專利名稱：澆鑄紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有熱塑性聚合物涂層的那種澆鑄紙(casting paper)的生產(chǎn)。這種紙用在用于鞋、箱包、時(shí)裝附件和等的人造革的生產(chǎn)上。熱塑性聚合物是典型的擠出聚烯烴，如聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯共混物或聚(4-甲基-1-戊烯)。
用這種紙生產(chǎn)人造革通常包括將以聚氯乙烯(PVC)或聚氨酯為基礎(chǔ)的可固化增塑糊組合物施加到涂有聚合物的紙上，該紙已被預(yù)先提供了所需的象皮革一樣的表面涂飾層。然后將增塑糊組合物于燥并固化，之后從涂有聚合物的紙上剝掉固化的膜得到人造革。在剛剛描述的方法中，涂有聚合物的紙的表面涂飾劑就被“澆鑄”到人造革產(chǎn)品的表面，因此，這種涂有聚合物的紙被稱之為“澆鑄紙”或“薄膜澆鑄紙”。
由于經(jīng)濟(jì)的原因，澆鑄紙應(yīng)能重復(fù)再使用。這就要求聚合物涂層具有良好的溫度穩(wěn)定性和熱耐久性，因?yàn)樵诿恳还袒僮髦兴家┞队诟邷?在PVC人造革的情況中通常是210℃或更高)。
通過使用適當(dāng)?shù)臐茶T紙涂飾劑(finishes)，可以獲得許多種從平滑有光澤精制皮到粗糙生皮的不同的皮革效果。通過使用精確雕刻的壓花輥可以將涂飾劑傳遞到澆鑄紙的聚合物涂層上。塑性材料在壓區(qū)(nip)中變形承取一表面輪廓，這一輪廓復(fù)制了壓花輥上的輪廓，并模擬了天然皮革的輪廓。為了有利于這一變形，壓花輥被加熱到一足以使聚合物涂層軟化的溫度。
盡管按上述方法生產(chǎn)的澆鑄紙已廣泛地使用，但是對傳遞給最終人造革產(chǎn)品的表面涂飾劑的質(zhì)量是有限制的。其主要的限制是可獲得的壓花深度和雕刻的皮革設(shè)計(jì)圖案的細(xì)節(jié)的復(fù)制水平。
這些缺點(diǎn)可以通過使用利用電子束(EB)固化適當(dāng)?shù)膯误w所生產(chǎn)的聚合物涂層代替擠出的熱塑性涂層來克服。這種EB-可固化材料原來是液態(tài)的，當(dāng)它們與精確雕刻的模塑輥(moulding roll)接觸時(shí)被固化成固態(tài)。由于在初始液體狀態(tài)下，聚合物前體材料可以容易地流動(dòng)并完全進(jìn)入到所要復(fù)制的表面的“谷”中，所以其表面復(fù)制效果優(yōu)異。
盡管EB固化方法可以得到質(zhì)量非常高的的產(chǎn)品，但是，它具有這樣的缺點(diǎn)，即需要昂貴的原材料和用于固化操作的特殊設(shè)備。還有一缺點(diǎn)是與涂有聚烯烴的產(chǎn)品相比，EB固化的產(chǎn)品可以用于皮革澆鑄操作的較少。這是因?yàn)镋B-固化的涂層更脆，因此比聚烯烴涂層更容易破裂。
因此需要一種改進(jìn)的壓花的涂有聚烯烴的澆鑄紙，這種紙的表面涂飾質(zhì)量可以與用EB-固化的澆鑄紙產(chǎn)品獲得的表面涂飾質(zhì)量相比美，或與之接近，而沒有那些產(chǎn)品通常所具有的缺點(diǎn)。此外，還需要通過提高生產(chǎn)速度、減少停工時(shí)間等來降低壓花聚烯烴澆鑄紙的生產(chǎn)成本。本發(fā)明就是要滿足這種需要。
在壓花澆鑄紙的傳統(tǒng)生產(chǎn)中構(gòu)成上述問題的主要因素將在下面更詳細(xì)地討論。
在一種方法中，壓花是在帶有所要輸出的設(shè)計(jì)圖案的雕刻輥與承壓輥之間的壓區(qū)內(nèi)進(jìn)行的。承壓輥可以有一保護(hù)覆蓋層以避免損壞壓花輥的表面。該覆蓋層通常是棉花、棉花和羊毛的混合物或聚合物。盡管有一覆蓋層，承壓輥的表面相對硬一些，其結(jié)果是它不會(huì)完全依據(jù)壓花輥表面而變形，承壓輥的表面與壓花輥的表面形成了一壓區(qū)。這就限制了澆鑄紙的聚合物涂層與壓花輥的雕刻表面的緊密接觸的程度，也限制了傳遞到支撐紙上的壓花的深度(因?yàn)榧堈紳茶T紙總厚度的約80％，重要的是，即除聚合物涂層外，紙也被壓花)。這些因素一起導(dǎo)致了壓花輥表面的復(fù)制效果差，同時(shí)就可獲得的壓花深度和細(xì)節(jié)的再現(xiàn)性而言。
