TPU薄膜的現(xiàn)狀及展望
TPU薄膜的現(xiàn)狀及展望
熱塑性聚氨酯(TPU)不僅具有交聯(lián)性聚氨酯的高強(qiáng)度、高耐磨等橡膠特性，而且具備線性高分子材料的熱塑性能，從而使其應(yīng)用得以擴(kuò)展到塑料領(lǐng)域。尤其是近幾十年，TPU已經(jīng)成為發(fā)展*快的高分子材料之一。
TPU薄膜是TPU材料的一種重要應(yīng)用形式，近年來隨著高科技的發(fā)展和進(jìn)步也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是由于它的加工難度大且產(chǎn)品不穩(wěn)定等因素，所以中國(guó)內(nèi)地還沒有廠家能進(jìn)行較好的批量生產(chǎn)。
1 TPU薄膜的生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1 TPU薄膜的生產(chǎn)情況分析
TPU材料的生產(chǎn)主要分布在美國(guó)、西歐、日本，中國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)也占有一定的比例。國(guó)際上代表性的有Bayer公司、Dow 公司、Mobay公司、Dupont公司等，其中我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)也有一些較有影響的TPU 生產(chǎn)商如三晃化工、高鼎化工、日勝化工、DingZing化學(xué)等。TPU薄膜是TPU的一種重要應(yīng)用，也是TPU 的一個(gè)*具潛力的市場(chǎng)。它的主要生產(chǎn)廠商有德國(guó)Bayer、臺(tái)灣的DingZing化學(xué)、韓國(guó)進(jìn)興化學(xué)等，其中DingZing公司在業(yè)界做得尤為出色。
但是由于一方面TPU薄膜產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中具有十分不穩(wěn)定的特性，開發(fā)和檢測(cè)需要很先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備;另一方面由于其他材料的競(jìng)爭(zhēng)，經(jīng)濟(jì)要素也使得 TPU薄膜的生產(chǎn)必須向更高效發(fā)展，可重復(fù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的TPU薄膜以減少成本，同時(shí)還要求TPU薄膜的品種更加廣泛，厚度能更薄、更厚，引入更好的高科技來增強(qiáng)其物性，從而獲得更高的附加值。以上的兩個(gè)方面已經(jīng)成為制約我國(guó)國(guó)內(nèi)TPU 廠商發(fā)展的瓶頸。
1.2 TPU薄膜的應(yīng)用現(xiàn)狀
由于TPU具有高強(qiáng)度、耐磨、彈性佳、耐候的特點(diǎn)，使得TPU薄膜廣泛用于汽車工業(yè)、鞋材、服裝貼合、成衣、化工、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。由于很多國(guó)家越來越重視環(huán)保，尤其自從歐盟禁止鞋材等材料使用pvc以來，人們?cè)噲D尋找其它合適的材料來替代。
由于TPU的環(huán)保無(wú)毒和易于回收及分解，TPU薄膜成了鞋材上PVC材料的*好替代品，而且可以使用PVC的地方，就可以用TPU來代替。作為進(jìn)入歐美市場(chǎng)的通行證，SGS、ASTM、JIS、FDA等國(guó)際知名測(cè)試機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)報(bào)告也是十分重要的。
比如杰出薄膜品牌DingZing Film早就通過了這些認(rèn)證，其薄膜品質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、無(wú)污染、不含八大重金屬危害且可焚化、分解，這使得這個(gè)品牌在世界上得到廣泛認(rèn)可。
TPU薄膜分為聚酯、聚醚兩大類，其中聚酯類產(chǎn)品具有較好的耐熱性以及耐化學(xué)藥品性，廣泛用在取代PVC制品的用途上。聚醚類則具有較佳的耐低溫性、耐水解性以及防霉**性，廣泛用在與水接觸的相關(guān)制品上。
TPU薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域大致有以下幾個(gè)方面：
(1)用于紡織品上的防水透濕TPU薄膜 高科技的親水基的引入使得TPU薄膜除了具有高防水性外更具有優(yōu)良的透濕性。這種材料上的突破再配合紡織的貼合加工技術(shù)，大大的提高了紡織品的附加值，具有代表性的就是DingZing公司的Dintex品牌和德國(guó)的Goretex品牌。作為新穎、實(shí)用的布料而倍受消費(fèi)者歡迎。
(2)用于防紫外線照射的不黃變系列TPU薄膜。
(3)用于粘合作用的熱熔膠膜TPU薄膜。
