CN114753162A - 一种基于加热辊干燥的水性合成革及其生产线和生产工艺 - Google Patents

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沈剑
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Ningbo University of Technology
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Abstract

本发明涉及一种基于加热辊干燥的水性合成革的生产线包括多个用于传送离型纸或基布的传动装置、用于在离型纸上涂覆水性树脂涂层的涂台、贴合基布与水性树脂粘结层的贴合台、用于烘干水性树脂涂层的烘箱、用于烘干水性树脂涂层的加热辊、以及用于冷却水性树脂涂层的冷却辊；采用热传导的方式能够更加直接加热到物料内部，在辅以辊轮的挤压，物料内部的水分传递到表面的速率增加，进而加快了干燥过程。此外加热辊所用的热源采用烘箱加热后得到的蒸汽冷凝水或者烘箱加热后的导热油作为加热介质，可实现热能的综合利用，本发明生产线及其工艺相比传统生产线和工艺节能20％以上。

Description

一种基于加热辊干燥的水性合成革及其生产线和生产工艺
技术领域
本发明涉及水性合成革的生产技术，尤其是一种基于加热辊干燥的水性合成革及其生产线和生产工艺。
背景技术
水分散的聚氨酯树脂替代传统的溶剂溶解的聚氨酯树脂用于生产合成革，得到的合成革即为水性合成革，也叫做生态合成革。水性合成革生产过程采用水作为溶剂大大减少了有机溶剂的使用，具有很好的环保效益，且产品中有机溶剂的残留少或者无，是目前合成革发展的重要方向。
水性合成革一般为面层-中间层-发泡层-粘结层-基布的五层结构，通常采用“四涂一贴四烘”装置通过转移涂层工艺生产，如专利CN201310669041.5所述，工艺如附图1所示。基本工艺过程：卷装离型纸放置在放纸台上，经过接纸器输送到第一涂台；第一涂台将水性面层浆料均匀地涂布在离型纸上，进入第一烘箱烘干水分得到面层，经过冷却辊冷却后进入第二涂台；第二涂台将水性中间层浆料均匀地涂布在面层上，进入第二烘箱烘干水分得到中间层，经过冷却辊冷却后进入第三涂台；第三涂台将水性发泡层浆料均匀地涂布在中间上，进入第三烘箱烘干水分得到发泡层，经过冷却辊冷却后进入第四涂台；第四涂台将水性粘结层浆料均匀地涂布在面层上，进入贴合台；放布机将基布开卷输送至贴合台；贴合台将基布贴合到粘结层上，进入第四烘箱烘至全干，再经过冷却辊冷却，将离型纸剥离后得到具有面层-中间层-发泡层-粘结层-基布五层结构的水性合成革，离型纸收卷后再次使用。
水性合成革的生产工艺与传统的油性合成革生产工艺基本一致，不同在于水的蒸发潜热大约为2200kJ/kg远大于有机溶剂的蒸发潜热(典型溶剂如，N,N-二甲基甲酰胺蒸发潜热为650kJ/kg)，因此干燥过程所需热量大、干燥速率慢。水性合成革的单位能耗高于油性合成革50％以上。因此如何加快水性合成革的干燥速率是降低生产成本的一项亟待解决的问题。水性合成革生产过程的干燥通常采用的方法为热风干燥，热风干燥法的干燥速率慢，能耗高；另外如专利CN 202110255636.0所述的微波-热风耦合干燥、专利CN201010242049.X所述的红外干燥，上述方法设备投资和运行成本相对较大、且可能对产品产生不良影响。
因此，有必要进一步改进现有技术。
发明内容
针对背景技术中的不足，本发明提供一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线及其生产工艺，采用“四涂一贴四烘四热辊”生产工艺，进一步降低水性合成革生产过程能耗，提高工作效率，克服了以上缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线，包括多个用于传送离型纸或基布的传动装置、用于在离型纸上涂覆水性树脂涂层的涂台、贴合基布与水性树脂粘结层的贴合台、用于烘干水性树脂涂层的烘箱、用于烘干水性树脂涂层的加热辊、以及用于冷却水性树脂涂层的冷却辊，其中，所述传动装置包括放纸台、接纸器、放布