CN110592968B - 一种天然纤维仿真皮革及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及皮革加工的技术领域，具体涉及一种天然纤维仿真皮革及其制造方法，该天然纤维仿真皮革通过如下步骤加工得到：将天然纤维依次经开松、梳理及干法针刺处理，得到内部呈纤维网状结构的针刺法非织造基层；采用微波染色法，将化学染料透染在针刺法非织造基层内，得到仿真皮革初胚；将封底层、第一树脂层、第二树脂层和油蜡层依次滚涂在仿真皮革初胚的上表层，墩光，得到天然纤维仿真皮革；采用本发明的加工工艺，节能减排，绿色环保，加工得到的仿真皮革，其水洗褪色性能、摩擦褪色性能优良，染色牢固度良好，耐黄变、耐老化性能达标，抗拉强度、撕裂强度、延伸率等各项力学性能均远大于指标要求。

Description

一种天然纤维仿真皮革及其制造方法
技术领域
本发明涉及皮革加工的技术领域，具体涉及一种天然纤维仿真皮革及其制造方法。
背景技术
传统的皮革是将动物皮毛经脱毛和鞣制等物理、化学加工所得到的已经变性不易腐烂的动物皮。革是由天然蛋白质纤维在三维空间紧密编织构成的，其表面有一种特殊的粒面层，具有自然的粒纹和光泽，手感舒适，被广泛应用于沙发、箱包、汽车内饰、球类等领域。为了满足人们对不同皮革产品的需求，同时避免不法分子对某些动物大量猎杀，越来越多的人造皮革或仿真皮革应运而生。
人造皮革多是在纺织布基材或无纺布基材上，由PVC或者PU等不同配方，经发泡或覆膜加工制作而成。为了使人造皮革达到动物皮的高强度及耐磨性能，需要加入增强纤维结合的化学粘结剂，对纺织布基材或无纺布基材进行改性；然后通过缸染或槽染对基材进行染色，最后对基材进行后整理，形成强度、色泽、手感与真皮相似的人造皮革。
上述传统人造皮革的加工制造中，原料采用纺织布基材或无纺布基材，两者一般均为化纤织物，在生产加工中环保性低；使用的增强纤维结合强度的化学粘结剂，会进一步增加人造皮革中的有机化学成分含量，降低产品的环保性；在对基材进行浸染时，选用与纺织布基材或无纺布基材相适配的缸染或槽染，染色时间长，一般整体染色加工工序至少需要5h左右，每吨产品一般需要消耗不小于8吨的水，耗时长且耗水量大，生产加工成本高。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种天然纤维仿真皮革，采用天然纤维为原料，在满足皮革品质要求的同时，降低了成本，绿色环保。
本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：
一种天然纤维仿真皮革，其由下至上依次包括针刺法非织造基层、封底层、第一树脂层、第二树脂层和油蜡层，所述针刺法非织造基层由天然纤维经针刺法交织形成，所述天然纤维的长度不小于2cm，所述针刺法非织造基层的内部为纤维网状结构。
通过采用上述技术方案，本申请中选用不小于2cm长的天然纤维，通过针刺法交织形成具有纤维网状结构的基层，该基层的内部结构与皮革的蛋白纤维结构极其相似，从而能够高度还原皮革的机械性能。由于该基层的制作是纯机械制作，不加入任何增强纤维结合的化学助剂，绿色环保；采用天然纤维，相比于化纤织物，在满足皮革品质的同时，降低了成本，更加绿色环保。
作为优选，所述针刺法非织造基层内部通过微波染色法透染有化学染料。
通过采用上述技术方案，由于本发明的针刺法非织造基层中没有任何化学外加剂，而是天然植物纤维或毛纤维，因此很容易上色。在对基层上色中选用微波染色技术，染色时间短，并且几乎接近于无水染色，解决了传统人造皮革染色过程中耗水量大的问题，降低了水能耗。此外，利用微波染色，使染色过程中的废水排放量大大降低，更加环保。
作为优选，所述封底层由包括如下重量份的原料制成：封底蜡35-45份和颜料膏5-10份。
通过采用上述技术方案，封底层的主要作用是，将具有毛面的针刺法非织造基层的上表面进行初步表面处理，使其由毛面转换为光面，使其上表面更贴近于真皮特性。根据产品需求，调节颜料膏与封底蜡的配比，调配出不同色调效果的表皮。
作为优选，所述第一树脂层由包括如下重量份的原料制成：丙烯酸树脂8-13份、消光填料8-13份、离板蜡20-30份、手感剂8-13份、颜料膏10-15份和增稠剂5-10份。
作为优选，所述第二树脂层由包括如下重量份的原料制成：中软聚氨酯18-25份、丙烯酸树脂8-13份、消光填料8-13份、离板蜡20-30份、手感剂8-13份、颜料膏10-15份和增稠剂5-10份。
