CN113913754A - 一种直接在皮革上真空镀铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直接在皮革上真空镀铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对皮革基材层(1)进行一次定量磨，形成皮革面层(2、2’)；步骤2、预涂；采用封面漆对所述皮革面层(2、2’)进行喷涂，经UV光固化形成预涂层(3、3')；步骤3、对所述预涂层(3、3')进行二次定量磨，形成精磨层(4、4')；步骤4、底涂；采用底漆对所述磨层(4、4')进行喷涂，经UV光固化形成底涂层(5、5')；步骤5、真空镀铝；采用真空镀膜设备，将铝丝加热气化蒸发、迁移，使得铝分子均匀沉积在所述底涂层(5、5')上，形成镀铝层(6、6')；步骤6、着色造面；采用面漆对所述镀铝层(6、6')进行喷涂，经UV光固化形成面涂层(7、7')；步骤7、成品验收包装。本发明制得的镀铝皮革，色彩绚丽并有优异的烤漆效果及独特的水透感，并能长期保持，耐用性强；具有较佳的耐老化性能、优秀的抗紫外线性能、较佳的耐盐雾性能、优秀的耐曲折性能、拉伸性能以及优异的耐磨耐刮性能。

Description

一种直接在皮革上真空镀铝的方法
技术领域
本发明涉及皮革面料领域、涂装领域、光固化领域、真空镀膜领域、以及真空冷冻干燥 领域等多领域的跨界，具体涉及一种直接在皮革上真空镀铝的方法。
背景技术
镜面金属皮革由于其广泛的市场需求，受到皮革业界的广泛关注。现有的镜面效果金属 皮革，一般有以下几类制作工艺：
(1)涂布工艺，利用镜面离型纸，将珠色色粉(浆)及树脂粘合剂涂布到基布或带有基 布的基材上。近几年又有高固树脂、无溶剂树脂及工艺的普及，在环保及无折痕性能上有长 足发展。缺点是金属效果不强，镜面效果不好，容易变雾。
(2)热转移工艺。目前金属皮革以利用转移膜热压复合在皮革基材作为主要加工工艺， 必要时表面再复合TPU、PVC、PET等薄膜作为保护膜的方式。例如，中国专利申请号：200620017274.2公开一种具有金属光泽表面的弹性柔软合成皮，其表面未作任何保护膜，表 面容易出现龟裂老化，耐用性不强。中国专利申请号：201310328392.X公开了一种超镜面抗 刮转移膜及其制备方法，特点是离型层采用水性聚氨酯提高光泽，耐磨耐刮，缺点是热合到 皮革基材上剥离强度不高，耐用性差。中国专利申请号：201320462266.9公开一种高弹性皮 革转移膜，该专利文献强调其离型层采用水性聚氨酯，背胶层采用高弹胶赋予柔韧性好、拉 伸强度高，缺点是复合到皮革基材上弹力不匹配剥离强度差，很容易分层，耐用性差。中国 专利申请号：201510470748.2公开一种高光金属颗粒烫金膜及其制作工艺，该专利采用多种 树脂增加功能层，缺点是纤维素树脂存在一定雾度，镜面效果不佳，又油性聚氨酯脆性拉伸 不好、热压复合到皮革上耐用性差。中国专利申请号201610156273.4公开一种用于皮革的热 转移及其制备方法，缺点在于离型层采用有机硅树脂，离型性导致转移膜与保护层PET、TPU、 PVC很容易分层，难以满足鞋材应用要求。中国专利申请号201420199046.6公开一种可复合 TPU或PVC表面保护层的反贴金属镜面转移膜，这种反贴金属层在某种程度上解决了表面保 护层附着问题，但由于离型层采用含硅纤维素树脂经过热合工艺仍然存在剥离问题。
(3)TPU直接镀铝涂料工艺。中国专利申请号201310207557.8公开一种TPU直接镀铝 涂料的制作方法，先在TPU薄膜上涂布形成涂层固化，然后直接镀铝。该专利文件中羟基丙 烯酸树脂涂布工艺属于传统的热塑复合材料，很容易引起漆膜凹点结晶等表观弊端，该制作 方法未对后续镀铝漆膜包括保护层以及复合工艺作进一步说明。中国专利申请号93111470.5 公开一种光学金属革，该专利文献中提及异氰酸蓖麻油预聚物为主要成份的底涂层，甲基丙 烯酸酯、醇类为主要成份的外涂层；这份早期文件忽视了真空镀铝需要一定条件，例如作为 软质皮革所需要的上镀性、柔韧性、流平性、润湿性，基本不具备制作条件。
综上所述，作为金属皮革主要生产工艺的转移膜复合工艺虽然经过诸多改进，但由于必 须复合才能与皮革基材粘合在一起，必然存在着剥离强度不够、难以满足鞋材应用要求；表 面TPU、PVC、PET保护层容易变雾、老化析出，转移膜本身掉膜、龟裂等现象，表观及物 性持久性不强，尤其在鞋材上应用存在诸多风险。
在皮革上直接镀铝的工艺可以在一定程度上解决上述问题，但是，由于皮革自身的材质 特性，现有技术直接应用到皮革上存在很大难度。皮革属于柔性基材，具有很强的吸湿性， 在镀铝过程中因真空环境及受热放气量很大；皮革熔点低，受辐射热极易收缩起皱变形；皮 革属于微孔结构，吸附性强，本身会有一定的水分及挥发性成分，在真空下会因为失去水分 而发生表面起皱、变板变脆现象，丧失皮质感；皮革本身的耐热性能差，基材无法耐受蒸发 源的辐射热及蒸发物的冷凝热，易发生收缩、起皱、变形甚至熔化；皮革表面存在大量氧化 物、溶剂、助剂残留，跟喷涂化料很容易产生严重的溶胀现象。上述种种不利因素，直接制 约皮革不能进行真空镀铝，必须对皮革进行预处理、并改进已有真空镀铝的工艺才能制备。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种直接在皮革上真空镀铝的工艺，通过对皮革 的表面预处理，并对真空镀铝的具体装置、工艺进行改进，实现在皮革上直接真空镀铝。
