CN1408768A - 全环保型热塑性聚氨酯（tpu）薄膜之配方及其压延制造方法 - Google Patents

全环保型热塑性聚氨酯（tpu）薄膜之配方及其压延制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在配方技术及生产设备上跟传统生产不同的方法，从而使制成的热塑性聚氨酯(TPU)薄膜全环保型，不含任何有毒之成份及可以生物降解，并使生产效率大大提高，生产成本降低，产成品增强其耐热及耐紫外线性能。同时配合适当助剂，使到传统生产PVC薄膜之压延生产线得以同时生产热塑性聚氨酯(TPU)薄膜。

Description

全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之配方及其压延制造方法
本发明涉及全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之配方及其压延制造方法。传统生产热塑性聚氨酯(TPU)配方中采用有毒邻苯二甲酸酯类(Phthalates)作为增塑剂；其生产工艺用T-模挤出机生产，上述工艺及配方在中国专利98100526、98114514、98100908等公告文件中均有详细描述。上述已知技术之配方中含有有毒物质，难以降解，成本高，工艺复杂等缺陷。
本发明的目的是提供一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之配方及其压延制造方法，具有无毒性，可降解，用传统压延机生产易于工业化生产，成本低等特征。
本发明之目的是这样实现的：
一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之配方，用以生产无色及有色聚氨酯薄膜(0.05mm-5.00mm)，配方成份以重量比例计算：聚氨酯粒料                     (50％-98％W/W)特种丙烯酸三聚物               (0％-20％)多元醇衍生物增塑剂             (0％-20％)聚丙烯酸改性剂                 (0.5％-5％)高分子脂肪酸酯分散剂                (0.1％-3％)强化填充材料(Reinforced Fillers)    (0％-25％)抗氧化剂及紫外线吸收剂              (0.2％-5％)色料                                (0％-4％)
一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之压延制造方法，其特征是应用常规之采用(图2)设备一次连续性生产，不需用T-模挤出机，其革新性可令原本用于聚氯乙烯(PVC)薄膜生产之昂贵压延设备不会因PVC基于环保因素而市场收缩所导致之投资损失，且压延机不须作任何机械改动，而此生产方法可令聚氨酯之成本及售价降低，令市场更能接受聚氨酯薄膜作为环保原材料。连续性生产的同时可加热干燥而不需预热。
利用粉体添加剂，于搅拌期间同时加液体添加剂，如无毒性增塑剂(non-tonic plasticizer)，而不需在生产薄膜时另行以T-模挤出机或其他机种将热塑性聚氨酯原料与所有添加剂另行制成最后配方之粒料。
应用环保及无毒型树脂与添加剂，其所用之增塑剂为任何份量之多元醇衍生物，而完全不采用邻苯二甲酸酯类(Phthalates)或其它不环保型增塑剂。
透过添加剂比例及混炼搅拌时之温度控制，可加入不同份量之无毒性增塑剂(non-tonic plasticizer)，高速搅拌5-10分钟，温度达到102℃-108℃，送入万马力机混炼4.5-8分钟(图2、2段)，大大提高生产效率。另本发明可简易的生产“无段式”萧氏硬度(Shore Ahardness)热塑性聚氨酯薄膜。可令生产商减少储存太多不同萧氏硬度之聚氨酯粒料及降低成本。
应用特种丙烯酸三聚物及高分子脂肪酸酯降低在生产过程中原料分子之间的磨擦，并降低熔融体的熔融温度从而提高热稳定性，且防止熔融体粘在热金属表面。其良好的热金属剥离性可大大减少熔融体所受的剪切力，因扭矩降低而降低机器之负荷，并可减低电力消耗。
本发明与现有技术相比有以下特点：
A、配方方面
传统生产热塑性聚氨酯与本发明在配方方面之区别为：
1、本发明用任何份量之多无醇衍生物作为增塑剂(无毒)，而传统采用有毒之邻苯二甲酸酯类(Phthalates)其它增塑剂。
2、本发明不用酰胺，传统用酰胺。
3、一些传统方法应用聚氯乙烯或聚乙烯作为改良生产热塑性聚氨酯人造革之助剂，本发明完全不用上述两种树脂作为助剂以维持聚氨酯薄膜之物性。
传统上聚氨酯薄膜因为只用T-模挤出机生产，故采用之润滑剂多为外润滑剂(External lubricant type)，如长链脂肪酸，脂肪酸酯或其他酰胺，一些用于聚氨乙烯之增塑剂，氯化石腊及硅油等。本发明在于应用丙烯酸三聚物降低在金属轮上之粘力及其扭矩，从而创造一个极适合在下述之制造方法的基本物性要求。(图1)
一般聚氨酯原料分类主要有聚醚型及聚酯型。其耐黄变能力不及聚乙烯、聚丙烯及含稳定剂之聚氯乙烯等树脂。一般在生产过程中会因黄变而导致批量内颜色不均及后使用期间变色。配合特种之抗氧剂及紫外线吸收剂(UV absorber)使其中高温制作过程中(140℃-165℃时间20分钟)不会产生黄变，亦可令其后使用期之耐黄变性能表现效果优良。
B、制造方法
配合A项之配方特质，生产方式能应用四辊压延机之标准设备而不需作机械上之改动。(图二：标准生产PVC流程图)
传统上之生产聚氨酯薄膜步骤如：
1、投产前将聚氨酯粒料干燥
2、密炼2小时，利用螺杆挤出机将需混入配方内之添加剂与主料均化。
3、需用T-膜挤出机成膜。
本发明之特质在只需要采用(图2)设备一次连续性生产，其革新性可令原本用于聚氯乙烯(PVC)薄膜之昂贵压延设备不会因PVC基于环保因素而市场收缩所导致之投资损失，而此生产方法可令聚氨酯之成本及售价降低，令市场更能接受聚氨酯薄膜作为环保原料。
以下结合附图1、2，通过实施例对本发明作进一步说明：
图1为聚氨酯熔融体与万马力机之扭矩及时间关系图
图2为本发明采用设备及流程框图。
本发明现提供2个生产实施例，以供审查，但非以此作为限定本发明之范围。实施案例1：
将以下原材料按百分比透过手磅或自动电子磅称放入高速搅拌机内。(图2、1段)
成分                          重量比例(％)
聚氨酯材料                     96.58％
特种丙烯酸三聚物               2.24％
聚丙烯酸改性剂                 0.56％
高分子脂肪酸酯                 0.11％
硬酯酸                         0.4％
抗氧化剂                       0.11％
                               100％
色料                           按成品颜色而定
每窝重量共约125KG，视乎搅拌机及万马力机(密炼机)之配套而定。低速搅拌1/2分钟，转为高速搅拌5-6分钟后温度达到102℃-108℃，然后送入万马力机混炼4.5-5.5分钟(图2、2段)至达到均恒电流状态。(即达到均恒扭矩Equilibrium Torque)
将已在熔融状态之混合物送入A号轧轮机(图2、3段)(温度110℃-115℃)作进一步塑化，再经运输带送到B号两辊轧轮机作完全均化、塑化及保温作用。(图2、4段)(温度100℃-110℃)
通过运输带送入单螺杆过滤机(图2、5段)，螺杆段及模头温度为T1：90℃-95℃、T2：102℃-105℃、T3：105℃-108℃、模头：110℃-120℃，过滤网目为80目-120目。
将已过滤之均匀熔融体经运输带送上四辊压延机(图2、6段)温度条件为156℃-175℃。压成要求之薄膜厚度，经过引取轮送到压花段(图2、7段)，压出要求之压纹图案(如产品系透明膜则不使用压纹段)，再引入冷却段(图2、8段)，冷却至常温，用表捲取机(图2、9段)分卷成定量成品。
实施例2
按以下原材料配比在高速搅拌机均化
成分                          重量比例(％)
聚氨酯粒料                    68.1％
特种丙烯酸三聚物              7.90％
丁腈橡胶                      7.90％
多元醇衍生物                  7.90％
高分子醇脂肪酸酯              0.10％
硬脂酸                        0.20％
强化填充剂                    7.90％
                              100％
色料                          按成品颜色而定
每窝重量共约为125kg，视乎搅拌机及万马力机(密练机)之配套而定，在搅拌机搅拌5-8分钟(温度80℃-90℃)，送入万马力机混练6-10分钟达至均恒电流状态(均恒扭矩)。
又经A、B轧轮机作进一步塑化、均化(A轧轮机温度为：120℃-130℃，B轧轮机温度为130℃-140℃)通过运输带送入过滤机(温度：T1：101℃-103℃ T2：123℃-126℃ T3：132℃-138℃模头：138℃-145℃ 过滤网为：80目-120目)。
按实施例一相同方式制成薄膜(压延辊轮温度：150℃-175℃，引取轮温度为：150℃-175℃)，经过冷却段及表面捲取机捲成定量成品。

