Прошлой весной на одной отделочной фабрике одиннадцать лет работала одна и та же линия мокрого формования на ДМФ. И тут список ограниченных веществ от обувного заказчика поставил условие: восемь месяцев на то, чтобы остановить процесс. Они купили ПУ-дисперсию, разбавили её так же, как разбавляли старую пасту, оставили настройки сушилки — и получили основу, которая через неделю была губкой, а ещё через неделю — листом картона. Никто не продал им не ту смолу. Линия была построена вокруг того, что делает ДМФ, и когда его не стало, каждая настройка, которой доверяли операторы, описывала процесс, которого больше не существовало. Вот честная версия перехода на бессольвентную технологию: это перестройка машины, которая просто сопровождается сменой химии, а не наоборот.
Что ДМФ на самом деле делал на вашей линии
В обычной основе, полученной мокрым способом, ДМФ — не носитель, который вежливо испаряется. В нём растворяют ПУ, пасту наносят ножом на нетканое полотно, и всё это уходит в водяную ванну, где вода меняется местами с ДМФ. Полимер осаждается по ходу процесса, и микропористая структура, которая придаёт основе кожевенную сжимаемость, — прямое следствие того, как быстро идёт этот обмен. Затем из воды нужно отогнать ДМФ и вернуть его в ректификационную колонну, потому что сбрасывать его в атмосферу дорого и, всё чаще, запрещено.
Отсюда два следствия, и оба легко упустить, пока не углубишься в испытания на три недели. Первое: структуру вашей основы задавала скорость фазового разделения, а не только смола, поэтому одна и та же смола при одном и том же сухом остатке может дать две разные руки в зависимости от температуры ванны и концентрации раствора. Второе: значительная часть энергозатрат линии уходила на регенерацию растворителя — теперь эти деньги вы не тратите, зато значительная их часть уйдёт на испарение воды, а это уже новые расходы. ДМФ кипит при 153 °C, вода — при 100 °C. Выглядит как преимущество при переходе ровно до того момента, пока не заметишь, сколько тепла нужно, чтобы выгнать килограмм воды из плёнки.
Три первых отказа, которые вылезают наружу
Мы наблюдали эту последовательность на стольких линиях заказчиков, что теперь ждём её именно в таком порядке.
- Плёнкообразование на поверхности — и всё, что за ним тянется. Вода уходит с поверхностной плёнки и затягивает корку над влажной сердцевиной. Сердцевина продолжает газовыделение, корка пузырится или покрывается проколами, а во вспененной системе пузырьки сливаются вместо того, чтобы зафиксироваться на месте. Признак — основа, недотверждённая в середине, но проходящая тест на ощупь.
- Уход толщины и руки. Сольвентные системы терпят большой разрыв между тонким и толстым покрытием. Водные покрытия чутко реагируют на подложку: зазор ножа, износ лезвия и пористость основы — всё это меняет сухую толщину, а вместе с ней и руку. Линию, которую настраивали на ощупь, придётся настраивать по измеренным граммам на квадратный метр.
- Адгезия при нанесении «мокрый по мокрому» и устойчивость к истиранию. Каждый новый водный слой частично растворяет нижний, потому что носитель — вода, а нижележащая плёнка ещё не полностью сплавилась. Краска стирается, межслойное отслаивание проявляется на изгибе, и дефект всплывает на прессе у заказчика, а не у вас.
Все три проблемы — это сначала вопросы сушки и порядка нанесения, и только потом рецептуры. Наладьте печь и аппликатор — и большинство претензий с пробной партии исчезнет. Поэтому первый разговор на новой линии стоит начинать с вашего профиля сушки, а не с выбора смолы.
Двигайтесь в порядке убывания риска
Самая дорогая ошибка, которую мы видим, — когда завод первым делом переводит базу. Верхний слой — как раз то место, где водная марка совпадёт с тем, что вы уже отгружаете, а вспененная база — где нет. Поэтому этапы ниже упорядочены по тому, какую долю старого процесса вы сохраняете.
| Этап | Что меняете | Что сохраняете | Принимаете, когда |
|---|---|---|---|
| 1. Верхний слой / отделка | Только смола; тот же нож, та же скорость линии | Тактильность, глянец, цвет, режим сушки | Устойчивость к истиранию и гибкость совпадают с контрольной панелью |
| 2. Средние и базовые слои | Смола, содержание сухого остатка и окно межслойной сушки | Основа, подложка, схема нанесения | Межслойная адгезия выдерживает 50 000 циклов изгиба |
| 3. Вспененная основа | Весь механизм формования плюс печь | Практически ничего, кроме ткани | Структура ячеек, сжимаемость и вес стабильны на трёх барабанах подряд |
Этап 1 — это заказ на поставку. Этап 3 — это проект с бюджетом и календарём, и если пытаться сделать и то и другое в одном квартале, вы не сможете понять, какое именно изменение вызвало дефект, на который смотрите.
