人造革/合成革材料及工艺学(第二版)
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2.2 离型纸

离型纸又称工程纸,主要应用于聚氯乙烯人造革、干法聚氨酯合成革的制造以及革的表面整理。离型纸表面具有一定的花纹且有良好的脱膜性能,在其表面涂覆一层(或多层)聚氯乙烯或聚氨酯树脂,再与基布贴合后生产出人造革,最后离型纸与人造革分离,这样得到的人造革表面就具有离型纸表面的花纹,若与贝斯贴合则可用于革的表面后整理。

利用离型纸法生产人造革,与早期的不锈钢带法相比,工艺更合理,设备简单,投资经济,无须压花即可在革表面获得各种花纹,同时离型纸特别有利于发泡,使制成的合成革密度小、手感好,能节约1/3~1/2的原料,并能制成密度更低的PU和PVC革,提高产品质量。

2.2.1 离型纸的分类

离型纸的分类方法有以下几种。

①按用途分类 可分为聚氯乙烯人造革用纸和聚氨酯革用纸。

②按有无花纹分类 可分为平面纸和压纹纸。压纹模仿的对象有小牛皮、山羊皮、小山羊皮、鹿皮、猪皮、蛇皮、鳄鱼皮、布纹等。

③按光泽度分类 可分为高光型、光亮型、半光亮型、半消光型、消光型、超消光型。不同光亮度的离型纸都是为了模仿不同涂饰处理的天然皮革。

④按涂层材质分类 可以分为硅系纸和非硅系纸。硅系纸是指其表面的离型层为有机硅树脂的离型纸;非硅系纸则是指不采用有机硅作离型层的离型纸。目前非硅系和硅系离型纸各有优缺点,非硅系离型纸在花纹清晰度方面不及EB法硅系离型纸,但它可以克服EB法离型纸脆性的缺点,且其生产工艺简单,设备投资小,价格较低。

离型纸按不同花纹、不同光泽、不同用途排列组合,形成品种很多的产品系列,人造革、合成革生产厂家应根据市场的需求和工艺的特点进行选择。

2.2.2 离型纸的结构

离型纸的结构有两层和三层两种(表2-7)。两层结构由原纸和离型层组成,三层则是在原纸和离型层中间多了隔离层,目的是为了防止离型层涂料渗入原纸内和节约硅酮。不同类型的离型涂层,各自具有不同的特点,硅酮树脂型涂层具有优良的剥离性能和耐热性能;铬络合物型涂层耐溶剂性较差;聚丙烯型涂层具有较高的光泽度,但耐热性能较差。

表2-7 离型纸的结构和制备

2.2.3 离型纸的性能要求

(1)强度

离型纸应具有一定的强度,该性能对于生产过程的操作顺利与否和纸的使用次数有很大影响。当生产线在连续运行时,离型纸承受一定的张力,同时反复经受烘箱中的高温和冷却辊筒的冷却,仍需保持平整的状态,不断纸,不变形,因此离型纸在多次使用中必须有足够的强度。如果离型纸的强度不够,使用过程中突然断裂,将使生产中断,造成损失。离型纸对撕裂强度要求较高,当离型纸在使用中在宽度方向上有裂口时,必须能够承受一定的撕裂负荷。同时其表面强度要求也较高,要求在加热使用的情况下,一般使用6次以上不产生卷曲,表面不掉粉、不被破坏。

(2)表面均匀性

表面均匀性包括以下几个方面:

①离型纸表面必须保持均匀的离型能力。

②离型纸表面的光泽要均匀一致。

③平面型的离型纸要保持一定的平滑度和厚度一致。

④压纹型的离型纸要保持一定的厚度和花纹均匀一致。

⑤经多次重复使用后,离型纸仍须保持均匀状态。

(3)耐溶剂性

离型纸在生产过程中用到许多溶剂,离型纸必须不能因溶剂而受影响,要既不溶解又不溶胀。常用的溶剂有二甲基甲酰胺、甲乙酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯以及聚氯乙烯人造革生产中的增塑剂(如邻苯二甲酸酯类等)等。

(4)合适的剥离强度

离型纸要有适当的剥离强度。如果剥离太容易(对涂层的黏附力太小),加工过程中涂层膜可能自行离开纸基、脱落或卷曲,使下一步涂层加工无法进行,这种疵病称为预剥离。如果剥离太困难,会影响到纸的重复使用次数(黏附力太大),在加工完毕后,涂层膜不能顺利地从纸上剥离,造成剥离时把纸撕破,会影响纸的重复使用次数。合适的剥离强度一般为0.147~0.196N/cm。

(5)耐高温性能

离型纸要在较高温度下使用,此时离型纸已接近绝干状态,如果它的耐热性不好,经高温生产工艺过程后,将因强度降低而撕裂,也会导致生产中断,所以要求离型纸要具有较高的耐热性。一般聚氯乙烯人造革用的离型纸要求能耐最高温度220℃,而聚氨酯人造革用的离型纸要求能耐最高温度150℃,同时都需要经得住2~3 min的加热处理。

