年产800万米聚氨酯合成革毕工厂设计

1、1 综述1.1 前言所谓合成革是包含在人工革的范围内，以合成纤维为主的非织造布为基材，经过高分子材料浸渍，涂布以高分子成膜剂为主的涂层剂，制成的一种仿皮革材料。在合成革制造过程中，主要以聚氨酯为浸渍材料和涂层成膜剂，通过直接涂层或转移涂层的工艺进行加工。合成革是一个新兴的产业，20世纪60年代末70年代初，聚氨酯开始用于合成革的涂布材料。70年代末80年代初，聚氨酯合成革业在德、美、法、英、日等国家开始迅速发展。在我国，聚氨酯合成革的发展有30年左右，比发达国家晚了近10年。我国于1979 年在广州人造革厂建成投产了第一条PU合成皮革生产线，1984 年烟台合成革厂又从日本引进了年产为30万平

2、方米的PU合成皮革生产线。到90年代我国PU合成革工业才逐渐形成完整的工业体系，近十几年来发展迅速，市场竞争空前激烈。同时，随着社会的发展，对PU合成皮革的品质、品种的要求越来越高。1.2 合成革行业发展概况1983年，山东烟台合成革厂（即现在的烟台万华）从日本引进了聚氨酯合成革的生产技术及设备，我国聚氨酯合成革真正意义上的生产才开始。特别是最近10年，人造革与合成革行业进入快速发展时期，整个行业每年都保持平均15%20%的快速增长，无论是生产线的数量还是生产量都处于世界领先地位，我国已成为世界上人造革与合成革的生产大国和使用大国。我国人造革与合成革生产企业主要分布在浙江、江苏、广东、福建和山

3、东等沿海省市。改革开放以来，随着国外先进工艺设备的相继引进，行业技术状况、产品、档次都有较大提高，压延法、干法PU/PVC、湿法PU等合成革生产技术发展迅猛。目前，全国拥有近200万产业大军，共有人造革合成革企业2000多家，上千条生产线，是塑料行业重点发展的产业。另外，人造革与合成革产业也是我国出口创汇型产业，出口值位居轻工行业前列，年最高出口创汇多达98亿美元。目前PU合成皮革产业已经达到年产近2亿平方米约10 万吨的规模。据报道，我国的PU合成革市场的每年增长幅度已达1525，仅温州合成革行业，已从初始的一家企业发展到如今的100多家企业，300多条干式、湿式生产线，整个行业的固定投资已

4、达100多亿元，产量和市场份额已占全国70%以上，日产能力300多万平方米，品种发展到上千种，年产值100多亿元。因此有人说我国的PU合成革市场逐渐成为推动全球的PU皮革，甚至整个聚氨酯市场发展的主要动力之一。目前国内的聚氨酯合成革业在生产过程中，大多数采用有机溶剂型的聚氨酯树脂作为生产各品基层和面层的基本原料，这种类型的聚氨酯树脂均通过甲苯（TOL）、二甲苯、丙酮、丁酮（MEK）、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺（DMF）等作为主要溶剂以溶液聚合法制得。溶剂的用量大约占树脂用量的60%以上，湿法浆料DMF的用量达到70%以上。这些溶剂都是有害溶剂，对人体的危害是多方面的。其中，甲苯等芳香烃溶剂对人体的

5、造血系统具有危害性，在高浓度环境中长期接触，可能发生急性中毒而休克，慢性中毒将出现血小板和白血球减少，并出现相应的病症。其它溶剂如丙酮、丁酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺等溶剂虽然较甲苯、二甲苯的毒性低，但长期接触也会产生较大的毒副作用，其中乙酸乙酯对眼睛和粘膜有刺激性，并有麻醉性；二甲基甲酰胺对皮肤、眼睛粘膜有较强的刺激性，吸入高浓度的蒸气时，会刺激咽部引起恶心，经常接触，经皮肤吸入，会导致肝功能障碍，且有机溶剂对女性生育问题将产生严重的负面影响。据统计，一条聚氨酯合成革生产线日均需消耗10t左右溶剂型PU树脂，其中占溶剂型PU树脂总用量60%以上的是溶剂，虽然湿法生产线中85%左右的溶剂被回收，

6、但湿法生产线中仍有15%左右、干法生产线中95的溶剂无法回收，将通过水和空气排放到周边的河流和天空中，势必会严重污染当地的环境，给人们的生产、生活，公众的生命健康构成重大威胁。如果以温州市300多条生产线计算，年均需要的溶剂型PU树脂用量为70多万t，每年将会有数以万吨的溶剂排放到空气和周边的河流中，造成的污染将不可想象。由于苯、甲苯等有害溶剂易燃、易爆，极易引发火灾，造成伤残，甚至死亡，近年已屡见报道。所以在大力发展经济的同时，应保持优良的环境，坚持可持续发展道路。健康的身体是当今社会发展的一个重要目标。正确处理“保护”和“促进”的关系，减少工业生产对环境和人类本身的伤害，是不可逆转的潮流，

7、也是历史赋予我们的责任。人类只有一个地球，保护我们的家园，保持可持续性地发展经济的问题，已成为全球的共识，引起了各国政府的高度重视。在美国、意大利、日本、韩国等合成革主要生产国，已逐渐淘汰溶剂型PU树脂产品，采用环保型PU树脂。我国也先后制定、出台了许多相关的法律、法规。如：合成革工业污染物排放标准、环境保护法、劳动保护条例、职业病防治法等等，为化工产业的发展提出了要求，严格了规范。随着我国在世贸组织作用不断提高，国内企业逐渐参与国际竞争，客观上也要求我们生产和使用无公害的产品，彻底消除国际上“绿色贸易壁垒” 对我国产品的非贸易壁垒限制。 1.3 合成革产品分类合成革目前还没有统一的分类方法，