利用“齒輪傳動(dòng)的”壓花和承壓輥，即輥被同步驅(qū)動(dòng)，以使得當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓花輥周邊的任何具體部分總是與承壓輥周邊的同一部分接觸，這樣，可以減輕上述問題，但不能消除。在這種方法中，承壓輥上的覆蓋層通常是棉花，承壓輥表面的每一部分都變形，從而補(bǔ)償了壓花輥表面的相應(yīng)部分。通過將壓花輥的設(shè)計(jì)圖案“洗”入棉花承壓輥表面，即當(dāng)壓花和承壓輥以壓區(qū)壓力接觸方式旋轉(zhuǎn)時(shí)(它們之間沒有紙)，用水軟化承壓輥表面，則有利于本發(fā)明。軟化后的承壓輥能更容易地變形以與壓花輥表面相匹配。這樣可以在聚合物涂層和支撐紙上得到較大的壓花深度，但是仍然小于壓花輥表面的深度。此外，因?yàn)檐浕乃苄圆牧喜荒艹浞值嘏c壓花輥表面緊密接觸以精確地再現(xiàn)其所有特征，所以細(xì)微的表面細(xì)節(jié)的再現(xiàn)仍然未解決。
齒輪傳動(dòng)裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是降低了生產(chǎn)柔性。這是因?yàn)辇X輪傳動(dòng)的壓花輥必須與特定壓花機(jī)上的特定承壓輥一起運(yùn)行。這一限制不適用于與“flatbacked”傳動(dòng)裝置，即非齒輪傳動(dòng)裝置同樣的程度。再一缺點(diǎn)是洗滌方法太花費(fèi)時(shí)間，所以導(dǎo)致了嚴(yán)重的非生產(chǎn)性停工。
在又一方法中，用一對匹配的齒輪傳動(dòng)的精確雕刻的鋼輥來進(jìn)行壓花。這些輥相互之間的間隙是固定的，而且小于要壓花的涂有聚合物的薄片的厚度。涂有聚合物的紙的厚度大于輥間的間隙，這樣當(dāng)涂有聚合物的紙?jiān)谳侀g通過時(shí)，就有壓花作用。盡管這一系統(tǒng)得到良好的復(fù)制效果，但要投入高的資金成本，這是因?yàn)樾枰獌蓚€(gè)昂貴的精確設(shè)計(jì)并精確安裝的輥。
細(xì)微的表面細(xì)節(jié)不僅包括皮革紋理的細(xì)微的“峰”和“谷”的特征，而且也稱之為“雙色調(diào)”效果。正是它們給予了人造革栩栩如生的逼真的外觀。它們主要是由雕刻設(shè)計(jì)圖案的“峰”中的光澤度與“谷”中的消光度之間的反差所產(chǎn)生的，反之也一樣。如果軟化的聚合物涂層與雕刻的壓花輥表面的“谷”的底部之間不能緊密地接觸，則不能準(zhǔn)確地獲得這種反差效果。
為解決這一問題，有時(shí)使用的一個(gè)權(quán)宜之計(jì)是使用消光的涂有聚合物的澆鑄紙。差的谷底表面的復(fù)制使之保持了原樣的消光度，而與雕刻的設(shè)計(jì)圖案的峰接觸的涂有聚合物的表面的那些部分變得有光澤，這是因?yàn)樵诰酆衔锱c雕刻表面的峰之間有良好的接觸。另一方面，如果需要有光澤的谷和無光澤的峰，可以使用有光澤的涂有聚合物的紙。然而，由于軟化的聚合物涂層與雕刻的設(shè)計(jì)圖案的細(xì)節(jié)之間的緊密接觸程度是不穩(wěn)定的和不可預(yù)測的，以致于很難穩(wěn)定地得到所需的兩色調(diào)效果，所以這種權(quán)宜之計(jì)不能完全令人滿意。還有一缺點(diǎn)是在谷底中的光澤度和消光度總是一樣的，使得外觀不夠逼真。
在目前的方法中，軟化聚合物與設(shè)計(jì)圖案接觸時(shí)的變形不穩(wěn)定和不可預(yù)測的原因之一是對應(yīng)于壓花壓力的聚合物的變形特征過分依賴于溫度。因此，壓花輥表面的溫度波動(dòng)即使很小，或者在橫跨壓花輥表面的溫度的均勻性有微小的變動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致雕刻壓花輥設(shè)計(jì)圖案被復(fù)制的程度發(fā)生變化。這種溫度的波動(dòng)和變動(dòng)是很難避免的，因?yàn)闊崾沁B續(xù)地從壓花輥傳到紙上的，以及需要非常復(fù)雜的和因而昂貴的輥結(jié)構(gòu)來得到均勻的表面溫度。
就生產(chǎn)速度來說，用在生產(chǎn)澆鑄紙中的傳統(tǒng)壓花方法也是非常受限制的。這主要是因?yàn)閴夯ㄝ伨哂袔讉€(gè)不同的作用，而在壓區(qū)中每一個(gè)都需要最小的停留時(shí)間。首先，輥必須向聚合物涂層供應(yīng)足夠的熱量以使之軟化。其次，壓區(qū)的壓力必須使聚合物發(fā)生移動(dòng)以承取壓花輥表面的輪廓，另外，壓區(qū)中的停留時(shí)間要足夠長以使支撐的基底紙永久變形，如果停留時(shí)間太短，一旦去掉了壓力，紙會(huì)“返彈”，所以降低了壓花設(shè)計(jì)圖案的持久性。如果生產(chǎn)速度太快，在壓區(qū)中的停留時(shí)間相應(yīng)變短，不能達(dá)到這些目的。
