CN109898341B

CN109898341B - 一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法

Info

Publication number: CN109898341B
Application number: CN201910057226.8A
Authority: CN
Inventors: 范浩军; 叶留留; 向均; 陈意; 颜俊; 王忠辉
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: CN109898341A

Abstract

本发明公开了一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，该方法的特征在于在封底后的贝斯上直接涂覆发泡涂层和面层来生产水性发泡合成革，此方法生产的合成革具有多孔结构，提升了水性聚氨酯合成革的透气透湿性能（如图1），同时因特殊的封底技术大幅提高了成革的比剥离强度。相较水性湿法凝固工艺，省去了凝固、水洗和含盐废水的处理过程，起到了节水减排、工艺减量化的效果；相较于干法转移涂层合成革法节省了离型纸资源且整个制造过程简短，因此其生产技术属于短流程、无水耗，零污染、离型纸节约型水性合成革制造技术，应用前景广阔。

Description

一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法

技术领域

本发明属于合成革制造领域，具体涉及一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法。

背景技术

我国的合成革产业经过几十年发展，合成革产业从无到有，发展到今天的生产、消费大国，由于早期的合成革采用的是溶剂型聚氨酯，其溶剂污染逐渐受到社会各界的重视，因此近年来逐渐采用水性聚氨酯代替溶剂型聚氨酯来生产合成革已是大势所趋。水性聚氨酯合成革虽然较溶剂型聚氨酯合成革更加环保，但卫生性能不如天然皮革，舒适度尚待提高。因此如何提高水性聚氨酯合成革的水蒸汽透过量，改善其卫生性能性能，已经成为目前水性合成革备受关注的研究方向。

为了改善其透气透湿性能，中国专利公开号CN107299539A提出了水性树脂的湿法贝斯制造工艺，其生产过程如图2所示：先将水基聚氨酯涂覆于基布表面，然后置于酸性的高价盐（如CaCl₂、Ca(NO₃)₂）水溶液中快速凝固，完成凝固后充分水洗，去除树脂膜内外的盐和酸，最后梯度干燥得到具有微孔结构水性聚氨酯贝斯。但这在生产凝固过程中需要消耗大量水，据统计每万米湿法合成革需用水35吨左右凝固水；而且废水中的盐和酸后期处理难度大，推高了生产成本；同时，此工艺能耗高，生产效率低（生产效率为6-10米/min）。

另一专利文献CN107059420A公开了一种水性聚氨酯干法发泡工艺生产服装革，该方法是通过离型纸作为载体，通过转移涂层制造水性发泡服装革，先将面层水性聚氨酯面层浆料涂覆在离型纸上，烘干后涂刮发泡层，最后通过水性粘接层将烘干定型的发泡层与基布贴合烘干，回收离型纸得到全水性发泡服装革，其工艺步骤如图3a所示；虽然此生产工艺以水性聚氨酯代替传统溶剂型水性聚氨酯，从源头上虽然消除了有机溶剂的污染，但生产过程中高温烘干对离型纸损耗较大，离型纸价格高昂，售价高达50元/平米以上，严重推高了生产成本；而且其采用离型纸转移涂层的生产工艺，过程复杂且繁琐，生产效率不高。

申请号为CN105239417A的中国发明专利公开了一种水性聚氨酯泡沫整理生产超纤合成革的配方及工艺，该工艺是先生产泡沫浆料，再将泡沫浆料直接涂覆在超纤基布上，最后进行磨皮、压花、通过离型纸作为载体将面层与发泡贝斯贴合等复杂后整理步骤，得到水性聚氨酯超纤合成革，这种工艺虽然全水性符合环保要求，但其后续仍然使用离型纸转移面层，离型纸损耗大，且其直接涂覆泡沫涂层，泡沫涂层粘度较大，浆料不易渗透到超纤基布内部，泡沫涂层与基材粘接不牢，剥离强度低，难以满足鞋面革、沙发革、汽车革、球类革等高剥离强度要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于该方法的工艺步骤和条件如下，所用物料的份数均为重量份数：

本发明提供一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其包括以下工艺步骤：

（1）水性聚氨酯封底浆料、高固水性聚氨酯发泡层浆料、面层浆料的制备，以重量份数计

a）封底浆料的制备：将100份固含量为30%~50%的阳离子水性聚氨酯、0.5~2份增稠剂混合均匀，得到粘度为3000~6000 Pa•s的封底浆料；

b）发泡浆料的制备：将100份固含量大于50%水性聚氨酯、0.3～3份增稠剂、2～5份稳泡剂、0.3～1.7份流平剂、1～5份水性色浆、2~5份水性交联剂、5～20份填充剂混合均匀，通过智能动态发生器制成泡沫浆料，得到发泡倍率为1~3倍、粘度为7000~9000 Pa•s的发泡浆料；

c）面层浆料的制备：将100份水性聚氨酯面层树脂、1~5份手感剂、0.5~2份消泡剂、1~1.8份流平剂、1~10份水性色浆混合均匀，得到粘度为500~3000 Pa•s的面层浆料；

