CN101122092A - 透湿透气的人工皮革及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种透湿透气的人工皮革及其制造方法，其主要提供的人工皮革至少包含表面层、复合层与基底层；该人工皮革以雷射的方式，打穿人工皮革表面层而止于基底层，至少不伤及基底层；而此方法所形成的透湿透气的人工皮革，其表面具有孔洞，且最深可以达到不破坏基底层的深度。

Description

透湿透气的人工皮革及其制造方法

技术领域

本发明有关于一种透湿透气的人工皮革及其制造方法，特别是有关于一种以高效能雷射的方法来将人工皮革打孔穿洞形成细小的孔径信道，且不伤及基底层。

背景技术

习用的人工皮革大多以人工皮革本身制作原料的化学性质来达到透湿透气的功效，以中国台湾专利公告号第473432号透气性合成皮的制造方法，其提供一种透气性合成皮的制造方法，此方法包括先制造皮膜层，此皮膜层是具亲水性链段的聚氨酯，或为多孔性高分子皮膜；其中，聚氨酯的种类可有六种：(1)颗粒热熔型聚氨酯、(2)紫外线硬化聚氨酯、(3)单一溶剂型聚氨酯、(4)水性聚氨酯、(5)湿气硬化聚氨酯或(6)传统多溶剂型聚氨酯；而多孔性高分子皮膜可如四氟乙烯薄膜或聚酯薄膜，此多孔性膜的孔径在0.04～3μm之间；接着再以湿气硬化聚氨酯或亲水性湿气硬化聚氨酯将上述皮膜层贴附在具透气性的基材层上而成，用作接着的湿气硬化聚氨酯或亲水性湿气硬化聚氨酯为固体，经以热熔机加热熔化后，涂布于皮膜层上，再贴上基材层而完成合成皮的制作；上述接着层涂布的方式可以是全面上胶方式或不连续上胶方式，其中不连续上胶可为点状上胶、孔隙性上胶或鱼鳞状上胶等；若以非亲水性湿气硬化聚氨酯作为接着层，则必须使用不连续上胶，以赋予其透气性，以上述方式制成的合成皮成品置于大气中，接着层的湿气硬化聚氨酯预聚体(prepolymer)中的异氰酸官能基与空气中的水气完成反应后，即形成本习用发明的透气性合成皮，并达到最终合成皮的物性；本习用的透气性合成皮制程亦可先将接着层的湿气硬化聚氨酯或亲水性湿气硬化聚氨酯熔化后涂布在基材层上，再贴上皮膜层完成本习用合成皮的制作。

此习用发明虽然改善透湿透气的效果，但是由于皮膜具亲水性链，亲水链对水的亲合性大，当皮膜处于湿度较高的环境时，会因此而使得皮膜耐水性较差。

另外，亦有为了达到透湿透气人工皮革的功效，以针扎的方式来将人工皮革从表面予以刺洞，在人工皮革表面刺洞后，所形成的表面细小的洞孔与皮革材质内的通路细缝，可以造成如液相、气相的流体进出的路径，以达到具有透湿透气的功效。

以针扎的方式来说，因为针扎控制的因素及皮革本身材质的差异，打出来的洞深度及大小容易不均一，造成同一批人工皮革上品质的不稳定，而且针扎的过程不容易操作，会因为控制不当而导致穿透的深浅不一，更可能因而穿透皮革的基底层，使皮革本身的物理性质变差。

雷射LASER，全名为Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation，亦即为藉由受激所引发的辐射来进行光的放大作用；雷射因为通过受激辐射放大和必要的反馈，产生准直、单色、相干的光束；基本上，产生雷射需要″共振腔″(resonator)、″增益介质″(gain medium)以及″激发来源″(pumping source)这三个要素。

雷射光具有高功率密度高单色性，高指向性及高相干性等四大优点，故普及应用于研发医疗、通讯、信息、及工业等领域，如在工业上可以应用雷射来切割金属材质，利用雷射光本身具有高能量的特点，可以将金属与以切割、打洞；而雷射本身为一种大量光子聚集在单一方向，使其具有高同调性及单一波长的特性，并利用光学系统将光在加工对象上聚集成一极小的范围，通常直径甚至可以约在数个微米(μm)之下，所以在医学上可以将雷射用来切割组织，气化肿瘤，近年来更用雷射来改变人类眼睛角膜表面的曲度，以治疗近视；医学上亦尝试用雷射来钻孔，如冠状动脉狭窄或阻塞的病人，常因为血液供给心肌不足而造成心肌缺血或梗塞，可以运用雷射在心肌上钻许多小孔，使心脏内的血液也可以经由雷射所打的小孔，将血液供应给心肌，如此，可知雷射不仅能造福人类，而且可以应用在许多方面来提升相关产业的整体发展。

