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          水性聚氨酯在超纖革上的應用原理及發展
          來源:本站  作者:管理員  發布日期:2013-01-22  瀏覽次數:2009

          一、問題的提出 

              超細纖維合成革是由超纖基布、粘合層及面層樹脂組成的類似真皮性能的一類高檔人工皮革。超纖產業的誕生和發展,首先來自于日本,至今已有三、四十年的歷史。2000年之前,在這一產業的發展過程中,不論是技術還是產業規模,日本一直是該產業的霸主。歐美及韓國等國際市場上,高檔超纖革及制品幾乎都是日本貨。2000年以后,我國的合成革、超纖革產量大幅上升,普通合成革產能躍為世界第一。然而,在超纖合成革方面,還遠遠不敢稱雄,究其原因是因為這一產業的技術霸主地位仍然被日本占據著。 

              那么,日本超纖革因技術上的優勢而確立霸主地位又是憑什么樣的技術呢?在超纖革基布可以做得足夠軟、足夠輕、足夠薄和足夠有強度的今天,不難想象日本人提升超纖革品質的關鍵技術點不完全在于生產超纖基布技術方面,而在于面層以及面層樹脂的性狀和超纖基材的最佳配合的研究上。 

              二、技術的瓶頸 

              提升超纖革的品質有許多技術難點,但目前最大的難點卻在于超纖基材和表面處理的最佳組合選擇上。 

              毫無疑問,超纖革基布具有許多優異的物性,如優異的透氣透濕性,優異的耐折耐撒裂性,輕柔的手感以及優良的耐化學性等等。這些優良的物性已經超過真皮的纖維牢度和強度,因此,超纖的物理性能、實用性能已經超過真皮性能。然而,超纖基布經表面處理后,情形就大為不同了,表現為: 

              1、由于經傳統的面層和粘結層處理,超纖革的透氣透濕性便消失殆盡。一般來說,超纖革的面層樹脂選用的是TPU或油性PU樹脂,這類樹脂成膜性能優異,但涂膜不透氣、不透濕。由于受制于這類表處材料,超纖特有的優異的透氣透濕性便毫無利用價值。

              2、由于傳統的面層和粘合層處理,超纖革的手感擺脫不了塑料的感覺。真皮是由富有膠原蛋白的纖維組成的,柔軟富有彈性,表面僅作輕整飾處理,故而手感非常舒適。而超纖革表層必須經過至少兩層的重整理,因此超纖的手感,除了超纖基材影響外,很大程度上要靠表面的觸感來體現。然而,在我國目前的處理工藝上,常采用的是TPU或普通油性PU樹脂。用這類物質在作厚厚的表面處理后,膠膜的塑料感覺便明顯地暴露出來了。由于擺脫不了這種技術工藝,塑感的因素一下子就把超纖革同真皮的距離拉大了。故有人早已斷言過,超纖革表面的僵化性和死板性,是永遠無法取代真皮的皮膚感覺的。也就是說,超纖做得再軟也沒有多大意義。 

             3、由于經傳統的面層和粘合層處理,超纖革擺脫不了生態性的要求。一般來說,超纖基材在整個工藝上控制得當后,是可以實現生態環保性的。然而,由于在超纖基材上必須處理粘合層和表面層,最終產品確都是非生態性的。我們知道,表面及粘合層的樹脂里面,均含有大量的DMF、MEK等有毒有害溶劑,這些溶劑一部分會殘留在超纖基布的空隙中,很難排除。因此,就出現了超纖革物性很高,價格不低,卻檔次不高的狀態、即超纖革不是生態環保型產品,不能符合當今人們追求生態、環保的消費觀念。 

              以上這些問題導致的致命缺陷,正是目前我國超纖合成革未能擺脫的技術瓶頸問題,這些問題的存在,嚴重制約著我國超纖合成革的品質提高,阻礙著超纖革生產大國向品質和生產大國的轉型步伐。 

              三、解決的對策 

              顯而易見,解決問題的主要方面應該在表面層和中間層的處理方式上,突破點是改變傳統的表面處理材料技術,即用水性樹脂代替油性樹脂。 

              1、只有水性樹脂應用,才能完全實現超纖革的生態環保性。 

              生態合成革的定義包涵四個方面:一是制革加工過程中達到清潔生產,無環境污染;二是合成革產品不含有毒有害物質及殘留;三是革制品加工過程中無毒環保;四是廢舊合成革保留有可生物降解性。根據這一定義,就基本把目前國內超纖革劃定為非生態合成革。即按照目前的加工工藝,只要用溶劑性的樹脂加工超纖合成革就很難定義為真正意義上的生態革。其一是因為油性樹脂中一般都有含有0.5-2.5%NCO殘留,即異氰酸酯殘留。這些殘留物具有很大的毒性,在生產應用過程中,這些物質對操作工來說,就是毒源和接觸到的致命物質。其二是油性樹脂中含有大量的有機溶劑,這些有機溶劑也是有毒有害的,它不僅在生產過程中危害人體、污染環境,而且還殘留在革的空隙中,其制品也有害于人體。 

