TW202003227A - 具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法。本發明所公開的複合結構包括基布、接著層以及熱塑性聚氨酯層。接著層設置於基布的表面上，且至少一部分的接著層滲入基布的纖維內。接著層設置在基布與熱塑性聚氨酯層之間，且是由接著組成物所形成。接著組成物包含樹脂材料、觸媒材料、有機異氰酸酯系硬化劑以及有機異氰酸酯系接著劑，且在接著層中的觸媒材料鍵結於基布與熱塑性聚氨酯層之間。通過在接著層中使用樹脂材料與觸媒材料，本發明公開的複合結構的基布與熱塑性聚氨酯層之間具有優良的結合強度。
Description
本發明涉及一種複合結構及其製造方法，特別是涉及一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法。
熱塑性聚氨基甲酸酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)的物性介於塑膠材料與橡膠材料之間，且此種材料在經過不斷的研究與開發後，可以依據產品需求而採用不同製程進行加工與處理。因此，TPU的性質，如機械強度、耐磨性、耐寒性、及生物相容性等隨著使用範圍與產品需要而有大幅度的改善與提昇。另外，TPU材料的應用範圍也趨於多元化。舉例而言，TPU材料已被管放用於民生、國防工業及醫療衛生用品等用途。
在現有技術中，一般會將TPU材料層與基布相互結合，以滿足使用上的需求。舉例而言，TPU材料通常是以直接塗布接著劑的方式而被貼合於基布上。然而，單獨使用接合劑無法達到理想的接著及結合效果。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法。本發明所提供的製造方法是在塗布接著劑之前，先採用前處理溶液浸洗基布，藉此，可以提升基布與後續所形成的熱塑性聚氨酯層之間的接著強度。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構，其具有一基布、一接著層以及一熱塑性聚氨酯層。所述接著層設置於所述基布的一表面上，所述接著層的至少一部分滲入所述基布的纖維內。所述接著層設置在所述基布與所述熱塑性聚氨酯層之間。所述接著層是由一接著組成物所形成，所述接著組成物包含一樹脂材料、一觸媒材料、一有機異氰酸酯系硬化劑以及一有機異氰酸酯系接著劑，且在所述接著層中的所述觸媒材料鍵結於所述基布與所述熱塑性聚氨酯層之間。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其包括：以一前處理溶液浸洗一基布，以將所述前處理溶液附著在所述基布的一表面上，其中，所述前處理溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述前處理溶液包含一樹脂材料、一觸媒材料以及水；烘乾所述基布，以活化所述觸媒材料；以一硬化劑溶液浸洗所述基布，以將所述硬化劑溶液附著在所述基布的所述表面上，其中，所述硬化劑溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述硬化劑溶液包含一有機異氰酸酯硬化劑及水；烘乾所述基布，以使所述有機異氰酸酯硬化劑發生交聯；將一接著劑溶液裱糊於所述基布的所述表面上，以將所述接著劑溶液附著在所述基布的所述表面上，其中，所述接著劑溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述接著劑溶液包含一接著劑；烘乾所述基布，以形成一接著層；以及通過一壓延機將一熱塑性聚氨酯膠料壓延於所述接著層的表面上，以形成一熱塑性聚氨酯層，其中，所述熱塑性聚氨酯層通過所述接著層而與所述基布相互連結。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法，其能通過“接著組 成物包含一樹脂材料、一觸媒材料、一有機異氰酸酯系硬化劑以及一有機異氰酸酯系接著劑，且在所述接著層中的所述觸媒材料鍵結於所述基布與所述熱塑性聚氨酯層之間”以及“以一前處理溶液浸洗一基布，以將所述前處理溶液附著在所述基布的一表面上，其中，所述前處理溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述前處理溶液包含一樹脂材料、一觸媒材料以及水”的技術方案，以提升複合結構中基布與熱塑性聚氨酯層之間的結合強度。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
S‧‧‧熱塑性聚氨酯複合結構
1‧‧‧基布
2‧‧‧接著層
21‧‧‧浸潤層
22‧‧‧外層
3‧‧‧熱塑性聚氨酯層
圖1為本發明實施例所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的剖面示意圖；圖2為本發明實施例所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法的流程圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限 制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
