозондовых оболочек // Производство шин, РТИ и
АТИ, М., 1971, № 11, с. 16-18.43.	А.с. СССР 159056. Способ испытания радиозондовых оболочек // Бюлл. Изобрете¬
ний. 1963. № 23.44.	A.D.T. Gorton, Plast. and Rubber Proc., 1976, № 3.45.	A.D.T. Gorton, T.D. Pendle, N.R. Technol., 1980, part 1.46.	A.D.T. Gorton, N.R. Technol, 1980, part 2.47.	V.V. Chernaya, Rubber J, 1970, № 6, p. 52-58.48.	Майзелис Б.А., Грубман Ю.В., Филимонова A.M., Коваленко Г.А. Влияние количе¬
ства электричества на выделение каучука из латекса в процессе электронного отло¬
жения. Сб. “Латексы”. Воронеж: изд-во ВГУ, 1973, с. 75.49.	Коваленко Г.А., Грубман Ю.В., Филимонова А.М., Майзелис Б.А. Исследование
некоторых закономерностей процесса электроосмотического синерезиса гелей хло¬
ропренового латекса // Каучук и резина. 1974. № 1, с. 27-28.50.	Грубман Ю.В., Коваленко Г.А., Майзелис Б.А., Черная В.В. О концентрировании
латексных гелей при электронном отложении // Колл. Ж., 1976, т. 38, № 5, с. 970-
972.51.	А.с. СССР 567305. Способ получения изделий из латекса // Бюлл. Изобретений.
1978. №4.262
52.	А.с. СССР 249611. Способ получения изделий из латекса // Бюлл. Изобретений.
1969. №25.53.	А.с. СССР 454213. Способ сушки гелей // Бюлл. Изобретений. 1975. № 47.54.	А.с. СССР 534475. Способ получения латексных изделий // Бюлл. Изобретений.
1976. №41.55.	А.с. СССР 1004413. Способ изготовления изделий из латекса // Бюлл. Изобретений.
1983. № 10.56.	Каменщикова Т.Н., Майзелис Б.А., Григорьев В.А. Технологический процесс изго¬
товления латексной трубки методом термосенсибильной экструзии // Производство
шин, РТИ и АТИ, М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1981, № 8, с. 14-15.М263
Е.А.Горелик, Г.Р. Мазина, Б.А. Майзелис, Д.П. ТрофимовичГлава 5. Производство материалов и изделий с
применением латексов
5.1.	Изделия текстильной промышленности5.1.1.	КоврыОдним из крупных потребителей латексов является ковровая промышлен¬
ность. Латексы применяется при производстве тафтинговых, нетканых и отно¬
сительно небольших объемов тканых ковров.Статистические данные свидетельствуют, что преобладающим видом ков¬
ров являются тафтинговые. Так, в США и Канаде 85...95% выпускаемых ков¬
ров являются тафтинговыми, 4... 10% - неткаными, 1...5% - ткаными.В Европейских странах производство тафтинговых ковров составляет70...75%, нетканых - 10...20%, тканых - 15.. .25%.В производстве тафтинговых ковров латексные композиции применяются
для покрытия (аппретирования) изнанки ковра с целью закрепления пучков
ворса и наряду с этим, одновременно, латексные композиции могут использо¬
ваться как адгезив при нанесении на изнанку ковра вторичного покрытия из
текстилйкуо материала. Аппретирование изнанки ковров латексными компо¬
зициями позволяет, кроме того, повысить их каркасность, эластичность,
уменьшить скольжение.Аппретирование изнанки ковров латексными композициями применяют
также в производстве тканых ковров.При производстве нетканых ковров латексные композиции применяют как
связующее волокон.Значительное количество ковров и, в первую очередь, тафтинговых, выпус¬
кается с подложкой из пенорезины.5.1.1.1.	Аппретирование ковровЛатексы, применяемые для аппретирования ковров, должны характеризо¬
ваться высокой адгезией полимера к текстильным материалам и волокнам,
обладать устойчивостью к введению минеральных наполнителей, хорошо за¬
гущаться при применении регуляторов вязкости и сохранять в дальнейшем
стабильное значение вязкости.Пленки из латексов, применяемых для аппретов, наряду с требуемой жест¬
костью и эластичностью должны характеризоваться стойкостью к старению и
водостойкостью.В основном, для аппретирования применяют композиции на основе бута-
диен-стирольных и бутадиен-стирольных карбоксилсодержащих латексов с
высоким содержание сухого вещества [1...4].
В зависимости от требований, предъявляемых к пленке аппрета по жестко¬
сти, содержание связанного стирола в полимере этих латексов может варьиро¬
ваться от 50 до 70%. С увеличением содержания связанного стирола жесткость
пленки аппрета увеличивается.Наличие в полимере латекса карбоксилсодержащего сомономера (обычно
0,5...3%) обеспечивает высокую адгезию аппрета к волокнам и текстильным
материалам.Отдельные производители ковров, с целью повышения жесткости пленки
аппрета, используют композиции, содержащие латекс со средним содержани¬
ем связанного стирола в полимере около 50% и высоко-стирольный латекс с
содержанием связанного стирола в полимере около 85%.Наряду с бутадиен-стирольными и бутадиен-стирольными карбоксилсо¬
держащими латексами применяют аппреты на основе натуральных [5, 6] поли¬
винилацетатных [7] латексов.В состав композиций для аппретирования ковров кроме латекса входят
следующие компоненты: наполнители, регуляторы вязкости (загустители),
стабилизующие добавки (ПАВ), пеногасители.Наполнители снижают стоимость аппрета, увеличивают жесткость пленки
аппрета, ускоряют процессы сушки. В качестве наполнителей применяют мел,
каолин, гидрат окиси алюминия. Содержание наполнителя в латексных компо¬
зициях обычно лежит в пределах 50...300%, но может достигать и 700%.Наполнители вводят в латекс, как правило, в сухом виде без предваритель¬
ного изготовления водных дисперсий. Для лучшего их диспергирования в ла¬
тексных композициях применяют полифосфаты, особенно при высоком со¬
держании наполнителя.Для повышения агрегативной устойчивости латексов при введении зна¬
чительных количеств минеральных наполнителей применяют неионоген¬
ные ПАВ.Латексные композиции, применяемые в качестве аппретов ковров, содер¬
жат, как правило, загустители. Последние предотвращают седиментацию час¬
тиц наполнителя и сквозную пропитку ковровой ткани латексом. Кроме того,
изменяя с помощью загустителей вязкость латексной композиции, возможно
регулировать скорость процесса аппретирования ковра.Наиболее эффективными загустителями являются эмульсии полиакрила¬
тов, в т. ч., эмульсии сополимеров бутил- или метилметакрилата с метакри¬
ловой кислотой. Вместе с тем, в аппреточных латексных композициях нахо¬
дят применение в качестве загустителей производные целлюлозы, казеин,
костный клей.В композициях на основе натурального латекса, а также в некоторых ком¬
позициях на основе бутадиен-стирольных латексов, применяют обычные вул¬
канизующие системы, которые используются в латексных композициях.265
Некоторые рецептуры латексных композиций, применяемых для аппрети¬
рования ковров представлены в табл. 5.1.Уаблица5.1Типичные рецептуры латексных композиций, применяемых для
аппретирования ковровНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на
100 частей массы сухого вещества латексаI [1]II [1]IIIIVVVIКарбоксилсодержащий бутади¬
ен-стирольный латекс (связан¬
ный стирол 50...60%)100Карбоксилсодержащий бутади¬
ен-стирольный латекс (связан¬
ный стирол 60...70%)—100————Бутадиен-стирольные латексы
типа СКС-С——100———типа СКС-50———5075—типа СКС-85———5025—Натуральный латекс, концен¬
трированный упариванием типа
Ревертекс Стандарт [KHS, KLS]100Гексаметафосфат натрия (25%)0,50,50,4———Лаурйжа'льфат натрия (28%)—0,75————Олеат калия (10%)——1,5———Неиногенное ПАВ типа ОП-Ю———0,50,5—Полиакрилатный
загуститель (16%)до вяз¬
кости
5...10Па-сдо вяз¬
кости
5...10
Пас——0,7...1,0—Костный клей (6%)——2,02-2,5—2-3Мел60050020040...6040... 100300Дисперсия оксида цинка (50%)——3,0——2,5Дисперсия серы (50%)—1,9•——1,5Дисперсия диэтилдитаокарбамата
цинка (50%)——1,5——1,0Дисперсия цинковой соли мер-
каптобензотиазола (50%)——1,0———Фенольный стабилизатор (50%)——1,0———Силоксановая эмульсия (пено-
гаситель)0,5—0,60,2—Вода: до содержания сухого
вещества, %75...7860...6555...6065...70Для аппретирования ковров широко применяют вспененные композиции.
Это позволяет уменьшить расход латексных композиций, а в результате по¬
вышения вязкости аппреточного состава снижается опасность сквозной про¬
питки ковра латексом.
Рецептура латексной композиции, предназначенной для вспенивания, при¬
ведена в табл. 5.1, рецепт П.Чтобы избежать снижения жесткости аппрета в результате вспенивания
композиции, применяют карбоксилсодержащий бутадиен-стирольный латекс с
более высоким содержанием связанного стирола в полимере.Для повышения пенообразующей способности латексной композиции и
повышения стабильности образующейся пены рецептура содержит лаурил-
сульфат натрия.В рецептуре латексной композиции, предназначенной для вспенивания,
снижено содержание наполнителя, чтобы обеспечить необходимую прочность
пористой пленки аппрета.Важной проблемой является придание коврам негорючих и антистатиче¬
ских свойств.Антистатические свойства пленок аппрета могут быть обеспечены за счет
применения в рецептуре латексных композиций технического углерода [8, 9].
Высокоструктурный печной технический углерод позволяет снизить электри¬
ческое сопротивление изнанки ковра с 109... 1010 Ом см до 104 Ом-см.Что касается негорючести ковров, то существует мнение [2], что необходи¬
мо, прежде всего, обеспечить негорючесть ткани, а уменьшение горючести
пленки аппрета может быть достигнуто за счет применения в качестве напол¬
нителя латексных композиций гидрата окиси алюминия.Применяют также комбинацию гидрата окиси алюминия с трехокисъю
сурьмы и хлорпарафина или используют добавку к бутадиен-стирольному ла¬
тексу дисперсию поливинилхлорида, или винилиденхлорида.Технологическая схема линии для аппретирования ковров представлена на
рис. 5.1.композициями: 1 - ковер; 2 - ролик для нанесения латексной композиции на изнанку
ковра; 3 - нож; 4 - ванна с латексной композицией; 5 - камера сушки-вулканизации; 6 -
инфракрасные нагреватели; 7 - закаточное устройство для аппретированного ковраНанесение аппреточной латексной композиции на изнанку ковра осуществ¬
ляют с помощью вращающегося ролика 2. Избыток латексной композиции
удаляется ножом 3, угол наклона которого к ковровому материалу регулирует
количество латексной композиции, наносимой на изнанку ковра. Количество
наносимой на изнанку ковра латексной композиции зависит, кроме того, от267
вязкости композиции, направления и скорости вращения ролика для промазки
изнанки ковра, угла обхвата ковром ролика для промазки.В большинстве случаев количество наносимой латексной композиций регу¬
лируют скоростью вращения ролика для промазки и углом расположения ножа.Обычно, при аппретировании ковров привес составляет 550...650 г/м2. Од¬
нако в отдельных случаях в зависимости от типа коврового материала, требо¬
ваний к каркасности ковра и прочности закрепления ворса привес может
составлять 900... 1000 г/м2.Ковер с нанесенной на его изнанку латексной композицией подвергают
сушке в камере 5, в которой установлены инфракрасные нагреватели 6 и осу¬
ществлена циркуляция горячего воздуха. Температура сушки 70...100°С.В случае применения композиций, требующих вулканизации (табл. 5.1, ре¬
цепты III и VI), ковер дополнительно подвергается термообработке при темпе¬
ратуре 120...140°С.5.1.1.2.	Вторичное покрытие изнанки ковра текстильным материаломВторичное покрытие (дублирование) изнанки ковра текстильным материа¬
лом используется при производстве тафтинговых ковров. Одной из причин
появления вторичного покрытия явилось желание производителей уменьшить
различие между тафтинговыми и традиционными ткаными коврами, которым
ранее отдавалось предпочтение.Вместе Ъ^ем, применение вторичного покрытия изнанки тафтинговых ков¬
ров текстильным материалом приводит к уменьшению расхода латексной
композиции и обеспечивает стабильность размеров ковра. В качестве вторич¬
ного покрытия тафтинговых ковров применяют джутовый холст, джут с поли¬
пропиленом, а также материалы на основе полиэфирных волокон. Применение
последних связано с определенными трудностями, обусловленными низкой
адгезией к ним обычно применяемых полимеров латексных композиций.Схема технологического процесса дублирования изнанки тафтингового ков¬
ра с текстильным материалом представлена на рис. 5.2. Латексная композиция
наносится на изнанку ковра с помощью ролика 2, точно также, как в процессе
аппретирования ковров, а далее ковер дублируется с текстильным материаломтекстильным материалом: 1 - ковер; 2 - ролик для аппретирования ковра и нанесения
адгезива; 3 - нож; 4 - ванна с латексной композицией; 5 - раскаточное устройство для
текстильного материала; 6 - ковер с нанесенной на изнанку текстильной подложкой; 7 -
валик для дублирования; 8 - камера сушки-вулканизации; 9 - закаточное устройство268
с помощью валков 7. Сушку осуществляют в камере 8 в среде циркулирующе¬
го горячего воздуха при температуре 140...150°С.В ходе процесса должен быть обеспечен надежный контакт дублируемых
материалов и равномерное натяжение ковра при дублировании и последующей
сушке. Первоначально технология изготовления тафтинговых ковров с покры¬
тием изнанки ковра текстильным материалом предусматривала применение
латексных композиций на основе натурального латекса из-за его высоких адге¬
зионных свойств.В настоящее время, в основном, применяют композиции на основе специ¬
ально разработанных бутадиен-стирольных карбоксилсодержащих латексов,
хотя для этой цели могут использоваться бутадиен-стирольные и натуральные
латексы. Одним из основных требований, предъявляемых к таким латексам,
является высокая липкость образующихся из них пленок в мокром состоянии.
По этой причине содержание связанного стирола в полимере латексов, обыч¬
но, не превышает 60% и латексы синтезируют с минимально возможным со¬
держанием ПАВ.Латексные композиции на основе этих латексов должны изготавливаться с
минимально возможным содержанием ПАВ, не рекомендуется применять
слишком высокое содержание наполнителя.Желательно использовать наполнитель с малым размером частиц, что при¬
ведет к росту вязкости системы и позволит снизить дозировки загустителей,
которые могут снижать липкость пленок в мокром состоянии.В табл. 5.2 приводятся некоторые рецепты латексных композиций, применяе¬
мых в качестве аппретов тафтинговых ковров и одновременно выполняющих роль
адгезивов при дублировании изнанки ковра с текстильным материалом.Таблица 5.2Рецептуры латексных композиций, применяемых при дублировании из¬
нанки тафтинговых ковров с текстильным материаломНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы
сухого вещества латексаIГ1» с.771IIIIIБутадиен-стирольный карбоксилсодержащий ла¬
текс (содержание связанного стирола (55.. .60%)100——Натуральный центрифугированный высокоам¬
миачный (НА) латекс—100—Бутадиен-стирольный латекс
(содержание связанного стирола 50%)—100Дисперсия оксида цинка (50%)—3,0—Дисперсия серы (50%)—1,5—Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)—1,0—Мел300——Каолин—40,050Гексаметафосфат натрия0,25.—0,20Полиакрилатный загустительВязкость до
10 Па-с—4,0269
Дублирование изнанки тафтинговых ковров с текстильным материалом
может быть осуществлено с применением вспененной латексной композиции.
Рецепт такой композиции на основе специального карбоксилсодержащего &у-
тадиен-стирольного латекса приведен в работе [1, с. 77]. Также как при аппре¬
тировании ковров (раздел 5.1.1.1), дублирование изнанки ковров с текстиль¬
ным материалом с помощью вспененной латексной композиции снижает рас¬
ход латексной композиции, уменьшает вес ковра. Перед нанесением на изнан¬
ку ковра латексная композиция подвергается вспениванию, как правило, на
аппаратах непрерывного действия (глава 4, раздел 4.1.3.12).Непременным условием возможности применения вспененной латексной
композиции является высокая стабильность пены. Последнее достигается
применением в рецептуре ПАВ (лаурилсульфат натрия) и относительно высо¬
кой дозировкой загустителей (полиакрилаты, производные целлюлозы).5.1.1.3.	Ковры с подложкой из пенорезиныБлагодаря упругим, тепло- и звукоизоляционным свойствам пенорезина,
применяемая в качестве подложки ковров, повышает их комфортные свойства.Хотя подложка из пенорезины может применяться, практически, для всех
видов ковров, в основном, она используется при производстве тафтинговых
ковров.Технологическая схема линии для изготовления ковров с подложкой из пе¬
норезины представлена на рис. 5.3.Изнанка ковр^у подвергается аппретированию с помощью вращающегося ро¬
лика 3, частично погруженного в ванну 2 с латексной композицией. После удале¬
ния с изнанки ковра с помощью ножа 4 избытка латексной композиции, ковер с
нанесенным аппретом транспортируется через сушильную камеру 5 сетчатым
транспортером 6. Латексная пена от непрерывного вспенивателя 8 заливается на
аппретированную изнанку ковра и калибруется с помощью ножа 9. Затем пена на
изнанке ковра нагревается инфракрасными нагревателями 10, и ковер о помощью
сетчатого транспортера подается в камеру вулканизации 11. По выходе ковра из
камеры вулканизации специальным устройством 12 производится обрезка его
кромок и ковер, проходя через компенсатор 13, закатывается в рулон 14.Изготовление пенорезины в качестве подложки ковров на указанной ли¬
нии может быть осуществлено либо способом Данлоп, предусматривающимрезины: 1 - ковер; 2 - ванна с латексной композицией для аппрета; 3 - ролик;
4 - нож; 5 - камера сушки аппрета; 6 - сетчатый транспортер; 7 - натяжное устройство;
8 - вспениватель непрерывного действия; 9 - нож, калибрующий толщину слоя пены;
10 - инфракрасные нагреватели; 11 - камера вулканизации; 12 - устройство для обрез¬
ки кромок; 13 - компенсатор; 14 - закаточное устройство270
применение желатинирующих агентов (глава 4, раздел 4.1.3.1), либо, так назы¬
ваемым, процессом без стадии желатинирования (non gel foam process), (глава 4,
раздел 4.1.4).Рецептуры латексных композиций, применяемых при изготовлении пеноре¬
зины для подложки ковров, представлены в табл. 5.3. Особенностью рецептур
пенорезины для подложки ковров является высокое содержание наполнителей.Таблица 5.3Рецептуры латексных композиций, применяемых для изготовления под¬ложки ковров из пенорезиныНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаСпособ ДанлопБез стадии
желатинирования
(non gel foam process)IИIIIIVVVI1234567Бутадиен-стирольный латекс типа
СКС-С1006010050100100*’Натуральный центрифугирован¬
ный латекс (НА)—40—50——20% раствор олеата калия——4,03,0——40% раствор калиевого мыла СЖК
фракции Сщ-Сп2,52,5————28% раствор лаурилсульфата на¬
трия————0,5—35% раствор октилсульфосукци-
намата натрия———4,51050% дисперсия серы2.02,02,02,252,01,950% дисперсия диэтилдитиокар-
бамата цинка0,750,751,01,251,00,850% дисперсия цинковой соли
меркаптобензотиазола0,750,751,01,00,750,850% дисперсия дифенилгуанидина1,201,0————50% дисперсия оксида цинка4,03,03,03,02,04,040% дисперсия фенольного проти¬
востарителя1,01,01,01,01,01,0Мел40...5050...60120100200—25% раствор гексаметафосфата
натрия———0,5—16% раствор полиакрилатного
загустителя——0,10,1до вязкости 5 Па-с2,5% раствор метилцеллюлозыдо вязкости 3 Па-с————20% дисперсия кремнефтористого
натрия2,0...3,
52,0...3,
5———20% раствор ацетата аммония——3,02,0——Гидрат окиси алюминия120Хлорпарафин15271
При изготовлении пенорезины способом Данлоп с применением в качестве
желатинирующих агентов кремнефтористого натрия (рецепт № I, II) или сис¬
темы оксид цинка-ацетат аммония (рецепт III, IV) более высокое содержание
наполнителя допускает рецептура с желатинирующим агентом оксид цинка-
ацетат аммония.При применении кремнефтористого натрия желатинирование пены
происходит интенсивно уже при температуре 18...25°С. Поэтому при
использовании большого количества наполнителей, снижающих как правило,
агрегативную стабильность латекса, процесс желатинирования становится
трудно регулируемым.Появляется опасность резкого повышения вязкости пены и даже её жела¬
тинирование в смесителе вспенивателя или в момент калибровки толщины
пены с помощью ножа. Избежать этого негативного явления с помощью сни¬
жения дозировок кремнефтористого натрия не всегда удается из-за возникаю¬
щей проблемы точного дозирования малых количеств дисперсии кремнефто¬
ристого натрия при вспенивании латексной композиции.При применении для желатинирования пены системы оксид цинка-ацетат
аммония желатинирование происходит при температуре 60...70°С (рецепт III,
IV). Поэтому опасность преждевременного желатинирования пены даже при
применении значительного количества наполнителей снижается.Способ изготовления пенорезины без применения желатинирующих аген¬
тов (non gel foctm process) позволяет увеличить содержание наполнителей в
латексной композиции до 150...200% (рецепт V, VI).При этом необходимым условием является применение в составе компози¬
ций ПАВ, обеспечивающих стабильность пен из высоконаполненных латекс¬
ных композиций. В качестве таковых используют натриевые соли алкил заме¬
щенных амидов сульфоянтарной кислоты [1, с. 88...89] и лаурилсульфат на¬
трия.Несмотря на низкую себестоимость высоконаполненной пенорезины, изго¬
тавливаемой без применения агентов желатинирования, более благоприятные
условия работы вспенивателя из-за отсутствия желатинирующих агентов и
сокращения продолжительности процесса изготовления ковра примерно на10...20%, многие производители ковров продолжают применять для изготов¬
ления подложки ковров пенорезину, изготовленную способом Данлоп с при¬
менением желатинирующих агентов. Причина этого - более высокие физико¬
механические свойства пенорезины, полученной с применением желатини¬
рующих агентов [1, с. 90] (табл. 5.4).5.1.2.	Нетканые клееные материалыПод неткаными клееными материалами понимаются текстильные материа¬
лы, при изготовлении которых волокна или нити склеиваются между собой с
помощью связующих.Значительный рост объемов производства нетканых клееных материалов, ко¬
торый отмечался в США и практически во всех Европейских странах, включая272
Таблица 5.4Физико-механические свойства пенорезины подложки ковров, получен¬
ной различными методами [1, с. 90] (плотность пенорезины 230 кг/м3)Наименование показателейБез стадии
желатинированияЖелатинированиеСистема оксид
цинк-ацетата
аммонияКремнефтористыйнатрийСодержание наполнителя,
части массы на 100 частей
массы сухого вещества
латекса20012050Условная прочность при
разрыве, кПа4277190Относительное удлинение
при разрыве, %160150290Сопротивление сжатию
при деформации 25%, кПа283035Сопротивление расслаива¬
нию пенорезины от ковра,
кгс/5 см0,71,32,3Относительное значение
сопротивления истиранию1,03,57,5ВодостойкостьСлабаяХорошаяОтличнаяСоотношение стоимости
сырья1,01,331,90Россию, обусловлен возможностью использования отходов текстильного про¬
изводства в виде непригодных к прядению натуральных и синтетических во¬
локон, отсутствием трудоемких процессов прядения и ткачества, высокой
производительностью процессов и возможностью их полной механизации и
автоматизации.Нетканые клееные материалы применяют в качестве фильтрующих и изо¬
лирующих материалов, технических и декоративных тканей, для изготовления
ковров, обувных стелек, элементов одежды, изделий полиграфической про¬
мышленности.В зависимости от типа применяемого волокна и свойств связующего не¬
тканые клееные материалы могут характеризоваться высокой масло- и бензо¬
стойкостью, высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, регулируе¬
мой плотностью и пористостью.Основой нетканых клееных материалов являются волокнистые элементы,
на долю которых приходится от 50 до 90% общей массы материала.В производстве нетканых клееных материалов применяют натуральные
(хлопок, шерсть), искусственные (вискоза, волокна на основе эфиров целлюло¬
зы), синтетические (капрон, лавсан) волокна. Вместе с тем, основными видами
волокон, используемых для изготовления нетканых клееных материалов,
являются вискозное волокно и хлопок, хотя общая тенденция состоит в273
уменьшении потребления хлопка и замене его на искусственные и синтетиче¬
ские волокна.Во многих случаях при изготовлении нетканых клееных материалов при¬
меняют смеси различных волокон, стремясь использовать ценные свойства
каждого из них. Так применение полиамидных волокон (капрон) с вискозными
приводит к повышению прочности нетканого материала, устойчивости его к
истиранию. Сочетание длинных и прочных волокон капрона с короткими во¬
локнами шерсти позволяет улучшить свойства нетканых материалов, исполь¬
зуемых в качестве фильтров топлива. Капрон увеличивает прочность материа¬
лов, а короткие волокна шерсти обеспечивают хорошие фильтрационные
свойства.В качестве связующих волокон при производстве нетканых клееных мате¬
риалов применяют латексы, растворы каучуков, термопластичные и терморе¬
активные полимеры. Вместе с тем, наибольшее распространение получили
связующие на основе латексов.Ниже будут рассмотрены технологические процессы изготовления нетканых
клееных материалов с применением связующих только на основе латексов.Что касается других типов связующих и технологии их применения, то чи¬
татель может найти эти сведения в специальной литературе [10, 11].При производстве нетканых клееных материалов с использованием в каче¬
стве связующих латексов, в основном, применяют способ пропитки. Этот спо¬
соб предусматривает пропитку предварительно изготовленного холста из во¬
локон либо ^опусканием холста через ванну с латексной композицией, либо
путем распыления латексной композиции распылителями, установленными
над движущимся холстом, либо путем пропитки холста в зазоре между вра¬
щающимися валами.Технологическая схема производства нетканых клееных материалов спосо¬
бом пропитки с использованием связующих на основе латексов представлена
на рис.5.4.Процесс холстообразования осуществляют механическим или аэродинами¬
ческим методом.При механическом холстообразовании применяют, как правило, традици¬
онное оборудование текстильного производства [10, с. 49...77]. Волокнистое
сырьё сначала расчёсывают, а затем с помощью специальных механических
устройств укладывают прочёс слоями параллельно, взаимно перпендикулярно
или под углом друг к другу.При аэродинамическом холстообразовании волокнистое сырьё разрыхляют
с помощью расчёсывающего оборудования, а затем волокно увлекается воз¬
душным потоком и укладывается с образованием холста. В процессе холсто¬
образования регулируют массу волокна, приходящуюся на единицу поверхно¬
сти (так называемый развес - г/м2), и ориентацию волокон.При аэродинамическом холстообразовании образуется изотропная струк¬
тура холста, а при механическом образовании холста формируется анизотроп¬
ная структура холста и готовый нетканый материал характеризуется сущест¬
венно различными свойствами в продольном и поперечном направлениях.274
Рис. 5.4. Технологическая схема изготовления нетканых клееных материалов способом
пропитки с использованием связующих на основе латексовИногда для укрепления образовавшегося холста применяют иглопрокалы-
вание, которое осуществляют прокалыванием холста иглами с зазубринами.Последние протаскивают
отдельные волокна пер¬
пендикулярно холсту, тем
самым упрочняя и уплот¬
няя его.При пропитке холста
связующим на основе ла¬
тексов широко применяют
устройства, в которых
холст перемещается в ван¬
не со связующим между
двумя сетчатыми транс¬
портерами (рис.5.5) [10,
с. 236...337; 1, с. 112].Холст 1 зажимается
между верхним 2 и ниж¬
ним 3 сетчатыми транс¬
портерами и погружаетсяРис. 5.5. Схема оборудования для пропитки волокни¬
стого холста методом его погружения в связующее: 1 -
холст; 2, 3 - сетчатые транспортеры; 4 - ванна для
связующего; 5 - погружной валик; 6, 7 - валики, при¬
водящие в движение сетчатые транспортеры; 8 - ваку¬
умное устройство; 9, 10 - отжимные валы; 11 - ем¬
кость для избытка связующего275
в ванну 4 с латексной композицией. Верхний сетчатый транспортёр погружен
в ванну с латексной композицией с помощью валика 5. Движение сетчатых
транспортёров осуществляется валиками 6 и 7, приводящимися во вращение
от электродвигателей. Под нижней сеткой установлена ёмкость 12 для уда¬
ляемого избытка латексной композиции.Существует также оборудование для пропитки холста, в котором верхний
сетчатый транспортёр заменен на вращающийся перфорированный барабан.
В этом случае холст погружается в ванну с латексной композицией, двигаясь
между сетчатым транспортёром и перфорированным барабаном [10, с. 237].В ходе эксплуатации сетчатые транспортёры и другие детали оборудова¬
ния для пропитки подвергаются воздействию сред, вызывающих коррозию,
кроме того, на сетчатых транспортёрах постепенно накапливается налипшее
связующее. По этой причине сетчатые транспортёры и другие элементы обо¬
рудования, соприкасающиеся с латексной композицией, как правило, изго¬
тавливают из нержавеющей стали. Известно, вместе с тем, применение сет¬
чатых транспортёров, изготовленных из полиамидных нитей.На оборудовании для пропитки, схема которого приведена на рис. 5.5,
возможно пропитывать холст с развесом до 350 г/м2. Однако в большинстве
случаев на указанном оборудовании пропитывают холст с развесом 60... 120
г/м2, а содержание связующего в готовом нетканом материале составляет30...40% (по массе).Схема оборудования для пропитки холста с помощью распыления свя¬
зующего представлена на рис. 5.6.Распылителем 1 латексная композиция наносится на одну из поверхно¬
стей холста, движущегося на транспортёре 3. Затем холст с нанесенным на
его поверхность связующим транспортируется в сушильную камеру 4. После
выхода из сушильной камеры распылителем 2 производится нанесение ла¬
тексной композиции на другую поверхность холста. Двухсторонняя обработ¬
ка поверхности холста обеспечивает более равномерное распределение свя¬
зующего в объеме волокнистого материала. Тем не менее, удовлетвори¬
тельная пропитка методом распыления связующего достигается для холста
с развесом не более чем 30...50 г/м2.Схема оборудования
для пропитки холста в
зазоре между валами по¬
казана на рис. 5.7.Холст 1 поступает в
зазор между валами 2 и 3.
