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PVC布面革的生产工艺

PVC 布面革的生产工艺PVC 布面革的面层为织物, 其品种很多, 用途广泛。目前, 国内 PVC 布面革产量约 10 亿 m2/ a,约 50% 制成各种产品出口( 包括小部分 PVC 布面革直接出口) 。1 PVC 布面革的分类和用途PVC 布面革的品种区别主要在布面上, PVC 层只是硬质或软质、发泡或不发泡之分。布面按不同的纤维材料分有涤纶、锦纶、涤棉等; 按化纤不同的形态分有长丝、短丝、弹丝、细特丝、消光丝等; 按不同的织物结构分有平纹、斜纹、缎纹和这些织纹的变化, 如平纹中又有府绸、凸条、隐条、隐格、色条、色格等( 斜纹和缎纹中的变化结构也很多) 。但用于生产PVC 布面革的布面以涤纶长丝的平纹结构为主。PVC 布面革一般有 3 层结构, 面层是机织布里层是软质 PVC 层, 中间是胶黏剂层, 门幅宽度都是 11 5 m。
我国法定计量单位特( tex) 用来表示涤纶和锦纶等化学纤维的粗细, 即长 1 000 m 纤维的质量( g) ; d 为分特( dtex) , 1 tex= 10 d。210 d 以上的涤纶和锦纶纤维( 长丝和弹丝) 的平纹织物都叫牛津布, 复合 PVC 后叫牛津革。当化纤材料是涤纶、纤维结构是长丝时, 在布面革的名称中就不用注明, 如600 d 牛津革, 表示布面的材料是涤纶、纤维结构是长丝, 纤维的线密度经纬都是 600 d。长丝和弹丝的线密度有两种含义: ¹ 单丝的线密度在 31 3~ 51 5 d 时为普通丝, 在 11 1~ 21 2 d 时为细特丝, 在 01 11 d 以下为超细丝; º 复丝是由若干根单丝组成, 常用的基本单元是70 d 和100 d 等, 若干基本单元合并后的线密度有 210、300、420、600 d等。PVC 布面革常见品种的分类和用途见表 1。表 1 常见 PVC 布面革的分类和用途分型化纤线密度/d PVC 层是否发泡织物构成举例布面革名称 PVC 层厚度/mm 布面革用途厚型210~ 1 200 不发泡经纬都是 600 d 涤纶长丝经纬都是 600 d 涤纶弹丝经纬都是 600 d 锦纶长丝经是 600 d 涤纶长丝, 纬是 300 d 涤纶长丝600 d 牛津革600 d 弹丝牛津革600 d 尼龙牛津革600@ 300 牛津革01 10~ 01 30旅行箱、旅行包、书包、手提电脑包、救灾房、大型帐篷、充气广告、沙滩椅、乐器包装等70 发泡经纬都是 70 d 涤纶长丝经纬都是 70 d 锦纶长丝经纬都是 70 d 涤纶弹丝经是70 d 涤纶弹丝, 纬是 100 d 涤纶弹丝, 凸条织纹涤丝纺发泡革尼丝纺发泡革春夏纺发泡革花瑶发泡革01 60~ 01 90女式包、旅行箱、旅行包等薄型70不发泡(很柔软)经纬都是 70 d 涤纶长丝经纬都是 70 d 锦纶长丝经纬都是 70 d 涤纶弹丝70 d 细特涤纶弹丝涤丝纺雨披革尼丝纺雨披革春夏纺雨披革雪克服装革01 08~ 01 2070不发泡( 较硬)经纬都是 70 d 涤纶长丝70 d 涤纶长丝印花织物涤丝纺革印花涤丝纺革01 12~ 01 30自行车雨披、摩托车雨衣、遮阳篷、小型帐篷、轿车罩、窗帘、浴帘、运动器材、玩具包装、防水施工服、折叠挂衣橱、购物袋、武器装备罩等2 PVC 布面革的生产工艺和设备PVC 布面革采用压延法生产, 生产过程分为布基涂胶黏剂工序、压延复合工序和发泡工序, 每道工序独立完成。不发泡的PVC布面革只有前两道工序。
