無溶劑技術在超細纖維合成革貼面中的應用

王霏霏，馮國飛

（山東同大海島新材料股份有限公司，山東昌邑261300）

超細纖維合成革簡稱超纖革，與真皮具有相似的結構，是目前替代真皮的最理想產(chǎn)品。傳統(tǒng)的超纖革貼面為油性聚氨酯貼面，成品中都會有一定有機溶劑的殘留，對環(huán)境和人的身心產(chǎn)生影響。因此，水性、無溶劑等綠色環(huán)保的貼面方式迅速發(fā)展，該工藝的研發(fā)成功將使超細纖維合成革生產(chǎn)的技術水平大幅提升，可避免有機溶劑的殘留，減少對環(huán)境的污染和工人身體的傷害，更有利于提高產(chǎn)品在國內(nèi)國際市場的競爭力，在生態(tài)保護方面起到積極作用[1]。

無溶劑貼面是使用水性面料、無溶劑底料。無溶劑的基本原理是采用預聚體混合涂布后在線快速反應成型。A 料中的羥基與B 料的異氰酸根按設定比例混合，涂布到離型紙后調整貼合狀態(tài)與基布混合，后進入烘箱，低分子預聚體逐步反應形成高分子聚合物并成型，最后與離型紙剝離，得到帶有花紋的超纖革[2]。

本文主要探究了無溶劑技術在超纖革中的應用，探討了不同性質水性面料與無溶劑搭配使用的性能指標，確定了最佳的水性面料類型；分析了無溶劑技術應用的注意事項以及操作要求；最后探討了產(chǎn)品的物理性能、微觀結構等各項指標，確定了無溶劑技術在超纖革貼面中的應用工藝。

1 實驗原料和儀器

1.1 實驗原料

超細纖維合成革基布TD310S（工業(yè)品，山東同大海島新材料股份有限公司）；聚碳H-310、聚醚H-210、聚酯H-110 水性面料(工業(yè)品，臺州宏得利樹脂有限公司)；無溶劑4060A、4060B，WRJ307，WRJ312（工業(yè)品，旭川化學有限公司）。

1.2 試驗儀器

電子天平（FA2004，上海舜宇恒平有限公司）；自動黏度測定儀（NCY-2，上海思爾達有限公司）；GT-AI-3000 U60 系統(tǒng)拉力機（上海高鐵檢測儀器有限公司）；皮革軟度測試儀（GT-303，上海高鐵檢測儀器有限公司）；飛納臺式掃描電鏡（PH967，上海交納科學儀器有限公司）；干法生產(chǎn)線（常州機械設備有限公司)；無溶劑設備（浙江飛龍聚氨酯設備有限公司）。

2 工藝參數(shù)及技術措施

2.1 原材料的選擇

無溶劑技術在超纖革中的應用，主要是作為粘合層，面料選擇水性面料，二者搭配使用，保證貼面過程無有機溶劑使用，實現(xiàn)綠色環(huán)保干法貼面。水性面料的選擇需要考慮無溶劑產(chǎn)品的熟化效果以及二者的結合牢度。

2.1.1 水性面料的選擇及工藝

選擇聚酯、聚醚和聚碳三種性質的水性面料分別搭配無溶劑原料4060 進行貼面實驗，分別對比物性指標、熟化效果等，選擇效果最好的面料。表1 是水性面料的工藝參數(shù)。

表1 水性貼面工藝參數(shù)

在生產(chǎn)過程中，水性面料樹脂需要注意以下幾點：

（1）助劑在調配過程中，邊攪拌邊加入，攪拌轉速由慢到快，避免快速攪拌過程中進入氣泡，影響表面效果。

（2）控制漿料的黏度在3000～5000 cps 之間，黏度太高漿料的流動性較差，表面的平整度欠佳；黏度太低操作性較差，在離型紙上的成膜性較差。

（3）涂覆間隙要適應生產(chǎn)線，間隙過小產(chǎn)品的成膜性較差，遮蓋力較差，表面效果欠佳；太大會導致烘干過程中裂面，水分揮發(fā)不完全，內(nèi)部形成針孔和氣泡對產(chǎn)品的物性指標產(chǎn)生影響。

