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聚氨酯人造革合成革的制造原理.doc

聚氨酯人造革合成革的制造原理.doc

上传者: 每个人都有段不堪回首 2017-09-25 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《聚氨酯人造革合成革的制造原理doc》,可适用于综合领域,主题内容包含聚氨酯人造革合成革的制造原理聚氨酯人造革主要分为干法聚氨酯人造革和湿法聚氨酯人造革。所谓干法聚氨酯人造革是指将溶剂型聚氨酯树脂中的溶剂挥发掉后得到的符等。

聚氨酯人造革合成革的制造原理聚氨酯人造革主要分为干法聚氨酯人造革和湿法聚氨酯人造革。所谓干法聚氨酯人造革是指将溶剂型聚氨酯树脂中的溶剂挥发掉后得到的多层薄膜加上底布而构成的多层结构体。而湿法聚氨酯人造革是将溶剂型聚氨酯采用水中成膜法而得到的具有透气性和透湿性又同时具有连续多孔层的多层结构体。一、干法聚氨酯人造革(一)生产工艺流程注:、离型纸发送、离型纸贮存装置、第一涂料台、M左右干燥箱、第一组冷却辊、第二涂料台、M干燥箱、第二组冷却箱、第三涂料台、基布发送台、贴合装置、M干燥箱、第三组冷却辊、剥离装置、人造革卷取、离型纸卷取离型纸法聚氨酯人造革生产原理是将不同性能的面、底层配合液利用刮刀涂覆在离型纸上面料经过干燥、冷却工艺后再涂覆上粘合层底料利用基布发送贴合装置将基材与底料复合经过干燥、冷却后利用剥离装置将成品人造革与离型纸分别成卷。(二)、主要原料、离型纸A、离型纸分类:按用途分:聚氯乙烯人造革用纸聚氨酯人造革用纸按花纹分:平面纸压纹纸按光泽度分:高光型光亮型半光亮型半消光型消光型超消光型按材质分:硅系纸(表面涂敷有机硅聚合物耐温)非硅系纸(表面涂敷丙烯聚合物耐温)特殊用纸(PVC用)B、性能要求:强度:由于在涂布后进入烘箱干燥温度较高在多次使用中必须有足够的强度最重要的撕裂强度。表面均匀性:必须保持一定的离型均匀度及光泽平面纸的平滑度及厚度要保持一致。耐溶剂性:在生产中常用到多种溶剂要做到既不溶解也不溶胀。合适的剥离强度:离型纸要有适当的剥离强度如果剥离太困难会影响到纸的重复使用次数如果剥离太容易在涂布及复合时易引起预剥离而影响产品质量。C、供应商:目前国内离型纸还没有生产主要依靠进口世界上生产离型纸的厂商主要是:美国沃沦公司、英国维金斯公司、意大利宾达公司、日本创研株式会社、旭辊株式会社、大日本印刷株式会社等。各公司的主导产品品种各不相同。、树脂一类是表皮层用树脂另一类是粘接层用树脂后者可分为I液型树脂与II液型树脂。一般来说I液型聚氨酯是由含有活泼氢的高分子量化合物含有活泼氢的低分子量化合物(又称扩链剂)以及二异氰酸酯化合物制造出来的。其分子结构可分两部分一是含有活泼氢的高分子量化合物为基础称为软链部分二是含有低分子量化合物和二异氰酸酯相连结的称为硬链部分。硬链链节的比例有利于提高其熔点、玻璃化温度、硬度和强度但相对降低了其弹性和溶解度。相反含有活泼氢的高分子量化合物是较柔软的链节能降低其熔点、玻璃化温度提高柔软度、弹性和挠曲性。聚氨酯树脂的这种结构对其性能影响很大其性能取决于分子量的大小分子间的引力分子间的链节柔软性聚氨酯树脂其性能随分子量的增加而提高如拉伸强度、伸长率、熔点、硬度等溶解度则相反随着分子量增加而下降。通常干法人革要求表面处理层光滑耐磨耐弯曲性好耐溶剂性好有良好的重复涂敷性颜料分散均匀、展色性佳的等等特点。因此凝集力高的I液型树脂最为合适。此外湿式聚氨酯革的多孔层在水中要求有快速凝固性所以同样用分子内高凝集力的热塑性的I液型树脂。