合成革工艺综合实验指导书.docx

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合成革工艺综合实验指导书

合成革工艺综合实验指导书

马兴元、冯见艳编著

2013.7.5

合成革工艺综合实验教学

ComprehensiveExperimentsofSyntheticLeatherProcessing

一、实验目的与任务

本课程是合成革工程专业的专业主干实验课。

在对学生进行工程训练方面占有重要地位。

本课程是在学生学完合成革工艺学，基本掌握了合成革生产过程的理论后而开设的一门模拟生产过程的综合性实验课。

它主要对合成革生产理论进行验证，通过操作，使学生对合成革实际生产过程有一个全面的了解，训练学生理论联系实际，分析和解决实际问题的能力，为以后从事生产技术工作和研究开发工作打下良好的基础。

合成革工艺综合实验包括：

底布预处理、Base制备、干法移膜和后整饰等生产性实验。

根据不同产品品种的性能要求，以湿法Base和干法移膜实验为主，依据合成革生产过程中的聚氨酯湿法凝固成型、聚氨酯干法凝固成型、双组份聚氨酯反应成型、聚氯乙烯塑化成型等基本原理，验证各个工艺环节，并进行自我创新，全面掌握合成革生产技术与原理。

二、实验教学基本要求

1.本实验是在学生学完合成革工艺学之后开设，以实验操作为主，在教师示范的基础上，全部由学生进行方案设计和操作，让学生参与生产过程的组织与管理，实验过程中穿插进行现场讲解、小组讨论。

培养学生分析和解决实际问题的能力及创新意识。

2.具体模拟合成革生产过程的内容与产品的品种由教师可根据实验室的条件以及目前合成革生产发展特点而确定。

3.要求学生掌握基布预处理、聚氨酯湿法凝固成型、聚氨酯干法凝固成型等一般原理、方法。

4.实验过程中，要求实验态度认真，动手、动脑，理论联系实际；做完实验，值日生要认真打扫实验室卫生。

5.实验报告采用统一的实验报告纸，要求书写规范，应包括目的、原理、内容、实验现象、解释和总结等；并进行必要的分析和讨论。

6.实验成绩实行量化考核，考核包括：

预习、提问、实验操作、实验记录、卫生、纪律和实验报告等。

三、实验准备

1.底布：

平纹布、斜纹布、起毛布、涤纶非织造、锦纶非织造布、超细纤维合成革基布。

2.聚氨酯树脂：

溶剂型湿法聚氨酯树脂、溶剂型聚氨酯干法树脂、水性聚氨酯发泡树脂、顶层树脂、粘合剂。

3.颜料和染料：

色粉、水性色浆、色母粒等。

4.填料：

黄木粉、白木粉、轻质碳酸钙等。

5.助剂：

表处剂、柔软剂、渗透剂、Span-60、流平剂、蜡乳液、手感剂等。

6.溶剂：

二甲基甲酰胺（DMF）、甲苯、丁酮、醋酸丁酯、丙酮。

7.玻璃烧杯、塑料烧杯、工业尼龙滤网、过滤纱布、剪刀、裁纸刀、磨革砂布/纸、小塑料桶、口罩、橡胶手套、一次性手术手套、刷子、温度计、pH试纸，容量瓶、滴管、滤纸、量筒等。