8、根据相关行业的分类办法，合成革可以按以下几种方法分类： 按照底基材料分类按照规定以及国外同类产品的意义，一般可以按照革的底基层分类。以经纬交织的纺织布作底基的称人造革；实际中将较低密度的薄型无纺布革也可归于人造革中。以无纺布为底基的称合成革。 按照加工工艺和表面状况分类按照加工工艺可以分为干法人造革和湿法人造革。按照表面状况可以分为绒面合成革、磨砂合成革和人造革等等。 按照用途分类按照用途可以分为服装用干（湿）法聚氨酯人造革；手套用干（湿）法聚氨酯人造革；箱包用干（湿）法聚氨酯人造革；家具用干（湿）法聚氨酯人造革；鞋面用干（湿）法聚氨酯人造革等。1.4 聚氨酯合成革的发展方向从源头上杜绝污染，

9、对于聚氨酯合成革行业来说已经迫在眉捷，环境保护可谓是聚氨酯合成革的首要发展方向。由于水无毒、无污染、并且节能，因此它是溶剂的理想替代品。所以，开发水性聚氨酯合成革浆料成为目前聚氨酯树脂的主攻方向。目前，国内的许多厂家和化工设计院都在进行水性聚氨酯树脂的研究，也开发出许多的水性聚氨酯树脂牌号，但规模都较小，最大规模也只有几吨左右的规模。并且应用范围比较狭窄，在性能上还不完善。要从根本上解决人造革合成革行业的污染问题，就要大力推广使用水性聚氨酯浆料。国外现在已在减少溶剂型聚氨酯浆料的使用量，而水性聚氨酯浆料的使用量则在逐渐上升，一方面是国外比较注重环保，另一方面，国外的水性PU的研究起步较早，水性

10、PU的品种也较多，性能也较好。不过可以肯定的是，中国人造革合成革行业推广使用水性聚氨酯是大势所趋。后处理工艺也是聚氨酯合成革的环境保护的一个重要方向，后处理工艺种类繁多并不断地有所更新，大多采用同皮革后处理和纺织品有关加工处理相似的工艺。包括表面涂饰（包括喷涂）、印刷、压花、磨皮、干揉、湿揉、植绒等。聚氨酯合成革的另外一个重要发展方向就是新产品的开发，因为现阶段普通聚氨酯合成革用树脂已经不能满足人们的需要。一方面要充分利用不同的后处理工艺，增加产品种类，尽量实现产品的差别化生产；另一方面，要加强技术创新，要特别注意新型功能性助剂、新型原材料、新型生产工艺在合成革行业的应用，开发适合市场需求的高

11、性能多功能合成革，如抗菌防霉除臭合成革、纳米光触媒合成革，防水透湿合成革，阻燃高剥离合成革等。聚氨酯合成革作为人造革、合成革中性能最为优异的品种，应用空间不断广阔，其发展前景可谓非常良好。特别是超细纤维聚氨酯合成革，将成为未来市场主导产品。不过由于新近超纤革的投资建设和异军突起，产能将持续扩大，市场供大于求的局面仍将持续，近几年内将会形成类似目前普通革的市场局面，同质现象严重，价格竞争激烈；同时，随着人们消费观念的转变和下游制品业的要求提高，许多应用领域内的消费需求将随着合成革档次的提高和差异化功能性的增加而越来越大，如汽车革、家具革、球革等。所以，企业必须只有不断加强技术创新，只有这样才能不

12、断提升竞争力。1.5 本设计的目的和意义 设计的目的本次设计的主要目的是通过培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，解决一般工程技术问题的能力，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、施工方案设计、计算机应用能力，最终完成年产800万米的聚氨酯合成革工厂设计。1.5.2 设计的意义同其他工程设计一样，合成革工厂设计是轻化工业基本建设过程中的一个重要环节。从事轻化工生产、科学实验以及技术管理等各方面的人员，也必须具备一定的设计知识和技能，而作为合成革专业的学生更需要学习和掌握这方面必要的知识。实践是设计的源泉。离开实践，设计就不可能产生、存在和发展。因此，对工厂设计这样一门经济、技术

13、密切相结合的应用学科，只有通过实践，才能逐渐学到和掌握设计的真正本领。轻化工工厂设计，涉及许多专业内容，包括合成革工艺学、化学工程学、机械工程学、土建工程学、地质工程学、环境工程学等。在整个设计中，工艺是核心，直接为工艺服务的有：机械、设备、自控、电气、建筑、结构、供排水、供气、冷冻、采暖、通风、经济概预算、安全防火与环境保护等部门，这就需要一个协调一致、紧密合作的设计集体去完成。为此，参加设计的人员必须有高度的责任心和事业心，只有这样，才能精心设计、精心施工、高质量地去完成设计任务。2 设计概述2.1工厂特征 项目建设条件及选址（1）地理位置晋江市位于福建东南沿海，泉州市东南部，晋江下游南岸

14、。北纬24°30-24°54，东经118°24-118°43。东北连泉州湾，东与石狮市接壤，东南濒临台湾海峡，南与金门岛隔海相望，西与南安市交界，北和鲤城区相邻。总面积721.7平方千米。晋江市五里高科技工业园区是晋江市市委、市政府为培植市经济增长源、增强经济发展后劲而构筑的重要载体。园区于1998年8月动工建设，1999年被福建省政府列入省级工业园区、省重点建设项目，是一个享有各级优惠政策和灵活措施、以国际标准建设、按国际管理的经济区域。园区地理位置独特，交通运输网络便捷，基础设施配套完善，管理服务优质高效。园区总规划面积达12平方公里，计划建设成为一

15、个多功能、综合型、环保型的海湾工业区。故项目建设地点选在晋江五里工业园区，其基础设施逐渐配套，地势平坦，地质优良，地基承载能力强，能满足生产所需的各种条件。（2）气候条件晋江市三面环海，属南亚热带湿润气候区，年均气温20-21，一月均温11.9，七月均温28.2，年均日照2130小时，年均降雨量9111231毫米。一年中总的气候特点是：冬季较寒，夏季炎热，日照充足，雨量适中，无霜期长，四季分明。所以，该地区适宜建厂。（3）经济状况在经历从无到有、从小到大、从零散到集中的发展进程，目前晋江制革业已步入转型升级阶段，尤其是鞋业，成为晋江市域内最成熟的产业集群之一，晋江也因此成为中国最大的旅游运动鞋

