TWI775507B - 熱塑性聚氨酯地板及其生產工藝 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種熱塑性聚氨酯地板，其包含耐磨層、印刷層以及底料層。耐磨層以及印刷層係由熱塑性聚氨酯材料製成，而印刷層連接於耐磨層之下方，且其之一表面印有圖案紋理，底料層係由熱塑性聚氨酯底料所製成，並連接於印刷層之下方。耐磨層及印刷層的熱塑性聚氨酯材料獨立地包含聚氨酯聚合物、視情況添加的阻燃劑及視情況添加的滑劑；熱塑性聚氨酯底料包含聚合物組合物、碳酸鈣、滑劑及視情況添加的阻燃劑。藉此，本發明之熱塑性聚氨酯地板可藉由調整耐磨層、印刷層及底料層配方比例達成地板的所欲特性，例如阻燃效果及硬度等。

Description

熱塑性聚氨酯地板及其生產工藝

本發明是有關於一種塑膠地板及其生產工藝，特別是有關於一種熱塑性聚氨酯地板及其生產工藝。

隨著複合材料的進步與加工工藝的改良，市面上出現各式各樣的塑膠地板，以質輕、易鋪設、表面耐磨、厚度薄及具吸音緩衝效果等性能，取代部分磁磚及大理石地板，廣泛用於家庭、辦公室及運動地板。

目前的塑膠地板大多採用聚氯乙烯(PVC)材料加工而成，聚氯乙烯是常見的工程塑料之一，但其韌性差、不耐衝擊、易脆裂，因此不能作為結構材料。另外，聚氯乙烯的脆性容易受溫度的影響，其使用下限為-15°C，軟質聚氯乙烯的使用下限為-30°C，並在100°C時就會開始分解出氯化氫，因此聚氯乙烯的熱穩定性差。

氯乙烯為熱塑性線型樹脂，因其結構特性，在加工過程中必須添加塑化劑，而塑化劑當中具有有害物質酚，長期接觸會對人體的神經系統和泌尿系統產生有害影響，而聚氯乙烯產品在加工過程中會有刺鼻的氣味，對人體呼吸道有直接影響，也易汙染環境，不符合國際環保RoHS的要求，雖然聚氯乙烯可以回收再利用，但在自然環境下不會自然分解，造成環境的永遠汙染，故聚氯乙烯經加工而成的塑膠地板對人體健康以及環境的永續發展並不適合。

有鑑於此，如何製備出一種環保且不會造成人體危害的塑膠地板，遂成為相關業者努力的目標。

本發明之一目的是提供一種熱塑性聚氨酯地板，藉由不同耐磨層、印刷層及底料層配方來調整地板阻燃效果及硬度。

本發明之另一目的在於提供一種熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，將耐磨層、印刷層、底料層由上至下依序熱壓貼合，以製成熱塑性聚氨酯地板。

本發明之一實施方式係在於提供一種熱塑性聚氨酯地板，包含： 耐磨層，其係由第一熱塑性聚氨酯材料所製成； 印刷層，其係由第二熱塑性聚氨酯材料所製成，並連接於該耐磨層之下方，且該印刷層之一表面印有一圖案紋理；及 底料層，其係由熱塑性聚氨酯底料所製成，並連接於該印刷層之下方，其中： 該第一熱塑性聚氨酯材料包含第一聚氨酯聚合物、視情況添加的第一阻燃劑及視情況添加的滑劑； 該第二熱塑性聚氨酯材料包含第二聚氨酯聚合物、視情況添加的第二阻燃劑及視情況添加的滑劑；及 該熱塑性聚氨酯底料包含 (1)聚合物組合物，其包含：1至70重量份的第三熱塑性聚氨酯材料及1至30重量份的第二聚合物，其中該第三熱塑性聚氨酯材料包含聚氨酯聚合物及視情況選用的聚氨酯回收料，該第二聚合物係選自聚縮醛(POM)、聚醯胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)及其任意組合， (2)以該聚合物組合物為100重量份計，至少200重量份的碳酸鈣， (3)以該聚合物組合物為100重量份計，1重量份至10重量份的滑劑，及 (4)以該聚合物組合物為100重量份計，視情況添加的0至150重量份的第三阻燃劑。

