چرم مصنوعی چگونه ساخته می شود و در مورد کاغذ آزاد چه باید بدانید

چرم مصنوعی از چه ساخته شده است؟

چرم مصنوعی از یک پوشش پلیمری - معمولاً پلی اورتان (PU) یا پلی وینیل کلراید (PVC) - ساخته شده است که بر روی یک پارچه نساجی یا پارچه غیر بافته اعمال می شود. نتیجه یک ماده کامپوزیت لایه‌ای است که ظاهر سطح، بافت و ویژگی‌های دستکاری چرم حیوانات را بدون استفاده از پوست حیوانات تکرار می‌کند. دسته سوم، چرم مصنوعی میکروفیبر، از بسترهای پلی استر یا الیاف نایلونی بسیار ریز استفاده می کند که با رزین PU پردازش شده اند تا به ساختار منافذ و احساس دست چرم پر دانه نزدیک تر شود.

اجزای پایه چرم مصنوعی در سطح مواد عبارتند از:

• بستر: پارچه بافته شده (معمولاً پلی استر یا پنبه)، پارچه بافتنی، یا حصیر الیافی نبافته - این باعث استحکام کششی و مقاومت در برابر پارگی می شود.
• کت چسب یا کراوات: یک لایه پیوندی که پوست پلیمری را به بستر متصل می کند
• فوم یا لایه میانی: در برخی ساختارها اختیاری است که برای افزودن نرمی و ضخامت استفاده می شود
• پوشش پوست: لایه اولیه PU یا PVC که سطح قابل مشاهده را تشکیل می دهد
• پرداخت سطح: روکش بالایی که رنگ، سطح براقیت و خواص کاربردی مانند مقاومت در برابر سایش، پایداری اشعه ماوراء بنفش یا آب گریزی را ارائه می دهد.

چرم مصنوعی مبتنی بر PU بیشترین تولید جهانی را به خود اختصاص داده و به دلیل نرم‌تر بودن، قابلیت تنفس بهتر در مقایسه با PVC و بار محیطی کمتر، برای کاربردهای پوشاک، کفش و مبلمان ترجیح داده می‌شود. چرم پی وی سی به طور گسترده در داخل خودرو و اثاثه یا لوازم داخلی استفاده می شود که در آن هزینه و دوام سایش بیشتر از سایر ملاحظات است. بازار جهانی چرم مصنوعی تقریباً ارزش گذاری شد 35 میلیارد دلار در سال 2023 و همچنان به گسترش خود ادامه می دهد زیرا نگرانی های پایداری روند دور شدن از محصولات پوست حیوانات را تسریع می بخشد.

چرم مصنوعی چگونه ساخته می شود: دو فرآیند اصلی تولید

درک کردن چرم مصنوعی چگونه ساخته می شود مستلزم تمایز بین دو مسیر تولید غالب - فرآیند خشک و فرآیند مرطوب - است که ساختارهای مختلف مواد را تولید می‌کنند و برای کاربردهای نهایی مناسب هستند.

فرآیند خشک (پوشش انتقال)

در فرآیند خشک، پوست PU به جای اینکه مستقیماً روی پارچه زیرلایه اعمال شود، به صورت معکوس بر روی یک حامل کاغذ آزاد ساخته می شود. دنباله این است:

1. روکش سطحی یا روکش بالایی روی کاغذ رهاسازی اعمال می شود و در فر خشک می شود.
2. یک یا چند لایه میانی PU (بدنه پوست) روی لایه سطحی خشک شده پوشانده می شود.
3. یک لایه چسب اعمال می شود و بستر پارچه در حالی که هنوز مرطوب است روی چسب لمینت می شود.
4. کامپوزیت لمینیت شده از یک کوره خشک کن در دمای کنترل شده عبور می کند.
5. کاغذ رها کردن پوست کنده می شود و چرم پلی اتیلن پشت پارچه با بافت سطح کاغذ به سمت پوست منتقل می شود.

فرآیند خشک رایج ترین روش تجاری برای تولید چرم مصنوعی PU است. مشخصه تعیین کننده آن این است که بافت، الگوی دانه و سطح براقیت چرم تمام شده به طور کامل توسط سطح کاغذ آزاد تعیین می شود - انتخاب کاغذ آزاد را به یک تصمیم فنی اصلی در فرآیند تولید تبدیل می کند، نه یک فکر بعدی.

