CN102439221A - 人造革及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有最佳伸长率的人造革和制造该人造革的方法，所述人造革包括具有微纤维的非织造织物和渗透在非织造纤维中的聚合物弹性体，其中所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％，且非织造织物的密度在0.160～0.250g/cm3的范围内，其中该人造革可以容易地用于具有许多弯曲区域的物品，例如汽车车顶内饰。

Description

人造革及其制造方法
技术领域
本发明涉及人造革，更具体而言，涉及具有最佳伸长率的人造革。
背景技术
现在，通过将聚合物弹性体渗透在具有三维交联微纤维的非织造织物中而制成的人造革，广泛应用于鞋、服装、手套、杂货、室内装饰品、汽车内饰材料等的多个领域中，原因是人造革具有与天然革类似的软触感和独特的外观。
根据人造革的目的和用途，对在挠性、表面质量、耐磨性、耐光性或伸长性能方面具有高功能性的高级人造革存在需求。尤其是，当制造具有弯曲区域的物品时，高度要求伸长性能。这是因为伸长性能差的人造革应用于弯曲区域可能在其制造过程中在人造革上有许多折皱。
例如，粘合在汽车内顶的车顶内衬(headliner)根据汽车的形状具有许多弯曲区域。所以，如果伸长性能差的人造革用于车顶内衬，则在制造过程中产生的折皱可能引起品质低劣。在这方面，要用于具有许多弯曲区域的物品(例如车顶内衬)的人造革必需获得优异的伸长性能。但是，如果人造革的伸长性能过大，则人造革在制造过程中过度伸长，从而该人造革可能具有上述折皱的问题。因此，需要具有适合于制造物品的最佳伸长率的人造革。
发明内容
技术问题
因此，考虑到上述问题作出了本发明，本发明的目的是提供能够防止相关技术中的一个或多个问题的人造革及其制造方法。
本发明的另一目的是提供具有最佳伸长率的人造革及其制造方法。
本发明的另外优点、目的和特征将在随后的描述中被部分阐述，并且对于本领域技术人员在阅读以下内容后将部分变得清楚或者可以从本发明的实施中获得。本发明的目的和其它优点可以由所撰写的说明书和权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和得到。
技术方案
为了实现上述目的和其它优点且根据本发明的目的，如本文所具体体现和概括描述的，提供了人造革，该人造革包括具有微纤维(micro-fiber)的非织造织物和渗透在非织造纤维中的聚合物弹性体，其中所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％，且非织造织物的密度在0.160～0.250g/cm3的范围内。
在本发明的另一方面中，提供了一种制造人造革的方法，该方法包括：制备包含在溶剂中具有不同溶解性的第一聚合物和第二聚合物的海岛型纤维，其中第一聚合物对应于海组分，第二聚合物对应于岛组分；采用上述海岛型纤维制备非织造织物；将上述非织造织物浸渍在聚合物弹性体的溶液中以使该聚合物弹性体浸透到非织造织物中；和从非织造织物中洗脱和除去对应于海组分的第一聚合物，其中所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％。
有益效果
根据本发明的人造革和制造该人造革的方法具有以下优点。
当在根据本发明的人造革中对聚合物弹性体的浓度进行最优化时，更具体而言，相对于人造革的总重量，将聚合物弹性体的浓度调整至20～30重量％的范围内，可以使人造革的伸长率最优化，也就是说，以如下的方式实现了人造革的最佳伸长率：在5kg恒定负载的条件下，在人造革长度方向上定载伸长率是约20～40％，在人造革宽度方向上定载伸长率是约40～80％。而且，对非织造织物的密度进行了最优化，更具体而言，考虑到聚合物弹性体的上述浓度将非织造织物的密度调整至0.180～0.230g/cm3的范围内，从而得到具有最佳伸长性能的人造革。
根据本发明的人造革可以容易地用于具有许多弯曲区域的物品，例如汽车车顶内饰。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的优选实施方案，在附图中对其实施例进行了图解说明。在可能的情况下，在全部附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似部件。
下文，将参照附图详细描述根据本发明的人造革及其制造方法。
人造革
人造革是通过将聚合物弹性体渗透在具有微纤维的非织造织物中制造的。
所述聚合物弹性体可以使用聚氨酯或聚硅氧烷，更具体而言，可以使用聚碳酸酯二醇类聚氨酯(polycarbonatediol-based polyurethane)，聚酯二醇类聚氨酯、聚醚二醇类聚氨酯或其混合物，但不是必需的。
