阅读说明：本技术 聚氨酯树脂在纺织品上的旋转筛网图案印花 (rotary screen pattern printing of polyurethane resins on textiles ) 是由 D.M.布朗 D.G.道森 J.A.雅各布斯 C.E.格林 T.G.希尔 于 2018-01-17 设计创作，主要内容包括：一种PU印花方法和系统包括纺织品部件；以及旋转筛网装置部件。更具体地说,系统可包括：PU材料源；旋转筛网,其含有刮板刀片或磁性辊,所述刮板刀片或磁性辊连接到所述PU材料源；用以携带纺织品接近所述旋转筛网并就位以接受印花的机构；以及水动或磁性压力源,其用以迫使PU穿过所述旋转筛网并且到所述纺织品上。(A PU printing method and system includes a textile component; and a rotating screen device member. More specifically, the system may include: a source of PU material; a rotating screen containing scraper blades or magnetic rollers connected to the source of PU material; means for carrying the textile adjacent said rotating screen and in position to receive printing; and a hydrodynamic or magnetic pressure source to force PU through the rotating screen and onto the textile.)

聚氨酯树脂在纺织品上的旋转筛网图案印花

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月17日提交的美国临时申请第62/447,019号的优先权权益，所述美国临时申请整体并入本文。

技术领域

本发明一般来说涉及旋转筛网图案印花装置和方法。

背景技术

使用含聚氨酯(“PU”)材料的印花通常涉及在纸基材而不是纺织品基材上印花。此外，PU图案已通过如热熔(thermal welding)或热转印、贴花、平板和三维印花的这类技术实现。然而，旋转筛网印花并不常用于这个目的。

在本文中，“旋转筛网印花”被限定为通过经由可透过筛网将浆料施加到移动幅材(web)上实现的印花。当基材材料在筛网下方传送时，通过磁性棒或用刀片刮板迫使浆料穿过筛网。

旋转筛网印花具有大范围的设计能力和着色选项，这使其成为用于包括汽车和服装的许多应用的合意过程。一般来说，旋转筛网印花是用于大量生产的更有效过程。例如，一些转印方法需要两个不同的步骤：第一，将图案粘合到转印片材，和第二，将转印片材与基材组合以施加图案。类似地，其他方法需要逐渐印花(一次一个区段)或另外的准备步骤。相比之下，旋转筛网方法允许直接在基材材料上的连续印花。

因此，这些和其他问题表明在旋转筛网印花的领域中需要有效印花过程和所得产品，尤其在使用含PU的材料和纺织品的情况下。

发明内容

下文呈现本发明的简要概述以便提供对本发明的一些方面的基本理解。这个概述不是本发明的广泛综述。其不意图识别本发明的关键或重要元件或划界本发明的范围；其唯一目的是作为随后呈现的更详细描述的前序，以简化形式呈现本发明的概念。

本发明包括用于印花图案，并且具体来说，用于通过旋转筛网将含聚氨酯(PU)材料的图案施加到纺织品材料上的方法。

在本发明的方法的一个实施方案中，本发明的步骤可包括以下步骤：准备纺织品材料；准备PU树脂；提供旋转筛网印花装置；将纺织品材料进料至旋转筛网印花装置中；以及根据一定装置参数用旋转筛网印花装置将PU树脂的图案施加到纺织品。

旋转筛网印花装置可包括：旋转筛网，其具有带有开口的网状物，所述开口对应于施加到纺织品的图案；磁性棒或刀片刮板，其包含于旋转筛网；用以携带纺织品幅材的可移动支撑件，连接到刮板的PU树脂源；以及在磁性棒或刀片刮板下方的磁性或水动压力源，其分别用以迫使PU树脂穿过筛网。此外，装置速度、辊大小、筛网磁铁、磁铁压力，和温度是可改变以实现所需的图案目标的参数，所述所需的图案目标包括印花的厚度(高度)、印花的清晰性(clarity)和印花的触觉性质。

在本发明的系统的一个实施方案中，本发明的部件可包括：PU印花材料部件；纺织品部件；以及旋转筛网装置部件。更具体地说，系统可包括：PU树脂或浆料源；旋转筛网，其含有刮板刀片或磁性辊，所述刮板刀片或磁性辊连接到PU树脂源；用以在旋转筛网下输送纺织品且就位以接受印花图案的机构；以及在旋转筛网下方且靠近旋转筛网的水动或磁性压力源。

