CN117429086A - Tpu薄膜贴合布加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多层复合面料技术领域，具体涉及一种TPU薄膜贴合布加工工艺，S1、TPU熔融加工，在机头汇合形成聚醚型TPU树脂料在聚酯型TPU树脂料下层的共挤料；S2、在线流延复合：从机头口模处流延出的共挤料以熔融状态流延涂布在尼龙基布表面，在复合初期冷却的同时从尼龙基布一侧进行超声波空化处理；S3、再冷却、收卷，得到由下往上依次为尼龙基布、聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层的TPU薄膜贴合布。本发明采用共挤工艺并在线流延涂布复合在尼龙基布表面，工序简单、环保；复合层与尼龙基布浸润结合更好，从而对增强复合牢度有显著作用，聚醚型TPU复合层内微孔产生崩裂和熔融树脂回填以保证内部无孔，加上纳米粒子的重排共同增强了贴合布的气密性。
Description
技术领域
本发明涉及多层复合面料技术领域，具体涉及一种TPU薄膜贴合布加工工艺。
背景技术
TPU贴合布就是用TPU薄膜复合在各种面料上形成一种复合材料，结合两者的物理特性得到一种新型面料，气密性好，易于高周波加工等特性。适用于潜水救生器材、登山户外运动用品、医疗保健器材、军需用品、充气帐篷、热压式防水背包、箱包内衬、鞋材等产品。
以往制造TPU贴合布是先将压延或流延出的TPU薄膜冷却卷取后与常温下预处理的基布另外通过涂层联合机贴合，再将贴合后的TPU贴合布冷却切边卷取成品。此种制作方法，需先在压延或流延设备上压延出TPU薄膜进行冷却后，再与基布在涂层联合机上复合，这其中要对TPU薄膜再次加高温高压，工艺控制不当便会对 TPU 薄膜产生损伤，甚至细小破孔。
中国公开专利文献（CN106273527A）公开了一种高强度淋膜编织布热压成型复合材料的生产方法，将热塑性粒子经真空干燥烘干处理后，采用螺杆挤出机一挤出薄膜后，经分切装置切割成一定宽度的扁平纱线，然后经牵拉辊一牵拉至一定温度的压辊一之间，再经过牵拉辊二牵拉，牵拉后纱线经托布辊一送入编织装置，编织成编织布，然后将其送入电晕装置进行电晕处理，电晕处理后的编织布进行淋膜处理，最后将淋膜处理后的编织布热压成型；它有效提高了基体材料的强度，增强了复合材料的力学性能。但是，由于常规TPU的熔融粘度大，其与基布的浸润性较差，即使基布经过了电晕处理，其复合牢度仍有待加强。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种TPU薄膜贴合布加工工艺，增强气密性。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
TPU薄膜贴合布加工工艺，具体包括如下步骤：
S1、TPU熔融加工：干燥去水后的聚酯型TPU树脂料和聚醚型TPU树脂料分别投入挤出机内进行熔融、塑化和均化，其中聚酯型TPU树脂料的工艺温度为185℃～205℃，聚醚型TPU树脂料的工艺温度为115℃～140℃，然后在机头汇合形成聚醚型TPU树脂料在聚酯型TPU树脂料下层的共挤料；
S2、在线流延复合：从机头口模处流延出的共挤料以熔融状态流延涂布在尼龙基布表面，在复合初期冷却的同时从尼龙基布一侧进行超声波空化处理，且尼龙基布在与共挤料复合之前预热至115℃～125℃并电晕处理；
S3、再冷却、收卷，得到由下往上依次为尼龙基布、聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层的TPU薄膜贴合布。
优选地，所述聚酯型TPU树脂料为聚酯型TPU颗粒；所述聚酯型TPU颗粒的羟值为105mgKOH/g～110mgKOH/g，邵氏硬度为65A～75A，重均分子量为8万～9万，软段采用分子量为550～700的聚己二酸丁酯，软段占比52％～56％。
优选地，所述聚酯型TPU树脂料的工艺温度分为六个温度区加热，依次设定为185℃～190℃、190℃～195℃、190℃～195℃、195℃～200℃、200℃～205℃、195℃～200℃；压缩比为2.8-3.2。
优选地，所述聚醚型TPU树脂料由90-100份聚醚型TPU颗粒和5-8份改性粒料高速搅拌混合，所述改性粒料由如下重量份数组分挤出造粒：80-90份聚醚型TPU颗粒、10-20份纳米粒子、1-3份改性剂、5-8份润滑剂。所述纳米粒子优选氧化石墨烯或纳米二氧化硅。
