熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法
2023-06-05 05:50:21
專利名稱：熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，尤其是一種聚醚型熱塑性聚氨酯在倒L型四輥壓延機上成膜與織物的複合製備方法，屬於壓延製品技術領域。
背景技術：
壓延成型主要用於生產塑料和片材，根據使用工藝不同而得到不同的壓延製品，其在國民經濟中被廣泛用於工業、農業、國防、醫療衛生和日常用品等方面。在工業方面，壓延製品主要用於防水覆蓋、汽車裝飾及大型設備包裝覆蓋等；在農業方面，壓延製品用於育秧、大棚覆蓋、保溫遮陽、防止水土流失等；在日常生活中，壓延製品用於大量製作雨衣、箱包、服裝、玩具包裝等。壓延製品使用範圍非常廣泛，與人民生活息息相關。壓延成型製品優點很多，主要體現如下:加工製品的長度、寬度、厚度可以根據使用要求進行調整控制，方便快速，可控性強；製品質量好，厚度均勻，誤差小，可根據要求製備各種花型；同樣材料的加工，其力學強度高於吹膜塑料；連續生產能力強，加工能力大，自動化程度高。在國內，壓延成型的主要加工材料是聚氯乙烯樹脂，聚氯乙烯薄膜雖然使用範圍非常廣泛，但由於其材料特性限制導致聚氯乙烯產品存在許多缺點，如單純的聚氯乙烯無法加工，因此為了讓其具有各種特性，在加工時會添加一些添加劑和增塑劑，這些添加劑和增塑劑一般都具有一定的毒性，加工和使用時有濃濃的塑料味道、不利於健康，且聚氯乙烯塑料使用壽命短，耐磨和耐候型較差，在氣溫較低時會變硬且容易破裂，嚴重時會發生龜裂，導致無法使用，限制了壓延製品在很多方面的使用範圍。熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料是一種無味環保材質，TPU具有卓越的高張力、高拉力、強韌和耐老化的特性，是一種成熟的環保材料。目前，TPU已廣泛應用於醫療衛生、電子電器、工業及體育等方面，具有其它塑料材料所無法比擬的強度高、韌性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候等特性，同時還具有高防水、透溼性、防風、防寒、抗菌、防黴、保暖、抗紫外線以及能量釋放等許多優異的功能。國外最先將該材料應用於航空和醫療領域，隨著對環保和安全的愈加重視，近年國內也逐步出現並應用於遊樂設備、生活用品等行業。Tro按分子結構可分為聚酯型和聚醚型兩種，按加工方式可分為注塑級、擠出級、吹塑級等。而聚醚TPU材料相比較聚酯TPU而言耐水解，在使用一定時間後其內部物質不會溶解於水、不易發黃、較聚酯型柔軟、適用於水上產品為行業材料首選、性能優越，目前無其它材料可取代。因此，需要提供一種由TPU製成的新型壓延製品。
發明內容
本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，本發明製備出的壓延製品具有高防水、透溼性、防風、防寒、抗菌、防黴、保暖、抗紫外線、環保、使用壽命長、耐磨的特性。本發明的目的是通過以下技術方案實現的:熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，包括以下步驟:
1)將熱塑性聚氨酯顆粒放入溫度為90-100°C的乾燥箱內進行低速攪拌1-2小時，使其充分脫水乾燥；
2)將步驟I)中乾燥好的佔總重量80%的熱塑性聚氨酯顆粒在開煉機上開煉包輥，初始輥溫為175°C，待熱塑性聚氨酯顆粒包輥形成軟質片狀物後，將輥溫降至165°C，並在物料內添加剩餘的乾燥好的熱塑性聚氨酯顆粒繼續包輥，利用顆粒本身旋轉自摩擦產生的溫度將物料塑化，得到膠狀熱塑性聚氨酯；所述開煉機上雙輥速度比為1:1.25 ;
3)待步驟2)中的膠狀熱塑性聚氨酯溫度達到180°C後將其打坯成塊，並利用其自身熱量繼續塑化5分鐘；
4)將步驟3)中塑化後的熱塑性聚氨酯放入另一個開煉機中繼續包輥，當熱塑性聚氨酯溫度為180°C時，將其打成圓柱形坯塊後放入行星擠出機中塑化並抽真空脫泡，擠出半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯；所述行星擠出機的溫度為160-185°C ；
5)按需要設定好四輥壓延機的四輥間距，並用石蠟對輥面進行清潔和潤滑；將步驟4)中塑化好的半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯放入四輥壓延機中壓延成膜，得到熱塑性聚氨酯薄膜，膜厚為0.10-0.20mm ;所述四輥壓延機的溫度為165_185°C ；
