Produk kulit telah banyak diminati sejak zaman kuno. Penggunaan kulit dapat ditelusuri kembali ke era Paleolitikum. Pada waktu itu, nenek moyang kita mampu menggunakan kulit hewan untuk menjahit pakaian dari kulit. Dengan reformasi teknologi yang berkelanjutan, kebutuhan masyarakat akan produk kulit juga terus meningkat. Dari "kulit mentah" sederhana hingga "kulit olahan" hingga mengejar produksi kulit multifungsi dengan kinerja unggul seperti tahan air, tahan minyak, dan tahan api. Pada saat yang sama, munculnya kulit sintetis dengan kinerja unggul khusus menantang kulit alami.
Ketahanan air adalah fitur yang sangat penting dari kulit modern. Kulit yang paling banyak digunakan untuk pakaian dan kulit bagian atas membutuhkan ketahanan air yang tinggi.kedap airPermintaan akan produk kulit meningkat dari hari ke hari. Untuk banyak produk kulit, syarat pembelian masyarakat juga telah menambahkan "tahan air". Penerapan revolusi tahan air yang meluas membuat tahan air seolah menjadi salah satu karakteristik kulit itu sendiri. Saat ini, banyak teknologi proses tahan air telah dikembangkan. Seri ini secara sistematis merangkum konten terkait penelitian tahan air pada kulit dari tiga aspek: konsep tahan air pada kulit, mekanisme tahan air, dan teknologi proses tahan air. Artikel ini terutama menjelaskan konsep dan mekanisme tahan air.
1. Konsep dasar kulit tahan air
Kunci agar kulit tahan air adalah mencegah air masuk ke sisi lain kulit melalui sisi kulit. Karena kulit itu sendiri bersifat hidrofilik, kulit alami umumnya disamak dan proses penyamakan tidak dapat dicegah. Sifat hidrofilik kulit terdiri dari serat kolagen yang terjalin dalam ruang tiga dimensi, dan terdapat banyak sekali tabung kapiler dengan jari-jari berbeda di antara serat-serat tersebut. Setelah penyamakan, penambahan bahan kimia telah memperkenalkan lebih banyak gugus polar, seperti gugus hidroksi, karboksil, dan amino. Karena prinsip kompatibilitas yang serupa, gugus polar ini dapat membentuk ikatan dengan air.
Setelah kulit bersentuhan dengan air, keberadaan sejumlah besar gugus polar menyebabkan kulit menjadi hidrofilik dan menyerap kelembapan. Pada saat yang sama, keberadaan tabung tipis di dalam kulit memungkinkan kulit untuk menyerap air. Dan kedap air adalah untuk menghalangi terjadinya proses di atas, sehingga kedap air dapat dirangkum menjadi tiga hal berikut:
(1) Tidak melembapkan: Mencegah karakteristik permukaan epitel fibrin, yang basah di permukaan air, adalah referensi air.
(2) Tidak menyerap air: kinerja mencegah kulit menyerap air dan meresap ke dalam, yaitu, resolusi air.
(3) Ketepatan air: Kinerja mencegah air masuk dari sisi kulit ke sisi lainnya, yaitu Tahan Air.
Di atas adalah tiga aspek kinerja tahan air. Kinerja tahan air seharusnya mencakup ketiga aspek ini, yang mengacu pada kemampuan kulit untuk menahan penyerapan air, permeabilitas air, dan pembasahan oleh air. Namun, kinerja tahan air dari kulit tahan air yang ada saat ini seringkali tidak memiliki ketiga aspek tersebut. Misalnya, meskipun beberapa kulit tahan air dapat dibasahi di permukaan, kulit tersebut dapat mencegah air menembus ke dalam kulit. Meskipun beberapa kulit tahan air tidak dapat dibasahi di permukaan, ketahanan air dinamisnya buruk. Keberadaan fenomena ini membuat pemahaman orang tentang kulit tahan air menjadi lebih kacau. Untuk menyiapkan kulit tahan air kelas atas, kita harus terlebih dahulu membuatnya tahan air statis dan tahan air dinamis. Berdasarkan hal ini, kinerja unggul kulit alami, terutama kinerja higienis kulit, tidak akan berkurang, bahkan membuat kulit menjadi lebih fungsional.
Kedua, mekanisme tahan air dari kulit.