而粘结层要求和基布粘接性好柔软耐水解性好所以最好采用凝集力低的而且与异氰酸酯等交联剂在交联促进剂存在下并用的热固型的II液型聚氨酯树脂II液型树脂是由含有活泼氢的高分子量化合物和二异氰酸酯进行加成聚合反应得到的其末端上具有反应性的羟基II液型聚氨酯树脂本身不能成膜即使成膜也是低物性的皮膜为了提高其物理性能和粘接性可利用其末端反应的羟基和交联剂通过交联促进剂进行交联反应形成网状结构才能得到高物性皮膜。皮膜的物理化学性能是由II液型聚氨酯树脂中的含有活泼氢的高分子量化合物的组成、分子量的大小、交联剂的用量决定的所以交联剂、交联促进剂等在配合时的添加量、固化条件、熟化条件等对皮膜物性有很大影响。通常选择树脂牌号时主要根据其综合质量数据指标而定如溶剂组成、抗拉强度、模量、伸长率等等。各品种性能详细参考我公司新版说明书。、溶剂在人造革生产过程中所使用的溶剂有着很重要的作用。第一它是溶解树脂形成适合于配制一定粘度的可供涂覆、浸渍及表面处理的混合液的液体第二一些溶剂又常常用来作为制备聚氨酯树脂的反应介质第三一些溶剂又常常用来配制色浆用于产品的着色、印刷、涂饰等。在选择使用溶剂的时候除了考虑其溶解度、挥发速度的共性以外特别是聚氨酯人造革对溶剂的要求较高主要是考虑涂布液的异氰酸酯基(NCO)的特点所以应注意下面两点:A、溶剂中不能含有与异氰酸酯基反应的物质如有将使聚氨酯变质而不能使用所以醇、醚、醚醇类溶剂不能使用。B、水的影响。普通工业级溶剂实际上多少都含有水分因为溶剂与水之间具有一定的溶解度这样容易使水分与异氰酸酯基发生反应而消耗不少异氰酸酯因此不论是在树脂制造过程中还是稀释配料过程中都必须用无水的溶剂所以聚氨酯人造革所选择的溶剂要求不含杂质或杂质极少。一般选用工业一级品溶剂其纯度在以上。使用时现用现配配成的浆料不能存放时间太长特别是II液型树脂混合液以免吸潮使浆料变质。常用溶剂性能表、基布目前人造革所使用的的基布大体分为三大类:A、机织布:平织布斜纹布缎纹布绒毛布B、针织布:纯棉维棉涤棉纯化纤针织布C、非织造布:又称不织布俗称无纺布。无纺布可分为针刺型与非针刺型两种目前国内聚氯乙烯人造革和聚乙烯人造革常用的基布是各种棉布、维棉布或纯化纤布干式聚氨酯人造革常用针织布或平织布及单面起绒布而湿式聚氨酯人造革常用的是双面起毛布及合成纤维织物湿式聚氨酯合成革常用合成纤维无纺布。通常起毛布又分为纯棉起毛布和混纺起毛布根据鞋材、服装、及包用材的不同而设计厚度、经纬纱织密度及成品所要求的断裂强度、断裂伸长率、及撕裂强度、涨破强度等指标。通常人造革对基布的要求有以下几点:A、基布表面必须平整厚度、起绒密度、长度、色泽等要求均匀一致。B、基布表面无线头、疙瘩、无孔洞等异常接头处平整牢固。C、参照技术质量标准进行批次抽检测试D、要能经受住人造革生产时较高的加工温度基布若是织物需保证经纬方向强度接近若是无纺布必须保证纵横方向强度一致。、着色剂着色剂可分为染料和颜料两大类。两者的主要区别是溶解性不同。染料可溶于水、油、各种有机溶剂等。具有强烈的着染能力色泽鲜艳但耐热性、耐光性和耐溶剂性差在人造革的加工温度下易分解在制品的使用过程中容易渗出迁移而造成串色和污染。颜料一般不溶于水、溶剂在人造革中分散成细微颗粒由其表面的遮盖作用而着色。它和染料相比较透明性、鲜艳性稍差但耐热性、耐光性好不易迁移渗出。颜料可分为有机颜料和无机颜料两类。无机颜料具有优良的耐热性、耐光性和耐溶剂性而且原料易得制造简便价格低廉但其透明度、鲜明性差色泽暗淡相对密度大。有机颜料具有介于无机颜料和染料之间的综合性能耐热性、耐光性及分散性不及无机颜料但色泽鲜艳分散性好。理想的着色剂在人造革制造中应具备如下条件:A、色泽鲜艳、着色力强、分散性好、不凝集。B、耐热性好在树脂的加工温度下和最高使用温度下有良好的热稳定性不变色、不分解。