机和收卷机；所述涂台包括第一涂台、第二涂台、第三涂台和第四涂台，所述第一涂台用于涂覆水性树脂面层，所述第二涂台用于涂覆水性树脂中间层，所述第三涂台用于涂覆水性树脂发泡层，所述第四涂台用于涂覆水性树脂粘结层；所述的烘箱包括第一烘箱、第二烘箱、第三烘箱和第四烘箱，所述第一烘箱的长度为10m，该第一烘箱划分为长度相等的两个等温区间，每个等温区长度为5m；所述第二烘箱的长度为10m，该第二烘箱划分为长度相等的两个等温区间，每个等温区长度为5m；所述第三烘箱的长度为10m，该第三烘箱划分为长度相等的两个等温区间，每个等温区长度为5m；所述第四烘箱的长度为20m，该第四烘箱划分为四个等温区间，每个等温区长度为5m；
所述的加热辊包括第一加热辊、第二加热辊、第三加热辊和第四加热辊，所述的加热辊由辊筒组成；所述辊筒的直径为400mm；所述辊筒内部中空、两端设有封头，一端封头中心设有热介质进口为进口端，另一端封头中心设有热介质出口为出口端；所述辊筒均水平设置，每6个辊筒垂直排列、从下往上依次为第一到第六辊筒形成组；所述组内辊筒中心距为500mm，每个辊筒的进口端和出口端错开，加热介质管采用活接的形式与所述第一辊筒的进口连接、第一辊筒的出口与第二辊筒的进口连接、第二辊筒的出口与第三辊筒的进口连接、第三辊筒的出口与第四辊筒的进口连接、第四辊筒的出口与第五辊筒的进口连接、第五辊筒的出口与第六辊筒的进口连接，第六辊筒的出口即为加热介质出口；所述的加热辊通常由2～8个组构成，每个组之间平行布置，组间距为100mm；所述加热辊包括第一加热辊由6个组构成，所述的第二加热辊由4个组构成，所述的第三加热辊由2个组构成，所述第四加热辊由8个组构成；
所述冷却辊包括第一冷却辊、第二冷却辊、第三冷却辊和第四冷却辊；
所述放纸台连接至接纸器，接纸器连接至第一涂台，第一涂台连接至第一烘箱，第一烘箱连接至第一加热辊，第一加热辊连接至第一冷却辊，第一冷却辊连接至第二涂台，第二涂台连接至第二烘箱，第二烘箱连接至第二加热辊，第二加热辊连接至第二冷却辊，第二冷却辊连接至第三涂台，第三涂台连接至第三烘箱，第三烘箱连接至第三加热辊，第三加热辊连接至第三冷却辊，第三冷却辊连接至第四涂台，第四涂台连接至贴合台，所述放布机连接至贴合台，所述贴合台连接至第四烘箱，第四烘箱连接至第四加热辊，第四加热辊连接至第四冷却辊，第四冷却辊连接至收卷器。
利用所述一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线的生产工艺，包括以下步骤：配置面层浆料，将该面层浆料涂覆在离型纸上，形成水性树脂面层，水性树脂面层经过第一烘箱和第一加热辊烘干；配置中间层浆料，将该中间层浆料涂覆在所述水性树脂面层上，形成水性树脂中间层，水性树脂中间层经过第二烘箱和第二加热辊烘干；配置发泡层浆料，将该发泡层浆料涂覆在所述水性树脂中间层上，形成水性树脂发泡层，水性树脂发泡层经过第三烘箱和第三加热辊烘干；配置粘结层浆料，将该粘结层浆料涂覆在所述水性树脂发泡层上，形成水性树脂粘结层，将该水性树脂粘结层贴合在基布上，水性树脂粘结层经过第四烘箱和第四加热辊烘干，其中，所述第一烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为130℃和120℃，第一加热辊的温度设置为95℃；所述第二烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为125℃和115℃，第二加热辊的温度设置为95℃；所述第三烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为130℃和125℃，第三加热辊的温度设置为90℃；所述第四烘箱的从进口到出口4个温区的温度分别设置为120℃、125℃、125℃、120℃，第四加热辊的温度设置为90℃。
所述面层浆料面层浆料由40份水性聚氨酯树脂、55份水、1份增稠剂、0.5份消泡剂、0.5份流平剂、1份外交联剂和2份水性色浆组成；
所述中间层浆料由35份水性聚氨酯树脂、65份水、5份木质粉、1份增稠剂、1份流平剂、2份水性色浆组成；
所述发泡层浆料由50份树脂、30份水、2份发泡剂、1份增稠剂、2份泡沫稳定剂、10份木质粉；