Переделайте печь, а не только рецептуру
Наша практическая рекомендация — разделить сушку на длинную мягкую первую зону с высоким расходом воздуха и более горячую зону доводки, а не гнать всё одной горячей проходкой. Прокачка большего объёма воздуха над мокрой плёнкой при умеренной температуре уносит гораздо больше воды, чем простое повышение температуры на ту же величину, и при этом не образуется корка, запирающая влагу внутри. Контроль влажности здесь оправдывает себя так, как никогда не оправдывал на линии с растворителями: именно осушенный воздух позволяет держать первую зону достаточно холодной, чтобы плёнка не затягивалась.
Заложите в бюджет потерю скорости линии на первом проходе. На базовой линии мы предпочитаем планировать что-то реальное, а потом отыгрывать его за счёт числа зон и расхода воздуха, чем обещать эквивалентную скорость и обнаружить нехватку во время аудита у заказчика. Экономика обычно восстанавливается: вы перестаёте покупать DMF, перестаёте гонять рекуперационную колонну, перестаёте согласовывать выбросы, и история с VOC становится проще перед аудитором бренда.
Какие марки и где каждая из них перестаёт работать
Для отделочных и промежуточных покрытий мы в первую очередь берём YT-612 и YT-613— обе силикон-модифицированные анионные алифатические дисперсии для средних и грунтовых слоёв кожи, обе заявлены как не содержащие формальдегида, нонилфенола, тяжёлых металлов, ПАУ и ДМФ. Сухой остаток 35 ± 1%, pH 6,0–8,0, водопоглощение за 24 часа 4–5%. Различаются они не химией, а жёсткостью: YT-613 даёт более твёрдую и прочную плёнку с модулем 6,0–8,0 МПа, прочностью при растяжении ≥ 20 МПа и удлинением ≥ 400%, тогда как YT-612 при модуле 4,0–6,0 МПа, прочности ≥ 15 МПа и удлинении ≥ 500% подходит для покрытий, которые должны гнуться, а не сопротивляться. Обе имеют низкую вязкость ≤ 300 мПа·с (30 °C), что удобно при нанесении валком и создаёт проблемы при нанесении ножом на вертикальную поверхность, пока не загустишь.
Для самоmatирующегося верхнего слоя готового изделия мы обычно начинаем с YT-X51 : сухой остаток 30 ± 1%, вязкость 100–300 мПа·с при 25 °C, маслянисто-гладкая поверхность с хорошей чёрной матовостью, выдерживает сушку до 240 °C, что важно, если линия работает с нагревом по другим причинам. Две честные оговорки. Это средне-мягкая смола, поэтому она не подойдёт, если заказчику нужна сухая восковая тактильность. И ещё: дисперсионная среда указана как деионизированная вода с NMP в качестве сорастворителя, так что если причина перехода на водную основу — брендовый RSL, где названы оба растворителя, проверьте по этому списку, прежде чем указывать её в спецификации. Перед нанесением на изделие фильтруйте через 150 меш — совет, который стоит соблюдать для любого водного верхнего покрытия.
На грунте спор становится жёстче. YT-1040 — наша анионная ароматическая дисперсия для вспененных и пропитанных грунтов: сухой остаток 40 ± 2%, pH 7,0–9,0, модуль при 100% 1,5–2,0 МПа, прочность при растяжении 20–30 МПа, удлинение 1000–1500%, хорошая водо- и толуолостойкость и, что важнее, равномерное мелкое вспенивание с мягкой тактильностью и гладкой поверхностью грунта. Опубликованный маршрут: 20–50% наполнителя на измеренную смолу, 3–5% пенообразователя, вспенить до целевого соотношения, скорректировать вязкость, нанести и высушить; для пропитки снизьте сухой остаток до 10% или ниже и проводите цикл пропитки-сушки несколько раз, а не один. YT-2540 играет ту же структурную роль в более дешёвом сегменте: сухой остаток 40 ± 2%, pH 6,0–8,0, прочность при растяжении ≥ 5 МПа, удлинение ≥ 500%, хорошо принимает порошок, когда вы сильно наполняете наполнителем для достижения веса. Её прочность при растяжении — лишь доля от YT-1040, поэтому мы не используем её там, где будет сильный изгиб.