接受一種壓花的能力不是基底紙的唯一顯著特征。最重要的是它必須能與聚合物涂層形成一個(gè)堅(jiān)固的粘結(jié)作用，否則當(dāng)固化的人造革膜從澆鑄紙上撕下來時(shí)有脫層的危險(xiǎn)。這就要求基底紙應(yīng)該是粗糙的，以能為擠出的聚合物膜提供一種良好的基礎(chǔ)。
在紙和聚合物涂層之間需要一種很堅(jiān)固的粘結(jié)作用還強(qiáng)加了其它限制。因此，必需避免使用或盡量少用烷基乙烯酮二聚物膠料(alkyl ketene dimersizes)，或具有釋放性能的其它內(nèi)部膠料(internal sizes)，否則聚合物/紙的粘結(jié)作用就會(huì)減弱。當(dāng)這種膠料能向造紙廠商提供巨大的利益時(shí)，這是一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)?；谕瑯拥睦碛?，也要盡量少使用淀粉表面膠料。也就是說在紙中要使用少量的或不使用顆粒礦物填料，否則低的表面涂膠等級將導(dǎo)致游離填料顆粒逃出，通常在用紙生產(chǎn)人造革時(shí)，稱作“起塵(dusting)”。
所有這些要求的最后結(jié)果是具有必要的高粗糙度的基底紙，但是具有成形差(即組分纖維分布的均勻性)，高水分含量(作為低填料含量的結(jié)果)和尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。這會(huì)導(dǎo)致卷縮問題，因?yàn)橐坏┘埻可暇酆衔?，紙的膨脹和收縮與聚合物的膨脹和收縮不相匹配。除此以外，沒有或幾乎沒有礦物填料會(huì)導(dǎo)致大量的成本損失。而且，雖然粗糙度對取得與聚合物的必須的粘接作用是必要的，但是從另一方面來說卻是所不希望的，而且通常優(yōu)選用一種比較平滑的基底紙，例如降低聚合物的需求量，即得到所需最小厚度的涂層所需要的聚合物的量。
在詳細(xì)地研究了上面所談的所有各種問題后，我們可得出結(jié)論，對方法作根本改變是必要的。于是代替常規(guī)使用的壓花輥來提高聚合物的溫度并軟化它，來使它能變形以承取壓花輥表面的涂飾層，我們想到，在與壓花輥接觸以前，將聚合物預(yù)熱成熔融狀態(tài)，然后當(dāng)它與壓花輥緊密接觸時(shí)，再用壓花輥來冷卻熔融的聚合物，并且使之再固化。聚合物的初始熔融狀態(tài)使得它易流動(dòng)，并且完全進(jìn)入到壓花輥表面的谷中，得到了良好的壓花深度和細(xì)微細(xì)節(jié)的完全復(fù)制，包括雙色調(diào)效果。
因此，第一方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)具有所希望的表面紋理(texture)或涂飾層的澆鑄紙的方法，包括以下步驟將涂有聚合物的紙上的聚合物涂層加熱到足以熔化聚合物的溫度，然后，當(dāng)其通過在有對應(yīng)于所需表面紋理或涂飾層的表面輪廓的壓花輥和承壓輥之間的壓區(qū)時(shí)，再將聚合物從其熔融狀態(tài)冷卻到固態(tài)，從而將壓花輥上的表面輪廓傳遞到涂有聚合物的紙上。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種表面紋理化的澆鑄紙，所述紙是通過上述方法生產(chǎn)的。
在第三方面，本發(fā)明涉及用本發(fā)明的第二方面生產(chǎn)的澆鑄紙制備的表面澆鑄的產(chǎn)品。