16、生产基地和世界运动鞋的重要生产基地，2008年10月，经中国皮革工业协会复评，晋江再次荣获“中国鞋都”称誉。晋江是体育用品生产大市，不仅拥有体育城市的美称，也被评为品牌之都。拥有上市公司4家、上市后备企业22家、中国驰名商标79个、中国名牌产品24个，安踏、特步、361°、亚礼得、德尔惠、金莱克、乔丹、美克等37项体育产业国家级品牌。“品牌资本，双翼齐飞”是晋江产业经济发展的亮点，也是晋江打造体育城市的强力支撑。同时晋江品牌产品在中央五套展示，其全天候滚动播放的广告节目，一半以上来自晋江，人们会将中央五套称为“晋江频道”。除了“量”上的优势，晋江制鞋业还拥有配套完善的产业生态链，全市

17、已形成了鞋成品、鞋机、鞋材、皮革、鞋业化工等企业生产齐头并进、互动发展的良好格局，形成了社会化分工、自主配套的一条龙生产协作群体，其中专门为成品鞋从事配套生产的鞋底、鞋面、皮革、五金制品等专业厂家目前已达1500多家，鞋用机械产品已占据全市鞋业80%市场份额，市内还拥有大量模具开发、鞋样设计、管理咨询、形象策划、营销推广、出口代理等专门为生产性企业提供产前、产中、产后服务的配套行业，企业已基本实现足不出户就能完成从生产到销售的全部流程。制鞋业的发展，还带动区域鞋材市场的配套繁荣，鞋业重镇陈埭现已形成陈埭鞋材市场和中国鞋都两大区域配套市场，其中陈埭鞋材市场吸引了来自国内4个省份和国外30多个国家

18、（地区）600多家鞋材鞋机客商入驻，年交易额达80亿元。“中国鞋都”市场拥有独立店铺2162间，目前已吸纳了一批本土10多家鞋材企业和国内5个省份鞋材供应商入驻，2008年9月，还设立了晋江中国品牌鞋服直销中心。（4）当地政策晋江市五里高科技工业园区是晋江市市委、市政府为培植市经济增长源、增强经济发展后劲而构筑的重要载体。2008年以来，在国内外经济环境发生重大变化、各种困难和挑战增多的情况下，晋江市各级、各部门紧紧围绕“好中求快，支撑带动”要求，坚决贯彻落实科学发展观，强化各项应对措施，努力克服各种不利因素影响，加快推进经济转型升级，全市经济经受住了国际金融危机的严峻考验，总体保持平稳运行态

19、势，主要经济指标持续较快发展。该地区制鞋业也实现较快发展，并超过纺织服装业而跃升为该地区第一大支柱产业。所以，晋江是一个享有各级优惠政策和灵活措施、以国际标准建设、按国际管理的经济区域。（5）人力资源晋江市人口102.9万，其中劳动力资源62.4万人。30-40岁26.4万人。大中专约占10%，高中约占25%，初中约占70%。40岁以上22.6万人。大中专约占5%，高中约占15%，初中约占65%。技术、管理人员的来源，一是通过本地职业技术机构进行培训；二是大中专毕业生分配。由此可见，市场劳动力来源丰富。（6）建设用地及其原则（a）节约用地，也占耕地。建设用地因地制宜，优先考虑利用荒地和空地，尽

20、可能不占或少占耕地，并力求节约用地；（b）减少拆迁移民。工程选址、选线应着眼于少拆迁，少移民，尽可能不靠近、不穿越人品密集的城镇或居民区；（c）有利于厂区合理布置和安全运行；（d）有利于环境保护和生态，应有利于项目所在地的经济和社会发展。2.1.2 原辅材料及燃料、动力供应（1）原料供应包括：工厂建设用材料，包括水泥、石灰、黄沙、钢筋、木材等；产品生产用材料，包括聚氨酯、基布、DMF、色浆、助剂以及其他各种填料等。福建晋江五里工业园区交通方便快捷，所需各种原辅材料可直接运至工地。其中工厂建设所需的水泥、石灰可从当地购入或周边地区；钢筋可从各钢厂定购。由于沿海各县盛产黄沙，并且沙的含泥量低，沙粒

21、饱满均匀，符合施工规范要求，所以黄沙可以考虑从这些地区购进；木材由于需求量较少，可直接从当地木材公司购买；当地产的粘土砖强度高，质量优，价格适宜，可与当地轮窑厂或空心砖预制厂联系购买；石子可从当地购买，其它辅助材料当地市场均可提供。产品生产用的聚氨酯可由当地的树脂厂供应；基布则可以从周边的纺织厂购入；DMF、色浆、助剂等材料均可以在当地够得，并且质量较好，价格适宜，可以满足生产上的要求。（2）燃料及动力供应工厂建设地距沿海较近，燃料、电力供应充足。供电：晋江中上游比降大，富水能，中小型水电站条件优越。当地工业园区供电设施齐全，可以满足生产所需。供水：晋江是福建南部主要河流，上游有东、西两溪，西

22、溪为干流，水资源极其丰富。本项目用水来自当地供水管网和地下水，其生产、生活用水可充分保障。燃料：晋江流域内煤、铁、高岭土等矿产资源较丰富，故可以以煤炭为主要燃料。 2.2 产品设计概述此次设计生产的产品是以聚氨酯合成革为主要材料的普通鞋制品，充分考虑了各种影响因素，详细制定了生产工艺流程以及工厂设备选型和布置，并制定了相关的产品标准，以满足消费者的和市场的需要。 产品标准（1）产品厚度、宽度偏差和长度偏差如表2-2所示：表2-1 产品厚度、宽度偏差和长度偏差项目范围允许偏差宽度1300mm+15，-5厚度1.45mm±0.10长度不允许负偏差（2）产品物理性能标准如表2-2所示：表2