所述粘结层浆料由30份树脂、50份水、1份增稠剂、1份消泡剂、2份外交联剂组成；
由水性聚氨酯树脂面层、水性聚氨酯树脂中间层、水性聚氨酯树脂发泡层、水性聚氨酯树脂粘结层以及基布复合而成，厚度比为面层∶中间层∶发泡层∶粘接层＝1∶5∶20∶3。
由于采用了上述技术方案具有以下有益效果：采用四涂一贴四烘四热辊工艺，充分利用了干燥原理进行节能，干燥的基本过程是先进行恒速干燥、再进入降速干燥，恒速干燥阶段水分蒸发控制步骤是水的表面汽化控制，采用烘箱进行气流干燥速率快；而当干燥进入降速干燥阶段，水分从物料内部迁移到表面成为干燥的控制步骤，此时采用热传导的方式能够更加直接加热到物料内部，在辅以辊轮的挤压，物料内部的水分传递到表面的速率增加，进而加快了干燥过程。此外加热辊所用的热源采用烘箱加热后得到的蒸汽冷凝水或者烘箱加热后的导热油作为加热介质，可实现热能的综合利用。因而本发明具有很好的节能效果，工业实践表明节能可达20％以上。
附图说明
图1为现有技术的流程图。
图2为本发明的流程图。
图3为滚筒组的排布正面示意图。
图4为滚筒组的排布反面示意图。
具体实施方式
参考图2-4可知，本发明一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线，包括多个用于传送离型纸或基布的传动装置、用于在离型纸上涂覆水性树脂涂层的涂台、贴合基布与水性树脂粘结层的贴合台、用于烘干水性树脂涂层的烘箱、用于烘干水性树脂涂层的加热辊、以及用于冷却水性树脂涂层的冷却辊，其中，所述传动装置包括放纸台、接纸器、放布机和收卷机；所述涂台包括第一涂台、第二涂台、第三涂台和第四涂台，所述第一涂台用于涂覆水性树脂面层，所述第二涂台用于涂覆水性树脂中间层，所述第三涂台用于涂覆水性树脂发泡层，所述第四涂台用于涂覆水性树脂粘结层；所述的烘箱包括第一烘箱、第二烘箱、第三烘箱和第四烘箱，所述第一烘箱的长度为10m，该第一烘箱划分为长度相等的两个等温区间，每个等温区长度为5m；所述第二烘箱的长度为10m，该第二烘箱划分为长度相等的两个等温区间，每个等温区长度为5m；所述第三烘箱的长度为10m，该第三烘箱划分为长度相等的两个等温区间，每个等温区长度为5m；所述第四烘箱的长度为20m，该第四烘箱划分为四个等温区间，每个等温区长度为5m；
所述的加热辊包括第一加热辊、第二加热辊、第三加热辊和第四加热辊，所述的加热辊由辊筒2组成；所述辊筒2的直径为400mm；所述辊筒2内部中空、两端设有封头，一端封头中心设有热介质进口为进口段，另一端封头中心设有热介质出口为出口段；所述辊筒2均水平设置，每6个辊筒2垂直排列、从下往上依次为第一到第六辊筒2形成组；所述组内辊筒2中心距为500mm，每个辊筒2的进口端和出口端错开，加热介质管1采用活接的形式与所述第一辊筒的进口连接、第一辊筒的出口与第二辊筒的进口连接、第二辊筒的出口与第三辊筒的进口连接、第三辊筒的出口与第四辊筒的进口连接、第四辊筒的出口与第五辊筒的进口连接、第五辊筒的出口与第六辊筒的进口连接，第六辊筒的出口即为加热介质出口，如附图3-4所示，待烘干的半成品皮革布3绕在辊筒2上，并沿箭头方向传送；所述辊筒2内填充烘箱加热后得到的蒸汽冷凝水或者烘箱加热后的导热油作为加热介质。
所述的加热辊通由2～8个组构成，每个组之间平行布置，组间距为100mm；所述加热辊包括第一加热辊由6个组构成，所述的第二加热辊由4个组构成，所述的第三加热辊由2个组构成，所述第四加热辊由8个组构成；
所述冷却辊包括第一冷却辊、第二冷却辊、第三冷却辊和第四冷却辊；
所述放纸台连接至接纸器，接纸器连接至第一涂台，第一涂台连接至第一烘箱，第一烘箱连接至第一加热辊，第一加热辊连接至第一冷却辊，第一冷却辊连接至第二涂台，第二涂台连接至第二烘箱，第二烘箱连接至第二加热辊，第二加热辊连接至第二冷却辊，第二冷却辊连接至第三涂台，第三涂台连接至第三烘箱，第三烘箱连接至第三加热辊，第三加热辊连接至第三冷却辊，第三冷却辊连接至第四涂台，第四涂台连接至贴合台，所述放布机连接至贴合台，所述贴合台连接至第四烘箱，第四烘箱连接至第四加热辊，第四加热辊连接至第四冷却辊，第四冷却辊连接至收卷器。
