CN115197455A - 一种带炫彩效果tpu的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带炫彩效果tpu的制备方法，涉及特殊效果膜材料制备技术，包括：PET进行预处理；在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水；在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；剥离PET层。本发明仅靠简单的三层结构和简单的步骤，即可完成其与技术依靠更多层结构(还包括调整反光性能的化合物、反光层等等手段)和更复杂的步骤才能达到的高反射、稳定炫彩效果，且膜材料耐磨，多次折叠后仍能保持高反射、稳定炫彩效果。
Description
技术领域
本发明涉及特殊效果膜材料制备技术，具体涉及一种带炫彩效果tpu的制备方法。
背景技术
TPU(Thermoplastic polyurethanes)中文名是热塑性聚氨酯弹性体橡胶， TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。TPU 具有卓越的高张力、高拉力、强韧和耐老化的特性，是一种成熟的环保材料。目前，TPU已广泛应用于医疗卫生、电子电器、工业及体育等方面，其具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性，同时他具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。
TPU因其优越的性能和环保概念日益受到人们的欢迎。目前，凡是使用 PVC的地方，TPU均能成为PVC的代替品。TPU薄膜不仅可与各种基材贴合，还可以用真空热成型的方法生产轮廓清晰，尺寸稳定的产品。随着国内环保意识的不断提高，TPU的应用也越来越广泛。其中增加速度比较快的领域包括日用品和电子产品膜材料方面。
但传统TPU在美观性和综合性能上并不具备特别大的优势，所以近年来各种多彩、炫彩、多方面改性的TPU膜材料被研发出来。
中国专利CN202011030486.5公开了一种卷对卷连续性炫彩防爆膜生产工艺，包括以下步骤：第一步，在PET或TPU表面涂布自定向排列液晶炫彩层、PS或二氧化硅反射涂料；第二步，在炫彩层表面涂布OCA光学膜、热熔膜或UV增粘胶剂层；第三步，连续性转印纹理，通过对辊进行雕刻，实现连续性UV纹理转印；第四步，采用涂布高反射片状银或纳米反射涂层；第五步，通过卷对卷丝印油墨，实现炫彩防爆膜连续性生产。该方案得到一种炫彩TPU或PET防爆膜，但层结构复杂，工艺流程仍然很多，并且对流程中的各步骤参数、仪器设备都有很高的要求，实际用于生产并不能有效降低成本，不是和工业生产，一旦对其中的任何步骤或参数进行削减或修改，就会破坏材料整体的性能导致膜材料不能使用。
中国专利CN202011030087.9提供了一种炫彩防爆膜，包括PET或TPU 层光学膜，在其上下表面分别涂布自定向排列液晶炫彩层、PS反射涂料层，在PET离型膜与炫彩层之间涂布OCA光学膜、热熔膜或UV增粘胶剂层，同时在光学膜与反射涂料层之间设置转印纹理，PS反射涂料层为涂布高反射片状银或纳米反射涂层，并在反射层的下表面设置卷对卷丝印油墨。该方案的优点在于，有效的避免了采用电镀层，同时在丝印油墨过程中采用卷对卷进行丝印，避免了采用片对片的进行，但也存在膜结构复杂，成本偏高的问题。
现有技术中，直接对其膜层结构进行削减或参数变化，均无法实现以简单膜层结构、简单步骤制备功能较为全面的TPU膜材料。尤其是带有液晶炫彩层的炫彩膜材料，更是需要多种膜层来保证其炫彩效果和耐磨性、柔性、高反光性、基材贴合性等功能，加工程序繁琐，成本高；我们知道其实结构越简单的膜材料，要达到所需的效果，其技术难度越高，相反地，如果采用更复杂的结构，则各层各司其职，加上层之间的相互作用、相互保护等，更容易实现更好的效果；并且，我们常用来实现炫彩效果的液晶材料，通常难以独立形成效果均匀的膜，而当其基材采用常用基材且不做任何特殊处理时，是很难得到炫彩效果均匀稳定的膜的，并且其干燥成膜后，与其他膜材料的贴合效果并不理想，往往会出现材料不均匀的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种方法，主要通过限定材料及步骤中的参数，通过非常简单的步骤，制备具备非常简单的层结构的带炫彩效果tpu，具体方案如下：
一种带炫彩效果tpu的制备方法，包括以下步骤：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
优选地，S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
优选地，所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为50-90min。
