生产人造革的方法和人造革的制作方法

专利名称：生产人造革的方法和人造革的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产人造革的方法和人造革。
背景技术：
人造革(又称合成皮革)提供了一种经济及多功能的方式来代替天然皮革。包含形成于基材(例如编织物或非编织物)上的聚氨基甲酸酯的人造革已被广泛使用多年。此类人造革需要在防沾污性、防水性、耐磨性和非粘合性等方面符合要求，且视应用而定，其还需要具有低表面摩擦系数。
按照惯例，聚氨基甲酸酯通过湿涂布而形成于基材上。湿涂布的执行是通过将聚氨基甲酸酯溶液涂布到待涂布的基材11上，并接着使聚氨基甲酸酯干燥和固化以在基材上形成膜或层12(参看图1)而完成。用于溶解聚氨基甲酸酯以形成聚氨基甲酸酯溶液的常用溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)。当使涂覆于基材上的聚氨基甲酸酯溶液固化时，通常添加水来代替二甲基甲酰胺，且聚氨基甲酸酯因此被固化。在常规制程中，使用二甲基甲酰胺会导致严重的环境问题，例如空气污染和水污染。此外，已证明二甲基甲酰胺与若干健康失调有关系。而且通过湿涂布所获得的聚氨基甲酸酯层的质量也不令人满意。涂层厚度有所限制。在基材上聚氨基甲酸酯层内侧所形成的孔约呈液滴形状，且其尺寸很大，所具有的长度为约250到约350μm，且宽度为约150到约320μm。孔分布也不均匀；其中较大的孔存在于接近基材表面的部分中。此类产品不能满足机械强度(例如剥离、磨损和挠性)的要求。通过湿涂布制造的常规产品的结合强度不令人满意。此外，湿涂布条件有所限制且难以控制。另外，容易在常规人造革的聚氨基甲酸酯层上出现折迭线，且使用寿命缩短。
美国专利第5,460,873号揭示一种有关整体发泡物品的新颖覆盖材料，所述整体发泡物品包含一可渗透织物和一整体地结合到所述织物背面的泡沫乳胶薄层。泡沫乳胶具有无数个形成于其内部的细小开口单元，和形成于与其外表面相邻的区域内的更细小或更密集的开口单元。在泡沫乳胶层的外表面上形成有表皮。在此专利中一种制造新颖覆盖材料的方法中，系将乳胶材料充分搅拌以产生密度尽可能低的泡沫乳胶(密度在每cm220,000个单元到每cm270,000个单元的范围内)。在干燥并固化之后，对整个织物进行压挤操作，其中泡沫乳胶的细小开口单元被压碎并便利于减小成更细小或更密集的开口单元，以便增加泡沫乳胶的渗透性。泡沫乳胶系设计为气体可渗透材料，且泡沫乳胶的物理和化学性质与人造革的物理和化学性质完全不同。举例而言，因为泡沫乳胶覆盖有表皮，所以对泡沫乳胶的外观和平整度开没有严格要求。此外，形成于泡沫乳胶层中的单元尺寸仍然不均匀。
考虑到以上所述，在此项领域中需要一种生产高质量人造革的方法和由此而生产的人造革。特别的是，在所述生产人造革的方法中不使用有毒物质，或在由此获得的人造革中没有有毒物质。

发明内容
本发明的一个目的为提供一种生产人造革的方法，其包含以下步骤(a)提供一基材；(b)提供一发泡聚氨基甲酸酯分散液，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有约40％到约60％的固体含量和约0.01％到约80％的空隙含量；(c)在所述基材上涂布一层发泡聚氨基甲酸酯分散液；和(d)将所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液层干燥以获得所述人造革。
本发明的另一目的为提供人造革，其包含一具有一表面的基材；和一形成于所述基材的所述表面上的发泡聚氨基甲酸酯层，其包含复数个均匀分布于其中的孔，其中所述孔的横截面实质上为椭圆形状；优选地，呈椭圆形状的所述孔具有约20μm到约150μm的直径。


图1说明具有长度为约250到约350μm且宽度为约150到320μm的孔的常规人造革在扫描电子显微镜下的横截面图。
图2说明根据本发明具有直径为约20μm到约150μm的孔的人造革在扫描电子显微镜下的横截面图。
具体实施例方式
本发明提供一种生产人造革的方法，其包含以下步骤(a)提供一基材；
