CN101021046A - 一种热塑性聚氨酯人造革的配方及其制法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热塑性聚氨酯人造革的配方，其采用了热塑性聚氨酯弹性体树脂作为主料，取代了传统的人造革主料PU或PVC合成皮，掺合丙烯酸树脂、增塑剂、分散剂、填充材料等制成，其中增塑剂由无毒的多元醇衍生物替代了有毒的邻苯二甲酸酯类，使得制成的人造革具有环保无毒、可降解的特性。本发明还提供了一种热塑性聚氨酯人造革的制法，其采用压延法制成，包括以下步骤：(1)将底布上浆；(2)采用压延法复合TPU底料和面料；(3)将底料和面料进行复合，再贴合于底布上；(4)对人造革进行后处理，即制成所述热塑性聚氨酯人造革，本发明所应用的压延法可应用常规的压延生产线，不需要用吹膜或T－模流延生产线。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造革的配方及其制造方法，尤其是指一种全环保型热塑性聚氨酯(TPU，Thermoplastic Polyurethane)人造革的配方及其压延制造法。
背景技术
传统的人造革的生产，主要以PU合成皮及PVC合成皮为主体，用于制造PU合成皮的主要原料为含高溶剂的PU树脂及稀释溶剂，用于制造PVC合成皮的主要原料为PVC粉及液体可塑剂，增塑剂采用邻苯二甲酸酯类，制造方法为涂布法、贴合法、吹膜法或T-模流延法等。传统的人造革的配方和制造方法有以下缺点：
(1)当以PU合成皮作为主体，采用涂布法制造人造革时，由于涂布工艺中需要对经凝聚、水洗后的半成品进行干燥处理，PU树脂配方中所用的溶剂在干燥过程中将衍生成为废水、废气，污染环境；并且，PU合成皮的耐水解性较差，如欲改善其耐水解性能时，其剥离强度及表面耐磨耗强度等性能相对变差，尤其当底布采用尼龙织布时，剥离强度在0.5Kg/3cm以下，使用于高摩擦撞击用途场合时，其表面耐磨耗及剥离强度品质难于符合市场要求，实用性不大。
(2)当以PVC合成皮作为主体，采用贴合法制造人造革时，在混炼压延过程中，由于长时间在高温开放***中进行操作，易产生粉尘和可塑剂挥发废气，对环境污染很大；并且，PVC制品垃圾焚化时会产生有毒气体戴奥辛(dioxin)、氯气及重金属微粒；PVC合成皮的低温耐屈折及耐冲击性能差，若欲改善其耐低温性能则表面极易出现可塑剂或添加助剂吐出的异常现象，
(3)邻苯二甲酸酯类为有毒试剂，作为增塑剂，使得制成的人造革中含有毒配方，应用于日常生活中，危害人们的身体健康。
因此，为了解决上述的种种问题，本发明提供了一种以热塑性聚氨酯作为主料的环保无毒、可降解的人造革配方，以及用于制造该种人造革的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种以热塑性聚氨酯作为主料的环保无毒、可降解的人造革配方，以及用于制造该种人造革的方法：压延法。
一种热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)人造革的配方，由底料、面料和底布复合而成，组分至少包括：热塑性聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、增塑剂、发泡安定剂、控泡剂及发泡剂，其中，增塑剂为多元醇衍生物增塑剂。面料及底料的配方成份及重量比如下：
面料：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 2----10
多元醇衍生物增塑剂 1----50
分散剂 0----1
强化填充材料 0----30
硬脂酸 0----1
抗氧化剂 0----1
紫外线吸收剂 0----1
色料 0----5
底料：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 2----10
多元醇衍生物增塑剂 1----50
发泡安定剂 2----3
控泡剂 0.5---1.5
发泡剂 4----6
强化填充材料 0----50
色料 0----5
其中，分散剂选用高分子脂肪酸脂分散剂，发泡安定剂选用Ba/Zn发泡安定剂，发泡剂选用发泡剂AC，多元醇衍生物选用丙二醇酯。
本发明还提供了一种热塑性聚氨酯人造革的制法，其采用压延法制成，包括以下步骤：
(1)将底布上浆；
(2)采用压延法复合TPU底料和面料；
(3)将底料和面料进行复合，再贴合于底布上；
(4)对人造革进行后处理，即制成所述热塑性聚氨酯人造革；
其中，在步骤(2)中，采用压延法制备TPU面料和底料的工艺流程如下：搅拌-->密炼-->开炼-->过滤-->压延-->引取。
