WO2010022589A1 - 一种生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法及其自动化流水线 - Google Patents

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【技术领域】 本发明涉及一种生态型人工皮革或类似皮革物（如墙纸）的制造方法及 其自动化流水线，尤其涉及一种即反应的无溶剂型的多组分聚合物应用多组 分喷涂反应成型设备 ( RIM )和即混即喷即自洁的多组分自动化喷枪技术在 封闭式喷房内生产的， 具有表面涂饰面层、 聚合物发泡层、 基材一次成型的
【背景技术】 人工皮革或类似皮革物已经广泛地应用于服饰和皮鞋的制作。 目前人们 根据对人工皮革或类似皮革物的不同需求往往采用对多种生产工艺进行组 合的方式制造人工皮革或类似皮革物。 制造时， 通常用一种材料作为基材， 在该基材表面涂覆一层或多层包括各种添加剂的合成树脂，从而制成外观类 似于皮革的产品。 一般人工皮革或类似皮革片状物采用湿式凝固法 (Wet-coagulation)制造， 该方法主要包括如下步骤： 将有机溶剂型树脂合成 物涂于基材上； 在二曱基曱酰胺 （Dimethyl Formamide，简称 DMF ) 水溶液 的浸渍槽含浸； 然后在一水槽内使其表面胶化凝固； 再使用烘箱予以千燥形 成人工皮革基材；另外再制造一面皮，并利用结合剂使基材和面层相互贴合。 然而， 在这种人工皮革或类似皮革物的制造方法下， 基材、 面层或结合 剂都大量使用了曱苯、 二甲苯、 丙酮、 丁酮 （MEK ) 、 乙酸乙酯和 DMF等 有机溶剂， 聚氯乙烯等相关工艺还有增塑剂烟雾 （邻苯二曱酸二辛酯等） 、 氯乙烯、 氯化氢、 有机溶剂、 铅和剧毒的二噁英等， 这些有害物质对人体造 成的危害是多方面的。 其中， 曱苯等芳 烃溶剂对造血器官具有危害性， 在 高浓度环境下长期接触， 可能发生急性中毒而休克，慢性中毒将出现血小板 和白血球减少， 并出现相应的病症。 二甲苯具有高度可燃性和易爆性， 可轻
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确认本 易被热、 火花或火焰点燃， 极易产生火灾。 丁醇、 丁酮、 丙酮、 乙酸乙酯和 二曱基曱酰胺等溶剂都有相当大的毒副作用，其中乙酸乙酯对眼和粘膜有刺 激性， 并有麻醉性； 人造皮革生产中用量最大的 ' DMF, 对皮肤、 眼部粘膜 有强刺激性， 吸入高浓度蒸汽时， 会刺激咽部引起恶心， 经常接触， 经皮肤 侵入， 会导致肝功能障碍； 而且有机溶剂对女性孕育下一代将产生严重的负 面影响。 虽然现在的工厂都采用溶剂处理装置来对溶剂进行回收处理， 但是 在湿法生产线中仍有少量的溶剂，以及干法生产线中中的大量溶剂被人们直 接排放到周边的河流和天空中，势必会严重污染当地的环境，给人们的生产、 生活， 公众的生命健康构成重大威胁。 为了解决该技术问题，人们进一步开发出其他方法制造人工皮革或类似 皮革物， 例如用水性材料代替有机溶剂。 这种使用水性树脂制成的人工皮革 具有无毒环保性， 可以完全实现清洁生产和安全生产。 但是， 这种方法的推 广应用却存在很多困难， 例如， 一方面， 水性树脂本身存在表面张力大， 难 于铺展， 挥发速度慢， 不易干燥等问题； 一方面， 还来自于设备上的问题、 制革加工工艺上的问题、 水性助剂材料配套上的问题、 离型纸的可应用问题 等； 一方面， 成品手感差， 物性方面仍需改进的问题， 如水性树脂的耐磨、 耐刮、 耐热、 耐老化、 耐酸碱、 耐溶剂、 耐水解及机械物性等问题。 另一种 现有技术中的方法就是，通过分子设计的多组分料定量投放后经机器快速搅 拌， 在适当的温度下， 形成的发泡混合物以滚筒式或刀涂式涂抹在离型纸上 而制造出环保的、 高物性的人工皮革， 但这种制造方法存在熟化时间长、 设 备占地太长、 产量少、 产业化困难等问题。
