Da tổng hợp được tạo ra như thế nào và những điều cần biết về giấy phát hành

Da tổng hợp được làm từ gì?

Da tổng hợp được làm từ lớp phủ polymer - phổ biến nhất là polyurethane (PU) hoặc polyvinyl clorua (PVC) - được phủ lên lớp nền dệt hoặc vải không dệt. Kết quả là tạo ra một vật liệu composite nhiều lớp tái tạo hình dáng bề mặt, kết cấu và các đặc tính xử lý của da động vật mà không cần sử dụng bất kỳ loại da động vật nào. Loại thứ ba, da tổng hợp sợi nhỏ, sử dụng chất nền sợi polyester hoặc nylon siêu mịn được xử lý bằng nhựa PU để đạt được cấu trúc lỗ chân lông và cảm giác cầm tay gần giống với da nguyên hạt.

Các thành phần cơ bản của da tổng hợp ở cấp độ vật liệu là:

• Chất nền: vải dệt thoi (thường là polyester hoặc cotton), vải dệt kim hoặc thảm sợi không dệt - loại vải này mang lại độ bền kéo và khả năng chống rách
• Lớp phủ dính hoặc buộc: một lớp liên kết giữ chặt da polymer với chất nền
• Lớp bọt hoặc lớp trung gian: tùy chọn trong một số công trình, được sử dụng để thêm độ mềm và độ dày
• Áo da: lớp PU hoặc PVC chính tạo thành bề mặt nhìn thấy được
• Bề mặt hoàn thiện: lớp phủ trên cùng cung cấp màu sắc, độ bóng và các đặc tính chức năng như chống mài mòn, ổn định tia cực tím hoặc chống thấm nước

Da tổng hợp gốc PU chiếm phần lớn sản lượng toàn cầu và được ưa chuộng cho các ứng dụng may mặc, giày dép và đồ nội thất do cảm giác cầm tay mềm hơn, thoáng khí tốt hơn so với PVC và tải trọng môi trường thấp hơn. Da PVC vẫn được sử dụng rộng rãi trong nội thất ô tô và bọc ghế có mục đích sử dụng nhiều, nơi chi phí và độ bền mài mòn vượt xa các cân nhắc khác. Thị trường da tổng hợp toàn cầu được định giá xấp xỉ 35 tỷ USD vào năm 2023 và tiếp tục mở rộng khi những lo ngại về tính bền vững đẩy nhanh quá trình chuyển đổi khỏi các sản phẩm da động vật.

Da nhân tạo được sản xuất như thế nào: Hai quy trình sản xuất chính

Hiểu biết da nhân tạo được làm như thế nào đòi hỏi phải phân biệt giữa hai tuyến sản xuất chủ yếu - quy trình khô và quy trình ướt - tạo ra các cấu trúc vật liệu khác nhau và phù hợp với các ứng dụng sử dụng cuối khác nhau.

Quá trình khô (lớp phủ chuyển)

Trong quá trình khô, lớp da PU được tạo ngược lại trên chất mang giấy giải phóng thay vì được dán trực tiếp lên vải nền. Trình tự là:

1. Lớp hoàn thiện bề mặt hoặc lớp phủ trên cùng được phủ lên giấy chống dính và sấy khô trong lò.
2. Một hoặc nhiều lớp PU trung gian (thân da) được phủ lên trên lớp bề mặt đã khô.
3. Một lớp keo được áp dụng và lớp nền vải được dán lên lớp keo đó khi nó vẫn còn ướt.
4. Hỗn hợp nhiều lớp đi qua lò sấy ở nhiệt độ được kiểm soát.
5. Giấy nhả được bóc ra, để lại lớp da PU mặt sau bằng vải với kết cấu bề mặt của giấy được chuyển sang mặt da.

Quy trình khô là phương pháp thương mại phổ biến nhất để sản xuất da tổng hợp PU. Đặc điểm nổi bật của nó là kết cấu, kiểu vân và độ bóng của da thành phẩm hoàn toàn được xác định bởi bề mặt giấy nhả - khiến việc lựa chọn giấy nhả là quyết định kỹ thuật trọng tâm trong quy trình sản xuất chứ không phải là vấn đề cần cân nhắc.

