直接涂刮法
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《聚氯乙烯加工手册》第500页（7930字）
(一)聚氯乙烯糊的制备
聚氯乙烯糊是指乳液聚氯乙烯树脂在30℃以下分散于适当的增塑剂中组成的一种混合物。它是一种分散体，因为这种混合物在液体属性上属于糊，故称为聚氯乙烯糊。为了符合工艺上的要求，糊中常需要添加稳定剂、色浆、发泡剂、填充剂以及其它助剂等。
制备糊通常采用强力搅拌将固态树脂(包括固态助剂)与液态增塑剂(包括其它液体助剂)混和成为均匀的分散体。
糊在室温时应能长时期地基本保持稳定状态，但在加热到80～165℃时能发生胶凝和熔化作用，并在冷却后变为富有柔韧性的物质。柔韧性决定于增塑剂用量。糊中树脂与增塑剂的比值通常约在75∶25～50∶50之间，这需根据使用要求来决定。增塑剂用量增加，糊的粘度变小，制品的力学强度降低，但柔韧性和抗低温性能提高。现将制糊设备、配方和工艺分述如下。
1．制糊设备
(1)高速搅拌机
如图8－1－1所示，搅拌机的分散作用是通过搅拌桨叶的高速旋转来实现的。常用的高速搅拌机规格如下：
容量：200L
搅拌转速：450～550r／min
电动机功率：20～22kW
图8－1－1 高速搅拌机
1－机盖 2－夹套 3－刮板 4－搅拌桨叶 5－卸料口 6－电动机 7－机座
(2)双桨行星式搅拌机(低速)此种搅拌机的桨叶不仅绕主轴旋转，而且本身也作旋转运动，故称为行星式搅拌机。桨叶转速不宜高，形式有框形和螺旋形等。螺旋形桨叶可增加物料的上下翻动，有利物料分散。双桨行星式搅拌机如图8－1－2所示，常用规格如下：
桨叶转速：65～75r／min
电动机功率：4～5kW
容量：60～70L
图8－1－2 双桨行星式搅拌机
1－电动机 2－料桶盖罩 3－机架 4－桨叶 5－料桶
表8－1－2为两种搅拌机的比较。
表8－1－2 两种搅拌机的比较
上述设备均以使用乳液树脂制糊为限，如用悬浮树脂制糊，则必须增加工艺程序，所用的设备也相应增加。增加工艺程序的原因参见本节聚氯乙烯悬浮树脂制糊。
(3)设备举例
现以每批生产800～1000kg用聚氯乙烯树脂制糊为例，简介其所用设备如表8－13。
表8－1－3 主要设备简介
2．配方
根据经济、工艺和质量的要求，人造革的涂布一般不是一次完成的，常要在布基上分次涂上几层不同成分的糊。普通人造革一般涂两层，称底层和面层，两层的用量比约为2～3∶1。泡沫人造革一般也是两层，即泡沫层和面层，用量约为2～6∶1。
(1)面层糊的配方
人造革面层必须具有较好的外观、滑爽性和耐磨性，所以，面层糊应选用较高分子量的乳液树脂，增塑剂用量一般在55～75份，稳定剂最好不用铅盐，因为铅易与空气中的二氧化硫发生硫污染作用，使人造革表面变色。面层糊配方例子示于表81－4。
表8－1－4 面层糊的配方举例
(2)底层糊的配方
用于普通人造革的底层糊在我国一般采用“热冲糊工艺并选用细度为80～120目的紧密型悬浮树脂(XJ型)，尤以分子量为3型的为好，但也可用乳液糊树脂(RH型)。为降低成本，在允许的条件下，应尽量不用优质增塑剂并多加填料。增塑剂用量一般在90～100之间，配方示例见表8－1－5。
表8－1－5 底层糊配方举例
表8－1－6 悬浮树脂热冲糊配方举例
注：1．上述配方以每100份树脂所需的热冲糊量。
2．混合增塑剂温度160C，配比为DBP∶DOP=3∶2。
(3)发泡糊配方
糊的发泡通常采用化学法。在发泡过程中影响泡孔结构的主要因素有发泡剂的分解温度、速率和糊的熔体粘度。这些因素与发泡剂的品种、用量，树脂的种类和分子量以及增塑剂的品种和用量等有关。
①发泡剂和稳定剂
在人造革发泡糊中所用的发泡剂分解温度最好就是糊的熔体粘度处于最佳状态时的温度，发泡剂的用量和分解速率大，形成的泡孔就粗大。发泡剂的颗粒度大和粒径分布宽，也有使泡孔变大的趋势。
发泡糊通常使用的是AC发泡剂——偶氮二甲酰胺，要使AC发泡剂的分解温度与糊的熔融温度接近就必须与促进剂并用(参见第二章)。促进剂用量增加，发泡剂的分解温度加快。图8－1－3和图8－1－4所示为不同用量的铅盐和锌盐对发泡剂分解速度和发泡倍率的影响。
