环保水性漆皮革涂饰技术浅析
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摘要：油性漆皮革在生产过程中需要使用高挥发性的溶剂，带来大量的VOC排放，而且产品在使用过程中，漆皮内残留的溶剂还会缓慢释放，严重危害操作人员和消费者的健康。所以，研究环保水性漆皮制造工艺具有必要性和前瞻性。
前言
漆皮，又称“漆革”，是一种通过特殊的涂饰方法在坯革上形成高度光亮的、像镜面一样平整光滑的涂层的皮革，具有耐干、湿擦，耐磨耗，耐腐蚀，防水，防潮，不易变形，容易清洁打理等特点[1]，一经出现就以其鲜艳亮丽、光滑细腻的表面效果和坚固实用的防护效果得到了时尚界的青睐，经久不衰。漆皮的涂饰方法，能充分利用低等级皮源，有效遮盖皮面伤残，明显提高成品利用率，提升企业创利能力，这也是深受制革厂追捧的原因。然而，目前市面上的漆皮都是传统工艺的油性漆皮，在生产制造过程中需要大量的溶剂做稀释剂，清洗机器也需要溶剂，这些都会带来大量的VOC排放。更为严重的是，其终端消费产品（漆皮鞋、漆皮包等）在使用过程中，漆皮内残留的溶剂还会缓慢释放。显然，这种漆皮制作工艺，不仅会污染环境，而且会危害操作人员和消费者的健康[2]。近些年来，国家环保政策日趋严格，《“十四五”循环经济发展规划》对减量化排放也做出了明确规定，社会对环境保护的要求也越来越高，制革行业要与时俱进，研发对环境友好、少污染、零排放的新工艺新技术新产品，走可持续发展道路是行业发展的必然选择[3-4]。随着水性聚氨酯理论基础日臻完善，制备工艺不断成熟，功能化改良合成技术的不断进步，逐步解决了之前水性聚氨酯耐水性能、耐干/湿擦性能、耐磨耗性能比较差，成膜不够坚硬的缺点，现在制备出的水性聚氨酯漆光配合交联剂已能达到油性聚氨酯漆光的理化性能，为水性漆皮的研制具备了先决条件[5-7]。为行业的可持续性发展以及符合国家环保政策要求，降低VOC排放，保护生产操作人员和消费者的健康，研究环保水性漆皮制造工艺具有必要性和前瞻性。
1工艺流程设计
水性漆皮涂饰工艺设计思路：采用水性聚氨酯树脂、聚丙烯酸酯树脂、综合树脂混合物作底涂制备平滑细致、封闭良好的涂饰坯革，采用水性漆光配合交联剂作顶涂，在高温烘干状态下顶涂漆光在涂饰坯革表面交联成网状结构形成高光、通透、坚硬、像镜面一样平整光滑的漆光膜，从而制作出环保水性漆皮。工艺流程设计：坯革组批→第一次磨革→填充→真空干燥→补伤→第二次磨革→封背→底涂→烘干→熨平→中涂→烘干→顶层漆光→烘干→成品。（1）坯革处理工序：包括坯革组批→第一次磨革→填充→真空干燥→补伤→第二次磨革。目的是制备革身平整、紧实、伤残遮盖良好、状态基本一致的坯革。（2）坯革涂饰工序：包括封背→底涂→烘干→熨平→中涂→烘干。目的是制备出平整、紧实、细致、伤残遮盖良好、颜色均匀、皮面封闭良好的涂饰坯革。（3）顶层工序：包括顶层漆光→烘干→成品。目的是在制备好的涂饰坯革表面形成连续、高光、通透、坚固、像镜面一样平整光滑的漆光膜，从而制作出环保水性漆皮。
2试验材料、设备及检测标准
2.1试验材料
本实验用到以下工业级材料：SCL-400（丙烯酸树脂，朗盛）；SB-150（丙烯酸树脂，朗盛）；SB-300（丙烯酸树脂，朗盛）；MOP-C（渗透剂，朗盛）；WAXCL-C（蜡乳液，朗盛）；LusterL（酪素，朗盛）；MattSN-C（消光填料，朗盛）；X-traGloss（水性聚氨酯漆光，朗盛）；XL-80（交联剂，朗盛）；FluidH（流平剂，朗盛）；RU-73-901（聚氨酯树脂，斯塔尔精细化工）；RC-78-555（综合树脂，斯塔尔精细化工）；WF-5230（手感剂，斯塔尔精细化工）；STOCCO8184（补伤膏，迈吉化工）；颜料膏（达威股份）。
2.2试验设备
本实验用到以下设备：磨革机（如皋市同心皮革机械厂，GMGT1）；真空干燥机（南通思瑞机器制造有限公司，斯普润WCZK-2500X4000）；辊涂机（连港皮革机械有限公司，GTSG-40）；喷浆机（江门市泰立皮革机械有限公司，TSP3）；熨平机（连云港市朝阳皮革机械厂，GYPG1800）。
2.3检测标准
（1）涂层摩擦色牢度按QB/T2537-2001《皮革色牢度试验往复式摩擦色牢度》标准检测；（2）涂层耐磨性能按QB/T2726-2005《皮革物理机械试验耐磨性能的测定》标准检测；（3）涂层耐折牢度按QB/T2714-2005《皮革物理机械试验耐折牢度的测定》标准检测；（4）涂层耐黄变按HG/T3689-2014《鞋类耐黄变试验方法》标准检测。
3试验过程
3.1填充工艺试验
