Los productos de cuero han tenido una gran demanda desde la antigüedad. Su uso se remonta al Paleolítico, cuando nuestros antepasados utilizaban pieles de animales para confeccionar prendas. Con el continuo avance tecnológico, las exigencias de los consumidores respecto a los productos de cuero han ido en aumento. Desde la simple piel cruda hasta la piel cocida, se busca producir cuero multifuncional con excelentes propiedades como impermeabilidad, resistencia al aceite e ignifugación. Al mismo tiempo, la aparición del cuero sintético, con sus extraordinarias características, ha supuesto un desafío para el cuero natural.
La impermeabilidad es una característica indispensable del cuero moderno. El cuero para ropa y cuero superior más utilizado requiere deimpermeabilizaciónLa impermeabilidad aumenta día a día. Para muchos productos de cuero, las condiciones de compra también incluyen la impermeabilidad. La amplia aplicación de la tecnología de impermeabilidad hace que esta parezca ser una característica inherente al cuero. Hoy en día, se han desarrollado numerosas tecnologías de impermeabilización. Esta serie resume sistemáticamente el contenido relevante de la investigación sobre la impermeabilización del cuero desde tres perspectivas: concepto, mecanismo y tecnología de impermeabilización. Este artículo explica principalmente el concepto y el mecanismo de impermeabilización.
1. El concepto básico de impermeabilización del cuero
La clave para impermeabilizar el cuero reside en evitar que el agua penetre desde el interior. Dado que el cuero es hidrófilo, el cuero natural, al ser curtido, no puede evitar este proceso. La hidrofilicidad del cuero se debe a las fibras de colágeno entrelazadas en un espacio tridimensional, con innumerables capilares de diferente radio entre ellas. Tras el curtido, la adición de sustancias químicas introduce grupos polares, como hidroxilo, carboxilo y amino. Gracias al principio de compatibilidad similar, estos grupos polares pueden unirse al agua.
Tras el contacto del cuero con el agua, la presencia de numerosos grupos polares provoca que el cuero se vuelva hidrófilo y absorba la humedad. Al mismo tiempo, la presencia de finos tubos en el cuero permite que este absorba el agua. La impermeabilidad consiste en bloquear este proceso, por lo que se puede resumir en los siguientes tres aspectos:
(1) Sin hidratación: Previene las características de la superficie de la fibrina epitelial, que está húmeda en la superficie del agua, es la referencia del agua.
(2) No absorción de agua: el rendimiento de evitar que el cuero absorba agua y se infiltre hacia el interior, es decir, la resolución de agua.
(3) Agua de precisión: El rendimiento de evitar que el agua entre de un lado del cuero al otro, es decir, impermeable.
Los aspectos mencionados anteriormente determinan la impermeabilidad del cuero. Esta debe incluir la capacidad del cuero para resistir la absorción, la permeabilidad y la humectación. Sin embargo, el cuero impermeable existente a menudo carece de estas tres características. Por ejemplo, si bien algunos cueros impermeables pueden mojarse superficialmente, no logran impedir la penetración del agua; otros, aunque no se mojan superficialmente, presentan una impermeabilidad dinámica deficiente. Esta situación genera confusión en la comprensión del cuero impermeable. Para obtener un cuero impermeable de alta gama, es fundamental lograr tanto la impermeabilidad estática como la dinámica. De esta manera, se conservan las excelentes propiedades del cuero natural, especialmente su higiene, e incluso se mejora su funcionalidad.