21 1 布基涂胶黏剂21 11 1 胶黏剂和胶黏剂配方PVC 布面革的布基所用的胶黏剂是热固型聚氨酯( PU) 和丙烯酸酯。布面革分厚型和薄型两大类, 厚型偏硬, 薄型偏软, 分别用硬质和软质的胶黏剂。如雨披革和服装革的布基涂胶黏剂后要基本保持布基原来的柔软度, 所以要用软质胶黏剂。胶黏剂的硬度与高分子化合物的组成、分子质量大小、交联剂和交联促进剂的用量有关。丙烯酸酯胶黏剂是共聚物, 其中玻璃化温度偏高的材料含量高时, 硬度就偏大; 当高分子化合物的组成和结构一定时, 分子质量越大、交联剂和交联促进剂含量越高, 则硬度越大。一般来讲, 胶黏剂的硬度越高, 拉伸强度也越高, PVC 层和布基的结合力也越高。PU 和丙烯酸酯胶黏剂根据其化合物组成、分子质量和固含量的不同可分为多种牌号, 但牌号都为各生产厂家自订,无统一标准, 所以交联剂和溶剂的用量要根据生产厂家的牌号和固含量来确定, 变化范围很大。
用于牛津布和发泡革布基( 尼丝纺布) 的胶黏剂配方实例: 热固型PU 浆( 含固质量分数 50% 、100%弹性模量 31 5 MPa) 100 份、交联剂 6~ 12 份、二甲基甲酰胺( DMF ) 或甲乙酮( MEK) 网涂胶 65~ 90份、刀涂胶 40~ 60 份。用于服装革和雨披革布基的胶黏剂配方实例: 丙烯酸酯浆( 含固质量分数 20% )100 份、交联剂 21 0~ 41 5 份、醋酸乙酯网涂胶 10~20 份、刀涂胶 0~ 7 份。溶剂主要用来调节胶黏剂浆料的黏度, 根据实际情况适量添加。布基涂胶黏剂工艺布基涂胶黏剂的生产设备叫布基涂胶生产线,其工艺流程为: 接布、送布y 张力调整和纠偏y 涂胶黏剂y 烘干胶黏剂( 烘箱) y 冷却( 冷却辊) y 收卷。涂胶工艺有刀涂和凹版印刷辊涂( 也叫网涂) 两种。薄型产品的 70 d 布基采用刀涂, 弹丝牛津布和发泡革的 70 d 布基采用网涂, 210 d 以上的长丝织物则采用刀涂和网涂均可, 一般情况是 210~ 600 d 的长丝织物采用刀涂, 600 d 以上的长丝织物采用网涂。目前, 涂头机的刀涂和网涂两个功能都设计在1 个涂头上, 可轮换工作。刀涂头的涂刀是单斜面的尖刀, 刀尖部制成半径为 01 3~ 01 4 mm 的微小圆头, 工作一定时间后刀尖变钝后要修磨, 否则会增大耗胶量。刀具要用工具钢或轴承钢制造, 并经热处理, 否则工作时间不长就会磨损。影响刀涂胶黏剂时耗胶量的因素有: 刀尖半径越小、布基张力越大、布基的线速度越快、布基纤维的线密度越小、布基的织纹越密、胶黏剂的黏度越小、胶黏剂的固含量越低则耗胶量越小。
网涂胶黏剂时, 只有很小部分网纹辊浸在胶黏剂浆槽内, 布基紧贴在辊上面包住一段辊面, 网纹辊转动时, 钢片刮刀把辊筒表面的胶黏剂全部刮掉, 只剩下凹坑里留有胶黏剂。工作时网纹辊车走向与布基的走向相同, 靠它们之间的速度差把胶黏剂涂到布基上。弹丝牛津布采用 40 目( 目数是指每英寸长度内的凹坑数) 的网纹辊涂胶, 发泡革的 70 d 涤丝纺布或尼丝纺布采用 100 目的网纹辊涂胶。网纹辊外径为 5 190~ 220 佳。网纹辊的目数越小、网纹辊与布基速度差越大、胶黏剂的黏度越高、胶黏剂的固含量越高则网纹辊的涂胶量越大。一般布基耗胶量( 指原胶) 为: 牛津布类 30~ 40 g/m, 薄型布面革的 70 d 布基类 8~ 20 g/m, 发泡革的 70 d 布基类4~ 6 g/m。布基涂胶黏剂后进入烘箱烘干( 溶剂挥发) , 促使胶黏剂固化交联。烘箱内有 2 组环形履带式链条在固定烘箱内的纵向轨道里连续不断地循环运转,每节链条上都装有带钢针的针板, 布基的布边被圆形钢丝刷压进钢针, 这样布基的门幅被牢牢固定, 不会因受热而变窄。