TW201707992A

TW201707992A - 紫外線數位印刷成型之人造皮革結構及其成型方法

Info

Publication number: TW201707992A
Application number: TW104127455A
Authority: TW
Inventors: 連綦樺
Original assignee: 連綦樺
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-03-01

Abstract

一種紫外線(UV)數位印刷成型之人造皮革結構及其成型方法，特別是一種以熱塑性聚氨酯(TPU)為主要材料之人造皮革結構及其成型方法。人造皮革結構包括一基底層以及一圖案層。人造皮革成型方法包括選擇並送入熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料；於電腦程式上設計皮革紋路構圖；根據該皮革紋路構圖，設定複數個印刷參數；進行紫外線噴塗製程；成型固化並打印出該皮革紋路圖；以及進行裁切製程，以製造本發明無溶劑製成之環保人造皮革結構成品。

Description

紫外線數位印刷成型之人造皮革結構及其成型方法

本發明係關於一種數位印刷(digital printing)成型之人造皮革結構及其成型方法；特別關於一種以熱塑性聚氨酯(thermalplastic poly-urethane,TPU)為主要材料，利用紫外線(ultraviolet,UV)數位印刷技術成型之人造皮革結構及其成型方法。

人造皮革，又稱合成皮或人造合成皮，傳統聚氨酯(poly-urethane,PU)人造皮革製程分為乾式及濕式兩種。其中，乾式製程又可分轉移法及塗佈法，而濕式製程則有含浸法及塗佈法。以乾式轉移法製程為例，PU人造皮革之製造係將PU樹脂溶於有機溶劑後塗佈於離形紙上，藉烘乾加熱使PU樹脂於離形紙上熟成固化形成表皮層，然後利用接著劑將基布與表皮層壓合接著後再經一道烘乾程序處理，烘乾後冷卻，剝除離形紙後即為PU人造皮革成品。一般而言，人造皮革產品會在熟成後，因美觀及顏色等需求，於人造皮革另進行印刷製程的加工及壓紋壓花等加工程序，這些程序會使用到大量有機溶劑以及離型紙等，也會使得加工流程冗長，耗時耗力，增加人力物力成本。

目前市場上引進新的PU人造皮革材料--熱塑性聚氨酯(TPU)，又可稱為熱塑性聚氨基甲酸酯，是由二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)或甲苯二異氰酸酯(TDI)等二異氰酸酯類分子和大分子多元醇，又稱擴鏈劑(chain extender)或鏈增長劑，共同反應聚合而成的高分子材料。眾所周知知，熱塑性聚氨酯(TPU)材料具有許多優點，例如高張力、高耐磨、高彈性、高延伸性、高抗撕裂強度、強韌、抗疲勞、耐老化、耐衝擊、耐曲折、耐化學性、耐低溫特性等諸多特性。此外，熱塑性聚氨酯(TPU)材料是一種成熟的環保材料，其不含可塑劑，也是一種高分子彈性體，彈性介於橡膠材料、塑膠材料之間，在現有橡、塑膠材質中，擁有最佳物性。

一般PU人造皮其基層是用濕式製程，是以二甲基甲醯胺(di-methyl formamide,DMF)為溶劑，經水浸漬溶去DMF而形成連續多孔層之透氣性合成皮基層，而得到一觸感性佳、富彈性、及豐富感的仿天然皮手感，但有機溶劑DMF在製程中揮發會造成空氣汙染且對人體造成傷害，主要為影響呼吸系統以及肝臟、腎臟的代謝功能，常見的症狀為咳嗽、頭痛、頭暈、噁心等。

熱塑性聚氨酯(TPU)材料廣泛地應用在很多行業，舉例而言，醫療衛生、電子儀器、消費性電子產品、鞋面及鞋底產業、汽車產業、工業及體育用途等方面。熱塑性聚氨酯(TPU)材料具有其他橡塑膠材質所無法比擬的卓越特性，例如強度高、韌性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候等特性，同時也具有高防水性、透濕性、防風、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外線、再生利用性好、以及能量釋放等許多優異的功能。

熱塑性聚氨酯(TPU)材料目前大量地應用於鞋材產業，特別是鞋面及鞋底產業，舉例而言，包括壘球鞋、棒球鞋、高爾夫球鞋、足球鞋等的鞋底、鞋面及鞋前掌、或是女士鞋後跟、滑雪靴以及安全靴等等，主要是因為其優良的彈性和耐磨性。以熱塑性聚氨酯(TPU)材料製作的鞋類產品，穿著舒適度方面，比起普通材料製作的鞋類產品，性能優越的多。因此，在高檔鞋類的製作上，尤其是運動鞋或休閒鞋等，採用熱塑性聚氨酯(TPU)材料者越來越多。

