Les produits en cuir sont très demandés depuis l'Antiquité. Son utilisation remonte au Paléolithique. À cette époque, nos ancêtres utilisaient du cuir animal pour coudre des vêtements. Grâce aux progrès technologiques constants, les exigences en matière de produits en cuir n'ont cessé de s'améliorer. Du simple « peau brute » au « peau cuite », on s'oriente vers la production de cuirs multifonctionnels aux excellentes performances, telles que l'imperméabilité, la résistance à l'huile et la résistance au feu. Parallèlement, l'émergence du cuir artificiel, aux performances exceptionnelles, a remis en question le cuir naturel.
L'imperméabilité est une caractéristique indispensable du cuir moderne. Le cuir pour vêtements et dessus est le plus utilisé et le plus demandé.imperméabilisationL'imperméabilité s'accroît de jour en jour. Pour de nombreux produits en cuir, les critères d'achat ont également intégré l'imperméabilité. La généralisation de la révolution de l'imperméabilité fait de l'imperméabilité une caractéristique essentielle du cuir. Aujourd'hui, de nombreuses technologies d'imperméabilisation ont été développées. Cette série résume systématiquement les recherches sur l'imperméabilité du cuir sous trois angles : le concept d'imperméabilité, le mécanisme d'imperméabilité et la technologie du procédé. Cet article explique principalement le concept et le mécanisme d'imperméabilité.
1. Le concept de base du cuir imperméable
La clé de l'imperméabilité du cuir réside dans l'imperméabilité de l'autre face du cuir. Le cuir étant lui-même hydrophile, le cuir naturel est généralement tanné, ce qui ne peut empêcher ce processus. L'hydrophilie du cuir est due à l'entrelacement de fibres de collagène dans un espace tridimensionnel, entre lesquelles se trouvent d'innombrables tubes capillaires de différents rayons. Après le tannage, l'ajout de substances chimiques a introduit des groupes polaires supplémentaires, tels que des groupes hydroxy, carboxyle et amino. Grâce au principe de compatibilité similaire, ces groupes polaires peuvent se lier à l'eau. Combiner.
Après le contact du cuir avec l'eau, la présence d'un grand nombre de groupes polaires le rend hydrophile et lui permet de s'imprégner d'humidité. Parallèlement, la présence de fins tubes dans le cuir lui permet d'absorber l'eau. L'imperméabilité, qui bloque ce processus, se résume en trois étapes :
(1) Pas d'hydratation : Empêche les caractéristiques de la surface de la fibrine épithéliale, qui est humide à la surface de l'eau, est une référence à l'eau.
(2) Aucune absorption d'eau : la performance consistant à empêcher le cuir d'absorber l'eau et de s'infiltrer vers l'intérieur, c'est-à-dire la résolution de l'eau.
(3) Eau de précision : La performance consistant à empêcher l'eau de pénétrer du côté du cuir vers l'autre côté, à savoir l'étanchéité.
Les trois aspects de l'imperméabilité mentionnés ci-dessus sont les suivants : la capacité du cuir à résister à l'absorption d'eau, à la perméabilité et au mouillage. Cependant, l'imperméabilité des cuirs imperméables existants est souvent insuffisante. Par exemple, même si certains cuirs imperméables peuvent être mouillés en surface, ils empêchent l'eau de pénétrer. L'imperméabilité dynamique est faible, même si certains cuirs imperméables ne peuvent pas être mouillés en surface. Ce phénomène complique la compréhension de l'imperméabilité. Pour obtenir un cuir imperméable haut de gamme, il faut d'abord le rendre imperméable statique et dynamique. Ainsi, les excellentes performances du cuir naturel, notamment en termes d'hygiène, ne sont pas altérées et le cuir est même plus fonctionnel.