本發明公開一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法。以下先針對複合結構的結構特徵與材料進行說明。請參閱圖1。圖1為本發明實施例所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的剖面示意圖。
如圖1所示，本發明公開的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構S包括基布1、黏著層2以及熱塑性聚氨酯層3。基布1具有兩個相反的表面，而接著層2設置在基布1的其中一個表面上。舉例而言，基布1具有上表面與下表面，而接著層2設置在基布1的上表面上。
值得注意的是，在本發明得實施例中，接著層2並非完全設置在基布1的表面上，即基布1的外部。事實上，由於基布1是由纖維材料所形成，接著層2的至少一部分會滲入基布的纖維內，使得接著層2的一部分是位於基布1的上表面與下表面之間。具體而言，接著層2可以具有一浸潤層21以及一外層22，浸潤層21是設置在基布1的內部(滲入基布1的纖維中)，而外層22是設置在基布1的外部(基布1的表面上)。
接下來，請同樣參閱圖1。本發明實施例所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構S中，熱塑性聚氨酯層3是設置在基布1上的接著層2上，使得接著層2設置在基布1與熱塑性聚氨酯層3之間。事實上，在本發明的實施例中，熱塑性聚氨酯層3是通過接著層2而被貼合於基布1的表面。另外，熱塑性聚氨酯層3可以具有介於0.01至2毫米之間的厚度。
承上所述，接著層2包含樹脂材料、觸媒材料、有機異氰酸酯系硬化劑以及有機異氰酸酯系接著劑。事實上，上述材料組成不一定是在單一的步驟中形成在基布1上以形成接著層2。有關接 著層2的形成方式，稍後在有關於具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法的說明中將詳細敘述。
在本發明的實施例中，在接著層2中的樹脂材料與觸媒材料是相互配合，以使得觸媒材料鍵結於基布1與熱塑性聚氨酯層3之間。換句話說，觸媒材料可以輔助有機異氰酸酯系接著劑，而使得基布1與熱塑性聚氨酯層3之間具有更佳的結合強度。樹脂材料可以是二液型PU合成系樹脂，而觸媒材料可以是三聚氰胺系觸媒。有關樹脂材料與觸媒材料的使用比例，將在有關製造方法的說明中詳細敘述。
接下來，請參閱圖2。本發明還提供一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法。如圖2所示，本發明所提供的製造方法包括：以一前處理溶液浸洗一基布(步驟S100)；烘乾所述基布(S102)；以一硬化劑溶液浸洗所述基布(步驟S104)；烘乾所述基布(S106)；將一接著劑溶液裱糊於所述基布的所述表面上(步驟S108)；烘乾所述基布(S110)；以及通過一壓延機將一熱塑性聚氨酯膠料壓延於所述接著層的表面上(S112)。以下將針對各個步驟的細節進行詳細說明。
首先，製造方法包括以前處理溶液浸洗基布。基布為先前所敘述的基布1，且基布1的種類可以是尼龍布或是聚酯纖維布。在本發明的一個較佳實施例中，基布1是尼龍布。換句話說，在步驟S100中，是先對基布1進行前處理。此前處理步驟可以大幅提升後續所使用的接著劑與熱塑性聚氨酯膠料所形成的熱塑性聚氨酯層之間的結合強度。
具體來說，步驟S100可以是通過裱糊機來完成。基布1可以被輸送於裱糊機上，並且通過滾輪(例如上糊輪)的滾動，可以將設置在基布1下方的容器內的前處理溶液帶至基布1的其中一個表面上。此方法稱為浸洗(kiss)。相較於採用裱糊的方式，即，在基布1的上方塗布處理劑，採用浸洗的方式而設置在基布1的表面 的前處理溶液的含量較少，可以控制通過此步驟而滲入基布1的纖維之內的前處理溶液的含量。換句話說，浸洗方式是將前處理溶液沾附於基布1的其中一個表面上。
承上所述，本發明的實施例中，前處理溶液可以包含樹脂材料、觸媒材料以及水。水為用以溶解以及分散樹脂材料與觸媒材料的溶劑。如前所述，通過樹脂材料以及觸媒材料的配合，可以加強黏著劑與熱塑性聚氨酯材料之間的結合強度。
樹脂材料可以是二液型PU合成系樹脂，而觸媒材料可以是三聚氰胺系觸媒。舉例而言，前處理溶液包含介於3至5重量份之間的樹脂材料、介於0.1至0.17重量分之間的觸媒材料以及100重量份的水。另外，前處理溶液中的樹脂材料與觸媒材料之間的含量比例可以是約為30：1，例如，介於28：1至32：1之間。將樹脂材料與觸媒材料的比例控制在上述範圍內，可以達到較佳的增強結合強度的效果。
步驟S100可以以介於130至170克/平方公尺之間的上膠量浸洗基布1。除此之外，裱糊機的上糊輪為30至120目。然而，上膠量與上糊輪的特性可以依據需求而調整。
在通過浸洗(kiss)的方式將前處理溶液附著在基布1的表面上並使前處理溶液的至少一部分滲入基布的纖維內之後，接著進行步驟S102：烘乾基布1。將基布1烘乾可以將設置在其表面上的前處理溶液中的水移除，並且將觸媒材料活化。詳細而言，在步驟S102中，可以以介於10至30秒之間的加工時間，以及介於160至200℃的溫度烘乾基布1，用以移除水並活化觸媒材料。
接下來，請同樣參閱圖2。在完成步驟S102中，基布1的表面以及內部纖維之間都分佈有樹脂材料與觸媒材料。接著，進行步驟S104，以硬化劑溶液浸洗基布，以使硬化劑溶液附著在基布1的表面上。
