CN105256602A - 一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法 - Google Patents

一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，分别采用海藻酸钠溶液和酒石酸溶液浸渍超细纤维非织造布，轧液后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布；采用含有发泡凝聚剂的水性聚氨酯浆料浸渍预处理的超细纤维非织造布，然后烘干，水洗，然后烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。该方法全部采用环保的原料和清洁的生产过程，得到的水性聚氨酯超细纤维合成革具有很好的力学性能和手感特性，且任何溶剂的含量均小于5ppm，满足生态超细纤维合成革的要求。

Description

一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法
技术领域
本发明涉及合成革技术领域，特别涉及一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法。
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。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，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。经过前期的市场调研和分析，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，最终造成超细纤维合成革成品中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
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，该方法全部采用环保的原料和清洁的生产过程，得到的水性聚氨酯超细纤维合成革具有很好的力学性能和手感特性，且任何溶剂的含量均小于5ppm，满足生态超细纤维合成革的要求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，包括以下步骤：
(1)分别采用海藻酸钠溶液和酒石酸溶液浸渍超细纤维非织造布，轧液后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布；
(2)采用含有发泡凝聚剂的水性聚氨酯浆料浸渍预处理的超细纤维非织造布，然后烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布；
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布水洗，然后烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
所述预处理的超细纤维非织造布具体通过以下方法制得：首先，将超细纤维非织造布通过装有海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的60％～80％，然后再通过装有酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的90％～95％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
所述海藻酸钠溶液质量浓度为3％～5％。
所述酒石酸溶液的质量浓度为2％～4％。
所述水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布具体通过以下方法制得：以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入4～6份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的80％～95％，然后烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
所述发泡凝聚剂通过以下方法制得：以重量份数计，将1～3份硝酸铵的和1～2份的聚丙烯酸钠用80～100份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
所述步骤(2)、步骤(3)中烘干均是在80℃～120℃的条件下进行的。
所述步骤(3)中水洗是在70℃～85℃下进行的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明首先采用海藻酸钠溶液浸渍处理超细纤维非织造布，粘稠的海藻酸钠包覆在超细纤维上，然后用酒石酸溶液浸渍处理，使超细纤维外面的海藻酸钠凝固，轧液后烘干，在超细纤维外面形成包覆的隔离层；然后以含有发泡凝聚剂的水性聚氨酯浆料浸渍预处理的超细纤维非织造布，在加热时发泡凝聚剂会分解产生气体，并使水性聚氨酯浆料呈酸性状态，使水性聚氨酯凝固，并在水性聚氨酯涂层中形成泡孔，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；最后通过热水洗涤，洗去海藻酸钠隔离层，增加了超细纤维与水性聚氨酯填充体之间的离型度，有效的提高了水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯的柔软度；水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后即可得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
由于全部采用环保的原料，所以能够得到环境友好型的产品，产品的各项化学指标可以达到生态合成革的标准，任何溶剂的含量均小于5ppm，满足生态超细纤维合成革的要求；本发明整个生产过程不会产生废气和废水，是一种清洁环保的生产过程；由于采用海藻酸钠溶液和酒石酸溶液分别浸渍处理超细纤维非织造布，轧液后烘干，可以在超细纤维外面形成包覆的隔离层，浸渍水性聚氨酯浆料后水洗除去，可以增加超细纤维和水性聚氨酯填充体之间的离型度，从而有效的提高水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯的柔软度；以聚丙烯酸钠和硝酸铵为发泡凝聚剂，可以使水性聚氨酯在超细纤维间形成发泡填充体，能够得到丰满柔软的水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯。本发明全部采用环保的原料和清洁的生产过程，得到水性聚氨酯超细纤维合成革具有很好的卫生性能和手感特性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不只限于这些例子。
本发明中海藻酸钠溶液、酒石酸溶液是通过将海藻酸钠、酒石酸溶解到水中制得。本发明中水性聚氨酯为合成革用水性聚氨酯树脂，如烟台道成化学有限公司的水性聚氨酯DG-6066，但不仅仅限于给型号的水性聚氨酯。
实施例1
一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先，将超细纤维非织造布通过装有质量浓度为5％的海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的60％，然后再通过装有质量浓度为2.5％的酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的90％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
(2)以重量份数计，将1份硝酸铵的和2份的聚丙烯酸钠用80份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入4份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的95％，然后于烘箱中在80℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布在75℃下充分水洗，然后于烘箱中在80℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
实施例2
一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先，将超细纤维非织造布通过装有质量浓度为4％的海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的70％，然后再通过装有质量浓度为3.5％的酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的95％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
(2)以重量份数计，将2份硝酸铵的和1.5份的聚丙烯酸钠用100份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入5份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的90％，然后于烘箱中在90℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布在70℃下充分水洗，然后于烘箱中在100℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
实施例3
一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先，将超细纤维非织造布通过装有质量浓度为3％的海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的80％，然后再通过装有质量浓度为3％的酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的92％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
(2)以重量份数计，将1.5份硝酸铵的和1份的聚丙烯酸钠用90份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入6份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的95％，然后于烘箱中在100℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布在80℃下充分水洗，然后于烘箱中在120℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
实施例4
一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先，将超细纤维非织造布通过装有质量浓度为3.5％的海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的65％，然后再通过装有质量浓度为2％的酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的94％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
(2)以重量份数计，将2.5份硝酸铵的和1份的聚丙烯酸钠用95份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入5.5份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的80％，然后于烘箱中在120℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布在85℃下充分水洗，然后于烘箱中在90℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
实施例5
一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先，将超细纤维非织造布通过装有质量浓度为4.5％的海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的75％，然后再通过装有质量浓度为4％的酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的90％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
(2)以重量份数计，将3份硝酸铵的和2份的聚丙烯酸钠用85份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入4.5份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的85％，然后于烘箱中在110℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布在70℃下充分水洗，然后于烘箱中在110℃的条件下烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
本发明具有以下优点：其一，全部采用环保的原料，能够得到环境友好型的产品，产品的各项化学指标可以达到生态合成革的标准；其二，整个生产过程不会产生废气和废水，是一种清洁环保的生产过程；其三，采用海藻酸钠溶液和酒石酸溶液分别浸渍处理超细纤维非织造布，轧液后烘干，可以在超细纤维外面形成包覆的隔离层，浸渍水性聚氨酯浆料后水洗除去，可以增加超细纤维和水性聚氨酯填充体之间的离型度，从而有效的提高水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯的柔软度；其四，以聚丙烯酸钠和硝酸铵为发泡凝聚剂，可以使水性聚氨酯在超细纤维间形成发泡填充体，能够得到丰满柔软的水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯。
本发明采用环保的原料和清洁的生产过程，得到水性聚氨酯超细纤维合成革具有很好的卫生性能和手感特性，并且合成革中任何溶剂的含量均小于5ppm，满足生态超细纤维合成革的要求。

