熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法及其組成物的製作方法
2023-07-20 04:00:31 2
專利名稱：熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法及其組成物的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱可塑性聚氨酯膜片及其製造方法，特別是一種熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法及其組成物，其是聚氨酯樹脂與添加物壓延，使其成膜片，其添加物為填充劑、滑潤劑、抗氧化劑、光安定劑及顏料等組合而成。
眾所周知，目前聚氨酯樹脂(TPU)膜片厚度的定義，根據高分子加工業界所接受的厚度為≤0.20mm稱為膜(Film)，厚度大於0.20mm以上者稱為板片(Sheet)，而目前對於TPU樹脂膜片有下列三種製造方法(1)T型膜頭擠出機壓出(T-die Extrusion)此種製程所能製造的TPU膜片厚度約在0.05-2.20mm，而且其厚度隨著產品幅寬的縮減而縮減，以2.20mm的TPU板片為例，其幅寬最寬僅到30inch，這是因為現有的T型模頭的設備製造能力(摸頭幅寬及流道設計)受限及TPU在T-die擠出的加工技術，無法突破所致，因此，此種製程至目前為止，對於厚製品(TPU板片)只能做窄幅成品；(2)吹膜壓出成型法(Blown Film Extrusion)一般此種製程只能製造TPU膜，而無法生產TPU板，因為此種製程TPU是由下往上垂直吹出，TPU樹脂需有足夠的熔融強度，且需對抗地心引力，以現有的吹膜壓出設備的製造能力及TPU吹膜的加工技術，尚無法生產厚度較厚的TPU板，此種製程只能生產薄製品；(3)射出成型法(Injection Molding)通常此種製程在生產厚製品時，其屬於批次式生產類型，產量為三種方法中的最低，不具有經濟效益。
眾所周知，TPU膜片的產品的幅寬越寬，對於下步的TPU膜片加工業者的加工損失越少，因此下步加工業均希望TPU膜片的供應商能夠提供寬幅的產品。
針對上述現有技術存在的缺陷，本發明人基於多年從事與材料相關產品的研究開發及銷售經驗，經多方研究設計和探討，終於創造出本發明的技術方案。
本發明的主要目的在於提供一種熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法及其組成物，利用壓延加工方式的生產，克服現有技術的弊端，達到具有較寬範圍的加工厚度及幅寬、提高產量、降低成本及不會造成環境汙染的目的。
本發明的目的是這樣實現的一種熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法，其特徵在於它包括如下步驟(1)混合將熱可塑性聚氨酯組成物予以完全混合；(2)混煉將混合完畢的組成物進行混煉；(3)膠化將混合物進行膠化；(4)壓延將混煉後的組成物進行壓延，使其製成膜片；(5)引取將該壓延後的膜片從壓延機引取下來；(6)冷卻將引取下的膜片進行冷卻；(7)卷取將最後的膜片進行卷取，得到成品。
其中該熱可塑性聚氨酯樹脂包括芳香族聚酯型、芳香族聚醚型、芳香族己酸內酯型、脂肪族聚酯型及脂肪族聚醚型中的至少一種。其中該熱可塑性聚氨酯樹脂的硬度介於50蕭氏A-70蕭氏D之間。其中該熱可塑性聚氨酯樹脂的其熔融指數介於IO-100之間。其中該熱可塑性聚氨酯樹脂為聚氨基甲酸甲酯樹酯。其中在步驟(4)壓延與(5)引取之間包括將膜片進行壓花的工序。其中在步驟(3)的膠化操作溫度為140-170℃。其中壓延時的操作溫度為130-180℃。
一種熱可塑性聚氨膜片的製造方法，其特徵在於它包括如下步驟
(1)混合將熱可塑性聚氨酯組成物予以完全混合；(2)混煉將混合完畢的組成物，於以混煉；(3)膠化將混合物進行膠化；(4)壓延將混煉後的組成物進行壓延，使其製成膜片；(5)冷卻將引取下的膜片進行冷卻；(6)卷取將最後的膜片進行卷取。
其中包含在步驟(6)卷取之後將特殊底材與膜片予以分離的步驟。其壓延時的操作溫度為140-170℃。其中壓延時的操作溫度為130-180℃。其中特殊底材為聚乙烯膜、尼龍平織布、聚酯平織布、聚酯膜或聚碳酸酯膜中的一種。