优选地，所述聚醚型TPU颗粒的羟值为108mgKOH/g～112mgKOH/g，邵氏硬度为90A～95A，重均分子量为10万～11万，软段采用分子量为1100～1200的PTMEG。
优选地，所述聚醚型TPU树脂料的工艺温度分为六个温度区加热，依次设定为115℃～120℃、120℃～130℃、130℃～135℃、130℃～140℃、135℃～140℃、125℃～130℃；压缩比为2.5-3.0。
优选地，所述聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层的厚度比为1∶2.5-3.0。
优选地，所述步骤S2中的尼龙基布电晕处理的工艺参数为：频率20KHz-40KHz，电压15KV-20KV，功率10KW-20KW。
优选地，所述步骤S2中尼龙基布与共挤料流延复合时先进入镀铬光面冷却辊与加压辊间隙，镀铬光面冷却辊的温度为26℃～38℃，加压辊的温度为95℃～100℃，压力10kgf/cm2～15kgf/cm2，线速度18m/min～25m/min。
优选地，所述镀铬光面冷却辊与加压辊下方设置有超声波发生器，超声波空化功率50W～150W，频率30KHz～50KHz。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明TPU薄膜贴合布的层构造为尼龙基布、聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层由下往上依次布置，聚醚型TPU复合层与聚酯型TPU复合层采用共挤工艺并在线流延涂布复合在尼龙基布表面，无需在尼龙基布与TPU复合层之间设置粘结层，工序简单且生产过程中环保无溶剂产生。
本发明聚醚型TPU复合层的熔点低于聚酯型TPU复合层熔点，并合理控制二者的厚度比例，在流延复合初期共挤料进入加压辊与镀铬光面冷却辊之间间隙后，通过调整合适的加压压力参数和传送线速度以及两辊温度控制，实现在流延复合初期对聚酯型TPU复合层的冷却固化及聚醚型TPU复合层保持适当的熔融状态，从而有助于在结合超声波空化共振作用、尼龙基布表面的电晕处理以及预热温度引起尼龙纤维膨胀共同使得聚醚型TPU复合层与尼龙基布浸润结合更好，从而对增强复合牢度有显著作用，复合牢度达60N/5cm以上（按HG/T3052测试标准）。
而且，由于在复合初期聚醚型TPU复合层为熔融状态，其中的由改性剂偶联增容处理的纳米粒子在超声波空化作用下乳化分散并大部分重排在聚醚型TPU复合层与聚酯型TPU复合层的分界面附近，降低纳米粒子对聚醚型TPU复合层与尼龙基布的复合牢度负面影响，并保留有对聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层组成的共挤复合层的增韧作用，拉断伸长率达32％以上（按HG/T2580测试标准），同时通过超声波空化作用还使得聚醚型TPU复合层内微孔产生崩裂和熔融树脂回填以保证内部无孔，加上纳米粒子的重排共同增强了贴合布的气密性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种TPU薄膜贴合布加工工艺，由下往上依次为尼龙基布、聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层，聚醚型TPU复合层的熔点低于聚酯型TPU复合层，且聚醚型TPU复合层与聚酯型TPU复合层采用两层共挤并在线流延涂布复合尼龙基布，所述聚醚型TPU复合层厚度30微米，聚酯型TPU复合层厚度80微米。
聚酯型TPU树脂料经前道干燥去水处理后投入对应的挤出机内进行熔融、塑化和均化，该挤出机分为六个温度区加热，分别设定为第一个进料区温度185℃～190℃、第二个混炼区温度190℃～195℃、第三个混炼区温度190℃～195℃、第四个高混炼区温度195℃～200℃、第五个计量区温度200℃～205℃、第六个出料区温度195℃～200℃；压缩比为3。
本实施例的聚醚型TPU复合层采用的聚醚型TPU树脂料由100份聚醚型TPU颗粒和6份改性粒料高速搅拌混合，所述改性粒料由如下重量份数组分挤出造粒：85份聚醚型TPU颗粒、20份氧化石墨烯、3份改性剂YY-502B、6份润滑剂17531。其中：氧化石墨烯可市购或采用现有技术制得，具体为天然石墨粉经浓硫酸和高锰酸钾反应处理、去离子水稀释、双氧水反应后酸洗、水洗、真空干燥制得的粉末状氧化石墨，再将氧化石墨超声剥离而得。
