CN104334357A - 皮革印花 - Google Patents

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Abstract

一种用于皮革印花的设备，包括油墨受体涂覆器，油墨受体涂覆器将油墨直接涂覆在皮革的表面上；油墨涂覆器，油墨涂覆器将油墨涂覆至油墨受体和/或皮革表面上；添加剂涂覆器，添加剂涂覆器将添加剂涂覆在油墨受体、油墨和/或皮革表面上；具有被设置成接触在皮革表面上的受体、油墨和添加剂的表面的屏障；以及加热器，加热器将所述屏障的表面加热至预定的温度或在所选的温度范围内的温度，使得屏障至少直接接触在表面上的受体、油墨和添加剂以使受体、油墨和添加剂液化进入皮革中，并且所述受体、油墨和添加剂熔化并且渗入皮革中，所述屏障对油墨是基本上不渗透的，并且具有比所述所选的温度范围高的熔点。

Description

皮革印花
相关申请
这是2012年3月14日递交的申请号为61/610,531的美国非临时申请，该申请的主题通过引用方式并入。
技术领域
本公开总体涉及皮革印花的装置、皮革印花的方法、用于执行这种方法的计算机程序和计算机系统。
背景技术
在皮革厂中皮革以工业规模被制造和整饰。有一些不同的方法来鞣制皮革。两种主要的变型是植物鞣料和铬鞣料。皮革通常通过染色而着色。多种整饰可被应用，例如压纹或抛光。那些方法试图在表面上给出某种图案、纹理和深度，但是具有有限的效果。
皮革印花是困难的，这是因为油墨通常不能很好地结合到不均匀的、有机的、复杂的基底上，基底例如皮革。另外，在皮革上印花是困难的，由于表面性能的不均匀性，表面性能例如形状、颜色、密度、含量(如水、蛋白质、脂肪、油和/或漆)、孔集中度、平坦度、厚度和表面粗糙度。由于暴露在阳光下的差异，生皮的不同的区域可能具有不同的上述性质。因此，很可能在一件单独的生皮以及一批生皮之间具有显著变化。用于在皮革上印花的技术可能抑制皮革的至少一种常见的性质，例如柔性、表面粗糙度、外观、手感(对于人体接触)、透气性和/或吸收性。期望的皮革特性之一是柔性。它经常被用在要求弯曲和折曲(例如鞋类、座椅、配件等)的地方。如果墨被弱结合，则在皮革的表面上印花是不利的，从而在正常磨损中容易除去该印花，或当折曲时该印花开裂。
使用在其它技术领域中已知的涉及在非皮革基底上印花的印花技术，如果油墨分子不能很好地与皮革结合，则在皮革上印花可能遭遇额外的困难。例如，使用较常应用于纸张的印花技术在皮革上印花可能导致仅一些油墨分子结合在皮革上，使得所印制的色彩/图案是不均匀的和/或模糊的。仅仅印制在皮革表面上的这种色彩/图案可能容易地、迅速地和/或不规则地磨损、和/或具有低耐光性，因此可能不耐用。
仍然需要一种通过以下方式印花对皮革着色或图案化的方法：使皮革至少一种性能的损伤最小化，并且优选具有以下特点，例如，尤其是耐久性、高清晰度着色/图案化、对热/拉伸所引起的损伤的良好耐受性(例如降低开裂)、在潮湿的条件下颜色的轻度转移(即当潮湿时，颜色染料/油墨的轻度流出)、低成本和/或高效的(例如更快的)。考虑到每年大量的所生产和所整饰的皮革，还需要在制革厂或整饰厂的恶劣环境中可操作的符合目的的工业皮革印花方法。
涉及到以下公开内容：
GB2379188A；
WO/2006/129604；以及
WO/01/32434，
作为附加的背景技术。
附图说明
为了更好地理解并示出该方法如何实施，现以示例的方式提及附图，在附图中：
图1示意性地示出在下文详细描述的方法的后鞣制阶段、预存放阶段中所用的反向拉伸转鼓以使皮革表面结构紧绷、打开背部结构；
图2示意性地示出存放/脱水单元；
图3示意性地示出印前台；
图4示意性地示出扫描台；
图5示意性地示出印花步骤，其可包括：(1)将箔/屏障移入基底的表面之下；(2)从下方抽真空使基底密封；(3)压印板施加热和压力；(4)断开真空，压印板抬起，箔抬起并且箔被卷动至清洗位置，基底向前移动；
图6示意性地示出印花机的横截面；
图7为RIP和过程控制的流程图；
图8为所选的可能的规格的表；
图9示出所选的方法的示例的示意图；
图10(a)和图10(b)示出随着温度成功率和失败率的曲线图；
图11(a)和图11(b)示出测试结果被视为(a)失败(b)成功的相片；
图12示意性地示出皮革的表面，其中线代表基底的纤维/多孔的性质；
图13为皮革基底的横截面的显微照片；
图14示意性地示出在图12中所示的基底的表面上沉积的油墨；
图15示意性地示出在图14的基底的油墨和表面上沉积的极薄的添加剂层；
图16为皮革基底的表面的显微照片；
图17示意性地示出持续预定的时间使用热和压力所按压的皮革/油墨/添加剂；
图18示意性地示出热使添加剂和油墨层软化后，添加剂和油墨层通过毛细管作用渗透皮革的表面；
图19为所印花皮革的横截面的显微照片。
发明内容