本发明提出一种直接在皮革上真空镀铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对皮革基材层1进行一次定量磨，形成皮革面层2、2’；
其中，定量磨具体步骤如下：
步骤1-1：皮革基材放卷；
步骤1-2：定量磨；
步骤1-3：静电除尘；可采用本领域通用的静电除尘装置，以有效去除粉尘消除静电，避 免漆膜表面瑕疵。
步骤1-4：收卷。
步骤2、预涂；采用封面漆对所述皮革面层2、2’进行喷涂，经UV光固化形成预涂层(3、3')；
其中，喷涂及光固化具体步骤如下：
步骤2-1：基材送卷；
步骤2-2：静电除尘；
步骤2-3：往复喷涂；
步骤2-4：自然流平；
步骤2-5：红外流平；
步骤2-6：UV光固化烘干；
步骤2-7：冷却；
步骤2-8、收卷。
步骤3、对所述预涂层3、3'进行二次定量磨，形成精磨层4、4'；
其中，定量磨具体步骤如下：
步骤3-1：皮革基材放卷；
步骤3-2：定量磨；
步骤3-3：静电除尘；可采用本领域通用的静电除尘装置，以有效去除粉尘消除静电，避 免漆膜表面瑕疵。
步骤3-4：收卷。
步骤4、底涂；采用底漆对所述磨层4、4'进行喷涂，经UV光固化形成底涂层5、5'。
其中，喷涂及光固化具体步骤如下：
步骤4-1：基材送卷；
步骤4-2：静电除尘；
步骤4-3：往复喷涂；
步骤4-4：自然流平；
步骤4-5：红外流平；
步骤4-6：UV光固化烘干；
步骤4-7：冷却；
步骤4-8、收卷。
步骤5、真空镀铝；采用真空镀膜设备，将铝丝加热气化蒸发、迁移，使得铝分子均匀沉 积在所述底涂层5、5'上，形成镀铝层6、6'；
其中，真空镀铝的具体步骤如下：
步骤5-1、基材送卷；
步骤5-2、粗抽真空；
步骤5-3、抽高真空；
步骤5-4、加热蒸发源；
步骤5-5、送铝丝；
步骤5-6、真空镀铝；
步骤5-7、冷却；
步骤5-8、测厚；
步骤5-9、展平；
步骤5-10、收卷；
步骤5-11、取出。
步骤6、着色造面；采用面漆对所述镀铝层6、6'进行喷涂，经UV光固化形成面涂层(7、 7')；
其中，喷涂及光固化具体步骤如下：
步骤6-1：基材送卷；
步骤6-2：静电除尘；
步骤6-3：往复喷涂；
步骤6-4：自然流平；
步骤6-5：红外流平；
步骤6-6：UV光固化烘干；
步骤6-7：冷却；
步骤6-8、收卷。
步骤7、成品验收包装。
本发明提出一种采用上述方法制造的真空镀铝皮革，其特征在于，依次包括皮革基材层1、 皮革面层2、预涂层3、精磨层4、底涂层5、镀铝层6，以及面涂层7。
本发明提出一种采用上述方法制造的正反两面对称的真空镀铝皮革，其特征在于，其正 面由内至外依次包括皮革基材层1、皮革面层2、预涂层3、精磨层4、底涂层5、镀铝层6、 以及面涂层7；反面在所述皮革基材层1之外依次包括皮革面层2’、预涂层3’、精磨层4’、 底涂层5’、镀铝层6’、以及面涂层7’。
本发明提出一种真空镀铝设备，其特征在于，包括蒸镀装置100、连续卷绕装置200、水 汽捕集盘管及深冷捕集装置300、以及冷却/加热回温装置400；其中，所述蒸镀装置100包 括双室半连续卷绕真空室110、真空抽气系统120、以及送丝系统130；所述双室半连续卷绕 真空室110通过隔板分隔成蒸镀室111及卷绕室112两个区域；所述蒸镀室111及卷绕室112 配置独立的真空抽气系统120。
进一步地，所述送丝系统130设置多组送丝机构，每组送丝机构均由独立电机驱动，每 组送丝机构的送丝速度均可单独调节。
进一步地，所述连续卷绕装置200包括：放卷辊201、卷径跟踪辊202，206、张力辊203， 205、镀膜鼓204、收卷辊207、放卷辊电机208、镀膜鼓电机209、收卷辊电机210、放卷侧张力给定211、张力控制器212，216、镀膜鼓电机控制器213、收卷辊电机控制器214、速度 给定215、以及收卷侧张力给定217；其中，张力辊203，205可以对张力进行补偿；卷径跟 踪辊202，206用于调节放卷及收卷夹角，以及时排除膜层间空气；放卷侧张力给定211、张 力控制器212，216、镀膜鼓电机控制器213、收卷辊电机控制器214、速度给定215、以及收 卷侧张力给定217用于共同实现张力实时控制。
进一步地，所述连续卷绕装置200的张力控制由放卷辊201、收卷辊207、张力控制器212， 216、放卷辊电机208、收卷辊电机210、镀膜鼓电机209、张力传感器、减速器、放卷侧张 力给定211、速度给定215、收卷侧张力给定217共同工作；由张力传感器测得膜张力，经放 大器送入所述张力控制器212，216，在所述张力控制器中212，216与张力设定值进行比较， 再对比较差值通过所述放卷侧张力给定211、速度给定215、收卷侧张力给定217进行锥度控 制，输出控制信号，经由所述电机驱动作用到所述放卷辊201、收卷辊207以及镀膜鼓204， 形成张力闭环控制系统。
进一步地，所述水汽捕集盘管及深冷捕集装置300包括：连接到真空室的口径301、由阀 板304移动的圆柱底盘302、阀板和冷凝器之间通道303、阀板304、冷冻盘管凝结表面305、 载冷系统入口和出口306、连接到真空泵波纹管307、以及水蒸气凝结器融霜期间出水孔308。
进一步地，所述冷却/加热回温装置400由载冷循环系统410和制冷循环系统420组成； 所述载冷循环系统410与所述镀膜鼓204连接，其包括冷热交换机组、循环泵、膨胀筒、载 冷剂、温度测量仪、进出所述镀膜鼓204的密封旋转接头、金属波纹管；所述制冷循环系统 420包括压缩机冷却器、膨胀阀、干燥过滤器、制冷剂、高低温测量仪。
