§ 2. Органические растворители клеящих веществ

Для растворения большинства видов клеящих веществ, применяемых в производстве обуви, используют различные органические жидкости, известные под общим названием органических растворителей. Наряду с применением для изготовления обувных клеев, органические растворители применяют в обувном производстве также для размягчения гранитолевых задников и подносков.

Растворяющая способность органических растворителей зависит от наличия в них и в растворяемом органическом веществе полярных и неполярных групп. Величиной, характеризующей полярность молекул (интенсивность их внешнего электрического поля), служит дипольный момент μ, представляющий собой произведение величины электрических зарядов в молекуле на расстояние между ними. Группы OH/NH₂, COOH, NО₂, SO₃H и другие при введении в органическую молекулу сильно повышают ее дипольный момент. Углеродные и водородные атомы органической молекулы неполярны. Дипольный момент (μ*10⁸) молекул воды равен 1,85; этилового спирта - 1,70; этил ацетата - 1,81; бутилацетата - 1,85; ацетона - 2,73; бензола и бензина - 0. Полярные растворители растворяют преимущественно полярные вещества, а неполярные - неполярные вещества. Так, нитроцеллюлоза, содержащая полярные группы ОН и ONО₂, растворяется в полярных ацетоне, этилацетате и т. п., но не растворяется в бензине и бензоле; наоборот, натуральный каучук, не содержащий полярных групп, растворяется в неполярном растворителе - бензине. Клеящие вещества, содержащие как полярные, так и неполярные группы, обычно легче растворяются в смеси полярного и неполярного растворителей, чем в одном из них. По этой причине, а также для регулирования активности и летучести, в производственной практике для растворения часто применяют не один, а два-три или более растворителей.

Наряду с растворителями в состав растворяющей смеси иногда вводят также органические разбавители, т. е. жидкости, которые сами по себе не способны растворять клеящее вещество, но, будучи прибавлены в определенных количествах в растворяющую смесь или клеевой раствор, не осаждают из последнего клеящее вещество. Разбавители вводят в растворяющую смесь для разжижения и удешевления обувных клеев.

В обувной промышленности в качестве растворителей при изготовлении обувных клеев применяют бензин, ацетон, этилаце-тат, бутилацетат и этиловый спирт. Для размягчения гранитолевых задников и подносков, кроме этих растворителей, широко используют специальные растворяющие смеси (АКР и др.), поступающие на обувные предприятия в готовом для применения виде. Хорошими растворителями для многих клеящих веществ являются толуол и бензол, однако из-за токсичности они не допускаются органами санитарной инспекции к применению на обувных предприятиях нашей страны.

Бензин

Бензин, применяемый в качестве растворителя натурального и синтетических каучуков, а также при изготовлении перхлорвинилового и нитроцеллюлозного клеев, представляет собой легколетучую и легковоспламеняющуюся бесцветную прозрачную жидкость с характерным запахом, полученную путем переработки соответствующих видов нефти.

Бензин, употребляемый для изготовления обувных клеев, должен удовлетворять определенным требованиям в отношении скорости испарения и безвредности. Бензин, содержащий высококипящие, трудно испаряющиеся фракции, малопригоден для изготовления клея: применение такого бензина вызывает необходимость длительной сушки намазанных клеем деталей, удлиняет процесс склеивания и снижает его прочность. Слишком низкая температура кипения отдельных фракций бензина и быстрая их испаряемость также нежелательны: при быстром испарении растворителя происходит чрезмерное охлаждение клеевых пленок, нанесенных на склеиваемые детали, и вследствие этого - конденсация влаги на пленках с соответствующим снижением прочности склеивания.

Бензины разных марок обладают неодинаковой токсичностью. Чем больше в бензине примесей ароматических и непредельных углеводородов, тем выше его токсичность. По сравнению с другими органическими растворителями клеящих веществ бензин относительно менее вреден для здоровья работающих.

В обувной промышленности для изготовления клеев, как правило, применяют неэтилированный^* бензин-растворитель (бензин "галоша") марки БР-1, реже - бензин-растворитель марки БР-2. Бензин-растворитель марок БР-1 и БР-2 получают путем прямой перегонки определенных видов нефти.