Вал 2 частично погружен
в ванну 4 с латексной
композицией и при его
вращении латексная ком¬
позиция наносится на ниж¬
нюю поверхность холста.стого холста методом распыления связующего: 1,2 —
распылители связующего; 3 - транспортер; 4 - сушиль¬
ная камера276
Валик 5 выравнивает слой
латексной композиции на
поверхности вала 2 и удаля¬
ет избыток латексной ком¬
позиции. На поверхность
верхнего вала 3 латексная
композиция переносится
валом 6 частично погружен¬
ным в ванну 8 с латексной
композицией. При вращении
вала 3 латексная композиция
переносится на верхнюю
поверхность холста. Равно¬
мерность распределения
латексной композиции в
объеме холста зависит от его плотности, давления в зазоре валов 2 и 3.В целом, равномерность распределения связующего в объеме холста при
пропитке его описанными выше методами зависит от многих факторов, в т. ч.
от свойств волокон, коллоидно-химических свойств латекса, плотности холста,
продолжительности пропитки, температуры, давления в зазоре между валками
при отжиме и др.При прочих равных условиях качество пропитки повышается при хорошей
смачиваемости волокон пропитывающим составом латексной композиции,
снижении её поверхностного натяжения, уменьшении вязкости, снижении раз¬
мера частиц латекса. Важное значение при пропитке имеет соответствие
зарядов частиц латекса и волокон. При разноименных зарядах частиц латекса и
волокна возможна коагуляция латекса, которая с одной стороны может за¬
труднить проникновение латексной композиции во внутренние слои холста, а
с другой, коагуляция латекса на поверхности волокон может предотвратить
миграцию связующего к поверхности холста и тем самым уменьшить влияние
этого негативного явления, о котором будет сказано ниже.При пропитке холста методом погружения его в латексную композицию
(рис. 5.5) и при пропитке холста в зазоре между валками (рис. 5.7) холст уно¬
сит с собой значительное количество связующего. Поэтому в ваннах с латекс¬
ными композициями необходимо непрерывно контролировать уровень пропи¬
тывающего состава и поддерживать постоянный его объем. При пропитке хол¬
ста методом погружения его в латексную композицию необходимо контроли¬
ровать не только объем композиции в ванне, но и её концентрацию. Последняя
постепенно повышается, главным образом, из-за того, что проникновение вла¬
ги в пористую структуру волокнистого холста опережает проникновение по¬
лимерных частиц и других компонентов латексной композиции.Изготовление нетканого материала с заданным содержанием связующего
требует удаления избытка связующего, уносимого холстом при пропитке. Так,щим волокнистого холста в зазоре между валами:
1 - холст; 2, 3 - валы; 4 - ванна для связующего;
5 - валик; 6 - вал; 7 - транспортер; 8 - ванна для свя¬
зующего277
при погружении холста в ванну с латексной композицией привес может со¬
ставлять 300...350% (по массе). Если принять, что для пропитки применяются
латексные композиции с содержанием сухого вещества 20%, а содержание
связующего (сухое вещество) в готовом нетканом материале должно состав¬
лять 30% (по массе), то после пропитки должен быть удалён избыток латекс¬
ной композиции в таком количестве, чтобы привес не превышал 210...220% по
отношению к холсту.Для удаления избытка латексной композиции применяют два метода: от¬
жим и отсасывание. В отдельных случаях применяют последовательно отса¬
сывание, а затем отжим.При отжиме избыток латексной композиции удаляют, пропуская пропи¬
танный холст между отжимании валками (рис. 5.5, позиции 9, 10), имеющими
гуммированную поверхность. Давление в зазоре валков может регулироваться
в пределах от 1,5 до 12 кгс/см2.Для того чтобы исключить прилипание связующего к гуммированным от¬
жимным валкам, их поверхность покрывают полиэтиленовой пленкой, либо
плотной тканью из полиамидных волокон или фторопластом. При отсасыва¬
нии избыток связующего удаляют специальным вакуумным устройством.При использовании для удаления избытка связующего отжимных валков
происходит более существеннее уплотнение материала, чем при применении
вакуумного отсоса.В табл. 5.5 приводится сравнительная оценка качества волокнистых хол¬
стов, прописанных с помощью различных устройств [10, с. 240]. Пропитка
холста погружением в ванну со связующим, по сравнению с другими, описан¬
ными выше методами пропитки, позволяет получать более прочный нетканый
материал, так как связующее образует максимальное число склеек между во¬
локнами по всему объему материала. Вместе с тем, такие нетканые материалы,
как правило, имеют более высокую плотность и характеризуются повышенной
жесткостью. Пропитка холста методом распыления связующего позволяет по¬
лучить нетканые материалы с более низкими плотностью и жесткостью. Вме¬
сте с тем, прочность нетканого материала, полученного распылением связую¬
щего, существенно ниже прочности нетканого материала, полученного мето¬
дом погружения холста в ванну со связующим.Таблица 5.5Качество волокнистых холстов, пропитанных с помощью различных уст¬
ройствПропитывающее устройство и
метод удаления
избытка связующегоРавномерностьпропиткиГлубина про¬
питкиПолнота удаления
избытка
связующегоМежду двумя сетками с после¬
дующим отжимом отжимными
валкамиХорошаяХорошая для
холста,
300 г/м2НизкаяМежду двумя сетками с отсосом
избытка связующегоТа жеТа жеХорошаяНапыление связующего на холст
(одностороннее)НизкаяХорошая для
холста, 30 г/м2Избыток связую¬
щего отсутствует278
После удаления избытка связующего пропитанный волокнистый холст
подвергают сушке. При сушке одновременно с удалением влаги происходит
астабилизация латексной композиции и на поверхности волокон образуется
пленка полимера, фиксирующая структуру волокнистого холста. Вместе с тем,
в ходе сушки, особенно на её первой стадии, происходит миграция связующе¬
го в объеме волокнистого холста. Это приводит к неравномерному распреде¬
лению связующего по толщине нетканого материала и снижает его качество.
Причиной миграции связующего внутри волокнистого холста при сушке явля¬
ется наличие градиентов температуры и влажности на поверхности и внутри
холста.На миграцию связующего существенно влияет способ подвода тепла и
температура сушки.При изготовлении нетканых клееных материалов в большинстве случаев
используют конвективную сушку с применением в качестве теплоносителя
горячего воздуха. Быстрое удаление влаги из поверхностных слоев волокни¬
стого материала при высокой температуре приводит к интенсивной миграции
связующего из внутренних слоев к поверхности. В этих условиях связующее
может сконцентрироваться в поверхностных слоях материала, а внутренние
слои могут остаться непроклеенными, что приведет не только к ухудшению
свойств готового нетканого материала, но и затруднит сам процесс сушки.Поэтому на первой стадии сушки обычно поддерживают относительно
низкую температуру (50...70°С) с последующим её подъемом до 90...105°С.
Наряду с конвективной сушкой применяют сушку в поле токов высокой часто¬
ты, терморадиоционные методы с использованном источников инфракрасного
излучения. Эти методы позволяют не только существенно интенсифицировать
процесс сушки, но и за счет выравнивания температурного поля значительно
уменьшить миграцию связующего в ходе сушки. Во многих случаях применя¬
ют комбинированные методы сушки, совмещая, например, конвективную
сушку горячим воздухом и сушку инфракрасным излучением.Конвективные сушилки состоят из камеры, в которой с помощью сетчатых
транспортеров перемещается пропитанный холст, а нагретый воздух подаётся
через систему сопел. При комбинированном методе сушки инфракрасные об¬
лучатели могут быть смонтированы в камере конвективной сушилки. Для
сушки пропитанного волокнистого холста могут быть также использованы
барабанные сушилки. Чтобы избежать прилипания холста к поверхности бара¬
бана на последние наносят покрытие на основе силиконового каучука или
фторопласта.В подавляющем большинстве случаев холст после сушки подвергают до¬
полнительной термообработке, приводящей к вулканизации полимера латекс¬
ной композиции.Термообработка, которую обычно осуществляют при температурах140...150°С, приводит к увеличению прочности адгезионной связи между во¬
локном и связующим, упрочнению пленки связующего, что способствует обра¬
зованию прочной склейки волокон между собой. Эффективность термообработки279
зависят от свойств волокон, природы полимера применяемого латекса, типа
добавок, вводимых в латексную композицию, и режима термообработки.Термообработку проводят в камерах, обогреваемых горячим воздухом,
причем операции сушки и термообработки могут быть совмещены и осущест¬
влены в одной камере, разделенной на разные температурные зоны.После термообработки готовый нетканый клееный материал при необхо¬
димости подвергают заключительным отделочным операциям. Отделочные
операции могут включать в себя [10, с. 333...341] крашение нетканого мате¬
риала, дублирование нетканого материала с различными полимерными плен¬
ками, нанесение аппликаций на поверхность волокнистого материала. Основ¬
ными латексами, применяемыми для изготовления связующих нетканых клее¬
ных материалов, являются бутадиен-нитрильные и бутадиен-нитрильные кар¬
боксилсодержащие латексы [12, с. 201; 5, с. 672], бутадиен-стирольные и бута¬
диен-стирольные карбоксилсодержащие латексы [1, с. 110]. Применяют также
связующие, изготовленные на основе винилацетатных [1, с. 110; 13, с. 119],
акрилатных [12, с. 117; 13, с. 72...73], хлоропреновых [5, с. 671], натуральных
латексов [5, с. 670].Для производства нетканых материалов технического назначения, фильт¬
рованных и отдельных деталей одежды (с учётом возможности их химической
чистки) применяют связующие на основе бутадиен-нитрильных и бутадиен-
нитрильных карбоксилсодержащих латексов, полимер которых обеспечивает
высокую йа^лобензостойкость материалов.Связующее на основе этих латексов характеризуется высокой адгезией к
различным волокнам, в т. ч. к синтетическим. Использование в составе свя¬
зующего термореактивных смол в качестве вулканизующих агентов приводит
к дополнительному увеличению прочности адгезионной связи между волок¬
ном и связующим и, одновременно, увеличивает прочность и жёсткость нетка¬
ного материала.Среди бутадиен-стирольных латексов наибольшее применение получили
латексы, полимер которых содержит 50% и более связанного стирола . Свя¬
зующие на основе бутадиен-стирольных латексов могут быть использованы
для многих типов волокон. Однако при применении синтетических волокон с
высокой полярностью, для увеличения адгезии между волокном и связующим,
в состав композиции, как правило, вводят термореактивную меламин-
формальдегидную смолу.Связующее на основе винилацетатных латексов характеризуется высокой
адгезией к большинству волокон. Вместе с тем, нетканый материал с этим свя¬
зующим характеризуется низкой эластичностью и высокой жесткостью, сни¬
зить которую возможно за счёт применения в составе связующего пластифи¬
катора.Акрилатные латексы характеризуются высокой адгезией к волокну и по¬
зволяют получить нетканые материалы с высокой стойкостью к старению
под действием тепла и света. Связующие на основе натуральных латексов по¬
зволяют получать мягкий с высокой эластичностью нетканый материал. Это280
связующее, в основном, применяют при изготовлении нетканых материалов из
волокон хлопка и шерсти. Адгезия связующих на основе натуральных латек¬
сов к искусственным и синтетическим волокнам низкая. Нетканые материалы,
изготовленные со связующим на основе натуральных латексов, не должны
подвергаться воздействию масел и растворителей.Связующие на основе хлоропреновых латексов обеспечивают получение
мягкого, эластичного материала с достаточно высокой стойкостью к маслам и
растворителям. Связующие на основе хлоропреновых латексов могут быть
применены для изготовления нетканых материалов из искусственных и синте¬
тических волокон.В табл. 5.6 приведены рецептуры связующих, наиболее часто применяемых
в России.Таблица 5.6Рецептура связующих на основе латексов при производстве нетканых,клееных материаловНаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНату¬ральноевыраже¬ниеСухоевеществоНату¬ральноевыраже¬ниеСухоевеществоНату¬ральноевыраже¬ниеIIIIII1234567Бугадиен-нитрильный
карбоксил содержащий
латекс СКН-40-1ГП100,0300,0————Бутадиен-стирольный
латекс типа СКС-50——100220——Натуральный, центри¬
фугированный латекс
(НА)————10016725% Раствор предкон-
денсата меламинфор-
мальдегидной смолы
(метазин)10,040,05,020——5% Раствор хлорида
аммония0,714,00,36,0——10% Раствор смачива¬
теля1,5...2,015...201,5151,010,010% Раствор поливи-
нилметилового эфира————1,010,050% Дисперсия серы——2,04,02,04,050% Дисперсия оксида
цинка——4,08,05,010,0281
Продолжение таблицы 5.6123456 3750% Дисперсия ди-этилдитиокарбаматацинка——1,53,01,02,050% Дисперсия цинко¬
вой соли меркаптобен-
зотиазола————0,751,540% Дисперсия фе¬
нольного противоста¬
рителя——1,02,51,02,5Раствор формальдегида————до pH
8-9—Вода—До со¬
держа¬
ния су¬
хого
вещества
10...20%—До со¬
держа¬
ния су¬
хого
вещества
10...20%—До со¬
держа¬
ния су¬
хого
вещества
10...20%В качестве вулканизующих агентов карбоксилсодержащих полимеров ла-
тексоз, применяемых для изготовления связующих, используют предконден-
сат тер'мореактивный, меламинформальдегидной смолы (метазин). При взаи¬
модействии молекул карбоксилсодержащего полимера с термореактивной
смолой возможна сшивка цепей полимера по схеме [12, с. 202]:СНзI—сн2—С—СНзI—сн2—с—с<°	'^ОН /СНг —ОН ..СН2—О—0=0+ R\	R\	+2Н20.\СН2—ОН \сн2—О—С=0с^°I ^он	—сн2о — с ——сн2—с—	IСНзСНзНе исключено также образование жесткой сетки термореактивной смолы.
Наличие в рецептуре связующего меламинформальдегидной смолы увеличивает
его сродство с волокном и увеличивает адгезионную прочность в системе во-
локно-связующее.282
Кроме того, наличие в рецептуре связующего меламинформальдегидной
смолы снижает миграцию при сушке связующего из внутренних слоев пропи¬
танного волокнистого материала [10, с. 224, 226]. По-видимому, это связано с
уменьшением агрегативной устойчивости латекса, ускоряющей образование
пленки на поверхности волокна и препятствующей миграции связующего.
Аналогичное явление наблюдается при применении в составе связующих тер¬
мосенсибилизаторов латекса [5, с. 668], а также электролитов, например, рас¬
творы хлорида аммония. [10, с. 225. ..226; 5, с. 671...672].В табл. 5.7 в качестве примера приводятся сравнительные данные о свойст¬
вах нетканых клееных материалов и тканей.Таблица 5.7Свойства тканей и нетканых клееных материалов, полученных с приме¬
нением связующего на основе карбоксилсодержащего бутадиен-нитриль¬
ного латекса [10, с. 209, 210,214]Назначение материалаТип волокнаСвязующееСодержание связую¬
щего, %Толщина, ммМасса, г/м2Прочность,кгс/см2Относительное
удлинение, %Воздухопро¬
ницаемость, л/м2сСкорость фильтрации
при перепаде давления
0,5 атм.; л/мин/ см2Фильт¬скн-рова¬Хлопок401ГП40ООоо218707...10250...4801,2ниес мета-топли¬зиномваЛавсанто же400,7200——700...900—Тканьфильт¬ро¬		0,8...0,956513010...12Оо<N0,3вальнаядиаго¬нальПрокла¬Виско¬скн-дочныйза 70%401ГП с300,51106920мате¬Капронметази-риал30%номБорто-Хлопоквочный80%то же30ОоОО160 }60...7530...35	—мате¬Капронриал20%ОоОО100 >ОIfcbоO'ОО	—Лубяная3182007...10тканьМеханическое холстообразованиеФФ) Аэродинамическое холстообразование283
5.1.3.	Пропитка, покрытие, дублирование тканейПрименение латексов для пропитки, покрытия и дублирования тканей по¬
зволяет исключить использование для этих целей растворов каучукой на ток¬
сичных, пожаро-взрывоопасных растворителях.В зависимости от назначения тканей, их химической природы, свойств
применяемых латексов указанные процессы позволяют придать тканям водо¬
непроницаемость, повышенную огнестойкость, стойкость к кислотам, щело¬
чам, маслам и растворителям, повысить прочностные свойства и сопротивле¬
ние истиранию.5.1.3.1.	Пропитка тканейХ)Наиболее распространенным способом пропитки тканей латексными ком¬
позициями является способ полного погружения ткани в ванну с латексной
композицией с последующим удалением избытка пропитывающего состава,
сушкой и вулканизацией.Принципиальная схема пропитки ткани латексными композициями пред¬
ставлена на рис. 5.8.Оборудование для пропитки, сушки и вулканизации обычно агрегируют в
единую поточную линию. Современное оборудование позволяет осуществлять
пропитку тканей латексными композициями со скоростями до 90... 100 м/мин.Несмотря на кажущуюся простоту процесса пропитки, качество пропитки
зависит ч?т многих факторов, в т. ч. от природы волокна, структуры нитей и
ткани, содержания на поверхности волокна веществ, затрудняющих их смачи¬
вание водными средами, электростатического заряда волокна, коллоидно¬
химических свойств латекса.Наиболее важным факторам, определяющим качество пропитки, при кото¬
ром частицы латекса проникают внутрь нитей ткани, является хорошее смачи¬
вание волокон латексной композицией. Это может быть обеспечено снижени¬
ем поверхностного натяжения латексной композиции за счет введения ПАВ.В ряде случаев применяют предварительное смачивание тканей в растворах
ПАВ перед их обработкой латексными композициями, а также предварительнуюткани; 2 - погружной валик; 3 - ванна с латексной композицией; 4 - отжимные валики;
5 - камера сушки-вулканизации; 6 - закаточное устройствоХ) Пропитка шинного корда в данном разделе не рассматривается (см. раздел 5.5.1)284
отмывку ткани от возможного содержания на поверхности волокон жира, вос¬
ка и других загрязнений.В зависимости от целевого назначения пропитки ткани состав латексной
композиции может существенно изменяться. Вместе с тем, существуют ряд
общих положений, которыми следует руководствоваться при создании пропи¬
точных составов на основе латексов.Помимо применения в составе латексных композиций смачивателей, пред¬
почтительно применять латексы с малым размером частиц и узкой кривой рас¬
пределения частиц по размерам. В этом отношении преимущества имеют син¬
тетические латексы.Размер частиц дисперсий ингредиентов должен быть по возможности ми¬
нимальным, а латексная композиция не должна содержать агломератов частиц
дисперсий.В составе пропиточных латексных композиций необходимо применять
противостарители, так как из-за большей внутренней поверхности пропитан¬
ной ткани полимер латексной композиции может подвергаться интенсивному
старению под действием тепла, света, озона.Как правило, пропиточные составы на основе латексов должны иметь низ¬
кое содержание сухих веществ (10.. .20%) и низкую вязкость.В качестве примера в табл. 5.8 приводятся некоторые рецепты пропиточ¬
ных латексных композиций для тканей различного назначения.Таблица 5.8Рецептуры латексных композиций для пропитки тканей различного на¬значенияНаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухое
вещество jНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральное
| выражениеСухое
I веществоНатуральное
1 выражение1234512345678910иБутадиен-
стирольный латекс
типа СКС-50100215Натуральный цен¬
трифугированный
латекс (НА)——100167Бутадиен-нитрильный карбок-
силсодержащийла-
текс типа СКН-40-
1ГП—--—100300————285
Продолжение таблицы 5.812345678910*11Хлоропреновый ла¬
текс типа
Наирит Л-4100220—Фторсополимерный
латекс типа СКФ-32Б10026550% Дисперсия серы2,04,01,53,050% Дисперсия ди-этилдитиокарбамат-цинка1,53,01,22,450% Дисперсия окси¬
да, цинка5,0103,06,04,08,0————10% Раствор гексаме-
тилендиамина2,02040% Дисперсия про¬
тивостарителя1,53,751,53,751,02,5————20% Раствор смачи¬
вателя0,52,50,42,00,63,00,52,50,84,0Назначение тканиОбщего назначенияМаслобензо-стойкиеКислотоще-лочестойкиеСтойкие к
концентри¬
рованным
кислотам,
щелочам,
окислителямНаряду* с процессом пропитки тканей способом полного погружения её в
пропиточныи состав (рис. 5.8), применяют способ, когда латексная компози¬
ция подается к поверхности ткани с помощью вращающегося вала, частично
погруженного в латексную композицию (рис. 5.9). Этот способ применяют, в
основном, тогда, когда требуется лишь частичная пропитка ткани.Количество подаваемой латексной композиции и степень пропитки ткани в
этом случае зависит от скорости движения ткани, диаметра вала, частично по¬
груженного в ванну, давления в зазоре между валами, а также от свойств ткани
и латексной композиции. Как правило, при таком способе пропитки тканей в
состав пропиточных латексных композиций вводят загуститель.Определенный интерес представляет применение для пропитки тканей ла¬
тексов, частицы которых несут положительный заряд. Известно, что многие
волокна текстильных материалов в щелочной среде имеют отрицательный за¬
ряд. Большинство про¬
мышленно выпускае¬
мых латексов также
имеют отрицательный
заряд частиц.При одноименных
зарядах частиц латекса
и волокна частицы ла¬
текса не могут притя¬
гиваться к волокну и,
как результат, междуми: 1 - раскаточное устройство ткани; 2 - ванна с латекс¬
ной композицией; 3 - вращающийся барабан, частично
погруженный в латексную композицию; 4 - обогреваемая
плита; 5 - закаточное устройство286
волокном и полимером латекса затруднено образование прочной связи. Эта
проблема может быть решена применением латексов, синтезированных с ис¬
пользованием катионоактивных эмульгаторов, частицы которых имеют поло¬
жительный заряд [12, с. 26; 5, с. 688...691; 14, с. 413]. Однако эти латексы не
получили широкого распространения и в России не выпускаются.Одна из причин этого состоит в необходимости организации самостоятельного
производства подобного латекса, исключающего контакт с латексами, изготавли¬
ваемыми на анионоактивных эмульгаторах. При контакте катионоактивных и ани¬
оноактивных эмульгаторов образуются нерастворимые в воде соединения, и
утрачивается поверхностная активность обоих эмульгаторов [12, с. 26].Независимо от методов пропитки тканей латексными композициями и
применяемых пропиточных составов, после пропитки и отжима пропитанная
ткань поступает на сушку.Сушка может осуществляться в сушилках фестонного типа в среде горяче¬
го воздуха, а также в барабанных сушилках. Этот же вид оборудования может
быть использован для вулканизации пропитанной ткани. Температура сушки
обычно составляет 70...95°С, вулканизация Н0...160°С.5.1.3.2.	Покрытие тканейТехнологический процесс покрытия тканей латексными композициями
предназначен для нанесения на поверхность ткани пленки полимера.В зависимости от типа применяемого латекса образующаяся на поверхности
полимерная пленка может придавать водонепроницаемость, обеспечивать защиту
от воздействия кислот, щелочей, масел, растворителей. При нанесении покрытия
на ткань стремятся обеспечить прочную связь пленки полимера с тканью. При
прочих равных условиях это зависит от частичного проникновения латексной
композиции в структуру ткани. Вместе с тем, свойства латексной композиции и
условия её нанесения на ткань должны исключить сквозное проникновение ла¬
тексной композиции или серума латекса на обратную сторону ткани.В этом заключается сложность разработки латексных композиций и трудности
регулирования технологического процесса нанесения покрытия на ткани.Для нанесения латексной композиции на ткань наиболее часто используют
оборудование, конструктивное решение которого принципиально не отличает¬
ся от оборудования, применяемого для нанесения покрытий из растворов кау¬
чуков [15, с. 143]. Главное отличие в конструкции оборудования при примене¬
нии латексных композиций обусловлено существенно более длительными ре¬
жимами сушки нане¬
сенного покрытия.Схема установки
для нанесения латекс¬
ных покрытий на тка¬
ни представлена на
рис. 5.10.Основными узлами крытий на ткани: 1 - раскаточное устройство; 2 - калиб-
оборудования являются: рующий нож; 3 - рабочий промазочный вал; 4 - обогревае-
рабочий промазочный мая плита; 5 - закаточное устройство287
вал 3, калибрующий нож 2, обогреваемая плита 4, раскаточное 1 и закаточное
5 устройства. Поверхность металлического рабочего промазочного вала £ об¬
кладывают мягкой резиной. Над валом помещают нож 2 в виде пластины из
нержавеющей стали. С помощью специального устройства нож может пере¬
мещаться в вертикальном направлении, а также изменять угол с поверхностью
ткани и, тем самым, регулировать толщину наносимого слоя латексной компо¬
зиции.Ткань с нанесенной на её поверхность латексной композицией протягива¬
ется над обогреваемой плитой 4. При прохождении ткани над обогреваемой
плитой происходит сушка покрытия. С целью интенсификации процесса суш¬
ки покрытий в отдельных случаях обогреваемую плиту монтируют в камере с
циркулирующим в ней горячим воздухом.Раскаточное устройство 1 обычно снабжают тормозом, который обеспечи¬
вает определенное натяжение ткани, от которого существенно зависит глубина
проникновения латексной композиции внутрь ткани. В случае невозможности
получения заданной толщины покрытия при однократном нанесении на ткань
латексной композиции применяют многократное её нанесение с обязательной
сушкой каждого нанесенного слоя композиции.Число слоев наносимой композиции для получения заданной толщины по¬
крытия зависит от свойств латексных композиций, структуры ткани и химиче¬
ской природы волокон.Для нанесения покрытия на ткань используют также агрегат (рис. 5.11), в
котором рабочий промазочный вал исключен из состава оборудования, а на
его место монтируют нож, спереди и сзади которого располагают вспомога¬
тельные валики. Одновременно обогреваемая плита может быть заменена на
обогреваемый сушильный барабан.В случае применения латексных композиций, покрытие из которых тре¬
бует вулканизации, дополнительная термообработка ткани с высушенным
покрытием может быть осуществлена либо на отдельном вулканизационном
оборудовании, не связанным с агрегатом для нанесения покрытий, либо вул-правляющие валики; 4 - обогреваемый су- латексы с высоким содержанием
шильный барабан; 5 - закаточное устройство сухого вещества. Это позволяет3канизационное оборудование аг¬
регируется с оборудованием для
нанесения покрытия.В последнем случае из-за дли¬
тельных режимов сушки и вулка¬
низации может возникнуть необ¬
ходимость существенного сниже¬
ния производительности всей ли¬
нии. При изготовлении латексныхкомпозиций, применяемых для288
уменьшить количество воды в композиции, и, как следствие, сократить про¬
должительность сушки покрытия.Существует мнение [5, с. 656], что латексные композиции, применяемые
для нанесения покрытий на ткани, должны характеризоваться тиксотропными
свойствами. При прохождении под калибрующим ножом латексная компози¬
ция испытывает механическое воздействие. В этом случае вязкость латексной
композиции будет понижаться, что обеспечит более равномерное её нанесение
на ткань. После выхода из-под калибрующего ножа вязкость композиции
вновь увеличивается, что исключит сквозное проникновение композиции на
обратную сторону ткани.Величина вязкости для данной конкретной латексной композиции устанав¬
ливается экспериментально с учетом химической природы волокон и структу¬
ры ткани, толщины наносимого слоя латексной композиции, натяжения и
скорости движения ткани в ходе нанесения латексной композиции.Латексные композиции, кроме того, должны быть устойчивы к механиче¬
ским воздействиям и не коагулировать под ножом. Вместе с тем, увеличивать
стабильность композиции к механическим воздействиям путем введения ПАВ
следует с определенной осторожностью. Введение чрезмерного количества
ПАВ может вызвать нежелательное образование пены и ухудшит качество
покрытия. В латексных композициях, применяемых для нанесения полимерно¬
го покрытия на ткань, возможно применение высоких дозировок наполните¬
лей. Последние не только снижают стоимость покрытия, но и повышают вяз¬
кость композиций и увеличивают скорость сушки покрытия.В табл. 5.9 приведены некоторые рецепты латексных композиций, применяе¬
мых для нанесения полимерного покрытия на ткани различного назначений.Таблица 5.9Рецептуры латексных композиций, применяемых для покрытия тканейполимерной пленкойНаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражение1234Хлоропреновый латекс типа
Неопрен 571 (5, с.ЗЗО; 13, с. 62)100200Натуральный упаренный
латекс KHS ISO-2027——100140————Бутадиен-нитрильный кар¬
боксилсодержащий латекс
типа СКН-40-1ГП————100300——Искусственный латекс бу¬
тилкаучука типа БК-1675100250289
Продолжение таблицы 5.9НаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральное^выражение123450% Дисперсия серы——1,02,0——2,55,050% Дисперсия диэтилди-
тиокарбамата цинка——1,02,0——2,04,050% Дисперсия тетраэтил-
тиурамдисульфида——0,51,0————50% Дисперсия тиокарбани-
лида1,53,040% Дисперсия противоста¬
рителя1,53,7550% Дисперсия оксида цин¬
ка15305103,06,04,08,060% Дисперсия каолина20341202001525203410% раствор полиакрилат-
ного загустителя0,66——1,5151,010Содержание сух'Эго
вещества, %50,164,034,041,0Свойство покрытияКислотоще-лочестой-костьОбщее на¬
значениеМаслобензо-стойкостьНизкаягазопрони¬цаемость5.1.3.3.	Дублирование тканейПод дублированием тканей понимается прочное соединение двух тканей с
помощью адгезива. Применение латексов при дублировании тканей, так же
как при пропитке и покрытии тканей, позволяет исключить использование
растворов каучуков на токсичных пожаро- и взрывоопасных растворителях.При дублировании тканей применяют два различных метода: “мокрое”
дублирование и “сухое” дублирование [14, с. 457]. Более распространенным
является метод “мокрого” дублирования.В этом случае латексная композиция наносится на одну сторону одной или
обеих тканей с последующим соединением их в зазоре дублирующих валков,
сушкой и, при применении композиций, требующих вулканизации полимера,
дополнительной термообработкой.Функциональная схема установки для “мокрого” дублирования тканей
приведена на рис. 5.12.При дублировании тканей методом “мокрого” дублирования применяют
бутадиен-стирольные, хлоропреновые, акрилатные, натуральные латексы. Как
правило, применяют латексы с высоким содержанием сухого вещества, а
рецептура композиций содержит загустители.290
В табл. 5.10 приве¬
дены примеры рецеп¬
тур латексных компо¬
зиций, применяемых
при “мокром” дублиро¬
вании тканей.Тип применяемого
латекса, коллоидно-хи¬
мические свойства ла¬
тексных композиции и,
прежде всего, её вяз¬
кость выбираются с
учетом химической при¬
роды волокон дублируемых тканей, структуры тканей, технологических пара¬
метров процесса дублирования (скорость, натяжение тканей, давление в зазоре
дублирующих валков).Таблица 5.10Рецептура латексных композиций, применяемых при “мокром” дублиро¬
вании тканейРис. 5.12. Схема установки для “мокрого” дублирования
тканей: 1 - раскаточное устройство; 2 - рабочий прома¬
зочный барабан; 3 - калибрующий нож; 4 - дублирующие
валки; 5 - обогреваемый сушильный барабан; 6 - зака¬
точное устройствоНаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеБутадиен-стирольный
латекс типа СКС-50100250Хлоропреновый латекс
типа Неопрен 571
[5, с. 330; 13, с. 62]—100200————Натуральный упарен¬
ный латекс типа
KHS (ISO-2027)————100139——Акрилатный латекс типа
ДММА-65ГП10025050% Дисперсия серы————2,04,0——50% Дисперсия диэтил-
дитиокарбамата цинка————1,02,0——50% Дисперсия оксида
цинка——10205,0103,06,025% Раствор гексамета¬
фосфата натрия0,31,20————0,52,040% Дисперсия проти¬
востарителя1,02,5——1,02,5——291
Продолжение таблицы 5.10НаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражение60% Дисперсия каолина
(мела)508440671001676010010% Раствор полиакри¬
лата натрия4,0402,020——4,04010% Раствор неионо¬
генного ПАВ0,44,010% Раствор натриевых
солей алкилбензолсуль-
фоки слоты——1,010——2,020,0Содержание сухого
вещества, %40,848,364,440,4В процессе дублирования необходимо обеспечить равномернее натяжение
дублируемых тканей.Сушку дублированных тканей обычно осуществляют при температурах80...100'°G„ а вулканизацию- при 120...160°С.В отличие от метода “мокрого” дублирования при “сухом” дублировании
на обе соединяемые ткани наносят латексную композицию, полученное по¬
крытие подвергают сушке и после этого приводят ткани в контакт друг с дру¬
гом под давлением в зазоре дублирующих валков.Применяемые для этих целей латексные композиции относятся к так назы¬
ваемым адгезивам, чувствительным к давлению (см. раздел 5.3).В табл. 5.11 приведены примеры рецептов латексных композиций, приме¬
няемых при “сухом” дублировании тканей.Как правило, латексные композиции для "сухого" дублирования содержат
вещества, повышающие поверхностную клейкость образующихся из компози¬
ций пленок. В качестве таких веществ применяют эфиры канифоли, кумарон-
инденовую смолу и её производные, терпеновые смолы. При применении ком¬
позиций на основе натуральных латексов предпочтение отдается низкоаммиач¬