本发明的一个特征是提供连续方法和系统以将PU图案施加至纺织品织物。另一个特征是提供旋转筛网印花方法和系统，所述旋转筛网印花方法和系统向纺织品提供美学增强，包括各种颜色和设计。另一个特征是提供旋转筛网印花方法和系统，所述旋转筛网印花方法和系统实现图案化材料的更有效大量生产。

根据优选实施方案的详细描述的精心阅读，与本发明有关的领域、技术和设备中的技术人员将容易明白其他特征和其优点。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网印花组件的透视图；

图2是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网印花组件的旋转筛网部件的透视图；

图3是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网组件的示意图；

图4是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网印花组件的旋转筛网部件的区段的详细视图；

图5是根据本发明的一个实施方案的用于在旋转筛网印花组件中使用的旋转筛网部件的透视图；

图6是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网组件的透视图；

图7是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网组件的透视图；

图8是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网组件的刮板压力刀片部件的透视图；

图9是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图10是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图11是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图12是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图13是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图14是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图15是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图16是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图17是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图18是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图19是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图20是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图21是根据本发明的一个实施方案的通过旋转筛网组件形成的纺织品材料上的图案设计的透视图；

图22是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网组件中的替代性刮板部件的透视图；

图23是根据本发明的一个实施方案的单个筛网印花机逆向辊组件的透视图；以及

图24是根据本发明的一个实施方案的旋转筛网组件和印花方法的示意图。

具体实施方式

本发明包括与纺织品织物的旋转筛网印花有关的方法、设备和系统。本发明的替代性实施方案和其部件例示于图1-24中并且在下文中更充分地加以描述。

含聚氨酯(PU)的材料对于印花或转印图像、标记或图案的使用已主要在纸基材而非纺织品上进行。此外，使用于这些类型的材料的印花方法通常包括三维、热熔或热转印、贴花和平板印花。本发明介绍用于利用含PU的材料在纺织材料上的旋转筛网印花的印花方法和系统。

一般来说，本发明可包括用于以施加PU树脂或浆料通过旋转、可透过筛网到纺织品的移动幅材上的印花的方法和/或系统。可透过筛网可包括中空、穿孔、金属圆筒，诸如用磁性棒或刀片刮板迫使PU材料穿过所述中空、穿孔、金属圆筒，所述磁性棒或刀片刮板包含于圆筒内。靠近圆筒或在圆筒下方可为诸如水动或磁性压力源，当纺织品层在圆筒旋转时在所述圆筒下方传送时，所述压力源被施加来迫使PU材料穿过穿孔。在刀片刮板的情况下，水动压力可被施用于刀片上以沿移动幅材的方向推动刀片。在磁铁辊的情况下，磁性力可被施用于辊上以沿移动幅材的方向拉动。

在图1中所例示的一个示例性实施方案中，示出本发明的旋转印花系统和组件10的实例，所述旋转印花系统和组件可包括以下部件：PU树脂或浆料部件；旋转筛网部件；可移动幅材部件；以及压力部件。例如，如在图1中，旋转印花装置和系统10可包括：PU树脂或浆料源12；旋转筛网14，其含有刮板刀片(示出)或磁性辊16，所述刮板刀片或磁性辊可连接到PU树脂源12；用以在旋转筛网14下方输送纺织品片材或幅材且就位以接受印花图案22的机构；以及在旋转筛网14下方和靠近旋转筛网14的水动或磁性压力源24。在一个实施方案中，PU浆料26通过连接管28从PU树脂源12泵送到刮板或磁铁辊16中，刮板的一个实例在图2中示出。

对于每个系统部件，本发明设想替代性实施方案以实现具体印花。例如，在一个实施方案中，PU浆料可为具有适合于通过旋转筛网14并在纺织品表面上有效转印的粘度和流变学的水基浆料。在仍然另一个实施方案中，PU浆料可包括用以将颜色赋予预定或所需的印花的颜料着色剂。在又一个实施方案中，PU浆料可是用以赋予印花尺寸外观的蓬松物基的(puff based)。在一个特定实例中，PU浆料可具有在约8,000cps(厘泊)至约19,000cps的范围内的粘度。在这个实例中，粘度是通过Brookfield粘度计在20rpm下用#6主轴测量的。另外，所使用的PU浆料的水平将取决于讨论的图案和/或设计的尺寸而变化。

