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摘要:通過分析涂飾化工材料的性能,選用對環(huán)境友好的水性化料,設(shè)計相應(yīng)的涂飾工藝,進行對比試驗、優(yōu)化組合及集成,研發(fā)出采用含油蠟的特殊混合物以及適當(dāng)?shù)难a傷發(fā)泡作預(yù)底涂,達成改善皮性肉感、遮蓋傷殘、提升皮革成品利用率與品質(zhì)的綠色涂飾技術(shù)。
關(guān)鍵詞:綠色涂飾技術(shù);環(huán)境友好;水性化料;油蠟混合物;補傷發(fā)泡;預(yù)底涂
前言
近些年來,國家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格,社會對環(huán)境保護的要求也越來越高,制革行業(yè)要與時俱進,研發(fā)對環(huán)境友好、少污染、零排放的新工藝新技術(shù),走可持續(xù)發(fā)展道路是行業(yè)發(fā)展的必然選擇[1-3]。同時,國內(nèi)外市場,尤其是各大鞋企、包袋廠家對皮革成品的利用率與品質(zhì)要求也越來越高,既要求利用率達到90%以上,皮性綿泡手感好,涂飾要輕薄通透,表面觸摸細膩嫩滑,還要求耐干、濕擦、耐磨耗等性能優(yōu)越。為達到國家環(huán)保政策的要求,適應(yīng)市場需求的變化,結(jié)合客戶對品質(zhì)要求的反饋,開展有針對性的涂飾工藝技術(shù)研究是企業(yè)生存與發(fā)展所需。在充分總結(jié)分析前期工作及市場調(diào)研基礎(chǔ)上[4、5],結(jié)合本公司工藝技術(shù)與產(chǎn)品特點,分別從工藝流程設(shè)計、涂飾化料評價、工藝配方設(shè)計三方面進行研究,選用對環(huán)境友好的水性化料,經(jīng)過對比試驗及優(yōu)化組合,建立基于提高利用率與品質(zhì)的綠色涂飾技術(shù)體系。
1涂飾工藝流程設(shè)計
涂飾工段的工藝流程:坯革摔軟→繃板→預(yù)底涂→熨燙→底涂→隔離層→壓板→中涂→熨燙→頂涂→熨燙→靜置→摔軟→振蕩拉軟→熨燙→手感→成品。工藝關(guān)鍵點:(1)預(yù)底涂采用補傷、發(fā)泡、填充、油蠟混合物作預(yù)底涂,改善皮性肉感,遮蓋坯革粒面?zhèn)麣?,降低坯革松面率,從而改善成革品質(zhì),提高成革利用率。(2)底涂時軟性成膜樹脂、顏料膏比例較大,同時加入適量消光填料和蠟乳液助劑,形成的涂層占整個涂層厚度的約70%;中涂時中等軟硬度成膜樹脂比例較大,適當(dāng)加入一些自交聯(lián)型成膜樹脂;顏料膏、助劑比例較少,形成的涂層占整個涂層厚度的約20%~25%;頂涂時硬性、高亮度、抗水性良好的成膜樹脂比例較大,不添加顏料膏,適當(dāng)加入交聯(lián)劑、手感劑,形成的涂層占整個涂層厚度的約5%~10%。
2涂飾化工材料性能評價
研發(fā)此工藝的初衷是綠色涂飾技術(shù),故所選化料都是對環(huán)境友好的水性環(huán)保材料,對非水性(溶劑型)化料不做討論。在此主要研究了涂飾劑組分中成膜樹脂,包括復(fù)合樹脂乳液、丙烯酸樹脂乳液、聚氨酯樹脂乳液的滲透性、流平性、遮蓋性與涂飾助劑,包括酪素、硝化棉光亮劑、油蠟混合乳液、補傷膏、填料的光澤度、封閉性、遮蓋性、離板性等性能,結(jié)果如表1、表2所示。通過選擇滋潤性、封閉性好的油蠟混合物和遮蓋性、定型性優(yōu)異的丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、涂飾助劑等關(guān)鍵材料,設(shè)計恰當(dāng)?shù)耐匡椆に嚰捌渑涮撞僮髁鞒?,進行對比試驗及優(yōu)化組合,要求成品革達到皮性綿泡感好、表面細膩嫩滑、利用率高的目標(biāo)。
3涂飾工藝及配方設(shè)計
3.1預(yù)底涂工藝
3.1.1填充工藝。為改善坯革松面情況,同時提高粒面層強度,采用輥涂或刷涂的方法對粒面松弛的坯革進行干填充。干填充分為全粒面革填充和修面革填充,分別設(shè)計工藝,其材料配方如表3所示。表3中FGR為小分子丙烯酸樹脂,成膜薄、軟、滲透性好,可滲透至粒面層與網(wǎng)狀層的交界處,加強粒面層與網(wǎng)狀層的連接,大幅度改善坯革褶痕(粗紋、細紋);A-719為大分子丙烯酸樹脂,成膜比FGR硬,A-719與FGR以一定比例搭配使用,可滲透至網(wǎng)狀層的1/3處,大幅度改善坯革松面情況。3.1.2補傷工藝。為遮蓋坯革粒面?zhèn)麣垼岣叱筛锢寐?,采用點補或刷補的方法對粒面較差的坯革進行補傷。