所述聚合物弹性体包含在人造革中，使得该聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％。如果相对于人造革总重量该聚合物弹性体少于20重量％，则难以实现人造革所需的伸长率。同时，如果相对于人造革总重量该聚合物弹性体多于30重量％，则它可以引起人造革粗糙和硬的触觉、人造革变色和伸长率变差。
所述非织造织物可以由尼龙或聚酯微纤维制成，其中聚酯微纤维可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。
优选地，所述非织造织物的密度在0.160～0.250g/cm3的范围内，但不是必需的。然而，如果非织造织物的密度小于0.160g/cm3，则该非织造织物不足以加固聚合物弹性体。在这种情况中，因为聚合物弹性体可能在具有许多孔的非织造织物中不规则地存在，所以它可能由于伸长而易于被折断。同时，如果非织造织物的密度大于0.250g/cm3，则非织造织物的密度过大以致于伸长率可能变差。当所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％时，优选非织造织物的最佳密度在0.180～0.230g/cm3的范围内，但不是必需的。
在所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％，非织造织物的密度在0.160～0.250g/cm3的范围内的情况下，在5kg恒定负载的条件下以如下方式实现了最佳伸长率：在人造革的长度方向上定载伸长率是约20～40％，在人造革的宽度方向上定载伸长率是约40～80％。尤其是，如果用于人造革的非织造织物的密度在0.180～0.230g/cm3的范围内，则可以使伸长性能更加最优化。
优选地，所述非织造织物的微纤维的细度是0.3旦尼尔或小于0.3旦尼尔，以实现人造革柔软和良好的触觉。
根据本发明的人造革通过如下步骤制得：通过复合纺丝法制备海岛型纤维；采用上述海岛型纤维制备非织造织物；和通过使聚合物弹性体渗透在所制备的非织造织物中并从非织造织物中除去海组分而制造微纤维。在这种情况下，可以通过以下步骤制得人造革：在使聚合物弹性体渗透在非织造织物中之前，通过从非织造织物中除去海组分而制备微纤维；和使聚合物弹性体渗透在具有微纤维的非织造织物中，但不是必需的。可以通过以下步骤制得人造革：通过纺丝法制备微纤维；采用该微纤维制备非织造织物；和使聚合物弹性体渗透在该非织造织物中。
可以通过以下步骤制备非织造织物：形成纤网；和对上述纤网进行针刺或水刺(water-jet punching)，其中所述纤网可以通过对短纤维进行梳理和交叉铺网得到，或者通过纺粘长丝得到。在采用海岛型纤维制造人造革的方法中，所述海岛型纤维包含在溶剂中具有不同溶解性的第一聚合物和第二聚合物。
所述第一聚合物是溶解在溶剂中并从溶剂中洗脱的海组分，该第一聚合物可以是共聚物聚酯、聚苯乙烯或聚乙烯。优选地，该第一聚合物是在碱性溶剂中具有良好溶解性的共聚物聚酯。该共聚物聚酯可以通过使对应于主成分的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚乙二醇、聚丙二醇、1，4-环己烷二甲酸、1，4-环己烷二甲醇、1，4-环己烷二甲酸酯、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2，2-二甲基-1，4-丁二醇、或2，2，4-三甲基-1，3-丙二醇、己二酸、或含有金属磺酸盐的酯单元中的至少一种共聚合而制得，但不是必需的。
所述第二聚合物是在溶剂中不溶的岛组分，其中该第二聚合物可以是余留在碱性溶剂中的尼龙或聚酯。例如，所述聚酯可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。优选地，聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)适合于岛组分，这是因为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)中的碳数在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的碳数和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的碳数之间；且聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)在弹性回复方面与聚酰胺类似，并且还具有优异的耐碱性。
可以以如下的方式由海岛型纤维制造微纤维：使对应于海组分的第一聚合物溶解在溶剂中并从溶剂中洗脱，而只有对应于岛组分的第二聚合物保留在溶剂中。所以，为了获得所需的微纤维，必需适当地调整对应于海组分的第一聚合物与对应于岛组分的第二聚合物的浓度比率。