23、-2 普通鞋革的行业标准（QB/T1646-2007聚氨酯合成革III类）指标单位行业标准表观密度g/cm30.65拉伸负荷径纬向N/cm355断裂伸长率径纬向%20撕裂负荷径纬向N30剥离负荷N/cm349缝合强度径纬向N未要求耐水解水压14.7kpa,1min表面无水珠崩裂性高度mm7负荷N49耐黄变性级未要求表面摩擦色牢度干摩擦级4湿摩擦3汗液摩擦3耐折牢度23次20万次无裂纹-102.5万次无裂纹耐热粘着性级42.3 工艺设计概述2.3.1湿法工艺 采用浸渍涂层一步法流程简单，一次成型。产品表面具有刮涂类产品的平整、抗皱性好的特点，背面有浸渍产品的丰满感，背面基布被覆盖，厚度均匀，截面

24、没有明显的涂层分界线。2.3.2 干法工艺 干法移膜工艺适用性强，可以适用于各种树脂，如聚氨酯类、丙烯酸类等；可以涂布一层树脂，也可以涂布几层树脂，涂层结构可以从单层到复合层，完成不同树脂层的性能配合；涂层的厚度可以在大范围内调整，从很薄到几毫米厚都可以完成；涂膜结构可以在剥离前全部完成，也可以做后加工处理。 后处理工艺后处理工艺采用压花和辊涂等表面处理方式，该方式具有操作简捷，技术成熟等特点，并且可以有效解决产品表面残留的各种瑕疵和诟病，提高产品的附加效益，增加产品收入。2.4 人员配置概述 生产作业班次制定年工作日为300天。生产班次采用三班制。根据生产设备选型和数量，自动化程度，工艺复杂

25、程度，来配置所需人数。初步决定湿法线为6人/班，分别是基布放卷处2人，涂台处1人，车速调节处1人，收卷处2人；干法线为7人/班，分别是离型纸放卷处1人，基布放卷处1人，涂台处2人，基布放卷处1人，收卷处2人。根据现代化管理需要，配置生产和技术管理人员。2.4.2 员工来源所需职工面向社会新招和聘任。均实行合同制用工管理。行管人员多为聘请的有管理经验，责任心强的干部；财务、技术人员多为有实际生产经验的专业人员；新建工程项目计划招收的人员，均需具有高中以上文化程度，自愿报名经培训考核后择优录用。2.4.3 员工培训计划一方面要组织不少于职工总数15%的技术、管理骨干，到国内培训机构进行约13个月的

26、培训学习，同时请专家到厂对全体职工进行业务知识培训。即采取请进来、走出去、带动整体的培训方法，另一方面在引进技术和管理方法时，组织骨干对新技术、新方法进行消化吸收。2.5 项目可行性分析 年产800万米聚氨酯合成革项目为中小型项目，投资收回期较短，污染容易控制，投资风险小。根据目前中国聚氨酯合成革生产行业概况分析知其具有很大的可行性。首先，生产聚氨酯合成革浆料的工艺技术路线成熟、可靠，设备定型、通用，生产周期短。其次，在生产聚氨酯合成革时，主要溶剂（DMF、TOL、MEK）国内均可购买到，聚氨酯鞋用合成革生产工艺比较成熟，可连续化生产。在次，生产聚氨酯合成革时，其三废处理工艺先进，保证排污达到

27、国家标准。最后，生产聚氨酯合成革时，其工艺注重资源利用与环境保护，投资利润率高，经济效益十分明显。3工艺设计合成革生产工艺种类较多。根据要求，一种产品往往需要多种生产工艺进行组合生产。通常以一种材料为基材，在上面涂覆一层或多层包括各种添加剂的合成树脂，制成一种外观似皮革的产品。所用的基材有各类织布、合成纤维无纺布、皮革等，也有无基材的产品。对于聚氨酯合成革的生产，其涂覆的合成树脂为包括各种添加剂的聚氨酯（PU）。 3.1 工艺路线在目前的工业化生产中，聚氨酯合成革的生产工艺可分为干法、湿法两种，之后进行后处理（表面处理）。3.2 湿法工艺流程湿法聚氨酯合成革，是将溶剂型聚氨酯采用水中成膜法，而

28、制得的具有透气性和透湿性同时又具有连续多孔层的多层结构体。湿法聚氨酯合成革的生产方法是将聚氨酯湿法树脂中加入DMF溶剂及其它填料、助剂制成混合浆料，经过真空机脱泡后，浸渍或涂覆于基布上，然后放入与DMF溶剂具有亲和性，而与聚氨酯树脂不亲和的水中。DMF溶剂被水置换，聚氨酯树脂逐渐凝固，从而形成多孔性皮膜，即微孔聚氨酯粒面层，习惯上称为贝斯(Base)。其含意是基材(即合成革半成品)的意思。一般来说，贝斯经过干法贴面或表面装饰，如表面印刷、压花、磨皮等工艺后，才能成为聚氨酯合成革成品。 湿法聚氨酯合成革的生产工艺可分为单涂覆法、浸渍法和含浸涂覆法三种，所用基布有纺织布和无纺布两类。下面介绍的是使

29、用较多、应用较广的单涂覆法湿法工艺。 湿法贝斯生产工艺流程及其条件（1）生产工艺流程放卷储布架烫平浸渍挤压预凝固干燥调湿涂布主凝固水洗挤水烘干冷却收卷（2）工艺条件（a）采用第二代人机介面精密涂布机；（b）凝固槽为22米5层或者20米7层结构；（c）水洗槽为15槽+背涂或者18槽+背涂；（d）烘干机为第二代节能型烘箱，35米卧式拉宽+热媒加热+排风544m3/min，内循环4620m3/min，温度1001400C（e）传动设备为数位变频器+反张力控制+数位式连动；生产速度每分钟约10-32米；（f）操作人数为6人/班；（g）实际消耗电力约115KW/小时；（h）实际消耗热能90万大卡/小时，