ному латексу [16, 17]. Перспективно применение для “сухого” дублирования
тканей композиций на основе искусственного латекса 1-4 цис-полиизопрена
(СКИ-3). Высокая поверхностная клейкость пленок из этого латекса обусловле¬
на отсутствием геля и относительно небольшой молекулярной массой полимера.Специально для адгезивов, чувствительных к давлению, разработаны спе¬
циальные хлоропреновые латексы серии L-100 [18, 19], которые с успехом мо¬
гут быть применены в композициях для “сухого” дублирования тканей.Считается, вместе с тем, что наиболее перспективными латексами для адге¬
зивов, чувствительных к давлению, являются акрилатные латексы. Рецептура292
Таблица 5-11Рецептура латексных композиций, применяемых при “сухом” дублирова¬
нии тканейНаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНатуральное
| выражение |СухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухое
I вещество .НатуральноевыражениеСухоевеществоI Натуральное
1 выражение12345Натуральный центрифуги¬
рованный низкоаммиачный
латекс (LA)100167—Искусственный латекс 1-4
цис-полиизопрена типа
СКИ-3——100167——————Хлоропреновый латекс типа
Неопрен L-102 [18]————100200————Карбоксилсодержащий бу¬
тадиен-стирольный латекс
типа БСК-58/1, [13, с. 24]——————100210——Латекс сополимера бутилак-
рилата и стирола типа Лкро-
нал 290Д [201100200Эмульсия эфира канифоли
(70%)60861014304340571014Эмульсия мягчителя (85%)2023,5Дисперсия серы (50%)2,04,02,04,0—Дисперсия диэтилдитиокар-
бамата цинка (50%)1,53,01,53,0Дисперсия оксида цинка
(50%)3,06,05,010,03,57,0————Дисперсия фенольного про¬
тивостарителя (40%)1,02,51,53,751,53,75————Калиевое мыло канифоли
(20%)————2,010————Раствор (10%)
акрилатного загустителя——0,33,00,55,0——0,88,0Наполнитель (мел)50...100Эмульсия пеногасителя типа
ПМС-300—0,2—0,4———0,5—латексных композиций для “сухого” дублирования тканей при применении
акрилатных латексов крайне проста и позволяет применять высокие дозировки
наполнителя. Тем не менее, широкому применению акрилатных латексов пре¬
пятствует относительно высокая их цена. Аналогично процессу дублирования293
рабочий промазочный барабан; 3 - калибрующий нож; 4 - дублирующие валки; 5 -
камера сушки-вулканизации; 6 - закаточное устройствотканей с применением в качестве адгезивов латексных композиций может
быть осуществлено, так называемое, треплирование тканей. Имеется ввиду
получение материала из склеенных между собой трех слоев тканей.Первоначально две ткани дублируются, так как это было описано ранее
(рис. 5.12). Затем на одну из поверхностей сдублированной ткани наносится
латексная композиция. Сдублированная ткань с нанесенной на её поверхность
латексной композицией приводится в контакт, в зазоре парных валков, с
третьей тканью. Полученный треплированный материал подвергают сушке и
при необходимости - вулканизации.Схема установки для треплирования тканей с применением латексных
композиций представлена на рис 5.13.5.2.	Латексы в производстве бумаги и картонаВ настоящее время для производства бумаги и картона в промышленном
масштабе преимущественно используют целлюлозные волокна.Для придания бумаге и картону необходимых потребительских свойств во¬
локна в процессе изготовления бумаги и картона подвергают специальной об¬
работке различными материалами. Среди этих материалов латексы занимают
одно из ведущих мест.Применение латексов в производстве бумаги и картона позволяет сущест¬
венно повысить физико-механические показатели бумаги и картона (прочность,
сопротивление истиранию, эластичность, выносливость при изгибе и т. д.), при¬
дать им влагостойкость, устойчивость к световому старению, обеспечить мас-
лобензостойкость, кислотощёлочестойкость.Применение латексов в производстве мелованной бумаги приводит к
улучшению печатных свойств, придает бумаге блеск, глянец и позволяет, кро¬
ме того, сократить или вообще исключить применение пищевого сырья - ка¬
зеина, крахмала, ранее традиционно применявшихся в этом производстве.В принципе, при производстве бумаги может использоваться достаточно
широкий ассортимент латексов, отличающихся, в зависимости от требований к294
бумаге, природой полимера. Данные табл. 5.12 [1, с. 102] иллюстрируют какие
свойства можно придать бумаге за счет применения латексов различных по¬
лимеров.Таблица 5.12Свойства, придаваемые бумаге латексами различных полимеров\ Свойство
\ бумагиТип латекса \Низкая твердостьСредняя твердостьВысокая твердостьГ ибкостьЭластичностьВыносливость при
изгибеСопротивление ис¬
тиранию| ВлагостойкостьМаслобензос-тойкостьУстойчивость к све¬
товому старениюПрочность при рас¬
тяженииПрочность во влаж¬
ном состоянииНатуральный++++Бутадиен-
стирольный с
низким содер¬
жанием связан¬
ного стирола+++++Стирол-
бутадиеновый с
высоким содер¬
жанием связан¬
ного стирола++++Винилацетата-ный++Акрилатный+++++++Бутадиен-нитрильный++++++Хлоропреновый++++В качестве примера в табл. 5.13 приведены данные об изменении прочно¬
стных свойств бумаги при её изготовлении с применением натурального ла¬
текса.Таблица 5.13Изменение свойств бумаги при введении натурального латекса в бумаж¬
ную массу при размоле в роле [14, с.564]Содержание
полимера, %Масса г/м2Сопротивление излому,
число двойных
перегибовУдлинение
при разрыве %0646972,68,77114203,312,67520133,315,57525003,227,98423163,6295
Типичная схема процесса изготовления бумаги, несмотря на возможное раз¬
личие аппаратурного оформления процесса, включает, как правило, следующие
технологические операции: измельчение волокна в специальных размазываю¬
щих аппаратах (роле), - диспергирование волокна в воде - обезвоживание сус¬
пензии волокна и формирование бумажного полотна - сушка полотна.В промышленности используют три способа применения латексов при из¬
готовлении бумаг и картонов:•	введение латекса в суспензию предварительно измельченного волокна
(проклейка);•	пропитка бумажного полотна (насыщение);•	покрытие бумаги.В России наиболее широко применяют способ введения латекса в суспен¬
зию волокна.Основные проблемы, возникающие при применении латексов в производ¬
стве бумаги и картонов, связаны с трудностью обеспечить равномерное осаж¬
дение полимера латекса на волокне и прочную связь полимера латекса с во¬
локном. Это обусловлено малым сродством гидрофильного целлюлозного во¬
локна к гидрофобным частицам полимера латекса, а также наличием одно¬
именных зарядов частиц латекса и волокна.5.2.1.	Производство бумаги и картона при введении латекса в суспен¬
зию волокна
хПри введении латекса в суспензию волокна стремятся обеспечить осажде¬
ние частиц латекса на поверхности индивидуальных волокон. Осажденный на
волокне полимер латекса выполняет роль связующего. Осаждение частиц ла¬
текса на волокне осуществляют введением в суспензию волокна сульфата
алюминия или алюмокалиевых квасцов, которые вызывают астабилизацию
латекса и нейтрализацию заряда волокон [1, с. 103; 5, с. 800; 14, с. 563]. Со¬
держание волокнистой массы в суспензии обычно составляет от 2 до 10% и
зависит от природы волокна степени помола, требований предъявляемых к
бумаге и картону, а также от типа применяемых бумагоделательных машин.Перед введением латекса в суспензию волокон pH суспензии устанавлива¬
ют в пределах 8.. .9, применяя для этого в случае необходимости разбавленный
раствор гидроокиси натрия.Латекс разбавляют до концентрации сухих веществ 3...20% и добавляют
при перемешивании в суспензию волокна.Количество латекса, вводимого в суспензию волокна, зависит от требований,
предъявляемых к бумаге и картону, и может составлять от 2 до 50% (в расчете
на содержание полимера в латексе) от массы сухого волокна в суспензии.После введения латекса в суспензию волокна, при перемешивании вводят 3.. .5%
раствор квасцов в количестве, необходимом для снижения pH системы до 4.. .6. По¬
сле добавления раствора квасцов, смесь оставляют для вызревания на 2.. .3 часа. В
течение этого времени заканчивается отложение частиц полимера латекса на по¬
верхности волокон и смесь может быть подана на бумагоделательную машину.296
Применяют также метод осаждения полимера латекса на волокнах, при ко¬
тором раствор квасцов вводят в суспензию волокон до введения латекса. В
этом случае, добавляя в суспензию волокон раствор квасцов, снижают pH сус¬
пензии до 4...5 и затем медленно при перемешивании вводят латекс, разбав¬
ленный до концентрации 3...20%.Значительное улучшение равномерности отложения полимера латекса на
волокнах и повышение прочности связи полимера с волокном обеспечивает
предварительное осаждение на поверхности волокон меламин-формальдегид-
ной смолы [1, с. 104] или применение латекса модифицированного олигомера¬
ми резорцинформальдегидной смолы [12, с. 206].Применение указанных смол, по-видимому, обеспечивает повышенное
сродство полимера латекса к волокну и тем самым способствует равномерно¬
му осаждению полимера на волокне, а также прочному удержанию его на во¬
локне.При применении меламин-формальдегидной смолы [1, с. 104], первона¬
чально снижают pH суспензии волокна до 5, используя раствор квасцов. Затем
при медленном перемешивании вводят раствор смолы, которая отлагается на
поверхности волокон.Величину pH суспензии повышают до 8...9 и при перемешивании добав¬
ляют разбавленный латекс. Смесь подвергают вызреванию в течение 2...3 ча¬
сов и затем передают на бумагоделательную машину.При применении латексов, модифицированных олигомерами резорцин¬
формальдегидной смолы [12, с. 207], процесс осаждения полимера латекса на
волокне осуществляют методом, описанным ранее с применением квасцов.Описанные выше способы введения латексов в суспензию волокон и осаж¬
дение полимера латекса на поверхности волокон являются лишь начальной
стадией технологического процесса изготовления бумаги и картона.Последующие стадии технологического процесса (обезвоживание и фор¬
мирование полотна, прессование, сушка) и их аппаратурное оформление, под¬
робно изложенные в специальной литературе [21], не требуют при применении
латекса как связующего принципиальных изменений.Вместе с тем, следует отметить, что применение латекса может привести к
необходимости изменения режимов технологических операций. Это связано с
повышенной способностью системы к пенообразованию, уменьшением скоро¬
сти фильтрации воды при формировании бажного полотна, уменьшением ско¬
рости сушки полотна.Процесс введения латекса в суспензию волокна применяют при изготовле¬
нии фильтровальной бумаги, обувных картонов для стелек, специальных вла¬
гопрочных картонов, различных прокладок.При производстве этих материалов в России применяют хлоропреновый
латекс ЛНТ-1 и сополимерный латекс винилиденхлорида, и бутадиена ДВХБ-
70 (обувные картоны) [12, с. 203; 22]; стирол-бутадиеновый латекс СКС-75К
[23] и модифицированный резорцин-формальдегидной смолой стирол-
бутадиеновый латекс типа СКС-85 (влагопрочные картоны) [12, с. 206], нату¬
ральный латекс, концентрированный методом упаривания.297
15.2.2.	Пропитка бумажного полотна (насыщение)Пропиткой (насыщением) называется процесс, при котором латекс вводит^
ся в бумажную массу, после того как полотно сформировано. При пропитке
бумажного полотна происходит заполнение пор и капилляров латексом, а так¬
же проникновение латекса непосредственно в структуру волокна.Качество пропитки зависит от глубины проникновения связующего, его
содержания и равномерности распределения в бумажном полотне. Пропитку
(насыщение) сформированного полотна латексами проводят как до сушки по¬
лотна (“wet-web”), так и после его сушки (“dry-web”).Пропитка бумажного полотна во влажном состоянии целесообразна с той
точки зрения, что сушка полотна осуществляется только один раз, в то время
как пропитка после сушки полотна требует повторной сушки после пропитки.Вместе с тем, пропитка полотна во влажном состоянии сопряжена с опре¬
деленными трудностями, связанными с низкой прочностью бумажного полот¬
на во влажном состоянии, что может вызвать его повреждение при прохожде¬
нии ванны с латексом и отжимных валков. По этой причине многие произво¬
дители бумаги предпочитают применять пропитку латексом сформированного
бумажного полотна после его сушки, хотя это связано с необходимостью при¬
менять дополнительное оборудование.На рис. 5.14 представлена схема линии для пропитки сухого бумажного по¬
лотна (“£?о'-н’ей”)'[Д, с. 804].С раскаточного устройства 1 бумажное полотно протягивается через ванну
с латексной композицией 2. Избыток латексной композиции удаляется с по¬
мощью отжимных валков 3, после чего пропитанное бумажное полотно под¬
вергается сушке на сушильных барабанах 4, прессуется и разглаживается в
зазорах каландра 7, подвергается увлажнению паром из форсунки 8, дополни¬
тельно разглаживается роликами 9 и закатывается в рулон 10.Первый сушильный барабан смазывается с помощью специального устрой¬
ства 5 олеиновой кисло¬
той и имеет специаль¬
ный нож (скребок) 6 для
удаления загрязнений.Содержание поли¬
мера латекса в пропи¬
танном бумажном по¬
лотне определяется на¬
значением и требова¬
ниями, предъявляемыми
к бумаге, типом волокна
и структурой бумажного
полотна, подлежащего
пропитке. По данным
работы [5, с. 804], в ре¬сом сухого бумажного полотна: 1 - раскаточное устройст¬
во для бумаги, подлежащей пропитке; 2 - ванна с пропи¬
тывающим составом; 3 - отжимные валки; 4 - сушильные
барабаны; 5 - устройство для смазки поверхности бараба¬
на; 6 - нож для очистки поверхности барабана; 7 - ка¬
ландр; 8 - паровая форсунка; 9 - разглаживающие ролики;
10 - закатывающее устройство298
зультате пропитки бумажного полотна латексами содержание полимера может
составлять 30% от массы волокна.Однако, согласно более поздним данным [1, с. 107], содержание полимера
латекса может достигать 100% от массы волокна. При этом отмечается, что
при определенном содержании, полимер латекса образует в бумаге непрерыв¬
ную фазу. Поэтому бумага, пропитанная латексом, характеризуется большей
эластичностью и гибкостью чем бумага, полученная введением латекса в сус¬
пензию волокна.Основное количество бумаги, пропитанной латексами, используется для
печати, как упаковочный материал, в производстве этикеток.Для пропитки бумаги широко используют бутадиен-стирольные, бутадиен-
нитрильные латексы, в т. ч. карбоксилсодержащие, хлоропреновые, акрилат¬
ные, винилацетатные.Выбор полимера латекса определяется требованиями, предъявляемыми к
бумаге и её назначением. Достаточно полная информация, позволяющая вы¬
брать тип полимера латекса исходя из требований к бумаге, приведена в
табл. 5.12. Вместе с тем, латексы, применяемые для пропитки бумаги, незави¬
симо от природы их полимера должны обладать высокой проникающей спо¬
собностью в толщу бумажного полотна и характеризоваться высокой механи¬
ческой стабильностью для предотвращения возможной коагуляции при про¬
хождении полотна через отжимные валки.Проникающая способность латекса в бумагу определяется, в основном,
вязкостью, размером частиц, смачивающей способностью по отношению к
волокну.Отмечено, что высокая проникающая способность латекса в бумагу при её
пропитке достигается в том случае, когда латекс характеризуется ньютонов¬
ской вязкостью (независимость значения вязкости от напряжения сдвига). По
этой причине большинство товарных латексов, имеющих, как правило, содер¬
жание сухих веществ более 40% и характеризующихся структурной вязко¬
стью, разбавляют водой до концентрации 15...20%. Более значительное раз¬
бавление латекса нежелательно, так как при интенсивной сушке пропитанной
бумаги вместе с переносом влаги к поверхности бумажного полотна может
мигрировать полимер. В результате внутренние слои бумажного полотна бу¬
дут не проклеены.В плотной бумаге волокно может играть роль фильтра, в результате круп¬
ные частицы латекса останутся на поверхности бумаги. Поэтому для пропитки
такой бумаги следует применять латексы с малым размером частиц (40...80
нм) и узкой кривой распределения частиц по размерам.Рыхлая бумага может быть пропитана латексами с более крупными части¬
цами, размер которых, тем не менее, по некоторым данным [1, с. 108] не дол¬
жен превышать 300 нм.Для увеличения смачивания латексами волокон бумаги в отдельных случа¬
ях к латексам добавляют смачиватели, например, неионогенные ПАВ, повы¬
шающие одновременно механическую стабильность пропитывающего состава.299
1Однако дозировка их должна быть подобрана таким образом, чтобы ис¬
ключить интенсивное пенообразование пропитывающего состава.5.2.3.	Покрытие бумаги	*Покрытия, нанесенные на бумажную основу с одной или с двух сторон,
имеют различное назначение.Целью одних является придание бумаге глянца, блеска, улучшения печат¬
ных свойств - пигментные покрытия. Назначение других - придание бумаге
газо-паро-жиронепроницаемости, маслобензостойкости, кислсггощёлочестой-
кости. Эти свойства достигаются за счет полимерной пленки на поверхности
бумаги и поэтому эти покрытия именуют как полимерные.5.2.З.1.	Пигментные покрытияПигментные покрытия используют при получении мелованной бумаги для
офсетной печати, обойной, этикеточной.Составы пигментных покрытий бумаги включают в себя пигменты, свя¬
зующее и воду со специальными добавками, такими как загустители, анти-
вспениватели.Связующее выполняет двойную функцию: связывает частицы пигмента в
одно целое и с поверхностью бумаги и может выполнять роль загустителя.
Исторически первоначально в качестве связующего использовали казеин, за¬
тем вместо казеина начали применять крахмал и одновременно развивались
работйчко созданию пигментных покрытий с применением латекса как свя¬
зующего.В настоящее время латексы заняли ведущее место среди связующих в пиг¬
ментных покрытиях при производстве мелованной бумаги. Латексы, по срав¬
нению с казеином и крахмалом и другими природными и синтетическими свя¬
зующими, имеют следующие преимущества:•	составы на основе латексов имеют относительно низкую вязкость, кото¬
рую легко регулировать путем введения загустителей. Поэтому технологиче¬
ский процесс нанесения пигментного покрытия, содержащего в качестве свя¬
зующего латекс, легко приспособить к различному оборудованию, применяе¬
мому для нанесения покрытий;•	относительно низкая вязкость пигментных составов, содержащих латек¬
сы, дает возможность существенно повысить в них концентрацию сухих ве¬
ществ и тем самым сократить продолжительность сушки и снизить
энергозатраты;•	латексы увеличивают адгезию покрытия к бумаге и её водостойкость;•	латексы улучшают свойства готовой бумаги - повышают глянец, аб¬
сорбцию краски и печати, придают мелованной бумаге эластичность.Вместе с тем, пигментные покрытия, содержащие в качестве связующего
латексы, не лишены недостатков.В первую очередь, это повышенное пенообразование и возможность высе-
дания пигментов.300
Серьезным недостатком латексных связующих в пигментных покрытиях
является встречающаяся иногда миграция связующего.Миграция связующего происходит в условиях интенсивной сушки, когда
влага, мигрирующая к поверхности, захватывает полимерные частицы латекса.
Это приводит к повышению содержания связующего в поверхностных слоях
покрытия, уплотняет его и в результате снижает способность бумаги к адсорб¬
ции типографской краски.Для снижения миграции связующего прибегают к уменьшению скорости
сушки и, если это возможно, увеличивают концентрацию сухих веществ в со¬
ставе пигментного покрытия.В подавляющем числе случаев в пигментных покрытиях в качестве свя¬
зующего применяют бутадиен-стирольные и особенно бутадиен-стирольные
карбоксилатные латексы.Это объясняется относительно низкой стоимостью бутадиен-стирольных
латексов и доступностью их мономеров.Свойства бумаги с пигментным покрытием, полученным с применением
бутадиен-стирольных латексов, возможно изменять в широких пределах, варь¬
ируя соотношение мономерных звеньев в полимере применяемого латекса.Увеличение содержания связанного стирола приводит к улучшению печат¬
ных свойств бумаги, но снижает её эластичность. Поэтому, наиболее распро¬
странено применение латексов с соотношением бутадиена и стирола 50:50.Однако для специальных сортов бумаги, например, в случае получения бу¬
маги с высокими показателями глянца, применяют латексы с повышенным
содержанием связанного стирола в полимере.Введение карбоксильных групп в полимер бутадиен-стирольного латекса
существенно расширило возможность их применения в пигментных покрыти¬
ях. Наличие в полимерной цепи 1...5% метакриловой кислоты позволяет су¬
щественно увеличить адгезию покрытия к бумажному полотну.Пигментные составы, содержащие в качестве связующего бутадиен-
стирольные карбоксилсодержащие латексы, характеризуются высокой ста¬
бильностью и могут наноситься на бумажное полотно разнообразными мето¬
дами, при этом вязкость пигментного состава может быть изменена за счет
регулирования pH латекса.Наряду с бутадиен-стирольными латексами, в пигментных покрытиях в ка¬
честве связующего широко применяют винилацетатные латексы. Они являют¬
ся хорошими связующими пигментов и позволяют существенно увеличить их
концентрацию. Винилацетатные латексы рекомендуются при изготовлении
бумаги для офсетной печати и влагопрочных обоев.Покрытия на основе акрилатных латексов характеризуются высокой свето¬
стойкостью, влагостойкостью и отличаются повышенным блеском. Покрытия
с применением этих латексов применяются в производстве продукции, под¬
вергающейся длительному хранению (коллекционные изделия, репродукции с
картин и др.).301
Широкое использование акрилатных латексов в качестве связующих в пиг¬
ментных покрытиях для изготовления мелованной бумаги сдерживается их
ценой.	9Общими требованиями, предъявляемыми к латексам, используемым в ка¬
честве связующих в пигментных покрытиях, являются: хорошая текучесть при
высоком содержании сухого вещества; высокая механическая стабильность.Содержание латекса в составе пигментных покрытий, как правило, состав¬
ляет от 4 до 20%. Однако, в отдельных случаях это содержание может быть
увеличено до 40%.В качестве пигментов в составе пигментных покрытий применяют: каолин,
мел, двуокись титана; в качестве загустителей используют казеин, костный
клей, акрилаты, которые одновременно совместно с латексом выполняют роль
связующего.Рецептура композиций, применяемых для пигментных покрытий, тип и ко¬
личество в этих композициях пигмента, латекса, загустителя зависит от мно¬
гих факторов, в т. ч., от назначения бумаги и предъявляемых к ней требований,
вида оборудования для нанесения покрытий и, наконец, от способов печати на
бумаге.Для нанесения пигментных покрытий на бумагу используют различные
устройства, схемы некоторых вариантов которых показаны на рис. 5.15. Прин¬
ципиально эти устройства не отличаются от устройств, применяемых для на-
несения'яатексных покрытий на ткани. Устройства для нанесения пигментных
покрытий на бумагу могут быть встроены в линии бумагоделательных машин
(on-machine) или смонтированы вне этих линий (off-machine).Каждое устройство требует от применяемых композиций определенных
значений вязкости, содержания сухих веществ, механической стабильности.
По данным работы [1, с. 95], при использовании различного оборудования
для нанесения покрытия требуемое значение вязкости композиции может
изменяться в пределах от 100 до 2000 мПа-с., содержание сухих веществ от
35 до 60%, максимальная масса покрытия от 5 до 40 r/м2, максимальная ско¬
рость нанесения покрытия на бумагу от 100 до 1000 м/мин.Кроме того, раз¬
личные способы печа¬
ти на бумаге требуют
различного содержа¬
ния латекса и загусти¬
теля в составе компо¬
зиции для покрытия
бумаги.Разнообразие тре¬
бований к составу и
коллоидно-химичес¬
ким свойствам компо¬
зиций, применяемых" TOa)б) В)^ЧРис. 5.15. Схема устройств для нанесения на бумагу пиг¬
ментных покрытий: а - устройство с вращающимся бараба¬
ном, частично погруженным в ванну с композицией; б -
устройство с вращающимся барабаном, частично погружен¬
ным в ванну с композицией, и приспособлением для удале¬
ния избытка композиции, нанесенной на бумагу, тонкой
струей воздуха (air-knife); в - устройство с ножом для регу¬
лирования толщины наносимого покрытия (trailing knife)302
для пигментных покрытий бумаги, обусловили возникновение большого коли¬
чества рецептов, используемых в производстве.Поэтому в табл. 5.14 приводятся, в качестве примера, лишь некоторые ре¬
цепты композиций для пигментных покрытий.Таблица 5.14Рецептура композиции для пигментных покрытийНаименованиеингредиентовДозировка, части массыСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражениеСухоевеществоНатуральноевыражение1234Дисперсия каолина (60%)100167100167————Дисперсия мела————100167100167Дисперсия двуокиси
титана (50%)————20,040,0——Бутадиен-стирольный ла¬
текс типа СКС-504,08,696,013,0————Стирол-бутадиеновый кар¬
боксилсодержащий латекс
типа СКС-65/3 ГП————10,047,0——Латекс сополимера: метил-
метакрилата : бутадиена:
метакриловой кислоты типа
ДММА-65 ГП3,58,75Раствор казеината
аммония (15%)10,066,7Раствор костного
клея (12%)——14,0117,012,0100,0——Полиакрилатный
загуститель (16%)8,050Содержание сухого
вещества, %47,040,440,051,1Отношение содержания
пигмента к связующему100141002010018,310011,55.2.3.2.	Полимерные покрытияБумага с полимерным латексным покрытием используется, в основном, как
упаковочный материал.Полимерное покрытие в зависимости от природы полимера латекса прида¬
ет бумаге непроницаемость для жиров, масел, влаги и др. Тип латекса выбира¬
ется исходя из требований, предъявляемых к бумаге. Как правило, композиции
для изготовления полимерного покрытия на бумаге включают в себя латекс с303
добавками наполнителя и загустителя. В табл. 5.15 приведены некоторые при¬
меры рецептов композиций, применяемых для покрытий бумаги.Таблица 5.15Рецепты латексных композиций для полимерных покрытий бумагиНаименованиеингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаБутадиен-нитрильный кар¬
боксилсодержащий латекс
типа СКН-40-1ГП100,095,020,0Винилиденхлоридный ла¬
текс типа ВХВД-65—5,080,0Каолин40,0——Раствор казеината
аммония (15%)8,0——Раствор карбоксилметил-
целлюлозы (10%)—12,010,0Свойство бумагиМасло- и жиро¬
непроницаемостьМасло- и жиронепро¬
ницаемость, влаго¬
стойкостьВлаго- и воз¬
духонепрони¬
цаемостьВ заключение данного раздела необходимо отметить, что из-за различных
требований, предъявляемых к бумаге, различия свойств волокна, применяемо¬
го в производстве бумаги, существенного различия в технологии и оборудова¬
нии бумажного производства на отдельных предприятиях, ассортимент латек¬
сов на мировом рынке начитывает несколько десятков марок [13].Вместе с тем, в России в производстве бумаги латексы не получили долж¬
ного развития.Объем их потребления не превышает 4...6% от общего потребления латек¬
сов, в то время как в ряде развитых стран потребление латексов в бумажной
промышленности составляет от 15 до 40% от выпускаемых латексов.Учитывая, однако, возрастающие требования к качеству и ассортименту
выпускаемой бумаги, следует ожидать увеличение в России объемов потреб¬
ления латекса этой отраслью промышленности.5.3.	Адгезивы (клеи) на основе латексовОдним из наиболее распространенных способов соединения различных ма¬
териалов является склеивание.Современные адгезивы могут обеспечить прочное и долговечное соедине¬
ние самых различных материалов: бумаги, картона, волокон, тканей, кожи,
резины, дерева, бетона, пластмасс, металлов и др.В том случае, если клеевому шву необходимо придать эластичность, при-
; меняют клеи из эластомеров, представляющие собой растворы композиций на
I основе натурального и синтетических каучуков в органических растворителях
I и композиции на основе эластомерных латексов.304
Статистические данные за последние 10 лет указывают на то, что в боль-1
шинстве промышленно развитых стран при общем увеличении потребления,
клеев наблюдалась тенденция к увеличению использования клеев на основе^
водных дисперсий полимеров.Эта тенденция обусловлена прежде всего экологическими соображениями -
исключением применения токсичных, пожаро- и взрывоопасных растворите¬
лей, выделяющихся в окружающую среду. Применение клеев на основе вод¬
ных дисперсий полимеров улучшает, кроме того, условия труда как при их
изготовлении, так и при применении. Вместе с тем, опыт применения клеев на
основе водных дисперсий полимеров позволил выявить не только их преиму- |
щества, но и недостатки по сравнению с растворными клеями [24].Преимущества: негорючесть, нетоксичность, широкий диапазон концен¬
траций, широкий диапазон вязкости, возможность применения полимера с бо¬
лее высокой молекулярной массой, относительная легкость очистки оборудо¬
вания, относительно низкая стоимость.Недостатки: способность к замерзанию; плохая водостойкость; возмож¬
ность коррозии металлов; плохое смачивание; более низкая мгновенная лип- ;
кость; возможность пенообразования; усадка тканей.	' 1Присущие клеям на основе водных дисперсий полимеров недостатки, по-
видимому, не позволят даже в перспективе осуществить полную замену рас¬
творных клеев.Тем не менее, работы, направленные на улучшение влагостойкости и моро¬
зостойкости клеев на основе водных дисперсий полимеров, повышение их ад¬
гезионных свойств, в т. ч. мгновенной липкости, могут существенно расши¬
рить область их применения.Ниже при рассмотрении рецептуры и технологии изготовления клеев на
основе водных дисперсий полимеров, а также особенностей их применения
для склеивания различных материалов, не будут затрагиваться вопросы, свя¬
занные с существующими теориями адгезии, так как они подробно освещены в
работах [25...31].5.3.1.	Общие сведения о латексных адгезивах	^Существует несколько методов применения адгезивов для склеивания. Од¬
ним из наиболее распространенных методов является влажное дублирование
(Wet stick). По этому методу адгезив на основе водной дисперсии полимера
наносится на одну из склеиваемых поверхностей, которые затем немедленно
приводятся в контакт. Вода удаляется через один из субстратов. Поэтому, по
крайней мере, одна из поверхностей должна быть пористой и проницаемой для
влаги. При влажном дублировании поверхности должны находиться под дав¬
лением до тех пор пока не разовьются достаточные силы адгезии.По другому методу - на одну поверхность наносятся адгезив, его полно¬
стью высушивают, а затем обе поверхности приводят в соприкосновение под
давлением. Такие адгезивы носят название чувствительных к давлению.305
4По способу применения к клеям, чувствительным к давлению, близки так
называемые контактные клеи, которые отличаются от первых тем, что адгезив
наносят на обе склеиваемые поверхности с последующей сушкой и дублиро-»
ванием вод давлением. В обоих случаях реализуется способ сухого дублирова¬
ния (dry stick).i Адгезивы на основе латексов термопластичных полимеров требуют при их
, использовании совместного действия давления и повышенной температуры.Независимо от методов применения адгезивов к ним предъявляются сле¬
дующие основные требования:•	низкая стоимость (последняя включает в себя не только стоимость само¬
го адгезива, но и затраты, связанные с его применением);•	адгезивы должны наносится как простым, ручным инструментом (ролик,
щетка и др.), так и механизированными методами в случае нанесения адгезива
на большие поверхности (распылители, механические валики и др.);•	адгезив, в зависимости от типа склеиваемых материалов и метода его на¬
несения, должен иметь, для обеспечения требуемого привеса, определенную
концентрацию и вязкость;•	при применении адгезива не должно быть вспенивания, коагуляции, из¬
менения вязкости во времени;•	ингредиенты, входящие в состав адгезива, не должны мигрировать через
склеиваемый материал, что может привести к ухудшению свойств.Требования к Латексам, используемым в адгезивах, определяются их целе¬
вым назначением и типом склеиваемых материалов, на которые наносится ад¬
гезив. Общим требованием ко всем латексам, применяемым в адгезивах, явля¬
ется высокое содержание полимера, возможность регулирования в широких
. пределах вязкости, высокая химическая и механическая стабильность.В табл. 5.16 приведен перечень латексов, наиболее часто применяемых в
России для изготовления клеев. Латексные адгезивы представляют собой мно¬
гокомпонентные системы довольно сложного состава, что связано с многооб¬
разием требований, предъявляемых как к свойствам клеевого шва, так и к кол¬
лоидным свойствам адгезива. Вместе с тем, существует ряд общих рекоменда¬
ций, которыми руководствуются при разработке латексных адгезивов.' Адгезивы на основе латексов неполярных полимеров (натуральные, бута¬
диен-стирольные), особенно адгезивы чувствительные к давлению, как прави¬
ло, должны содержать смолы в качестве веществ, повышающих клейкость.