在步骤(3)中，底布选用针织布、轧针棉、梭织布、仿里皮、含浸布或无纺布中任意一种。
与现有技术相比较，本发明一种热塑性聚氨酯人造革采用了热塑性聚氨酯弹性体树脂作为主料，取代了传统的人造革主料PU合成皮或PVC合成皮，掺合丙烯酸树脂、增塑剂、分散剂、填充材料等制成，其中，增塑剂由无毒的多元醇衍生物替代了有毒的邻苯二甲酸酯类，使得制成的人造革具有环保无毒、可降解的特性。
另外，本发明采用压延法制备热塑性聚氨酯人造革，可应用常规的压延生产线，不需要用吹膜或T-模流延生产线，这样，可令原本用于聚氨乙烯(PVC)人造革生产的压延设备不会因PVC基于环保因素而市场收缩所导致投资损失，且压延机不须作任何机械更改，此生产方法可令TPU人造革的生产成本大大降低，令市场更接受TPU作为环保料使用。在制备工艺中，主料聚氨酯树脂与各种添加剂辅料在高速搅拌机同时加入，不需预先加热，也不需预先造粒，通过控制添加剂比例及混炼搅拌时的温度，应用丙烯酸树脂、分散剂高分子脂肪酸酯以及硬脂酸降低生产过程中原料分子间的磨擦，并降低熔融体的熔融温度，从而提高热稳定性，且防止熔融体粘在金属轮面上，降低机器负荷，减低电力消耗。
附图说明
图1为本发明一种热塑性聚氨酯人造革的制备流程图；
图2为本发明一种热塑性聚氨酯人造革的压延法复合TPU底料和面料制备流程图。
具体实施方式
以下进一步阐述本发明热塑性聚氨酯人造革的配方。
人造革由经压延后的面料和底料与底布相贴合制成，其中，人造革面料和底料均采用热塑性聚氨酯树脂作为主料，底料配方中还包括有辅料：增塑剂、发泡安定剂、控泡剂、强化填充材料；面料配方中还包括有辅料：增塑剂、分散剂、强化填充材料、抗氧化剂、紫外线吸收剂和色料。在本发明，增塑剂选用多元醇衍生物增塑剂；分散剂选用高分子脂肪酸脂分散剂；发泡安定剂选用Ba/Zn发泡安定剂；发泡剂选用发泡剂AC；强化填充材料可选用活性轻质碳酸钙；色料可选用PU型色片；多元醇衍生物可选用丙二醇酯。底布可选用针织布、轧针棉、梭织布、仿里皮、含浸布或无纺布等各种布种。通过色料的选定决定人造革的颜色，可为有色或无色，厚度范围为0.05mm-5.00mm。
底料的配方如下(重量比)：
热塑性聚氨酯 100
丙烯酸树脂 2---10
多元醇衍生物增塑剂 1----50
发泡安定剂 2----3
控泡剂 0.5---1.5
发泡剂AC 4-----6
强化填充材料 0-----50
色料 0-----5
面料的配方如下(重量比)：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 2---10
多元醇衍生物增塑剂 1----50
分散剂 0----1
强化填充材料 0----30
硬脂酸 0-----1
抗氧化剂 0-----1
紫外线吸收剂 0-----1
色料 0-----5
以下结合图1-2具体阐述本发明的人造革制造方法：
步骤1)将底布上浆，在浆布机生产：
使用的设备：浆布机、上糊轮(一般用30-60目的凹版轮)、涂刀；
工艺流程：使用涂刮法用涂刀刮胶并将其涂在底布上，其中，胶水一般使用二液型聚氨酯胶水。
工艺条件：烘干温度：120-135℃；烘干时间：1-2分钟
目的：使底布与胶料粘贴牢固。
步骤2)采用压延法复合TPU底料；
使用的设备：高速搅拌机、密炼机、开炼机、过滤机、4辊压延机、引取轮、贴合轮、冷却轮和卷取轮，其中，压延法采用常规的压延生产线，不需要用吹膜或T-模流延生产线，既可适用于聚氯乙烯(PVC)人造革的制造，又可适用于热塑性聚氨酯(TPU)人造革的制造。
工艺流程：搅拌-->密炼-->开炼-->过滤-->压延-->引取
制备步骤如下所述：
步骤21)按上述配比向高速搅拌机中投底料(聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、多元醇衍生物增塑剂、Ba/Zn发泡安定剂、控泡剂、强化填充材料)，并进行高速搅拌混匀；
工艺条件：先低速搅拌30秒，后高速搅拌5-6分钟，温度范围102-108℃。
目的：充分混合各种材料。
步骤22)高速搅拌混匀后的底料落入密炼机，待高速搅拌机中落料一半后投入发泡剂AC及色料，然后继续投完底料；
工艺条件：密炼时间4.5-5.5分钟
目的：将材料进一步混合并初步胶化。
步骤23)将经过密炼的底料依序投入开炼机A、B中，经过两次开炼处理；
工艺条件：开炼温度110-130℃
目的：将材料完全胶化并供料。
步骤24)将经过开炼的底料放入过滤机进行过滤，去除杂质；
工艺条件：模头温度90-130℃；过滤网目为8目×20目
目的：将杂质去除。
步骤25)将经过过滤的底料放入4辊压延机进行压延；