30、蒸汽约70万大卡/小时。 工艺操作规程（1）基布预处理浸水处理 基布开卷后经过储布架后经过烫平辊，然后进入含浸槽。浸水处理的作用有两个，一是提高织物湿度，防止浆料渗入基布组织内，产生透底现象，浪费原材料。二是对脱脂性较差的基布，水槽中除清水外，还应加入1%的阴离子表面活性剂，以改善基布的亲水性，提高贝斯的外观和质量。热处理 底布大多为起毛机织布、水刺非织造布，适用于渗透类产品，再涂布前经过热处理可以防止基布变形。底布经过预熨平后直接涂布，要求浆料渗到背面。热处理可以使用烘箱和轧辊完成，也可以在印刷机上于130摄氏度下处理13min即可。（2）浸渍浸渍的工艺配方如表3-1所示：表3-1 普通鞋革

31、浸渍液配方原料配方（质量份/kg）用 途HD-2090HD-2050100(80+20)基本原料，由高模量的HD-2090和低模量的HD-2050组成DMF350二甲基甲酰胺，作聚氨酯合成革生产的溶剂，能溶解PU，与水互溶OT-701阴离子表面活性剂，提高DMF与水的交换速度，提高凝固的速度；同时，使泡孔细密化S-802非离子表面活性剂，具有疏水性，可以推迟表面的凝固速度，所以可加快内部DMF与水的交换速度流平剂1涂滑均匀，改善合成革表面的平整性，增加树脂与基布间的亲合性消泡剂1消除浆料中的空气，减少合成革表面针孔木质粉25简称MCC，降低成本轻质钙10Caco3 作填充剂，提高制品的强度和硬

32、度色浆8染色剂，可根据染色程度需要选择操作过程：将熨平辊加热除去水分烫平后的基布通过含浸槽，浸渍聚氨酯浆料，使其均匀浸渍。注意事项：通过浸渍槽时，要注意无纺布的张力控制，从而使得浸渍均匀；浸渍时间要适中，从而使浸渍完全。（3）涂覆涂覆的工艺配方如表3-2 所示： 表3-2 普通鞋革涂覆配料的配方原料配方（质量份/kg）用 途聚氨酯100基本原料，由多异氰酸酯和聚酯二元醇合成DMF70二甲基甲酰胺，作聚氨酯合成革生产的溶剂，能溶解PU，与水互溶OT-701阴离子表面活性剂，提高DMF与水的交换速度，提高凝固的速度；同时，使泡孔细密化S-801非离子表面活性剂，具有疏水性，可以推迟表面的凝固速度，

33、所以可加快内部DMF与水的交换速度流平剂1涂滑均匀，改善合成革表面的平整性，增加树脂与基布间的亲合性消泡剂1消除浆料中的空气，减少合成革表面针孔木质粉25简称MCC，降低成本轻质钙10Caco3 作填充剂，提高制品的强度和硬度色浆8染色剂，可根据染色程度需要选择操作过程：经处理的基布，通过涂料台，采用涂刀涂覆法把浆料混合液均匀地涂覆在基布上。注意事项：在使用起无纺布为底基时，要注意无纺布的张力控制，从而使得涂覆均匀；.涂层的厚度太薄，贝斯革表面粗糙，手感发板无弹性；涂层太厚易造成泡孔不均匀,面层与基材分离等缺陷。（4）凝固工艺配方：凝固槽中的凝固液是由水与DMF组成的，DMF的含量一般为18%

34、20%。操作过程 将涂覆后的基布通过凝固槽，使其完全凝固，大约需要1530min左右。注意事项：凝固槽的温度一般为常温，冬季可适当加温，通常控制在正常室温的环境（25），过高的温度会使涂层断裂强度下降，薄膜模量下降，表面均匀程度变差，损坏微孔结构均匀；涂料层从入水凝固到出凝固槽凝固完全，大约需要1530min左右，这与配方、树脂牌号、水中的DMF浓度及外界温度等有着密切的关系；涂料层在完全凝固前，不能与导辊接触，否则会损伤面层。（5）水洗 聚氨酯涂料层在完全凝固以后，其泡孔层内仍残留一定数量的DMF，这些DMF必须在水洗槽中强行脱出，如脱除不干净时，烘干后会造成贝斯表面有麻点等缺陷。注意事项：

35、在工艺控制上要确保最后一个水洗槽内DMF的含量在1%以下，这样就可以保证贝斯中的DMF脱除干净.，为了使DMF的洗出速度加快和减少残留于贝斯中的DMF，水洗槽一般都需要适当加温；水洗槽的温度对DMF的洗出速度及贝斯中的DMF残留量影响很大，在水洗过程中，尤其是在水洗槽的后半部分，由于残留在贝斯中的DMF已经很少，因此，贝斯在水洗水中停留的时间对DMF洗净程度的影响远不如挤压次数对其影响大。（6） 烘干贝斯水洗干净后，为除去水分，需烘干处理。注意事项：烘箱温度不宜过高，一般不超过150，在进口处，因贝斯含有大量的水分，温度可高些，随着水分的蒸发，在烘箱后部温度可低些，一般120即可。（7）卷取烘

36、干后的贝斯，经冷却后即可卷曲成卷，为接下来的工序做准备。 工艺平衡论证（1）基布及其预处理聚氨酯合成革所用基布是决定其最终产品质量和档次的一个主要因素，基布的织造方式和结构、基布纤维的种类都会影响聚氨酯合成革产品的质量。通常合成革对基布的要求有以下几点 ：（a）基布表面必须平整，厚度、起绒密度、长度、色泽等要求均匀一致；（b）基布表面无线头、疙瘩、无孔洞等异常，接头处平整牢固；（c）参照技术质量标准，进行批次抽检测试；（d）要能经受住人造革生产时较高的加工温度，基布若是织物需保证经纬方向强度接近，若是无纺布，必须保证纵横方向强度一致。基布预处理主要包括浸水处理和热处理。浸水处理的作用有两个，一

