CN102425068A - 一种采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法 - Google Patents
一种采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法，以超细纤维非织造布为基材，采用超细纤维合成革加工过程中的浸渍复合设备，首先超细纤维非织造布通过装有水性聚氨酯、化学发泡剂和高碳醇混合浆料的浸渍槽，让混合浆料完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，由轧辊之间的间隙宽度控制超细纤维非织造布中浆料的量，将多余的浆料挤压出来，接着通过烘箱进行干燥，控制干燥温度和时间进行化学发泡，是填充在超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；最后将超细纤维合成革基布用热水进行水洗，最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
Description
技术领域
本发明涉超细纤维合成革的生产工艺，特别涉及一种采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法。
背景技术
由于用来生产天然皮革的原料皮资源有限，而且天然皮革的生产是一个高能耗、高污染的过程，会给环境带来极大的污染负荷。近年来，欧盟等发达国家对天然皮革本身的安全性也提出了新的标准，严格限制天然皮革中存在的Cr(VI)、偶氮染料、五氯苯酚(PCP)及游离甲醛等有毒化学品。从原料皮资源、环境保护、产品安全和市场的角度来看，天然皮革的生产都面临着极大的挑战。
基于以上原因，世界各国都在加速开发新的代替天然皮革的新材料。其中超细纤维合成革的开发，堪称新材料互相结合的典范。超细纤维合成革是以超细纤维非织造为基材，浸渍具有开孔结构的聚氨酯浆料，经一系列复杂工艺加工而成。由于超细纤维的直径几乎达到纳米级尺寸，有巨大的比表面积，与天然皮革中的束状胶原纤维极其相似，在物理性能方面可以与天然皮革相媲美，它完成了由“仿制”到“变换”的过程，成为代替天然皮革的最佳材料。
中国是世界上天然皮革的生产大国，生产总量排名世界第一，然而由于原料皮的短缺和环境污染问题，我国皮革工业的持续衰退已经不可避免。值得我们借鉴的是日本成功的经验，当日本皮革工业衰退之时，率先开发高性能的超细纤维合成革，及时地填补了天然皮革产业衰退时留下的空白，一跃成为世界上合成革技术最为先进的国家，并垄断了合成革产品的高端市场。
无独有偶，中国也是合成革的生产大国，其生产总量排名世界第一。其中温州市是我国合成革的主要生产基地，目前年产合成革大约28万吨。作为合成革行业高端产品的超细纤维合成革，在我国也得到了快速的发展，根据中国塑料加工工业协会人造革合成革专委会对成员单位的调查统计：国内超细纤维合成革年产量增长在25％左右，2010年达到4200万m2左右，在2010年，我国聚氨酯超细纤维合成革行业已经进入新的建设高峰期，其发展势头非常迅猛。
然而，我国的超细纤维合成革产品，一直处在同类产品的中低档位置，和日本等国家相比，仍然有相当大的差距。经过前期的市场教研和分析，要加快我国超细纤维合成革产品提升、技术进步和产业升级，必须解决主要的工程技术难题。
在超细纤维合成革的制造过程中，通过聚氨酯浸渍技术，将超细纤维非织造布和聚氨酯复合，得到超细纤维合成革基布，这是最为关键的技术之一。目前，这种技术都是采用二甲基甲酰胺(DMF)溶解的溶剂型聚氨酯(PU)浆料，通过浸渍机械将溶剂型的聚氨酯浆料浸渍到超细纤维非织造布中，然后进入“H2O-DMF”凝固浴，使PU凝固而形成具有微孔结构的填充体，填充在超细纤维非织造布的纤维空隙之间，从而使聚氨酯和超细纤维非织造布复合。其湿法凝固的机理是利用水致相分离的基本原理，基于PU/DMF/H2O三相体系的相分离及其凝固成孔的过程。由于PU与H2O不相溶、而DMF和H2O能无限互溶，使得PU/DMF体系由于H2O的引入而产生DMF与H2O之间相互置换，使得DMF被H2O萃取出来，PU大分子随着DMF的不断减少而凝胶化。DMF与水的双向扩散最终使得PU形成连续的微孔的填充体。采用PU湿法凝固的技术，在工艺条件控制合理的情况下，可以得到通透性良好、孔隙直径可在0.5～500μm之间的PU微孔填充体，它具有相互贯通的微孔结构，因此具备较高的透水汽性和透气性，在实际的生产中，这种工艺俗称“湿法凝固”。
采用溶剂型聚氨酯湿法凝固的浸渍复合的方法，可以得到性能优良的超细纤维合成革基布，但是这种方法，存在的主要问题有以下几点：其一，在溶剂型聚氨酯的溶解和“H2O-DMF”凝固浴中，都使用了溶剂DMF，后期的回收成本很高，在回收的过程中，DMF还会分解释放出二甲胺等毒性很强的气体，从而对环境造成严重的污染。其二，在“H2O-DMF”凝固浴中，水并不能完全的置换溶剂型聚氨酯中的DMF，会引起超细纤维合成革基布中的DMF残留问题，最终造成成品超细纤维合成革中DMF残留的安全问题，而这种产品安全问题，不仅会影响消费者的身体健康，也会在众多的技术壁垒和贸易壁垒中，限制超细纤维合成革产品进入高档市场。
发明内容
本发明的目的于提供一种不仅能够消除溶剂DMF的使用带来的污染问题，而且能够解决超细纤维合成革中MDF的残留问题，也能够提高基布的吸湿排湿性能，改善了超细纤维合成革的卫生性能的采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将50～80份水性聚氨酯、1～6份增稠剂和3～5份高碳醇混合均匀，然后再向其中加入2～6份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的70～90％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在100～140℃干燥6～15分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在55～95℃的热水中水洗5～10分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
所述的增稠剂为聚丙烯酸树脂类增稠剂。
所述的高碳醇采用8～31个碳原子的高级烷醇。
本发明利用水性聚氨酯代替溶剂型的聚氨酯，采用连续浸渍、低温化学发泡和高碳醇致孔的技术，将超细纤维非织造布复合，并在超细纤维非织造布的纤维空隙中形成贯通微孔的水性聚氨酯填充体。这种完全用水性聚氨酯生产系统替代溶剂型聚氨酯的生产系统，不仅能够消除溶剂DMF的使用带来的污染问题，而且能够解决超细纤维合成革中MDF的残留问题，也能够提高基布的吸湿排湿性能，改善了超细纤维合成革的卫生性能。本发明以超细纤维非织造布为基材，采用超细纤维合成革加工过程中最常用的浸渍复合设备，首先超细纤维非织造布通过装有水性聚氨酯、化学发泡剂和高碳醇混合浆料的浸渍槽，让混合浆料完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，由轧辊之间的间隙宽度控制超细纤维非织造布中浆料的量，将多余的浆料挤压出来，接着通过烘箱进行干燥，控制干燥温度和时间进行化学发泡，是填充在超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；最后将超细纤维合成革基布用55～95℃的热水进行水洗，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。本法明的关键技术和原理有以下几点：其一，采用水性的聚氨酯代替溶剂型的聚氨酯，不仅能够消除溶剂DMF的使用带来的污染问题，而且能够解决超细纤维合成革中MDF的残留问题。其二，在加热干燥的条件下，化学发泡剂会分解，释放出惰性气体，在水性聚氨酯填充体中形成泡孔。其三，高碳醇在水性聚氨酯填充体中会形成针状的结晶，在55～95℃的热水进行水洗的时候，高碳醇会被热水浸提出来，从而在水性聚氨酯填充体中形成针状空隙，这些空隙会贯通水性聚氨酯填充体中的泡孔，而这种贯通的泡孔赋予了超细纤维合成革基布具有了透气和透水汽的功能。其四，和溶剂型的聚氨酯相比较，水性的聚氨酯侧链上含有更多数量的亲水基团，这些亲水基团的存在，使的采用水性聚氨酯浸渍复合得到的超细纤维合成革基布具有更好的吸湿排湿性，从而提高了超细纤维合成革的卫生性能。所得的超细纤维合成革基布透水气性≥950(mg/10cm2×24h)，透气性≥2000(ml/cm2×h)。