（4）烘燥溫度要梯度變化，溫度由低到高，避免開始溫度過高，表面迅速成膜影響內(nèi)部水分揮發(fā)，造成裂面等異常問題。

2.1.2 無溶劑原料的選擇及工藝

無溶劑聚氨酯原料有發(fā)泡型和不發(fā)泡兩種，都是AB 料進行混合，迅速反應生成全新聚合物。根據(jù)產(chǎn)品的要求選擇無溶劑種類，沙發(fā)革、箱包革等要求產(chǎn)品手感軟的效果一般選擇發(fā)泡型原料，鞋革、汽車革等產(chǎn)品要求高物性指標，選擇不發(fā)泡型。無溶劑原料在選擇方面還需考慮配套設備，選擇合適的頻率、漿料的黏度以及機頭的吐出量等。

經(jīng)過不同廠家的原材料對比，綜合考慮產(chǎn)品的性能、可操作性以及與無溶劑設備的配合多方面因素，選擇使用旭川化學責任有限公司的無溶劑原料4060。表2 是無溶劑的工藝配比。

2.2 無溶劑生產(chǎn)參數(shù)

2.2.1 無溶劑產(chǎn)品的生產(chǎn)流程

無溶劑貼面一般采用兩刀或者三刀工藝進行，水性面料搭配無溶劑底料使用，根據(jù)產(chǎn)品的特點選擇合適的貼面工藝。無溶劑超纖革的生產(chǎn)使用常規(guī)干法貼面生產(chǎn)線，但需有配套的無溶劑設備，無溶劑設備一般安裝在第三個涂臺。圖1 是無溶劑貼面的生產(chǎn)流程圖。

圖1 無溶劑貼面流程圖

無溶劑技術受其本身性質的影響，主要的難度集中在操作要求和工藝設置方面，操作要求是對各項步驟有嚴格的控制，有序進行。工藝設置要求進行大機生產(chǎn)前進行各種驗證，生產(chǎn)過程各項參數(shù)隨時監(jiān)控，立即調整。以下是無溶劑技術的控制要點：

（1）漿料調配：A 料中按固定比例加入助劑，攪拌充分后通過循環(huán)泵系統(tǒng)加入到A 料罐中。B 料直接加入料罐，過程注意防潮，避免B 料接觸水分引起變性。調整料溫達到工藝要求，進行吐出量測試，循環(huán)20 min 以上流量數(shù)值穩(wěn)定無明顯變化即可。

（2）杯泡實驗：調試完成后，取一杯料進行實驗，確定起發(fā)時間、反應可操作時間以及固化時間是否達到技術要求，合格后可進行生產(chǎn)。

（3）生產(chǎn)過程：控制漿料在離型紙上的量，保證吐出量可迅速刮涂到離型紙上，刀口無明顯積料；生產(chǎn)過程中監(jiān)控AB 料比例的穩(wěn)定性。

（4）熟悉無溶劑設備的操作要求，能夠熟練掌握設備運行狀態(tài)，針對生產(chǎn)過程中的細節(jié)進行調整。

2.2.2 無溶劑貼合工藝條件

無溶劑貼面作為反應型漿料，在貼合方面區(qū)別于常規(guī)貼面，貼合狀態(tài)到貼合間隙有一定區(qū)別。無溶劑的貼合狀態(tài)選擇半干狀態(tài)效果最佳，貼合過早影響產(chǎn)品的手感和產(chǎn)品厚度，貼合過晚影響產(chǎn)品的物理性能。表3 是貼合工藝條件。

表3 貼合工藝條件

無溶劑貼合過程需要嚴格控制貼合狀態(tài)，把控貼合時機，貼合完成后需要熟化5～8 min，一般烘燥溫度為125～130℃左右，根據(jù)不同的生產(chǎn)線調節(jié)合適的車速，確保產(chǎn)品達到要求。

2.3 性能測試

2.3.1 力學性能測試

超纖革一般進行物性指標檢測包含斷裂強度、斷裂伸長率、撕裂強度以及剝離強度等。使用GT-AI-3000 U60 系統(tǒng)拉力機（上海高鐵檢測儀器有限公司），按照QB/T2888-2007《聚氨酯束狀超細纖維合成革》測試。

