TWI746877B - 環保人工皮革及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種環保人工皮革及其製造方法。該環保人工皮革之製造方法包括：熔噴一第一纖維網；設置一長纖維織物於該第一纖維網上；熔噴一第二纖維網於該長纖維織物上，以形成一多層纖維結構物；及熱壓該多層纖維結構物，以製得環保人工皮革。

Description

環保人工皮革及其製造方法
本發明係關於一種人工皮革及其製造方法，且更特定言之，係關於一種環保人工皮革及其製造方法。
習知製造多層人工皮革普遍會採用多種不同製程，且部分製程中需使用溶劑，如含浸樹脂或纖維溶除的製程。然而，上述製法不僅會使得製造工序更加複雜，亦不符合環保需求。
因此，有必要提供一創新且具進步性之環保人工皮革及其製造方法，以解決上述習知缺失。
在一實施例中，一種環保人工皮革包括一第一纖維網、一長纖維織物及一第二纖維網。該第一纖維網係為熔噴纖維網。該長纖維織物設置於該第一纖維網上。該第二纖維網設置於該長纖維織物上，該第二纖維網係為熔噴纖維網。
在一實施例中，一種環保人工皮革之製造方法包括：熔噴一第一纖維網；設置一長纖維織物於該第一纖維網上；熔噴一第二纖維網於該長纖維織物上，以形成一多層纖維結構物；及熱壓該多層纖維結構物，以製得環保人工皮革。
在一實施例中，一種環保人工皮革包括一長纖維織物、一第一纖維網及一第二纖維網。該第一纖維網設置於該長纖維織物上，該第一纖維網係為熔噴纖維網。該第二纖維網設置於該第一纖維網上，該第二纖維網係為熔噴纖維網。
在一實施例中，一種環保人工皮革之製造方法包括：提供一長纖維織物；熔噴一第一纖維網於該長纖維織物上；熔噴一第二纖維網於該第一纖維網上，以形成一多層纖維結構物；及熱壓該多層纖維結構物，以製得環保人工皮革。
參閱圖1，其係顯示本發明第一實施例環保人工皮革之結構示意圖。本發明第一實施例之環保人工皮革10包括一第一纖維網11、一長纖維織物12及一第二纖維網13。 在本實施例中，該第一纖維網11係為熔噴纖維網，且該第一纖維網11之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)，較佳地，所述熱塑性聚氨酯(TPU)之蕭式硬度為大於60A，小於40D。當蕭式硬度大於40D時，由於TPU的硬度太高，完成後之複合結構片材，㑹太硬，呈現紙觸感(paper like)，不具人工皮革觸感。當蕭式硬度小於60A時，則會因TPU太柔軟，而使物性明顯下降。
此外，為使該環保人工皮革10能具有良好的仿皮革手感，該第一纖維網11之纖維細度應控制在1-6 den，而該第一纖維網11之厚度應控制在0.3-1.0 mm。
該長纖維織物12設置於該第一纖維網11上。在本實施例中，該長纖維織物12係可以經編、緯編、針織或梭織製成，且較佳地，該長纖維織物12之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)。
此外，為使該環保人工皮革10能達到高物性(即高抗張拉力及高撕裂強度)，該長纖維織物12之纖維細度應控制在20-600 den。
該第二纖維網13設置於該長纖維織物12上。在本實施例中，該第二纖維網13係為熔噴纖維網，且該第二纖維網13之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)，較佳地，所述熱塑性聚氨酯(TPU)之蕭式硬度為大於80A，小於65D。當蕭式硬度大於65D時，由於TPU的硬度太高，當進行研磨起毛時，毛羽太硬挺，不具人工皮革觸感。當蕭式硬度小於80A時，則會因TPU太柔軟，而不具研磨性。
圖2顯示本發明第一實施例環保人工皮革之第二纖維網具有起毛結構之示意圖。配合參閱圖1及圖2，為使該環保人工皮革10能具有起毛皮革手感，該第二纖維網13可經表面研磨而形成起毛結構13W。
此外，為使該第二纖維網13之起毛結構13W能達到細緻毛羽要求，該第二纖維網13之纖維細度應控制在0.05-3 den，而該第二纖維網13之厚度應控制在0.3-1.0 mm。
圖3顯示本發明第一實施例環保人工皮革之製造方法流程圖。圖4A至4E分別顯示本發明第一實施例環保人工皮革之製造方法中各步驟之示意圖。配合參閱圖3之步驟S31及圖4A，熔噴一第一纖維網11。在本實施例中，熔噴該第一纖維網11之步驟包括：
步驟1：將熱塑性聚氨酯(TPU)酯粒X1投入一押出機E1熔融，再利用一熔噴模頭M1及一加壓空氣，將熔融態之熱塑性聚氨酯(TPU)噴出，以形成熱塑性聚氨酯(TPU)纖維。較佳地，該熔噴模頭M1之溫度為210-250℃，該加壓空氣之空氣壓力及空氣溫度分別為3-8 kgf/cm2 及210-240℃。
步驟2：使用一孔洞輸送帶C將熱塑性聚氨酯(TPU)纖維堆積成網，並藉由該孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成該第一纖維網11。
