CC BY
89
УДК 378:677
А. С. Бекашева
ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ СОЗДАНИИ ЭКОКОЖИ
Ключевые слова: полимерные материалы, экокожа, особенности и свойства, анилиновая кожа, натуральная кожа корректированная натуральная кожа, натуральная кожа с анилиновой отделкой, спилок, натуральная кожа с подшлифованным
лицом, натуральная кожа с лакированным лицом.
В статье рассмотрены достижения химической науки и промышленности при создании полимерных материалов (экокожи).
Key words: polymeric materials, the leather, the features and properties of aniline leather, genuine leather corrected leather, genuine leather with aniline finish, split leather, genuine leather with a polished outer face, genuine leather with patent leather face.
The article considers the achievements of chemical science and industry in the creation of polymer materials (eco-leather).
Высокие технологии (hi-tech) на сегодняшний день позволили создать искусственный материал, располагающий потребительскими свойствами близкими к натуральной коже.
Данный факт является обнадеживающим для современного общества, так как учитывая нижеописанное, появилась возможность иметь дело с продуктом очень близким по своим свойствам к натуральной коже.
Экокожа, являясь «сплавом» достижений современной науки и технологии, по своим показателям не только не уступает натуральной коже, но и превосходит ее по некоторым важнейшим для потребителя параметрам. Мембранная структура экокожи является свойством достойным для замены кожи натуральной.
Полиуретан (ПУ), образующий плёнкуэкокожи, посути, материал с удивительными свойствами. Он обладает высокой износостойкостью и морозоустойчивостью до -35оС. Спектр применения различных его марок огромен, от покрытий лопастей вертолётов до протезов и нитей в сердечнососудистой хирургии. Эти замечательные качества обусловлены значительной подвижностью молекулярной сетки полиуретана, её способностью к перестройке под влиянием механического воздействия или изменения температуры. Полиуретаны могут даже «самозалечивать» нарушения полимерной сетки, вызванные деформацией. Данные особенности во многом объясняются тем, что современные марки ПУ имеют в своём составе множество различных так называемых функциональных групп атомов (карбамидных, гидроксильных идр.), присущих только натуральной коже. Поэтому, кожа искусственного происхождения приобретает характерные черты своего природного двойника. Сравнивая «оппонентов» (натуральную и экокожу) по потребительским признакам, можно смело сказать, что эко-кожа - это alterego (второе «я») натуральной кожи.
Следует рассмотреть по пунктам основные потребительские свойства экокожи и натуральной кожи:
• тактильные ощущения - приятная на ощупь (тёплая, мягкая, эластичная);
• паропроницаемость;
• гигроскопичность.
Ниже, в таблице 1 приведены показатели гигроскопичности натуральной кожи с анилиновой отделкой с корректированной натуральной кожей и эко кожей.
Таблица 1 - Сравнение гигроскопичности натуральной кожи с анилиновой отделкой с корректированной натуральной кожей и эко кожей
Наименование Гигроскопичность, % (Определение гигроскопичности и влагоотдачи кожи по методике ВЕМ)
Натуральная кожа с анилиновой отделкой лицевой поверхности, с «природным лицом» 19,6
Корректированная натуральная кожа, с искусственным тиснением 19,1
Экокожа 6,6
Из приведенных данных таблицы 1, следует что показатели экокожи вполне приемлемы для использования ее при производстве одежды, мебели и пр.
Также, из свойств кожи основным критерием является ее износостойкость. Ниже, на рисунке 1 представлены три варианта различных кож с применением теста на стойкость к истиранию.
Рис. 1 - Варианты различных видов кожи при использовании шлифовальной шкурки: 1 - анилиновая кожа; 2 - корректированная натуральная кожа; 3 - экокожа
На фотографиях показаны видимые изменения (повреждения) поверхности образцов, произошедшие в результате воздействия циклов хода шлифовальной шкурки с зернистостью 16 единиц по ГОСТ 50009-82 под нагрузкой 2 кгс на расстоянии 100мм.
Стоит обратить внимание, что натуральная анилиновая кожа (фото 1) начинает терять свои внешние качества уже на 1-ом цикле; корректированная натуральная кожа (фото 2) изменила свой внешний вид на 5-ом цикле; поверхность экокожи (фото 3) видоизменилась на 15-ом цикле.