图8－1－3 铅盐用量与分解速度关系
配方：聚氯乙烯糊树脂 100
邻苯二甲酸二丁酯 2．5
邻苯二甲酸二辛酯 4．5
二氧化钛(与DOP配成1∶1浆) 4
AC发泡剂(与DOP配成1∶1浆) 6
图8－1－4 锌盐用量与分解速度关系
配方：同图8－1－3。
②树脂的分子量和品种
分子量高的树脂其胶凝温度和熔融温度也高，加工时应加入优质增塑剂，以降低加工温度和熔融温度。一般以中等分子量树脂为宜(η=1．8～1．9)。树脂粒径大，制得的糊粘度偏低，泡孔易增大。
③增塑剂
糊的熔体粘度适当高些，发泡剂分解时能包住气体，不致散失，所以为提高糊的粘度应选用塑化能力强、塑化温度低的增塑剂。如图8－1－5所示，塑化能力强的增塑剂能延长AC发泡剂的分解时间，有利于操作。
图8－1－5 不同增塑剂的发气量与时间的关系
设计发泡糊配方时，首先要考虑糊的熔体粘度(决定泡孔结构)和与糊料熔融温度相适应的发泡剂的分解温度(决定发泡程度)。如分解温度高于糊料熔融温度，不能充分发泡；低于其熔融温度，则气体散失，泡孔不均匀。因此，糊的各组分之间和工艺条件应互相协调。这些都须根据实验的结果来决定。发泡糊的配方示例见表8－1－7。
表8－1－7 发泡糊配方示例
3．制糊工艺
(1)使用高速搅拌机制糊
先将所有的液状组分加入搅拌机中搅拌，而后在搅拌下分次加入固态组分，加完后继续搅拌5～10min。
(2)使用行星式搅拌机制糊
先加入部分增塑剂和其它液状组分一起进行搅拌，而后加入全部固态组分，搅拌成糊后再加入剩余的增塑剂并继续搅拌至均匀为止，全部过程约需20～30min。
上述(1)和(2)法制糊后，都必须用水冷却的三辊研磨机进行研磨处理。
(3)聚氯乙烯悬浮树脂制糊
由于悬浮树脂的粒径较大，即使用强力搅拌使其暂时成糊，但当搅拌停止后，树脂就会下沉，从而不能成糊。因此，悬浮树脂制糊要求减小树脂粒径或增大液相增塑剂的粘度，以便阻缓树脂颗粒下沉的速度，使其在工艺上允许的时间内保持成糊的状态。生产上采用热冲糊的办法来提高成糊性。先将少量的悬浮树脂与少量的增塑剂搅拌均匀，而后在搅拌下加入大量的热增塑剂，使之溶解为具有一定稠度的糊，当糊冷却到一定温度时，再加入剩余的悬浮树脂和其它助剂(填料、稳定剂、色浆等)，并进行搅拌制成所需要的糊。热冲糊是使先加入的树脂颗粒外层，在加热和搅拌下，先行溶胀，再被剥去，甚至溶入增塑剂内，从而达到提高液相增塑剂粘度的目的。同时，由于树脂外层被剥去，树脂颗粒直径也有所减小。此法只限于紧密型悬浮树脂，粒径在25～100μm为宜。这样制得的悬浮树脂糊的粘度比乳液树脂的高，但糊的稳定性和有效存放期较短。有时通过加入10～20%的乳液树脂提高糊的稳定性。悬浮树脂制糊流程见图8－1－6。
图8－1－6 悬浮树脂制糊的流程
(4)操作实例
先将8．5～9%树脂(原配方以树脂100份与增塑剂100份为基准)，12～24%增塑剂，0．25～0．5%稳定剂在混合罐内混合均匀，然后用泵把52～58%，温度为100～130℃(视增塑剂品种而定)的增塑剂加入到冲糊罐内，搅拌至液状均匀透明，夹套内通冷却水，待糊温下降到60℃以下，再将原配方中剩余的组分加入，继续搅拌成糊。
制糊过程常会在糊中裹入空气，特别是用乳液树脂制成的糊，若不进行脱气，就会影响涂层的质量。发泡糊同样也需进行脱气，否则会影响制品泡孔的均匀。脱气装置见图8－1－7。
图8－1－7 脱气装置
1－真空泵 2－真空容器 3－减压阀门 4－释压阀 5－容器 6－2”排出管 7－压力计 8－糊料罐 9－真空用阀
糊容量：226kg 真空度：755mmHg 真空源：排气量8501／min减压度：5mmHg
(二)生产工艺
涂刮法的简单流程见图8－1－8。用刮刀或辊刀涂料机将聚氯乙烯糊直接涂刮在经过预处理(如轧光)的布基上，随后经熔融、压花、冷却、卷取制得成品。一般不再进行表面处理。以下简要叙述设备和工艺的要点。
图8－1－8 涂刮法流程
1－布基 2－涂料 3－烘箱 4－冷却 5－卷曲