Segundo, mecanismo impermeable de cuero
Desde la perspectiva de la apariencia, se puede dividir en dos pisos: el revestimiento y el cuero. Para Cheng Demon, solemos llamarlo Liga de Levy. La descripción anterior es que la impermeabilidad se refiere a la capacidad del cuero para resistir la absorción de agua, la permeabilidad al agua y la humectación por agua. El primer paso de la impermeabilización es evitar que la superficie del cuero se moje en la superficie del cuero, lo que implica el problema de la humedad en la superficie sólida. La interacción entre humectación es la interacción entre el líquido y el sólido, que implica el contacto de Qi, líquido y solidaridad. La tensión superficial de la superficie de contacto trifásica tiene tensión superficial. Si el fenómeno de humectación ocurre se puede juzgar por la tensión superficial: cuando la tensión superficial del líquido es menor que la tensión superficial de la superficie sólida, el líquido puede extenderse plana sobre la superficie sólida para humectarla. Durante la tensión superficial, el líquido se contraerá sobre la superficie sólida en forma de gotas de agua sin extenderse ni humectar, es decir, las sustancias con alta tensión superficial no pueden humectar el material con baja tensión. Por lo tanto, para evitar que el cuero se empape de agua, la tensión superficial del cuero debe ser inferior a la tensión superficial del agua.
El grado de humedad de un sólido se suele representar mediante el ángulo de contacto. El científico británico Thomas Young explicó el problema al proponer la famosa ecuación de Young: Cuando el líquido se adhiere a la superficie de un sólido, el grado de humectación de dicha superficie se puede representar mediante el ángulo de contacto θ (o ángulo de humectación): cosθ = vs -g-vl-g vs-l
En la fórmula 1: θ — El ángulo entre la unión de las tres fases qi-líquido-sólido, el ángulo entre la tensión entre qi-líquido y la interfaz gas-sólido; la tensión superficial entre líquido-qi; la tensión superficial entre vs-l-sólido-líquido. Vea los detalles a continuación:
La Figura 1 muestra un diagrama de la relación entre el ángulo de contacto y la tensión superficial. A representa la condición de humectación del líquido sobre el sólido, y B el caso en el que no hay humectación. Al determinar el tamaño del ángulo de contacto, se puede determinar la humectación de la superficie sólida, que generalmente es de 90°. Como se muestra en la Figura 1 A, la interacción entre sólidos hidrófilos y líquidos. Su ángulo de contacto θ < 90°, el líquido se coloca sobre la superficie sólida, lo que indica que el líquido es fácil de humectar sobre el sólido; hay una tendencia de contracción en la superficie sólida para formar gotas de líquido esféricas. El ángulo de contacto θ > 90° indica que el líquido no es fácil de humectar sobre el sólido, es decir, la interacción entre la superficie sólida hidrófoba y el líquido. Cuanto menor sea el ángulo de contacto, mejor será la humectabilidad; cuando θ = 0°, indica que la superficie sólida está completamente humectada, y θ = 180° no está humectada en absoluto. Por lo tanto, para evitar que la superficie del cuero se moje y sea impermeable, es necesario que el ángulo de contacto sea θ > 90°, lo cual se logra reduciendo la tensión superficial. Además de modificar el ángulo de contacto para evitar que el cuero se moje, cabe destacar que este está compuesto por fibras de colágeno, con innumerables canales de diferentes radios. El fenómeno capilar se produce con extrema facilidad, lo que aumenta aún más la absorción de agua. Por consiguiente, es necesario impermeabilizar el cuero y, además, mejorar su hidrofobicidad fibrosa.
