人工皮革制造中的碱减量法

 在制造超细人工皮革中所使用的纤维主要是海岛型复合纤维。因为超细纤维不能进行梳理和加工,故以复合的形式被制成革基布后,把海溶解或分解除去,留下来的岛以超细方式存在于基体中,赋予超细人工皮革优美特性。

海岛复合纤维中用碱溶液把水溶性的海除去的碱减量法,随着人们对环保意识的加强和各国政府对环保执行力度的加深,越来越被各制革企业所采纳并应用。人工皮革于1963年由美国杜邦研制成功并投入生产,但在1971年宣布就从中退出,其原因之*是考虑到溶剂型聚氨酯对环保的影响前途甚忧。在人工皮革制造的四十多年过程中,一方面采用易爆、易燃、有毒的有机溶剂除去海岛复合纤维中的海成份,以及使用开放式的溶剂型聚氨酯;另方面也研制采用水熔性树脂(系指可用碱水溶液、酸水溶液、及沸水等除去的树脂)作海岛复合纤维的海以及采用水溶性聚氨酯等称作绿色环保的新的工艺和新产品不断进入企业市场。因此可以预计不久的将来,使用有机溶剂的生产工艺必将会受到严格限制。

1海岛复合纤维中海的选择及作用

海岛复合纤维是由岛聚合物和海聚合物通过纺丝而制得的复合纤维。岛聚合物是构成人工皮革的基质;对人工皮革的机械物性和皮质感起到极其重要作用。它可以是聚酰胺、聚酯、聚丙烯睛、聚乙烯、聚丙烯等的聚合物。但从聚合物的物性,人工皮革的要求以及染色性等方面来看,主要选择聚酰胺、聚酯这二类型的聚合物。因为聚酰胺的低温屈曲性能特别好,扬氏模量小较为柔软,故在鞋革上都采用聚酰胺纤维。但聚酰胺纤维耐紫外线较差,易起毛气球、钩丝、也因扬氏模量小致使成网质量差以及当海溶出时在湿态下能保持的强力来说不如聚酯纤维,故在服装革、汽车用革、装饰革等方面大都用聚酯纤维。海聚合物虽然是复合纤维中的一个组成成份,但在形成革基布后,*终要把海聚合物从复合纤维中除去,使岛纤维超细化,同时赋予岛与岛之间具有一定空隙,使岛纤维有可移动余地,岛纤维超细化和可动性致使人工皮革柔软化的关键所在。目前海聚合物的选择的不同就决定了不同的工艺路线。选择聚苯乙烯、低密度线型聚乙烯等聚烯烃为海的则在把海溶解除去中采用有机甲苯溶剂的萃取法;而采用水溶性聚合物则用碱减量法(因为水溶性聚合物包含可采用酸水溶液、碱水溶液或沸水溶液等进行处理,其涵义非常广泛,而本文所涉及的水溶性聚合物仅指采用碱溶液或热碱溶液将其分解或溶解从复合纤维中除去)。在海的聚合物中可采取用5-磺酸钠、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、双酚A化合物、间苯二酸、己二酸、等共聚的共聚酯。特别是具有磺酸基的共聚酯较好。其中,采用一定比例的5-磺酸钠共聚的聚对苯二甲酸乙二酯的共聚体特别好,除此之外,还可以添加另一种或多种成分的多成分共聚体。磺酸基在共聚酯中的比例,对共聚酯聚合物的易溶性有极大的影响,它的易溶性是随磺酸基的比例而增加的。一般希望组成的共聚酯聚合物的易熔性越快越好,但在海岛复合纤维中,海的易熔性必须要与纺丝性相结合来考虑,也就是说,必须要在纺丝顺利条件下再来考虑海的易溶性。在这里说的碱水溶液是指含碱性化合物的水溶液。它可以是氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属氧化合物。也可以是氢氧化钙、氢氧化镁等的碱土类金属氢氧化合物。但从价格及处理上,都采用氢氧化钠水溶液来分解或溶解海岛复合纤维及含有与磺酸基等共聚的共聚酯聚合物。

2制革中用的碱减量法

在人工皮革制造工艺中,由水溶性树脂组成的海岛复合纤维,经开松、梳理、成网、针刺制成一定克重的革基布,然后赋予一定量的聚氨酯浆料,在按需赋予一定量的增粘剂PVA[聚乙二醇],烘干后进行碱减量处理。目前大致有二种方法。