更具体而言，第一聚合物和第二聚合物以如下方式包含在海岛型纤维中：优选地，对应于海组分的第一聚合物是相对于海岛型纤维总重量的约10～60重量％；对应于岛组分的第二聚合物是相对于海岛型纤维总重量的约40～90重量％。如果相对于海岛型纤维的总重量对应于海组分的第一聚合物小于10重量％，则对应于岛组分的第二聚合物的浓度增加，使得不可能制造微纤维。同时，如果相对于海岛型纤维的总重量对应于海组分的第一聚合物大于60重量％，则待洗脱和除去的第一聚合物的量增加，使得生产成本增加。而且，10个或多于10个对应于岛组分的第二聚合物被分开并排列在海岛型纤维的横截面上。优选地，在洗脱出对应于海组分的第一聚合物后，对应于岛组分的第二聚合物的细度是0.3旦尼尔或小于0.3旦尼尔，从而带来微纤维柔软和良好的触觉。
下文将说明根据本发明的一个实施方案的制造人造革的方法。
首先，制备海岛型短纤维(sea-island type staple fiber)。
所述海岛型短纤维可以由短纤维制备。更具体而言，上述短纤维可以通过制备长丝和对所制备的长丝拉伸、卷曲、热定型和切割而制得。所述长丝按照如下方法制备：制备对应于海组分的第一聚合物和对应于岛组分的第二聚合物的熔融溶液；和通过从纺丝组件内的喷丝头挤出所制得的熔融溶液来进行复合纺丝工序。
优选地，所制得的短纤维的细度小于10旦尼尔。如果短纤维的细度大于10旦尼尔，则它在采用海岛型纤维制备用来制造人造革的非织造织物时在进行所应用的梳理过程中可能产生困难。更优选，所述短纤维的细度在2～5旦尼尔的范围内。而且，10个或多于10个对应于岛组分的第二聚合物被分开并排列在长丝的横截面上。优选地，对应于岛组分的第二聚合物的细度是0.3旦尼尔或小于0.3旦尼尔，从而优选地在海组分洗脱后可以得到所需的微纤维。
优选地，所述海岛型短纤维的长度大于20mm。如果海岛型短纤维的长度小于20mm，则它在制备用来制造人造革的非织造织物时在进行所应用的梳理过程中可能产生困难。
然后，采用海岛型纤维制备非织造织物。
通过以下步骤制备短纤维型的非织造织物：通过对短纤维进行梳理和交叉铺网来形成纤网；和对该纤网进行针刺。对于交叉铺网过程，约20～40层经梳理的短纤维结合形成纤网。
通过控制交叉铺网和针刺的步骤，以使非织造织物具有250～400g/cm2单位重量和1.5～2.5mm厚度的方式制备非织造织物。非织造织物的上述条件能够容易地将最终制得的人造革中的非织造织物的密度调整在0.180～0.230g/cm3的优选范围内。也就是说，为了将最终制得的人造革中的非织造织物的密度调整在0.180～0.230g/cm3的范围内，应当考虑由于以下过程中的热变形而可能发生的非织造织物的体积变化。所以，优选通过梳理、交叉铺网和针刺制备的非织造织物在上述单位重量和厚度的范围内。
然后，使所述聚合物弹性体渗透在非织造织物中。
该步骤是用来制备聚合物弹性体溶液，并将非织造织物浸入到制得的聚合物弹性体溶液中。所述聚合物弹性体溶液可以通过将聚氨酯溶解或分散在预定溶剂中来制备。例如，该聚合物弹性体溶液可以通过将聚氨酯溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中或将聚氨酯分散在水溶剂中来制备。可以直接使用硅聚合物弹性体，而不是将聚合物弹性体溶解或分散在溶剂中。
对于任何用途如果需要，则可以将添加剂加入到聚合物弹性体溶液中，也就是说，可以将颜料、光稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、软化剂或着色剂加入到聚合物弹性体溶液中。
在将非织造织物浸入到聚合物弹性体溶液之前，可以利用聚乙烯醇水溶液来填垫(pad)该非织造织物并干燥，从而产生形状稳定性。
因为可以通过调整聚合物弹性体溶液的浓度来控制要渗透在非织造织物中的聚合物弹性体的量，且聚合物弹性体的浓度是最终制得的人造革的20～30重量％，所以优选将聚合物弹性体溶液的浓度调整在5～20重量％范围内。优选地，在浓度为5～20重量％的聚合物弹性体溶液保持在10～30℃温度范围内的条件下，将非织造织物浸渍在该聚合物弹性体溶液中0.5～15分钟。
在将非织造织物浸渍在聚合物弹性体溶液中之后，使浸渍非织造织物的聚合物弹性体溶液在凝结浴中凝结，然后在洗涤浴中洗涤。此时，如果该聚合物弹性体溶液是通过将聚氨酯溶解在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中得到的，则在凝结浴中装入水和少量二甲基甲酰胺(DMF)的混合物。所以，在非织造织物中包含的二甲基甲酰胺(DMF)流过凝结浴，而聚合物弹性体在凝结浴中凝结；填塞到非织造织物中的聚乙烯醇和残余的二甲基甲酰胺(DMF)通过洗涤浴中的洗涤过程从非织造织物中除去。