【发明内容】 本发明的目的在于提供一种生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法 及其自动化流水线， 该制造方法在其生产过程中不需要使用有机溶剂， 因此 具有优良的环保性能；该制造方法能够实现人工皮革或类似皮革物制造的一 次成型， 从而提高了生产的效率； 该制造方法生产的产品的手感好， 并且产 品的透水气性、 耐持久性、 耐水解性、 机械强度和其他物性均比较优秀； 该 自动化流水线自动化程度高、 生产线短、 生产产品单位平均能耗低、 容易产 业化等优点。 本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：一种生态型人工皮革或 类似皮革物的制造方法， 包括如下步骤： 面层生成步骤： 通过输送装置将带有预定紋路的离型纸沿预定方向输 送， 通过喷涂设备将表面涂饰水性材料喷涂覆盖在离型纸上， 并在干燥装置 中进行干燥， 在离型纸上形成未完全固化的面层； 喷涂发泡步骤：在一封闭式喷房系统中将即反应的无溶剂型的多组分聚 合物通过多组分喷涂反应成型设备和喷枪喷涂在未完全固化的面层上，并在 面层上形成发泡层； 辊压贴合步骤： 将基材与发泡层、 面层在多组分聚合物起发和凝胶阶段 之间经辊压贴合装置予以辊压贴合一次成型； 熟成以及剥离步骤： 将贴合的基材、 发泡层和面层予以加温熟成， 再进 行降温， 并将离型纸剥离。
分聚合物的分料为聚氨酯体系， 所述分料中不包括有任何溶剂。
发泡步骤还进一步地包括： 将多组分聚合物中的常温呈固态或半固态的 A 组分料经预加热罐加热后，同其他组分聚合物由可调的变比例高精密泵和物 料输送系统进行计量、 控温、 加压和输送， 其中运行温度为 30-80°C。 发泡步骤还进一步地包括： 设于沉于地面的抽风机向下垂直均勾抽风， 使得 雾化后的多组分聚合物均勾地喷涂在面层上， 并形成发泡层。 成以及剥离步骤中， 采用电加热循环对流加热方式并在烘箱运行温度为
70 - 130 °C的条件下使得产品加快固化熟成。 上述本发明提出的人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其中， 所述喷枪 为即混即喷即自洁的多组分自动化喷枪。
发泡步骤中喷涂运行模式为双枪往复覆盖式。
式喷房系统内的温度、 湿度和气流恒定。 本发明还提出如下技术方案： 一种生态型人工皮革或类似皮革物的自动化流水线， 其包括有： 输送装置： 该输送装置始于离型纸放卷的储架和基材放卷的储架， 终于 离型纸收卷的储架和产品收卷的储架， 并且其上设有多个输送辊； 面层形成装置： 包括有将表面涂饰水性材料喷涂覆盖在离型纸上的喷涂 设备以及对其进行干燥的干燥装置； 封闭式喷房系统： 其内设有一个或者多个多组分喷涂反应成型设备和一 个或者多个喷枪， 用以将多组分聚合物喷涂在未完全固化的面层上， 并形成 发泡层；
辊压贴合装置： 其将基材同发泡层、 面层在多组分聚合物起发和凝胶阶 段之间予以辊压贴合一次成型； 热处理装置： 其包括有用以加热的烘箱和用以降温的冷风室。 上述本发明提出的自动化流水线， 其中， 所述封闭式喷房系统进一步地 包括一抽风机， 其设于沉于地面并且向下垂直均勾抽风， 使得雾化后的多组 分聚合物均勾地喷涂在面层上。 上述本发明提出的自动化流水线，其中，所述封闭式喷房系统内的温度、 湿度和气流恒定。 上述本发明提出的自动化流水线， 其中， 所述喷枪为即混即喷即自洁的 多组分自动化喷枪。 上述本发明提出的自动化流水线， 其中， 所述烘箱采用电加热循环对流 力口热方式。 本发明与现有技术相比， 不但可以实现生产过程中 VOC的零排放， 并 且不需要投资高价的废气、废水等环保处理装置和高能耗污染的锅炉， 不使 用含溶剂的易燃的结合剂， 可以完全实现清洁生产和安全生产， 而且克服了
100%固含量的聚合物材料在人工皮革或类似皮革物制造方面应用自动化喷 涂技术所需的设备和技术问题。由于本发明采用了封闭式的恒温恒湿下抽式 喷房系统， 使工作环境有稳定的温度、 湿度和气流， 保证了多组分聚合物混 合体发泡反应均勾， 从而能够生产出最优物性、 最稳质量的成品。 本发明首 次采用基材、发泡层和面层在同一生产线上制备并结合， 实现了人工皮革或 类似皮革物制造的一次成型工艺， 从而降低了厂房、 设备、 人力、 物力及其 他等生产成本。提高了人工皮革或类似皮革物制造的自动化程度， 能保证操 作准确率， 整线配合程度好， 生产效率高， 产业化容易。