为改善坯革松面情况，同时提高粒面层强度，采用辊涂或刷涂的方法对粒面松弛的坯革进行干填充。设计对比试验填充工艺配方，如表1所示。表1中SCL-400为小分子丙烯酸树脂，成膜薄、软、渗透性好，可渗透至粒面层与网状层的交界处，加强粒面层与网状层的连接，大幅度改善坯革松面褶痕[8]。经过对比试验，综合考查渗透性、填充效果、经济性，结果表明B工艺的配比最优，填充量30-35g/sf最佳。A工艺渗透剂偏少，丙烯酸树脂不能充分到达粒面层与网状层交界处，不能有效改善松面程度，C工艺渗透剂超量，会导致丙烯酸树脂过多渗透入网状层，引起皮身变板硬。
3.2补伤工艺试验
为遮盖坯革粒面伤残，提高成革利用率，采用手工点补和刮补的方法对粒面较差的坯革进行补伤。设计对比试验补伤工艺配方，如表2所示。表2中STUCCO8184为聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂和无机填料复配形成的补伤膏，采用点补和刮补的方式用于修面革补伤，粘着力好，遮盖性优异[9]。经过对比试验，综合考查粘着力、遮盖性、易磨性，结果表明B工艺的配比最优，刮补量2-3g/sf最佳。A工艺消光填料少，与皮面伤残部位粘着力强，但磨革时容易粘砂纸出现线痕，C工艺消光填料多，容易磨革，但与皮面伤残部位粘着力弱，补伤效果差。
3.3封背工艺试验
皮背绒头比较粗，生产过程中容易沾灰而污染皮面，所以需要用小分子树脂封闭皮背绒头。小分子丙烯酸树脂和皮背绒头（皮纤维）形成吸附结合，丙烯酸树脂失水成膜具有防沾污性能，能有效防止生产过程中皮背绒头沾灰而污染皮面。设计对比试验封背工艺配方，如表3所示。经过对比试验，综合考查封绒效果及封背前后皮性手感的变化，结果表明B工艺的配比最优，喷涂量4-5g/sf最佳，封绒效果好，对皮性手感没有不良影响。A工艺树脂少，封绒效果差，C工艺树脂多，绒头板结，皮身会变硬。
3.4底涂、中涂工艺试验
底涂、中涂的作用都是遮盖伤残、封闭皮面和着色均匀，所以制定为一个工艺。经过对化工材料综合性能的评价，综合树脂选择RC-78-555，聚氨酯树脂选择RU-73-901，丙烯酸树脂选择SB-300，消光填料选择MattSN-C为主体材料进行搭配组合，设计对比试验底涂、中涂工艺配方，如表4所示。辊完底涂、中涂后，评价各工艺对皮面的封闭性及对伤残的遮盖效果，并检测干/湿擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黄变物性，其结果如表5所示。综合考查，以C工艺的配比为最佳，各物性指标比较均衡，达到客户对成品的物性要求。聚氨酯树脂成膜柔韧，遮盖力强，耐磨性好，耐折牢度优异；丙烯酸树脂粘着力强，耐水性好，色牢度优异，耐沾污，抗紫外线[10-11]，所以制定工艺要兼顾平衡，综合考查各物性指标。
3.5顶层漆光工艺试验
在辊好底涂、中涂的涂饰坯革上辊涂顶层漆光，表面形成连续、高光、通透、坚固、像镜面一样平整光滑的漆光膜。经过对顶层聚氨酯漆光性能的评价，选择综合性能最优的X-traGloss为顶层漆光，交联程度对顶层漆光的物性具有决定性影响，为确定交联剂的用量，设计对比试验顶层漆光工艺配方，如表6所示。辊完顶层漆光后，评价各工艺对皮面伤残的遮盖效果及表面漆光层的透亮度，并检测干/湿擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黄变物性，其结果如表7所示。综合考查，以C工艺的配比为最佳，各物性指标优秀，达到客户对成品的物性要求。D、E工艺有过度交联的迹象，所以耐折牢度反而下降。
4结果与讨论
经过对各工序进行对比试验研究及工艺优选，确立了环保水性漆皮的生产工艺如下：工艺流程：坯革组批→第一次磨革（240-280号砂纸1次）→填充（辊填1次，填充量30-35g/sf）→真空干燥（真空度0.2KPa，温度60℃，时间2分钟）→补伤（手工刮涂，刮涂量2-3g/sf）→第二次磨革（600号砂纸1次）→封背（喷涂1次，喷涂量4-5g/sf）→底涂（辊涂2次，涂覆量8-10g/sf/次）→通过式烘道烘干（温度90-100℃，线速5-6米/分钟）→熨平（100℃/20-30kgf）→中涂（辊涂2次，涂覆量5-6g/sf/次）→通过式烘道烘干（温度90-100℃，线速5-6米/分钟）→熨平（100℃/20-30kgf）→中涂（辊涂4次，涂覆量5-6g/sf/次）→通过式烘道烘干（温度90-100℃，线速5-6米/分钟）→顶层漆光（辊涂2次，涂覆量4-5g/sf/次）→通过式烘道烘干（温度90-100℃，线速5-6米/分钟）→成品。采用本试验工艺技术制作的水性漆皮成品性能检测结果如表9所示。所以，应用纯水性工艺制作环保水性漆皮是可行的，在耐干/湿擦、耐磨耗、耐折牢度、耐黄变物性方面完全达到油性漆皮的要求标准。目前油性漆光能做到的固含量更高（达到60-80%），成膜更厚实，镜面感更强些；而水性漆光的固含量只有30-40%，成膜显单薄，镜面感稍差，需要在底涂、中涂加强做得更细致。
作者:韦永红 单位:福建省皮革绿色设计与制造重点实验室 兴业皮革科技股份有限公司国家企业技术中心