四、实验教学的内容或要求

1.本实验的主要内容

序次

实验项目名称

实验要求

实验

时数

每组

人数

总计

组数

循环

次数

各循环时间

1

基布预处理

验证热处理或水处理对湿法工艺的影响

6

5

10

1

1周

2

溶剂型聚氨酯湿法凝固（验证）

验证溶剂型聚氨酯的性能及湿法涂层工艺

14

5

10

1

3

水性聚氨酯Base制备（设计）

选择水性聚氨酯材料、设计并通过实验确定水性Base制备工艺。

16

1

30

1

4

干法移膜实验（验证）

选择材料、设计并通过实验确定复鞣、染色、加脂工艺。

12

1

30

1

2周

5

水性聚氨酯干法（设计）

选择水性聚氨酯材料、设计并通过实验确定干法涂层方案，掌握水性干法涂层技术。

12

1

30

1

2.实验基本工序内容与要求

序号

实验项目

名称

内容提要

实验要求

实验

时数

每组

人数

1

裁样

使用裁样机，教师先进行演示

使各种底布达到产品要求面积

2

1

2

底布预处理

烫平热处理、含浸预处理

底布平整，具有一定的含水率

4

1

3

配料

根据合成革贝斯性能要求配制一定固含量、黏度的溶剂型湿法聚氨酯树脂溶液；筛选适宜的树脂和填料

固含量16-18%;

黏度：

6000-12000cP.s

5

5

4

湿法涂层

根据合成革贝斯性能要求，确定湿法涂层厚度

辊涂

5

1

5

凝固

配制一定浓度的DMF水溶液作为凝固剂

凝固层表面光滑，厚度均匀

5

1

6

水洗

热水轧车浸洗

水温60℃,轧车压力：

0.2MPa

4

1

7

扩幅干燥

将底布固定在木板上干燥

无过度干燥或干燥不足

2

1

8

配料

根据合成革性能能要求配制一定固含量、黏度、颜色的溶剂型干法聚氨酯树脂溶液；筛选适宜的树脂，调色配色。

调配所需颜色

10

2

9

离型纸转移涂层

在离型纸上进行辊涂

厚度均匀，颜色一致

8

1

10

干燥

烘箱干燥

干燥温度80-90℃

2

1

11

贴合

贴合Base

贴合平展，压力2.5Mpa

2

1

12

配料

将后整饰料提前配好备用

称量准确，过滤使用

2

1

13

喷涂，干燥

用手工喷枪操作

喷1-2次，重喷，喷量均匀

4

1

14

交样品

交回学生所做的合成革样品

1

1

15

分组讨论

各组学生和实验指导教师一起探讨实验过程中的各种问题，进行总结。

2

备注：

1.以上实验均在非织造工程实训中心和合成革工艺实验室完成。

2.验证性实验由教师给出实验方案，学生预习后按照工序要求操作。

3.设计性实验方案由学生自己设计，教师检查后方可操作。

五、实验所需仪器设备

涂层试验机、浸渍机、轧车、凝固槽、搅拌器、涂布棒、打蛋器等。

六、实验操作

1基布预处理

（1）浸水处理

配置一定浓度DMF（3%-10%）水溶液，将基布在DMF水溶液浸泡处理并轧干，通过加热的调湿轮控制底布表面湿度与均匀度，浸水处理的作用主要是提高底布湿度，防止浆料渗入，产生透底现象。