利用所述一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：配置面层浆料，将该面层浆料涂覆在离型纸上，形成水性树脂面层，水性树脂面层经过第一烘箱和第一加热辊烘干；配置中间层浆料，将该中间层浆料涂覆在所述水性树脂面层上，形成水性树脂中间层，水性树脂中间层经过第二烘箱和第二加热辊烘干；配置发泡层浆料，将该发泡层浆料涂覆在所述水性树脂中间层上，形成水性树脂发泡层，水性树脂发泡层经过第三烘箱和第三加热辊烘干；配置粘结层浆料，将该粘结层浆料涂覆在所述水性树脂发泡层上，形成水性树脂粘结层，将该水性树脂粘结层贴合在基布上，水性树脂粘结层经过第四烘箱和第四加热辊烘干，其中，所述第一烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为130℃和120℃，第一加热辊的温度设置为95℃；所述第二烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为125℃和115℃，第二加热辊的温度设置为95℃；所述第三烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为130℃和125℃，第三加热辊的温度设置为90℃；所述第四烘箱的从进口到出口4个温区的温度分别设置为120℃、125℃、125℃、120℃，第四加热辊的温度设置为90℃。
所述面层浆料面层浆料由40份水性聚氨酯树脂、55份水、1份增稠剂、0.5份消泡剂、0.5份流平剂、1份外交联剂和2份水性色浆组成；
所述中间层浆料由35份水性聚氨酯树脂、65份水、5份木质粉、1份增稠剂、1份流平剂、2份水性色浆组成；
所述发泡层浆料由50份树脂、30份水、2份发泡剂、1份增稠剂、2份泡沫稳定剂、10份木质粉；
所述粘结层浆料由30份树脂、50份水、1份增稠剂、1份消泡剂、2份外交联剂组成；
由水性聚氨酯树脂面层、水性聚氨酯树脂中间层、水性聚氨酯树脂发泡层、水性聚氨酯树脂粘结层以及基布复合而成，厚度比为面层∶中间层∶发泡层∶粘接层＝1∶5∶20∶3。
本发明采用四涂一贴四烘四热辊工艺，充分利用了干燥原理进行节能，干燥的基本过程是先进行恒速干燥、再进入降速干燥，恒速干燥阶段水分蒸发控制步骤是水的表面汽化控制，采用烘箱进行气流干燥速率快；而当干燥进入降速干燥阶段，水分从物料内部迁移到表面成为干燥的控制步骤，此时采用热传导的方式能够更加直接加热到物料内部，在辅以辊轮的挤压，物料内部的水分传递到表面的速率增加，进而加快了干燥过程。此外加热辊所用的热源采用烘箱加热后得到的蒸汽冷凝水或者烘箱加热后的导热油作为加热介质，可实现热能的综合利用。因而本发明具有很好的节能效果，工业实践表明节能可达20％以上。
显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明所做的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线，其特征在于：多个用于传送离型纸或基布的传动装置、用于在离型纸上涂覆水性树脂涂层的涂台、贴合基布与水性树脂粘结层的贴合台、用于烘干水性树脂涂层的烘箱、用于烘干水性树脂涂层的加热辊、以及用于冷却水性树脂涂层的冷却辊，其中，
所述传动装置包括放纸台、接纸器、放布机和收卷机；
所述涂台包括第一涂台、第二涂台、第三涂台和第四涂台，所述第一涂台用于涂覆水性树脂面层，所述第二涂台用于涂覆水性树脂中间层，所述第三涂台用于涂覆水性树脂发泡层，所述第四涂台用于涂覆水性树脂粘结层；
所述的烘箱包括第一烘箱、第二烘箱、第三烘箱和第四烘箱，所述每个烘箱均划分为长度相等的等温区间；
所述的加热辊包括第一加热辊、第二加热辊、第三加热辊和第四加热辊，所述的加热辊由辊筒组成；所述辊筒内部中空、两端设有封头，一端封头中心设有热介质进口为进口端，另一端封头中心设有热介质出口为出口端；所述辊筒均水平设置，每2-8个辊筒垂直排列，从下往上形成组；所述组内辊筒之间有间距，每个辊筒的进口端和出口端错开，加热介质管采用活接的形式与所述第一辊筒的进口连接、第一辊筒的出口与第二辊筒的进口连接、第二辊筒的出口与第三辊筒的进口连接、第三辊筒的出口与第四辊筒的进口连接、第四辊筒的出口与第五辊筒的进口连接、第五辊筒的出口与第六辊筒的进口连接，第六辊筒的出口即为加热介质出口；所述的加热辊通由2～8个组构成，每个组之间平行布置，组间距为100mm；所述加热辊包括第一加热辊由6个组构成，所述的第二加热辊由4个组构成，所述的第三加热辊由2个组构成，所述第四加热辊由8个组构成；
