CN115556445A - 复合式热可塑性膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合式热可塑性膜及其制造方法，包括：提供第一结构层及第二结构层；执行共挤出步骤以形成复合层，共挤出步骤包括：利用第一押出机对第一结构层执行共挤出步骤，使得第一结构层在经过第一押出机之后分流成第一热熔胶膜及第三热熔胶膜、及利用第二押出机对第二结构层执行共挤出步骤，使得第二结构层在经过第二押出机之后形成第二热熔胶膜，且设置在第一热熔胶膜及第三热熔胶膜之间，据此，第一热熔胶膜、第二热熔胶膜及第三热熔胶膜形成复合层；及执行成膜步骤，利用成型轮将复合层冷却成膜，且控制成型轮的转速以得到所需厚度的复合式热可塑性膜，此复合式热可塑性膜可应用于真空成型材料。
Description
技术领域
本发明是涉及一种热可塑性膜，特别是有关于一种复合式热可塑性膜及其制造方法。
背景技术
目前常使用在座椅、椅垫上的人工皮革多为聚氯乙烯(PVC，poly(vinylchloride))或是聚胺甲酸酯(PU，polyurethane)材质，PVC的制程不环保且材料不可回收，容易造成环境污染，PU与PVC是有相同的问题。此外，在制备PU的制程中会加添溶剂，添加的溶剂容易造成废水处理的环境污染以及影响人体健康。
目前已知的片材例如：聚丙烯(PP，polypropylene)、热塑性聚烯烃(TPO，thermoplastic olefin)、聚乙烯(PE，polyethylene)、聚氯乙烯(PVC，poly(vinylchloride))、聚胺甲酸酯(PU，polyurethane)，使用上、下辐射加热的真空吸塑装置，可作为椅蒂、手把、塑料外壳及汽车内饰件。
现有技术中的人造皮革需要使用接着剂，且表面为PVC胶皮或是PU胶皮进行复合加工制成人造皮革，其缺点是制作过程较为繁复且接着剂及表面材料PVC胶皮或是PU胶皮较不环保且不可回收。另外，利用PVC材料应用于坐垫，特别是自行车坐垫表皮，其PVC材料难降解且容易散方刺鼻味，较不环保。
又，传统的聚氯乙烯(PVC，poly vinyl chloride)制程是由聚氯乙烯单体(VCM，vinyl chloride monomer)经过氧化物或受光、受热后自由基聚合而成，其聚合过程会产生有毒气体，也不易回收，因其中添加塑化剂，会影响到再生塑料的质量，若是将裂解，也会于空气中产生戴奥辛(dioxin)有毒气体危害环境以及人民健康。
发明内容
根据现有技术的缺点，本发明主要是揭露一种复合式热可塑性膜，其结构为复合结构，其相较于现有技术中的PVC或是PU材料，其具有高弹性、可耐高温及低温、稳定性高与热塑性聚氨酯(TPU)的兼容性佳。
本发明的另一目的在于提供一种复合式热可塑性膜，其材质与PVC的触感相似，具有耐磨性，热稳定性佳，制备过程环保，不需如PU制备过程中需要添加溶剂，因此对环境友善，且复合式热可塑性膜容易真空塑型且回弹性佳，进一步的复合式热可塑性膜的整体结构可以全部回收再利用。
本发明的再一目的在于提供一种复合式热可塑性膜的制造方法，在制程中不使用有毒溶剂的淋膜技术，因此热可塑性膜的制程对环境友善。
本发明的更一目的在于提供一种复合式热可塑性膜，由热塑性聚烯烃(TPO，thermoplastic olefin)及热塑性聚氨酯构成复合层，其中的热塑性聚烯烃可以提供塑型时良好的延伸性质，热塑性聚氨酯可以提供与PVC相似的触感，且透过成型轮/成型压花轮可以赋与复合式热可塑性膜有多种纹路的变化性。
根据上述目的，本发明披露一种复合式热可塑性膜的制造方法，包括：提供第一结构层及第二结构层；执行共挤出步骤以形成复合层，其中，共挤出步骤包括：利用第一押出机对第一结构层执行挤出步骤，使得第一结构层在经过第一押出机之后分流成第一热熔胶膜及第三热熔胶膜、以及利用第二押出机对第二结构层执行共挤出步骤，使得第二结构层在经过第二押出机之后形成第二热熔胶膜，且形成在第一热熔胶膜及第三热熔胶膜之间，据此，第一热熔胶膜、第二热熔胶膜及第三热熔胶膜形成复合层；以及执行成膜步骤，利用成型轮/成型压花轮将复合层冷却成膜，且控制成型轮/成型压花轮的转速以得到所需厚度的复合式热可塑性膜，此复合式热可塑性膜可应用于真空成型材料。
在本发明的较优选的实施例中，更包含在执行共挤出步骤时添加助剂，其中助剂可以是聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MA)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)、马来酸酐接枝率0.3％-1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(1)或是马来酸酐接枝率0.3％-1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(2)。
在本发明的较优选的实施例中，助剂的重量浓度占第一结构层及第二结构层的总重量浓度的5％。
在本发明的较优选的实施例中，第一结构层的熔点范围为120℃－160℃和软硬度范围为60A－90A及第二结构层的熔点范围为60℃－160℃和软硬度范围为60A－90A。