纺织品部件也可变化。在一个实施方案中，纺织品部件可包括承载涂层的扁平面(flat)，或绒面/针织，或编织纺织品，PU图案施加在所述涂层上。在一个实例中，纺织品的涂层可使得PU材料安置并粘合到纺织品的表面，包括纺织品的顶部或上表面，而没有被纺织品的显著吸收，包括吸收到纺织品的基底或下表面中。在一个实施方案中，纺织品涂层可包括氟碳化合物的量。在另一个实施方案中，碳氟化合物可组成涂层混合物的约1％至约12％。在仍然另一个实施方案中，涂层部件可包括蜡乳液或非氟化防水剂。

旋转筛网部件可根据讨论的印花图案和纺织品变化。在一个实施方案中，旋转筛网14可为具有带有穿孔15的网状物的金属圆筒，诸如图4-5中所示。圆筒的圆周和宽度可适于印花预定设计或图案22。此外，筛网14的表面可诸如通过激光切割，以包括对应于预定设计或图案22的开口15。所设想的各种设计和图案22的实例在图9-21中示出。这些指示各式各样的形状和图案可通过本发明实现，并且仍然其他形状和图案被设想并且未示出，取决于对所述部件和参数的变化。

筛网可由诸如镍的金属制成。金属的强度或刚度可取决于讨论的纺织品和/或印花的类型而变化。此外，筛网14可包括涂层，诸如漆涂层，所述涂层的厚度可取决于将要实现的印花而变化。

一般来说，筛网中的网孔的大小可影响需要什么样的PU浆料的附加量来实现图案22和印花图案22的精细度(sharpness)。所使用的漆涂层通常也可影响印花的寿命和清晰性。

在一个实例中，旋转筛网14目数可为约80筛网目数(M)，有时称为SP(关于每平方厘米孔数的单位)，具有约40％或开口(穿孔或切口)率，厚度为约150微米并且具有约201微米的孔直径。其他实例包括在约60至约140筛网目数的范围内的旋转筛网14目数，具有约10％至约50％之间的开口率(open area)，在约100微米至约210微米之间的筛网厚度，并且具有约80至约260微米之间的穿孔孔直径。

在另一个实施方案中，印花是通过一个或多个相邻筛网(图6-7中所示)完成的，包括一系列筛网30，所述筛网可串联工作以完成印花设计或图案22。例如，如果印花图案22包括多个颜色，则使用多个筛网30可用于使得系列30中的每个筛网可负责将一定或不同的颜色赋予到多色图案中。替代地，如果印花图案包括不同的设计形状，诸如线和点，则使用超过一个筛网来赋予这些不同形状也是可能的。在更复杂图案的情况下，旋转印花参数包括筛网的旋转速度，以及筛网的定位可适于处于同步配准中。类似地，图案大小和重复可与筛网的大小一起调整。

关于筛网部件14内部的刮板或刀片的类型和长度，设想其他替代性方案，所述刮板或刀片用来递送PU浆料26。当使用磁铁辊刮板时，辊大小和磁铁压力可根据所需的印花或设计22加以调整。例如，如图3中所示，磁铁辊16的多个大小可用来确定PU浆料附加量和印花的精细度。一般来说，较小辊将以较低浆料附加提供较精细的印花，而较大辊将具有相反效果。在本发明的一个实施方案中，磁铁辊棒大小可在约10mm与约40mm之间。在另一个实施方案中，磁铁辊棒16可为10mm、15mm、20mm或30mm。

磁铁辊的表面可从平滑到带纹理或滚花而不同。较平滑的表面可对于清晰印花为较好的，而当对于某些印花需要时，当使用较大量的PU浆料时，叉纹(corss-gained)或带纹理表面为较好的。

