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環(huán)保水性漆皮革的涂飾技術(shù)探索

2022-01-24 10:06韋永紅
西部皮革 2021年24期
關(guān)鍵詞:中涂水性漆丙烯酸

韋永紅

(1.福建省皮革綠色設(shè)計(jì)與制造重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 晉江 362271;2.興業(yè)皮革科技股份有限公司 國(guó)家企業(yè)技術(shù)中心,福建 晉江 362261)

前言

漆皮,又稱(chēng)“漆革”,是一種通過(guò)特殊的涂飾方法在坯革上形成高度光亮的、像鏡面一樣平整光滑的涂層的皮革,具有耐干、濕擦,耐磨耗,耐腐蝕,防水,防潮,不易變形,容易清潔打理等特點(diǎn)[1],一經(jīng)出現(xiàn)就以其鮮艷亮麗、光滑細(xì)膩的表面效果和堅(jiān)固實(shí)用的防護(hù)效果得到了時(shí)尚界的青睞,經(jīng)久不衰。漆皮的涂飾方法,能充分利用低等級(jí)皮源,有效遮蓋皮面?zhèn)麣?,明顯提高成品利用率,提升企業(yè)創(chuàng)利能力,這也是深受制革廠追捧的原因。然而,目前市面上的漆皮都是傳統(tǒng)工藝的油性漆皮,在生產(chǎn)制造過(guò)程中需要大量的溶劑做稀釋劑,清洗機(jī)器也需要溶劑,這些都會(huì)帶來(lái)大量的VOC 排放。更為嚴(yán)重的是,其終端消費(fèi)產(chǎn)品(漆皮鞋、漆皮包等)在使用過(guò)程中,漆皮內(nèi)殘留的溶劑還會(huì)緩慢釋放。顯然,這種漆皮制作工藝,不僅會(huì)污染環(huán)境,而且會(huì)危害操作人員和消費(fèi)者的健康[2]。

近些年來(lái),國(guó)家環(huán)保政策日趨嚴(yán)格,《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》對(duì)減量化排放也做出了明確規(guī)定,社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來(lái)越高,制革行業(yè)要與時(shí)俱進(jìn),研發(fā)對(duì)環(huán)境友好、少污染、零排放的新工藝新技術(shù)新產(chǎn)品,走可持續(xù)發(fā)展道路是行業(yè)發(fā)展的必然選擇[3-4]。

隨著水性聚氨酯理論基礎(chǔ)日臻完善,制備工藝不斷成熟,功能化改良合成技術(shù)的不斷進(jìn)步,逐步解決了之前水性聚氨酯耐水性能、耐干/濕擦性能、耐磨耗性能比較差,成膜不夠堅(jiān)硬的缺點(diǎn),現(xiàn)在制備出的水性聚氨酯漆光配合交聯(lián)劑已能達(dá)到油性聚氨酯漆光的理化性能,為水性漆皮的研制具備了先決條件[5-7]。

為行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展以及符合國(guó)家環(huán)保政策要求,降低VOC排放,保護(hù)生產(chǎn)操作人員和消費(fèi)者的健康,研究環(huán)保水性漆皮制造工藝具有必要性和前瞻性。

1 工藝流程設(shè)計(jì)

水性漆皮涂飾工藝設(shè)計(jì)思路:采用水性聚氨酯樹(shù)脂、聚丙烯酸酯樹(shù)脂、綜合樹(shù)脂混合物作底涂制備平滑細(xì)致、封閉良好的涂飾坯革,采用水性漆光配合交聯(lián)劑作頂涂,在高溫烘干狀態(tài)下頂涂漆光在涂飾坯革表面交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成高光、通透、堅(jiān)硬、像鏡面一樣平整光滑的漆光膜,從而制作出環(huán)保水性漆皮。

工藝流程設(shè)計(jì):坯革組批→第一次磨革→填充→真空干燥→補(bǔ)傷→第二次磨革→封背→底涂→烘干→熨平→中涂→烘干→頂層漆光→烘干→成品。

(1)坯革處理工序:包括坯革組批→第一次磨革→填充→真空干燥→補(bǔ)傷→第二次磨革。目的是制備革身平整、緊實(shí)、傷殘遮蓋良好、狀態(tài)基本一致的坯革。

(2)坯革涂飾工序:包括封背→底涂→烘干→熨平→中涂→烘干。目的是制備出平整、緊實(shí)、細(xì)致、傷殘遮蓋良好、顏色均勻、皮面封閉良好的涂飾坯革。

(3)頂層工序:包括頂層漆光→烘干→成品。目的是在制備好的涂飾坯革表面形成連續(xù)、高光、通透、堅(jiān)固、像鏡面一樣平整光滑的漆光膜,從而制作出環(huán)保水性漆皮。

