CN115155931A - 鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线与生产方法及其制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线与生产方法及其制品。所述自动生产线包括由前到后交替排列的多台涂胶机和多台3D打印机，以及位于最后一台3D打印机之后的皮革压纹机；从最前端的涂胶机到最末端的皮革压纹机，相邻的各装置之间通过传送带连接；还包括与各涂胶机、3D打印机以及皮革压纹机和传送带的控制部件通信连接的工控机。由于鳞片皮皱聚氨酯合成革的主体部分采用3D打印工艺，本发明大幅度提高了劳动生产率；由于涂胶的过程与3D打印过程交替进行，本发明提高了膜层之间的粘接力强度；通过在最后一台3D打印机的打印材料中添加PU水性光油处理剂，本发明使得皮革表面具有细腻的皮皱感和柔和的光泽。

Description

鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线与生产方法及其制品
技术领域
本发明属于聚氨酯合成革制造技术领域，具体涉及一种鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线与生产方法及其制品。
背景技术
目前，聚氨酯合成革（包括鳞片皮皱聚氨酯合成革）的工业化生产方法主要有干法和湿法两大类，这两类生产工艺各有其优缺点，怎样将湿法生产工艺和干法生产工艺的优点结合起来，一直是本领域技术人员努力的方向。值得注意的是，近年来，本领域部分技术人员另辟蹊径，将3D打印技术应用到了聚氨酯合成革制造技术领域。例如，《3D打印技术在聚氨酯合成革中的应用研究》（作者：卢磊，载《皮革科学与工程》，2021年第2期，第23-27页）一文对3D打印技术在聚氨酯合成革制造技术领域应用的关键技术问题及其发展趋势作了较为深入的研究。又如，北京化工大学研究生王军的硕士论文《热塑性聚氨酯弹性体3D打印研究》对3D打印技术在聚氨酯合成革制造技术领域的应用作了较为系统、全面的研究，并就相关的研发方向提出了建议。有关3D打印技术在聚氨酯合成革制造技术领域应用的技术文献（包括专利文献，例如CN 104177815 B号发明专利）还有不少，在此不一一列举。
总的说来，在聚氨酯合成革制造技术领域引入3D打印技术，具有良好的发展前景。然而，就目前已公开的技术方案看，3D打印技术在聚氨酯合成革制造技术领域的应用远未成熟。从本发明研发团队对相关技术文献所披露的聚氨酯合成革3D打印技术进行实验验证的情况看，特别是，从直接运用3D打印技术“打印”鳞片皮皱聚氨酯合成革的情况看，技术效果大多不理想，主要表现为以下三个方面：
第一，膜层之间的粘接力不够，特别是基布层的结构较差、
第二，打印过程中不时出现打印喷头的卡顿甚至卡死的现象，该问题虽然通常可通过扩大打印喷头出料孔予以解决，但是，扩大打印喷头出料孔也会导致打印精度的降低，甚至打印出来是次品。
第三，皮革表面皮皱感不自然，纹路层次感较弱，手感硬板，表面光度有的太哑，有的光度刺眼。
上述问题的存在，限制了3D打印技术这一先进的制造技术在聚氨酯合成革制造领域的工业化应用。这也是目前在聚氨酯合成革制造领域，传统的干法生产工艺和湿法生产工艺仍然占主导地位的主要原因。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术的缺陷，切实提高3D打印技术在聚氨酯合成革（特别是鳞片皮皱聚氨酯合成革）制造领域的中的工业化应用程度，该目的是通过下述技术方案实现的：
一种鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线，包括由前到后交替排列的多台涂胶机和多台3D打印机，以及位于最后一台3D打印机之后的皮革压纹机；从最前端的涂胶机到最末端的皮革压纹机，相邻的各装置（此处的装置是指涂胶机、3D打印机、皮革压纹机）之间通过传送带连接；还包括与各涂胶机、3D打印机以及皮革压纹机和传送带的控制部件通信连接的工控机。
