Флокирование. Особенности технологии

Содержание

 

Введение……………………………………………………….…..3

1.Флок…………………………………………….………..5

1.1Производство флока…………………………….….6

1.2Виды волокон и характеристики……………..…..8

1.3Влияние характера волокна но флок-               поверхность…………………………………………………….…..12

1.4Хранение флока……………………..…………..….14

 

2.Флокирование в полиграфии……………..……….…..15

3.Оборудование  для получения флоковых покрытий…21

4.Техническая  характеристика бумажной продукции...29

5.Технологическая схема процесса……………………….30

6.Контроль качества продукции………………………….31

Заключение………………………………………………….32

Литература……………………………………………...…...33

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Что такое флок?

С английского языка слово  «флок» переводится как «пушинка», «пучок», а также в узкопрофессиональном смысле – «шерстяные или хлопчатобумажные очёски».

Флок – специализированное понятие, во многих языках означающее коротко порезанные текстильные волокна для нанесения бархатных покрытий. Различные технологии флокирования предъявляют разные требования к сыпучести, проводимости и летучести флока. В зависимости от требований к готовому флокированному изделию, флоку, в процессе его производства, придаются специальные характеристики, например:  устойчивость к механическому воздействию, стойкость к воздействию света, воды, растворителей, моющих средств, стойкость к перепадам температуры и многое другое. Производство флокированного продукта, который удовлетворял бы предъявляемым требованиям и в то же время обладал бы приемлемой ценой, требует, наряду с оптимальной настройкой производства и тщательным выбором клея, тщательного выбора флока максимально подходящих параметров.

Флок производится из разных материалов:

  • хлопок,
  • акрил,
  • полипропилен,
  • вискоза,
  • полиэстер,
  • нейлон (полиамид) и др.

И бывает разной длины от 0,25 мм до 1 мм (реже – длиннее).

Специальный производственный процесс нанесения флока на поверхность в виде рисунка или сплошным слоем, называется флокированием.

Чем хорош флок?

У него широкая цветовая гамма.

У флока очень солидный и презентабельный внешний вид. Изделия с флоком смотрятся красиво, богато, насыщено.

Флок очень приятен на ощупь. Многие люди отталкиваются в своём отношении к изделию именно от тактильных ощущений. Флок отлично справляется с задачей создания замечательного впечатления от прикосновений к нему.

Флок устойчив к изменениям погоды.

Покрытая флоком поверхность не горит.

Флок легко моется, поэтому он отлично держится на изделиях, подвергающихся воздействию влаги.

Флок износостоек и будет служить долго. Зачастую он переживает само изделие, на которое нанесён.

Что такое флокирование?

Флокирование – это нанесение флока, то есть «бархатного» покрытия на любые изделия, независимо из какого материала они изготовлены, любого рельефа и сложности. Покрытие получается однородным и не имеет швов, стыков, трещин и прочих изъянов. Флокированная поверхность похожа на замшу, бархат или велюр.

На что может  быть нанесён флок?

Наносить флок можно на любую плоскую листовую поверхность.

Материал нанесения может  быть:

  • ткань,
  • бумага,
  • картон,
  • пластик,
  • дерево.

Нанесение флока на пластик или дерево является довольно редким случаем флокирования. Практически в каждом таком случае необходимо рассмотреть образец листа пластика или дерева до начала основной работы и произвести пробное флокирование.

Возможно создание оригинальных сочетаний флока на флоке, флока с глиттером или краской, нанесённой шёлкотрафаретной печатью.

 

 

 

1.Флок

 

Для электрофлокирования наиболее распространены полиамидные, вискозные, полиэфирные, акриловые и ацетатные волокна.

Полиамидный ворсовый покров обладает привлекательным внешним  видом и хорошим упругим восстановлением  после снятия нагрузок. Обладает высокой  износостойкостью.

