TPU薄膜的现状及展望1111

1、TPU 薄膜的现状及展望热塑性聚氨酯(TPU)不仅具有交联性聚氨酯的高强度、高耐磨等橡胶特性，而且具备线性高分子材料的热塑性能，从而使其应用得以扩展到塑料领域。尤其是近几十年，TPU 已经成为发展最快的高分子材料之一。TPU 薄膜是 TPU 材料的一种重要应用形式，近年来随着高科技的发展和进步也得到了越来越广泛的应用。但是由于它的加工难度大且产品不稳定等因素，所以中国内地还没有厂家能进行较好的批量生产。1 TPU薄膜的生产和应用现状1.1 TPU 薄膜的生产情况分析TPU 材料的生产主要分布在美国、西欧、日本，中国的台湾地区也占有一定的比例。国际上代表性的有 Bayer 公司、Dow 公司、M

2、obay 公司、Dupont 公司等，其中我国的台湾地区也有一些较有影响的 TPU 生产商如三晃化工、高鼎化工、日胜化工、DingZing 化学等。TPU 薄膜是 TPU 的一种重要应用，也是 TPU 的一个最具潜力的市场。它的主要生产厂商有德国 Bayer、台 7 的 DingZing 化学、韩国进兴化学等，其中 DingZing 公司在业界做得尤为出色。国内 TPU 生产厂商有天津市塑料集团有限责任公司、山西省化工研究所聚氨酯橡胶厂、烟台华大化学有限公司等，这些公司在 TPU 某些领域已经取得了很大的发展。 但是由于一方面 TPu 薄膜产品在生产过程中具有十分不稳定的特性，开发和检测需要很

3、先进的技术和设备；另一方面由于其他材料的竞争，经济要素也使得 TPU 薄膜的生产必须向更高效发展，可重复生产出高质量的 TPU 薄膜以减少成本，同时还要求 TPU 薄膜的品种更加广泛，厚度能更薄、更厚，引入更好的高科技来增强其物性，从而获得更高的附加值。以上的两个方面已经成为制约我国国内 TPU 厂商发展的瓶颈。1.2 TPU 薄膜的应用现状由于 TPU 具有高强度、耐磨、弹性佳、耐候的特点，使得 TPU 薄膜广泛用于汽车工业、鞋材、服装贴合、成衣、化工、电子、医疗等领域。由于很多国家越来越重视环保，尤其自从欧盟禁止鞋材等材料使用 PVC 以来，人们试图寻找其它合适的材料来替代。由于 TPU

4、的环保无毒和易于回收及分解，TPU 薄膜成了鞋材上 PVC 材料的最好替代品，而且可以使用 PVC 的地方，就可以用 TPU 来代替。作为进入欧美市场的通行证，SGSASTM、JIS、FDA 等国际知名测试机构的检验报告也是十分重要的。比如著名薄膜品牌 DingZingFilm 早就通过了这些认证，其薄膜品质稳定、无毒、无污染、不含八大重金属危害且可焚化、分解，这使得这个品牌在世界上得到广泛认可。TPU 薄膜分为聚酯、聚醴两大类，其中聚酯类产品具有较好的耐热性以及耐化学药品性，广泛用在取代 PVC 制品的用途上。聚醴类则具有较佳的耐低温性、耐水解性以及防霉抗菌性，广泛用在与水接触的相关制品上。

5、TPU 薄膜的应用领域大致有以下几个方面：(1)用于纺织品上的防水透湿 TPU薄膜高科技的亲水基的引入使得 TPU薄膜除了具有高防水性外更具有极佳的透湿性。 这种材料上的突破再配合纺织的贴合加工技术，大大的提高了纺织品的附加值， 具有代表性的就是 DingZing 公司的 Dintex 品牌和德国的 Gorete 媪牌。作为新颖、实用的布料而倍受消费者欢迎。(2)用于防紫外线照射的不黄变系列 TPU 薄膜。(3)用于粘合作用的热熔胶膜 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 成为球鞋、休闲鞋、凉鞋等专用的鞋材薄膜。比如国际知名运动鞋品牌如 Nike、