綜觀前所述，有鑑於此，本發明之發明人經多年苦心潛力研究、思索，設計了一種利用紫外線(ultraviolet,UV)數位印刷技術成型之人造皮革結構及其成型方法，其為完全無溶劑製程，透過UV噴印可直接完成顏色及立體感，直接噴印在熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料上，一次即可完成人造皮革製造。本發明特別針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施應用，提升熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料之成型品質。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的提出一種紫外線(UV)數位印刷技術成型之人造皮革結構及其成型方法，利用UV數位印刷技術成型之概念，藉由電腦軟體之構圖規劃，可在熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料上，進行紫外線(UV)數位印刷作業，將欲成型之若干立體的花樣及色彩等特殊圖案或是鞋面輪廓及補強區域等功能圖案，逐步印刷於熱塑性聚氨酯(TPU)等基底材料上，可以縮短成型時間，有效降低人工成本。

本發明提出一種紫外線(UV)數位印刷成型之人造皮革結構，包括一基底層；以及至少一圖案層，係藉由一數位印刷成型於該基底層上，並根據數位印刷成型資料來裁切以形成該圖案層之幾何外型。

較佳地，基底層之材質係包括聚氨酯(PU)發泡材料。

較佳地，基底層之材質係包括熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料。

較佳地，基底層之材質亦可包括橡膠材料。

較佳地，基底層之材質亦可包括布料。

較佳地，圖案層之材質可包括光敏樹酯(Photopolymer)。

本發明提出一種紫外線數位印刷成型之人造皮革成型方法，包括選擇並送入一熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料；於電腦程式上設計一皮革紋路構圖；根據該皮革紋路構圖，設定複數個印刷參數；進行一紫外線噴塗製程；成型固化並打印出該皮革紋路構圖；以及進行一裁切製程，裁切出一人造皮革結構成品。

較佳地，上述裁切製程可以是利用雷射切割方式。

10‧‧‧基底層

15‧‧‧貼合層

20‧‧‧圖案層

22‧‧‧鞋面構圖

25‧‧‧鞋面輪廓

26‧‧‧補強區域

第1圖係顯示本發明之人造皮革結構之其中一例之紋路圖。

第2圖係根據本發明之人造皮革結構之側面剖視圖。

第3圖係根據本發明之一紫外線數位印刷成型方法流程圖。

為利於了解本發明之技術特徵內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應以所附之圖式的比例與配置關係侷限住本發明實際實施上的權利範圍。相反地，本發明可以不同形式來實現，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹、全面且完整地傳達本發明的精神與範疇。

為了方便理解，底下舉出一實施例來說明本發明應用於製造人造皮鞋面的情形，然而可以了解到，本發明並不限於此，事實上本發明可應用於所有人造皮產品，例如家飾布、皮件、沙發、衣物等各式人造皮產品。請參閱第1圖，第1圖即顯示本發明之人造皮革結構之其中一例之紋路圖。

根據本發明，提出一種利用紫外線(UV)數位印刷成型之概念，藉由鞋面或鞋底之構圖規劃，可在熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料上，進行紫外線(UV)數位印刷作業，將欲成型之若干立體的花樣及色彩等特殊圖案，印製於熱塑性聚氨酯(TPU)等基底材料上。

數位印刷，廣義的定義，是將數位電子檔(electronic file)或是數位資料直接送入印刷列印設備，並使用點(dot)來複製檔案內容於被印物體上的科技，而這檔案的內容可以是文字、影像與圖形等。就狹義定義來說，數位印刷是一種從創造到輸出，藉由電腦且全程使用數位化格式的一種印刷複製過程，數位印刷機直接將檔案內容的資訊轉印在被印物體上，而沒有使用傳統平印機的滾筒來轉印。

數位印刷的優點為：由電腦連線一貫作業，不僅節省人、物力及製作費用、支援各種作業平台、藉由網路連結的方式，可即時地輸出高品質的印刷品、不挑剔印刷材質(各種紙張、包裝材料、PVC材料等)，滿足各行業之被印件需求、滿足即時交件的時效要求(Just-In-Time Printing)、以及滿足客戶各種的客製化、個人化之印刷需求(On-Demand Printing)等。

隨著數位印刷技術的突破，例如紫外線(UV)數位印刷的引進，使得印刷品的製作流程也產生了重大的技術革新，突破了許多傳統數位印刷無法達到的瓶頸問題，像是被印材質的種類增加了、以及被印材質高度較不受限制等問題。本發明即是利用此紫外線(UV)數位印刷技術，應用於熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料上，以擴展鞋面及鞋底產業之實施應用，滿足客戶各種的客製化、個人化之印刷需求。

本發明的技術將使鞋子的鞋面圖樣更加多樣化及兼顧美觀性，且因本發明的操作方便性，可隨時於鞋面設計上彰顯其商標等特徵，或依據客製化需求而隨時在鞋面上裝飾若干立體的花樣及色彩等客製化圖案，甚至更方便於鞋頭部及後踵部增加補強片設計以增加鞋子強度。