優(yōu)選地，表面涂飾輥的表面本身被加熱到一個(gè)高于室溫但低于聚合物熔點(diǎn)的溫度。這就避免了過快的固化，通過在壓區(qū)中在較長的時(shí)間內(nèi)將聚合物保持在稍高的溫度，使得聚合物本身能更加精確地成型為壓花輥的輪廓。最優(yōu)的壓花輥溫度取決于幾個(gè)因素，主要是所用的特定聚合物的熔點(diǎn)和紙幅的速度。后者決定了在壓區(qū)中的停留時(shí)間，因此對從原來熔融的聚合物散出熱量的速率有很大的影響。通過實(shí)施例，我們發(fā)現(xiàn)，含有一部分低熔點(diǎn)聚乙烯的聚丙烯的聚合物涂層，具有28g/m2的聚合物涂層并以約15m min-1行進(jìn)的135g/m2的紙幅，和約80℃-100℃的壓花輥表面溫度是合適的。對于聚(4-甲基-1-戊烯)涂層，有類似的基底紙、聚合物涂層重量和紙幅速度，必要的話，可以使用較高的壓花輥表面溫度，即120-130℃，盡管我們發(fā)現(xiàn)80℃-100℃仍然是合適的。應(yīng)當(dāng)理解，在這種情況下，通過與熱的涂有聚合物的紙接觸，壓花輥表面也將被加熱，在決定將壓花輥加熱到多高溫度時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到這一效果。
因?yàn)樵陬A(yù)熱的熔融聚合物的溫度與壓花輥的溫度之間有很大的差別，所以壓花輥的溫度有較小的波動(dòng)或變動(dòng)是不顯著的，這與前述的現(xiàn)有技術(shù)中的方法不同。
聚合物進(jìn)入到壓區(qū)之前的預(yù)熱到熔融態(tài)優(yōu)選通過一種或多種氣體或電紅外輻射加熱器來實(shí)現(xiàn)，盡管原則上可以使用其它加熱裝置，如熱空氣或感應(yīng)加熱器。應(yīng)當(dāng)將加熱器安裝在充分接近壓區(qū)的地方，以防止聚合物在進(jìn)入到壓區(qū)之前冷卻到其熔點(diǎn)之下。
為達(dá)到最好的效果，聚合物應(yīng)當(dāng)完全熔化。當(dāng)使用聚(4-甲基-1-戊烯)時(shí)，通常要求溫度為220℃-240℃的量級或更高，當(dāng)使用目前所用的聚丙烯/聚乙烯摻混物時(shí)，為140℃或更高。如果存在一部分未熔化的材料，可能會(huì)引起小區(qū)域或點(diǎn)的差的表面復(fù)制作用。
在本方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，在涂有聚合物的紙被預(yù)熱以熔化聚合物的同時(shí)或之前，向涂有聚合物的紙的反(紙)面施加一些水。水分的施加優(yōu)選用蒸汽噴頭，原則上也可以有別的選擇，如細(xì)水噴嘴或Dahlgren LAS系統(tǒng)。
使用蒸汽噴頭或其它器具施加水分以補(bǔ)償由紅外加熱器所趕走的水分并冷卻紙，因此防止了干燥并抵抗紙的卷縮趨勢。水分的施加還能將紙軟化或增塑到一定的程度，所以使之更易于壓花。水分的施加還可以抵抗任何靜電的積累。
如果施加的蒸汽太多，則會(huì)將紙弄濕，這樣紙就會(huì)變?nèi)跎踔習(xí)屏?。?yīng)當(dāng)記住，一旦聚合物涂層已熔化，它就不再對紙的總的強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)。因此，維持基底紙的強(qiáng)度是十分重要的。另一問題是一旦在紙的相對面上的聚合物涂層在220℃-240℃或更高的溫度下熔化了，存在著蒸汽將聚合物冷卻到其熔點(diǎn)以下的危險(xiǎn)。因此，蒸汽噴嘴的控制和方位對于加工的成功與否是重要的，所以任何特殊生產(chǎn)設(shè)備的最佳條件都需由實(shí)驗(yàn)來確定。
在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，可獲得的紙幅的速度由聚合物軟化并緩慢地流入壓花輥表面的谷中所需的在壓區(qū)中足夠的停留時(shí)間所限制，在本發(fā)明中，這種限制就不存在了。用紅外加熱器使聚合物熔化是非常快的，因?yàn)榫酆衔锸侨廴诘?，而不是軟化的，所以能更快地流入到輥表面的谷中?br> 本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是與傳統(tǒng)壓花方法相比，它能使用較為平滑的基底紙。這被認(rèn)為是因?yàn)榫酆衔锏娜刍訌?qiáng)了與基底紙上纖維的接觸。特別是當(dāng)通過壓區(qū)時(shí)，迫使初期熔融的聚合物一定程度地進(jìn)入到紙的表面。粗糙表面的不需要使得所要改性的紙配料降低了軟木漿的比例，并改進(jìn)成型、剛性和尺寸穩(wěn)定性。較好的成型能得到更具吸引力的外觀的最終產(chǎn)品。較好的剛性和尺寸穩(wěn)定性能降低產(chǎn)品在人造革生產(chǎn)中使用的各種加熱和冷卻循環(huán)中的卷縮傾向。