本發明之另一實施方式係在於提供一種如前述之熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，包含： 混合步驟，其係將該熱塑性聚氨酯底料的原料依配比計量後混煉均勻； 拉片步驟，其係將混煉後之該熱塑性聚氨酯底料經片材模頭進行拉片以形成基材，之後經壓延將該基材進行片材定厚，以製成該底料層；以及 貼合步驟，其係將該耐磨層、該印刷層以及該底料層由上至下依序排列，並進行熱壓貼合，以製成該熱塑性聚氨酯地板。

藉此，透過耐磨層、印刷層及底料層的配方來控制本發明之熱塑性聚氨酯地板的各種特徵，例如阻燃效果及硬度，使其應用範圍廣泛，且地板各層間的貼合不需膠水，節省原料與製作成本，符合環保需求。

本文所揭示之本發明之每個態樣及每個實施例意欲與所有其他所揭示之本發明態樣及實施例個別地組合及組合成其所有可能的組合。

本文中所述之分子量單位為道爾頓（Dalton，Da）。

在本說明書及申請專利範圍中，除非上下文另外明確規定，否則單數形式「一」及「該」包括複數。除非另外主張，否則使用本文所提供之任何及所有實例或例示性語言(例如「諸如」)僅欲更好地說明本發明，而不對本發明之範疇形成限制。本說明書中之語言不應解釋為指示任何未主張之要素為實施本發明所必需。

應瞭解在此說明書中所引用的任何數值範圍欲包含其內所涵括之所有次範圍。例如，從「50°C至70°C」的範圍包括最小數值50°C及最大數值70°C之間所有的次範圍(如從58°C至67°C、53°C至62°C、60°C或68°C)且包含該兩數值，亦即包含等於或大於50°C之最小值以及等於或小於70°C之最大值之範圍。因為所揭示的數值範圍是連續的，因此他們包含最小值和最大值之間的每個數值。除非另加說明，否則此說明書中指明的各種數值範圍是概略值。名詞定義

本文中所使用之「烴基」乙詞係指主結構中僅包含碳原子及氫原子之有機基團，例如烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基、碳芳基等基團。本文中所使用之烴基可為未經取代，或可視情況經適當之取代基取代，例如可經鹵素、硝基、羥基、氰基、烷基等基團取代。

本文中所使用之「烷基」乙詞係指衍生自通式為C_n H_2n+2 之烷類分子之基團，且可為直鏈或具有支鏈者。烷基之實例例如但不限於甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、C₅ -烷基及異構體、C₆ -烷基及異構體、C₇ -烷基及異構體、含有8個或8個以上碳原子之烷基及其異構體。

本文中所使用之「環烷基」乙詞係指衍生自結構中具有環且完全飽和烴類分子之基團。環烷基之實例例如但不限於環丙基、環丁基、環戊基、甲基環丁基、環己基及其他含有6個或6個以上碳原子之環烷基及其異構體。

本文中所使用之「芳香基」乙詞係指衍生自具有芳香性烴類分子之基團。碳芳香基之實例可為單環族，例如苯基；雙環族，例如聯苯基、萘基；或多環族，例如蒽基、菲基等。

本文中所使用之「伸某基」或「亞某基」係指經二價連接於其他結構之烴類基團。例如，「伸烷基」表示由烷類分子衍生之二價基團。

本文中所使用之「胺」乙詞係指分子結構中具有至少一個-NR'R"基團之分子，其中R'與R"可獨立地為氫或烴基。「多元胺」乙詞係指結構中包含2個或2個以上-NR'R"基團之分子。為表達方便，亦使用「二元胺」、「三元胺」等用語特定指述分子中所包含-NR'R"基團之數目。

本文中所使用之「醇」乙詞係指分子結構中具有至少一個-OH基團之分子。「多元醇」乙詞係指結構中包含2個或2個以上-OH基團之分子。為表達方便，亦使用「二元醇」、「三元醇」等用語特定指述分子中所包含-OH基團之數目。

本文中所使用之「多元酸」乙詞，係指分子結構中具有至少2個-COOH基團之分子，或分子結構中具有由-COOH衍生之結構並可藉由水解等方式產生至少2個-COOH之分子；該等衍生之結構例如為酯或酸酐等。為表達方便，亦使用「二元酸」、「三元酸」等用語特定指述分子中所包含-OH基團之數目。