Наиболее часто для этих целей используют производные канифоли, терпено-
вые, кумароновые, кумарон-инденовые смолы. Основная форма введения смол
в клеевую латексную композицию - эмульсия или раствор смолы в углеводо¬
родном растворителе.Ив том и в другом случае дозировка смолы, вводимой в адгезионную ком¬
позицию, обычно, составляет 40.. .60% по массе. Такая форма введения смол, к
сожалению, не решает полностью вопрос исключения растворителя из адге¬
зионных композиций. Кроме того, введение смол в виде эмульсий повышает306
Таблица 5.16Перечень латексов, применяемых для изготовления клеевТорговая марка латексаТип полимера латексаСодержание
сухого
вещества, %ПримечанияСКС-ССополимер бутадиена и сти¬
рола 70 : 3065СКС-50ГП50 : 5048СКС-65ГП35:6547БС-65/3Сополимер бутадиена, стиро¬
ла, метакриловой кислоты48Наирит ЛНТ-1Полихлоропрен48Наирит Л-МСополимер хлоропрена и
метакриловой кислоты41Дисперсия МХ-30Сополимер хлоропрена и ме-
тилметакрилата 70: 3042Неопрен 842АПолихлоропрен50Фирма Дюпон
(США)Неопрен 750 или
наирит Л-14 ДХБСополимер хлоропрена и ди¬
хлорбутадиена41То жеНатуральный центри¬
фугированный
(НА) или (LA)Полиизопрен61,5СКИ-3Полиизопрен60ВХВД-65Сополимер винилиденхлорида
с винилхлоридом 65 : 3840ДММА-65 ГПСополимер бутадиена,
метилметакрилата,
метакриловой кислоты40Акронал 290ДСополимер бутилакрилата и
стирола50Фирма БАСФ
(Германия)Дисперсия ПВАГ омополимер винилацетата55содержание ПАБ в системе, что нежелательно, так как может приводить к по¬
вышению пенообразования и снижению водостойкости клеевого шва.По сведениям работы [32] созданы самоэмульгирующиеся смолы, за счет
особенностей своего строения они легко диспергируются в воде и совмещают¬
ся с латексами различных полимеров. При изготовлении адгезивов, чувстви¬
тельных к давлению, высокая скорость кристаллизации полимера хлоропрено¬
вого латекса снижает клеящие свойства адгезива [33]. По этой причине в этих
клеях желательно применять латексы типа Неопрен 750 или Наирит Л-14ДХБ.Адгезивы на основе акрилатных латексов, полимер которых имеет более
низкую температуру стеклования, характеризуются более высокой мгновенной
клейкостью и существенно более высоким сопротивлением расслаиванию [34]
склеенных материалов.307
Основными характеристиками латексных адгезивов как коллоидных сис¬
тем, определяющими их технологические свойства, являются вязкость, ста¬
бильность, смачивающая способность.Требуемое значение вязкости адгезива зависит от способа его нанесения
(валик, щетка, пульверизатор и др.), типа склеиваемых материалов и необхо¬
димого привеса.Вязкость адгезива зависит от содержания сухого вещества латекса, размера
его частиц и распределения частиц по размеру и может регулироваться в ши¬
роких пределах за счет введения загустителей. В качестве последних приме¬
няют производные целлюлозы, полиакрилаты, поливиниловый спирт, казеин,
бентонит, коллоидный диоксид кремния. Вязкость адгезивов на основе латек¬
сов карбоксилсодержащих полимеров может регулироваться изменением зна¬
чения pH системы.Применяя загустители следует иметь ввиду, что значительное увеличение
вязкости адгезива может привести к уменьшению его стабильности. Поэтому
для стабилизации такой системы применяют ПАВ, обычно сульфонаты или
неионогенные ПАВ. Дозировка ПАВ обычно не должна превышать 0,5... 1,0
частей массы, поскольку более высокие дозировки ПАВ при высокой вязкости
системы приведут к образованию устойчивой пены. Применение же в адгези¬
вах пеногасителей (эмульсии силикона) нежелательно, так как они могут сни¬
зить клейкостьюВ составе адгезивов на основе латексов в большинстве случаев применяют
наполнители (технический углерод, оксид цинка, каолин, мел, силикат каль¬
ция, сульфат бария). Наполнители снижают стоимость адгезива, увеличивают
его вязкость, могут повысить когезионную прочность пленки адгезива, а при
высыхании адгезива снижают его усадку и, тем самым, уменьшают усадку
склеиваемых материалов, например, ткани.Наполнители вводят либо в виде предварительно приготовленной диспер¬
сии, либо в сухом виде (кроме технического углерода). При высокой дисперс¬
ности наполнителя предпочтительно его вводить в сухом виде.Некоторые наполнители, например, оксиды и гидрооксиды металлов, вы¬
полняют функцию вулканизующих агентов полимеров карбоксилсодержащих,
хлоропреновых, акрилатных латексов.Для улучшения пленкообразования адгезива и повышения эластичности
клеевого шва в его состав, в отдельных случаях, вводят пластификаторы. В
основном, это относится к адгезивам на основе винилацетатных дисперсий
(ПВА).Недостатком использования пластификаторов является возможность их
миграции на поверхность склеиваемых материалов и снижение адгезии. Ино¬
гда используют так называемые временные пластификаторы, функцию кото¬
рых выполняют растворители, улетучивающиеся в процессе сушки.Для увеличения срока службы клеевого шва в состав латексных адгезивов
вводят противостарители, в основном, класса пространственно затрудненных
фенолов и дитиокарбаматы металлов.308
При изготовлении латексных адгезивов порядок введения отдельных ком¬
понентов обычно подбирается опытным путем. Однако существуют некоторые
общие принципы составления адгезивных композиций:•	ПАВ и другие водорастворимые ингредиенты вводят в первую очередь;•	наполнители и эмульсии вводят последними.5.3.2.	Области применения и составы латексных адгезивовСуществует несколько способов классификаций адгезивов, в т. ч. на основе
латексов.Один из них предусматривает классификацию исходя из типа материалов,
подлежащих склеиванию (ткань, дерево, бумага, пластмасса и т.д.).В основе другого принципа классификации лежит природа связующего в
адгезионной композиции (тип латекса, раствор полимера, смола и т.д.).Наконец, существует классификация, в которой адгезивы объединяются,
исходя из применения их в определенных отраслях промышленности. Послед¬
ний принцип классификации принят ниже применительно к адгезивам на ос¬
нове латексов.Наибольшее применение адгезивы на основе латексов получили в строи¬
тельстве, производстве обуви, деревообрабатывающей промышленности, про¬
изводстве упаковочных материалов, а также в текстильной и полиграфической
промышленности.Составы адгезивов в подавляющем большинстве случаев приводятся в
многочисленных патентах.Поэтому, приведенные ниже данные (разделы 5.3.2.1...5.3.2.4) о составах
адгезивов, применяемых в различных отраслях промышленности, следует рас¬
сматривать как примеры, иллюстрирующие принцип выбора необходимых
ингредиентов в составе адгезива и их наиболее характерные дозировки.В зависимости от конкретных требований к адгезиву и условий его приме¬
нений состав адгезива и дозировки входящих в него ингредиентов потребуют
корректировок.Освещая применение адгезивов на основе латексов в различных отраслях
промышленности не будет рассматриваться применение этих адгезивов для
аппретирования ковров, в производстве нетканых материалов и при дублиро¬
вании тканей, поскольку этим вопросам ранее были посвящены разделы 5.1.1,5.1.2,	5.1.3.3.Адгезивы на основе латексов, применяемые для пропитки шинного корда,
будут рассмотрены в специальном разделе 5.5.1.5.3.2.1.	Адгезивы на основе латексов в строительствеОсновное применение адгезивов на основе латексов в строительстве состо¬
ит в приклеивании:•	плиток к стенам;•	так называемых настилочных материалов, чаще всего из ПВХ, к полу;•	различных отделочных материалов к дереву, бетону и др.
Для приклеивания линолеума из ПВХ к полу и керамических плиток к полу
и стенам широко применяются адгезивы на основе бутадиен-стирольных ла¬
тексов.	9Для приклеивания керамических плиток к стенам также достаточно широко
применяют дисперсию поливинилацетата (ПВА). Наряду с бутадиен-
стирольными латексами и дисперсией ПВА, для указанных целей принципи¬
ально могут использоваться натуральные, полихлоропреновые и акрилатные
латексы, хотя экономическая целесообразность их применения должна рас¬
сматриваться в каждом конкретном случае.В качестве примеров в таблицах 5.17 и 5.18 приводятся рецепты некоторых
адгезивов, применяемых в строительстве.Таблица 5.17Примеры рецептур адгезивов, применяемых в строительстве на основе
бутадиен-стирольных латексов и дисперсии ПВАНаименование ингредиентовЧДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого веществаОбъекты склеиванияПлитки к
стенам и
полуПлитки к
стенам и
полуЛинолеум
из ПВХ к
бетону и
деревуПленки из
ПВХ к
деревуПлитки к
стенам и
полуБутадйен-стирольный латекс
типа СКС-50100100———типа СКС-65ГП——10050—Латекс сополимера винили¬
денхлорида и винилхлорида
типа ВХВД-65———50—Дисперсия ПВА————100Неиногенный ПАВ типа
ОП-Ю (20%)0,5...1,0——0,5...1,0—Натриевая соль карбоксиме-
тилцеллюлозы (6%)—16...20—15...20—Метилцеллюлоза (5%)————10Казеинат аммония (10%)——10...15——Эмульсия смолы - произ¬
водная канифоли30...7030...6040...70——Раствор бутилкаучука в
уайт-спирите (20%)——18...22——Мел—100...150——500...700Гипс50...200—15...2060...80—Бентонит5...2025...30——10...15Хлорид натрия—4-5———ВодаДо требуемой вязкости310
/Таблица 5.18Примеры рецептур адгезивов, применяемых в строительстве, на основе
натуральных, хлоропреновых, акрилатных латексовНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы сухого
вещества латексаПлитки к
стене и
полуЛинолеум
из ПВХ и
плитки к
полуПлитки к
стене и
полуНатуральный центрифугированный латекс (НА)
или (LA)100——Хлоропреновый латекс типа Неопрен 842А—100Латекс сополимера бутилакрилата и стирола
типа Акронал 290——100Гидроокись калия (10%)2,5—0,5Олеат кадия (20%)3,0—Неионогенные ПАВ (20%)—1,51,0Раствор метилцеллюлозы (5%)——6,0Раствор казеината аммония (10%)20——Каолин200——Мел——100Эмульсия пластификатора (85%)——5,0Смола производная канифоли8070—Дисперсия оксида цинка (50%)—15,0—Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)2,0——Дисперсия фенольного противостарителя (40%)—2,0—ВодаДо требуемой вязкости5.3.2.2.	Адгезивы на основе латексов в обувной промышленностиВ обувной промышленности, в основном, используются адгезивы влажного
дублирования. Для этих адгезивов, как указывалось ранее, важным условием
является проницаемость одной из склеиваемых поверхностей.В обувной промышленности широко используются адгезивы на основе на¬
турального латекса. Эти адгезивы применяют при дублировании тканей, при¬
клейки стелек, языков, склеивании кожи. При этом могут использоваться как
невулканизующиеся системы, так и композиции, содержащие вулканизующие
агенты. Вулканизацию клеевого шва в этом случае осуществляют на заключи¬
тельных стадиях процесса изготовления обуви.Для получения адгезивов, чувствительных к давлению, применяемых для
приклеивания ремешков и различных украшений к верху обуви, в состав адге¬
зива на основе натурального латекса вводят небольшие добавки растворителя.В адгезивах для обувной промышленности натуральный латекс может быть
с успехом заменен на искусственный полиизопреновый латекс типа СКИ-3.311
Высокие адгезионные свойства полимера этого латекса позволяют исполь¬
зовать его как в адгезивах влажного дублирования, так и в адгезивах, чувстви¬
тельных к давлению.	19В обувной промышленности широко используются также адгезивы на ос¬
нове хлоропреновых латексов: наирит ЛНТ-1, дисперсия МХ-30, наирит Л-М.
Применение последнего наиболее целесообразно в производстве обуви из по¬
лиуретанов и поливинилхлорида. В табл. 5.19 приводятся примеры рецептур
адгезивов на основе латексов, применяемых в обувной промышленности.Таблица 5.19Примеры рецептур адгезивов на основе латексов, применяемыхв обувной промышленностиНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого
вещества на 100 частей массы сухого
вещества латексаНатуральный центрифугированный латекс100100———Искусственный полиизопреновый латекс СКИ-3——100——Хлоропреновый латекс типа Наирит ЛНТ-1———100—Неопрен-750————100Раствор казеината аммония (10%)—5,0———Раствор костного клея (6%)——5,05,0—Неионогенные ПАВ————1,0.. .1,5Раствор гидроокиси калия (10%)—5,0———Дисперсия серы (50%)—1,71,9——Дисперсия диэтилдитиокарбамата цинка (50%)2,01,52,0——Дисперсия противостарителя (40%)1,51,52,0—2,0Дисперсия оксида цинка (50%)—3,53,0—10,0Эмульсия смолы - производная канифоли—25...70——70... 90Толуол3...5————Бензин———3...7—Этил ацетат———2...5—5.3.2.3.	Адгезивы на основе латексов в деревообрабатывающей промыш¬
ленностиВ деревообрабатывающей промышленности используются два вида адгези¬
вов на основе латексов. К первому виду относятся, так называемые, конструк¬
ционные клеи, применяемые при сборке мебели и в домостроении для склеи¬
вания окон, дверей и др.Ко второму виду относят клеи, используемые для приклеивания отделоч¬
ных материалов к древесине, главным образом, при производстве мебели, а
также при производстве других изделий из древесины.Оба вида адгезивов могут быть как клеями влажного дублирования, так и
клеями, чувствительными к давлению, или контактными клеями. При этом
конструкционные адгезивы, в основном, являются клеями влажного дублиро¬
вания, а клеи для приклеивания отделочных материалов - клеями, чувстви¬
тельными к давлению и контактными.312
В конструкционных клеях, применяемых для склеивания древесины, широ¬
ко используются адгезивы на основе винилацетатных дисперсий (ПВА). Их
применение обусловлено высокой адгезией к различным субстратам, хорошей
совместимостью с наполнителями, относительно низкой стоимостью.При применении гомополимерной винилацетатной дисперсии для сниже¬
ния температуры пленкообразования применяют пластификаторы. В качестве
пластификаторов могут применяться обычные пластификаторы, например,
дибутилфталат.Однако из-за увеличения пластичности полимера и снижения в результате
этого сопротивления ползучести шва более эффективно применение так назы¬
ваемых “временных” пластификаторов, удаляющихся при сушке. Последние
способствуют коалесценции частиц дисперсии, улучшая тем самым условия
пленкообразования ПВА, не снижая сопротивления ползучести клеевого шва.Эффективным пластификатором полимера дисперсии ПВА служит уксус¬
ная кислота, которая выделяется из полимера при его гидролизе. При сниже¬
нии значения pH системы до 3...5 происходит интенсивный гидролиз полиме¬
ра дисперсии ПВА. Для устранения полного гидролиза полимера в состав ад¬
гезива обычно вводит буфер - карбонат кальция. Для снижения стоимости
адгезива в его составе используют наполнители, такие как мел, гипс.Дозировка наполнителей может достигать 100 частей массы на 100 частей
массы сухого вещества дисперсий ПВА.В состав некоторых адгезивов на основе дисперсий ПВА вводят фенол-
формальдегидные смолы, которые, улучшая адгезионные свойства, одновре¬
менно увеличивают сопротивление ползучести клеевого шва.В качестве загустителей в адгезивах на основе дисперсии ПВА обычно
применяют поливиниловый спирт.Наряду с дисперсиями ПВА, в деревообрабатывающей промышленности
применяют адгезивы на основе бутадиен-стирольных, хлоропреновых, акри¬
латных латексов. Адгезивы на основе этих латексов могут быть как клеями
влажного дублирования, так и клеями, чувствительными к давлению.В составе клеев, чувствительных к давлению, как правило, применяют ве¬
щества, повышающие клейкость (производные канифоли, терпеновые, кума-
роновые смолы).Некоторые составы адгезивов, применяемых в деревообрабатывающей
промышленности, представлены в табл. 5.20.5.3.2.4.	Адгезивы для изготовления упаковочных материаловДля упаковки ряда материалов, в т. ч. продуктов питания, применяют бума¬
гу, для склеивания которой используют адгезивы, обеспечивающие мгновен¬
ное склеивание. Последнее достигается применением латексов, полимер кото¬
рых обладает высокими адгезионными и когезионными свойствами. Иногда
подобные адгезивы называют клеями “холодного” склеивания.Если адгезив применяется для склеивания бумаги, используемой для упа¬
ковки пищевых продуктов, адгезив и компоненты, входящие в его состав,313
Таблица 5.20Примеры рецептур адгезивов на основе латексов, применяемых
в деревообрабатывающей промышленности	*Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на
100 частей массы сухого вещества латексаОбъекты склеиванияДерево - деревоПленки ПВХ - деревоГомополимерная дисперсия
винилацетата100————100Бутадиен-стирольный латекс
типа СКС-65 ГП—100—50——Латекс сополимера бутилакрилата и
стирола типа Акронал 290 Д-—80—100—Латекс сополимера винилиденхлорида
и винилхлорида, типа ВХВД——50——Дисперсия эфира акриловой кислоты
типа Акронал-80 Д-—20———Неиногенный ПАВ1,5—0,8———Раствор казеината аммония (10%)———15——Раствор метилцеллюлозы (5%)——5,0—10,0—Раствор натриевой соли
карбЬкбиметилцеллюлозы (8%)—5,0————Раствор поливинилового спирта (5%)8,0Фенолформальдегидная смола5,0Эмульсия дибутилфталата (83%)25,0—4,0———Смола - производная канифоли12,0————Каолин—50,0————Мел——707510050Бентонит———3,0—2-3Хлорид натрия4,0Уксусный ангидрид0,07Уксуснокислый натрий—————0,02Гидроокись калия (10%)——0,3———ВодаДо требуемой вязкостидолжны быть разрешены к применению органами здравоохранения. Наиболее
широко для изготовления таких адгезивов применяют натуральный латекс.Обычно в состав адгезива на основе натурального латекса входят противо-
старитель, вещества повышающие клейкость (эмульсии или растворы смол),
загустители.В работе [1, с. 121] приводится рецепт адгезива для “холодного” склеива¬
ния, в котором в зависимости от свойств склеиваемых материалов и приме¬
няемых условий склеивания (давление) дозировки отдельных компонентов
могут меняться в весьма широких пределах (части массы сухого вещества):314
натуральный латекс	30-70;эмульсия смолы	10-30;ПАВ и регулятор вязкости	1,0-5,0;противостаритель	1,0-2,0;пеногаситель	0-0,5.Натуральный латекс в адгезивах “холодного” склеивания бумаги может
быть заменен на искусственный латекс 1-4 цис-полиизопрена типа СКИ-3.Для склеивания картонных коробок, применяемых для упаковки различных
материалов, в основном, используют гомополимерную дисперсию поливинил¬
ацетата или дисперсию сополимера винилацетата с акрилатами и акрилатные
латексы. Возможно также применение натурального и бутадиен-стирольного
карбоксилсодержащего, бутадиен-стирольного латексов.Большинство адгезивов, применяемых для склеивания картонных коробок,
являются адгезивами влажного дублирования.В состав адгезивов, как правило, входят загустители (метилцеллюлоза кар-
боксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт), смолы (фенолформальдегид-
ная, мочевинформальдегидная).При применении гомополимерной дисперсии поливинилацетата в состав
адгезива вводят в небольших количествах уксусную кислоту, являющуюся
пластификатором полимера и астабилизующим веществом, сокращающим
время схватывания адгезива.Адгезивы на основе акрилатных латексов содержат, как правило, значи¬
тельное количество наполнителей.Примеры рецептур адгезивов для склеивания картонных коробок представ¬
лены в табл. 5.21.Таблица 5.21Примеры рецептур адгезивов на основе латексов, применяемых длясклеивания картонных коробокНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на
100 частей массы сухого вещества латексаГомополимерная винилацетатная дис¬
персия1001007,0——Бутадиен-стирольный латекс типа
СКС-65ГП——93,0——Бутадиен-стирольный карбоксил¬
содержащий латекс типа БС-65/3———95—Латекс сополимера бутилакрилата и
стирола типа Акронал 290Д————80Дисперсия эфира акриловой кислоты
типа Акронал 80 Д————20Эмульсия сополимера бутилакрилата,
винилацетата и метакриловой кислоты———5,0—Гидроокись калия (10%)————0,2Раствор ПАВ——0,5—0,6Раствор метилцеллюлозы (5%)———0,45,0315
Продолжение таблицы 5.21Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на
100 частей массы сухого вещества латексаРаствор натриевой соли карбокси-
метилцеллюлозы (8%)—2,0———Раствор поливинилового спирта1,2—1,5——Эпоксидная смола20———Мочевиноформальдегидная смола10—1010—Мел——30—50Эмульсия дибутилфталата————4,0Триполифосфат натрия——0,5——Пеногаситель——0,3——Уксусная кислота0,10,1———Этил ацетат——1,0——Выбор того или иного состава адгезива для склеивания картонных коробок
зависит от предъявляемых к нему требований, условий нанесения адгезива, его
стоимости.Для упаковки жидких продуктов широко применяют упаковочный матери¬
ал, представляющий собой бумагу или картон, склеенные с металлической
фольгой. Применяемые для этих целей адгезивы изготавливают из натураль¬
ных, хлоропреновых, акрилатных латексов (табл. 5.22). Наиболее эффектив¬
ными адгезиями для склеивания бумаги и картона с металлической фольгой
являются акрилатные латексы.Таблица 5.22Примеры рецептур адгезивов для склеивания бумаги или картонас металлической фольгойНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на 100
частей массы сухого вещества латексаНатуральный центрифугированный
латекс (НА)100——Хлоропреновый латекс типа
Неопрен 842 А—100—Латекс сополимера бутадиена и ви¬
нилиденхлорида типа ДВХБ-70——! 00—Латекс сополимера бутилакрилата и
стирола типа Акронал 290 Д———80Дисперсия эфира акриловой кислоты
Акронал 80 Д———20Раствор формальдегида (30%)4,0——Гидроокись калия (10%)0,5——0,3Раствор ПАВ (20%)———0,5Раствор казеината аммония (10%)10,020,0——Раствор метилцеллюлозы (5%)———6,0Раствор поливинилового спирта (5%)——2,0—316
Продолжение таблицы 5.22Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на 100
частей массы сухого вещества латексаДисперсия оксида цинка (50%)—15,0——Дисперсия оксида магния (50%)——5,0—Дисперсий противостарителя (40%)1,02,0——Эмульсия дибутилфталата (85%)———4,0Смола - производная канифоли5,0———Мел———40Пеногаситель0,20,2——При упаковке различных материалов применяют пленки с нанесенным на
них липким слоем адгезива (липкие ленты, ярлыки, этикетки). В качестве ос¬
новы, на которую наносят адгезив, применяют пленки полиэтилена, поливи¬
нилхлорида, целлофан, бумагу, фольгу.Для изготовления липких лент применяют адгезивы, чувствительные к дав¬
лению, длительное время сохраняющие липкость.Во избежание слипания ленты при наматывании её в рулон нелицевая сто¬
рона ленты (без клеевого слоя) должна иметь антиадгезионное покрытие, либо
при наматывании ленты с липким слоем в рулон должна применяться про¬
кладка с антиадгезионными свойствами,Для изготовления адгезивов для липких лент применяют натуральный ла¬
текс и его комбинацию с бутадиен-стирольными и хлоропреновыми латекса¬
ми, хлоропреновые и акрилатные латексы,Составы адгезивов для изготовления липких лент, ярлыков, этикеток и дру¬
гих, так называемых, “самоклеящихся” материалов, как правило, должны со¬
держать вещества, повышающие клейкость (производные канифоли, терпено-
вые, кумароковые смолы).В табл. 5.23 в качестве примеров приводятся рецепты адгезивов, чувстви¬
тельных к давлению и применяемых для изготовления липких лент.Таблица 5.23Примеры рецептур адгезивов, чувствительных к давлению, применяемых
при изготовлении липких лент, ярлыков, этикеток	Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на 100
частей массы сухого вещества латексаНатуральный латекс, центрифугиро¬
ванный10050———Хлоропреновый латекс типа
Неопрен-750——100——Бутадиен-стирольный латекс типа
СКС-50—50———Искусственный латекс полиизопрена
типа СКИ-3———100—Латекс сополимера бутилакрилата и
стирола типа Акронал 290 Д————80317
Продолжение таблицы 5.23Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на 100
частей массы сухого вещества латекЭаДисперсия эфира акриловой кислоты
типа Акронал 80 Д————20Гидроокись калия (10%)0,2———0,3Раствор ПАВ (20%)—2,0——0,3Раствор метилцеллюлозы (5%)————0,8Раствор казеината аммония (10%)4,015—5,0—Эмульсии смолы - глицериновый
эфир канифоли20101015,010Эмульсия терпеновой смолы—1060——Дисперсия оксида цинка (50%)——10——Дисперсия противостарителя (40%)1,52,02,02,5—Дисперсия диэтилдитиокарбамата
цинка1,0————Мел————305.3.2.5.	Прочие области применения адгезивов на основе латексовПомимо адгезивов, применяемых в строительстве, обувной, деревообраба¬
тывающей промышленности и при производстве упаковочных материалов, в
технической литературе и в патентах приводятся многочисленные данные об
адгезивах дд^склеивания самых разнообразных материалов.Так, существуют адгезивы для склеивания: ткань-металл, бумага-металл,
дерево-металл, резина-металл, кожа с кожей, картоном, бумагой, поролоном,
различными полиамидными волокнами, камнями, стеклом, пластмассы между
собой и в различных комбинациях и т. д. Привести сведения о всех этих адге¬
зивах не представляется возможным. Поэтому читатель может получить до¬
полнительную информацию в опубликованных обзорах [24, 35], монографии
[31], а также в периодических журналах (“Adhasives Age", “Adhesion”).5.4.	Латексные краскиПод термином латексные краски следует понимать краски, в которых в ка¬
честве связующих пигмента и пленкообразующих веществ применяют водные
дисперсии полимеров. В качестве полимера водных дисперсий может быть как
эластомер (полимер бутадиен-стирольных латексов), так и пластик (поливи-
нилацетат, полиакрилат).В технической и патентной литературе часто используют термин водно¬
дисперсионные лакокрасочные материалы, а также водоэмульсионные краски.
