СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОГО ЛИСТА ИЗ ПЛАСТИФИЦИРОВАННОГО АЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
METHOD OF MAKING DECORATIVE SHEET FROM PLASTICIZED CELLULOSE ACETATE

Настоящее изобретение относится к технологии переработки пластических масс, а именно к изготовлению листов с объемным декоративным эффектом, и может быть использовано при производстве ацетатцеллюлозных листов для оправ очков.
Листы с объемными декоративными эффектами необходимы для производства различных товаров и, в особенности, для производства оправ очков. В последнем случае в качестве полимерного сырья используют ацетатцеллюлозные пластики, а листы получают методом соэкструзии. Эта технология описана в следующих патентах: Патент США 3274646, Патент Германии 2122604, Патенты Великобритании 1236585, 1353932, Патенты Японии 61233521, 7223250, Международный патент 0178966, Патент ЕПВ 1725388. Согласно этим патентам по непрерывной технологии получают многослойные и/или многоцветные материалы, представляющие из себя комбинацию из нескольких полимерных слоев или зон, окрашенных в различные цвета.
Недостатком соэкструзионной технологии является необходимость использования дорогостоящего оборудования и сложной оснастки - соэкструзионной головки. Количество одновременно сочетаемых цветов ограничено числом экструдеров, а рисунок листа - конструкцией головки. Все это делает оправданным использование данной технологии только для выпуска многотоннажной продукции (как минимум несколько тонн).
В современной технологии переработки пластмасс прессование термопластов используют ограниченно из-за его малой производительности. Метод используется, в основном, при изготовлении небольших партий листов и блоков, в том числе оптически прозрачных, некоторых изделий из вспененных термопластов, изделий из высоконаполненных абразивными наполнителями термопластических материалов с низким показателем текучести расплава, а также при переработке высоковязких, имеющих высокую температуру плавления ароматических полиамидов [Власов С.В., Кандырин Л.Б., Кулезнев В.Н. и др. Основы технологии переработки пластмасс. - М.: Химия, 2004. - с.436].
Тем не менее известен способ получения текстурированного ламинированного прессованного листа - Патент ЕПВ 2070722. Декоративный эффект достигается путем получения трехмерной структуры с помощью фотопечати на полимерной пленке или листе, наложением слоев друг на друга, пропитыванием меламино-формальдегидными смолами и прессованием в прессе с низким давлением.
Недостатками данного способа являются необходимость использования органических растворителей, выкрашивание краев листовых изделий при механической обработке (фрезеровании), разрушение изделий при шлифовке и полировке.
Наиболее близким к заявленному изобретению является патент ЕПВ 0267409. Этот патент относится к способу получения ацетатцеллюлозных листов в виде пластин методом прессования, прежде всего, для производства оправ очков. Согласно этому изобретению пластины состоят из прозрачных или полупрозрачных термопластичных материалов на основе пластифицированных производных целлюлозы. Окраска подбирается таким образом, чтобы создать эффект плавного цветоперехода в массе материала, как например, в натуральных рогах животных или панцире черепахи. Для этого изготавливается первая смесь из термопластичного материала, в виде кусочков правильной или неправильной формы, в которую добавляется краситель и изготавливается вторая смесь из того же самого материала, в которую добавляется второй краситель. Затем готовится грубая смесь из первого и второго окрашенных материалов в соотношениях от 50:50 до 90:10. Эту смесь засыпают в прессформу и нагревают под давлением в прессе, обогрев осуществляется путем подачи перегретого пара с температурой 180°С в плиты пресса. После выдержки в течение 20 минут прессформу охлаждают подачей охлаждающей воды в плиты пресса и снимают готовое изделие. Скорость охлаждения составляет 6°С в минуту.
Недостатками этого метода являются низкая производительность из-за длительного времени прессования, включающего нагрев и охлаждение плит пресса. Общее время технологического цикла составляет не менее 50 минут. Цветовой эффект и рисунок листа ограничены применением только двух окрашенных материалов, а окрашенные материалы предварительно смешивают и засыпают в прессформу, вследствие чего рисунок получается хаотичным, а из-за длительной выдержки изделий в прессформе при охлаждении (медленного охлаждения) - размытым.
Для удовлетворения требований современного дизайна необходимо создание цветных декоративных материалов, рисунок которых представляет собой трехмерную заранее заданную структуру со строго определенными конфигурациями частиц окрашенных материалов, причем цветовые переходы должны быть как размытыми, так и, при необходимости, четко очерченными, только в этом случае достигается визуальное единство декоративного материала.
Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка эффективного способа получения новых декоративных листовых материалов на основе пластифицированного ацетата целлюлозы, которые могут быть использованы в производстве оправ очков.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности процесса, снижение энергозатрат и получение оригинальных четких объемно-структурированных рисунков ацетатцеллюлозного пластика.
Указанный технический результат достигается путем применения выкладки в прессформу определенного контрастного объемного рисунка для получения декоративного материала и применения необходимой скорости охлаждения прессформы 9-14°С в минуту, предпочтительно 10-12°С в минуту, которая достигается путем использования двух типов прессов, один из которых имеет нагревательные плиты, а другой - охлаждающие.
Способ осуществляется следующим образом.
Технологический процесс производства декоративного апетатцеллюлозного пластика состоит из следующих стадий: окрашивание, получение заготовок, прессование.
Окрашивание производят путем опудривания гранул ацетатцеллюлозного пластика порошкообразным красителем. Гранулы предварительно смачивают пластификатором перемешиванием в смесителе типа "пьяная бочка" в течение 1 мин, затем к ним добавляют необходимые окрашивающие вещества и снова перемешивают в течение 15 мин.
