摘要

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

  一、TPU及其薄膜簡述

  1市場狀況

  TPU是國內(nèi)發(fā)展*快的新型彈性體材料之一，年增長率在*近幾年在15%左右，隨著歐美、日本、韓國等對PVC材料在某些領(lǐng)域使用上的限用，國內(nèi)的一些企業(yè)也逐步的開始使用TPU材料來代替PVC，加上其本身具有環(huán)保、高強(qiáng)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(tǒng)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(yīng)用，主要用于服裝、面料、鞋材、救生衣、軍用帳篷，醫(yī)用輔料等各領(lǐng)域，其品種有多種多樣，按照材料的種類來分，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(nèi)酯型、聚烯烴型等多種，另外每種類型的薄膜還有霧面、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這幾個規(guī)格，約占TPU薄膜市場份額的10%-15%，隨著TPU市場的發(fā)展，以及價格的逐步走低，市場份額還會有較大的增長空間。

  2.生產(chǎn)廠家

  目前國內(nèi)TPU薄膜的生產(chǎn)廠家很多，大部分都是流延及吹膜兩種方式來加工。規(guī)模較大的幾個生產(chǎn)廠家主要是中山、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(guī)模的廠家生產(chǎn)的TPU薄膜占據(jù)了國內(nèi)的大部分市場。臺灣鼎基、polyfilm、deerfield等都是從事TPU薄膜行，隨著國內(nèi)市場競爭的越演愈裂，很的產(chǎn)品市場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(jī)來進(jìn)行，露點(diǎn)設(shè)置在-40℃～-30℃，烘干溫度調(diào)整在90～110度之間來進(jìn)行烘料，一般需要烘干4～6小時，水分控制在300ppm以下才可以生產(chǎn)。通常情況下除濕干燥機(jī)烘干好的原料敞口放在空氣中放置3～5分鐘，原料就因?yàn)槲鼭窬蜔o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(diào)整適當(dāng)比例進(jìn)行混配，稱取好的原料，通過攪拌機(jī)攪拌混合均勻后，加入到除濕干燥機(jī)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(shè)置；也有部分廠家通過機(jī)械設(shè)備帶有多個自動稱重設(shè)備，對各種烘干的助劑進(jìn)行單獨(dú)的烘干稱重，然后加入到擠出機(jī)的混合器中混合，再通過擠出機(jī)的螺桿喂入擠出機(jī)。

  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(nèi)，否則在生產(chǎn)出來的薄膜中，會有凹凸不平的小點(diǎn)，導(dǎo)致在后期與面料復(fù)合時容易產(chǎn)生斷膜或薄膜的水壓偏低等一系列問題。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(shù)穩(wěn)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(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來選擇。

  ①目前市場上*常用的方法是雙層共擠吹膜法，此法生產(chǎn)效率較高，做出來的產(chǎn)品質(zhì)量相對來說穩(wěn)定，厚度偏差小一些；也有極少部分廠家采取單吹得方式來生產(chǎn)，但是單吹得方式對設(shè)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)的速度相對來講會低30%～50%，但是可以節(jié)約原料成本；

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

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

  4.加工設(shè)備

  根據(jù)加工方式的不同加工設(shè)備會有一些差異，常用的加工設(shè)備有吹膜機(jī)、流延機(jī)和涂層機(jī)。由于TPU自身的一些特性，吹膜法需要的設(shè)備和目前市場上加工PE膜的設(shè)備有很多細(xì)節(jié)上的不同，主要有吹膜模頭流道及合膜線位置、擠出機(jī)螺桿、旋轉(zhuǎn)裝置、收卷裝置、冷卻裝置、電機(jī)容

量等幾個主要方面，應(yīng)該根據(jù)TPU原材料的特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；流延法主要需要在擠出機(jī)螺桿和流延膜模頭方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；涂層法通常將原料用DMF、EAC、TOL、MEK等溶劑，進(jìn)行單獨(dú)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(shè)置等幾個主要的方面，若控制不好，會產(chǎn)生涂層厚度不均、涂層中有氣泡等多種問題。

  6.產(chǎn)品

  目前市場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、出汗熱盤法等等，而且日標(biāo)、美標(biāo)、國際標(biāo)準(zhǔn)、歐標(biāo)等都略有不同，同一標(biāo)準(zhǔn)不同的版本、不同的條件出來的數(shù)據(jù)差別也很大，如果一味的追求高指標(biāo)數(shù)值，而不了解同種產(chǎn)品用不同的方法之間的差異，會對透濕膜產(chǎn)品的選擇帶來很大的影響。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(biāo)準(zhǔn)和典型數(shù)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，目前市場上的絕大多數(shù)TPU產(chǎn)品，都不是防水透濕的產(chǎn)品，即使能夠做出來薄膜，透氣透濕率也很低，通常稱為閉氣膜，只有使用具有防水透濕吸濕性的TPU原料，做出來的薄膜才有防水透濕性能， TPU中吸濕性成分的多少會對透濕性有較大的影響，這方面與TPU合成時的配方有很大的關(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，對于目前市場上用同種原料和助劑，生產(chǎn)出來不同厚度的中透膜，按照ASTM E96 BW-2010版出來的透濕率典型值如下：

  3.助劑

  TPU在生產(chǎn)過程中，由于粘度很高，通常需要添加各類抗粘的助劑，有時候?yàn)榱松a(chǎn)不同顏色的薄膜產(chǎn)品，需要添加一些色母之類的助劑，這一些助劑，本身都不具有防水透濕性能，添加之后，做出來的薄膜透濕率都會有或多或少的降低；另外此類助劑的載體，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(fù)合，單位面積熱熔膠所占面積，會對復(fù)合后產(chǎn)品的透濕率有極大的影響，可以通過減少復(fù)合時上膠的克重、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(fù)合等方式，減少對透濕性的影響。

  結(jié)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(yīng)用，與之相關(guān)的新產(chǎn)品和加工設(shè)備也在逐步的摸索調(diào)整改進(jìn)中，整個市場每年的增長率在20%以上，帶動了與此相關(guān)的服裝面料、醫(yī)療手術(shù)衣手術(shù)服類的市場也在快速的增長，但是在原料選擇、生產(chǎn)、、新品開發(fā)方面等幾個重要的環(huán)節(jié)方面需要做好充分的了解，才能夠有針對性的快速開發(fā)新的產(chǎn)品，遇到問題時找到問題的解決方法。