【附图说明】 图 1是本发明的生态型人工皮革或类似皮革物的制造流程示意图； 图 2本发明沿着图 1的 A-A方向的剖视图； 图 3是发明沿着图 1的 B-B方向的剖视图； 图 4是发明沿着图 1的 C-C方向的剖视图； 图 5是发明沿着图 1的 D-D方向的剖视图。 【具体实施方式】 容易理解， 根据本发明的技术方案， 在不变更本发明的实质精神下， 本 领域的一般技术人员可以提出本发明的多个结构方式以及实现方式。 因此， 以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应 当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
请参考图 1到图 5， 本发明的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法 主要包括以下步骤：
第一阶段：首先将带有预定纹路并且纹路朝上的离型纸或类似物在其储 架 1上开卷， 并将开卷后的离型纸通过输送装置向前输送， 在本实施例是通 过图 1中的输送辊 2输送。 当离型纸被输送到喷涂设备 3下方时， 喷涂设备 3将表面涂饰水性树脂材料均勾地喷涂覆盖在离型纸的上方， 并立即将其输 送到干燥装置 4 中进行干燥处理， 形成未完全固化的面层-离型纸。 其中， 在本发明的一个优选实施例中， 干燥装置 4的的干燥温度为 70-13(TC。 图 2 为图 1中的 A-A方向的剖视图， 离型纸为 101， 面层为 102。 面层-离型纸被 干燥后经过输送辊 5继续被往前输送。
第二阶段：在一封闭式喷房系统 8中将即反应的无溶剂型的多组分聚合 物通过多组分喷涂反应成型设备 6 和即混即喷即自洁的多组分自动化喷枪 喷涂在未完全固化的面层上， 并马上反应发泡， 从而形成如图 3所示的发泡 层-面层-离型纸， 其中发泡层为 103。 其中，在本发明的一个优选实施例中， 即反应的无溶剂型的多组分聚合 物为喷涂工艺中常用包括不同比例的聚氨酯 (PU)体系材料，原材料中不添加 任何溶剂。 当然， 根据本发明的揭示内容， 多组分聚合物还可以为其它的能 够快速反应的聚合物。 多组分聚合物的分料在多组分喷涂反应成型设备 6 中按照设定的配比在一定压力下在喷枪混合室内产生高速碰撞均勾混合，并 通过自动化喷枪喷射到未完全固化的面层上， 从而发泡形成发泡层。 其中多 组分喷涂反应成型设备 6 和即混即喷即自洁的多组分自动化喷枪已经广泛 地应用于汽车领域， 这里不再赘述其具体结构以及原理。 在该步骤中， 首先， 多组分聚合物中的常温呈固态或半固态的 A组分 料经预加热罐加热后， 由自动补料泵输送到相应的 "A" 料桶内， 并且在一 定的压缩空气压力下，同其他组分聚合物一起由可调的变比例高精密泵和可 保温及均勾输送的物料输送系统进行计量、 控温、 加压和输送。 运行温度一 般在 30-80°C之间。 其中， 这里 A组分优选为多元醇组合料。 然后， 当物料 被输送到喷枪， 并在枪内的混合室撞击混合均勾， 同时喷枪实现即混即喷即 自洁的功能。其中图文操作集控中心 7为多组分喷涂反应成型设备 6和喷枪 的智能操作界面， 也是整个流水线的控制系统。 在本发明的一个实施例中， 该图文操作集控中心 7包括有 PLC控制系统、 人机界面以及相应的执行和 感测系统，用以提供整个流水线的自动控制工作，如输送装置的滚动和停止、 多组分喷涂反应成型设备的运行、 以及报警、 故障信息等其他各种功能。 本 领域的一般技术人员可根据实际生产对 PLC 系统编写各种程序来实现各种 功能， 这里不在进行赘述。 