具体实施方式
实施例1：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将50份水性聚氨酯、1份聚丙烯酸树脂类增稠剂和4份8～31个碳原子的高级烷醇即高碳醇混合均匀，然后再向其中加入3份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的80％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在140℃干燥6分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在55℃的热水中水洗10分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
实施例2：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将70份水性聚氨酯、5份聚丙烯酸树脂类增稠剂和4.5份8～31个碳原子的高级烷醇即高碳醇混合均匀，然后再向其中加入5份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的90％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在120℃干燥12分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在95℃的热水中水洗5分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
实施例3：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将60份水性聚氨酯、3份聚丙烯酸树脂类增稠剂和3份8～31个碳原子的高级烷醇即高碳醇混合均匀，然后再向其中加入2份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的75％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在110℃干燥10分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在70℃的热水中水洗7分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
实施例4：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将80份水性聚氨酯、6份聚丙烯酸树脂类增稠剂和5份8～31个碳原子的高级烷醇即高碳醇混合均匀，然后再向其中加入6份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的70％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在130℃干燥8分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在80℃的热水中水洗6分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
实施例5：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将65份水性聚氨酯、2份聚丙烯酸树脂类增稠剂和3.5份8～31个碳原子的高级烷醇即高碳醇混合均匀，然后再向其中加入4份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的85％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在125℃干燥5分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在60℃的热水中水洗9分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
实施例6：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将75份水性聚氨酯、4份聚丙烯酸树脂类增稠剂和5份8～31个碳原子的高级烷醇即高碳醇混合均匀，然后再向其中加入5份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的80％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在100℃干燥15分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在90℃的热水中水洗8分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
Claims (3)
1.一种采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)浸渍水性聚氨酯
按质量份数将50～80份水性聚氨酯、1～6份增稠剂和3～5份高碳醇混合均匀，然后再向其中加入2～6份化学发泡剂偶氮二异丁腈(AIBN)分散均匀得浸渍水性聚氨酯溶液；
采用超细纤维合成革生产中常用的浸渍设备，将超细纤维非织造布通过装有浸渍水性聚氨酯溶液的浸渍槽，使浸渍水性聚氨酯溶液完全浸透超细纤维非织造布；然后通过轧车，控制轧辊之间的间隙宽度为超细纤维非织造布厚度的70～90％，将多余的浆料挤压出来；
2)干燥发泡
将步骤1)处理后超细纤维非织造布通过烘箱在100～140℃干燥6～15分钟，进行化学发泡，使超细纤维非织造布纤维之间的水性聚氨酯形成多孔的填充体，得到超细纤维合成革基布；
3)水洗
将超细纤维合成革基布置于合成革生产过程中使用的水洗设备中在55～95℃的热水中水洗5～10分钟，洗去水性聚氨酯多孔填充体中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，并最终形成连续贯通的多孔水性聚氨酯填充体，得到具有透气和透水汽性能的超细纤维合成革基布。
2.根据权利要求1所述的采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法，其特征在于：所述的增稠剂为聚丙烯酸树脂类增稠剂。
3.根据权利要求1所述的采用水性聚氨酯浸渍复合法生产超细纤维合成革基布的方法，其特征在于：所述的高碳醇采用8～31个碳原子的高级烷醇。
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