一種熱可塑性聚氨酯膜片的組成物，其特徵在於它包括有熱可塑性聚氨酯樹脂及添加物。
其中熱可塑性聚氨酯樹脂與添加物的重量份數配比為100∶1-300。其中該添加物包括有填充劑、滑潤劑、抗氧化劑、光安定劑或顏料中的至少一種。其中該填充劑為碳酸鈣、滑石粉、超級夜光粉、煅燒土、雲母粉、矽石、金屬粉或木質纖維粉中的至少一種。其中該填充劑所佔的比例為1-300重量份數。其中該滑潤劑所佔的比例為0.5-2重量份數。其中該滑潤劑為烴系、脂族醯胺系或酯系中的至少一種。其中該烴系滑潤劑為液蠟、石蠟或聚乙烯。其中該酯族醯胺系滑潤劑硬脂醯胺、油醯胺、乙烯雙硬脂醯胺、乙烯雙油醯胺、N，N-二乙烯雙醯胺或瓢兒菜醯胺中的至少一種；其中該酯系滑潤劑為硬脂酸丁酯、硬脂醯硬脂酸酯、脂肪酸酯、褐煤酸酯、部分皂化的褐煤酸酯、部分酸化的衍生物或季戊四醇脂肪酸酯中的至少一種。其中該抗氧化劑所佔的比例為0.02-1.00重量份數。其中該抗氧化劑可為酚系化合物。其中該光安定劑所佔的比例為0.02-3.00重量份數。其中該光安定劑為紫外線吸收劑或受阻胺中的至少一種。其中該紫外線吸收劑為苯三唑。其中該受阻胺光安定劑為雙[N-甲基-2，2，6，6-四甲基呱啶]癸二酸酯、本發明的主要優點是具有較寬的加工厚度及幅寬、提高產量、降低成本及不會造成環境汙染的功效。
下面結合較佳實施例和附圖詳細說明。
圖1為本發明的製造流程示意圖。
圖2為本發明的實施例2的製造流程示意圖。
本發明為熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法及其組成物，其是通過將TPU樹脂組成物進行壓延製成膜片，而該TPU樹脂組成物由TPU樹脂與添加物構成，而TPU樹脂包括芳香族聚酯型(Aromatic Poyester-based)、芳香族聚醚型(Aromatic Polyether-based)、芳香族己酸內酯型(Aromatic PolycaProlactone-based)、脂肪族聚酯型(AliphaticPolyester-based)及脂肪族聚醚型(Aliphatic Polyether-based)中的至少一種。其所選用TPU樹脂的硬度(hardness)介於50蕭氏A(Shore A)-70蕭氏D(Shore D)[ASTM-D 2240]之間，且其熔融指數介於IO-100之間。
該添加物由填充劑、滑潤劑、抗氧化劑、光安定劑及顏料等組成。填充劑的主要作用在於降低配方成本及賦予TPU膜片不同物性及表面的感官效杲，其包括碳酸鈣CaCO3、滑石粉(Talc)、超級夜光粉(SrAlO4EuDy)、煅燒土(Clay)、雲母粉、矽石(Silica)、金屬粉或木質纖維粉中的至少一種。
滑潤劑(Lubricant)的主要作用是在製造中於金屬輥輪上容易剝離成型，其提供足夠的離形力。一般常用的滑潤劑有三種系列(1)烴系滑潤劑，例如液蠟、石蠟及聚乙烯等；(2)酯族醯胺系滑潤劑，例如硬脂醯胺(Steary lamide)、油醯胺(Oleylamide)、乙烯雙硬脂醯胺(Ethlene bis stearylamide)、乙烯雙油醯胺(Ethylene bis ole amide)、N，N-二乙烯雙醯胺(N，N-Dioleoylethylene diamine)或瓢兒菜醯胺(Erucylamide)中的至少一種；(3)酯系滑潤劑，例如硬脂酸丁酯(Buty Stearte)、硬脂醯硬脂酸酯(Steary Stearate)、脂肪酸酯(Fatty acidester)、褐煤酸酯(Montanic acid ester)、部分皂化的褐煤酸酯(Partly saponifiedmontannlc acid ester)、部分酸化的衍生物(Fatty acid derivates)及季戊四醇脂肪酸酯(Pentaerythritul tetrastearate)。
抗氧化劑的主要作用是減少TPU樹脂在高溫下加工時，因受熱而產生裂解，並降低產品的物性強度，本發明添加的抗氧化劑為酚系，例如BHT。