6、Reebok、ConverseAdidas 等及国内的知名品牌如安踏、李宁、特步、鸿星尔克等都是 TPU 薄膜的忠实使用者。另外，TPU 薄膜也是一些立体商标的最佳选择。(5)吹气制品上的 TPU 薄膜值得指出的是，由于合成 TPU 时原料的比例和反应时的温度不易控制，加上 TPU 本身的不稳定导致其厚度不好控制，所以生产商通常不以薄膜的面积作为销售的尺度。实际销售中往往是以公斤作为销售的尺度，只有这样做才能真实反应材料量的价值。而需要使用薄膜的企业往往只考虑用多长、多宽的材料。所以，TPU 薄膜的长度(码)及重量(公斤)经常需要被转换 TPU 薄膜的市场价大约是RMB70 元/kg,它的价格

7、随着石油和其合成原料的增减而作相应的变动。2 TPU薄膜的研究2.1 TPU 薄膜的原料研究下面是一种适合做 TPU 薄膜的原料配方(质量份)：PBA103010 附MDI48.6 份BDO8.7 份RO1.0硬段浓度 36.4%工艺过程：将三种原料在各自的贮罐中加热，温度分别取 90c、70C、40c,用计量泵分别打入混合头，高速旋转的转子将其混合均匀，注在输送带上，通过烘道的 TPU 液体已经固化成板片；再将板片破碎或切粒，送到挤出机上于 132c挤出二次造粒。其力学性能和挤出温度(见表 1)。表 1TPU 的力学性能和挤出温度物性数值硬度(ShoreA)300 定伸应力 MPa拉伸强度

8、MPa扯断伸长率拉伸永久变形挤出温度 C2.2 加工性研究TPU 薄膜的开发与 TPU 材料的加工方法密切相关，同时也对原料的性能提出了一些新的要求。由于国内的 TPU 料粒难以满足加工要求，所以即使国内厂家能生产，也大都是从国外进口 TPU 料粒。TPU 薄膜的主要加工方法有吹塑、流延、T 形挤出法和压延等方法。其最终产品一般不需要进行硫化交联反应，可以缩短生产周期，废弃物料能够回收重新加以利用。TPU 薄膜可以广泛使用助剂和填料，以便改善某些物理性能、加工性，或是降低成本。加工应注意事项：保证物料在干燥器内滞留 4h,因为TPU 原料容易吸湿；物料的粘度对温度及其变化很敏感，要注意控制反应

9、时的温度和模头的局部温度控制；就厚度而言，大量生产的薄膜其厚度分布相当差，所以应针对所使用的加工方法在生产过程中准确地测量 TPU 薄膜的厚度，从而达到较好控制薄膜厚度的目的；模具的结构设计要保证物料的顺利通过，不允许物料的滞留；由于 TPU 材料的特性，加工设备传动功率要比一些通用塑料加工的传动功率大 1.52.0 倍。吹塑薄膜是生产量不大的较新的工艺，加工前应对材料进行干燥 TPU 干燥温度的范围是 82121C。如图 1 所示，TPU 粒料进入挤出机被其模头所挤出，这时通过气芯的空气被封闭在吹塑的薄膜膜泡内。在拉伸的同时，聚合物通过冷风环等进行强制对流冷却。这样，熔融的聚合物通过气芯外延

10、拉伸就生产出了 TPU 薄膜。严格的说 TPU 薄膜是不能含有可塑剂(plasticizer)的，因为可塑剂本身就是一种有毒化学物质。但是由于技术和设备的原因，很多公司不得不使用它来降低料粒粘度、降低硬度和降低分子量从而达到容易加工的目的，而这样的坏处是会使 TPU 薄膜产生脆化、异味和吐油(migration)问题，从而严重影响薄膜的物性和环保性。 目前世界上TPU薄膜的最薄厚度是10um,日本的Mirac-tranTPU能够达到几十um,而 DingZing的 TPU 薄膜则可以做到 12um,优于韩国、 日本和美国的 TPU薄膜生产商。TPU 薄膜产品非常适合热压、高周波加工、车缝或以接