^* (Этилированным называют бензин, в который введена этиловая жидкость для сообщения ему антидетонационных свойств. Главной составной частью этиловой жидкости является тетраэтилсвинец (ТЭС), обладающий резко выраженными отравляющими свойствами.)

Бензин марок БР-1 и БР-2 характеризуется следующими аналитическими показателями: плотность при 20° С - не более 0,730 ^г/_см³; начальная температура кипения - не ниже 80° С; содержание фракций, перегоняющихся при температуре до 110°С - не менее 93% и при температуре до 120°С - не менее 98% (по объему); остаток после перегонки не более 1,5% (по объему); содержание ароматических углеводородов - не более 3,0%; отсутствие механических примесей, воды и тетраэтилсвинца; отсутствие масляного прозрачного пятна при нанесении 3 капель остатка от перегонки бензина на фильтровальную бумагу и последующем высыхании нанесенного бензина в течение 30 мин при комнатной температуре. Из-за более резко проявляющихся токсических свойств бензина марки БР-2 при использовании клеев, изготовленных на этом бензине, необходимо усиливать аспирацию, поэтому его применяют в обувной промышленности лишь в отдельных случаях, преимущественно в качестве добавки к бензину марки БР-1.

Бензин транспортируют в железнодорожных и автоцистернах, а в отдельных случаях в стальных бочках; хранят бензин в цистернах, баках и бочках.

Ацетон

Ацетон представляет собой прозрачную бесцветную или слегка окрашенную подвижную легко воспламеняющуюся жидкость с характерным запахом; плотность 0,790 - 0,794 ^г/_см³; температура кипения 55,5-57,0° С; химическая формула СН₃СОСН₃.

Ацетон получают переработкой продуктов сухой перегонки дерева при ацетоновом брожении углеводов, а также синтетическим, путем. Ацетон хорошо смешивается с водой, этиловым спиртом, бензином и другими органическими растворителями. Он является одним из наиболее активных растворителей нитроцеллюлозы и перхлорвиниловой смолы. Вследствие большой летучести (табл. 28) при неправильном подборе состава растворяющей смеси ацетон способствует помутнению или побелению клеевых пленок.

Таблица 28. Относительная летучесть органических растворителей

Технический ацетон, используемый в качестве растворителя, в зависимости от химического состава подразделяется на марки А и Б. Ацетон марок А и Б должен удовлетворять следующим требованиям: плотность при 20° С - соответственно в пределах 0,790-0,792 и 0,790-0,793 ^г/_см³, содержание кетонов в пересчете на ацетон - не менее 99,5 и 98,5%; пределы температуры, при которой отгоняется 97% Для ацетона марки А и 95% для ацетона марки Б (по объему), соответственно 55,5-56,5 и 55,5- 57,0° С; содержание свободной кислоты в пересчете на уксусную кислоту - не более 0,002 и 0,003%; содержание влаги - не более 0,5 и 1,5%; содержание нелетучего остатка - не более 0,002 и 0,003%.

Ацетон (а также этилацетат, бутилацетат и этиловый спирт) в больших количествах транспортируют в железнодорожных и автоцистернах, в небольших количествах - транспортируют и хранят в оцинкованных или стальных бочках и стеклянных бутылях.

Этилацетат

Этилацетат - прозрачная бесцветная или слегка окрашенная подвижная горючая жидкость; по химической природе представляет собой сложный эфир этилового спирта и уксусной кислоты (СН₃СООС₂Н₅). Этилацетат получают из этилового спирта-сырца и технической уксусной кислоты при нагревании в присутствии катализаторов; его широко используют наряду с ацетоном в качестве растворителя при изготовлении наиритовых, перхлорвинилового, нитроцеллюлозного и других обувных клеев.