另外可以改善底布的亲水性，提高涂层的外观质量。

（2）热处理

底布大多为起毛机织布、水刺非织造布，适用与渗透类产品，在布涂前一定要经过热处理才可以防止基布变形。

底布经过预烫平后直接涂布，要求浆料渗到背面。

热处理可以使用烘箱和轧辊完成，也采用电熨斗烫平处理，130℃下处理1~3分钟即可。

2溶剂型聚氨酯湿法凝固实验

2.1实验准备

（1）A4纸大小的基布（纺织布或非织造布）五块

（2）溶剂型湿法聚氨酯（模量30）200g，溶剂型湿法聚氨酯（模量50）200g；

（3）填料、色粉和助剂适量备用；

（4）清洗操作台、涂布棒、凝固槽备用；

（5）检查轧车和烘箱，打开电源开关，使其进入工作状态。

2.2湿法浆料的配制

（1）涂层浆料配方（如表1，表2所示）

表1涂层浆料参考配方

材料名称

用量（质量份数）

材料的作用

聚氨酯树脂SW—3000

50

聚氨酯成膜剂

聚氨酯树脂SW—190HE

50

聚氨酯成膜剂

黄木粉

15-20

填充剂

OT-70

0.5-1

凝固剂

S-80

0.5-2

凝固剂

DMF

80

溶剂

着色剂

适量

着色剂

如果树脂的粘度在1.1万~1.5万cps之间

涂层浆料的粘度应该在7000~9000之间。

表2平面弹力布湿法涂层工艺

化料

用量

调整时间/min

粘度cp.s

聚氨酯树脂

SL－30

100

60

6000±6500

spu

5

溶剂

DMF

120

助剂

S-80

1.5

CF

0.8

木质粉

30

轻质碳酸钙

10

色浆

5

（2）配料顺序：

一般在容器先加入DMF，而后加入填料，并用搅拌机充分搅拌约10min左右，确保木质粉分散于DMF中；搅拌数分钟，当配制的浆料粘度符合要求后，停止搅拌，按设计的配方加入聚氨酯树脂，用高速搅拌机搅拌20min后，测量浆料的粘度；加入着色剂和助剂，搅拌数分钟，如果使用色粉，可用DMF预先溶解；脱泡时先进行低真空度脱泡，将利用真空脱泡机脱泡40min，若浆料粘度偏高时，可适当延长脱泡时间，最后用60~100目过滤网过滤备用。

2.3湿法涂层

（1）将浸渍后的基布铺平，利用涂布棒，按照设定的厚度刮涂涂层浆料；

（2）基布进入凝固槽，凝固槽中的凝固液是由水与DMF组成的，DMF的含量一般为20%~25%，温度32℃~35℃，时间为8~15分钟。

（3）水洗8~10次，确认水洗液DMF浓度低于1%，挤水干燥。

3水性聚氨酯Base制备

3.1实验准备

（1）A4纸大小的基布（纺织布或非织造布）两块

（2）水性聚氨酯发泡树脂100g；

（3）增稠剂、发泡剂、稳泡剂、水性色浆适量备用；

（4）清洗操作台、涂布棒、打蛋器备用；

（5）检查烘箱，打开电源开关，使其进入工作状态。

3.2水性发泡浆料的配制

（1）发泡涂层比较厚，浆料的粘度一般为20000mPa.s；涂布间隙在0.2~1mm。

参考配方如表2所示：

表3中间树脂配方

材料名称

质量份数

材料的作用

发泡聚氨酯

100

成膜剂，调节表面层的软硬度。

水性色浆

2~6

着色剂，颜色越浅，用量越大。

EcomaF911

4

发泡稳泡剂

StokalSTA

2

稳泡剂

增稠剂

1~2%

调节树脂粘度。

（3）配料顺序首先加入聚氨酯，再加入色浆、发泡剂和稳泡剂，搅拌均匀后测定浆料粘度，依据粘度的大小加入适量的增稠剂，调节粘度到20000mPa.s左右，搅拌均匀，然后过滤，最后通过发泡剂发泡，输送到涂台。

（4）发泡层烘干三节温度分别为：

70℃，120℃,150℃。

（5）发泡层冷却通常采用冷却辊进行冷却。

4干法移膜实验

4.1实验准备

（1）A4纸大小的离型纸两张（不同花纹和光雾度）；

（2）溶剂型干法聚氨酯发泡树脂200g；

（3）色浆适量备用；

（4）清洗操作台、涂布棒备用；

（5）检查烘箱，打开电源开关，使其进入工作状态。

4.2干法浆料的配制

（1）浆料配方（如表4所示）

表4干法浆料参考配方

材料名称

表面层

（质量份数）

中间层

（质量份数）

粘合层

（质量份数）

聚氨酯

表面层树脂

中间层树脂

底层树脂

色浆

15~30

7~15

-

DMF

35~40

35~40

0~10

MEK

15~20

15~20

20~30

TOL

-

-

0~10

促进剂

-

-

4~6

交联剂

-

-

12~14

（2）浆料配制方法

一般在容器先加入树脂，再加入溶剂，用搅拌机充分搅拌约10min左右，当配制的浆料粘度符合要求后，停止搅拌；加入着色剂和助剂，搅拌数分钟，如果使用色粉，可用溶剂预先溶解；脱泡时先进行低真空度脱泡，将利用真空脱泡机脱泡40min，最后用150~200目过滤网过滤备用。