粘度均为浆料温度为25 ℃时的粘度；

（2）短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革的制备

a) 基布的封底处理：将步骤1所制备的封底浆料用0 mm浮刀刮涂在基布表面，然后在120~130 ℃烘箱中干燥1~5 min并熨平，得到封底浆料预处理的基布；

b）发泡贝斯的制备：采用自动涂膜机将所述的发泡浆料刮涂在封底预处理的基布上，刮涂浆料厚度为0.3~1.0mm，刮涂量为100~250 g/m²，然后在85 -125℃梯度烘箱中梯度干燥，得到水性发泡贝斯；

c）贝斯的表面处理：使用100~300目合成革印刷机将步骤1所制备的面层浆料印刷在发泡贝斯表面，120~135℃干燥1~3 min；通过真空吸纹机对发泡涂层进行吸纹处理，赋予皮革表面纹路，吸纹温度120~160 ℃，压力3~5 Mpa，时间5~20 s；再次使用100~300目合成革印刷机印刷常规水性表处剂于吸纹后的发泡涂层表面，120~135℃干燥1~3 min，得到水性合成革。

根据本发明提供的方法，其中，所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述封底树脂指聚醚型或聚碳酸酯型且分子主链上引入N-甲基二乙醇胺（N-MDEA）、N-乙基二乙醇胺（N-PDEA）或N-丙基二乙醇胺（N-BDEA）阳离子亲水扩链剂的水性聚氨酯中的至少一种。

根据本发明提供的方法，其中，所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述基布为机织布、非织造布、超纤基布中的至少一种。

根据本发明提供的方法，其中，所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述高固含发泡水性聚氨酯固含量为50~60%的阴离子或非离子水性聚氨酯乳液，且以合成时所用二元醇和异氰酸酯种类来分，所述高固含发泡水性聚氨酯为阴离子或非离子聚醚型或聚碳酸酯型脂肪族或芳香族中的至少一种。

根据本发明提供的方法，其中，所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述水性聚氨酯面层树脂为弹性模量10~70 MPa、软而不粘、耐水解、耐溶剂、耐磨耐刮、高光（高亮）的脂肪族或芳香族聚醚型或聚碳酸酯型水性聚氨酯中的至少一种。

根据本发明提供的方法，其中，所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述水性色浆以所用分散剂电荷种类来分，所述水性色浆为阴离子、非离子水性色浆中的至少一种。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

（1）相较于现有水性湿法凝固工艺，本发明不需要在含盐的酸水中凝固、水洗，因此整个生产工艺无水耗、无污染，符合环保要求；干燥速度快，能耗低，是典型的节能减排生产工艺。

（2）相较于现有水性干法合成革工艺，本发明采用在预处理基布上直接涂层吸纹工艺来代替转移涂层工艺，整个过程不需要离型纸作为载体，极大地节约了离型纸资源，降低了生产成本，提高了市场竞争力。

（3）相较于现有水性湿法工艺，本发明的工艺是集成工艺，一条生产线上可生产出终端产品，而现有湿法只能先生产贝斯，然后再经离型纸转移贴面、表处获得合成革产品；相比于现有干法转移涂层法，本发明采用直接涂覆工艺代替了传统的转移涂层工艺，其制造工艺减量化，流程简短，工艺简单，极大的提高了水性革的生产效率。

（4）阳离子封底预处理后的基布与阴离子/非离子发泡涂层粘合牢度更高，超纤合成革干态剥离强度＞80N/3cm，普通合成革干态剥离强度＞60N/3cm，满足了高端鞋面革、沙发革、汽车革、球类革等高剥离强度要求。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革的表面及截面泡孔结构。

图2水性湿法凝固工艺制造水性合成革路线图

图3传统水性干法合成革与本发明短流程、无水耗和离型纸节约型合成革对比流程图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1：

（1）水性聚氨酯封底浆料、高固水性聚氨酯发泡浆料、面层浆料的制备，以重量份数计

a）封底浆料的制备：将100份固含量为50%的N-甲基二乙醇胺（N-MDEA）型阳离子水性聚氨酯、0.5份增稠剂混合均匀，得到粘度为3000Pa•s的封底浆料；

b）发泡浆料的制备：将100份固含量为固含量为60%的阴离子聚醚型脂肪族水性聚氨酯、0.3份增稠剂、2份稳泡剂、0.3份流平剂、1份阴离子水性色浆、2份水性交联剂、5份填充剂混合均匀，通过智能动态发生器制成泡沫浆料，得到发泡倍率为1~3倍、粘度为7000Pa•s的发泡浆料；

c）面层浆料的制备：将100份弹性模量70 Mpa的耐水解、高光芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯面层树脂、1份手感剂、0.5份消泡剂、1份流平剂、1份阴离子水性色浆混合均匀，得到粘度为500 Pa•s的面层浆料；

