Флексография

Флок

Флок (ворс) представляет собой массу коротко нарезанных во­локон определенной, заданной длины. Во многих языках это назва­ние обозначает коротко порезанные текстильные волокна для нане­сения бархатных покрытий. Волокна для изготовления флока могут быть различны по своей природе. Во многих областях используются флокированные материалы на основе специальных текстильных ма­териалов (рис. 5.1).

Выбор качественных критериев зависит от требований, предъяв­ляемых к конечному продукту. Наиболее широко распространенные критерии — пространственная стабильность (сохранение формы) или сильная эластичность, устойчивость к разрыву, минимальиая усадка, характер поведения при обработке относительно нетек­стильной основы, сродство к используемому адіезиву и т. д.

Нию к обшему объем)' производства это был сравнительна неболь­шой рынок. В результате довольно мало или практически ничего не было сделано для удовлетворения специальных потребностей отрас­ли. Производителям приходилось работать с отходами пряжи, что не являлось достаточно эффективным способом В начале 70-х гг. Ев­ропейская промышленность разработала стандарты на качество флока и единое оборудование для его измерения и проверки. Стали внедряться методы, которые делали возможным приспособление ха­рактеристик флока к изменяющемуся спросу фабрик, окружающим условиям и технологии. Сегодня многие предприятия отрасли уже получили сертификат качества ISO 9000 FF.

Волокна для изготовления флока могут быть различны по своей природе. Для электрофлокчровапия наиболее распространены поли­амидные, вискозные, полиэфирные, акриловые и ацетатные.

Полиамидныи флок производится из полиамида марок 6 (РА 6) и 6.6 (РА 6.6). Полиамид 6 плавится при температуре примерно 215— 220° С, а 6.6 при температуре 255 -260° С. Полиамид 6 мягче, чем 6 6, ею легче окрасить, но он менее устойчив к УФ-излучению Йз полиамида производят как молотый, так и резаный флок. Диапазон выпускаемых титров — от 0,9 до 44 dtex. Наиболее применяемая длина — 0,3 2 мм. В некоторых специфических случаях использу­ется флок длиной до 12 мм (например, имитация шкуры животных). Полиамидный флок обладает хорошей износостойкостью. Удельная плотность РА 6 1,125-1,15. Полиамидный ворсовый покров облада­ет привлекательным внешним вадом, незначительно заминается при механическом воздействии и хорошо восстанавливается после сня­тия нагрузок. Обладает высокой износостойкостью.

Флокированное покрытие из полиамида 6 выдерживает темпера - гуру до 150° С, не меняя своих линейных размеров и фактуры. Бла­годаря этому качест ву, способом термическою тиснения получают рельефные эффекты на флок-поверхности. Температура тиснения полиамида 6 6 составляет примерно 1о0г С.

Дтя полиамида разработаны специальные флуоресцентные кра­сители. Флок, окрашенный этими красителями дает эффект свечения при освещении ультрафиолетом. Эта способность активно исполь­зуется в качестве одной из степеней защиты ценных бумаг и денеж­ных купюр, акже флуоресцентный флок применяют в отделке внутренних интерьеров и для рекламных целей. Надо отметить, что светостойкость флуоресцентного флока заменю хуже, чем обычно­го.

Полиэфирный флок сходен по своим параметрам с полиамид­ным. Основным отличием является гидрофобноегь полиэфирных волокон. Это усложняет процесс его электростатической обработки. Кроме тою, покраска полиэфирных волокон дороже. Полиэфир об­ладает лучшей светостойкостью, чем полиамид. При длительном воздействии УФ-излучения или интенсивного солнечною света по­лиамид становится более ломким, чем полиэстер Полиэфирный ворс обладает хорошей стойкостью к истиранию и особенно высо­кой устойчивостью к воздействию влаги и УФ-лучам. Тем не менее, волокна сложно окрашивать и это ограничивает цветовое многооб­разие.

В массе окраска флока в черный цвет осуществляется на этапе экстутирования жгу га для производства флока В этом случае ис­пользуются качественно иные виды красителей, обеспечивающие большую светостойкость. Крашение в массе, как правило, практику­ется только в черный цвет, а в любой другой можно окрашивать обычным способом.

В настоящее время диапазон титров, производимых серийно 1,3- 67 dtex. Длина, как правило, 0,5 и 1 мм. Удельная плотность — 1380-1410 кг/м3.

Одним из видов обработки поверхности, покрытой полиэфир­ным флоком, при котором волокна заминаются после гермомехгни - ческого воздействия, является тиснение. Температура термического тиснения полиэфира примерно 150° С.