雷射光为一高能量的光束，因为其具有直线性及能量集中的特性，且可以控制方便，要在加工物品上加工操作简便，不会容易造成加工出来的产品品质参差不齐，而造成品质上的差异；如同雷射在眼睛角膜上细小的雕凿或是在心脏的心肌上钻孔，雷射光可以运用在加工对象上完成细小孔洞的形成。

发明内容

本发明主要目的在于设计一种透湿透气的人工皮革及其制造方法，主要之步骤包括提供至少包含表面层、复合层与基底层之人工皮革；该人工皮革以雷射的模式，打穿人工皮革表面层，藉以制造出具有具透气透湿效果之人工皮革。

本发明又一重要目的在于，将前述之人工皮革以雷射的模式打穿人工皮革表面层而止于基底层，使该透湿透气之效果可以在不伤及基底层而保护基本架构下进行与达到。

故此，本发明将雷射可穿凿细小孔洞的功能有效的运用在人工皮革之上，将人工皮革的表面利用雷射光钻出通透表层的通路，作为流体(如气体、液体)传递扩散的通路管道，以雷射光精密的控制加工下，不但可以准确的穿凿人工皮革，达到所需要的深度，亦可掌握雷射光射出孔径的大小，打出符合可透湿透气需求大小的孔洞；而且在前述中国台湾专利公告号第473432号透气性合成皮的制造方法为了达到透气的特性，所使用皮膜为具亲水性链段的聚氨酯，不过具亲水性链段的聚氨酯其亲水链对水的亲合性很大，在高湿度的环境下，皮膜的耐水性变差而无法有透湿的效果，若人工皮革材质置换成其它种的材料，在辅以雷射光钻孔后而形成的细小孔洞构造，而且加以适当的控制操作后雷射光穿凿不伤及基底层，使基底层完整并仍然保有原来的物性，便可以达到不但具备有透气的功效，亦可以透湿而具耐水性。

附图说明

图1为本发明透湿透气的人工皮革及其制造方法的加工流程图；

图2为本发明透湿透气的人工皮革及其制造方法第一实施例的透湿透气的超细纤维一般贴面制品；

图3为本发明透湿透气的人工皮革及其制造方法第二实施例的透湿透气的湿式贴面制品。

【图号说明】

01    量测数值

02    皮革送入

03    加工

04    成品

10    透湿透气的超细纤维一般贴面制品

11    基底层

12    接着层

13    表面层

14    复合层

20    透湿透气的湿式贴面制品

21    基底层

22    发泡PU层

23    接着层

24    表面层

25    复合层

具体实施方式

以下藉由图式说明本发明的内容、特点与实施例，而使贵审查委员对本发明有更进一步的了解。

如图1所示，本发明的雷射打洞作业过程，一开始先进行量测数值01，量测所欲加工的人工皮革厚度、雷射光源所相对应的距离与人工皮革材质的种类等相关的参数，待人工皮革准备开始加工时，输入所需的孔径大小及孔洞之间的间距，结合之前经过量测的人工皮革厚度及雷射光源所对应的距离、人工皮革种类等所得的数值参数之后，调整所需输出雷射的能量、速度及频率，将人工皮革送入02加工，以设定好的雷射光加工03完成后，便可以得到所需的成品04。

本发明应用于人工皮革，可以在打洞作业过程中同时充满惰性气体，如此，在打洞过程中非预期的氧化情况可以因此而被避免，除此之外，当注入惰性气体时可以将因为雷射激发后挥发的物质稀释或是排除，来避免人工皮革在制作作业上因为雷射切除的废料，影响制造过程而造成非预期的损失。

本发明使用超细纤维的人工皮革制品及一般纤维人工皮革，利用高效能雷射的方法由表层穿透表面具透湿透气的皮膜层，而不使其造成等同破坏皮革本身物性方式，来达到改善透湿性的手段，此方式不会破坏物性，而且皮膜不会因雷射光而破坏其耐水性。如图2所示，一超细纤维为基材的一般贴面人工皮革，其具有一透气的基底层11(该基底层可为高分子弹性体混合物，即基底层含浸聚醯胺树脂入水凝固处理的基底层)，其上有一复合层14，此复合层14为基底层11之上经过涂布上胶后形成一接着层12，开且在复合层14上黏接一表面层13；经由雷射光由表面打入，在控制的条件的下到达所需要的深度后，形成具有开口的细小孔洞，便可形成如图2所示的透湿透气的超细纤维一般贴面制品10(贴面制品为涂布面层或转写贴合面层贴合基底层，其基底层为含浸聚醯胺树脂入水凝固处理的基底层)。