本发明提供用于皮革印花的设备，其包括将油墨受体底涂层直接涂覆在所制备的皮革表面上的装置；油墨涂覆器，所述油墨涂覆器将油墨涂覆在底涂层和/或皮革表面上；添加剂涂覆器，所述添加剂涂覆器将添加剂直接涂覆在底涂层、皮革表面上的油墨和/或皮革表面上；具有被设置成至少接触在皮革表面上的添加剂和油墨的表面的屏障；以及加热器，所述加热器将所述屏障的表面加热至预定的温度或在预定的温度范围内的温度，使得对油墨基本上不渗透的且具有比所述预定的温度范围高的熔点的所述屏障直接接触表面上的添加剂和油墨，以使所述添加剂和油墨软化进入皮革，从而添加剂和油墨渗入皮革中。
本发明也提供皮革印花的方法，该方法包括将油墨受体底涂层直接涂覆在皮革的表面上，将油墨涂覆在所述底涂层和/或所述皮革的表面上，将添加剂涂覆至所述涂层、油墨受体、油墨和皮革表面，将屏障的表面加热至预定的温度或在预定的温度范围内的温度，所述屏障对油墨是基本上不渗透的；以及将加热的具有比所预定的温度范围高的熔点的屏障至少直接接触在皮革表面上的所述添加剂和油墨，以使所涂覆的添加剂和油墨软化，从而所述油墨渗入皮革中。
本发明还提供计算机程序，该计算机程序协同所述设备执行所述印花方法。
本发明仍还提供计算机系统，该计算机系统包括输入端，所述输入端输入一块皮革的表面性能的测量结果；输出端，所述输出端输出扫描结果；数据存储器，所述数据存储器存储所输入的测量结果；存储处理器控制代码的程序存储器；以及与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器联接的处理器，所述处理器加载并且执行所述处理器控制代码，其中当运行时，所述代码执行所述印花方法。
具体实施方式
应该理解，除了在所附的权利要求书中，以下描述意图指在附图中用于说明所选的结构的具体实施例，并不意图限定或限制本公开。
本发明提供用于皮革印花的设备。该设备可包括设置成将油墨受体底涂层直接涂覆在皮革的表面上的油墨受体涂覆器；设置成将油墨直接涂覆在底涂层和/或皮革表面上的油墨涂覆器；设置成将添加剂涂覆在底涂层、油墨和/或皮革表面上的添加剂涂覆器；设置成将表面加热至预定的温度或在预定的温度范围内的温度的热压器，添加剂被设置成直接接触在表面上的油墨以软化且覆盖皮革，使得所涂覆的受体和添加剂覆盖的油墨渗入皮革，其中添加剂形成油墨的保护层。
该设备可被设置为平板打印机、滚筒打印机等。滚筒构造可以更快，但是由于辊在皮革的每侧上的相对移动也可能有一些错位。印花可包含对皮革着色和/或形成图案。印“入”皮革指油墨进入皮革。油墨涂覆器可以为一个或多个油墨头，其可以是数字化控制的。附加地或可替选地，油墨可以首先被涂覆至添加剂，然后涂覆至皮革，使得添加剂至少作为油墨涂覆器的一部分。油墨受体可以是聚酰胺例如尼龙(NYLON)，优选为NYLON 6，12；NYLON 12和NYLON 6，10的混合水悬浮液，其可以以粉末形式或者作为诸如悬浮液的液体被喷涂。添加剂可为诸如尼龙的聚酰胺，例如与油墨受体相似或者相同，并且其可以以粉末形式、作为诸如悬浮液的液体被喷涂，或可以在干板上。
本发明也提供方法，例如包括以下步骤1-5的有代表性的方法：
1.涂覆油墨受体的底涂层；
2.在所制备的多孔基底上在所选的位置放置油墨；
3.用添加剂的薄层覆盖；
4.快速加热(例如在几秒中)(不需要用任何压力，只要满足保持添加剂/油
墨在原位)；以及
5.使油墨受体、油墨和添加剂软化并且渗透皮革的表面，并且通过毛细管作
用填充孔，借此油墨被束缚在油墨受体和添加剂中，并且结合到皮革内。
有利地，在底涂层和顶部涂层中使用的聚酰胺以及使用的厚度可以使得当它保护油墨和使油墨与皮革结合的同时，并不抑制皮革的关键特性。
渗入皮革的深度可以为例如在表面下至少约0.0001-0.0040mm的深度。
预定的温度范围的最低温度可以比大约100℃高。附加地或可替选地，预定的温度范围的最高温度可以比大约220℃低。
该设备可以包括加压器，该加压器被设置成通过将所加热的屏障压在所涂覆的油墨上而直接在所涂覆的受体、添加剂和油墨上施加压力，优选地，其中压力为预定的压力或在预定的压力范围内。压力可以为比大约50psi小的压力，优选为比大约0psi大的压力。加压器可以包括具有非粘屏障的热压器。该设备可以被设置成将所加热的屏障应用至所涂覆的受体、油墨和添加剂上持续在预定的时间长度范围内的时间长度或预定的时间长度。时间长度可以小于或等于大约2分钟。该设备可以被设置成数次应用所加热的屏障。
该设备可以被设置成通过加热皮革以引起皮革的至少一部分水变成蒸汽而使皮革脱水，并且包括以下中的至少一个：抽吸蒸汽离开皮革的真空抽吸单元；和吸收蒸汽离开皮革的吸收单元。这种脱水可以被用作，例如，在印花之前的准备或在印花中与按压同时的准备。否则，水脱离变为蒸汽，可能干扰印花。附加地或可替选地，在印花之前进行皮革的一些化学预处理。
