CN102425069B - 一种利用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革的方法，利用物理发泡的聚氨酯涂层干法移膜工艺替代原有的溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层工艺，解决了DMF的溶剂污染问题和残留问题；利用水性聚氨酯干法移膜工艺取代了溶剂型聚氨酯干法移膜工艺，消除了生产过程中的溶剂污染问题。将服装用合成革在热水中洗涤，致孔剂被热水浸提出来，从而在合成革水性聚氨酯涂层中形成贯通性的微孔，提高了服装用合成革的透水汽性能和透气性能，得到了卫生性能良好的服装用合成革。省去了DMF溶剂回收的装置和回收过程，降低了生产成本，工艺流程简化。利用本发明生产的服装用合成革，在满足常规物理机械性能的条件下，透水气性≥1.6mg/cm²·h，透气性≥2500ml/cm²·h)。

Description

一种利用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革的方法

技术领域

本发明涉合成革的生产工艺，特别涉及一种利用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革的方法。

背景技术

合成革是模拟天然皮革组织结构和使用性能，并可作为天然皮革代用品的复合材料。通常以浸渍高分子聚合物的无纺布为模拟网状层，以微孔聚氨酯层模拟粒面层，所得到的合成革正、反面都与皮革十分相似，并具有一定的透气性，比普通人造革更接近天然皮革。广泛用于制作鞋、靴、箱包和球类等。根据国家统计局对规模以上的316家人造革合成革企业产量统计，2010年度我国人造革合成革总产量为218.9万吨，合39亿平方米，其中，聚氨酯合成革24.3亿平方米，其生产总量排名世界第一。据中国人造革合成革网调查统计，2010年聚氨酯合成革全国生产线为1575条，比2009年增长17％，总体来看，在大的经济环境复苏的情况下，我国聚氨酯合成革展现出蓬勃发展的态势。

目前，就合成革技术的发展情况来看，阻碍合成革工业快速发展的主要技术瓶颈问题有两个。其一，溶剂型生产系统产生的环境污染问题，粗略计算，我国传统合成革行业每年对溶剂型树脂的需求量为200多万吨，这就意味着每年大约有150万吨的有毒害物质挥发排放到空气中，如此巨大的废气排放量，在制造过程中严重污染环境并且对现场操作人员的身体健康造成威胁，特别是合成革厂的周边地区受到严重影响。其次，由于有机溶剂一般具有易燃易爆的性质，大量使用有机溶剂增加了合成革企业生产的危险系数。其二，产品的卫生性能较差，和天然皮革相比差距较大，难以满足实际的应用要求。特别是服装用合成革和鞋面用合成革，都需要其具有良好的透气性能和透水汽性能，以满足人们在使用合成革制品的时候对于卫生性能的要求，并具有良好的舒适性。

从合成革技术发展的途径和技术手段来看，人们开发合成革的最初目的，是模仿天然皮革的结构，开发天然皮革的代用材料，以解决天然皮革生产中原材料不足和环境污染问题。在合成革的开发过程中，主体的技术有两个方面，一方面是合成革底布的开发，另一方面合成革涂层技术的开发，与其对应的结构就是天然皮革的网状层和粒面层。所以，合成革的涂层开始就带有模仿天然皮革粒面的意图，带有涂层的合成革的就成为合成革产品开发的主流。综上所以，要解决上述制约合成革快速发展的两大技术瓶颈问题，主要技术途径一方面是采用水性聚氨酯的生产系统，彻底解决溶剂型生产系统产生的环境污染问题。另一方面是制造通透性的涂层，提高合成革的透气性能和透水汽性能，赋予合成革良好的卫生性能。