工艺条件：压延温度115-145℃
目的：将胶料压成片状并调校厚度。
步骤26)将压延后的底料送入引取轮；
工艺条件：温度为120-145℃
目的：通过引取轮拉伸调校出薄膜理想厚度。
步骤3)采用压延法复合TPU面料；使用的设备和工艺流程和复合TPU底料的相同。
制备步骤如下所述：
步骤31)按上述配比向高速搅拌机中投面料(聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、多元醇衍生物增塑剂、高分子脂肪酸脂分散剂、硬脂酸、抗氧化剂及紫外线吸收剂)，并进行高速搅拌混匀；
工艺条件：先低速搅拌30秒，后高速搅拌5-6分钟
目的：充分混合各种材料。
步骤32)高速搅拌混匀后的面料落入密炼机，再投入色料；
工艺条件：密炼时间4.5-5.5分钟
目的：将材料进一步混合并初步胶化。
步骤33)将经过密炼的面料依序投入开炼机A、B中，经过两次开炼处理；
工艺条件：开炼温度110-130℃
目的：将材料完全胶化并供料。
步骤34)将经过开炼的面料放入过滤机进行过滤，去除杂质；
工艺条件：模头温度90-130℃；过滤网目为20×40×80目
目的：将杂质去除。
步骤35)将经过过滤的面料放入4辊压延机进行压延；
工艺条件：压延温度140-165℃
目的：将胶料压成片状并调校厚度。
步骤36)将压延后的面料送入引取轮；
工艺条件：温度为140-165℃
目的：通过引取轮拉伸调校出薄膜理想厚度。
步骤4)将底料和面料进行复合，再贴合于底布上；
此时，将经过压延并引取出来的底料和面料连同底布一并送至贴合轮在常温条件下进行压合成人造革，厚度为0.05mm-5.00mm，然后将该人造革半成品经过冷却轮冷却，最后由卷取轮取出；
步骤5)对人造革进行发泡处理；
使用的设备：发泡炉。发泡炉一般有3-5个加热区，当使用3个加热区发泡时，因炉体供热少则加热时间更长；当使用5个加热区发泡时因炉体供热多则加热时间更短。本发明以4个加热区完成发泡过程。
4区油加热发泡炉：
1#区 180-210℃
2#区 190-220℃
3#区 180-190℃
4#区 170-180℃
速度 12-22mpm
步骤6)对人造革进行表面处理；
使用的设备：处理机，网目：80-120目
表面处理剂：聚氨酯系表面处理剂
步骤7)最后，将人造革裁剪后包装分卷，即为热塑性聚氨酯人造革成品。
以下通过一个实施例具体说明本发明一种热塑性聚氨酯人造革的制造方法。
TPU人造革的规格要求：
压纹：DN2(浅皮纹) 色号：U5175(黑色) 光度：T6W1(止滑感)
品名：TPU黑色130g轧针棉 厚度：1.4mm
宽度：1370mm 订造数量：500码 用途：棒球手套
制造步骤如下：
步骤1)使用二液聚氨酯胶水将底布上浆；
工艺条件：烘干温度：135℃上浆轮目：40目
上浆次数：2次生产线速：25mpm
步骤2)复合TPU底料(贴胶厚度：0.42mm；贴胶宽度：1422mm)
步骤21)按如下底料的配比向高速搅拌机中投料，并进行高速搅拌混匀；
工艺条件：先低速搅拌30秒，后高速搅拌5分钟，温度达到105℃。
底料配比(重量比)
热塑性聚氨酯树脂 100kg
丙烯酸树脂 2.3kg
多元醇衍生物 20kg
Ba/Zn发泡安定剂 2.3kg
控泡剂 1.2kg
强化填充材料 35kg
黑色片 0.35kg
步骤22)高速搅拌混匀后的底料落入密炼机，待高速搅拌机中落料一半后投入发泡剂AC5.8kg及色料黑色片0.35kg，然后继续投完剩下的底料；
工艺条件：密炼时间：5分钟；落料电流：352A
步骤23)将经过密炼的底料依序投入开炼机A、B中，经过两次开炼处理；
工艺条件：开炼温度120℃
步骤24)将经过开炼的底料放入过滤机进行过滤，去除杂质；
工艺条件：模头温度110℃；过滤网目为8目×20目
步骤25)将经过过滤的底料放入4辊压延机进行压延；
工艺条件：前轮温度：134℃；上轮温度：134℃；
中轮温度：126℃；下轮温度：126℃
步骤26)将压延后的底料送入引取轮；
工艺条件：温度为128℃
步骤3)采用压延法复合TPU面料；使用的设备和工艺流程和复合TPU底料的相同。(贴胶厚度：0.18mm；贴胶宽度：1422mm)
制备步骤如下所述：
步骤31)按如下面料的配比向高速搅拌机中投料，并进行高速搅拌混匀；
工艺条件：先低速搅拌30秒，后高速搅拌6分钟；温度达到102℃
面料配比(重量比)
热塑性聚氨酯树脂 100kg
丙烯酸树脂 11.6kg
多元醇衍生物 20kg
高分子脂肪酸脂 0.58kg
强化填充材料 28kg
黑色片 1.6kg
步骤32)将高速搅拌混匀后的面料落入密炼机，再投入色料黑色片1.6kg；
