高耐燃的人工皮革及其製法的製作方法
2023-04-24 23:38:21 2
專利名稱：高耐燃的人工皮革及其製法的製作方法
技術領域：
本發明是關於高耐燃的人工皮革及其製法，特別是關於一種具有耐燃效果的PU皮膜，該PU皮膜可與選取自不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等材質的底材貼合以形成一高耐燃的人工皮革。
背景技術：
現時，人工皮革已被大量製造並應用在包括衣物、鞋子、家具及車輛用材料中。人工皮革的製造一般是使用由一般纖維、超細纖維或一般纖維與超細纖維混結成的不織布作為基布，並在該基布表面上填入聚氨酯(POLYURETHANE，以下稱PU)樹脂組成物，後施以研磨加工或壓紋加工或以離型紙塗布聚氨基甲酸酯樹脂施以貼合加工，而構成表面具有彈性及真皮紋路的皮料。
要使人工皮革具有彈性、耐磨性、手感好等特點，一般只要在基材表面塗布聚氨酯(PU)樹脂組成物或是貼合PU皮膜就可達成；而如果要使人工皮革具有耐燃性，於習用技術中，則是以耐燃基材來完成，換言之，就是在構成基材的纖維中添加耐燃劑來達成。
如圖1所示，揭示目前一般耐燃皮料的製作流程，其是以經耐燃處理的織布直接塗覆聚胺脂(PU)樹脂組成物，經凝固、水洗、乾燥而形成一半成品，藉由已塗布一液型PU組成物及當作接著層塗料的二液型PU組成物的離型紙施以貼合加工後，剝離離型紙而得一有耐燃效果的皮革成品。
以上述製法所得的皮革成品，雖然已有不錯的耐燃效果。但是在塗覆聚胺脂(PU)樹脂組成物後的水洗、烘乾步驟時，耐燃基材上已處理的耐燃劑將被部分洗去，因而會降低該耐燃皮料的耐燃效果；再者，在人工皮革的應用上，需要具有耐燃效果的物品繁多，而不同的物品又常要使用不同的基材，造成要準備不同的耐燃基材半品來個別地進行PU塗料的塗布以因應不同物品之需。此外，截至目前為止，用以提供基材貼合的PU皮膜也都缺乏阻燃性而無耐燃效果，容易在火災發生時受燃燒而產生致命的濃煙。
是以，在不影響人工皮革的手感、軟硬度及一體感的前提下如何將PU皮膜及人工皮革的耐燃性有效地提高，實值得研發設計。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種耐燃PU皮膜，由該耐燃PU皮膜所製成的人工皮革能在受燃燒時產生阻燃與耐燃的效果以降低火災發生的危險性。
本發明的又一目的在於提供一種能與選取自不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等材質的底材貼合的耐燃PU皮膜，其至少達成可不用準備多種不同耐燃基材來製作耐燃人工皮革。
本發明的另一目的在於提供一種高耐燃的人工皮革及其製法，或者至少提供大眾在耐燃人工皮革的取用上一有利的選擇。
本發明的再一目的在於提供一種兼具有優越手感、軟硬度及一體感等特點的高耐燃人工皮革。
本發明為達上述目的及其它效果的具體手段，其製法包含以下步驟提供一基材層；在基材層的表面塗布一層含有防火難燃劑及阻燃劑的高分子聚合體；進行一凝固步驟，藉以使高分子聚合體塗布層形成一開放性多微孔結構；進行一水洗步驟，藉以洗去殘留於高分子聚合體的溶劑；進行一烘乾步驟；及將高分子聚合體與基布離型而得一耐燃PU皮膜；以及進一步提供一底材，該底材貼在PU皮膜的背面，以形成一高耐燃的人工皮革。