C、耐溶剂性好与溶剂接触后不会因溶剂而迁移、串色。D、耐迁移性好要求着色剂在树脂中不会发生色迁移颜料不会析出。E、耐化学稳定性好有良好的耐酸、碱性与树脂中其他助剂不会发生化学反应。F、无毒、无臭、着色剂不含有对树脂有影响的杂质。(三)配方工艺设计聚氨酯人造革使用的原材料最主要的是聚氨酯树脂选用时根据用户提供的样品外观、软硬度、颜色、光泽度及物理机械性能要求先做小样试验了解表皮层混合液和粘合层混合液的配合摸索好工艺条件后再投入使用。聚氨酯人造革生产过程中树脂浆料经过一系列过程最后溶剂完全挥发掉这样便接触到生产合理工艺问题应根据所加工的纹路大小、深度来控制配合液的综合粘度粘度过低后容易造成表面花纹不清晰、粘连成本相对增大。而粘度偏高涂布量降低时又容易使混合液不易进入离型纸纹内涂布间隙小出现卡刀断纸现象易给操作人员带来不便。在产品工艺设计方面,应根据产品的用途进行设计。比如鞋用革要求的机械强度高在选用基布时应选用物理性能较高的起毛布、平纹织物客户要求鞋革的表面平整、光滑就应在选择离型纸时选用小花纹、比较光亮或高光亮型聚氨酯树脂表皮层应用偏高模量型号而粘接层应考虑耐水解基布的颜色和表皮层的颜色协调接近等。(四)、生产中的异常排除二、湿法聚氨酯合成革湿法聚氨酯合成革的生产方法是将聚氨酯湿法树脂中加入DMF溶剂及其它填料、助剂制成混合液经过真空机脱泡后浸渍或涂覆于基布上然后放入与溶剂(DMF)具有亲和性而与聚氨酯树脂不亲和的水中溶剂(DMF)被水置换聚氨酯树脂逐渐凝固,从而形成多孔性皮膜,即微孔聚氨酯粒面层习惯上称为贝斯(英文BASS的译音),其含意是基材(半成品革)的意思,贝斯经过干法贴面或表面经整饰后,如表面印刷、压花、磨皮等工艺后才能成为聚氨酯合成革成品。湿法聚氨酯合成革具有良好的透气、透湿性滑爽丰满的手感优良的机械强度特别是从结构上近似天然皮革湿法合成革贝斯的生产工艺可分为单涂覆法、浸渍法和含浸涂覆法三种所用基布有纺织布和无纺布两类。(一)、单涂覆法聚氨酯贝斯、生产工艺流程注:、基布发送、储布架台、浸水槽、挤压辊、烫平轮、托辊、涂料刀、凝固槽、挤压辊、水洗槽、导辊、挤压辊、加热辊、张力辊、烘干箱、冷却辊、贝斯基布开卷经储布架进入浸槽浸湿再通过挤压辊将水挤出大部分通过烫平轮除去部分水分同时将基布烫平然后在涂布机上涂覆配合浆料再进入凝固槽成皮膜再充分水洗、烘干定型、冷却成大卷贝斯。、主要原料A、聚氨酯树脂:通常为普通湿法树脂磨皮专用含浸专用及耐寒树脂等树脂的模量()从MPa至MPa不等。根据贝斯软硬度选用高低模量牌号树脂单涂覆贝斯由于泡孔小、密度大往往加入大量木质粉及其他填料故当产品用于寒冷地区时要充分考虑产品的耐寒性能采用耐寒性能好的树脂。B、木质粉:在单涂覆贝斯中使用一定量的木质粉既能降低产品成本又能在凝固过程中起到骨架的作用不同型号厂家的木质粉其膨胀系数不同这样便在同等其他材料相同的情况下其粘度值均不相同也直接影响到产品的质量及相应的成本木质粉的细度要求一般要达到目以上。C、阴离子表面活性剂(CC):又称为快速渗透剂具有亲水性。主要起到加快DMF与水的交换速度提高生产速度同时使泡孔细密化。阴离子表面活性剂可生成球形泡孔结构增加回弹性、透气性、透湿性。一般加入量在之间如加多涂层易反卷平滑性下降。D、非离子表面活性剂(S):具有疏水性可推迟表面的凝固速度因而可使内部的DMF与水更快地交换可生成针状的泡孔结构加入量为过大生产速度受影响。E、溶剂(DMF):DMF用于溶解及稀释聚氨酯树脂。直接配合树脂调整配合液的粘度DMF用量大时在凝固过程中提高凝固速度及增大泡孔结构。F、色浆:应选用单一溶剂DMF体系之产品通常加入量为。