配合參閱圖3之步驟S32及圖4B，設置一長纖維織物12於該第一纖維網11上。此步驟包括利用一輸送輪S將該長纖維織物12放置到該第一纖維網11上。
在本實施例中，該長纖維織物12係以熱塑性聚氨酯(TPU)長纖維織造而成，而織造方法係可為經編、緯編、針織或梭織。
配合參閱圖3之步驟S33及圖4C，熔噴一第二纖維網13於該長纖維織物12上，以形成一多層纖維結構物10'。在本實施例中，熔噴該第二纖維網13之步驟包括：
步驟1：將熱塑性聚氨酯(TPU)酯粒X2投入一押出機E2熔融，再利用一熔噴模頭M2及一加壓空氣，將熔融態之熱塑性聚氨酯(TPU)噴出，以形成熱塑性聚氨酯(TPU)纖維。較佳地，該熔噴模頭M2之溫度為220-260℃，該加壓空氣之空氣壓力及空氣溫度分別為3-8 kgf/cm2 及220-250℃。
步驟2：使用該孔洞輸送帶C將熱塑性聚氨酯(TPU)纖維堆積成網，並藉由該孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成該第二纖維網13。
配合參閱圖3之步驟S34及圖4D，熱壓該多層纖維結構物10'，以製得環保人工皮革10。此步驟包括利用一熱壓輪R熱壓該多層纖維結構物10'，且較佳地，該熱壓輪R之溫度為130-160℃。
參閱圖4E，在製得該環保人工皮革10後，可利用一研磨機P對該環保人工皮革10之該第二纖維網13進行表面研磨，以使該第二纖維網13之纖維局部斷裂而形成起毛結構13W，進而使該環保人工皮革10具有起毛皮革手感。
參閱圖5，其係顯示本發明第二實施例環保人工皮革之結構示意圖。本發明第二實施例之環保人工皮革20包括一長纖維織物21、一第一纖維網22及一第二纖維網23。
在本實施例中，該長纖維織物21係可以經編、緯編、針織或梭織製成，且較佳地，該長纖維織物21之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)。
此外，為使該環保人工皮革20能達到高物性(即高抗張拉力及高撕裂強度)，該長纖維織物21之纖維細度應控制在20-600 den。
該第一纖維網22設置於該長纖維織物21上。在本實施例中，該第一纖維網22係為熔噴纖維網，且該第一纖維網22之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)，較佳地，所述熱塑性聚氨酯(TPU)之蕭式硬度為大於60A，小於40D。當蕭式硬度大於40D時，由於TPU的硬度太高，完成後之複合結構片材，㑹太硬，呈現紙觸感(paper like)，不具人工皮革觸感。當蕭式硬度小於60A時，則會因TPU太柔軟，而使物性明顯下降。
此外，為使該環保人工皮革20能具有良好的仿皮革手感，該第一纖維網22之纖維細度應控制在1-6 den，而該第一纖維網22之厚度應控制在0.3-1.0 mm。
該第二纖維網23設置於該第一纖維網22上。在本實施例中，該第二纖維網23係為熔噴纖維網，且該第二纖維網23之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)，較佳地，所述熱塑性聚氨酯(TPU)之蕭式硬度為大於80A，小於65D。當蕭式硬度大於65D時，由於TPU的硬度太高，當進行研磨起毛時，毛羽太硬挺，不具人工皮革觸感。當蕭式硬度小於80A時，則會因TPU太柔軟，而不具研磨性。
圖6顯示本發明第二實施例環保人工皮革之第二纖維網具有起毛結構之示意圖。配合參閱圖5及圖6，為使該環保人工皮革20能具有起毛皮革手感，該第二纖維網23可經表面研磨而形成起毛結構23W。
此外，為使該第二纖維網23之起毛結構23W能達到細緻毛羽要求，該第二纖維網23之纖維細度應控制在0.05-3 den，而該第二纖維網23之厚度應控制在0.3-1.0 mm。
圖7顯示本發明第二實施例環保人工皮革之製造方法流程圖。圖8A至8E分別顯示本發明第二實施例環保人工皮革之製造方法中各步驟之示意圖。配合參閱圖7之步驟S71及圖8A，提供一長纖維織物21。此步驟包括利用一輸送輪S將該長纖維織物21放置到一孔洞輸送帶C上。
在本實施例中，該長纖維織物21係以熱塑性聚氨酯(TPU)長纖維織造而成，而織造方法係可為經編、緯編、針織或梭織。
配合參閱圖7之步驟S72及圖8B，熔噴一第一纖維網22於該長纖維織物21上。在本實施例中，熔噴該第一纖維網22之步驟包括：
步驟1：將熱塑性聚氨酯(TPU)酯粒X1投入一押出機E1熔融，再利用一熔噴模頭M1及一加壓空氣，將熔融態之熱塑性聚氨酯(TPU)噴出，以形成熱塑性聚氨酯(TPU)纖維。較佳地，該熔噴模頭M1之溫度為210-250℃，該加壓空氣之空氣壓力及空氣溫度分別為3-8 kgf/cm2 及210-240℃。
步驟2：使用該孔洞輸送帶C將熱塑性聚氨酯(TPU)纖維堆積成網，並藉由該孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成該第一纖維網22。
