Természetes polimer szerkezeti anyagok: BŐR

Átírás

1 POLIMERTECHNIKA TANSZÉK Dr. Morlin Bálint Természetes polimer szerkezeti anyagok: BŐR Október 30. A bőr és szőrmeipar nyersanyagai: Emlősállatok: - Szarvasmarha, sertés, juh, kecske, vadbőrök (szarvas, antilop, stb.) Hüllőbőrök: - Kígyó, gyík, krokodil, stb. Halbőrök: - Cápa, lazac, ponty stb. Szőrmésbőrök: - Szőrmés emlősállatok gereznája (róka, nyérc, nutria, pézsma, hörcsög, nyúl, juh, stb.) 1

2 A nyersbőr kémiai felépítése és tulajdonságai: A nyersbőr tartalmaz: - Fehérjék 80-95%: Nem strukturált fehérjék 4-8%: Vázfehérjék: keratin, kollagén (90-95%), elasztin - Zsírok5-20%: eltávolítják - Ásványi anyagok 1%: eltávolítják - Enzimek A nyersbőr tulajdonságai: - Víztartalom: % - Hő hatására (45-50 O C-on) enyvesedik - Könnyen rothadásnak indul - Száraz állapotban merev, törékeny. A nyersbőr szövettani felépítése: 2

3 Kollagén rostok: Különböző nyersbőrök fő rétegei: 2-6 % % 6-10 % 1/4 3/4 4-8 % % 8-15 % 3/5 2/5 marhabőr juhbőr 2-4 % 8-15 % % 4-8 % 1/2 1/ % % nem különül el kecskebőr sertésbőr 3

4 A bőr topográfiája és jellemző nyúlásirányai: Krupon: 42-48% - tömött sűrű rostszerkezet - vastagsága egyenletes Nyak: 26-30% - lazább rostszerkezet - vastagsága egyenetlenebb - felülete ráncos Hasszél: 12-16% - laza rostszerkezet - szélek felé vékonyodik Mál: - nyúlékony,laza szerkezet - értéktelen Bőrgyártás 4

5 Bőrgyártás Célja: Tartós, hővel szemben bizonyos mértékig ellenálló, a rendeltetési célnak megfelelő készbőr előállítása. Nyúzott bőr: szőr stb. Tartósítva(!) A bőrgyártás fő műveletei: 1. Előkészítő műveletek, vizes műveletek 2. Cserzés -növényi -ásványi 3. A nedvesség eltávolítása és a cserzés utáni mechanikai műveletek 4. Kikészítés Célja: a bőr előkészítése cserzésre - nedvesség pótlása, a bőr tisztítása - felesleges részek eltávolítása - a bőr feltárása Fő műveletei: - Áztatás (nedvesség pótlása, tisztítás) - Meszezés (szőrzet és felhám fellazítása, a bőr feltárása) - Húsolás (hájashártya eltávolítása) - Kopasztás (felhám és szőrzet eltávolítása) - Színelés (maradványok eltávolítása) - Hasítás (bőrvastagság beállítása) -PŐRE 1. Előkészítő, vizes műveletek - Mésztelenítés (mész eltávolítása, 4,5-6 ph érték beállítása) 5