(b)提供一发泡聚氨基甲酸酯分散液，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有约40％到约60％的固体含量和约0.01％到80％的空隙含量；(c)在所述基材上涂布一层所述发泡聚氨基甲酸酯分散液；和(d)将所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液层干燥以获得所述人造革。
如本文所使用的术语“基材”是指一基底材料，其允许在其一表面上形成一聚氨基甲酸酯层。根据本发明的基材为非编织物或编织物。如本文所使用的术语“织物”是指单一织物或复合织物，优选指复合织物。所属领域的技术人员可根据说明书的揭示内容来选择适当类型的织物。
优选地，用作基材的非编织物为超细非编织物、针刺接合织物(needle-bonded fabric)或水射卷绕织物(water-jet entangling fabric)。纤维的细度优选为0.01旦尼尔到10旦尼尔。更佳的是，非编织物为包含“海”组分和“岛”组分的海岛型(sea-island type)复合织物。用于本发明中的海岛型复合织物是通过以海-岛的形式对两种聚合体进行共轭纺丝或混合纺丝所制得。在本发明的一个优选实施例中，以减少重量的方式对海岛型复合织物进行处理以减少海组分的量。减少海组分重量的方式已为所属领域的技术人员所熟知，例如使用氢氧化钠或甲苯。
优选地，非编织物由至少一种选自由尼龙、聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚烯烃、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂和其混合物所组成的群组中的材料制成。
在另一方面中，编织物为弹力织物，优选为针织弹力织物。在本发明的一个优选实施例中，弹力织物包含弹力丝或弹性组分。
为获得更好的机械和化学性质，优选通过使用例如弹性体溶液的树脂溶液来浸渍或涂布基材而对基材进行预处理，所述弹性体溶液包含弹性体树脂和例如染料或固色剂的添加剂。优选地，树脂溶液包含丙烯酸酯树脂或聚氨基甲酸酯树脂。在本发明的一个优选实施例中，丙烯酸酯树脂包含聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸树脂。在本发明的另一优选实施例中，聚氨基甲酸酯树脂包含有机聚氨基甲酸酯树脂或聚氨基甲酸酯分散液树脂。浸渍或涂布的方式已为所属领域的技术人员所熟知，其并入本文中以供参考。
在本发明的一个优选实施例中，在树脂溶液中进行浸渍步骤之后，进行洗涤步骤和干燥步骤。洗涤和干燥的方式已为所属领域的技术人员所熟知。在本发明的一个实施例中，使用水来进行洗涤，并视需要使用挤压轮。洗涤条件已为所属领域的技术人员所熟知。优选地，在水中洗涤基材，并接着数次使用挤压轮使其经受挤压。干燥条件已为所属领域的技术人员所熟知。在本发明的一个实施例中，干燥为空气干燥。优选地，在90℃到170℃下将基材干燥，更佳在120℃到160℃下，最佳在130℃到150℃下进行。
如本文所使用的术语“聚氨基甲酸酯”统指聚氨基甲酸酯、聚脲、聚氨基甲酸酯聚脲和其混合物。
根据本发明的发泡聚氨基甲酸酯分散液是以一种机械或化学的方式形成。在本发明的一个优选实施例中，发泡聚氨基甲酸酯分散液是通过机械搅拌聚氨基甲酸酯分散液而形成。通过机械搅拌，使空气均匀地混合到分散液中。通过对聚氨基甲酸酯分散液可调整地进行机械搅拌，容易对根据本发明的发泡聚氨基甲酸酯分散液的空隙含量进行控制。另一方面，还可通过使用发泡剂来形成发泡聚氨基甲酸酯分散液。发泡剂的含量或种类已为所属领域的技术人员所熟知。优选地，发泡剂是选自由碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、硼氢化钠、亚硝酸钠、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、N-亚硝基化合物、偶氮化合物、磺酰肼和其混合物所组成的群组。