Quá trình ướt (đông máu)

Trong quy trình ướt, nền vải được ngâm tẩm nhựa PU hòa tan trong dung môi dimethylformamide (DMF), sau đó ngâm trong bể nước. Nước thay thế dung môi DMF, khiến PU đông tụ thành cấu trúc vi xốp bên trong vải. Vật liệu sau đó được rửa sạch, sấy khô và hoàn thiện bề mặt. Quy trình ướt tạo ra loại da có vi cấu trúc bọt xốp mô phỏng gần giống với khả năng thoáng khí và khả năng nén của da thật - đó là lý do tại sao da tổng hợp được xử lý ướt là nền tảng cho hầu hết da vi sợi hiệu suất cao được sử dụng trong các ứng dụng ô tô và giày dép cao cấp. Sự đánh đổi là độ phức tạp sản xuất cao hơn, yêu cầu quản lý dung môi đáng kể và mức tiêu thụ năng lượng và nước lớn hơn trên mỗi mét tuyến tính được sản xuất.

Da giả được làm khác với da PVC như thế nào?

Thuật ngữ "da giả" được sử dụng thay thế cho da tổng hợp trong bối cảnh tiêu dùng, nhưng trong thuật ngữ sản xuất, nó thường đề cập cụ thể đến các sản phẩm làm từ PU khác với PVC. Hiểu biết da giả được làm như thế nào trong bối cảnh PVC cho thấy lộ trình sản xuất khác với quy trình khô hoặc ướt PU được mô tả ở trên.

Da PVC được sản xuất bằng quy trình cán hoặc phủ trải. Trong quá trình cán, hợp chất PVC - hỗn hợp nhựa PVC, chất làm dẻo (thường là loại phthalate hoặc không phthalate), chất ổn định, chất màu và chất độn - được nung nóng và ép thành màng giữa các cuộn thép, sau đó liên kết với lớp nền vải dưới nhiệt và áp suất. Trong quy trình phủ trải, hồ PVC (plastisol) được phết lên chất mang vải và xử lý trong lò nơi chất làm dẻo hấp thụ vào nhựa PVC, tạo thành một màng dẻo, hợp nhất.

Kết cấu của da PVC được áp dụng bằng cách dập nổi các con lăn ép mẫu vân vào vật liệu còn ấm ngay sau khi tạo hình hoặc bằng phương pháp chuyển giấy nhả tương tự được sử dụng trong quy trình sản xuất khô PU. Độ cứng cao hơn và khả năng chống rách cao hơn của PVC khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho ghế ô tô, bọc hàng hải và đồ nội thất theo hợp đồng - những ứng dụng mà độ bền cơ học lâu dài vượt xa các cân nhắc về độ mềm hoặc độ thoáng khí.

Giấy phát hành da nhân tạo : Thành phần xác định bề mặt

Giấy giải phóng da nhân tạo là loại giấy có tráng phủ được sử dụng trong phương pháp phủ chuyển quy trình khô. Nó phục vụ hai chức năng đồng thời: nó hoạt động như một chất nền hỗ trợ tạm thời mang các lớp phủ PU qua dây chuyền sản xuất và nó truyền kết cấu bề mặt của chính nó cho da PU trong quá trình chuyển giao. Khi giấy nhả được bóc ra khỏi da thành phẩm, bề mặt của da mang lại ấn tượng tiêu cực chính xác về bề mặt của giấy - cho dù đó là mẫu da hạt mịn, lớp hoàn thiện mịn có độ bóng cao, kết cấu vải hoặc đá mờ hay bất kỳ thiết kế dập nổi nào khác.

Nền giấy thường là giấy kraft hoặc giấy glassine mật độ cao, được xử lý để đạt được độ ổn định kích thước dưới sức nóng và sức căng của dây chuyền phủ. Trên lớp nền này, một lớp phủ giải phóng được áp dụng - phổ biến nhất là công thức silicone hoặc polyetylen - giúp ngăn PU liên kết vĩnh viễn với giấy trong khi vẫn mang lại bề mặt sạch sẽ, hoàn chỉnh. Lớp phủ giải phóng phải đạt được lực giải phóng chính xác và nhất quán: quá thấp và giấy sẽ bị tách ra sớm trong quá trình phủ; quá cao và lớp da PU bị rách hoặc biến dạng khi bong tróc .