进一步地，在所述镀膜鼓204之前设置预冷辊241，所述镀膜鼓204之后设置续冷辊242； 所述载冷循环系统410中的冷热交换机组与所述预冷辊241、镀膜鼓204、续冷辊242串联， 实施预冷、冷却、续冷。
本发明经过大量实验，将皮革处理、UV光固化、真空镀铝等多种工艺、设备、材料加以 综合及改进，提出了直接在皮革上真空镀铝的方法，填补了领域空白，解决了转移膜复合工 艺因为剥离而导致的诸如分层、表面龟裂、掉膜、表面变雾、老化析出等长期技术难题，满 足鞋材应用需求。
本发明制得的镀铝皮革，色彩绚丽并有优异的烤漆效果及独特的水透感，并能长期保持， 耐用性强；具有较佳的耐老化性能、优秀的抗紫外线性能、较佳的耐盐雾性能、优秀的耐曲 折性能、拉伸性能以及优异的耐磨耐刮性能。
附图说明
为了更完整地理解本发明，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例2结构示意图；
图3为本发明双室半连续卷绕真空室示意图；
图4为本发明的连续卷绕装置示意图；
图5为本发明的水汽捕集盘管及深冷捕集装置示意图。
具体实施方式
为说明清楚本发明的目的、技术细节及有效应用，使之便于本领域普通技术人员理解与 实施，下面将结合本发明实施例及附图作进一步的详细阐述。显然，此处描述的实施示例仅 用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知 的常规方法制备的即可。本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯 或皮革制备领域使用的常规纯度。
本发明对所述皮革没有特别限制，以本领域技术人员熟知的皮革皮料的定义即可，本领 域技术人员可以根据实际生产情况、质量要求以及皮革情况进行选择和调整。本发明所述的 皮革包括但不限于干式涂布、湿式涂布、超细纤维、含有真皮纤维的再生革、循环皮等卷绕 基材。
参见说明书附图图1，本发明提供一种真空镀铝皮革，其包括皮革基材层1、皮革面层2、 预涂层3、精磨层4、底涂层5、镀铝层6，以及面涂层7。
参见图2，本发明还提供一种正反两面对称的真空镀铝皮革，其包括包括皮革基材层1、 皮革面层2、预涂层3、精磨层4、底涂层5、镀铝层6、面涂层7，以及皮革面层2’、预涂层3’、精磨层4’、底涂层5’、镀铝层6’、面涂层7’。
为制作上述真空镀铝皮革，本发明提供一种在皮革上真空镀铝的方法，具体包括以下步 骤：
步骤1、对皮革基材层1进行一次定量磨，形成皮革面层2、2’。
采用磨皮机对皮革基材层1进行定量打磨，去除皮革基材表面氧化物、气泡、溶剂、助 剂残留，形成皮革面层2、2’，以有效降低预涂所产生的溶胀现象。
本发明对所述磨皮机及定量磨厚度、定量磨的具体操作步骤没有特别限制，本领域技术 人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。本发明为更好的保证 和提升皮革产品的综合性能，所述定量磨优选为8-12丝定量磨。
定量磨的具体步骤优选采用：
步骤1-1、皮革基材放卷；
步骤1-2、定量磨；
步骤1-3、静电除尘；可采用本领域通用的静电除尘装置，以有效去除粉尘消除静电，避 免漆膜表面瑕疵。
步骤1-4、收卷。
步骤2、预涂。采用封面漆对所述皮革面层2、2’进行喷涂，经UV光固化形成预涂层3、 3'。
在所述皮革面层2、2’上喷涂封面漆后，封面漆部分渗透到皮革基层，并且，经UV光固 化形成预涂层3、3'，起到隔膜层的效果。一方面封闭基材，另一方面也起到将一定的水分及 挥发成分密封在皮革里面的作用。
本发明采用软质金属UV光固化涂料作为封面漆。真空镀铝UV光固化涂料是由塑料UV 光固化发展而来的一种新型的UV涂料。就镀铝基材而言，以塑料最为常见，其次是纸张；就卷绕基材而言，双向拉伸薄膜主要包括以下材料：BOPP、BOPA、BOPET等，以上基材具 有平整度好、黏结性好、疏水性强、熔点高、耐热性好等特点，所采用的都是硬质金属UV 光固化涂料。硬质金属UV光固化涂料由于自身柔韧性不足，伸长率与拉伸强度无法与皮革 相匹配，所制备出来的样品容易出现变白、变雾、起毛刺，甚至拉裂现象。对此，本发明提 供一种软质金属镀铝UV光固化涂料，以解决聚合过程中的溶胀问题及固化过程中的线性收 缩和体积收缩问题；软质金属镀铝UV光固化涂料也在很大程度上缓解光固化过程中所出现 的氧阻聚现象。
本发明的封面漆为一种聚酯丙烯酸酯混合物，按质量分数计，优选包括：低聚物61％～75％， 活性稀释剂11％～15％，光引发剂3％～5％，填料5％，流平剂1％；将以上成分按照有效成分： 溶剂质量比1：1溶于溶剂中。
其中，低聚物优选包括聚氨酯改性丙烯酸酯PUA、以及环氧丙烯酸酯EA；更优选地，包 括：聚氨酯改性丙烯酸酯PUA40％～45％、沙多玛CN966J75NS 15％～20％、以及沙多玛CN151NS 6％～10％。其中，沙多玛CN966J75NS属于脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，具有良好的柔韧性、低收缩率，有助于提高附着；沙多玛CN151NS属于环氧丙烯酸酯，具有良好的柔韧 性，对于皮革基材具有良好的附着、低收缩率。
活性稀释剂优选包括三官能团季戊四醇三丙烯酸酯PETA以及环三羟基甲基丙烷甲缩醛 丙烯酸酯单官能团CTFA；更优选地，包括沙多玛SR454NS 3％～5％，以及长兴CTFA8％～10％。
光引发剂优选包括酰基氧化膦光引发剂以及a-羟基酮衍生物类光引发剂；更优选单酰基 氧化膦巴斯夫TPO(2，4，6-三甲基苯甲酰基氧化膦)0.5％～1％，以及1-羟基环己基苯甲基 甲酮巴斯夫1842.5％～4％。