由于使用本發(fā)明方法而得到的較好的聚合物/紙粘結(jié)作用使得可以使用烷基乙烯酮二聚物(AKD)內(nèi)部涂膠和淀粉表面涂膠。后者可以抵抗了任何起塵的趨勢，所以可以比傳統(tǒng)產(chǎn)品使用更多的礦物填料。盡管由于提高填料含量降低了剛度，并因此增加了最終產(chǎn)品卷縮的趨勢，而使平衡被打破了，但是這可以大大降低成本。盡管本發(fā)明有利于使用AKD涂膠，還是應(yīng)當(dāng)理解必要時(shí)可以使用松香/礬涂膠。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，在壓花之后并在將紙卷起之前，對紙?jiān)诜?紙)面進(jìn)行加濕處理(即蒸汽處理或水處理)。已發(fā)現(xiàn)這樣能降低紙?jiān)趦?chǔ)存后的卷縮趨勢。在以這種方式使用蒸汽或水還能幫助消除澆鑄紙上的任何靜電積累。然而，可以使用如輻射型或放電型的防靜電裝置來代替或輔助蒸汽或水處理。
對于作為后來澆鑄操作的一部分，按順序施加了幾種可固化涂層的澆鑄紙的卷縮問題特別嚴(yán)重。每一涂布操作后都要加熱以引起固化，所導(dǎo)致的快速加熱和冷卻可能在各層之間引起不同的膨脹和收縮，從而引起嚴(yán)重的卷縮。
我們已發(fā)現(xiàn)，在壓花步驟后，通過涂覆如淀粉的親水聚合物底涂層能有效地抵銷卷縮。然而，淀粉涂層能生產(chǎn)平的產(chǎn)品，但當(dāng)它暴露于很高的溫度，如200℃時(shí)，這種平整度就不能維持，可是，在后面的澆鑄操作中紙不得不經(jīng)受這一溫度。不過我們已發(fā)現(xiàn)，在這種條件下，通過在壓花步驟后涂覆聚乙烯醇底涂層可以增強(qiáng)產(chǎn)品的這種平整度。完全水解的中等分子量的聚乙烯醇是特別合適的。底涂操作可以是在線的也可以是離線的。
在壓花澆鑄紙的生產(chǎn)中，除可以使用上面描述的改性基底紙外，涂有聚合物的紙能夠與在制造壓花澆鑄紙時(shí)常用的一樣。盡管聚合物通常是前面描述的聚烯烴，原則上也可以使用其它可熔化的聚合物。類似地，聚合物可以通過擠出涂布操作來進(jìn)行涂布，但其它涂布技術(shù)也是可行的。
本發(fā)明特別適合于生產(chǎn)具有細(xì)或粗粒化效果的澆鑄紙，它原則上能用來生產(chǎn)平滑的涂飾層，如有光澤的精致皮革型的涂飾層。用在本說明書中的術(shù)語“壓花輥”是指表面平滑的輥，正如能產(chǎn)生這種效果所需的。
為使本發(fā)明更容易理解，將參照附圖進(jìn)行描述，這些附圖僅作為實(shí)例描述了本發(fā)明的實(shí)施方案和普通方法中的實(shí)施方案，其中

圖1是用來生產(chǎn)壓花澆鑄紙的現(xiàn)有技術(shù)方法的側(cè)視示意圖；圖2是本發(fā)明方法的側(cè)視示意圖；圖3a和3b是參照實(shí)施例3描述的表面輪廓蹤跡。
在附圖中，相同的參考數(shù)字代表相同的特征。
參照圖1，涂有聚合物的紙幅1從退紙紙卷2上退下來，其中涂有聚合物的表面朝上，并通過鋼制壓花輥3和承壓輥4之間的壓區(qū)。壓花輥3是按在最終澆鑄紙中所需的設(shè)計(jì)圖案精確雕刻的，用傳統(tǒng)的熱油或熱水加熱裝置(未示出)加熱到聚合物的軟化溫度以上的溫度(如果聚合物是聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯的混合物，通常是110℃，如果聚合物是低軟化溫度級的聚(4-甲基-1-戊烯)，則是120℃)。承壓輥4上帶有一層棉花或其它柔軟的覆蓋層(未單獨(dú)示出)。當(dāng)從壓區(qū)出來后，已壓花的紙幅經(jīng)導(dǎo)向輥5到卷取站，被卷成成品紙卷6。
參照圖2，涂有聚合物的紙幅1從退紙紙卷2上退下來，并通過鋼制壓花輥3和承壓輥4之間的壓區(qū)，并被卷成成品紙卷6，所有這些與圖1中所描述的一樣。然而，代替在紙卷2和壓花壓區(qū)之間直接通過的是，紙幅在直接通過壓區(qū)之前，要經(jīng)一系列導(dǎo)向輥7a、7b和7c。在導(dǎo)向輥7b和7c之間安裝一蒸汽噴頭8，用來將蒸汽引導(dǎo)到涂有聚合物的紙幅的暴露紙面。導(dǎo)向輥7b和7c以及壓區(qū)之間的紙幅通道構(gòu)成了一個(gè)室9。來自噴頭8的蒸汽可以在這一室內(nèi)翻騰產(chǎn)生濕的氣氛。這樣蒸汽的效果與敞開時(shí)相比較要好一些。其目的在前面已描述過了。