(4)用于鞋材上的TPU薄膜 良好的可印刷性和易加工性使得TPU 成為球鞋、休閑鞋、涼鞋等專用的鞋材薄膜。比如國(guó)際知名運(yùn)動(dòng)鞋品牌如Nike、Reebok、Converse、Adidas等及國(guó)內(nèi)的知名品牌如安踏、李寧、特步、鴻星爾克等都是TPU 薄膜的忠實(shí)使用者。另外，TPU薄膜也是一些立體商標(biāo)的*佳選擇。
(5)吹氣制品上的TPU薄膜 值得指出的是，由于合成TPU時(shí)原料的比例和反應(yīng)時(shí)的溫度不易控制，加上TPU 本身的不穩(wěn)定導(dǎo)致其厚度不好控制，所以生產(chǎn)商通常不以薄膜的面積作為銷售的尺度。實(shí)際銷售中往往是以公斤作為銷售的尺度，只有這樣做才能真實(shí)反應(yīng)材料量的價(jià)值。而需要使用薄膜的企業(yè)往往只考慮用多長(zhǎng)、多寬的材料。所以，TPU薄膜的長(zhǎng)度(碼)及重量(公斤)經(jīng)常需要被轉(zhuǎn)換 TPU薄膜的市場(chǎng)價(jià)大約是RMB70元/kg，它的價(jià)格隨著石油和其合成原料的增減而作相應(yīng)的變動(dòng)。
2 TPU薄膜的研究
2.1 TPU薄膜的原料研究
工藝過程：將三種原料在各自的貯罐中加熱，溫度分別取90℃ 、70℃、40℃ ，用計(jì)量泵分別打入混合頭，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子將其混合均勻，注在輸送帶上，通過烘道的TPU液體已經(jīng)固化成板片;再將板片破碎或切粒，送到擠出機(jī)上于132℃擠出二次造粒。
2.2 加工性研究
TPU薄膜的開發(fā)與TPU材料的加工方法密切相關(guān)，同時(shí)也對(duì)原料的性能提出了一些新的要求。由于國(guó)內(nèi)的TPU料粒難以滿足加工要求，所以即使國(guó)內(nèi)廠家能生產(chǎn)，也大都是從國(guó)外進(jìn)口TPU 料粒。
TPU 薄膜的主要加工方法有吹塑、流延、T形擠出法和壓延等方法。其*終產(chǎn)品一般不需要進(jìn)行硫化交聯(lián)反應(yīng)，可以縮短生產(chǎn)周期，廢棄物料能夠回收重新加以利用。TPU薄膜可以廣泛使用助劑和填料，以便改善某些物理性能、加工性，或是降低成本。
加工應(yīng)注意事項(xiàng)：
① 保證物料在干燥器內(nèi)滯留4 h，因?yàn)門PU原料容易吸濕;
②物料的粘度對(duì)溫度及其變化很敏感，要注意控制反應(yīng)時(shí)的溫度和模頭的局部溫度控制;
③就厚度而言，大量生產(chǎn)的薄膜其厚度分布相當(dāng)差，所以應(yīng)針對(duì)所使用的加工方法在生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確地測(cè)量TPU薄膜的厚度，從而達(dá)到較好控制薄膜厚度的目的;
④模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證物料的順利通過，不允許物料的滯留;
⑤ 由于TPU材料的特性，加工設(shè)備傳動(dòng)功率要比一些通用塑料加工的傳動(dòng)功率大1.5～2.0倍。
吹塑薄膜是生產(chǎn)量不大的較新的工藝，加工前應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行干燥 TPU干燥溫度的范圍是82～121℃。
嚴(yán)格的說TPU薄膜是不能含有可塑劑(plas—ticizer)的，因?yàn)榭伤軇┍旧砭褪且环N有毒化學(xué)物質(zhì)。但是由于技術(shù)和設(shè)備的原因，很多公司不得不使用它來降低料粒粘度、降低硬度和降低分子量從而達(dá)到容易加工的目的，而這樣的壞處是會(huì)使TPU薄膜產(chǎn)生脆化、異味和吐油(migration)問題，從而嚴(yán)重影響薄膜的物性和環(huán)保性。
目前世界上TPU 薄膜的*薄厚度是10 um，日本的Mirac -tranTPU能夠達(dá)到幾十um，而DingZing的TPU薄膜則可以做到12 um，優(yōu)于韓國(guó)、日本和美國(guó)的TPU薄膜生產(chǎn)商。TPU薄膜產(chǎn)品非常適合熱壓、高周波加工、車縫或以接著劑等加工方式結(jié)合，也適合油墨印刷、真空或高周波壓制成立體效果。
2.3 TPU薄膜的性能研究
TPU薄膜的性能主要從撕裂性能、耐磨性能、耐曲撓性、耐水性、耐黃變性、低溫性、耐熱耐氧化性、防霉**性、耐油性、氣體擴(kuò)散性和生物醫(yī)學(xué)性等方面進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)證明，與其它常規(guī)塑料材料薄膜相比，TPU薄膜在這些方面的性能都是優(yōu)越的。
2.4 TPU薄膜的檢測(cè)
