環(huán)保水性漆皮革的涂飾技術(shù)探索

韋永紅

（1.福建省皮革綠色設(shè)計(jì)與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 晉江 362271；2.興業(yè)皮革科技股份有限公司 國家企業(yè)技術(shù)中心，福建 晉江 362261）

前言

漆皮，又稱“漆革”，是一種通過特殊的涂飾方法在坯革上形成高度光亮的、像鏡面一樣平整光滑的涂層的皮革，具有耐干、濕擦，耐磨耗，耐腐蝕，防水，防潮，不易變形，容易清潔打理等特點(diǎn)[1]，一經(jīng)出現(xiàn)就以其鮮艷亮麗、光滑細(xì)膩的表面效果和堅(jiān)固實(shí)用的防護(hù)效果得到了時(shí)尚界的青睞，經(jīng)久不衰。漆皮的涂飾方法，能充分利用低等級皮源，有效遮蓋皮面?zhèn)麣垼黠@提高成品利用率，提升企業(yè)創(chuàng)利能力，這也是深受制革廠追捧的原因。然而，目前市面上的漆皮都是傳統(tǒng)工藝的油性漆皮，在生產(chǎn)制造過程中需要大量的溶劑做稀釋劑，清洗機(jī)器也需要溶劑，這些都會(huì)帶來大量的VOC 排放。更為嚴(yán)重的是，其終端消費(fèi)產(chǎn)品（漆皮鞋、漆皮包等）在使用過程中，漆皮內(nèi)殘留的溶劑還會(huì)緩慢釋放。顯然，這種漆皮制作工藝，不僅會(huì)污染環(huán)境，而且會(huì)危害操作人員和消費(fèi)者的健康[2]。

近些年來，國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格，《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》對減量化排放也做出了明確規(guī)定，社會(huì)對環(huán)境保護(hù)的要求也越來越高，制革行業(yè)要與時(shí)俱進(jìn)，研發(fā)對環(huán)境友好、少污染、零排放的新工藝新技術(shù)新產(chǎn)品，走可持續(xù)發(fā)展道路是行業(yè)發(fā)展的必然選擇[3-4]。

隨著水性聚氨酯理論基礎(chǔ)日臻完善，制備工藝不斷成熟，功能化改良合成技術(shù)的不斷進(jìn)步，逐步解決了之前水性聚氨酯耐水性能、耐干/濕擦性能、耐磨耗性能比較差，成膜不夠堅(jiān)硬的缺點(diǎn)，現(xiàn)在制備出的水性聚氨酯漆光配合交聯(lián)劑已能達(dá)到油性聚氨酯漆光的理化性能，為水性漆皮的研制具備了先決條件[5-7]。

為行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展以及符合國家環(huán)保政策要求，降低VOC排放，保護(hù)生產(chǎn)操作人員和消費(fèi)者的健康，研究環(huán)保水性漆皮制造工藝具有必要性和前瞻性。

1 工藝流程設(shè)計(jì)

水性漆皮涂飾工藝設(shè)計(jì)思路：采用水性聚氨酯樹脂、聚丙烯酸酯樹脂、綜合樹脂混合物作底涂制備平滑細(xì)致、封閉良好的涂飾坯革，采用水性漆光配合交聯(lián)劑作頂涂，在高溫烘干狀態(tài)下頂涂漆光在涂飾坯革表面交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成高光、通透、堅(jiān)硬、像鏡面一樣平整光滑的漆光膜，從而制作出環(huán)保水性漆皮。

工藝流程設(shè)計(jì)：坯革組批→第一次磨革→填充→真空干燥→補(bǔ)傷→第二次磨革→封背→底涂→烘干→熨平→中涂→烘干→頂層漆光→烘干→成品。

（1）坯革處理工序：包括坯革組批→第一次磨革→填充→真空干燥→補(bǔ)傷→第二次磨革。目的是制備革身平整、緊實(shí)、傷殘遮蓋良好、狀態(tài)基本一致的坯革。

（2）坯革涂飾工序：包括封背→底涂→烘干→熨平→中涂→烘干。目的是制備出平整、緊實(shí)、細(xì)致、傷殘遮蓋良好、顏色均勻、皮面封閉良好的涂飾坯革。

（3）頂層工序：包括頂層漆光→烘干→成品。目的是在制備好的涂飾坯革表面形成連續(xù)、高光、通透、堅(jiān)固、像鏡面一樣平整光滑的漆光膜，從而制作出環(huán)保水性漆皮。

2 試驗(yàn)材料、設(shè)備及檢測標(biāo)準(zhǔn)