Этилацетат выпускают двух марок - А и Б - с соответствующими показателями: плотность при 20° С - 0,885 и 0,905 ^г/_см³; содержание эфиров в пересчете на этилацетат - не менее 97 и в пределах 89-91%; кислотность в пересчете на уксусную кислоту - не более 0,01%; в пределах температур 74- 80°С должно перегоняться не менее 95% этилацетата марки А; начало перегонки этилацетата марки Б - не менее 70° С, количество перегоняемого продукта в пределах температур 70-80° С - не менее 95%, при температуре до 85° С - не менее 98%; отсутствие опалесценции при смешении этилацетата марки А с бензином в соотношении 1:5 и марки Б - в соотношении 1:3.

Бутилацетат

По химической природе нормальный бутилацетат представляет собой сложный эфир нормального бутилового спирта и уксусной кислоты (СН₃СООС₄Н₉), получаемый из технической уксусной кислоты и указанного спирта при нагревании в присутствии катализаторов.

Аналогично этилацетату бутилацетат - прозрачная бесцветная или слегка окрашенная горючая жидкость; бутилацетат выпускают двух марок - А и Б - с плотностью 0,87-0,89 ^г/_см³, содержанием эфиров в пересчете на бутилацетат соответственно не менее 97 и в пределах 89-91%, с содержанием уксусной кислоты - не более 0,01%. При нагревании бутилацетата марки А в пределах температур 122-128° С должно перегоняться не менее 95%) продукта; для бутилацетата марки Б начало перегонки - при температуре не ниже 116° С, в пределах температур 117-135°С должно перегоняться не менее 95% продукта, при температуре не выше 140° С - не менее 98% продукта. При смешении бутилацетата с бензином в соотношении 1:20 не должно быть опалесценции.

В связи с относительно низкой летучестью бутилацетат применяется для регулирования летучести растворяющей смеси и общей скорости высыхания клея. Введение бутилацетата в клей облегчает получение более равномерных клеевых пленок на поверхности склеиваемых деталей, предупреждает охлаждение пленок перхлорвинилового и нитроцеллюлозного клеев из-за быстрого испарения растворителя и побеление пленок в результате конденсации в них влаги из окружающего воздуха, но вызывает необходимость более длительной сушки нанесенного клея.

Этиловый спирт

Этиловый спирт - прозрачная бесцветная горючая жидкость плотностью 0,79 ^г/_см³, имеющая температуру кипения 78,3° С. Этиловый спирт С₂Н₅ОН получают разными способами: путем сбраживания зерна, картофеля и свеклосахарной патоки, из сульфитцеллюлозиых щелоков, гидролизом древесины; синтетический этиловый спирт получают методом прямой гидратации этилена СН2 = СН2. Этиловый спирт смешивается с водой, ацетоном, эфирами и другими растворителями; он легко растворяет жиры, масла, смолы. В обувной промышленности для изготовления клеев и других химикатов применяют в основном ректификованный спирт, получаемый путем ректификации этилового спирта-сырца, вырабатываемого из пищевого сырья, и гидролизный спирт, вырабатываемый путем гидролиза древесины (при ее обработке в определенных условиях минеральной кислотой) и последующего сбраживания продуктов гидролиза. В этиловом ректификованном спирте должно содержаться не менее 95,5% (по объему) этилового спирта, в гидролизном спирте - 94-96%.

Растворитель АКР

Поступающий на обувные предприятия растворитель АКР для размягчения гранитолевых деталей представляет собой смесь этилового спирта, сложных эфиров уксусной кислоты и древеспоччшртовых растворителей. В растворителе АКР содержится гидролизного этилового спирта-60%, бутилацетата 15%, этилацетата - 15%, прочих растворителей - 10%. Растворитель АКР характеризуется следующими показателями: плотность - 0,825-0,860 ^г/_см³; кислотность (в пересчете на уксусную кислоту) - не более 0,025%; при качественной пробе на содержание влаги не должно быть помутнения и расслаивания с двойным объемом бензина; пределы температур кипения 65-135° С; содержание непредельных углеводородов (характеризующих в известной степени токсичность растворителя) - не более 1%; суммарное содержание эфиров в пересчете на этилацетат и кетонов в пересчете на, ацетон - не менее 30%.