作为优选，所述油蜡层由包括如下重量份的原料制成：硝化棉光油45-55份、水45-55份和手感剂3-8份。
通过采用上述技术方案，通过第一树脂层、第二树脂层和油蜡层，使针刺法非织造基层的上表面达到与真皮表面相同的平滑度、手感和染色均匀度，使本发明的表面效果更加贴近于真皮。
本发明的第二个目的是提供一种上述任一种天然纤维仿真皮革的制造方法，其包括如下步骤：
(1)针刺法非织造基层的制作
将所述天然纤维依次经开松、梳理及干法针刺处理，得到内部呈纤维网状结构的针刺法非织造基层；
(2)针刺法非织造基层的内部染色处理
采用微波染色法，将化学染料透染在针刺法非织造基层内，得到仿真皮革初胚；
(3)仿真皮革初胚的表层处理
将封底层、第一树脂层、第二树脂层和油蜡层依次滚涂在仿真皮革初胚的上表层，墩光，得到天然纤维仿真皮革。
通过采用上述技术方案，选取长的天然纤维，通过开松使天然纤维松散，利用针刺的纯机械作用来制造形成具有皮革的蛋白纤维结构相似的纤维网状结构，不添加增强纤维结合强度的化学助剂，绿色环保。由于针刺法形成的天然纤维非织造基层的物理特性，使其容易上色，因此通过微波染色技术对基层内部透染，在后期的表层处理上来重点对表层进行染色及表面效果处理；相比于传统皮革加工中的缸染或槽染，缩短了染色时间，降低了废水排放量及用水量，低能耗，低污染，绿色环保。透染完的材料已经基本达到和皮革皮胚同样的效果，然后对表面的光泽度、手感、平滑度和染色均匀度等进行进一步的处理，最终达到和皮革成品相同效果的天然纤维仿真皮革。
作为优选，所述步骤(2)中，控制微波功率为7-15kw，针刺法非织造基层的传送速度为3m/min，染色烘干温度为50-70℃。
通过采用上述技术方案，在保证针刺法非织造基层内部染色牢固度的同时，使其染色更加均匀，提高仿真皮革的品质。
作为优选，所述步骤(3)中，在滚涂封底层后，进行第一次轧光，轧光压力为3kgf，轧光温度为93-97℃；随后滚涂第一树脂层，并进行第二次轧光，轧光压力为2kgf，轧光温度为78-83℃。
通过采用上述技术方案，通过第一次轧光，一方面使封底层压实在仿真皮革初胚上，另一方面使仿真皮革初胚的表层由毛面转化为光滑面，使其光泽和平滑度均达到与皮革相似的程度。通过第二次轧光，一方面使第一树脂层牢固的上色至仿真皮革初胚上，另一方面使仿真皮革初胚表层的光泽和平滑度进一步提高，色泽改善至所需的颜色，达到与所需皮革相似的程度。
作为优选，在滚涂有第二树脂层的仿真皮革初胚上表层上油蜡后墩光，墩光压力为10kgf，墩光温度为70-80℃，即得天然纤维仿真皮革。
通过采用上述技术方案，第二树脂层对仿真皮革初胚的表层染色进行进一步调色，使其更加贴近于所需的颜色，通过上油蜡后墩光，使其表面兼具皮革的光泽度、平滑度、色泽和染色均匀度，提高仿真皮革产品的品质。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明天然纤维仿真皮革的加工工艺中，选取天然纤维作原料，成本低；采用针刺机械加工形成纤维网状基层材料，绿色环保；基于纤维网状基层材料的基础上，染色工艺选用微波透染技术，大大降低了废水排放量和耗水量，节能减排，绿色环保；
(2)采用本发明的工艺加工得到的仿真皮革，其水洗褪色性能、摩擦褪色性能优良，染色牢固度良好，耐黄变、耐老化性能达标，抗拉强度、撕裂强度、延伸率等各项力学性能均远大于指标要求。
附图说明
图1为本发明的天然纤维仿真皮革的剖面结构示意图；
图2为本发明的天然纤维仿真皮革的制造工艺流程图。
附图标记：1、针刺法非织造基层；2、封底层；3、第一树脂层；4、第二树脂层；5、油蜡层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容进行进一步的说明。
实施例1
一种天然纤维仿真皮革，如图1所示，其由下至上依次包括针刺法非织造基层1、封底层2、第一树脂层3、第二树脂层4和油蜡层5，针刺法非织造基层1由天然纤维经针刺法交织形成，针刺法非织造基层1的内部为纤维网状结构。本发明中的天然纤维可以选用植物纤维，如菠萝叶、香蕉叶、天丝纤维等，也可选用动物毛纤维，例如羊毛纤维、牛毛纤维等，纤维长度需要达到不小于2cm，使针刺机械加工得到的纤维网状结构更加紧密、结实。针刺法非织造基层1的内部通过微波染色法透染有化学染料，使其内部具有所需皮革产品同色系的颜色。