优选地，所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
更优选地，所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
优选地，所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10～-20℃；所述抽真空，真空度为10-20Pa，抽真空时间为10-15min。
优选地，S2所述炫彩液晶材料包括胆甾相液晶材料。
优选地，S2所述干燥，为45-65℃连续烘干1-3min。
优选地，S2所述干燥，首先常温(25-30℃)下静置30s，以100℃/min 以上速度升温至60-65℃，烘干30-60s，无需冷却。
优选地，S3所述静置，温度为25-45℃。
进一步优选地，S3所述静置，温度为40-45℃，时间为30-60s。
优选地，S4所述光照固化，时间为6-30s。
上述光照，波长为本领域常用的365nm～400nm，时间、光照强度等于所选UV胶水中的引发剂等组分有关，按说明书或实验室常用方法使用即可。
优选地，TPU膜厚度为0.05mm，UV胶水涂覆厚度为0.01-0.2mm；炫彩液晶层厚度为1-4μm。
进一步优选地，设所述炫彩液晶层厚度为l，所述带炫彩效果tpu产品总厚度为L，则有
δ为常数，取值为10-20，l在1-4μm。
本发明方案中，炫彩液晶层厚为1-4μm，即0.001-0.004mm，UV胶厚度5-50μm；TPU的厚度0.01-0.05mm。
有益效果
本发明的有益效果在于：
本发明对PET进行了预处理，其中一些处理方法避免了PET对炫彩液晶层分子方向等结构的影响，采用处理后的PET后，炫彩液晶层的炫彩效果更好，反光性能也更好，一些处理方法避免了PET剥离时对炫彩液晶层造成破坏，保证液晶层的均匀完整。
本发明采用的炫彩液晶层干燥方法，与其后续步骤结合，在液晶层并未完全干燥，但恰到好处地成型，且并未冷却的前提下，上UV胶水，试验证明，这样的步骤能够使得液晶层与TPU更加均匀地胶结，并且所形成的UV 胶水层对炫彩效果和反光性的负面影响降到了最低(似乎对液晶取向等丝毫不造成成影响)。
本发明通过上述特定方法，使得PET、UV胶水、TPU和炫彩液晶层之间形成了特殊的结合关系，不仅使得炫彩液晶层结构均匀稳定、PET容易剥离，而且使得UV胶水、TPU和炫彩液晶层形成了特殊的可能具有相互渗透关系的光学结构(可能与炫彩液晶层的特殊干燥程序、UV胶水的特定使用时机有关，但并不十分清楚)，该结构使得本发明仅靠简单的三层结构(PET 剥离后)和简单的步骤，即可完成其与技术依靠更多层结构(还包括调整反光性能的化合物、反光层等等手段)和更复杂的步骤才能达到的高反射、稳定炫彩效果，且膜材料耐磨，多次折叠后仍能保持高反射、稳定炫彩效果。
在此基础上，本发明用涂料的方式进行色彩处理，使用简便，容差率高，可以大大提升生产效率，并有效提升良品率。对生产设备和场所要求较低，在薄膜上一台普通的涂布机每日产能可以达到10万平米以上。大大降低设备人员及场地的投入。所得产品针对特定可见光波段有40％以上的反射率，颜色绚丽，不导电，无颗粒感。通过控制各步骤参数，可以调配出很多特殊外观色彩，及多角度变色，实现很多目前常规方式无法达到的效果。另外，本发明的成膜工艺为简单的涂布干燥，可以淘汰高难度，高成本的真空镀膜工艺，使用更加简单高效，低成本的涂布或者喷涂即可完成炫彩增反膜层的生产，从上述内容可知，本发明的方法可以以非常低廉的成本生产性能优秀的炫彩增反膜层产品，并且采用UV光照固化技术，复合绿色环保要求，且对产品的后续加工提供了非常多的便利。
附图说明：
图1为本发明提供的带炫彩效果tpu的结构示意图；
图2为本发明实施例1制备的产品照片；
图3为本发明实施例7制备的产品照片；
图4-6分别为本发明对比例1-3制备的产品照片。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，未加以阐述的部分，均采用同样的处理步骤和参数。
实施例1带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为90min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。
S2所述干燥，为65℃连续烘干3min。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为30℃，时间为60s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
TPU膜厚度为0.05mm，UV胶水涂覆厚度为0.05mm；炫彩液晶层厚度为0.004mm。
实施例2带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为50min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。。