出乎意料地发现发泡聚氨基甲酸酯分散液的固体含量在人造革的机械和化学性质方面起着重要作用。根据本发明的发泡聚氨基甲酸酯分散液的特征在于具有约40％到约60％的固体含量。按照惯例，溶解在有机溶剂中的聚氨基甲酸酯的固体含量范围为从10％到30％。本发明中的发泡聚氨基甲酸酯分散液的固体含量高于常规使用的聚氨基甲酸酯溶液的固体含量。优选地，根据本发明的聚氨基甲酸酯分散液具有约50％到约60％的固体含量，更佳为约55％。
在另一方面中，还出乎意料地发现发泡聚氨基甲酸酯分散液的空隙含量在人造革的机械和化学性质方面起着重要作用，在硬度和机械性质方面尤为如此。根据本发明的发泡聚氨基甲酸酯分散液的特征在于具有约0.01％到约80％的空隙含量，优选为约2％到约65％。
在本发明的一个优选实施例中，发泡聚氨基甲酸酯分散液进一步包含用于调节其特定功能的添加剂。所述添加剂的实例为染料、增稠剂、抗氧化剂、阻燃剂、防泛黄剂、抗生素或其混合物。添加剂的含量或种类已为所属领域的技术人员所熟知，其并入本文中以供参考。
在所述基材上涂布发泡聚氨基甲酸酯分散液的方式已为所属领域的技术人员所熟知。涂布的实例包括直接涂覆，例如刮涂法和滚涂法。在涂布后，在基材表面上形成一发泡聚氨基甲酸酯分散液层。
使所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液层干燥的方式在所属领域中已为熟知。在本发明的一个优选实施例中，所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液层是通过加热来干燥。干燥步骤还使得发泡聚氨基甲酸酯分散液固化，并在基材表面上形成一发泡聚氨基甲酸酯层。
优选需要在发泡聚氨基甲酸酯层的表面上执行再加工。根据本发明的方法，其进一步包含(e)通过在人造革的一表面上粘附一层、压印、研磨、印花或喷雾的步骤对所述人造革进行后处理。所述再加工获得不同的人造革表面外观或性质。压印、研磨、印花或喷雾的方式已为所属领域的技术人员所熟知，其并入本文中以供参考。
根据本发明的方法避免了常规方法使用有毒溶剂二甲基甲酰胺的缺陷。用于本发明中的发泡聚氨基甲酸酯分散液为水溶液，且对环境或人体不具任何危害。
本发明还提供根据如上所述方法生产的人造革。所述人造革包含一具有一表面的基材；和一形成于所述基材的所述表面上的发泡聚氨基甲酸酯层，其包含复数个均匀分布于其中的孔，其中所述孔的横截面实质上为椭圆形状；优选地，呈椭圆形状的所述孔具有约20μm到约150μm的直径。
图2中展示根据本发明的一种人造革类型在扫描电子显微镜下的横截面图；其中21代表基材，22代表发泡聚氨基甲酸酯层，且23代表如下文所描述的粘附层。
在另一方面中，根据本发明具有发泡聚氨基甲酸酯层的人造革包含一层附着于发泡聚氨基甲酸酯层的与基材相反的侧面上的一表面上。视生产方法中所涉及的所要应用和再加工而定，所述层为一粘附层、一印花层、一喷雾层等等。在本发明的又一方面中，发泡聚氨基甲酸酯层具有一其上有质地的表面。所述质地优选为通过压印或研磨而产生。
与常规人造革相比，根据本发明的人造革显着改进其机械和化学性质。根据本发明人造革的孔形状和尺寸也得到改进。常规人造革具有长度为约250到约350μm且宽度为约150到约320μm的液滴状孔；相反地，根据本发明的人造革具有直径为约20μm到约150μm的椭圆形孔。根据本发明的人造革的发泡聚氨基甲酸酯层中的孔的椭圆形状和较小尺寸避免了常规人造革的折迭线的缺陷。此外，机械强度(例如剥离、磨损和挠性)得到改进。值得注意的是，根据本发明的人造革的剥离强度为2.5kg/cm以上。在根据本发明的人造革的发泡聚氨基甲酸酯层上并未出现折迭线，且人造革表面完好且平整。根据本发明的人造革具有极好的性质，且适于代替天然皮革用于制造鞋类、家具、衣服和其类似物的应用中。
以下实例仅用于说明目的，并不意欲限制本发明的范畴。
实例1
基材将细度为3旦尼尔的尼龙和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的复合纤维针刺接合以形成非编织物基材。基材的厚度为2.0mm，且单位面积重量为900g/m2。
基材浸渍制备包含7wt％聚氨基甲酸酯、1wt％染料和92wt％二甲基甲酰胺的弹性体树脂溶液，并将基材浸渍于弹性体溶液中。
