相關申請的交叉引用

本申請要求2014年10月17日提交的美國臨時專利申請no.62065470的優(yōu)先權，該申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

本發(fā)明總體上涉及人造革裝置和方法，更具體而言，涉及人造革的復合材料/層壓材料的三維增強。

背景技術：

合成皮革材料用于各種產(chǎn)業(yè)。例如，在汽車工業(yè)中，合成皮革廣泛用于覆蓋座椅、方向盤、內(nèi)飾面板等。由于許多原因，這種材料在環(huán)境影響、成本、耐久性和可定制性等方面優(yōu)于動物皮革。合成皮革通常重量較輕，生產(chǎn)效率更高，并且價格明顯低于真皮/動物皮革。

在不同類型的合成皮革中，基于聚氨酯(“pu”)的皮革具有優(yōu)于基于聚氯乙烯(“pvc”)的皮革的優(yōu)點。pu合成皮革重量較輕，通常無臭，并且與pvc皮革相比具有增強的透氣性。此外，pu皮革不含環(huán)境有害物質，例如在pvc中發(fā)現(xiàn)的增塑劑。另外，pu皮革不受pvc產(chǎn)品當前表現(xiàn)出的剛度限制的影響。

鑒于pu皮革的諸多優(yōu)點，人們一直致力于擴展pu皮革的造型可能性，包括多樣化皮革外觀和提高皮革觸覺品質。術語“觸覺”指的是材料的觸感和感覺。pu皮革的外觀和紋理都可以根據(jù)用于制作pu皮革的方法而改變。

例如，使用壓花來在維度上增強含pu材料。如本文所用的，“壓花”指的是通過加壓和/或加熱以各種變化量產(chǎn)生的壓印。在以前的壓花嘗試中，由于許多原因，包括加熱或加壓步驟的問題(其導致熔化和切割的材料以及在這種壓花的拐角處引起的應力)，導致pu材料表面的切割或損壞。另外，以前使用的壓花圖案轉印裝置也是有問題的，包括具有過度鋒利邊緣的輥或板造成的pu表面層的切割或損壞，或者甚至更嚴重的穿過下部復合層的切割。使用不合適的材料(包括不適當?shù)呐菽图徔椘废∷刹?已經(jīng)引起了進一步的問題：諸如緊隨壓花加工、并且直到包含合成皮革材料的最終產(chǎn)品(例如作為實例的汽車座椅)的制造的壓花設計的形狀和深度上的變形等。

雖然在保持合成皮革中的壓花設計的完整性方面(包括沒有層狀體和稀松布的合成皮革材料的平坦壓花)一些嘗試已經(jīng)被證明是更成功的，但是這種嘗試的三維效果被最小化、受到損害，并且在美學上比較平庸。這些壓花本質上通常是二維的，并且缺乏足夠的深度以實現(xiàn)更明顯、真實和/或美觀的結果。

為了改善合成皮革產(chǎn)品的三維外觀，已經(jīng)使用了稱為“枕狀壓花”的方法，其包括三層pu的構造。雖然用材料、泡沫和稀松布的復合層形成的面材的三維性質優(yōu)于使用平坦壓花形成的面材的三維性質，但是這些現(xiàn)有嘗試仍然不足以達到壓花目標。具體而言，它們在壓花過程中不能適當?shù)乇Ｗo復合材料免受例如熔化或切割。另外，用于提供“枕狀”效果的材料不能充分保持所需的壓花形狀。

因此，這些和其他問題表明：在合成皮革領域中仍然需要更有效的壓花方法和更耐用的最終產(chǎn)品。

技術實現(xiàn)要素：

幸運的是，本發(fā)明提供了人造革聚氨酯復合材料的簡潔、優(yōu)化和多功能的維度增強。

以下呈現(xiàn)本發(fā)明的簡化發(fā)明內(nèi)容，以便提供對本發(fā)明的一些方面的基本理解。該發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的廣泛概述。其不意在確定本發(fā)明的關鍵或重要要素或描述本發(fā)明的范圍；其唯一目的是以簡化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的構思，作為隨后呈現(xiàn)的更詳細描述的序言。