聚醚型TPU树脂料经前道干燥去水处理后投入对应的挤出机内进行熔融、塑化和均化，该挤出机分为六个温度区加热，分别设定为第一个进料区温度115℃～120℃、第二个混炼区温度120℃～130℃、第三个混炼区温度130℃～135℃、第四个高混炼区温度130℃～140℃、第五个计量区温度135℃～140℃、第六个出料区温度125℃～130℃；压缩比为2.5。
本实施例的TPU薄膜贴合布加工工艺具体包括如下步骤：
S1、TPU熔融加工：干燥去水后的聚酯型TPU树脂料和聚醚型TPU树脂料分别投入挤出机内进行熔融、塑化和均化，然后在机头汇合形成聚醚型TPU树脂料在聚酯型TPU树脂料下层的共挤料。
S2、在线流延复合：从机头口模处流延出的共挤料以熔融状态流延涂布在尼龙基布表面，先进入镀铬光面冷却辊与加压辊间隙，聚酯型TPU复合层贴靠镀铬光面冷却辊，镀铬光面冷却辊的温度为30℃，加压辊的温度为95℃，压力15kgf/cm2，线速度22m/min，在复合初期冷却的同时从尼龙基布一侧进行超声波空化处理。所述镀铬光面冷却辊与加压辊下方设置有超声波发生器，超声波空化功率100W，频率40KHz。
本实施例的尼龙基布采用高密平纹机织物，经密70根/cm，纬密28根/cm，纤度为235dex，尼龙基布在与共挤料复合之前预热至120℃并电晕处理，电晕处理的工艺参数为：频率30KHz，电压15KV，功率15KW。
S3、过了镀铬光面冷却辊后进入后道冷却辊进行再冷却，冷却温度为30℃，此时尼龙基布贴靠后道冷却辊，接着经过若干导布辊进入收卷工位收卷，得到的TPU薄膜贴合布。
实施例2
本实施例提供一种TPU薄膜贴合布加工工艺，由下往上依次为尼龙基布、聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层，聚醚型TPU复合层的熔点低于聚酯型TPU复合层，且聚醚型TPU复合层与聚酯型TPU复合层采用两层共挤并在线流延涂布复合尼龙基布，所述聚醚型TPU复合层厚度35微米，聚酯型TPU复合层厚度100微米。
聚酯型TPU树脂料经前道干燥去水处理后投入对应的挤出机内进行熔融、塑化和均化，该挤出机分为六个温度区加热，分别设定为第一个进料区温度185℃～190℃、第二个混炼区温度190℃～195℃、第三个混炼区温度190℃～195℃、第四个高混炼区温度195℃～200℃、第五个计量区温度200℃～205℃、第六个出料区温度195℃～200℃；压缩比为3。
本实施例的聚醚型TPU复合层采用的聚醚型TPU树脂料由100份聚醚型TPU颗粒和8份改性粒料高速搅拌混合，所述改性粒料由如下重量份数组分挤出造粒：90份聚醚型TPU颗粒、15份氧化石墨烯、2份改性剂YY-502B、5份润滑剂17531。其中：氧化石墨烯可市购或采用现有技术制得，具体为天然石墨粉经浓硫酸和高锰酸钾反应处理、去离子水稀释、双氧水反应后酸洗、水洗、真空干燥制得的粉末状氧化石墨，再将氧化石墨超声剥离而得。
聚醚型TPU树脂料经前道干燥去水处理后投入对应的挤出机内进行熔融、塑化和均化，该挤出机分为六个温度区加热，分别设定为第一个进料区温度115℃～120℃、第二个混炼区温度120℃～130℃、第三个混炼区温度130℃～135℃、第四个高混炼区温度130℃～140℃、第五个计量区温度135℃～140℃、第六个出料区温度125℃～130℃；压缩比为2.5。
本实施例的TPU薄膜贴合布加工工艺具体包括如下步骤：
S1、TPU熔融加工：干燥去水后的聚酯型TPU树脂料和聚醚型TPU树脂料分别投入挤出机内进行熔融、塑化和均化，然后在机头汇合形成聚醚型TPU树脂料在聚酯型TPU树脂料下层的共挤料。
S2、在线流延复合：从机头口模处流延出的共挤料以熔融状态流延涂布在尼龙基布表面，先进入镀铬光面冷却辊与加压辊间隙，聚酯型TPU复合层贴靠镀铬光面冷却辊，镀铬光面冷却辊的温度为30℃，加压辊的温度为95℃，压力12kgf/cm2，线速度18m/min，在复合初期冷却的同时从尼龙基布一侧进行超声波空化处理。所述镀铬光面冷却辊与加压辊下方设置有超声波发生器，超声波空化功率120W，频率50KHz。
本实施例的尼龙基布采用高密平纹机织物，经密70根/cm，纬密28根/cm，纤度为235dex，尼龙基布在与共挤料复合之前预热至115℃并电晕处理，电晕处理的工艺参数为：频率30KHz，电压15KV，功率20KW。
S3、过了镀铬光面冷却辊后进入后道冷却辊进行再冷却，冷却温度为30℃，此时尼龙基布贴靠后道冷却辊，接着经过若干导布辊进入收卷工位收卷，得到的TPU薄膜贴合布。