如图3所示，一超细纤维为基材的湿式贴面人工皮革，其具有一透气的基底层21，基底层21之上有一复合层25，该复合层25可以单独为一接着层23，亦可单独为一发泡PU层22，或发泡PU层22与接着层23相互搭配的组合。

图3为一进行PU湿式制程后所形成的发泡PU层22，而后经过涂布上胶后形成一接着层23形成复合层25，并且复合层25之后黏接一表面层24，经由雷射光由表面打入，在控制的条件之下到达所需要的深度后，形成具有开口的细小孔洞，该孔洞的直径范围在0.05mm～1.0mm，而以直径范围在0.1mm～0.5mm为较佳；且，孔洞之间的距离在0.1mm～5mm。而以间距离范围在0.5mm～4mm为较佳，以令形成如图3所示的透湿透气的湿式贴面制品20(湿式贴面制品为基底层入含浸聚醯胺树脂入水凝固处理的基底层再涂布发泡层后，涂布面层或转写贴合面层贴合发泡层)。

本发明实施方式是利用超细纤维的一般贴面制品，以及湿式贴面制品以高效能雷射的方式，利用各种不同组合的条件，控制雷射能量深度与宽度达到改善透湿透气的效果，且不会破坏人工皮革物理性质的制造方法。

(操作状态1)

高效能雷射条件：能量输出：7W，速度：2000mm/sec，频率：1KHz。

孔洞直径：0.37mm、深度：0.5mm、孔洞间距离：1.11mm。

制品为超细纤维的一般贴面制品(如第二图所示)，并把经高效能雷射的方式与未经高效能雷射的方式去测试其透湿(SATRA TEST METHOD)与剥离强度(ASTM)。

(操作状态2)

高效能雷射条件：能量输出：7W，速度：2000mm/sec，频率：1KHz。

孔洞直径：0.27mm、深度：0.38mm、孔洞间距离：0.69mm。

制品为湿式贴面制品(如第三图所示)，并把经高效能雷射的方式与未经高效能雷射的方式去测试其透湿(SATRATEST METHOD)与剥离强度(ASTM)。

实施例1测试数据
			超细纤维的一般贴面制品	透湿(SATRA TEST METHOD)	剥离强度(ASTM)
原样品	0.11mg/hr/cm2	1.9kg/cm
			高效能雷射的方式	5.27mg/hr/cm2	1.9kg/cm

实施例2测试数据
			湿式贴面制品	透湿(SATRA TEST METHOD)	剥离强度(ASTM)
原样品	0.09mg/hr/cm2	0.5kg/cm
			高效能雷射的方式	6.58mg/hr/cm2	0.5kg/cm

由实施例1与实施例2测试数据发现，在剥离强度(ASTM)没改变下，透湿增加50倍以上，其透湿透气效果增强且不会破坏其剥离强度(ASTM)。

SATRA TEST METHOD

SATRA TEST METHOD测试方法，透湿试验(水蒸气吸收式)

测试方式：

在一圆型透湿量测杯内放入高吸湿性材料，杯口覆盖测试用样本材料，整体为一密闭式，即外来水蒸气只能透过样本，被吸收到杯内，杯口以一定的温度、湿度(RH％)的流速空气吹过，同时杯子以一定速度旋转，经一定时间后，样本透湿度即可被计算出。

测试步骤：

1.将吸湿材料(Silicagel无水硅酸，颗粒最少在2mm直径以上)放入透湿杯中约一半容量。

2.样本将来制造成品时，此材料最接近水蒸气面朝上，盖在杯口，例如：评估鞋面材料汗水吸收能力，则此鞋面材料制成鞋子时，最靠近脚的那面朝上(即盖在杯口后露出在空气中)。

3.用样本夹具将样本夹在杯口，使其边缘不透气。

4.重复上述步骤，安装其它样本。

5.将样本杯子放在机器上样本转盘孔内(垂直转盘：最少可放三个透湿杯，透湿杯放在离转盘中心轴67±2mm位置，转盘转速为75±5转/分钟)，开机器转运20±4小时。