配合參閱圖7之步驟S73及圖8C，熔噴一第二纖維網23於該第一纖維網22上，以形成一多層纖維結構物20'。在本實施例中，熔噴該第二纖維網23之步驟包括：
步驟1：將熱塑性聚氨酯(TPU)酯粒X2投入一押出機E2熔融，再利用一熔噴模頭M2及一加壓空氣，將熔融態之熱塑性聚氨酯(TPU)噴出，以形成熱塑性聚氨酯(TPU)纖維。較佳地，該熔噴模頭M2之溫度為220-260℃，該加壓空氣之空氣壓力及空氣溫度分別為3-8 kgf/cm2 及220-250℃。
步驟2：使用該孔洞輸送帶C將熱塑性聚氨酯(TPU)纖維堆積成網，並藉由該孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成該第二纖維網23。
配合參閱圖7之步驟S74及圖8D，熱壓該多層纖維結構物20'，以製得環保人工皮革20。此步驟包括利用一熱壓輪R熱壓該多層纖維結構物20'，且較佳地，該熱壓輪R之溫度為130-160℃。
參閱圖8E，在製得該環保人工皮革20後，可利用一研磨機P對該環保人工皮革20之該第二纖維網23進行表面研磨，以使該第二纖維網23之纖維局部斷裂而形成起毛結構23W，進而使該環保人工皮革20具有起毛皮革手感。
本發明僅以單一熔噴製程即可製得環保人工皮革，大幅簡化了人工皮革之製造工序，且熔噴製程中完全沒有使用溶劑，符合環保需求。此外，本發明之第一纖維網、第二纖維網及長纖維織物皆使用熱塑性聚氨酯（TPU），而熱塑性聚氨酯（TPU）為不含溶劑之環保材質，可回收使用。另外，本發明將長纖維織物夾設於第一纖維網與第二纖維網之間或將纖維網熔噴結合於長纖維織物，皆可大幅提高環保人工皮革之物性。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
[ 發明例 1]
配合參閱圖4A至圖4E，將熔點180℃、蕭式硬度70A之TPU酯粒投入押出機E1熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為120℃、190℃、210℃及220℃，熔融後送入熔噴模頭M1，熔噴模頭M1之溫度設定為235℃，同時在熔噴模頭M1處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為6 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為220℃，並送入熔噴模頭M1，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維。接著，使用孔洞輸送帶C將TPU纖維堆積成網，並藉由孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成第一纖維網。
將一由75den及150den之TPU長纖維所混織之經編織物放到第一纖維網上。
將熔點183℃、蕭式硬度85A之TPU酯粒投入押出機E2熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為100℃、190℃、220℃及230℃，熔融後送入熔噴模頭M2，熔噴模頭M2之溫度設定為235℃，同時在熔噴模頭M2處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為6 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為220℃，並送入熔噴模頭M2，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維。接著，使用孔洞輸送帶C將TPU纖維堆積成網，並藉由孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成第二纖維網，並覆蓋於前述經編織物上。
利用溫度為145℃之熱壓輪熱壓上述三層纖維結構物，以控制厚度與平坦度。
以80mesh/200mesh的研磨機對第二纖維網進行表面研磨後，即可製得一厚度為1.1 mm之起毛高物性環保人工皮革，且所製得之環保人工皮革具有如下物性：重量 (ASTM D751)：463 g/m2；抗張拉力 (ASTM D1682)：38 kg/inch；斷裂伸長率 (ASTM D1682)：60%；撕裂強度 (ASTM D2262)：8.5 Kg。
[ 發明例 2]
配合參閱圖4A至圖4E，將熔點183度、蕭式硬度85A之TPU酯粒投入押出機E1熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為105℃、192℃、222℃及235℃，熔融後送入熔噴模頭M1，熔噴模頭M1之溫度設定為240℃，同時在熔噴模頭M1處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為7.2 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為228℃，並送入熔噴模頭M1，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維。接著，使用孔洞輸送帶C將TPU纖維堆積成網，並藉由孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成第一纖維網。
