人工皮革はどのように生産されるのでしょうか?

人工皮革はどのように生産されるのでしょうか?

人工皮革は、合成皮革またはフェイクレザーとも呼ばれ、見た目や手触りが天然皮革によく似ていますが、完全に合成または人工的なプロセスで作られています。通常、繊維基材にポリマー樹脂（主にPVCまたはPU）を塗布または含浸させることで製造されます。その後、発泡、エンボス加工、染色、表面処理などの工程を経て完成します。

人工皮革は、従来の天然皮革に比べて、コスト、環境への影響、生産プロセスの面で大きな利点があり、そのため、バッグ製造、家具製造、自動車内装製造など、さまざまな分野で広く使用されています。

今日は、人工皮革の製造工程とその背後にある技術について探ってみましょう。

I 原材料の準備：基質とポリマー

基質

人工皮革の基材とは、合成皮革の質感、柔軟性、耐久性を決定づける下層支持材を指します。人工皮革に一般的に使用される基材には、以下の種類があります。

• 織物：シャトル織りとも呼ばれ、硬くて丈夫な革です。このタイプの革は構造が安定しているため、合成皮革のハンドバッグ、合成皮革のブリーフケースなど、形状保持が求められるバッグに適しています。
• ニット生地: 柔らかく伸縮性に優れており、靴のアッパーや衣類によく使用されますが、革製のカジュアルバックパックや革製のファッショントートバッグにも使用できます。
• 不織布/ニードルパンチフェルト：ふわふわで通気性に優れ、湿式PUと組み合わせることで連続した微細孔を形成でき、通気性に優れています。
• マイクロファイバー不織布：2～5μmの島状の極細繊維をニードルパンチ加工で高密度フェルト化し、さらに繊維加工を施すことで天然皮革のコラーゲン繊維に似た「立体メッシュ」構造を形成した、高級マイクロファイバーレザーの基材です。

ポリマー配合

人工皮革のポリマー配合は、通常、合成ポリマーとさまざまな添加剤の組み合わせで、柔軟性、耐摩耗性、防水性などの望ましい特性を実現します。以下は、人工皮革によく使用されるポリマー配合とその成分です。

（1）ポリ塩化ビニル（PVC）人工皮革の配合

PVC人工皮革は最も一般的なタイプの1つです。そのポリマー配合には通常、以下の成分が含まれています。

• ポリ塩化ビニル樹脂 (PVC 樹脂): これは PVC 人工皮革の主成分であり、構造と強度を提供します。
• 可塑剤：可塑剤はPVCの柔らかさと柔軟性を向上させるために使用されます。一般的な可塑剤には、フタル酸エステル系可塑剤（DOP、DINPなど）と非フタル酸エステル系可塑剤（DOAなど）があります。
• 安定剤：加工中のPVC樹脂の熱劣化を防ぐために、鉛塩、カルシウム亜鉛安定剤などの安定剤が添加されます。
• 充填剤：充填剤は通常、コストを削減し、材料の剛性を高めるために使用されます。一般的な充填剤には、炭酸カルシウム、タルク粉末などがあります。
• 顔料：人工皮革の着色には顔料が使用され、必要な色に基づいて選択されます。一般的な顔料には、無機顔料と有機顔料があります。
• 強化剤: 人工皮革の耐衝撃性や耐久性を高めるために、強化剤 (ゴム系や樹脂系など) が添加されることがあります。

（２）ポリウレタン（PU）人工皮革の配合

PU人工皮革はPVCに比べて天然皮革に近い質感で、高級皮革製品によく使用されます。その配合成分は主に以下の通りです。

• ポリウレタン樹脂 (PU 樹脂): PU 人工皮革の中心成分。通常はイソシアネートとポリエーテルまたはポリエステルポリオールとの反応によって生成されます。
• 溶剤：溶剤はPU樹脂やその他の添加剤を溶解し、コーティング工程を促進するために使用されます。一般的な溶剤には、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤などがあります。
• 可塑剤: PU の柔軟性を高めるために使用され、通常はフタル酸エステル系可塑剤や非フタル酸エステル系可塑剤など、適合性のある可塑剤が選択されます。
• 触媒：触媒は反応プロセスを加速するために使用されます。一般的な触媒には、スズ系化合物（スズ塩など）やその他の有機触媒が含まれます。
• 架橋剤：架橋剤はポリウレタン分子間の化学結合の形成を助け、機械的特性と耐熱性を向上させます。
• 充填剤: 人工皮革の性能を向上させるために、例えば耐摩耗性を高めたり、コストを削減したりするために充填剤が追加されることがあります。

（３）熱可塑性ポリウレタン（TPU）人工皮革の配合

熱可塑性ポリウレタン（TPU）人工皮革は、柔軟性と耐摩耗性に優れており、履物やスポーツ用品などの製品に広く使用されています。一般的な材料には以下のものがあります。