填料优选硬脂酸锌，其游离脂肪酸含量1％，锌含量10.8％，水分含量1％，粒径40μm； 具有较好的消泡、分散、打磨效果；硬脂酸锌不仅降低固化时的体积收缩率，而且有效降低 线性收缩所产生的层间应力。
溶剂优选乙酯及丁酯，按质量分数计，乙酯50％，丁酯50％。
更为优选地，封面漆的具体配方如下：
Figure BDA0003290703250000071
本发明对所述喷涂的方式及预涂层3、3'厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实 际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。本发明为更好的保证和提升皮革产品 的综合性能，所述预涂层3、3'厚度优选为15-25微米。
本发明对封面漆的固化成膜采用UV光固化的方式。UV光固化是用紫外光辐照而瞬间凝 固的技术，具有生产效率高、节能、污染小的特点。本发明喷涂及UV光固化的具体工艺优 选如下：
步骤2-1、基材送卷。基材送卷时，采用卷绕传动装置，有效保障皮革大卷径条件下卷绕 不跑偏不起褶。
步骤2-2、静电除尘。
步骤2-3、往复喷涂。采用本领域常用的喷涂设备对基材表面进行喷涂，也即在皮革面层 2、2’表面喷涂封面漆；喷涂设备优选日本岩田1.0mm自动喷枪，优选中国台湾4分隔膜泵， 优选日本安川伺服电机，优选日本三菱电控系统。
步骤2-4、自然流平。
步骤2-5、红外流平。红外流平优选在低温输送式隧道炉体内完成。
设置循环风装置，以有效解决喷涂漆在自然流平及红外流平阶段溶剂挥发残留；优选九 州离心低噪音风机。
步骤2-6、UV光固化烘干。采用UV光固化的方式对喷涂漆进行烘干，优选1.5m进口高 压汞灯。对于预涂层3、3'的烘干，UV辐照能量优选1200～1600mJ/cm2，更优选1500mJ/cm2。
步骤2-7、冷却。配置风冷水冷装置，一方面有效保障固化膜在辐照能量下优秀的表干及 实干性能，从而避免因假干而导致的诸如发黑、退镀、掉镀、表面氧化等表观弊端；另一方 面也有效地保障皮革本身的软硬度及皮质感。
步骤2-8、收卷。
步骤3、对所述预涂层3、3'进行二次定量磨，形成精磨层4、4'。
采用磨皮机对皮革基材进行定量打磨，去除所述预涂层3、3'表面挥发性小分子如残留单 体、添加剂、溶剂，有效增加层间致密度，增强密封效果；表面氧阻聚结构残留，使得表面 更加平整。
本发明对所述磨皮机及定量磨厚度、定量磨的具体操作步骤没有特别限制，本领域技术 人员可以根据实际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。本发明为更好的保证 和提升皮革产品的综合性能，所述定量磨优选为10-15丝定量磨。
定量磨的具体步骤优选采用：
步骤3-1、皮革基材放卷；
步骤3-2、定量磨；
步骤3-3、静电除尘；可采用本领域通用的静电除尘装置，以有效去除粉尘消除静电，避 免漆膜表面瑕疵。
步骤3-4、收卷。
步骤4、底涂。采用底漆对所述精磨层4、4'进行喷涂，经UV光固化形成底涂层5、5'。
通过喷涂及固化，进一步封闭皮革基材，密封效果的加强可以有效保障皮革内部具有一 定水分，起到一定的保湿作用，密封效果也为后续的真空镀铝过程中对皮革基材起到一定的 热缓冲作用。又由于底漆是在预涂层3、3'上进行再固化，两者形成互穿网络IPN结构，使得 层层之间黏结性更好，有效缓解聚合过程中线性收缩及体积收缩。底涂层5、5'可以填塞和封 闭精磨层4、4'上微孔，避免其吸收或放出气体、保障表面流平性及丰满度，具有良好的润湿 性。
本发明的底漆为一种聚酯丙烯酸酯混合物，按质量分数计，优选包括：低聚物66％～83％， 活性稀释剂16％～20％，光引发剂2.5％～4％，流平剂1％，叔胺5％；将以上成分按照有效成 分：溶剂质量比1：1溶于溶剂中。
其中，低聚物优选包括聚氨酯改性丙烯酸酯PUA、聚氨酯丙烯酸酯混合物、以及环氧丙 烯酸酯EA；更优选地，包括：聚氨酯改性丙烯酸酯PUA28％～32％、沙多玛CN966J75NS8％～12％、沙多玛CN981NS 17％～22％、以及沙多玛CN151NS 13％～17％。
活性稀释剂优选包括单官能团丙烯酸酯异冰片酯IBOA以及单官能团二甲基丙烯酸酯 DMAA；更优选地，包括长兴IBOA 8％～10％，以及日本兴人DMAA8％～10％。
光引发剂优选包括酰基氧化膦光引发剂以及a-羟基酮衍生物类光引发剂；更优选2，4， 6-三甲基苯甲酰基氧化膦巴斯夫TPO 1％～2％，以及1-羟基环己基苯甲基甲酮巴斯夫184 1.5％～2％。
溶剂优选乙酯及丁酯，按质量分数计算，乙酯50％，丁酯50％。
更为优选地，底漆的具体配方如下：
Figure BDA0003290703250000091
本发明对所述喷涂的方式及底涂层5、5'厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实 际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。本发明为更好的保证和提升皮革产品 的综合性能，所述底涂层5、5'厚度优选为10-15微米。
本发明对底漆的固化成膜采用UV光固化的方式。喷涂及UV光固化的具体工艺优选如下：
步骤4-1、基材送卷。基材送卷时，采用卷绕传动装置，有效保障皮革大卷径条件下卷绕 不跑偏不起褶。
步骤4-2、静电除尘。
步骤4-3、往复喷涂。采用本领域常用的喷涂设备对基材表面进行喷涂，也即在精磨层4、 4'表面喷涂底漆；喷涂设备优选日本岩田1.0mm自动喷枪，优选中国台湾4分隔膜泵，优选 日本安川伺服电机，优选日本三菱电控系统。