基材固化在浸渍后，将基材放入水中以使浸渍于纤维中的树脂固化。
基材洗涤用挤压轮除去残余物和过量的水。接着在水中洗涤基材，并接着数次使用挤压轮使其经受挤压。
基材干燥接着在洗涤后将基材干燥。
基材减量接着用5wt％氢氧化钠对基材进行处理以使PET的长链水解。在除去过量氢氧化钠之后，将所述基材洗涤并干燥，织物的细度减少到0.07旦尼尔。
涂布在2.0mm半成品上涂布发泡聚氨基甲酸酯分散液，所述发泡聚氨基甲酸酯分散液是通过机械搅拌而形成，其具有10％的空隙含量、0.9g/cm3的发泡密度和52％的固体含量、0.3wt％的染料和5.4wt％的增稠剂。
干燥接着对具有发泡聚氨基甲酸酯分散液的基材进行干燥，以除去过量的水并在基材表面上形成一发泡聚氨基甲酸酯层。
再加工在具有天然皮革质地的隔离纸上涂布一聚氨基甲酸酯层，并接着用聚氨基甲酸酯粘附剂进一步涂布以形成一粘附层。接着使发泡聚氨基甲酸酯层在与基材相反的侧面上的表面粘附有所述粘附层。在固化后，去除所述隔离纸以获得人造革。
实例2基材将60％尼龙和40％聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的复合纤维针刺接合以形成非编织物基材。基材的厚度为1.0mm，且单位面积重量为280g/m2。
基材浸渍制备包含10wt％聚氨基甲酸酯分散液、3wt％染料、2wt％增稠剂和85wt％水的弹性体树脂，并将基材浸渍于所述弹性体树脂中。
基材干燥接着将基材干燥以形成具有1.0mm厚度的半成品。
涂布在半成品上涂布具有15％的空隙含量和52％的固体含量、0.3wt％染料和5.4wt％增稠剂的发泡聚氨基甲酸酯分散液。
干燥接着对具有发泡聚氨基甲酸酯分散液的基材进行干燥，以除去过量的水并在基材表面上形成一发泡聚氨基甲酸酯层。
再加工在具有天然皮革质地的隔离纸上涂布一聚氨基甲酸酯层，开接着用聚氨基甲酸酯粘附剂进一步涂布以形成一粘附层。接着使发泡聚氨基甲酸酯层在与基材相反的侧面上的表面粘附有所述粘附层。在固化后，去除所述隔离纸以获得人造革。
实例3基材将单一纤维聚对苯二甲酸乙二酯(PET)针刺接合以形成非编织物基材。基材的厚度为1.0mm且单位面积重量为330g/m2。
涂布在半成品上涂布具有15％的空隙含量和52％的固体含量、0.3wt％染料和5.4wt％增稠剂的发泡聚氨基甲酸酯分散液。
干燥接着对具有发泡聚氨基甲酸酯分散液的基材进行干燥，以除去过量的水并在基材表面上形成一发泡聚氨基甲酸酯层。
再加工在具有天然皮革质地的隔离纸上涂布一聚氨基甲酸酯层，并接着用聚氨基甲酸酯粘附剂进一步涂布以形成一粘附层。接着使发泡聚氨基甲酸酯层在与基材相反的侧面上的表面粘附有所述粘附层。在固化后，去除所述隔离纸以获得人造革。
分析对实例1到3中所获得的人造革的外观、耐剥离性、耐磨损性和耐水解性进行分析。用于分析的方法和设备如下列出磨损ASTM D3886、CSI Cs-022C S/N-846剥离ASTM D751、Instron 4465耐水解性ASTM D3690、Firstek scientific Model-B403。
结果在表1中示出表1

虽然已对本发明的实施例进行说明及描述，但是所属领域的技术人员可进行各种修改和改进。因此本发明实施例的描述为说明性而非限制性。本发明不限于所说明的特定形式，且不脱离本发明的精神和范畴的所有修改均属于如所附权利要求书中所限定的范畴。
权利要求
1.一种生产人造革的方法，其包含以下步骤(a)提供一基材；(b)提供一发泡聚氨基甲酸酯分散液，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有约40％到约60％的固体含量和约0.01％到约80％的空隙含量；(c)在所述基材上涂布一层所述发泡聚氨基甲酸酯分散液；和(d)将所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液层干燥以获得所述人造革。