其中，封底层由包括如下重量份的原料搅拌混合均匀后制成：UB231封底蜡35kg和颜料膏10kg。第一树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：AB110丙烯酸树脂8kg、4612消光填料8kg、4570离板蜡25kg、7612手感剂10kg、颜料膏15kg和增稠剂5kg。第二树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：1435中软聚氨酯18kg、AB110丙烯酸树脂8kg、4612消光填料8kg、4570离板蜡25kg、7612手感剂10kg、颜料膏15kg和增稠剂5kg。油蜡层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：6016硝化棉光油45kg、水45kg和7620手感剂3kg。
如图2所示，该天然纤维仿真皮革的加工流程，具体包括如下步骤：
(1)针刺法非织造基层的制作
将天然纤维通过开松机开松，使纤维松散；进入梳理机使松散的天然纤维均匀成网，再进入干法针刺设备，利用三角截面(或其它截面)棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺；倒钩穿过纤网时，将纤网表面和局部里层纤维强迫刺入纤网内部；由于纤维之间的摩擦作用，原来蓬松的纤网被压缩，刺针退出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留在纤网中，这样，许多纤维束纠缠住纤网使其不能再恢复原来的蓬松状态；经过许多次的针刺，相当多的纤维束被刺入纤网，使纤网中的纤维互相缠结，从而形成厚度为1.2mm(皮革常规厚度)，500g/m2的针刺法非织造基层，通过针刺作用形成的纤维网状结构和皮革纤维层结构非常相似，通过纤维相互交织达到于皮革材料相似的强度；
(2)针刺法非织造基层的内部染色处理
根据不同的颜色要求进行染色，由于针刺法非织造基层使用物理作用制作而成，没有任何化料成分，所以纤维很容易附着上颜色，在这个环节选用的是微波无水染色技术，此时，针刺法非织造基层的状态类似于布料，由于材料后期还需要做皮革表面效果，所以对表面染色均匀度要求不高，只要透染就可以，而且微波无水染色时间短、能耗低，因此在透染环节选择通过微波染色达到不同的颜色要求，从而得到仿真皮革初胚；
其中，针刺法非织造基层在传输速度为3m/min，微波功率为7kw，微波染色的烘干温度为50℃，每批材料总体染色时长为15min；微波透染的染色剂包括如下重量配比的组分：染料∶皮革渗透剂∶水为1∶0.05∶10，水温控制在35℃；染料则是根据实际生产加工的需要，选择所需色调的染料；
(3)仿真皮革初胚的表层处理
透染完的材料已经基本达到和皮革皮胚同样的效果，还需要做表面进一步处理，以达到和皮革成品相同的效果；具体为：用滚涂设备依次把封底层、第一树脂层、第二树脂层和油蜡层滚涂在仿真皮革初胚的上表面，然后墩光；
其中，滚涂封底层后，进行第一次轧光，轧光压力为3kgf，轧光温度为93℃；随后滚涂第一树脂层，并进行第二次轧光，轧光压力为2kgf，轧光温度为78℃；滚涂上辊的辊网目数均为30目；在滚涂有第二树脂层的仿真皮革初胚上表层上油蜡后墩光，墩光压力为10kgf，墩光温度为70℃，最终制造得到天然纤维仿真皮革。
此外，为了满足不同图案和压纹的表面效果，在得到上述天然纤维仿真皮革后，可以通过压花机、转印机等皮革加工设备，做出不同风格的表面效果。
实施例2
实施例2的天然纤维仿真皮革与实施例1的层结构及其组成相同，区别在于制作工艺不同，具体为：
(1)针刺法非织造基层的制作
制作形成厚度为1.5mm，400g/m2的的针刺法非织造基层，其余与实施例1的步骤(1)相同；
(2)针刺法非织造基层的内部染色处理
针刺法非织造基层在传输速度为3m/min，微波功率为11kw，微波染色的烘干温度为60℃，总体时长为15min；微波透染的染色剂包括如下重量配比的组分：染料∶皮革渗透剂∶水为1∶0.05∶10，水温控制在37℃；染料则是根据实际生产加工的需要，选择所需色调的染料；其余与实施例1的步骤(2)相同；
(3)仿真皮革初胚的表层处理
滚涂封底层后，进行第一次轧光，轧光压力为3kgf，轧光温度为95℃；随后滚涂第一树脂层，并进行第二次轧光，轧光压力为2kgf，轧光温度为80℃；两次轧光时上辊的辊网目数均为30目；在滚涂有第二树脂层的仿真皮革初胚上表层上油蜡后墩光，墩光压力为10kgf，墩光温度为76℃，其余与实施例1的步骤(3)相同，最终制造得到天然纤维仿真皮革。