Вискозный флок хорошо окрашивается, физико-химическая обработка проста, но для ворса характерна сминаемость под действием нагрузок.

Полиэфирный ворс обладает хорошей стойкостью к истиранию  и особенно высокой устойчивостью  к воздействию влаги и УФ- лучам. Но эти волокна сложно окрашивать и это ограничивает цветовое многообразие.

Ацетатный ворс по сравнению  с вискозным менее износоустойчив, сминаем, но сравнительно термостоек и термопластичен. Используется в основном для искусственного меха.

Различают флок молотый и резаный.

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

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

Длина — от 0,3мм до 10мм.

Толщина — от 0,9 dtex до 22dtex1.

Чем больше величина dtex мононити — 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.

Флок может быть окрашен практически в любой цвет. Флок различных цветов и длин может смешиваться для более точного подбора цвета или получения специальных эффектов.

1.1 Производство флока

Производство флока состоит из трёх производственных циклов:

  • Резка или размол мононити
  • Окраска 
  • Обработка (специальным составом, придающим флоку электропроводность)

2.1.1  Резка или  помол

Существует две возможности  производства флока

1.     точная нарезка  параллельно уложенных пучков  волокон (профессиональный термин: жгут). В этом случае речь идёт о резанном флоке.

2.     размельчение (профессиональное выражение –  помол) ворсинок разной длины  и толщины. В этом случае  речь идёт о молотом флоке.

Молотый флок можно производить из остатков волокна на катушках. Но можно использовать также и высококачественный жгут. Производство резанного флока требует в любом случае использования жгута из параллельных мононитей одинаковой толщины. Резанный флок считается качественным, если ворсинки прямые, одинаковой длины и не сплавлены друг с другом концами.

Резаный и молотый флок – наиболее распространённые типы флока в Европе. В Японии, например, работают ещё и так называемым «гнутым флоком», в этом случае речь идёт о резанном флоке, который производится из изогнутого кабеля, в нем часть ворсинок прямые, а часть могут быть сильно согнуты в любом месте.

2.1.2 Покраска

Цвет флока является ключевой характеристикой, особенно для видовых поверхностей деталей. Флок окрашивается в разные цвета. При покраске флоку придаются следующие характеристики:

1.     Цветовое  воздействие на органы зрения.

2.     Метамерия  (различные оттенки цвета при разном угле падения света)

3.     Светостойкость 

4.     Цветостойкость

5.     Стойкость  к стирке 

6.     Стойкость  к прочим внешним воздействиям (трение, пот, парфюм).

Флок разного цвета в разной степени удовлетворяет вышеперечисленным требованиям. Определённое свойство может быть намеренно улучшено. Но это ведёт, 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 готового изделия. 

Существует два способа  покраски флока:

1.     Окраска волокна 

2.     Окраска полиамида-сырца  (окраска в массе) 

При покраске волокна молотый  или резаный флок красят в барке, как обычный текстиль.

При покраске в массе полимерный расплав красится перед экструзией. При таком способе существенно  повышаются показатели светостойкости. При покраске полимерного расплава минимальная загрузка оборудования очень велика, поэтому метод экономически не очень эффективен. Кроме того, достаточно сложно чётко задать определённый цвет.

Самыми высокими показателями светостойкости обладает чёрный флок, окрашенный в массе. При покраске используется сажа, которая не меняет цвет под воздействием света. При получении 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 тёмном флоке содержится больше красителя. С одной стороны он лучше защищает нижние слои от проникновения света, с другой – большее количество частичек красителя дольше подвергается воздействию света.

2.1.3 Обработка

После покраски волокна обрабатываются.  Реактив для обработки состоит  из солей, поверхностно-активных веществ  и танина.

Задачи обработки:

1.      Сообщить  флоку определённую электропроводность. Волокна должны заряжаться не только от высоковольтного электрода, но и других заряженных ворсинок. Только заряженный флок летит к заземлённой поверхности, которую необходимо зафлокировать.