6 2. Cserzés Cserzési módszerek: - Növényi cserzés - Ásványi cserzés (krómcserzés) - Egyéb eljárások (kombinált cserzések) A cserzett bőr tulajdonságai: - Növényi cserzett: hőállóság O C, merev, feszes, telt fogás, nagyobb súly, légáteresztő és vízáteresztő képessége kisebb mint a krómcserzett bőré, kopásállósága jó, színe sárgás vagy vörösesbarna árnyalatú. Felhasználás: cipőipari talp és talpbélésbőr, műszaki bőr - Krómcserzett bőr: hőállóság O C, puhább, simulékonyabb fogás, fényállósága, vízgőz és légáteresztő képessége, szakítószilárdsága, nyúlékonysága, kopásállósága (nedvesen csúszik, nyúlik), jobb mint a növényi cserzett bőré, színe zöldeskék. Felhasználás: általában mindenhol használják Növényi cserzés: Cserzőanyag: - Növényi anyagok: kéreg (tölgy..), fa (gesztenye..), levél (szömörce..), termés, gubacs - Tulajdonságaik: nagymolekulájú szerves vegyületek, savas anyagok, vízben jól oldódnak, fehérjeoldatokkal oldhatatlan vegyület, a kollagént cserzik. A cserzés fő műveletei: - Előcserzés (holtcserzést elkerülendő, használt lében végzik) - Átcserzés (cserzőanyag kötődése a kollagénhez) - Utáncserzés (vízállóság, feszesség, teltség javítása) - Mosás szíttatás (nem kötött cserzőanyag eltávolítása) - Impregnálás (kopás ás vízállóság javítása) 6

7 Ásványi (króm) cserzés: Cserzőanyag: - III vegyértékű krómsóknak van cserző hatása (kálium krómtimsó KCr(SO 4 ) 2, ammónium krómtimsó NH 4 Cr(SO 4 ) 2 - VI vegyértékű bikromátok (kálium bikromát K 2 Cr 2 O 7, nátrium bikromát Na 2 Cr 2 O 7 ), redukálni kell III vegyértékűvé. A cserzés fő műveletei: - Pácolás (rostszerkezet fellazítás, zsírok kioldása) - Pikkelezés (kémhatás beállítása ph 4,5-re) - Cserzés: - Egyfürdős: a bőröket III vegyértékű krómsókkal kezelik - Kétfürdős: VI vegyértékű króm bevitele a bőrbe, majd a bőrben redukálása III. vegyértékűvé - Savtalanítás (kémhatás beállítása) Cserzőhordók: 7

8 3. Nedvesség eltávolítása mechanikai műveletek: Víztelenítés: (felületi, kapilláris nedvesség eltávolítása) 50-55% - Préselés (fűtött préshengerek között) - Sajtolás (hidraulikus prések) Szárítás: (rostközi és a kötött víz eltávolítása) 15-25% - Taszítás (ráncok eltávolítása, bőr simítása, felületnövelés) - Rámázás (száradás közbeni zsugorodás megakadályozása) - Szárítás (konvekciós kamra, alagút, sugárzásos vákuum) Mechanikai műveletek: - Hasítás, faragás (végleges, egyenletes vastagság beállítása) - Hengerlés (bőrrostok tömörítése, feszesség növelése) Puhítás (rostszerkezet fellazítása, mechanikai úton) A bőrfelület mechanikai megmunkálása - Csiszolás (bőr szín- és húsoldalának kikészítése) - Hántolás (növényi cserzett bőr húsoldali finomcsiszolása) Préselés: 8

9 Rámázás, szárítás: 4. Kikészítés: Kikészítés vegyi műveletei: - Zsírozás - Színezés - Fedőfestés - Appretálás - Fóliás kikészítés Kikészítés mechanikai műveletei: - Gépfényezés - Vasalás - Barkapréselés - Barkázás - Hengerlés 9

10 Fedőfestés, appretálás: Készbőrismeret: A készbőr az állati nyersbőrből a bőrgyártás fizikai és kémiai műveletei révén nyert új tulajdonságú termék. A készbőrök csoportosítása a bőr fogása szerint: - Box bőr: krómos cserzésű, gyengén zsírozott, simulékony, rugalmas, egyenletesen tömött, telt fogású. - Softy (puha) bőr: a boxbőrnél puhább fogású, nyúlása jóval nagyobb. - Nappa bőr: textilszerűen lágy, nagyon puha fogású a rendeltetési célnak megfelelő nyúlású. 10