6)在織物表面塗上粘合劑，調整熱塑性聚氨酯薄膜的膜厚與寬度，並採用紅外加熱預熱織物，通過貼合膠輥、壓花輥將織物的一面與步驟5)中熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，得到半成品；所述貼合膠輥壓力為50KG，壓花輥壓力為45KG ；
7)將步驟6)中的半成品利用水冷降溫、冷卻定型，成型後重複步驟6)將織物的另一面與熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，最終製得熱塑性聚氨酯複合材料。所述行星擠出機加料口溫度為165°C，螺杆溫度為170°C，出口溫度為185°C，轉速為12-36 r/min，螺杆真空度為-0.075MPa，擠出速度為600KG/h。所述織物為滌綸長絲基布，厚度為0.2mm。所述熱塑性聚氨酯為聚醚型熱塑性聚氨酯。所述四輥壓延機為倒L四輥壓延機，四輥溫度分別為:1號輥170°C、2號輥175°C、3號輥1800C>4號輥182°C，四輥速度比為1:1.1:1.25:1.4。所述熱塑性聚氨酯薄膜門幅為2m。所述步驟6)中物料牽引速度為12m/min，紅外加熱設定為90KW，織物溫度為195°C，熱塑性聚氨酯薄膜溫度為190°C，加工速度為10m/min。本發明提供了一種熱塑性聚氨酯與織物層壓的方法，首先利用專業烘乾機械(旋轉乾燥機)將熱塑性聚氨酯顆粒脫水除溼，將烘乾後的顆粒通過開煉機開煉塑化打成坯料，再投入至行星擠出機塑化真空脫泡後擠出，經物料傳送帶供料至倒L四輥壓延機壓延成
0.1-0.2mm厚度的薄膜，再與塗過粘合劑的織物進行層壓，製成熱塑性聚氨酯複合材料。本發明通過對熱塑性聚氨酯開煉塑化、熱熔壓延成膜直接複合在織物上，改善了常規熱塑性聚氨酯的加工手法，使熱塑性聚氨酯的規格、風格多樣化。熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)材料是一種無味環保材質，具有高張力、高拉力、強韌和耐老化的特性，具有其它塑料材料所無法比擬的強度高、韌性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候等特性，同時還具有高防水、透溼性、防風、防寒、抗菌、防黴、保暖、抗紫外線以及能量釋放等許多優異的功能。TPU按分子結構可分為聚酯型和聚醚型兩種，而聚醚TPU材料相比較聚酯TPU而言耐水解，在使用一定時間後其內部物質不會溶解於水、不易發黃、較聚酯型柔軟、適用於水上產品為行業材料首選、性能優越。本發明製得的熱塑性聚氨酯複合材料，其長度、寬度、厚度可根據實際需求進行調整控制，方便快速，可控性強；其厚度均勻，誤差小，製品質量好；無毒性，無味道、環保健康，使用壽命長，耐磨和耐候性好。
具體實施例方式實施例一
熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，包括以下步驟:
1)將熱塑性聚氨酯顆粒放入溫度為90-100°C的乾燥箱內進行低速攪拌1-2小時，使其充分脫水乾燥；所述熱塑性聚氨酯為聚醚型熱塑性聚氨酯；
2)將步驟I)中乾燥好的佔總重量80%的熱塑性聚氨酯顆粒在開煉機上開煉包輥，初始輥溫為175°C，待熱塑性聚氨酯顆粒包輥形成軟質片狀物後，將輥溫降至165°C，並在物料內添加剩餘的乾燥好的熱塑性聚氨酯顆粒繼續包輥，利用顆粒本身旋轉自摩擦產生的溫度將物料塑化，得到膠狀熱塑性聚氨酯；所述開煉機上雙輥速度比為1:1.25 ;
3)待步驟2)中的膠狀熱塑性聚氨酯溫度達到180°C後將其打坯成塊，並利用其自身熱量繼續塑化5分鐘；
4)將步驟3)中塑化後的熱塑性聚氨酯放入另一個開煉機中繼續包輥，當熱塑性聚氨酯溫度為180°C時，將其打成圓柱形坯塊後放入行星擠出機中塑化並抽真空脫泡，擠出半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯；所述行星擠出機的溫度為160-185°C ；
5)按需要設定好四輥壓延機的四輥間距，並用石蠟對輥面進行清潔和潤滑；將步驟4)中塑化好的半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯放入四輥壓延機中壓延成膜，得到熱塑性聚氨酯薄膜，膜厚為0.10-0.20mm ;所述四輥壓延機的溫度為165_185°C ；