本發(fā)明包括壓花復合材料和形成這種具有皮革外觀和類似屬性的壓花復合材料的方法。

在一個實施例中，壓花復合材料包括多層pu材料、泡沫層和基底稀松布層，其中，復合材料的各層被壓花以形成沿著復合材料的枕狀腔室或枕狀單元。在另一實施例中，壓花復合材料具有至少三層pu、用作三層pu的背襯的紡織品層、紡織品背襯層下面的一層不可復原的pu泡沫以及用作pu泡沫層的背襯的一層紡織品或非織造稀松布。復合材料被壓花，以形成由這些層之間的結合所形成的壓花圖案線的網(wǎng)絡勾畫的枕狀腔室或枕狀單元。

“可復原的”泡沫在被刀片切割、壓力按壓、受熱侵蝕或被模具沖壓之后保持其原來形狀，因此不適于壓花。

如本文所用的，“不可復原的”泡沫是適于壓花的泡沫材料，其不能從切壓花操作中恢復，從而保持其壓花形狀。

在一個實施例中，用于形成壓花復合材料的方法包括以下步驟：1)形成具有表面層和粘附到背襯層的表層的pu皮革材料；2)將一層泡沫附接到pu皮革材料的底面；3)將一層稀松布或紡織品附接到泡沫層的底面以形成復合材料；以及4)通過使用壓花輥對復合材料進行壓花，以對復合材料提供壓花設計和枕狀單元。

在另一實施例中，用于形成壓花復合材料的方法包括以下步驟：1)形成具有表面層和粘附到背襯層的表層的pu皮革材料；2)將一層泡沫附接到pu皮革材料的底面；3)將一層稀松布或紡織品附接到泡沫層的底面以形成復合材料；以及4)通過使用壓花板對復合材料進行壓花，使得復合材料承載壓花圖案，并且在壓花圖案線內(nèi)形成枕狀單元。

本發(fā)明所呈現(xiàn)的特征的目的在于通過使用平坦壓花技術和輥壓花技術來提供對聚氨酯人造革(被支撐的聚氨酯或pu涂層材料)的維度增強。本方法產(chǎn)生了在本發(fā)明之前不可實現(xiàn)的優(yōu)異三維效果。本發(fā)明所設想的裝置和方法解決了加熱、加壓、壓花設計、材料選擇以及造成合成皮革材料的切割和損壞的其它特征的現(xiàn)有問題。

本發(fā)明的其它特征是通過本發(fā)明的壓花技術實現(xiàn)具有皮革外觀的美學增強材料。通過本方法形成的三維增強pu材料與真皮和ovc/乙烯基裁剪部件的外觀更相似。

通過仔細閱讀優(yōu)選實施例的詳細說明，本領域技術人員將會清楚地了解其他特征及其優(yōu)點、與本發(fā)明相關的技術和設備。

上述摘要的目的是使美國專利商標局和公眾一般能夠從粗略檢查中快速確定技術公開內(nèi)容的性質和要點。摘要不用于解釋本文的權利要求的范圍，也不用于限定本發(fā)明或本申請，也不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