所述粘度均为浆料温度为25 ℃时的粘度；

（2）短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革的制备

a) 非织造布的封底处理：将步骤1所制备的封底浆料用0 mm浮刀刮涂在非织造布表面，然后在130 ℃烘箱中干燥1 min并熨平，得到封底浆料预处理的非织造布；

b）发泡贝斯的制备：采用自动涂膜机将所述的发泡浆料刮涂在封底预处理的非织造布上，刮涂浆料厚度为0.3 mm，刮涂量为100 g/m2，然后在85-120℃梯度烘箱中梯度干燥，得到水性发泡贝斯；

c）贝斯的表面处理：使用300目合成革印刷机将步骤1所制备的面层浆料印刷在发泡贝斯表面，120℃干燥3 min；通过真空吸纹机对发泡涂层进行吸纹处理，赋予皮革表面纹路，吸纹温度160℃，压力3 Mpa，时间5 s；再次使用100目合成革印刷机印刷常规水性表处剂于吸纹后的发泡涂层表面， 135℃干燥1min，得到水性合成革。

采用以上方法制备的短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革，经皮革柔软度测试得到柔软度数值为6.3，在-20℃条件下满足低温曲折5万次不破损，干态剥离强度可达到80N/3cm，湿态剥离强度达到61N/3cm满足常规物理机械性能条件下，合成革较基布增厚0.18 mm，未用离型纸且表面花纹立体感强，表面细腻，同时透水蒸汽性≥3300 g•cm-1•24h-1，耐水解性满足丛林试验要求（75℃，95%RH，168h，性能下降≤10%），属于高档透气水性合成革。

实施例2：

a）封底浆料的制备：将100份固含量为35%的N-甲基二乙醇胺（N-MDEA）型阳离子水性聚氨酯和N-丙基二乙醇胺（N-BDEA）型阳离子水性聚氨酯、1份增稠剂混合均匀，得到粘度为4000Pa•s的封底浆料；

b）发泡浆料的制备：将100份固含量为55%的阴离子聚醚型和聚碳酸酯型脂肪族水性聚氨酯、2份增稠剂、3份稳泡剂、1份流平剂、3份非离子水性色浆、3份水性交联剂、10份填充剂混合均匀，通过智能动态发生器制成泡沫浆料，得到发泡倍率为2倍、粘度为8000 Pa•s的发泡浆料；

c）面层浆料的制备：将100份弹性模量30 Mpa的高透、软而不粘脂肪族聚醚型水性聚氨酯面层树脂水性聚氨酯面层树脂、3份手感剂、1份消泡剂、1.4份流平剂、6份非离子水性色浆混合均匀，得到粘度为1500 Pa•s的面层浆料；

所述粘度均为浆料温度为25 ℃时的粘度；

（2）短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革的制备

a) 超纤的封底处理：将步骤1所制备的封底浆料用0 mm浮刀刮涂在超纤基布表面，然后在125 ℃烘箱中干燥3 min并熨平，得到封底浆料预处理的超纤基布；

b）发泡贝斯的制备：采用自动涂膜机将所述的发泡浆料刮涂在封底预处理的超纤基布上，刮涂浆料厚度为0.8 mm，刮涂量为190 g/m2，然后在85 -125℃梯度烘箱中梯度干燥，得到水性发泡贝斯；

c）贝斯的表面处理：使用200目合成革印刷机将步骤1所制备的面层浆料印刷在发泡贝斯表面，130℃干燥2 min；通过真空吸纹机对发泡涂层进行吸纹处理，赋予皮革表面纹路，吸纹温度140 ℃，压力4 Mpa，时间15 s；再次使用200目合成革印刷机印刷常规水性表处剂于吸纹后的发泡涂层表面，130℃干燥2 min，得到水性合成革。

采用以上方法制备的短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革，经皮革柔软度测试得到柔软度数值为6.7，在 -20℃条件下满足低温曲折5万次不破损，干态剥离强度高达86N/3cm，,湿态剥离强度达到67N/3cm满足常规物理机械性能条件下，合成革较基布增厚0.38 mm，未用离型纸且表面花纹立体感强，表面细腻，同时透水蒸汽性≥3100 g•cm-1•24h-1，耐水解性满足丛林试验要求（75℃，95%RH，168h，性能下降≤10%），属于高档透气水性合成革。