在一實施例中，上述基材層是由織物經含浸水性高分子聚合物再乾燥而形成一表面有薄膜的彈性材料構成；該水性高分子聚合物是為由聚氨酯樹脂、水性壓克力樹脂、聚醯氨樹脂、聚烯烴類樹脂以及其混合物所組成的群體選出。
在一替換實施例中，基材層是直接用塑料膜構成。
上述基材層的厚度較佳是在0.01mm至1.0mm的範圍。
塗布在基材層表面的高分子聚合體最好是一液型PU樹脂層，或者可使用其它同性質的彈性聚合體作為該塗布層；又該塗布層的厚度較佳為0.1mm～1.0mm的範圍。
高分子聚合物所添加的防火難燃劑包含溴系列及磷系列的化合物，該防火難燃劑添加量的範圍為1～30％間，而最佳範圍為5～15％間。
高分子聚合物所添加的阻燃劑包含銻系列的化合物，該阻燃劑添加量的範圍為1～20％間，而最佳範圍為2～12％間。
高分子聚合物所添加的防火難燃劑及阻燃劑合併添加量範圍為2～50％間，而最佳範圍為7～27％間，且防火難燃劑及阻燃劑兩種一定要合併使用。
上述將高分子聚合體塗布在基材層表面的步驟是通過一塗布裝置來進行，該高分子聚合體是利用高分子聚合物依特定比例溶於溶劑中而形成溶液，其中該高分子聚合物為一液型PU，而該高分子聚合物溶劑為二甲基甲醯胺(DIMETHYL FORMAMIDA，簡稱DMF)。
上述凝固步驟是將覆有高分子聚合體的基材層輸送至內部裝有配合液的凝固槽中來進行，該配合液的成份為溶劑(DMF)和非溶劑(水)，溶劑的份量可從0～30％，而非溶劑佔大部份，當被覆有高分子聚合體的基布通過凝固槽時，利用水與溶劑(DMF)的兼容特性，使得高分子聚合體中的溶劑與配合液的非溶劑會在內部產生置換反應(combined action)，以形成一開放性多微孔結構。
上述水洗步驟是將由凝固槽輸出的被覆有高分子聚合體的基材層送入一水洗槽來進行，水洗槽內的成份為溶劑(DMF)和非溶劑(水)，溶劑的份量可從0～30％，而非溶劑佔大部份(溶劑的份量可為0)，其作用為洗去殘留於高分子聚合體的溶劑。
上述烘乾步驟是將由水洗槽輸出的被覆有高分子聚合體的基材層送入一烘乾裝置來進行，藉以使高分子聚合體中的溶劑能完全揮發。
上述將高分子聚合體與基布離型的步驟，是藉由烘乾後在基布表面形成一溼式聚胺酯樹脂層，再將基布與該聚胺酯樹脂層離型。
可依需要在上述高分子聚合體表面進一步形成一乾式聚胺酯樹脂層來具有類似真皮的自然紋路與較佳的手感。該聚胺酯樹脂層最好是先塗布於離型紙上再轉移到高分子聚合體層上。
上述貼合在PU皮膜背面的底材是包含選自不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等材質的基布；或者可選用經過耐燃處理的不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等基布作為底材。
依據本發明上述方法所製成的耐燃皮料，經由實際試驗後得證，除了具有優越的手感、軟硬度及一體感之外，並可提供極佳耐燃性；又只要將本發明製成的耐燃PU皮膜離型就可與不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等基材所構成的底材貼合以個別地提供各種不同的耐燃物品使用，達成可不用準備不同的耐燃基材半品來個別地進行PU塗料的塗布以因應不同物品所需。