11 Készbőrismeret: A készbőrök csoportosítása a bőrfelület jellege szerint: - Teljes barkás bőr: Színoldalon kikészített bőr, melyen az állat fajtájára jellemző barkarajzolat jól felismerhető. - Korrigált barkájú bőr: Színoldalon kikészített bőr, melynek a hibás barkaoldalát csiszolással és fedőfestéssel korrigálják. A bőrök sima felülettel vagy préselt barkával készülnek - Velúrbőr: húsoldalra kikészített csiszolt, bársonyos felületű színezett, posztószerűen puha bőr - Nubuk bőr: színoldalra kikészített, csiszolt, a velúrnál finomabb, bársonyos felületű puhabőr. - Színoldali hasíték bőr: színoldalra kikészítet, natúr, vagy fedőfestett, esetleg korrigált barkájú bőr. - Húsoldali hasíték: húsoldalra kikészített, csiszolt felületű színezett bőr Készbőrismeret: A készbőrök csoportosítása a kikészítés típusa szerint: - Natúr kikészítésű bőr: növényi cserzésű, természetes színű, külön kikészítés nélküli bőr. - Anilines bőr: legjobb minőségű, hibátlan barkarajzolatú bőr. A bőröket anilinszínezékkel színezik, majd a felületét fény és dörzsállóságot biztosító appretúraréteggel látják el. - Félanilines (semianilines) bőr: az enyhe barkahibákat vékony fedőfestéssel tüntetik el. - Fedett kikészítésű bőrök: színezés nélkül vagy anilinszínezékkel színezve fedőfestéssel és esetenként appretúraréteggel ellátva készülnek. - Lakkbőr: készülhet színezés nélkül vagy anilinszínezékkel színezve. A bőrök színoldalát poliuretán alapú magasfényű lakkal fedik. - Egyéb elnevezések: antikolt, polantik stb. 11

12 Szélvékonyítás, élezés: POLIMERTECHNIKA TANSZÉK GUMI 12

13 Rövid áttekintés Nyersanyagok gyarmatokról Európába: felhasználhatatlan (kecsua: ca-huchu kau: fa, ucsu: könnyezni fák könnye ) De Orbe Novo 1770 Priestley fedezte fel, radírozásra használta. rubber 1791 Samuel Peal szövetek vízhatlanítása 1820 Thomas Hancock hengerszék rugalmas kötözőanyagok, kesztyűk 1823-ban Charles Mackintosh benzol, két szövetréteg közé -keményedik 1839-ben Charles Goodyear (vaskereskedő) kén és ólomfehér véletlenül túlhevítve Vulkanizáció kaucsuk térhálósítása, kénnel (kismolekulás anyaggal) A természetes kaucsuk szerkezete A természetes kaucsuk szerkezetének fő tömege 1-4 cisz-polizoprén 13

14 A természetes kaucsuk termelése Hevea brasiliensis Dél-Amerika, Délkelet-Ázsia Afrika egyenlítői vidékei. A természetes kaucsuk-latex % Kaucsuk szénhidrogén 32,0 41,0 Fehérjék 2,0 2,7 Gyanták,zsírsavak 0,5 3,4 Cukrok és egyéb szerves anyagok 1,0 4,2 Ásványi anyagok 0,3 0,7 Víz 52,0 60,0 A természetes kaucsuk termelése 14

15 A természetes kaucsuk termelése RSS típusok (Ribbed Smoked Sheets) RSS 1x RSS 1-5 kimosás hengerszékeken, bordázás, 2-4 napig tartó füstölés C fokon száraz, tiszta, egyenletes füstölés, hólyagszennyeződés-mentes, hibátlan csomagolás minőségi sor a fenti szempontokra Krepp típusok (crepe: palacsinta) Pale Crepe latexhez nátriumhidrogénszulfit adagolása, a koagulátum kimosása hengerszéken, szárítás 45 C fokon 5-12 napig.) Brown Crepe TSR típusok (Tough Rubber Sheath) kiindulás hulladék-koagulumból, mosás, szárítás koagulumok aprítása, morzsázása, erős mosás, intenzív levegőáramban történő szárítás, bálázás A vulkanizációs görbe 15

