王霏霏，馮國(guó)飛

（山東同大海島新材料股份有限公司，山東昌邑261300）

超細(xì)纖維合成革簡(jiǎn)稱超纖革，與真皮具有相似的結(jié)構(gòu)，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(huì)有一定有機(jī)溶劑的殘留，對(duì)環(huán)境和人的身心產(chǎn)生影響。因此，水性、無(wú)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(xì)纖維合成革生產(chǎn)的技術(shù)水平大幅提升，可避免有機(jī)溶劑的殘留，減少對(duì)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(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，在生態(tài)保護(hù)方面起到積極作用[1]。

無(wú)溶劑貼面是使用水性面料、無(wú)溶劑底料。無(wú)溶劑的基本原理是采用預(yù)聚體混合涂布后在線快速反應(yīng)成型。A 料中的羥基與B 料的異氰酸根按設(shè)定比例混合，涂布到離型紙后調(diào)整貼合狀態(tài)與基布混合，后進(jìn)入烘箱，低分子預(yù)聚體逐步反應(yīng)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(wú)溶劑技術(shù)在超纖革中的應(yīng)用，探討了不同性質(zhì)水性面料與無(wú)溶劑搭配使用的性能指標(biāo)，確定了最佳的水性面料類型；分析了無(wú)溶劑技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)以及操作要求；最后探討了產(chǎn)品的物理性能、微觀結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)指標(biāo)，確定了無(wú)溶劑技術(shù)在超纖革貼面中的應(yīng)用工藝。

1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

超細(xì)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(tái)州宏得利樹脂有限公司)；無(wú)溶劑4060A、4060B，WRJ307，WRJ312（工業(yè)品，旭川化學(xué)有限公司）。

1.2 試驗(yàn)儀器

電子天平（FA2004，上海舜宇恒平有限公司）；自動(dòng)黏度測(cè)定儀（NCY-2，上海思爾達(dá)有限公司）；GT-AI-3000 U60 系統(tǒng)拉力機(jī)（上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司）；皮革軟度測(cè)試儀（GT-303，上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司）；飛納臺(tái)式掃描電鏡（PH967，上海交納科學(xué)儀器有限公司）；干法生產(chǎn)線（常州機(jī)械設(shè)備有限公司)；無(wú)溶劑設(shè)備（浙江飛龍聚氨酯設(shè)備有限公司）。

2 工藝參數(shù)及技術(shù)措施

2.1 原材料的選擇

無(wú)溶劑技術(shù)在超纖革中的應(yīng)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(wú)有機(jī)溶劑使用，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保干法貼面。水性面料的選擇需要考慮無(wú)溶劑產(chǎn)品的熟化效果以及二者的結(jié)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(zhì)的水性面料分別搭配無(wú)溶劑原料4060 進(jìn)行貼面實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)比物性指標(biāo)、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(diǎn)：

（1）助劑在調(diào)配過程中，邊攪拌邊加入，攪拌轉(zhuǎn)速由慢到快，避免快速攪拌過程中進(jìn)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(dòng)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(yīng)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(huì)導(dǎo)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(duì)產(chǎn)品的物性指標(biāo)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(wú)溶劑原料的選擇及工藝

無(wú)溶劑聚氨酯原料有發(fā)泡型和不發(fā)泡兩種，都是AB 料進(jìn)行混合，迅速反應(yīng)生成全新聚合物。根據(jù)產(chǎn)品的要求選擇無(wú)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(biāo)，選擇不發(fā)泡型。無(wú)溶劑原料在選擇方面還需考慮配套設(shè)備，選擇合適的頻率、漿料的黏度以及機(jī)頭的吐出量等。

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

2.2 無(wú)溶劑生產(chǎn)參數(shù)

2.2.1 無(wú)溶劑產(chǎn)品的生產(chǎn)流程

無(wú)溶劑貼面一般采用兩刀或者三刀工藝進(jìn)行，水性面料搭配無(wú)溶劑底料使用，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)選擇合適的貼面工藝。無(wú)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(wú)溶劑設(shè)備，無(wú)溶劑設(shè)備一般安裝在第三個(gè)涂臺(tái)。圖1 是無(wú)溶劑貼面的生產(chǎn)流程圖。

圖1 無(wú)溶劑貼面流程圖

無(wú)溶劑技術(shù)受其本身性質(zhì)的影響，主要的難度集中在操作要求和工藝設(shè)置方面，操作要求是對(duì)各項(xiàng)步驟有嚴(yán)格的控制，有序進(jìn)行。工藝設(shè)置要求進(jìn)行大機(jī)生產(chǎn)前進(jìn)行各種驗(yàn)證，生產(chǎn)過程各項(xiàng)參數(shù)隨時(shí)監(jiān)控，立即調(diào)整。以下是無(wú)溶劑技術(shù)的控制要點(diǎn)：

（1）漿料調(diào)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(diào)整料溫達(dá)到工藝要求，進(jìn)行吐出量測(cè)試，循環(huán)20 min 以上流量數(shù)值穩(wěn)定無(wú)明顯變化即可。