该设备可以包括扫描器，该扫描器测定皮革的至少一种性质的空间变化，其中至少一种性质包括液体含量、蛋白质含量和/或脂肪含量、厚度、酸度、孔集中度、平坦度、厚度、颜色和/或表面粗糙度。优选地扫描器还被设置成检测在皮革中的缺陷。附加地或可替选地，皮革的大小和/或形状可以被扫描。液体可以是，例如水、油、脂肪等。酸度可以根据pH值被测量。
该设备可以包括进行皮革印花的印花机，印花机包括调节器，该调节器调节涂覆至皮革的点或位置的油墨总体积、和/或沉积在皮革上的墨滴的尺寸和/或墨滴的颜色，这种调节取决于皮革的至少一种性质的空间变化的测定结果。调节器可以被设置成在皮革的比该皮革的相邻区域具有更大损坏或更高含水量的区域处，增加墨滴的尺寸和/或油墨的总体积。印花机可以为平板印花机机或滚筒印花机，并且优选地提供数字化控制的墨滴沉积。
该屏障和热压器可以被设置成，优选内凹的，以在热的施加期间保持油墨基本上在固定位置内。
皮革印花的方法可以包括将油墨受体直接涂覆在皮革的表面上；将油墨涂覆在已经涂覆的皮革表面上，将添加剂涂覆至油墨；将屏障的表面加热至预定的温度或在预定的温度范围内的温度；将所加热的屏障直接与在表面上的油墨受体、油墨和添加剂接触以使该受体、油墨和添加剂软化进入皮革，使得所涂覆的油墨渗入皮革，屏障对该受体、油墨和添加剂是基本上不渗透的，并且具有比预定的温度范围高的熔点。
该方法也可以包括在油墨的涂覆之前进行机械处理皮革，优选地通过使皮革内凹以在涂覆添加剂和加热期间使油墨基本上保持在固定位置。
本发明也提供用于执行上述方法的计算机程序和计算机系统，该计算机系统包括输入端，该输入端输入一块皮革的表面性质的测量结果；输出端，该输出端输出扫描结果；数据存储器，该数据存储器存储所输入的测量结果；存储处理器控制代码的程序存储器；以及与输入端、输出端、数据存储器和程序存储器联接的处理器，该处理器加载并执行处理器控制代码，当运行时，该代码包括执行上述方法的代码。
当然，全部上述方面中的任意项可以以任何排列进行组合。
以下描述应用于工业化皮革印花机器的方法和概念。此外，以下描述涉及待在其中被印花的皮革基底。然而，以下还适用于其它的非皮革材料的印花。此外，本发明的方法和设备可适用于植物鞣制皮革和铬鞣制皮革。
关于将油墨印入皮革的实验已经示出所选的压力、温度和/或时间的组合有时是必需的。受体和受体的厚度也是变量。添加剂和添加剂的厚度也是变量。当这些性质中的至少一种增加超过上述所选的值时，进入皮革的油墨的量迅速增加。这表明油墨通过毛细管作用进入皮革：如果受体、油墨和添加剂借助对受体、油墨和添加剂不能渗透的屏障(例如金属、陶瓷板、箔和/或纸)被按压进入皮革，则对于所结合的液体除了进入皮革以外，可能基本上无处可被转移，对于液体来说，皮革相对于屏障是多孔的。这已经通过电子显微镜图像被证实，在图18中所示印花油墨被发现在皮革的表面之下的皮革内。
油墨被印花到皮革比仅被发现在皮革表面上更长久。屏障可被设置成在皮革和/或板被横向移动以彼此面对准备涂覆添加剂和油墨至皮革之前接收添加剂和油墨。可替选地，在一侧上(例如朝上的一侧)具有添加剂和油墨的板可被旋转使得该侧面向皮革(例如于是该侧向下面向皮革)。该屏障可以包括任何期望厚度的固体板。
附加地，该屏障可以包括用于直接与皮革接触的金属箔或金属层。这样的箔、纸或陶瓷层可被设置在设置成绕转鼓旋转的带上，以便在屏障结构的一侧旋转到面对所覆盖的皮革之前，添加剂和油墨可以被涂覆至该侧上，用于油墨的涂覆至皮革。可能使用传递介质涂覆添加剂和油墨至皮革。
成功印花对温度和时间的依赖性证实根据如上所述毛细管作用似乎发生、并且油墨受体、液体添加剂和油墨的扩散因此可能是油墨进入至皮革的主导过程。传递介质可以是作为油墨载体的标准的传热纸(包括具有两层的塑料、聚合物和一层薄的聚酰胺添加剂)，标准的HP颜料型油墨，设定恒定的大约0至50磅/平方英寸(psi)的压力以印花在大约50块3mm厚大约10cm×10cm面积的未整饰的石竹属植物(pink vegetable)鞣制皮革的下脚料上。
对在相同压力下温度和时间的各种组合进行了测试。图10(a)和图10(b)示出成功(在图10a中1)率和失败(在图10a中0)率随着温度如何变化。当具有良好渗透性的油墨穿过皮革样品而转移进入皮革时，成功被获得。在不成功的测试中，存在油墨未转移进入皮革中(即无渗透)、模糊的/不清晰的结果(例如不均匀渗透)或损坏(例如通常由于过度的加热和/或过长的时间造成的皮革的干燥、皮革的皱缩和/或皮革的变形)。
有趣的是，在成功的例子中渗透进入皮革中的添加剂和油墨填充孔，而不是仅仅保留在皮革的表面上。此外，温度和时间为成功的有说服力的决定因素，如在图10(a)和图10(b)中所示类似地，两者都与成功率根据温度或时间的大体上阶梯函数相关联。因此，在这些测试中，几乎看不到局部渗透。在图11(a)：失败和图11(b)：成功中示出测试结果的图像。采用高倍率显微镜检查印花的皮革的横截面。与在表面“上”相反，添加剂和油墨被清楚地看到在表面“内”，即渗透到至少大约0.002mm的深度，例如某些情况下几个微米。