然后，通过从渗透有聚合物弹性体的非织造织物中洗脱出海组分，可以制得微纤维。
该过程是通过使用碱性溶剂(例如氢氧化钠溶液)洗脱对应于海组分的第一聚合物和只留下第二聚合物而得到具有微纤维的非织造织物。
然后，具有微纤维和渗透了聚合物弹性体的非织造织物通过后面步骤进行打磨(buff)和染色，从而制得人造革。
实施例和比较例
实施例1
通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的主成分中与含有5摩尔％金属磺酸盐的聚酯单元共聚合的共聚物聚酯熔化，制得海组分的熔融溶液；和通过使聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔化，制得岛组分的熔融溶液。使用50重量％的海组分熔融溶液和50重量％的岛组分熔融溶液，进行复合纺丝工序，得到长丝纤维，其中该长丝细度为3旦尼尔，且在其横截面上具有16个岛组分。在长丝以3.5拉伸比拉伸之后，进行卷曲工序使得卷曲数变成每英寸15个。在130℃下热定型之后，将长丝切割成51mm长度，从而制成海岛型短纤维。
将所制得的海岛型短纤维进行梳理和交叉铺网，形成纤网，通过对形成的纤网进行针刺制得具有350g/m2重量和2.0mm厚度的非织造织物。
利用5重量％的聚乙烯醇水溶液来填垫上述非织造织物，然后干燥。而后，在25℃下将经干燥的非织造织物浸入到浓度为10重量％的聚氨酯溶液中3分钟，其中通过将聚氨酯溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中得到上述聚氨酯溶液。然后，在15重量％的二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中使聚氨酯凝结，用水洗涤，而后聚氨酯被渗透在非织造织物中。
之后，用5重量％的氢氧化钠水溶液处理渗透有聚氨酯的非织造织物，并从非织造织物中洗脱对应于海组分的共聚物聚酯，从而通过只留下对应于岛组分的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，制得具有微纤维的非织造织物。
在通过使用#300砂纸对具有微纤维的非织造织物进行打磨以具有0.6mm的最终厚度之后，在高温快速染色机中对经打磨的具有微纤维的非织造织物进行染色，然后洗涤和干燥，以及采用软化剂和抗静电剂处理，从而得到人造革。
实施例2
除了非织造织物具有350g/m2重量和2.5mm厚度之外，用于得到人造革的第二个实施例与上述第一个实施例相同。
实施例3
除了非织造织物具有350g/m2重量和1.5mm厚度之外，用于得到人造革的第三个实施例与上述第一个实施例相同。
实施例4
除了在25℃下将非织造织物浸入到浓度为13重量％的聚氨酯溶液中5分钟之外，用于得到人造革的第四个实施例与上述第一个实施例相同。
实施例5
除了在25℃下将非织造织物浸入到浓度为16重量％的聚氨酯溶液中5分钟之外，用于得到人造革的第五个实施例与上述第一个实施例相同。
比较例1
除了在25℃下将非织造织物浸入到浓度为4重量％的聚氨酯溶液中3分钟之外，用于得到人造革的第一个比较例与上述第一个实施例相同。
比较例2
除了在25℃下将具有200g/m2重量和1.5mm厚度的非织造织物浸入到浓度为8重量％的聚氨酯溶液中3分钟之外，用于得到人造革的第二个比较例与上述第一个实施例相同。
比较例3
除了在25℃下将具有350g/m2重量和1.2mm厚度的非织造织物浸入到浓度为10重量％的聚氨酯溶液中3分钟之外，用于得到人造革的第二个比较例与上述第一个实施例相同。
比较例4
除了在35℃下将非织造织物浸入到浓度为21重量％的聚氨酯溶液中10分钟之外，用于得到人造革的第二个比较例与上述第一个实施例相同。
上述实施例和比较例概括在下面表1中。
表1
试验性实例
首先，制备10cm×10cm尺寸的人造革样品，测量该人造革样品的重量和密度。
使用PEACOCK刻度盘式测厚仪通过测量人造革样品5个点处的厚度，来测量人造革样品的密度；测量所测得厚度值的平均值；通过使用所测得的重量和面积尺寸测量单位重量；和用所测得的厚度值的平均值除所测得的单位重量。
在70℃下将人造革样品浸入到装有1000ml100％重量浓度的二甲基甲酰胺(DMF)溶液的烧杯中2小时，然后通过使用轧布机辊挤压，从而从人造革样品中充分除去聚合物弹性体。重复进行该工序3次以从人造革样品中完全除去聚合物弹性体。
然后，上述人造革样品通过流水洗涤数次，并通过使用轧布机辊挤压，从而仅只非织造织物片被提取出和干燥，然后测量所提取的非织造织物片的重量。
1)测量聚合物弹性体的浓度
可以通过下面等式1计算聚合物弹性体的浓度。
[等式1]
Figure BDA0000071671450000101
Figure BDA0000071671450000102
2)测量非织造织物的密度