2.1高温蒸煮法

革基布经碱水溶液浸轧后用高温蒸煮的高温蒸煮碱减量法,其流程如下:



在有一定温度、一定浓度的碱溶液中,反复浸轧革基布(系指已浸刮聚氨酯浆料)。在进入高温蒸煮室前,革基布必须含有一定浓度和一定量的碱液,达到碱液与革基布中海岛复合纤维充分作用,促使海聚合物的分介和溶介。碱液的浓度是随碱液的种类,构成革基布的极细纤维(岛纤维)的纤度、所用共聚酯树脂的种类、处理温度、处理时间等而异。一般来说,溶介速度是随浓度加大而加快,但必须注意浓度过高会造成渗透困难,溶介反而降慢。高温蒸煮除有高温蒸汽补给外还设有微波管加热,促使碱液与海聚合物加速反应,使其迅速分介和流介。蒸煮后经多道高压温水冲洗,除去被分介或流介的构成海的高聚物。这些残留物如不冲洗干净,会对革基布的染色带来染色疵点。洗净后还须用酸中和,再水洗后干燥。

碱减量的工艺完善与否,对人工皮革的物性和手感影响甚大。右边的扫描电镜照片就可以明显看出。

主用涤/涤定岛海岛复合纤维,制造工艺条件完全相同的人工皮革。(A)碱减量工艺完善,纤维间接点少,岛纤维充分打开,手感柔软,皮质感强;(B)碱减量工艺不良,纤维接点多,束纤维多,人工皮革手感粗硬,皮质感差。由于高温蒸煮法被大多数制革企业所采用。

图1 超细涤纶人工皮革电镜扫描图片



2.2浸渍法

浸渍法是采用热碱液较长时间浸渍之后经多道冲洗,酸中和,冲洗,干燥等工序来实现碱减量。此种方法,是在革基布浸渍碱液之前先用增粘剂轧压革基布,致使增粘剂液趋向革基布中间,在热碱液浸渍时,革基布的表里二表面受碱液作用,海聚合物分介和溶介,并缓慢向中间扩散。由于中间增粘剂较多,中间的海岛复合纤维中的海聚合物分介和溶介较少,束状纤维较多。*终人工皮革,因表面海聚合物溶介,岛超细纤维使人工皮革手感良好,中间海少溶使人工皮革具有一定的强力。这种碱减量法对需要一定强力的厚型鞋革较为合适。

2.3碱减量机

碱减量机是实现和完成碱减量工艺所必备的机械。通常有连续式碱减量机和间隙式碱减量机之分。

连续式碱减量机是革基布连续不间断进行减量处理。在该机上设有自动补液装置,供汽加热装置,供水装置,增压装置以及张力控制和调节装置等。自动补液装置能按需自动地补给一定浓度的碱液,合适地充分地促使

碱溶液与构成基布中海岛纤维的海完全反应,使海分解和溶解。张力控制和调节装置设在高温蒸煮室一旁。当革基布经一定浓度的碱液浸轧后,进入高温蒸煮室,加速了碱液与水溶性海的反应,使革基布的结构发生了变化,此时会产生张力增大,导致革基布意外伸长,革基布的物性和克重有所变化。为了减少或避免革基布的意外伸长,此时,必须要调整并控制张力。为了合理用水,节约用水该机还附有一套水处理设备。清水(经水处理后的循环水)从机尾逐道被使用,*后用作从高温蒸煮室出来的人工皮革进行冲洗用水。经冲洗的污水,从冲洗槽中央流出,进入水处理系统。处理后的循环水流向机尾作清水使用,而沉淀的被分介或溶介的水溶性的海被回收,再作它用。有利环保。连续式碱减量机适用于大生产,革的品质稳定有保障,被较多企业所采用。
    间隙式碱减量机一般采用漂练机或液流染色机来进行碱减量处理。一定量的革基布进行分批碱减量处理。由于分批处理会造成批内与批外的减量不匀,革品质很难稳定,同时被分介或溶介的海能被再次占粘在人工皮革上,对染色造成疵点。只适用于小量生产,革品质的稳定性差。




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