下文描述可能发生并且被描述为“强制渗透”的机制。由于油墨被嵌入基底的表面内，故所得到的印花效果可以被称为“数字刺花”。
如在图12中所示，一种合适制备的具有聚酰胺油墨受体的涂层的基底被呈现用于印花。基底可以通过具有孔的基座支撑以允许施加真空。真空使基底保持在适当位置并且移除可能抑制印花的过多的水蒸汽。线示出皮革的“纤维”本质，其是皮革许多有用的特性中的一个要素。然而，文中所有的附图仅仅是用于有助于理解的目的，即附图是示意性的，因此不受具体的相关尺寸或部件的限制。
图13示出在高放大倍率下皮革的内部结构。图14中示出墨滴被沉积在基底上以形成期望的图像。墨滴最初不渗透皮革，而是保持在表面上，通过油墨受体保持在适当位置。油墨能够通过不同的方法被沉积，这取决于图像的期望的清晰度。
在图15中极薄的添加剂层例如聚酰胺层被沉积在表面上，覆盖沉积的油墨和未被油墨覆盖的区域。油墨受体可以作为粉末或以液体悬浮液形式被喷涂。添加剂可以作为粉末被喷涂，或可以以液体的形式被沉积。油墨受体涂层可以是极薄的，通常小于0.0050mm。添加剂涂层可以是极薄的，通常小于0.0050mm。
油墨受体和添加剂的聚酰胺的内部组成优选类似于图16中所示的皮革的内部组成。它是长链的“巢”并且意味着皮革和聚酰胺具有相似的特性，即柔性、多孔性、吸收性、强度等。
然后可以将该受体、油墨和添加剂采用压印板热压、或非粘屏障然后压印板热压，如图17中所示。结果是，热使受体、油墨和添加剂软化，然后受体、油墨和添加剂渗透基底的多孔表面，同时基本保持在原位。当作为屏障的金属压印板足以用于热传递时，优选热和压力被迅速地、并且没有横向运动地给予在基底的表面上的受体、油墨和添加剂，特别地如果将印花以工业速度实施。在热压之前，在表面上的油墨优选处于干燥的状态(固体)。当热和压力被施加时，受体、油墨和添加剂短暂软化然后混合在一起。除了毛细管作用，来自屏障的压力牵引受体、油墨和添加剂的混合物以渗透多孔的基底。基本上，因为在上面具有不渗透的屏障并且具有基本上来自两侧的相同的压力，因此油墨不会扩散。因此受体、油墨和添加剂在表面上放置的位置处直接向下扩散。
如图18所示，当固体受体、油墨和添加剂暴露于热和压力时，其似乎软化并渗透。它可以在压印板的压力下通过箔形式的屏障保持在适当位置。穿过皮革的压力差可以通过来自皮革的基座施加的真空来增加。这种真空也可以移除由皮革中的水生成的蒸汽。该受体、油墨和添加剂在皮革中重新固化，并且热可以“固定”油墨，使得油墨和皮革材料结合。因此可以发生“强制渗透”。热和压力可以被施加多次，以进一步软化和固定该混合物。
为了该过程有效进行，应该同时满足几个因素。皮革应该以正确的方式来制备，并且皮革的表面应该是裸露的(未整饰的)。油墨受体应被涂覆至恰当的厚度。油墨应该具有合适的组成。添加剂应该恰当使得当它与受体和油墨一起具有液体的形式时，它具有足够的粘度以渗透皮革。压力、温度和时间对于获得稳定的、稳健的结果也是重要的。
图19示出一块印花的皮革的高放大倍率的横截面。最顶(暗色)层大约0.0030mm厚。它是受体、油墨和添加剂，之后它软化并且渗透进入皮革。受体、油墨和添加剂混合物的“条纹”已填充孔。
基底，例如皮革优选以最佳的条件被呈现用于接受油墨。那意味着皮革优选地是多孔的至最佳程度(优选地，皮革的纤维也是清晰的)。由于细的表面结构将允许更高清晰度的印花，故表面优选是“紧致的”。如上所述，含水量为另一考虑因素，因为该方法在皮革中生成可能妨碍印花的蒸汽。其它因素，例如pH水平、脂肪含量、颜色等可类似地对最终印花质量产生影响。通常，整饰的皮革将不是多孔的至上面发生强制渗透要求的程度(虽然一些整饰的皮革可能)。“整饰的”可意味着例如保护涂层已经是涂覆的、防着色的、防水的、染色的、压纹纹理的、防水的和/或防阻燃的。因此，优选地，皮革可已经以一定方式被制备，例如，在应用印花过程之前省略某些整饰的步骤，例如不通过某些染料鞣制。因此，优选地，鞣制皮革是未整饰的并且未染色的，并且未受到机械处理，机械处理为使表面光滑、用砂纸使表面磨光、抛光表面或其他方式整饰表面，并且可能干扰皮革的孔结构。然而，鞣制过程可能通过机械的、化学的和/或生物的处理被修改以提高皮革的可印花性能，例如通过鞣制添加剂，如草酸或氢化钠以漂白或提亮颜色、机械反向拉伸浅转鼓以打开孔、和/或在加热的CO2喷气中干燥以打开孔。
油墨优选为一种类型，例如优选具有可选的性质(例如分子尺寸<1.0μm并且油墨体积浓度>20％)的HPP(高性能颜料)或柔性UV固化油墨。对于不同类型的皮革，可以控制润滑剂和树脂的含量。采用颜料型油墨，已经获得良好的结果。在这方面，颜料分子尺寸和渗透温度优选地被调节以改善印花。