在另一个实施方案中，旋转筛网部件14可为刮板，所述刮板为刀片刮板，诸如图8中所示的实例。如所例示，刀片刮板包括邻近于刮板34的刀片32，所述刮板迫使PU浆料穿过筛网。一般来说，刀片32的长度帮助确定PU浆料的附加量和印花的精细度。短刀片可导致较精细的印花和较低的附加，并且较长刀片可导致不太精细的较柔和印花和较高附加。

此外，刮板压力可取决于需要的PU浆料的量和所需的印花清晰度加以调整。对于刀片刮板，随着增加的压力刀片32相对于刮板34弯曲。替代地，磁铁辊的辊大小和磁铁强度可被调整以用于类似结果。一般来说，刮板压力越高，PU浆料附加越高并且印花清晰度越低，并且刮板压力越低，附加越低并且印花清晰度越高。在一个实施方案中，辊刮板压力范围可在约30％至约80％之间。

本发明设想刮板部件的进一步替代性方案。例如，所论述的刮板可与携带纺织品层40的连续条带36结合使用(图22，左侧)，或替代地与逆向辊38结合使用，使得纺织品层40在如图22中右侧所示的印花期间在磁铁刮板辊/刀片16与逆向辊38之间传送。

除前述部件之外，本发明设想干燥部件50(图24)，所述干燥部件在PU浆料在纺织品上的转印之后使用，所述干燥部件的参数可变化。如风扇速度和温度的这类参数可确定预定印花22的有效性和持久性。所使用的温度也可适于达成预定印花。在一个实施方案中，干燥机部件50的温度可在约130℃与约180℃之间。在另一个实施方案中，干燥温度可为约145℃。

除有助于一定所需的印花22的每个部件间的替代性方案之外，过程参数和/或部件如何组合以实现印花也可变化。这些特征一致工作以达成预定印花。

在一个实施方案中，幅材速度可适于允许纺织品层40在旋转筛网14下方传送并且接受有效量的PU浆料26以形成预定印花22，而没有大量偏差。在本文中，“偏差”是指具有印花的任何不希望的属性，包括但不限于不一致厚度、线断裂、污点和相对于预定设计或图案22的其他表面偏离。在一个实施方案中，用于纺织品层40的幅材速度可在约15米/分钟至约35米/分钟之间。在另一个实施方案中，幅材速度可为约25码/分钟。

可变化的另一个过程参数是印花筛网14与也称为印花毡的纺织品层40之间的间隙52或距离，所述纺织品层放置在可移动条带上。一般来说，图3中所示的增加间隙52可导致转印到纺织品表面上的增加的PU浆料体积。在一个实施方案中，间隙设定(筛网到条带之间的距离)可在约0至约4mm之间。

此外，在纺织品层40在旋转筛网14下方传送时的所述纺织品层的表面张力对于实现所需的印花22可以是重要的。例如，辊(图24)可与可移动条带协同使用，以将纺织品、印花毡维持在一定张力下。此外，用来携带纺织品的条带可包括粘合剂层以在印花期间将印花毡维持就位。例如，输送机构诸如可移动条带可包括通过热活化的热塑性层。在一个实施方案中，纺织品层40在与移动条带接触之前首先经过加热元件或板，以便活化条带的热塑性层。

除提供用于将含PU材料印花到纺织品材料上的系统之外，本发明进一步设想用于印花的方法。在一个实施方案中，本发明的方法包括以下步骤：提供纺织品层；提供PU材料；提供旋转筛网印花组件；以及使用旋转筛网印花组件根据预定图案将PU材料转印到纺织品层上。

在本发明的另一个实施方案中，方法的步骤包括：提供PU树脂；准备适于印花的PU浆料；提供纺织品材料；准备用于以PU浆料印花的纺织品材料；提供旋转筛网印花装置；将准备的纺织品材料进料至旋转筛网印花装置中；根据一定装置参数用旋转筛网印花装置将PU浆料的图案施加到纺织品；以及根据一定装置参数干燥印花的纺织品材料。

