摘要

  TPU是一種新型的環(huán)保材料，近幾年發(fā)展迅速，隨著(zhù)國內TPU彈性體廠(chǎng)家不斷地開(kāi)發(fā)新品，一些新型的TPU彈性體逐步的投入市場(chǎng)，防水透濕型產(chǎn)品就是其中的一種，極大的推動(dòng)了防水透濕TPU薄膜的發(fā)展，這種薄膜具有防水透濕功能，被廣泛的應用于戶(hù)外運動(dòng)服、醫用輔料、手術(shù)衣等，為了提高薄膜的透濕性，各薄膜廠(chǎng)家也在不斷地進(jìn)行各方面優(yōu)化調整改進(jìn)。

  一、TPU及其薄膜簡(jiǎn)述

  1市場(chǎng)狀況

  TPU是國內發(fā)展*快的新型彈性體材料之一，年增長(cháng)率在*近幾年在15%左右，隨著(zhù)歐美、日本、韓國等對PVC材料在某些領(lǐng)域使用上的限用，國內的一些企業(yè)也逐步的開(kāi)始使用TPU材料來(lái)代替PVC，加上其本身具有環(huán)保、高強度、高延伸率、耐撕裂、耐水、耐油、耐磨等很多的優(yōu)良特性，可以使用注塑、擠出、流延、吹膜等傳統工藝進(jìn)行加工，更加加快了TPU的發(fā)展。

  TPU薄膜是TPU彈性體的一種應用，主要用于服裝、面料、鞋材、救生衣、軍用帳篷，醫用輔料等各領(lǐng)域，其品種有多種多樣，按照材料的種類(lèi)來(lái)分，TPU薄膜可以分為：普通聚酯型、防水透濕聚醚型、耐水解聚醚型、聚碳酸酯型、聚己內酯型、聚烯烴型等多種，另外每種類(lèi)型的薄膜還有霧面、透明、染色、磨砂等多種品號。

  防水透濕型的產(chǎn)品是市場(chǎng)上近兩年發(fā)展*快的品種之一，常用的有0.01mm，0.012mm，0.015mm這幾個(gè)規格，約占TPU薄膜市場(chǎng)份額的10%-15%，隨著(zhù)TPU市場(chǎng)的發(fā)展，以及價(jià)格的逐步走低，市場(chǎng)份額還會(huì )有較大的增長(cháng)空間。

  2.生產(chǎn)廠(chǎng)家

  目前國內TPU薄膜的生產(chǎn)廠(chǎng)家很多，大部分都是流延及吹膜兩種方式來(lái)加工。規模較大的幾個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家主要是中山、雄、浙江環(huán)、嘉、廣州，另外還有10多家中小企業(yè)也在從事TPU薄膜的生產(chǎn)，上規模的廠(chǎng)家生產(chǎn)的TPU薄膜占據了國內的大部分市場(chǎng)。臺灣鼎基、polyfilm、deerfield等都是從事TPU薄膜行，隨著(zhù)國內市場(chǎng)競爭的越演愈裂，很的產(chǎn)品市場(chǎng)份額正在逐步的減少。

  二、透氣透濕TPU薄膜的制備

  1.原料烘干

  由于防水透濕型的TPU吸收空氣中的水氣特別的快，原料的烘干需要使用除濕干燥機來(lái)進(jìn)行，露點(diǎn)設置在-40℃～-30℃，烘干溫度調整在90～110度之間來(lái)進(jìn)行烘料，一般需要烘干4～6小時(shí)，水分控制在300ppm以下才可以生產(chǎn)。通常情況下除濕干燥機烘干好的原料敞口放在空氣中放置3～5分鐘，原料就因為吸濕就無(wú)法使用，因此原料的輸送需要在密閉的管道中進(jìn)行輸送。

  2.原料的混配及要求

  需要選擇防水透濕型的TPU彈性體，然后與色母、滑劑、霧面助劑、抗靜電助劑等各種加工助劑，按照不同產(chǎn)品的實(shí)際需要，調整適當比例進(jìn)行混配，稱(chēng)取好的原料，通過(guò)攪拌機攪拌混合均勻后，加入到除濕干燥機中進(jìn)行烘干，因各種助劑的熔點(diǎn)不同，需要注意烘干溫度的設置；也有部分廠(chǎng)家通過(guò)機械設備帶有多個(gè)自動(dòng)稱(chēng)重設備，對各種烘干的助劑進(jìn)行單獨的烘干稱(chēng)重，然后加入到擠出機的混合器中混合，再通過(guò)擠出機的螺桿喂入擠出機。

  由于生產(chǎn)的防水透濕薄膜很薄，市面上的薄膜厚度大部分在0.01mm～0.025mm之間，因此原料中晶點(diǎn)或膠點(diǎn)要在可控的范圍內，否則在生產(chǎn)出來(lái)的薄膜中，會(huì )有凹凸不平的小點(diǎn)，導致在后期與面料復合時(shí)容易產(chǎn)生斷膜或薄膜的水壓偏低等一系列問(wèn)題。再者TPU材料本身加工粘度很大，成膜性相對較差，加工溫度范圍窄，對原料的熔融指數穩定性都有很高的要求。

  3.薄膜加工方式

  加工防水透濕薄膜的方法有多種，應根據實(shí)際需要來(lái)選擇。

  ①目前市場(chǎng)上*常用的方法是雙層共擠吹膜法，此法生產(chǎn)效率較高，做出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量相對來(lái)說(shuō)穩定，厚度偏差小一些；也有極少部分廠(chǎng)家采取單吹得方式來(lái)生產(chǎn)，但是單吹得方式對設備的精密度、加工環(huán)境的溫度、膜泡中的氣壓等要求很高，生產(chǎn)的速度相對來(lái)講會(huì )低30%～50%，但是可以節約原料成本；