(6)柔性

这是因为在涂覆过程中离型纸要经过小导辊,具有一定的柔性对保持离型纸的重复使用很重要。如果离型纸有花纹的话,制造时必须有一定的柔性,以免花纹在生产中损坏。

2.2.4 PVC与PU用离型纸的区别

离型纸按用途可分为聚氯乙烯人造革用离型纸和聚氨酯合成革用离型纸两大类。其中有些离型纸既能用于聚氯乙烯人造革,也能用于聚氨酯合成革。离型纸分为两大类的主要原因之一是由于黏着机理、树脂/增塑剂以及树脂/溶剂体系的差别。

PVC和PU在极性方面有着很大差别。PVC存在一定极性,但PVC糊中使用大量的增塑剂,增塑剂的极性对其黏着/剥离性能影响是主要的。而PU (尤其是芳香族PU)在结构上存在着一个芳香环(苯环),它必须由极性很强的DMF (二甲基甲酰胺)溶解。而且PU本身也存在着一个带极性的氨基甲酸酯基,所以PU/DMF体系的极性比PVC/增塑剂体系的极性大得多。而黏结性同材料极性有很大关联,极性越强的材料,越易黏结,越难剥离。因此PU离型纸的极性应小于PVC离型纸,否则难以剥离PU层。但对脂肪族的PU,不需要强极性的溶剂来溶解,如用极性较小的异丙醇、甲苯等就可以了,因此对纸面的黏着也小。正因为这样,有的PVC人造革用的离型纸就可以用于这种类型的PU合成革。

PVC用离型纸有硅系和非硅系两种。专用于PVC的硅系离型纸不耐DMF的侵蚀,所以不能用于芳香族PU。非硅系离型纸中有用聚乙烯醇,外加一种铬的络合物(或其他树脂)作为表面涂层,选择树脂的标准除了剥离力的大小、使用次数的多少之外,还要考虑PVC的加工温度,PVC在220℃左右发泡,离型纸必须能够耐受这样的温度。

PU用离型纸也分成硅系和非硅系两种。硅系离型纸类似PVC用的硅系纸,但是能经受DMF的作用,这种纸价格较低,但使用时容易发生疵病(如预剥离、鱼眼等),一般用在双组分PU涂层剂。非硅系纸中,主要是热塑性塑料聚丙烯涂布的离型纸,可以通过轧纹制成压纹纸,由于轧纹辊的花纹精确地模仿了天然皮革的表面纹理和光泽,故用这种离型纸可以制成酷似天然皮革的人造革,这是硅系离型纸所无法比拟的,并且能经受DMF的作用,因此可广泛用于单组分聚氨酯涂层剂。它的缺点是不能经受较高温度,加工温度应该限制在135~145℃。为克服这一缺点,还有一种耐高温的非硅系离型纸,能耐210~220℃的高温,因此也可用于PVC人造革的制造。这种非硅系离型纸的离型层涂布聚甲基戊烯等热塑性塑料,性能好,但价格高。

2.2.5 离型纸的使用方法和注意事项

离型纸的价格约在每米几十元,在人造革、合成革的生产成本中占据比较大的分量。而且国内还不能生产离型纸,只能依赖进口,因此,合理地使用离型纸,延长离型纸使用寿命,提高离型纸的使用次数是非常重要的。

(1)离型纸的存放

在装卸搬运离型纸时必须保护纸边,防止碰撞破损;装卸动作要小心,不能损坏包装,防止潮气渗入;搬运过程要防水防雨。

离型纸要存放在干燥、温度适宜的环境中,并要保持内外包装的完好无损,以防受潮起皱或尘灰污染;暂时不用的离型纸,应重新密封包装好。

离型纸存放时,纸卷应离开地面,以防地面潮湿使离型纸起皱,或地面上的灰尘和颗粒把纸损坏。存放时应横卧,不要直立,防止纸边受损。

离型纸使用前应先在生产车间存放几天,以平衡车间与纸卷内的温度。

(2)离型纸在使用时应注意的问题

使用前必须先检验离型纸与所用树脂的适应性。

离型纸在收卷或放卷时,有可能有灰尘或其表面上有沉积物,在放卷处加一个清理纸表面的装置,把沉积物清除掉。吊装时,吊链不能接触离型纸的两边或碰破离型纸的两边。

配料时,应对配好的料进行过滤,防止灰尘或沙粒混入PVC糊或PU溶液中,否则在涂布时将会有划痕,损坏纸面。

在开车时必须擦清刮刀和托辊,防止刮刀及托辊上的杂物损坏纸面。

生产线上的导辊都应灵活转动,任何静止辊都会增加纸的张力,特别是静止辊是热的,引起纸的损坏的可能性很大。

离型纸上机后,调整张力和导辊平行度,防止产生折皱(张力太紧)或涂刀轧纸(张力太松)以及离型纸走偏而损伤纸边,而且离型纸的受热温度不能超过所允许的最高温度。

生产过程中,尽量避免停车。停车时,烘箱内的离型纸在高温区逗留时间过久,表面涂布的热塑性树脂会发生变形,影响花纹和光泽。如果纸必须在烘箱中停留一段时间,则应把烘箱的温度降下来。同时不能把未刷涂料的纸长时间暴露在高温下,否则会影响纸的强度。离型纸的接头必须平整牢固。