2.1 試驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)用到以下工業(yè)級材料：SCL-400（丙烯酸樹脂，朗盛）；SB-150（丙烯酸樹脂，朗盛）；SB-300（丙烯酸樹脂，朗盛）；MOP-C（滲透劑，朗盛）；WAX CL-C（蠟乳液，朗盛）；Luster L（酪素，朗盛）；Matt SN-C（消光填料，朗盛）；X-tra Gloss（水性聚氨酯漆光，朗盛）；XL-80（交聯(lián)劑，朗盛）；Fluid H（流平劑，朗盛）；RU-73-901（聚氨酯樹脂，斯塔爾精細(xì)化工）；RC-78-555（綜合樹脂，斯塔爾精細(xì)化工）；WF-5230（手感劑，斯塔爾精細(xì)化工）；STOCCO 8184（補(bǔ)傷膏，邁吉化工）；顏料膏（達(dá)威股份）。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)用到以下設(shè)備：磨革機(jī)（如皋市同心皮革機(jī)械廠，GMGT1）；真空干燥機(jī)（南通思瑞機(jī)器制造有限公司，斯普潤WCZK-2500X4000）；輥涂機(jī)（連港皮革機(jī)械有限公司，GTSG-40）；噴漿機(jī)（江門市泰立皮革機(jī)械有限公司，TSP3）；熨平機(jī)（連云港市朝陽皮革機(jī)械廠，GYPG1800）。

2.3 檢測標(biāo)準(zhǔn)

（1）涂層摩擦色牢度按QB/T 2537-2001《皮革 色牢度試驗(yàn) 往復(fù)式摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)檢測；（2）涂層耐磨性能按QB/T 2726-2005《皮革 物理機(jī)械試驗(yàn) 耐磨性能的測定》標(biāo)準(zhǔn)檢測；（3）涂層耐折牢度按QB/T 2714-2005《皮革 物理機(jī)械試驗(yàn) 耐折牢度的測定》標(biāo)準(zhǔn)檢測；（4）涂層耐黃變按HG/T3689-2014《鞋類耐黃變試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)檢測。

3 試驗(yàn)過程

3.1 填充工藝試驗(yàn)

為改善坯革松面情況，同時(shí)提高粒面層強(qiáng)度，采用輥涂或刷涂的方法對粒面松弛的坯革進(jìn)行干填充。設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)填充工藝配方，如表1 所示。

表1 填充試驗(yàn)工藝配方

表1 中SCL-400 為小分子丙烯酸樹脂，成膜薄、軟、滲透性好，可滲透至粒面層與網(wǎng)狀層的交界處，加強(qiáng)粒面層與網(wǎng)狀層的連接，大幅度改善坯革松面褶痕[8]。經(jīng)過對比試驗(yàn)，綜合考查滲透性、填充效果、經(jīng)濟(jì)性，結(jié)果表明B 工藝的配比最優(yōu)，填充量30-35g/sf 最佳。A 工藝滲透劑偏少，丙烯酸樹脂不能充分到達(dá)粒面層與網(wǎng)狀層交界處，不能有效改善松面程度，C 工藝滲透劑超量，會(huì)導(dǎo)致丙烯酸樹脂過多滲透入網(wǎng)狀層，引起皮身變板硬。

3.2 補(bǔ)傷工藝試驗(yàn)

為遮蓋坯革粒面?zhèn)麣?，提高成革利用率，采用手工點(diǎn)補(bǔ)和刮補(bǔ)的方法對粒面較差的坯革進(jìn)行補(bǔ)傷。設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)補(bǔ)傷工藝配方，如表2 所示。

表2 補(bǔ)傷試驗(yàn)工藝配方

表2 中STUCCO 8184 為聚丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂和無機(jī)填料復(fù)配形成的補(bǔ)傷膏，采用點(diǎn)補(bǔ)和刮補(bǔ)的方式用于修面革補(bǔ)傷，粘著力好，遮蓋性優(yōu)異[9]。經(jīng)過對比試驗(yàn)，綜合考查粘著力、遮蓋性、易磨性，結(jié)果表明B 工藝的配比最優(yōu)，刮補(bǔ)量2-3g/sf 最佳。A 工藝消光填料少，與皮面?zhèn)麣埐课徽持?qiáng)，但磨革時(shí)容易粘砂紙出現(xiàn)線痕，C 工藝消光填料多，容易磨革，但與皮面?zhèn)麣埐课徽持θ?，補(bǔ)傷效果差。

3.3 封背工藝試驗(yàn)

皮背絨頭比較粗，生產(chǎn)過程中容易沾灰而污染皮面，所以需要用小分子樹脂封閉皮背絨頭。小分子丙烯酸樹脂和皮背絨頭（皮纖維）形成吸附結(jié)合，丙烯酸樹脂失水成膜具有防沾污性能，能有效防止生產(chǎn)過程中皮背絨頭沾灰而污染皮面。設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)封背工藝配方，如表3 所示。

