СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО МАТЕРИАЛА ИЗ АЦЕТАТЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПЛАСТИКА И СЛОИСТЫЙ МАТЕРИАЛ
METHOD FOR PRODUCTION OF LAYERED MATERIAL OF ACETATECELLULOSE PLASTIC AND LAYERED MATERIAL PROPER

Заявляемое изобретение относится к области получения полимерных слоистых изделий и может найти применение при создании декоративных материалов, используемых, в частности, при изготовлении очковых оправ, разнообразной фурнитуры в соответствии с современными требованиями дизайна.
Известные технологии получения слоистых материалов, применяемых в указанной области, как правило, подразумевают применение склеивания или различных видов сварки (например, сварка нагретым газом, токами высокой частоты - далее ТВЧ), при этом каждая из известных технологий имеет свои преимущества и недостатки в зависимости от характера материала, вида и назначения изделий.
С помощью клея соединяют термореактивные пластмассы, получая прочное высококачественное соединение из однородных и разнородных материалов. Однако полимерные клеи токсичны, некоторые виды клеев с течением времени стареют и в результате прочность соединения снижается. Сварка ТВЧ отличается высокой производительностью, но не применима для сварки неполярных пластмасс.
Одним из наиболее распространенных полимерных материалов, применяемых при создании слоистых пластиков с оригинальными декоративными эффектами, являются ацетатцеллюлозные пластики, обладающие как высокой степенью прозрачности, так и великолепной окрашиваемостью.
Известен способ соединения полимерных листов сваркой ТВЧ по международной заявке WO №99/47621, заключающийся в применении между свариваемыми листами присадочного материала, представляющего собой неорганическую соль, что позволяет осуществлять сварку при мощности 0,5-1,0 кВт и частоте 1-100 МГц. Недостатком известного способа является низкая прочность соединения листов при использовании ацетатцеллюлозного пластика.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по объекту «Способ» является способ сварки листов из ацетатов целлюлозы, описанный в монографии Л.Н. Малинина и др. «Эфироцеллюлозные пластики» на стр.425 (опубл. 2002 г.). В соответствии с решением прототипа указанный способ заключается в воздействии на поверхность листов материалов из ацетатцеллюлозного пластика ТВЧ при напряжении 800 В и частоте 27-28 МГц. Недостатком решения прототипа являются недостаточные прочностные показатели соединения листовых материалов и наличие видимых разделительных швов в готовом слоистом материале. Причиной, препятствующей достижению обозначенного ниже технического результата, является отсутствие в известном способе специального технологического приема, способного усилить адгезию ацетатцеллюлозного пластика при воздействии ТВЧ с учетом физико-химической природы ацетатов целлюлозы.
Известен многоцветный лист с внутренним декоративным слоем по свидетельству РФ на полезную модель №3420, обладающий эффектом многослойного материала. Недостатком указанного решения является невозможность достижения эффекта равномерного однотонного окрашивания материала.
Известен многоцветный лист, используемый для производства оправ очков по заявке Японии №2254415, содержащий последовательно расположенные базовый слой, второй тонкий слой, нанесенный напылением, дополнительную сформированную вставку, полимерное покрытие и покрывающую пленку с заданной толщиной. Недостатком указанного слоистого материала является сложность его сборки, а также отсутствие системы окрашивания слоев или выбора степени их прозрачности.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому по объекту «Продукт» является многослойный цветной материал из пластика для оправ очков по патенту Франции №2637532, представляющий собой декоративную композитную вставку, расположенную между двумя листами из термопластичного материала, при этом верхний слой является прозрачным, а нижний непрозрачным. Указанный материал получают нагреванием под давлением без применения растворителей. Недостатком указанного материала является ограниченность в достижении декоративных эффектов.
Суть изобретения заключается в следующем.
Единой технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретения, является разработка эффективного способа качественного соединения листовых материалов из ацетатцеллюлозного пластика, которая включает в себя задачу создания новых декоративных материалов из ацетатцеллюлозного пластика.
Единым техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение прочностных показателей получаемого слоистого материала, а также достижение оригинальных цветовых оттенков в слоистом материале.
В основу заявленного способа заложен принцип химической активации поверхностного слоя ацетатцеллюлозного пластика раствором органической перекиси заданной концентрации в соответствующем растворителе.
