Как делается синтетическая кожа и что нужно знать о выпускной бумаге

Из чего делают синтетическую кожу?

Синтетическая кожа изготавливается из полимерного покрытия — чаще всего полиуретана (ПУ) или поливинилхлорида (ПВХ), — нанесенного на текстильную или нетканую основу. В результате получается многослойный композитный материал, который повторяет внешний вид поверхности, текстуру и характеристики обработки кожи животных без использования шкур животных. Третья категория, синтетическая кожа из микрофибры, использует основу из ультратонких полиэфирных или нейлоновых волокон, обработанных полиуретановой смолой, чтобы добиться более близкого приближения к структуре пор и ощущению на ощупь натуральной кожи.

Базовыми компонентами синтетической кожи на материальном уровне являются:

• Субстрат: тканая ткань (обычно полиэстер или хлопок), трикотажная ткань или коврик из нетканого волокна — это обеспечивает прочность на разрыв и сопротивление разрыву.
• Клей или связующее покрытие: связующий слой, который прикрепляет полимерную оболочку к подложке
• Пенопласт или промежуточный слой: необязательно в некоторых конструкциях, используется для придания мягкости и толщины
• Кожаный покров: основной слой ПУ или ПВХ, образующий видимую поверхность
• Поверхностная обработка: верхний слой, обеспечивающий цвет, уровень блеска и функциональные свойства, такие как стойкость к истиранию, устойчивость к ультрафиолетовому излучению или водоотталкивающие свойства.

Синтетическая кожа на основе ПУ составляет большую часть мирового производства и предпочтительна для изготовления одежды, обуви и мебели из-за ее более мягкого воздействия на кожу, лучшей воздухопроницаемости по сравнению с ПВХ и меньшей нагрузки на окружающую среду. Кожа из ПВХ по-прежнему широко используется в автомобильных салонах и обивке интенсивного использования, где стоимость и устойчивость к истиранию перевешивают другие соображения. Мировой рынок синтетической кожи оценивался примерно в 35 миллиардов долларов США в 2023 году и продолжает расширяться, поскольку проблемы устойчивого развития ускоряют переход от продуктов из шкур животных.

Как делают искусственную кожу: два основных производственных процесса

Понимание как делают искусственную кожу требует различать два доминирующих способа производства — сухой процесс и мокрый процесс, — которые производят материалы с разной структурой и подходят для разных целей конечного использования.

Сухой процесс (трансферное покрытие)

В сухом процессе полиуретановая оболочка накладывается в обратном порядке на защитную бумажную подложку, а не наносится непосредственно на ткань-основу. Последовательность такова:

1. На антиадгезионную бумагу наносится поверхностное или верхнее покрытие и сушится в духовке.
2. Поверх высушенного поверхностного слоя наносят один или несколько промежуточных слоев ПУ (корпус кожи).
3. Наносится клеевой слой, и тканевая подложка ламинируется на клей, пока она еще влажная.
4. Ламинированный композит проходит через сушильную печь при контролируемой температуре.
5. Защитная бумага отделяется, оставляя искусственную кожу на тканевой основе с текстурой поверхности бумаги, перенесенной на лицевую сторону.

Сухой процесс является наиболее коммерчески распространенным методом производства искусственной кожи ПУ. Его определяющей характеристикой является то, что текстура, рисунок волокон и уровень блеска готовой кожи полностью определяются поверхностью антиадгезионной бумаги, поэтому выбор антиадгезионной бумаги является центральным техническим решением в производственном процессе, а не второстепенным вопросом.

Мокрый процесс (коагуляция)

При мокром процессе тканевую основу пропитывают полиуретановой смолой, растворенной в растворителе диметилформамиде (ДМФ), а затем погружают в водяную баню. Вода вытесняет растворитель ДМФ, вызывая коагуляцию ПУ в микропористую структуру внутри ткани. Затем материал промывают, сушат и обрабатывают поверхность. В результате мокрого процесса получается кожа с микроструктурой пены с открытыми порами, которая точно имитирует воздухопроницаемость и сжимаемость натуральной кожи. Именно поэтому синтетическая кожа, полученная мокрым способом, является основой для большинства высокоэффективных кож из микрофибры, используемых в обуви премиум-класса и автомобильной промышленности. Компромиссом является более высокая сложность производства, значительные требования к использованию растворителей и большее потребление энергии и воды на произведенный погонный метр.

Чем искусственная кожа отличается от кожи ПВХ?