本文闡述了本主題的其它目的和優(yōu)點，并且根據(jù)本文的詳細說明，本領域普通技術人員將清楚這些目的和優(yōu)點。另外，應該進一步理解，在不脫離主題的精神和范圍的情況下，可以在本發(fā)明的各種實施例和用途中實踐本發(fā)明的具體示出的、被引用的和討論的特征和要素的修改和變化。變化可以包括但不限于用等效的裝置、特征或步驟替代所示出、參考或討論的那些裝置、特征或步驟，以及對各種部件、特征、步驟等在功能、操作或位置上進行反轉。此外，還應當理解，本主題的不同實施例以及不同的當前優(yōu)選實施例可以包括當前公開的特征、步驟或元件或其等同物的各種組合或構造(包括特征、部件或步驟的組合或未在附圖中明確示出或在這些附圖的詳細說明中陳述的特征、部件或步驟的構造)。不一定在發(fā)明內(nèi)容部分中表示的本主題的附加實施例可以包括并且并入以上概括對象中參考的特征、部件或步驟的各方面的各種組合和/或在本申請中以其它方式討論的其他特征、部件或步驟。本領域普通技術人員在評閱本說明書的其余部分之后將能更好地理解這些實施例和其它實施例的特征和方面。

附圖說明

在附圖中：

圖1a是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓花復合材料的一部分的透視圖；

圖1b是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓花復合材料的一部分的剖視圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的壓花復合材料的制造方法的視圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造壓花復合材料的材料的剖視圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的壓花復合材料的制造方法的視圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造壓花復合材料的材料的剖視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓花復合材料的制造方法的視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造壓花復合材料的壓花裝置的透視圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于制造壓花復合材料的壓花裝置的透視圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的壓花復合材料的剖視圖。

具體實施方式

本文公開了某些優(yōu)選實施例和實例。然而，本發(fā)明的主題超出了具體公開的實施例中的實例而延伸到其他替代實施例和/或用途以及本發(fā)明主題的修改和等同方案。因此，所附權利要求的范圍不受本文所述的任何特定實施例的限制。例如，在本文公開的任何方法或過程中，方法或過程的動作或操作可以以任何合適的順序進行，并且不一定限于任何特定公開的順序?？赡軙杂兄诶斫饽承嵤├姆绞交蝽樞驅⒏鞣N操作描述為多個離散操作；然而，描述的順序不應被理解為暗示這些操作是依賴于順序的。另外，本文描述的結構、系統(tǒng)和/或裝置可以被實現(xiàn)為集成部件或單獨部件。為了比較各種實施例，描述了這些實施例的某些方面和優(yōu)點。不一定通過任何特定實施例來實現(xiàn)所有這樣的方面或優(yōu)點。因此，例如，可以以實現(xiàn)或優(yōu)化本文教導的一個優(yōu)點或一組優(yōu)點的方式來執(zhí)行各種實施例，而不一定實現(xiàn)本文也教導或提出的其它方面或優(yōu)點。

本發(fā)明包括壓花復合材料和用于制造具有皮革外觀和特性的壓花復合材料的方法和裝置。

本發(fā)明允許用于形成合成皮革的pu材料的維度增強。如本文所用的，術語“pu”指的是含有聚氨酯的材料或涂有聚氨酯的材料?？梢酝ㄟ^圖案或設計改變pu材料。這里，所使用的材料和方法為最終pu合成皮革產(chǎn)品的設計提供了二維外觀和三維外觀。

在圖1a和圖1b中示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的維度增強的pu皮革10的實例。如圖所示，pu皮革10在外觀上被壓花有裝飾性的三維圖案。該圖案由在壓花過程中形成的標記或線12和枕狀單元14的網(wǎng)絡限定，在壓花過程中，材料層通過加熱和加壓在結合線12處或沿著結合線12結合在一起。

本發(fā)明可以設想除了圖1a和1b所示的圖案之外的各種圖案。例如，壓花圖案可以是對稱的或不對稱的。枕狀單元14的形狀可以是幾何的或隨機的。結合線12和枕狀單元14的維度也可以是一致的或不一致的。術語“線”用于描述表示復合材料層相對于所使用的壓花裝置上的相應雕刻結合或熔化在一起的區(qū)域的任何標記或可見壓印。假如壓花圖案適合于保持復合材料之間的結合從而保持枕狀單元的完整性，則可以使用各種各樣的圖案設計來形成本發(fā)明的pu皮革材料。