El fenómeno capilar se debe a que la fuerza de adhesión y condensación de la capa de adhesión molecular provoca que la superficie del líquido se curve. Al mismo tiempo, la tensión superficial genera una presión adicional sobre la superficie curva del líquido, lo que crea una diferencia de presión entre la superficie curva y la superficie horizontal del líquido. Esta diferencia de presión hace que el líquido en el tubo capilar suba o baje, compensando así la presión adicional y equilibrando la diferencia de presión. El aumento o descenso del líquido en el tubo capilar se puede determinar mediante la ecuación de Young-Laplace. Esta ecuación describe la relación entre la presión adicional del líquido curvado, la tensión superficial y el radio de curvatura del líquido, como se muestra en el tipo 2: △ P = γ (1 R1 + 1 R2). Tipo 2: △ P — Diferencia de presión entre el interior y el exterior de la superficie del líquido; γ — Coeficiente de tensión superficial; R1 y R2 — Radios de curvatura principales del líquido. Véase el detalle a continuación:
Como se muestra en la Figura 2, los sistemas de coexistencia de tres fases α, β y σ se encuentran en la capacidad del tubo capilar. Si el equilibrio de tres fases ocurre en el tubo capilar con un radio R, el ángulo de contacto de α es θ. En el diagrama esquemático de la ecuación de Young-Laplace, si θ < 90°, entonces △P < 0, la superficie del líquido en el tubo capilar es cóncava, y la fuerza aplicada al líquido inferior es tirar del líquido hacia adentro del tubo capilar y mojar el sólido; si θ > 90°, entonces △P > 0, la superficie del líquido del tubo capilar es convexa. Esencialmente, para evitar el efecto capilar, es esencial hacer que el ángulo de contacto sea < 90°, pero esto se puede lograr reduciendo la superficie de la superficie interna del capilar para cambiar su tensión superficial.
Tercero, mecanismo de impermeabilización del revestimiento de cuero
La superficie del cuero es la primera en exponerse al agua. Además de modificar la superficie del cuero para evitar la humedad, también se puede reemplazar añadiendo una capa de recubrimiento resistente al agua para convertirla en la primera línea de defensa contra la humedad del cuero. La clave para añadir este recubrimiento reside en la humedad del cuero, la adherencia del recubrimiento y la penetración de la pulpa. El recubrimiento base es fundamental para todo el recubrimiento, y la adherencia es crítica para este, por lo que la adherencia del recubrimiento es esencial. El impacto en el recubrimiento puede analizarse tanto desde el punto de vista físico como químico. Una superficie lisa es menos favorable para la adherencia del recubrimiento que una superficie desgastada. Esto se debe a que hay muchas arrugas, pequeñas protuberancias e irregularidades en la superficie desgastada, lo que favorece la adherencia. El uso de agentes de reticulación química puede mejorar la impermeabilidad y la adherencia del recubrimiento. La penetración de la pulpa base también es un factor clave. El cuero en sí es una sustancia porosa con una estructura fibrosa. Según la ley de humectación y adhesión, la tasa de penetración de la pulpa en el cuerpo del cuero está relacionada con muchos factores.
La fórmula de SandMeyer describe la relación entre la velocidad de penetración y la tensión superficial, la viscosidad y el ángulo de contacto.
Fórmula 4: Velocidad de infiltración = grado de porosidad × tensión superficial × viscosidad cosθ
De la ecuación 4 podemos ver:
(1) El valor funcional (COSθ) del ángulo húmedo (COSθ) es proporcional a la velocidad de penetración de la pulpa, lo que indica que la humectación juega un papel clave en la penetración de la pulpa de fondo.
(2) El aumento de poros, el aumento de la tensión superficial, el aumento del valor de cuerdas (COSθ) del ángulo de contacto y la reducción de la viscosidad del líquido son propicios para aumentar la velocidad de humectación del líquido. Al mismo tiempo, la penetración del fondo del fondo también debe considerarse la profundidad de penetración. Los factores que afectan la profundidad de penetración son básicamente los mismos que los factores que afectan la velocidad de infiltración, pero la profundidad de penetración de la pulpa aumentada es reducir la viscosidad, reducir el ángulo de humectación y aumentar la tensión superficial de la pulpa. Es contradictorio reducir el ángulo de humectación y mejorar la tensión superficial. Por lo tanto, la tensión superficial debe ajustarse adecuadamente para hacer que la pulpa penetre más profundamente. Aunque la velocidad de penetración es proporcional a la tensión superficial, cuanto mayor sea la tensión superficial, mayor será la velocidad de penetración, mayor será la tensión superficial.
Además de los factores mencionados anteriormente, la penetración en la parte inferior de la superficie del cuero también está relacionada con su concentración, el estado del cuero (contenido de humedad, grado de porosidad, polaridad de la carga, etc.) y los métodos de recubrimiento.
Fecha de publicación: 30 de mayo de 2024