油墨优选地使用已知的喷墨工艺置于皮革上。至少有两种用于油墨置放的选择。第一种，将油墨直接放置在已覆盖的、制备的基底上。在油墨置放之前将油墨受体涂覆至基底，使得油墨保持在适当位置。这样油墨受体可以减少图像变模糊。可替选地或附加地，可以将油墨涂覆至可具有墨滴容器的屏障，例如在屏障的表面上的凹陷；例如屏障可以是纳米工程设计的以具有适于将油墨保持在原位的粗糙纹理，和/或皮革可以形成凹痕，例如将皮革的表面粗糙化以降低油墨在皮革表面上的流动性。这种凹痕可以通过在皮革表面上移动具有凹陷表面的辊来完成(例如，通过在皮革的表面上滚动压纹形成非常精细的凹痕图案，例如以10k ipis＝约600dpi的密度，以便它获得均匀的粗糙面。这种压纹可以在大约120℃下进行，例如，这可以降低皮革的含水量。此外，这种滚动压纹可以基本调整皮革的厚度差异。优选地，凹痕是皮革表面的非永久变形，例如，在例如几秒或几分钟之后，皮革自然回到它的原始的、非凹痕的状态。
关于油墨的控制和置放，其中喷墨印花用在一个示例中，在需要“注入”表面的确切位置处将墨滴设置与基底接触。理想地，表面处于接受油墨的状态。这可能要求表面的特别制备(机械的和/或化学的)。墨滴颜色和/或大小也可以根据穿过基底的颜色变化来调节。当设置图像时，优选地也考虑在皮革上缺陷的频繁出现。
鉴于上述，可能将该过程考虑成更类似于刺花而不是传统印花，使得颜色管理是非标准的。基底可具有其它常规印花基底不具有的性质：颜色的非均匀性和其它特性、表面缺陷的普遍性等。基底表面的制备改善油墨的可接受性，并且颜色管理优选促进克服具体的皮革问题。关于印花，更具体地待考虑的参数是温度、时间和压力。这些参数的控制可能会考虑相互冲突的因素。受体、油墨和添加剂的渗透和固定优选通过热和压力实现。然而这两个参数在某些情况下能影响到基底的特性，最终甚至永久地损坏基底。因此理想地，将采用最少的热和/或最小压力持续最短时间以实现强制渗透和固定油墨来生产稳定的、稳健的图像而不降低皮革的质量。每种类型的皮革可具有所需参数的不同设置，其可能易受厚度影响，并且厚度可以在例如大约0.4mm(装订)至例如大约8mm(重工业用途)的范围，即通过×因数20变化。
可以进一步考虑蒸汽的产生，因为皮革具有高含水量，水可以在热和压力下转化为蒸汽，并且穿过基底上升，阻碍油墨，油墨可能试图在相反方向扩散穿过皮革。这种效应的影响可以通过将基底置于选定的条件下而降低，例如在印花期间通过使基底脱水和使用机械方法(例如蒸汽的真空移除)。在印花之前，在其上待印花的每个单块基底的测量和分析可以用于测定期望的参数，例如墨滴尺寸、颜色、热压力、时间。例如，在用于车座的坚硬的、6mm厚的石竹属植物鞣制皮革上的印花，与在软的、1.5mm薄的用于手套、或家具用皮革、或鞋用皮革的羊皮上的印花相比，可包括不同的参数。
可执行印花的皮革的印后整修。根据上述详细说明，已对皮革进行各种机械的和/或化学的调节并且已将皮革暴露至热和压力后，皮革可能不会处在理想的状态以继续通过整饰生产线。修正性的机械的和/或化学的过程(例如再水化、加脂、滚压等)可因此被施加以将皮革引入用于整饰的合适的状态。以下描述所观察的结果。
高清晰、稳定的图像被获得。油墨似乎嵌入进基底的表面，并且在采用高放大倍率显微镜观察之后这点被示出以证实。此外，采用强制渗透机制印花的皮革块未表现出劣化或褪色。因此，通过强制渗透的印花结果显示为高度稳定的。油墨在热压时是干的。然而，使用湿的油墨，类似的效应将被观察到。在这方面，然而，由于它对于实现高分辨率图像是有利的，故可优选在湿的油墨置放的情况下以设法减少印花图像的模糊。以下描述与实施上述过程相关的概念，尤其适用于工业化皮革印花机的概念。
已经确立“强制渗透”产生了良好的效果，发明人设计了一个工业化生产方法。优选地，这种方法可具有以下的一种或多种特点：高容量、快速和/或稳健的；便宜的；高效，例如低运行/维护费用；低印花失败率；易使用，例如，控制是用户友好型的；和/或对环境友好的，例如相对于其他整饰降低的影响。关于环境影响，由于该方法涉及直接印花，毒性化学物质，诸如例如用于去除塑料的乙酸盐可被避免。类似地，可以通过避免使用溶剂型染料而减少污染物。
该方法可以被划分成几个阶段，例如：鞣制(如在下面进一步详细描述的，这可能涉及在鞣制过程中对皮革提供化学处理)；印前处理(例如，上面所描述的皮革形成凹痕和/或设置容器)；印花准备(例如脱水、加热以驱除含水量和/或减少在印花期间在以后的加热时在尺寸上的改变)和/或清洗(例如采用超声)；涂覆油墨受体；扫描；印花；印后处理(例如再加热或紫外线扫描以固定在皮革内的油墨，例如以增加油墨分子与皮革的结合)；控制软件的执行(例如根据跨越待印花的整块皮革的皮革性质的空间变化以确定墨滴尺寸和/或确定皮革的进一步处理的需要；例如进一步脱水处理(例如加热)以降低含水量)。