在本发明的较优选的实施例中，第一押出机及第二押出机为多个温度区段。
在本发明的较优选的实施例中，第一押出机及第二押出机的多个温度区段至少为三个温度区段，每一个温度区段的温度范围依序分别为180℃－190℃、200℃－205℃及200℃－205℃。
在本发明的较优选的实施例中，第一押出机及第二押出机的T字模(T-Die)模头温度范围为170℃－185℃。
在本发明的较优选的实施例中，第一结构层可以是热塑性聚烯烃或热塑性聚氨酯及第二结构层为热塑性聚烯烃。
根据上述目的，本发明还提供一种复合式热可塑性膜，由下而上依序包括第一热熔胶膜、第二热熔胶膜及第三热熔胶膜，且第一热熔胶膜及第三热熔胶膜的厚度范围为0.03mm－0.07mm。
附图说明
图1是根据本发明所揭露的技术，表示复合式热可塑性膜的制程步骤流程示意图。
图2是根据图1的步骤流程图所形成的复合式热可塑性膜的截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本发明，在此配合所附的图式、具体阐明本发明的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本发明特征有关的示意，并未亦不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以陈述。
首先请参考图1。图1是根据本发明所揭露的技术，表示复合式热可塑性膜的制程步骤流程示意图。在图1中，步骤S10：提供第一结构层及第二结构层。在此步骤中，第一结构层的熔点范围为120℃－160℃、较佳的熔点温度范围为120℃－130℃和软硬度范围为(shore)60A－90A、较佳的软硬度范围为70A－80A。第二结构层的熔点范围为60℃－160℃、较佳的熔点范围为100℃－110℃和软硬度范围为60A－90A、较佳的软硬度范围为60A－70A。在本发明的实施例中，第一结构层可以是热塑性聚烯烃(TPO，thermoplastic olefin)或热塑性聚氨酯(TPU)以及第二结构层可以是热塑性聚烯烃。
接着步骤S12：对第一结构层及第二结构层执行共挤出步骤以形成复合层。在此步骤中，利用第一押出机对第一结构层执行共挤出步骤，使得第一结构层在经过第一押出机之后分流成两道流体，一道流体为第一热熔胶膜另一道流体为第三热熔胶膜，以及第二押出机对第二结构层执行共挤出步骤以形成第二热熔胶膜，且此第二热熔胶膜形成在经由第一押出机挤出的第一热熔胶膜和第三热熔胶膜之间，以形成复合层。要说明的是，上述第一押出机和第二押出机的共挤出步骤是同时进行，即当第一结构层投入第一押出机之后分别挤出第一热熔胶膜及第三热熔胶膜的同时，第二结构层投入第二押出机之后挤出第二热熔胶膜，且此第二热熔胶膜是在第一热熔胶膜和第三热熔胶膜的中间以形成复合层。在本实施例中，第一押出机及第二押出机具有多个温度区段。在本发明的实施例中，第一押出机及第二押出机的多个温度区段至少为三个温度区段，每一个温度区段的温度范围依序分别为180℃－190℃、200℃－205℃及200℃－205℃。
另外，第一押出机及第二押出机的T字模(T-Die)模头温度范围为170℃－185℃、较佳的T-Die模头温度范围为170℃－175℃以及另一较佳的T-Die模头温度范围为180℃－185℃。要说明的是，此步骤是藉由调控第一结构层及第二结构层分别投入第一押出机及第二押出机的转速、线速度、第一押出机及第二押出机的各个温度区段的温度以及T-Die模头温度，来调整挤出之后的复合层的厚度。
此外，在执行上述步骤S12时，进一步的还添加助剂在第一押出机及第二押出机的共挤出步骤中，以增加复合层之间各层的接着强度，其中，助剂可以是聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MA)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)、马来酸酐接枝率为0.3％－1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(1)，于另一较佳的实施例，马来酸酐接枝率为0.3％－0.5％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(1)；或是马来酸酐接枝率为0.3％－1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(2)，于另一较佳的实施例，马来酸酐接枝率为0.5％－1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(2)，且助剂的重量浓度占第一结构层及第二结构层的总重量浓度的5％。
接下来进行步骤S14：对复合层执行成膜/成膜压花步骤，以得到所需厚度的复合式热可塑性膜。在此步骤中，将前述步骤S12所形成的复合层经由成型轮/成型压花轮进行冷却成膜，且在成膜的过程中控制成型轮/成型压花轮的转速为8M/min－12M/min以及成型轮/成型压花轮的温度范围为15℃－30℃，用来调整复合式热塑性膜的成膜厚度。