37、是提高织物湿度，防止浆料渗入基布组织内，产生透底现象，浪费原材料。二是对脱脂性较差的基布，水槽中除清水外，还应加入1%的阴离子表面活性剂，以改善基布的亲水性，提高贝斯的外观和质量。热处理可以防止基布变形，可以使用烘箱和轧辊完成，也可以在印刷机上于130下处理13min即可。（2）浸渍浸渍工艺是以压轧的方式将浸渍液充分且均匀地分布到非织造布的间隙中，通过PU的加入，使基布从宏观上形成有机的整体结构，并且具备类似真皮的质感，浸渍效果直接决定成革的风格、手感、弹性和理化性能。浸渍过程中的控制点：（a）各段辊的间隙调整要根据非织造布厚度的变化和浸渍效果及时变动。如果非织造布过厚则挤压强烈，虽然利于把浸

38、渍液挤压到内部，但整体含液量低，尤其是最后一段辊，要在表面略有残留余量，否则不利于表面的光滑。如果间隙过大，表面带液量增加，但渗透效果不好，内部含液量少，凝固后易形成“空心”，影响基布的强力和手感；（b）浸渍转速控制。生产过程中为保证浸渍效果，浸渍辊速度要高于非织造布运行速度；（c）浸渍槽中的液量要保证浸渍辊挂带，但不能太满，否则浸渍液，面接触到运行的布面上易使布粘到辊上发生“缠辊”现象。槽内浸渍液要定时测量粘度，以免因纤维或PVA的带入产生增粘而影响浸渍效果，因此要不断补充新液进行置换；（d）上部供液的齿轮泵要保持一定的压力，如果压力下降过大就容易吸进空气，大量空气进入浸渍液后就会使浸渍不良

39、，严重时会使浸渍辊前液体滞留量很少甚至没有，这时很容易发生缠辊现象。（3）涂覆与凝固经处理的基布，通过涂料台，采用涂刀涂覆法把浆料混合液均匀地涂覆在基布上。在使用起无纺布为底基时，要注意无纺布的张力控制，从而使得涂覆均匀。涂层的厚度太薄，贝斯革表面粗糙，手感发板无弹性；涂层太厚易造成泡孔不均匀,面层与基材分离等缺陷。凝固槽中的凝固液是由水与DMF组成的，DMF的含量一般为18%20%。凝固槽的温度一般为常温，冬季可适当加温，通常控制在正常室温的环境（25）。过高的温度会使涂层断裂强度下降，薄膜模量下降，表面均匀程度变差，但微孔结构均匀。涂料层从入水凝固到出凝固槽凝固完全，大约需要1530min

40、左右。这与配方、树脂牌号、水中的DMF浓度及外界温度等有着密切的关系。涂料层在完全凝固前，不能与导辊接触，否则会损伤面层。（4）水洗、烘干、卷取聚氨酯涂料层在完全凝固以后，其泡孔层内仍残留一定数量的DMF，这些DMF必须在水洗槽中强行脱出，如脱除不干净时，烘干后会造成贝斯表面有麻点等缺陷。在工艺控制上要确保最后一个水洗槽内DMF的含量在1%以下，这样就可以保证贝斯中的DMF脱除干净，为了使DMF的洗出速度加快和减少残留于贝斯中的DMF，水洗槽一般都需要适当加温。水洗槽的温度对DMF的洗出速度及贝斯中的DMF残留量影响很大。在水洗过程中，尤其是在水洗槽的后半部分，由于残留在贝斯中的DMF已经很少

41、。因此，贝斯在水洗水中停留的时间对DMF洗净程度的影响远不如挤压次数对其影响大。贝斯水洗干净后，为除去水分，需烘干处理。烘箱温度不宜过高，一般不超过150，在进口处，因贝斯含有大量的水分，温度可高些，随着水分的蒸发，在烘箱后部温度可低些，一般120即可。3.2.4 工艺缺陷原因及排除方法（1）表面有针孔产生原因：基布内在质量差、浆料脱泡不净。排除方法：选用合格基布、延长脱泡时间，提高脱泡真空度。（2）表面粗糙产生原因：配方不好、涂层太薄。排除方法：重设配方、增加涂层厚度。（3）表面有凹凸坑点产生原因：树脂中有硬块、基布不好。排除方法：更换树脂、更换合格基布。（4）贝斯出现粘连产生原因：树脂模量

42、过低、配方中未用防粘剂、贝斯背面未打磨。排除方法：适当调整树脂模量、在浆料配方中添加防粘助剂、贝斯烘干后在卷取前用砂辊打磨背面。（5）表面有条纹产生原因：凝固不完全、凝固槽内结构不合理。排除方法：提高凝固槽温度，延长经过时间、设计合理的结构。（6）耐寒性差产生原因：树脂选型不当、填料用量过高。排除方法：选用耐寒性树脂、减少填料用量。3.3 干法工艺流程干法聚氨酯人造革，是指将溶剂型聚氨酯树脂中的溶剂挥发掉后，得到的多层薄膜加上底布而构成的多层结构体。一般分为直接涂刮法和离型纸法。下面着重介绍离型纸法工艺。 干法贴面工艺流程及其条件（1）工艺流程离型纸储纸架涂面层烘干涂粘结层与Base贴合烘干冷

43、却剥离收卷（2）工艺条件（a）涂布机：第二代人机介面精密涂布机+140mmBAR刀；（b）烘箱：10米,15米,25米+排风1056m3/min，内循环2548 m3/min。面层温度901200C粘结层温度1001400C；（c）传动：数位变频器+数位张力控制；（d）产速：每分钟约2040米；（e）操作人数：7人/班；（f）实际消耗电力：70KW/小时；（g）实际消耗热能：热媒油65万大卡/小时，蒸汽50万大卡/小时。 工艺操作规程（1）离型纸的检验与处理 开车前一定要检查离型纸的型号是否与生产要求型号一致，有无质量问题等。正常使用情况下，静电是影响离型纸使用的主要因素，静电电荷积累会击伤离

