CN104695236A

CN104695236A - 一种水性聚氨酯合成革的生产方法

Info

Publication number: CN104695236A
Application number: CN201510152231.9A
Authority: CN
Inventors: 王艳艳; 张哲�; 徐帅; 曲言礼; 郑玉
Original assignee: Huada Chemical Group Co Ltd
Current assignee: Huada Chemical Group Co Ltd
Priority date: 2015-04-01
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2035-04-01
Also published as: CN104695236B

Abstract

本发明涉及一种环保水性聚氨酯合成革的制造方法，其设计工艺流程为：准备基布→基布调湿整理→水性浆料的涂布→释酸固化成型→水洗→烘干定型。本发明的优点是无任何溶剂的添加，从源头上彻底消除了有机污染，排解了安全隐患，改善了劳动者就业环境，真正做到绿色环保清洁生产；而且产品从外观结构、手感及物性上也接近或优于溶剂型产品的性能，是溶剂型产品的最佳替代品，也是未来合成革领域发展的主流产品。

Description

一种水性聚氨酯合成革的生产方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯合成技术，尤其涉及一种环保的水性聚氨酯合成革制备方法，属于化学合成领域。

背景技术

在当前国家要求节能减排的大环境下，开发取代溶剂型聚氨酯的产品已是大势所趋。而水性聚氨酯以水为分散介质，无毒无害，且整个水性制革生产过程中不添加任何有机溶剂，不会对环境造成负担，是溶剂型聚氨酯的理想替代材料，也是实现制革行业生态健康可持续发展的需要。

目前水性聚氨酯合成革多采用水性机械发泡方式进行制造，而超细纤维合成革仍以溶剂型干、湿法为主，运用水性机械发泡方式进行聚氨酯合成革的制造，配料及工艺步骤稍显繁琐，耗时也较长，且机械打泡容易产生泡孔不均匀的现象，大机产品更难做到发泡效果的调控及产品品质的控制；而采用溶剂型干法、湿法制造合成革会因有机溶剂的使用造成大量污染，虽然已有有机溶剂回收装置，但部分有机溶剂还是没有办法回收，会给作业人员及环境带来严重的危害。

因此，开发清洁简易的生产工艺，生产环境友好型的聚氨酯合成革是行业发展进步的一个必然趋势。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种环保、节约成本、工艺稳定性高且可操作性强的水性聚氨酯合成革的制造方法，通过该方法制得的产品，不但具有类似溶剂型湿法涂层的结构与特性，而且从性能上也更接近甚至更优于溶剂型。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种水性聚氨酯合成革的生产方法，包括以下步骤：

1)基布调湿整理：将基布含浸在基布处理液中，通过轧辊间隙及压力控制基布含浸后的带液率为50～100％；所述基布处理液的组成为：有机酸0.05～0.1重量份，有机硅基布处理剂0.5～3重量份，水100重量份；

2)水性浆料的涂布：采用刮涂法将水性聚氨酯浆料涂覆于前一步骤经过调湿整理的基布表面，水性聚氨酯浆料的涂布量为200～1000g/m²；所述水性聚氨酯浆料的原料组成及重量份为：水性聚氨酯树脂：100份，去离子水：0～50份，流平剂：0.2～1份，消泡剂：0.1～0.5份，增稠剂：0.2～3份，着色剂：0～10份，释酸剂：0.1～2份，填料：0～10份；

3)释酸固化成型：将前一步骤涂覆了水性聚氨酯浆料的基布置于红外加热箱或汽蒸箱内，采用红外线或高温水蒸汽对基布进行加热处理；

4)后处理：将前一步骤固化成型后的聚氨酯合成革中间品经水洗、烘干定型，获得水性聚氨酯合成革。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1)基布处理液中所述有机酸选自甲酸，醋酸，草酸，及磷酸中的任意一种。

基布浸渍在加入有机酸的调湿整理液中后，有机酸会部分电离产生H⁺阳离子，聚集在基布表面形成一层保护膜，有效的阻止了阴离子水性涂层大量渗透造成的贝斯产品手感僵硬的弊端。

进一步，步骤1)基布处理液中所述有机硅基布处理剂为氨基改性有机硅柔软剂，及聚醚改性有机硅柔软剂中的一种或两种的混合。

此类柔软剂可使织物滑爽、透气、丰满，具有超级柔软手感，还有良好的防缩性、耐洗性，再者经过有机硅柔软剂进行基布调湿整理还可以改善织物的抗油污、抗静电和亲水性能。

更进一步，步骤1)基布处理液中所述有机硅基布处理剂选自OFS-6040、Z-6121、OP-8800以及JC-RR中的一种或多种的混合。

基布调湿整理方法：将所用基布含浸在基布调湿整理液中，并通过调整轧辊间隙及压力控制基布带液率，使基布含浸后的带液率为50～100％。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述水性聚氨酯树脂为阴离子脂肪族聚酯型、阴离子脂肪族聚醚型、阴离子芳香族聚酯型或阴离子芳香族聚醚型中的任意一种或几种的混合。