S2所述干燥，为45℃连续烘干1min。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为25℃，时间为30s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
TPU膜厚度为0.01mm，UV胶水涂覆厚度为0.01mm；炫彩液晶层厚度为0.001mm。
实施例3带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为90min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10℃；所述抽真空，真空度为10Pa，抽真空时间为15min。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。
S2所述干燥，为60℃连续烘干3min。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为30℃，时间为60s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
TPU膜厚度为0.05mm，UV胶水涂覆厚度为0.05mm；炫彩液晶层厚度为0.004mm。
实施例4带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为90min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10℃；所述抽真空，真空度为10Pa，抽真空时间为15min。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为30℃，时间为60s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
S2所述干燥，首先常温(25-30℃)下静置30s，以100℃/min以上速度升温至60℃，烘干45s，无需冷却，直接进行S3。
TPU膜厚度为0.05mm，UV胶水涂覆厚度为0.05mm；炫彩液晶层厚度为0.004mm。
实施例5带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为90min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10℃；所述抽真空，真空度为10Pa，抽真空时间为15min。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为30℃，时间为60s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
S2所述干燥，首先常温(25-30℃)下静置30s，以100℃/min以上速度升温至65℃，烘干60s，无需冷却，直接进行S3。
TPU膜厚度为0.05mm，UV胶水涂覆厚度为0.05mm；炫彩液晶层厚度为0.004mm。
实施例6带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为90min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10℃；所述抽真空，真空度为10Pa，抽真空时间为15min。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。
S2所述干燥，为60℃连续烘干3min。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为30℃，时间为60s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
设所述炫彩液晶层厚度为l，所述带炫彩效果tpu产品总厚度为L，则有
δ为常数，取值为10-20(此处取10)，l在4μm，TPU膜厚度为 0.02mm，UV胶水涂覆厚度为0.02mm。
实施例7带炫彩效果tpu的制备：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为90min。
所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10℃；所述抽真空，真空度为10Pa，抽真空时间为15min。
S2所述炫彩液晶材料为胆甾相液晶材料，购自汉思化学。
S3所述UV胶水包括UV胶水400。
S3所述静置，温度为30℃，时间为60s。
S4所述光照固化，光照强度为80mj/cm2，时间为10s。
S2所述干燥，首先常温(25-30℃)下静置30s，以100℃/min以上速度升温至65℃，烘干60s，无需冷却，直接进行S3。
设所述炫彩液晶层厚度为l，所述带炫彩效果tpu产品总厚度为L，则有