方法的一个实施方案的旋转筛网印花装置可包括：印花毡进料器60；一个或多个旋转筛网30，其具有带有开口的网状物，所述开口对应于施加到纺织品的图案；磁性棒或刀片刮板，其包含于一个或多个旋转筛网中的每一个；用以携带纺织品幅材的可移动支撑件、连接到刮板的PU浆料源；在磁性棒或刀片刮板下方以分别迫使PU浆料穿过筛网的磁性或水动压力源；以及干燥机50。此外，装置速度、辊大小、筛网磁铁、磁铁压力和温度是可改变以实现所需的图案目标的参数，所述所需的图案目标包括印花的厚度(高度)、印花的清晰性，和印花的触觉性质。

在图24中所示的一个示范性实施方案中，如以上所描述的旋转筛网印花装置可进一步包括以下特征。具体来说，印花毡进料器60可包括一系列移动辊，在毡被进料到可移动支撑件时，所述一系列移动辊合协作以将纺织品印花毡维持在适当对准和张力下。旋转筛网印花装置可进一步包括热板62，诸如在进料器60与可移动支撑件之间的一个。可移动支撑件可包括通过热活化的热塑性材料层。在可移动支撑件上可安置一个或多个旋转筛网，诸如一系列筛网30。如果包括多于一个筛网，则筛网可彼此间隔开并且平行。旋转筛网可各自含有刮板部件，所述刮板部件可通过管线28连接到PU浆料源。PU浆料可包含于容器中并且通过管线28泵送到刮板以用于印花。在每个刮板下方和接近于每个刮板处可为水动或磁性压力源。例如，装置可包括包括在可移动支撑件下方的磁梁64(图3)。最后，干燥机部件50可包括容置一个或多个加热元件的干燥室。

在另一个实施方案中，本发明的方法可包括以下步骤和特征。PU树脂的量可用来形成水基的PU印花浆料。此外，印花毡可通过以向纺织品的表面提供抗水性的涂层或物质来处置扁平面，或绒面/针织，或编织纺织品层而形成。具体来说，纺织品的涂布或处置可使得PU材料安置并粘合到纺织品的表面而没有被纺织品的显著吸收。在一个实施方案中，涂层包括氟碳化合物。替代地，涂层可包括蜡乳液或非氟化防水剂物质。处置的印花毡然后可通过一系列对准和张力棒进料并经过热板。加热的印花毡然后可接触并且变得可释放地粘合到可移动支撑件的表面，这样的表面具有适于在印花期间将印花毡可释放地维持就位的热塑性材料或层。印花毡然后可在可移动支撑件与旋转筛网或筛网系列之间传送。在一个实施方案中，可移动支撑件可为连续条带。在另一个实施方案中，可移动支撑件可为相对于旋转筛网的逆向辊。当印花毡在旋转筛网下方或紧挨着旋转筛网传送时，PU浆料然后可被从PU容器泵送到旋转筛网内部的施加刮板刀片或辊。在这个步骤期间，当印花毡在筛网下方传送以创建预定印花时，内部刮板辊或刀片与逆向磁铁源之间的磁性或水动压力可用来将PU浆料迫使到印花毡上。接下来，印花毡可传送到包括加压干燥机的干燥机中，以使印花存在于纺织品上。

在仍然另一个实施方案中，可使用一定过程参数执行以上所描述的本发明的方法，所述一定过程参数包括幅材速度、干燥温度，和磁铁压力。在一个示范性实施方案中，过程参数可如下：

·约15米/分钟的印花毡速度；

·约125℃的干燥机温度；

·约15％的磁铁压力；

·磁铁辊为滚花的并且约20mm；以及

·印花侧与旋转筛网之间的间隙为约1.75mm印花侧/1.25mm湿润侧。

在又一个实施方案中，本发明的方法还可包括以下步骤：如果需要，则将印花永久地固定到纺织品，诸如通过另外的加热或固化步骤；针对特定目的改造印花的纺织品片材，诸如根据预定大小切割纺织品；以及运输改造后的纺织品以用于最终应用和使用。

本发明的一个特征是使用独特旋转筛网与PU印花浆料准备和基底预处置，以及过程参数(包括印花范围的设定)的结合。这个结合提供将PU印花到纺织品材料上的能力，这在以前是不可能的。此外，PU浆料根据一定混合规格的混合是用以实现特定预定印花的关键步骤。

相关领域中的技术人员将从优选实施方案的先前描述理解，可在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下做出置换和修改。