Получение заготовок.
Объемная структура прессованного листа определяется многообразием используемых цветовых вариаций и микроэлементов, составляющих определенный рисунок. Необходимые для составления рисунка элементы - заготовки получают методом экструзии с использованием специальных приспособлений для формирования потока выходящего расплава (головок для формирования прутков различных диаметров и плоскощелевых головок) и устройств для резки, вырубки и измельчения. Виды заготовок показаны на фиг.1-8.
Прессование проводят на гидравлических прессах с верхней подвижной плитой в прессформе закрытого типа. Навеску материала в зависимости от требуемых размеров листа выкладывают в прессформу в соответствии с заданным рисунком. Для составления одного рисунка используют заготовки различных конфигураций от двух до восьми видов, окрашенных в различные прозрачные, непрозрачные и полупрозрачные цвета. Затем прессформу закрывают и помещают в гидравлический пресс, где она нагревается до температуры 160-210°С, при удельном давлении прессования 1,5-2,0 МПа, с периодическими снятием и восстановлением давления, в течение 20 минут. При достижении заданной температуры материала, прессформу переносят в охлаждающий пресс, где она охлаждается под давлением 1,5-2,0 МПа до температуры 50-60°С, при этом охлаждение прессформы ведут со скоростью 9-14°С в минуту, предпочтительно 10-12°С в минуту с целью получения четкого контрастного рисунка.
При скорости охлаждения менее 9°С в минуту основная часть рисунка получается размытой, без четких переходов от одной структуры к другой.
При скорости охлаждения более 14°С в минуту между заготовками не образуется когезионного взаимодействия и при механической обработке ацетатцеллюлозный лист разрушается.
Размеры готового изделия 340×340 мм, толщина зависит от массы навески. Общее время технологического цикла при использовании четного числа прессов составляет 30 минут.
В качестве сырья для производства декоративных листов используют пластифицированный ацетат целлюлозы с содержанием пластификатора 26-33% различных торговых марок, а также могут быть использованы другие пластифицированные эфиры целлюлозы - ацетопропионат целлюлозы, ацетобутират целлюлозы, этилцеллюлоза, оксипропилцеллюлоза.
В качестве смачивателя при окрашивании используют диэтилфталат, диметилфталат или их смеси.
В качестве компонентов для окрашивания используют жирорастворимые, ацетонорастворимые и другие растворимые в полимере или пластификаторе красители, дисперсные красители на полиэфирной основе, органические и неорганические пигменты, в том числе перламутровые.
Для придания эффекта полупрозрачности используют магний углекислый основной, оксид магния, диоксид титана.
На фиг.1-8 показаны конфигурации заготовок для получения рисунков: Фиг.1 - «Стренги»; Фиг.2 - «Квадраты»; Фиг.3 - «Дробленые пленки»; Фиг.4 - «Звездочки»; Фиг.5 - «Кружки»; Фиг.6 - «Гранулы»; Фиг.7 - «Плетенки»; Фиг.8 - «Червячки».
Согласно вышеописанному способу получали декоративный объемно-структурированный ацетатцеллюлозный лист в соответствии с заданными рисунками (Примеры 1-5).
Также получали декоративный ацетатцеллюлозный лист в соответствии с решением прототипа (Пример 6 (сравнительный)) засыпанием смеси гранул в прессформу. Скорость охлаждения прессформы 6°С в минуту.
Технологические параметры процесса и свойства полученных листов представлены в таблице 1.
Лист, полученный согласно решения прототипа, имеет коричневый цвет разных тонов. Рисунок хаотичный и размытый.
Преимущество заявленного способа обусловлено использованием двух типов прессов, один из которых имеет нагревательные плиты, а другой - охлаждающие. Благодаря этому повышается производительность процесса, снижаются энергозатраты и достигается возможность получения оригинальных четких объемно-структурированных рисунков ацетатцеллюлозных листов.
Испытания ацетатцеллюлозных листовых материалов на модуль упругости при растяжении проводили по ГОСТ 9550-81, испытания ударной вязкости - по ГОСТ 4647-80, испытания температуры размягчения по Вика - ГОСТ 15088-83, испытания твердости по Роквеллу - ГОСТ 24622-91.
Преимущества заявленного способа ио/дтверждаются сравнительными физико-механическими показателями, представленными в таблице 2.
Таблица 2
Физико-механические свойства декоративных ацетатцеллюлозных листов
Наименование показателя
Образец ацетатцеллюлозного листа согласно изобретению
Образец ацетатцеллюлозного листа согласно решению прототипа
Модуль упругости при растяжении, МПа
1750
1700
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м<sup>2</sup>
более 100
Более 100
Температура
85
85
размягчения по Вика, °С
Твердость по Роквеллу
98
96
Настоящее изобретение не ограничивается приведенными выше примерами.
Источники информации
1. Патент США №3274646, опубл. 1966 г.
2. Патент Германии №2122604, опубл. 1971 г.
3. Патент Великобритании №1236585, опубл. 1971 г.
4. Патент Великобритании №1353932, опубл. 1974 г.
5. Патент Японии №61233521, опубл. 1986 г.
6. Патент Японии №7223250, опубл. 1995 г.
7. Международный патент №0178966, опубл. 2001 г.
8. Патент ЕПВ №1725388, опубл.2006 г.
9. Власов С.В., Кандырин Л.Б., Кулезнев В.Н. и др. Основы технологии переработки пластмасс. - М.: Химия, 2004. - с.436.
10. Патент ЕПВ 2070722, опубл. 2009 г.
11. Патент ЕПВ 0267409, опубл. 1988 г.