水性貼面超纖革生產(chǎn)工藝探究

王霏霏，馮國飛，王樂智

(山東同大海島新材料股份有限公司，山東 濰坊 261300)

1 引言

超細(xì)纖維合成革無論在外觀、手感還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)上已經(jīng)非常接近天然皮革，是天然皮革目前最理想的代替產(chǎn)品，其市場占有率每年按照20%的速度遞增。隨著技術(shù)水平不斷提高，中、高端超細(xì)纖維合成革系列產(chǎn)品層出不窮，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。但是傳統(tǒng)超纖革貼面為油性聚氨酯貼面，成品中有一定的有害化學(xué)品殘留，會對環(huán)境和人體健康造成影響，而水性貼面無此缺點，因此該工藝使超細(xì)纖維合成革生產(chǎn)技術(shù)水平大幅提升，有利于提高產(chǎn)品在國內(nèi)外市場的競爭力，對減少污染、生態(tài)保護等方面起積極作用，還可避免有機溶劑殘留對人身造成傷害[1]。

水性聚氨酯貼面是一種環(huán)保的貼面方式，很多工廠都有生產(chǎn)線，但由于水性聚氨酯本身性質(zhì)的問題，生產(chǎn)工藝較難控制。本文主要分析了本公司現(xiàn)用水性貼面工藝的操作要點、生產(chǎn)過程中工藝條件以及產(chǎn)品表面效果、手感狀態(tài)和性能指標(biāo)等，為相關(guān)行業(yè)提供參考。

2 試驗部分

2.1 試驗材料

超細(xì)纖維合成革(工業(yè)品，山東同大海島新材料股份有限公司)；H-208、H-320(工業(yè)品，臺州宏得利樹脂有限公司)；水性色漿SPU-908(工業(yè)品，嘉興三寶有限公司)。

2.2 試驗設(shè)備

干法生產(chǎn)線(常州機械設(shè)備有限公司制造)；電子天平(FA2004，上海舜宇恒平有限公司)；自動粘度測定儀(NCY-2，上海思爾達有限公司)；GT-AI-3000 U60系統(tǒng)拉力機(上海高鐵檢測儀器有限公司)；透濕系數(shù)檢測儀(GT-7005-EV，上海高鐵檢測儀器有限公司)；皮革動態(tài)防水試驗機(GT-7071-DW，上海高鐵檢測儀器有限公司)。

3 工藝參數(shù)及技術(shù)措施

3.1 試驗漿料配比及貼面工藝

水性樹脂的配制與油性產(chǎn)品不同，在使用過程中需添加不同種類的助劑，助劑的添加有一定的要求。要求助劑在調(diào)配過程中，邊攪拌邊加入，攪拌轉(zhuǎn)速由慢到快，避免快速攪拌過程中進入氣泡，影響表面效果。表1為本公司生產(chǎn)工藝配比。

漿料粘度過高或過低對操作以及產(chǎn)品性能有較大影響。粘度太高漿料的流動性較差，表面的平整度欠佳；粘度太低操作性較差，在離型紙上的成膜性較差。

涂覆間隙決定上漿量以及產(chǎn)品的手感，水性聚氨酯的成膜性較溶劑型略差。經(jīng)過不同涂覆間隙的試驗對比，發(fā)現(xiàn)間隙過小的產(chǎn)品的成膜性較差，遮蓋力較差，表面效果欠佳；太大會導(dǎo)致烘干過程中裂面，水分揮發(fā)不完全，內(nèi)部形成針孔和氣泡對產(chǎn)品的性能指標(biāo)產(chǎn)生影響。此外，會使生產(chǎn)線烘燥長度受限，綜合考慮，涂覆間隙控制在0.15 mm左右。

3.2 生產(chǎn)過程生產(chǎn)線工藝參數(shù)

水性貼面的作用機理是水性聚氨酯分子間的極性基團依靠內(nèi)聚力和黏著力在分子間相互碰撞、聚集，分子鏈上的氨基、羧基等基團達到一定溫度從而分子間相互交聯(lián)，固化形成致密的聚氨酯薄膜[2]。

表1 水性漿料工藝配比

水性聚氨酯的特性要求烘箱溫度不能太高且有梯度變化，逐步升高可以更好地達到干燥效果，避免生產(chǎn)過程中溫度影響成膜效果。烘干初始溫度太低，設(shè)備烘房太長，設(shè)備不能滿足生產(chǎn)，影響效果；若初始溫度太高漿料表面水份迅速揮發(fā)，表面先固化成膜，會阻礙膜內(nèi)部水分向外揮發(fā)，同時高溫又會使?jié){料內(nèi)部未揮發(fā)水分的部分相互作用加快，造成表面形成的聚氨酯薄膜出現(xiàn)針孔、氣泡或裂紋等異?，F(xiàn)象[3]。本公司使用的是三涂四烘生產(chǎn)線，根據(jù)水性聚氨酯的性質(zhì)進行控制，調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程中的烘燥溫度、風(fēng)機轉(zhuǎn)速等參數(shù)，表2為本公司的生產(chǎn)參數(shù)表。

