[发明专利]一种微波-热风耦合的水性合成革干燥工艺

说明书

一种微波‑热风耦合的水性合成革干燥工艺，将微波加热器和热风干燥箱耦合，即在涂台处设置微波加热器，待水分蒸发80%后，转换至热风干燥。更为重要的是，在微波干燥器中，分别在首尾两端加装特殊的水分检测传感器，对涂层水份含量进行在线监测；同时在涂层浆料体系中添加硬脂酸盐类热稳定剂，进一步防止因局部过热导致涂层材料组份发生降解反应。本发明既克服了传统热风、远红外等干燥工艺由表及里干燥，表面成膜又阻碍内部水份蒸发，进一步降低了干燥效率的缺点，又避免了后期因水份含量低导致局部温度过高聚合物发生支化、交联、降解等缺点，具有过程安全、节能环保、干燥速率快等特点，可广泛用于各类水性合成革及水性超纤革的生产。

技术领域

本发明涉合成革制造领域，特别是指一种微波-热风耦合的水性合成革干燥工艺。

背景技术

采用溶剂型聚氨酯生产合成革，大量使用有机溶剂，VOCs无序排放导致环境污染和人体健康损害，阻碍了合成革工业的发展。水性聚氨酯(简称WPU)链上含有亲水基团，以水作为分散介质，具备可再涂加工性强、力学强度高、弹性好、耐磨、耐老化、耐低温的优良性能，还具备无毒、不燃、安全环保以及良好的透气透湿等优点，替代了溶剂型聚氨酯在合成革中的应用。另外，水基聚氨酯经干燥后的涂膜后对基材起到装饰和保护作用，在合成革、涂料、纺织涂层、建筑、家具、印刷等众多领域得到了广泛应用。

由于水的汽化潜热大（40.8KJ/mol），饱和蒸气压高，水性涂层干燥速度只有溶剂型的50%，导致生产效率低、能耗高。通常采用的热风干燥、远红外干燥等技术，均为由表及里干燥，表面成膜后进一步阻碍内部水份蒸发，既降低了干燥速度，还会引起鼓泡、脱层等质量事故。红外加热干燥相比热风干燥来能够缩短整个干燥过程，但是会产生明显的温度梯度,它的干燥也是由表面向内部延伸的,这就使得它不适合用于干燥较厚的涂膜，红外干燥只能加热红外线能够照射到的区域,不能用来干燥立体的物件，并且红外干燥对于能量的消耗也较大。而微波辐照能够快速作用于水分子，使水分子随电场方向变化而转动，剧烈振动和摩擦，部分微波能以热能的形式表现出温度的升高，有利于WPU乳液中水分蒸发。更重要的是，微波干燥是表里同步干燥，内外不会形成温度差，从而有效避免了因表面成膜后又阻碍内部水份蒸发的现象发生。微波干燥过程中随着水分挥发，乳液粒子紧密堆积，聚合物乳液粒子表面吸附的保护层被破坏，间隙越来越小形成毛细管，毛细管作用迫使乳液粒子变形，最后乳液粒子中呈线团状的聚合物相互靠近、高分子链相互扩散，线团结构相互融合，最终形成连续的聚合物涂膜。

微波干燥一方面具有简单易行、即停即用、无污染等特点。在微波干燥技术用于合成革的制造方面，国内专利多集中在干燥设备的研发上，较少涉及具体干燥工艺。如中国专利CN201910878590公开了一种微波干燥合成革水性聚氨酯涂层装置制造方法及图纸，另一申请号为201310431121.7则公开了一种水性聚氨酯合成革用涂布微波加热烘箱及其控制方法。实际上，微波干燥工艺设计不当会严重影响干燥后涂层的性能，甚至导致聚合物发生支化、交联或热降解反应。如张昌龙等人发现与热风干燥相比，微波干燥会使皮革涂膜的拉伸性能和耐寒性能发生了较大改变。蔡佳斌等人也研究了微波干燥对单组分和双组分WPU材料的影响，发现微波能够加速双组分WPU木器涂料中水分挥发，降低异氰酸酯和水的副反应，但会大幅提升涂膜干燥后的硬度，降低耐寒性。究其原因，主要因为是干燥后期，水分含量较低，电磁场释放的能量无法完全被水分吸收，多余的能量就会导致聚合物交联、大分子链断裂甚至降解，从而影响涂层的性能。

发明内容