Полиуретаны в производстве обуви Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 675

Л. Л. Никитина, Г. И. Гарипова, О. Е. Гаврилова

ПОЛИУРЕТАНЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ ОБУВИ

Ключевые слова: полиуретан, обувь, клей.

Полиуретан - широко используемый полимерный материал в производстве обуви. В статье рассматривается область его применения в производстве обуви и особенности подбора состава полиуретановых композиций.

Keywords: a polyurethane, footwear, glue.

Polyurethane - widely used polymeric material in footwear manufacture. In article the area of its application in footwear manufacture is considered and features of selection of structure compositions of polyurethane.

Полиуретаны (ПУ) представляю собой звенья макромолекул полиуретановых смол, связанные между собой уретановой группой. По своему строению они близки к полиэфирам и полиамидам. Основными исходными продуктами для получения полиуретана служат поли- и диизоцианаты и высокомолекулярные вещества с гидроксильными и эфирными группами. В зависимости от исходного сырья полиуретаны бывают термопластичные и термореактивные, причем как твердые, так и мягкие, эластичные. Многообразие применения полиуретанов обусловлено возможностью производства различных исходных смесей. Подбор состава полиуретановых композиций зависит от области их применения и требований, предъявляемым к изделиям из них.

В производстве обуви полиуретан находит применение для деталей обуви (подошв, набоек), а также используется в качестве покрытия искусственных, синтетических и лаковых кож, в качестве крепителя при клеевом методе крепления и т.д.

Пористый полиэфируретан (ПЭУ) (торговое название «Поролон») применяется для утепляющих прокладок. Из монолитного ПЭУ материала изготавливают износостойкие набойки для обуви. Полиуретановые лаки УР-5112, НЦУ-573 изготавливаются на основе раствора ПЭУ в смеси органических растворителей, содержащих отвердитель.

Полиуретановые клея - универсальные, используемые для основного крепления, способны склеивать материалы различной природы. Полиуретановые обувные клеи состоят из раствора уретанового эластомера и отвердителя - полиизоционата (как правило, марки Б). Уретановые эластомеры синтезируют из сложных полиэфиров СКУ-6, СКУ-8, УК-1, Десмоколл 400, Эластостик 2006Т и т.д. Известны следующие марки полиуретановых клеев ВИТУР-РК-021ОМ, УК-Б-2, Десмоколл, И-900 и др.

На детали верха обуви используются уретанискожи - искусственные кожи на тканевой или трикотажной основе с полиуретановым покрытием, которые имеют ряд преимуществ перед материалами с поливинилхлоридным и каучуковым покрытиями: не содержит пластификаторов, их можно мыть и даже подвергать химической чистке, обладают высокой прочностью и сопротивлением истиранию, имеют морозостойкое до температуры -40 оС и теплостойкое до температуры 160 оС покрытие, высокую адгезию к ткани основы и паропроницаемость до 3 мг/(см2-ч), небольшую толщину, придающую им большую мягкость и эластичность. Синтетические кожи имеют покрытие со связанными порами, полученное из полиуретанов, обладающих небольшой гидрофильностью и обеспечивающих сравнительно высокую паропронницаемость до 5 мг/(см2-ч).

В качестве покрытия лицевой поверхности лаковой кожи используется полиуретановый лак. Исходным материалом для получения служит полиизоционат (Десмодур, Десмофен) и многофункциональный спирт. [1, 2]

Наиболее подробно остановимся на формованных полиуретановых подошвах. При изготовлении формованных полиуретановых подошв используют гидроксилсодержащие компоненты или жидкие каучуки. В качестве гидроксилсодержащего компонента наиболее часто применяют простые и сложные полиэфиры. Из простых полиэфиров наиболее часто применяют полиэтиленгликоль, полиоксипропиленгликоль и полифурит, представляющие собой жидкости с молекулярной массой 400 - 1500, из сложных полиэфиров -

полиэтиленгликольадипинат, поликапролактон, полиэтиленбутиленгликольадипинат и др. -воскообразные и кристаллические вещества с молекулярной массой до 3000. При получении полиуретана гидроксилсодержащие компоненты реагируют с изоцианатами. В смесь также вводят поверхностно-активные вещества и прорегуляторы. Композиции на основе сложных полиэфиров перерабатывают при температуре 40 - 60оС, из простых полиэфиров - при температуре 20 - 22оС. Композиции на основе сложных полиэфиров обеспечивают высокую прочность и сопротивление истиранию. В основном их применяют для литья низа на верх затянутой обуви. Композиции на основе простых полиэфиров обеспечивают высокую гидролитическую устойчивость при меньшей прочности и сопротивлению истиранию и используются для литья подошв.

Основными производителями полиуретановых композиций и систем (под «системой» подразумевается полный комплект полиуретановых компонентов и технология по их изготовлению смеси и конечного продукта) для изготовления подошв являются Bayer Material Science AG (Германия), Elasiogran Polyurethan Gmbh-EPU дочернее предприятие BASF AG (Германия) и ICI (Великобритания), Dow Chemicol Co (США), Huntsman-NMG (США). Российские производители в основном работают с первыми двумя. Чаще всего используются системные литьевые полиуретаны Bayflex 900, ТТ, Т, S. Для прямого литья применяют композиции Bayflex Т и Bayflex S. Система Bayflex Т позволяет изготавливать очень легкие подошвы, легче резиновых на 40%. Для переработки могут быть использованы обычные литьевые машины или установки для прямого формования.

