Литье микроячеистых полиуретанов для формования низа обуви

VI.3.4.

Литье микроячеистых полиуретанов для формования низа обуви

Литьевой метод изготовления низа обуви из микроячеистых полиуретанов (МПУ) называют методом жидкого формования. При жидком формовании изделию придается форма на стадии олигомера, а в результате дальнейших реакций (удлинение цепи, сшивание) олигомер превращается в полимер. Олигомеры представляют собой жидкие продукты с низкой молекулярной массой (1500—3000). Методом жидкого формования получают полиуретановые подошвы на затянутой заготовке верха обуви. Полиуретановые эластомеры обладают совокупностью очень ценных свойств для низа обуви. Изделия получаются мягкие, прочные, высокой износостойкости. Полиуретановые эластомеры могут быть как монолитной, так и пористой структуры с заданными физико-механическими свойствами. Метод жидкого формования полиуретанового низа обуви заключается в том, что реакционноспособные олигомеры и другие компоненты полиуретановой композиции дозируются и поступают в экструдер — смеситель литьевого агрегата, затем в жидком состоянии впрыскиваются в литьевую форму. В литьевой форме происходит синтез полиуретана, вспенивание и отверждение композиции, формование низа обуви и прикрепление его к верху. Экономическая эффективность метода обусловлена тем, что совмещаются названные выше процессы и отделка полиуретановой подошвы и каблука в литьевой форме. Так как жидкая полиуретановая композиция обладает высокими адгезионными свойствами, исключается на«есение клея на затяжную кромку верха обуви.

Компоненты полиуретановых композиций: полуфорнолимер (компонент А) представляет собой макродиизоцианат, получаемый реакцией диизоцианата (дифенилметандиизоцианата) с олигоэфиром (полиэтилен-гликольадипината):

полиольные ингредиенты (компонент Б) включают олигомерные гликоли — простые и сложные полиэфиры линейного или разветвленного строения (полиэтилеп-гликольадипинат); удлинители цепи — низкомолекулярные вещества, имеющие две и более гидроксильные группы (1,4-бутандиол); вспениватели — химические (вода) и физические (фреон); катализаторы — катализатор «Дабко», олеат олова; эмульгаторы, стабилизаторы, ПАВ; красители и пигменты.

При хранении и транспортировании компонентов необходимо обеспечить герметизацию резервуаров и исключить попадание влаги. При запуске сырья в производство проверяют содержание групп —N=C=0 в изоцианатном компоненте, гидроксильных ОН—, а также содержание влаги в полиэфире и полиольном компоненте.

Процесс получения и прикрепления микроячеистых полиуретановых подошв включает следующие основные стадии:

приготовление исходных компонентов А и Б (или получение их в готовом виде с химического предприятия); подогрев и термостатирование компонентов; дозирование компонентов;

смешивание компонентов в смесительной головке литьевого агрегата;

заливка смеси в форму;

полимеризация, вспенивание и отверждение композиции;

съем обуви и обработка внутренней поверхности формы антиадгезионной жидкостью.

В отличие от термопластов и резиновых смесей при литье полиуретанов соотношения компонентов при отверждении и вспенивании МПУ должны быть заданы с высокой точностью. Решающим фактором качества подошв является соблюдение правильного соотношения групп —NCO и ОН—. Изоцианатный индекс (NCO/OH) должен быть равен единице.

Компонент А пенополиуретановой композиции представляет собой смесь части полиэфира, 1,4-бутандиола, воды, катализатора «Дабко», красящей пасты и эмульга-тора (порорегулятора). Приготовление компонента А состоит из нескольких операций: расплавление в термошкафу полиэфира и 1,4-бутандиола, приготовление активатора и красящей пасты, смешение ингредиентов.

1,4-Бутандиол расплавляется только, если он крнстал-личен. Процесс продолжается от 6 до 12 ч при температуре 60—90 °С. Продолжительность и температура процесса плавления зависят от вида используемого сырья, вместимости тары и устанавливаются экспериментально.

Для приготовления активатора в реактор, снабженный пропеллерной мешалкой, электрообогревом и автоматической системой терморегулирования, загружают жидкий 1,4-бутандиол, температура которого при перемешивании доводится до 60 °С, затем при работающей мешалке загружают необходимое количество катализатора «Дабко», воды и эмульгатора (порорегулятора). Процесс растворения продолжается 2 ч при температуре 60—70 °С. Готовый активатор выгружают в герметичную тару. Одновременно отбирают среднюю пробу для химического анализа на содержание в готовом продукте гидроксильных групп и влаги.

Красящие пасты готовят путем диспергирования пигментов в полиэфире или растворения в нем органических красителей. Вместо полиэфира может быть использован пластификатор, совместимый с полиэфиром пенополиуретановой композиции. Процесс осуществляется в двухроторных смесителях с Z-образными лопастями, его продолжительность зависит от вида применяемых пигментов (красителей). Указанную пасту готовят при температуре, обеспечивающей жидкое состояние полиэфира. Процесс заканчивается, когда размеры частиц пигмента не будут превышать 30 мкм, а при применении растворимого красителя, когда будет получена гомогенная однотонная масса. Если в смесителе не удается получить необходимую степень дисперсности пигмента, дальнейшее его диспергирование может быть осуществлено на краскотерке или другом оборудовании аналогичного назначения.