对于每个阶段，可能具有几种选择。例如，脱水可以包括传送皮革支架通过具有提取器的脱水炉而移除水/蒸汽。优选地，以大约70℃的温度持续加热直到含水量按重量计减少到约5％。根据对每个批次采用的大小、厚度和鞣制方法，所需的时间可能不同。清洗可以通过暖喷暖空气/CO2混合物的射流和/或通过轻抛光机构完成以移除大的或顽固的污物块来实现。此外，这些阶段不需要以特定的顺序执行，例如，印花准备可以在印前处理前进行。
以下段落描述所选的设备和相关过程。皮革可被鞣制，例如使用添加剂以增强皮革的可接受性(优选地在油墨中锁定)和印花质量。皮革被处理(用化学方法/用机械方法)以用于印花。例如，皮革可以被脱水、按压(例如，如果皮革以卷起或折叠形式被提供)、清洗等。在这个阶段，制备的皮革可适于以这种状态存放，优选地以“三明治堆”状态存放，即在相邻的皮革层之间或在支架内具有灰尘收集片，该支架将层分离开以降低皮革灰尘在相邻层之间的转移。这样的支架可以用作传送机构以移动周围成堆的皮革、和/或当使皮革脱水时作为支撑物、和/或对于主机器/生产线作为送料机构。在皮革进入实际印花过程之前做尽可能多的准备是有效的。这可以使印花加速并且降低印花线故障的风险。在线印花阶段优选具有传送机构，例如平板机构和/或辊机构。一旦皮革已经进入实际印花过程，执行用于立即印花的最后准备。这可以包括机械处理，例如预热至最佳温度。可以具有施加的化学处理，例如，用油墨受体覆盖皮革的表面。通常，它的目的是使油墨干燥并且保持油墨在原位以用于按压。
在印花之前，确认影响印花质量的可测量的特性。扫描皮革以：(a)测量这些特性；(b)识别缺陷；(c)获得颜色轮廓；以及(d)获得物理轮廓(面积、形状)。可被扫描的特性可以包括例如液体含量(例如水、油等)、孔集中度、平坦度、厚度、颜色等中的任一个或多个。可被扫描的缺陷可以包括折痕、切口和划痕、孔洞、咬痕等中的任一个或多个。校准后的视觉轮廓可以根据扫描结果提供基底的彩色地图。物理测量可以被要求用于扫描，例如光谱检测含量、摄影检测颜色、距离测量或重量测量检测厚度、距离测量检测平坦度、光透射率检测厚度和/或孔集中度，通过超声波传感器传递(例如检测含水量)等。应该注意，缺陷的扫描和在这个基础上调整印花可以减少浪费。
该扫描可以发现信息，在该信息基础上，印花参数(例如墨滴大小和/或颜色)能被调整以提高印花质量和效率。该扫描可以生成基底的分层的数字轮廓，其示出在各个层上的颜色、水密度和任意缺陷/污点/折痕的位置等。通过控制软件，可以对油墨颜色和体积进行调整，并且对温度、压力和/或按压时间进行控制。前端图像控制软件优选地使问题区域和缺陷突出以允许操作者高效地设置所要求的图像。根据需要这可以自动操作。
在如上所述的过程已经进行之后，因此在某种程度上已经将皮革鞣制并且预处理以提高印花质量和效率。从合适的存放开始，皮革优选地已经进入在线印花过程并且为印花做准备。这包括涂覆油墨受体的底涂层。优选地，皮革已经进一步被扫描以获得用于图像和机器控制软件的数据。期望的图像被设置(通过机器操作员或自动地)在前端软件应用上的皮革的扫描信息上。这可以最小化缺陷的影响并且最大化有用面积。油墨然后被放置在皮革和按压屏障之间。存在多种选择，例如：(a)将油墨放置在制备的基底上；(b)将油墨放置在屏障上；和/或(c)将油墨放置在载体上，载体如纸或膜或“网状物”，例如软线网，并且油墨具有容器/保持剂，例如网状物的线本身用作机械操作的油墨容器。有利地，选择(c)中的载体是可重复使用的。
油墨放置的方法可以基于已知技术，优选喷墨。然而，油墨体积(液滴尺寸)、油墨的施用温度和其他因素可以以新的方式被控制，并且印花设备的部件，例如印花头，可以是常规的(例如在常规的大幅面印花机中，CMYK优选地平行排列)或非常规的，即被选定用于本发明的印花过程。类似地，油墨可以是目前可用的油墨，但是优选为适用于强制渗透的并且被特别设计成改善新方法的油墨，例如考虑到基底的独特的特性和有机的本质，优选低温、压力等。
一旦油墨已经被放置在制备的基底上，将非常薄的添加剂层放置在整个表面之上，包括没有油墨的区域。这是为了实现在整个基底之上具有均匀的性能的基本上均匀的整饰。添加剂可以以液体悬浮液、干(粉)的形式被喷洒在表面上，或作为液体使用刮刀铺展。添加剂可以是非常小的(小于0.0050mm)并且不干扰油墨。
一旦受体、油墨和添加剂层已经被放置在基底和屏障之间，将基底按压并且加热至选定的(即预定的)温度和/或受到选定的压力，持续最佳时间。这些预定的条件优选通过软件计算。然后发生强制渗透引起的印花。超声的应用可以进一步促进油墨渗入皮革。印花可通过(优选地在平板传送器行程上持续经过所描述的扫描设备)在印花床上发生。随着它进入，所需要的图像可以通过连续的传送被印花在皮革的制备的表面上，例如与大幅面平板印花类似。油墨可以在与制备的皮革接触中变干，例如如果皮革是温暖的，例如大约70℃(如果这发生，则在滚动压纹之后冷却)。在图像的印花期间，覆盖基底的箔(例如穿过印花床的宽的柔性箔)，可以下移至与基底接触。强烈的真空被施加通过印花床的基底，以将该箔紧紧地吸在基底上。
加热的压印板，例如通过水力学操作，然后可以按压整个印花床。于是压印板与箔接触并且不直接与基底接触。这种箔可以用于保护来自压印板表面的图像。作为箔的替代方案，可以使用无孔的纸或其他无孔的柔性材料。因此，箔/纸和压印板形成上面的屏障。热和压力可以被施加持续特定的时间。这些参数可以根据基底的性质(如通过扫描确定)而变化。例如，对于3mm植物鞣革(vegtan)(4ft×8ft)的“半边”，合适的参数可以是：时间：15s，压力：8psi，温度：170℃。
在印花后，将压印板和箔提起，并且释放真空。皮革可以继续沿着输送机移动并且移出印花床。重新设定用于下一皮革块的印花机构，可以包含更换和/或清洗箔和/或压印板。主要的印花机构优选获得良好的印花质量和可靠性，并且优选地同时获得最大的速度(例如生产能力)和最小的失败率。
尽管到目前为止该过程可能通常是平板式的(用于制备、扫描和可能的油墨放置)，热压尤其可以通过辊和/或平板来完成。在按压期间也潜在地需要真空。这可能：(a)在按压期间使皮革保持在原位；(b)移除过量的水蒸汽；和/或(c)通过形成压差来提高油墨渗透。在印花后，可将皮革进行机械处理或化学处理，以：(a)固定油墨；和/或(b)恢复一些特性(例如重新水合)。通过该过程在此皮革已经基本上完成了它的行程，皮革现在被印花并且优选地在改善的状态(常温、水合度、柔性等)中。然后它可以继续通过传统的整饰过程，例如纹理压纹、防护涂层、防水等。
有利地，上述的方法可以允许高清晰的全彩图像印入皮革的表面。由于受体、油墨和添加剂“注入”到表面内并且固定在那(在皮革内通常附接至胶原蛋白)，因此，它结合得良好不需要进一步涂覆。该结果可以为全彩的、稳健的数码印花，其是永久的并且随皮革移动。该过程可以工业化高速运行并且被包括在制革厂整饰生产线中。关于上述软件的所有的上述情形，可以提供软件以执行图像/色彩管理并且控制整个过程。这样的软件可以考虑皮革的已知变量，例如：类型、平均厚度、平均密度、平均颜色、平均大小/尺寸、平均含水量等。一批待印花的样品可以被预测试，以确定这些变量的任意组合。然后，控制软件可以相应地调节印花参数，以提高印花质量或产量。
这种软件可以控制光栅图像处理(rastor image processing，RIP)，其可以被校准使得它考虑背景色。输出的类型可以被控制，例如，如果皮革具有随着生长的自然色差，该处理可以调整该色差。RIP不仅可以控制颜色，也可以控制油墨的密度，例如液滴大小，使得较厚的覆盖可以被施加到需要它的地方。图像/色彩管理可以包括表面缺陷管理。例如，控制屏可以使具有缺陷/瑕疵的区域变亮。该软件可以是可设置的，以移动图案/图像从而最佳地掩饰/隐藏/避免缺陷，例如，以最大化使用。
本发明还提供处理器控制代码以例如，在嵌入式处理器上完成上述系统和控制程序(例如，上述软件情形中的任一个)。该代码可以被提供在载体上，如磁盘、CD-ROM或DVD-ROM、被程序控制的存储器例如只读存储器(固件)、或者在数据载体上，例如光信号载体或电信号载体。用于实施的代码(和/或数据)可以包括在常规的编程语言(解释的或编译的)诸如C语言中的源代码、目标代码或可执行代码，或汇编代码，用于设置或控制ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)的代码，或用于硬件描述语言例如VERILOG或VHDL(极高速集成电路硬件描述语言)的代码。这样的代码和/或数据可以在多个彼此通信的联接组件之间进行分配。
与印花过程和/或印花机相关的上面的说明/示例中的任一个可用于印制用于多种应用的皮革，例如鞋类、家具、箱包、配件(手套、皮带、钱包等)、服装、机动车(例如火车/飞机/船/汽车的座椅等)、内饰件、书籍和文具、包装、马术用具等。
此外，上面所述可能以相同的方式被应用以在非皮革基底上印花。毫无疑问，对本领域技术人员来说，将存在许多其他有效的可替代方案。应当理解，本公开不限于所描述的实施例，并且包括在所附权利要求的精神和范围内对于本领域技术人员来说明显的变型。

Claims (17)

1.一种用于皮革印花的设备，包括：
油墨受体涂覆器，所述油墨受体涂覆器将油墨受体直接涂覆在所述皮革的表面上；
油墨涂覆器，所述油墨涂覆器将油墨涂覆至所述油墨受体和/或所述皮革表面上；
添加剂涂覆器，所述添加剂涂覆器将添加剂涂覆在所述油墨受体、所述油墨和/或所述皮革表面上；
屏障，所述屏障具有设置成接触在所述皮革表面上的所述油墨受体、所述油墨和所述添加剂的表面；以及
加热器，所述加热器将所述屏障的表面加热至预定的温度或在所选的温度范围内的温度，使得所述屏障至少直接接触在所述表面上的所述油墨受体、油墨和添加剂以使所述受体、油墨和添加剂软化进入所述皮革中，并且所述油墨受体、油墨和添加剂软化并且渗入所述皮革中，所述屏障对所述油墨是基本上不渗透的并且具有比所述所选的温度范围高的熔点。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定的温度范围的最低温度高于大约100℃。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定的温度范围的最高温度低于大约220℃。
4.根据权利要求1所述的设备，还包括加压器，所述加压器通过在选定的压力下将所述加热的屏障压在所述油墨受体、油墨和添加剂上，而将压力直接施加到所涂覆的受体、油墨和添加剂上。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述压力小于大约50psi，并且大于大约0psi。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述屏障被应用至所述油墨受体、油墨和添加剂，持续在预定的时间长度范围内的时间长度或预定的时间长度。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述时间长度小于或等于大约2分钟。
8.根据权利要求1所述的设备，还包括使所述皮革脱水以使所述皮革中的水变成蒸汽的加热器，以及以下装置中的至少一个：
将蒸汽抽吸离开所述皮革的真空抽吸器；或
吸收离开所述皮革的蒸汽的吸收材料。
9.根据权利要求1所述的设备，还包括测定所述皮革的至少一种性质的空间变化的扫描器，其中，所述至少一种性质选自液体含量、蛋白质含量、脂肪含量、厚度、酸度、孔集中度、平坦度、颜色和表面粗糙度，并且其中所述扫描器还检测所述皮革中的缺陷。
10.根据权利要求1所述的设备，还包括具有调节器的印花机，所述调节器调节涂覆至所述皮革的一个位置的油墨的总体积、和/或待被沉积到所述皮革上的墨滴的尺寸和/或颜色，根据测定所述皮革的所述至少一种性质的空间变化的结果进行调节。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，在所述皮革的比相邻区域具有更大损坏或更高含水量的区域中，所述调节器增加墨滴的尺寸和/或油墨的总体积。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述屏障被设置成在施加热期间基本上保持所述油墨在固定位置内。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括计算机系统，所述计算机系统包括：
输入端，所述输入端输入一块皮革的表面性质的测量结果；
输出端，所述输出端输出扫描结果；
数据存储器，所述数据存储器存储所述输入的测量结果；
程序存储器，所述程序存储器存储处理器控制代码；以及
处理器，所述处理器与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器联接且加载并且执行所述处理器控制代码。
14.一种皮革印花的方法，所述方法包括：
将油墨受体直接涂覆在皮革的表面上；
将油墨直接涂覆在所述油墨受体和/或所述皮革的皮革表面上；
将添加剂涂覆至所述油墨受体、所述油墨和/或所述皮革表面上；
将对所述油墨基本上不渗透的屏障的表面加热至所选的温度或在所选的温度范围内的温度；以及
将所述加热的屏障直接与在所述皮革表面上的所述油墨受体、添加剂和油墨接触以使所述添加剂、油墨受体和油墨软化进入所述皮革中，使得所述油墨渗入所述皮革中，所述屏障具有比所述所选的温度范围高的熔点。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在涂覆所述油墨之前机械处理所述皮革，以在施加热期间使所述油墨基本上保持在固定的位置。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，计算机程序控制所述方法。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，计算机系统包括：
输入端，所述输入端输入一块皮革的表面性质的测量结果；
输出端，所述输出端输出扫描结果；
数据存储器，所述数据存储器存储所输入的测量结果；
程序存储器，所述程序存储器存储处理器控制代码；以及
处理器，所述处理器与所述输入端、所述输出端、所述数据存储器和所述程序存储器联接且加载并且执行所述处理器控制代码，其中当运行时所述代码执行所述方法。
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