更进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述水性聚氨酯树脂选自DE-2390、DE-2380、DG-6913，以及DG-5130中的任一种或多种。

水性机械发泡用聚氨酯浆料通常为高固含树脂，不但成本高而且制备工艺很难实现，原材料供应量及种类也相对较少，而本发明对所用树脂固含没有特定的要求，一般采用市面上流通较多的固含量在30％左右的树脂为原料，不但来源广，种类多，而且制备工艺简单，操作方便可行。

去离子水：在实际应用中因操作工艺不同，配方不同，浆料总固含会有一定程度的浮动，为了合理控制浆料固含量，实现良好的工艺加工及稳定性，需加入一定量的去离子水进行配方调整。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述流平剂为聚醚改性有机硅类、聚酯改性有机硅类及复配型有机硅类中的一种或几种的混合。

更进一步，所述流平剂选自BYK349，57，67，以及401LS中的一种或多种的混合。

为了促使涂覆浆料在干燥成膜过程中形成平整、光滑、均匀的涂膜，需要加入一定量的流平助剂，它主要是通过降低涂料与基材之间的表面张力，使涂料与基材具有最佳的润湿性，即减小因水挥发导致的表面张力梯度变化来改善涂膜的外观，不同类型流平剂的相容性和迁移行为不同，会直接影响涂膜的表面张力梯度；本专利优选用有机硅类流平剂，因其独特的结构能有效降低静态表面张力，促进水性聚氨酯浆料的涂布，使其更好地润湿底材，防止缩孔。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂及聚醚改性有机硅类消泡剂中的一种或几种的混合。

更进一步，所述消泡剂选自BYK024，DF-162，163以及65中的一种或多种的混合。

水性聚氨酯浆料在高速搅拌过程中很容易产生气泡，涂覆浆料后则会出现明显的泡点，再经释酸--水洗--烘干后，就会形成许多大小不一的泡孔，不但影响其后加工性还会影响产品的品质，所以需要加入一定剂量的消泡剂进行有效的抑泡及消泡；本专利优选聚醚改性有机硅类消泡剂进行消泡，消泡剂中加入微细的疏水颗粒，有助于提高消泡性能，其作用原理为：疏水粒子帮助穿破假乳化膜，而对泡沫壳层起稳定作用的表面活性剂膜不能润湿粒子而出现爬缩现象，壳层表面出现不稳定区域而导致破裂，聚醚改性有机硅类消泡剂以Si-O-Si或Si-C的形式将聚醚链段和硅氧烷段结合在一起，消泡剂的表面活性来源于硅氧烷链段，而相容性则很大程度上由聚醚链段所控制，虽然不含疏水粒子，但却具有高的展布力。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。

更进一步，所述增稠剂选自240，H360，SA-15，以及BR100P中的一种或多种的混合。

加入增稠剂的目的主要是控制浆料的粘度状况，以便于更好的涂覆浆料及成膜，因所用水性树脂主要是聚氨酯类，为了实现很好的相容性，本发明优选增稠剂是聚氨酯缔合型增稠剂，不但用量少，增稠速度还快。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述着色剂为水性颜料膏或染料。

为满足不同产品的需求有时需加入着色剂进行调色或对产品进行瑕疵遮蔽，本发明优选着色剂用水性颜料膏，能更快更好的与水性浆料进行融合。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述释酸剂为多元醇酯类、多元酸酯类或铵盐类。

优选的，步骤2)所述释酸剂为多元醇酯类或者多元酸酯类。

更优选的，步骤2)所述释酸剂选自草酸二甲酯、丙二酸二甲酯、乙二醇单甲酯、或丁二醇单甲酯。

本发明所选用释酸剂是一种温度敏感助剂，通过升温释酸剂能够快速释放酸性介质，主要释酸剂有多元醇酯类、多元酸酯类或铵盐类，以前二者应用居多，优选前两种。

进一步，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述填料选自超细二氧化硅、碳酸钙粉及木质纤维素中的一种或多种的混合。