2 試驗(yàn)材料、設(shè)備及檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 試驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)用到以下工業(yè)級(jí)材料:SCL-400(丙烯酸樹(shù)脂,朗盛);SB-150(丙烯酸樹(shù)脂,朗盛);SB-300(丙烯酸樹(shù)脂,朗盛);MOP-C(滲透劑,朗盛);WAX CL-C(蠟乳液,朗盛);Luster L(酪素,朗盛);Matt SN-C(消光填料,朗盛);X-tra Gloss(水性聚氨酯漆光,朗盛);XL-80(交聯(lián)劑,朗盛);Fluid H(流平劑,朗盛);RU-73-901(聚氨酯樹(shù)脂,斯塔爾精細(xì)化工);RC-78-555(綜合樹(shù)脂,斯塔爾精細(xì)化工);WF-5230(手感劑,斯塔爾精細(xì)化工);STOCCO 8184(補(bǔ)傷膏,邁吉化工);顏料膏(達(dá)威股份)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)用到以下設(shè)備:磨革機(jī)(如皋市同心皮革機(jī)械廠,GMGT1);真空干燥機(jī)(南通思瑞機(jī)器制造有限公司,斯普潤(rùn)WCZK-2500X4000);輥涂機(jī)(連港皮革機(jī)械有限公司,GTSG-40);噴漿機(jī)(江門(mén)市泰立皮革機(jī)械有限公司,TSP3);熨平機(jī)(連云港市朝陽(yáng)皮革機(jī)械廠,GYPG1800)。

2.3 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)涂層摩擦色牢度按QB/T 2537-2001《皮革 色牢度試驗(yàn) 往復(fù)式摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè);(2)涂層耐磨性能按QB/T 2726-2005《皮革 物理機(jī)械試驗(yàn) 耐磨性能的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè);(3)涂層耐折牢度按QB/T 2714-2005《皮革 物理機(jī)械試驗(yàn) 耐折牢度的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè);(4)涂層耐黃變按HG/T3689-2014《鞋類(lèi)耐黃變?cè)囼?yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。

3 試驗(yàn)過(guò)程

3.1 填充工藝試驗(yàn)

為改善坯革松面情況,同時(shí)提高粒面層強(qiáng)度,采用輥涂或刷涂的方法對(duì)粒面松弛的坯革進(jìn)行干填充。設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)填充工藝配方,如表1 所示。

表1 填充試驗(yàn)工藝配方

表1 中SCL-400 為小分子丙烯酸樹(shù)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(qiáng)粒面層與網(wǎng)狀層的連接,大幅度改善坯革松面褶痕[8]。經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn),綜合考查滲透性、填充效果、經(jīng)濟(jì)性,結(jié)果表明B 工藝的配比最優(yōu),填充量30-35g/sf 最佳。A 工藝滲透劑偏少,丙烯酸樹(shù)脂不能充分到達(dá)粒面層與網(wǎng)狀層交界處,不能有效改善松面程度,C 工藝滲透劑超量,會(huì)導(dǎo)致丙烯酸樹(shù)脂過(guò)多滲透入網(wǎng)狀層,引起皮身變板硬。

3.2 補(bǔ)傷工藝試驗(yàn)

為遮蓋坯革粒面?zhèn)麣?,提高成革利用率,采用手工點(diǎn)補(bǔ)和刮補(bǔ)的方法對(duì)粒面較差的坯革進(jìn)行補(bǔ)傷。設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)補(bǔ)傷工藝配方,如表2 所示。

表2 補(bǔ)傷試驗(yàn)工藝配方

表2 中STUCCO 8184 為聚丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂和無(wú)機(jī)填料復(fù)配形成的補(bǔ)傷膏,采用點(diǎn)補(bǔ)和刮補(bǔ)的方式用于修面革補(bǔ)傷,粘著力好,遮蓋性?xún)?yōu)異[9]。經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn),綜合考查粘著力、遮蓋性、易磨性,結(jié)果表明B 工藝的配比最優(yōu),刮補(bǔ)量2-3g/sf 最佳。A 工藝消光填料少,與皮面?zhèn)麣埐课徽持?qiáng),但磨革時(shí)容易粘砂紙出現(xiàn)線痕,C 工藝消光填料多,容易磨革,但與皮面?zhèn)麣埐课徽持θ?,補(bǔ)傷效果差。

3.3 封背工藝試驗(yàn)

皮背絨頭比較粗,生產(chǎn)過(guò)程中容易沾灰而污染皮面,所以需要用小分子樹(shù)脂封閉皮背絨頭。小分子丙烯酸樹(shù)脂和皮背絨頭(皮纖維)形成吸附結(jié)合,丙烯酸樹(shù)脂失水成膜具有防沾污性能,能有效防止生產(chǎn)過(guò)程中皮背絨頭沾灰而污染皮面。設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)封背工藝配方,如表3 所示。

表3 封背試驗(yàn)工藝配方

經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn),綜合考查封絨效果及封背前后皮性手感的變化,結(jié)果表明B 工藝的配比最優(yōu),噴涂量4-5g/sf 最佳,封絨效果好,對(duì)皮性手感沒(méi)有不良影響。A 工藝樹(shù)脂少,封絨效果差,C 工藝樹(shù)脂多,絨頭板結(jié),皮身會(huì)變硬。