В последнем случае имеется ввиду, что связующее пигментов и пленкообразо-
ватель (латекс) получены методом эмульсионной полимеризации. Сами же
краски никак не могут рассматриваться как эмульсии.Латексные краски, также как и другие лакокрасочные материалы, могут
выполнять защитную, декоративную, защитно-декоративную и специальную
функции, например, маскировочную.318
/Широкое применение латексных красок обусловлено прежде всего эколо¬
гическими проблемами.Законодательством ряда стран предусмотрено ограниченное использо¬
вание лакокрасочных материалов, изготовленных с применением органиче¬
ских растворителей, испарение которых при нанесении и последующем
отверждении покрытий загрязняет окружающую среду. В отличие от ла¬
тексных красок изготовление и последующее использование лакокрасоч¬
ных материалов, полученных с применением органических растворителей,
требует, кроме того, специальных мер по технике безопасности и пожаро¬
безопасности.Кроме решения экологических проблем латексные краски имеют ряд дру¬
гих преимуществ:•	латексные краски могут разбавляться водой и наноситься на влажную
поверхность, не требуя специальной подготовки поверхности, которая необхо¬
дима при применении лаков и эмалей, изготовленных на растворителях;•	за счет рационального выбора загустителя и его дозировок возможно в
широких пределах изменить реологические свойства;•	в качестве связующего пигментов и пленкообразователя возможно ис¬
пользовать латексы, полимер которых не способен растворяться в растворите¬
лях, что позволяет расширить область применения латексных красок;•	покрытия на основе латексных красок возможно наносить, практически,
всеми известными способами: кистью, валиком, распылителем, электрофоре¬
зом, коагулянтным маканием.Вместе с тем латексным краскам присущи определенные недостатки:•	в отличии от красок, изготовленных с применением растворителей, ла¬
тексные краски требуют более длительных режимов сушки;•	в растворных и масляных красках содержание пигмента может достигать300...500 частей массы на 100 частей массы связующего, в латексных красках
содержание пигмента обычно не превышает 100... 150 частей массы на 100
частей массы латекса;•	покрытия, полученные с применением латексных красок, как правило,
характеризуются недостаточным блеском и имеют матовый оттенок;•	ПАВ, содержащиеся в латексе, а также ПАВ, вводимые дополнительно в
состав красок, оставаясь в покрытии, могут снижать его водостойкость. Кроме
того, ПАВ являются причиной пенообразования при изготовлении и после¬
дующем применении латексных красок. Основные принципы построения ре¬
цептур латексных красок изложены в работах [1, с. 145...167; 5, с. 697...733;
36, с. 350...355; 37, с. 51. ..81].Одна из основных проблем составления латексных красок - выбор латекса.Поскольку полимер связующего в латексных красках так же, как и пигмент,
представляют собой дисперсную фазу, это усложняет образование сплошной319
однородной пленки покрытия и предъявляет более жесткие требования к по¬
лимерам латексов, снижая возможный их ассортимент.Основные закономерности процесса пленкообразования при %спарении
влаги из тонкого слоя латекса, изложенные в главе 3, раздел 3.1, характерны и
для латексных красок.В красках возможно применять только те латексы, минимальная темпера¬
тура пленкообразования которых лежит ниже температур, существующих
при нанесении и последующей сушки покрытия. С этих позиций в работе [1,
с. 149... 153] была дана оценка возможности применения в красках латексов
поливинилацетата, акрилатов, сополимеров винилацетатов и акрилатов,
имеющих различную минимальную температуру пленкообразования и раз¬
личную температуру стеклования полимера. В этой же работе приведены
данные о влиянии пластификатора на температуру стеклования полимеров
этих латексов и изменение минимальной температуры пленкообразования
латексов.При применении латексных красок для образования сплошной однородной
пленки на поверхности субстрата требуется максимально возможная степень
коалесценции частиц связующего. Последнее достигается выбором пласто¬
эластических свойств полимера латекса. Отмечается [12, с. 210], что при про¬
чих равных условиях полимер латексных красок должен характеризоваться
более йы^окой пластичностью, чем полимер в растворных лаковых покрытиях.
Это способствует коалесценции частиц, уменьшает внутренние напряжения,
возникающие при сушке покрытий, и, тем самым, уменьшает вероятность рас¬
трескивания пленки.Тип полимера латекса и применяемая рецептура латексной краски должна
обеспечивать адгезионную связь получаемого покрытия с поверхностью суб¬
страта.При нанесении латексной краски на шероховатую, пористую поверхность
каких-либо существенных проблем не возникает, особенно, если применяется
латекс с малым размером частиц. Если же пленки латексной краски имеют
низкую адгезию к поверхности субстрата, то требуется применение специаль¬
ных приемов, обеспечивающих возникновение адгезионной связи между
пленкой краски и субстратом.В качестве таких приемов могут быть - применение латексов, полимер ко¬
торых содержит полярные группы, нанесение на субстрат промежуточного
слоя композиции с высокой адгезией к данной поверхности субстрата, приме¬
нение в составе латексных красок водорастворимых смол. Последние, однако,
при применении латексных красок имеют ограниченное применение из-за
возможности изменения цвета покрытий.Существенное влияние на свойства покрытий с применением латексных
красок оказывает размер частиц латекса, применяемого в качестве связующего
[1, с. 155].320
Размер частиц
100 нм	1000 нмувеличение блескаулучшение текучестиулучшение связывания пигментаболее высокая интенсивность окраски (непрозрачность)Содержащиеся в латексах ПАВ, а также дополнительно введенные ПАВ, в
ходе изготовления латексных красок могут существенно повлиять как на сам
процесс изготовления красок, так и на их стабильность при хранении и на
свойства получаемого покрытия.С одной стороны, ПАВ обеспечивают возможность введении в латекс зна¬
чительных количеств пигмента и наполнителя, предотвращают их флокуляцию
в ходе хранения красок.С другой стороны, избыток в системе ПАВ может привести к нежелатель¬
ному образованию пены, ухудшению адгезии покрытия к субстрату, сниже¬
нию водостойкости покрытия.Для изготовления латексных красок наибольшее применение получили ла¬
тексы винилацетата и сополимеров винилацетата с этиленом и акрилатами,
акрилаты и их сополимеры.Используются также бутадиен-стирольные и бутадиен-стирольные карбок¬
силсодержащие латексы.Наличие полярного мономерного звена в полимере поли вини лацетатного
латекса обеспечивает высокую адгезию полимера к наполнителю и субстрату.Пленка винилацетатного латекса характеризуются достаточно высокими
прочностными свойствами и не требуют вулканизации. Латексы, стабилизо¬
ванные поливиниловым спиртом, устойчивы к замораживанию-оттаиванию. К
недостаткам винилацетатных латексов следует отнести высокую температуру
стеклования полимера и высокую минимальную температуру пленкообразова¬
ния. Это приводит к необходимости в составе красок применять пластифика¬
тор, обычно, дибутилфталат. Пластификатор может постепенно улетучиваться
или мигрировать в подложку, в результате чего будет возрастать жесткость
покрытия.Кроме того, полимер винилацетатного латекса склонен к гидролизу, что
приводит к накоплению в пленке покрытия гидрофильных веществ и ухудше¬
нию водостойкости покрытий. По этой причине краски на основе винилаце¬
татного латекса используют, в основном, для внутренних покрытий.Недостатки, присущие винилацетатному латексу, в значительной степени
устраняются при изготовлении красок на основе латексов сополимеров винил¬
ацетата с бутилакрилатом, винилацетата с этиленом.321
При применении в качестве связующего бутадиен-стирольных латексов
имеется возможность, в зависимости от содержания связанного стирола в по¬
лимере, изменять температуру стеклований полимера и минимальную темпе¬
ратуру пленкообразования.Как правило, в латексных красках применяют бутадиен-стирольные латек¬
сы, в полимере которых содержание связанного стирола не превышает 65%, а
температура стеклования полимера не выше 10°С. В отличие от полимера ви-
нил-ацетатного латекса, полимеры бутадиен-стирольных латексов не подвер¬
жены гидролизу, а пленки, полученные из этих латексов, характеризуются от¬
носительно высокой гидрофобностью. Для повышения адгезии латексных кра¬
сок к различным субстратам применяют карбоксилсодержащие бутадиен-
стирольные латексы. Существенно, что в этом случае, кроме того, появляется
возможность в широких пределах регулировать вязкость латексных красок за
счет изменения значения pH.Наиболее перспективными латексами для изготовления красок являются
акрилатные латексы.Покрытия на их основе отличаются повышенным блеском и одновременно
характеризуются хорошей адгезией к различным материалам, высокой влаго¬
стойкостью, стойкостью к различным атмосферным воздействиям. Латексные
краски на основе акрилатных латексов широко используют для защиты метал¬
лов от коррозии.В состав латексных красок независимо от их назначения, как правило, вхо¬
дят следующие компоненты: окрашивающий пигмент, наполнитель, дисперги¬
рующий агент, латекс, защитный коллоид и загуститель, пеногаситель, анти¬
септик, коалисцирующий агент.Вместе с тем, в зависимости от назначения латексной краски в её состав
могут быть введены дополнительные ингредиенты для придания покрытию
тех или иных специфических свойств, а природа и дозировки отдельных ком¬
понентов могут существенно изменяться. Так при применении латексов, по¬
лимер которых имеет высокую температуру стеклования, в состав латексной
краски вводят пластификатор. Если латексная краска применяется для покры¬
тия металла, в её состав вводят ингибиторы коррозии, например, ортофосфор-
ную кислоту. Для повышения огнестойкости покрытия в состав латексных
красок вводят антипирены.Большинство латексных красок применяют для получения покрытий бело¬
го цвета или с небольшими оттенками. В красках, покрытия из которых долж¬
ны быть блестящими, в качестве пигмента применяют двуокись титана. Дву¬
окись титана, имеющая высокий индекс рефракции, существенно отличаю¬
щийся от индекса рефракции полимера, позволяет получать непрозрачную,
блестящую пленку покрытия при относительно небольшом содержании дву¬
окиси титана в составе краски.При изготовлении красок для матовых покрытий в состав красок дополни¬
тельно могут вводиться значительные количества белых наполнителей: лито¬
пон, мел, каолин, оксид цинка. Индекс рефракции этих наполнителей близок322
iиндексу рефракции полимеров латексов, поэтому их влияние на интенсивность
окраски и непрозрачность пленок покрытия менее существенно, чем у двуоки¬
си титана.Для получения цветных покрытий может применяться и ряд других пиг¬
ментов: окись железа, фталоцианиды, технический углерод и др.Свойства латексных красок и свойства полученных с их применением по¬
крытий существенно зависят от содержания пигментов в составе латексных
красок.Для оценки влияния содержания пигментов в составе латексных красок ре¬
комендовано два показателя [1, с. 147]:•	объемная концентрация пигмента в сухой пленке покрытия (С0кп)£ _	объем (пигмент+наполнитель)окп объем(пигмент+наполнитель+полимер латекса+другие ингрилиенты) ’•	критическая объемная концентрация пигмента (СКокп). при которой объ¬
емное содержание связующего будет достаточным, чтобы полностью покрыть
поверхность пигмента и наполнителя и заполнить пространство между их от¬
дельными частицами.Увеличение объемной концентрации пигмента сверх его критического зна¬
чения приведет к нарушению сплошности пленки и увеличению её проницае¬
мости.Хотя в некоторых работах [5, с. 712] приводятся данные о величине крити¬
ческой объемной концентрации различных пигментов в латексных красках, эта
величина для данного пигмента не может рассматриваться постоянной. Чис¬
ленные значения этого показателя зависит не только от свойств пигмента, но и
от типа полимера латекса, природы и содержания диспергаторов и других
компонентов латексных красок.Для диспергирования в латексе значительного количества пигментов и на¬
полнителей и предотвращения в дальнейшем при хранении латексных красок
флокуляции и оседания их частиц в составе латексных красок применяют дис-
пергаторы и защитные коллоиды.В качестве эффективных диспергаторов применяют калиевые и натриевые
полифосфаты (гексаметафосфат натрия). Для этой же цели, а также для увели¬
чения агрегативной стабильности латексных красок в процессе их хранения
применяют неионогенные ПАВ (ОП-10, (ЭС-20). В качестве защитных коллои¬
дов, предупреждающих флокуляцию частиц пигмента и наполнителя, а также
для регулирования вязкости латексных красок применяют: метилцеллюлозу,
натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, поливиниловый спирт, соли поли¬
акриловых кислот.При изготовлении красок на основе латексов, полимер которых имеет вы¬
сокую температуру стеклования, в качестве пластификатора наиболее часто
применяют дибутилфталат.Применение в составе красок пластификатора, кроме того, создает благопри¬
ятные условия для коалесценции частиц связующего при пленкообразовании.323
Эту же роль выполняют, так называемые, коалесцирующие добавки, в качест¬
ве которых применяют растворители с высокой (185...255°С) температурой
кипения [1, с. 161; 36, с. 353].	*Для предотвращения пенообразования латексных красок в процессе их из¬
готовления и последующего применения в их составе применяют пеногасите¬
ли: силиконовые эмульсии (ПМС-200, ПМС-300), алифатические спирты.При применении красок на основе латекса винилацетата и его производных
опасность биоразрушения покрытий невелика из-за образующихся продуктов
гидролиза полимера.Для красок на основе латексов других полимеров считается целесообраз¬
ным применение антисептиков, особенно, если эксплуатация покрытий осуще¬
ствляется в условиях высокой влажности и повышенной температуре. В каче¬
стве антисептиков применяют пентахлорфенолят, салициламид, натриевую
соль бензойной кислоты. В табл. 5.24 приводятся некоторые примеры рецеп¬
тур латексных красок.Таблица 5.24Рецептура латексных красокНаименование ингредиентовДозировка, части массыДвуокись титана20,0201623—Мел—15——15Каолин—5,0——5Тальк' V.,——15—3Коллоидная кремнекислота——.5,04,0—Литапон———7,0—Окись железа————5,0Диспергатор гексаметафосфат натрия
(10%)3,05,05,04,04,0Натриевая соль полиакриловой кисло¬
ты (10%)15————5% раствор метилцеллюлозы—145,012,0—3% раствор натриевой соли карбок-
силмегилцеллюлозы————8,0Пеногаситель0,20,2———Антисептик пентахлорфенолят——0,150,2—10% раствор неионогенного ПАВ——3,0—5,030% Аммиак0,3—0,50,8—Коалесцирующая добавка—0,51,35——Ингибитор коррозии————1,0Вода16,515,3И14—Латекс сополимера метилметакрилата
и бутилакрилата (51%)45————Латекс сополимера винилацетата и
бутилакрилата (55%)—25———Латекс сополимера бутилакрилата,
стирола, метакриловой кислоты (50%)——38,0——324
Продолжение таблицы 5.24Наименование ингредиентовДозировка, части массыБутадиен-стирольный латекс типа
СКС-65ГП—— — 35,040Характеристика покрытияБелое,блестя¬щееБелое, матовоеПромежуточное
покрытие по ме¬
таллу, грунтПроцесс изготовления латексных красок обычно включает в себя следую¬
щие основные технологические операции:•	приготовление водного раствора, применяемого для диспергирования
пигментов и наполнителей;•	изготовление дисперсий (паст) пигментов и наполнителей путем диспер¬
гирования их в растворе;•	смешение дисперсий (паст) пигментов и наполнителей с латексом;•	доводка полученных латексных красок до требуемых показателей (вяз¬
кость, pH и др.).Принципиальная технологическая схема изготовления латексных красок
представлена на рис. 5.16.товления раствора диспергатора, ПАВ, щелочи, антисептика; 2 - емкость для получе¬
ния грубой суспензии пигмента и наполнителей; 3 - сборник грубой суспензии; 4,1 -
насос; 5 - бисерная мельница; 6 - сборник дисперсии (пасты пигмента и наполнителя);
8 - емкость для изготовления латексной краски; 9 - сборник готовой латексной краски;
10 - шаровая мельница
rjp*В реакторе 1 с рубашкой и мешалкой изготавливают растворы диспергато¬
ров, ПАВ, антисептиков, щелочи.Указанные ингредиенты вводят в реактор с водой при перемешивании. Пе¬
ремешивание продолжают в течение 30...60 минут при температуре 50...60°С,
не допуская пенообразования. Изготовленный раствор сливают в емкость 2
для изготовления грубой суспензии пигментов и наполнителей. При постоян¬
ном медленном перемешивании в ёмкость 2 вводят пигменты и наполнители.
Перемешивание продолжают в течение 60...90 минут, что обеспечивает сма¬
чивание частиц пигмента и наполнителя раствором, содержащим диспергато-
ры и ПАВ.Дальнейшую обработку грубой суспензии пигментов и наполнителей с це¬
лью обеспечить необходимое их диспергирование осуществляют в бисерных 5
или шаровых мельницах 10. Применение бисерных мельниц позволяет создать
поточность процесса изготовления дисперсий. Дисперсии пигментов и напол¬
нителей, изготовленные в биосерных или шаровых мельницах, выгружают в
ёмкость 6 с мешалкой, где в дисперсию вводят загуститель. Полученную дис¬
персию (пасту) пигментов и наполнителей транспортируют насосом 7 в ём¬
кость 8, в которую предварительно был загружен латекс.Учитывая высокое содержание в дисперсии (пасте) пигмента и наполните¬
ля и высокую её вязкость, используют винтовой насос. Введение дисперсии
(пасты) в латекс осуществляют при непрерывном перемешивании. После вве-
дешйк^сей дисперсии (пасты) перемешивание продолжают в течение 30...40
минут. В конце процесса в полученную композицию вводят коалесцирующую
добавку и дополнительно перемешивают в течение 15.. .25 минут.Изготовленную латексную краску сливают в ёмкость 9, в которой после со¬
ответствующих анализов, при необходимости, производят доводку показателей
краски (вязкость, pH, содержание сухого вещества) до требуемых значений.5.5.	Прочие применения латексов5.5.1.	Пропитка шинного кордаЗначительное место в производстве резиновых изделий занимают много¬
слойные резинокордные конструкции (шины, приводные ремни, рукава и др.),
причем наибольший объем производства составляют шины.Для повышения прочности связи между резиной и кордом, от которой су¬
щественно зависят срок эксплуатации шин и других резинокордных конструк¬
ций, кордную нить пропитывают специальными адгезивами. Пленки адгезива
являются промежуточным, переходные слоем между высокомодульным кор¬
дом и низкомодульной резиной. Основой адгезива для вискозных и полиамид¬
ных кордов являются латексы.Технология обработки корда из химических волокон в резиновой промыш¬
ленности, процессы, протекающие на границах разделов корд-адгезив и адге¬
зив-резина, влияние природы полимера латекса и его коллоидно-химических
свойств, а также влияние компонентов, входящих в состав адгезива и резин, на326
прочность связи между кордом и резиной подробно освещено в литературе
[38...41].Поэтому в настоящем разделе приводятся лишь краткие сведения о техно¬
логии пропитки корда, латексах, применяемых для пропитки корда, рецептуре
пропиточных составов.Универсальным латексом, обеспечивающим высокую прочность связи кор¬
да из натуральных и синтетических волокон к резинам из натурального и син¬
тетических каучуков, является латекс сополимера бутадиена, стирола и 2-вин-
илпиридина, взятых в соотношения 70:15:15. В зарубежной практике латекс
сополимера бутадиена, стирола и 2-винилпиридина, практически, полностью
вытеснил другие латексы, применяемые для пропитки шинного корда. Хотя в
отдельных случаях этот латекс применяется в комбинации с бутадиен-
стирольным латексом. Несмотря на положительные результаты испытания
аналогичного латекса, синтезированного в России (латекс ДСВП-15), промыш¬
ленное производство этого латекса не организовано из-за отсутствия в России
производства 2-винилпиридина.В России для адгезивов, применяемых для пропитки шинного корда, вы¬
пускают два вида латексов: бутадиеновый карбоксилсодержащий (СКД-1) и
латекс сополимера бутадиена и 2-метил-5-винилпиридина (ДМВП-Юх).Латекс СКД-1 заменил в свое время бутадиен-стирольные латексы СКС-30
Ш и СКС-30 1ЛХП, что позволило увеличить прочность связи корда с резиной
[38, с. 268]. В дальнейшем при организации производства латекса ДМВП-1 Ох
начали широко применять пропиточные составы на основе комбинации латек¬
сов ДМВП-1 Ох и СКД-1. В пропиточных составах для вискозного корда соот¬
ношение латексов ДМВП-1 Ох и СКД-1 обычно составляет 30:70, а при приме¬
нении полиамидного корда 20:80 [38, с. 269].Применение латекса ДМВП-Юх позволило существенно увеличить проч¬
ность связи корда с резиной в условиях динамических нагрузок [38, с. 269].Вторым компонентом пропиточных составов является водорастворимая ре-
зорцин-формальдегидная смола. Роль этой смолы особенно возросла при при¬
менении корда из синтетических волокон и увеличении содержания синтети¬
ческих каучуков в обкладочных резинах. Наибольшее применение получила
смола, являющаяся продуктом конденсации резорцина, формальдегида и эти-
ленгликоля в присутствии гидроокиси натрия и спирта. Мольное соотношение
резорцин - формальдегид в смоле составляет 1 : 0,5 [39, с. 111].При поступлении этой смолы на шинные заводы в виде концентрированно¬
го водного раствора (65...67%), раствор разбавляется до концентрации 30% и
смола подвергается дополнительной конденсации при добавлении формальде¬
гида, концентрацию раствора снижают добавлением воды до 5%. В пропиточ¬
ном составе дозировка резорцин-формальдегидной смолы составляет 12... 18
частей массы сухого вещества на 100 частей массы полимера латекса (для вис¬
козного корда) и 18.. .25 частей массы для полиамидного корда.Вторым компонентом, применяемым в пропиточных составах, является
дисперсия технического углерода К-354.327
j#В табл. 5.25 приведены примеры рецептур пропиточных составов на основе
различных латексов.	яТаблица 5.25Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на 100
частей массы сухого вещества латексаIIIIllIV V
[1, с. 252]Карбоксилсодержащий бутадие¬
новый латекс СКД-11007080——Латекс сополимера бутадиена,
2-метил-5-винилпиридина—3020——Латекс сополимера бутадиена,
стирола, 2-винилпиридина в
соотношении 70 : 15 : 15———10067Латекс сополимера бутадиена и
стирола в соотношении 70 : 30———33Раствор резорцин-
формальдегидной смолы (5%)12...1818...25——(7%)- 1 -—-19-19Дисперсия технического
углерода^25%)7,5...10——СодержаниЙ’сухого вещества в
пропиточном составе, %10...1515...20-20-20Тип волокна кордавискозаполиамидТехнологический процесс обработки шинного корда состоит из следующих
основных технологических операций: пропитка корда адгезивом, отжим, суш¬
ка, термовытяжка, обрезинивание.На современных предприятиях процесс осуществляется на поточных лини¬
ях, объединяющих оборудование, необходимое для выполнения перечислен¬
ных выше технологических операций.Обработку корда на таких линиях осуществляют со скоростью до 100
м/мин. Пропитка кордного полотна производится в ванне с пропиточным со¬
ставом.Привес корда при пропитке обычно составляет 4...8%, что достигается ре¬
гулированием времени контакта корда с пропиточным составом. Обычно, это
время составляет 3.. .5 с.Продолжительность пребыва¬
ния корда в ванне с пропиточным
составом может быть изменена,
применяя различную схему за¬
правки кордного полотна в ванне
(рис. 5.17).Рис. 5.17. Схемы заправки кордного полотна в Избыток пропиточного состава
ванне с пропиточным составом	удаляется в большинстве случаях328
на валковых отжимных устройствах, хотя из¬
вестны способы удаления избытка пропиточно¬
го состава вакуум-отсосом или сдувом струей
воздуха под давлением. Эти операции обеспе¬
чивают заданный привес адгезива, влияют на
глубину его затекания в нити корда и, тем са¬
мым, влияют на свойства пропитанного корда и
стабильность показателей прочности связи кор¬
да с резиной.После отжима пропитанный корд подверга¬
ется сушке. Сушка применяется не только для
удаления влаги, но и для обеспечения протека¬
ния реакции конденсации резорцин-формальде-
гидной смолы в образовавшейся на поверхно¬
сти корда пленке адгезива.Для сушки пропитанного корда применяют
барабанные, роликовые, комбинированные су¬
шилки (рис. 5.18).Наибольшее применение получили комби¬
нированные сушилки. Температура сушки кор¬
да, пропитанного составом на основе латекса
СКД-1, составляет 135...160°С.При применении винилпиридиновых латексов температура сушки может
быть снижена до 125...135°С.При данных температурах продолжительность сушки составляет 4...6 ми¬
нут. Влажность пропитанного корда после сушки не должна превышать 2%.
Для сохранения первоначальной длины вискозного корда его пропитывают и
сушат под натяжением. Величину натяжения нитей корда по ходу процесса
пропитки и сушки изменяют. Величина натяжения зависит от структуры при¬
меняемого корда. Так для корда 184 текс 1x2 нагрузка на нить в зоне пропит¬
ки составляет 200...400 г/нить, в зоне сушки 100...200 г/нить, а для корда 244
текс 1x2 - 600...600 г/нить в зоне пропитки и 300...600 г/нить в зоне сушки
[39, с. 150]. При применении полиамидного корда из-за его ползучести, разна¬
шиваемое™ и повышенной усадки при высоких температурах современная
технология включает в себя процесс термической вытяжки. Одна из возмож¬
ных схем агрегата для термической вытяжки корда представлена на рис. 5.19.В зоне термической вытяжки и нормализации температуру поддерживает в
пределах 180...235°С, при этом нагрузка на нить составляет от 2 до 5 кге/нить
[39, с. 151].Термическая термообработка полиамидного корда дает возможность повы¬
сить его модуль, снизить остаточное удлинение при многократном динамиче¬
ском нагружении, снизить удлинение корда без существенного изменения
прочности.Рис. 5.18. Схемы движения
кордового полотна в сушиль¬
ных камерах различного типа:
а - барабанная; б - роликовая;
в - комбинированная
Последующая технологическая
операция после сушки вискозного
корда и термической вытяжки по¬
лиамидного корда состоит в двух¬
стороннем обрезинивании корда на
Z- или Г-образных каландрах. Этот
процесс достаточно подробно ос¬
вещен в работах [15, 39, 40]
и в данном разделе не рассматрива¬
ется.Технологический процесс обра¬
ботки корд-шнуров и тканей, при¬
меняемых в производстве резино¬
технических изделий, в принципе
не отличается от технологического
процесса обработки шинного корда.
Различия обусловлены более широ¬
ким ассортиментом тканей и при¬
меняемых для обрезинки каучуков.Это приводит к необходимости
использовать более широкий ассор¬
тимент цропиточных составов.Наряду'с латексно-резорцин-формальдегидными составами на основе ла¬
тексов СКД-1 и ДМВП-Юх в производстве резинотехнических изделий приме¬
няют хлоропреновые и поливинилхлоридные латексы [38, с. 289...292; 39,
с. 105]. Применяется также двухстадийная пропитка корд-шнура из полиэфир¬
ного волокна и тканей сначала дисперсией блокированного изоцианата, а за¬
тем латексным резорцин-формальдегидным адгезивом [38, с. 286...289].5.5.2.	Производство изделий из прорезиненного волокнаНаряду с изделиями из пенорезины и эластичного пенополиуретана, в про¬
изводстве мебели, транспортных средств, упаковочных материалов применяют
материал из прорезиненного волокна.Этот материал используют для изготовления матрацев и подушек, сидений
спинок сидений транспортных средств, для упаковки хрупких, дорогостоящих
изделий.Благодаря специфической струк¬
туре материала из прорезиненного
волокна (рис. 5.20) изделия харак¬
теризуются малой плотностью,
высокой воздухо- и влагопрони-
цаемостью, высокой эластично¬
стью и долговечностью. Изделия из
прорезиненного волокна мало чув-
изделия из прорезиненного волокна	ствительны к изменениям темпера¬Рис. 5.20. Фотография поперечного разрезавытяжки и нормализации полиамидного
корда: 1 - камера термической вытяжки; 2 -
полотно корда; 3 - камера термической нор¬
мализации; 4 - натяжные ролики камер330
туры. Это создает возможность их эксплуатации в различных климатиче¬
ских зонах.Для изготовления изделий из прорезиненного волокна применяют как во¬
локна животного происхождения (конский волос, свиная щетина), так и расти¬
тельные волокна (низкономерное волокно очёсов кокосовых орехов), а также
синтетические волокна (полипропилен, полиэфирное волокно). Во многих
случаях применяют смеси волокон. В России, в основном, применяют волокно
кокосовых очёсов, поступающее в виде скрученных в жгут волокон:число витков в жгуте на 1 м	>60;длина волокна менее 30 мм, %	<6;длина волокна более 100 мм, %	>70;влажность, %	<12.В качестве связующего волокон животного и растительного происхожде¬
ния используют композиции, в основном, натурального латекса, хотя возмож¬
но применение искусственного изопренового латекса и его комбинации с бу-
тадиен-стирольным латексом.В состав композиций, как правило, входят ПАВ, обеспечивающие смачи¬
ваемость волокон и стабильность композиций при механическом воздействии
(распыление пульверизатором), загустители, уменьшающие сквозное стекание
композиции через слой волокон, противостаритель, вулканизующие добавки.