步骤4-4、自然流平。
步骤4-5、红外流平。红外流平优选在低温输送式隧道炉体内完成。
设置循环风装置，以有效解决喷涂漆在自然流平及红外流平阶段溶剂挥发残留；优选九 州离心低噪音风机。
步骤4-6、UV光固化烘干。采用UV光固化的方式对喷涂漆进行烘干，优选1.5m进口高 压汞灯。对于底涂层5、5'的烘干，UV辐照能量优选1600～2000mJ/cm2，更优选1800mJ/cm2。
步骤4-7、冷却。配置风冷水冷装置，一方面有效保障固化膜在辐照能量下优秀的表干及 实干性能，从而避免因假干而导致的诸如发黑、退镀、掉镀、表面氧化等表观弊端；另一方 面也有效地保障皮革本身的软硬度及皮质感。
步骤4-8、收卷。
通过上述制备工艺，可以有效保障部分活性自由基密封在皮革基材内部不能参加固化反 应，离开光源辐照后仍发生后聚合反应，从而在很大程度上缓解了因氧阻聚所带来的负面影 响。另外，UV光固化冷却工艺保障皮革表面不会受到辐射热量过高而出现变硬变板，保有 原来的表面张力及皮质感。
步骤5、真空镀铝。将铝丝加热气化蒸发、迁移，使得铝分子均匀沉积在底涂层5、5'上， 形成镀铝层6、6'。
本发明对皮革真空镀铝装置没有特别限制，可采用本领域常用的双室半连续卷绕镀膜设 备。但基于皮革真空镀铝涉及全新工艺，皮革极性大、放气及含水量大、厚度厚卷径大等特 点，仍然有必要结合说明书附图对本发明的真空镀铝设备进行针对性阐述。
本发明的真空镀铝设备主要包括蒸镀装置100、连续卷绕装置200、水汽捕集盘管及深冷 捕集装置300、以及冷却/加热回温装置400。
所述蒸镀装置100包括双室半连续卷绕真空室110、真空抽气系统120、送丝系统130等。
本发明采用的双室半连续卷绕真空室110示意图参见说明书附图图3，本发明通过隔板将 所述真空室110分隔成蒸镀室111及卷绕室112两个区域。由于皮革卷径大，厚度厚，数量 不多，应有针对性地增加卷绕室112体积；另外减少蒸镀室111的体积也有利于抽真空及维 持真空度，便于清理残留铝渣。
对于所述真空抽气系统120，由于真空镀铝过程中对蒸镀室111及卷绕室112的真空度要 求不同，因此，蒸镀室111及卷绕室112需配置独立的真空抽气系统，使得在镀膜过程中蒸 镀室111真空度为4×10-2～5×10-2Pa，卷绕室112真空度为1～2Pa。
皮革放气量大，抽真空过程一般分为三级，先是由机械泵进行粗抽，达到一定真空度后 罗茨泵工作，当真空度达到一定程度，扩散泵打开，并由扩散泵进一步提高并维持真空室内 真空度，另外会增设维持泵协同。因此，所述真空抽气系统120可根据真空度的需求，针对 蒸镀室111及卷绕室112配置相应的机械泵、罗茨泵、扩散泵或维持泵。优选地，本发明的 所述真空抽气系统120配置如下：卷绕室112的泵组配置：滑阀泵2H150两台+罗茨泵2000 一台+维持泵2H15一台；蒸镀室111的泵组配置：滑阀泵2H150一台+罗茨泵1200一台+扩 散泵1000一台+维持泵2H15一台。
所述送丝系统130设置多组送丝机构，每组送丝机构均由独立电机驱动，每组送丝机构 的送丝速度均可根据实际需要单独调节。优化送丝机构的排列位置可以有效保障镀铝区域的 交叉沉积及膜厚的均匀分布；例如，对皮革基材1400mm幅宽而言，优选13组送丝机构。
对于本发明采用的连续卷绕装置200，具体参见说明书附图图4。所述连续卷绕装置200 包括：放卷辊201、卷径跟踪辊202，206、张力辊203，205、镀膜鼓204、收卷辊207、放卷辊电机208、镀膜鼓电机209、收卷辊电机210、放卷侧张力给定211、张力控制器212， 216、镀膜鼓电机控制器213、收卷辊电机控制器214、速度给定215、以及收卷侧张力给定 217。
皮革极性大、张力值高，高速运行极容易出现跑偏，收卷过紧容易产生起皱，收卷过松， 层间空气过多容易产生横向错位，即喇叭口现象。因此需要以镀膜鼓204为核心，预先设定 系统，从而使得皮革卷材高速运行平稳，保障镀膜质量。优选三台卷绕电机，即放卷辊电机 208、收卷辊电机210、镀膜鼓电机209；其中，所述电机优选西门子贝德电机。
基材送卷及收卷时，张力控制由放卷辊201、收卷辊207、张力控制器212，216、放卷辊 电机208、收卷辊电机210、镀膜鼓电机209、张力传感器、减速器、放卷侧张力给定211、速度给定215、收卷侧张力给定217等组成；恒张力控制系统优选日本三菱或美国蒙特福进口系统。
张力控制系统工作时，由张力传感器测得膜张力，经放大器送入所述张力控制器212，216， 在张力控制器中212，216与张力设定值进行比较，再对比较差值通过所述放卷侧张力给定 211、速度给定215、收卷侧张力给定217进行锥度控制，输出控制信号，经由所述电机驱动 作用到所述放卷辊201、收卷辊207以及镀膜鼓204，形成张力闭环控制系统。
皮革镀膜过程中，由于结晶和冷却，尺寸发生变化产生应力，收卷辊张力从中心到外部 逐渐减小，对收卷辊张力进行调节时，其张力必须保持在皮革正割模量的0.5％或以下。
在放卷辊201、收卷辊207前设置张力辊203，205可以对张力进行补偿，从而实现软启 动软停止，有效保障收卷时不出现伸缩起皱。
皮革必须在真空状态下低速除气，为了充分去气，辊系设计上必须可逆可顺功能，需要 正反几遍进行。
皮革在高速收卷过程中，夹角间的空气很容易被带入膜层中间，使基材变松，因此在放 卷辊201后、收卷辊207前配置卷径跟踪辊202，206，自动调节收卷压力，及时排除膜层间 空气；所述卷径跟踪辊202，206优选地采用两端安装短芯轴，中间包胶辊，可以将母卷皮革 空气含量除至8.5％。