3.4 底涂、中涂工藝試驗(yàn)

底涂、中涂的作用都是遮蓋傷殘、封閉皮面和著色均勻,所以制定為一個(gè)工藝。經(jīng)過(guò)對(duì)化工材料綜合性能的評(píng)價(jià),綜合樹(shù)脂選擇RC-78-555,聚氨酯樹(shù)脂選擇RU-73-901,丙烯酸樹(shù)脂選擇SB-300,消光填料選擇Matt SN-C 為主體材料進(jìn)行搭配組合,設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)底涂、中涂工藝配方,如表4 所示。

表4 底涂、中涂試驗(yàn)工藝配方

輥完底涂、中涂后,評(píng)價(jià)各工藝對(duì)皮面的封閉性及對(duì)傷殘的遮蓋效果,并檢測(cè)干/濕擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黃變物性,其結(jié)果如表5 所示。

表5 底涂、中涂半成品物性檢測(cè)報(bào)告

綜合考查,以C 工藝的配比為最佳,各物性指標(biāo)比較均衡,達(dá)到客戶對(duì)成品的物性要求。聚氨酯樹(shù)脂成膜柔韌,遮蓋力強(qiáng),耐磨性好,耐折牢度優(yōu)異;丙烯酸樹(shù)脂粘著力強(qiáng),耐水性好,色牢度優(yōu)異,耐沾污,抗紫外線[10-11],所以制定工藝要兼顧平衡,綜合考查各物性指標(biāo)。

3.5 頂層漆光工藝試驗(yàn)

在輥好底涂、中涂的涂飾坯革上輥涂頂層漆光,表面形成連續(xù)、高光、通透、堅(jiān)固、像鏡面一樣平整光滑的漆光膜。經(jīng)過(guò)對(duì)頂層聚氨酯漆光性能的評(píng)價(jià),選擇綜合性能最優(yōu)的X-tra Gloss 為頂層漆光,交聯(lián)程度對(duì)頂層漆光的物性具有決定性影響,為確定交聯(lián)劑的用量,設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)頂層漆光工藝配方,如表6 所示。

表6 頂層漆光試驗(yàn)工藝配方

輥完頂層漆光后,評(píng)價(jià)各工藝對(duì)皮面?zhèn)麣埖恼谏w效果及表面漆光層的透亮度,并檢測(cè)干/濕擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黃變物性,其結(jié)果如表7 所示。

表7 頂層漆光后物性檢測(cè)報(bào)告

綜合考查,以C 工藝的配比為最佳,各物性指標(biāo)優(yōu)秀,達(dá)到客戶對(duì)成品的物性要求。D、E 工藝有過(guò)度交聯(lián)的跡象,所以耐折牢度反而下降。

4 結(jié)果與討論

經(jīng)過(guò)對(duì)各工序進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究及工藝優(yōu)選,確立了環(huán)保水性漆皮的生產(chǎn)工藝如下:

工藝流程:坯革組批→第一次磨革(240-280 號(hào)砂紙1 次)→填充(輥填1 次,填充量30-35g/sf)→真空干燥(真空度0.2KPa,溫度60℃,時(shí)間2 分鐘)→補(bǔ)傷(手工刮涂,刮涂量2-3g/sf)→第二次磨革(600 號(hào)砂紙1 次)→封背(噴涂1 次,噴涂量4-5g/sf)→底涂(輥涂2 次,涂覆量8-10g/sf/次)→通過(guò)式烘道烘干(溫度90-100℃,線速5-6 米/分鐘)→熨平(100℃/20-30kgf)→中涂(輥涂2 次,涂覆量5-6g/sf/次)→通過(guò)式烘道烘干(溫度90-100℃,線速5-6 米/分鐘)→熨平(100℃/20-30kgf)→中涂(輥涂4 次,涂覆量5-6g/sf/次)→通過(guò)式烘道烘干(溫度90-100℃,線速5-6米/分鐘)→頂層漆光(輥涂2 次,涂覆量4-5g/sf/次)→通過(guò)式烘道烘干(溫度90-100℃,線速5-6 米/分鐘)→成品。

優(yōu)化后完整工藝配方如表8 所示。

表8 水性漆皮完整工藝配方

采用本試驗(yàn)工藝技術(shù)制作的水性漆皮成品性能檢測(cè)結(jié)果如表9所示。

表9 成品物性檢測(cè)報(bào)告

所以,應(yīng)用純水性工藝制作環(huán)保水性漆皮是可行的,在耐干/濕擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黃變物性方面完全達(dá)到油性漆皮的要求標(biāo)準(zhǔn)。目前油性漆光能做到的固含量更高(達(dá)到60-80%),成膜更厚實(shí),鏡面感更強(qiáng)些;而水性漆光的固含量只有30-40%,成膜顯單薄,鏡面感稍差,需要在底涂、中涂加強(qiáng)做得更細(xì)致。

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