詳細而言，硬化劑溶液是被附著在已設置有樹脂材料與觸媒 材料的表面上。同樣地，以浸洗方式設置硬化劑溶液可以使得硬化劑溶液的至少一部分滲入基布的纖維內。硬化劑溶液包含有機異氰酸酯硬化劑及水，例如，硬化劑溶液是包含Hylene系的有機異氰酸酯硬化劑以及作為溶劑的水。在本發明的一個較佳實施例中，硬化劑溶液包含介於3至5重量份之間的有機異氰酸酯硬化劑以及100重量份的水。
承上所述，步驟S104的浸洗方式與S100的方式相似。在步驟S104中，同樣是使用30至120目的上糊輪，並可以以130至170g/m2的上膠量來執行浸洗的步驟。同樣地，上膠量與上糊輪的特性可以依據需求而調整。
在硬化劑溶液被設置於基布1的表面之後，執行步驟S106，烘乾基布，以使有機異氰酸酯硬化劑發生交聯。事實上，在步驟S106中，可以以介於10至30秒之間的加工時間，以及介於160至200℃的溫度烘乾基布1，用以移除水、使有機異氰酸酯硬化劑發生交聯，並使得有機異氰酸酯硬化劑與已設置在基布1上以及內部的樹脂材料以及觸媒材料均勻分佈在基布1上以及內部。
如圖2所示，在第二次的烘乾步驟(S106)之後，可以進行步驟S108，將接著劑溶液裱糊於基布1的表面上。事實上，在前述兩次浸洗步驟(S100、S104)之後，是通過裱糊的方式將接著劑溶液設置在基布1已經過處理的表面上。相似地，接著劑溶液附著在基布1的表面上，且接著劑溶液的至少一部分滲入基布1的纖維內。
具體而言，接著劑溶液包含一接著劑，例如有機異氰酸酯系接著劑。在本發明的其中一實施例中，接著劑溶液中包含100重量份的有機異氰酸酯系接著劑以及介於3至5重量份之間的架橋劑。在步驟S108中所形成的接著層2可以通過與先前設置在基布1的表面上的樹脂材料以及觸媒材料相互配合，而有助於後續設置在基布1上的熱塑性聚氨酯層3良好地與基布1貼合。
在步驟S108中，與先前步驟S100以及S102中不同的是，雖 然上述三個步驟都可以通過裱糊機完成，步驟S108是以裱糊的方式進行，而步驟S100以及S102則是通過浸洗(kiss)的方式進行。在步驟S108中，可以以介於50及90g/m2之間的上膠量進行裱糊。
在步驟S108完成後，進行步驟S110，對裱糊有接著劑溶液的基布1進行烘乾，以形成接著層2。在步驟S108中，在先前步驟中設置於基布1上以及基布1內的組分被加熱並均勻分佈在接著層2中。
換句話說，在本發明所提供的製造方法中，在將熱塑性聚氨酯層3貼合於基布1上之前，已經經過三道處理成序，即以樹脂材料以及觸媒材料進行前處理、以硬化劑進行處理以及以接著劑進行處理。如此一來，具有改良基布1與熱塑性聚氨酯層3之間的結合強度的效果的接著層2已被形成於基布1的表面上。
最後，在步驟S112中，通過壓延機將熱塑性聚氨酯膠料壓延於接著層2的表面上，以形成熱塑性聚氨酯層3。詳細來說，在步驟S112中，可以先將熱塑性聚氨酯組成物混合並分散，再將此熱塑性聚氨酯組成物設置在混煉裝置中進行煉製。煉製溫度可以是介於90以及130℃之間。熱塑性聚氨酯組成物可以包含100重量份的熱塑性聚氨酯、介於0.01至1重量份之間的安定劑以及介於1至5重量份之間的色料。
舉例而言，熱塑性聚氨酯組成物中的熱塑性聚氨酯可以是熱塑性聚氨酯膠粒，而安定劑可以包括光安定劑利如紫外光吸收劑。色料可以用以賦予產品所欲的顏色及外觀。
在熱塑性聚氨酯組成物經過煉製之後，煉製完成的膠料自混煉裝置引出，並送至薄膜產生裝置(例如壓延機)以形成連續的熱塑性聚氨酯薄膜。詳細而言，經過煉製的熱塑性聚氨酯組成物可以通過壓花輪進行壓製，以控制所形成的熱塑性聚氨酯薄膜的厚度。舉例而言，熱塑性聚氨酯薄膜在形成基布1上的熱塑性聚氨酯層3後的厚度可以是介於0.1及2毫米之間。
在步驟S112中，還可以進一步包括對設置在基布1上的熱塑性聚氨酯薄膜進行加熱，例如，以介於125及165℃之間的溫度，較佳是介於130及160℃之間的溫度加熱基布1以及其上的熱塑性聚氨酯薄膜，以形成熱塑性聚氨酯層3。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法，其能通過“接著組成物包含一樹脂材料、一觸媒材料、一有機異氰酸酯系硬化劑以及一有機異氰酸酯系接著劑，且在所述接著層中的所述觸媒材料鍵結於所述基布與所述熱塑性聚氨酯層之間”以及“以一前處理溶液浸洗一基布，以將所述前處理溶液附著在所述基布的一表面上，其中，所述前處理溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述前處理溶液包含一樹脂材料、一觸媒材料以及水”的技術方案，以提升複合結構中基布與熱塑性聚氨酯層之間的結合強度。
更進一步來說，本發明所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構，相較於現有技術中未使用觸媒材料以及樹脂材料進行前處理的產品，可以具有約20至30%的結合強度(接著強度)的提升。具體來說，本發明明所提供的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構可以具有約50N/cm以上的接著強度。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