面層水性聚氨酯刮涂完成后，進入烘箱溫度選擇65℃，逐步升高80℃，第三區(qū)為105℃，15米烘房，3 min～4 min完成烘燥，既可以適應(yīng)生產(chǎn)線要求，又能保證產(chǎn)品效果。當(dāng)然不同的產(chǎn)品有不同的參數(shù)要求，要根據(jù)產(chǎn)品性能、原材料特性以及生產(chǎn)線的實際情況確定相應(yīng)的生產(chǎn)溫度工藝。

表2 烘燥溫度及風(fēng)機轉(zhuǎn)速

3.3 貼合工藝對產(chǎn)品性能的影響

貼合工序是底層漿料刮涂完成后與基布進行貼合，需控制貼合狀態(tài)和貼合間隙。常規(guī)油性貼面使用半干貼、全濕貼、偏干帖以及偏濕貼等狀態(tài)，根據(jù)產(chǎn)品的種類及物性要求進行調(diào)整，貼合輥間隙為基布厚度的70%～80%。

考慮水性聚氨酯漿料的特性以及車間生產(chǎn)線的條件，采用偏濕貼，貼合間隙與基布厚度一致，貼合壓力不宜太高。因為水性漿料的粘度較低，流動性較好，如貼合間隙太小，容易出現(xiàn)漿料堆積，隨基布流動，影響表面紋路效果以及與基布的粘合效果等。同時水性貼合狀態(tài)對產(chǎn)品的手感、剝離強度等指標(biāo)影響較大。濕貼產(chǎn)品手感較硬，由于漿料滲透基布較多，剝離強度會高一點，整體手感效果會略差。偏干貼會導(dǎo)致產(chǎn)品物理性能下降，影響產(chǎn)品的使用[4]。

經(jīng)綜合分析采用以下工藝：貼合間隙與基布厚度一致，貼合狀態(tài)偏濕貼，貼合前烘燥溫度與風(fēng)機轉(zhuǎn)速見表3。

4 結(jié)果與討論

4.1 產(chǎn)品性能檢測與參照標(biāo)準(zhǔn)

參照皮革檢測法[5]對樣品增厚率及軟度進行測定；使用GT-AI-3000 U60系統(tǒng)拉力機，按照QB/T 2780—2006《鞋面用聚氨酯人造革》測試樣品的力學(xué)性能；分別采用透濕系數(shù)檢測儀GT—7005—EV和皮革動態(tài)防水試驗機GT—7071—DW按照標(biāo)準(zhǔn)BS EN ISO 20344:2011 “Personal protective equipment-Test methods for footwear”測試樣品的吸水率和透水汽性。

表3 貼合工藝條件

4.2 力學(xué)性能分析

表4是水性與油性貼面成品的力學(xué)性能對比數(shù)據(jù)。

表4 水性貼面與油性貼面性能對比

從表4可知，水性貼面產(chǎn)品的力學(xué)性能較油性貼面產(chǎn)品略低，主要是剝離強度相差較大，但仍可達到超纖革產(chǎn)品性能指標(biāo)。

4.3 其他性能分析

表5是水性貼面與油性貼面產(chǎn)品吸水率、透水汽性以及透氣性對比。

表5 水性貼面產(chǎn)品與油性貼面產(chǎn)品吸水率等性能對比

從表5可知，水性貼面產(chǎn)品的吸水率、透水汽性及透氣性較油性要好，這主要是受水性聚氨酯中親水基團羥基等的影響。

表6是兩者軟度、有機溶劑殘留和氣味性的對比。

表6 其他指標(biāo)對比

由表6可知，水性貼面產(chǎn)品的軟度略低，手感較油性貼面略硬，這是因為受水性聚氨酯的影響，粘合性方面較油性聚氨酯略差，因此在貼合狀態(tài)方面偏濕，導(dǎo)致產(chǎn)品的手感偏硬。但其在有機溶劑殘留和氣味性方面遠優(yōu)于油性貼面。氣味性在汽車革等產(chǎn)品方面有較高要求，因此水性貼面有較大的市場應(yīng)用前景。

5 結(jié)語

本文主要探究了本公司現(xiàn)有生產(chǎn)線的水性貼面工藝參數(shù)，在具體生產(chǎn)中仍需要技術(shù)員根據(jù)不同情況進行調(diào)節(jié)。水性貼面產(chǎn)品某些性能雖然不如油性產(chǎn)品，但其成功應(yīng)用對綠色清潔化生產(chǎn)有重要的推動作用，具有很好的發(fā)展前景。