圖1顯示用以製造耐燃皮革之一習用方法的流程圖；圖2顯示本發明一PU皮膜實施例的剖視圖；圖3顯示將第二圖的PU皮膜離型後與一底材結合在一起所形成的耐燃人工皮革的剖視圖；及圖4顯示對本發明之一實施例的耐燃人工皮革作耐燃測試之前、後的照片圖；圖5顯示對本發明之一比較例的耐燃人工皮革作耐燃測試之後的照片圖。
圖號說明
1、耐燃人工皮革11、基材層12、含有難燃劑及阻燃劑的高分子聚合體層13、底材14、乾式聚胺酯樹脂層具體實施方式
本發明的製造方法，將經由僅為例子但非用以限制的實施例並參照所附圖式作進一步說明，其中圖2中顯示一由織物經含浸水性高分子聚合物後再乾燥而構成的基材層11，該基材層表面塗布有一層含有防火難燃劑及阻燃劑的高分子聚合體12。其中基材層的厚度較佳是在0.01mm至1.0mm的範圍，而塗布層的厚度較佳為0.1mm～1.0mm的範圍。
由織物經含浸水性高分子聚合物構成基材層11的製程，是將基布送經一槽中含浸水性高分子聚合物，經過壓軋輪壓軋以控制基布上含浸配合液的厚度，並將多餘的配合液流回槽中，隨後含浸配合液的基布進入烘乾裝置中加熱，將水份烘乾使其表面有一薄膜。
塗布在基材層11表面的高分子聚合體12最好是例如一液型PU的聚胺酯(PU)樹脂層，或者可使用其它合適的彈性聚合體作為該塗布層，例如聚烯烴類樹脂、聚醯氨樹脂、聚壓克力樹脂以及其混合物所組成的群體選出。
高分子聚合物所添加的防火難燃劑包含溴系列及磷系列的化合物，其添加量的範圍為1～30％間，而最佳範圍為5～15％。
高分子聚合物所添加的阻燃劑銻系列的化合物其添加量的範圍為1～20％間，而最佳範圍為2～12％。
高分子聚合物所添加的防火難燃劑及阻燃劑合併添加量的範圍為2～50％間，而最佳範圍為7～27％，且防火難燃劑及阻燃劑兩種一定要合併使用。
上述塗布在基材層11表面的高分子聚合體可藉由一凝固步驟以形成一開放性多微孔結構；該凝固步驟是將覆有高分子聚合體的基材層11輸送至內部裝有配合液的凝固槽中來進行，當被覆有高分子聚合體的基材層通過凝固槽時，高分子聚合體中的溶劑自內部釋出且溶於非溶劑(水)中，而溶劑釋出後所形成的空間會由非溶劑(水)填入，以使高分子聚合體凝固並形成一開放性多微孔結構。
在上述凝固步驟之後，接著進行一水洗步驟以洗去殘留於高分子聚合體的溶劑；之後，再進行一烘乾步驟來烘乾。
圖2中並顯示在高分子聚合體12表面進一步形成一乾式聚胺酯樹脂層14，以形成具有紋路與較佳手感的PU皮膜。
上述聚胺酯樹脂層14是先塗布於離型紙上再轉移到高分子聚合體12層上，而此離型紙較佳是具有紋路，藉以將離型紙上的紋路轉到該聚胺酯樹脂層表面。
圖3中顯示將圖2的基材層11離型而得的PU皮膜與一底材13結合在一起，以形成一具有耐燃PU皮膜的人工皮革1。
適用於作為底材13的材質包含不織布、彈性布、二榔皮、織布與超纖等；或者可選用經過耐燃處理的不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等基布作為底材。關於作為該底材13的基材的選取是取決於所要製作的各種不同耐燃物品，這也使得本發明不用準備多種不同耐燃皮料半品來提供各種不同耐燃物品使用。
將藉由以下的實例進一步說明本發明的實施例。