2
Указанный технический результат по объекту «Способ» достигается путем сварки листовых материалов из ацетатцеллюлозного пластика ТВЧ с предварительной обработкой поверхности листов раствором бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в ацетоне концентрацией 0,5-1,5%, взятым в количестве из расчета 50-150 г/м, при этом сварку осуществляют при мощности 200-250 кВТ в течение 2-4 секунд. Наилучшие результаты достигаются при использовании ацетатцеллюлозных пластиков с фиксированным содержанием пластификатора, а именно 26-30%, а также при использовании ацетона в качестве органического растворителя.
Указанный технический результат по объекту «Продукт» достигается путем применения в слоистом материале листовых материалов в количестве от 2 до 6, при этом они окрашены в различные цвета или имеют различную степень прозрачности. При частном случае реализации изобретения листовые материалы выполнены разнотолщинными.
Способ осуществляют следующим образом.
Для получения заявляемого слоистого материала могут быть использованы различные листы из ацетатцеллюлозного пластика толщиной, как правило, от 0,5 до 8,0 мм, которые окрашены в различные цвета или имеют различную степень прозрачности. Для сборки слоистого материала перед сваркой ТВЧ могут быть использованы различные варианты расположения листов, например один из слоев прозрачный, другой - матовый, третий полупрозрачный (транслюсцентный), четвертый - непрозрачный перламутровый или прозрачный перламутровый. Варьируя расположение окрашенных листов, цветовую гамму, интенсивность окрашивания, а таже их толщину, сочетая основные и дополнительные цвета спектра, можно достичь оригинальных и гармоничных сочетаний в получаемом слоистом материале.
2
Поверхность приготовленных листов заданного размера, которая подлежит сварке ТВЧ, обрабатывают раствором бис(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в органическом растворителе (преимущественно в ацетоне) концентрацией 0,5-1,5%, взятым в количестве из расчета 50-150 г/м, выдерживают на воздухе в течение 30-60 сек, после чего осуществляют сварку ТВЧ на аппарте типа ТР 15 под давлением 5 атм при мощности 200-250 кВт и частоте тока 39,68-41,68 мГц в течение 2-4 секунд, после чего полученный слоистый материал выдерживают под прессом при температуре помещения в соответствии с общепринятой технологией.
В качестве органического растворителя могут быть также использованы смесь метиленхлорида с этиловым спиртом, взятых в соотношении (мас.ч.): 9:1, этилацетат и смесь этилацетата с ацетоном (практически в любых в соотношениях).
Конкретные режимы осуществления изобретения зависят от специфики применяемого слоистого материала, например дизайнерского решения оправы очков.
Конкретная реализация заявляемого изобретения иллюстрируется следующими примерами (испытания слоистого материала проводили по ГОСТ 14759-69 «Определение прочности при сдвиге»).
2
Пример 1. В соответствии с вышеописанным способом получали двуслойный материал из листов ацетатцеллюлозного пластика с толщиной первого листа 0,5 мм (цвет - фиолетовый прозрачный), с толщиной второго листа - 7,3 мм (цвет - желтый полупрозрачный) сваркой ТВЧ при мощности 200 кВт в течение 2 секунд, с предварительной обработкой поверхности пластика раствором бис-(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в этилацетате концентрацией 0,5%, взятым в количестве из расчета 150 г/м. Полученный слоистый материал имел разрушающее напряжение при сдвиге 52,5 МПа, цвет - полупрозрачный серый.
2
Пример 2. В соответствии с вышеописанным способом получали трехслойный материал из листов ацетатцеллюлозного пластика с содержанием пластификатора 30% (ацетатцеллюлозный пластик торговой марки Вилам-2), с толщиной первого листа 2 мм (цвет - пурпурно-брусничный прозрачный), с толщиной второго листа 2 мм ( цвет - бирюзовый прозрачный), с толщиной третьего листа 2 мм (цвет - желтый прозрачный) сваркой ТВЧ при мощности 200 кВт в течение 4 секунд, с предварительной обработкой поверхности пластика раствором бис-(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в ацетоне концентрацией 1,0%, взятым в количестве из расчета 100 г/м . Полученный слоистый материал имел разрушающее напряжение при сдвиге 53,7 МПа, цвет - прозрачный серый с голубоватым оттенком.
