Quá trình sản xuất da nhân tạo tương tự như da tự nhiên bằng cách xử lý hóa học, vật liệu tấm tổng hợp xốp của loại được biết bao gồm một cấu trúc polyurethane xốp có chứa các sớ polyester hoặc polyethylene và một lớp phủ nhựa polyurethane được o hoa văn để mô phỏng da thật.
Nguyên liệu
Các polyme polyurethane được hình thành bởi phản ứng của ít nhất hai nhóm chức isocyanate với ít nhất hai nhóm rượu trong sự hiện diện của một chất xúc tác (amin bậc 3, như dimethylcyclohexylamine, và các muối hữu cơ, chẳng hạn như dibutyltin dilaurate). Các thành phần thiết yếu đầu tiên của một polyme polyurethane là isocyanate. Các phân tử có chứa hai nhóm isocyanate được gọi là các diisocyanate. Những phân tử này cũng được gọi là các đơn phân hoặc các đơn vị đơn phân, vì chính chúng được sử dụng để sản xuất các isocyanate cao phân tử có chứa ba nhóm chức isocyanate hoặc nhiều hơn. Các isocyanate có thể được phân loại như là thơm, chẳng hạn như diisocyanate diphenylmethane (MDI) hoặc toluene diisocyanate (TDI); hoặc béo, chẳng hạn như diisocyanate hexamethylene (HDI) hoặc isophorone diisocyanate (IPDI).
Thành phần thiết yếu thứ hai của một polyme polyurethane là polyol. Các phân tử có chứa hai nhóm hydroxyl được gọi là diols, những phân tử có ba nhóm hydroxyl được gọi là triols, v.v… Trong thực tế, các polyol được phân biệt từ các chất độn glycol chuỗi ngắn hoặc chuỗi glycol có trọng lượng phân tử thấp và các chất liên kết chéo như ethylene glycol (EG), 1,4-butanediol (BDO), diethylene glycol (DEG), glycerine, và trimethylol propane (TMP). Các polyol là các polyme trong thứ tự riêng của chúng. Chúng được hình thành bằng cách thêm các gốc tự do của propylene oxide (PO), ethylene oxide (EO) vào một hydroxyl hoặc chất khởi đầu có chứa amine, hoặc bằng cách polyester hóa một di- acid (như adipic acid) với các glycol như ethylene glycol hoặc dipropylene glycol (DPG). Các polyol mở rộng với PO hoặc EO là các polyether polyol. Các polyol được hình thành bởi polyester hóa các polyester polyol.
Sản xuất nhựa polyurethane
Nhựa polyurethane được gia cố có thể được thực hiện bởi một quá trình bơm nhựa thông đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất cao. Nhựa polyurethane là các hệ thống hai thành phần bao gồm một hỗn hợp polyol và một polyisocyanate, thường có gốc từ một MDI cao phân tử được điều chỉnh (diphenylmethane diisocyanate). Do đó, cần có một thiết bị định lượng hai thành phần để phân phối nhựa được pha trộn vào một hộp tiêm kín hoặc khuôn tiêm. Thiết bị định lượng bao gồm các máy bơm định lượng hoặc xi lanh, bình chứa nhựa, một đầu pha trộn và các ống chuyển giao, các yếu tố pha trộn và một hệ thống phun dung môi. Một máy bơm xi lanh hai chức năng có động lực là không khí được sử dụng để đo cả hai isocyanate và polyol từ các thùng chứa của chúng đến đầu pha trộn, nơi nhựa được kết hợp. Việc pha trộn triệt để các thành phần hóa học xảy ra ở phần dưới của các đầu trộn trong các ống trộn tĩnh. Nhựa polyurethane không phản ứng sau đó chảy vào một hộp tiêm, nơi mà thành phần gia cố composite được làm ẩm và rồi chảy vào trong một khuôn đùn cán. Một loạt các phụ gia và /hoặc các chất độn có thể được bao gồm (thường là trong các thành phần polyol), miễn là các tỷ lệ pha trộn các thành phần được điều chỉnh để duy trì hóa học lượng pháp thích hợp.
Đầu trộn, ống trộn và hộp tiêm phải được xối rửa vào cuối mẻ đùn cán để ngăn ngừa nhựa đóng dính ở đó. Các dung môi rửa thường được đưa vào đầu trộn thông qua một van bi ba cửa. Nhựa ban đầu được loại bỏ khỏi đầu trộn và các ống trộn bằng không khí, sau đó bằng cách xả kỹ với dung môi. Thông thường, một nồi áp suất hoạt động tốt như một thùng chứa dung môi.
Chế biến vật liệu tấm tổng hợp
Da nhân tạo nói chung được sản xuất bằng cách phủ nhựa trên bề mặt của một tấm da nhân tạo bao gồm hai thành phần, tức là, vải không dệt làm bằng sợi siêu mịn và nhựa polyurethane theo mục đích sử dụng hoặc nhuộm trực tiếp bề mặt đó. PVC được sử dụng thay cho PU.
Xơ polyester, polyamide và polyethylene được nhúng vào để làm cho tấm vật liệu có độ dày khoảng 0,3 đến 2 mm. Thông thường, các dạng lớp vải không dệt staple hoặc các dạng lớp vải dệt thoi hoặc dệt kim được sử dụng trước khi xử lý tẩm ướt polyurethane được thực hiện trên tấm composite.