在導(dǎo)向輥7c與壓花壓區(qū)之間的紙幅上方安裝有氣體或電紅外加熱器或加熱器組10，用來熔化聚合物涂層。加熱器、紙幅速度、蒸汽流量和環(huán)境條件應(yīng)使得在進(jìn)入到壓區(qū)時(shí)聚合物涂層保持熔融狀態(tài)。壓花輥3已被加熱升溫，但僅到聚合物的熔化溫度之下(通常借助在約80℃下的加熱流體)。其結(jié)果是當(dāng)從壓區(qū)出來時(shí)，聚合物涂層再固化形成一表面輪廓，它復(fù)制了壓花輥的表面輪廓。在離開壓區(qū)后，紙幅進(jìn)入卷取站之前要經(jīng)過一個(gè)冷卻輥11。在冷卻輥11與紙卷6之間安裝有一個(gè)輔助蒸汽噴頭12，以向紙幅的暴露紙面施加蒸汽，從而降低最終產(chǎn)品的卷縮和抵銷靜電的積累。
雖然主要是以關(guān)于用于制造人造革的澆鑄紙的生產(chǎn)方法對本發(fā)明進(jìn)行了描述，它也可用來把所希望的表面精飾施加到用于其它目的的澆鑄紙上，例如有表面紋理的裝飾板。這類產(chǎn)品的生產(chǎn)通常包括，在加熱和加壓作用下，把一種浸漬了熱固性樹脂的裝飾性表面板材粘接到一層或更多層的結(jié)構(gòu)層上。這些結(jié)構(gòu)層通常是堅(jiān)固的紙，粗紙板、碎料板或膠合板。澆鑄紙可用于把所希望的細(xì)微的表面紋理在被剝離以前傳遞到涂飾過的層壓板的裝飾面上。在層壓操作中，作為傳遞表面涂飾層的替代方式，澆鑄紙可用來使一種已涂覆到載體上的塑料膜或涂層紋理化。
本發(fā)明現(xiàn)在將用下面的實(shí)例來描述，其中所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)除有特別聲明以外都是以重量為基礎(chǔ)的。
實(shí)施例1把涂有約163gm-2的聚丙烯/聚乙烯共混物的澆鑄紙(在135g m-2的AKD涂覆的基底紙上有28gm-2的聚合物，此基底紙含有10％的碳酸鈣)，按圖2描述的方法，用小山羊皮革設(shè)計(jì)圖案壓花，例外的是在熔化聚合物以前不使用蒸汽。
紙幅的速度是15m min-1。在離壓花輥表面(位于壓花壓區(qū)前5-6cm)大約1cm，距紙幅垂直間隔約15cm處，使用一種氣體陶瓷紅外加熱裝置。加熱裝置橫跨紙幅的整個(gè)寬度，而且它在紙幅運(yùn)動(dòng)方向上的尺寸為27.5cm。加熱裝置有45000 Btu hr-1ft-2(c.511 mJ hr-1m-2)的傳熱速率，并且能夠達(dá)到最高表面溫度大約為850℃。
調(diào)節(jié)氣體流量，直到能看到在樣品的寬度上聚合物完全熔化，沒有熔化不完全的斑點(diǎn)。用非接觸性紅外溫度計(jì)測量，聚合物的表面溫度接近160℃。
利用熱水將壓花輥加熱到目標(biāo)溫度80℃。一輪壓花結(jié)束后，使用接觸式熱電偶，在紙幅通道內(nèi)測得輥表面溫度為86℃。
將所生產(chǎn)的壓花產(chǎn)品與用圖1所示的傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的具有相同設(shè)計(jì)圖案的對比樣品進(jìn)行比較。利用加壓熱水將用來生產(chǎn)對比樣品的壓花輥加熱到目標(biāo)溫度105℃。對比方法包括對兩種樣品使用Hommeltester T2000(由HommelwerkeGmbH，或它們英國聯(lián)合Hommel(UK)Ltd.生產(chǎn)的一種觸針式表面形貌儀)來產(chǎn)生中心線平均粗糙度值(Rs)，和最大粗糙度高度值(Rmax)。Rs、Rmax參數(shù)和其測量方法分別描述在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4287和德國標(biāo)準(zhǔn)DIN 4768中。
所得結(jié)果如下樣品Rs(μm) Rmax(μm)本發(fā)明8.4 53對比 6.9 38可以看出用本發(fā)明方法得到的壓花深度明顯大于對比樣品。
實(shí)施例2本實(shí)施例用來描述向紙幅的反(紙)面施加蒸汽。
按實(shí)施例1的第一部分所描述的方法，使用涂有聚(4-甲基-1-戊烯)聚合物的澆鑄紙(28g m-2聚合物，基底紙與實(shí)施例1相同)進(jìn)行壓花以得到有光澤的涂飾層。目標(biāo)壓花輥的溫度是80℃，最后測得的溫度是89℃。紙幅速度是9.5m min-1，熔融聚合物的表面溫度超過250℃。剛好在紅外加熱裝置前，使用或不使用蒸汽，進(jìn)行各輪操作。