前述針對基團或分子之定義若有相互衝突之處，係以官能基之重要順序先後命名之；命名規則亦可參照國際純化學和應用化學聯合會（IUPAC）頒佈之規定。

下述將更詳細討論本發明各實施方式。然而，此實施方式可為各種發明概念的應用，可被具體實行在各種不同的特定範圍內。特定的實施方式是僅以說明為目的，且不受限於揭露的範圍。熱塑性聚氨酯地板

本發明的熱塑性聚氨酯地板包含耐磨層、印刷層及底料層，其分別具有不同的功能，以下加以詳細說明。耐磨層

本發明的熱塑性聚氨酯地板的耐磨層為地板的表層，具有耐磨、防水、防滑、阻燃及防腐等特性。耐磨層由第一熱塑性聚氨酯材料所製成，其包含第一聚氨酯聚合物、視情況添加的第一阻燃劑及視情況添加的滑劑。

在一個具體實例中，第一聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇及擴鏈劑進行聚合反應和混煉所形成。在一個具體實例中，第一聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑及第一阻燃劑進行聚合反應和混煉所形成。

在一個具體實例中，第一熱塑性聚氨酯材料由第一聚氨酯聚合物與視情況添加的第一阻燃劑及視情況添加的滑劑混煉所形成。在一具體實例中，第一熱塑性聚氨酯材料可包含聚氨酯回收料。印刷層

本發明的熱塑性聚氨酯地板的印刷層，為連接於耐磨層下方的層，其至少一表面的一部份印有圖案紋裡，圖案紋理可為但不限於大理石、實木等花紋和顏色，其可採用膠版印刷、絲網印刷或凹版印刷印製於印刷層，呈現圖樣。印刷層由第二熱塑性聚氨酯材料所製成，其包含第二聚氨酯聚合物、視情況添加的第二阻燃劑及視情況添加的滑劑。

在一個具體實例中，第二聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇及擴鏈劑進行聚合反應和混煉所形成。在一個具體實例中，第二聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑及第一阻燃劑進行聚合反應和混煉所形成。

在一個具體實例中，第二熱塑性聚氨酯材料由第二聚氨酯聚合物與視情況添加的第二阻燃劑及視情況添加的滑劑混煉所形成。在一具體實例中，第二熱塑性聚氨酯材料可包含聚氨酯回收料。底料層

本發明的熱塑性聚氨酯地板的底料層，為連接於印刷層下方的層，可視為地板的基材，對地板提供足夠的強度及耐久性。底料層由熱塑性聚氨酯底料所製成，其包含 (1)聚合物組合物，其包含：1至70重量份的第三熱塑性聚氨酯材料及1至30重量份的第二聚合物，其中該第三熱塑性聚氨酯材料包含第三聚氨酯聚合物及視情況選用的聚氨酯回收料，該第二聚合物係選自聚縮醛(POM)、聚醯胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)及其任意組合， (2)以該聚合物組合物為100重量份計，至少200重量份的碳酸鈣， (3)以該聚合物組合物為100重量份計，1重量份至10重量份的滑劑，及 (4)以該聚合物組合物為100重量份計，視情況添加的0至150重量份的第三阻燃劑

在一個具體實例中，第三聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇及擴鏈劑進行聚合反應和混煉所形成。在一個具體實例中，第三聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑及第三阻燃劑進行聚合反應和混煉所形成。

在一個具體實例中，第三熱塑性聚氨酯材料由第三聚氨酯聚合物、第二聚合物、滑劑與視情況添加的第三阻燃劑混煉所形成。在一具體實例中，第三熱塑性聚氨酯材料可包含聚氨酯回收料，可達成環保及降低成本等效果。聚氨酯回收料的用量不受限制，只要符合相關規範或要求即可；在一個具體實例中，第三熱塑性聚氨酯材料包含至多20重量份，例如0至20重量份、較佳為5至15重量份的聚氨酯回收料，或包含前述端點的量、或前述任意端點所形成的合理數值範圍。

在一個具體實例中，該熱塑性聚氨酯底料按重量份數計，包含1-50份的聚氨酯聚合物、50-100份的碳酸鈣、1-20份的聚氨酯回收料、1-30份的聚縮醛(POM)或聚醯胺(PA)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)或聚丙烯(PP)以及1-10份的滑劑。在另一個具體實例中，熱塑性聚氨酯底料層按重量份數計，包含1-50份的聚氨酯聚合物、50-100份的碳酸鈣、0-20份的聚氨酯回收料、0-30份的聚縮醛(POM)或聚醯胺(PA)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)或聚丙烯(PP)、0-30份的阻燃劑B以及0-10份的滑劑。

