[發明專利]一種微波-熱風耦合的水性合成革干燥工藝

有效

• 申請號: 202110255636.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112981970B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 范浩軍;陳意;石碧;向均;顏俊;陳治軍;李成祥
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: D06N3/00
• 分類號: D06N3/00;B05D3/02;B05D3/04
• 代理公司: 成都知棋知識產權代理事務所(普通合伙) 51325
• 代理人: 馬超前

一種微波?熱風耦合的水性合成革干燥工藝，將微波加熱器和熱風干燥箱耦合，即在涂臺處設置微波加熱器，待水分蒸發80%后，轉換至熱風干燥。更為重要的是，在微波干燥器中，分別在首尾兩端加裝特殊的水分檢測傳感器，對涂層水份含量進行在線監測；同時在涂層漿料體系中添加硬脂酸鹽類熱穩定劑，進一步防止因局部過熱導致涂層材料組份發生降解反應。本發明既克服了傳統熱風、遠紅外等干燥工藝由表及里干燥，表面成膜又阻礙內部水份蒸發，進一步降低了干燥效率的缺點，又避免了后期因水份含量低導致局部溫度過高聚合物發生支化、交聯、降解等缺點，具有過程安全、節能環保、干燥速率快等特點，可廣泛用于各類水性合成革及水性超纖革的生產。

技術領域

本發明涉合成革制造領域，特別是指一種微波-熱風耦合的水性合成革干燥工藝。

背景技術

采用溶劑型聚氨酯生產合成革，大量使用有機溶劑，VOCs無序排放導致環境污染和人體健康損害，阻礙了合成革工業的發展。水性聚氨酯(簡稱WPU)鏈上含有親水基團，以水作為分散介質，具備可再涂加工性強、力學強度高、彈性好、耐磨、耐老化、耐低溫的優良性能，還具備無毒、不燃、安全環保以及良好的透氣透濕等優點，替代了溶劑型聚氨酯在合成革中的應用。另外，水基聚氨酯經干燥后的涂膜后對基材起到裝飾和保護作用，在合成革、涂料、紡織涂層、建筑、家具、印刷等眾多領域得到了廣泛應用。

由于水的汽化潛熱大（40.8KJ/mol），飽和蒸氣壓高，水性涂層干燥速度只有溶劑型的50%，導致生產效率低、能耗高。通常采用的熱風干燥、遠紅外干燥等技術，均為由表及里干燥，表面成膜后進一步阻礙內部水份蒸發，既降低了干燥速度，還會引起鼓泡、脫層等質量事故。紅外加熱干燥相比熱風干燥來能夠縮短整個干燥過程，但是會產生明顯的溫度梯度,它的干燥也是由表面向內部延伸的,這就使得它不適合用于干燥較厚的涂膜，紅外干燥只能加熱紅外線能夠照射到的區域,不能用來干燥立體的物件，并且紅外干燥對于能量的消耗也較大。而微波輻照能夠快速作用于水分子，使水分子隨電場方向變化而轉動，劇烈振動和摩擦，部分微波能以熱能的形式表現出溫度的升高，有利于WPU乳液中水分蒸發。更重要的是，微波干燥是表里同步干燥，內外不會形成溫度差，從而有效避免了因表面成膜后又阻礙內部水份蒸發的現象發生。微波干燥過程中隨著水分揮發，乳液粒子緊密堆積，聚合物乳液粒子表面吸附的保護層被破壞，間隙越來越小形成毛細管，毛細管作用迫使乳液粒子變形，最后乳液粒子中呈線團狀的聚合物相互靠近、高分子鏈相互擴散，線團結構相互融合，最終形成連續的聚合物涂膜。

微波干燥一方面具有簡單易行、即停即用、無污染等特點。在微波干燥技術用于合成革的制造方面，國內專利多集中在干燥設備的研發上，較少涉及具體干燥工藝。如中國專利CN201910878590公開了一種微波干燥合成革水性聚氨酯涂層裝置制造方法及圖紙，另一申請號為201310431121.7則公開了一種水性聚氨酯合成革用涂布微波加熱烘箱及其控制方法。實際上，微波干燥工藝設計不當會嚴重影響干燥后涂層的性能，甚至導致聚合物發生支化、交聯或熱降解反應。如張昌龍等人發現與熱風干燥相比，微波干燥會使皮革涂膜的拉伸性能和耐寒性能發生了較大改變。蔡佳斌等人也研究了微波干燥對單組分和雙組分WPU材料的影響，發現微波能夠加速雙組分WPU木器涂料中水分揮發，降低異氰酸酯和水的副反應，但會大幅提升涂膜干燥后的硬度，降低耐寒性。究其原因，主要因為是干燥后期，水分含量較低，電磁場釋放的能量無法完全被水分吸收，多余的能量就會導致聚合物交聯、大分子鏈斷裂甚至降解，從而影響涂層的性能。

發明內容