在合成革的应用领域中，服装革是其最大的应用领域之一，也是目前最具开发潜力的领域之一。服装用合成革市场之所以处在初期开发阶段，主要原因是服装革的生产仍然存在巨大的瓶颈技术问题，难以生产高性能的服装用合成革。目前，服装用合成革的生产采用以下的生产工艺，其工艺流程：合成用非织造布→溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层(底层)→水洗→干燥→溶剂型聚氨酯干法移膜涂层(上层)。采用这种生产方法生产的服装用合成革，存在着以下重大的技术问题：其一，采用溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层作底层，湿法凝固涂层是将溶剂型聚氨酯(PU)浆料，利用滚涂机涂布在合成革用非织造布的表面，然后进入“H₂O-DMF”凝固浴，使PU凝固而形成具有微孔结构的薄膜。这种工艺中采用了DMF(二甲基甲酰胺)做溶剂，加工过程会造成DMF的溶剂污染。而且，水并不能完全的置换聚氨酯中的DMF，会引起产品的DMF残留问题，最终造成产品安全问题。而这种产品安全问题，会在众多的技术壁垒和贸易壁垒中，限制产品进入高档市场。其二，采用溶剂型聚氨酯干法移膜涂层作顶层，这种工艺是将溶剂型聚氨酯浆料，利用刮涂机涂布在离型纸的表面，然后与带有湿法移凝固涂层的合成革用非织造布贴合，干燥后剥离，将聚氨酯膜转移到湿法移膜层的表面，最终得到服装用合成革。由于这种工艺采用溶剂型涂饰系统，含有大量的有毒有机溶剂，如TOL(甲苯)、MEK(甲乙酮)和THF(四氢呋喃)等。在生产过程中这些有机溶剂极易挥发，严重污染环境并且对现场操作人员的身体健康造成威胁。其三，采用溶剂型聚氨酯干法移膜涂层作顶层，得到的是封闭的涂层，这种涂层使得成品合成革的透水汽性能和透气性能很差，导致服装用合成革的的卫生性能很差，产品质量和档次不高，难以满足作为服装材料的性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在合成革水性聚氨酯涂层中形成贯通性的微孔，提高了服装用合成革的透水汽性能和透气性能的利用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)水性聚氨酯发泡浆料的制备

按质量份数将50～80份固含量为30％的软性水溶性聚氨酯、0.1～0.3份十二烷基苯磺酸钠、0.1～0.3份十二烷基硫酸钠、0.1～0.3份月桂酸钾、0.1～0.3份水解明胶、2～5份致孔剂高碳醇和0.1～0.3份聚氨酯类增稠剂混合得到水性聚氨酯混合浆料，利用机械发泡机的充气和机械搅动对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料；

2)服装用水性聚氨酯合成革干法移膜

首先，按质量份数将50～80份固含量为30％的中硬性水性聚氨酯、0.1～0.3份聚氨酯类增稠剂、0.1～0.3份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3～5份致孔剂高碳醇混合得涂层涂料；

其次，按质量份数将50～80份固含量为30％的水性聚氨酯粘合剂、0.1～0.3份聚氨酯类增稠剂、0.1～0.3份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3～5份致孔剂高碳醇混合得粘合层涂料；

最后，利用合成革生产过程中的干法生产线，在离型纸正面刮涂涂层涂料，施涂量为30g～90g/m²，然后进入烘道在100～140℃的条件下干燥；

再在干燥后的涂层涂料层上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，施涂量为140g～240g/m²，进入烘道在140～170℃的条件下干燥；

在干燥后的水性聚氨酯发泡浆料层上刮涂粘合层涂料，施涂量为50g～120g/m²，最后将合成革用非织造布和带有粘合剂涂层的离型纸贴合，进入烘道在140～170℃的条件下干燥，冷却后进行分离，离型纸上的涂层转移到合成革用非织造布上面，得到服装用水性聚氨酯合成革；

3)水揉致孔工艺

采用水揉机在55～95℃的热水对服装用水性聚氨酯合成革水洗5～10分钟，洗去聚氨酯涂层中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，即形成连续贯通的多孔水性聚氨酯涂层，得到具有透气和透水汽性能的服装用水性聚氨酯合成革。

所述的高碳醇采用8～31个碳原子的高级烷醇。

本发明以合成革用非织造布作为基材，采用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革，解决服装用合成革生产工艺中溶剂型生产系统产生的环境污染问题，提高了服装用合成革的卫生性能，生产高质量的服装用合成革。具体来说有以下几点：其一，利用物理发泡的聚氨酯涂层干法移膜工艺替代原有的溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层工艺，解决了DMF的溶剂污染问题和残留问题；其二，利用水性聚氨酯干法移膜工艺取代了溶剂型聚氨酯干法移膜工艺，消除了生产过程中的溶剂污染问题。其三，将服装用合成革在热水中洗涤，致孔剂被热水浸提出来，从而在合成革水性聚氨酯涂层中形成贯通性的微孔，提高了服装用合成革的透水汽性能和透气性能，得到了卫生性能良好的服装用合成革。其四，采用上述工艺，省去了DMF溶剂回收的装置和回收过程，降低了生产成本，工艺流程简化。利用本发明生产的服装用合成革，在满足常规物理机械性能的条件下，透水气性≥1.6mg/cm²·h，透气性≥2500ml/cm²·h)