布基随着链条在烘箱中往前运行, 出烘箱后布基自动被拉起从钢针上脱下, 绕过冷却辊后即收卷待用。烘箱内有通循环导热油的散热器, 导热油由油锅炉( 油锅炉用煤或油加热导热油)提供, 散热器上的风机可使热风在烘箱内循环加热。烘箱长度一般为 20 m, 每 4 m 为 1 个加热单元, 温度靠自动进油阀控制, 温度精度可达 ? 2 e 。烘箱自进布至出布的温度为: 120、140、160、160、140 e左右, 生产线速度为 40~ 70 m/min。烘箱内含有的溶剂蒸气排出得越快, 胶黏剂固化交联的速度也越快, 但这需要大量热能, 致使能耗太大, 故胶黏剂的烘干速度应适度地提高。烘箱内的排气不能太慢或不排, 否则烘箱内的溶剂蒸气会饱和。溶剂的闪点一般很低, 此时即使遇到微小火花( 甚至摩擦静电)都会爆炸。
涂好胶黏剂的布基可送压延生产线与 PVC 层复合。在实际生产中, 涂好胶黏剂的布基与压延工序复合的时间不可能刚好衔接, 针对此情况, 在胶黏剂配方中可不加入交联促进剂( 但这会损失一些胶黏剂的粘接强度) , 使涂胶黏剂未彻底交联, 延长彻底交联的时间。这样, 涂好胶黏剂的布基存放一段时间后再与 PVC 层复合对结合力的影响很小。交联剂用量越多, 胶黏剂分子质量越大, 涂胶生产线烘干能力越强, 涂胶布存放环境的温度越高、湿度越低, 则存放的时间越短。一般情况下, 涂胶布存放1~ 2 天后与 PVC 复合的结合力仍较佳。实践证明, 烘箱内溶剂完全挥发后的涂胶布与 PVC 的结合力较好。胶黏剂的发展趋势是用水溶性 PU 胶黏剂替代溶剂型胶黏剂, 这样既安全又环保。21 2 压延复合工艺和设备21 21 1 PVC 材料和配方PVC 布面革 PVC 层配方的两大特点是: 使用PVC 回收料和填充剂含量较高, 根据其特点可大致分 3 类: ¹ 牛津革和涤纶纺革类, º 雨披革和服装革类, » 发泡革类, 典型的配方见表 2。表 2 PVC 布面革 PVC 层配方份材料牛津革和涤丝纺革类阻燃牛津革¹ 雨披革类发泡革类PVC回收料 100 100 100 100普通轻质 CaCO3º 0~ 55 0 0~ 120 0重质 CaCO3 30~ 55 0 40~ 120 30~ 100活性氢氧化铝 » 0 30~ 60 0 0Ca/ Zn 粉状稳定剂 2 2 11 5 21 1~ 21 50DOP 0~ 10 0 20~ 35 3~ 10TCEP 0 5~ 8 0 0优泡剂 0 0 0 01 5~ 01 8硬脂酸 01 30~ 11 10 0~ 01 4 01 20~ 11 00 01 30~ 01 90ADC 0 0 0 31 2~ 41 2颜料适量适量适量适量¹ 阻燃牛津革可用于制作救灾临时房等;º 粒径约为 25 Lm( 500 目) ;» 粒径约为 10 Lm( 1 250 目) 。目前, 国内生产的 PVC布面革的 PVC 层都是用回收料制作的, 有回收的废旧膜( 如农用棚地膜, 家具和各种实用品、工业品的包装膜) 、产品的边角料和残次品( 如玩具膜、文具膜、家具贴膜和进口的各种膜制品的边角料) 及鞋底生产过程中的下脚料等。这些回收料除农用棚地膜是使用过的旧料外, 其余都是新料。有专门的厂家整理、清洗、破碎、归类、称重和包装这些回收料, 提供给生产人造革的厂家。设计 PVC 布面革 PVC 层的配方时: ¹ 分析确定回收料中的 PVC 树脂、增塑剂、填充剂等的含量,º 根据布面革产品不同的特点选择使用回收料。采用大棚膜生产牛津革和发泡革的效果都很好, 其中发泡革产品挺中有软, 很适合作箱包类产品用革。尽管鞋底回收料在所有回收料中发泡的泡孔质量较好( 可能是其中含有 EVA- CO 或 NBR等弹性体的缘故) , 但生产的发泡革软而不挺, 适合生产雨披革、服装革等。