Искусственный экологичный материал (экокожа) в этом отношении превзойдёт практически любую искусственную кожу для мягкой мебели. В этом несложно убедиться, проделав не сложный тест: с небольшим усилием необходимо провести два-три раза испытуемой кожей по поверхности жаккардового шенилла. Применяя этот простой тест, обывателю можно свободно составить мнение о сравнительных характеристиках износостойкости различных искусственных кож, в том числе и экокожи. Экокожа имеет высокую прочность на разрыв, что практически приравнивает ее к натуральной коже.
В таблице 2 представлены показатели сравнения воздухопроницаемости натуральной кожи с корректированной натуральной кожейи экокожей.
Таблица 2 - Сравнение воздухопроницаемости натуральной кожи с анилиновой отделкой лицевой поверхности с корректированной натуральной кожей с искусственным тиснением и экокожей
Наименование Воздухопроницаемость, мл/см2 час (по ГОСТ 938.18-70)
Натуральная кожа с анилиновой отделкой лицевой поверхности, с «природным лицом» 11,0-18,0
Корректированная натуральная кожа с искусственным тиснением 1,7-2,5
Экокожа 12,8
Из данных, приведенных в табл. 2, следует, что экокожа превосходит по показателям воздухопроницаемости натуральную анилиновую.
Следующим немаловажным свойством экокожи является ее негорючесть. На рисунке 2 представлены два варианта кожи: натуральной и экокожи.
Материал экокожи был успешно испытан по ISO 8191/188 (сигаретный тест). Сравнив фотографии, приведенные ниже, можно увидеть, что следы от тушения сигареты весьма схожи.
Рис. 2 - Результаты испытания кож на негорючесть по ISO 8191/188: фото 1- анилиновая кожа; фото 2 - экокожа
Также основным преимуществом экокожи является отсутствие на нее аллергической реакции. Эко-кожа, как и натуральная кожа, не выделяет в процессе эксплуатации вредных веществ, поэтому она относится к разряду неаллергенных материалов.
Итак, рассмотрев основные потребительские свойства экокожи и натуральной кожи, выявлено, что они близки по свойствам.
Кроме того, любая натуральная кожа, даже анилиновая, в процессе эксплуатации на больших поверхностях со временем обязательно вытянется и даст множество складок, что портит внешний вид. При этом корректированная натуральная кожа вытянется гораздо больше, с её поверхности постепенно пропадёт («сгладится») тиснение. Экокожа таких нюансов не имеет.
Также натуральная мебельная кожа как гигроскопичный капиллярно-пористый материал потребует регулярного ухода, так как жировые вещества, придающие коже эластичность, со временем высыхают, что приводит к растрескиванию лицевого слоя. Поэтому она требует более тщательного поддержания влажностью в помещении. Если влажность будет ниже 65-70%, то кожа начнёт массово выделять влагу, что приведёт к преждевременной сухости и ломкости кожи и, как следствие, к осыпанию красителя.
Экокожа как искусственный материал таких недостатков не имеет. Ей не вредит близость к отопительным приборам, сухость в помещении и т.п. Уход за эко кожей прост. Экокожа в своём химическом составе копирует некоторые элементы натуральной кожи, поэтому при обработке (а это, в основном, чистка), кроме простейших средств, можно использовать очистители и водоотталкивающие пропитки для натуральной кожи. Кроме того, анилиновая кожа дороже, чем экокожа. При использовании более дешёвых корректированных натуральных кож и спилкацена может быть и одинаковой.
Натуральная кожа - природный продукт. В процессе производства, невыделанные шкуры КРС «распиливают», как правило, на три слоя: А» - лицевой спил; «В» - средний спилок; «С» - бахтормяный спилок (рис. 3).
Рис. 3 - «Распил» натуральных кож: «А» - лицевой спил; «В» - средний спилок; «С» - бахтормя-ный спилок
При этом только верхний, «лицевой» спил шкуры А имеет «природное», неискусственное лицо, его и называют натуральной кожей.
Как правило, «природное лицо» натуральной кожи имеет много дефектов (ссадины, порезы, оспины и т.д.). Поэтому такую натуральную кожу шлифуют, придают ей искусственное тиснение и обрабатывают акриловыми эмульсиями, чтоделает ее практически паронепроницаемой («недышащей»), и, следовательно, менее комфортной. При этом внешний вид красивый, без дефектов. Профессионалы её обычно именуют «кожа с корректированным лицом».
Сегодня на рынке России «корректированные кожи» занимают около 90% от объема продаж.