Вискозны флок бынтет молотым и резаным. Серийно выпус­каемые длины вискозного флока — 0,3-4 мм. Он хорошо окрашива­ется, физико-химическая обработка его проста, но для ворса харак­терна сминаемость под действием нагрузок, поэтому сферы приме­нения оіраниченьї.

Применяется он, прежде всего, для декорирования изделий, а также для производства упаковки, ифушек, обоев, стеновых пане­лей и при флокировании некоторых текстильных и нетканых мате­риалов. Для флок-печати на одежде используется преимущественно вискоза Для изготовления трансферной бумаги подходит вискозный флок сверхточной нарезки длиной 0,3 мм в случае многоцветной пе­чати, а для простого трансфера — 0.5-1 мм.

Тонкие титры (0,55-0,9 dieх) вискозного флока применяются для изготовления упаковки и некоторых косметических товаров. Самый грубый титр (28 dtex) идет на изготовление искусственной травы в игрушечных железных дорогах.

Флок, изготовленный из хлопка, бывает только молотым. Он обладает очень низкой износостойкостью, а поверхность очень по­хожа на искусственную замшу Преимуществами хлопковою флока являются: низкая цена и высокая гидрофнльность. Очень эффекти­вен как покрытие изнаночной стороны резиновых перчаток. Хлоп­ковый флок применяется также при изготовлении недорогой упа­ковки. Серийные титры — 1-4 dtex.

Полиакрил является самым сложным волокном, как для произ­водства флока, так и для работы с ним. Полиакрил обладает рядом преимуществ, но с точки зрения современных сфер применения флока, они не интересны. Вопросы его производства активно разра­батывались во время угрозы дефицита вискозного волокна. В на­стоящее время полиакриловый флок не производится.

Флок из углеродного волокна — новая разработка в области ма­териалов для флокирования. Углеродное волокно получают из поли - акрилнитрила {PAN) путем оксидирования. Цвет исходного волокна варьируется от бесцветного до черного. Черные волокна нельзя пе- рекоасить в другой цвет. В настоящее время такой флок произво­дится в титрах 1,7-5 dtex

Преимуществами углеродного флока является то, что он не го­рит (другие волокна требуют специальной обработки) и не дсфор - мируется вследствие механической нагрузки при температурах до 400° С, Промышленное использование углеродного флока требует специальных дозирующих устройсгв. Причем значительного приме­нения углеродный флок не нашел, но в данный момент речь идет о новых разработках, изучены не все преимущестра этого вида волок­на.

Арамид (Kevlar) — полиамид, обогащенный ароматическими углеводородами с парасгруктурой. Естественный цвет — желгый, не окрашивается. Разлагается только при температуре выше 550° С. Рассматривается как флок для специфических технических сфер применения,

Полипропиленовый флок — материал, применяющийся в ос­новном для технических целей (например: ковровые покрытия, на­польные коврики, армирование бе гона). Также подходит д^ія отдел­ки верхней одежды. Полипропилен уступает другим волокнам по некоторым техническим характеристикам.

Использование этого материала не создает проблем утилизации флокированных материалов. Пластмассовые деіали, покрытые по­лиамидным флоком, весьма сложно утилизировать. Необходимо разделять три вида материала, что очень дорого. Полипропиленовая деталь, флокирэванная полипропиленовым флоком. содержит не­значительное количество адгезива, которым при утилизации и по­следующем производстве детали из вторичного сырья можно пре­небречь.

К недостаткам полипропиленового ф] ока можно отнесли:

• его плавление при 160° С и размягчение при 120е С — строгое соблюдение температурных режимов;

• невозможности окрашивания волокон полипропилена обычным способом — окрашивание только в массе что подразумевает произ­водство цветного полиэтиленового флока только большими партия­ми (от 1 тонны и выше);

• слабая стойкость к механическому воздействию, по сравнению с полиамидным (толщина нитей в жгуге 3,3 -70 dtex), Удельная плот­ность 850-920 кг/м3.

Ацетатны 1 флок по сравнению с вискозным менее износо­устойчив, сминаем, но сравнительно термостоек и термопластичен. Используется в основном для изготовления искусственного меха [1].

Различают флок молотый и резаный.

Флок молотых получают в результате помола волокон (вискоза, полиамид, полиэфир, хлопок) в специальных мельницах, затем его красят и обрабатывают Ворсинки получаются неоднородноіми по длине, и после флокирования поверхность становится похожей на замшу. Молотый флок часто используют при производстве недоро­гой упаковки или бархатной бумага. В качестве сырья для произ­водства молотого флока, как правило, подходят отходы текстильных нитей или резаного флока.