在一個具體實例中，碳酸鈣佔熱塑性聚氨酯底料整體重量的至少50重量%、至少60重量%、至少70重量%或至少75重量%。

現參照圖1，其係繪示本發明之一實施方式之一種熱塑性聚氨酯地板100的剖面示意圖。圖1中，熱塑性聚氨酯地板100包含耐磨層110、印刷層120以及底料層130。

詳細來說，耐磨層110可增加熱塑性聚氨酯地板100的耐磨、防水、防滑、阻燃及防腐等特性。印刷層120連接於耐磨層110之下，其之一表面121印有圖案紋理，圖案紋理可為但不限於大理石、實木等花紋和顏色，其可採用膠版印刷、絲網印刷或凹版印刷印製於印刷層120之表面121，增加熱塑性聚氨酯地板100的美觀性。底料層130連接於印刷層120之下方，作為地板的基材。

藉此，本發明之熱塑性聚氨酯地板100係從上到下依次由耐磨層110、印刷層120以及底料層130複合成一體。在一個具體實例中，耐磨層110的厚度可為但不限於0.05 mm至3.0 mm；在一個具體實例中，印刷層120的厚度可為但不限於0.05 mm至1.5 mm；在一個具體實例中，底料層130的厚度可為但不限於0.5 mm至8.0 mm。在一個具體實例中，熱塑性聚氨酯地板包含至少一種前述的厚度特徵。

現就各組份進行進一步的詳細說明。熱塑性聚氨酯及其原料

聚氨酯聚合物由異氰酸酯、多元醇及擴鏈劑進行聚合反應和混煉所形成。所述異氰酸酯可為一種異氰酸酯，或者可為二種以上的異氰酸酯以任意比例混合而成。異氰酸酯的平均官能度大於或等於2，例如，異氰酸酯可為包含二個異氰酸酯基的異氰酸酯、包含三個異氰酸酯基的異氰酸酯、包含更多異氰酸酯基的異氰酸酯或其組合，但應避免大量使用具有3或更大官能度的異氰酸酯，以免造成聚氨酯聚合物交聯。

異氰酸酯可選自芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯或其組合。舉例來說，所述芳香族二異氰酸酯可為但不限於4,4'-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、4,4'-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、2,2'-二苯甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯甲烷二異氰酸酯、1,3-伸苯基二異氰酸酯、1,4-伸苯基二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯(NDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、四甲基二甲苯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二甲基聯苯二異氰酸酯(TODI)或其組合。所述脂肪族二異氰酸酯可為但不限於十二烷二異氰酸酯、二聚脂肪酸二異氰酸酯、4,4'-二苄基二異氰酸酯、1,6-二異氰酸基-2,4,4-三甲基己烷、1,4-二異氰丁酯、1,6-二異氰己酯(HDI)、1,4-二異氰四甲氧丁酯、二環己甲烷二異氰酸酯、1,10-二異氰酸酯基十烷、1,12-二異氰酸基十二烷或其組合。所述脂環族二異氰酸酯可為但不限於4,4-二環己甲烷二異氰酸酯、1,3-環己烷二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、1-甲基-2,4-二異氰酸基環己烷、1-異氰基甲基-3-異氰基-1,5,5-三甲基環己烷(又稱為異佛爾酮二異氰酸酯，IPDI)、氫化MDI([H]12MDI)、部分氫化MDI([H]6MDI)、二甲苯二異氰酸酯(XDI)、四甲基二甲苯二異氰酸酯(TMXDI)、二亞烷基二苯甲烷二異氰酸酯、四亞烷基二苯甲烷二異氰酸酯或其組合。

所述多元醇可選自聚酯多元醇、聚醚多元醇或其組合。多元醇的重量平均分子量可為200至8000、較佳為500至6000，或落於前述任意端點所組成的合理範圍。可藉由改變多元醇的分子量來調整所製得的聚氨酯聚合物，影響所形成層的性質(例如硬度等)。所述聚酯多元醇可藉由一種或多種二元醇與一種或多種二元羧酸的酯交換反應或酯酐的酯化反應製備而得，其中，二元羧酸與二元醇的莫耳比一般可選用0.950至1.000，以便獲得末端羥基占優勢的線型鏈，且聚酯多元醇可更包含各種內酯，例如由己內酯和諸如二甘醇的雙官能引發劑製成的聚己內酯。