在上述技术方案的基础上，本发明可采用下述技术手段，以便更好地解决本发明所要解决的技术问题：
所述多台涂胶机均为双辊式涂胶机。
进一步地，在所述每一台3D打印机的打印喷头旁边均安装有自动摄像仪、LED紫外线灯，自动摄像仪、LED紫外线灯的控制部件分别与所述工控机通信连接。
以上述鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线为基础，本发明进一步提供了一种鳞片皮皱聚氨酯合成革的生产方法，其包括下述步骤：
步骤一，送料涂胶；亦即将前一工序制作的基布层输送到最前端的涂胶机上，由最前端的涂胶机在基布层的表面涂胶；
步骤二，第一次打印；亦即由与最前端的涂胶机相邻的3D打印机将其料盒中存放的聚氨酯材料按设定的程序逐层打印在基布层上；
步骤三，由后续的彼此相邻的涂胶机和3D打印机重复上述涂胶与3D打印的过程，直至位于最后的一台3D打印机将聚氨酯材料按设定的程序逐层打印完成；
步骤四，由所述皮革压纹机（位于最后一台3D打印机之后），对打印完成的聚氨酯合成革进行压纹处理，使其表面形成鳞片皮皱。
进一步地，执行步骤二、步骤三时，开启LED紫外线灯对已打印的聚氨酯材料同步进行光固化处理。
进一步地，执行步骤二、步骤三时，开启自动摄像仪，获取3D打印图像，并将3D打印图像传送至工控机。
本发明还进一步提供了一种鳞片皮皱聚氨酯合成革，其采用上述生产方法打印完成，其基布层为以剑麻纤维捻成的线作经线，以竹纤维捻成的线作纬线的混纺织物。
进一步地，所述聚氨酯材料由下述重量份的原料组成：
聚氨酯50~60份，丙酮含20~25份，钛酸正丁脂10~15份，甲苯二异氰酸酯10~15份，二乙烯三胺10~15份，四乙基溴化铵3~5份。
进一步地，位于最后的3D打印机的料盒中所存放的聚氨酯材料还包括3~5份PU水性光油处理剂（换句话说，就是用于打印最上层的聚氨酯材料中还包括3~5份PU水性光油处理剂）。
进一步地，在每100克所述PU水性光油处理剂中，含有水性聚氨酯树脂光油25～30克，山苍子油3～5克，水性改性聚乙烯蜡乳液3～5克，水性氨基硅油3～5克，二氧化硅消光粉3～5克，有机硅消泡剂3～5克，有机硅流平剂3～5克，水性聚氨酯增稠剂1～2克，余量为水。
本发明的主要有益效果如下：
第一，本发明中的鳞片皮皱聚氨酯合成革的主体部分采用3D打印工艺，大幅度提高了劳动生产率。
第二，涂胶的过程与3D打印过程交替进行，提高了膜层之间的粘接力强度。
第三，通过多台3D打印机的配合，在同一生产流程中，大幅度降低了3D打印机的打印喷头被卡顿乃至卡死的几率。
第四，通过使用蓖麻油，提高了聚氨酯材料的流动性能，进一步降低了打印喷头被卡顿乃至卡死的几率。
第五，通过设置LED紫外线灯，并对所打印的聚氨酯材料同步进行光固化处理，本发明进一步提高了打印过程的效率。
第六，基布层选用剑麻纤维与竹纤维的混纺织物，不仅结构强度大，而且舒适感较好。
第七，通过在最后一台3D打印机的打印材料中添加PU水性光油处理剂，对皮革制品的上层及表面进行肤滑蜡感处理，使皮革表面具有细腻的皮皱感和柔和的光泽。
第八，就单个的装置而言，无论是涂胶机、3D打印机、皮革压纹机，还是其他装置，均可使用现有技术中已有的装置，因而便于推广实施。
附图说明
图1为本发明一个实施例的平面结构示意图；
图2为图1中的打印喷头及相关装置的局部放大图。
具体实施方式
为了更加充分地描述本发明的技术方案，以下首先结合附图介绍本发明中的一个有关生产线的实施例。