Для придания изделиям огнестойкости в состав латексных композиций вводят
антипирены.В табл. 5.26 приведены типовые рецепты пропиточных композиций, при¬
меняемых при изготовлении прорезиненного волокна из очёсов кокосовых
орехов.Таблица 5.26Рецептура пропиточных латексных композиций, применяемых при изго¬
товлении прорезиненного волокна из кокосовых очёсовНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на
100 частей массы сухого вещества латексаНатуральный, центрифугированный вы¬
сокоаммиачный латекс (НА)100—100*’ЮО*1Искусственный изопреновый латекс типа
СКИ-3—75——Бутадиен-стирольный латекс
типа СКС-С—25——Раствор олеата калия (20%)2,01,52,01,0Раствор неионогенного ПАВ
типа ОП-Ю (20%)0,750,750,41,0Раствор казеината натрия (12%)1,902,01,60—Раствор натриевой соли карбоксиметил-
целлюлозы (10%)——0,20—Гидрат окиси калия (10%)0,500,50,50,5Дисперсии вулканизующих агентов, в т. ч.:11,8012,179,90—331
Продолжение таблицы 5.26Наименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества на
100 частей массы сухого вещества латексасера3,03,02,53,0диэтилдитиокарбамат цинка1,51,651,51,0цинковая соль меркаптобензотиазола0,51,921,01,5оксид цинка5,03,53,03,0фенольный противостаритель1,01,51,01,5Костный клей0,10,10,20,2Диспергатор НФ0,700,50,70,7Дисперсия гидрата окиси алюминия
(50%)——3525Дисперсия трехокиси сурьмы (50%)——105,0Дисперсия ПВХ (50%).——60Дисперсия хлорпарафина———10Дисперсия пентахлортолуола———10Эмульсия дибутилфталата (50%)——7,0—) Рецептура для изделий с повышенной огнестойкостьюНачальная стадия технологического процесса изготовления изделий из
прорезиненного волокна зависит от того, в каком виде на заводы поступает
волокно.Если йо^окно поступает в виде кип из отдельных, несвязанных между со¬
бой волокон и при этом необходимо его смешать с другим типом волокон, то
начальная стадия процесса включает в себя следующие операции: смешение и
очистка волокна; кручение волокон и образование жгутов; термостабилизацияскрученных в жгут волокон;
раскрутка жгутов волокон, их
рыхление и подача на обору¬
дование для образования по¬
лотна.Схема аппарата для сме¬
шения и очистки волокон
приведена на рис. 5.21. Сме¬
шение и разрыхление волокон
производится в первой камере
1 аппарата с помощью валков
с насаженными на них под
углом стержнями 2. Легкие
частицы пыли отсасываются
вентиляционной системой и
осаждаются в циклоне. Тяже¬
лые примеси падают на дно
и затем удаляются. Разрых¬
ленное и очищенное волокноволокон: 1 - камера очистки и предварительного
рыхления и перемешивания волокон; 2 - устройст¬
во для перемешивания и рыхления; 3 - камера по¬
вторного перемешивания и рыхления волокна332
потоком воздуха передается во вторую камеру 3 аппарата, где происходят до¬
полнительное рыхление и смешение волокон. Очищенное и разрыхленное во¬
локно передается на агрегат закрутки волокон.Схема агрегата для закрутки волокон в жтут показана на рис. 5.22. На
транспортере 1 формируется слой волокон, которые затем с помощью обжим¬
ных рифленых валков 2 и сходящихся лемехов 3 образуют прямоугольный
жгут. Этот жгут поступает на два последовательно расположенных крутиль¬
ных механизма 4. За счёт ступенчатого нарастания скорости вращения кру¬
тильных механизмов осуществляется двойная закрутка жгута. Закрученный
жгут сматывается в бухты. Бухты подаются на термостабилизацию. Закрутка
волокон в жгут и их термостабилизация изменяет форму волокон, придает им
упругость. Термостабилизацию осуществляют путем обработки острым паром
при температуре 100...110°С в течение 50...70 минут с последующий сушкой
продувом воздуха при температуре 110... 115°С в течение 75...90 минут.рифленые валики; 3 - лемеха; 4 - крутильный механизм; 5 - жгут из крученого волокнаПоследующие технологические
операции (раскрутка жгутов и рыхле¬
ние волокон) осуществляют на обо¬
рудовании, схема которого показана
на рис. 5.23. Это оборудование агре¬
гирует с оборудованием для образо¬
вания из волокон полотна и его про¬
питки латексными композициями. В
случае, если волокно поступает на
завод в виде уже закрученных воло¬
кон в жгут, технологический процесс Рис. 5.23. Агрегат для раскрутки жгутов
изготовления изделий из прорезинен- волокон и их рыхление: 1 - жгут; 2 - каме-
ного волокна начинается с раскрутки Ра раскрутки жгута; 3 - камера рыхления
жгута, рыхления волокон и подачи их волокна
на агрегат для формирования полотна из волокон и их пропитки.Технология формирования полотна из волокон и его пропитки латексными ком¬
позициями, в принципе, не отличается от технологии изготовления нетканых, клее¬
ных материалов (раздел 5.1.2). Процесс состоит из следующих последовательных
технологических операций, выполняемых на линии непрерывного действия:333
•	автоматическое дозирование волокна на движущийся транспортер;•	образование полотна заданной ширины;•	пропитка полотна путем напыления латексной композиций с помощью
пульверизатора на одну из поверхностей полотна;•	сушка;•	напыление латексной композиций с помощью пульвелизатора, на другую
поверхность полотна;•	сушка;•	прессование (при необходимости) отжимными валками для получения
полотна заданной толщины и более высокой плотности;•	поперечная резка пропитанного полотна на пластины определенной длины.Толщина пропитанного полотна может изменяться от 10 до 50 мм. Распы¬
ление латексной композиции с помощью пульверизатора осуществляют под
давлением 4...4,5 кгс/см2.Соотношение (по массе сухого вещества) волокно-латексная композиция
составляет, обычно, около 1:1.Сушка при температуре 90...100°С позволяет получить, так называемое,
“эластичное” полотно за счет происходящей в ходе сушки вулканизации по¬
лимера латекса. Полотно приобретает упругие свойства. Полотно этого вида
прессованию отжимными валками не подвергают. При более низкой темпера¬
туре (§0...70°С) сушки пропитанного полотна изготавливают, так называемое,
“пластичное” полотно. Толщину “пластичного” полотна регулируют, изменяя
зазор на обжимных валках, при этом возрастает плотность материала.Пропитанное и высушенное волокнистое полотно в дальнейшем при изго¬
товлении изделий может быть переработано двумя различными методами.Один из них предусматривает изготовление листового материала. Для этого
пластины из “эластичного” полотна подвергают дополнительной вулканизации
в туннельных камерах при температуре 110... 120°С в течение 20.. .30 минут.При необходимости, чтобы увеличить толщину пластин, производят их дуб¬
лирование. Для этого на поверхность пластин дополнительно напыляют латекс¬
ную композицию и пластины дублируют путем прессования в прессе, а затем их
подвергают вулканизации. Таким же образом пластина из “эластичного” полот¬
на может быть сдублирована с пластиной из “пластичного” полотна.По другому методу изделия изготавливают формовым методом. Этот метод
применяют, в основном, для изделий сложной конфигурации, например, спи¬
нок сидений автотранспорта. Конструкция таких изделий предусматривает
применение во внутренних слоях изделия деталей из “эластичного” полотна, а
поверхность формируют из “пластичного” более плотного полотна. Детали
дополнительно опрыскивают латексной композицией и укладывают в формы,
в которых изделие приобретает необходимую форму. Вулканизация изделий
двухстадийная. На первой стадии вулканизацию осуществляют в формах при
температуре 120°С в течение 15...20 минут, а затем после выемки изделий из
формы производят довулканизацию изделий в свободном состоянии при тем¬
пературе 110... 115°С в течение 15...20 минут.334
5.5.3.	Латексы в кожевенной промышленностиТри вида материалов изготавливают в кожевенной промышленности с
применением латексов:•	картон из измельченного кожевенного волокна;•	искусственная кожа;•	“облагороженная” кожа.5.5.3.1.	Картон из измельченного кожевенного волокнаКожевенное волокно получают измельчением отходов кожи, образующих¬
ся при раскрое кожи на детали на обувных предприятиях.Технологический процесс изготовления картона из кожевенных волокон с
применением латексов включает в себя следующие операции:•	размол кожевенных отходов;•	приготовление водной суспензии волокон;•	введение в водную суспензию связующего (латекс или латексную компо¬
зицию) и осаждение полимера латекса на волокне, обеспечивая проклейку
массы волокон;•	фильтрация воды из суспензии проклеенных волокон и формирование
волокнистого слоя материала;•	прессование;•	сушка.Параметры технологического процесса, перечисленных выше операций и
применяемое оборудование достаточно подробно описаны в специальной ли¬
тературе [42, с. 340...390].Поэтому ниже рассматривается лишь одна из наиболее ответственных опе¬
раций технологического процесса, связанная с введением в водную суспензию
кожевенного волокна латекса и осаждением его частиц на поверхности волокон.Содержание кожевенного волокна в суспензии перед введением в неё ла¬
текса обычно составляет 1...5%.В суспензию иногда вводят небольшое количество смачивающего агента.
Это необходимо в тех случаях, когда возможно применение волокна со следа¬
ми жира на поверхности. Обычно pH суспензии имеет значение около 7, одна¬
ко некоторые примеси в волокне могут привести к его снижению. В этом слу¬
чае в суспензию волокна вводят регуляторы pH (щелочь, буферное растворы).Основными латексами, применяемыми при изготовлении картона из коже¬
венного волокна, являются: натуральный латекс, концентрированный методом
упаривания; хлоропреновый латекс (ЛНТ-1) и латекс сополимера винилиден¬
хлорида с бутадиеном (ДВХБ-70).Перед введением латексов в суспензию волокна их разбавляют до концен¬
трации сухих веществ 3...5%. Предварительно в латекс вводят неионогенное
ПАВ. Дополнительная стабилизация латекса особенно необходима при
применении кожевенного волокна из кожи хромового дубления.Это волокно характеризуется большим положительным зарядом поверхно¬
сти, что может привести к самопроизвольной местной коагуляции латекса.335
Введение латекса в суспензию волокна осуществляют при перемешивании, ко¬
торое должно обеспечить равномерное распределение связующего в суспензии.При проведении осаждения полимера латекса на поверхности кожев!нного
волокна одним из основных требований является обеспечение равномерного
осаждения полимера латекса на волокне (гетерокоагуляция) и исключение го¬
мокоагуляции, которая ведет к образованию коагулюма в пространстве между
волокнами, т. е. полимер не участвует в проклейке волокон.Осаждение полимера латекса на волокне осуществляют раствором сульфа¬
та алюминия. Концентрация раствора обычно составляет 5... 15 г/л в расчёте
на А1203. Содержание полимера в проклеенных волокнах может составлять до
45%, считая на сухое волокно.Суспензия кожевенного волокна, на поверхности которого осажден поли¬
мер латекса, подвергается фильтрация для удаления воды, прессованию и по¬
следующей сушке.В процессе прессования происходит дополнительное удаление влаги, а картон
уплотняется, при этом повышается его прочность. Уплотнение, вместе с тем, приво¬
дит к снижению воздухо-влагопроницаемости картона. Сушку картона осуществля¬
ют при температуре 60... 100°С. Сушку ведут до содержания влаги в картона 4.. .6%.5.5.3.2.	Искусственная кожаТехнология изготовления искусственных кож, в т. ч. с применением латек¬
сов, подробно изложена в работе [42, с. 188...313].В болылйНстве случаев, технология изготовления искусственных кож с
применением латексов включает пропитку латексными композициями тек¬
стильной основы (ткани, трикотаж, нетканые материалы) и последующее на¬
несение лицевых и отделочных латексных покрытий.Процесс пропитки тканей латексными композициями и нанесение на ткань
латексных покрытий был рассмотрен ранее в разделах 5.1.3.1, 5.1.3.2.Отличительной особенностью изготовления искусственных кож является
применение дополнительных технологических операций (шерохование, тисне¬
ние и др.), связанных с приданием поверхности материала ряда специфических
свойств, в т. ч. свойств, имитирующих поверхность натуральных кож.Ниже в качестве примера приводятся краткие сведения об изготовлении с
применением латексов прокладочной эластокожи-7х’ [42, с.238] и обувной
трехслойной кирзы [42, с. 248].При изготовлении эластокожи-Тв качестве текстильной основы используют
байку - хлопчатобумажную суровую ткань с двухсторонним начёсом. Ткань
подвергают сквозной пропитке с последующей сушкой и вулканизацией.Для пропитки применяют следующую латексную композицию на основе ком¬
бинации бутадиен-стирольного и бутадиен-винилиденхлоридного латексов [42, с.
239] (части массы сухого вещества на 100 частей массы сухого вещества латекса):Х) По терминологии, принятой в России, наименование “эластокожа-Г’ указывает, что
изготовление искусственной кожи осуществлено с применением эластомера (“эла-
сто"), а текстильная основа ткань “7”.336
бутадиен-стирольный латекс СКС-30	50,0;латексДВХБ-70 	 50,0;10% раствор неиеногенного ПАВ	2,0;50% дисперсия серы	3,0;50% дисперсия тетраэтилтиурамдисульфида	2,0;50% дисперсия оксида цинка	2,0;ализариновое масло	7,0;каолин	100;10% раствор казеината натрия	3,0.Композицию разбавляют водой до концентрации 25...28%. Сушку пропи¬
танной ткани осуществляют при температуре 95...100°С, вулканизацию - при
температуре 130...145°С. Привес сухого вещества в готовом материале со¬
ставляет 250.. .270 г/м2.Для придания поверхности эластокожи-Тшероховатости она подвергается
шероховке с помощью валков, обтянутых абразивным полотном, с последую¬
щим удалением пыли системой валковых щеток.В обувной промышленности широко применяют искусственную кожу - мате¬
риал, представляющий собой трехслойную кирзу, пропитанную латексными ком¬
позициями, и с нанесенными лицевым и отделочным латексными покрытиями.В табл. 5.27 приведены примеры рецептов латексных композиций для про¬
питки, лицевого и отделочного покрытий, применяемых при изготовлении
обувной кирзы.Таблица 5.27Рецептуры латексных композиций, применяемых при изготовлении
обувной кирзыНаименование ингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества ла¬
тексаПропиточнаякомпозицияКомпозициялицевогопокрытияКомпозицияотделочногопокрытияБутадиен-винилиденхлоридный латекс
ДВХБ-70 (25%)503434Бутадиен-стирольный латекс СКС-30 (25%)50——Латекс сополимера винилхлорида и
винилиденхлорида (40%)—3426Латекс сополимера метилакрилата,
бутилакрилата, метакриловой кислоты—3240Каолин30——Дисперсия технического углерода (25%)15——Неионогенное ПАВ (10%)3,02,02,2Эмульсия дибутилфталата (85%)—8,06,0Дисперсия серы (50%)1,61,0—Дисперсия ускорителей вулканизации (50%)2,01,6—.Дисперсия оксида цинка (50%)2,03,54,0Раствор казеината натрия (10%)8,08,01,0Краситель—0,150,5337
Технологический процесс изготовления обувной кирзы включает в себя ряд
последовательных операций: пропитка текстильного материала, сушка, нане¬
сение лицевого покрытия, сушка, нанесение отделочного покрытия, сушка,
тиснение под шагреневую кожу, вулканизация. Привес сухого вещества при
пропитке составляет 180... 190 г/м2, при нанесении лицевого покрытия -80...90	г/м2, при нанесении отделочного покрытия - 40...45 г/м2; общий при¬
вес 230...320 г/м2.Сушку обрабатываемого материала на всех стадиях технологического про¬
цесса проводят при температуре 90...105°С, вулканизацию при температуре135...145°С.	Тиснение осуществляют на каландрах при температуре валков50...60°С.	Оборудование для осуществления указанных технологических опе¬
раций может быть объединено в единую поточную линию.Искусственную кожу с пористым покрытием изготавливают путем нанесе¬
ния на ткань или трикотаж вспененных латексных композиций с последую¬
щим желатинированием пены и вулканизации полученного покрытия. Техно¬
логический процесс изготовления такого материала, включая рецептуру ла¬
тексных композиций, принципиально не отличается от рассмотренного ранее
(раздел 5.1.1.3) технологического процесса изготовления ковров с подложкой
из пенорезины.Отличие состоит в необходимости нанесения на поверхность пористого ма¬
териала защитного лицевого покрытия, а также в типе текстильного материа¬
ла, применяемого для нанесения пористого покрытия, и толщины пористого
покрытия.Защитное покрытие может быть изготовлено на основе карбоксилсодер¬
жащих бутадиен-стирольных или бутадиен-нитрильных латексов с примене¬
нием резорцин-формальдегидной смолы.Одним из видов искусственной кожи является искусственная замша.При получении искусственной замши на тканевую основу наносят латекс¬
ный адгезив и в электрическом поле напыляют волокно ворса. Ворс в ориен¬
тированном состоянии закрепляется в слое адгезива. При последующей сушке
и вулканизации ориентация ворса сохраняется, что придает материалу внеш¬
ний вид замши.5.5.3.3.	“Облагороженная” кожа“Облагораживание” кож применяют для улучшения качества низкосорт¬
ных кож.Процесс “облагораживания” включает в себя удаление лицевой поверхно¬
сти кож и нанесение покрытия, имитирующего лицевую поверхность нату¬
ральных кож.Нанесенное покрытие не должно, кроме того, изменять паропроницаемость
кожи, должно обладать высокой адгезией к коже и характеризоваться эластич¬
ностью в широком интервале температур.В России при “облагораживании” кож применяют латексы сополимера метил-
метакрилата, бутадиена и метакриловой кислоты (ДММА-65 /77-/); сополимера338
метилметакрилата, бутилакрилата и метакриловой кислоты (МБМ-3)\ сополи¬
мера метилметакрилата и хлоропрена (Дисперсия МХ)\ сополимера хлоропрена
и метакриловой кислоты (Наирит JJM). Композиции на основе указанных ла¬
тексов применяют в качестве грунта, в т. ч. пигментированных, покровных
покрытий.Способы подготовки кожевенного сырья, предшествующие нанесению по¬
крытия, конкретные рецептуры латексных композиций и технология их нане¬
сения, а также заключительные операции после нанесения покрытия зависят
от типа применяемого сырья (шкуры крупного рогатого скота, свиные кожи
хромового дубленая), назначения “облагороженной” кожи, предъявленных к
ней требований.Методы отделки (“облагораживания”) кож из различного вида сырья с
применением латексных композиций подробно представлены в работе [43]. В
табл. 5.28 и 5.29 приводятся лишь некоторые варианты латексных композиций,
применяемых при отделке (“облагораживании”) кож.Таблица 5.28Рецептуры латексных композиций, применяемых в качестве грунтов при
отделке кож	Наименование ингредиентовДозировка, части массыЛатекс ДММА-65 ГП-1 (22%)200400——Дисперсия MX (20%)100—100—Латекс МБМ-3 (20%)100——200Ализариновое масло30—70Пигментный концентрат16080—50Эмульсия воска (10%)80—380—Раствор акрилатного загустителя (20%)———25Раствор казеината натрия (10%)—40——Вода330100——Таблица 5.29Рецептуры латексных композиций, применяемых в качестве покрытий
при отделке кож		Наименование ингредиентовДозировка, части массыДисперсия MX (40%)500——Латекс МБМ-3 (20%)500250—Латекс ДММА-65 ГП-1 (20%)——900Ализариновое масло4030Пигментный концентрат250100300Эмульсия воска (10%)——30Раствор казеината натрия (10%)100—200Раствор акрилатного загустителя (20%)—150300Вода800до удельного веса1,045...1,051,06339
5.5.4.	Антикоррозионные, защитные покрытия металлаИнтерес к применению латексных антикоррозионных покрытий металла
обусловлен рядом их преимуществ.	«Антикоррозионные латексные покрытия могут быть нанесены на поверх¬
ности сложного профиля, в труднодоступные участки химического оборудо¬
вания, при этом одновременно имеется возможность гуммировать крупногаба¬
ритные оборудование без высокотемпературной вулканизации.Применение латексных антикоррозионных покрытий, как правило, не свя¬
зано с применением пожаро- и взрывоопасных растворителей, хотя в отдель¬
ных случаях для увеличения адгезии к защищаемой поверхности применяют
праймер (промежуточную адгезионную полимерную композицию, изготов¬
ленную на растворителе), поверх которого наносится латексная композиция.На основе латексных композиций могут быть получены покрытия как с вы¬
сокой жесткостью и твердостью (эбонитовые и полуэбонитовые), так и эла¬
стичные.Антикоррозионные латексные покрытия могут быть нанесены с помощью
| пульверизаторов, кисти, валика, окунанием в композицию, электроотложением.В подавляющем большинстве случаев латексные антикоррозионные по¬
крытия по металлу изготавливают из двух латексных композиций: адгезион¬
ной, обеспечивающей высокую адгезионную прочность с металлом, и защит¬
ной стойкой к действию агрессивной среды.В отельных случаях, антикоррозионное латексное покрытие состоит из
трех и даже четырех слоев: адгезионного, одного или двух промежуточных и
защитного покрытия.Среди латексных антикоррозионных покрытий металла определенное ме¬
сто занимают эбонитовые и полуэбонитовые покрытия. Эти покрытия облада¬
ют высокой устойчивостью к действию растворов кислот, щелочей, солей, ха¬
рактеризуются высокой прочностью крепления к металлу. Вместе с тем из-за
различия температурных коэффициентов линейного расширения эбонита и
металла эти покрытия не могут применяться для защиты аппаратуры, эксплуа¬
тация которой связана с резкими температурными колебаниями. Кроме того,
эбонитовые и полуэбонитовые покрытия требуют высокотемпературной вул¬
канизации, что ограничивает возможность их применения.Для изготовления эбонитовых покрытий могут быть использованы натураль¬
ный, искусственный изопреновый и бутадиен-нитрильный латексы [44,45].Для изготовления эластичных антикоррозионных латексных покрытий мо¬
жет быть использован достаточно широкий ассортимент латексов: натураль¬
ный, искусственный изопреновый, бутадиен-стирольный, акрилатные, винил-
пиридиновый, искусственный латекс бутилкаучука, искусственный латекс
этиленпропиленового каучука.Чтобы избежать термообработки нанесенного покрытия, в ряде компози¬
ций используют предвулканизованные латексы.Высокой химической стойкостью и теплостойкостью обладают покрытия,
полученные из у-облученных латексов.340
Для антикоррозионных покрытий, эксплуатируемых в среде окислителей,
применяют латексы ненасыщенных и малонасыщенных полимеров: СКЭПТ,
бутилкаучук [46].	— -В состав латексных композиций для антикоррозионных покрытий входят
как ингредиенты, придающие определенные технологические свойства компо¬
зициям (загустители, стабилизаторы, ингибиторы коррозии, вещества, увели¬
чивающие адгезионную прочность связи покрытия с металлом, преобразовате¬
ли ржавчины), так и ингредиенты, обеспечивающие определенный комплекс
физико-механических свойств покрытий (наполнители, вулканизующие аген¬
ты и др.).Ниже в таблицах 5.30 и 5.31 приводятся некоторые примеры рецептур латекс¬
ных композиций, применяемых для антикоррозионных покрытий.Таблица 5.30Примеры рецептур адгезионных (А) и защитных (3) латексных компози¬
ций для антикоррозионных покрытий металлаНаименованиеингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаПолуэбонитовое
покрытие для
защиты от ки¬
слот, щелочей,
растворов солейЭластичное
покрытие для
защиты от соля¬
ной кислоты,
щелочи, пова¬
ренной солиЭластичное
покрытие для
защиты от азот¬
ной и фосфор¬
ной кислотыПримечаниеА3А3А312345678Натуральный, цен-
трифугированн ый
латекс100100————Предвул канизован-
ный искусственный
изопреновый латекс——10090——Вулканизация
на стадии ла¬
текса серной
вулканизую¬
щей системойПредвулканизован-
ный латекс бутил¬
каучука————100100Вулканизация
на стадии ла¬
текса в присут¬
ствии п-хинон-
диоксимаБутадиен-
стирольный латекс
типа СКС-85 ГП———10——Раствор неионоген¬
ного ПАВ2,02,02,03,04,02,0/г341
Продолжение таблицы 5.3012345678Раствор загустителя
на основе производ¬
ной целлюлозы0,30,40,30,3—0,5Дисперсия каолина——50505,0Дисперсия железно¬
кислого пигмента25Дисперсия техниче¬
ского углерода—5————Ортофосфорнаякислота——40—40—Преобразова¬
тель ржавчиныНитрат натрия0,5ИнгибиторкоррозииДисперсия серы2525————Дисперсия
ул ьтраускорителя3,03,0————Дисперсия
оксида цинка5,05,0————Таблица 5.31Примеры рецептур адгезионных (А) и защитных (3) латексных компози¬
ций для антикоррозионных покрытий металлаНаименованиеингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаЭластичное покры¬
тие для защиты от
серной и фосфорной
кислотЭластичное
покрытие для
защиты от
окислителейГрунтПримечаниеА33АБутадиен-стирольныйлатекстипа СКС-65 ГП10015——Натуральный центри¬
фугированный предвул-
канизованный латекс—85——Искусственный латекс
этиленпропиленового
каучука СКЭПТ——100—Латекс сополимера
бутадиена и 2-метил-
5-винилпиридина———100Раствор неионогенно¬
го ПАВ5,01,03,05,0342
Продолжение таблицы 5.31НаименованиеингредиентовДозировка, части массы сухого вещества
на 100 частей массы сухого вещества латексаЭластичное покры¬
тие для защиты от
серной и фосфорной
кислотЭластичное
покрытие для
защиты от
окислителейI рун:ПримечаниеА33АРаствор калий-
канифольного мыла—1,0——Раствор загустителя
на основе производ¬
ной целлюлозы0,50,4—0,3Дисперсия каолина501050Дисперсия талька——20—Водорастворимая
смола ВРС10,0—Ортофосфорнаякислота40—40Преобразова¬
тель ржавчины5.5.5.	Уплотнительные латексные пастыВ пищевой промышленности для герметизации металлических консервных
банок применяют латексные уплотнительные пасты.Пасту распределяют по крышке банок таким образом, что образующаяся
тонкая пленка при загибе краев крышки заполняет пустоты, обеспечивая тем
самым герметичность швов тары. Пленка должна характеризоваться высокой
пластичностью, что обеспечивает заполнение неровностей шва. Адгезия плен¬
ки пасты к материалу крышки должна обеспечить, с одной стороны, надежное
крепление пленки, и, с другой, - возможность её удаления, что позволит по¬
вторно использовать крышки, забракованные из-за некачественного нанесения
пасты.Пленка пасты должна быть инертна по отношению к содержимому в банке,
не подвергаться разрушению под действием жиров, рассолов и других консер¬
вируемых продуктов, не придавать содержимому в таре запаха и вкуса.Состав уплотнительных паст, используемых в пищевой промышленности,
должен иметь разрешение на применение органами здравоохранения.Важнейшими коллоидно-химическими показателями латексных уплотни¬
тельных паст являются: содержание сухих веществ, вязкость и её стабильность
при хранении, механическая стабильность.Конкретные требования к коллоидно-химическим показателям уплотни¬
тельных паст существенно зависят от способа нанесения их на крышки и при¬
меняемого оборудования.Наиболее широко используют нанесение латексных паст с помощью сопел
под давлением. Паста наносится на край крышки, при этом диаметр сопла,343
величина давления, скорость подачи пасты устанавливают с учётом требуемо¬
го веса пленки.	яВ зависимости от типа применяемого оборудования обработку крышек при
нанесении на них латексных паст осуществляют со скоростью от 100... 120 до600...700 крышек в минуту. Последующую сушку нанесенной на крышки
пленки осуществляют при температуре 70.. .90°С в течение 4.. .6 минут.Помимо способа нанесения латексных уплотнительных паст на крышки
консервных банок с помощью сопел под давлением известны способы нанесе¬
ния паст методом штампелевания.Столь различное оборудование, применяемое для нанесения на крышки ла¬
тексных уплотнительных паст, приводит к необходимости в широких пределах
варьировать коллоидно-химические свойства паст и прежде всего их вязкость.Регулировку вязкости паст осуществляют подбором соответствующих за¬
густителей и их дозировок, а также изменением значения pH.Для изготовления латексных паст применяют бутадиен-стирольные, бута-
диен-нитрильные и натуральные латексы. В состав паст входят наполнители,
ПАВ, обеспечивающие агрегативную стабильность паст, загустители, обеспе¬
чивающие заданную вязкость, противостарители, антисептики.В качестве примера приводится состав латексной уплотнительной пасты на
основе бутадиен-стирольного латекса (части массы сухого вещества):бутадиен-стирольный латекс типа СКС-50	100;20% раствор йеионогенного ПАВ	5,0;50% дисперсия каолина	100;пигмент	0,1...0,3;40% дисперсия противостарителя	1,0;10% раствор гидроокиси натрия	0,03.. .0,07;бензоат натрия	0,1.. .0,5;10% раствор загустителя	2,0... 10,0.Изготовление паст обычно проводят в две стадии.Первоначально в латекс при перемешивании вводят ПАВ, наполнитель,
противостаритель, пигмент. Полученную композицию вакуумируют при мед¬
ленном перемешивании в течение 8... 10 часов. После этого в композицию
вводят гидроокись натрия, раствор загустителя и антисептик (бензоат натрия)
и перемешивание под вакуумом продолжают ещё в течение 5...8 часов.Для герметизации тары при упаковке жидких и летучих технических про¬
дуктов известно применение латексных композиций, уплотняющее действие
которых основано на их вспенивании.После заливки композиции в желоба крышки под воздействием повышен¬
ной температуры происходит вспенивание композиции. В результате образу¬
ется уплотняющая прокладка пористой структуры, которая уплотняет стык
между тарой и крышкой.Для вспенивания латексных композиций должны применяться порообразо-
ватели с относительно низкой температурой разложения, которая должна быть
ниже температуры желатинирования латексной композиции. В э том случае344
желатинирование и связанное с этим увеличение вязкости композиции не бу¬
дет препятствовать вспениванию композиции, а фиксация структуры пены при
желатинировании будет происходить в условиях, когда процесс вспенивания
будет завершен.В качестве порообразователей возможно применение веществ типа азоди-
карбидамида.Обычно латексная композиция состоит из двух или трех полуфабрикатов,
смешение которых осуществляют непосредственно перед заливкой в желоб
крышки.Если композицию изготавливают из двух полуфабрикатов, то в одном из
них содержится латекс (например, бутадиен-стирольный), ионогенное и неио¬
ногенное ПАВ, дисперсия вулканизующих агентов, регулятор pH, загуститель,
наполнитель, а в другом полуфабрикате - дисперсия порообразователя.В случае, если требуется увеличить сроки хранения полуфабриката на ос¬
нове латекса, из его состава выводят дисперсию вулканизующих агентов. В
этом случае композиция будет состоять из трех полуфабрикатов:•	латекс, ПАВ, загуститель, наполнитель, регуляторрН\•	дисперсия вулканизующих агентов;•	дисперсия порообразователя.Дозировка компонентов латексной композиции зависит от конкретных ус¬
ловий её применения.5.5.6.	Латексно-бетонные и латексно-цементные композицииПрименение латексов в составе бетона позволяет повысить его прочность
при сжатии, растяжении, изгибе. Повышается долговечность эксплуатации
изделий из бетона в условиях резких колебаний температур и многократного
воздействия минусовых температур.Латексно-цементные композиции характеризуются высокой адгезией к ме¬
таллу, бетону, стеклу.Латексно-цементные и латексно-бетонные композиции находят примене¬
ние при следующих строительных работах: наклеивание керамических плиток,
наружная и внутренняя отделочная штукатурка, покрытие полов в промыш¬
ленных и торговых помещениях, ремонт кирпичной кладки, наложение нового
бетона на старый, изготовление бетонных блоков.К латексам, используемым в производстве бетона и в латексно-цементных
композициях, предъявляются следующие требования:•	стабильность по отношению к действию катионов Са++ и А1+++, содержа¬
щихся в цементе;•	механическая стабильность в условиях воздействия значительных сдви¬
говых усилий при перемешивании цементного раствора;•	стабилизаторы и эмульгаторы, содержащиеся в латексе, не должны от¬
рицательно влиять на гидратацию цемента;•	пенообразование при перемешивании должно быть минимальным.345
При изготовлении латексно-цементных и латексно-бетонных композиций
применяют бутадиен-стирольные, бутадиен-стирольные карбоксилатные, на¬
туральные и поливинилацетатные латексы.Свойства латексно-цементных и латексно-бетонных композиций зависят от
соотношения полимер : цемент, вода : цемент, типа цемента, природы полиме¬
ра латекса, качества песка и гравия, применяемых в составе бетона, и латекс-
но-цементных композиций. Отношение содержания полимера латекса к со¬
держанию цемента может составлять от 1 : 10 до 1 : 3 в зависимости от требо¬
ваний, предъявляемых к конечному материалу.В латексно-цементных и латексно-бетонных композициях применяют ста¬
билизующие добавки. Обычно это неионогенные ПАВ, применяют также рас¬
творы казеината аммония или казеината натрия, а в качестве диспергатора -
гексаметафосфат натрия.В отдельных случаях в состав композиций вводят пеногаситель для пре¬
дотвращения образования пузырей, снижающих прочность бетона при сжатии.