聚酯多元醇的二元羧酸可以單獨或者混合兩種以上，其可選自脂肪族二元羧酸、脂環族二元羧酸、芳香族二元羧酸或其組合。所述二元羧酸具有總計4至15個碳原子，其可為但不限於琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、環己烷二羧酸等，亦可使用上述二元羧酸的酸酐，其可為但不限於鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐等，而本發明之優選為己二酸。

聚酯多元醇的二元醇可以單獨或者混合兩種以上，其可選自脂肪族二元醇、脂環族二元醇、芳香族二元醇或其組合。所述二元醇具有總計2至12個碳原子，其可為但不限於乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，4-環己烷二甲醇、1，10-癸二醇、1，12-十二烷二醇等，而本發明之優選為1，4-丁二醇。

所述聚醚多元醇可藉由具有2至15個碳原子的二醇或多元醇，優選為烷基二醇(diol)或二元醇(glycol)與包含具有2至6個碳原子的環氧烷，優選為環氧乙烷或環氧丙烷或其混合物的醚反應。舉例來說，首先使丙二醇與環氧丙烷進行反應，隨後再與環氧乙烷進行反應以製備聚醚多元醇，由環氧乙烷產生的伯羥基比仲羥基更具有反應性，因此環氧乙烷為較佳的選擇。

聚醚多元醇可為但不限於聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)或其組合，其中聚乙二醇係由乙二醇與環氧乙烷進行反應而得，聚丙二醇係由丙二醇與環氧丙烷進行反應而得，聚四亞甲基醚二醇則係由四氫呋喃與水進行反應而得，而本發明之優選為聚四亞甲基醚二醇。此外，聚醚多元醇還可為但不限於乙二胺加合物、二亞乙基三胺加合物等，其中乙二胺加合物係由乙二胺與環氧丙烷進行反應而得，二亞乙基三胺加合物係由二亞乙基三胺與環氧丙烷進行反應而得。另外，共聚醚也可用於本發明，所述共聚醚包括四氫呋喃與環氧乙烷或四氫呋喃與環氧丙烷的反應產物。

所述擴鏈劑可包括二醇，且可選自脂肪醇類擴鏈劑、芳香醇類擴鏈劑、脂環醇類擴鏈劑或其混合。所述脂肪醇類擴鏈劑具有2至12個碳原子，其可為但不限於乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、一縮二乙醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、二縮三乙二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、三羥甲基丙烷、丙三醇、二甘醇等。所述芳香醇類擴鏈劑可為但不限於苯二醇和二甲苯二醇等。所述脂環醇類擴鏈劑可為但不限於1,4-環己二醇、氫化雙酚A等。碳酸鈣

在一個具體實例中，熱塑性聚氨酯底料，以該聚合物組合物為100重量份計，包含至少至少200重量份、較佳為至少250重量份、更佳為至少275重量份的碳酸鈣，或至多400重量份、較佳為至多250重量份、更佳為至多300重量份的碳酸鈣，或前述任意端點數所組成的合理範圍的份數的碳酸鈣。滑劑

本發明各層中(視情況)所使用的滑劑係為了改善加工製程中容易沾黏設備(如滾輪)。舉例來說，滑劑可為但不限於矽酮類、胺類、非離子型表面活性劑、烴蠟類、氯代烴類、氟碳類、脂肪酸、酯類、醇類、聚二醇類、聚甘油類、金屬皂、金屬鹽、無機類等，其中矽酮類可包含二甲基聚矽氧烷及其改性物，胺類可包含油醯胺、芥醯胺、硬脂醯胺、雙脂肪醯胺、雙醯胺，脂肪酸可包含羥基脂肪酸，酯類可包含低級醇酯，醇類可包含多元醇，金屬鹽可包含月桂油、硬脂酸，而本發明之優選為硬脂酸。

在一個具體實例中，熱塑性聚氨酯底料，以該聚合物組合物為100重量份計，包含0.5重量份至10重量份、較佳為1重量份%至7.5重量份的滑劑，或前述任意端點數所組成的合理範圍的份數的滑劑。阻燃劑