實施例1以尼龍(nylon)織布(75D×75D/176T)為基材，先將該尼龍織布以100％水性樹脂組成物含浸，並在140℃下乾燥以形成具彈性的材料；將該基材送入一塗布裝置，塗布一添加10％防火難燃劑(溴化物)及5％阻燃劑(氧化銻)的聚胺脂樹脂溶液；再將此覆有PU樹脂溶液的基材輸送至內部裝有配合液的凝固槽中8分鐘，其中該配合液的成份的比例為二甲基甲醯胺∶水＝15∶85；然後再將覆有高分子聚合物的基材送入一裝有水的水洗槽以洗去殘留於高分子聚合物的溶劑；之後，將覆有高分子聚合物的基布置入一烘乾裝置，於130℃下進行烘乾10分鐘，再將基材離型以形成一半成品；藉由已塗布一液型PU組成物及當作接著層塗料的二液型PU組成物的離型紙施以貼合加工後，剝離離型紙而形成一PU皮膜成品；再將此成品貼合耐燃處理後的織布而形成一高耐燃人工皮革。關於該高耐燃人工皮革經過測試的手感、軟硬度及一體感將示於以下表1。
比較例1經耐燃處理的織布經由直接塗覆聚胺脂(PU)樹脂組成物，經凝固、水洗、乾燥而形成一半成品；藉由塗布有一液型PU組成物及當作接著層塗料的二液型PU組成物的離型紙施以貼合加工後，剝離離型紙而形成一耐燃皮料成品。關於該習用耐燃皮料經過測試的手感、軟硬度及一體感將一併示於以下表1。
表1
注15＝優越；4＝良好；3＝可；2＝稍可；1＝差注2手感及一體感以手直接測試，耐燃測試方法FMVSS302，測試數據見表2及表3。
表2耐燃測試FMVSS302(比較例)
表3耐燃測試FMVSS302(實施例)
就本發明以不同方法製造的人工皮革與習用皮革相較下所能得到的效果，將可由表1中就二者的手感、耐燃效果、軟硬度及一體感等各項物性進行測試的比較結果來充分顯示，其中在手感方面，本發明的耐燃人工皮革比習用的耐燃人工皮革有較優的手感；在一體感方面，兩者都有優越的一體感；在柔軟度方面，本發明的耐燃人工皮革比習用的耐燃人工皮革有較優的柔軟性；在耐燃效果方面，由FMVSS302測試標準應證(表2、表3)，本發明的人工皮革比習用的耐燃人工皮革有較佳的耐燃效果，此外，由圖4所示的耐燃測試結果亦能證實本發明的人工皮革經猛烈的火煙灼燒後仍不會燃燒受損，與圖5未添加耐燃劑的人工皮革的耐燃測試比較下，本發明阻燃性特好而具有高耐燃的效果。
本發明是先將預定比例及成分的防火難燃劑與阻燃劑混入高分子聚合物中，以塗布基材及離型的方式來形成PU皮膜的皮層或是蕊層，再與底材貼合來製造耐燃人工皮革。所以本發明的人工皮革並無後續加工而導致耐燃劑會被部分洗去的問題，而且只要添加少量的防火難燃劑與阻燃劑就能達到相當高的耐燃效果。
同時，依據本發明方法所製造的耐燃PU皮膜，只要與選取自不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等材質的底材結合就可適用製作需要耐燃效果的鞋子、家俱或車輛用材料等物品，達成可不用準備多種不同耐燃基布來提供各種不同耐燃物品使用。
前述是對於本發明以上實施例所做描述，而依本發明的設計精神可作多種變化或修飾實施例，是以，對於熟悉此項技藝人士可作的明顯替換與修飾，仍將併入於本發明所主張的專利範圍內。
權利要求
1.一種高耐燃的人工皮革製法，其特徵在於，其包含以下步驟提供一厚度在0.01mm至1.0mm範圍的基材層，該基材層是由塑料膜或是織物經含浸水性高分子塗料並經乾燥構成；在基材層的表面塗布一層含有防火難燃劑及阻燃劑且厚度在0.1mm至1.0mm範圍的高分子聚合體；將高分子聚合體與基布離型以得一耐燃PU皮膜；及提供一選取自不織布、彈性布、二榔皮、織布或超纖材質的底材，並將該底材貼在上述皮膜背面以形成耐燃人工皮革。
2.如權利要求1所述的高耐燃的人工皮革製法，其中防火難燃劑為包含溴系列及磷系列的化合物，且添加量範圍在1至30％。