（2）杯泡實(shí)驗(yàn)：調(diào)試完成后，取一杯料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定起發(fā)時(shí)間、反應(yīng)可操作時(shí)間以及固化時(shí)間是否達(dá)到技術(shù)要求，合格后可進(jìn)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(wú)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(wú)溶劑設(shè)備的操作要求，能夠熟練掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，針對(duì)生產(chǎn)過程中的細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 無(wú)溶劑貼合工藝條件

無(wú)溶劑貼面作為反應(yīng)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(wú)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(wú)溶劑貼合過程需要嚴(yán)格控制貼合狀態(tài)，把控貼合時(shí)機(jī)，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(diào)節(jié)合適的車速，確保產(chǎn)品達(dá)到要求。

2.3 性能測(cè)試

2.3.1 力學(xué)性能測(cè)試

超纖革一般進(jìn)行物性指標(biāo)檢測(cè)包含斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度以及剝離強(qiáng)度等。使用GT-AI-3000 U60 系統(tǒng)拉力機(jī)（上海高鐵檢測(cè)儀器有限公司），按照QB/T2888-2007《聚氨酯束狀超細(xì)纖維合成革》測(cè)試。

2.3.2 其他指標(biāo)檢測(cè)方法

軟度的測(cè)試方法參照標(biāo)準(zhǔn)QB/T4870-2015《皮革軟度測(cè)試儀》進(jìn)行測(cè)試。

皮革中DMFA 的殘留一般選擇第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)使用超聲波萃取法EPA3550C.2007EPA5207D

氣味性檢測(cè)按照標(biāo)準(zhǔn)QB/T2725-2005《皮革氣味性測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試和評(píng)定。

2.3.3 微觀結(jié)構(gòu)觀察

采用飛納電鏡(Phenom Pure PH967)進(jìn)行樣品微觀結(jié)構(gòu)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(jié)果與討論

3.1 搭配不同性質(zhì)水性面料物性指標(biāo)

三種不同性質(zhì)的水性面料均可與無(wú)溶劑底料搭配使用，表4 是搭配不同性質(zhì)水性面料的物性指標(biāo)。

從表4 可以看出聚碳性質(zhì)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(zhì)面料結(jié)合性能最好，因此搭配無(wú)溶劑的水性面料選擇聚碳性質(zhì)效果最佳。

3.2 無(wú)溶劑貼面產(chǎn)品物性指標(biāo)

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

從表5 數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)溶劑貼面剝離強(qiáng)度較常規(guī)貼面略低，斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂強(qiáng)度以及撕裂強(qiáng)度三者無(wú)明顯差異，各項(xiàng)指標(biāo)相差在10 N 左右，物性指標(biāo)均在合格產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.3 其他指標(biāo)

超纖革產(chǎn)品檢測(cè)指標(biāo)除去物性指標(biāo)，不同的產(chǎn)品還有不同的檢測(cè)要求，表6 主要從產(chǎn)品的軟度、氣味性以及有機(jī)溶劑殘留量等方面進(jìn)行對(duì)比。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)溶劑貼面產(chǎn)品和常規(guī)貼面產(chǎn)品軟度相差不大，無(wú)溶劑數(shù)值略低，從手感方面無(wú)明顯差異；有機(jī)溶劑DMFA 殘留量常規(guī)貼面產(chǎn)品是無(wú)溶劑貼面產(chǎn)品的8 倍；氣味性無(wú)溶劑貼面產(chǎn)品較好?？傊?，無(wú)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(jié)構(gòu)

圖2 和3 為無(wú)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(wú)溶劑貼面有較厚的涂層。無(wú)溶劑工藝可以改善基布折紋效果，彌補(bǔ)基布的缺陷。

表4 不同性質(zhì)面料的物性指標(biāo)

表5 物理性能指標(biāo)對(duì)比

表6 其他指標(biāo)對(duì)比

圖2 無(wú)溶劑技術(shù)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(wú)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(wú)溶劑厚度增長(zhǎng)為常規(guī)貼面產(chǎn)品的2 倍。因此無(wú)溶劑技術(shù)貼面可以改善超纖革產(chǎn)品折紋，彌補(bǔ)基布缺陷。

4 結(jié) 論

本文主要論述了無(wú)溶劑貼面在超纖革中的應(yīng)用，確定了最佳的水性面料-聚碳性質(zhì)，無(wú)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(diǎn)，系統(tǒng)地論述了無(wú)溶劑技術(shù)在貼面生產(chǎn)中的應(yīng)用。最后探討了成品的物理性能、微觀結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到超纖革貼面產(chǎn)品的要求。無(wú)溶劑技術(shù)可以在超纖革行業(yè)中進(jìn)行推廣，在綠色清潔化生產(chǎn)方面有重要的推動(dòng)作用，為整個(gè)行業(yè)推進(jìn)綠色化進(jìn)程，帶來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇。