CN104608539B - 一种仿毛孔压花辊及其生产方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿毛孔压花辊及其生产方法和应用，该生产方法包括以下步骤：1)先在模具内涂上脱模剂，然后浇注造孔树脂浆料并固化，得到造孔模具；2)将造孔模具套在金属辊上，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，得到陶瓷涂层；3)烧结完冷却后在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到仿毛孔压花辊。本发明得到的仿毛孔压花辊，包括金属辊和涂覆于其上的陶瓷涂层，陶瓷涂层上雕刻有花纹，陶瓷涂层上呈现毛孔状结构。该仿毛孔压花辊可用于生产具有毛孔组织和纹路的人造皮革。利用本发明仿毛孔压花辊生产的具有毛孔组织和纹路的人造皮革比现有方法制造的人造皮革透气性要好。

Description

一种仿毛孔压花辊及其生产方法和应用

技术领域

本发明涉及仿毛孔压花辊领域，具体涉及一种皮革离型纸用仿毛孔压花辊及其生产方法和应用。

背景技术

皮革具有因良好的特性而被人们用于日常生活和生产中，皮革可分为天然皮革和人造皮革。天然皮革和人造皮革各有优劣，然而人们往往更偏爱天然皮革，其价格也远远高于人造皮革，其原因主要有：(1)天然皮革的稀有性；(2)天然皮革具有动物毛孔组织，可透气性；(3)天然皮革表面纹路自然、平整细腻、手感良好。

若人造皮革具有天然皮革的毛孔组织和纹路，其必会更加受到消费者的青睐，而人造皮革的毛孔组织和纹路可以由压花辊来实现。其制作工艺流程为：(1)制备具有毛孔组织和纹路的压花辊；(2)用压花辊在皮革离型纸上压出和辊相啮合的纹路；(3)将皮革离型纸作为模具，在其上涂覆皮革浆料后烘干，皮革和离型纸剥离，皮革上即可得到和离型纸相啮合的纹路。不考虑上述工艺流程中花纹的丢失，皮革上的纹路和压花辊的纹路是完全一样的。

因此，要得到具有毛孔组织和纹路的人造皮革，需要制备具有毛孔组织和纹路的压花辊。虽然国内可以制备具有花纹的压花辊，但其仿真效果不好，更无具有毛孔组织的压花辊。

申请公布号为CN 102787466A(申请号为201210301546.1)的中国发明专利申请公开了一种人造革用压花辊的制造方法，包括以下步骤：(1)将树脂涂料喷涂到金属辊表面，得到表面均匀覆盖树脂涂层的金属辊；(2)用激光烧蚀预定区域的树脂涂层，得到表面有烧蚀纹路图案的金属辊；(3)用腐蚀液腐蚀金属辊表面被烧蚀区域，得到表面带有腐蚀纹路图案的金属辊；(4)用清洗剂洗去金属辊表面非预定区域的树脂涂层，得到表面带有凹凸花纹图案的金属辊；(5)在表面带有凹凸花纹图案的金属辊上镀铬层，得到人造革用压花辊。该技术方案虽然制备工艺简单，可制备得到的压花辊花纹图案清晰，可以具有不同的表面光泽度，且可以长时间保存，但是该人造革用压花辊仍不能制造出具有毛孔组织的人造皮革。

公开号为CN 101454485A(申请号为200780019533.2)的中国发明专利申请公开了一种镍压花辊及其加工方法，该方法包括以下步骤：准备印刷有待使用图案的硅树脂管；将铁芯插入所述硅树脂管中，然后将硅树脂涂敷在所述硅树脂管上，在旋转所述铁芯的同时固化所述涂敷的硅树脂管；分离压花硅树脂管，并将铁芯插入所述压花硅树脂管内侧；将所述铁芯装配至模子中，并且在所述模子的内壁与所述硅树脂管的内周面之间填充装填物；在除去所述铁芯后，进行镀镍以在所述硅树脂管的内周面上形成后的镀镍；在所述镀镍进展至预定程度后，在所述硅树脂管的内周面上以软的异质金属进行二次镀；以及分离所述模子、所述装填物和所述硅树脂管，从而获得印刷的圆筒形镍压花辊。该技术方案通过镍压花管的内周面上形成软镀层而使得加工镍压花管的内周面变得容易，可用于合成皮革，但是该镍压花辊仍不能制造出具有毛孔组织的人造皮革。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的不足而完成的，本发明的目的是提供一种仿毛孔压花辊及其生产方法和应用。

一种仿毛孔压花辊的生产方法，包括以下步骤：

1)先在模具内涂上脱模剂，然后浇注造孔树脂浆料并固化，得到造孔模具；

2)将造孔模具套在金属辊上，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，得到陶瓷涂层；

3)烧结完冷却后在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到仿毛孔压花辊。

步骤1)中，在模具内涂上脱模剂和浇注造孔树脂浆料的方式均可采用刮刀涂布、浸涂、喷涂中的一种或两种以上(包括两种)。

所述的脱模剂可采用现有技术，采用市售产品或现有文献公开的方法制备。所述的脱模剂的种类为有机硅类、蜡类、无机粉末类、氟类中的一种或几种。

所述的造孔树脂浆料的浇注厚度为3-10mm，造孔树脂浆料作为模具的成型组分，上述厚度的造孔树脂浆料能够充分满足使用需求。

所述的造孔树脂浆料，由以下重量份的组分构成：

所述的造孔树脂浆料的制备包括：将树脂、造孔粒子、流平剂、分散剂混合搅拌均匀后再根据需要加入消泡剂消泡后，得到造孔树脂浆料。

所述的树脂是模具的主要成型组分，其作用是形成模具内骨架，并可以将造孔粒子粘结，要求具有较高的强度、易剥离等特点。作为主要成型组分，所述的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种以上(包括两种)。

造孔粒子是模具的功能型组分，其作用是使陶瓷涂层上形成和造孔粒子相啮合的毛孔状结构。作为功能型组分，所述的造孔粒子为碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化硼、氧化镁、氧化锆中的一种或两种以上(包括两种)，粒径的直径为20μm-100μm。

流平剂可以使造孔树脂浆料在固化过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，防止固化过程中出现的表面橘皮、火山口等弊端。所述的流平剂为有机硅类、丙烯酸酯类、氟类中的一种或两种以上(包括两种)。

分散剂可以提高浆料的稳定性，阻止造孔粒子再团聚，使造孔粒子在树脂中分布均匀。所述的分散剂为脂肪酸类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类中的一种或两种以上(包括两种)。

所述的消泡剂可以根据需要添加，如在生产制备中产生泡沫，则需要添加消泡剂。所述的消泡剂为聚醚类、高碳醇类、有机硅类中的一种或两种以上(包括两种)。

步骤2)中，陶瓷涂层成型方式为模具成型。金属辊可选用各种单金属辊或合金金属辊，金属辊可选用不锈钢辊，不锈钢辊作为支撑陶瓷涂层的基材，涂覆之前需进行喷砂、酸洗、碱洗处理。

所述的造孔模具和金属辊之间留有的间隙的大小为30μm-3mm。即相对应的，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化得到的陶瓷涂层厚度也为30μm-3mm。

所述的陶瓷浆料，由以下重量份的组分构成：

所述的陶瓷浆料的制备包括：将陶瓷粉、粘结剂、助熔剂、流变剂、分散剂、流平剂混合均匀后根据需要加入消泡剂后，得到陶瓷浆料。

陶瓷粉经过烧结，形成致密的陶瓷层，具有高强度、耐磨损、耐高温、耐酸碱等良好特性。所述的陶瓷粉为碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化硼、氧化镁、氧化锆中的一种或两种以上(包括两种)，粒径为50-300目，上述种类的陶瓷粉非常适合本发明，使得本发明中的陶瓷涂层具有良好的性能。

粘结剂可以提高胚体强度，防止粉末偏析，将浆料粘合在一起。所述的粘结剂为淀粉、石蜡、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、水玻璃中的一种或两种以上(包括两种)。

助熔剂的主要作用是降低烧成温度，增加液相，扩大烧成范围，提高坯体的力学强度和化学稳定性。所述的助熔剂为长石、珍珠岩、滑石、蛇纹石、硅灰石、白云石中的一种或两种以上(包括两种)，粒径的直径为20μm-100μm。

流变剂可以使浆料在静止时处于凝固状态，但在外力作用下又恢复流动性。在剪切作用下降低粘度，提高浆料的流动性，有助于成型，而在成型结束时，浆料的粘度升高，流动性降低。避免了因为浆料的流动而影响制品的均匀性。所述的流变剂为粘土、氢化蓖麻油、气相二氧化硅中的一种或两种以上(包括两种)。

分散剂可以提高浆料的稳定性，阻止颗粒再团聚，进而提高浆料的固含量。所述的分散剂为脂肪酸类、石蜡类、金属皂类、低分子蜡类中的一种或两种以上(包括两种)。

流平剂可以使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，防止干燥过程中出现的表面橘皮、火山口等弊端。所述的流平剂为有机硅类、丙烯酸酯类、氟类中的一种或两种以上(包括两种)。

消泡剂可以消除浆料搅拌过程中出现的起泡，防止在烧结过程中出现涂层起泡、脱落现象，增强涂层和基材结合力。所述的消泡剂为聚醚类、高碳醇类、有机硅类中的一种或两种以上。

所述的烧结的温度为700-1200℃，升温速率为10-20℃/min，烧结时间为1-3h。

本发明陶瓷涂层上呈现毛孔状结构，孔洞大小可以由造孔粒子的粒径调节，用其生产的皮革具有仿毛孔结构，仿真效果良好。

步骤3)中，采用激光雕刻机在陶瓷涂层上雕刻花纹。

所述的仿毛孔压花辊，包括金属辊和涂覆于所述金属辊上的陶瓷涂层，所述陶瓷涂层上雕刻有花纹，该陶瓷涂层上呈现毛孔状结构。本发明得到的仿毛孔压花辊，包括金属辊(不锈钢辊基材)和涂覆于其上的陶瓷涂层，陶瓷涂层上雕刻有花纹，陶瓷涂层上呈现毛孔状结构，孔洞大小可以由造孔粒子的粒径调节，用其生产的皮革具有仿毛孔结构，仿真效果良好。该仿毛孔压花辊可用于生产具有毛孔组织和纹路的人造皮革，包括：先用仿毛孔压花辊制造皮革离型纸，然后再用皮革离型纸生产具有毛孔组织和纹路的人造皮革。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明仿毛孔压花辊的生产方法，其巧妙地应用造孔树脂浆料形成造孔模具，之后制备陶瓷涂层，陶瓷涂层上呈现毛孔状结构，孔洞大小可以由造孔粒子的粒径调节，用其生产的皮革具有仿毛孔结构，仿真效果良好。该生产方法简单，易于操作和实施，易于工业化生产。该仿毛孔压花辊可用于生产具有毛孔组织和纹路的人造皮革。利用本发明仿毛孔压花辊生产的具有毛孔组织和纹路的人造皮革比现有方法制造的人造皮革透气性要好。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种仿毛孔压花辊的生产方法，包括以下步骤：

1)造孔树脂浆料，由以下重量份的组分构成：

将分散剂、流平剂加入树脂中，搅拌均匀后加入造孔粒子，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成造孔树脂浆料。

先在模具内涂上脱模剂(南京邦浩，BH-Q304)，然后浇注造孔树脂浆料并固化，造孔树脂浆料的浇注厚度为5mm，得到造孔模具；

2)陶瓷浆料，由以下重量份的组分构成：

将陶瓷粉、助熔剂、流变剂、分散剂、流平剂加入粘结剂中，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成陶瓷浆料。

涂覆之前需对金属辊进行喷砂、酸洗、碱洗处理，将造孔模具套在金属辊上，金属辊采用不锈钢基体，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，造孔模具和金属辊之间留有的间隙的大小为2mm，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，烧结的温度为800℃，升温速率为20℃/min，烧结时间为1.5h，得到陶瓷涂层；

3)烧结完待自然冷却后采用激光雕刻机在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到仿毛孔压花辊。

实施例2

一种仿毛孔压花辊的生产方法，包括以下步骤：

1)造孔树脂浆料，由以下重量份的组分构成：

将分散剂、流平剂加入树脂中，搅拌均匀后加入造孔粒子，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成造孔树脂浆料。

先在模具内涂上脱模剂(南京邦浩，BH-Q304)，然后浇注造孔树脂浆料并固化，造孔树脂浆料的浇注厚度为8mm，得到造孔模具；

2)陶瓷浆料，由以下重量份的组分构成：

将陶瓷粉、助熔剂、流变剂、分散剂、流平剂加入粘结剂中，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成陶瓷浆料。

涂覆之前需对金属辊进行喷砂、酸洗、碱洗处理，将造孔模具套在金属辊上，金属辊采用不锈钢基体，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，造孔模具和金属辊之间留有的间隙的大小为1mm，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，烧结的温度为800℃，升温速率为10℃/min，烧结时间为3h，得到陶瓷涂层；

3)烧结完待自然冷却后采用激光雕刻机在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到仿毛孔压花辊。

实施例3

一种仿毛孔压花辊的生产方法，包括以下步骤：

1)造孔树脂浆料，由以下重量份的组分构成：

将分散剂、流平剂加入树脂中，搅拌均匀后加入造孔粒子，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成造孔树脂浆料。

先在模具内涂上脱模剂(南京邦浩，BH-Q304)，然后浇注造孔树脂浆料并固化，造孔树脂浆料的浇注厚度为5mm，得到造孔模具；

2)陶瓷浆料，由以下重量份的组分构成：

将陶瓷粉、助熔剂、流变剂、分散剂、流平剂加入粘结剂中，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成陶瓷浆料。

涂覆之前需对金属辊进行喷砂、酸洗、碱洗处理，将造孔模具套在金属辊上，金属辊采用不锈钢基体，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，造孔模具和金属辊之间留有的间隙的大小为3mm，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，烧结的温度为1100℃，升温速率为15℃/min，烧结时间为1h，得到陶瓷涂层；

3)烧结完待自然冷却后采用激光雕刻机在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到仿毛孔压花辊。

对比例1

压花辊的生产方法，包括以下步骤：

1)陶瓷浆料，由以下重量份的组分构成：

将陶瓷粉、助熔剂、流变剂、分散剂、流平剂加入粘结剂中，使用高速搅拌将其分散均匀，在分散好的浆料中加入消泡剂，继续搅拌均匀，制成陶瓷浆料。

涂覆之前需对金属辊进行喷砂、酸洗、碱洗处理，将模具套在金属辊上，金属辊采用不锈钢基体，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，造孔模具和金属辊之间留有的间隙的大小为2mm，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，烧结的温度为800℃，升温速率为20℃/min，烧结时间为1.5h，得到陶瓷涂层；

2)烧结完待自然冷却后采用激光雕刻机在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到压花辊。

将得到的仿毛孔压花辊进行表观形貌分析、硬度测试、抗震性能测试、腐蚀试验、耐磨损试验。

性能测试：

(1)表观形貌分析：检测方法为肉眼观察，检测内容为表面气孔大小及均匀度、针眼、缩孔、平整度、覆盖性。

(2)硬度测试：使用数字显微硬度计，每个试样测试5个点，取5个点的平均硬度值作为该涂层的硬度。数字显微硬度计的型号为HXS-1000A，试验载荷300g，时间为12s。

(3)抗震性能测试：抗震性能用来评定涂层在冷热交变状态下抗热应力剥离的而性能，用冷热循环系数来表征抗热性能的优劣。将涂覆陶瓷涂层的试样放入800℃的快速升温电阻炉中恒温10min，然后迅速取出淬入冷水中。待涂层试样冷却后将其取出，观察涂层表面是否出现裂纹或剥落。如此反复，直至涂层出现裂纹或剥落。分别记录试样的热震循环次数，用来表征涂层与不锈钢基体间的结合性能。

(4)腐蚀试验：对涂层进行耐酸、碱、盐腐蚀试验。分别配制质量分数为6％的硫酸溶液、质量分数为10％的氢氧化钠溶液和质量分数为10％的氯化钠溶液作为腐蚀试液。将用精密电子天平准确称量过的未涂膜及涂膜后的不锈钢片分别浸入装有三种试液的烧杯中，在50℃下保温不同时间(1d、2d、3d、4d、5d)。一定时间后将试样取出，用去离子水洗净后，观察其表面侵蚀情况。如表面完好，无腐蚀迹象，则将涂层试样重新放入试液中，继续观察。至表面出现腐蚀现象，试验终止，记录浸泡时间。

(5)耐磨损试验：用磨损率来表征涂层的耐磨损性能，磨损率＝ΔW/πRρtnF，式中ΔW为磨损量(g)；R为平均摩擦半径(m)；ρ为样品密度(g/cm³)；t为试验时间(min)；n为销子转速(r/min)；F为施加在试件上的载荷(N)。实验仪器为MMW-1球磨式磨损试验机，转速为300r/min，载荷为30N，试验时间30min，采用精度为10^-5g的电子天平称量磨损前后的质量损失。

测试结果如下：

形貌分析：实施例1，涂层致密、无裂纹、无脱落现象，气孔大小一致且均匀。实施例2和实施例3与实施例1基本一致。

硬度测试：实施例1，9.141Gpa(维氏)。实施例2，9.052Gpa(维氏)。实施例2，9.012Gpa(维氏)。

抗震性能测试：实施例1，热冲击85次，抗震性能良好。实施例2，热冲击82次，抗震性能良好。实施例3，热冲击81次，抗震性能良好。

腐蚀试验：实施例1，无腐蚀现象。实施例2和实施例3与实施例1基本一致。

耐磨损性能：实施例1，3.5×10^-7cm³/N·m，耐磨损性能良好。实施例2，3×10^-7cm³/N·m，耐磨损性能良好。实施例3，3×10^-7cm³/N·m，耐磨损性能良好。

对比例1的压花辊的硬度测试、抗震性能测试、腐蚀试验和耐磨损性能与实施例1基本一致。

应用例1

采用实施例1、2和3制备的仿毛孔压花辊制备5mm的PU(聚氨基甲酸酯)人造皮革(为仿毛孔的皮革)，将对比例1制备的压花辊5mm的PU(聚氨基甲酸酯)人造皮革((为普通的皮革))，PU人造皮革材料与实施例一致，采用H.C费多罗夫皮革透气性测定仪测定其透气性，实施例1为45mL/(cm²·h)，实施例2为40mL/(cm²·h)，实施例3为40mL/(cm²·h)，对比例1为20mL/(cm²·h)。可见，本发明仿毛孔压花辊制备的PU人造皮革比普通的PU人造皮革透气性要提高一倍以上。

Claims (6)

1.一种仿毛孔压花辊的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)先在模具内涂上脱模剂，然后浇注造孔树脂浆料并固化，得到造孔模具；

所述的造孔树脂浆料，由以下重量份的组分构成：

2)将造孔模具套在金属辊上，并且造孔模具和金属辊之间留有间隙，在该间隙中浇注陶瓷浆料并固化，之后将造孔模具剥离，再进行烧结，得到陶瓷涂层；

所述的陶瓷浆料，由以下重量份的组分构成：

3)烧结完冷却后在陶瓷涂层上雕刻花纹，得到仿毛孔压花辊。

2.根据权利要求1所述的仿毛孔压花辊的生产方法，其特征在于，步骤1)中，所述的造孔树脂浆料的浇注厚度为3-10mm。

3.根据权利要求1所述的仿毛孔压花辊的生产方法，其特征在于，步骤1)中，所述的造孔粒子为碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化硼、氧化镁、氧化锆中的一种或两种以上，粒径的直径为20μm-100μm。

4.根据权利要求1所述的仿毛孔压花辊的生产方法，其特征在于，步骤2)中，所述的造孔模具和金属辊之间留有的间隙的大小为30μm-3mm。

5.根据权利要求1所述的仿毛孔压花辊的生产方法，其特征在于，步骤2)中，所述的陶瓷粉为碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化硼、氧化镁、氧化锆中的一种或两种以上，粒径为50-300目。

6.根据权利要求1所述的仿毛孔压花辊的生产方法，其特征在于，步骤2)中，所述的烧结的温度为700-1200℃，升温速率为10-20℃/min，烧结时间为1-3h。