通过下面等式2计算非织造织物的密度。
[等式2]
Figure BDA0000071671450000103
[表2]
Figure BDA0000071671450000111
测量5kg定载伸长率
在5kg恒定负载的条件下，测量上述实施例和比较例的各个人造革的伸长率。通过以下方法测量人造革5kg定载伸长率，其结果示于下面表3中。
下面说明了测量5kg定载伸长率的方法。
由具有长度方向和宽度方向的人造革制备了6个样品，其中每个样品具有50mm宽度和250mm长度。首先，以其长度(即，每个样品250mm长度)与人造革的长度方向平行的方式制备3个样品。然后，以其长度(即，每个样品250mm长度)与人造革的宽度方向平行的方式制备另3个样品。
然后，在6个样品中的每个上标记100mm标记线。通过使用以约150mm间隔设置的两个夹子夹持每个样品的两端之后，将它安装在Martens疲劳试验仪上。将包括较低夹子的负载的49N负载(5kgf)施加到安装在Martens疲劳试验仪上的每个样品上，保持10分钟，测量标记线的总距离。通过下面等式计算定载伸长率。
5kg定载伸长率(％)＝l-100
其中l表示从开始施加恒定负载10分钟后所测得的标记线的总距离。l的单位是毫米。
[表3]
Figure BDA0000071671450000121
对于本领域技术人员，显然在不偏离本发明精神或范围的情况下可以在本发明中进行各种修改和变化。因此，假如对本发明的修改和变化落入所附权利要求和其等同物的范围内，则本发明旨在覆盖该修改和变化。

Claims (12)

1.一种人造革，该人造革包括具有微纤维的非织造织物和渗透在非织造纤维中的聚合物弹性体，其中，所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％，且非织造织物的密度在0.160～0.250g/cm3的范围内。
2.根据权利要求1所述的人造革，其中，所述非织造织物的密度在0.180～0.230g/cm3的范围内。
3.根据权利要求1所述的人造革，其中，在人造革的长度方向上5kg定载伸长率是约20～40％，且在人造革的宽度方向上5kg定载伸长率是约40～80％。
4.根据权利要求1所述的人造革，其中，所述微纤维由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯制成；所述聚合物弹性体由聚氨酯或聚硅氧烷制成。
5.根据权利要求1所述的人造革，其中，所述微纤维的细度为0.3旦尼尔或小于0.3旦尼尔。
6.一种制造人造革的方法，该方法包括：
制备海岛型短纤维，该海岛型短纤维包含在溶剂中具有不同溶解性的第一聚合物和第二聚合物，其中第一聚合物对应于海组分，第二聚合物对应于岛组分；
采用上述海岛型短纤维制备非织造织物；
将上述非织造织物浸渍在聚合物弹性体溶液中以使该聚合物弹性体浸透到非织造织物中；和
从非织造织物中洗脱和除去对应于海组分的第一聚合物，其中所述聚合物弹性体是相对于人造革总重量的20～30重量％。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述聚合物弹性体溶液的浓度在5～20重量％范围内。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述非织造织物浸渍在聚合物弹性体溶液中的步骤包括在10～30℃下将所述非织造织物浸渍在所述溶液中0.5～15分钟。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，制备非织造织物的步骤包括制备具有250～400g/cm2重量和1.5～2.5mm厚度的非织造织物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所制得的人造革中非织造织物的密度在0.180～0.230g/cm3的范围内。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，在使聚合物弹性体渗透在非织造织物中之前或之后进行从非织造织物中洗脱和除去对应于海组分的第一聚合物的步骤。
12.根据权利要求6所述的方法，其中，制备海岛型短纤维的步骤包括：制备包含第一聚合物和第二聚合物的海岛型短纤维，
其中第一聚合物和第二聚合物以如下方式包含在海岛型短纤维中：对应于海组分的第一聚合物是相对于海岛型短纤维总重量的约10～60重量％；对应于岛组分的第二聚合物是相对于海岛型短纤维总重量的约40～90重量％，和
其中第一聚合物由共聚物聚酯制成；第二聚合物由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯制成。
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