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【文章分享】彈性體TPU在壓延工藝中的技術應用
2019-05-27
文章來源：博詹諮詢│革視界 (2019年05月22日刊登)；轉載網址：https://mp.weixin.qq.com/s/Fx6PnaLl-V2jfdkK1vDpNQ
熱塑性塑料的主要成型方法之一是壓延成型，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（萬馬力機）及喂料機（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。
PVC一直以來都是壓延工藝最主要的應用材料，使用塑化劑可輕易調整軟硬度外，并可添加大量的填充物、助劑、滑劑來改善部分性能與控制較低廉的花費成本。也因為大量塑化劑添加，不僅對生產線工人健康產生危害，排放的VOC（揮發性有機化合物）也影響空氣質量。
TPU壓延大行其道
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。工程師透過不同原料應用與比例調節，可使TPU彈性體具有優異的回彈性與物性，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彈性體一直無法透過壓延工藝生產，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鮮少聽聞；也限制了TPU在壓延工藝領域的產品應用。
壓延級TPU特點工藝
高鼎精密材料股份有限公司致力于TPU開發生產近20年，經技術團隊三年研究，開發出TPU壓延級材料；全新壓延級TPU材料可完全適合現有壓延工藝生產，符合100%綠色制程與100%環保產品，并具有塑化易加工、不沾輥、扭力低、可壓紋、高頻融接之壓延級產品定義。
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（或萬馬力機）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。
TPU壓延產品應用
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，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。
TPU壓延革定義
TPU壓延革意即透過壓延生產工藝制得皮革，高鼎精密材料攻克壓延工藝對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。
TPU壓延革優勢
針對合成革/人造革污染問題，高鼎精密材料開發出TPU壓延環保革材料；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。
秉持著成為綠色產品的領航者的信念，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！
熱塑性塑料的主要成型方法之一是壓延成型，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（萬馬力機）及喂料機（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。
PVC一直以來都是壓延工藝最主要的應用材料，使用塑化劑可輕易調整軟硬度外，并可添加大量的填充物、助劑、滑劑來改善部分性能與控制較低廉的花費成本。也因為大量塑化劑添加，不僅對生產線工人健康產生危害，排放的VOC（揮發性有機化合物）也影響空氣質量。
TPU壓延大行其道
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。工程師透過不同原料應用與比例調節，可使TPU彈性體具有優異的回彈性與物性，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彈性體一直無法透過壓延工藝生產，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鮮少聽聞；也限制了TPU在壓延工藝領域的產品應用。
壓延級TPU特點工藝
高鼎精密材料股份有限公司致力于TPU開發生產近20年，經技術團隊三年研究，開發出TPU壓延級材料；全新壓延級TPU材料可完全適合現有壓延工藝生產，符合100%綠色制程與100%環保產品，并具有塑化易加工、不沾輥、扭力低、可壓紋、高頻融接之壓延級產品定義。
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（或萬馬力機）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。
TPU壓延產品應用
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，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。
TPU壓延革定義
TPU壓延革意即透過壓延生產工藝制得皮革，高鼎精密材料攻克壓延工藝對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。
TPU壓延革優勢
針對合成革/人造革污染問題，高鼎精密材料開發出TPU壓延環保革材料；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。
秉持著成為綠色產品的領航者的信念，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！