用于形成pu皮革10的不同材料有助于壓花的有效性，以賦予在諸如汽車座椅的最終產(chǎn)品中在使用之后可保持的三維圖案。在圖1b中，示出了用于形成復合材料的不同材料的pu皮革10的一個實施例的剖視圖包括pu面材20、泡沫材料22和稀松布材料24。這些材料中的每一種包括通過這里描述的裝置和方法組合的一個或多個層。

在一個實施例中，pu面材20由圖2所示的方法形成。離型紙30通過導輥32提供，并前進穿過引入涂層的一系列固化腔室。在第一固化腔室34處，用一定量的水性pu涂覆離型紙30，所述水性pu固化(干燥和凝固)以形成pu表面層。在第二固化腔室40處，涂覆離型紙30被進一步涂覆一定量的由具有脂族異氰酸酯基的聚碳酸酯二元醇制成的pu樹脂38，以形成pu表層，其用作相對于離型紙的紋理轉印層。在第三固化腔室42處，離型紙30被進一步涂覆一定量的由具有脂族基的聚碳酸酯二元醇制成的pu粘合劑樹脂44，以用作pu粘合劑層。通過該方法，在離型紙上形成pu表面層。接下來，通過使用輥50將背襯材料48引入并層壓到涂覆離型紙30的表面上。最后，去除離型紙(未示出)以獲得pu面材20。

在圖3中，示出了本發(fā)明的pu面材20的一個實施例的橫截面。pu面材20包括pu表面層60、pu表層82、pu粘合劑層64和背襯層66。

本發(fā)明可以設想pu面材20的替代實施例。例如，pu表層62可以是兩層而不是單層。在另一實施例中，pu表層62可以是頂層，從而代替圖3所示的表面層60。另外，pu表層62與背襯層66之間可以包括硅樹脂層(未示出)。另外，如果pu面材包括穿孔(未示出)，則可以使用具有不同顏色的多個表層，使得內(nèi)表層的顏色是不同的并且通過外表層的穿孔可見。

pu面材20的各層的重量和厚度的比例也可以變化。在一個實施例中，表面層60、表層62和粘合劑層64一起占pu面材20的總重量的約30％，剩余的重量歸屬于背襯層。在另一實施例中，表面層60、表層62和粘合劑層64一起可以占pu面材20的總重量的約27％至約30％，剩余的重量歸屬于背襯層。在另一實施例中，表面層60、表層62和粘合劑層64一起可以重約120g/m²，背襯層可以重約320g/m²。

皮革外觀的模擬可以部分地通過離型紙30的表面上的紋理圖案實現(xiàn)，該紋理圖案轉印到pu面材20的表面。可以獲得各種各樣的紋理圖案，包括平滑的、粗糙的和技術性的(具有重復的設計和形狀)紋理圖案。pu面材可進一步是穿孔的。另外，pu面材20可以具有通過在加工期間引入的一種或多種染料賦予的各種各樣的顏色。

用于背襯層66的材料也可以變化。特定的背襯材料為pu面材提供厚度、拉伸強度和拉伸性能。在一個實施例中，背襯可以是圓形針織紡織品。圓形針織紡織品可以是平坦的或起絨的。這些類型的紡織品為pu面材提供了增強的可修剪性。圓形針織的起絨版本還可以增強pu面材的觸覺特征。也可以設想使用經(jīng)編絨面革紡織品，特別是如果pu面材要被穿孔。背襯也可以是非織造材料，包括非織造絨面革。其它材料也是合適的，只要如下所述背襯適于結合泡沫材料22的表面即可。