实施例3：

a）封底浆料的制备：将100份固含量为50%的N-乙基二乙醇胺（N-PDEA）阳离子水性聚氨酯、2份增稠剂混合均匀，得到粘度为6000 Pa•s的封底浆料；

b）发泡浆料的制备：将100份固含量为50%的阴离子聚碳酸酯型芳香族水性聚氨酯、3份增稠剂、5份稳泡剂、1.7份流平剂、5份阴离子和非离子水性色浆、5份水性交联剂、20份填充剂混合均匀，通过智能动态发生器制成泡沫浆料，得到发泡倍率为3倍、粘度为9000Pa•s的发泡浆料；

c）面层浆料的制备：将100份弹性模量10 Mpa的耐溶剂、耐磨耐刮脂肪族聚醚型水性聚氨酯面层树脂、5份手感剂、2份消泡剂、1.8份流平剂、10份阴离子和非离子水性色浆混合均匀，得到粘度为3000 Pa•s的面层浆料；

所述粘度均为浆料温度为25 ℃时的粘度；

（2）短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革的制备

a) 机织布的封底处理：将步骤1所制备的封底浆料用0 mm浮刀刮涂在机织布表面，然后在120 ℃烘箱中干燥5 min并熨平，得到封底浆料预处理机织布；

b）发泡贝斯的制备：采用自动涂膜机将所述的发泡浆料刮涂在封底预处理的机织布上，刮涂浆料厚度为1.0mm，刮涂量为250 g/m2，然后在85 -125℃梯度烘箱中梯度干燥，得到水性发泡贝斯；

c）贝斯的表面处理：使用100目合成革印刷机将步骤1所制备的面层浆料印刷在发泡贝斯表面，135℃干燥1 min；通过真空吸纹机对发泡涂层进行吸纹处理，赋予皮革表面纹路，吸纹温度120 ℃，压力5 Mpa，时间20 s；再次使用300目合成革印刷机印刷常规水性表处剂于吸纹后的发泡涂层表面，120℃干燥3 min，得到水性合成革。

采用以上方法制备的短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革，经皮革柔软度测试得到柔软度数值为7，在 -20℃条件下满足低温曲折5万次不破损，干态剥离强度达到83N/3cm，湿态剥离强度达到62N/3cm满足常规物理机械性能条件下，合成革较基布增厚0.75mm，未使用离型纸且表面花纹立体感强，表面细腻，同时透水蒸汽性≥3000 g•cm-1•24h-1，耐水解性满足丛林试验要求（75℃，95%RH，168h，性能下降≤10%），属于高档透气水性合成革。

Claims

1. 一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

粘度均为浆料温度为25 ℃时的粘度；

（2）短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革的制备

a) 基布的封底处理：将步骤（1）所制备的封底浆料用0 mm浮刀刮涂在基布表面，然后在120~130 ℃烘箱中干燥1~5 min并熨平，得到封底浆料预处理的基布，所述基布为机织布、非织造布、超纤基布中的至少一种；

b）发泡贝斯的制备：采用自动涂膜机将所述的发泡浆料刮涂在封底预处理的基布上，刮涂浆料厚度为0.3~1.0mm，刮涂量为100~250 g/m² ，然后在85 -125℃梯度烘箱中梯度干燥，得到水性发泡贝斯；

c）贝斯的表面处理：使用100~300目合成革印刷机将步骤（1）所制备的面层浆料印刷在发泡贝斯表面，120~135℃干燥1~3 min；通过真空吸纹机对发泡涂层进行吸纹处理，赋予皮革表面纹路，吸纹温度120~160 ℃，压力3~5 MPa，时间5~20 s；再次使用100~300目合成革印刷机印刷常规水性表处剂于吸纹后的发泡涂层表面，120~135℃干燥1~3 min，得到水性合成革。

2.根据权利要求 1所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述封底浆料中的阳离子水性聚氨酯指聚醚型或聚碳酸酯型且分子主链上引入 N-甲基二乙醇胺、 N-乙基二乙醇胺或 N-丙基二乙醇胺阳离子亲水扩链剂的水性聚氨酯中的至少一种。

3.根据权利要求 1所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述发泡浆料中的水性聚氨酯固含量为 50~60%的阴离子水性聚氨酯乳液，且以合成时所用二元醇和异氰酸酯种类来分，所述发泡浆料中的水性聚氨酯为阴离子聚醚型脂肪族水性聚氨酯或阴离子聚碳酸酯型芳香族水性聚氨酯。

4.根据权利要求 1所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述面层浆料中的水性聚氨酯面层树脂为弹性模量 10~70 MPa、软而不粘、耐水解、耐溶剂、耐磨耐刮、高光的脂肪族聚醚型水性聚氨酯、芳香族聚醚型水性聚氨酯或芳香族聚碳酸酯型水性聚氨酯中的至少一种。

5.根据权利要求 1所述的一种短流程、无水耗和离型纸节约型水性合成革制造方法，其特征在于所述水性色浆以所用分散剂电荷种类来分，所述水性色浆为阴离子、非离子水性色浆中的至少一种。