所述冷却辊包括第一冷却辊、第二冷却辊、第三冷却辊和第四冷却辊；
所述放纸台连接至接纸器，接纸器连接至第一涂台，第一涂台连接至第一烘箱，第一烘箱连接至第一加热辊，第一加热辊连接至第一冷却辊，第一冷却辊连接至第二涂台，第二涂台连接至第二烘箱，第二烘箱连接至第二加热辊，第二加热辊连接至第二冷却辊，第二冷却辊连接至第三烘箱，第三烘箱连接至第三加热辊，第三加热辊连接至第三冷却辊，第三冷却辊连接至第二涂台，第二涂台连接至第四涂台，第四涂台连接至贴合台，所述放布机连接至贴合台，所述贴合台连接至第四烘箱，第四烘箱连接至第四加热辊，第四加热辊连接至第四冷却辊，第四冷却辊连接至收卷器。
2.根据权利要求1所述的一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线，，其特征在于：所述辊筒的直径为400mm；每6个辊筒垂直排列，从下往上依次为第1到第6辊筒形成组，所述组内辊筒中心距为500mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线，其特征在于：所述第一烘箱、第二烘箱、第二烘箱的长度均为10m，且每个烘箱划分为长度相等的两个等温区，每个等温区长度为5m；所述第四烘箱的长度为20m，第四烘箱划分为四个等温区间，每个等温区长度为5m。
4.根据权利要求1所述的一种基于加热辊干燥的水性合成革生产线，加热介质管采用活接的形式采用机械密封。
5.一种如权利要求1所述的基于加热辊干燥的水性合成革生产线的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：配置面层浆料，将该面层浆料涂覆在离型纸上，形成水性树脂面层，水性树脂面层经过第一烘箱和第一加热辊烘干；配置中间层浆料，将该中间层浆料涂覆在所述水性树脂面层上，形成水性树脂中间层，水性树脂中间层经过第二烘箱和第二加热辊烘干；配置发泡层浆料，将该发泡层浆料涂覆在所述水性树脂中间层上，形成水性树脂发泡层，水性树脂发泡层经过第三烘箱和第三加热辊烘干；配置粘结层浆料，将该粘结层浆料涂覆在所述水性树脂发泡层上，形成水性树脂粘结层，将该水性树脂粘结层贴合在基布上，水性树脂粘结层经过第四烘箱和第四加热辊烘干，其中，所述第一烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为130℃和120℃，第一加热辊的温度设置为95℃；所述第二烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为125℃和115℃，第二加热辊的温度设置为95℃；所述第三烘箱的从进口到出口2个温区的温度分别设置为130℃和125℃，第三加热辊的温度设置为90℃；所述第四烘箱的从进口到出口4个温区的温度分别设置为120℃、125℃、125℃、120℃，第四加热辊的温度设置为90℃。。
6.一种由权利要求5所述的方法生产的水性合成革，其特征在于：所述面层浆料面层浆料由40份水性聚氨酯树脂、55份水、1份增稠剂、0.5份消泡剂、0.5份流平剂、1份外交联剂和2份水性色浆组成；
所述中间层浆料由35份水性聚氨酯树脂、65份水、5份木质粉、1份增稠剂、1份流平剂、2份水性色浆组成；
所述发泡层浆料由50份树脂、30份水、2份发泡剂、1份增稠剂、2份泡沫稳定剂、10份木质粉；
所述粘结层浆料由30份树脂、50份水、1份增稠剂、1份消泡剂、2份外交联剂组成；
由水性聚氨酯树脂面层、水性聚氨酯树脂中间层、水性聚氨酯树脂发泡层、水性聚氨酯树脂粘结层以及基布复合而成，厚度比为面层∶中间层∶发泡层∶粘接层＝1∶5∶20∶3。
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