用於耐磨層與印刷層的視情況添加的第一阻燃劑與第二阻燃劑，可獨立地為有機或無機磷酸或膦酸酯類，實例包含(但不限於)採用磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸二甲酚酯、異丙基化磷酸三苯酯、間苯二酚雙膦酸酯及其任意組合。

用於底料層的視情況添加的第三阻燃劑，可為有機或無機(次)磷酸或(次)膦酸鹽類、硼酸鹽類、金屬氫氧化物或氧化物、聚胺類等，實例包含(但不限於)聚磷酸銨類、有機次磷酸金屬鹽類、三聚氰胺類、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、三氧化二銻中及其任意組合。

第一阻燃劑、第二阻燃劑與第三阻燃劑可視情況添加於各層的組份中，可與聚氨酯材料或聚合物組合物摻合混煉，或在製備聚氨酯聚合物的過程中添加，以達成阻燃的功效。

在一個具體實例中，各種阻燃劑依照聚氨酯聚合物或該聚合物組合物為100重量份計，可視情況添加的量為0至150重量份，例如0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150重量份，或前述端點所組成的合理數值範圍，例如0至20重量份等。熱塑性聚氨酯地板的生產工藝

本發明熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，可至少包含下列步驟： 混合步驟，其係將該熱塑性聚氨酯底料的原料依配比計量後混煉均勻； 拉片步驟，其係將混煉後之該熱塑性聚氨酯底料經片材模頭進行拉片以形成基材，之後經壓延將該基材進行片材定厚，以製成該底料層；以及 貼合步驟，其係將該耐磨層、該印刷層以及該底料層由上至下依序排列，並進行熱壓貼合，以製成該熱塑性聚氨酯地板。

圖2係繪示依照本發明實施方式之一的熱塑性聚氨酯地板的生產工藝200的步驟流程圖。熱塑性聚氨酯地板的生產工藝200包含步驟210、步驟220以及步驟230。

步驟210為混合步驟，其係將熱塑性聚氨酯底料依配比計量後混煉均勻。。在一個具體實例中，熱塑性聚氨酯底料的原料經混合機預混；在一個具體實例中，混合機可為密煉機。在一個具體實例中，使用單螺桿擠出機、雙螺杆擠出機或混合型單螺桿擠出機或已知方式在預混後進行混煉均勻。在一個具體實例中，可設定在120°C 至220°C的溫度進行混煉。熱塑性聚氨酯底料的詳細內容可參照前文，在此不另贅述。

步驟220為拉片步驟，其係將混合後之熱塑性聚氨酯底料經片材模頭進行拉片以形成基材，之後經壓延將該基材進行片材定厚，以製成底料層。在一個具體實例中，片材模頭為T-die模頭；在一個具體實例中，拉片步驟之溫度可為120^o C至220^o C。在一個具體實例中，壓延係以輥壓延機進行。

步驟230為貼合步驟，其係將耐磨層、印刷層以及底料層由上至下依序排列，於拉片步驟後，依序將耐磨層、印刷層及底料層直接於線上(in-line)利用滾輪熱壓貼合，製備出熱塑性聚氨酯地板。在一個具體實例中，貼合步驟之工作條件包含(1)溫度為120^o C至220^o C，(2)壓力為3kg/cm² 至50kg/cm² ，或(3)條件(1)與(2)的組合。在一個具體實例中，耐磨層(膜)與印刷層(膜)依序由上至下，藉底料層剛從模頭產出於高溫下，於生產線上，利用輥壓機將三者接著；在一個具體實例中，利用金屬圓形滾輪將三者接著。此可有效減少需另外裁切耐磨層、印刷層及底料層及使用熱壓機熱壓貼合的工時。

以下提供實例說明更為詳細說明本案發明的內容及功效。實例

本發明之比較例1以及比較例2的底料層係依照表1之成分與重量份數製備而成，其中底料層不包含聚合物組合物中的第二聚合物。

表1

比較例1
層別	成分	重量份數 (份)
耐磨層/印刷層	聚氨酯 (多元醇分子量=850)	50
滑劑	1
底料層	聚氨酯 (多元醇分子量=850)	25
碳酸鈣	100
聚氨酯回收料	10
滑劑	1

比較例2
層別	成分	重量份數 (份)
耐磨層/印刷層	聚氨酯 (多元醇分子量=4000)	50
滑劑	1
底料層	聚氨酯 (多元醇分子量=4000)	25
碳酸鈣	100
聚氨酯回收料	10
滑劑	1