• 熱可塑性ポリウレタン (TPU) 樹脂: TPU は主要な基板であり、優れた柔軟性と透明性を備えています。
• 可塑剤: 柔らかさをさらに向上させ、快適性を高めるために可塑剤が添加されることがあります。
• 安定剤: 安定剤はポリウレタンの熱安定性を向上させ、加工中の劣化を防ぐために使用されます。
• 着色剤: 希望する色を実現するために、必要に応じてさまざまな顔料または染料が追加されます。
• 充填剤: 材料の剛性を向上させたり、コストを削減したりするために、炭酸カルシウムやタルク粉末などの充填剤を添加することがあります。

（4）その他の一般的なポリマー配合

PVC、PU、TPU に加えて、人工皮革の製造に使用できる他の種類のポリマーもあります。

• アクリルポリマー: 特定の用途の人工皮革に使用され、高い光沢と優れた透明性を備えています。
• ポリプロピレン (PP) ポリマー: 特殊な耐薬品性と UV 保護機能を備えた高性能人工皮革の製造に使用されることがあります。
• ポリエチレン (PE): あまり一般的ではありませんが、低コストの用途や高い防水性能が求められる製品に使用されることがあります。

II. コーティングプロセス：プラスチック層の形成

人工皮革製造における中核工程の一つはコーティング工程です。PVCを例にとると、製造工程は通常、以下のステップで構成されます。

1.原料混合：PVC樹脂、可塑剤、安定剤、顔料などの原料を適切な割合で混合し、コーティング剤を作ります。

2.コーティング：混合されたコーティング剤を基材（織物など）に均一に塗布します。コーティング工程では、通常、ローラーやスクレーパーなどの機械装置を用いてコーティング剤を布地表面に塗布し、均一な層を形成します。

3. 加熱・硬化：コーティングされた基材を加熱することで、コーティング剤中の溶剤を蒸発させ、最終的に固体のプラスチック層を形成します。このプロセスにより、コーティング剤が基材にしっかりと接着し、革のような外観と手触りを実現します。

4. エンボス加工と研磨：天然皮革の質感と感触を模倣するために、エンボス加工機を用いて人工皮革の表面に様々な模様をエンボス加工することがよくあります。さらに、外観と耐久性を向上させるために、表面に光沢剤や防水剤を塗布することもあります。

III. 後処理：物理的特性の調整

製造工程において、人工皮革は品質と機能性を高めるために、いくつかの後処理工程を経ます。一般的な後処理工程には以下が含まれます。

1. 熱プレスと冷却：人工皮革の強度と柔軟性を高めるために、通常は熱プレス加工が施されます。これにより、より耐久性の高い素材構造が形成されます。

2.コーティング処理：一部の人工皮革製品には、耐久性と快適性を高めるために、防水コーティングや紫外線耐性コーティングなどの追加コーティングが施されています。

3. 染色とスプレー：特定の色彩効果が必要な場合、人工皮革の表面に染色またはスプレー処理を施して、色をより鮮やかで均一にします。

IV. 試験と品質管理：規格への適合の確保

製造工程においては品質管理が極めて重要です。人工皮革が必要な基準を満たしていることを確認するために、通常、厳格な試験が実施されます。

1.耐摩耗性テスト：このテストでは、特に長時間の摩擦を受けるバッグや履物などの製品の人工皮革の耐摩耗性を測定します。

2.引張強度試験：この試験では、人工皮革が伸張した際に裂けたり破れたりするかどうかを評価します。

3. 湿気と湿度テスト: 湿気や湿度の高い環境で人工皮革が変形したり劣化したりしないことを確認します。

4.環境試験：製造工程で使用される材料が環境基準に適合しているかどうか、また有害物質が含まれていないかどうかを確認します。

V. アプリケーションと市場

環境保護や動物福祉への関心が高まるにつれ、人工皮革製品を選ぶブランドや消費者が増えています。人工皮革は天然皮革に似た外観だけでなく、コスト、メンテナンス、耐久性の面でも優れた利点があり、以下の分野で広く使用されています。

• バッグとアパレル: ファッションブランドは、バッグ、靴、ベルト、その他の製品の製造に人工皮革を使用することを選択する傾向が高まっています。
• 自動車の内装: 多くの自動車のシート、ステアリングホイール、内装は人工皮革で作られており、コストを抑えながら快適性を提供します。
• 家具: ソファや椅子などの現代の家具の多くにも、代替素材として人工皮革が使用されています。

まとめると、生産プロセスの継続的な改善と環境保護への需要の高まりにより、人工皮革の応用見通しは非常に有望です。原材料の選定からコーティング工程、後処理、品質試験に至るまで、すべての工程は精密な職人技と技術に支えられています。今後、より革新的な技術の登場により、人工皮革はより多くの分野で独自の魅力を発揮し、日常生活に欠かせないものとなるでしょう。

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