2.      Обеспечивать  создание диполя  на ворсинке. Только с разделённым зарядом  флочинки располагаются параллельно линиям электрического поля, т.е. перпендикулярно флокируемой поверхности.

3.      Придать  сыпучесть флоку – чтобы он не комковался в дозирующем устройстве и в системе подачи.

4.      Обеспечивать  смачиваемость флока клеем для повышения износостойкости флок-покрытия.

Соли в абсолютно сухом  состоянии ток не проводят.  Только в соединении с водой соли 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 её поверхность, и сыпучесть уменьшается. В экстремальном случае флок комкуется и становится непригодным к работе. Комкование флока вредно: уже впившиеся ворсинки не дают другим хорошо закрепиться в клеевой плашке. Это приводит к некачественной забивке. Поэтому флокировать можно в диапазоне влажности, в котором проводимость уже достаточна, а сыпучесть ещё сохраняется.

Обработка флока может быть повреждена многими факторами. Некоторые повреждения можно исправить, некоторые – нет. Достаточный объём серьёзно поврежденного флока можно обработать снова, если он не имеет инородных примесей. После восстановления флок по качеству не уступает новому.

1.2 Виды волокон и характеристики

Табл.1

Полиамид  Полиамидный флок производится частично из полиамида 6 (РА 6), частично из полиамида 6.6 (РА). Полиамид 6 плавится при температуре примерно 215-220°С, полиамид 6.6 при температуре 255-260°С. Полиамид 6 мягче полиамида 6.6, его легче окрасить, но он менее устойчив к УФ-излучению. Из полиамида производят как молотый, так и резанный флок. Диапазон титров – от 0,9 до 44 dtex. Наиболее применяемые длины – от 0,3 мм до 2,0 мм. В некоторых специфических случаях используется флок длиной до 12 мм (например: имитация шкуры животных). Полиамидный флок обладает хорошей износостойкостью и не заминается при механическом воздействии.

Сферы применения – от напольных  покрытий (грубые титры) и технических  деталей (автомобилестроение) до сплошного  одноцветного флокирования с последующей печатью на текстильных основах, используемых для производства обивочных тканей.

Автомобильная промышленность требует на видовых поверхностях деталей автомобиля очень высокой  светостойкости флока. Это может серьёзно повысить цену, прежде всего, светлых тонов, которые содержат меньше пигмента.

Флок из полиамида 6 выдерживает температуру до 150°С, не меняя своих размеров и свойств. Способом термического тиснения можно получить интересный рельефный эффект на флок-поверхности. Температура тиснения полиамида 6.6 составляет примерно 180°С.

Полиэстер Полиэстер по многим параметрам сравним с полиамидом. Единственное, волокна полиэстера впитывают меньше влаги. Поэтому подвергнуть волокно необходимой электростатической обработке несколько сложнее. Кроме того, покраска полиэстера дороже. Эти недостатки могут быть компенсированы следующим преимуществом:

Полиэстер обладает лучшей светостойкостью чем полиамид, то есть при длительном воздействии  УФ-излучения или неотфильтрованного солнечного цвета полиамид становится более ломким, чем полиэстер. По этой причине полиэстер применяется в автомобильной промышленности на участках деталей в видимой области (прежде всего в стеклонаправляющих профилях). Для этих целей долгое время применялся чёрный флок, окрашенный в массе. Кроме того, резиновый профиль флокируют цветным флоком. Для этих и прочих сфер применения полиэстеровый флок можно окрашивать в любой цвет. В настоящее время диапазон титров, производимых серийно от 1,3 dtex до 6,7 dtex. Из длин, как правило, применяются 0,5 мм и 1,00 мм.