Флок резаный — равномерно разрсзаная, окрашенная и специ­ально обработанная мононить. Материал мононити — вискоза, по­лиамид, полиэфир, хлопок и др

Флок имеет следующие параметры: длина — 0,5-10 мм; толщи­на — от 0,9 dtex до 22 dtex, tex флока (титр) — вес одного километра мононити; dtex флока — бєс десяти километров мононити.

Чем больше величина dtex моионити, тем более толстый и жест­кий получится флок. Поперечное сечение мононити, используемое при производстве флока, круглое или треугольное. Флок может про­изводиться из глянцевой, полуматовой и матовой мононити.

Пример обозначения: 1 мм/3,3 dtex — длина 1мм, толщина — 3,3 dtex.

Поверхность, обработанная тонким блоком (0,9- 2.2 diex). не за­минается. обладает высокой износостойкостью, мягкая на ощупь, очень похожа на бархат. Флок толщиной 3,3-6 7 diex используется как для изготовления надписей и рисунков, так и для флокирования упаковки или, например, автомобильных деталей. Флок 22-44 dtex применяют там, где требуется очень высокая стойкость к истира­нию. например, прл изготовлении ковровых покрытий.

Кроме линейных характеристик флок имеет целый ряд норми­руемых параметров, которые описывают его потребительские свой­ства: электропроводность; летучесть (прыгучесть); влажность; сы­пучесть; однородность резки, светостойкость, гигроскопичность.

Флок может быть окрашен практически в любой цвет. Однако фирмы-производители определили группу основных цветов, кото­рым присвоили номера и, для удобства работы с покупателями, вы­пустили цветовые ката пот флока. Флок различных цветов и длин может смешиваться для более точного подбора цвета или получения специальных эффектов [6].

Технология и качество изделий, получаемых по методу электро- флокирования, существенно зависят от равномерности ворса по длине, соотношения длины и толшины ворса, прямолинейности и формы среза ворсинок, ворс в электростатическое поле в большин­стве известных способов вводят через сита. Размеры ячеек подби­рают в соответствии со средней длиной применяемого ворса. При большом отклонении длины отдельных ворсинок от средней созда­ются условия для их неравномерного прохождения Сначала прохо­дят наиболее копоткие ворсинки, а длинные скапливаются на по­верхности сита. В результате получается неравномерное и неплотное ворсовое покрытие с нетоварным внешним видом.

Для получения высококачественных электрофлокироиакных ма­териалов необходимо, чтобы ворс имел минимальное отклонение от заданной длины. При разбросе волокон по длиие создается неровная и неплотная ворсовая поверхность с дефектами (например, «крате­рами»), в большинстве случаев, не соответствующая требованиям, предьявлясмым к изделиям. Одной из причин образования «крате­ров» на ворсовой поверхности является создание более сильного электрического поля вокруг длинных волокон, имеющих больший заряд. Последний отклоняет расположенные вокруг них короткие волокна от вертикального положения.

Соотношение длины и толщины отдельных ворсинок влияет на жест кость при изгибе.. Длину и толщину ворса выбирают в зависи­мости от производимого материала Если увеличить толщину ворса, сохранив неизменной длину, или уменьшить длину, сохранив тол­щину, получаются поверхности, более стойкие к истиранию, а мате­риал приобретает более жесткий, шетинистый вид. В габл. 5.2 при­ведены рекомендуемые соотношения между длиной и толщиной по­лиамидного ворса.

На внешний вид флокированной поверхности влияют два пара­метра: глянец (блеск) и тип волокна. Флок может быть глянцевым, полуматовым, матовым и глубоко матовым

Неравномерность визуального восприятия ивета и блеска флока в зависимости от угла зрения или уї ла освещения к флокированной поверхности называется «шанжкрованием». Чем более глянцевый флок, тем сильнее эффект шанжирования. Кроме того, определен­ную роль в возникновении этого эффекта играет разница в цьете во­локна на срезе и на продольной стороне.

Эффект шанжирования — явление скорей отрицательное для производителя. Например, при ф. окировании больших площадей (рулонные материалы) глянцевый флок подчеркивает даже самый минимальный брак, в го время как матовый скрывает неравномер­ности покрытия. Матовый флок лучше наряжается благодаря хими­ческим реагентам, которыми обрабатывается ворс для получения матового эффект а.

Глянцевый флок не рекомендуется для флокирования пластмас­совых деталей. На пластмассе эффект шанжирования создает впе­чатление, что покрытие детали неравномерно. Для минимизации этого эффекта применяется не только матовый, но и «гнутый» флок. Каждая ворсинка в таком виде флока имеет перегиб. Благодаря это - му, при любом угле зрения или освещения, наблюдатель видит оди­наковую поверхность, как по блеску, так и по глянцу. Массовое ис­пользование «гнутого» флока ограничивает его дороговизна и слож­ность в использовании.