В табл. 5.32 приведены некоторые составы латексно-цементных композиций с
применением различных типов латексов.Таблица 5.32Примеры рецептур латексно-цементных композиций (отношение полимер
латекса : цемент - 1:5)чVНаименованиеингредиентовДозировка, части массыНатуральные латексыСинтетические латексыУпаренныйЦентрифу¬гированныйПоливи-нилацетат-ныйКарбоксил¬содержащийбутадиен-стирольныйБутадиен-
стирольный
типа
СКС-65 ГПЛатекс15216720022222225% раствор неио¬
ногенного ПАВ2020——25 (ОП-Ю)10% раствор ка¬
зеината аммония—25——20Портландцемент500500500500500Песок15001500150015001500Вода150125100100120При изготовлении латексно-цементных и латексно-бетонных композиций
обычно применяют следующий порядок введении компонентов: латекс сме¬
шивается со стабилизующими добавками, одновременно готовится смесь це¬
мента, песка и воды для латексно-цементной композиции или смесь цемента,
песка, гравия и воды для бетона. Затем латекс со стабилизующими добавками
смешивается со смесью цемента или смесью цемента, песка, гравия и воды и
тщательно перемешивается. Однако возможно при применении более стабиль¬
ных синтетических латексов изготовление латексно-цементных и латексно¬
бетонных композиций осуществлять в одну стадию.346
5.5.7.	Латексно-битумные композицииРост интенсивности автомобильного движения и возрастающие нагрузки
на дорожные покрытия требуют улучшения их качества.Это достигается добавлением в асфальтобетонные смеси полимеров. По¬
следние могут быть введены в битумы в виде тонко-дисперсной крошки, гра¬
нул, растворов в углеводородах,латексов.Введение полимеров в битум повышает его эластичность и вследствие это¬
го увеличивает его деформируемость при отрицательных температурах, пре¬
дотвращая тем самым образование трещин в дорожных покрытиях. Полимеры
повышают сопротивляемость битумных дорожных покрытий действию удар¬
ных нагрузок и увеличивают их стойкость к истиранию.Наиболее широко при изготовлении латексно-битумных композиций при¬
меняют бутадиен-стирольные латексы. Возможно также применение нату¬
ральных латексов, концентрированных методом упаривания [1, с. 249].Обычно отношение полимера латекса к битуму составляет 1:5.Латексно-битумные композиции могут быть изготовлены путем непосред¬
ственного добавления латекса к битуму, нагретому до 150°С [1, с. 249]. В та¬
ких условиях вода закипает и испаряется, в результате чего остается смесь по¬
лимера латекса и битума. Для предотвращения нежелательного пенообразова¬
ния в систему вводят пеногаситель.Применяют также другой способ введения латекса в битум. Первоначально
латекс вводят в битум при температуре 70°С, затем температуру повышают до
100°С с целью удаления из системы воды. Полученная смесь полимера латекса
и битума смешивается с остальным количеством битума нагретого до 150°С.5.5.8.	Асбестотехнические изделия с применением латексовПри изготовлении асбестового картона, применяемого для изготовления
фрикционных изделий, латексы используются в качестве связующего мине¬
рального волокна - хризотил асбеста.Наряду с фрикционными изделиями изготавливают асболатексную бумагу,
применяемую для различного вида прокладок, характеризующихся высокой
термостойкостью и прочностью.Технологический процесс изготовления асбестового картона и асбобумаги
с применением латексов принципиально не отличается от процесса изготовле¬
ния картона и бумаги из целлюлозного волокна (раздел 5.2.1) и картона из ко¬
жевенного волокна (раздел 5.5.3).Процесс включает в себя введение латекса в суспензию асбестового волок¬
на в роле с последующей отливкой из полученной асболатексной массы по¬
лотна бумаги (или картона), прессованием, сушкой и вулканизацией. В отли¬
чие от проклейки целлюлозного или кожевенного волокна проклейка асбесто¬
вого волокна латексом не требует применения коагулирующих агентов. По¬
следнее обусловлено природой волокон асбеста, содержащих в своём составе
гидроокись магния Mg(OH)2.347
По этой причине при введении латекса в рол с асбестовой суспензией, если
не приняты специальные меры, происходит коагуляция латекса и комкование
рольной массы, исключающие равномерное отложение полимера латекса на
волокне.	*Между тем равномерность осаждения полимера латекса на асбестовом во¬
локне и прочная связь в системе волокно-полимер являются необходимыми
условиями изготовления качественного асбестового картона и асболатексной
бумаги.В работе [14, с. 650] приводятся три возможных способа, обеспечивающих
равномерное осаждение полимера латекса на асбестовом волокне:•	существенное разбавление суспензии волокна и латекса перед их смеше¬
нием в роле;•	добавление к латексу, волокну или к тому и другому защитных агентов;•	применение латекса с положительно заряженными частицами.При разбавлении суспензии волокна до 0,3...0,6% и латекса до 0,5... 1,0%
удается осуществить равномерное осаждение полимера на асбестовом волок¬
не, но при этом происходит значительное снижение производительности обо¬
рудования и увеличение отходов.Возможности увеличения равномерности осаждения полимера латекса на
асбестовом волокне за счёт повышения агрегативной устойчивости латекса
при применении определенных типов ПАВ и увеличения степени насыщенно¬
сти поверхности частиц латекса эмульгатором подтверждены в работах [12,
с. 209; 47...49].Наилучшие результаты были получены при применении сульфанола НП-3,
додецилсульфата натрия, алкилсульфоната натрия. Указанные ПАВ могут
быть использованы как при синтезе латекса, так и при введении их в готовый
латекс перед его применением. В присутствии этих же ПАВ отмечено более
интенсивное адгезионное взаимодействие полимера латекса с волокном.Равномерность отложения полимера латекса на асбестовом волокне зави¬
сит, кроме того, от чистоты асбестового волокна [50, 51], его помола и концен¬
трации в рольной массе, пластичности полимера латекса [51, 52].Установлено, что для каждого типа латекса существуют оптимальные, с
точки зрения технологических свойств, пределы пластичности полимера. Ад¬
гезионное взаимодействие с асбестовым волокном возрастает с увеличением
полярности полимера латекса, а также при применении латексов, модифици¬
рованных смолами (фенолформальдегидной, резорцин-формальдегидной).При изготовлении асбестового картона и бумаги первоначально в России
применялся бутадиеновый латекс ДАБ, полученный эмульсионной полимери¬
зацией бутадиена в присутствии инициатора полимеризации диазоаминобен-
зола. Затем латекс ДАБ был заменен на бутадиен-пипериленовые латексы ма¬
рок ДБП-25, ДБП-50, БДП-60, при синтезе которых в качестве сомономера
бутадиена использовался побочный продукт производства синтетических кау¬
чуков - пиперилен (25, 50, 60%) [51]. В последующие годы наряду с бутадиен-348
пипериленовыми латексами стали применять карбоксилсодержащий бутадиен-
нитрильный латекс СКН-40-1ГП [12, с. 208; 52], а также комбинации бутади-
ен-пипериленового латекса с карбоксилсодержащим бутадиен-нитрильным
латексом БН-ЗОК-2. Сообщалось также [53] о выпуске специального бутадиен-
нитрильного латекса для полной замены бутадиен-пинериленовых латексов
при производстве асбест-технических изделий.Ниже в качестве примера приведены некоторые рецепты асболатексной
рольной массы (части массы сухого вещества):Асбест100,0100,0100,0Сера0,64,012,0Оксид цинка.5,011,044,0Крахмал3,0—6,0Жидкое стекло3,0Латекс ДБП-506,016,040,0Отличительная особенность смешения суспензии асбестового волокна с ла¬
тексным связующим состоит в том, что благодаря способности асбеста адсор¬
бировать большое количество неорганических веществ, ряд ингердиентов, '
обычно добавляемых в латексные композиции, оксид цинка, барит, каолин
могут быть введены в суспензию асбеста до введения латекса.Процесс изготовления асбестолатексной смеси начинается с приготовления
суспензии асбестовых волокон в роле. Затем вводятся наполнители, которые
распеделяются в рольной массе и адсорбируются на поверхности волокон. К
полученной суспензии асбеста при непрерывном перемешивании добавляется
латексная композиция, разбавленная до содержания сухого вещества 2...3%.
Перемешивание в роле продолжают в течение 30...50 минут. Затем рольная
масса передается на оборудование для отливки и формования полотна.Последующие операции включают в себя: прессование, в ходе которого
удаляется основное количество воды; сушку при температуре 80...90°С; до¬
полнительное уплотнение полученного материала на каландре или в прессе.При изготовлении фрикционных изделий вырубленные из асбестового по¬
лотна детали в виде колец, дисков, полосок подвергают вулканизации в прес¬
сах при температуре 170...180°С.349
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 51.	Polymer latices and their applications. Edited by K.O. Calvert, Applied Science Punish¬
ers Ltd, London, 1989, p. 73.2.	Byrne P.S., Pole E.G., P.L. Fitzgerald P.L. Europen rubber j, 1978, v. 160, N 9, p. 10-16, 58.3.	Jahn R.G. Adhesive Age, 1977, v. 20, N 12, p. 35-37.4.	Кузнецов В.Л., Осокина Г.С., Черная В.В. Получение композиции на основе латек¬
сов для первичной обработки ковровых материалов // Каучук и резина. 1981. № 7,
с. 30-34.5.	Blackley D.C. High Polymer Latices, London, Maclaren and Sons Ltd, 1966, v. 2, p. 681-683.6.	Натуральный каучук / Под редакцией Робертса, перевод с англ. М.: Мир, 1990. Ч. 1,
с. 153-154.1: Rubber j, 1966, v. 148, № 12, p. 67-73.8.	Elastomerics, 1982, № 4, p. 77.9.	Schepers E.J., Hinders R.F. Gummi, Asbest, Kunstoffe, 1974, v 32, N 8, p. 518-520.10.	Тихомиров В.Б. Нетканые клееные материалы. М.: Легкая индустрия, 1966.11.	Тихомиров В.Б. Химическая технология производства нетканых материалов М.:
Легкая индустрия, 1971.12.	Еркова Л.Н., Чечик О.С. Латексы Л.: Химия, 1983.13.	Кузнецов В.Л., Штейнберг С.А., Краюшкина Е.И., Трофимович Д.П. Латексы:
Свойства, модификация, ассортимент. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1984.14.	Р.Дж. Нобль Р. Дж. Латекс в технике. Л.: Госхимиздат, 1962.15.	Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Буканов А.М. Общая технология резины. М.: Химия,1978,	с. 527^16.	Oldack R.C., Bloss R.E. Adhesives Age, 1979, v. 22, № 4, p. 38-44.17.	European Rubber j, 1982, v. 164, № 2, p. 44-45.18.	Adhesives Age, 1981, v. 24, № 6, p. 41-43.19.	Matulevich C.M., Snow A.M. Adhesives Age, 1981, v. 24, № 3, p. 40-43.20.	Проспект фирмы БАСФ.21.	Шитов Ф.А. Технология бумаги и картона. М.: Высш. шк., 1978.22.	Кирпичников Н.А., Чумаков Н.С., Корней И.В. Применение латекса ДВХБ-75 для
производства обувного и прокладочного картона / Сб. "Новые синтетические латек¬
сы и теоретические основы латексной технологии". М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим,
1975, с. 475-481.23.	Пряхина Э.А., Тихомиров Г.С., Гонсовская Т.Б. Усовершенствование технологии
производства латекса для влагопрочного картона / Сб. "Применение латексов в на¬
родном хозяйстве". Тез. докл. VII Всесоюзной латексной конф. Секция 3. Воронеж,
1985, с. 52.24.	Мазина Г-Р-, Трофимович Д.П., Грубман Ю.В. Клеи на основе латексов. М.: изд-во
ЦНИИТЭнефтехим, 1984.25.	Воюцкий С.С. Аутогезия и адгезия высокополимеров. М.: Ростехиздат, 1960.26.	Дерягин Б.В. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973.27.	Васин В.Е. Адгезионная прочность. М.: Химия, 1981.28.	Вакула В.Л. Физическая химия адгезии полимеров. М.: Химия, 1984.29.	Адгезия и адгезионные соединения / Под ред. В.Л. Вакулы. М.: Мир, 1988.30.	Кинлок Э. Адгезия и Адгезивы. Наука и технология. М.: Мир, 1991.31.	Кардашов А.А. Полимерные клеи, создание и применение. М.: Химия, 1983.32.	Adhesives Age, 1982, v. 25, № 3, p. 25-29.33.	Ackerman, Adhasion, 1979, v. 23, № 6, p. 172-173.350
34.	Adhesives Age, 1979, v. 22, № 11, p. 22.35.	Кузнецов В.Л., Козакова E.H. Тенденции использования полимерных материалов
для клеевых композиций. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1992.36.	Охрименко И.С., Верхолинцев В.В. Химия и технология пленкообразущих веществ.
Л.: Химия, 1978.37.	Толмачев И.А., Верхоланцев В.В. Новые вододисперсионные краски. Л.: Химия,1979.38.	Достян М.С., Шмурак И.Л., Узина Р.В. Влияние типа латекса на прочность связи
между резинокордными элементами шин. В кн. "Проблемы синтеза, исследования
свойств и переработки латексов". М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1971, с. 267-276.39.	Технология обработки корда из химических волокон / Под ред. Р.В. Узиной. М.:
Химия, 1973.40.	Узина Р.В. Технология обработки шинного корда. М.: Химия, 1986, с. 188.41.	Шмурак И.Л., Сальникова Е.А., Митропольская Р.Н. Основные тенденции в облас¬
ти пропиточных составов для текстильного корда // Каучук и резина. 1999. № 3,
с. 11-15.42.	Монастырская М.С., Т.Н. Швецова Т.Н. Технология полимерных пленочных
материалов и искусственных кож. М.: Легкая индустрия, 1974.43.	Елисеева В.И., Жаркова М.И. Новые пленкообразователи для отделки кож. М.: Лег¬
кая индустрия, 1967.44.	Лебедева Н.М. Свойства антикоррозионного эбонитового покрытия на основе
бутадиенкарбоксилатного латекса // Каучук и резина. 1979. № 7, с. 49-50.45.	Лебедева Н.М. Разработка и исследование латексных эбонитов для покрытий / Сб.
“Получение, модификация и переработка латексов и латексоподобных дисперсий”.
М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1977, с. 93-94,46.	Лабутин АЛ. Новые антикоррозионные материалы на основе жидких каучуков и
латексов. Л.: Госхимиздат, 1972.47.	Матвеичева Н.Н., Полякова И.И., Залесская Н.П. Использование бутадиен-
нитрильного и бутадиен-стирольного латексов в производстве асбо-латексных бу¬
маг. Синтетические латексы и их применение в народном хозяйстве / Материалы VI
Всесоюзной латексной конф. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1982, с. 73-79.48.	Стожкова Е.П. Химия и химическая технология. Сер. "Каучук и Резина". Яро¬
славль: изд-во ЯПИ, 1977, с. 69-72.49.	Еркова Л.Н., Коновалова И.Н. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ) на
адгезионные свойтсва латексов к асбестовому волокну и прочность на разрыв асбе¬
стовой бумаги//ЖПХ, 1978, т. 51, №7, с. 1609-1617.50.	Тараненко И.Т. Синтетические латексы в асбо-технической промышленности /
Кн."Синтез латексов и их применение". Л.: Госкомиздат, 1961, с. 310-317.51.	Попова Е.С., Турусина М.С. Дивинилпипериленовый латекс ДБП в производстве
асбестовых технических изделий // Кн. "Синтез латексов и их применение". Л.: Гос¬
химиздат, 1961, с. 318-331.52.	Стажкова И.П., Засова В. А., Уставщиков Б.Ф. Исследование синтетических латек¬
сов и композиций на их основе в производстве асбестовых изделий // Кн. "Пробле¬
мы технологии переработки латексов и их применение". Труды V Всесоюзной ла¬
тексной конференции. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1978, с. 148-154.53.	Русов А.К. Бутадиен-нитрильный латекс для асбестотехнических изделий. Синте¬
тические латексы, их применение и модифицирование / Тезисы докладов VIII Все¬
союзной научно-технической конф. М.: изд-во ЦНИИТЭнефтехим, 1991, с. 45.351
Д.П. ТрофимовичГЛАВА 6. Техника безопасности и защита окру¬
жающей среды при переработке латексов *
6.1.	Техника безопасности при переработке латексовВ данном разделе рассматриваются только специфические особенности
техники безопасности при переработке латексов и не освещаются общие ме¬
роприятия по технике безопасности промышленных предприятий (исправ¬
ность оборудования, заземление оборудования, ограждение движущихся узлов
оборудования и приводов, хорошая освещенность, система аварийной оста¬
новки производства и т. д.).При производстве изделий из латексов или изделий с их применением одно
из основных требований безопасности состоит в создании условий, при кото¬
рых в воздухе рабочей зоны не будут превышены предельно допустимые кон¬
центрации (ПДК) токсичных веществ, применяемых или образующихся при
переработке латексов.При переработке синтетических латексов в рабочую зону могут выделяться
содержащиеся в латексе остаточные мономеры. Переработка натурального
латекса, заправленного аммиаком, связана с выделением в рабочую зону
аммиака.При 'изготовлении растворов, дисперсии, эмульсий и латексных компози¬
ций в рабочую зону могут выделяться токсичные вещества в виде пыли и газо¬
образных летучих продуктов.Запыленность рабочей зоны происходит также при сухом опудривании из¬
делий.Наконец, в ходе сушки и вулканизации изделий в рабочую зону могут вы¬
деляться токсичные вещества, образующиеся в результате происходящих фи¬
зико-химических процессов.В табл. 6.1 представлены данные ПДК токсичных веществ и воздухе рабо¬
чей зоны, выделяющихся из латексов в процессе их переработки.Таблица 6.1ПДК токсичных веществ в рабочей зоне, выделяющихся из латексовНаименование латексовНаименование токсичного
веществаПДК в рабочей зоне,
мг/м3 [1]Бутадиен-стирольныеСтирол5,0Бутадиен-нитрильныеНитрил акриловой кислоты.0,5Хлоропреновыехлоропрен0,5Акрилатныеметилакрилат20,0этилакрилат25,0бутилакрилат10
Продолжение таблицы 6.1Наименование латексовНаименование токсичного
веществаПДК в рабочей зоне,
мг/м3 [1]Сополимерный латекс бутадиена,
2-метил 5-винилпиридина2-метил 5-винилпиридин2,0Сополимерный латекс бутадиена,
стирола 2-винилпиридина.Стирол5,02-винилпиридин0,5Натуральный (НА), (LA)аммиак20В табл. 6.2 приведены данные ПДК в воздухе рабочей зоны некоторых ин¬
гредиентов латексных композиций.Таблица 6.2ПДК в воздухе рабочей зоны ингредиентов1 латексных композиций [1]Наименование ингредиентаПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3Сера6,0Г ексаметилендиамин1,0Т етраметилтиурамдисульфид0,5Диметилдитиокарбамат цинка0,05Дифенилгуанидин0,5Оксид цинка6,0Оксид магния15,0Кремнефтористый натрий2,5Мел6,0Трехуглерод3,5Двуокись титана10Двуокись кремния (разные модификации)1,0...5,0Тальк10Сернокислый барий6,0Окись железа (Fe^Oj)10,0Трехокись сурьмы1,0Дибутилфталат0,5Диоктилфталат5,0Масло индустриальное5,0Поливиниловый спирт0,5Гидроокись натрия0,5Уксусная кислота5,01 Приводятся вещества, для которых в России утверждены нормативы ПДКВ процессе сушки и вулканизации изделий из латексов и изделий с их при¬
менением в результате распада и превращений ингредиентов вулканизующей
системы, деструкции и структурирования полимера, испарения летучих ве¬
ществ возможно выделение следующих токсичных веществ: сероуглерод, се¬
роводород, формальдегид, двуокись и трехокись серы, окись углерода, летучие
углеводороды, нитрозоамины.353
Данные о ПДК в воздухе рабочей зоны этих веществ представлены в табл. 6.3.«Таблица 6.3ПДК в воздухе рабочей зоны веществ, которые могут выделяться присушке и вулканизации изделий из латексов или с их применениемНаименование химических веществПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3 [1]Сероуглерод1,0Сероводород10,0Двуокись серы10,0Формальдегид0,5Трехокись серы1,0Окись углерода20Углеводороды (Ci ... С10)300Нитрозоамины10,5'N - нитрозодиметиламинПриведенные выше данные (таблицы 6.1...6.3) должны быть учтены при
расчете и проектировании обменной приточно-вытяжной вентиляции произ¬
водственных помещений.При этом следует учитывать, что количество выделяющихся вредных, ток¬
сичных веществ на различных стадиях технологического процесса переработ¬
ки ла?е^сов различно.Остаточные мономеры, содержащиеся в латексах, в основном (90...95%)
выделяются при сушке и вулканизации изделий, хотя относительно незначи¬
тельное их количество может выделяться на стадии приготовления латексных
композиций, с поверхности ванн для макания, при вспенивании латексных
композиций и заливке пены в формы, при нанесении латексных композиций на
подложки.При расчете обменной приточно-вытяжной вентиляции обычно принима¬
ют, что выделение остаточных мономеров, содержащихся в латексе (предель¬
ное количество, указанное в спецификациях), при переработке латексов про¬
исходит полностью.Выделение аммиака происходит1 при изготовлении композиций (L0...15%),
из ванн с латексными композициями (20...25%), при вспенивании композиций
(20...25%), при нанесении латексных композиций на подложки (20-30 %) или
из пленок геля, образовавшегося при макании форм (15...20%). Практически
полностью выделение аммиака завершается при сушке и вулканизации изде¬
лий. При расчете вентиляции принимают, что весь аммиак, содержащийся в
латексах и добавленный при изготовлении композиции, выделяется полно¬
стью. Выделение пыли и газообразных летучих веществ в воздухе производст¬
венного помещения происходит при развеске ингредиентов и их загрузке, при
изготовлении растворов, дисперсии и эмульсий, при введении сыпучих и жид¬1 Данные ориентировочные и зависят от конкретной технологии переработки латекса и
типа оборудования.354
ких ингредиентов непосредственно в латекс, а также при сухом талькировании
изделий. Количество пыли и газообразных летучих веществ, которое может
выделится в рабочую зону, зависит прежде всего от оснащенности производ¬
ства автоматическими системами развески и дозирования ингредиентов, сис¬
темами транспортировки их в ходе технологического процесса, от конструк¬
ции оборудования для талькировании изделий.Количество токсичных веществ, выделяющихся при сушке и вулканизации
изделий, помимо остаточных мономеров (табл. 6.3), зависит от состава латекс¬
ной композиции, технологических параметров сушки и вулканизации, харак¬
теристики применяемого оборудования. Как правило, оборудование на этих
стадиях технологического процесса должно быть оснащено локальной вытяж¬
ной вентиляционной системой, расчет и проектирование которой осуществля¬
ют на базе предварительно полученных экспериментальных данных о количе¬
стве выделяющихся токсичных веществ в расчете на единицу массы обраба¬
тываемого материала.Рабочие латексных производств должны обеспечиваться спецодеждой: ха¬
латами, комбинезонами, а на участках развески ингредиентов и приготовления
латексных композиций резиновыми перчатками, респираторами, защитными
очками.Производства, изготовляющие изделия из латексов или изделий с их при¬
менением, являются относительно пожаро-безопасными, поскольку основные
технологические процессы связаны с применением водных дисперсий полиме¬
ров, водных растворов, эмульсий.Лишь отдельные участки этих производств составляют исключение. К ним
относятся складские помещения готовой продукции, складские помещения
таких ингредиентов, как сера, жирные кислоты, мягчители, пластификаторы,
складские помещения тканей, кожи, волокна, применяемые при изготовлении
ковров, нетканых материалов, картона, бумаги, прорезиненных тканей. В про¬
изводстве маканых изделий повышенной пожароопасностью может быть уча¬
сток макания форм в коагулянт, если последний изготавливается с применени¬
ем органических растворителей. Определенную пожарную опасность пред¬
ставляют технологические операции сушки и вулканизации изделий. Несо¬
блюдение температурных режимов, случайный электропробой при термообра¬
ботке изделий в поле ТВЧ и СВЧ энергий, закатка в рулон неостывших после
вулканизации материалов может быть причиной пожара.Поэтому несмотря на относительную пожаробезопасность производств, пе¬
рерабатывающих латексы, производственные помещения должны быть осна¬
щены автоматической системой пожаротушения и другими средствами пожа¬
ротушения.6.2.	Выбросы в атмосферу при переработке латек¬
сов и методы их очисткиОбменная приточно-вытяжная вентиляция на предприятиях, перерабаты¬
вающих латексы, призвана снизить концентрацию токсичных веществ в воздухе355
рабочей зоны и удалить их из производственных помещений. В результате эти
токсичные вещества в виде газо-воздушной смеси выбрасываются в воздуш¬
ную среду.В табл. 6.4 приведены данные о ПДК в воздухе населенных пунктов ток¬
сичных веществ, которые могут выделяться при переработке латексов.Таблица 6.4ПДК токсичных веществ в воздухе населенных пунктов1 [1]Наименование
токсичного веществапдкМРмаксимальная разовая кон¬
центрация в воздухе насе¬
ленного пункта, мг/м3ПДКсссредне суточная концентра¬
ция в воздухе населенного
пункта мг/м3Стирол0,040,002Хлоропрен0,020,002Сероводород0,008—Сероуглерод0,030,005Двуокись серы0,0030,002Аммиак0,20,04Окись углерода5,03,0Нитрил акриловой кислоты—0,003N - нитрозодимегиламин—0,051 Приводятся^вещества, для которых в России утверждены нормативы ПДКНесмотря на весьма низкие значения ПДК токсичных веществ в воздухе
населенных пунктов, необходимость улавливания и очистки выбросов в атмо¬
сферу должна решаться с учетом конкретных условий данного предприятия,
перерабатывающего латексы.Концентрация токсичных веществ в приземном слое атмосферы в населен¬
ных пунктах зависит не только от содержания токсичных веществ в выбросах,
но и от расхода газо-воздушной смеси, климатических условий в месте нахож¬
дения предприятий, розы ветров, преобладающей скорости ветра, расположе¬
ния предприятия (равнина, пересеченная местность), высоты над уровнем зем¬
ли, с которой производится выброс газо-воздушной смеси, содержащей ток¬
сичные вещества. Наряду с экспериментальными методами определения вред¬
ных веществ в приземном слое атмосферы, предлагается расчетный метод [2]:
^ _ AMFmrrt]Ы~Нгф?£ТЗдесь См - максимальная концентрация в приземном слое, мг/ м3; А - коэффи¬
циент, зависящий от распределения в атмосфере температуры по высоте (для
Москвы А-140У, М - масса вредного вещества, выбрасываемого в единицу
времени, г/с; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседа¬
ния вредных веществ (для газообразных F= 1); Я - высота источника выброса
над уровнем земли, м; г| - безразмерный коэффициент, учитывающий рельеф356
местности (для ровной, слабопересеченной r|=l); V] - расход газо-воздушной
смеси, м3/с, равныйV=^W
1 4 w°’где D - диаметр устья источника выброса, м; W0 - средняя скорость выхода
газо-воздушной смеси, м/с; АТ = Ту - Тв (Тг - температура выбрасываемой га-
зо-воздушной смеси, Гв - средняя температура атмосферного воздуха самого
жаркого месяца); тип - коэффициенты, учитывающие условия выхода газо¬
воздушной смеси из устья источника выброса, которые зависят от численных
параметров/,/,,, VM, V'M :/=1000/е=800GO3, VM =0,65 АУ, ATh2at' Je м м ’ V И ’У'=13^£м ’ Ни рассчитываются по следующим формулам:т=	}=	j= при /<100,0,67+0,1V/+0,34^//1,47m=—f=- при />100;141при fe </< 100, т рассчитывается при/=/,,;
п = 1 при /< 100 и Ум > 2,«=0,532V^-2,13VM+3,13 при/> 100 и 0,5 < VM < 2.Расчет осуществляют для каждого вещества, содержащегося в выбросе га¬
зовоздушной смеси. Результат расчета сопоставляется с данными о ПДК дан¬
ного вещества в приземном слое атмосферы в населенных пунктов.Если газо-воздушная смесь содержит несколько токсичных веществ, со¬
вместное действие которых может быть усилено, выброс газо-воздушной сме¬
си в атмосферу без соответствующей очистки считается возможным, если со¬
блюдается условие:С С	СЫ f ^М, |ПДК, ПДК2 пдк„ “ ’где CMi, Сщ , CMv - концентрации различных вредных веществ в приземномслое атмосферы; ПДКЬ ПДК2, ПДКЛ. - соответствующие предельно допусти¬
мые концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы населенных
пунктов.Если в результате расчета будет установлено, что концентрация токсичных
веществ в приземном слое атмосферы превышает ПДК или не соблюдается
условие уравнения, учитывающего совместные действия нескольких токсич¬
ных веществ, осуществляют очистку выбросов газо-воздушной смеси.357
Наиболее распространенным способом очистки от токсичных веществ вы¬
бросов в воздушную среду являются адсорбционные методы. В качестве ад¬
сорбентов применяют для очистки от окиси углерода воду, от сероводорода и
двуокиси серы - раствор карбоната натрия, от формальдегида - раствор ам¬
миака или раствор уротропина.При использовании в производстве сухого талькирования изделий, удаляе¬
мый вытяжной вентиляцией из рабочей зоны опудривающий материал подле¬
жит осаждению в циклоне.6.3.	Сточные воды при переработке латексов и ме¬
тоды их очисткиТехнологические процессы переработки латексов связаны с образованием
значительного количества сточных вод, сброс которых в водоемы без соответ¬
ствующей очистки недопустим из-за присутствия в них химических веществ в
количествах, существенно превышающих ПДК.При производстве резиновых изделий (пенорезина, маканые изделия, нити,
трубки) наибольшее количество сточных вод образуется при производстве
пенорезины. Загрязнение сточных вод при производстве пенорезины в основ¬
ном происходит при промывке изделий после вулканизации.При производстве маканых изделий основное количество загрязненных
сточных вод образуется при проведение процесса водного синерезиса геля и
при окончательной промывке изделий после вулканизации. Возможным до¬
полнительным источником загрязнения сточных вод при производстве пеноре¬
зины и маканых изделии являются технологические операции, связанные с
чисткой форм, особенно если они ведутся с помощью химических средств.