4.3干法移膜的工艺要点

（1）面层工艺参数（如表5所示）

表5面层工艺参数

涂布间隙（mm）

涂布量（g/m）

烘箱温度（℃）

第一烘箱

第二烘箱

R/P

NEXUS、UM18等

0.14

140±10

70

90

AR-20.AR-140等

ink

100±10

70

90

IZMIR.SPIGA等

ink

50±10

50

70

HAMPTON.SETA等

R/P+ENL系列

ECOTEX系列

0.15

110±5

80

100

（2）中层工艺参数（如表6所示）

表6中层工艺参数

涂布间隙（mm）

涂布量（g/m）

烘箱温度（℃）

第一烘箱

第二烘箱

第三烘箱

R/P

0.15

160±10

60

80

100

NEXUS、UM18等

0.15

160±10

60

80

100

AR-20.AR-140等

0.15

200±10

60

80

100

IZMIR.SPIGA等

0.15

160±10

60

80

100

HAMPTON.SETA等

0.15

160±10

60

80

100

R/P+ENL系列

0.15

160±10

60

70

90

ECOTEX系列

0.15

110±10

60

80

100

（3）粘合层工艺参数（如表7所示）

表7粘合层工艺参数

涂布间隙（mm）

涂布量（g/m）

烘箱温度（℃）

第一烘箱

第二烘箱

第三烘箱

第四烘箱

R/P

0.18

180±10

60

80

100

80

NEXUS、UM18等

0.17

170±10

60

80

100

80

AR-20.AR-140等

0.18

220±10

60

80

100

80

IZMIR.SPIGA等

0.15

150±10

10

110

120

120

HAMPTON.SETA等

0.15

160±10

10

110

120

120

R/P+ENL系列

0.20

200±10

60

80

80

80

ECOTEX系列

0.14

100±10

60

80

100

100

注：

1.R/P+ENL系列采用2液型湿贴。

4.4底布贴合

（1）通常采用半干贴的方式，温度在120℃。

将涂层烘干至能够拉丝的程度为宜（半干贴）。

（2）将底布与已经涂上粘结层涂层剂的离型纸对齐叠合,叠合时底布和离型纸尽量接近平行，通过一对压辊后进入烘箱烘干。

（3）贴合间隙一般控制在底布和离型纸厚度之和的50~70%；气压一般在3~4kg/cm2。

4.5烘干与剥离

（1）三节温度分别为：

120℃，130℃,140℃。

（2）取出放在玻璃板上自然冷却。

（3）合成革从离型纸上剥离下来。

5.水性聚氨酯干法（学生自己设计实验）

教学实验基本信息汇总表

序

号

实验项目名称

实验项目编码

实验内容提要

所需仪器设备名称及台套数

所需实验材料名称及数量

必做或选做

每组人数

实验室名称

备注

1

合成革工艺综合实验

01

合成革工艺综合实验包括：

底布预处理、Base制备、干法移膜和后整饰等生产性实验。

根据不同产品品种的性能要求，以湿法Base和干法移膜实验为主，依据合成革生产过程中的聚氨酯湿法凝固成型、聚氨酯干法凝固成型、双组份聚氨酯反应成型、聚氯乙烯塑化成型等基本原理，验证各个工艺环节，并进行自我创新，全面掌握合成革生产技术与原理。

裁断机１台；

分析天平1台

电子天平６台

测厚仪２台；

干法小样机1台；

湿法小样机1台；

涂布辊60跟；

凝固槽6个；

印刷机1台；

烘箱２个

机织布60m;非织造布60m;溶剂型湿法聚氨酯30kg;溶剂型干法聚氨酯30kg;水性湿法聚氨酯30kg;染料3kg;

DMF;甲苯，丁酮等

必做

6

非织造材料与工程实训中心；合成革工艺实验室