在本发明的另一优选实施例中， 多组分喷涂反应 注射成型 （RIM )设备 6为两组， 同时喷枪喷涂运行模式釆用双枪往复覆盖 式， 从而提高流水线直线运行速度以及生产的效率， 同时， 在其中一组多组 分喷涂反应成型设备出现故障时， 操作者通过调整喷涂行走速度， 就能在不 影响质量的情况下完成生产任务。 并且进一步地， 喷枪喷涂运行模式可以根 据实际情况采用单枪全面覆盖式、 多枪分列覆盖式、单枪往复覆盖式和双枪 往复覆盖式等。 封闭式喷房系统 8进一步地包括设于沉于地面的抽风机 9， 其通过顶层的过滤网均勾地向下垂直抽风，从而使混合聚合物均勾的喷涂在 面层， 而未落在面层上的聚合物通过气流被粘附在折流板上， 其他的则经过 折流板后在重力的作用下沉降到沉降箱， 并随气流被过滤棉吸附， 从而在保 证聚合物的雾化效果和均句反应的基础上， 使得物料损耗降到最低点。
第三阶段： 在一设定时间内， 将基材从储架 10开卷后沿着一设定方向 通过输送辊 11输送， 在聚合物起发和凝胶阶段的时间内， 与发泡层-表面涂 饰面层相接触并共同穿过辊压贴合装置 12予以辊压贴合， 使其均勾、 紧密 地贴合在发泡层上，从而一次成型形成如图 4所示的基材-发泡层 -面层 -离型 纸， 其中基材为 104。 其中， 基材可以为布料、 无纺布、 超细纤维或类似物 或其他基材， 在本发明的一个优选实施例中， 基材优选为超细纤维。
第四阶段：将上一阶段形成的基材 -发泡层-面层-离型纸继续上前输送进 入到烘箱 13 中， 采用循环对流加热的方式予以加温熟成， 并在冷风室 14 中用冷风吹拂降温，经输送棍 15在图 1所示的位置 16处与离型纸剥离并在 储架 17加以卷收， 从而得到图 5所示的人工皮革或类似皮革物成品， 同时， 剥离后的离型纸也收回在储架 19内。
其中， 在本发明的优选实施例中， 烘箱 13的加热温度为 70-130 °C。 烘 箱 13进一步地优选采用节能的电加热循环对流加热方式对产品进行加热， 其主要包括热风幕、 热风循环系统和过滤均压装置等， 烘箱 13的风幕吹出 高速气流形成一道屏墙，从而阻止烘箱 13内的热空气溢出和烘箱 13外的冷 空气进入。 加热烘干时， 循环机组同时通过顶部均压风道送热风， 热气流加 热产品后再通过风道回到热风循环机组中， 进行再加热， 通过温度传感器对 温度的感测实现加热器的自动启动和停止， 如此循环往复。 并且通过风口的 风量调节阀用于保证纵向气流的均匀性和温度的均匀性。
虽然上述实施例对本发明的技术方案做了详细的描述， 但不难理解， 上 述实施例仅应当视为本发明技术方案的具体举例说明，而不应当视为本发明 技术方案的全部或者视为对本发明技术方案的限制或者限定。本领域一般技 术人员基于本发明的技术方案，对上述实施例所作的显而易见的修改显然均 为本发明所包含。 例如， 在封闭式喷房系统中喷枪喷涂运行模式采用单枪往 复覆盖式或者其他模式； 基材-发泡层-面层-离型纸在烘箱 13中的加热温度 根据实际情况进一步进行设定或者更改； 并且， 基于本发明的描述， 人工皮 革或类似皮革物还可以是发泡层 -面层之间的一次成型而形成等。 ψ Μ ^ί 木«】 ,流水线 相比于现有技术， 具有如下的优点并可取得如下技术效果: 似反早物制适中的环保和安全问题，实 现了 VOC的零排放， 不使用含溶剂的易燃的结合剂， 不需要投资高价的废 气、废水等环保处理装置和高能耗污染的锅炉， 可以完全实现清洁生产和安 全生产， 符合绿色生产、 生态生产的要求； 克服了 100%固含量的聚合物材料在人工皮革或类似皮革物制造方面应 用自动化喷涂技术所需的设备、 技术和工艺问题； 采用了封闭式的恒温恒湿下抽式喷房系统， 使工作环境有稳定的温度、 湿度、 气流， 保证了多组分聚合物混合体发泡反应均匀， 从而能够生产出最 优物性、 最稳质量的成品； 采用了即反应型原料和节能型电加热循环对流加热烘箱，降低了人工皮 革或类似皮革物制造的单位平均能耗；