16 A természetes kaucsuk felhasználási területei Abroncsgyártás % Mártott technológiák % Műszaki gumicikk gyártás % Latextechnológiák A természetes latex kezelése Tartósítás (stabilizálás, miokroorganizmusok ellen- Ammónia ) Besűrítés 60-68% szárazanyag (párologtatás, lefölözés, centrifugálás) Ammónia-mentesítés Szűrés Segédanyagok: Szilárd (20-60% diszperziók golyósmalom), Folyadékok (olaj-emulziók, oldat) Előkészített latex: Vulkanizáló szerek (kén, kéndonorok, fémoxidok) Aktivátorok (keresztkötések száma) Gyorsítók (sebesség) Öregedésgátlók (kémiai gyökfogók, viaszok) Lágyítók (hidegállóság növelésére) Töltőanyagok (kaolin, kréta, titándioxid, gyanták) 16

17 Latextechnológiák A koaguláció előidézése A koaguláció: a kaucsukrészecskék felületén lévő adszorpciós réteg (hidrátburok) megszüntetése - savak adagolása (leggyakoribb) - fémsók adagolása (kisózás) - szerves folyadékok -hőhatások - mechanikai hatások (keverés, szivattyúzás, habverés) - elektromos egyenáram ph = 4,7 izoelektromos pont a rendszer nem stabil részecskék között nincs taszító erő Mártás Latextechnológiák Gyártási eljárások Közvetlen mártás (koagulens nélkül) Koagulenses mártás Vékony fal Közepes Termoszenzibilis mártás Vastag fal Öntés Üreges termékek (Labdák, babafejek, színházi kellékek, műtárgy utánzatok) Gumifonal 17

18 Kaucsuk alapú technológiák keverék Kaucsuk 100 tömegrész Térhálósító Kén 2 Aktivátor 5 Zsírsavak 2 Gyorsítók 1,5-2,5 Töltőanyagok Kormok Szervetlen (szilikátok) Lágyítók Öregedésgátlók 1,5-2 Egyéb 3-10 Összesen ~ tömegrész A kaucsuk-feldolgozás berendezései 2100-as, sima hengerű, fix frikciójú hengerszék 18

19 A kaucsuk-feldolgozás berendezései Zártkeverő A zártkeverő metszeti képe (tangenciális, Banbury-típus) 1. Keverőtér 2. Hűtőkamra 3. Rotorok 4. Felső kapu (etetőnyílás) 5. Záróhasáb (bélyeg) 6. Záróhasáb működtető hengere 7. Alsó kapu 8. Ürítőtér A kaucsuk-feldolgozás berendezései Zártkeverő Zártkeverő nézeti képe (Tangenciális, Banbury-típus) 19

20 A kaucsuk-feldolgozás berendezései Rotorkiképzés I. A tangenciális zártkeverő rotorjai (Banbury-típus) A kaucsuk-feldolgozás berendezései Rotorkiképzés II. Az interlocking (intermix) zártkeverő rotorjai 20

21 A kaucsuk-feldolgozás berendezései Extruder A melegetetésű (hengerszékekről C) L/D < 10 A hidegetetésű szobahőmérséklet L/D > 10 GUMIABRONCSOK Gépjármű légabroncs (Pneumatic) A felhasznált anyagokat, valamint a termékek összes tömegét tekintve Gumiipar legnagyobb mennyiségben előállított termékei. A termelt természetes kaucsuk mennyiség mintegy 70% Alapvető szerkezete: gumizott szilárdsághordozóból készült szövetváz acélkarikával erősített peremszerkezet (KARKASZ) gumiból kialakított futófelület, és oldalfal 21

22 Szilárdsághordozók Pamutszöveteket Pamutkordokat GUMIABRONCSOK Poliamid Poliészter kordszövetek Acélkord Speciális Aromás poliamid (Kevlar), üvegszálak Élettartam 1912-ben 5600 km 1990-ben km GUMIABRONCSOK Sebességtűrés kritikus sebesség A kritikus sebesség tartományában fellépő jelenségek a szilárdsághordozó és a gumi késleltetett rugalmasságára Diagonál Radiál 22