Deuxièmement, mécanisme étanche en cuir
Du point de vue de l'apparence, on distingue deux niveaux : le revêtement et le cuir. Pour Cheng Demon, on parle de « Levy League ». L'imperméabilité désigne la capacité du cuir à résister à l'absorption d'eau, à la perméabilité et au mouillage. La première étape de l'imperméabilité consiste à empêcher la surface du cuir de se mouiller, ce qui entraîne un problème d'humidité sur la surface solide. L'interaction entre le liquide et le solide implique le contact entre le Qi, le liquide et la solidité. La tension superficielle d'une surface de contact triphasée est une tension superficielle. Le phénomène de mouillage peut être déterminé par la tension superficielle : lorsque la tension superficielle du liquide est inférieure à celle du solide, le liquide peut s'étendre à plat sur la surface solide et mouiller ce dernier. Lorsque la tension superficielle est élevée, le liquide se rétracte sur la surface solide sous forme de gouttelettes d'eau sans s'étaler ni mouiller. Autrement dit, les substances à tension superficielle élevée ne peuvent pas mouiller un matériau à faible tension. Par conséquent, afin d’éviter que le cuir ne soit imbibé d’eau, la tension superficielle du cuir doit être inférieure à la tension superficielle de l’eau.
Le degré d'humidité d'un solide est généralement représenté par l'angle de contact. Le scientifique britannique Thomas Young a expliqué le problème avec la célèbre équation de Young : lorsque le liquide adhère à la surface du solide, le degré d'humidité de la surface solide peut être représenté par l'angle de contact θ (ou angle d'hydratation) : cosθ = vs -g - vl - g vs -l
Dans la formule 1 : θ — L'angle entre la jonction des trois phases qi-liquide-solide, l'angle entre la tension entre l'interface qi-liquide et l'interface gaz-solide ; la tension superficielle entre l'interface liquide-qi ; et la tension superficielle entre l'interface vs-l-solide-liquide. Voir les détails ci-dessous.
La figure 1 illustre la relation entre l'angle de contact et la tension superficielle. A correspond à la condition de mouillage du liquide et du solide, et B à l'état non mouillé. La détermination de l'angle de contact permet de déterminer le mouillage de la surface solide, généralement de 90°. La figure 1A illustre l'interaction entre les solides hydrophiles et les liquides. Un angle de contact θ < 90° indique que le liquide se dépose sur la surface solide, ce qui indique qu'il est facile à mouiller et à solidifier ; la surface solide tend à se contracter pour former des gouttelettes sphériques. Un angle de contact θ > 90° indique que le liquide ne mouille pas facilement le solide, c'est-à-dire l'interaction entre la surface solide hydrophobe et le liquide. Plus l'angle de contact est petit, meilleure est la mouillabilité ; lorsque θ = 0°, cela indique que la surface solide est complètement mouillée, et lorsque θ = 180°, cela indique qu'elle n'est pas mouillée du tout. Par conséquent, pour que la surface du cuir soit imperméable et résistante à l'eau, il est nécessaire de maintenir un angle de contact θ > 90°, ce qui peut être obtenu en réduisant la tension superficielle. Outre la modification de l'angle de contact pour éviter l'humidité, il convient de noter que le cuir est composé de fibres de collagène, dont la capacité est infinie et présente des rayons différents. Le phénomène de capillarité est extrêmement fréquent, ce qui augmente encore le taux d'absorption d'eau du cuir. Il est donc nécessaire de rendre le cuir imperméable et d'améliorer l'hydrophobie des fibres.