              而水性樹脂的應用,使這個問題得到迎刃而解。 

              首先水性樹脂不含游離異氰酸酯,樹脂本身無毒; 

              第二水性樹脂通常可以做到不含重金屬元素,沒有鉻、鉛、錫等對人體有傷害的各種重金屬元素; 

              第三,水性樹脂的分散介質絕大部分是水。因此,水性樹脂相對油性樹脂來說,是絕對環保和生態的。 

              2、只有水性樹脂的應用,才能使超纖革擁有類似真皮一樣的透氣透濕性。 

              從理論上講,高分子鏈上主要有親水基團,且只要親水基團含量和排列合適,則它們便可以和水分子作用,借助氫鍵和其它分子間作用力,在高濕度一側吸附水份后,通過高分子鏈上親水基團傳遞到低濕度一側解吸。因此,透濕實質上是一個“吸附一擴散―轉移―解吸”的過程。親水基團稱之為“化學階梯石”,在存在壓力差的情況下,水份由一側定向地向另一側轉移。這個過程也就是透濕過程。由于水性樹脂本身具有大量的親水基團,所以客觀上就具備了透濕功能。同時,由于水性樹脂中通常會帶有大量側位基團,故在成膜過程中,不論大分子是卷曲的還是伸展的 ,均可以留有大量的微孔,故為透氣性創造了條件。因此,從分子學觀點上講,只有水性樹脂形成的膜,才具備較高的透氣透濕性。因此,超纖合成革制造過程中,只有使用擁有這類特定功能的水性面層和粘合層樹脂,才能保持超纖基材的透氣透濕性,才能實現同真皮一樣的使用衛生性能。 

              3、只有對水性樹脂的全面改良和全面應用,才能提升超纖革的各種物理化學性能 

              全面提升超纖革的物化性能通常可以在以下三個方面衡量。一是皮膜的抗磨耐刮性;二是皮膜的低溫柔軟性即真皮一樣的觸感;三是耐化學品性,即耐酸堿和耐溶劑性。 

              從提升皮膜的抗磨耐刮性來講,這一物性的提升,主要靠高分子材料的本身物性來解決。因此,不論是油性樹脂還是水性樹脂,均能通過合理篩選高分子材料來提升皮膜的抗磨耐刮性。從皮膜的低溫柔軟度來講,通常水性樹脂具有更好的特性。因為,在水性樹脂的加工過程中,分子中一定會設計有大量的側位基團,這些側位基團的大量存在,使皮膜更富有彈性,更具有耐折耐磨性。特別是低溫柔軟性方面更為明顯。一般來說,用水性樹脂加工的皮膜,塑感輕,手感細膩,因此真皮感強烈。從耐化學品方面來講,由于水性樹脂通常是交聯結構的,在高分子材料合成過程中,通過多次交聯以及內外結構*聯的組合,使高分子材料實現了真正意義上的狀結構,成膜后不論是耐酸、耐堿以及耐溶劑都有很大的提高。而油性樹脂的交聯度通常是很難達到很高的要求的,因為它必然是油溶性的,故而油性樹脂的耐油性是不能和高度交聯的水性樹脂相提并論的。 

              水性樹脂的這些獨特性能,正是同超纖基材的優異性能實現完美組合的最佳拍檔。 

              四、應用的探索 

              盡管水性樹脂擁有許多特性可以同超纖進行最佳的性能互補,但在應用過程和組合過程中仍有許多要點和難點,需要研究解決。 

              1、 正確選擇樹脂 

              一般來說,應針對不同的制革工藝、合成革的使用物性要求來選擇樹脂。

              從工藝上來說,封低用的樹脂選擇一定要軟,不能有因封底后出現死板僵硬的感覺;粘結層樹脂應選擇結合牢度強,耐水解高的樹脂,這樣才能有效防止遇水脫膠或剝離強度不高的狀況發生;中層樹脂宜軟性好、彈性足;面頂層樹脂則按合成革的使用要求綜合各種因素進行考察選擇。頂層樹脂選擇不當,則合成革的風格特點將會完全改變。因此,選擇樹脂,重點是選擇頂層樹脂。 

              通常,鞋革需選擇水性高模量樹脂,需要水性樹脂具有耐磨、耐刮、耐折性能,如果是做淺色或白色革運動鞋時,應選擇高模量耐黃變水性樹脂。沙發革需選擇水性中模量樹脂,這類樹脂應具備抗磨耐刮性能以外,還要具備良好的耐臟抗污性,具有較好的手感特別是真皮一樣的觸感。服裝及軟包革則應選擇低模量的樹脂,這類樹脂,必須具有低溫柔軟性好,富有彈性,觸感類似于真皮,同時應具備可以進行干洗和水洗要求,即耐水和耐溶劑性能要求特別高。 