11、着剂等加工方式结合，也适合油墨印刷、真空或高周波压制成立体效果。2.3 TPU 薄膜的性能研究TPU 薄膜的性能主要从撕裂性能、耐磨性能、耐曲挠性、耐水性、耐黄变性、低温性、耐热耐氧化性、防霉抗菌性、耐油性、气体扩散性和生物医学性等方面进行研究。实验证明，与其它常规塑料材料薄膜相比，TPU 薄膜在这些方面的性能都是优越的。表 2表 4 是国际知名 TPU 薄膜企业 Dingzing 的薄膜产品和韩国进兴的薄膜产品。韩国进兴的薄膜品牌 TAELASTIC 是以 TPU 料粒通过挤压成型的，该产品运用了高水平的物理加工件和交叉链接的 TPU 弹性体的化学和热特性而成的加工技术。具薄膜的厚度：0.0

12、15mm5.0mm,宽幅：200cm(200cm 以下可以根据需要调整)，硬度：6O98shoreA2.4 TPU 薄膜的检测目前来说，国际上大量生产的 TPU 薄膜其厚度误差仍然很大，这种情况下，如果想要赢得市场的更多份额，尖端的生产线并配以好的测量和控制技术是必须的。TPU薄膜的检测有两个目的，第一是检测破洞和废品；第二是通过检测来控制 TPU 薄膜的厚度。薄膜的厚度分布情况用一厚度测量仪围绕着膜泡上下、左右移动进行测量。还有一些传感元件和电容传感元件也正在进入薄膜的测量市场。目前世界上 TPU 薄膜检测的情况是，大部分生产厂家一卷 TPU 薄膜上会出现 710个小破洞。只有极少数厂家可以

13、做到一卷只有 12 个，有时甚至零个小破洞。由于 TPU 薄膜的原料比例、反应温度不好控制，所以造成很多顾客对于 TPU 薄膜产品误差的不满和抱怨。现场经验是：即使同一天，同一台机器，生产出来的同一规格的产品有时也会有很大的差异。所以对于想做强、做大的 TPU 厂商来说，要在生产技术和测量设备上加大投入。只有这样才能造就质量过关、顾客满意的产品。但是先进的 TPU 薄膜检测设备往往是非常昂贵的，所以对于很多中小 TPU 薄膜生产商来说，控制薄膜的厚度和废品率是个头疼的问题。对于客户购买 TPU 薄膜过程中的检验，应注意的问题是观测 TPU 薄膜的表面效果时不能剪一小块去观察，而应用一大卷作为样

14、本，那样才能观察出一些细节性的效果和差异。目前，没有水波纹，没有颗粒，十分平直的 TPu 薄膜只有 DingZing 公司能够做到，最适宜于做服装和鞋子上的 Logo。为了保护 TPU 薄膜并让它保持较好的光洁度，常常使用 PE、PET 或者离型纸作为保护膜。所以实际看到的 TPU 薄膜往往是两层的，使用时把保护膜揭掉即可。TPU薄膜的展望TPU 薄膜是一种绿色材料，由于其优良的性能和环保性，使之正得到越来越广泛的应用，所以它具有极好的市场前景。可印刷性使得 TPU 薄膜在鞋材上将继续保持快速增长；汽车也是 TPU 薄膜和TPU 应用增长的一个巨大市场；吹气也已经开始在国内的南方城市实现高速增

15、长；防水透湿膜是一个巨大的市场，但是由于要和布料贴合，如果技术不过关，会把布料也损坏，所以对 TPU 薄膜质量要求很高，相信随着科技的发展，这个行业会得到更加深入地发展；在生物医学性能方面，TPU 薄膜无毒、无过敏性反应、无局部刺激性，可以广泛应用于医疗和卫生等相关产品上；在建筑行业，作为房顶内衬材料的薄膜层压板，预测可能成为很大的一个行业；用于暖房来代替使用寿命较短的聚乙烯薄膜也具有很好的前景。另外，据 Nike 公司研发人员反映，由于在 TPU 薄膜上进行网版印刷会增加很多工作时间和加工工序，所以为了节省人力、财力和物力，鞋厂希望 TPU 薄膜企业能够提供他们所期望的任意色彩的 TPU 薄膜，这些都是企业应该努力的方向。总之，随着市场竞争的激烈，质优、价格适中的 TPU 薄膜才能主导国际的 TPU薄膜市场。所以国际上的 TPU 薄膜生产商应该在技术上狠下功夫，开发新的品种、不断创