δ为常数，取值为10-20(此处取20)，l在4μm，TPU膜厚度为 0.04mm，UV胶水涂覆厚度为0.04mm。
对比例1与实施例1的区别在于：削减步骤S1。
对比例2与实施例1的区别在于：S1所述预处理包括：对叠放在一起的两片以上PET进行层压，抽真空时间2-3分钟，温度132-138℃，层压时间3-5分钟，层压压力值为0～-20kPa。
对比例3与实施例1的区别在于：S3不进行静置。
所得产品进行炫光效果(肉眼)、反光性等性能检测，结果如下：
注：由于照片并不能非常直观地表现材料的炫彩效果，而我们无法提供视频用以佐证，因此采用语言描述，下文所述“炫彩效果”的评价，为人肉眼视觉判断，“炫彩效果好”的标准为“在不同角度和不同光线下可以呈现出不同的色彩”，“炫彩效果不好”的标准为“在不同角度和不同光线下仅呈现单一色彩”。
本发明所有实施例膜产品炫彩效果均良好，其中图2、3为本发明方法制备的膜材料，可见其炫彩效果是均匀的，且图2、3为多次弯折之后的产品，弯折后膜材料未见折痕或透光、反光效果明显变化，炫彩效果不受影响；本发明可以通过液晶材料的成分和比例关系调节炫彩色彩倾向；本发明所有实施例膜产品反光率均可达到40％以上(其中图2所示产品与图3所示产品分别为42.6％和49.2％)。实施例2制备的材料反光率为40.1％，可见，在本发明方法指导下，即使液晶层很薄(膜材料整体厚度也很薄)的情况下，也能够保持较高的反光率；实施例1-5的炫彩效果都很好，反光率呈现递增趋势，实施例5反光率为44.1％；实施例6材料反光率为47.9％，从实施例6、7的反光率较实施例1-5整体呈现断层式增长可见，本发明提供的膜材料之间的比例关系，是有助于提高整体材料的反光率的。
由图4可见，PET不进行预处理的情况下，膜材料炫彩效果不好，且经仔细观察，可以见到呈现的单一色彩也是不均匀的，某些位置出现完全透光的现象(液晶层缺陷)。由图5可见，PET采用与本发明有相似处但不相同的处理方法时，膜材料炫彩效果不好，且经仔细观察，可以见到呈现的单一色彩也是不均匀的，某些位置出现完全透光的现象(液晶层缺陷)。由图6 可见，S3取消静置步骤后，炫彩效果不好，呈现单一颜色，我们判断可能是这样操作使得液晶层受到了影响。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、PET进行预处理；
S2、在预处理后的PET表面涂覆炫彩液晶材料，干燥制备炫彩液晶层；
S3、在炫彩液晶层表面涂覆UV胶水，静置；
S4、在UV胶水表面粘贴TPU膜，进行光照固化；
S5、剥离PET层。
2.根据权利要求1所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：S1所述预处理包括：将两层以上叠放的PET膜放入高压蒸汽灭菌锅中，高压蒸汽灭菌。
3.根据权利要求2所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：所述高压蒸汽灭菌，温度为121℃，时间为50-90min。
4.根据权利要求2所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：所述高压蒸汽灭菌锅，媒介采用本领域常规的水蒸气。
5.根据权利要求2所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：所述预处理，还包括，高压蒸汽灭菌结束后取出，自然冷却干燥；或者，高压蒸汽灭菌结束后取出干燥后，快速冷却至低温并且在降温的同时抽真空。
6.根据权利要求5所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：所述快速冷却至低温，冷却速度大于50℃/min，所述低温，温度为-10～-20℃；所述抽真空，真空度为10-20Pa，抽真空时间为10-15min。
7.根据权利要求1所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：S2所述干燥，为45-60℃连续烘干2-3min。
8.根据权利要求1所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：S3所述静置，温度为35-40℃，时间为30-60s。
9.根据权利要求1所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：设所述炫彩液晶层厚度为l，所述带炫彩效果tpu产品总厚度为L，则有
δ为常数，取值为10-20，l在1-4μm。
10.根据权利要求1所述的带炫彩效果tpu的制备方法，其特征在于：S2所述干燥，首先常温(25-30℃)下静置1min，以100℃/min以上速度升温至60-65℃，烘干2-3min，自然冷却至室温。
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