G、基布:单涂覆贝斯所用基布主要以平织布、单面起毛布为基础其纱支含棉量的多少直接影响到与水浸透的时间。、生产工艺操作要点A、配制聚氨酯浆料:单涂覆贝斯所要求的浆料粘度较高,一般控制在Pas。配料时加料顺序更为重要。一般在容器先加入DMF而后加入木质粉并用搅拌机充分搅拌约min左右确保木质粉分散于DMF中。若先把DMF与聚氨酯混合在一起搅拌而后加入木质粉则会使木质粉结团不能充分地分散于树脂溶液中即使过滤结团的木粉也极易堵塞过滤网严重的无法使用配制的浆料粘度符合要求后将利用真空脱泡机脱泡min若浆料粘度偏高时可适当延长脱泡时间最后用目过滤网过滤。B、基布浸水处理:基布发送经过储布架入浸水槽然后用挤压辊把基布中的水分挤干经烫平轮将基布烫半干。浸水处理的作用有两个一是提高织物湿度防止浆料渗入基布组织内产生透底现象浪费原材料。二是对脱脂性较差的基布水槽中除清水外还应加入的阴离子表面活性剂以改善基布的亲水性提高贝斯的外观质量。C、涂覆凝固:经处理的基布通过涂料台采用涂刀涂覆法把浆料混合液均匀地涂覆在基布上。在使用起毛布为底基时要注意起毛布表面起毛的方向顺毛涂覆贝斯表面光洁。逆毛涂覆贝斯表面粗糙。涂层的厚度太薄不能遮盖布毛贝斯表面粗糙手感发板无弹性涂层太厚易造成泡孔不匀,面层与基材分离等缺陷。凝固槽中的凝。固液是由水与DMF组成的DMF的含量一般为生产磨皮贝斯时DMF的含量控制在之间。过高的含量会影响凝固速度而且造成水中固体份含量增加浓度过低不仅增加DMF的回收成本还使贝斯表面收缩率增大导致卷边DMF迅速往水中迁移而水渗入到料层中速度则较慢。在浆料凝固过程中产生一定的收缩使涂层变薄且有一定程度的卷边。为防止卷边,一方面要保证凝固槽中DMF浓度,另一方面在配料时可多加些S延迟表面的凝固,增大泡孔。还可以用夹子夹住布边和增加张力辊方法来防止卷边。凝固槽的温度一般为常温冬季可适当加温通常控制在过高的温度会使涂层断裂强度下降薄膜模量下降表面均匀程度变差但微孔结构均匀。涂料层从入水凝固到出凝固槽凝固完全大约需要min这与配方、树脂牌号、水中的DMF浓度及温度等有密切关系。料层在完全凝固前不能与导辊接触否则会损伤面层。D、水洗、烘干、卷取:聚氨酯涂料层在完全凝固以后其泡孔层内仍残留一定数量的DMF这些DMF必须在水洗槽中强行脱出如脱除不干净时烘干后会造成贝斯表面有麻点等缺陷。在工艺控制上要确保最后一个水洗槽内DMF的含量在以下这样就可以保证贝斯中的DMF脱除干净为了使DMF的洗出速度加快和减少残留于贝斯中的DMF水洗槽一般都需要加温操作。实践证明水洗槽的温度对DMF的洗出速度及贝斯中的DMF残留量影响很大。在水洗过程中尤其是在水洗槽的后半部分由于残留在贝斯中的DMF已经很少。因此贝斯在水洗水中停留的时间对DMF洗净程度的影响远不如挤压次数对其影响大。贝斯水洗干净后为除去水分需烘干处理。烘箱温度不宜过高一般不超过在进口处因贝斯含有大量的水分温度可高些随着水分的蒸发在烘箱后部温度可低些一般即可。、产品质量缺陷及解决方法(二)、起毛布浸渍聚氨酯贝斯、生产工艺流程注:、基布、储布架、烫平辊、间隙辊、托辊、含浸槽、凝固槽、挤压辊起毛布开卷储布通过烫平辊加热除去水分烫平后进入含浸槽浸渍聚氨酯配合浆料。通过托辊与间隙辊后刮掉多余浆料进入凝固槽形成皮膜通过挤压辊挤出大部分DMF水溶液再进行水洗、烘干、卷取为贝斯。、主要原料A、聚氨酯树脂:与单涂覆法说明一致。B、木质粉:在含浸贝斯配方中木质粉用量较小一般不超过细度在目以上。C、助剂:在含浸贝斯配方中除使用C及S助剂外还有以下几种特殊助剂。消泡剂:主要成分为液体有机硅主要作用是消除浆料中的空气减少贝斯表面针孔。一般的有机硅油与DMF的相溶性差不宜应用。设计配方时应选用与DMF有一定相溶性消泡能力强的专用助剂。