44、型层。消除静电的方法：安装消除静电的装置、添加助剥离剂、加强温度控制、控制剥离速度和角度等。（2）刮涂与干燥面层、粘接层工艺配方如表3-3、3-4所示：表3-3 面层配方原料配方（质量份/kg）用 途HDS-50HF100基本原料，普通粘结层树脂100%模量6MpaDMF40二甲基甲酰胺，作聚氨酯合成革生产的溶剂，能溶解PU，与水互溶TOL30甲苯，聚氨酯合成革干法生产溶剂MEK20丁酮，聚氨酯合成革干法生产溶剂色浆15染色剂，可根据染色程度需要选择表3-4 粘接层配方原料配方（质量份/kg）用 途HDA-20100基本原料，普通粘结层树脂100%模量2.5MpaDMF20二甲基甲酰胺，作聚氨

45、酯合成革生产的溶剂，能溶解PU，与水互溶TOL20甲苯，聚氨酯合成革干法生产溶剂色浆15染色剂，可根据染色程度需要选择操作过程：离型纸进入第一涂头后，气泵将PU浆料打至涂层辊处的离型纸上，随着离型纸的运行，经刮刀均匀地形成一薄层，进入第一干燥箱，溶剂受热挥发，在离型纸上形成一层PU薄膜，即表面层，该表面层的花纹与离型纸的花纹相对应。而后，离型纸再经第二涂头至第二干燥箱，形成第二层PU薄膜。然后进入第三涂头，再在离型纸上刮涂粘结层，刮涂后可直接与基布进行湿贴，也可以进行部分干燥与基布半干贴。注意事项：严格控制涂布间隙与树脂粘度，以及上浆位置和车速；烘箱中的温度应是由低温到高温分布，在浆料涂布后，

46、刚进入烘箱时，温度应低于混合溶剂中低沸点溶剂的沸点温度，使其慢慢挥发，然后逐渐提高温度，使溶剂中的高沸点部分也开始挥发，最后使残余溶剂挥发干净。面层温度901200C，粘结层1001400C。（3）贴合操作过程：刮涂于离型纸上的聚氨酯在湿态下或半干态情况下，在一橡胶辊和钢辊之间将基布与离型纸压合。干燥固化后，基布与PU薄膜完全粘合在一起。注意事项：半干贴时，在贴合辊前的烘箱中温度不宜过高，让一部分底料慢慢恢发；在生产中车速不宜过快，需要使溶剂完全挥发；间隙、压力、张力等均需严格控制。（4）熟化与剥离操作过程：基布与离型纸经过冷却辊充分冷却后卷曲，然后进入熟化工艺（如果是速剥离型则不需要熟化，而

47、直接在主机上剥离）。经过熟化后（或速剥离型合成革）均匀地从离型纸上剥离下来，分别卷曲，在基布表面形成与离型纸花纹相同的表面膜。注意事项：剥离角度控制在1350左右；剥离时要注意防止静电的产生。安装防静电装置或在剥离装置工作地点周围喷洒适量的水，使空气保持湿润。 工艺平衡论证（1）开车前准备 离型纸检验：开车前一定要检查离型纸的型号是否与生产要求型号一致，有无质量问题等。 开车平稳后，将导纸与离型纸在接纸台上接好，接纸一定要平整，不能倾斜，否则易引起张力不稳及纸打折现象。离型纸随即进入储纸机，储纸机可防止接纸过程造成不必要的停车。（2）刮涂与干燥该过程要严格控制涂布间隙与树脂粘度，以及上浆位置和

48、车速；温度和烘箱的控制，烘箱中的温度应是由低温到高温分布，在浆料涂布后，刚进入烘箱时，温度应低于混合溶剂中低沸点溶剂的沸点温度，使其慢慢挥发，然后逐渐提高温度，使溶剂中的高沸点部分也开始挥发，最后使残余溶剂挥发干净。面层温度901800C，粘结层1001400C。（3）贴合刮涂于离型纸上的聚氨酯在湿态下或半干态情况下，在一橡胶辊和钢辊之间将基布与离型纸压合。干燥固化后，基布与PU薄膜完全粘合在一起。半干贴时，在贴合辊前的烘箱中温度不宜过高，让一部分底料慢慢恢发。在生产中车速不宜过快，需要使溶剂完全挥发；间隙、压力、张力等均需严格控制。（4）熟化与剥离贴合层使用2液型聚氨酯浆料，需要进行交联反应

49、才能成形。尽管贴合层经热烘箱干燥，2液型树脂仍不可能贴合牢固，而呈现一定的流动性。在这种情况下和离型纸剥离，表面会发现发皱和不平整等缺陷。因此要在熟化室进行熟化。熟化温度为50700C，时间4872小时。经过熟化后（或速剥离型合成革）均匀地从离型纸上剥离下来，分别卷曲，在基布表面形成与离型纸花纹相同的表面膜。剥离角度控制在1350左右。剥离时要注意防止静电的产生。安装防静电装置或在剥离装置工作地点周围喷洒适量的水，使空气保持湿润。 工艺缺陷原因及排除方法（1）表面有针孔产生原因：面层粘度过高、涂层过厚、第一个烘箱温度高、面层烘干时间短。排除方法：降低面层混合液粘度、涂薄些、降低第一个烘箱温度、

50、延长干燥时间。（2）贴合基布后发生针孔产生原因：粘合后烘箱温度太低、涂覆量大、贴合间隙小、贴合压力过大、贴合后烘箱温度低、面层干燥后冷却差、粘合层DMF过多，干燥速度慢。排除方法：适当提高二烘箱温度、降低涂覆量、调大贴合辊的间隙、降低贴合压力、适当提高二烘箱温度、提高风量，充分使面层冷却、少用DMF，使用TOL、EA。（3）表面处理后发生针孔产生原因：熟化不充分、面层太薄不均匀、基布材质不均匀、表面处理剂溶剂性太强、涂布量大。排除方法：充分熟化、加大面层厚度并且涂均匀、选用均匀的基布、少用强溶剂DMF，减少涂布量。（4）表皮产生刮刀线条产生原因：刮刀刀刃有缺陷、面层粘度太高、涂刮刀刃半径小、浆