Хапткка (тактильное восприятие) флокированной поверхности обуславливается следующими факторами:

• длина и толщина волокон;

• степень прямоты ворсинок;

• качество забивки ворса;

• вид обработки флока

Длина ворсинок резаного флока или средняя длина молотого флока определяют высоту ворса и при заданной толщине, <]юрмиру - юі ощущение жмягкости или жесткости флок-поверхности. На каче­ство флок-поверхности влияет также плотность забивки ворса. Чем реже забивка, тем хуже поверхность на ощупь и ниже износостой­кость. Нельзя также упускать из виду влияние обработки на х, яптику ф^к-поверхности. Существуют жесткие и мягкие виды обработки. Производство флока состоит из трех циклов:

• резка или размол монснити;

• покраска:

• обработка или активация специальным составом

Резка или помол. Существуют два варианта этой операции:

• точная нарезка параллельно уложенных пучков волокон (про­фессиональный термин — жгут — получаем резаный флок);

• размельчение исходного сырья разной длины и толщины (про­фессиональный термин — помол — получаем молотый флок).

Резаный флок считается качественным, если ворсинки прямые, одинаковой длины и не сплавлены друг с другом концами.

Молотый флок можно производить из остатков волокна на ка­тушках, но иногда используют также и высококачественный жіут Производство резаного флока требует, в любом случае, использова­ния жгута из параллельных мононнтеЙ одинаковой толщины. Реза­ный и молотый флок — наиболее распространены в Европе. В Япо­нии производят «шутый» флок

Покраска. Цвет флока является ключевой характеристикой, осо­бенно для видимых поверхностей деталей. Флок окрашивается в разные цвета. Окрашенный флок обладает следующими характери­стиками:

• светостойкость;

• цветостойкость;

• стойкость к моющим средствам;

• стойкость к прочим внешним воздействиям (трение, парфюме­рия...).

Флок разного цвета в разной стенени удовлетворяет вышепере­численным требованиям. Определенное свойство может быть наме­ренно улучшено Но это ведет, как правило, к повышению цены или к ухудшению других качеств. По этой причине изменять рецептуру покраски следует только в случае крайней необходимости, если это­го непременно требуют условия эксплуатации готовою изделия. Существует два способа покраски флока:

• окраска волокна после порезки жгута;

• окраска полиамида-сырца в массе перед производством жгута. Перед покраской волокна обезжиривают. При покраске волокна

Молотый или резаный флок красят в барке, как обычный текстиль. В случае покраски в массе полимерный расплав красится перед skc - трузней Такой способ существенно повышает показатели свето­стойкости. При покраске полимерного расплава минимальная за­грузка исходного сырья очень велика, поэтому метод экономически не очень эффективен. Кроме того, достаточно сложно четко задать определенный ЦВЄі.

Самыми высо:сими показателями светосгойкости обладает чер­ный флок, окрашенный в массе. В данном случае используется газо­вая сажа, которая не меняет цвет при воздействии света. Для полу­чения других цветов используются менее стабильные пигменты. Поэтому флок, окрашенный в волокне, как правило, обладает луч­шей светостойкостью Кроме того, чем темнее цвет флока, тем выше светостойкость. В темных цветах красящих веществ количественно больше, чем в светлых.

Без предварительной обработки или активации специальным со­ставом волокна не могут быть использованы для получения качест­венных материалов. Причина этою состоит в сильном поверхносг - ном взаимодействии между ними, которое приводит к их слипанию и образованию комков. Кроме того, волокна являются хорошими изоляторами и маловосприимчивы к действию электрического поля: они слабо поляризуются, а значит, плохо ориент ируются вдоль си­ловых линий поля, приобретают незначительный электрический за­ряд, вследствие чего медленно перемешаются по направлению к по­верхности флокируемою материала, покрытого клеем. Для хорошего флокирования всрсу придают определенную электропро­водность путем обработки его электролитом (реактивом из солей) и поверхностно-активным веществом и танином. На эффективность обработки влияет влажность воздуха. При длительном храпении и транспортировке ворс быстро высыхает, это нужно учитывать при хранении.

Понижение электропроводности ворса ухудшает перезарядку волокон, уменьшает плотность ф юкированмя и образует замыкаю­щие цепочки из волокон между электродами. Внешне флок еыгля - дит не как отдельные волокна, а как нити.