接着请参考图2。图2是根据图1的步骤流程图所制成的复合式热可塑性膜的截面示意图。在图2中的复合式热可塑性膜1是依据上述步骤S10－步骤S14所制备得到的，相关的物性就不在此重复。复合式热可塑性膜1由下而上依序为第一热熔胶膜10、第二热熔胶膜12及第三热熔胶膜14，且第一热熔胶膜10及第三热熔胶膜14的厚度范围为0.03mm－0.07mm，且在本发明的实施例中的复合式热可塑性膜1可应用于真空成型材料。
根据上述图1所示的步骤流程图，本发明提出以下实施例来说明。
实施例一：
第一结构层为热塑性聚氨酯(TPU)及第二结构层为热塑性聚烯烃(TPO)，第一押出机及第二押出机的三个温度区段分别依序设定为190℃、205℃及205℃及T-Die模头温度范围设定为170℃－175℃。分别调整第一结构层和第二结构层投入第一押出机及第二押出机的速度，使得经由第一押出机及第二押出机所形成的复合层的厚度可以控制在0.33mm－0.35mm。再将复合层经成型轮/成型压花轮的温度范围设定为15℃－20℃及转速设定在8M/min-12M/min的条件下，以得到复合式热可塑性膜1。
实施例二：
第一结构层及第二结构层均为热塑性聚烯烃(TPO)。第一押出机及第二押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、200℃及200℃及T-Die模头温度范围设定为170℃－175℃。分别调整第一结构层和第二结构层投入第一押出机及第二押出机的速度，使得经由第一押出机所形成的复合层的上层、下层(也就是如前述经由第一押出机所挤出的第一热塑性聚氨酯及第三热塑性聚氨酯)的厚度可以控制在0.33mm-0.35mm。再将复合层经成型轮/成型压花轮的温度范围设定为15℃－20℃及转速设定在8M/min－12M/min的条件下，以得到复合式热可塑性膜1。
实施例三：
第一结构层为热塑性聚氨酯(TPU)及第二结构层为热塑性聚烯烃(TPO)。第一押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、200℃及200℃及第二押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、205℃及200℃以及T-Die模头温度范围设定为180℃－185℃。分别调整第一结构层和第二结构层投入第一押出机及第二押出机的速度，使得经由第一押出机所形成的复合层的上层、下层(如前述经由第一押出机所挤出的第一热塑性聚氨酯及第三热塑性聚氨酯)的厚度可以控制在0.05mm－0.07mm。再将复合层经成型轮/成型压花轮的温度范围设定为20℃-30℃及转速设定在8M/min－12M/min的条件下，以得到复合式热可塑性膜1。
实施例四：
第一结构层为热塑性聚氨酯(TPU)及第二结构层为热塑性聚烯烃(TPO)。第一押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、200℃及200℃及第二押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、205℃及200℃以及T-Die模头温度范围设定为180℃－185℃。分别调整第一结构层和第二结构层投入第一押出机及第二押出机的速度，使得经由第一押出机所形成的复合层的上层、下层(如前述经由第一押出机所挤出的第一热塑性聚氨酯及第三热塑性聚氨酯)的厚度可以控制在0.03mm－0.05mm。再将复合层经成型轮/成型压花轮的温度范围设定为20℃－30℃及转速设定在8M/min－12M/min条件下，以得到复合式热可塑性膜1。
此外，本发明还利用热塑性橡胶(TPE，thermoplastic elastomer)作为复合式热可塑性膜的上层及下层，中间层为热塑性聚烯烃作为参考样，来与上述实施例一－实施例四所形成的复合式热可塑膜1进行比对，其中参考样的制备方式同前步骤S10－步骤S14，不再重复，仅将参考样相关的物性数据列于表1。
表1：
| 材质 | 软硬度(A) | 熔点(℃) | 厚度(mm) | |
| 上层、下层 | TPE | 60－90 | 120－160 | 0.1－0.3 |
| 中间层 | TPO | 60－90 | 60－160 | 0.1－0.3 |
将上述实施例一－实施例四所形成的复合式热可塑性膜1及参考样分别进行拉力强度、延伸率及撕裂强度的实验，其结果如表2所列。
表2：
上述实施例一及实施例二的差异在于：实施例一的复合式热可塑性膜是由热塑性聚氨酯及热塑性聚烯烃组成，实施例二的复合式热可塑性膜是由热塑性聚烯烃所组成，不同的材料会影响整体复合式热可塑性膜的物性。
实施例三及实施例四的差异在于：实施例三的上层(第一热熔胶膜)、下层(第三热熔胶膜)的厚度为0.05mm－0.07mm，实施例四的上层(第一热熔胶膜)、下层(第三热熔胶膜)的厚度为0.03mm－0.05mm，虽然实施例三和实施例四的复合式热可塑性膜的总厚度都是0.35mm，由于分层厚度的不同，也会影响整体复合式热可塑性膜的物性。
实施例五－实施例八：