超细二氧化硅、碳酸钙粉或木质纤维素，其添加主要是为了增加涂覆浆料烘干后的质感、厚实感以及降低产品成本。

进一步，步骤2)中所述水性聚氨酯浆料的制备方法为：将所述水性聚氨酯浆料的原料按配方比例混合，通过高速机械搅拌器搅拌均匀，而后进行脱泡、过滤后获得水性聚氨酯浆料。

涂布水性浆料方法：采用刮涂的方式将水性聚氨酯浆料涂覆于经过调湿整理的基布表面，涂覆液每平米涂布量为200～1000g/m²。

进一步，步骤3)所述红外线加热温度为60～100℃，加热时间为8～12min；所述高温水蒸汽加热处理温度为60～120℃，加热时间为8～12min。

进一步，步骤4)水洗至聚氨酯合成革半成品的pH值为6～7。将前一步骤固化成型后的聚氨酯合成革半成品采用水洗压榨法，水洗至聚氨酯合成革半成品的pH值为6～7。

浆料固化成型后采用反复水洗压榨法将残余的酸液洗掉。水洗方法：将已固化成型的材料浸渍在装有一定温度循环进水及排水的水洗槽内进行轻度浸轧洗，反复进行上述步骤直至水洗后贝斯pH为6～7即可。

进一步，步骤4)所述烘干的温度范围为80～150℃。所述烘干定型为将水洗后的聚氨酯合成革半成品经过扩幅烘干定型线，采用热鼓风方式进行烘干定型，获得水性聚氨酯合成革。

本发明第二方面公开了一种水性聚氨酯合成革，采用前述方法制备获得。

本发明第三方面公开了前述水性聚氨酯合成革生产方法在沙发、手套、服装、电子产品包装，以及箱包生产领域的应用。

本发明对比其他技术具有以下优点：采用了环境友好型水性聚氨酯材料制备沙发革贝斯产品，整个生产过程中无任何有机溶剂挥发，生产出来的产品手感丰满，富有弹性，透气和吸湿性也较好；本发明相比专利CN 102797165B、CN 102080332 B、CN 102787510 B、CN 102877323 B公开的水性合成革制造方法，具有工艺稳定性高，操作可行性强，生产效率高，制造成本低等优点，适应大工业化生产的需求，更具有广阔的市场应用前景。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例中所涉及到的主要设备包括：带压轧辊的浸渍槽、高速机械搅拌器、真空脱泡装置、精密涂布机、红外干燥箱或气蒸箱、合成革水洗槽、扩幅烘干定型线等常规设备。

本发明实施例中所使用的部分产品名称、用途和特性说明如下表1。

表1 原料及试剂

实施例1

1.材料、试剂

1)底布采用福建南纺股份有限公司0.35白单A，厚度：0.35mm。

2)基布处理液配方如下表2：

表2 基布处理液配方

3)水性聚氨酯浆料配方如下表3：

表3 水性聚氨酯浆料配方

水性聚氨酯浆料的制备方法为：按表3将各原料混合，通过高速机械搅拌均匀后获得。

2.制备方法

(1)基布调湿整理：将基布含浸在基布处理液中，通过轧辊间隙及压力控制基布含浸后的带液率为50％；

(2)水性浆料的涂布：采用刮涂法将水性聚氨酯浆料涂覆于前一步骤经过调湿整理的基布表面，水性聚氨酯浆料的涂布量为200g/m²；

(3)释酸固化成型：释酸固化成型采用红外加热方式，烘箱最高温度设置为100℃；

(4)后处理：水洗采用常温20℃的水进行反复水洗压榨，将残余的酸液洗掉，水洗至贝斯pH为6～7；烘干采用扩幅鼓风烘干定型线进行烘干定型，烘箱温度设置为：140℃。

实施例2

1.材料、试剂

1)底布为福建南纺股份有限公司0.55黑单宁，厚度：0.55mm。

2)基布调湿整理剂溶液配方如下表4：

表4 基布处理液配方

3)水性聚氨酯浆料配方如下表5：

表5 水性聚氨酯浆料配方

水性聚氨酯浆料的制备方法为：按表5将各原料混合，通过高速机械搅拌均匀后获得。

2.制备方法

(1)基布调湿整理：将基布含浸在基布处理液中，通过轧辊间隙及压力控制基布含浸后的带液率为70％；

(2)水性浆料的涂布：采用刮涂法将水性聚氨酯浆料涂覆于前一步骤经过调湿整理的基布表面，水性聚氨酯浆料的涂布量为550g/m²；

(3)释酸固化成型：采用红外加热方式，烘箱最高温度设置为100℃；

(4)后处理：水洗采用常温30℃的水进行反复水洗压榨，将残余的酸液洗掉，水洗至贝斯pH为6～7；烘干采用扩幅鼓风烘干定型线进行烘干定型，烘箱温度设置为：140℃。