Рис. 4 - Корректированная натуральная кожа
Кожи же с природным, (так называемой «мереёй»), без искусственного тиснения и искусственных акриловых пропиток очень дороги. Они приятны на ощупь, «дышат», создают максимальный комфорт. Их дороговизна объясняется тем, что для производства таких кож требуются шкуры высочайшего качества, с минимальным числом ссадин, язв, царапин. Получить такие шкуры достаточно сложно. Эти кожи называют «кожи с анилиновой отделкой», они лишь окрашены анилиновыми красителями (рис. 5).
Рис. 5 - Натуральная кожа с анилиновой отделкой
Анилиновые кожи на мебельном рынке России занимают менее 10% от объёма продаж. Намечается тенденция их роста.
Говоря о спилке можно отметить что средний спилок (слой В, рис. 3), внешне похож на замшу, материал рыхлый, тяжелый, плохо тянется, если его растянуть, форму не восстанавливает.
Главное отличие спилка (<«р1ШеаШег») от лицевой натуральной кожи в том, что именно в верхнем, (лицевом слое шкуры А, рис. 3), сосредоточены «силовые» коллагеновые волокна, придающие коже упругость и эластичность. Для некоторых видов эксплуатации материалов «возвратность» - фундаментально необходимое качество, которым спилок, в принципе, не обладает. Поэтому, в странах с развитой потребительской культурой спилок идёт для изготовления галантерейных изделий, обувную подкладку, спецодежду, но ни как не на мебельную обивку и верхнюю одежду.
Особенность выработки из натуральной кожи спилка заключается в нанесении искусственного полимерного, как правило, полиуретанового покрытия с тиснением. Спилок становится внешне очень похожим на натуральную кожу как «с лица», так и с оборотной стороны. Причём на кожевенном заводе этот процесс происходит, в подавляющем большинстве случаев, по принципиально другим, упрощённым технологическим схемам, чем на современном завод искусственных кож. В итоге почти всегда на натуральной коже получается неэластичная искусственная плёнка или пропитка, что ухудшает качество сырья.
Таким образом экокожа - материал комфортный и надёжный, какнельзялучшеподходящийдля производства одежды и обивки мебели нежели спилок. Такая кожа максимально приспособлена под более жёсткиеиинтенсивныеусловия эксплуатации, что выгодно отличает ее от мебельной по показателю истираемости.
В ходе исследования характеристик кожи было обращено внимание, и далее использовано для сравнения, материалы, подготовленные в ЦНИИ плёночных материалов искусственных кож с просьбой сравнить по данному показателю экокожу и нату-ральнуюкожу. Испытания проводились по ГОСТ 23367-86, который имеет наиболее жесткие на современный день требования. По данной методике измеряется потеря веса испытуемого образца в микрограммах (10 в минус 6 степени) при приложении к нему определённой работы трения. Тест был пройден успешно, и можно констатировать, что эко кожа по износостойкости превосходит лучшие натуральные самые прочные кожи.
В таблице 3 представлены результаты испытаний различной кожи на истираемость.
По результатам таблицы 3 выявлено, что экоко-жа, с минимальным показателем истираемости превосходит остальные виды кож, участвующих в испытании.
Таблица 3- Результаты испытанийкож на истираемость___
Наименование материала Истираемость, мк/Дж;груз 0,5 кг за 2000 оборотов Норма по ГОСТ 23367-86 (распространяет-ся на обивку средств транспорта)
Экокожа С21007 27,8 не более 60
Натуральная кожа 1 50,6 не более 60
Натуральная кожа 2 30,3 не более 60
Что же касается «выгорания», т.е. светостойкости, необходимо заметить, что пигменты для окрашивания натуральных кож менее устойчивы к свету, чем пигменты для искусственных кож.
Комфорт при использовании натуральной кожи и экокожи вполне сопоставим, также найти внешние
отличия этих двух материалов не всегда представляется возможным.
Таким образом, современный экологичный искусственный материал - экокожа, прекрасно имитирует натуральную кожу и ни в чем ей не уступает по своим характеристикам, ценовую категорию имеет заметно меньшую.
Например, на сегодняшний день натуральная кожа в Европе и Америке больше не является материалом «топ-класса». Уже существуют и повсеместно применяются искусственные экологичные материалы по более высоким или близким к стоимости кожи ценам, например, алькантар, микрофибра с полиуретановой плёнкой, искусственные ткани с добавками натуральногошёлка, шениллы. Экокожа -материал нового поколения с уникальным комплексом потребительских свойств, сбалансированным соотношением цены и качества, комфортный, долговечный, практичный.