分別設(shè)計全粒面革補傷和修面革補傷工藝,材料配方見表4。表4中STUCCO8184為油、蠟、填料、聚合物復(fù)配形成的補傷膏,STUCCO8185為油、蠟復(fù)配形成的補傷膏,二者以一定比例搭配用于全粒面革的補傷,形成的涂層具有良好的遮蓋性、封閉性,拋光性,而且不會影響后續(xù)涂飾材料的滲透;STUCCO9036為聚丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂和無機填料復(fù)配形成的補傷膏,采用點補的方式用于修面革補傷,遮蓋性優(yōu)異。為了不影響后續(xù)涂飾材料的滲透,全粒面補傷之后要靜置6-8個小時,然后拋光;修面革補傷后掛晾烘干,然后磨革。3.1.3發(fā)泡工藝。除補傷外還可對粒面較差的坯革進行發(fā)泡涂飾,根據(jù)坯革粒面的傷殘程度合理設(shè)計發(fā)泡工藝,發(fā)泡程度主要取決于發(fā)泡樹脂用量以及發(fā)泡的溫度和壓力,配方如表5所示。采用噴涂、輥涂或刷涂的方式把發(fā)泡涂飾材料涂覆于坯革表面,經(jīng)高溫熨燙或壓板(125℃~140℃),使發(fā)泡樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放出低分子氣態(tài)物質(zhì),在坯革表面形成細小而均勻的氣泡,具有優(yōu)異的遮殘效果。3.1.4油蠟預(yù)底涂工藝。油蠟預(yù)底涂的作用:①改善皮性肉感,賦予滋潤、綿泡的手感;②封閉粒面,阻止后續(xù)涂飾化料的過多滲透,減少涂飾化料總用量;③遮蓋傷殘且不影響后續(xù)涂層的粘合。分別設(shè)計全粒面革油蠟預(yù)底涂工藝和修面革油蠟預(yù)底涂工藝,詳見表6。油蠟預(yù)底涂層可以用噴涂、滾涂、刷涂,涂布量8-10g/SF,50℃烘干或自然晾干,靜置4-6小時,熨燙100-110℃/20-30Kg,接著進行后續(xù)涂飾。
3.2底涂工藝
底涂涂飾劑組分中軟性成膜樹脂、顏料膏比例較大,同時加入適量消光劑或蠟乳液助劑,涂層粘著力、遮蓋力強,且具有與革面一致的延伸性和耐折強度,配方如表7所示。
3.3中涂工藝
中涂涂飾劑組分中成膜樹脂軟硬度適中,可適當(dāng)加入自交聯(lián)型成膜樹脂,且顏料膏、助劑比例較少,涂層強度高,具有耐熨燙、耐摩擦、耐磨耗等性能,材料如表8所示。
3.4隔離層(或保護層)涂飾工藝
涂層噴飾過程不是一次性完成的,期間會穿插壓花、熨燙、振蕩拉軟、摔軟等機械操作,施加隔離層目的在于保護經(jīng)底涂或中涂形成的涂層不被后續(xù)機械操作污染或破壞,其材料如表9所示。硝化棉光亮劑通常用于隔離層涂飾,具有適度的光澤、舒適的手感、良好的物性(如耐干/濕擦等),WL-8119屬于高光型硝化棉乳液、FinishM屬于消光型硝化棉乳液,二者以不同的比例組合可賦予皮革不同的光澤度。
3.5頂涂工藝
頂涂涂飾劑中硬性、高亮度、抗水性良好的成膜樹脂比例較大,不添加顏料膏,適當(dāng)加入交聯(lián)劑、手感劑,涂層耐碰擦、耐擠壓、耐彎曲,具有較高的物理機械強度及耐干/濕擦、耐水、耐有機溶劑等性能,其工藝配方如表10所示。乳液,二者以不同的比例組合可賦予皮革不同的光澤度。
3.6手感層涂飾工藝
手感是指用手觸摸皮革表面或革身所產(chǎn)生的舒適感。一般來說,手感可分為滑爽感、細膩感、蠟感、油潤感、絲光感、真皮感以及復(fù)合型手感等,工藝配方如表11所示。
4產(chǎn)品性能檢測
采用本工藝生產(chǎn)的成品皮革其性能檢測結(jié)果如表12所示。結(jié)論涂飾的目的是要達到改善皮性肉感,提高成革外觀品質(zhì),滿足市場對產(chǎn)品顏色、手感、光澤的不同要求;遮蓋革身缺陷,修正粒面瑕疵,提高成革利用率;提高成革物理機械性能,賦予成革更高的使用價值。通過一系列的工藝研究,最終形成的工藝很好地達成了以上目標(biāo)。(1)采用本工藝開發(fā)的黃牛鞋面革物理機械性能滿足行業(yè)QB/T1873-2010的標(biāo)準(zhǔn);(2)采用本工藝生產(chǎn)的皮革成品利用率高,表面細膩嫩滑,皮性綿泡感好,耐干、濕擦性能達到4-5級,耐磨耗性能達到4-5級。成品革品質(zhì)等級明顯提升1-2個等級,其主要貢獻來自于產(chǎn)品利用率的提高。
參考文獻:
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作者:韋永紅 單位:福建省皮革綠色設(shè)計與制造重點實驗室 興業(yè)皮革科技股份有限公司國家企業(yè)技術(shù)中心