(3)剥离

剥离时,离型纸的走向与人造革走向成135°角最好(图2-6),此时剥离负荷最小,或者在两个压力很小的导辊之间剥离。

(4)消除静电

图2-6 人造革与离型纸的剥离

离型纸放卷或收卷时易产生静电,尤其是在剥离点上。过多的静电不仅会损坏离型纸的表面,也会损坏革面。在剥离点上,还易产生火花引起火灾,同时使剥离力加大。所以,有必要使用抗静电装置,将静电荷控制在±10kV以下。消除静电的方法是在放卷处、收卷处、剥离点安放静电消除器,如图2-7所示。另外还可以在地面洒些水,保持车间有一定的湿度。

图2-7 静电消除器

(5)离型纸的接头

离型纸的接头需要一定的强度和稳定性,否则接头在高温下断开会影响生产,而且接头所用的时间要短。

接头必须平直。离型纸法生产线一般配备有离型纸检查机,离型纸每使用一次,即上机检查一次,把脏污破损的去掉后,再把前后连接起来。这样使接头增多,接头引起的疵病也增多,因此,连接的平直度显得更为重要。

接头使用专用的胶带纸,胶带纸在高温下不能收缩、起皱,否则在涂刮刀下会刮断,或者断裂,而且胶带纸与树脂容易剥离。接头的胶带纸有两种,一种是聚酯胶带纸,另一种是牛皮纸胶带。离型纸采用对头接,当用聚酯胶带纸时,可用于离型纸的剥离面,但不能用于纸的反面。这是因为离型纸含有水分,夹在两个胶带纸之间,会引起胶带纸的脱落或影响黏合特性。当用牛皮纸胶带时,能允许潮气通过,可用于离型纸的反面,即非剥离面。为保证接头的牢度,胶带纸的宽度需大于6cm。

(6)离型纸的清理检查

离型纸的清理检查在离型纸检查机上进行,清理检查的目的有三个方面:一是检查,对不能重复使用的纸剪掉,去掉;二是接头;三是清理离型纸表面的料层、沉积物。目前各厂普遍采用人工清理。

①杂质清除 清理离型纸正反面的所有杂质。用胶带的胶面粘沉积物,但绝不能用刀刮纸面。

②边缘缺口修理 离型纸边缘的缺口、裂边,在不影响有效幅宽的情况下,均用刀子将缺口、裂边裁成弧形,防止主机生产时受张力而断裂。

③纸面疵点处理 一般说来,离型纸的接头越少越好,因此可对纸面疵点做如下处理:

面积在5cm2以下,疵点均不予开剪,但疵点离纸接头不得短于5m;两疵点间距离必须在4m以上;纸面连续性损伤(划痕、皱纸、色道等)长度在0.5m以下者均不予剪,但离损伤处前后5m内不能有纸面疵点或纸接头,否则予以裁除。

④废纸的开剪 离型纸表面损坏较为严重(如花纹不清、纸面破洞较大、有不可去除的黏附物等)或有碍正常生产时,应在检验时予以开剪,但开剪掉的废纸中尽量少连有可使用的离型纸。

2.2.6 离型纸的选择

离型纸的选择,首先要根据涂覆树脂的品种。其次应根据消费市场的要求确定离型纸的种类、花纹、光泽度、宽度等,可通过小型工艺试验机检验后进行选择。此外,选择离型纸时还应注意以下几点:

①离型纸的性能合适 如强度、耐溶剂性能、耐温和剥离性能等应符合基本要求。

②颜料、着色剂对离型纸的迁移性要尽量小。

③离型纸的价格要合理。

2.2.7 离型纸的性能测试

有关离型纸的日本实验方法如下:

①拉伸强度实验按JIS-P-8113进行。

②伸长率实验亦按JIS-P-8113进行。

③撕裂强度实验按JIS-P-8116进行。

④光泽实验用60-60光泽计进行。

⑤剥离强度实验 将树脂以人工的方式均匀涂覆在离型纸上,在热风循环的烘箱中,在130℃干燥2min,然后冷却至室温,再在薄膜表面粘一块25μm厚的聚酯胶带纸,贴合后割成3cm宽的长条,然后在拉力机上以1m/min的剥离速度和180°剥离角测量每条试样的剥离强度。