Полные цифры по грунтовым маркам — в Технические характеристики YT-1040, а весь ассортимент водно-полиуретановых дисперсий собран в одном месте — на случай, если этих пяти марок вам мало.
Где водники всё ещё проигрывают
Вспененная основа на водной дисперсии пока не воспроизводит в точности кривую сжимаемости той, что получена коагуляцией в ДМФА, и мы предпочитаем сказать это прямо, чем позволить вам узнать это на образце от бренда. Что действительно совпадает — так это стойкость к истиранию и к многократному изгибу, при условии что вы соблюдаете межслойную сушку и сшиваете. Это условие — не формальность. Водные плёнки уязвимы к двум вещам, которые как раз и требует выдержать искусственная кожа: многократный изгиб на границе, которая так и не просохла между слоями, и требование к сухому трению, которое выполняет плёнка, повторно эмульгирующаяся под пигментной пастой. Ввести сшиватель из нашего ассортимента сшивателей — стандартный ответ на оба случая, и он дешевле проваленного аудита.
Проверьте это до того, как запускать производственную партию, причём на образцах, прошедших вашу собственную печь, а не лабораторную сушилку, потому что история сушки — это и есть большая часть результата. Кондиционируйте и испытывайте при оговорённой атмосфере, чтобы ISO 291 — тогда ваши цифры и цифры заказчика описывают один и тот же образец. Затем прогоните стойкость к многократному изгибу, сухое и мокрое трение, истирание, паропроницаемость, если она есть в спецификации, и определение остаточных растворителей на всём, что вы ещё называете низколетучим.
Если вы поджимаете сроки по RSL и не понимаете, какой из четырёх слоёв на самом деле тормозит дело, пришлите нам структуру слоёв, профиль печи и целевые показатели на ощупь. Наша прикладная лаборатория прогонит ваш собственный нетканый материал по этим базовым маркам и вернёт вам образцы, чтобы решение принималось на вашей подложке, а не по нашему техпаспорту; марки, которые мы держим на складе для этой задачи, перечислены на странице применения для искусственной кожи, а если вам сначала нужна картина рынка, а уже потом техническая часть, как отрасль уходила от ДМФ объясняет, почему дедлайн вообще наступил. А ещё можно напрямую спросить нашу прикладную лабораторию .
Частые вопросы
Можно ли залить ПУ-дисперсию в существующую линию мокрого формования на ДМФ и ничего не менять?
В мокрую ванну — нет. Ванна работает на том, что ДМФ и вода меняются местами и полимер высаживается, а у водной дисперсии ДМФ нет — она уже в воде. Реально «просто залить» можно в верхний и средний слои, поэтому мы с них и начинаем. Вспененная основа требует сушильной линии, а не коагуляционной ванны, — это уже разговор про другое оборудование. Начните с YT-612 или YT-613 сверху, а основу оставьте на второй этап.
Будет ли водная основа на ощупь как моя основа на ДМФ?
По поверхности — близко, по сжатию — иначе, по крайней мере пока. Микропористая структура, которая получается при фазовом разделении, даёт вполне определённый отскок: высушенная водная пена к нему приближается, но не копирует его. YT-1040 при удлинении 1000–1500% и наполнении 20%–50% получается мягкая однородная рука, которую принимает большинство покупателей fashion- и подкладочной обувной продукции; а вот по автомобильным эталонам руки мы всегда просим заказчика приносить свой целевой образец. Если ваша цель — сухая, восковая рука, YT-X51 — это средне-мягкая смола, и здесь она не рычаг.
Из-за чего краска обычно начинает стираться после перехода?
Чаще всего виноват межслой, который не успел высохнуть, а не плохая пигментная паста. Вода ещё уходит из нижнего покрытия, когда сверху ложится следующее, поэтому новый слой частично размягчает старый, и пигмент оказывается на слабой границе. Удлините сушку, чуть снизьте pickup и добавьте сшиватель из ассортимента сшивателей в верхний слой, прежде чем винить колорант. Если стирается только после влажного старения, смотрите на водопоглощение: отделочные марки выше дают 4–5% за 24 часа, и катионный или органорастворимый колорант в рецептуре сам по себе может испортить эту цифру.