請參閱第2圖，第2圖係根據本發明之人造皮革結構之側面剖視圖。由圖中可知悉，本發明之人造皮革結構(例如鞋面結構)，其材質為熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料，係採用紫外線(UV)數位印刷成型技術所製成，鞋面結構包括基底層10以及圖案層20。底層10可依據不同的需求，選擇其他適當的材料搭配熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料一起，舉例說明：當要求包覆性時可選用具有彈性纖維織的彈性布料；當選擇透氣為主要需求時則可選擇透氣網布布料；若是有多重需求(例如：內裏布要求舒適性而外層則要求抗磨強度)時，則可選擇疊層布料以滿足內外層不同需求。實施上，基底層10主要為熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料，亦可包含其他紡織布料、皮革材料、疊層布料或複合布料等。

當基底層10材料選擇完成後，則於電腦程式上設計鞋面構圖22，並控制複數個噴嘴，根據鞋面構圖22，利用紫外線噴塗製程，於基底層10表面的貼合面15上，成型固化圖案層20。紫外線噴塗製程採用「光敏樹脂」(Photopolymer)為噴塗材料，它是由聚合物單體與預聚體組成，一般為液態，加有光引發劑(光敏劑)，經過一定波長的UV光(例如，250-300nM波長)照射後，引起聚合反應，完成固化，得到圖案層20。

其中，圖案層20可包括鞋面輪廓25以及複數個補強區域26，鞋面輪廓25係可依據使用者的腳型大小進行調整，補強區域26係為了增強功能性需求。另外，鞋面構圖22更可包含能突顯客製化差異的裝飾圖形，例如運動鞋、涼鞋、以及休閒鞋上之鞋面圖樣，或是使用者自行設計出的各種意象圖騰、幾何構圖、產品標誌或其組合等，均在本發明所揭露的範圍內。

最後可將已列印成型的基底層10進行裁切作業，利用鞋型切模或雷射切割等方式，沿著鞋面輪廓25裁切成鞋面結構，並可將鞋面結構摺疊縫合成一立體鞋面，以利於與鞋底結構連接組裝成完整之鞋子。

本發明基底層10採用熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料的原因在於其質量輕、手感Q軟、舒適又耐用，但基底層10並不限於此，也可採用橡膠或布料等其他材質。此外，本發明的補強區域26可包含鞋頭補強區域、鞋身補強區域、鞋眼補強區域或其組合，而本發明的鞋面輪廓25可包含鞋舌輪廓等。

請參照第3圖，係根據本發明之一紫外線數位印刷成型方法流程圖。首先，步驟S1：選擇並送入熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料，接著，步驟S2：於電腦程式上設計鞋面構圖，以及，步驟S3：根據鞋面構圖，設定印刷參數，然後，步驟S4：進行紫外線噴塗製程，然後，步驟S5：成型固化並打印出鞋面構圖，最後，步驟S6：進行裁切作業，利用鞋型切模或雷射切割等方式，裁切出鞋面結構成品。

本發明所揭露的利用紫外線(UV)數位印刷技術成型之熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料，係可縮短習知鞋面製程所需之時間，並可滿足少量多樣的客製化需求，以滿足現代的多變設計潮流。

更進一步，本發明還具有如下優點：根據本發明之熱塑性聚氨酯結構所成形之人造合成皮製程，可取代並解決傳統人造合成皮需要溶劑、加工流程冗長的問題。此外，本發明之立體噴印可取代傳統使用離型紙或用壓紋的方式來產生紋路，應用非常的廣泛。

以上所述之實施例僅為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此技藝者能夠了解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內，且以所附加的申請專利範圍所定義的為準。

10‧‧‧基底層

15‧‧‧貼合層

20‧‧‧圖案層

25‧‧‧鞋面輪廓

26‧‧‧補強區域

Claims

一種紫外線數位印刷成型之人造皮革結構，包括：一基底層；以及至少一圖案層，係藉由一數位印刷成型於該基底層上，並根據數位印刷成型資料來裁切以形成該圖案層之幾何外型。
根據申請專利範圍第1項之紫外線數位印刷成型之人造皮革結構，其中該基底層之材質係包括聚氨酯(PU)發泡材料。
根據申請專利範圍第2項之紫外線數位印刷成型之人造皮革結構，其中該基底層之材質係包括熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料。
根據申請專利範圍第1項之紫外線數位印刷成型之人造皮革結構，其中該基底層之材質係包括橡膠材料。
根據申請專利範圍第1項之紫外線數位印刷成型之人造皮革結構，其中該基底層之材質係包括布料。
根據申請專利範圍第1項之紫外線數位印刷成型之人造皮革結構，其中該圖案層之材質係包括光敏樹酯(Photopolymer)。
一種紫外線數位印刷成型之人造皮革成型方法，包括：選擇並送入一熱塑性聚氨酯(TPU)發泡材料；於電腦程式上設計一皮革紋路構圖；根據該皮革紋路構圖，設定複數個印刷參數；進行一紫外線噴塗製程；成型固化並打印出該皮革紋路構圖；以及進行一裁切製程，裁切出一人造皮革結構成品。