2
Пример 3. В соответствии с вышеописанным способом получали четырехслойный материал из листов ацетатцеллюлозного пластика с толщиной первого листа 2 мм (цвет - синий, прозрачный с фиолетовым оттенком), с толщиной второго листа - 2 мм (цвет - ярко-малиновый, прозрачный), толщиной третьего листа 2 мм (цвет абрикосовый, полупрозрачный), толщиной четвертого листа 2 мм (светло-розовый, прозрачный) при мощности 250 кВт в течение 3 секунд, с предварительной обработкой поверхности пластика раствором бис-(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в смеси этилацетат и ацетона (50 мас.ч.: 50 мас.ч.) концентрацией 1,5%, взятым в количестве из расчета 50 г/м. Полученный слоистый материал имел разрушающее напряжение при сдвиге 53,2 МПа, цвет - полупрозрачный винно-красный.
2
Пример 4. В соответствии с вышеописанным способом получали пятислойный материал из ацетатцеллюлозного пластика с толщиной первого листа 2,0 мм (цвет -светло-голубой, прозрачный ), второго листа 0,7 мм (цвет - бирюзовый, полупрозрачный), третьего листа 1,0 мм (цвет - синий индиго, полупрозрачный), четвертого листа 1,5 мм (цвет - желтый, полупрозрачный) пятого листа 2,8 мм (цвет - бесцветный, прозрачный) при мощности 250 кВт в течение 2 секунд, с предварительной обработкой поверхности пластика раствором бис-(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в смеси метиленхлорида с этиловым спитом (9 мас.ч.: 1 мас.ч.) концентрацией 1,0%, взятым в количестве из расчета 100 г/м. Полученный слоистый материал имел разрушающее напряжение при сдвиге 54,2 МПа, цвет - морской волны.
2
Пример 5. В соответствии с вышеописанным способом получали шестислойный материал из ацетатцеллюлозного пластика с толщиной первого листа 0,5 мм (цвет - каштаново-коричневый, прозрачный), второго листа 0,8 мм (цвет - бежевый, полупрозрачный), третьего листа 1,0 мм (цвет-ярко-оранжевый, полупрозрачный), четвертого листа - 2,0 мм (цвет - красный, полупрозрачный), пятого листа - 0, 8 мм (сливово-красный, прозрачный), шестого листа - 3, 0 мм (желто-кремовый, полупрозрачный) при мощности 240 кВт в течение 3 секунд предварительной обработкой поверхности пластика раствором бис-(трет-бутилпероксиизопропил)бензола в ацетоне концентрацией 1,5%, взятым в количестве из расчета 50 г/м. Полученный слоистый материал имел разрушающее напряжение при сдвиге 55,3 МПа, цвет -интенсивный кирпично-красный.
Пример 6 (сравнительный). В соответствии с решением прототипа получали трехслойный материал из ацетатцеллюлозного пластика с толщиной первого листа 2 мм (цвет - фиолетовый непрозрачный), с толщиной второго листа 2 мм (цвет - светло-оранжевый), с толщиной третьего листа 2 мм (бесцветный, прозрачный) при напряжении 800 В и частоте 27-28 мГц. Показатель разрушающего напряжения при сдвиге 32 МПа; видны фрагменты разделительного шва в слоистом материале, цвет - невыразительный серый полупрозрачный.
Преимущества заявленного способа подтверждаются сравнительными показателями прочности полученного слоистого материала из ацетатцеллюлозного пластика и высоким качеством соединения листов (оптически чистым швом соединения листов), что особенно важно при использовании прозрачных или полупрозрачных листовых материалов светлых тонов.
Преимущество заявленного слоистого материала обусловлено возможностью достижения оригинальных цветовых оттенков.
Источники информации
1. Международная заявка №99/47621, опубл. 1999 г.
2. Л.Н.Малинин, Ю.И.Владимиров, В.М.Изюмов. Эфироцеллюлозные пластики. Изд. «Яросвет», 2002 г.
3. Свидетельство РФ на полезную модель № 3420, опубл. 1997 г.
4. Заявка Японии №2254415, опубл. 1990 г.
5. Заявка Франции №2637532, опубл. 1990 г.