用所得的澆鑄紙制造聚氨酯人造革澆鑄件。比較這些澆鑄件的光澤度。光澤度越高，壓花輥的涂飾層的再現(xiàn)性越好。其結(jié)果如下光澤(％)用蒸汽處理的壓花紙制造的樣品 42未用蒸汽處理的壓花紙制造的樣品 40實(shí)施例3如實(shí)施例2中所描述的澆鑄紙用小羊皮革設(shè)計(jì)圖案，通過使用如實(shí)施例2所述的蒸汽方法進(jìn)行壓花，但例外的是紙幅的速度稍快(10m min-1)按實(shí)施例1的方法，對所得到的壓花紙和對比的按現(xiàn)有技術(shù)方法用同樣的設(shè)計(jì)圖案壓花的無光澤紙，采用觸針式表面形貌分析進(jìn)行評價(jià)，所得結(jié)果如下樣品Rs(μm) Rmax(μm)本發(fā)明4.1 28對比 2.0 23可以看出用本發(fā)明方法得到的壓花深度明顯大于對比樣品。在圖3a和3b中可以用肉眼看出其差別，它們分別是按本發(fā)明生產(chǎn)的樣品和對比樣品的富有代表性的部分的表面輪廓蹤跡。
然后，用每一樣品制造聚氨酯人造革的澆鑄件。用肉眼比較在每種情況下所得到的“雙色調(diào)”效果(如前所述)?？梢杂^察到用本發(fā)明的紙制造的澆鑄件比用對比紙制造的澆鑄件具有明顯較好的雙色調(diào)效果，即它更逼真。兩種樣品之間的區(qū)別也可以觸摸出來。
實(shí)施例4a和4b這里描述使用聚乙烯醇和淀粉底涂層以抵銷最終澆鑄紙?jiān)诤竺娴臐茶T操作中的卷縮。澆鑄紙用涂有約163g m-2的聚(4-甲基-1-戊烯)聚合物的紙生產(chǎn)。它是按傳統(tǒng)方式將約28g m-2的聚合物擠出到約135g m-2的澆鑄基底紙上制備的，基底紙是從用松香/礬涂膠系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部涂膠的60％軟木/40％硬木涂飾劑生產(chǎn)的。(a)聚乙烯醇底涂層用圖2所描述的方法和設(shè)備，用小山羊皮革設(shè)計(jì)圖案對剛才所描述的涂有聚合物的紙幅進(jìn)行壓花。紙幅速度是25m min-1，聚合物的熔化是利用一對實(shí)施例1中所描述的加熱裝置實(shí)現(xiàn)的?！叭酆暇€(melt line)”清晰可見。壓花輥是用熱水內(nèi)部加熱，并與加熱的澆鑄紙接觸，其壓花表面在長(2000m)的生產(chǎn)周期中達(dá)到約120℃的平衡溫度。在壓花前和壓花后，向紙的反(未涂布的)面施加蒸汽，在第二次施加蒸汽之前紙已通過一冷卻輥。在第二次施加蒸汽后紙被卷取。
在后續(xù)的單獨(dú)脫機(jī)空氣刮涂操作中，將固體含量為8％的、基本上完全水解的中等分子量的聚乙烯醇(Hoechst A.G.制造的并由英國Harco of Harlow提供的Mowiol*10/98)溶液涂覆到壓花澆鑄紙的暴露紙面，其涂布速度為約200mmin-1。于的沾漆量(涂布量)約為2g m-2。干燥后將紙卷起來，這時(shí)其水分含量為約5％。*Mowiol是商標(biāo)。(b)淀粉底涂層操作過程如以上(a)所述，只是形成的壓花是小牛皮革設(shè)計(jì)圖案，底涂層是利用空氣刮涂器以7-8％固體含量涂覆約3g m-2(干燥)改性玉米淀粉乙酸酯(由National Starch&Chemical，Slough，England提供的Kofilm*50)的涂層。*Kofilm是商標(biāo)。卷縮評估來自上述(a)和(b)的紙以及沒有底涂層但不同于上述(b)中的對比紙，每一種紙的壓花表面都涂上傳統(tǒng)可固化聚氯乙烯組合物，然后在烘箱中固化，再用冷卻輥冷卻并再卷繞。然后揭下所得人造革產(chǎn)品，澆鑄紙?jiān)儆脕磉M(jìn)行第二次澆鑄操作。對于第一種紙?jiān)谖鍌€(gè)不同階段中評估其卷縮程度。(I)施加可固化組合物之前(II) 施加可固化組合物之后，但在固化之前(III) 固化之后，但在到達(dá)冷卻輥之前(IV) 在冷卻輥與再卷繞處之間(V)剛好在再卷繞處之前在涂布和固化操作期間，參照固定的測量尺度用肉眼評估其卷縮。其結(jié)果列于下表
表
表中所列卷縮測量值是指在紙幅運(yùn)動(dòng)方向上所觀察到的，在紙幅中間以上或以下紙幅邊緣的高度(單位為mm)。U表示向上卷，D表示向下卷。