為了形成根據(jù)本發(fā)明要壓花的pu復合材料，pu面材20與泡沫材料和稀松布背襯組合。在一個實施例中，pu復合材料通過圖4所示的方法形成。該方法包括通過一系列三個相鄰輥的明火層壓，三個相鄰輥沿相反的方向轉動，中間輥沿著與外輥相反的方向轉動。首先，提供泡沫材料70并將其引導到第一輥72。當泡沫材料70圍繞第一輥72通過時，第一明火74熔化泡沫材料70，以產(chǎn)生粘性表面。接下來，提供pu面材20并將其引導到第一輥72旁邊的第二輥76。隨著pu面材20和泡沫材料70在第一輥72與第二輥76的咬合部之間被擠壓，pu面材20的底表面或背襯側結合到泡沫材料70的粘性表面上。隨著泡沫材料70的結合側與第二輥76接觸，泡沫材料70的非結合側或相反側被第二明火82熔化，以產(chǎn)生粘性表面。最后，提供稀松布或織物背襯78并將其引導到第二輥76旁邊的第三輥80。隨著稀松布背襯78和泡沫材料70在第二輥76與第三輥80的咬合部之間被擠壓，稀松布背襯78結合到泡沫材料70的非結合粘性表面上，以產(chǎn)生用于壓花的復合材料26。

在替代實施例(未示出)中，與圖4所示的連續(xù)方法相反，泡沫層和稀松布層的層壓可以在兩個單獨的通過過程中完成。

在圖5中示出了形成的pu復合材料26的一個實施例的橫截面。除了在該實施例中包括表面層60、表層62、粘合劑層64和背襯層66的pu面層之外，復合材料還包括泡沫層70和稀松布或織物層78。該復合材料26用于形成壓花復合材料10的一個實施例。

用于這些附加層的材料為復合材料提供了增強的性能，特別是，不可復原的泡沫是泡沫層70的優(yōu)選材料?！翱蓮驮摹迸菽诒坏镀懈罨虮荒＞邲_壓或加熱之后重新恢復其原來形狀，因此不適于壓花。如本文所用的，“不可復原的”泡沫是適于壓花的泡沫材料，其不能從模切/壓花操作中恢復，從而保持其壓花形狀。這種不可復原的泡沫使得壓花能夠永久地保持在適當?shù)奈恢?，以產(chǎn)生本發(fā)明所需的三維效果。

在一個實施例中，泡沫層70是厚度為約3mm至約5.2mm的聚酯型聚氨酯。為了實現(xiàn)泡沫與外部pu面和稀松布層之間的結合，優(yōu)選地在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的熔化方法中，如前所述將泡沫加熱成在兩側熔化，泡沫的任一側的厚度減小約1mm。因此，該方法中的起始泡沫材料70應該在約5mm與約7.2mm之間，以在復合材料中實現(xiàn)約3mm與5.2mm之間的最終泡沫厚度。也可以設想其它厚度，只要如下所述泡沫層能夠有效保持壓花圖案即可。

在另一實施例中，泡沫材料可以是由foamexinnovations,international制造且稱為lg160035的市售聚酯型聚氨酯泡沫。在另一實施例中，聚酯型聚氨酯泡沫可以從foamexinnovations獲得并被稱為l2185040。在另一實施例中，泡沫可以具有以下性質：表觀密度約為1.85lb/ft³，泡沫塑料泡孔數(shù)約為75cpi，并且撓度縮進力約為65lb/50"²。在另一實施例中，泡沫可以具有以下特性范圍。

紡織品層或非織造稀松布層72提供免受壓花板和輥的熱量的保護，并且可以通過稀松布選擇來改變產(chǎn)品的維度穩(wěn)定性。

pu復合材料的壓花圖案可以通過輥壓花方法或平坦壓花方法來實現(xiàn)。在圖6和圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明的輥壓花方法的一個實施例。首先，pu復合材料通過導輥90提供并被壓花輥裝置卷繞。隨著復合材料被供給到壓花站94，復合材料的張力通過一個或多個桿92保持。壓花站94包括三個相鄰的輥，其中雕刻壓花輥100在加熱接收輥96與加壓輥106之間。將復合材料26引入加熱接收輥96和加熱壓花輥100的咬合部中，使復合材料26的pu面材20側與壓花輥100接觸，而復合材料26的背襯24側與加熱接收輥96接觸。加壓輥106有助于壓花輥100與接收輥96之間的咬合部的緊密性。當復合材料在壓花輥100與接收輥96之間通過時，在壓花站處提供的熱量和壓力賦予復合材料壓花圖案。然后將壓花復合材料102卷繞在纏繞件104上以用于各種應用。