Термин «искусственная кожа» используется как синоним синтетической кожи в потребительском контексте, но в производственном плане он чаще всего относится именно к продуктам на основе ПУ, а не к ПВХ. Понимание как делают искусственную кожу в контексте ПВХ показывает другой путь производства, чем сухие или мокрые процессы ПУ, описанные выше.

Кожа ПВХ производится методом каландрирования или нанесения покрытия. При каландрировании ПВХ-состав — смесь ПВХ-смолы, пластификаторов (обычно фталатных или нефталатных типов), стабилизаторов, пигментов и наполнителей — нагревается и прессуется в пленку между стальными валками, а затем прикрепляется к тканевой основе под воздействием тепла и давления. В процессе нанесения покрытия паста ПВХ (пластизоль) наносится на тканевую основу и отверждается в печи, где пластификатор впитывается в смолу ПВХ, образуя плавленую гибкую пленку.

Текстура кожи ПВХ наносится либо с помощью валиков для тиснения, которые вдавливают рисунок зерна в еще теплый материал сразу после формирования, либо с помощью того же метода переноса на бумагу, который используется при производстве ПУ сухим способом. Более высокая жесткость ПВХ и большая устойчивость к разрыву делают его предпочтительным выбором для автомобильных сидений, морской обивки и контрактной мебели — там, где долговременная механическая прочность перевешивает соображения мягкости или воздухопроницаемости.

Бумага для выпуска искусственной кожи : Компонент, определяющий поверхность

Бумага из искусственной кожи представляет собой бумагу-основу с покрытием, используемую в методе нанесения покрытия сухим способом. Он выполняет две одновременные функции: действует как временная опорная подложка, которая переносит слои полиуретанового покрытия по производственной линии, и придает полиуретановой оболочке собственную текстуру поверхности в процессе переноса. Когда антиадгезионная бумага отделяется от готовой кожи, поверхность кожи создает точное негативное впечатление от поверхности бумаги — будь то мелкозернистый кожаный рисунок, гладкая глянцевая поверхность, матовая текстура камня или ткани или любой другой тисненый рисунок.

Бумажная основа обычно представляет собой крафт-бумагу или пергамин высокой плотности, обработанную для достижения стабильности размеров под воздействием тепла и напряжения на линии нанесения покрытия. Поверх этой основы наносится антиадгезионное покрытие (чаще всего из силикона или полиэтилена), которое предотвращает постоянное приклеивание полиуретана к бумаге, обеспечивая при этом чистый и полный перенос поверхности. Антиадгезионное покрытие должно обеспечивать точную и постоянную силу расцепления: слишком низко, и бумага преждевременно отделяется во время нанесения покрытия; слишком высоко, и полиуретановая кожа рвется или деформируется при отслаивании .

Поверх антиадгезионного покрытия наносится текстурный слой — обычно путем тиснения, глубокой печати или их комбинации — для создания рисунка волокон, который будет перенесен на поверхность кожи. Этот текстурный слой должен выдерживать многократное воздействие тепла, давления и растворителей в процессе нанесения покрытия в течение нескольких циклов использования.

Насколько хорошо вы знаете бумагу для выпуска синтетической кожи? Ключевые технические моменты

Антиадгезионная бумага является одним из наиболее технически сложных расходных материалов при производстве синтетической кожи, однако при принятии решений о покупке ей уделяется гораздо меньше внимания, чем полиуретановой смоле или тканевой подложке. Следующие свойства определяют, подходит ли разделительная бумага для данного производственного применения.

Количество циклов использования

Антиадгезионная бумага классифицируется по количеству раз, которое ее можно использовать, прежде чем текстура поверхности ухудшится до неприемлемого уровня. Бумага стандартного качества обычно рассчитана на 3–5 циклов ; Премиальные бумаги для 10–20 циклов или более . Таким образом, на экономику затрат на бумагу на погонный метр произведенной кожи сильно влияет количество циклов: бумага, которая стоит в два раза дороже, но служит в четыре раза дольше, значительно более рентабельна при крупносерийном производстве.

Теплостойкость и стабильность размеров

Печи для нанесения покрытия на линиях по производству синтетической кожи сухим способом обычно работают при 100–160°С . При этих температурах антиадгезионная бумага должна сохранять стабильность размеров — она не может сжиматься, скручиваться или расширяться в поперечном направлении, иначе на полиуретановом покрытии образуются морщины под напряжением и регистрируются ошибки при многопроходном производстве. Бумага с плохой влагостойкостью особенно уязвима: влага, поглощенная во время хранения или между производственными циклами, вызывает дифференциальное расширение бумаги при попадании в печь, что приводит к деформации поверхности.

