聚氨酯牛巴革皮的技术开发与生产加工工艺

聚氨酯牛巴革一般采用柔软、吸湿性强的聚氨酯树脂及专用的无纺布或机织布制成。在湿法生产过程中，以单面涂敷方式使聚氨酯在无纺布或机织布网状结构中形成含有无数微孔的连续性弹性体，再将表面致密层磨去及后处理，使革表面具有一层分布均匀、触感丰满细腻的短绒毛，革产品具有天然皮革的优良特性，光泽柔和，质地柔软，富有弹性，且具有良好的透湿性。  

      这种产品被用作生产高档运动鞋、旅游鞋、时装鞋的面料及墙壁、门窗、沙发、汽车、航空等包覆材料，在国际市场上受到日益广泛的欢迎。国内目前能够生产此产品的厂家少，产量低。市场上产品主要来自我国台湾省以及日本、韩国等国。 现把近年来安徽红方集团公司在牛巴革产品方面技术开发及生产加工经验写出来和大家探讨。   

      生产工艺   

      通过对进口牛巴革产品的分析发现，这类产品表面均匀，防水，透气性好，手感接近天然真皮，皮膜截面具竖直状微孔。与普通PU革产品相比，牛巴革对原材料选择的难度较大，工艺条件较为复杂，对设备要求比较高。在大量收集国内外生产技术及多次试验基础上，本工作选择了较为合理的牛巴革工艺流程。   

      基 布→预处理→涂敷PU工作浆→凝 固→ 水 洗→干 燥→磨 毛→印花、压纹后整理→检验成卷   

      生产开发牛巴革必须注意以下几个实质性问题：  

      （1）优选专用牛巴革基布；  

      （2）优选专用牛巴革树脂、确定工艺配方及操作工艺、研究成膜后微孔形状、大小、均匀程度等；  

      （3）掌握好磨毛参数及后整理技术。   

      原料的选择  

      聚氨酯树脂   

      生产湿法PU革的PU树脂的种类繁多，但成膜过程中产生的微孔结构，只有两种，即指形结构和海绵结构。指形结构较海绵结构的透湿性要强得多。PU树脂在凝固成膜过程中，受多种因素相互交叉影响，如果能有效地控制PU膜结构的微孔类型、孔径、孔壁和开孔率等结构参数，可使湿法PU膜具有较好的透湿性能。  

    因此PU树脂的选择显得尤为重要。目前生产牛巴革的树脂大多依靠进口，而且模量不同的树脂，做出的产品手感不同，风格各异。一般来说，PU树脂的100%模量（即拉伸伸长率100%时的拉伸强度）低，则生产的PU革产品柔软，拉伸强度和撕裂强度小，伸长率高；反之，PU的100%树脂模量高，生产的PU革产品质硬，其拉伸强度和撕裂强度大，伸长率低。与普通PU树脂相比，牛巴革专用树脂做出的产品柔软，不粘连。在树脂的凝固过程中，易于把皮膜的微孔结构调节为指型结构，使革的透气性好，易磨毛，皮感较强。  

    这两种树脂的固含量均为30%，粘度（25℃）均为120 Pa·s。W-8040一般用于生产0.8mm人造革牛巴革，W-8090用于生产1.4mm厚的合成革牛巴革。W-8040制成的PU革更柔软。   

      基布   

      基布性能的好坏直接决定着最终产品的质量和档次，基布的纤维种类及质量、基布的织造方式和织物结构都和PU革产品的设计和生产紧密相关。 牛巴革专用无纺布或专用机织布要求与天然皮革结构中束状胶原纤维相似的性能。生产牛巴革产品对基布的要求非常严格，人造革牛巴革一般采用机织布或针织布，要求基布表面平整且绒毛致密均匀。一般以棉、涤为原料生产的。合成革牛巴革一般采用无纺布，要求基布表面平整，经、纬向张力均匀，一般是涤纶及棉纶纤维以一定的配比制成。通常选用0.5mm厚专用机织布或针织布做0.8mm人造革牛巴革，选用0.8mm厚的专用无纺布做1.4mm合成革牛巴革。  
   