  ②流延法生產(chǎn)防水透濕膜的廠(chǎng)家較少，主要原因是由于生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的邊角料較多，厚度控制能力偏差；

  ③有極少的廠(chǎng)家，將TPU用溶劑進(jìn)行溶解，然后通過(guò)涂層，來(lái)做一些特殊的產(chǎn)品，但是通過(guò)此方法做出的產(chǎn)品中，多少的都會(huì )存在溶劑殘留，成本高，且不環(huán)保，只能用于一些特殊的領(lǐng)域。

  4.加工設備

  根據加工方式的不同加工設備會(huì )有一些差異，常用的加工設備有吹膜機、流延機和涂層機。由于TPU自身的一些特性，吹膜法需要的設備和目前市場(chǎng)上加工PE膜的設備有很多細節上的不同，主要有吹膜模頭流道及合膜線(xiàn)位置、擠出機螺桿、旋轉裝置、收卷裝置、冷卻裝置、電機容

量等幾個(gè)主要方面，應該根據TPU原材料的特性進(jìn)行適當的調整；流延法主要需要在擠出機螺桿和流延膜模頭方面進(jìn)行優(yōu)化調整；涂層法通常將原料用DMF、EAC、TOL、MEK等溶劑，進(jìn)行單獨或者混合溶解后，選擇刀涂、輥涂等方法進(jìn)行涂層。

  5.工藝控制

  涂層法主要是要控制好產(chǎn)品溶解后的粘度、刀與涂層面的壓力、涂層的克重、生產(chǎn)速度、烘箱溫度的設置等幾個(gè)主要的方面，若控制不好，會(huì )產(chǎn)生涂層厚度不均、涂層中有氣泡等多種問(wèn)題。

  6.產(chǎn)品

  目前市場(chǎng)上對防水透濕薄膜的方法有很多種，主要有正杯法、倒杯法、吸濕法、出汗熱盤(pán)法等等，而且日標、美標、國際標準、歐標等都略有不同，同一標準不同的版本、不同的條件出來(lái)的數據差別也很大，如果一味的追求高指標數值，而不了解同種產(chǎn)品用不同的方法之間的差異，會(huì )對透濕膜產(chǎn)品的選擇帶來(lái)很大的影響。在TPU防水透濕薄膜行業(yè)，目前常用的方法和主要的兩款薄膜標準和典型數值如下表：

  三、影響防水透濕的因素

  1. TPU原料

  原料是影響防水透濕的主要因素，目前市場(chǎng)上的絕大多數TPU產(chǎn)品，都不是防水透濕的產(chǎn)品，即使能夠做出來(lái)薄膜，透氣透濕率也很低，通常稱(chēng)為閉氣膜，只有使用具有防水透濕吸濕性的TPU原料，做出來(lái)的薄膜才有防水透濕性能， TPU中吸濕性成分的多少會(huì )對透濕性有較大的影響，這方面與TPU合成時(shí)的配方有很大的關(guān)系，因此如果需要對防水透濕材料有深入的了解，就要對透濕的原理以及材料配方上有全面的了解。

  2.薄膜厚度 　

  薄膜厚度對透濕性影響也很大，但是產(chǎn)品的厚度與透濕能力的大小并不成正比，對于目前市場(chǎng)上用同種原料和助劑，生產(chǎn)出來(lái)不同厚度的中透膜，按照ASTM E96 BW-2010版出來(lái)的透濕率典型值如下：

  3.助劑

  TPU在生產(chǎn)過(guò)程中，由于粘度很高，通常需要添加各類(lèi)抗粘的助劑，有時(shí)候為了生產(chǎn)不同顏色的薄膜產(chǎn)品，需要添加一些色母之類(lèi)的助劑，這一些助劑，本身都不具有防水透濕性能，添加之后，做出來(lái)的薄膜透濕率都會(huì )有或多或少的降低；另外此類(lèi)助劑的載體，也對透濕率有很大的影響，*好是選擇使用防水透濕型TPU做載體的產(chǎn)品，這樣可以減少對透濕率的影響。

  4.熱熔膠 　

  若面料與薄膜進(jìn)行復合，單位面積熱熔膠所占面積，會(huì )對復合后產(chǎn)品的透濕率有極大的影響，可以通過(guò)減少復合時(shí)上膠的克重、減小單位面積上膠點(diǎn)面積、更換透濕型熱熔膠、采用點(diǎn)貼上膠復合等方式，減少對透濕性的影響。

  結論

  TPU是一種新型材料，由其制成的防水透濕膜更是一種新型功能性薄膜，在近幾年才被廣泛的應用，與之相關(guān)的新產(chǎn)品和加工設備也在逐步的摸索調整改進(jìn)中，整個(gè)市場(chǎng)每年的增長(cháng)率在20%以上，帶動(dòng)了與此相關(guān)的服裝面料、醫療手術(shù)衣手術(shù)服類(lèi)的市場(chǎng)也在快速的增長(cháng)，但是在原料選擇、生產(chǎn)、、新品開(kāi)發(fā)方面等幾個(gè)重要的環(huán)節方面需要做好充分的了解，才能夠有針對性的快速開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，遇到問(wèn)題時(shí)找到問(wèn)題的解決方法。