光安定劑的主要作用是，由於TPU樹脂對於紫外線的抵抗能力較差，受紫外線照射時會導致TPU樹脂結構發生改變，產生發色基「醌結構」，使得顏色變黃，俗稱黃變，故需要添加光安定劑，以防止黃變，常用的光安定劑有(1)紫外線吸收劑，例如苯三唑系(Benzotriazole系)或zephenone等；(2)受阻胺系光安定劑，例如雙[N-甲基-2，2，6，6，-四甲基呱啶]癸二酸酯(Bi s-[N-methyl-2，2，6，6-tetramethyl-4-piperidinyl]sebacate)，通常紫外線吸收劑及受阻胺系兩種光安定劑需搭配使用效果較佳，而通過添加光安定劑，可提升TPU樹脂對紫外線(UV)所產生黃變的抵抗能力，可達到4級。
實施例1參閱圖1，本發明的製造流程包括如下步驟
(1)進料添加熱可塑性聚氨基甲酸甲酯樹酯100公斤、滑潤劑1.0公斤、抗氧化劑0.6公斤與光安定劑0.8公斤，形成組成物；(2)混合將混合機的攪拌葉高速攪拌，使各成分充分混合均勻；(3)混煉，混合均勻的組成物，再經混煉機以140-160℃進行混煉，以密閉加溫及加壓混煉，使其混合物初步膠化及均勻分散；(4)膠化混煉完成後，再送至軋輪機進行碾壓混煉膠化完全及混合分散，其操作溫度為150-160℃，軋輪機的扭力為5.5HP/MPM以上；(5)壓延將混煉膠化完全的TPU樹脂組成物送至壓延機進行壓延成型，操作溫度為130-180℃，生產的成品厚度為0.06-10.00mm，幅寬可達到60inch，以聚酯(Polyester)平織布為底材，從壓延機將TPU膜片引出；(6)冷卻將冷卻輪組的輥輪內通入冷凍水，使TPU膜片與底材予以冷卻固定成型，將冷卻輪組溫度設定為7-14℃；(7)卷取然後使用卷取機，卷取TPU膜片輿底材的半成品；(8)剝離以剝離裝置將TPU膜片與底材分開卷取；(9)成品製成0.70mm熱可塑性聚氨基甲酸甲酯樹酯膜片。
當然，其TPU膜片的厚度，可以根據需要任意設定。其中的組合物配比，可根據需要，在較寬的範圍內任意組合。開發出多種產品。
實施例2參閱圖2，本發明的另一較佳實施例製造流程包括如下步驟(1)進料添加熱可塑性聚氨基甲酸甲酯樹酯樹脂100公斤、滑潤劑1.5公斤、抗氧化劑0.2公斤及光安定劑1.0公斤，形成組成物；(2)混合以混合機進行組成物混合；(3)混煉將混合均勻的組成物再使用混煉機以140-160℃進行混煉；(4)膠化以軋輪機更進一進行混煉、膠化，其操作溫度為150-160℃；(5)壓延將混煉膠化完全的TPU樹脂組成物送至壓延機壓延成型，壓延機的溫度設定為140-160℃；(6)引取使用引取輪組將TPU膜片引出，並給予適當溫度以確定TPU膜片成品的物性及外觀，其溫度為100-125℃；(7)壓花以壓花輪組進行壓花，可得到不同花紋的熱可塑性聚氨基甲酸甲酯樹酯膜片產品；(8)冷卻以冷卻輪組予以降溫冷卻定型，冷卻輪組通入冷凍水溫度設定為7-14℃；(9)卷取以卷取機卷取厚度為0.1mm、寬度為54nch的霧面熱可塑性聚氨基甲酸甲酯樹酯膜片。
綜上所述，本發明是有關於一種熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法，其是將TPU樹脂與添加物以壓延的方式使其成膜片，其添加物為填充劑、滑潤劑、抗氧化劑、光安定劑及顏料等組合而成。故本發明實為一具有新穎性、創作性及可供產業利用的實用性，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包含於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法，其特徵在於它包括如下步驟(1)混合將熱可塑性聚氨酯組成物予以完全混合；(2)混煉將混合完畢的組成物進行混煉；(3)膠化將混合物進行膠化；(4)壓延將混煉後的組成物進行壓延，使其製成膜片；(5)引取將該壓延後的膜片從壓延機引取下來；(6)冷卻將引取下的膜片進行冷卻；(7)卷取將最後的膜片進行卷取，得到成品。
2.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中該熱可塑性聚氨酯樹脂包括芳香族聚酯型、芳香族聚醚型、芳香族己酸內酯型、脂肪族聚酯型及脂肪族聚醚型中的至少一種。
3.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中該熱可塑性聚氨酯樹脂的硬度介於50蕭氏A-70蕭氏D之間。
4.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中該熱可塑性聚氨酯樹脂的其熔融指數介於I0-100之間。