Bên trên lớp phủ giải phóng, lớp kết cấu được áp dụng - thường bằng cách dập nổi, in ống đồng hoặc kết hợp cả hai - để tạo ra họa tiết vân sẽ được chuyển lên bề mặt da. Lớp kết cấu này phải chịu được sự tiếp xúc nhiều lần với nhiệt, áp suất và dung môi của quá trình phủ qua nhiều chu kỳ sử dụng.

Bạn biết rõ về giấy phát hành da tổng hợp như thế nào? Điểm kỹ thuật chính

Giấy nhả là một trong những vật liệu tiêu hao đòi hỏi kỹ thuật cao nhất trong sản xuất da tổng hợp, tuy nhiên nó lại nhận được ít sự chú ý hơn trong các quyết định mua hàng so với nhựa PU hoặc chất nền vải. Các thuộc tính sau xác định liệu giấy phát hành có phù hợp với một ứng dụng sản xuất nhất định hay không.

Số chu kỳ sử dụng

Giấy phát hành được phân loại theo số lần chúng có thể được sử dụng trước khi kết cấu bề mặt xuống cấp đến mức không thể chấp nhận được. Giấy tờ loại tiêu chuẩn thường được đánh giá cho 3–5 chu kỳ ; giấy tờ cao cấp cho 10–20 chu kỳ trở lên . Do đó, tính kinh tế của chi phí giấy trên mỗi mét da được sản xuất bị ảnh hưởng nặng nề bởi số lượng chu kỳ - một loại giấy có giá gấp đôi nhưng bền gấp bốn lần sẽ tiết kiệm chi phí hơn đáng kể khi sản xuất số lượng lớn.

Khả năng chịu nhiệt và ổn định kích thước

Lò phủ trong dây chuyền da tổng hợp quy trình khô thường hoạt động ở 100–160°C . Ở nhiệt độ này, giấy nhả phải duy trì độ ổn định về kích thước - nó không thể co lại, cong hoặc giãn ra theo hướng chéo, nếu không lớp phủ PU sẽ phát triển các nếp nhăn do ứng suất và gây ra lỗi trong quá trình sản xuất nhiều lượt. Giấy có khả năng chống ẩm kém đặc biệt dễ bị tổn thương: hơi ẩm hấp thụ trong quá trình bảo quản hoặc giữa các lần sản xuất gây ra sự giãn nở chênh lệch khi giấy đưa vào lò, dẫn đến biến dạng bề mặt.

Giải phóng lực lượng nhất quán

Lực nhả - độ bền cần thiết để tách giấy khỏi màng PU đã đóng rắn - phải nhất quán trên toàn bộ chiều rộng của giấy và ổn định trong các chu kỳ sử dụng. Lực nhả thường được đo bằng cN/cm và được chỉ định theo khoảng dung sai chặt chẽ cho từng loại giấy. Sự thay đổi lực giải phóng trên chiều rộng của màng tạo ra các khuyết tật bề mặt có thể nhìn thấy: các khu vực có lực giải phóng cao hơn để lại các kết cấu thô hơn về mặt kính hiển vi trên da PU, được hiểu là sự biến đổi độ bóng hoặc màu sắc của da thành phẩm dưới ánh sáng quét.

Độ trung thực của kết cấu và đăng ký mẫu

Kết cấu bề mặt của giấy nhả là công cụ thiết kế chính để tạo nên tính thẩm mỹ cho bề mặt da tổng hợp. Các mẫu vân da mịn tự nhiên yêu cầu độ sâu dập nổi trong khoảng 20–80 μm với mức đăng ký mẫu chính xác — nghĩa là số lần chạm nổi phải nhất quán trong phạm vi ±0,1 mm nếu không thớ sẽ xuất hiện không đều và không tự nhiên. Điều này có thể đạt được ở các loại giấy được dập nổi bằng ống đồng chất lượng cao nhưng không thể đạt được ở các loại giấy được dập nổi bằng máy có chi phí thấp hơn, đó là lý do tại sao các sản phẩm mô phỏng da cao cấp chỉ định loại giấy là đầu vào chất lượng quan trọng thay vì coi nó như một mặt hàng mua hàng.