熱量、壓力和張力參數(shù)有助于輥壓花方法的有效性并且有助于所得壓花復合材料的維度穩(wěn)定性。在一個實施例中，雕刻壓花輥100的溫度不高于約140攝氏度/245華氏度。在另一實施例中，溫度為約120攝氏度/245華氏度。

用于輥的材料也可以變化。在一個實施例中，加熱接收輥96由金屬制成。在另一實施例中，加熱輥96由鋼制成，在另一實施例中，加熱輥96的溫度不高于約190攝氏度/375華氏度。在另一實施例中，加壓輥106由尼龍材料制成。

在壓花輥100、復合材料和加熱接收輥96之間的接觸點處的停留時間由輥壓花機的線速度控制。在一個實施例中，線速度為約3碼/分鐘至約5碼/分鐘。在一個實施例中，壓力保持在約4mpa(兆帕)與約8mpa之間。

另外，雕刻壓花輥可以產(chǎn)生各種壓花設計。圖案在輥表面中被雕刻到精確的深度和圖形布置。特別是，雕刻壓花輥100包括適于將圖案轉印到復合材料26上的突起和凹部陣列。突起和凹部的維度可以變化，只要壓花圖案能夠被有效地轉移穿過復合材料26而不損壞材料即可。

在圖8中示出了根據(jù)本發(fā)明的平坦壓花方法的一個實施例。首先將pu復合材料提供給平坦壓花裝置。復合材料206被引導到板式壓花機的壓花站210。壓花站包括頂部雕刻壓花板200、接收墊202和加熱底板204。頂部壓花板200下降到復合材料的表面上。作為選擇，將頂板和底板按壓在一起。在壓花站處施加的熱量和壓力導致復合材料的位于板之間的一部分上的壓花圖案。然后將壓花復合材料208移出壓花站210。作為選擇，與通過復合材料206片材的壓花節(jié)段或壓花部分相反，可以通過連續(xù)通道進行平坦壓花。因此，整個復合材料或僅復合材料的一部分可以被壓花。

熱量、壓力和張力參數(shù)有助于平坦壓花方法的有效性并且有助于所得壓花復合材料的維度穩(wěn)定性。在一個實施例中，以下參數(shù)可用于板式壓花機。在接觸pu材料的壓花板的表面上，壓花板的溫度可以不高于約190攝氏度/380華氏度。在接觸pu材料的底部稀松布層的側面上，底部加熱板的溫度可以不高于約200攝氏度/400華氏度。停留時間根據(jù)要使用的壓花圖案而變化，在一個實施例中，從啟動壓力控制到解除壓力控制的停留時間可以在約5秒與約15秒之間。在另一實施例中，所使用的壓力可以在約10psi與約30psi之間。

另外，壓花板可以在pu復合材料上產(chǎn)生各種壓花設計。圖案在金屬材料中被雕刻到精確的深度和圖形布置。

在圖9中示出了壓花復合材料的一個實施例的橫截面。如圖所示，壓花圖案實現(xiàn)為穿過整個復合材料。然而，鑒于復合材料的性質，pu面材層和泡沫層的頂部具有相似的曲率，其似乎是泡沫和稀松布層的底部的曲率的鏡像。如所描述的，壓花圖案形成枕狀單元14，枕狀單元14由pu面和稀松布突起300限定并包含在結合線12內(nèi)。

相關領域的技術人員將從上述優(yōu)選實施例的描述中理解到：在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行替換和修改。