实施例3

1.材料、试剂

1)底布为福建南纺股份有限公司0.55红棕双左斜31，厚度：0.55mm。

2)基布调湿整理剂溶液配方如下表6：

表6 基布处理液配方

3)水性聚氨酯浆料配方如下表7：

表7 水性聚氨酯浆料配方

水性聚氨酯浆料的制备方法为：按表7将各原料混合，通过高速机械搅拌均匀后获得。

2.制备方法

(1)基布调湿整理：将基布含浸在基布处理液中，通过轧辊间隙及压力控制基布含浸后的带液率为80％；

(2)水性浆料的涂布：采用刮涂法将水性聚氨酯浆料涂覆于前一步骤经过调湿整理的基布表面，水性聚氨酯浆料的涂布量为750g/m²；

(3)释酸固化成型：采用水蒸气加热方式，汽蒸箱最高温度设置为120℃；

(4)后处理：水洗采用40℃的温水进行反复水洗压榨，将残余的酸液洗掉，水洗至贝斯pH为6～7；烘干采用扩幅鼓风烘干定型线进行烘干定型，烘箱温度设置为：140℃。

实施例4

1.材料、试剂

1)底布为福建南纺股份有限公司0.75黑灰单左斜外，厚度：0.75mm。

2)基布调湿整理剂溶液配方如下表8：

表8 基布处理液配方

3)水性聚氨酯浆料配方如下表9。

表9 水性聚氨酯浆料配方

水性聚氨酯浆料的制备方法为：按表9将各原料混合，通过高速机械搅拌均匀后获得。

2.制备方法

(1)基布调湿整理：将基布含浸在基布处理液中，通过轧辊间隙及压力控制基布含浸后的带液率为100％；

(2)水性浆料的涂布：采用刮涂法将水性聚氨酯浆料涂覆于前一步骤经过调湿整理的基布表面，水性聚氨酯浆料的涂布量为1000g/m²；

(3)释酸固化成型采用水蒸气加热方式，汽蒸箱最高温度设置为120℃；

(4)后处理：水洗采用50℃的水进行反复水洗压榨，将残余的酸液洗掉，水洗至贝斯pH为6～7；烘干采用扩幅鼓风烘干定型线进行烘干定型，烘箱温度设置为：140℃。

实施例5性能检测

本发明所制得的湿法水性聚氨酯合成革产品，不但外观平整、光滑，手感柔软，而且物理机械性能较高，具体测试指标参见表10所示。

表10 水性聚氨酯湿法涂层产品的基本特性

注：样品A为湿法水性聚氨酯沙发革；样品B为湿法水性聚氨酯手套革；样品C为湿法非织造布水性仿真皮

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水性聚氨酯合成革的生产方法，包括以下步骤：

4)后处理：对前一步骤固化成型后的聚氨酯合成革中间品进行水洗、烘干定型，获得水性聚氨酯合成革。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤1)基布处理液中所述有机酸选自甲酸，醋酸，草酸，以及磷酸中的任意一种；所述有机硅基布处理剂为氨基改性有机硅柔软剂，及聚醚改性有机硅柔软剂中的一种或两种的混合。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述水性聚氨酯树脂为阴离子脂肪族聚酯型、阴离子脂肪族聚醚型、阴离子芳香族聚酯型或阴离子芳香族聚醚型中的任意一种或几种的混合。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述流平剂为聚醚改性有机硅类、聚酯改性有机硅类及复配型有机硅类中的一种或几种的混合；所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂及聚醚改性有机硅类消泡剂中的一种或几种的混合；所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂；所述释酸剂为多元醇酯类、多元酸酯类或铵盐类。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述着色剂为水性颜料膏或染料。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2)水性聚氨酯浆料中所述填料选自超细二氧化硅、碳酸钙粉及木质纤维素中的一种或多种的混合。

7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤3)所述红外线加热温度为60～100℃，加热时间为8～12min；所述高温水蒸汽加热处理温度为60～120℃，加热时间为8～12min。

8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤4)水洗至聚氨酯合成革半成品的pH值为6～7；所述烘干的温度范围为80～150℃。

9.一种水性聚氨酯合成革，采用权利要求1-8任一权利要求所述生产方法制备获得。

10.权利要求1-8任一权利要求所述水性聚氨酯合成革生产方法在沙发、手套、服装、电子产品包装，以及箱包生产领域的应用。