可以看出，聚乙烯醇涂層產(chǎn)生了最好的結(jié)果，與對比紙相比具有好得多的卷縮性能。除加工的中間階段(III)外，淀粉涂層也產(chǎn)生了明顯的改進(jìn)。據(jù)理論推測，這一區(qū)別是由于就其尺寸而言淀粉的溫度穩(wěn)定性比聚乙烯醇差所產(chǎn)生的。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)具有所需表面紋理或涂飾層的澆鑄紙的方法，包括以下步驟將涂有聚合物的紙上的聚合物涂層加熱到足以熔化聚合物的溫度，然后當(dāng)其通過在有對應(yīng)于所述表面紋理或涂飾層的表面輪廓的壓花輥和承壓輥之間的壓區(qū)時(shí)，將聚合物涂層從其熔融狀態(tài)冷卻到固體狀態(tài)，因此將壓花輥的表面輪廓傳遞到涂有聚合物的紙上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中聚合物是聚烯烴。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中聚合物是聚(4-甲基-1-戊烯)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中聚合物是含有少量聚乙烯的聚丙烯。
5.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中將壓花輥表面加熱，使輥表面溫度高于環(huán)境溫度但低于聚合物熔點(diǎn)的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3和5的方法，其中將壓花輥表面加熱到80-130℃的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和5的方法，其中將壓花輥表面加熱到80-100℃的溫度。
8.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在預(yù)熱涂有聚合物的紙以熔化聚合物的同時(shí)和/或之前，向涂有聚合物的紙的反面施加水分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述水分是通過蒸汽噴頭施加的。
10.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在壓花階段后，向涂有聚合物的紙的反面施加水分。
11.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中在壓花階段后，向紙涂覆親水性聚合物底涂層以增強(qiáng)澆鑄紙的抗卷縮性能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中底涂層包括聚乙烯醇。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中聚乙烯醇是基本上完全水解的中等分子量的聚乙烯醇。
14.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中用紅外輻射加熱器加熱聚合物涂層。
15.按前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求的方法生產(chǎn)的澆鑄紙。
16.用權(quán)利要求15的澆鑄紙或用權(quán)利要求1-14的任何一項(xiàng)方法生產(chǎn)的澆鑄紙制造的具有澆鑄表面的產(chǎn)品。
全文摘要
用來制造人造革的具有所希望的表面織構(gòu)或涂飾層的澆鑄紙是這樣生產(chǎn)的將涂有聚合物的紙2上的聚合物涂層1加熱到足以熔化聚合物的溫度，然后當(dāng)其通過在有對應(yīng)于所述表面紋理或涂飾層的表面輪廓的壓花輥3和承壓輥4之間的壓區(qū)時(shí)，將聚合物涂層從其熔融狀態(tài)冷卻到固體狀態(tài)，因此將壓花輥的表面輪廓傳遞到涂有聚合物的紙上。所述聚合物優(yōu)選聚烯烴，如聚(4-甲基-1-戊烯)或聚丙烯/聚乙烯共混物。在壓花操作后，可以涂覆抗卷縮底涂層，如聚乙烯醇。
文檔編號(hào)D21H19/66GK1151349SQ961203
公開日1997年6月11日 申請日期1996年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月18日
發(fā)明者尼古拉斯·約翰·凱特, 彼得·辛克萊, 羅杰·安東尼·阿倫, 尼爾·哈維·克利福德 申請人:威金斯·蒂普集團(tuán)有限公司