6)在織物表面塗上粘合劑，調整熱塑性聚氨酯薄膜的膜厚與寬度，並採用紅外加熱預熱織物，通過貼合膠輥、壓花輥將織物的一面與步驟5)中熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，得到半成品；所述貼合膠輥壓力為50KG，壓花輥壓力為45KG，物料牽引速度為12m/min，紅外加熱設定為90KW，織物溫度為195°C，熱塑性聚氨酯薄膜溫度為190°C，加工速度為10m/min ；所述熱塑性聚氨酯薄膜門幅為2m ；
7)將步驟6)中的半成品利用水冷降溫、冷卻定型，成型後重複步驟6)將織物的另一面與熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，最終製得熱塑性聚氨酯複合材料。所述行星擠出機加料口溫度為165°C，螺杆溫度為170°C，出口溫度為185°C，轉速為12-36 r/min，螺杆真空度為-0.075MPa，擠出速度為600KG/h。所述四輥壓延機為倒L四輥壓延機，四輥溫度分別為:1號輥170°C、2號輥175°C、3號輥1800C>4號輥182°C，四輥速度比為1:1.1:1.25:1.4。所述織物為滌綸長絲基布，厚度為0.2mm。實施例二
熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，包括以下步驟:
I)將200KG的熱塑性聚氨酯顆粒放入溫度為100°C的旋轉乾燥機內進行低速攪拌2小時，使其充分脫水乾燥；所述熱塑性聚氨酯為聚醚型熱塑性聚氨酯，物料比重1.12，硬度85shoreA ；
2)將步驟I)中乾燥好的佔總重量80%的熱塑性聚氨酯顆粒在開煉機上開煉包輥，初始輥溫為175°C，待熱塑性聚氨酯顆粒包輥形成軟質片狀物後，將輥溫降至165°C，並在物料內添加剩餘的乾燥好的熱塑性聚氨酯顆粒繼續包輥，利用顆粒本身旋轉自摩擦產生的溫度將物料塑化，得到膠狀熱塑性聚氨酯；所述開煉機上雙輥速度比為1:1.25 ;
3)待步驟2)中的膠狀熱塑性聚氨酯溫度達到180°C後將其打坯成塊，並利用其自身熱量繼續塑化5分鐘；
4)將步驟3)中塑化後的熱塑性聚氨酯放入另一個開煉機中繼續包輥，當熱塑性聚氨酯溫度為180°C時，將其打成圓柱形坯塊後放入行星擠出機中塑化並抽真空脫泡，擠出半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯；所述行星擠出機加料口溫度為165°C，螺杆溫度為170°C，出口溫度為185°C，轉速為12-36 r/min,螺杆真空度為-0.075MPa,擠出速度為600KG/h ;擠出料成半透明無氣泡圓柱體，否則要調整真空度和擠出速比達到最佳狀態；
5)按需要設定好倒L四輥壓延機的四輥間距，並用石蠟對輥面進行清潔和潤滑；將步驟4)中塑化好的半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯放入倒L四輥壓延機中壓延成膜，得到熱塑性聚氨酯薄膜，膜厚為0.10-0.20mm ;所述倒L四輥壓延機四輥溫度分別為:1號輥170°C、2 號輥 175°C、3 號輥 180°C>4 號輥 182°C，四輥速度比為 1:1.1:1.25:1.4 ；
6)在滌綸長絲基布的表面塗上粘合劑，調整熱塑性聚氨酯薄膜的膜厚與寬度，並採用紅外加熱預熱織物，通過貼合膠輥、壓花輥將滌綸長絲基布的一面與熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，得到半成品；所述貼合膠輥壓力為50KG，壓花輥壓力為45KG，物料牽引速度為12m/min，紅外加熱設定為90KW，織物溫度為195°C，熱塑性聚氨酯薄膜溫度為190°C，加工速度為10m/min ;滌綸長絲基布的厚度為0.2mm，熱塑性聚氨酯薄膜門幅為2m ；
7)將步驟6)中的半成品利用水冷降溫、冷卻定型，成型後重複步驟6)將滌綸長絲基布的另一面與熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，最終製得熱塑性聚氨酯複合材料。本發明製得的聚醚TPU薄膜厚度在0.15±0.01mm，熱塑性聚氨酯複合材料總厚度為0.50mm，加工厚度調整迅速，誤差小。與原基布相比，熱塑性聚氨酯複合材料拉伸強力增加25%，撕裂強度增加27%。熱塑性聚氨酯複合材料採用四輥壓延法生產，品種風格多樣化，厚度門幅可以任意調節，成品具有常規熱塑性聚氨酯的高防水、耐磨，耐老化，耐腐蝕性等各種優越性能，使熱塑性聚氨酯的使用領域和加工要求範圍大大增加，達到更加符合市場的需求。