由于皮革微孔状结构在大气下很容易吸附水气，含水量大，因此，本发明利用真空冷冻 干燥原理，设置水汽捕集盘管及深冷捕集装置300，具体结构参见说明书附图图5。所述水汽 捕集盘管及深冷捕集装置300包括：连接到真空室的口径301、由阀板304移动的圆柱底盘 302、阀板和冷凝器之间通道303、阀板304、冷冻盘管凝结表面305、载冷系统入口和出口 306、连接到真空泵波纹管307、以及水蒸气凝结器融霜期间出水孔308等组成。
在蒸镀室111及卷绕室112分别配置较大的水汽捕集盘管及具有速冷速热功能的大功率深 冷捕集装置300，冷凝温度设定为-75℃～-180℃；优选地设定在-137℃～-154℃之间；通过预 冻结，将皮革基材中的自由水固化成冰晶，再通过抽真空使其冰晶直接升华成水蒸气逸出， 起到升华干燥的作用。
有资料显示在10-4Pa时真空室内参与吸附气体的组分，水蒸气约占90％以上，因此，需 要提高真空室温度，使得真空室内壁、内部夹具、皮革卷材等器件上吸附的水汽解吸出来， 由真空泵排出，达到解吸干燥的作用；另外将真空室提高至1.3×10-4Pa，使铝原子到达皮革表 面的速率高于残余气体分子的速率，也可以减少水蒸气造成的影响。
为了有效保障皮革不会因蒸发源对皮革表面产生的辐射热、以及蒸发物的冷凝热，而发 生收缩变形甚至熔化，本发明设置所述冷却/加热回温装置400，其由载冷循环系统410和制 冷循环系统420组成。其中，所述载冷循环系统410与所述镀膜鼓204连接，其由冷热交换 机组、循环泵、膨胀筒、载冷剂、温度测量仪、进出所述镀膜鼓204的密封旋转接头、金属 波纹管等组成；所述制冷循环系统420则由压缩机冷却器、膨胀阀、干燥过滤器、制冷剂、 高低温测量仪等组成。
镀膜鼓204中间的鼓面夹层通载冷剂，将镀膜鼓204表面冷却至-20℃～-35℃；镀膜鼓204 与皮革卷材之间要靠足够大的包角才能紧密接触进行热交换，带走漆膜的辐射热，以冷却被 镀的皮革基材，防止受热变形。
在所述镀膜鼓204之前设置预冷辊241，所述镀膜鼓204之后设置续冷辊242；也可以将 卷径跟踪辊202，206设置夹层实现预冷、续冷功能。所述载冷循环系统410中的冷热交换机 组与所述预冷辊241、镀膜鼓204、续冷辊242串联，实施预冷、冷却、续冷；所述预冷辊241、续冷辊242辊身表面温度为-15℃～-20℃，可以有效保障皮革卷材不会因为蒸发源对基 材表面产生的辐射热以及蒸发物的冷凝热而产生收缩变形甚至熔化。
以上为本发明对真空镀铝设备的改进。采用本领域常用的真空镀铝设备，或本发明上述 改进的真空镀铝设备，优选地，本发明对皮革表面直接真空镀铝的具体步骤如下：
步骤5-1、基材送卷：采用所述连续卷绕装置200对皮革进行送卷。
步骤5-2、粗抽真空；采用滑阀泵、罗茨泵对蒸镀室111及卷绕室112进行抽真空。
步骤5-3、抽高真空；采用罗茨泵、扩散泵、维持泵抽真空并维持真空状态。
步骤5-4、加热蒸发源。
一般蒸发舟温度控制在1250～1450℃之间，优选的设定在1280℃。就蒸发舟稳定性及使 用寿命而言，最佳蒸发速率为0.35g/cm2·min；蒸距一般设定在50cm以内；对皮革基材1400mm 幅宽而言，优选13组送丝机构，设定加热时间为720s，加热电压调至95％，在真空度≦4×10-2Pa 后加热，在720s后达到设定加热电压值后继续3min。注意真空度应≧4×10-2Pa才可加热蒸发 舟，否则蒸发舟表面会氧化脱皮。
步骤5-5、送铝丝。
铝丝纯度要求99.7％以上，要特别注意其含铁量，铁杂质会与蒸发舟发生反应，生成低熔 点残渣，增加腐蚀，影响液态铝铺展；电阻式蒸发源均配置独立送丝机构，每组均由独立电 机驱动，每组送丝速度均可根据实际需要单独调节；缓慢将加热电压调至85％左右，开始间 断送丝，使熔融的液态铝铺展在蒸发舟凹槽，形成最大熔池。
步骤5-6、真空镀铝。
在镀膜开始前，让皮革先自由蒸发一段时间再打开挡板蒸镀，通过加热减少室内活性气 体，提高膜层质量。
卷绕室112真空度优选≦1×10-2Pa，蒸镀室111真空度要求高，优选≧6.7×10- 2Pa。皮革卷 材速率优选设定在120m/min～150m/min之间；蒸镀室111由于真空梯度的原因受到卷绕室112 真空度的影响，较难维持在6.7×10-2Pa的水平，因此，卷绕室112与蒸镀室111之间的狭缝 越小越好。
步骤5-7、冷却。
皮革基材在镀铝过程中，会受到蒸发源辐射热及铝分子沉积在表面所产生的冷凝热双重 冲击而收缩变形，因此要通过预冷辊241、镀膜鼓204、续冷辊242靠低温冷却皮革表面。冷 水机冷却蒸发源的加热电极，冷水机的出水温度要低于15℃才能保证电极不至损坏。
步骤5-8、测厚。
本发明对所述镀铝层6、6'厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、 产品要求以及质量要求进行选择和调整。本发明为更好的保证和提升皮革产品的综合性能， 所述镀铝层6、6'厚度优选为500～1000A；
优选电阻法通过电阻测量辊测量电阻。一般真空镀铝表面电阻为1.0～2.5欧，详细参见国 家标准GB/T15717-1995《真空金属镀层厚度测量方法》，检测仪器一般用NAG型电阻测量 仪；一般镀膜刚收卷时，铝层表面氧化少，测量比较准确。
步骤5-9、展平。
优选弓形(香蕉形)展平辊，可有效解决皮革卷材跑偏起褶问题；弓形展平辊的弓形量 为0.5～20mm；皮革卷材在展平辊上的包角优选为30℃～60℃。