Температура термического тиснения (при которой волокна заминаются после механического воздействия) полиэстера примерно 150°С. Эта температура играет большую роль при производстве цельных уплотнителей для автомобильных дверей. Сначала заготовки беспрерывно экструдируются и подвергаются сплошному флокированию. Затем вулканизируются углы. Для этого углы «бесконечного» профиля зажимаются в прессах (специальных инструментах), нагретых до температуры 170 – 180°С. Полиэстеровый флок заминается, полиамидный флок сохраняет относительную стабильность. В этом конкретном случае полиамид подходит лучше.

Табл.2

Вискоза Вискоза производится как виде молотого, так и в виде резанного флока. Наиболее распространенные длины – от 0,3 мм до 4,0 мм. Вискозный ворс заминается при механической нагрузке, поэтому сферы его применения ограничены.

Применяется прежде всего для декоративных изделий, например: упаковка, игрушки, обои, стеновые панели, а также при флокировании некоторых текстильных и нетканых материалов. При флок-печати на одежде используется преимущественно вискоза. При изготовлении трансферов используются специальные волокна сверхточной нарезки. Для многоцветного трансфера используются длины 0,3 мм, для простого трансфера – от 0,5 мм до 1,0 мм.

Для рекламных целей существует специальный вид окраски –  флуор. Этот флок даёт эффект свечения в ультрафиолетовом излучении. Наряду с рекламными товарами применяется для изготовления рождественских украшений и денежных купюр. Но флуор обладает меньшей светостойкостью по сравнению с обычным флоком.

Тонкие титры (от 0,55 до 0,9 dtex) применяются при изготовлении упаковки и некоторых косметических товаров. Самый грубый титр (28 dtex) идёт на изготовление искусственной травы в игрушечных железных дорогах.

Хлопок Хлопковый флок бывает только молотым. Он обладает очень низкой износостойкостью. Поверхность очень похожа на искусственную замшу. Преимуществами хлопкового флока являются: низкая цена с одной стороны и высокая степень гидрофильности, что очень выгодно при флокировании внутренней стороны резиновых перчаток. Хлопковый флок применяется также при изготовлении дешёвой упаковки. Титры хлопкового волокна от 1 до 4 dtex.

Полиакрил Полиакрил является самым сложным волокном, как для производства, так и для работы. Полиакрил обладает рядом преимуществ, но с точки зрения современных сфер применения флока, они не интересны. Полиакрил был интересен во время угрозы дефицита вискозного волокна. В настоящий момент долговременное обеспечение вискозой гарантировано.

 Углеродное волокно Флок из углеродного волокна – новая разработка в области материалов для флокирования. Углеродное волокно получают из полиакрилнитрила (PAN) путём оксидирования. Цвет исходного волокна варьируется от бесцветного, белого, жёлтого, оранжевого до чёрного. Чёрные волокна нельзя перекрасить в другой цвет. В настоящее время флок из углеродного волокна производится в титрах 1,7 – 5 dtex.

Флок из углеродного волокна обладает следующими преимуществами:

    • он не воспламеняется (остальные волокна требуют специальной обработки).
    • углеродный флок не заминается от механической нагрузки при температуре до 400°С. Но при комнатной температуре он менее устойчив к механическому воздействию, чем полиамидный флок.
    • углеродный флок при обработке не деформируется (ворс остаётся прямым).
    • работать таким флоком со стандартно применяемыми дозаторами достаточно сложно.

Но поскольку речь идёт о новых разработках, конечно  же, изучены не все преимущества этого вида волокна. Углеродный флок интересен в случаях, когда другие виды флока не удовлетворяют техническим требованиям, а относительно высокая цена углеродного флока приемлема для клиента.

Арамид Арамид (торговая марка фирмы Du Pont: Kelvar) – полиамид, обогащённый ароматическими углеводородами с параструктурой. Он жёлтого цвета и его невозможно окрасить. Он разлагается только при температуре 550°С. Поэтому он может быть крайне интересен для специфических технических сфер применения.