表3 封背試驗(yàn)工藝配方

經(jīng)過對比試驗(yàn)，綜合考查封絨效果及封背前后皮性手感的變化，結(jié)果表明B 工藝的配比最優(yōu)，噴涂量4-5g/sf 最佳，封絨效果好，對皮性手感沒有不良影響。A 工藝樹脂少，封絨效果差，C 工藝樹脂多，絨頭板結(jié)，皮身會(huì)變硬。

3.4 底涂、中涂工藝試驗(yàn)

底涂、中涂的作用都是遮蓋傷殘、封閉皮面和著色均勻，所以制定為一個(gè)工藝。經(jīng)過對化工材料綜合性能的評價(jià)，綜合樹脂選擇RC-78-555，聚氨酯樹脂選擇RU-73-901，丙烯酸樹脂選擇SB-300，消光填料選擇Matt SN-C 為主體材料進(jìn)行搭配組合，設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)底涂、中涂工藝配方，如表4 所示。

表4 底涂、中涂試驗(yàn)工藝配方

輥完底涂、中涂后，評價(jià)各工藝對皮面的封閉性及對傷殘的遮蓋效果，并檢測干/濕擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黃變物性，其結(jié)果如表5 所示。

表5 底涂、中涂半成品物性檢測報(bào)告

綜合考查，以C 工藝的配比為最佳，各物性指標(biāo)比較均衡，達(dá)到客戶對成品的物性要求。聚氨酯樹脂成膜柔韌，遮蓋力強(qiáng)，耐磨性好，耐折牢度優(yōu)異；丙烯酸樹脂粘著力強(qiáng)，耐水性好，色牢度優(yōu)異，耐沾污，抗紫外線[10-11]，所以制定工藝要兼顧平衡，綜合考查各物性指標(biāo)。

3.5 頂層漆光工藝試驗(yàn)

在輥好底涂、中涂的涂飾坯革上輥涂頂層漆光，表面形成連續(xù)、高光、通透、堅(jiān)固、像鏡面一樣平整光滑的漆光膜。經(jīng)過對頂層聚氨酯漆光性能的評價(jià)，選擇綜合性能最優(yōu)的X-tra Gloss 為頂層漆光，交聯(lián)程度對頂層漆光的物性具有決定性影響，為確定交聯(lián)劑的用量，設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)頂層漆光工藝配方，如表6 所示。

表6 頂層漆光試驗(yàn)工藝配方

輥完頂層漆光后，評價(jià)各工藝對皮面?zhèn)麣埖恼谏w效果及表面漆光層的透亮度，并檢測干/濕擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黃變物性，其結(jié)果如表7 所示。

表7 頂層漆光后物性檢測報(bào)告

綜合考查，以C 工藝的配比為最佳，各物性指標(biāo)優(yōu)秀，達(dá)到客戶對成品的物性要求。D、E 工藝有過度交聯(lián)的跡象，所以耐折牢度反而下降。

4 結(jié)果與討論

經(jīng)過對各工序進(jìn)行對比試驗(yàn)研究及工藝優(yōu)選，確立了環(huán)保水性漆皮的生產(chǎn)工藝如下：

工藝流程：坯革組批→第一次磨革（240-280 號砂紙1 次）→填充（輥填1 次，填充量30-35g/sf）→真空干燥（真空度0.2KPa，溫度60℃，時(shí)間2 分鐘）→補(bǔ)傷（手工刮涂，刮涂量2-3g/sf）→第二次磨革（600 號砂紙1 次）→封背（噴涂1 次，噴涂量4-5g/sf）→底涂（輥涂2 次，涂覆量8-10g/sf/次）→通過式烘道烘干（溫度90-100℃，線速5-6 米/分鐘）→熨平（100℃/20-30kgf）→中涂（輥涂2 次，涂覆量5-6g/sf/次）→通過式烘道烘干（溫度90-100℃，線速5-6 米/分鐘）→熨平（100℃/20-30kgf）→中涂（輥涂4 次，涂覆量5-6g/sf/次）→通過式烘道烘干（溫度90-100℃，線速5-6米/分鐘）→頂層漆光（輥涂2 次，涂覆量4-5g/sf/次）→通過式烘道烘干（溫度90-100℃，線速5-6 米/分鐘）→成品。

優(yōu)化后完整工藝配方如表8 所示。

表8 水性漆皮完整工藝配方

采用本試驗(yàn)工藝技術(shù)制作的水性漆皮成品性能檢測結(jié)果如表9所示。

表9 成品物性檢測報(bào)告

所以，應(yīng)用純水性工藝制作環(huán)保水性漆皮是可行的，在耐干/濕擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黃變物性方面完全達(dá)到油性漆皮的要求標(biāo)準(zhǔn)。目前油性漆光能做到的固含量更高（達(dá)到60-80%），成膜更厚實(shí)，鏡面感更強(qiáng)些；而水性漆光的固含量只有30-40%，成膜顯單薄，鏡面感稍差，需要在底涂、中涂加強(qiáng)做得更細(xì)致。