權利要求
1.一種熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，包括以下步驟: 1)將熱塑性聚氨酯顆粒放入溫度為90-100°C的乾燥箱內進行低速攪拌1-2小時，使其充分脫水乾燥； 2)將步驟I)中乾燥好的佔總重量80%的熱塑性聚氨酯顆粒在開煉機上開煉包輥，初始輥溫為175°C，待熱塑性聚氨酯顆粒包輥形成軟質片狀物後，將輥溫降至165°C，並在物料內添加剩餘的乾燥好的熱塑性聚氨酯顆粒繼續包輥，利用顆粒本身旋轉自摩擦產生的溫度將物料塑化，得到膠狀熱塑性聚氨酯；所述開煉機上雙輥速度比為1:1.25 ; 3)待步驟2)中的膠狀熱塑性聚氨酯溫度達到180°C後將其打坯成塊，並利用其自身熱量繼續塑化5分鐘； 4)將步驟3)中塑化後的熱塑性聚氨酯放入另一個開煉機中繼續包輥，當熱塑性聚氨酯溫度為180°C時，將其打成圓柱形坯塊後放入行星擠出機中塑化並抽真空脫泡，擠出半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯；所述行星擠出機的溫度為160-185°C ； 5)按需要設定好四輥壓延機的四輥間距，並用石蠟對輥面進行清潔和潤滑；將步驟4)中塑化好的半透明無氣泡圓柱狀熱塑性聚氨酯放入四輥壓延機中壓延成膜，得到熱塑性聚氨酯薄膜，膜厚為0.10-0.20mm ;所述四輥壓延機的溫度為165_185°C ； 6)在織物表面塗上粘合劑，調整熱塑性聚氨酯薄膜的膜厚與寬度，並採用紅外加熱預熱織物，通過貼合膠輥、壓花輥將織物的一面與步驟5)中熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，得到半成品；所述貼合膠輥壓力為50KG，壓花輥壓力為45KG ； 7)將步驟6)中的半成品利用水冷降溫、冷卻定型，成型後重複步驟6)將織物的另一面與熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，最終製得熱塑性聚氨酯複合材料。
2.根據權利要求1所述的熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，所述行星擠出機加料口溫度為165°C，螺杆溫度為170°C，出口溫度為185°C，轉速為12-36 r/min，螺杆真空度為-0.075MPa，擠出速度為600KG/h。
3.根據權利要求1所述的熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，所述織物為滌綸長絲基布，厚度為0.2mm。
4.根據權利要求1所述的熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，所述熱塑性聚氨酯為聚醚型熱塑性聚氨酯。
5.根據權利要求1所述的熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，所述四輥壓延機為倒L四輥壓延機，四輥溫度分別為:1號輥170°C、2號輥175°C、3號輥180°C、4號輥182°C，四輥速度比為 1:1.1:1.25:1.4。
6.根據權利要求1所述的熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，所述熱塑性聚氨酯薄膜門幅為2m。
7.根據權利要求1所述的熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，其特徵是，所述步驟6)中物料牽引速度為12m/min，紅外加熱設定為90KW，織物溫度為195°C，熱塑性聚氨酯薄膜溫度為190°C，加工速度為10m/min。
全文摘要
熱塑性聚氨酯複合材料的製備方法，屬於壓延製品技術領域。其特徵是，將熱塑性聚氨酯顆粒脫水乾燥後在開煉機上開煉包輥，將其打成坯塊後放入行星擠出機中塑化並抽真空脫泡，再放入四輥壓延機中壓延成膜，將織物與熱塑性聚氨酯薄膜進行複合，製得熱塑性聚氨酯複合材料。本發明提供了一種熱塑性聚氨酯與織物層壓的方法，通過對熱塑性聚氨酯開煉塑化、熱熔壓延成膜直接複合在織物上，改善了常規熱塑性聚氨酯的加工手法，使熱塑性聚氨酯的規格、風格多樣化。
文檔編號B29D7/00GK103144323SQ20131003042
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者鄧家才 申請人:儀徵龍興塑膠有限公司