Dari perspektif penampilan, dapat dibagi menjadi dua lapisan yaitu lapisan pelapis dan kulit. Untuk Cheng Demon, kita biasa menyebutnya Liga Levy. Deskripsi sebelumnya adalah bahwa tahan air mengacu pada kemampuan kulit untuk menahan penyerapan air, permeabilitas air, dan pembasahan oleh air. Langkah pertama dari tahan air adalah mencegah permukaan kulit menjadi basah, yang melibatkan masalah kelembapan pada permukaan padat. Interaksi antara pembasahan adalah interaksi antara cairan dan padatan, yang melibatkan kontak Qi, cairan, dan padatan. Tegangan permukaan dari permukaan kontak tiga fase memiliki tegangan permukaan. Apakah fenomena pembasahan terjadi dapat dinilai dari tegangan permukaan: Ketika tegangan permukaan cairan lebih rendah daripada tegangan permukaan padatan, cairan dapat menyebar rata di permukaan padat untuk membasahi padatan. Selama tegangan permukaan, cairan akan menyusut di permukaan padat dalam bentuk tetesan air tanpa menyebar dan membasahi, yaitu, zat dengan tegangan permukaan tinggi tidak dapat membasahi material dengan tegangan rendah. Oleh karena itu, untuk mencegah kulit terserap air, tegangan permukaan kulit harus lebih rendah daripada tegangan permukaan air.
Tingkat kelembapan benda padat biasanya diwakili oleh sudut kontak. Ilmuwan Inggris Thomas Young menjelaskan masalah ini ketika persamaan Young yang terkenal diajukan: Ketika cairan menempel pada permukaan benda padat, tingkat kelembapan permukaan benda padat dapat diwakili oleh sudut kontak θ (atau sudut kelembapan): cosθ = vs -g-vl-g vs-l
Dalam rumus 1: θ — Sudut antara persimpangan tiga fase qi-cair-padat, sudut antara tegangan antara qi-cair dan antarmuka gas-padat; Tegangan permukaan antara cair-qi; tegangan permukaan antara vs-l-padat-cair. Lihat detailnya di bawah ini:
Gambar 1 menunjukkan diagram hubungan antara sudut kontak dan tegangan permukaan. A adalah kondisi cairan membasahi padatan, dan B adalah kasus di mana tidak basah. Dengan menentukan besarnya sudut kontak, Anda dapat menentukan pembasahan permukaan padat, yang umumnya 90°. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 A, interaksi antara padatan hidrofilik dan cairan. Sudut kontaknya θ < 90°, cairan ditempatkan pada permukaan padat, menunjukkan bahwa cairan mudah membasahi padatan; Terdapat kecenderungan kontraksi pada permukaan padat untuk membentuk tetesan cairan berbentuk bola. Sudut kontak θ > 90° menunjukkan bahwa cairan tidak mudah membasahi padatan, yaitu, interaksi antara permukaan padat hidrofobik dan cairan. Semakin kecil sudut kontak, semakin baik kemampuan pembasahannya; ketika θ = 0°, itu menunjukkan bahwa permukaan padat sepenuhnya basah, dan θ = 180° tidak basah sama sekali. Oleh karena itu, untuk membuat permukaan kulit tidak basah dan menolak air, perlu dilakukan kontak pada sudut θ > 90° secara intuitif, dan ini dapat dicapai dengan mengurangi tegangan permukaan kulit. Selain mengubah sudut kontak untuk mencegah permukaan kulit menjadi basah, perlu juga diperhatikan bahwa kulit itu sendiri tersusun dari serat kolagen, yaitu, terdapat banyak sekali kapasitas dengan radius yang berbeda. Fenomena kapiler sangat mudah terjadi, yang akan semakin meningkatkan tingkat penyerapan air pada kulit. Oleh karena itu, perlu membuat kulit tahan air, dan kita juga harus mempertimbangkan peningkatan kinerja hidrofobik serat kulit.