Dung dịch tẩm được thực hiện bằng cách thêm một chất tẩy rửa, bột màu, hạt chức năng và các chất tương tự vào một dung dịch DMF, ethyl acetate, hoặc toluene của chất đàn hồi polyurethane và pha loãng giải pháp tạo thành. Tấm composite được nhúng trong dung dịch tẩm, được đông kết trong một dung dịch nước, được rửa trong nước nóng 50- 80°C để loại bỏ hoàn toàn polymer tan trong nước được lấp đầy tạm thời, và sau đó được sấy khô. Hàm lượng của polyurethane các sau khi sấy khô được ưa thích hơn là từ 20 đến 50% theo trọng lượng của tấm composite.
Tiếp theo đó, xơ được chuyển đổi thành một bó xơ mịn cấu thành lớp vải không dệt và lớp vải dệt thoi hoặc dệt kim bằng một dung môi hoặc dung dịch sodium hydroxide ngậm nước, mà nó có khả năng hòa tan thành phần "hải đảo" (“sea-island”). Thành phần hải đảo tồn tại trong cả xơ của lớp vải không dệt và xơ của lớp vải dệt thoi hoặc dệt kim. Nếu các loại thành phần hải đảo là khác nhau, thì việc xử lý làm mịn xơ phải được thực hiện trên từng loại của chúng, điều này làm cho việc xử lý trở nên phức tạp.
Nếu thành phần hải đảo là polyester đồng trùng hợp, nó bị phân hủy bởi một phương pháp sắp xếp liên tục hoặc không liên tục bằng một dung dịch sodium hydroxide ngậm nước 5 đến 15%. Nếu thành phần hải đảo là polyethylene hoặc polystyrene, nó được loại bỏ bằng cách xử lý với toluene, perchloroethylene, hoặc trichloroethylene. Cuối cùng, polyester đồng trùng hợp của thành phần hải đảo được phân hủy hoàn toàn và loại bỏ bằng cách xử lý với một dung dịch sodium hydroxide ngậm nước 10% ở 100°C trong 5 đến 10 phút.
Tại thời điểm này, tấm composite cho da nhân tạo được xử lý cuối cùng theo mục đích sử dụng của nó. Nói chung, tấm composite được làm thành một tấm da nhân tạo thuộc loại da lộn bằng cách xử lý nhuộm, hoặc được làm thành da nhân tạo thuộc loại như gương bằng cách tạo nên một lớp phủ polyurethane trên bề mặt. Trường hợp xơ được sử dụng bao gồm nylon-6, nó thường được nhuộm bằng thuốc nhuộm phức hợp kim loại hoặc thuốc nhuộm acid dạng xay. Polyester được nhuộm bằng thuốc nhuộm phân tán trong một máy nhuộm nhanh có áp suất cao. Cuối cùng, việc xử lý bằng chất tạo chức hoặc chất làm mềm được thực hiện trên sản phẩm đã nhuộm, dẫn đến sự hình thành một tấm da nhân tạo giống như da lộn tổng hợp có hiệu ứng bề mặt tuyệt vời, sự ổn định dạng rất tốt và mềm mại. Các bước tiếp theo thì tương tự như thuộc da tự nhiên.
Xử lý trong tang loại nhuộm xoay
Tấm vật liệu được xử lý thêm bằng một dung dịch nước có chứa ít nhất một muối kim loại (được lựa chọn từ nhóm bao gồm các sulfate của calcium, chromium, sắt, nhôm, magnesium và titanium và các chloride của chromium, sắt, nhôm, magnesium và titanium) cho đến khi nó bão hòa.
Sau đó, tấm vật liệu được xử lý bằng một aldehyde (được lựa chọn từ nhóm bao gồm
glutaric aldehyde, pyruvic aldehyde, crotonic aldehyde và 2-ethyl butyraldehyde).
Sau đó, độ pH của dung dịch được tăng lên tối đa là 7,5 bằng cách thêm một chất bazơ mạnh cho đến khi hydroxide tương ứng kết tủa trực tiếp bên trong các lỗ của tấm vật liệu.
Tấm vật liệu này được bôi mỡ trong một nhũ tương chiếm 20% đến 40% tính theo trọng lượng của một vật liệu béo (được lựa chọn từ nhóm bao gồm dầu khoáng, dầu cá nhà táng có sulfate và các este axit béo có từ 17 đến 22 nguyên tử carbon). Sau đó, tấm vật liệu có thể được nhuộm với một chất màu phức hợp kim loại nhất định cho polyurethane, được rửa sạch, và được xử lý trong một dung dịch nước 24% đến 60% tính theo trọng lượng của một chất chống cháy (được lựa chọn từ nhóm gồm ammonium phosphate, pentaerythritol, guanidine hoặc hỗn hợp của chúng) mà nó sẽ thâm nhập vào toàn bộ tiết diện của tấm.
Sau đó, vật liệu được làm mềm bằng cách thêm vào một dung dịch làm mềm chứa nước và 8% đến 20% theo trọng lượng của một chất có 1 chuỗi hydrocarbon tuyến tính gồm khoảng 12 đến 18 nguyên tử carbon kết hợp với một gốc tự do được lựa chọn từ nhóm bao gồm --SO3 X, trong đó X là một kim loại kiềm, và --(OCH2 CH2)y OH, trong đó y là một số nguyên từ 1 đến 18.
Tấm vật liệu tổng hợp cuối cùng được phơi khô trong không khí nóng và cuộn lại.