水性貼面超纖革生產工藝探究

王霏霏，馮國飛，王樂智

(山東同大海島新材料股份有限公司，山東 濰坊 261300)

1 引言

超細纖維合成革無論在外觀、手感還是內部結構上已經非常接近天然皮革，是天然皮革目前最理想的代替產品，其市場占有率每年按照20%的速度遞增。隨著技術水平不斷提高，中、高端超細纖維合成革系列產品層出不窮，應用領域不斷擴大。但是傳統超纖革貼面為油性聚氨酯貼面，成品中有一定的有害化學品殘留，會對環境和人體健康造成影響，而水性貼面無此缺點，因此該工藝使超細纖維合成革生產技術水平大幅提升，有利于提高產品在國內外市場的競爭力，對減少污染、生態保護等方面起積極作用，還可避免有機溶劑殘留對人身造成傷害[1]。

水性聚氨酯貼面是一種環保的貼面方式，很多工廠都有生產線，但由于水性聚氨酯本身性質的問題，生產工藝較難控制。本文主要分析了本公司現用水性貼面工藝的操作要點、生產過程中工藝條件以及產品表面效果、手感狀態和性能指標等，為相關行業提供參考。

2 試驗部分

2.1 試驗材料

超細纖維合成革(工業品，山東同大海島新材料股份有限公司)；H-208、H-320(工業品，臺州宏得利樹脂有限公司)；水性色漿SPU-908(工業品，嘉興三寶有限公司)。

2.2 試驗設備

干法生產線(常州機械設備有限公司制造)；電子天平(FA2004，上海舜宇恒平有限公司)；自動粘度測定儀(NCY-2，上海思爾達有限公司)；GT-AI-3000 U60系統拉力機(上海高鐵檢測儀器有限公司)；透濕系數檢測儀(GT-7005-EV，上海高鐵檢測儀器有限公司)；皮革動態防水試驗機(GT-7071-DW，上海高鐵檢測儀器有限公司)。

3 工藝參數及技術措施

3.1 試驗漿料配比及貼面工藝

水性樹脂的配制與油性產品不同，在使用過程中需添加不同種類的助劑，助劑的添加有一定的要求。要求助劑在調配過程中，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。表1為本公司生產工藝配比。

漿料粘度過高或過低對操作以及產品性能有較大影響。粘度太高漿料的流動性較差，表面的平整度欠佳；粘度太低操作性較差，在離型紙上的成膜性較差。

涂覆間隙決定上漿量以及產品的手感，水性聚氨酯的成膜性較溶劑型略差。經過不同涂覆間隙的試驗對比，發現間隙過小的產品的成膜性較差，遮蓋力較差，表面效果欠佳；太大會導致烘干過程中裂面，水分揮發不完全，內部形成針孔和氣泡對產品的性能指標產生影響。此外，會使生產線烘燥長度受限，綜合考慮，涂覆間隙控制在0.15 mm左右。

3.2 生產過程生產線工藝參數

水性貼面的作用機理是水性聚氨酯分子間的極性基團依靠內聚力和黏著力在分子間相互碰撞、聚集，分子鏈上的氨基、羧基等基團達到一定溫度從而分子間相互交聯，固化形成致密的聚氨酯薄膜[2]。

表1 水性漿料工藝配比

水性聚氨酯的特性要求烘箱溫度不能太高且有梯度變化，逐步升高可以更好地達到干燥效果，避免生產過程中溫度影響成膜效果。烘干初始溫度太低，設備烘房太長，設備不能滿足生產，影響效果；若初始溫度太高漿料表面水份迅速揮發，表面先固化成膜，會阻礙膜內部水分向外揮發，同時高溫又會使漿料內部未揮發水分的部分相互作用加快，造成表面形成的聚氨酯薄膜出現針孔、氣泡或裂紋等異?，F象[3]。本公司使用的是三涂四烘生產線，根據水性聚氨酯的性質進行控制，調節生產過程中的烘燥溫度、風機轉速等參數，表2為本公司的生產參數表。

面層水性聚氨酯刮涂完成后，進入烘箱溫度選擇65℃，逐步升高80℃，第三區為105℃，15米烘房，3 min～4 min完成烘燥，既可以適應生產線要求，又能保證產品效果。當然不同的產品有不同的參數要求，要根據產品性能、原材料特性以及生產線的實際情況確定相應的生產溫度工藝。

表2 烘燥溫度及風機轉速

3.3 貼合工藝對產品性能的影響

貼合工序是底層漿料刮涂完成后與基布進行貼合，需控制貼合狀態和貼合間隙。常規油性貼面使用半干貼、全濕貼、偏干帖以及偏濕貼等狀態，根據產品的種類及物性要求進行調整，貼合輥間隙為基布厚度的70%～80%。

考慮水性聚氨酯漿料的特性以及車間生產線的條件，采用偏濕貼，貼合間隙與基布厚度一致，貼合壓力不宜太高。因為水性漿料的粘度較低，流動性較好，如貼合間隙太小，容易出現漿料堆積，隨基布流動，影響表面紋路效果以及與基布的粘合效果等。同時水性貼合狀態對產品的手感、剝離強度等指標影響較大。濕貼產品手感較硬，由于漿料滲透基布較多，剝離強度會高一點，整體手感效果會略差。偏干貼會導致產品物理性能下降，影響產品的使用[4]。

經綜合分析采用以下工藝：貼合間隙與基布厚度一致，貼合狀態偏濕貼，貼合前烘燥溫度與風機轉速見表3。

4 結果與討論

4.1 產品性能檢測與參照標準

參照皮革檢測法[5]對樣品增厚率及軟度進行測定；使用GT-AI-3000 U60系統拉力機，按照QB/T 2780—2006《鞋面用聚氨酯人造革》測試樣品的力學性能；分別采用透濕系數檢測儀GT—7005—EV和皮革動態防水試驗機GT—7071—DW按照標準BS EN ISO 20344:2011 “Personal protective equipment-Test methods for footwear”測試樣品的吸水率和透水汽性。

表3 貼合工藝條件

4.2 力學性能分析

表4是水性與油性貼面成品的力學性能對比數據。

表4 水性貼面與油性貼面性能對比

從表4可知，水性貼面產品的力學性能較油性貼面產品略低，主要是剝離強度相差較大，但仍可達到超纖革產品性能指標。

4.3 其他性能分析

表5是水性貼面與油性貼面產品吸水率、透水汽性以及透氣性對比。

表5 水性貼面產品與油性貼面產品吸水率等性能對比

從表5可知，水性貼面產品的吸水率、透水汽性及透氣性較油性要好，這主要是受水性聚氨酯中親水基團羥基等的影響。

表6是兩者軟度、有機溶劑殘留和氣味性的對比。

表6 其他指標對比

由表6可知，水性貼面產品的軟度略低，手感較油性貼面略硬，這是因為受水性聚氨酯的影響，粘合性方面較油性聚氨酯略差，因此在貼合狀態方面偏濕，導致產品的手感偏硬。但其在有機溶劑殘留和氣味性方面遠優于油性貼面。氣味性在汽車革等產品方面有較高要求，因此水性貼面有較大的市場應用前景。

5 結語

本文主要探究了本公司現有生產線的水性貼面工藝參數，在具體生產中仍需要技術員根據不同情況進行調節。水性貼面產品某些性能雖然不如油性產品，但其成功應用對綠色清潔化生產有重要的推動作用，具有很好的發展前景。