51、料混入异物、离型纸有缺陷。排除方法：修理或者更换刮刀、降低面层粘度、增大涂刮刀刃半径、涂刮前进行浆料过滤、更换合格的离型纸。（5）表面凹陷不平产生原因：表皮层用的树脂耐溶剂差、离型纸具有离模性、表面处理剂中DMF量过多。排除方法：表皮层选用耐溶剂树脂，粘合层少用强溶剂、贴合后充分熟化、充分干燥、表面处理剂少用DMF,改用可溶性的醇类溶剂。（6）缩孔现象产生原因：离型纸有缺陷、涂布太薄、浆料粘度太低。排除方法：选用合格的离型纸、涂布加厚、提高浆料粘度。（7）手感发硬或有皱纹产生原因：使用的树脂是硬牌号、涂刮太厚、基布发硬、粘合层交联剂多。排除方法;选用软牌号树脂、涂刮薄些、选用软基布、调整交联剂

52、用量。（8）膨润现象产生原因；离型纸具有离模性、树脂本身易膨润、表皮层涂布量小、涂覆不均匀、粘合层的树脂不同、溶剂不同、粘合层涂布量太大、干燥时间过长。排除方法：用较重的离型纸、用不膨润的树脂、表皮层涂厚一些、涂均匀、选用不膨润树脂、选用不易膨润的溶剂，如DMF、TOL、少涂粘合层、提高车速，缩短干燥时间。3.4 后处理工艺后处理工艺是合成革发展的一个重要方向，后处理工艺种类繁多并且不断地有所更新，大多采用的工艺与皮革后处理和纺织品加工处理相似。干法聚氨酯合成革的产品一般均可以直接使用，只有少数需经后处理做特种材料使用。而湿法聚氨酯合成革的产品即贝斯是半成品，只有少数的湿法产品直接使用；一般情

53、况下不能直接用作合成革使用，需要经过后加工处理之后，才能真正制成聚氨酯合成革。常用的方法有印刷、压花、磨皮、喷涂、干揉、湿揉、静电植绒、表面涂饰等。下面简单描述一下常用的辊式压花工艺。压花工艺通常分为前压花和后压花。前压花的目的是使基布表面光滑，提高表面硬度，防止基布在后印刷时产生吸收斑。后压花的目的是把已经压上花纹后的革表面的印刷油墨固定住，赋予表面一定的花纹，并调整基布表面的光泽度。 工艺流程合成革储布机前压花后压花冷却产品图3-1 压花工艺流程示意图 工艺操作要点（1）.前压花的条件比较强，根据聚氨酯的热塑性，压花辊在一定的压力下在基布表面上所需的花纹。通过跟换压花辊可获得不同花纹的合成

54、革。前压花一般使用浅花纹的压花辊，如梨皮、毛纹等。（2）后压花的条件不如前压花强烈，如温度、压力过高则容易将已经定型的花纹破坏掉。 压花技术参数（1）压力 辊式压花是通过两平行辊挤压实现的，压花辊两端轴上装有气压的提升加压机构，用以调节压花辊与支撑辊间的线压力。因此对基布的压力常用线压力表示。线压力过小，革表面花纹不清晰；线压力过大会破坏微孔层。（2）温度 辊式压花时，基布表面加热区与压力区吻合，在此区域内基布紧贴花辊，受到稳定的传导热。影响加热效果的因素主要有花辊温度、接触面积、基布加热前的表面温度。基布加热前的表面稳定可以看做室温，当接触面积稳定时，加热的温度差取决于花辊温度。辊压的压力区

55、小，接触时间短，由于聚氨酯是热的不良导体，要在短时间内将聚氨酯加热到要求的温度，花辊的温度一般都非常高，达到1802000C。高温条件对面层聚氨酯的要求也非常高，压花结束后合成革的硬度、剥离强度、耐水解性能基本不受影响 。冷却过程中能够很快地从熔融态转变为玻璃态，不发生粘连。 基布的压花是在压力和热力的共同作用下进行的，这两个因素不能孤立研究。在压力作用下加热有两个作用：一是基布在短时间的高温高压下，与原来基布表面形成更牢固的结合。（3）时间 在压力区稳定的情况下，影响压花时间的因素就是基布的运行速度。如果基布在压力区时间过短，则无法保证聚氨酯充分吸热软化，所受到的压力形变只是暂时的，在压力和

56、热源撤除后，会发生部分回弹，压力效果受到影响。如果处理时间过长，除影响生产效率外，热量过多传递到泡孔层，在压力作用下，原有的微孔会受到永久破坏，影响基布性能。通常压花机两辊间要保持一定的间隙，一般为基布厚度的70%85%，随花纹深浅来调整。浅花纹一般间隙调大，而深花纹的间隙调小。间隙变化带来压力区长度的变化，即温度或压力发生变化，压力时间也发生变动。基布压花后厚度会变薄，压力越大、温度越高、时间越长，这种形变越明显。因此在实际生产中，要根据产品调整压力区和压花速度的平衡。4 物料衡算与能量衡算4.1 湿法工艺物料衡算 年工作时间和生产速度的确定设计年产800万米，为中小型规模，采用以产待销方式

57、生产。一年工作按300个工作日计算，三班倒，每天工作24小时，共300×24=7200小时。由于实际生产中，需要考虑产品的合格率和截取包装的问题，所以实际合格率为95%。根据需求，要求年产842万米才能达到要求。每分钟生产的PU合成革： 8420000÷（7200×60）=19.49 m/min，故可以设计两条湿法线，即每条线的速度为：19.49÷2=9.75 m/min，取10 m/min，一条干法线，平均时速为22 m/min，即可符合年产800万米的聚氨酯合成革工厂设计。 确定每m2 Base 需PU表层的质量 要求为生产厚度为1.55mm、宽1.45m的鞋用聚氨酯合成革成品。其中基材为1.3mm的普通湿法鞋革半成品，面层和粘结层厚度各为0.15mm和0.1mm。每分钟生产的PU合成革面积为：1.45×10×2= 29.0 m2湿法表层厚0.35mm，其表层每分