6.将杯子从转盘上取下。

7.每个杯子用最快速度取下样本，倒出杯内所有吸湿材料。

8.量测整个杯子重量(含样本及吸湿材料)作为M0(精度1mg)，记下测试时间T0。

9.将从新准备好的杯子放回机器样本转盘上，并起动机器。

10.测试11.5±4.5小时后停机，取下杯子。

11.用最快速度量测每一杯子重量M1(精度1mg)记下时间T1。

12.计算每一杯子测试样本的透湿能力(WVP)(WaterVapour Permeability)，单位为mg/cm2(精度1mg)。

$\mathrm{WVP}=\frac{M1-M0}{A\×(T1-T0)}$

T1-T0为测试时间(单位小时)

M1-M0为杯子增加重量(杯内吸湿材料吸收水蒸气量)

A为样本表面积，若使用34±1mm直径裁刀裁出的样本，其面积为6.51cm2。

13.计算样本WVP值算术平均数。

综上所述，本发明一种透湿透气的人工皮革及其制造方法不仅可达预期的实用功效外，并且为前所未见的设计，已符合专利法发明的要件，于是依法具文申请，为此，谨请贵审员详予审查，并祈早日赐请专利，至感德便。

以上已将发明作详细说明，然而其上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰等，皆应属本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。

Claims (26)

1.一种透湿透气的人工皮革制造方法，其包含下列步骤：

提供的人工皮革至少包含表面层、复合层与基底层；

该人工皮革以雷射的方式，打穿人工皮革表面层使人工皮革具透气透湿效果。

2.如权利要求1所述的制造方法，其中亦包含该人工皮革以雷射的方式打穿人工皮革表面层而止于基底层，且不伤及基底层。

3.如权利要求1所述的制造方法，其中该复合层为接着层。

4.如权利要求1所述的制造方法，其中该复合层包含发泡PU层。

5.如权利要求1所述的制造方法，其中该复合层包含发泡PU层与接着层相互搭配的组合。

6.如权利要求1所述的制造方法，其中所形成孔洞的直径范围在0.05mm～1.0mm。

7.如权利要求1所述的制造方法，其中所形成孔洞的直径较佳范围在0.1mm～0.5mm。

8.如权利要求1所述的制造方法，其中所形成孔洞之间的距离在0.1mm～5mm。

9.如权利要求1所述的制造方法，其中所形成孔洞之间距离较佳范围在0.5mm～4mm。

10.如权利要求1所述的制造方法，其中人工皮革的厚度被测量，以及人工皮革的性质与其它过程参数，合适的雷射性能或是传送速度都被规律化，以致于打洞深度与所打出的孔洞大小与数目都达到使人工皮革具有透湿透气的效果。

11.如权利要求1所述的制造方法，其中在进行穿孔时惰性气体同时输入。

12.如权利要求1所述的制造方法，其中在进行穿孔时所产生的汽化物质可被移除。

13.如权利要求1所述的制造方法，其中该人工皮革为超细纤维的一般贴面制品。

14.如权利要求1所述的制造方法，其中该人工皮革为湿式贴面制品。

15.如权利要求1所述的制造方法，其中该人工皮革基底层为高分子弹性体混合物。

16.一种透湿透气的人工皮革，其包含：

一表面层，位于人工皮革最表面的一层，贴合于复合层之上；

一复合层，位于人工皮革的中间部分，其上具有表面层而位于基底层之上；

一基底层，为人工皮革的底部，其上连接复合层；

其特征在于表面层有数个经过雷射穿凿出来的孔洞，至少孔洞贯穿表面层，而不伤及基底层。

17.如权利要求16所述的人工皮革，其中该复合层为接着层。

18.如权利要求16所述的人工皮革，其中该复合层包含发泡PU层。

19.如权利要求16所述的人工皮革，其中该复合层包含发泡PU层与接着层相互搭配的组合。

20.如权利要求16所述的人工皮革，其中该孔洞的直径范围在0.05mm～1.0mm。

21.如权利要求16所述的人工皮革，其中该孔洞的直径较佳范围在0.1mm～0.5mm。

22.如权利要求16所述之人工皮革，其中形成孔洞之间的距离在0.1mm～5mm。

23.如权利要求16所述的人工皮革，其中形成孔洞之间距离较佳范围在0.5mm～4mm。

24.如权利要求16所述的人工皮革，其中该人工皮革为超细纤维的一般贴面制品。

25.如权利要求16所述的人工皮革，其中该人工皮革为湿式贴面制品。

26.如权利要求16所述的人工皮革，其中该人工皮革基底层为高分子弹性体混合物。

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