TPU防水透濕薄膜介紹

  摘要

  TPU是一種新型的環保材料，近幾年發展迅速，隨著國內TPU彈性體廠家不斷地開發新品，一些新型的TPU彈性體逐步的投入市場，防水透濕型產品就是其中的一種，極大的推動了防水透濕TPU薄膜的發展，這種薄膜具有防水透濕功能，被廣泛的應用于戶外運動服、醫用輔料、手術衣等，為了提高薄膜的透濕性，各薄膜廠家也在不斷地進行各方面優化調整改進。

  一、TPU及其薄膜簡述

  1市場狀況

  TPU是國內發展*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材料在某些領域使用上的限用，國內的一些企業也逐步的開始使用TPU材料來代替PVC，加上其本身具有環保、高強度、高延伸率、耐撕裂、耐水、耐油、耐磨等很多的優良特性，可以使用注塑、擠出、流延、吹膜等傳統工藝進行加工，更加加快了TPU的發展。

  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。

  防水透濕型的產品是市場上近兩年發展*快的品種之一，常用的有0.01mm，0.012mm，0.015mm這幾個規格，約占TPU薄膜市場份額的10%-15%，隨著TPU市場的發展，以及價格的逐步走低，市場份額還會有較大的增長空間。

  2.生產廠家

  目前國內TPU薄膜的生產廠家很多，大部分都是流延及吹膜兩種方式來加工。規模較大的幾個生產廠家主要是中山、雄、浙江環、嘉、廣州，另外還有10多家中小企業也在從事TPU薄膜的生產，上規模的廠家生產的TPU薄膜占據了國內的大部分市場。臺灣鼎基、polyfilm、deerfield等都是從事TPU薄膜行，隨著國內市場競爭的越演愈裂，很的產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來進行，露點設置在-40℃～-30℃，烘干溫度調整在90～110度之間來進行烘料，一般需要烘干4～6小時，水分控制在300ppm以下才可以生產。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法使用，因此原料的輸送需要在密閉的管道中進行輸送。

  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，按照不同產品的實際需要，調整適當比例進行混配，稱取好的原料，通過攪拌機攪拌混合均勻后，加入到除濕干燥機中進行烘干，因各種助劑的熔點不同，需要注意烘干溫度的設置；也有部分廠家通過機械設備帶有多個自動稱重設備，對各種烘干的助劑進行單獨的烘干稱重，然后加入到擠出機的混合器中混合，再通過擠出機的螺桿喂入擠出機。

  由于生產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，因此原料中晶點或膠點要在可控的范圍內，否則在生產出來的薄膜中，會有凹凸不平的小點，導致在后期與面料復合時容易產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，此法生產效率較高，做出來的產品質量相對來說穩定，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，但是單吹得方式對設備的精密度、加工環境的溫度、膜泡中的氣壓等要求很高，生產的速度相對來講會低30%～50%，但是可以節約原料成本；

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

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

  4.加工設備

  根據加工方式的不同加工設備會有一些差異，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

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

  5.工藝控制

  涂層法主要是要控制好產品溶解后的粘度、刀與涂層面的壓力、涂層的克重、生產速度、烘箱溫度的設置等幾個主要的方面，若控制不好，會產生涂層厚度不均、涂層中有氣泡等多種問題。

  6.產品

  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、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，而不了解同種產品用不同的方法之間的差異，會對透濕膜產品的選擇帶來很大的影響。在TPU防水透濕薄膜行業，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，目前市場上的絕大多數TPU產品，都不是防水透濕的產品，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，有時候為了生產不同顏色的薄膜產品，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 　

  若面料與薄膜進行復合，單位面積熱熔膠所占面積，會對復合后產品的透濕率有極大的影響，可以通過減少復合時上膠的克重、減小單位面積上膠點面積、更換透濕型熱熔膠、采用點貼上膠復合等方式，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，與之相關的新產品和加工設備也在逐步的摸索調整改進中，整個市場每年的增長率在20%以上，帶動了與此相關的服裝面料、醫療手術衣手術服類的市場也在快速的增長，但是在原料選擇、生產、、新品開發方面等幾個重要的環節方面需要做好充分的了解，才能夠有針對性的快速開發新的產品，遇到問題時找到問題的解決方法。