实施例3
实施例3的天然纤维仿真皮革与实施例1的层结构及其组成相同，区别在于制作工艺不同，具体为：
(1)针刺法非织造基层的制作
制作形成厚度为1.8mm，600g/m3的的针刺法非织造基层，其余与实施例1的步骤(1)相同；
(2)针刺法非织造基层的内部染色处理
针刺法非织造基层在传输速度为3m/min，微波功率为15kw，微波染色的烘干温度为70℃，总体染色时长为14min；微波透染的染色剂包括如下重量配比的组分：染料∶皮革渗透剂∶水为1∶0.05∶10，水温控制在40℃；染料则是根据实际生产加工的需要，选择所需色调的染料；其余与实施例1的步骤(2)相同；
(3)仿真皮革初胚的表层处理
滚涂封底层后，进行第一次轧光，轧光压力为3kgf，轧光温度为97℃；随后滚涂第一树脂层，并进行第二次轧光，轧光压力为2kgf，轧光温度为83℃；两次轧光时上辊的辊网目数均为30目；在滚涂有第二树脂层的仿真皮革初胚上表层上油蜡后墩光，墩光压力为10kgf，墩光温度为80℃，其余与实施例1的步骤(3)相同，最终制造得到天然纤维仿真皮革。
实施例4
实施例4与实施例2的区别在于，天然纤维仿真皮革的层结构组成有区别，具体为：
封底层由包括如下重量份的原料搅拌混合均匀后制成：UB231封底蜡37kg和颜料膏8kg。第一树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：AB110丙烯酸树脂10kg、4612消光填料10kg、4570离板蜡20kg、7612手感剂8kg、颜料膏10kg和增稠剂7kg。第二树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：1435中软聚氨酯20kg、AB110丙烯酸树脂10kg、4612消光填料10kg、4570离板蜡20kg、7612手感剂8kg、颜料膏13kg和增稠剂7kg。油蜡层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：6016硝化棉光油48kg、水48kg和7620手感剂5kg。
实施例5
实施例5与实施例2的区别在于，天然纤维仿真皮革的层结构组成有区别，具体为：
封底层由包括如下重量份的原料搅拌混合均匀后制成：UB231封底蜡40kg和颜料膏8kg。第一树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：AB110丙烯酸树脂13kg、4612消光填料11kg、4570离板蜡27kg、7612手感剂11kg、颜料膏13kg和增稠剂8.5kg。第二树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：1435中软聚氨酯23kg、AB110丙烯酸树脂11kg、4612消光填料11kg、4570离板蜡27kg、7612手感剂11kg、颜料膏12kg和增稠剂8kg。油蜡层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：6016硝化棉光油53kg、水53kg和7620手感剂6kg。
实施例6
实施例6与实施例2的区别在于，天然纤维仿真皮革的层结构组成有区别，具体为：
封底层由包括如下重量份的原料搅拌混合均匀后制成：UB231封底蜡45kg和颜料膏5kg。第一树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：AB110丙烯酸树脂13kg、4612消光填料13kg、4570离板蜡30kg、7612手感剂13kg、颜料膏12kg和增稠剂10kg。第二树脂层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：1435中软聚氨酯25kg、AB110丙烯酸树脂13kg、4612消光填料13kg、4570离板蜡30kg、7612手感剂13kg、颜料膏10kg和增稠剂10kg。油蜡层由包括如下重量份的原料混合均匀后制成：6016硝化棉光油55kg、水55kg和7620手感剂8kg。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于，在制造工艺的第(2)步中，将微波染色法替换为缸染法，具体为：将针刺法非织造基层材料加入染缸中，按照水与基层材料4∶1的重量配比向染缸中加水，升温至75℃，将调配好的染色剂加入染缸中，染色3h，加入甲酸，调缸内溶液的PH为4，固色35min，将染缸中的水放出；重新按照水与基层材料4∶1的重量配比向染缸中加水，对初胚进行清洗，重复防水、加水，共清洗三次；于80℃下烘干后得染色后的初胚；总体耗时6.5h左右，每吨基层材料染色至少产生16吨废水。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于，选用的天然纤维长度为1cm，其余操作与实施例2中一致。
