壓延成型是熱塑性塑料的主要成型方法之一,主要加工方式是壓延機將樹脂(塑料)和各種添加劑透過密煉機或開煉機捏煉塑化和過濾掉雜質后,再通過兩個或兩個以上壓延輥之間隙加工成薄膜或片材,并調節壓延輥間隙用以控制產品的厚薄度,經由引離輥將產品從壓延機進行剝離或直接在線復合面料,最終在透過冷卻輥冷卻定型達到壓延所得制品,而其中壓延工藝成型以PVC使用最為常見。
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TPU壓延
熱可塑性聚氨酯彈性體(TPU)是由含NCO官能基的二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)和大分子多元醇、擴鏈劑共同反應聚合而成的高分子材料。它的分子結構是由二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)和擴鏈劑反應得到的剛性嵌段以及二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)和大分子多元醇反應得到的柔性鏈段交替構成的。工程師通過應用不同原料與調節不同比例,可使TPU彈性體具有優異的物理性能,加上各種機械強度都非常優異,近年來在管材、線纜、傳送帶行業,TPU彈性體逐漸取代PVC的行業應用。
過去TPU彈性體一直無法通過壓延工藝生產,并被認定為不適合應用于壓延生產的材料,其主要原因為TPU加工過程造成機臺扭力大,容易傷害傳動軸,造成設備負荷,生產TPU塑化過程具有黏性,造成加工設備與傳送帶出現黏附現象,無法加工,TPU加工范圍較窄,無法符合開放性質的壓延加工方式。因此TPU彈性體在擠出、吹塑、流延、注塑工藝早已大幅應用加工行,而TPU在壓延工藝上的應用卻少有聽聞;也限制了TPU在壓延工藝領域的產品應用。
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TPU壓延成型工藝
壓延工藝屬于一種多任務序連續式生產制程,具有生產效率高、產量大、可在線復合之優點,雖然相對于其他工藝略顯復雜,一旦掌握生產條件后,其生產力卻是所有工藝之最,每小時可達到800~1000KG產量,是其他工藝無法媲美的。
在塑化方面,透過密煉機強烈的剪切作用使TPU各組份相互間充分剪切、混合、熔融,達到原材料混合均勻、溫度分布均勻目的; 在供料方面,采用開煉機與擠出機,通過傳遞裝置將塑化后的料供給壓延機,同時達到再塑化之作用;在壓延方面,使用壓延機在設置的溫度梯度內調整輥輪間距,將TPU壓擠成預定尺寸的薄膜或片材,或搭配底布進行在線復合,得到復合面料產品;在壓花方面,采用壓花輥和橡膠輥共同作用,使制品表面得到一定的花紋,再經由冷卻輥降溫定型、切割收卷。
透過TPU彈性體性能改良,已可克服過去壓延工藝的限制,TPU彈性體透過壓延工藝最大優點在于可實現在線TPU復合面料產品;TPU復合面料就是用TPU薄膜復合在各種面料上形成一種復合材料,結合兩者的特性得到一種新型面料。
TPU復合面料過去采用后貼方式達成,意即先做成TPU薄膜后再與面料上膠貼合,主要由外部購買TPU薄膜后自行上膠貼合;而另一種在線復合,意即在面料上已涂好膠水或者不上膠,TPU直接透過壓延工藝將薄膜復合在面料上,做成TPU復合面料或者夾網布與皮革制品。TPU延壓產品主要應用在膠皮/薄膜以及合成革/人造革這兩方面。膠皮/薄膜主要是救生衣、潛水夾克、充氣船、帳篷、充氣床墊、氣囊、防水背包;合成革/人造革主要是沙發座椅、墻面裝飾、運動地墊、箱包、汽車內飾、船舶座椅。
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TPU壓延革定義
TPU壓延革意即透過壓延生產工藝制得皮革,攻克壓延工藝對TPU材料的限制,不僅止于生產膠皮復合產品,更可直接透過壓延工藝生產100%環保皮革制品。并非所有TPU彈性體都可應用于壓延制程,并非所有TPU壓延級產品都可生產皮革。對于TPU壓延革應具備下列定義:
?皮革在整體生產過程不危害環境、不對環境造成污染負擔;
?皮革在生產過程無毒無味,并且在終端應用不可對人體產生傷害;
?皮革具有生物降解性質,并且分解后不污染環境。
對于新一代皮革制程,將要求更環保、更節能、對環境友善、可回收利用為方向。而在環保皮革議題上,現今市場上也具有許多解決方案提供參考。然而從性價比考慮,在沿用現有壓延設備考慮的投資成本,與TPU產品當前的成熟度之性能指針,TPU壓延革無非是最快可替代污染制程的最佳解決方案。
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TPU壓延革優勢
針對合成革/人造革污染問題,全新壓延級TPU材料,可完全解決傳統PVC人造革/PU合成革的環境污染問題與缺點,采用壓延級TPU材料生產的壓延環保革具有環境友善材料、制程友善且合格率高、可替代PVC人造革/PU合成革、沿用現有壓延設備且不必重復投資 以及轉型升級、提升品牌價值的優勢。
具體來說,TPU屬于生物可降解,不會衍生環境新污染,無色、無毒、無味環保材料,不含塑化劑、重金屬物質。采用壓延級TPU材料生產皮革,沒有VOC(揮發性有機化合物)排放問題,生產過程不使用任何有機溶劑與塑化劑,所得TPU環保合成革無有機溶劑殘留問題(DMF、甲苯、丁酮),生產制程環保,所產生的廢水、廢棄、廢棄物量少(可回收再制),且對于生產線操作人員不具有危害。產品的物性與耐磨擦、耐刮擦性能更是優于現有PVC人造革。TPU壓延革產品應用廣泛,舉凡箱包、鞋材、墻面裝飾、沙發、汽車內飾等均可替代傳統PVC人造革與PU合成革相關應用。TPU壓延環保革可采用PVC人造革生產制程,生產廠商無須再投資購買或改造設備成本,既有PVC人造革生產設備即可直接生產。TPU壓延環保革具有優良物理性能與廣泛的產品應用,可完全采用PVC人造革工藝設備生產TPU壓延環保革,進行產業轉型升級,對于皮革產品價值更能提高另一層次。
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結論
TPU壓延系列產品不僅采用環保制程、材料,且無溶劑與VOC此類有害物質留存問題,也不會對操作人員造成危害,更可減省轉換設備成本,更重要的是能提升企業品牌、實現產業升級。隨著環保議題逐漸成為社會關注的焦點、多數國家的環保規范與政策也趨于嚴格,未來的產業趨勢必以“綠色”為重點發展,相信現在正是迎向綠色材料的新時機!