Ниже представлены усредненные, стандартные показатели экокожи, из них видно, что экокожа отвечает современным эксплуатационным требованиям по представленным показателям.
Состав:
Вес............................................500 ± 50 г/м2
Ширина............................138 см
Полиуретан..................70%
Хлопок..................................30%
Экокожа - современный синтетический высокотехнологичный материал, относиться к которому необходимо бережно, как и к натуральной коже. Для удаления бытовых загрязнений (чай, кофе, сок и т. д.) поверхность необходимо обрабатывать увлажнённой мягкой тканью, затем протереть насухо. Таким же способом удаляется пыльный налет и грязь. Если загрязнения сложно удалить сразу, допускается использование 40-50% спиртово-водного раствора или нашатырного спирта. Если экокожа имеет белый цвет, то для лучшей защиты изделия от загрязнения рекомендуется применять специальные водо- и грязеотталкивающие пропитки для натуральной кожи, текстиля и высокотехнологичных (hitech) материалов. Категорически не рекомендуется оставлять материал мокрым, влажным после процедур ухода и чистки. Это приведёт к частичному разрушению полимерной плёнки, и, как следствие, к преждевременной потере первоначального внешнего вида экокожи.
Далее приведено сравнение свойств воздухопроницаемости и стойкости к истиранию различных кож (табл. 4).
Из таблицы 4 следует, что экокожа имеет высокие показатели, так, например, воздухопроницаемость 2,5-30,3 мл/см2час и 500000 циклов по Мар-тиндалю, тогда как натуральная кожа 11-18 мл/см2час.
Искусственные экологичные кожи подразделяются в соответствии с их эксплуатационно-потребительскими и технологическими характеристиками. По виду применяемых материалов: полиуретан (ПУ), поливинилхлорид (ПВХ) полиамид
(ПА), смеси каучука и термоэластопластов, нитроцеллюлозы. По назначению выделяют галантерейные, обивочные, обувные, кожи для одежды, декоративные, технические, клеенчатые виды кож.
Таблица 4 - Показатели тестирования натуральной кожи с анилиновой отделкой лицевой поверхности, натуральной кожи с подшлифован-ным лицом, натуральной кожи с лакированным лицом и двух разных экземпляров эко кожи
Наименование Тест Мар- Воздухопроницае-
тиндаля Bs- мость по ГОСТ-
5690, цик- 938-18-70
лов мл/см2час
Натуральная не испыты- 11-18
кожа с анили- вается
новой отдел-
кой лицевой
поверхности
Натуральная не испыты- 1,7-2,.5
кожа с под- вается
шлифованным
лицом
Натуральная нет данных Воздухонепрони-
кожа с лаки- цаема
рован-ным
лицом
Экокожа 1 500 000* Воздухонепроницаем
Экокожа 2 500 000 2,5 - 30,3
По структуре искусственная экологичная кожа может быть монолитной, пористой, смешанного типа, многослойной и однослойной, с волокнистой основой и без нее. По эксплуатационным специальным критериям - морозостойкие, тропического исполнения, огнеупорные, водоотталкивающие, жаропрочные, стойкие к озону, шумопоглощающие, антистатические, износостойкие и т. д. По внешнему виду: от имитации фактуры и цвета кожи различных животных до любого желаемого рисунка.
Все перечисленное говорит о том, что материалы, входящие в категорию искусственной экологичной кожи, имеют множество сфер применения с большими возможностями.
Для экокожи важны такие характеристики, как деформационная устойчивость, стойкость к разрыву, истиранию, царапинам, воздействию влаги и бытовой химии, световому старению, воздействию температур, прочность на разрыв и изгиб, устойчивость цвета и др. Так как большинство видов эко-кож используются в контакте с людьми, важное значение имеют критерии гигиены: отсутствие выделений запаха, гигроскопичность.
Современные технологии позволяют создавать материалы экокожи, внешне не отличимые от натуральных. В сравнении с натуральными, при производстве экокожи возможно большее разнообразие. По своим эксплуатационным характеристикам некоторые типы современных экокож превосходят натуральные кожи.
Технологии изготовления экокожи постоянно развиваются, такие производства со своими особенностями и нововведениями есть почти в каждой стране. Можно выделить основные этапы технологии производства: подготовка основы; нанесение полимерного покрытия; финальная отделка.