Модификация - Bayflex ТТ - обладает рядом дополнительных достоинств: она позволяет изготавливать полиуретан, имитирующий натуральный каучук, и «прозрачные» с видимыми элементами конструкций подошвы самых неожиданных конфигураций. Высокими показателями свойств обладают полиуретаны на основе Bayflex S. Bayflex 50 SP обеспечивает морозостойкость до -25 °С, a Bayflex 50TR - до -50 °С. Кроме микропористых Bayer Material Science AG выпускает также и термопластичные полиуретаны (ТПУ) - Desmopan, которые позволяют получить подошвы повышенной прочности. [3]

Основной торговой маркой Elastogran Polyurethan Gmbh-EPU является Elastopan S. Компания также выпускает ТПУ под маркой Elastollan. Некоторые ПУ из ряда Elastopan S используются для литья морозостойких ходовых слоев подошв. Литьевые композиции пригодны как для литья подошв, так и для прямого литья. Материалы на основе Elastollan отличаются высокой прочностью, в том числе при действии ударных нагрузок, износостойкостью, устойчивостью к нефтепродуктам. Системы Elastopan S и ТПУ Elastollan применяются для изготовления подошв различных типов обуви: специальной и для силовых структур, летней и домашней, спортивной и повседневной, эксплуатирующейся в широком диапазоне температур от -30 до+50°С.

Системы Voralast компании Dow Chemicol предлагаются двух типов, технология производства которых основана на применении простых или сложных полиэфиров, которые представлены на российском рынке: Voralast GF - системы низкой плотности для производства сандалий и домашней обуви; Voralast GT - для защитной обуви; Voralast GS -для спортивной обуви; Voralast GL - для обуви для активного отдыха; Voralast GB - для офисной обуви. [3]

Компанией «Huntsman-NMG» для изготовления подошв предлагаются ПУ системы Extra и Norma, ТПУ Avalon. ПУ системы Extra -трехкомпонентные системы на основе сложных полиэфиров, выпускаемые под различными марками. Марки Е 55605, Е 55400 и Е

56102 применяются для производства однослойных подошв повседневной, специальной и спортивной обуви, марки Е 44339, Е 16305 - для производства двухслойных подошв специальной, спортивной, детской и модельной обуви. ПУ системы Norma являются также трехкомпонентными системами на основе сложных полиэфиров, применяются для производства низа обуви и отдельных подошв литьевым методом. Производятся двух марок: N 46412 - для изготовления подошв повышенной эластичности в модельной, детской и некоторых видах специальной обуви, N 47413 - стандартная система для производства подошв домашней и модельной обуви. ТПУ Avalon производится нескольких типов: Avalon 65AE применяется для изготовления наружного слоя подошв спортивной, повседневной, модельной и специальной обуви; Avalon 75AE - для изготовления подошв и деталей для спортивной, повседневной, модельной и детской обуви; Avalon 90AE - для получения монолитных подошв спортивной, повседневной и специальной обуви с улучшенными показателями физико-механических свойств, 95 АЕ - для изготовления подошв спортивной обуви и набоек. [3]

Широкое распространение полиуретанов в производстве обуви обусловлено его способностью обеспечивать хорошие физико-механические свойства изделиям из него. Свойства полиуретановых материалов зависят от исходного сырья и технологии производства. Полиуретановые композиции вырабатывают двумя методами: жидкого формования и литья под давлением. Подбор полиуретановой композиции осуществляется в зависимости от требований, предъявляемых к готовым изделиям. Состав и соотношение составляющих композиции определяют характеристики готовых полиуретановых изделий и материалов. Основными компонентами являются уретановый каучук, отвердитель (изоционат) и катализаторы (триэтилендиамин, соли оловоорганических кислот). Так, например, различное соотношение компонентов полиуретановой композиции позволяет получать различные по свойствам формованные полиуретановые подошвы: полужесткие, разной толщины, довольно легкие, теплозащитные; жесткие и твердые микроячеистые, имитирующие жесткое дерево, применяемые для производства летней обуви типа сабо.

Полиуретан является перспективным материалом для его использования в производстве обуви, дальнейшие разработки полиуретановых композиций и изготовление изделий из него в конечном итоге скажутся на качестве обуви и сокращению сроков его изготовления.

Литература

1. Никитина, Л.Л., Особенности проектирования формованных подошв из полимерных материалов и пресс-форм для их изготовления / Л.Л. Никитина, Л.Ю. Махоткина, Л.Г. Хисамиева // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №9. - С. 373 - 376.

2. Гарипова, Г.И. Особенности использования полимерных материалов для основного крепления деталей верха и низа обуви / Г.И. Гарипова, Л. Л. Никитина, Т.В.Жуковская // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №10. - С. 265 - 267.

3. Фомченкова, Л.Н. Современные полимерные материалы для низа обуви / Л.Н. Фомченко // Кожевенно-обувная промышленность. - 2009. - №4. - С. 25 - 30.

© Л. Л. Никитина - канд пед. наук, доц. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected]; Г. И. Гарипова - канд. тех. наук, доцент той же кафедры, [email protected]; О. Е. Гаврилова - ст. препод. той же кафедры. [email protected].