首先將異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑進行聚合反應產生聚氨酯，將其製成耐磨層及印刷層；再將聚氨酯、碳酸鈣、聚氨酯回收料以及滑劑依表1之重量份數混合並攪拌均勻，之後放進雙螺杆擠出機，並於180°C下進行拉片，之後經滾輪熱壓製成底料層板材後測量其硬度。比較例1的硬度為43D，比較例2的硬度為52D，故可得知提高聚氨酯聚合物中的多元醇分子量，可提升底料層的硬度，而滑劑可改善底料層在滾輪上的黏輪。

本發明之實施例1至實施例4的底料層係依照表2之成分與重量份數製備而成，其中聚氨酯聚合物中的多元醇分子量皆為4000。

表2

實施例1
層別	成分	重量份數 (份)
耐磨層/印刷層	聚氨酯	50
第一/第二阻燃劑 (磷酸三甲酯)	0
滑劑	1
底料層	聚氨酯	5.9
碳酸鈣	80
聚氨酯回收料	2.4
POM	24.7
第三阻燃劑(三聚氰胺)	20
滑劑	1

實施例2
層別	成分	重量份數 (份)
耐磨層/印刷層	聚氨酯	50
第一/第二阻燃劑 (磷酸甲苯二苯酯)	15
滑劑	1
底料層	聚氨酯	5.9
碳酸鈣	80
聚氨酯回收料	2.4
ABS	24.7
第三阻燃劑(硼酸鋅)	0
滑劑	1

實施例3
層別	成分	重量份數 (份)
耐磨層/印刷層	聚氨酯	50
第一/第二阻燃劑 (磷酸甲苯二苯酯)	15
滑劑	1
底料層	聚氨酯	5.9
碳酸鈣	80
聚氨酯回收料	2.4
PA	24.7
第三阻燃劑(硼酸鋅)	20
滑劑	1

實施例4
層別	成分	重量份數 (份)
耐磨層/印刷層	聚氨酯	50
滑劑	1
底料層	聚氨酯	5.9
碳酸鈣	100
聚氨酯回收料	2.4
POM	24.7
滑劑	1

首先將聚氨酯聚合物各配方(異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑)及第一/第二阻燃劑依表2之重量份數進行聚合反應及混煉產生聚氨酯，將其製成耐磨層及印刷層；再將聚氨酯聚合物、第三阻燃劑、碳酸鈣、聚氨酯回收料、POM或ABS或PA以及滑劑依表2之重量份數混合並攪拌均勻，之後放進雙螺杆擠出機，並於180°C下進行拉片，之後經滾輪熱壓製成底料層板材後與耐磨層及印刷層進行貼合。

各比較例與實施例所製得的地板硬度及UL-94 阻燃效果的整理於表3。

表3

性能	比較例1	比較例2	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4
硬度(D)	43	52	74	67	72	73
UL-94 阻燃	NG(不符)	NG(不符)	V1	HB	V0	N/A

參照實施例1至實施例4以及比較例2的硬度數值，可得知添加第二聚合物可提升底料層的硬度。

阻燃效果的實驗數據顯示，無論添加在耐磨層、印刷層或底料層，或者同時於三層中添加阻燃劑，均可達成阻燃的效果，並且添加阻燃劑不影響硬度的展現，且同時在三層中添加阻燃劑，可發揮最大阻燃效果。

綜上所述，本發明的優點在於，熱塑性聚氨酯不含塑化劑及甲醛，並具有表面硬度高、耐磨、耐寒、防水、可回收、重量輕等優勢，可以克服傳統聚氯乙烯塑膠地板的缺點。另外，本發明之熱塑性聚氨酯地板可依照不同硬度的需求，來調整底料層的配方；同時可添加阻燃劑於耐磨層、印刷層及強化層，可達良好阻燃效果；添加適當的聚氨酯回收料以降低成本，且在生產過程中，耐磨層、印刷層以及底料層之間的貼合不需使用額外材料(黏著劑或膠水)，可直接利用滾輪壓延機或平板熱壓機進行線上熱壓貼合，節省製程成本，以開發出環保的熱塑性聚氨酯地板。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:熱塑性聚氨酯地板 110:耐磨層 120:印刷層 121:表面 130:底料層 200:熱塑性聚氨酯地板的生產工藝 210, 220, 230:步驟