具体实施方式

实施例1：

1)水性聚氨酯发泡浆料的制备

按质量份数将50份固含量为30％的软性水溶性聚氨酯、0.1份十二烷基苯磺酸钠、0.2份十二烷基硫酸钠、0.15份月桂酸钾、0.3份水解明胶、3份8～31个碳原子的高级烷醇和0.2份聚氨酯类增稠剂混合得到水性聚氨酯混合浆料，利用机械发泡机的充气和机械搅动对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料；

2)服装用水性聚氨酯合成革干法移膜

首先，按质量份数将80份固含量为30％的中硬性水性聚氨酯、0.3份聚氨酯类增稠剂、0.25份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和5份8～31个碳原子的高级烷醇混合得涂层涂料；

其次，按质量份数将60份固含量为30％的水性聚氨酯粘合剂、0.15份聚氨酯类增稠剂、0.2份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3份8～31个碳原子的高级烷醇混合得粘合层涂料；

最后，利用合成革生产过程中的干法生产线，在离型纸正面刮涂涂层涂料，施涂量为90g/m²，然后进入烘道在140℃的条件下干燥；

再在干燥后的涂层涂料层上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，施涂量为140g/m²，进入烘道在140℃的条件下干燥；

在干燥后的水性聚氨酯发泡浆料层上刮涂粘合层涂料，施涂量为80g/m²，最后将合成革用非织造布和带有粘合剂涂层的离型纸贴合，进入烘道在150℃的条件下干燥，冷却后进行分离，离型纸上的涂层转移到合成革用非织造布上面，得到服装用水性聚氨酯合成革；

3)水揉致孔工艺

采用水揉机在95℃的热水对服装用水性聚氨酯合成革水洗5分钟，洗去聚氨酯涂层中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，即形成连续贯通的多孔水性聚氨酯涂层，得到具有透气和透水汽性能的服装用水性聚氨酯合成革。

实施例2：

1)水性聚氨酯发泡浆料的制备

按质量份数将70份固含量为30％的软性水溶性聚氨酯、0.2份十二烷基苯磺酸钠、0.15份十二烷基硫酸钠、0.3份月桂酸钾、0.25份水解明胶、5份8～31个碳原子的高级烷醇和0.1份聚氨酯类增稠剂混合得到水性聚氨酯混合浆料，利用机械发泡机的充气和机械搅动对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料；

2)服装用水性聚氨酯合成革干法移膜

首先，按质量份数将60份固含量为30％的中硬性水性聚氨酯、0.15份聚氨酯类增稠剂、0.1份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3份8～31个碳原子的高级烷醇混合得涂层涂料；

其次，按质量份数将50份固含量为30％的水性聚氨酯粘合剂、0.1份聚氨酯类增稠剂、0.15份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和5份8～31个碳原子的高级烷醇混合得粘合层涂料；

最后，利用合成革生产过程中的干法生产线，在离型纸正面刮涂涂层涂料，施涂量为50g/m²，然后进入烘道在110℃的条件下干燥；

再在干燥后的涂层涂料层上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，施涂量为240g/m²，进入烘道在170℃的条件下干燥；

在干燥后的水性聚氨酯发泡浆料层上刮涂粘合层涂料，施涂量为120g/m²，最后将合成革用非织造布和带有粘合剂涂层的离型纸贴合，进入烘道在170℃的条件下干燥，冷却后进行分离，离型纸上的涂层转移到合成革用非织造布上面，得到服装用水性聚氨酯合成革；

3)水揉致孔工艺

采用水揉机在55℃的热水对服装用水性聚氨酯合成革水洗10分钟，洗去聚氨酯涂层中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，即形成连续贯通的多孔水性聚氨酯涂层，得到具有透气和透水汽性能的服装用水性聚氨酯合成革。