فرآیند مرطوب (انعقاد)

در فرآیند مرطوب، بستر پارچه با یک رزین PU حل شده در حلال دی متیل فرمامید (DMF) آغشته می شود، سپس در حمام آب غوطه ور می شود. آب حلال DMF را جابجا می کند و باعث انعقاد PU به یک ساختار ریز متخلخل در پارچه می شود. سپس مواد شسته شده، خشک می شود و به سطح می رسد. فرآیند مرطوب، چرمی با ریزساختار فوم سلول باز تولید می‌کند که قابلیت تنفس و تراکم‌پذیری چرم طبیعی را تقلید می‌کند - به همین دلیل است که چرم مصنوعی با فرآیند مرطوب، اساس اکثر چرم‌های میکروفیبر با کارایی بالا است که در کفش‌های ممتاز و کاربردهای خودرو استفاده می‌شود. معاوضه عبارت است از پیچیدگی تولید بالاتر، نیازهای مدیریت حلال قابل توجه و مصرف انرژی و آب بیشتر در هر متر خطی تولید شده.

چرم مصنوعی چگونه با چرم پی وی سی متفاوت ساخته می شود؟

اصطلاح "چرم مصنوعی" به جای چرم مصنوعی در زمینه های مصرف کننده استفاده می شود، اما در اصطلاحات تولیدی اغلب به طور خاص به محصولات مبتنی بر PU و متمایز از PVC اشاره می کند. درک کردن چرم مصنوعی چگونه ساخته می شود در زمینه PVC، مسیر تولید متفاوتی نسبت به فرآیندهای خشک یا مرطوب PU که در بالا توضیح داده شد، نشان می دهد.

چرم پی وی سی با فرآیند کلندرینگ یا پوشش پخش تولید می شود. در کلندرینگ، ترکیب پی وی سی - ترکیبی از رزین PVC، نرم کننده ها (معمولا انواع فتالات یا غیر فتالات)، تثبیت کننده ها، رنگدانه ها و پرکننده ها - حرارت داده می شود و به صورت لایه ای بین رول های فولادی فشرده می شود، سپس تحت حرارت و فشار به یک لایه پشتی پارچه چسبانده می شود. در فرآیند پوشش پخش، یک خمیر PVC (پلاستیزول) بر روی حامل پارچه پخش می شود و در یک اجاق پخت می شود، جایی که نرم کننده به رزین PVC جذب می شود و یک فیلم منعطف و ذوب شده را تشکیل می دهد.

بافت چرم PVC یا با غلتک‌های برجسته اعمال می‌شود که یک الگوی دانه‌ای را بلافاصله پس از شکل‌گیری به مواد هنوز گرم فشار می‌دهند، یا با همان روش انتقال کاغذ آزاد که در تولید فرآیند خشک PU استفاده می‌شود. استحکام بالاتر PVC و مقاومت بیشتر در برابر پارگی، آن را به گزینه ای مطلوب برای صندلی های خودرو، روکش های دریایی و مبلمان قراردادی تبدیل می کند - کاربردهایی که در آن دوام مکانیکی طولانی مدت بیشتر از ملاحظات نرمی یا تنفسی است.

کاغذ رهاسازی چرم مصنوعی : مؤلفه ای که سطح را تعریف می کند

کاغذ آزاد کننده چرم مصنوعی یک کاغذ حامل پوشش دار است که در روش پوشش انتقال با فرآیند خشک استفاده می شود. این دو عملکرد همزمان را انجام می دهد: به عنوان یک بستر پشتیبانی موقت عمل می کند که لایه های پوشش PU را از طریق خط تولید حمل می کند، و بافت سطحی خود را در طول فرآیند انتقال به پوست PU می بخشد. هنگامی که کاغذ آزاد از روی چرم تمام شده جدا می شود، سطح چرم کاملاً یک اثر منفی از سطح کاغذ ایجاد می کند - خواه یک الگوی چرم دانه ریز، یک روکش صاف و براق، یک بافت سنگی مات یا پارچه، یا هر طرح برجسته دیگری باشد.

پایه کاغذ معمولاً یک کاغذ کرافت یا گلاسه با چگالی بالا است که برای دستیابی به پایداری ابعادی تحت گرما و کشش خط پوشش کار می‌شود. بر روی این پایه، یک پوشش رهاسازی اعمال می شود - معمولاً فرمولاسیون سیلیکونی یا پلی اتیلن - که از اتصال دائمی PU به کاغذ جلوگیری می کند و در عین حال انتقال سطحی تمیز و کامل را ارائه می دهد. پوشش رهاسازی باید به نیروی آزادسازی دقیق و ثابتی دست یابد: خیلی کم است و کاغذ در طول پوشش زودرس جدا می شود. بیش از حد بالا است و پوست PU در هنگام لایه برداری پاره یا منحرف می شود .