圖1係繪示本發明之一實施方式之一種熱塑性聚氨酯地板的剖面示意圖。

圖2係繪示依照本發明實施方式之一的熱塑性聚氨酯地板的生產工藝的步驟流程圖。

100:熱塑性聚氨酯地板

110:耐磨層

120:印刷層

121:表面

130:底料層

Claims (12)

1. 一種熱塑性聚氨酯地板，包含： 耐磨層，其係由第一熱塑性聚氨酯材料所製成； 印刷層，其係由第二熱塑性聚氨酯材料所製成，並連接於該耐磨層之下方，且該印刷層之一表面印有一圖案紋理；及 底料層，其係由熱塑性聚氨酯底料所製成，並連接於該印刷層之下方；其中： 該第一熱塑性聚氨酯材料包含第一聚氨酯聚合物、視情況添加的第一阻燃劑及視情況添加的滑劑； 該第二熱塑性聚氨酯材料包含第二聚氨酯聚合物、視情況添加的第二阻燃劑及視情況添加的滑劑；及 該熱塑性聚氨酯底料包含 (1)聚合物組合物，其包含：1至70重量份的第三熱塑性聚氨酯材料及1至30重量份的第二聚合物，其中該第三熱塑性聚氨酯材料包含第三聚氨酯聚合物及視情況選用的聚氨酯回收料，該第二聚合物係選自聚縮醛(POM)、聚醯胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、聚丙烯(PP) 、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙酯(PET)及其任意組合， (2)以該聚合物組合物為100重量份計，至少200重量份的碳酸鈣， (3)以該聚合物組合物為100重量份計，1重量份至10重量份的滑劑，及 (4)以該聚合物組合物為100重量份計，視情況添加的0至150重量份的第三阻燃劑。
2. 如請求項1所述之熱塑性聚氨酯地板，其中該第一聚氨酯聚合物、該第二聚氨酯聚合物及該第三聚氨酯聚合物之至少一者係獨立地由異氰酸酯、多元醇及擴鏈劑進行反應所形成。
3. 如請求項1所述之熱塑性聚氨酯地板，其中該第三聚氨酯材料包含至多20重量份的該聚氨酯回收料。
4. 如請求項2所述之熱塑性聚氨酯地板，其中該多元醇的分子量為200至8000。
5. 如請求項1所述之熱塑性聚氨酯地板，其包含至少一種以下特徵：(1)該耐磨層的厚度為0.05 mm至3.0 mm，(2)該印刷層的厚度為0.05 mm至1.5 mm，(3)該底料層的厚度為0.5 mm至8.0 mm。
6. 如請求項1所述之熱塑性聚氨酯地板，其中該第一阻燃劑與該第二阻燃劑係獨立地選自磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸三甲酚酯、磷酸二甲酚酯、異丙基化磷酸三苯酯、間苯二酚雙膦酸酯及其任意組合。
7. 如請求項1所述之熱塑性聚氨酯地板，其中該第三阻燃劑係選自聚磷酸銨類、有機次磷酸金屬鹽類、三聚氰胺類、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、三氧化二銻及其任意組合。
8. 如請求項2所述之熱塑性聚氨酯地板，其中該第一聚氨酯聚合物、第二聚氨酯聚合物及第三聚氨酯聚合物之至少一者係獨立地由異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑及視情況添加的第一阻燃劑、第二阻燃劑或第三阻燃劑進行反應所形成。
9. 一種如請求項1至8中任一項所述之熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，包含： 混合步驟，其係將該熱塑性聚氨酯底料的原料依配比計量後混煉均勻； 拉片步驟，其係將混煉後之該熱塑性聚氨酯底料經片材模頭進行拉片以形成基材，之後經壓延將該基材進行片材定厚，以製成該底料層；以及 貼合步驟，其係將該耐磨層、該印刷層以及該底料層由上至下依序排列，並進行熱壓貼合，以製成該熱塑性聚氨酯地板。
10. 如請求項9所述之熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，其中該混煉以及該拉片步驟之溫度為120^o C至220^o C。
11. 如請求項9所述之熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，其中該貼合步驟之工作條件包含(1)溫度為120^o C至220^o C，(2)壓力為3kg/cm² 至50kg/cm² ，或(3)條件(1)與(2)的組合。
12. 如請求項9所述之熱塑性聚氨酯地板的生產工藝，其中該貼合步驟係以線上(in-line)方式進行。

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