实施例3：

1)水性聚氨酯发泡浆料的制备

按质量份数将60份固含量为30％的软性水溶性聚氨酯、0.15份十二烷基苯磺酸钠、0.3份十二烷基硫酸钠、0.1份月桂酸钾、0.2份水解明胶、2份8～31个碳原子的高级烷醇和0.3份聚氨酯类增稠剂混合得到水性聚氨酯混合浆料，利用机械发泡机的充气和机械搅动对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料；

2)服装用水性聚氨酯合成革干法移膜

首先，按质量份数将70份固含量为30％的中硬性水性聚氨酯、0.2份聚氨酯类增稠剂、0.3份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和4份8～31个碳原子的高级烷醇混合得涂层涂料；

其次，按质量份数将80份固含量为30％的水性聚氨酯粘合剂、0.3份聚氨酯类增稠剂、0.3份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和4份8～31个碳原子的高级烷醇混合得粘合层涂料；

最后，利用合成革生产过程中的干法生产线，在离型纸正面刮涂涂层涂料，施涂量为30g/m²，然后进入烘道在100℃的条件下干燥；

再在干燥后的涂层涂料层上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，施涂量为200g/m²，进入烘道在160℃的条件下干燥；

在干燥后的水性聚氨酯发泡浆料层上刮涂粘合层涂料，施涂量为50g/m²，最后将合成革用非织造布和带有粘合剂涂层的离型纸贴合，进入烘道在140℃的条件下干燥，冷却后进行分离，离型纸上的涂层转移到合成革用非织造布上面，得到服装用水性聚氨酯合成革；

3)水揉致孔工艺

采用水揉机在80℃的热水对服装用水性聚氨酯合成革水洗8分钟，洗去聚氨酯涂层中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，即形成连续贯通的多孔水性聚氨酯涂层，得到具有透气和透水汽性能的服装用水性聚氨酯合成革。

实施例4：

1)水性聚氨酯发泡浆料的制备

按质量份数将80份固含量为30％的软性水溶性聚氨酯、0.3份十二烷基苯磺酸钠、0.1份十二烷基硫酸钠、0.2份月桂酸钾、0.1份水解明胶、4份8～31个碳原子的高级烷醇和0.25份聚氨酯类增稠剂混合得到水性聚氨酯混合浆料，利用机械发泡机的充气和机械搅动对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料；

2)服装用水性聚氨酯合成革干法移膜

首先，按质量份数将50份固含量为30％的中硬性水性聚氨酯、0.1份聚氨酯类增稠剂、0.2份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3.5份8～31个碳原子的高级烷醇混合得涂层涂料；

其次，按质量份数将70份固含量为30％的水性聚氨酯粘合剂、0.2份聚氨酯类增稠剂、0.1份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3.5份8～31个碳原子的高级烷醇混合得粘合层涂料；

最后，利用合成革生产过程中的干法生产线，在离型纸正面刮涂涂层涂料，施涂量为70g/m²，然后进入烘道在120℃的条件下干燥；

再在干燥后的涂层涂料层上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，施涂量为180g/m²，进入烘道在150℃的条件下干燥；

在干燥后的水性聚氨酯发泡浆料层上刮涂粘合层涂料，施涂量为100g/m²，最后将合成革用非织造布和带有粘合剂涂层的离型纸贴合，进入烘道在160℃的条件下干燥，冷却后进行分离，离型纸上的涂层转移到合成革用非织造布上面，得到服装用水性聚氨酯合成革；

3)水揉致孔工艺

采用水揉机在75℃的热水对服装用水性聚氨酯合成革水洗6分钟，洗去聚氨酯涂层中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，即形成连续贯通的多孔水性聚氨酯涂层，得到具有透气和透水汽性能的服装用水性聚氨酯合成革。