Постоянство силы выпуска

Сила отрыва — сила отрыва, необходимая для отделения бумаги от затвердевшей полиуретановой пленки — должна быть одинаковой по всей ширине бумаги и стабильной на протяжении всего цикла использования. Усилие освобождения обычно измеряется в сН/см и указывается в диапазоне жестких допусков для каждого сорта бумаги. Изменение силы высвобождения по ширине полотна приводит к появлению видимых дефектов поверхности: участки с более высокой силой высвобождения оставляют микроскопически более грубую текстуру на полиуретановой оболочке, что воспринимается как блеск или изменение цвета готовой кожи под прямым светом.

Точность текстуры и регистрация узора

Текстура поверхности антиадгезионной бумаги является основным инструментом проектирования эстетики поверхности искусственной кожи. Для тонких рисунков текстуры натуральной кожи требуется глубина тиснения в диапазоне 20–80 мкм с точной регистрацией рисунка — это означает, что повтор тиснения должен быть постоянным в пределах ± 0,1 мм, иначе текстура будет выглядеть неравномерной и неестественной. Это достижимо для высококачественной бумаги с гравюрным тиснением, но не для более дешевых сортов с механическим тиснением, поэтому в премиальных продуктах, имитирующих кожу, сорт бумаги указывается как ключевой фактор качества, а не рассматривается как товар, приобретаемый в качестве товара.

Устойчивость к растворителям

Составы полиуретановых покрытий, используемые при производстве сухим способом, содержат ДМФ, МЭК, толуол или другие растворители в различных концентрациях в зависимости от смоляной системы. Антиадгезионное покрытие на бумаге должно противостоять проникновению этих растворителей — если растворитель проникает в антиадгезионный слой, он изменяет поверхностную энергию текстурного слоя и вызывает прилипание ПУ к бумаге, что приводит к разрыву пленки или неполному переносу. Антиадгезионные покрытия на основе силикона обычно обеспечивают лучшую стойкость к растворителям, чем альтернативы полиэтилену, что отражается в их более высокой стоимости и обычном использовании в сложных многоцикловых приложениях.

Требования к хранению и обращению

Антиадгезионная бумага для производства синтетической кожи чувствительна к условиям хранения, и ее часто недооценивают. Рулоны, хранящиеся в условиях высокой влажности, впитывают влагу, что приводит к скручиванию кромок и волнистости в поперечном направлении — и то, и другое создает дефекты морщин, когда бумага поступает в лакировочную машину. Рекомендуемые условия хранения: Относительная влажность 40–60 % при температуре 18–25°C. , при этом рулоны хранятся вертикально или на соответствующих опорах, а не на концах. Бумагу, хранившуюся неправильно, часто можно спасти, выдержав ее в помещении с контролируемой температурой в течение 24–48 часов перед использованием, но сильное поглощение влаги приводит к необратимому повреждению бумажной основы, которое никакое кондиционирование не исправит.

Выбор подходящей бумаги для обработки синтетической кожи

Соответствие спецификации разделительной бумаги производственному применению требует ясности по четырем переменным: используемому химическому покрытию (тип и концентрация растворителя), температурному режиму печи, требуемой текстуре поверхности и уровню блеска, а также объему производства, который определяет, сколько циклов бумага должна выдержать перед заменой.

Для непрерывного крупносерийного производства стандартной искусственной кожи для изготовления мебели или сумок среднего класса экономически эффективным выбором будет бумага среднего качества с антиадгезионным действием силикона с цикличностью 5–8 и стандартным тиснением. Для обуви премиум-класса или имитаторов автомобильной кожи, где однородность поверхности и точность текстуры имеют решающее значение, бумага премиум-класса с большим циклом печати с мелким зерном и малым усилием отрыва является правильным вложением — более высокая стоимость рулона более чем компенсируется снижением уровня дефектов и увеличенным пробегом между сменами бумаги.

Для получения особых эффектов поверхности — глянцевого зеркала, матовой текстуры камня, поверхностей с металлической фольгой — бумага часто специфицируется для производственной линии и должна быть опробована в течение всего производственного цикла, прежде чем она будет принята в качестве постоянной спецификации. Поверхностные эффекты, которые выглядят правильно на лабораторном образце, иногда ведут себя по-разному в зависимости от скорости и температуры производственной линии, и процесс испытаний является единственным надежным способом проверки совместимости перед приобретением большого количества запасов.