Le phénomène capillaire est dû à la force d'adhésion et de condensation de la couche d'adhésion moléculaire qui courbe la surface du liquide. Simultanément, la tension superficielle exerce une pression supplémentaire sur la surface incurvée du liquide, ce qui courbe la surface du liquide et le liquide sous la surface horizontale. Différence de pression. Cette différence de pression fait monter ou descendre le liquide dans le tube capillaire, ce qui compense la pression supplémentaire et équilibre ainsi la différence de pression. Le liquide dans le tube capillaire monte ou descend. Ceci peut être évalué par l'équation de Young-Laplace. Cette équation décrit la relation entre la pression supplémentaire du liquide incurvé, la tension superficielle et le rayon de courbure du liquide, comme illustré dans le type 2. △ P = γ (1 R1 + 1 R2). Type 2 : △ P — Différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la surface du liquide ; coefficient de tension superficielle γ ; R1 et R2 — rayon de courbure principal du liquide. Voir les détails ci-dessous :
Français Comme le montre la Figure 2, les systèmes de coexistence triphasés α, β et σ dans la capacité du tube capillaire. Si l'équilibre triphasé se produit dans le tube capillaire avec un rayon de R, l'angle de contact de α est θ. Dans le diagramme schématique de l'équation de Young-Laplace, si θ < 90 °, alors △ P < 0, la surface du liquide dans le tube capillaire est concave et la force appliquée au liquide en dessous tire le liquide dans le tube capillaire et mouille le solide ; si θ > 90 °, alors △ P > 0 La surface du liquide du tube capillaire est convexe. Essentiellement Par conséquent, afin d'empêcher l'effet capillaire de se produire, il est essentiellement de rendre l'angle de contact < 90 °, mais cela peut être obtenu en réduisant la surface de la surface interne du capillaire pour modifier sa tension superficielle.
Troisièmement, le mécanisme imperméable du revêtement en cuir
La surface du cuir est la première exposée à l'eau. Outre la protection contre l'humidité, un revêtement hydrofuge peut également être ajouté à sa surface pour en faire la première ligne de défense contre l'eau. L'essentiel de ce revêtement réside dans l'humidité du cuir, son adhérence et sa pénétration dans la pâte. La couche de base est la base du revêtement, et son adhérence est essentielle. Son impact sur le revêtement peut être analysé à la fois physiquement et chimiquement. Une surface lisse est moins favorable à l'adhérence qu'une surface d'usure. En effet, la présence de nombreux plis, petites protubérances et irrégularités à la surface d'usure favorise l'adhérence. L'utilisation d'agents de réticulation chimiques peut améliorer l'imperméabilité et l'adhérence du revêtement. La pénétration de la pâte de base est également un facteur déterminant. Le cuir est une substance poreuse à structure fibreuse. Selon la loi du mouillage et de l'adhérence, le taux de pénétration de la pulpe dans le corps du cuir est lié à de nombreux facteurs.
La formule de SandMeyer décrit la relation entre la vitesse de pénétration et la tension superficielle, la viscosité et l'angle de contact.
Formule 4 : Vitesse d'infiltration = degré de pore × tension superficielle × viscosité cosθ
À partir de l’équation 4, nous pouvons voir :
(1) La valeur fonctionnelle (COSθ) de l'angle humide (COSθ) est proportionnelle à la vitesse de pénétration de la pulpe, indiquant que le mouillage joue un rôle clé dans la pénétration de la pulpe de fond.
(2) L'augmentation des pores, de la tension superficielle, de la valeur de la chaîne (COSθ) de l'angle de contact et la réduction de la viscosité du liquide contribuent à accroître sa vitesse de mouillage. Parallèlement, la profondeur de pénétration doit également être prise en compte. Les facteurs qui influencent la profondeur de pénétration sont fondamentalement les mêmes que ceux qui influencent la vitesse d'infiltration, mais l'augmentation de la profondeur de pénétration de la pulpe vise à réduire la viscosité, l'angle de mouillage et à augmenter sa tension superficielle. Il est contradictoire de réduire l'angle de mouillage et d'améliorer la tension superficielle. Par conséquent, la tension superficielle doit être ajustée de manière appropriée pour permettre à la pulpe de pénétrer plus profondément. Bien que la vitesse de pénétration soit proportionnelle à la tension superficielle, plus la tension superficielle est élevée, plus la vitesse de pénétration est élevée, plus la tension superficielle est importante.
Outre les facteurs mentionnés ci-dessus, la pénétration du fond de la surface du cuir est également liée à sa concentration, à l'état du cuir (teneur en humidité, degré de pores, polarité de charge, etc.) et aux méthodes de revêtement.
Date de publication : 30 mai 2024