步骤5-10、收卷。
采用所述连续卷绕装置200进行收卷，其中，张力传感及控制装置能够有效保障恒张力 控制皮革卷绕不跑偏不起皱，避免收卷过紧过松等问题。
步骤5-11、取出。
一卷蒸镀完毕，应关闭送铝，大约30s后，所有残铝蒸发掉再关闭电源，这样便于清洁蒸 发舟表面；再等2min，待蒸发舟冷却再开真空阀门，这样可以防止漆膜表面氧化。镀膜结束， 制冷循环系统不工作，加热器开始工作，将载冷剂加热至室温，通过循环泵打入镀膜鼓204， 当镀膜鼓204加热至设定温度后才可以充气复水，使得卷材恢复原来的含水形态、原来的皮 质感。
步骤6、着色造面。采用面漆对所述镀铝层6、6'进行喷涂，经UV光固化形成面涂层7、 7'。
通过形成面涂层7、7'，赋予漆膜炫丽色彩，优异的烤漆效果及独特的水透感。
本发明的面漆为一种聚酯丙烯酸酯混合物，按质量分数计，优选包括：低聚物69％～75％， 活性稀释剂16.7％～20％，光引发剂3.3％～4％，流平剂1％；将以上成分按照有效成分：溶剂 质量比1：1溶于溶剂中。
其中，低聚物优选包括聚氨酯改性丙烯酸酯PUA、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯混合物以及环 氧丙烯酸酯EA；更优选地，包括：聚氨酯改性丙烯酸酯PUA43％～45％、沙多玛CN966H90NS 8％～10％、以及沙多玛CN151NS 18％～20％。
活性稀释剂优选包括双官能团1，6-一已二醇二丙烯酸酯HDDA、双官能团乙氧化三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯EO3TMPTA、以及三官能团丙烯酸酯单体；更优选地，包括长兴HDDA13％～15％、长兴EO3TMPTA 3％～4％、以及沙多玛SR9051NS 0.7％～1％。
光引发剂优选包括a-羟基酮衍生物2-羟基-1-苯基-1-丙酮类光引发剂以及酰基氧化膦光引 发剂剂；更优选巴斯夫光引发剂11730.8％～1％，以及2，4，6-三甲基苯甲酰基氧化膦光引发 剂巴斯夫8192.5％～3％。
溶剂优选乙酯及丁酯，按质量分数计算，乙酯50％，丁酯50％。
更为优选地，面漆的具体配方如下：
Figure BDA0003290703250000141
本发明对所述喷涂的方式及面涂层7、7'厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实 际应用情况、产品要求以及质量要求进行选择和调整。本发明为更好的保证和提升皮革产品 的综合性能，所述面涂层7、7'厚度优选为8-15微米。
本发明对面漆的固化成膜采用UV光固化的方式。喷涂及UV光固化的具体工艺优选如下：
步骤6-1、基材送卷。基材送卷时，采用卷绕传动装置，有效保障皮革大卷径条件下卷绕 不跑偏不起褶。
步骤6-2、静电除尘。
步骤6-3、往复喷涂。采用本领域常用的喷涂设备对基材表面进行喷涂，也即在镀铝层6、 6'表面喷涂封面漆；喷涂设备优选日本岩田1.0mm自动喷枪，优选中国台湾4分隔膜泵，优 选日本安川伺服电机，优选日本三菱电控系统。
步骤6-4、自然流平。
步骤6-5、红外流平。红外流平优选在低温输送式隧道炉体内完成。
设置循环风装置，以有效解决喷涂漆在自然流平及红外流平阶段溶剂挥发残留；优选九 州离心低噪音风机。
步骤6-6、UV光固化烘干。采用UV光固化的方式对喷涂漆进行烘干，优选1.5m进口高 压汞灯。对于面涂层7、7'的烘干，UV辐照能量优选800～1200mJ/cm2，更优选1000mJ/cm2。
步骤6-7、冷却。配置风冷水冷装置，一方面有效保障固化膜在辐照能量下优秀的表干及 实干性能，从而避免因假干而导致的诸如发黑、退镀、掉镀、表面氧化等表观弊端；另一方 面也有效地保障皮革本身的软硬度及皮质感。
步骤6-8、收卷。
步骤7、成品验收包装。
优选的，在皮革正反两面分别实施上述步骤1-7，从而使得皮革面料正反两面均具有良好 的金属效果。
综上所述，本发明所制备的皮革皮质感强，具有优秀的耐曲折、拉伸强度、剥离强度； 耐磨、耐刮，具有耀眼的金属光泽、绚丽的色彩并能保持长久的鲜艳度；抗紫外线、耐老化、 耐中等盐雾；耐用性强，特别是烤漆级的镜面效果及独特的水透感。

Claims (14)

1.一种直接在皮革上真空镀铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对皮革基材层(1)进行一次定量磨，形成皮革面层(2、2’)；
步骤2、预涂；采用封面漆对所述皮革面层(2、2’)进行喷涂，经UV光固化形成预涂层(3、3')；
步骤3、对所述预涂层(3、3')进行二次定量磨，形成精磨层(4、4')；
步骤4、底涂；采用底漆对所述磨层(4、4')进行喷涂，经UV光固化形成底涂层(5、5')；
步骤5、真空镀铝；采用真空镀膜设备，将铝丝加热气化蒸发、迁移，使得铝分子均匀沉积在所述底涂层(5、5')上，形成镀铝层(6、6')；
步骤6、着色造面；采用面漆对所述镀铝层(6、6')进行喷涂，经UV光固化形成面涂层(7、7')；
步骤7、成品验收包装。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1或步骤3中的所述定量磨具体步骤如下：
步骤1-1或步骤3-1：皮革基材放卷；
步骤1-2或步骤3-2：定量磨；
步骤1-3或步骤3-3：静电除尘；可采用本领域通用的静电除尘装置，以有效去除粉尘消除静电，避免漆膜表面瑕疵。