در بالای پوشش آزاد، لایه بافت اعمال می شود - معمولاً با برجسته کردن، چاپ گراور یا ترکیبی از هر دو - برای ایجاد الگوی دانه ای که به سطح چرم منتقل می شود. این لایه بافت باید در معرض قرار گرفتن مکرر در برابر گرما، فشار و حلال‌های فرآیند پوشش در طول چرخه‌های استفاده متعدد مقاومت کند.

تا چه اندازه کاغذ انتشار برای چرم مصنوعی را می شناسید؟ نکات فنی کلیدی

کاغذ ریلیز یکی از پر مصرف‌ترین مواد مصرفی از لحاظ فنی در تولید چرم مصنوعی است، اما در تصمیم‌گیری‌های خرید نسبت به رزین PU یا زیرلایه پارچه توجه کمتری به آن می‌شود. ویژگی های زیر تعیین می کند که آیا کاغذ رهاسازی برای یک برنامه تولیدی خاص مناسب است یا خیر.

تعداد چرخه های استفاده

کاغذهای رهاسازی بر اساس تعداد دفعاتی که می توانند قبل از تخریب بافت سطح به سطح غیر قابل قبولی استفاده شوند، طبقه بندی می شوند. مقالات درجه استاندارد معمولاً برای 3-5 چرخه ; اوراق ممتاز برای 10-20 چرخه یا بیشتر . بنابراین مقرون به صرفه هزینه کاغذ به ازای هر متر خطی چرم تولید شده به شدت تحت تأثیر تعداد چرخه است - کاغذی که دو برابر قیمت دارد اما چهار برابر طول می کشد در تولید با حجم بالا به طور قابل توجهی مقرون به صرفه تر است.

مقاومت حرارتی و پایداری ابعادی

کوره‌های پوشش‌دهنده در خطوط چرم مصنوعی با فرآیند خشک معمولاً کار می‌کنند 100-160 درجه سانتیگراد . در این دماها، کاغذ آزاد باید ثبات ابعادی خود را حفظ کند - نمی تواند در جهت متقاطع جمع شود، پیچ بخورد یا منبسط شود، در غیر این صورت پوشش PU باعث ایجاد چین و چروک های استرسی و ثبت خطا در تولید چند پاسی می شود. کاغذهایی با مقاومت ضعیف در برابر رطوبت به ویژه آسیب پذیر هستند: رطوبت جذب شده در حین ذخیره سازی یا بین دوره های تولید باعث انبساط متفاوت در هنگام ورود کاغذ به اجاق می شود که منجر به اعوجاج سطح می شود.

قوام نیروی آزاد

نیروی آزادسازی - قدرت پوسته شدن مورد نیاز برای جدا کردن کاغذ از لایه PU پخته شده - باید در تمام عرض کاغذ ثابت و در تمام چرخه‌های استفاده پایدار باشد. نیروی آزادسازی معمولاً بر حسب cN/cm اندازه‌گیری می‌شود و برای هر درجه کاغذ در یک پنجره تحمل تنگ مشخص می‌شود. تغییر در نیروی رهاسازی در عرض تار باعث ایجاد نقص‌های سطحی قابل مشاهده می‌شود: نواحی با نیروی آزادسازی بیشتر بافت‌های خشن‌تری را از نظر میکروسکوپی در پوست PU ایجاد می‌کنند که به‌عنوان درخشش یا تغییر رنگ در چرم نهایی تحت نور شدید نشان داده می‌شود.

وفاداری بافت و ثبت الگو

بافت سطحی کاغذ آزاد، ابزار طراحی اولیه برای زیبایی سطح چرم مصنوعی است. الگوهای دانه چرم طبیعی ظریف به عمق برجسته در محدوده 20 تا 80 میکرومتر با ثبت الگوی دقیق نیاز دارند - به این معنی که تکرار برجسته باید در ± 0.1 میلی متر ثابت باشد در غیر این صورت دانه ها نامنظم و غیر طبیعی به نظر می رسند. این امر در کاغذهای حک شده با گراور با کیفیت بالا قابل دستیابی است، اما در گریدهای برجسته مکانیکی کم هزینه قابل دستیابی نیست، به همین دلیل است که محصولات شبیه ساز چرم ممتاز، درجه کاغذ را به عنوان ورودی کیفیت کلیدی به جای تلقی آن به عنوان خرید کالا، مشخص می کنند.