Fenomena kapiler terjadi karena gaya adhesi dan kondensasi lapisan adhesi molekuler membuat permukaan cairan melengkung. Pada saat yang sama, adanya tegangan permukaan menyebabkan tekanan tambahan pada permukaan cairan yang melengkung, yang membuat permukaan cairan yang melengkung dan permukaan cairan horizontal memiliki perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan ini menyebabkan cairan di dalam tabung kapiler naik atau turun, yang mengimbangi tekanan tambahan, sehingga menyeimbangkan perbedaan tekanan. Hal ini dapat dinilai dengan persamaan Young-Laplace. Persamaan Young-Laplace menggambarkan hubungan antara tekanan tambahan cairan yang melengkung dan tegangan permukaan serta jari-jari kelengkungan cairan, seperti yang ditunjukkan pada tipe 2. △ P = γ (1 R1 + 1 R2) Tipe 2: △ P — Perbedaan tekanan antara bagian dalam dan luar permukaan cairan; γ - koefisien tegangan permukaan; R1 dan R2 — jari-jari kelengkungan utama cairan. Lihat detailnya di bawah ini:
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, sistem koeksistensi tiga fase α, β, dan σ berada dalam kapasitas tabung kapiler. Jika keseimbangan tiga fase terjadi dalam tabung kapiler dengan jari-jari R, sudut kontak α adalah θ. Dalam diagram skematik persamaan Young-Laplace, jika θ < 90°, maka △P < 0, permukaan cairan dalam tabung kapiler cekung, dan gaya yang diterapkan pada cairan di bawahnya menarik cairan masuk ke dalam tabung kapiler dan membasahi padatan; jika θ > 90°, maka △P > 0, permukaan cairan tabung kapiler cembung. Intinya, agar efek kapiler tidak terjadi, pada dasarnya sudut kontak harus < 90°, tetapi hal ini dapat dicapai dengan mengurangi luas permukaan bagian dalam kapiler untuk mengubah tegangan permukaannya.
Ketiga, mekanisme tahan air lapisan kulit
Permukaan kulit adalah bagian pertama yang terpapar air. Selain mengubah permukaan kulit untuk mencegah air dari kelembapan, dapat juga dilakukan penggantian permukaan kulit dengan menambahkan lapisan pelapis tahan air pada permukaan kulit untuk menjadikannya garis pertahanan pertama agar kulit kedap air. Intinya, kunci penambahan pelapis ini terletak pada kelembapan kulit, daya rekat pelapis, dan penetrasi pulp. Pelapis dasar adalah dasar dari seluruh pelapis, dan daya rekat sangat penting untuk pelapis dasar, sehingga daya rekat pelapis sangat penting. Dampak pada pelapis dapat dibahas dari segi fisik dan kimia. Permukaan yang halus lebih tidak menguntungkan untuk daya rekat pelapis daripada permukaan yang aus. Alasannya adalah terdapat banyak kerutan, tonjolan kecil, dan ketidakrataan pada permukaan yang aus. Lebih kondusif untuk daya rekat. Penggunaan zat pengikat silang kimia dapat meningkatkan kedap air dan daya rekat pelapis. Penetrasi pulp dasar juga merupakan faktor kunci yang berpengaruh. Kulit itu sendiri adalah zat berpori dengan struktur serat. Menurut hukum pembasahan dan perekat, tingkat penetrasi pulp ke dalam badan kulit berkaitan dengan banyak faktor.
Rumus SandMeyer menjelaskan hubungan antara kecepatan penetrasi dan tegangan permukaan, viskositas, serta sudut kontak.
Rumus 4: Kecepatan infiltrasi = derajat pori × tegangan permukaan × cosθ viskositas
Dari Persamaan 4, kita dapat melihat:
(1) Nilai fungsional (COSθ) dari sudut basah (COSθ) berbanding lurus dengan kecepatan penetrasi pulp, menunjukkan bahwa pembasahan merupakan peran kunci dalam penetrasi pulp dasar.
(2) Peningkatan pori-pori, peningkatan tegangan permukaan, peningkatan nilai string (COSθ) sudut kontak, dan pengurangan viskositas cairan bermanfaat untuk meningkatkan kecepatan pembasahan cairan. Pada saat yang sama, kedalaman penetrasi pulp juga harus dipertimbangkan. Faktor-faktor yang memengaruhi kedalaman penetrasi pada dasarnya sama dengan faktor-faktor yang memengaruhi kecepatan infiltrasi, tetapi kedalaman penetrasi pulp yang meningkat disebabkan oleh pengurangan viskositas, pengurangan sudut basah, dan peningkatan tegangan permukaan pulp. Hal ini bertentangan dengan pengurangan sudut basah dan peningkatan tegangan permukaan. Oleh karena itu, tegangan permukaan harus disesuaikan dengan tepat agar pulp dapat menembus lebih dalam. Meskipun kecepatan penetrasi berbanding lurus dengan tegangan permukaan, semakin besar tegangan permukaan, semakin besar kecepatan penetrasi, semakin besar tegangan permukaan.
Selain faktor-faktor yang disebutkan di atas, penetrasi bagian bawah permukaan kulit juga berkaitan dengan konsentrasinya, kondisi kulit (kadar air, tingkat pori, polaritas muatan, dll.) dan metode pelapisan.
Waktu posting: 30 Mei 2024