              2、 正確選擇工藝 

              超纖革加工一般是選擇合成革的純干法工藝,盡管工藝單一,但由于革面要求不同,革的使用性能不同,其加工工藝的選擇同樣十分重要, 

              根據革面紋路確定工藝。超纖基布含有一定的纖維松散在表面,這些纖維如果不進行一定的封底或填充處理,在超纖細花紋革尤其是超纖鏡面革上,會造成表面不平整、影響光亮度、影響視覺感。因此,如果生產細花紋或鏡面革時,通常要進行超纖基布的封底處理。同時,在干法生產工藝上,一般選擇二刀以上的上漿工藝,用增加涂膜的厚度來提高革面的視覺效果。深花紋的超纖革,上漿次數和上漿量以不露溝底為基本標準。 
           
              根據不同合成革的使用性能確定不同工藝。一般來說,鞋革需要的是較高強度的表面,因此,表面應保持較高的厚度,中層可以薄些,沙發革既要有較好的表面物性,又要有較好的觸感和彈性,故頂層和中層樹脂選擇相當的量。而服裝革和手袋革等,更注重的是彈性和手感,故應注意中層的上漿量加大,同時,粘貼層樹脂必須是低模量高用量。 

              3.應用實例參考 

              ①超纖服裝革 

              封底:unkpu-100,上漿量100g;表層:unkpu-230,上漿量80g;中層:unkpu- 150,上漿量120-150g;粘貼層:unkpu-350A,上漿量120g; 

              ②超纖沙發革 

              封底:unkpu-100,上漿量100g;表層:unkpu-5050,上漿量100-120g;中層:unkpu- 150  ,上漿量100-120g;粘貼層unkpu-350A,上漿量100-120g; 

              ③超纖鞋革 

              封底:unkpu-100,上漿量100g;表層:unkpu-600,上漿量120-150g;中層:unkpu- 150  ,上漿量80-100g;粘貼層:unkpu-380,上漿量100-120g; 

              本組推薦使用的水性樹脂是浙江優耐克水性樹脂科技有限公司生產的合成革用水性聚氨酯樹脂,該系列產品具有優良的耐水解性能,出色的耐磨抗刮性能,特別是耐化學品及耐污性能方面,具有國際領先水平。 

              五、未來的發展 

              任何產品及工藝技術的發展是不斷向前的,人們對物質生活質量的追求也是無止境的。因此,超纖革的水性化發展也是無限的.

              一是向水性高固化方向發展。水性高固樹脂代表著一類樹脂的發展方向,這不僅可以在固化過程中減少能耗,節約樹脂運輸成本,更主要的是高固產品性能優越,可以制作類似于汽車革、優質鞋革等高強度、高物性產品。因此,水性高固產品在未來的超纖合成革生產上,將會有很大的市場。 

              二是向水性發泡技術方向發展。柔軟度一般來自于低密度,水性發泡的研究方向是發泡體的低密度、高強度和穩定性的有效結合。沙發革、球革等產品需要較好的手感和彈性,水性發泡技術的成熟必將在超纖合成革領域上大有用武之地。 

              三是低模量抗粘型樹脂的進一步研發應用。軟而不粘是一對矛盾的兩方面,通常低模量樹脂軟度好,但同時會發粘。一但發粘手感較差,也就失去了軟的意義。作為未來超纖革發展的重大市場,超纖服裝革需要的表面手感就是軟、柔、滑富有彈性、類似真皮。應該說超纖服裝革的發展方向一定是更注重垂感、更注重輕薄透的功能。因此,超纖服裝革的表處理可能會如同真皮一樣的處理方式,即采用輕整飾技術,這樣就會對樹脂的柔軟物性要求更高。 

              四是功能型的水性樹脂將進一步開發。應該說水性樹脂具有同油性樹脂同樣的功能。目前,水性變色、水性瘋馬、水性龜裂等產品已陸續開始登場,隨著未來的發展,這些功能性水性樹脂必將被用在超纖產品上,使未來的超纖革領域產品更加豐富多彩,功能更加齊全多樣,性能更加體現人性化要求。 

              水性樹脂在超纖合成革上的應用盡管剛開始或者還處在研究階段,但其無與倫比的優越性決定著水性樹脂在超纖上的應用趨勢和發展速度是不容置疑的。相信隨著樹脂開發研究人員的進一步努力,在應用工程技術人員的積極配合下,水性樹脂和超細纖維二個方面的眾多優越性能將會快速地得到結合,并形成強大的優質產品結構群,以滿足人們向更高層次的物質生活的追求。隨著水性樹脂在超纖上研究的不斷深入和積極推進應用,我國超纖革生產技術大國的地位也會快速得到真正意義上的確立。 



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