如图1所示，一种鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线，包括由前到后交替排列的第一涂胶机1、第一3D打印机2，第二涂胶机3、第二3D打印机4（亦即位于中间的3D打印机），第三涂胶机5、第三3D打印机6，以及位于第三3D打印机之后的皮革压纹机8；从最前端第一涂胶机1到最末端的皮革压纹机8，相邻的各装置（涂胶机、3D打印机、皮革压纹机）之间通过传送带7连接；还包括与各涂胶机、3D打印机以及皮革压纹机和传送带的控制部件通信连接的工控机（图中未示出，工控机可安装在生产线的一侧，也可安装在生产车间的控制中心）。另需说明的是，所谓第一、第二、第三，仅表明相关装置（涂胶机或打印机）在本发明鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线中的位置不同，除此以外，并无其他限定作用。另外，涂胶机和3D打印机各自的数量可根据实际需要调整，例如可以是四台、五台。
如图2所示，本实施例在每一台3D打印机的打印喷头9旁边均安装有摄像仪10和LED紫外线灯11。摄像仪10的作用是实时获取打印信息，并将打印信息传送至工控机，以便现场操作人员通过工控机的显示屏实时监测打印过程，LED紫外线灯11的作用是在打印的过程中，对所打印的聚氨酯材料同步进行光固化处理。
作为一种优选的实施方式，本实施例中的涂胶机均为双辊式涂胶机。
以上结合附图描述了本发明中的一个有关生产线的实施例的结构特征。以下，进一步介绍其工作方法，具体包括下述步骤：
步骤一，送料涂胶；亦即将基布层输送到最前端的第一涂胶机1上，由第一涂胶机1在基布层的表面涂胶；在本实施例中，基布层选用以剑麻纤维捻成的线作经线，以竹纤维捻成的线作纬线的混纺织物。
步骤二，第一次打印；亦即由第一3D打印机2将其料盒中存放的聚氨酯材料按设定的程序逐层打印在基布层上；同时开启LED紫外线灯11对已打印的聚氨酯材料同步进行光固化处理，开启自动摄像仪10获取3D打印图像，并将3D打印图像传送至工控机。另外，在本实施例例中，每台3D打印机的分层打印厚度为0.1mm～0.3 mm，至于由各分层叠加而成的膜层厚度，则可根据用户的需要设定。
步骤三，由后续的第二涂胶机3、第二3D打印机4、第三涂胶机5、第三打印机6重复上述涂胶与3D打印的过程，并由LED紫外线灯对已打印的聚氨酯材料同步进行光固化处理，由自动摄像仪获取并传送打印图像，直至位于最后的第三3D打印机6将聚氨酯材料按设定的程序逐层打印完成；
步骤四，由皮革压纹机8（位于第三3D打印机6之后），对打印完成的聚氨酯合成革进行压纹处理，使其表面形成鳞片皮皱（步骤四采用传统工艺，鳞片皮皱的具体形态可根据客户的需要确定）。另需说明的是，胶水的固化有一个过程，并非LED紫外线灯对已打印的聚氨酯材料同步进行了光固化处理，就实现了胶水的彻底固化，实际上仍有一部分胶水是没有完全固化的，因此，用皮革压纹机8对打印完成的聚氨酯合成革进行压纹处理，不仅能够在聚氨酯合成革的表面形成鳞片皮皱图案，而且能够进一步提高膜层之间的结构强度。
另需说明的是，本实施例工作时所选用的聚氨酯材料（储存在三台3D打印机的料盒中）由下述重量份的原料组成：
聚氨酯50~60份，丙酮20~25份，钛酸正丁脂10~15份，甲苯二异氰酸酯10~15份，二乙烯三胺10~15份，四乙基溴化铵3~5份。作为一种优选的实施方式，第三3D打印机6（如果3D打印机超过3台，则是位于最后的3D打印机）的料盒中所存放的聚氨酯材料还包括3~5份PU水性光油处理剂。换句话说，就是用于打印最上层的聚氨酯材料中还包括3~5份PU水性光油处理剂。本发明优选的PU水性光油处理剂的配方如下：
在每100克PU水性光油处理剂中，含有水性聚氨酯树脂光油25～30克，山苍子油3～5克，水性改性聚乙烯蜡乳液3～5克，水性氨基硅油3～5克，二氧化硅消光粉3～5克，有机硅消泡剂3～5克，有机硅流平剂3～5克，水性聚氨酯增稠剂1～2克，余量为水。
所述PU水性光油处理剂的制作方法如下：
将水性聚氨酯树脂光油、山苍子油、水性改性聚乙烯蜡乳液、水性氨基硅油、二氧化硅消光粉、有机硅消泡剂、有机硅流平剂和水按上述重量混合后，用湿式球磨机球磨30分钟以上后过滤，然后将水性聚氨酯增稠剂添加到过滤液中并充分混合均匀。