      助剂   

      快速渗透剂（快T）属于阴离子表面活性剂，其作用是能促进水向PU层浸入，增强其渗透力，同时也使N,N-二甲基甲酰胺（DMF）扩散速度加快，从而使皮膜微孔增大，结构疏松，透气、透湿性增强，富有弹性，厚度保持率高，"成肌性"好。但若用量过多，容易造成革面反卷、平滑性下降、厚实感不足、拉伸强度及伸长率下降等不足。  

      实践证明：生产人造革牛巴革时工作浆配方中快T的质量分数控制在1.5%为宜，生产合成革牛巴革时快T的质量分数控制在2.5%为宜。   

    匀孔剂S-80属于非离子表面活性剂，其HLB值3.5~4.5，属于疏水性强的表面活性剂。S-80加入PU工作浆中，在溶剂DMF分子的作用下，乳化分散成近乎分子状态，包围在聚氨酯分子链周围，能抑制水侵入PU层和PU层中的DMF扩散速度，延长PU层的凝固时间，使产品结构紧密，平滑性好，机械性能增加。但S-80加入量过大，会有部分扩散到凝固液中，造成DMF回收的负担。实践证明：人造革牛巴革工作浆中S-80加入量以3%为宜，合成革牛巴革工作浆中S-80加入量以2%为宜。为了使革表面、内部结构更理想，生产过程中还加少许的流平剂、消泡剂等助剂。   

      工艺条件及参数的确定   

      工作浆粘度及PU树脂含量 工作浆粘度影响DMF与水的扩散速度。工作浆粘度低时，则水与DMF的扩散速度加快，PU皮层的微孔结构变大，疏松，透气透湿性增加，富有弹性；但过低，涂层不易控制。实践证明，人造革牛巴革工作浆粘度（25℃）控制在7000~7500mPa·s为宜；而合成革牛巴革工作浆粘度控制在2500~3000 mPa·s为宜。 工作浆树脂含量的高低也影响DMF在水中的扩散速度。工作浆树脂含量低时，DMF含量相对就高，涂敷后进放凝固槽时，工作浆中DMF被水置换的空间增加，因此皮膜微孔变大，结构疏松，透气透湿性增强，富有弹性。但若树脂用量过低，则革产品没有皮感。实践证明，人造革牛巴革工作浆中树脂质量分数控制在16%~18%为宜，而合成革牛巴革树脂质量分数控制在12%~14%为宜。   

      PU膜涂层 PU膜的密度是影响透湿能力因素之一，在相同的膜结构下，PU膜密度越小，透湿能力越好。牛巴革既要提高透湿能力，又要兼顾手感。PU膜的厚度及微孔结构相同、但密度不同的半成品革的透湿率数据。 PU膜密度小的样品透湿率较大。 PU膜存度也是影响产品吸湿能力的因素之一。PU膜结构、密度相同，但厚度不同的半成品的吸湿能力数据。PU膜厚度稍有增加，其吸湿变化明显，成品手感较好。生产过程中，要根据不同产品的质量要求，合理调节涂辊刮刀刀距及PU树脂含量，制得不同风格的产品。   

      预浸浆及预凝固 生产合成革牛巴革时，由于无纺布较厚，先将无纺布进行PU含浸处理，再进行表面涂敷，产品外观更接近真皮。但这里的PU含浸处理与普通产品含浸处理有本质的区别，一般控制PU树脂质量分数5%~6%，且轧辊压力在0.3~0.4 MPa为宜。预凝固槽DMF农度过低及挤压辊压力过小，会导致预凝产品带水量过大，从而导致涂敷层脱层、剥离强度下降，后工序磨毛时会失败。若顶凝固槽DMF浓度过高，预浸PU树脂会溶解在预凝槽内，达不到预浸浆及预凝固效果。实践证明：生产合成革牛巴革时，预凝固槽DMF浓度控制在45%~50%，轧辊压力控制在0.6~0.7 MPa为宜；而人造革牛巴革预凝固槽DMF质量分数控制在20%~25%，轧辊压力控制在0.5~0.6 MPa为宜。这样，PU成膜时，手感适中，弹性好，具有良好的内部微孔结构，赋予产品良好的透湿、透气性能。  