將一由300den之TPU長纖維所織造之梭織織物放到第一纖維網上。
將前述之TPU酯粒投入押出機E2熔融，溫度設定同前述，入料區到出料區依序為105℃、192℃、222℃及235℃，熔融後送入熔噴模頭M2，熔噴模頭M2之溫度設定為240℃，同時在熔噴模頭M2處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為7.2 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為228℃，並送入熔噴模頭M2，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維。接著，使用孔洞輸送帶C將TPU纖維堆積成網，並藉由孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成第二纖維網，並覆蓋於前述梭織織物上。
利用溫度為152℃之熱壓輪熱壓上述三層纖維結構物，以控制厚度與平坦度。
以80mesh/160mesh/400mesh的研磨機對第二纖維網進行表面研磨後，即可製得一厚度為0.7 mm之起毛高物性環保人工皮革，且所製得之環保人工皮革具有如下物性：重量 (ASTM D751)：411 g/m2；抗張拉力 (ASTM D1682)：32 kg/inch；斷裂伸長率 (ASTM D1682)：40%；撕裂強度 (ASTM D2262)：7.6 Kg。
[ 發明例 3]
配合參閱圖4A至圖4E，將熔點180℃、蕭式硬度70A之TPU酯粒投入押出機E1熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為115℃、188℃、205℃及215℃，熔融後送入熔噴模頭M1，熔噴模頭M1之溫度設定為230℃，同時在熔噴模頭M1處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為6.3 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為220℃，並送入熔噴模頭M1，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維。接著，使用孔洞輸送帶C將TPU纖維堆積成網，並藉由孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成第一纖維網。
將一由150den之TPU長纖維及150den之TPU單絲長纖維混織之經編織物放到第一纖維網上。
將熔點183℃、蕭式硬度85A之TPU酯粒投入押出機E2熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為100℃、190℃、220℃及230℃，熔融後送入熔噴模頭M2，熔噴模頭M2之溫度設定為230℃，同時在熔噴模頭M2處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為6.3 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為220℃，並送入熔噴模頭M2，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維。接著，使用孔洞輸送帶C將TPU纖維堆積成網，並藉由孔洞輸送帶C釋放高速風壓，以形成第二纖維網，並覆蓋於前述經編織物上。
利用溫度為145℃之熱壓輪熱壓上述三層纖維結構物，以控制厚度與平坦度。
以80mesh/200mesh的研磨機對第二纖維網進行表面研磨後，即可製得一厚度為1.1 mm之起毛高物性環保人工皮革，且所製得之環保人工皮革具有如下物性：重量 (ASTM D751)：426 g/m2；抗張拉力 (ASTM D1682)：26 kg/inch；斷裂伸長率 (ASTM D1682)：65%；撕裂強度 (ASTM D2262)：7.2 Kg。
[ 發明例 4]
配合參閱圖8A至圖8E，以一由75den/24F及150den/48F之TPU長纖維所混織之圓編織物當作載體(Carrier)，並放置於孔洞輸送帶C上。
將熔點160℃、蕭式硬度50A之TPU酯粒投入押出機E1熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為105℃、175℃、195℃及195℃，熔融後送入熔噴模頭M1，熔噴模頭M1之溫度設定為220℃，同時在熔噴模頭M1處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為8 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為230℃，並送入熔噴模頭M1，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維，並噴在前述圓編織物上，以形成第一纖維網。