上述实施例1和实施例2的聚酯型TPU复合层采用的聚酯型TPU树脂料为聚酯型TPU颗粒，以聚酯型TPU颗粒为百分百原料，所述聚酯型TPU颗粒的羟值为105mgKOH/g～110mgKOH/g，邵氏硬度为65A～75A，重均分子量为8万～9万，软段采用分子量为550～700的聚己二酸丁酯，软段占比52％～56％。
上述实施例1和实施例2的所述聚醚型TPU颗粒的羟值为108mgKOH/g～112mgKOH/g，邵氏硬度为90A～95A，重均分子量为10万～11万，软段采用分子量为1100～1200的PTMEG。
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、TPU熔融加工：干燥去水后的聚酯型TPU树脂料和聚醚型TPU树脂料分别投入挤出机内进行熔融、塑化和均化，其中聚酯型TPU树脂料的工艺温度为185℃～205℃，聚醚型TPU树脂料的工艺温度为115℃～140℃，然后在机头汇合形成聚醚型TPU树脂料在聚酯型TPU树脂料下层的共挤料；
S2、在线流延复合：从机头口模处流延出的共挤料以熔融状态流延涂布在尼龙基布表面，在复合初期冷却的同时从尼龙基布一侧进行超声波空化处理，且尼龙基布在与共挤料复合之前预热至115℃～125℃并电晕处理；
S3、再冷却、收卷，得到由下往上依次为尼龙基布、聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层的TPU薄膜贴合布。
2.根据权利要求1所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述聚酯型TPU树脂料为聚酯型TPU颗粒；所述聚酯型TPU颗粒的羟值为105mgKOH/g～110mgKOH/g，邵氏硬度为65A～75A，重均分子量为8万～9万，软段采用分子量为550～700的聚己二酸丁酯，软段占比52％～56％。
3.根据权利要求2所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述聚酯型TPU树脂料的工艺温度分为六个温度区加热，依次设定为185℃～190℃、190℃～195℃、190℃～195℃、195℃～200℃、200℃～205℃、195℃～200℃；压缩比为2.8-3.2。
4.根据权利要求1所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述聚醚型TPU树脂料由90-100份聚醚型TPU颗粒和5-8份改性粒料高速搅拌混合，所述改性粒料由如下重量份数组分挤出造粒：80-90份聚醚型TPU颗粒、10-20份纳米粒子、1-3份改性剂、5-8份润滑剂。
5.根据权利要求4所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述聚醚型TPU颗粒的羟值为108mgKOH/g～112mgKOH/g，邵氏硬度为90A～95A，重均分子量为10万～11万，软段采用分子量为1100～1200的PTMEG。
6.根据权利要求5所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述聚醚型TPU树脂料的工艺温度分为六个温度区加热，依次设定为115℃～120℃、120℃～130℃、130℃～135℃、130℃～140℃、135℃～140℃、125℃～130℃；压缩比为2.5-3.0。
7.根据权利要求1所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述聚醚型TPU复合层和聚酯型TPU复合层的厚度比为1∶2.5-3.0。
8.根据权利要求1所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述步骤S2中的尼龙基布电晕处理的工艺参数为：频率20KHz-40KHz，电压15KV-20KV，功率10KW-20KW。
9.根据权利要求1所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述步骤S2中尼龙基布与共挤料流延复合时先进入镀铬光面冷却辊与加压辊间隙，镀铬光面冷却辊的温度为26℃～38℃，加压辊的温度为95℃～100℃，压力10kgf/cm2～15kgf/cm2，线速度18m/min～25m/min。
10.根据权利要求9所述的TPU薄膜贴合布加工工艺，其特征在于：所述镀铬光面冷却辊与加压辊下方设置有超声波发生器，超声波空化功率50W～150W，频率30KHz～50KHz。
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