      凝固工序 在凝固过程中，凝固槽中DMF浓度越高，则PU工作浆中的DMF向水中扩散速度越慢，PU皮膜结构紧密，微孔孔径变小，产品密度增大，透气性减小。经验证明，生产人造革牛巴革时，凝固槽中DMF质量分数控制在20%~25%为宜；而生产合成革牛巴革时，凝固槽中DMF质量分数控制在15%~20%为宜。 凝固槽中水的温度对PU工作浆中的DMF扩散起一定作用。水湿高，则DMF与水的扩散速度快，皮膜易形成，微孔孔径变大，产品结构疏松，透气性增加。实践证明：生产人造革牛巴革时水温控制在20~25℃为宜，而生产合成革牛巴革时水温控制在35~40℃为宜。 湿法聚氨酯革加工的凝固时间，随所使用的聚氨酯树脂的特性、工作浆中树脂的浓度、表面活性剂的种类及数量的不同而改变，生产中可根据现有凝固槽长度、加工速度来确定加工时间，以PU树脂完全凝固为前提。   

      水洗槽温度及干燥温度 出凝固槽的半成品皮膜泡孔中仍含有一定量的DMF，必须彻底除去，否则，干燥时对皮膜微孔产生溶解，影响成品的质量。一般采用不同的温度，不同轧辊剂压，使皮膜中残存的DMF尽可能少，且不破坏微孔结构，水洗槽水温控制在40~60℃。 出水洗槽PU半成品进入烘箱干燥除水，由于牛巴革PU树脂的100%模量低，熔融温度低，为了不破坏PU皮膜及内部微孔结构，烘箱的温度一般控制在100~140℃。若温度过高，会引起多孔层皮膜热收缩，影响手感。 经干燥，制得的半成品表面光滑平整，无气孔，丰厚柔软，皮感强。   

      半成品后处理   

      磨毛加工 磨毛效果是做好牛巴革的关键。磨毛在专用的磨毛机上进行。半成品在一定张力下，以一定的速度通过运行的砂带，经接触磨擦后，使半成品表面致密层的部分聚氨酯磨削掉，制成表面有一层短绒毛、手感丰满的牛巴革产品。对磨毛设备、磨毛操作技术要求较高。特别是磨毛机前后张力调整是控制磨削程度的关键，同时吸尘部位的风量、风门对门幅上磨削均匀性也很重要。对半成品磨削加工时与砂带接触时的张力，通过调节卷取张力来实现。

      印花加工 根据客户的不同要求，将磨毛后的牛巴革成品通过印花机进行表面印刷。印花除使牛巴革表面改色、改变光泽等作用外，还用于改变牛巴革表面的触感，如油蜡感、粉蜡感、纱绒感、滑爽感等。另外，还有功能型整理工艺技术，以提高革的表面光稳定性、阻燃性、防水性、防霉性等，使革表面触感更象真皮。  

      压纹加工 可将磨毛后的牛巴革成品在专用压纹机上，通过压纹辊进行压纹加工。   

      通过对聚氨酯树脂、基布及工艺条件的优选，本工作制得的湿法半成品表面光泽平整，无气孔，色泽均匀，手感柔软。  

      通过合适的磨毛技术及后整理，牛巴革产品具有一定的立绒效果，透湿透气性能好，皮感较强。

牛吧革也叫磨砂革。2002年-2007年，市场非常火，饱和用磨砂树脂每年在3万吨以上，最高时期超过4万吨。现在做磨砂革最大的合成革厂在福建晋江。生产磨砂树脂最大的树脂厂是福建新德福，光这个品种每个月平均产量在1200吨以上。国内磨砂树脂生产产量较大树脂厂还有青岛新宇田、上海汇德等。
    此外用磨砂树脂较大的合成革厂有温州波司登、成元、丽水方圆、闽锋等，每个厂用量都在250-400之间。
    目前国内磨砂革产量趋于稳定，年用磨砂树脂量在3万吨左右。

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工艺还是比较复杂。看来做啥都不简单啊！

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