Химическая обработка повышает разделяемость волокон и их сыпучесть. Последняя обеспечивает равномерную подачу ворса в зону флокирования, повышает степень ею ориентации, устраняет свойлачньание и образование комков в бункере флокатора.

Заряженные волокна ускоряются электрическим полем, приоб­ретая скорость, которая определяет глубину проникновения волокон в адгезив, и, следовательно, прочность их закрепления, а также плотность ворсовой поверхности.

Химическая подготовка ворса включает обработку (активацию) ворса, сушку и просев. Целями активации являются: • сообщить флоку определенную электропроводность по всей длине ворсинки. Волокна должны заряжаться не только от высоко­вольтного электрода, но и друг от друга. Только заряженный флок летит к заземленной поверхности, которую необходимо покрыть ворсом [3]. Понижение электропроводности ворса ухудшаег переза­рядку волокон, уменьшает плотность флокирования и образует за - мыкаюшие цепочки из волокон между электродами. Внешне флок выглядит не как отдельные волокна, а как нити [1];

• обеспечить создание диполя на ворсинке. Только ворсинки с распределенным зарядом располагаются параллельно линиям элек­трического поля. т. е. перпендикулярно флокируемой поверхности [3]. Заряженные волокна ускоряются электрическим полем, приоб­ретая скорость, которая определяет глубину проникновения волокон в адгезив, и, следовательно, прочность их закрепления, а также плотность ворсовой поверхности [1];

• придать сыпучесть флоку — чтобы он разделялся в системе по­дачи ворса и в дозирующем устройстве ~3]. Сыпучесть обеспечивает равномерную подачу ворса в зону флокирования, повышаег степень его ориентации, устраняет свойлачивание и образование комков в бункере флокатора [1];

• обеспечить оптимальную смачиваемость фJ ока.

Соли в абсолютно сухом состоянии ток не проводят. Только в водном растворе они обретают проводимость. По этой причи­не проводимость флока повышается при повышении относи­тельной влажности воздуха. С другой стороны, чем больше вла­ги оседает на ворсинке, тем более клейкой становится ее поверхность, и разделяемость ухудшается, флок комкуется и становится непригодным к работе. Комкование флока очень вредно: комочки флока, попав в клей, не дают другим волокнам закрепиться рядом в клеевом слое. Это приводит к залысинам и неравномерности покрытия. Поэтому флокировать необходимо в диапазоне влажности, в котором проводимость уже достаточна, а сыпучесть еще сохраняется.

Качест во обработки ф-ока может быть испорчено многими фак­торами (влагой, температурой и др.). Некоторые повреждения мож­но исправить, некоторые — нет. Испорченный ф юк можно обрабо­тать снова, если он не имеет инородных примесей. После восстановления флок по качеству не уступает новому [3].

В процессе производства флока резаные волокна подвергаются специальной обработке, в результате чего он приобретает опреде­ленную электрическую проводимость Долгосрочное сохранение этого качества существенно зависит от г ранения — от герметично­сти тары, температуры и относительной влажности воздуха в поме­щении [3]. Хранение в слишком сухих или слишком сырых помеще­ниях может нанести ущерб качеству флока или вообще испортить ею [6]

Также климатические условия важны и в помещениях, где про­исходит флокирование. Заливание водой, замерзание (падение тем­пературы ниже 0° С), интенсивное освещение и сильный нагрев при­водят к необратимым изменениям, т. е. к порче флока. Необходимая для работы проводимость флока достигается только при наличии влажности. При хранении в сухом помещении или длительной пере­возке, влага может испариться с поверхности флока.

Поэтом)" флок необходимо хранить при температуре 15 -25° С, относительной влажности воздуха 60-65%, в затемненном помеще­нии в таре с максимальной герметичностью (завязанный полиэтиле­новый пакет, помещенный в картонную коробку) [3]. Мешки, кар­тонные коробки, полиэтиленовые паксї гы, в которых хранится флок, долясны быть всегда закрытыми, так как свойства флока при этом условии изменяются гораздо медленнее при колебаниях климата [6]

Если условия хранения все же отличаются от оптимальных, то флок, с которым намечается работа, должен выдерживаться в поме­щении с нормальными условиями в течение 24 часов. Этот процесс называется кондиционированием фьока 'акая операция полезна по­сле транспортировки, как в холодное, гак и в очень жаркое время года.

Важными являются и условия складирования флока При скла­дировании в мешках необходимо учитывать, что под действием соб­ственною веса флок спрессовывается, и его сыпучесть з'худшается (спрессованные комочки не всегда распадаются в электрическом поле). Если флок хранится в коробках из твердою картона, то их можно хранить шгабелями любой высоты 3].