5.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中該熱可塑性聚氨酯樹脂為聚氨基甲酸甲酯樹酯。
6.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中在步驟(4)壓延與(5)引取之間包括將膜片進行壓花的工序。
7.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中在步驟(3)的膠化操作溫度為140-170℃。
8.如權利要求1所述的製造方法，其特徵在於其中壓延時的操作溫度為130-180℃。
9.一種熱可塑性聚氨膜片的製造方法，其特徵在於它包括如下步驟(1)混合將熱可塑性聚氨酯組成物予以完全混合；(2)混煉將混合完畢的組成物，於以混煉；(3)膠化將混合物進行膠化；(4)壓延將混煉後的組成物進行壓延，使其製成膜片；(5)冷卻將引取下的膜片進行冷卻；(6)卷取將最後的膜片進行卷取。
10.如權利要求9所述的製造方法，其特徵在於其中包含在步驟(6)卷取之後將特殊底材與膜片予以分離的步驟。
11.如權利要求9所述的製造方法，其特徵在於其壓延時的操作溫度為140-170℃。
12.如權利要求9所述的製造方法，其特徵在於其中壓延時的操作溫度為130-180℃。
13.如權利要求10所述的製造方法，其特徵在於其中特殊底材為聚乙烯膜、尼龍平織布、聚酯平織布、聚酯膜或聚碳酸酯膜中的一種。
14.一種權利要求1-13中之一的熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法的組成物，其特徵在於它包括有熱可塑性聚氨酯樹脂及添加物。
15.如權利要求14所述的組成物，其特徵在於其中熱可塑性聚氨酯樹脂與添加物的重量份數配比為100∶1-300。
16.如權利要求14所述的組成物，其特徵在於其中該添加物包括有填充劑、滑潤劑、抗氧化劑、光安定劑或顏料中的至少一種。
17.如權利要求16所述的組成物，其特徵在於其中該填充劑為碳酸鈣、滑石粉、超級夜光粉、煅燒土、雲母粉、矽石、金屬粉或木質纖維粉中的至少一種。
18.如權利要求16所述的組成物，其特徵在於其中該填充劑所佔的比例為1-300重量份數。
19.如權利要求16所述的組成物，其特徵在於其中該滑潤劑所佔的比例為0.5-2重量份數。
20.如權利要求16所述的組成物，其特徵在於其中該滑潤劑為烴系、脂族醯胺系或酯系中的至少一種。
21.如權利要求20所述的組成物，其特徵在於其中該烴系滑潤劑為液蠟、石蠟或聚乙烯。
22.如權利要求20所述的組成物，其特徵在於其中該酯族醯胺系滑潤劑硬脂醯胺、油醯胺、乙烯雙硬脂醯胺、乙烯雙油醯胺、N，N-二乙烯雙醯胺或瓢兒菜醯胺中的至少一種。
23.如權利要求20所述的組成物，其特徵在於其中該酯系滑潤劑為硬脂酸丁酯、硬脂醯硬脂酸酯、脂肪酸酯、褐煤酸酯、部分皂化的褐煤酸酯、部分酸化的衍生物或季戊四醇脂肪酸酯中的至少一種。
24.如權利要求20所述的組成物，其特徵在於其中該抗氧化劑所佔的比例為0.02-1.00重量份數。
25.如權利要求24所述的組成物，其特徵在於其中該抗氧化劑可為酚系化合物。
26.如權利要求20所述的組成物，其特徵在於其中該光安定劑所佔的比例為0.02-3.00重量份數。
27.如權利要求26所述的組成物，其特徵在於其中該光安定劑為紫外線吸收劑或受阻胺中的至少一種。
28.如權利要求27所述的組成物，其特徵在於其中該紫外線吸收劑為苯三唑。
29.如權利要求27所述的組成物，其特徵在於其中該受阻胺光安定劑為雙[N-甲基-2，2，6，6-四甲基呱啶]癸二酸酯。
全文摘要
一種熱可塑性聚氨酯膜片的製造方法及其組成物,以聚氨酯樹脂組成物經壓延成型,組成物是由聚氨酯樹脂、填充劑、滑潤劑、抗氧化劑、安定劑及顏料等組合而成,配合高比例的填充劑,製得聚氨酯膜片厚度為0.08－10.00mm,幅寬為60inch。具有產量高、成本低、品質佳等優點,且其適可以用水分解的環保材料,具有產業開發經濟價值。
文檔編號B29C43/24GK1371793SQ0110902
公開日2002年10月2日 申請日期2001年2月27日 優先權日2001年2月27日
發明者李文炫 申請人:厚生股份有限公司