步骤1-4或步骤3-4：收卷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2、步骤4、或步骤6中的喷涂及光固化具体步骤如下：
步骤2-1或步骤4-1或步骤6-1：基材送卷；
步骤2-2或步骤4-2或步骤6-2：静电除尘；
步骤2-3或步骤4-3或步骤6-3：往复喷涂；
步骤2-4或步骤4-4或步骤6-4：自然流平；
步骤2-5或步骤4-5或步骤6-5：红外流平；
步骤2-6或步骤4-6或步骤6-6：UV光固化烘干；
步骤2-7或步骤4-7或步骤6-7：冷却；
步骤2-8或步骤4-8或步骤6-8、收卷。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：设置循环风装置，以有效解决喷涂漆在自然流平及红外流平阶段溶剂挥发残留问题。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5中真空镀铝的具体步骤如下：
步骤5-1、基材送卷；
步骤5-2、粗抽真空；
步骤5-3、抽高真空；
步骤5-4、加热蒸发源；
步骤5-5、送铝丝；
步骤5-6、真空镀铝；
步骤5-7、冷却；
步骤5-8、测厚；
步骤5-9、展平；
步骤5-10、收卷；
步骤5-11、取出。
6.一种采用权利要求1-5中任意一项所述的方法制造的真空镀铝皮革，其特征在于，依次包括皮革基材层(1)、皮革面层(2)、预涂层(3)、精磨层(4)、底涂层(5)、镀铝层(6)，以及面涂层(7)。
7.一种采用权利要求1-5中任意一项所述的方法制造的正反两面对称的真空镀铝皮革，其特征在于，其正面由内至外依次包括皮革基材层(1)、皮革面层(2)、预涂层(3)、精磨层(4)、底涂层(5)、镀铝层(6)、以及面涂层(7)；反面在所述皮革基材层(1)之外依次包括皮革面层(2’)、预涂层(3’)、精磨层(4’)、底涂层(5’)、镀铝层(6’)、以及面涂层(7’)。
8.一种用于权利要求1-5中任意一项所述方法的真空镀铝设备，其特征在于，包括蒸镀装置(100)、连续卷绕装置(200)、水汽捕集盘管及深冷捕集装置(300)、以及冷却/加热回温装置(400)；其中，所述蒸镀装置(100)包括双室半连续卷绕真空室(110)、真空抽气系统(120)、以及送丝系统(130)；所述双室半连续卷绕真空室(110)通过隔板分隔成蒸镀室(111)及卷绕室(112)两个区域；所述蒸镀室(111)及卷绕室(112)配置独立的真空抽气系统(120)。
9.根据权利要求8所述的真空镀铝设备，其特征在于，所述送丝系统(130)设置多组送丝机构，每组送丝机构均由独立电机驱动，每组送丝机构的送丝速度均可单独调节。
10.根据权利要求8所述的真空镀铝设备，其特征在于，所述连续卷绕装置(200)包括：放卷辊(201)、卷径跟踪辊(202，206)、张力辊(203，205)、镀膜鼓(204)、收卷辊(207)、放卷辊电机(208)、镀膜鼓电机(209)、收卷辊电机(210)、放卷侧张力给定(211)、张力控制器(212，216)、镀膜鼓电机控制器(213)、收卷辊电机控制器(214)、速度给定(215)、以及收卷侧张力给定(217)；其中，张力辊(203，205)可以对张力进行补偿；卷径跟踪辊(202，206)用于调节放卷及收卷夹角，以及时排除膜层间空气；放卷侧张力给定(211)、张力控制器(212，216)、镀膜鼓电机控制器(213)、收卷辊电机控制器(214)、速度给定(215)、以及收卷侧张力给定(217)用于共同实现张力实时控制。
11.根据权利要求10所述的真空镀铝设备，其特征在于，所述连续卷绕装置(200)的张力控制由放卷辊(201)、收卷辊(207)、张力控制器(212，216)、放卷辊电机(208)、收卷辊电机(210)、镀膜鼓电机(209)、张力传感器、减速器、放卷侧张力给定(211)、速度给定(215)、收卷侧张力给定(217)共同工作；由张力传感器测得膜张力，经放大器送入所述张力控制器(212，216)，在所述张力控制器中(212，216)与张力设定值进行比较，再对比较差值通过所述放卷侧张力给定(211)、速度给定(215)、收卷侧张力给定(217)进行锥度控制，输出控制信号，经由所述电机驱动作用到所述放卷辊(201)、收卷辊(207)以及镀膜鼓(204)，形成张力闭环控制系统。
12.根据权利要求8所述的真空镀铝设备，其特征在于，所述水汽捕集盘管及深冷捕集装置(300)包括：连接到真空室的口径(301)、由阀板(304)移动的圆柱底盘(302)、阀板和冷凝器之间通道(303)、阀板(304)、冷冻盘管凝结表面(305)、载冷系统入口和出口(306)、连接到真空泵波纹管(307)、以及水蒸气凝结器融霜期间出水孔(308)。
13.根据权利要求8所述的真空镀铝设备，其特征在于，所述冷却/加热回温装置(400)由载冷循环系统(410)和制冷循环系统(420)组成；所述载冷循环系统(410)与所述镀膜鼓(204)连接，其包括冷热交换机组、循环泵、膨胀筒、载冷剂、温度测量仪、进出所述镀膜鼓(204)的密封旋转接头、金属波纹管；所述制冷循环系统(420)包括压缩机冷却器、膨胀阀、干燥过滤器、制冷剂、高低温测量仪。
14.根据权利要求13所述的真空镀铝设备，在所述镀膜鼓(204)之前设置预冷辊(241)，所述镀膜鼓(204)之后设置续冷辊(242)；所述载冷循环系统(410)中的冷热交换机组与所述预冷辊(241)、镀膜鼓(204)、续冷辊(242)串联，实施预冷、冷却、续冷。
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