第一结构层为热塑性聚氨酯(TPU)及第二结构层为热塑性聚烯烃(TPO)。第一押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、200℃及200℃及第二押出机的三个温度区段分别依序设定为180℃、205℃及200℃以及T-Die模头温度范围设定为180℃－185℃。分别调整第一结构层和第二结构层投入第一押出机及第二押出机的速度，并同时添加不同种类的助剂，使得经由第一押出机所形成的复合层的上层、下层(如前述经由第一押出机所挤出的第一热塑性聚氨酯及第三热塑性聚氨酯)的厚度可以控制在0.05mm－0.07mm。再将复合层经成型轮/成型压花轮的温度范围设定为20℃－30℃及转速设定在8M/min-12M/mins的条件下，以得到复合式热可塑性膜1。在实施例五－实施例八中，所使用的助剂的种类分别如表3所列。
表3：
将上述实施例五－实施例八所形成的复合式热可塑性膜进行水解前及水解后的剥离强度实验，其结果如表4所示。
表4：
由上述可以得知，在共挤出步骤中添加不同种类的助剂，也会影响复合式热可塑性膜之间各层的剥离强度。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明之权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域之专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。
Claims (10)
1.一种复合式热可塑性膜，由下而上依序包括第一热熔胶膜、第二热熔胶膜及第三热熔胶膜，且所述第一热熔胶膜及所述第三热熔胶膜的厚度范围为0.03mm－0.07mm。
2.如权利要求1所述的复合式热可塑性膜，其特征在于，所述第一热熔胶膜可以是热塑性聚烯烃或热塑性聚氨酯及所述第二热熔胶膜为热塑性聚烯烃。
3.一种复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一结构层及第二结构层；
执行共挤出步骤以形成复合层，所述共挤出步骤包括：
利用第一押出机对所述第一结构层执行所述共挤出步骤，使得所述第一结构层在经过所述第一押出机之后分流成所述第一热熔胶膜及第三热熔胶膜；以及
利用第二押出机对所述第二结构层执行所述共挤出步骤，使得所述第二结构层在经过所述第二押出机之后形成第二热熔胶膜，并且形成在所述第一热熔胶膜及所述第三热熔胶膜之间，据此所述第一热熔胶膜、所述第二热熔胶膜及所述第三热熔胶膜形成复合层；以及
执行成膜步骤，利用成型轮或成型压花轮将所述复合层冷却成膜，且控制所述成型轮或所述成型压花轮的转速以得到所需厚度的所述复合式热可塑性膜。
4.如权利要求3所述的复合式热可塑性膜的制造方法，更包含在执行所述共挤出步骤时添加助剂，所述助剂可以是聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MA)、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)、马来酸酐接枝率为0.3％-1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(1)或是马来酸酐接枝率为0.3％-1％的聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MA)(2)。
5.如权利要求4所述的复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，所述助剂的重量浓度占所述第一结构层及所述第二结构层的总重量浓度的5％。
6.如权利要求3所述的复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，所述第一结构层的熔点范围为120℃－160℃和软硬度范围为60A－90A及所述第二结构层的熔点范围为60℃－160℃和软硬度点范围为60A－90A。
7.如权利要求3所述的复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，所述第一押出机及所述第二押出机具有多个温度区段。
8.如权利要求7所述的复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，所述第一押出机及所述第二押出机的该些温度区段至少为三个温度区段，各所述温度区段的温度范围依序分别为180℃－190℃、200℃－205℃及200℃－205℃。
9.如权利要求3所述的复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，所述第一押出机及所述第二押出机的T字模模头温度范围为170℃－185℃。
10.如权利要求3所述的复合式热可塑性膜的制造方法，其特征在于，所述第一结构层可以是热塑性聚烯烃热塑性聚氨酯及所述第二结构层为热塑性聚烯烃。
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