用量一般在份用量太少不起作用用量大时因与DMF相溶性差会使贝斯革表面有凹陷出现。流平剂:流平剂也是一种改性的有机硅助剂。主要作用是改善贝斯表面的平整性增加树脂与基布间的亲合性。用量一般为树脂质量的。水:水也可以作为一种助剂用于含浸贝斯配方中用以调整泡孔结构加快凝固速度。D、溶剂DMF:在含浸贝斯配方中DMF的用量可达树脂质量的倍到倍。E、起毛布:含浸贝斯革所用起毛布多为双面起毛布厚度从MM不等根据产品厚度选用。含浸工艺要求起毛布的脱脂及亲水性都必须良好起毛短而匀组织结构紧密。、生产工艺操作要点()聚氨酯浆料的制备:在搅拌缸内加入定量的DMF,然后加入木质粉,并搅拌,停止搅拌,依次加入C、S、水、消泡剂、流平剂等使木质粉分散于DMF中继续搅拌MIN后加入聚氨酯树脂和着色剂高速搅拌约min左右同时真空脱泡取样测试配合液粘度如不符合工艺要求则需调整。()含浸凝固工序:配好的浆料用气泵打入含浸槽内基布放卷在入含浸槽浸渍前经烫平辊加热除去基布中的水分否则易产生贝斯革表面两层皮现象。基布入含浸槽内聚氨酯浆料渗入基布中。由于基布不断运动会把空气带入含浸槽内的浆料中从而产生气泡浆料中的空气会在贝斯表面生成针孔。为及时消除这些气泡除在浆料配方中加入消泡剂外含浸槽内的料循环使用也是很有效的一种方法即不断把无泡的料打入含浸槽同时从含浸槽上面溢出含有较多气泡的料溢出的浆料存放专用桶内让其静置消泡一段时间后重新打入含浸槽使用。基布从含浸槽出来后用刮刀把多余的浆料刮掉。刮刀间隙也是影响贝斯表面质量的一个重要因素。刮刀间隙太小时容易漏布毛造成表面不平整间隙太大时又容易出现表面两层皮现象间隙的大小还要根据起毛布起毛长短做适当调整然后入水凝固。贝斯入水角度应以垂直凝固方式为宜。入水后水平走向距离不宜过长以M为宜起毛布的质量是贝斯质量的关键因素。脱脂差、亲水性差的起毛布会造成贝斯表面产生大量针孔甚至会引起表面脱层。因此湿法用基布对脱脂性亲水性都有严格要求。检验起毛布亲水性的简单方法是爬高试验即把一宽约MM长MM的布条其下端浸入水中经过一定的时间(例如min)测量水沿布往上爬高的高度。往上爬得越高说明布的浸水性越好。上述方法实际上是检查布基毛细效应的方法。当基布的内在质量发生问题时无论怎样修正配方都是无济于事的。()水洗、烘干、卷取:含浸贝斯厚度一般较厚故水洗、烘干时间相应要长一些。、质量缺陷及解决方法(三)起毛布含浸涂覆聚氨酯贝斯、生产工艺流程注:、起毛布放卷、含浸槽、挤压辊、预凝固槽、挤压辊、烫平辊、涂料台、凝固槽、挤压辊起毛布含浸涂覆聚氨酯贝斯是先将起毛布浸渍聚氨酯浆料后入水凝固经挤压、烫平基本干燥后在正面再涂一层聚氨酯配合液然后入水凝固。含浸涂覆贝斯表面平整褶纹细密、真皮感强。、主要原料含浸涂覆贝斯革所用的原材料基本与单含浸及单涂覆贝斯革所用的原料基本相同在含浸涂覆贝斯配方中涂覆液的配方与单涂贝斯基本相同而含浸液的配方粘度要低于单含浸贝斯配方。由于含浸覆贝斯中含浸后起毛布持液率很低故不必添加消泡剂及流平剂S也不必使用仅用C来增加水与DMF的交换速度即可。、生产工艺操作要点及注意事项含浸涂覆贝斯含浸液的粘度要尽量低一些起毛布的持液率要尽量少。预凝固后,基布要充分烫干,否则,涂覆液涂料后,在凝固过程中易产生气泡或鸡爪纹。含浸涂覆贝斯革对起毛布的要求很严格,背面的毛起得要长,正面的毛则要短些,布的组织结构比单含浸用布要密。起毛布要有良好的亲水性起毛布质量不好时,同样会产生气泡及鸡爪纹。含浸涂覆贝斯在生产中易出现的问题及解决方法可参照单涂覆贝斯革及含浸贝斯革中的方法解决。

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