2.3.2 其他指標檢測方法

軟度的測試方法參照標準QB/T4870-2015《皮革軟度測試儀》進行測試。

皮革中DMFA 的殘留一般選擇第三方機構進行檢測，檢測標準使用超聲波萃取法EPA3550C.2007EPA5207D

氣味性檢測按照標準QB/T2725-2005《皮革氣味性測定》進行測試和評定。

2.3.3 微觀結構觀察

采用飛納電鏡(Phenom Pure PH967)進行樣品微觀結構觀察，選擇產(chǎn)品的縱切圖，觀察產(chǎn)品的涂層厚度，選擇放大倍數(shù)為500X。

3 結果與討論

3.1 搭配不同性質水性面料物性指標

三種不同性質的水性面料均可與無溶劑底料搭配使用，表4 是搭配不同性質水性面料的物性指標。

從表4 可以看出聚碳性質的水性面料效果最好，聚醚其次，聚酯性能最低。間接反映出聚碳性質面料結合性能最好，因此搭配無溶劑的水性面料選擇聚碳性質效果最佳。

3.2 無溶劑貼面產(chǎn)品物性指標

無溶劑產(chǎn)品在物性方面與常規(guī)貼面產(chǎn)品無明顯差異，表5 是二者物性對比。

從表5 數(shù)據(jù)可以看出，無溶劑貼面剝離強度較常規(guī)貼面略低，斷裂伸長率、斷裂強度以及撕裂強度三者無明顯差異，各項指標相差在10 N 左右，物性指標均在合格產(chǎn)品標準范圍內(nèi)。

3.3 其他指標

超纖革產(chǎn)品檢測指標除去物性指標，不同的產(chǎn)品還有不同的檢測要求，表6 主要從產(chǎn)品的軟度、氣味性以及有機溶劑殘留量等方面進行對比。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，無溶劑貼面產(chǎn)品和常規(guī)貼面產(chǎn)品軟度相差不大，無溶劑數(shù)值略低，從手感方面無明顯差異；有機溶劑DMFA 殘留量常規(guī)貼面產(chǎn)品是無溶劑貼面產(chǎn)品的8 倍；氣味性無溶劑貼面產(chǎn)品較好?？傊?，無溶劑貼面產(chǎn)品的環(huán)保性能較常規(guī)貼面效果好。

3.4 微觀結構

圖2 和3 為無溶劑貼面與常規(guī)貼面產(chǎn)品的電鏡掃描縱切面圖片，可以清晰看到常規(guī)貼面產(chǎn)品的涂層較薄，無溶劑貼面有較厚的涂層。無溶劑工藝可以改善基布折紋效果，彌補基布的缺陷。

表4 不同性質面料的物性指標

表5 物理性能指標對比

表6 其他指標對比

圖2 無溶劑技術貼面微觀圖（500X）

圖3 常規(guī)貼面微觀圖（500X）

從圖片可以看出，無溶劑貼面產(chǎn)品貼面厚度為0.1mm 左右，常規(guī)貼面產(chǎn)品為0.05 mm 左右，無溶劑厚度增長為常規(guī)貼面產(chǎn)品的2 倍。因此無溶劑技術貼面可以改善超纖革產(chǎn)品折紋，彌補基布缺陷。

4 結 論

本文主要論述了無溶劑貼面在超纖革中的應用，確定了最佳的水性面料-聚碳性質，無溶劑原材料使用4060。探究了生產(chǎn)的工藝參數(shù)、操作要求以及生產(chǎn)過程控制要點，系統(tǒng)地論述了無溶劑技術在貼面生產(chǎn)中的應用。最后探討了成品的物理性能、微觀結構，可以達到超纖革貼面產(chǎn)品的要求。無溶劑技術可以在超纖革行業(yè)中進行推廣，在綠色清潔化生產(chǎn)方面有重要的推動作用，為整個行業(yè)推進綠色化進程，帶來良好的發(fā)展機遇。