Claims (6)

1、一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之配方，用以生产
无色及有色聚氨酯薄膜(0.05mm-5.00mm)，配方成份以重
量比例计算：聚氨酯粒料                        (50％-98％W/W)特种丙烯酸三聚物                  (0％-20％)多元醇衍生物增塑剂                (0％-20％)聚丙烯酸改性剂                    (0.5％-5％)高分子脂肪酸酯分散剂              (0.1％-3％)强化填充材料(Reinforced Fillers) (0％-25％)抗氧化剂及紫外线吸收剂            (0.2％-5％)色料                             (0％-4％)
2、一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之压延制造方法，其特征是采用四辊压延机之常规设备一次连续性生产，且连续性生产的同时，可加热干燥而不需预热。
3、根据权利要求2所述一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之压延制造方法，其特征是可利用粉体添加剂，于搅拌期间同时加液体添加剂，如无毒性增塑剂(non-tonicplasticizer)。
4、根据权利要求2所述一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之压延制造方法，其特征是所用之增塑剂为任何份量之多元醇衍生物。
5、根据权利要求2所述一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之压延制造方法，其特征是透过添加剂比例及混炼搅拌时之温度控制，可加入不同份量之无毒性多元醇衍生物作为增塑剂(non-tonic plasticizer)，高速搅拌5-10分钟，温度达到102℃-108℃，送入万马力机混炼4.5-8分钟(图二、2段)，大大提高生产效率。另本发明可简易的生产“无段式”萧氏硬度(Shore A hardness)热塑性聚氨酯薄膜。
6、根据权利要求2所述一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU)薄膜之压延制造方法，其特征是应用特种丙烯酸三聚物及高分子脂肪酸酯，降低在生产过程中原料分子之间的磨擦，并降低熔融体的熔融温度从而提高热稳定性，且防止熔融体粘在热金属表面，降低机器负荷，减低电力消耗。
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