工艺条件：密炼时间4分钟；落料电流：281A
步骤33)将经过密炼的面料依序投入开炼机A、B中，经过两次开炼处理；
工艺条件：开炼温度120℃
步骤34)将经过开炼的面料放入过滤机进行过滤，去除杂质；
工艺条件：模头温度120℃；过滤网目：20×40×80目
步骤35)将经过过滤的面料放入4辊压延机进行压延；
工艺条件：前轮温度：160℃；上轮温度：160℃；
中轮温度：154℃；下轮温度：154℃
步骤36)将压延后的面料送入引取轮；
工艺条件：温度为154℃
步骤4)将底料和面料进行复合；
此时，将经过压延并引取出来的底料和面料一并送至贴合轮在常温条件下进行压合人造革，然后将该人造革半成品经过冷却轮冷却，最后由卷取轮取出。
步骤5)对人造革进行发泡处理；
使用的设备：发泡炉
4区油加热发泡炉：
1#区：200℃ 压花轮：DN2
2#区：200℃ 速度：20.6mpm
3#区：1 90℃ 压 力：2kgf/cm2
4#区：188℃
步骤6)对人造革进行表面处理；
使用的设备：处理机
表面处理剂：止滑感聚氨酯表面处理剂
网目：80目
处理次数：1次
步骤7)最后，将人造革裁剪后包装分卷，即为热塑性聚氨酯人造革成品。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种热塑性聚氨酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)人造革的配方，由底料、面料和底布复合而成，其特征在于组分至少包括：热塑性聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、增塑剂、发泡安定剂、控泡剂及发泡剂，其中，增塑剂为多元醇衍生物增塑剂。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯人造革的配方，其特征在于：
面料及底料的配方成份及重量比如下：
面料：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 2----10
多元醇衍生物增塑剂 1----50
分散剂 0----1
强化填充材料 0----30
硬脂酸 0----1
抗氧化剂 0----1
紫外线吸收剂 0----1
色料 0----5
底料：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 2----10
多元醇衍生物增塑剂 1----50
发泡安定剂 2----3
控泡剂 0.5---1.5
发泡剂 4----6
强化填充材料 0----50
色料 0----5
3.根据权利要求2所述的一种热塑性聚氨酯人造革的配方，其特征在于：分散剂选用高分子脂肪酸脂分散剂。
4.根据权利要求2所述的一种热塑性聚氨酯人造革的配方，其特征在于：发泡安定剂选用Ba/Zn发泡安定剂，发泡剂选用发泡剂AC(Azodicarbonamide)。
5.根据权利要求2所述的一种热塑性聚氨酯人造革的配方，其特征在于：多元醇衍生物选用丙二醇酯。
6.根据权利要求2或3所述的一种热塑性聚氨酯人造革的配方，其特征在于：面料及底料的配方成份及重量比如下：
面料：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 11.6
多元醇衍生物增塑剂 20
高分子脂肪酸脂分散剂 0.58
强化填充材料 28
黑色片 1.6
底料：
热塑性聚氨酯树脂 100
丙烯酸树脂 2.3
多元醇衍生物增塑剂 20
Ba/Zn发泡安定剂 2.3
控泡剂 1.2
发泡剂AC 5.8
强化填充材料 35
黑色片 0.35
7.一种热塑性聚氨酯人造革的制法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将底布上浆；
(2)复合TPU底料和面料；
(3)将底料和面料进行复合，再贴合于底布上；
(4)对人造革进行后处理，即制成所述热塑性聚氨酯人造革。
8.根据权利要求7所述的一种热塑性聚氨酯人造革的制法，其特征在于：所述热塑性聚氨酯人造革的制法为压延法。
9.根据权利要求7所述的一种热塑性聚氨酯人造革的制法，其特征在于：底布选用针织布、轧针棉、梭织布、仿里皮、含浸布或无纺布中任意一种。
10.根据权利要求7所述的一种热塑性聚氨酯人造革的制法，其特征在于：在步骤2)中，制备TPU面料和底料的工艺流程如下：搅拌-->密炼-->开炼-->过滤-->压延-->引取。
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