Полипропилен Полипропилен – материал, применяемый в большом объёме как для технических целей (например: ковровые покрытия, напольные коврики, армирование бетона), так и для отделки верхней одежды. Но полипропилен уступает другим волокнам по техническим характеристикам.

Последнее время большое  внимание уделяется утилизации материалов. Пластмассовые детали, покрытые полиамидным флоком, очень трудно перерабатывать. Необходимо разделять три материала. Это очень дорого. Полипропиленовая деталь, флокированная полипропиленовым флоком, содержит малую часть адгезива, которая при утилизации и производстве детали из вторичного сырья не имеет значения.

Но из-за преимущества в  утилизации, полипропилен имеет некоторые  недостатки:

    • полипропилен плавится при 160°С и становится мягким при 120°С. Это требует более тщательного отношения к сушке.
    • полипропилен невозможно окрашивать в волокне. Возможно только покраска в массе больших партий.
    • полипропилен уступает полиамиду по заминаемости и износостойкости

Предлагаемая толщина  нитей в жгуте от 3,3 dtex до 70 dtex.

 

1.3 Влияние характера волокна на флок-поверхность

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

Если все ворсинки стоят  строго перпендикулярно поверхности, при разном падении света или  при рассмотрении под разным углом  мы можем увидеть разный цвет или  разную степень блеска. Явление называется «шанжирование». Чем больше глянец флока, тем сильнее эффект шанжирования. Кроме того, определённую роль играет разница в цвете волокна на срезе и на продольной стороне.

Эффект шанжирования не всегда может быть на руку производителю. Например, при флокировании больших площадей (рулонные материалы) глянцевый флок выявляет даже самый минимальный брак, в то время как матовый флок скрывает неровности. Матовый флок лучше заряжается благодаря реагентам, которые наносятся на ворс для получения матового эффекта.

Глянцевым флоком не рекомендуется флокировать пластмассовые детали. Из-за эффекта шанжирования складывается впечатление, что забивка детали неравномерна. Избежать этого эффекта можно применением матового или так называемого «гнутого флока». Благодаря сгибу ворсинок клиент видит некоторые флочинки сверху, некоторые со стороны. Эффект шанжирования минимизируется. Для сохранения прочих параметров качества (например: износостойкости) работа «гнутым флоком» требует больших затрат на оборудование

Фактурность поверхности (субъективное тактильное ощущение)

Хаптика флокированной поверхности определяется следующими факторами:

    • длина волокон
    • степень прямоты ворсинок
    • качество забивки ворса
    • вид обработки флока

Длина ворсинок резаного флока или средняя длина молотого флока определяют высоту ворса и, следовательно, характер флок-поверхности.

Толщину волокна можно  задавать в миллиметрах или микрометрах. Но такая система сопряжена с рядом трудностей. Поскольку невозможна механическая нагрузка без деформации волокон, поперечное сечение волокна не всегда имеет идеальную форму и может колебаться по длине ворсинки.

Поэтому в текстильной  промышленности условились замерять определённую длину мононити (сырьё для дальнейшей нарезки при производстве флока) и взвешивать её. Этот вес в отношении к длине взят за единицу измерения толщины и называется титр. Он имеет следующее обозначение:

 Прежнее обозначение:  вес 9 000 метров нити в граммах  = denier (den)

 Актуальное обозначение:  вес 10 000 метров нити в граммах  = Dezitex (dtex)

 Возможное обозначение:  вес 1000 метров нити в граммах  = Tex (tex)

Все единицы измерения  можно переводить. Пример: 1000 метров мононити весит 0,33 гр, соответственно. Таким образом, волокно имеет толщину –0,33 tex = 3 den = 3,3 dtex

Во флок-отрасли чаще всего применяется единица измерения dtex. Толщина волокон, применяемых для производства флока, лежит в диапазоне от 0,55 до 44 dtex. Сопротивление ворса механической нагрузке зависит от толщины и длины флока.

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 хаптику флок-поверхности. Существуют жёсткие и мягкие виды обработки.