本发明以合成革用非织造布为基材，采用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革，主要发明内容如下：(1)水性聚氨酯发泡浆料的制备。首先，将表面活性剂类的发泡剂、致孔剂、增稠剂和水性聚氨酯混合得到水性聚氨酯混合浆料，然后使用时利用机械发泡机的充气和机械搅动作用，对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料，这种水性聚氨酯发泡浆料应用于服装用水性聚氨酯合成革干法移膜的中层刮涂。(2)服装用水性聚氨酯合成革干法移膜工艺。首先，利用刮涂的方法将含有水性聚氨酯、致孔剂、增稠剂和流平剂的顶层浆料，在离型纸的表面涂布成膜，通过烘箱进行干燥，然后在其上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，通过烘箱进行干燥，最后在其上刮涂含有水性聚氨酯粘合剂、致孔剂、增稠剂和流平剂的粘合层浆料，并与合成革用非织造布贴合，通过烘箱进行干燥，剥离后在合成革用非织造布表面形成聚氨酯干法移膜涂层，得到服装用水性聚氨酯合成革。(3)水揉致孔工艺。利用水揉机，将服装用合成革在55～95℃的热水中洗涤，致孔剂被热水浸提出来，从而在合成革水性聚氨酯涂层中形成贯通性的微孔，提高了服装用合成革的透水汽性能和透气性能，得到了卫生性能良好的服装用合成革。本法明的关键技术和原理有以下几点：其一，由于水性聚氨酯混合浆料中含有表面活性剂类的发泡剂，机械发泡机的充气和机械搅动作用下，会将空气带入浆料，并形成微细的泡沫，得到水性聚氨酯发泡浆料，这种发泡浆料可以形成发泡涂层，替代原有的溶剂型聚氨酯湿法凝固涂层工艺，解决了DMF的溶剂污染问题和残留问题。其二，利用水性聚氨酯干法移膜工艺取代了溶剂型聚氨酯干法移膜工艺，消除了生产过程中的溶剂污染问题。其三，在水性聚氨酯浆料中均使用了致孔剂高碳醇，高碳醇在涂层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，从而在聚氨酯涂层中形成针状空隙，这些空隙会贯通底层发泡涂层中的泡孔，并使干法移膜涂层具有良好的通透性，从而赋予服装用合成革良好的透气和透水汽性能。

Claims (1)

1.一种利用物理发泡致孔涂层技术生产服装用水性聚氨酯合成革的方法，其特征在于： 

1）水性聚氨酯发泡浆料的制备

按质量份数将50～80份固含量为30%的软性水溶性聚氨酯、0.1～0.3份十二烷基苯磺酸钠、0.1～0.3份十二烷基硫酸钠、0.1～0.3份月桂酸钾、0.1～0.3份水解明胶、2～5份致孔剂高碳醇和0.1～0.3份聚氨酯类增稠剂混合得到水性聚氨酯混合浆料，利用机械发泡机的充气和机械搅动对水性聚氨酯混合浆料进行物理发泡，得到水性聚氨酯发泡浆料；

2）服装用水性聚氨酯合成革干法移膜

首先，按质量份数将50～80份固含量为30%的中硬性水性聚氨酯、0.1～0.3份聚氨酯类增稠剂、0.1～0.3份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3～5份致孔剂高碳醇混合得涂层涂料；其中，所述的致孔剂高碳醇采用8～31个碳原子的高级烷醇；

其次，按质量份数将50～80份固含量为30%的水性聚氨酯粘合剂、0.1～0.3份聚氨酯类增稠剂、0.1～0.3份氟改性的含羟基丙烯酸树脂流平剂和3～5份致孔剂高碳醇混合得粘合层涂料； 

最后，利用合成革生产过程中的干法生产线，在离型纸正面刮涂涂层涂料，施涂量为30g～90g/m²，然后进入烘道在100～140℃的条件下干燥；

再在干燥后的涂层涂料层上刮涂水性聚氨酯发泡浆料，施涂量为140g～240g/m²,进入烘道在140～170℃的条件下干燥；

在干燥后的水性聚氨酯发泡浆料层上刮涂粘合层涂料，施涂量为50g～120g/m²，最后将合成革用非织造布和带有粘合剂涂层的离型纸贴合，进入烘道在140～170℃的条件下干燥，冷却后进行分离，离型纸上的涂层转移到合成革用非织造布上面，得到服装用水性聚氨酯合成革；

3）水揉致孔工艺

采用水揉机在55～95℃的热水对服装用水性聚氨酯合成革水洗5～10分钟，洗去聚氨酯涂层中的高碳醇，在泡孔之间形成通道，即形成连续贯通的多孔水性聚氨酯涂层，得到具有透气和透水汽性能的服装用水性聚氨酯合成革。