Claims (8)

1.一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别采用海藻酸钠溶液和酒石酸溶液浸渍超细纤维非织造布，轧液后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布；
(2)采用含有发泡凝聚剂的水性聚氨酯浆料浸渍预处理的超细纤维非织造布，然后烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布；
(3)将水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布水洗，然后烘干，得到水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯；
(4)将水性聚氨酯超细纤维合成革贝斯经过水性聚氨酯干法贴面后，得到水性聚氨酯超细纤维合成革。
2.根据权利要求1所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述预处理的超细纤维非织造布具体通过以下方法制得：首先，将超细纤维非织造布通过装有海藻酸钠溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的60％～80％，然后再通过装有酒石酸溶液的浸渍槽，再通过轧辊，控制浸渍量为超细纤维非织造布重量的90％～95％，最后烘干，得到预处理的超细纤维非织造布。
3.根据权利要求1或2所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液质量浓度为3％～5％。
4.根据权利要求1或2所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述酒石酸溶液的质量浓度为2％～4％。
5.根据权利要求1所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布具体通过以下方法制得：以重量份数计，在100份水性聚氨酯中加入4～6份发泡凝聚剂，搅拌均匀后得到水性聚氨酯浆料，装入浸渍槽，将预处理的超细纤维非织造布经过浸渍槽浸渍水性聚氨酯浆料，通过轧辊控制浸渍量为预处理超细纤维非织造布重量的80％～95％，然后烘干，得到水性聚氨酯浸渍超细纤维非织造布。
6.根据权利要求5所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述发泡凝聚剂通过以下方法制得：以重量份数计，将1～3份硝酸铵的和1～2份的聚丙烯酸钠用80～100份的水溶解，得到发泡凝聚剂。
7.根据权利要求1所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)、步骤(3)中烘干均是在80℃～120℃的条件下进行的。
8.根据权利要求1所述所述的一种水性聚氨酯超细纤维合成革的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)中水洗是在70℃～85℃下进行的。
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