实现了人工皮革或类似皮革物制造的一次成型工艺， 本发明实现了基 材、 面层和发泡层在同一生产线上制备并结合， 从而降低了厂房、 设备、 人 力、 物力及其他等生产成本； 提高了人工皮革或类似皮革物制造的自动化程度， 能保证操作准确率， 整线配合程度好， 生产效率高， 产业化容易。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其特征在于， 该制 造方法包括如下步骤： 面层生成步骤： 通过输送装置将带有预定纹路的离型纸沿预定方向输 送， 通过喷涂设备将表面涂饰水性材料喷涂覆盖在离型纸上， 并在干燥装置 中进行干燥， 在离型纸上形成未完全固化的面层； 喷涂发泡步骤：在一封闭式喷房系统中将即反应的无溶剂型的多组分聚 合物通过多组分喷涂反应成型设备和喷枪喷涂在未完全固化的面层上，并在 面层上形成发泡层； 辊压贴合步骤： 将基材与发泡层、 面层在多组分聚合物起发和凝胶阶段 之间经辊压贴合装置予以辊压贴合一次成型； 熟成以及剥离步骤： 将贴合的基材、 发泡层和面层予以熟成， 并将离型 纸剥离。
2. 如权利要求 1所述的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其 特征在于， 所述多组分聚合物的分料为聚氨酯体系， 所述分料中不包括有任 何溶剂。
3. 如权利要求 1所述的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其 特征在于， 所述喷涂发泡步骤还进一步地包括： 将多组分聚合物中的常温呈 固态或半固态的 A组分料经预加热罐加热后， 同其他组分聚合物由可调的 变比例高精密泵和物料输送系统进行计量、 控温、 加压和输送， 其中运行温 度为 30-80°C。
4. 如权利要求 1所述的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其 特征在于， 所述喷枪为即混即喷即自洁的多组分自动化喷枪。
5. 根据权利要求 1所述的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其特征在于， 所述封闭式喷房系统内的温度、 湿度和气流恒定。
6. 根据权利要求 1所述的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其特征在于， 所述喷涂发泡步骤还进一步地包括： 设于沉于地面的抽风机向 下垂直均勾抽风， 使得雾化后的多组分聚合物均勾地喷涂在面层上， 并形成 发泡层。
7. 根据权利要求 1所述的生态型人工皮革或类似皮革物的制造方法， 其特征在于， 在所述熟成以及剥离步骤中， 采用电加热循环对流加热方式并 在烘箱运行温度为 70-130。C的条件下使得产品加快固化熟成。
8. —种生态型人工皮革或类似皮革物的自动化流水线， 其特征在于， 该自动化流水线包括有：
输送装置： 该输送装置始于离型纸放卷的储架和基材放卷的储架， 终于 离型纸收卷的储架和产品收卷的储架， 并且其上设有多个输送辊；
面层形成装置： 包括有将表面涂饰水性材料喷涂覆盖在离型纸上的喷涂 设备以及对其进行干燥的干燥装置； 封闭式喷房系统：其内设有一个或者多个多组分喷涂反应成型设备和一 个或者多个喷枪， 用以将多组分聚合物喷涂在未完全固化的面层上， 并形成 发泡层；
辊压贴合装置： 其将基材同发泡层、 面层在多组分聚合物起发和凝胶阶 段之间予以辊压贴合；
热处理装置： 其包括有用以加热的烘箱和用以降温的冷风室。
9. 如权利要求 8所述的生态型人工皮革或类似皮革物的自动化流水线， 其特征在于， 所述封闭式喷房系统进一步地包括一抽风机， 其设于沉于地面 并且向下垂直均匀抽风。
10. 如权利要求 9 所述的生态型人工皮革或类似皮革物的自动化流水 线， 其特征在于， 所述封闭式喷房系统内的温度、 湿度和气流恒定。
1 1. 如权利要求 8 所述的生态型人工皮革或类似皮革物的自动化流水 线， 其特征在于， 所述喷枪为即混即喷即自洁的多组分自动化喷枪。
12. 如权利要求 8 所述的生态型人工皮革或类似皮革物的自动化流水 线， 其特征在于， 所述烘箱采用电加热循环对流加热方式。
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