3.如權利要求1所述的高耐燃的人工皮革製法，其中阻燃劑包含銻系列的化合物，且添加量範圍為1至20％。
4.如權利要求1、2或3所述的高耐燃的人工皮革製法，其中防火難燃劑及阻燃劑合併添加量範圍為2～50％。
5.如權利要求1所述的高耐燃的人工皮革製法，其中高分子聚合體上表面進一步形成有一乾式聚胺酯樹脂層。
6.如權利要求1所述的高耐燃的人工皮革製法，其特徵在於該耐燃PU皮膜的製法包含以下步驟提供一基材層，該基材層由織物經含浸水性高分子塗料經乾燥或是直接以塑料膜構成，並具有0.01mm至1.0mm範圍的厚度；在基材層的表面塗布一層含有防火難燃劑及阻燃劑的高分子聚合體，該高分子聚合體層由厚度在0.1～1.0mm範圍的聚胺酯(PU)樹脂層構成；進行一凝固步驟，藉以使高分子聚合體塗布層形成一開放性多微孔結構；進行一水洗步驟，藉以洗去殘留於高分子聚合體的溶劑；進行一烘乾步驟；及將高分子聚合體與基布離型而得一耐燃PU皮膜。
7.如權利要求6所述的高耐燃的人工皮革製法，其中耐燃PU皮膜的製法中，防火難燃劑為包含溴系列及磷系列的化合物，且添加量範圍為1～30％。
8.如權利要求6所述的高耐燃的人工皮革製法，其中耐燃PU皮膜的製法中，阻燃劑為包含銻系列的化合物，且添加量範圍為1～20％。
9.如權利要求6、7或8所述的高耐燃的人工皮革製法，其中耐燃PU皮膜的製法中，防火難燃劑及阻燃劑合併添加量範圍為2～50％。
10.一種高耐燃的人工皮革，其特徵在於其包含一含有防火難燃劑及阻燃劑的高分子聚合體層的PU皮膜，該高分子聚合體層的厚度在0.1mm至2.0mm範圍；以及一貼在該PU皮膜背面的底材，該底材選取自不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖材質。
11.如權利要求10所述的高耐燃的人工皮革，其中防火難燃劑為包含溴系列及磷系列的化合物。
12.如權利要求10所述的高耐燃的人工皮革，其中阻燃劑包含銻系列的化合物。
13.如權利要求10所述的高耐燃的人工皮革，其中該耐燃PU皮膜包含一厚度在0.01mm至1.0mm範圍的基材層，該基材層是由塑料膜或是織物經含浸水性高分子塗料並經乾燥構成；一塗布在基材層表面且含有防火難燃劑及阻燃劑的高分子聚合體層，該高分子聚合體厚度在0.1mm至1.0mm範圍；及一形成在高分子聚合體表面的乾式聚胺酯樹脂層。
14.如權利要求13所述的高耐燃的人工皮革，其中阻燃劑為包含銻系列的化合物。
15.如權利要求13所述的高耐燃的人工皮革，其中防火難燃劑為包含溴系列及磷系列的化合物。
全文摘要
本發明有關一種高耐燃的人工皮革及其製法，主要是提供一具有耐燃的PU皮膜，該皮膜是在一基材層表面塗布一含有防火難燃劑及阻燃劑的聚胺酯(PU)樹脂層，並經凝固、水洗、乾燥，再將該基材層離型而得；又該耐燃PU皮膜並可與一選取自不織布、彈性布、二榔皮、織布、超纖等材質的底材相貼合以形成一高耐燃的人工皮革，且該高耐燃皮革兼具有優越手感、軟硬度及一體感等優點。
文檔編號D06N3/12GK1824887SQ200510007450
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月21日 優先權日2005年2月21日
發明者李朝棟, 王俊達 申請人:三芳化學工業股份有限公司