[发明专利]一种合成革表面激光加工微孔阵列的方法

说明书

本发明涉及激光微纳加工技术领域，具体涉及一种合成革表面激光加工微孔阵列的方法，包括以下步骤：S1、选定微孔大小、排布方式，绘制微孔阵列；S2、将合成革样品固定，然后置于飞秒激光加工平台上，调整飞秒激光输出头的位置，使合成革涂层置于CCD监控画面清晰处；S3、在加工系统软件控制界面中设置工艺参数，其中，飞秒激光扫描速度设置范围为50～300mm/s，平均功率0～1W，激光重复频率1～300KHz。与现有技术相比，本发明的合成革表面激光加工微孔阵列的方法加工效率高、精度高、成本低、无污染，有效提高透湿透气性，样品表面美观无明显加工痕迹。

技术领域

本发明涉及激光微纳加工技术领域，具体涉及一种合成革表面激光加工微孔阵列的方法，以提高合成革的透湿透气性。

背景技术

相较于真皮，合成革具有更好的耐磨性、强度及韧性，如聚氨酯(PU)，目前广泛应用于衣、鞋、汽车坐垫等配件的生产中。但由于致密PU涂层会阻碍水汽的传递，PU合成革的应用也存在着透湿性差的局限。而衣服和鞋类用革的高透湿性是保证穿着舒适性与卫生性的重要因素，尤其在运动量增加或处于高温高湿环境中，较高的透湿量使得汗水能迅速蒸发，能避免细菌滋生和使人产生潮湿感。因此，研究人员尝试对PU涂层改性以提高皮革的透湿性，主要手段为增加涂层亲水性基团或通过化学方法得到多孔结构。但生产工艺较复杂，一定程度上提高了皮革制品的成本。

激光材料加工具有手段灵活、效率高与能量可控等许多优点。基于这些优点，纳秒激光在合成革表面钻微孔以提高透湿性的研究已有报道。而传统纳秒激光方法还存在一定的缺陷：透气、透湿性不足；其无法对材料进一步改性；残余热应力较大，对皮革的外观及抗张力影响较大。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种合成革表面激光加工微孔阵列的方法。本发明采用超快激光在时间和空间尺度上具有超高强度，从而可实现高度局部化的材料消融或改性。在此条件下，热影响区(HAZ)和残余热应力会减小，而HAZ和残余热应力会影响皮革外观和抗张力。通过该方法进行表面处理后的合成革的透湿透气性大大提高。

本发明以改变微观结构为目的，在抗张力满足要求、并且不影响皮革外观的情况下，本实施利用飞秒激光，如紫外飞秒激光、红外飞秒激光等制备多孔合成革结构，特别是343nm波长紫外飞秒激光进行制备多孔聚氨酯的方法，得到的PU合成革具有较好透湿性。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种合成革表面激光加工微孔阵列的方法，包括以下步骤：

S1、选定微孔大小、排布方式，绘制微孔阵列；

S2、将合成革样品固定，然后置于飞秒激光加工平台上，调整飞秒激光输出头的位置，使合成革涂层置于CCD监控画面清晰处；

S3、在加工系统软件控制界面中设置工艺参数，工艺参数包括飞秒激光扫描速度、单脉冲能量、重复频率，设置完成后开始加工，待完成；其中，飞秒激光扫描速度设置范围为50～300mm/s，平均功率0～1W范围可调，激光重复频率1～300KHz范围可调。

在平均功率确定时，加工中单位面积内所接收到的能量可由脉冲重叠率来描述。

单脉冲能量是指每个脉冲的能量大小，等于平均功率除以重复频率。

脉冲重叠如下所示：

式中，v代表扫描速度，mm/s；d表示用于打孔的激光束直径，μm；f表示重复频率，激光脉冲重叠越高，透湿量的值越大。

进一步的，保证加工效果理想的情况下，所述微孔直径设定范围为20～50μm。

优选的，所述微孔直径设定为20μm。

进一步的，所述微孔密度2000～3000个/cm²。