Загрязнение сточных вод при производстве изделий, получаемых методом экс¬
трузии (нити, трубки), также в основном происходит при промывке, которая
для нитей осуществляется после коагуляции в растворе кислоты, а для трубок
- после выхода их из экструдера в ходе водного синерезиса.Кроме перечисленных выше технологических операций, на которые в ос¬
новном приходится загрязнение сточных вод при производстве пенорезины,
маканых изделий, нитей, трубок, загрязнение сточных вод может быть в ре¬
зультате случайных утечек латекса, латексных композиций, дисперсий, эмуль¬
сий, растворов ингредиентов, масел, применяемых для смазки узлов оборудо¬
вания, а также при мойке оборудования и производственных помещений.Влияние этих случайных и непостоянных источников загрязнения сточных
вод приводят к существенному разбросу как качественных, так и количествен¬
ных показателей состава сточных вод.Значительное количество загрязненных сточных вод образуется при изго¬
товлении с применением латексов картона и бумаги, получаемой при введении
латекса в ролл. Загрязнение сточных вод в этих производствах происходит при
фильтрации и последующем прессовании волокнистой массы, проклеенной
полимером латекса.358
При производстве изделий текстильной промышленности (ковры, нетканые
материалы, пропитка, покрытие и дублирование тканей), в шинном производ¬
стве при пропитке корда, при изготовление красок, адгезивов, покрытий, уп¬
лотнительных паст, латексно-цементных композиций загрязнение сточных вод
происходит в результате утечек латекса, компонентов латексных композиций,
а также при чистке и мойке технологического оборудования и производствен¬
ных помещений.Качественный состав и количественное содержание отдельных веществ в
сточных водах зависит от вида продукции и объема ее производства, состава
латексных композиций, технологических параметров процесса, в т. ч. расхода
воды на операциях, связанных с ее загрязнением, оснащенности предприятия
современным оборудованием и средствами контроля технологических пара¬
метров процесса, общей культурой производства.Несмотря на существенное различие качественного и количественного со¬
става сточных вод при производстве различных видов изделий, изготовляемых
из латексов или с их применением, можно с определенной достоверностью
утверждать, что основными загрязнителями сточных вод являются: латекс,
коагулюм латекса, ПАВ, при наличии в составе латексных композиций оксида
цинка и цинкосодержащих ускорителей - ионы цинка, продукты распада уско¬
рителей, при применении в качестве желатинирующего агента кремнефтори¬
стого натрия - фтор, ионы веществ, применяемых в качестве коагулянтов,
Са ++, N02~, Cl , S04~, А1+++, взвешенные вещества, присутствие которых в
сточных водах связано с попаданием высокодисперсных веществ, в т. ч. кол¬
лоидов, опудривающих материалов, дисперсий ингредиентов.При наличии эмульсий пластификаторов и мягчителей в составе латексных
композиций, в сточных водах могут быть обнаружены углеводороды. Присут¬
ствие последних в сточных водах может быть также связано с попаданием
смазочных масел, применяемых для смазки оборудования. Для оценки хими¬
ческих, физико-химических и санитарно-химических свойств сточных вод
применяет комплекс показателей, методы определения которых изложены в
работах [3...5].Ниже приводится перечень показателей, обычно применяемых для оценки
сточных вод производства изделий из латексов или изделий с их применением:Прозрачность по шкале СнелледасмВид осадкаАморфный, кристаллический, цветЗапахбаллыВзвешенные веществамг/лСодержание сухого веществамг/лПлотностькг/м3Химическая потребность в кислороде,
ХПКмг 02/ лБиохимическая потребность в кислороде,
БПКмг 02/ л359
pHЦинкмг/л *Фтормг/лУглеводородымг/лАзот общиймг/лАзот нитратныймг/лАзот нитритныймг/лСульфатымг/лХлоридымг/лКремниймг/лДля очистки промышленных сточных вод применяют реагентные [6], сорб¬
ционные [7], мембранные [8], электрокоагуляционные [9] методы, как прави¬
ло, с последующей биохимической очисткой.При производстве изделий из латексов или изделий с их применением очи¬
стку сточных вод в основном осуществляют реагентными методами. Эти ме¬
тоды в общем виде состоят из стадии взаимодействия сточных вод с реагента¬
ми и стадии отделения образовавшихся малорастворимых соединений от сточ¬
ной воды.Наиболее распространенным агентом для очистки сточных вод латексных
производив является гидрооксид кальция. После реагентной очистки сточных
вод с помощью гидрооксида кальция содержание вредных примесей в сточных
вод существенно снижается.Однако во многих случаях для сброса сточных вод на сооружение для био¬
логической очистки и тем более в водоемы требуется доочистка.Эффектным способом доочистки является электрокоагуляционный метод.
В основе этого метода лежит процесс анодного растворения металла под дей¬
ствием проходящего через жидкость электрического тока. Перешедшие в воду
катионы металла гидролизуются с образованием гидрооксидов, которые и
служат активными коагуляторами. Доочистка может быть осуществлена до¬
полнительным введением реагентов в осветленные сточные воды после первой
стадии очистки с помощью Са(ОН)2. На рис. 6.1 в качестве примера приведена
схема очистки сточных вод при производстве пенорезины, разработанная
Вольским филиалом ГОСНИИОХТ [10]. В схему внесены некоторые дополни¬
тельные непринципиальные изменения.Сточная вода, характеристика которой представлена в табл. 6.5, насосом 1
подается в смеситель 4, снабженный мешалкой и подъемной сеткой 5. В сме¬
ситель 4 насосом 3 из емкости 2 дозируется 10%-ный раствор гидрооксида
кальция. Расход Са(ОН)2 составляет примерно 0,2 м3 на 1 м3 сточных вод. Пе¬
ремешивание сточной воды с гидрооксидом кальция ведут в течение 20...30
минут до достижения pH = 12... 12,5. Образовавшийся коагулюм удаляется
подъемной сеткой. Из смесителя 4 сточная вода, освобожденная от коагулюма,
насосом 6 подается в смеситель 9, куда насосом 8 из емкости 7 дозируется360
(желатинирующий агент Na2SiF6): 1, 3, 6, 8, 14, 17, 19 - насосы; 2 - смеситель для 10%
раствора Са(ОН)2; 4 - смеситель; 5 - сетка для удаления каогулюма; 7 - смеситель для
0,1% раствора полиакриламида; 9 - смеситель потоков; 10 - отстойник; 11 - сборник
воды первой стадии очистки; 12 - мерник; 13 - смеситель для 20% раствора A^SO^;
15 - смеситель; 16 - промежуточная емкость; 18 - фильтр0,1%-ный раствор полиакриламида, выполняющего роль флокулянта. Расход
раствора полиакриламида составляет примерно 1 л на 1 м сточной воды. За¬
тем сточная вода поступает в отстойник 10, где отстаивается в течение 10...30
минут. Осадок из отстойника как правило подлежит захоронения. Осветлен¬
ные сточные воды поступают в сборник 11, где корректируется pH дозировкой
серной кислоты из мерника 12. pH сточной воды после корректировки состав¬
ляет 7,5...8.Таблица 6.5Показатели сточных вод при производстве пенорезины (желатинирую¬
щий агент Na2, SiF6)Наименование показателейИсходные значения
показателейПоказатели после
первой стадии очистки
реагентом Са(ОН)2МутностьСильнаяСлабаяПрозрачность по шкале Снелленда, см215Химическая потребность в кислоро¬
де (ХПК), мг 02/л880... 1430360...560Полная биологическая потребность в
кислороде (BnKN), мг 02/л330...350187...292БПКмХПК0,38...0,250,52361
Продолжение таблицы 6.5Наименование показателейИсходные значения
показателейПоказатели после
первой стадии очистки
реагентом Са(ОН)2Содержание сухого вещества, мг/л25002150Взвешенные вещества, мг/л30812pH7,1...7,6гIj-JЧ/i0°ОЦинк, мг/л52...2522,5...3,0Фтор, мг/л316...9001Оог*Кальций, мг/л—500Кремний, мг/л197общий азот, мг/л546376азот нитритный, мг/лотсутствуетотсутствуетазот нитратный, мг/л31...4431...35Хлориды, мг/л95...174111Сульфаты, мг/л195164На этом завершается первая стадии очистки сточных вод. Показатели сточ¬
ной воды после первой стадии очистки представлены в табл. 6.5 Из данных
таблицы следует, что очистка сточных вод производства пенорезины реагент-
ным методом с помощью Са(ОН)2 позволяет очистить сточные воды от цинка
на 94...95 % (остаточное содержание цинка 3 мг/ л), а от - фтора на 95...97 %
(остаточное содержание фтора 7... 10 мг/ л). Существенно снижается потреб¬
ность в кислороде (ХПК) с 880... 1430 мг 02/л до 360...560 мг 02/л. Однако в
воде после первой стадии очистки присутствует значительное количество
кальция.Тем не менее сточная вода после первой стадии очистки может быть сбро¬
шена на типовые сооружения биологической очистки1.Возможность сброса сточных вод после первой стадии очистки на биоло-БПКд,гическую очистку косвенно подтверждается тем, что отношение	послепервой стадии очистки больше 0,5 [1, с.259])Вместе с тем, возможна более глубокая очистка стоков и в первую очередь
для дополнительного снижения фтора в сточных водах.В этом случае осветленная сточная вода из отстойника 10 предается в сме¬
ситель 15, куда насосом 14 из емкости 13 дозируется 20%-ный раствор сульфа¬
та алюминия, а из емкости 7 насосом 8 дозируется 0,1%-ный раствор полиак¬
риламида. Расход сульфата алюминия составляет примерно 35 л на 1 м3 сточ¬
ной воды, а раствора полиакриламида - примерно 1 л на 1 м3 сточной воды.После перемешивания в течение 20...30 минут смесь передается в проме-1 Существующие методы биологической очистки сточных вод подробно описаны в
литературе [11, 12] ив настоящем разделе не рассматриваются362
жуточную емкость 16, откуда периодически насосом 17 подается на фильтр 18.
Фильтр представляет собой металлическую колонну, заполненную слоями ан¬
трацита и керамзита. После 12...20 часов фильтрации осуществляют регенера¬
цию фильтра путем водо-воздушной промывки с помощью насоса 19. В резуль¬
тате доочистки содержание фтора в сточной воде снижается до 1... 1,5 мг/л.Приведенная выше технологическая схема очистки сточных вод при произ¬
водстве пенорезины в принципе может быть использована и на других произ¬
водствах, перерабатывающих латексы.Однако применяемые реагенты и их расходные нормы, а также другие па¬
раметры процесса очистки могут существенно отличаться.6.4.	Отходы латексных производств и их перера¬
боткаПереработка отходов производства необходима не только с точки зрения
экономики, но и позволяет решить важные экологические проблемы. 'Ниже будут рассмотрены способы переработки отходов производства ре¬
зиновых изделий из латексов, а также приведены данные о возможных спосо¬
бах переработки некоторых отходов производства изделий, изготовленных с
применением латексов (производство ковров, нетканых материалов, прорези¬
ненных тканей, бумаги, картона, искусственный и облагороженной кожи).В производстве резиновых изделий из латексов (пенорезина, маканые изде¬
лия, нити, трубки) существует два вида отходов: вулканизованные и невулка-
низованные.К вулканизованным отходам относятся выпрессовки при изготовлении
формовых изделий из пенорезины, обрезки изделий, бракованные вулканизо¬
ванные изделия, остатки вулканизованных изделий после их испытания.Невулканизованные отходы представляют собой коагулюм, пленки, обра¬
зовавшиеся в емкостях для хранения латекса, в емкостях для изготовления,
вызревания и хранение латексных композиций, коагулюм и пленки в ваннах
для макания, зажелатинированная, но невулканизованная пена, бракованный
гель при получении маканых изделий, нитей, трубок, коагулюм при ликвида¬
ции утечек латекса и латексных композиций и, наконец, коагулюм, удаленный
из сточных вод в процессе их очистки.Вулканизованные отходы при производстве резиновых изделий из латексов
составляют около 80 % общего количества отходов, хотя на отдельных пред¬
приятиях соотношение вулканизованных и невулканизованных отходов может
быть иным.Образующиеся отходы латексных производств наиболее рационально ис¬
пользовать в этом же производстве. В этом случае отсутствовали бы сложно¬
сти и расходы, связанные с перевозкой отходов на другие предприятия, в сфе¬
ру переработки можно было бы вернуть дорогостоящее сырье (отходы латекс¬
ных производств состоят как правило на 85...95% из каучука) и тем самым
сделать шаг к созданию безотходного производства.363
Учитывая, что основную массу отходов производства резиновых изделии
из латексов составляют вулканизованные отходы, большинство работ в про¬
мышленности было направлено на переработку этого вида отходов.Переработка вулканизованных отходов может быть осуществлена двумя
способами. Один из них состоит в превращении вулканизованных отходов вкрошку с последующим использованием ее в качестве добавок в резиновые
смеси при производстве резиновых изделий, изготовляемых обычными техно¬
логическими приемами резинового производства.Этот способ переработки отходов латексного производства рационально
использовать в тех случаях, когда на предприятии наряду с производством
изделий из латексов существует производство резиновых изделий из каучуков.
Для изготовления крошки могут быть использованы рифайнер вальцы, диско¬
вые и роторные мельницы, молотковые дробилки, оборудование, работающее
на принципе скоростного реза [13... 15]. Оборудование для измельчения отхо¬
дов агрегируют с ситами для отсева тонких фракций. В качестве добавок к
резиновым смесям используют крошку с размером частиц не более 0,5 мм.Второй способ переработки отходов основан на превращении отходов в
водную дисперсию, которая затем может быть использована в качестве доба¬
вок в латексные композиции.Хотя способ превращения каучука и вулканизованных резин в водные дис¬
персии был описан еще в 30-е годы двадцатого столетия [16, 17], практическое
применение в России этот способ получил развитие в начале 60-х годов в ре¬
зультате вЪщолнения работ, направленных на переработку отходов производ¬
ства шин и регенерации резин [18...20]. Позднее этот способ был использован
для переработки отходов производства резиновых изделий из латексов.Процесс получения водной дисперсии вулканизованных отходов состоит в
интенсивном механическом диспергировании в отходах жирных или смоляных
кислот с последующим их омылением раствором щелочи. При определенных
дозировках жирных и смоляных кислот и их омылении происходит обращение
фаз и первоначально образовавшаяся дисперсия раствора мыл в полимере пре¬
вращается в дисперсию полимера в водной фазе.Для осуществления этого процесса наиболее эффективно применение сме¬
сителей шнекового типа, которые позволяют по мере перемещения шнеком
обрабатываемых отходов осуществлять пластикацию полимера и последова¬
тельно вводить в него жирные или смоляные кислоты, раствор щелочи и на
последнем этапе воду для разбавления полученной дисперсии до требуемой
концентрации.Принципиальная технологическая схема изготовления водной дисперсии
вулканизованных отходов производства резиновых изделий из латексов пред¬
ставлена на рис. 6.2, а на рис. 6.3 показана фотография общего вида шнекового
смесителя.Шнековый смеситель состоит из корпуса, представляющего собой набор
семи унифицированных секций, двух шнеков и станины. Передача крутящего
момента от электродвигателя на шнеки осуществляется через редуктор. Сек-
Рис. 6.2. Технологическая схема процесса изготовления дисперсий из вулканизирован¬
ных отходовции корпуса имеют внутреннюю рабо-1чую полость, выполненную в форме
восьмерки.Охлаждение корпуса производится
водой за счет ее подачи в каналы, про-
!	ходящие вдоль рабочих полостей.„	В шнековом смесителе (рис. 6.2)||	имеется зона пластикации 1, куда no¬li	дается крошка вулканизованных отхо-•:	дов, зона подачи жирной или смоляной1!	кислоты 2, зоны подачи раствора ще¬лочи и эмульгирования 3...5 и зона 6,
куда подается вода для разбавления дисперсии. Основным рабочим органом
шнекового смесителя являются шнеки, фотография которых представлена на
(	рис. 6.4.В шнековый смеситель вулканизованные отходы подаются в виде предва¬
рительно изготовленной крошки, размер частиц которой не должен превышать
6 мм, а влажность не должна быть более 5%. Для изготовления дисперсииРис. 6.3. Фотография общего вида шне¬
кового смесителяРис. 6.4. Фотография шнеков смесителя365
вулканизованных отходов производства резиновых изделий из латекса приме¬
няют рецепт (части массы):■акрошка	100;жирная кислота	5...7;10% раствор гидроокиси калия	28...30;вода	70...90.Крошка может быть получена дроблением отходов производства пенорези¬
ны или может представлять собой смесь отходов производства пенорезины и
маканых изделий или пенорезины и нитей, взятых в соотношениях 3:1...2:1.Отходы пенорезины могут содержать полимеры бутадиен-стирольного и
натурального латекса в любых соотношениях, а отходы маканых изделий
должны содержать полимер натурального латекса.Возможность применения для изготовления дисперсий отходов производ¬
ства маканых изделий, изготовляемых на других латексах, в принципе не ис¬
ключается, но требуется разработка специального рецепта для изготовления
дисперсии.Обязательным условием стабильной работы шнекового смесителя и полу¬
чения стабильных показателей водной дисперсии является надежное дозиро¬
вание в соответствии с рецептом крошки, жирной кислоты, растворов щелочи
и воды, а также охлаждение корпуса смесителя, которое исключило бы повы¬
шение температуры обрабатываемого материала выше 50...60°С.гГбяученная на шнековом смесители дисперсия характеризуется следую¬щими показателями:содержание сухого вещества, %	46...49;pH	10,5...11,5;средний размер частиц, мкм	2,0-3,5;поверхностное натяжение, мН/м	36-37;вязкость по воронке ВЗ-7, с	35-45;устойчивость к разведению 1:10 водой	устойчивая.При необходимости снижения вязкости дисперсии ее разбавляют водой в
отдельной емкости.Полученную дисперсию применяют в качестве добавки в латексных компо¬
зициях для изготовления пенорезины (глава 4, раздел 4.1.3.1, табл. 4.4). Она
может быть использована в композициях на основе бутадиен-стирольного и
натуральною латексов и их композиций в любых соотношениях. Дисперсию
вводят в дозировках до 10 частей массы на 100 частей массы полимера латекса
без ухудшении свойств пенорезины.Приведенные выше данные касались изготовления и применения дисперсий
из вулканизованных отходов. Применение для этих же целей невулканизован-
ных отходов связано с решением проблемы получения из этих отходов крошки.
Из-за специфических пласто-эластических свойств невулканизованных отходов
их дробление с помощью вальцев, молотковых дробилок оказалось невозмож¬
ным. Измельчение невулканизованных отходов может быть осуществлено на
оборудовании, [14, 15] работающим на принципе скоростного реза.
Схема рабочего узла оборудо¬
вания, работающего на принципе
скоростного реза, представлена
на рис. 6.5.Невулканизованные отходы,
представляющие собой бесфор¬
менные куски коагулюма, слип¬
шиеся пленки, бесформенные
куски зажелатинированной ла¬
тексной пены, предварительно
разрезают с помощью дисковых
или пневматических пластинча¬
тых ножей на куски размером до
50 х 50 мм и затем загружают в
загрузочную воронку измельчи¬
теля скоростного реза.Куски отходов захватываются
вращающимися ножами ротора.Попадая в зазор между вращаю¬
щимися ножами ротора и непод¬
вижными ножами статора, отходы
измельчаются в крошку. Ножи ротора и статора имеют специальную заточку.Под действием центробежной силы, возникающей при вращении ротора,
крошка удаляется из камеры измельчителя через установленные в корпусе
профилирующие решетки. Размер ячеек профилирующих решеток подбирают
таким образом, чтобы средний размер частиц крошки не превышал 6...7 мм.
Для предотвращения слипания крошки корпус измельчителя охлаждают. По¬
сле дробления крошку просевают и сушат.Последующие технологические операции, связанные с изготовлением дис¬
персий из невулканизованных отходов, не отличаются от технологических
операций при изготовлении дисперсий из вулканизованных отходов. Тем не
менее при изготовлении дисперсии признано целесообразным применять
смесь вулканизованных и невулканизованных отходов в соотношениях
4:1 ...2:1. Полученные при этих соотношениях отходов дисперсии применяют в
композициях для изготовления пенорезины. Также как при применении дис¬
персий из вулканизованных отходов, дисперсии из смеси вулканизованных и
невулканизованных отходов применяют в латексных композициях для изго¬
товления пенорезины в дозировках до 10 частей массы на 100 частей массы
полимера латекса.Таким образом, предприятия, на которых осуществлено производство пе¬
норезины, практически полностью могут вернуть в основное производство
образующиеся в этом производстве отходы, а в зависимости от объема произ¬
водства пенорезины и наличия на этом же предприятии производства маканых
изделий или нитей частично переработать отходы и этих производств.скоростного реза: 1 - ротор; 2 - ножи ротора;
3 - ножи статора367
При изготовлении с применением латексов ковров, нетканых материалов,
прорезиненных тканей, бумаги, картона, адгезивов невулканизованные отходы
в виде коагулюма и пленок, также как при производстве резиновых изделий из
латексов, образуются при хранении латекса, изготовлении и хранении латекс¬
ных композиций, в ваннах с латексными композициями, на узлах оборудова¬
ния контактирующего с латексными композициями (валки для нанесения по¬
крытий, отжимные валки, профилирующие ножи). Этот вид отходов в прин¬
ципе может быть переработан в водные дисперсии. Однако рецептура для из¬
готовления этих дисперсий, учитывая разнообразие применяемых латексов и
используемых рецептур латексных композиций, должна разрабатываться ин¬
дивидуально для каждого конкретного производства. Должны быть так же ре¬
шены вопросы наиболее рационального использования этих дисперсий.Поэтому способ переработки невулканизованных отходов при производст¬
ве ковров, нетканых материалов, прорезиненных тканей, картона, бумаги, ад¬
гезивов, латексных красок путем перевода отходов в водные дисперсии следу¬
ет рассматривать как возможный, по требующий соответствующей серьезной
проработки.Что же касается отходов, образующихся после нанесения аппретирующих
составов на ковры, пропитки и покрытия тканей, введения латексных компо¬
зиций в волокно, то способы переработки этих отходов связаны со спецификой
соответствующих производств и в данном разделе не рассматриваются.\368
ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 61.	Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. Справоч¬
ник-пособие для выбора и гигиенической оценки методов обезвреживания про¬
мышленных отходов. JL: Химия, 1975.2.	Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содер¬
жащихся в выбросах предприятий. ОДН-86 Госкомгидромет. Л.: Госгидрометеоиз-
дат, 1987.3.	Новиков Ю.В. Методы определения качества воды в водоемах. М.: Медицина, 1990.4.	Лурье Ю.Н. Аналитическая химия сточных вод. М.: Химия, 1984.5.	Рекомендации по методам производства анализов на сооружениях биологической
очистки промышленных сточных вод. М.: Стройиздат, 1970.6.	Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977.7.	Проскуряков В.А., Л.И. Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической
промышленности. Л.: Химия, 1977.8.	Воробьев Н.И. Обзор. Очистка сточных вод и утилизация фосфорных шламов в
производстве фосфорных удобрений. М.: НИИТЭХИМ, 1987, серия "Охрана окру¬
жающей среды1'.	'9.	Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных
выбросов. Харьков: Высш. шк., 1983, с. 144.10.	Изучение очистки реальных стоков Калининского завода РТИ. Отчет по договору
65-193-90, Вольск, Вольский филиал ГСНИИОХТ, 1990.11.	Очистка производственных сточных вод / Под ред. Ю.И. Турского, Л.: Химия, 1967,
с. 281-327.12.	Корелин Я.А., Жуков Д.Д., Денисов М.А. Очистка и использование сточных вод.
М.: Стройиздат, 1970, с. 60-75.13.	Соловьев Е.М., Н.Д. Захаров Н.Д. Переработки и использование отходов шинного
производства. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1983, с. 17-19, с. 32-34.14.	Соловьев Е.М., Захаркин О.А., Захаров Н.Д. Получение порошкообразных каучуков
методом механического измельчения // Производство шин, РТИ и АТИ, 1973,
№ 3, с. 7.15.	Борисов Е.М., Соловьев Е.М., Захаров Н.Д. Получение тонкодисперсного порошка
резин при положительных температурах // Каучук и резина. 1977. № 10, с. 32.16.	Догадкин Б.А. Теоретические вопросы получения водной дисперсии каучука //
Колл. Ж. 1935. Т. 1, № 5, с. 499.17.	Нобль Р.Дж. Латекс в технике. Л.: Госхимиздат, 1962, с. 143-154.18.	Зачесова Г.Н., Догадкин Б.А., Шохин И.А. Регенерация резины методом дисперги¬
рования // Каучук и резина. 1961. № 12, с. 15.19.	Зачесова Г.Н. Искусственные водные дисперсии каучука и каучукоподобных
полимеров // Каучук и резина. 1966. № 8, с. 19.20.	А.с. СССР 515763. Водная дисперсия резины // Бюлл. изобретений. 1976. № 20.369
ОглавлениеГЛАВА I.ГЛАВА 2.Г41АВА 3.' хГЛАВА 4.Введение	4B.Л.	Кузнецов
Д.П. ТрофимовичЛАТЕКСЫ	91.1	Свойства латексов	101.2	Ассортимент и показатели свойств товарных латексов.	30
Литература к главе I	48Л.П. Густова Д.П. ТрофимовичЛАТЕКСНЫЕ КОМПОЗИЦИИ	492.1	Ингредиенты латексных композиций	492.2	Растворы, эмульсии, дисперсии ингредиентов ла-	65
тексных композиций2.3	Изготовление латексных композиций	73
Литература к главе 2	77Е.А. Горелик, Ю.В. Грубман, Г.Р.Мазина,Б.А.Майзелис, Д.П. Трофимович, В.В. Черная,C.А.	ШтейнбергФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНО¬
ЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ
ЛАТЕКСОВ	783.1	Пленкообразование при испарении влаги из тонкого 78
слоя латекса3.2	Гелеобразование при желатинировании, ионном	85
(коагулянтном) отложении и термосенсибилизации
латексов3.3	Синерезис	1143.4	Сушка	1223.5	Вулканизация	1283.6	Пенообразование латексов и свойства латексных пен 136
Литература к главе 3	157Б.А. Майзелис, М.С.Силонова,Д.П. Трофимович,В.В. ЧернаяПРОИЗВОДСТВО РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ из
ЛАТЕКСОВ	1624.1	Пенорезина	1624.1.1	Свойства пенорезины как конструкционного материала. 1624.1.2	Конструкция изделий из пенорезины	1734.1.3	Технология изготовления изделий из пенорезины 176370
4.2 Маканые изделия	2074.2.1	Производство маканых изделий способом ионного	210
(коагулянтного) отложения4.2.2	Производство маканых изделий из термосенсибиль-	245
ных латексных композиций4.2.3	Производство маканых изделий методом прямого,	248
многократного макания форм в латексные компози¬
ции без применения коагулянтов4.3	Изделия, получаемые экструзией латексных компо-	253
зиций4.3.1	Латексные нити	2534.3.2	Латексные трубки	258
Литература к главе 4	261Е.А. Горелик, Г.Р. Мазина
Б.А. Майзелис, Д.П. Трофимович
ГЛАВА 5.	ПРОИЗВОДСТВО МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙС ПРИМЕНЕНИЕМ ЛАТЕКСОВ	2645.1	Изделия текстильной промышленности	2645.1.1	Ковры	2645.1.2	Нетканые клееные материалы	2725.1.3	Пропитка, покрытие, дублирование тканей	2845.2	Латексы в производстве бумаги и картона	2945.2.1	Производство бумаги и картона при введении латек-	296
са в суспензию волокна5.2.2	Пропитка бумажного полотна (насыщение)	2985.2.3	Покрытие бумаги	3005.3	Адгезивы (клеи) на основе латексов	3045.3.1	Общие сведения о латексных адгезивах	3055.3.2	Области применения и составы латексных адгезивов	3095.4	Латексные краски	3185.5	Прочие применения латексов	3265.5.1	Пропитка шинного корда	3265.5.2	Производство изделий из прорезиненного волокна	3305.5.3	Латексы в кожевенной промышленности	3355.5.4	Антикоррозионные, защитные покрытия металла	3405.5.5	Уплотнительные латексные пасты	3435.5.6	Латексно-бетонные и латексно-цементные композиции	3455.5.7	Латексно-битумные композиции	3475.5.8	Асбестотехнические изделия с применением латексов	347
Литература к главе 5	350Д.П. ТрофимовичГЛАВА 6.	ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ЗАЩИТА ОК-	352РУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ
ЛАТЕКСОВ371
Дмитрий Петрович Трофимович
Валентин Аркадьевич БерестневТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЛАТЕКСОВРедактор В.И. Слепов
Технические редакторы Л.А. Шапошникова, О.В. Богородова
Корректор О.А. Васильева4 '■VЛицензия на издательскую деятельность: ИД № 00404 от 05.11.1999 г.
Лицензия на полиграфическую деятельность: ПД № 1-0083 от 06.07.2001 г.
Подписано в печать 18.07.2003 г. Формат 60x88 1/16.Изд. л. 23,5. Уел. печ. л. 34,1. Тираж 1000 экз. Заказ № 217.Отпечатано в типографии
ООО Издательство “Научтехлитиздат”
107086, г. Москва, Колодезный пер., 14, офис 602
тел.: (095) 269-00-04