مقاومت در برابر حلال

فرمولاسیون پوشش PU مورد استفاده در تولید فرآیند خشک حاوی DMF، MEK، تولوئن، یا سایر حلال ها در غلظت های متفاوت بسته به سیستم رزین است. پوشش رهاسازی روی کاغذ باید در برابر نفوذ این حلال ها مقاومت کند - اگر حلال در لایه آزاد کننده نفوذ کند، انرژی سطح لایه بافت را تغییر می دهد و باعث چسبندگی PU به کاغذ می شود و در نتیجه فیلم پاره می شود یا انتقال ناقص می شود. پوشش‌های آزادکننده مبتنی بر سیلیکون معمولاً مقاومت بهتری در برابر حلال‌ها نسبت به جایگزین‌های پلی اتیلن ارائه می‌دهند، که در هزینه بالاتر و استفاده معمولی آنها در کاربردهای پرتقاضا و چند چرخه منعکس می‌شود.

الزامات نگهداری و جابجایی

کاغذ آزاد برای تولید چرم مصنوعی به شرایط نگهداری حساس است به گونه‌ای که اغلب دست کم گرفته می‌شود. رول‌هایی که در محیط‌های با رطوبت بالا ذخیره می‌شوند، رطوبتی را جذب می‌کنند که باعث پیچ‌خوردگی لبه و موج‌دار شدن در جهت متقاطع می‌شود - که هر دو هنگام ورود کاغذ به دستگاه پوشش، نقص‌های چروک ایجاد می‌کنند. شرایط ذخیره سازی توصیه شده است رطوبت نسبی 40-60٪ در 18-25 درجه سانتیگراد با رول هایی که به صورت عمودی یا روی گهواره های رول مناسب ذخیره می شوند نه در انتهای آنها. کاغذهایی که به طور نامناسب ذخیره شده اند اغلب می توانند با تهویه مطبوع در یک اتاق با دمای کنترل شده به مدت 24 تا 48 ساعت قبل از استفاده نجات داده شوند، اما جذب رطوبت شدید باعث آسیب دائمی به پایه کاغذ می شود که هیچ تهویه ای آن را معکوس نمی کند.

انتخاب کاغذ آزادسازی مناسب برای کاربرد چرم مصنوعی

تطبیق مشخصات کاغذ آزاد با کاربرد تولید نیازمند وضوح در چهار متغیر است: شیمی پوشش مورد استفاده (نوع حلال و غلظت)، مشخصات دمای کوره، بافت سطح مورد نیاز و سطح براقیت، و حجم تولید که تعیین می‌کند کاغذ باید چند چرخه قبل از جایگزینی تحویل دهد.

برای تولید مداوم چرم پلی اتیلن استاندارد در حجم بالا در مبلمان یا کیف های متوسط ​​بازار، یک کاغذ سیلیکونی با درجه متوسط ​​با درجه بندی 5 تا 8 چرخه و یک نقش برجسته دانه استاندارد یک انتخاب مقرون به صرفه است. برای کفش‌های ممتاز یا شبیه‌سازهای چرم خودرو که سازگاری سطح و وفاداری بافت بسیار مهم است، یک کاغذ ممتاز با چرخه بالا با دانه‌های ریز برجسته و مشخصات نیروی آزادسازی محکم سرمایه‌گذاری صحیحی است - هزینه بالاتر هر رول بیش از کاهش نرخ عیب و مدت زمان کارکرد بین تغییر کاغذ جبران می‌شود.

برای جلوه‌های سطح تخصصی - روکش آینه‌ای براق، بافت سنگی مات، سطوح انتقال فویل فلزی - کاغذها اغلب به صورت سفارشی برای خط تولید مشخص می‌شوند و قبل از اینکه به عنوان مشخصات ثابت متعهد شوند، باید در یک دوره کامل تولید آزمایش شوند. اثرات سطحی که در نمونه آزمایشگاهی درست به نظر می رسند، گاهی اوقات در سرعت خط تولید و دما رفتار متفاوتی دارند، و فرآیند آزمایشی تنها راه قابل اعتماد برای تأیید سازگاری قبل از تعهد به یک سهام بزرگ است.