对比例3
对比例3为牛皮面革。
性能测试
采用如下表1中所示的检测标准分别对实施例1-6和对比例1-3的仿真皮革进行性能测试，具体结果见表1所示。
表1不同仿真皮革的性能检测结果
Figure BDA0002199155460000081
由上述表1的各检测结果表明，本发明的仿真皮革，水洗褪色性能、摩擦褪色性能优良，染色牢固度良好，耐黄变、耐老化性能达标，抗拉强度、撕裂强度、延伸率等各项力学性能均远大于指标要求。本发明的天然纤维仿真皮革达到了与对比例3的牛皮面革相似的性能。由对比例2可知，本发明中，天然纤维的长度对最终成品仿真皮革的力学性能影响极大，若纤维长度过小，会导致在第一步的机械加工针刺过程中得到的纤维网状结构强度欠佳，导致最终得到的仿真皮革的各项力学性能均降低。由对比例1表明，在最终的仿真皮革性能相似的基础上，本发明的天然纤维仿真皮革在原料的成本上，染色过程的废水排放量及耗水量上均大大降低，降低了能耗，节约了成本，更加绿色环保。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种天然纤维仿真皮革，其特征在于，其由下至上依次包括针刺法非织造基层、封底层、第一树脂层、第二树脂层和油蜡层，所述针刺法非织造基层由天然纤维经针刺法交织形成，所述天然纤维的长度不小于2cm；
所述针刺法非织造基层的内部为纤维网状结构，且通过微波染色法透染有化学染料；
所述封底层由包括如下重量份的原料制成：封底蜡35-45份和颜料膏5-10份；
所述第一树脂层由包括如下重量份的原料制成：丙烯酸树脂8-13份、消光填料8-13份、离板蜡20-30份、手感剂8-13份、颜料膏10-15份和增稠剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的天然纤维仿真皮革，其特征在于：所述第二树脂层由包括如下重量份的原料制成：中软聚氨酯18-25份、丙烯酸树脂8-13份、消光填料8-13份、离板蜡20-30份、手感剂8-13份、颜料膏10-15份和增稠剂5-10份。
3.根据权利要求1所述的天然纤维仿真皮革，其特征在于：所述油蜡层由包括如下重量份的原料制成：硝化棉光油45-55份、水45-55份和手感剂3-8份。
4.一种权利要求1-3任一项所述的天然纤维仿真皮革的制造方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）针刺法非织造基层的制作
将所述天然纤维依次经开松、梳理及干法针刺处理，得到内部呈纤维网状结构的针刺法非织造基层；
（2）针刺法非织造基层的内部染色处理
采用微波染色法，将化学染料透染在针刺法非织造基层内，得到仿真皮革初胚；
（3）仿真皮革初胚的表层处理
将封底层、第一树脂层、第二树脂层和油蜡层依次滚涂在仿真皮革初胚的上表层，墩光，得到天然纤维仿真皮革。
5.根据权利要求4所述的天然纤维仿真皮革的制造方法，其特征在于：所述步骤（2）中，控制微波功率为7-15kw，针刺法非织造基层的传送速度为3m/min，染色烘干温度为50-70℃。
6.根据权利要求4所述的天然纤维仿真皮革的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在滚涂封底层后，进行第一次轧光，轧光压力为3kgf，轧光温度为93-97℃；随后滚涂第一树脂层，并进行第二次轧光，轧光压力为2kgf，轧光温度为78-83℃。
7.根据权利要求6所述的天然纤维仿真皮革的制造方法，其特征在于：在滚涂有第二树脂层的仿真皮革初胚上表层上油蜡后墩光，墩光压力为10kgf，墩光温度为70-80℃，即得天然纤维仿真皮革。
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