常用的回收料往往无法长期稳定供应, 同时为了兼顾某些性能, 有时还要选择两种回收料搭配使用。根据布基的颜色选择近似颜色的回收料, 有时还要再加颜料进行调色。PVC 布面革的生产是根据订单的要求, 需要先在实验室试生产, 厚度、发泡倍率、烘箱温度、受热时间等与正式生产时的工艺条件相同, 否则手感、硬度、颜色等指标会有差异。生产 PVC 布面革使用的是回收料, 在正式生产时还有可能出现问题, 需及时调整工艺参数。21 21 2 压延复合工艺( 1) 压延复合工艺流程。原辅材料搅拌( 高速搅拌机) y 初塑化( 密炼机)y塑化( 开炼机) y 过滤杂质( 过滤机) y 压延成膜( 压延机) y与布基复合( 复合机, 也是压花机) y 冷却( 冷却辊) y卷取( 自动收卷机) 。( 2) 高速搅拌机和密炼机的操作工艺。先把填充剂、润滑剂加入高速搅拌机内, 待料温达到 75 e 以上时加入增塑剂, 出料温度控制在100~ 130 e 。PVC 回收料、发泡剂、优泡剂、稳定剂和颜料( 颜料是自行研磨的颜料与 DOP 的混合浆或外购的色饼) 的投料顺序是: 先加入 50% PVC回收料、稳定剂、优泡剂和经高速搅拌机搅拌的助剂, 然后再加入 50% PVC 回收料, 密炼工作即将完成前压锤提起加入发泡剂, 再密炼 10 s 左右放料。密炼时间一般为 90~ 180 s, 发泡的、增塑剂含量较高的、填充剂含量较低的共混料的密炼时间要短些。工作时, 高速搅拌机和密炼机都不需要另外加热, 靠摩擦和剪切加热即可。( 3) 开炼机的操作工艺。辊筒温度为 145~ 155 e 。生产发泡制品时,ADC 发泡剂是在密炼过程中后加入的, 其浮在密炼室上部, 没与 PVC 回收料混合均匀, 故开炼机操作要勤翻、多翻。生产发泡制品时第 1 台开炼机操作要有 2~ 3 次/ 大翻0 ( 物料跟着辊筒旋转时, 用手把物料盘在辊筒的外侧面, 待辊缝中无存料时再把打成大卷的料推到辊缝中间) , 使发泡剂和其他助剂在 PVC 回收料中分散均匀, 否则会严重影响制品泡孔质量。( 4) 过滤机操作工艺。
过滤机是一种特殊结构的单螺杆挤出机, 螺杆等深不等距, 长径比只有 6, 压缩比很小, 故过滤机不起塑化作用, 只起过滤作用, 不会预发泡。料筒用导热油加热, 温度均匀, 加热温度为 150~ 175 e , 生产发泡制品时取较小值。机头是双机头, 便于换网,交替工作。机头用铰链连接在机身的法兰上, 利用液压锁定机头, 操作很方便。机头内装有不锈钢过滤板, 过滤板前面安装 3 层不锈钢网, 两边的不锈钢网孔径为 0. 701~ 0. 833 mm( 20~ 24 目) , 中间的不锈钢网孔径为 0. 245 mm( 60 目) 。不锈钢过滤网一般每 30 min 就要更换, 不要等过滤网被冲破后再更换, 具体更换过滤网的时间是依据主机电动机的电流变化和实际经验。( 5) 压延机的操作工艺。压延机的操作工艺见表 3。压延辊的进料辊辊温较高, 出膜辊辊温较低。在生产发泡革的过程中,压延成膜时的 PVC 层不能预发泡( 即使少量发泡也不行) , 否则移至发泡生产线时会不发泡, 产生次品。高填充剂含量的 PVC 层在压延机上操作难度较高,其发泡膜更难, 只能在很窄的工艺范围内操作。温度稍高, 物料就预发泡; 温度稍低, Ò辊、Ó辊的辊缝和 Ó辊、Ô辊的辊缝中的物料就会掉料, 使之无法成膜, 此时需要调整辊速和辊筒之间的速度差。

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