Наряду с круглым поперечным сечением волокна существует также  так называемый трилобал. Трилобал несколько стабильнее на сгиб при тех же титрах. Единственное отличие от флока с круглым сечением  - трилобал более глянцевый за счет иного переломления света.

 

1.4Хранение флока

Для применения в качестве сырья для электростатического  флокирования резаные волокна подвергаются специальной обработке. В отличие от других обработок текстильных материалов, эта придает флоку хорошую электрическую проводимость. Проводимость существенно зависит от относительной влажности воздуха в помещении, где хранится флок и происходит флокирование. Заливание водой, замерзание (падение температуры ниже 0°С), сильный нагрев и выцветание приводят к необратимым изменениям, т.е. к порче флока. Необходимая рабочая проводимость флока достигается только при наличии влажности.  При хранении в сухом помещении или длительной перевозке, влага может испариться с поверхности флока.

Поэтому флок необходимо хранить при температуре 15 – 25°С, относительной влажности воздуха 60 - 65%, в тёмном помещении в таре с максимальной герметичностью. Для сохранения показателей проводимости и сыпучести флок должен храниться в плотно закрытой таре (завязанный в полиэтиленовый пакет, помещённый в картонную коробку), при этом условии показатели проводимости и сыпучести изменяются гораздо медленнее при колебаниях климата. Если условия хранения все же отличаются от оптимальных, то флок, с которым намечается работа, должен отлежаться в помещении с нормальными условиями в течение 24 часов. Эта операция необходима и после транспортировки в холодное или очень жаркое время года.

Следует обращать внимание и на складирование флока. При складировании в мешках нужно учитывать, что под действием собственного веса флок спрессовывается, и его сыпучесть ухудшается (спрессованные комочки не всегда распадаются в электрическом поле). Если флок хранится в коробках из твердого картона, то их можно хранить штабелями любой высоты.

 

2.Флокирование в полиграфии

 

Флокирование (от англ. flocking — клочок, пучок, шерстяные очески, хлопчатобумажные очески) — процесс покрытия флоком. Состоит в покрытии поверхности определенной формы, предварительно смазанной клеем, нарезанными текстильными волокнами. Методы покрытия в прежние времена были разными, а в настоящее время это делается под воздействием электростатического поля, получаемого с применением флокатора(Рис 1.1). Нарезанные волокна (мононити), так называемый «флок», получают из сырья различного происхождения (шерсть, хлопок, полиамид, вискоза, акрил и т. д.). Они бывают разной длины, разных цветов и разной толщины. Для электростатического флокирования волокна, в процессе химической активации (сразу после крашения), обрабатываются специальными электролитами. Только активированные волокна флока в электростатическом поле флокатора ориентируются перпендикулярно поверхности клея «ёжиком».

 

Рис1.1 Флокатор генерирует (вырабатывает) высоковольтное отрицательное электростатическое поле, необходимое для флокирования активированными волокнами флока. Флокаторы бывают ручными и стационарными.

Флокирование бывает сплошным и выборочным. Флоком могут покрываться любые объекты по форме, материалу, структуре (плоские или объёмные). При сплошном флокировании клеем покрывается вся поверхность флокируемого объекта полностью. При выборочном (или частичном) флокировании клеем покрывается только часть (или части) поверхности объекта, используя трафаретные методы.

Существует 2 типа флока:

флок некалиброванный, «под замшу» (молотый) или флок с волокнами разной длины;

калиброванный флок (резанный), нити которого нарезаны с высокой точностью (стандартными длинами для калиброванного флока являются от 0,2 мм до 5 мм).

Следуя природе и размеру  используемых текстильных нитей, возможно получение следующих видов флокирования:

    • замшевый;
    • бархатный;
    • войлочный.

Флок-печать, печать флоком, флокирование в полиграфии - разные названия одного процесса - нанесения вертикально ориентированного ворса на бумагу или картон.