1．设备
(1)刮刀涂料机
刮刀涂料机是最简单的一种涂刮设备，分浮刀涂刮、辊刀涂刮、带衬涂刮和双刮刀涂刮等几种不同的形式。其工作原理、主要部件及工作原理见表8－1－8。
表8－1－8 刮刀涂料机工作原理及分类示意图
浮刀和辊刀涂刮能满足一般性涂刮要求。质量要求高的采用带衬和双刮刀涂刮。
刮刀的形状直接影响涂刮的料量、质量和操作。一般刮刀有如图8－1－9所示的几种。其中薄刀、中厚刀和钩刀的厚度应控制在3～10mm之间。刮刀的材质为35～45号中碳钢。
图8－1－9 几种刮刀示意图
各种刮刀的特点和适用范围列于表8－1－9。
表8－1－9 各种刮刀的特点和适用范围
(2)塑化发泡箱
箱内的热源可采用红外线加热、电热管加热、油加热、煤气加热、蒸汽加热等方式。热量传递可采用直接辐射或热风循环。各种热源和传热方式的比较见表8－1－10。
表8－1－10 各种热源和传热方式的比较
塑化(发泡)箱举例：
①电热管辐射式烘箱见图8－1－10。
图8－1－10 电热管辐射式烘箱
1－加热面 2－托辊 3－保温层 1－电热管 5－排风道 6－排气罩
注：箱体参考尺寸 长10～15m，宽2m。排风口的间距为1～1．2m。支托辊的直径为100～120mm，严格要求各托辊的平行度。
箱壁 一般用0．8mm的钢带制成，以石棉或玻璃纤维为隔热层，厚度为75～100mm。
装置的生产速率一般是3～15m，最高加热温度为300℃，排风量为2000～3000m3／h，电热功率的分配大致是进口段为11～12kW／m，中段为9～10kW／m，出口段为8～9kW／m。
②热风循环(电加热)式烘箱烘箱示意图见图8－1－11。
图8－1－11 热风循环式烘箱示图(一组)
1－风口喷嘴 2－张幅设备 3－加热面 4－排气罩 5－排风 6－空气入口 7－风道 8－鼓风机
注：箱体参考尺寸长10～20m，宽2m。每5m为一组，可随工艺要求来拼装。箱体内装有张幅装置，以保证制品幅宽和制品质量。
箱壁以石棉绒或玻璃纤维为轮层，壁厚为75～100mm。
设备的加热空气由鼓风机送入风道且由风道的喷嘴直接射向需要加热的半成品，半成品由张幅装置牵引，以减少张力。热风大部分循环使用。生产速率一般为7～20m／min，最高加热温度为300℃，加热功率为30～36kW／m。这种烘箱能适用于普通人造革的生产，更适用于针织布基泡沫人造革的生产。
(3)压花装置
压花装置主要由压花辊和托辊组成。刚由烘箱出来的尚处于熔融态的涂层，其表面经压花辊压制花纹图案后，再经冷却即可得压花人造革制品。简单流程见图8－1－12。
图8－1－12 压花简单流程
1－托布辊 2－人造革 3－烘箱 4－压花辊 5－冷却辊 6－制品 7－卷取机
注：压花辊 直径200～250mm，辊壁厚18～20mm，无缝钢管组成，辊面刻有花纹，辊内可通冷却水。
托辊 铁制，外包合成橡胶，厚度为25～35mm，表面硬度为布氏60～70，直径400～600mm、轴心中空可通冷却水。
冷却辊 一般由2～3个辊组成，钢制镀铬，直径400～600mm，内通冷却水。
直接式压花装置的传动系统由变速电机与减速箱组成。电动机功率为7．5kW。由于需要压花的涂层刚从塑化烘箱引出，本身已有足够的温度，所以压花装置不需要另外加热。这种装置适用于一般人造革生产。
2．工艺
(1)涂糊
普通人造革一般使用悬浮树脂糊作底层，乳液树脂糊作面层。其涂刮工艺参见表8－1－11。
表8－1－11 普通人造革涂刮工艺举例
(2)压花、冷却
产品的宽度变窄和花纹不匀是压花过程中较易出现的两个主要质量问题，应予注意。压花时半成品加热温度过高或张力过大会使产品压皱和幅宽变窄；涂层不匀，压花辊压力不匀或冷却不良都会使产品表面花纹不清楚或光泽受到影响。在卷取或包装前，产品必须冷却到室温或接近于室温，否则也会影响表面质量。
(3)影响涂刮量的各种因素
影响涂刮量的各种因素归纳于表8－1－12。
表8－1－12 影响涂刮量的各种因素
① 指布基进行轧光等加工处理。
(三)操作中出现的问题、原因和解决的措施
表8－1－13 操作中出现的问题、原因和解决措施