需要特别说明的是，山苍子油含有挥发性成分，挥发性成分挥发之后，会在产品的表层留下部分微小的空腔，从而使产品的表层更加柔和。但是，需要严格控制山苍子油的用量，过量的使用山苍子油，也会明显降低产品表层的结构强度。

Claims (10)

1.一种鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线，其特征在于：包括由前到后交替排列的多台涂胶机和多台3D打印机，以及位于最后一台3D打印机之后的皮革压纹机；从最前端的涂胶机到最末端的皮革压纹机，相邻的各装置之间通过传送带连接；还包括与各涂胶机、3D打印机以及皮革压纹机和传送带的控制部件通信连接的工控机。
2.如权利要求1所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线，其特征在于：所述多台涂胶机均为双辊式涂胶机。
3.如权利要求1所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线，其特征在于：在所述每一台3D打印机的打印喷头旁边均安装有自动摄像仪、LED紫外线灯，自动摄像仪、LED紫外线灯的控制部件分别与所述工控机通信连接。
4.一种鳞片皮皱聚氨酯合成革的生产方法，其特征在于：使用如权利要求1至3任一项所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革自动生产线进行生产，其包括下述步骤：
步骤一，送料涂胶；亦即将前一工序制作的基布层输送到最前端的涂胶机上，由最前端的涂胶机在基布层的表面涂胶；
步骤二，第一次打印；亦即由与最前端的涂胶机相邻的3D打印机将其料盒中存放的聚氨酯材料按设定的程序逐层打印在基布层上；
步骤三，由后续的彼此相邻的涂胶机和3D打印机重复上述涂胶与3D打印的过程，直至位于最后的一台3D打印机将聚氨酯材料按设定的程序逐层打印完成；
步骤四，由所述皮革压纹机对打印完成的聚氨酯合成革进行压纹处理，使其表面形成鳞片皮皱。
5.如权利要求4所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革的生产方法，其特征在于：执行步骤二、步骤三时，开启LED紫外线灯对已打印的聚氨酯材料同步进行光固化处理。
6.如权利要求4所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革的生产方法，其特征在于：执行步骤二、步骤三时，开启自动摄像仪获取3D打印图像，并将3D打印图像传送至工控机。
7.一种鳞片皮皱聚氨酯合成革，其特征在于：采用权利要求4至6任一项所述的生产方法打印完成，其基布层为以剑麻纤维捻成的线作经线，以竹纤维捻成的线作纬线的混纺织物。
8.如权利要求7所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革，其特征在于：所述聚氨酯材料由下述重量份的原料组成：
聚氨酯50~60份，丙酮含20~25份，钛酸正丁脂10~15份，甲苯二异氰酸酯10~15份，二乙烯三胺10~15份，四乙基溴化铵3~5份。
9.如权利要求8所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革，其特征在于：位于最后的3D打印机的料盒中所存放的聚氨酯材料还包括3~5份PU水性光油处理剂。
10.如权利要求9所述的鳞片皮皱聚氨酯合成革，其特征在于：在每100克所述PU水性光油处理剂中，含有水性聚氨酯树脂光油25～30克，山苍子油3～5克，水性改性聚乙烯蜡乳液3～5克，水性氨基硅油3～5克，二氧化硅消光粉3～5克，有机硅消泡剂3～5克，有机硅流平剂3～5克，水性聚氨酯增稠剂1～2克，余量为水。
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