Компонент А готовят в закрытом реакторе или в бочке с пропеллерной мешалкой. В реактор или бочку загружают расплавленный полиэфир (при температуре приблизительно 50 °С), активатор и красящую пасту (табл. VI.9), которые перемешивают в течение 1 ч. После перемешиваний компонент А должен представлять собой однотонную гомогенную массу без видимых следов расслоения. Перед

загрузкой в реактор литьевого агрегата берут среднюю пробу компонента А для анализа на содержание гидроксильных групп, влаги и определения вязкости (рис. VI.8).

Преполимер — компонент Б пенополиуретановой композиции — в случае необходимости расплавляется в термошкафу при температуре 40—50 °С, из него отбирают среднюю пробу для проведения анализа на содержание групп NCO, нерастворимых примесей и определения вязкости.

Агрегат «Десма 1511/18» укомплектован двумя реакторами для каждого из компонентов А и Б. При этом два реактора являются рабочими, а два других служат для стабилизации компонентов А и Б.

Компоненты А и Б загружают через фильтры при температуре 40±2 °С в нерабочие реакторы литьевого агрегата *. Гомогенность компонентов поддерживается с помощью мешалок. Температура реакторов, подающих трубопроводов, дозирующих насосов, смесительной головки агрегата должна составлять 40±2 °С.

Давление сухого воздуха в рабочих реакторах должно быть равным 196 кПа (воздух осушают специальными установками и силикагельными осушителями).

Перед пуском литьевого агрегата в соответствии с полученными химическими анализами рассчитывают соотношение массы компонентов А и Б.

Т а б л и ц а VI .9. Полиэфиры и пигменты основных красящих паст

Рис. VI.8. Схема технологического процесса жидкого формования на агрегате «Десма 1511/18»

При расчете задаются числом зубьев одной из шестерен, число зубьев второй шестерни вычисляют по указанной выше формуле.

Скорость подачи композиции в пресс-форму регулируется числом зубьев средней ведущей шестерни. Для полиуретановой композиции на основе сложных полиэфиров скорость подачи составляет 45—60 г/с, что соответствует шестерне с числом зубьев 75—85.

После установки шестерен в соответствии с расчетом и достижения на литьевом агрегате рабочей температуры проверяют правильность дозирования компонентов. С этой целью вместо смесительного винтового вала в смесительную камеру устанавливают специальное приспособление — адаптер, который подает компоненты А и Б раздельно. Из адаптера компоненты А и Б поступают в стаканчик и взвешиваются. Соотношение определяют не менее пяти раз, абсолютная погрешность при взвеши-вании не должна превышать ±0,01 г. Отклонение массы подаваемых компонентов А и Б не должно превышать 1 % средней массы, полученной по пяти результатам. Соотношение массы компонентов А и Б должно во всех случаях соответствовать расчетному.

После получения положительных результатов адаптер снимают, в смесительную камеру устанавливают винтовой вал, проводят технологическую пробу активности и качества полиуретановой композиции — пробу «стаканчик». В картонный стаканчик впрыскивают определенное постоянное количество пенополиуретановой композиции (на пульте управления устанавливается требуемое количество импульсов). В стаканчике происходит синтез полиуретана.

Характеристика активности композиции

Время, с
с момента впрыска до начала пенообразования (старт) 6-8

до исчезновения липкости (отлип) 25-30

до прекращения пенообраэования (подъем
пены) 35-40

до достижения прочности (отщип) 50-65

Рис. VI.9. Стаканчик в разрезе

Такое время достижения прочности соответствует 3—
3,5 мин отверждения пенополиуретановой композиции в пресс-форме.

Через 10—15 мин после достижения прочности стаканчик разрезают острым ножом для визуального определения качества пены. Структура пены должна быть равномерной (рис. У 1.9, а), мелкопористой, без усадочных раковин (рис. VI.9, б), воздушных включений и расслоения (рис. VI.9, в). При наличии дефектов в полученном образце должны быть приняты меры для оптимизации параметров процесса.

Затем определяют грамм-импульс, т. е. массу в граммах пенополиуретановой композиции, соответствующую одному импульсу, путем деления массы композиции, впрыс-нутой в стаканчик, на число установленных на пульте импульсов. После определения грамм-импульса рассчитывают число импульсов, которое необходимо установить на пульте управления для каждой пресс-формы агрегата:

Внутренний объем пресс-формы Vп определяют следующим образом. На заготовку верха обуви с прикрепленным к ней деревянным вкладышем в каблучной части накладывают полиэтиленовую пленку и в закрытую пресс-форму, предварительно нагретую до температуры 45—50 °С, заливают пенополиуретановую композицию. Полученную подошву специальным приспособлением полностью погружают в воду и объем вытесненной воды

принимают равным внутреннему объему пресс-формы. Плотность подошвы у из композиции байфлекс-508 составляет 0,5—0,6 г/см3.

В процессе работы в специальной пресс-форме периодически отливают образцы из пенополиуретана в виде пластин толщиной 6 мм для физико-механических испытаний.

Нарушение оптимальных параметров процесса образования полиуретанового низа на обуви вызывает возникновение технологических дефектов (табл. VI. 10).

Операции по подготовке следа обуви для литьевых методов и метода вулканизации резинового низа проводят в той же технологической последовательности, что и для клеевого метода крепления. Особенностью является введение операции «прикрепление вкладыша». Деревянный или полиэтиленовый вкладыш устанавливают на след обуви так, чтобы он заходил на затяжную кромку на 1—2 мм. Если инжекционное отверстие для заполнения пресс-формы расположено не в пяточной части, вкладыш прикрепляют к следу обуви 2—3 гвоздями.

Таблица VI.10. Технологические дефекты деталей низа из микроячеистого полиуретана, полученных литьевым методом

содержание .. 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 ..