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材是通过用包含丙烯酸酯树脂或聚氨基甲酸酯树脂的树脂溶液来浸渍或涂布所述基材而进行预处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述丙烯酸酯树脂包含聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸树脂。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚氨基甲酸酯树脂包含有机聚氨基甲酸酯树脂或聚氨基甲酸酯分散液树脂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有50％到60％的固体含量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有约55％的固体含量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有约2％到约65％的空隙含量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述发泡聚氨基甲酸酯分散液进一步包含染料、增稠剂、抗氧化剂、阻燃剂、防泛黄剂、抗生素或其混合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述发泡聚氨基甲酸酯分散液是通过机械搅拌而形成。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述发泡聚氨基甲酸酯分散液是通过使用发泡剂而形成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述发泡剂是选自由碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、硼氢化钠、亚硝酸钠、聚氯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、N-亚硝基化合物、偶氮化合物、磺酰肼和其混合物所组成的群组。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液是通过加热而干燥。
13.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含(e)通过在所述人造革的一表面上粘附一层、压印、研磨、印花或喷雾的步骤对所述人造革进行后处理。
14.一种人造革，其包含一具有一表面的基材；和一形成于所述基材的所述表面上的发泡聚氨基甲酸酯层，其包含复数个均匀分布于其中的孔，其中所述孔的横截面实质上为椭圆形状。
15.根据权利要求14所述的人造革，其中所述孔中的至少一个孔实体上连接到另一个孔。
16.根据权利要求14所述的人造革，其中所述基材组分包含丙烯酸酯树脂或聚氨基甲酸酯树脂。
17.根据权利要求16所述的人造革，其中所述丙烯酸酯树脂包含聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸树脂。
18.根据权利要求14所述的人造革，其中所述发泡聚氨基甲酸酯层进一步包含染料、增稠剂、抗氧化剂、阻燃剂、防泛黄剂、抗生素或其混合物。
19.根据权利要求14所述的人造革，其进一步包含附着于所述发泡聚氨基甲酸酯层的与所述基材相反的侧面上一表面上的一层。
20.根据权利要求14所述的人造革，其中所述发泡聚氨基甲酸酯层上具有一其上有质地的表面。
全文摘要
本发明涉及一种生产人造革的方法，其包含以下步骤(a)提供一基材；(b)提供一发泡聚氨基甲酸酯分散液，其中所述聚氨基甲酸酯分散液具有约40％到约60％的固体含量和约0.01％到约80％的空隙含量；(c)在所述基材上涂布一层所述发泡聚氨基甲酸酯分散液；和(d)将所述基材和所述发泡聚氨基甲酸酯分散液层干燥以获得所述人造革。本发明还提供人造革。
文档编号D06N3/12GK101086141SQ20061013852
公开日2007年12月12日 申请日期2006年11月7日 优先权日2006年6月6日
发明者冯崇智, 姚伊蓬, 吴俊伟, 蒋昆霖, 黄永清 申请人:三芳化学工业股份有限公司