Kháng dung môi

Công thức lớp phủ PU được sử dụng trong quy trình sản xuất khô có chứa DMF, MEK, toluene hoặc các dung môi khác ở nồng độ khác nhau tùy thuộc vào hệ thống nhựa. Lớp phủ giải phóng trên giấy phải chống lại sự xâm nhập của các dung môi này - nếu dung môi thấm vào lớp giải phóng, nó sẽ làm thay đổi năng lượng bề mặt của lớp kết cấu và gây ra sự bám dính của PU vào giấy, dẫn đến rách màng hoặc chuyển giao không hoàn toàn. Lớp phủ giải phóng gốc silicon thường có khả năng kháng dung môi tốt hơn so với các chất thay thế polyetylen, điều này được phản ánh ở chi phí cao hơn và cách sử dụng điển hình trong các ứng dụng đòi hỏi nhiều chu kỳ.

Yêu cầu lưu trữ và xử lý

Giấy xuất xưởng dành cho sản xuất da tổng hợp rất nhạy cảm với điều kiện bảo quản theo những cách thường bị đánh giá thấp. Các cuộn giấy được bảo quản trong môi trường có độ ẩm cao sẽ hấp thụ độ ẩm gây ra hiện tượng cong mép và gợn sóng theo hướng chéo - cả hai đều tạo ra các khuyết tật về nếp nhăn khi giấy đi vào máy phủ. Điều kiện bảo quản được khuyến nghị là Độ ẩm tương đối 40–60% ở 18–25°C , với các cuộn được lưu trữ theo chiều dọc hoặc trên giá đỡ cuộn thích hợp thay vì đặt ở đầu của chúng. Giấy được bảo quản không đúng cách thường có thể được cứu vãn bằng cách bảo quản trong phòng được kiểm soát nhiệt độ trong 24–48 giờ trước khi sử dụng, nhưng việc hút ẩm quá mức sẽ gây hư hỏng vĩnh viễn cho đế giấy mà không bảo quản sẽ đảo ngược được.

Chọn giấy nhả phù hợp cho ứng dụng da tổng hợp của bạn

Việc đưa thông số kỹ thuật của giấy phát hành phù hợp với ứng dụng sản xuất đòi hỏi sự rõ ràng về bốn yếu tố: hóa chất phủ được sử dụng (loại và nồng độ dung môi), thông số nhiệt độ lò, kết cấu bề mặt cần thiết và độ bóng cũng như khối lượng sản xuất xác định số chu kỳ giấy phải thực hiện trước khi thay thế.

Để sản xuất liên tục số lượng lớn da PU tiêu chuẩn trong các ứng dụng túi xách hoặc đồ nội thất tầm trung, giấy giải phóng silicon loại trung bình có xếp hạng chu kỳ 5–8 và dập nổi hạt tiêu chuẩn là một lựa chọn tiết kiệm chi phí. Đối với giày dép cao cấp hoặc chất mô phỏng da ô tô trong đó độ đồng nhất bề mặt và độ trung thực của kết cấu là rất quan trọng, giấy cao cấp có chu kỳ cao với hạt mịn được in nổi bằng ống đồng và đặc tính lực nhả chặt là khoản đầu tư đúng đắn — chi phí mỗi cuộn cao hơn được bù đắp bằng tỷ lệ lỗi giảm và thời gian kéo dài giữa các lần thay giấy.

Đối với các hiệu ứng bề mặt đặc biệt - lớp tráng gương có độ bóng cao, kết cấu đá mờ, bề mặt chuyển lá kim loại - giấy thường được chỉ định tùy chỉnh cho dây chuyền sản xuất và phải được thử nghiệm trong toàn bộ quá trình sản xuất trước khi được cam kết là thông số kỹ thuật thường trực. Các hiệu ứng bề mặt trông có vẻ chính xác trên mẫu trong phòng thí nghiệm đôi khi hoạt động khác nhau ở tốc độ và nhiệt độ của dây chuyền sản xuất và quy trình thử nghiệm là cách đáng tin cậy duy nhất để xác thực tính tương thích trước khi quyết định nắm giữ một lượng lớn hàng tồn kho.