目前來說，國(guó)際上大量生產(chǎn)的TPU薄膜其厚度誤差仍然很大，這種情況下，如果想要贏得市場(chǎng)的更多份額，**的生產(chǎn)線并配以好的測(cè)量和控制技術(shù)是必須的。TPU薄膜的檢測(cè)有兩個(gè)目的，**是檢測(cè)破洞和廢品;**是通過檢測(cè)來控制TPU薄膜的厚度。薄膜的厚度分布情況用一厚度測(cè)量?jī)x圍繞著膜泡上下、左右移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。
還有一些傳感元件和電容傳感元件也正在進(jìn)入薄膜的測(cè)量市場(chǎng)。目前世界上TPU薄膜檢測(cè)的情況是，大部分生產(chǎn)廠家一卷TPU薄膜上會(huì)出現(xiàn)7～10個(gè)小破洞。只有極少數(shù)廠家可以做到一卷只有1～2個(gè)，有時(shí)甚至零個(gè)小破洞。
由于TPU薄膜的原料比例、反應(yīng)溫度不好控制，所以造成很多顧客對(duì)于TPU薄膜產(chǎn)品誤差的不滿和抱怨?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)是：即使同**，同一臺(tái)機(jī)器，生產(chǎn)出來的同一規(guī)格的產(chǎn)品有時(shí)也會(huì)有很大的差異。所以對(duì)于想做強(qiáng)、做大的TPU廠商來說，要在生產(chǎn)技術(shù)和測(cè)量設(shè)備上加大投入。只有這樣才能造就質(zhì)量過關(guān)、顧客滿意的產(chǎn)品。但是先進(jìn)的TPU薄膜檢測(cè)設(shè)備往往是非常昂貴的，所以對(duì)于很多中小TPU薄膜生產(chǎn)商來說，控制薄膜的厚度和廢品率是個(gè)頭疼的問題。
對(duì)于客戶購(gòu)買TPU薄膜過程中的檢驗(yàn)，應(yīng)注意的問題是觀測(cè)TPU薄膜的表面效果時(shí)不能剪一小塊去觀察，而應(yīng)用一大卷作為樣本，那樣才能觀察出一些細(xì)節(jié)性的效果和差異。目前，沒有水波紋，沒有顆粒，十分平直的TPU薄膜*適宜于做服裝和鞋子上的Logo。為了保護(hù)TPU薄膜并讓它保持較好的光潔度，常常使用PE、PET或者離型紙作為保護(hù)膜。所以實(shí)際看到的TPU薄膜往往是兩層的，使用時(shí)把保護(hù)膜揭掉即可。
4 TPU薄膜的展望
TPU薄膜是一種綠色材料，由于其優(yōu)良的性能和環(huán)保性，使之正得到越來越廣泛的應(yīng)用，所以它具有極好的市場(chǎng)前景。
可印刷性使得TPU薄膜在鞋材上將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng);汽車也是TPU薄膜和TPU應(yīng)用增長(zhǎng)的一個(gè)巨大市場(chǎng);吹氣也已經(jīng)開始在國(guó)內(nèi)的南方城市實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng);防水透濕膜是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，但是由于要和布料貼合，如果技術(shù)不過關(guān)，會(huì)把布料也損壞，所以對(duì)TPU薄膜質(zhì)量要求很高，相信隨著科技的發(fā)展，這個(gè)行業(yè)會(huì)得到更加深入地發(fā)展;在生物醫(yī)學(xué)性能方面，TPU薄膜無(wú)毒、無(wú)過敏性反應(yīng)、無(wú)局部刺激性，可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和衛(wèi)生等相關(guān)產(chǎn)品上;在建筑行業(yè)，作為房頂內(nèi)襯材料的薄膜層壓板，預(yù)測(cè)可能成為很大的一個(gè)行業(yè);用于暖房來代替使用壽命較短的聚乙烯薄膜也具有很好的前景。
另外，據(jù)Nike公司研發(fā)人員反映，由于在TPU薄膜上進(jìn)行網(wǎng)版印刷會(huì)增加很多工作時(shí)間和加工工序，所以為了節(jié)省人力、財(cái)力和物力，鞋廠希望TPU薄膜企業(yè)能夠提供他們所期望的任意色彩的TPU薄膜，這些都是企業(yè)應(yīng)該努力的方向。
總之，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，質(zhì)優(yōu)、價(jià)格適中的TPU薄膜才能主導(dǎo)國(guó)際的TPU薄膜市場(chǎng)。所以國(guó)際上的TPU薄膜生產(chǎn)商應(yīng)該在技術(shù)上狠下功夫，開發(fā)新的品種、不斷**，把TPU薄膜這種綠色材料的市場(chǎng)做的更大、更好。
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采用德國(guó)薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating, 激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框等。