В качестве основы используются ткани, бумага и нетканые материалы. Прежде всего, в зависимости от материала, из которого состоит основа, можно получить те или иные свойства (прочность, стойкость к растяжению).
В основном волокнистая основа проходит пропитку полимерными композициями для придания ей прочности. Далее на основу равномерно наносится и фиксируется полимерное покрытие.
Для окончательной отделки используются различные техники (тиснение, шлифовка, нанесение лака или матирующего слоя, печатного рисунка). Возможны весьма разнообразные декоративные эффекты. Получаемая на выходе продукция может иметь фактуру ткани, натуральных кож и замши, различную цветовую гамму, от классического коричневого до серебристого «металлика».
Например, на сегодняшний день, качественная «брендовая» спортивная и туристическая обувь из специального кожзаменителя может стоить дороже обуви, сшитой из натурального продукта. Такие вещи более надежны, удобны и обладают лучшими характеристиками (влагопоглощение, износостойкость, прочность, растяжение).
В чистом виде ПВХ очень твердый, поэтому для того, чтобы придать эластичность, в него вводят различные присадки-пластификаторы. Это приводит к тому, что данный вид кожзаменителя выделяет пахучие вещества, так как присадки плохо «вписываются» в полимерную структуру и постепенно испаряются. Из-за этой особенности кожа-ПВХ начинает со временем трескаться и становиться жесткой.
Первым преимуществом экокожи перед ПВХ кожей является то, что материал пропускает воздух, создавая эффект «дышащей» кожи. Когда жарко, материал не накаляется, а в мороз не деревенеет. Второе преимущество - материал может иметь любой необходимый цвет. Современные технологии позволяют получать огромную палитру оттенков от светло-серого до ядовито-розового. Благодаря этому, современная экологичная искусственная кожа может применяться при отделке мебели и интерьеров различных стилей. Модные цвета отлично сочетаются с качественными показателями.
© А.С.Бекашева - асс.каф. дизайна КНИТУ, [email protected].
В отличие от натуральной кожи, экокожа более удобна при работе с ней. Обработка очень проста: легко режется, шьется, клеится, лоскуты имеют стандартные размеры (строгая геометрическая форма без разрезов и растяжений). Современная экоко-жа легко моется, чистится и не выгорает на открытом солнце. Такая кожа не трескается со временем, не растягивается и является высокопрочным и износостойким материалом. Именно поэтому такой вид отделочного материала нашел широкое применение в мебельном производстве, при отделке офисов, баров и кафе.
Отличное сочетание эффектного внешнего вида и эксплуатационных характеристик делает этот материал незаменимым. По сравнению с натуральной, экокожа имеет низкую цену и при желании интерьер можно поменять с минимальными вложениями. Вещи из экокожи эксплуатируются не меньше моделей из натурального продукта, но стоят значительно дешевле. Отличное качество экологичных искусственных материалов решает множество проблем и дает потребителю возможность использовать преимущества кожи многообразно.
Литература
1. А.А. Берлин. Современные полимерные композиционные материалы (ПМК). Соросовский Образовательный Журнал. № 1, 57-65. 1995
2. М.З. Дубиновский, Н.В. Чистякова. Технология кожи. -М.: Легпромбытиздат, 1991.с. 33-35.
3.Справочник кожевника / Под общей ред. проф. К.М. Зурабяна. - М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984. С. 35-36.
4. Ю.С. Матвеев. Химия и технология полимерных пленочных материалов и искусственных кож. 2-е изд. М.: Легпромбытиздат, 1990. Т. 1. 304 с.; Т. 2. 384 с.
5. Камалова Э.Р. Специфические и уникальные свойства углеродных волокон в текстильной промышленности / Э.Р. Камалова, Р.В. Камалов // Вестник Казань. технол. ун-та. - 2014. - № 21 - С.157-163.
6. Камалова Э.Р. Использование новых видов полимеров в производстве искусственных кож / Э. Р. Камалова // Вестник Казань. технол. ун-та. - 2014. - № 4 - С.101-102.
7. Бекашева А.С. Использование полимерных материалов при создании одежды в индустриальном стиле / А. С. Бе-кашева // Вестник Казань.технол. ун-та. - 2014. - № 16 -С.386.
8. Бекашева А.С.Характеристики и свойства экокожы, материала имитирующего натуральную кожу// Вестник технол. ун-та. - 2015. - № 16 - С.134.
© A. S. Bekasheva - assistant Department of design of KNRTU, [email protected].