將熔點180℃、蕭式硬度70A之TPU酯粒投入押出機E2熔融，溫度設定從入料區到出料區依序為125℃、195℃、225℃及235℃，熔融後送入熔噴模頭M2，熔噴模頭M2之溫度設定為240℃，同時在熔噴模頭M2處，連接一加壓空氣，該加壓空氣之空氣壓力為8 kgf/cm2 ，同時將空氣進行加熱，加熱溫度設定為250℃，並送入熔噴模頭M2，在空氣噴出的同時，將熔融態的TPU噴出，以形成TPU纖維，並噴在前述第一纖維網上，以形成第二纖維網。
利用溫度為145℃之熱壓輪熱壓上述三層纖維結構物，以控制厚度與平坦度。
以160mesh/320mesh/800mesh的研磨機對第二纖維網進行表面研磨後，即可製得一厚度為0.5 mm之起毛高物性環保人工皮革，且所製得之環保人工皮革具有如下物性：重量 (ASTM D751)：340 g/m2；抗張拉力 (ASTM D1682)：25 kg/inch；斷裂伸長率 (ASTM D1682)：70%；撕裂強度 (ASTM D2262)：6.3 Kg。
發明例1～4之環保人工皮革的物性資料係彙整如表1，並與表2之習知人工皮革的物性資料進行比較，可發現發明例1～4之環保人工皮革的撕裂強度皆優於習知人工皮革，且發明例1～4僅以單一熔噴製程即可製得環保人工皮革，其製造工序比使用多種不同製程之習知人工皮革更為簡化。 表1、發明例1～4之環保人工皮革的物性資料
Figure 107127626-A0304-0001
 表2、習知人工皮革的物性資料
Figure 107127626-A0304-0002
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
10‧‧‧環保人工皮革10'‧‧‧多層纖維結構物11‧‧‧第一纖維網12‧‧‧長纖維織物13‧‧‧第二纖維網13W‧‧‧起毛結構20‧‧‧環保人工皮革20'‧‧‧多層纖維結構物21‧‧‧長纖維織物22‧‧‧第一纖維網23‧‧‧第二纖維網23W‧‧‧起毛結構C‧‧‧孔洞輸送帶E1,E2‧‧‧押出機M1,M2‧‧‧熔噴模頭P‧‧‧研磨機R‧‧‧熱壓輪S‧‧‧輸送輪X1,X2‧‧‧熱塑性聚氨酯(TPU)酯粒S31~S34‧‧‧步驟S71~S74‧‧‧步驟
圖1顯示本發明第一實施例環保人工皮革之結構示意圖。
圖2顯示本發明第一實施例環保人工皮革之第二纖維網具有起毛結構之示意圖。
圖3顯示本發明第一實施例環保人工皮革之製造方法流程圖。
圖4A至4E分別顯示本發明第一實施例環保人工皮革之製造方法中各步驟之示意圖。
圖5顯示本發明第二實施例環保人工皮革之結構示意圖。
圖6顯示本發明第二實施例環保人工皮革之第二纖維網具有起毛結構之示意圖。
圖7顯示本發明第二實施例環保人工皮革之製造方法流程圖。
圖8A至8E分別顯示本發明第二實施例環保人工皮革之製造方法中各步驟之示意圖。
S31~S34‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種人工皮革，包括：一第一纖維網，該第一纖維網係為熔噴纖維網；一長纖維織物，設置於該第一纖維網上；及一第二纖維網，設置於該長纖維織物上，該第二纖維網係為熔噴纖維網，且該第二纖維網具有起毛結構。
  2. 如請求項1之人工皮革，其中該第一纖維網之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)。
  3. 如請求項2之人工皮革，其中所述熱塑性聚氨酯(TPU)之蕭式硬度為大於60A，小於40D。
  4. 如請求項1之人工皮革，其中該第一纖維網之纖維細度為1-6den。
  5. 如請求項1之人工皮革，其中該第一纖維網之厚度為0.3-1.0mm。
  6. 如請求項1之人工皮革，其中該長纖維織物之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)。
  7. 如請求項1之人工皮革，其中該長纖維織物之纖維細度為20-600den。
  8. 如請求項1之人工皮革，其中該長纖維織物係以經編、緯編、針織或梭織製成。
  9. 如請求項1之人工皮革，其中該第二纖維網之材質係為熱塑性聚氨酯(TPU)。
  10. 如請求項9之人工皮革，其中所述熱塑性聚氨酯(TPU)之蕭式硬度為大於80A，小於65D。
  11. 如請求項1之人工皮革，其中該第二纖維網之纖維細度為0.05-3den。
  12. 如請求項1之人工皮革，其中該第二纖維網之厚度為0.3-1.0mm。
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