S‧‧‧熱塑性聚氨酯複合結構
1‧‧‧基布
2‧‧‧接著層
21‧‧‧浸潤層
22‧‧‧外層
3‧‧‧熱塑性聚氨酯層
Claims (10)
- 一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構，其包括：一基布；一接著層，其設置於所述基布的一表面上，所述接著層的至少一部分滲入所述基布的纖維內；一熱塑性聚氨酯層，所述接著層設置在所述基布與所述熱塑性聚氨酯層之間；其中，所述接著層是由一接著組成物所形成，所述接著組成物包含一樹脂材料、一觸媒材料、一有機異氰酸酯系硬化劑以及一有機異氰酸酯系接著劑，且在所述接著層中的所述觸媒材料鍵結於所述基布與所述熱塑性聚氨酯層之間。
- 如請求項1所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構，其中，所述樹脂材料是二液型PU合成系樹脂，且所述觸媒材料是三聚氰胺系觸媒。
- 如請求項1所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構，其中，所述熱塑性聚氨酯層的厚度是介於0.01至2毫米之間。
- 一種具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其包括：以一前處理溶液浸洗一基布，以將所述前處理溶液附著在所述基布的一表面上，其中，所述前處理溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述前處理溶液包含一樹脂材料、一觸媒材料以及水；烘乾所述基布，以活化所述觸媒材料；以一硬化劑溶液浸洗所述基布，以使所述硬化劑溶液附著在所述基布的所述表面上，其中，所述硬化劑溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述硬化劑溶液包含一有機異氰酸酯硬化劑及水； 烘乾所述基布，以使所述有機異氰酸酯硬化劑發生交聯；將一接著劑溶液裱糊於所述基布的所述表面上，以將所述接著劑溶液附著在所述基布的所述表面上，其中，所述接著劑溶液的至少一部分滲入所述基布的纖維內，且所述接著劑溶液包含一接著劑；烘乾所述基布，以形成一接著層；以及通過一壓延機將一熱塑性聚氨酯膠料壓延於所述接著層的表面上，以形成一熱塑性聚氨酯層，其中，所述熱塑性聚氨酯層通過所述接著層而與所述基布相互連結。
- 如請求項4所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其中，所述前處理溶液包含介於3至5重量份之間的所述樹脂材料、介於0.1至0.17重量分之間的所述觸媒材料以及100重量份的水。
- 如請求項4所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其中，所述硬化劑溶液包含介於3至5重量份之間的所述有機異氰酸酯硬化劑以及100重量份的水。
- 如請求項4所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其中，所述接著劑溶液中包含100重量份的所述接著劑以及介於3至5重量份之間的一架橋劑。
- 如請求項4所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其中，所述樹脂材料是二液型PU合成系樹脂，且所述觸媒材料是三聚氰胺系觸媒。
- 如請求項4所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其中，所述熱塑性聚氨酯膠料包含100重量份的熱塑性聚氨酯、介於0.01至1重量份之間的一安定劑以及介於1至5重量份之間的一色料。
- 如請求項4所述的具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構的製造方法，其中，在以所述前處理溶液浸洗所述基布的步驟 中，包含：以介於130至170克/平方公尺之間的上膠量浸洗所述基布；其中，在烘乾所述基布的步驟中，包含：以介於160至200℃的溫度烘乾所述基布。
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| TW107117955A TW202003227A (zh) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法 |
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| TW107117955A TW202003227A (zh) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 具有高結合強度的熱塑性聚氨酯複合結構及其製造方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118144378A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-06-07 | 江苏增强新材料科技有限公司 | 一种单面刺棉高强耐磨tpu面料及生产工艺 |
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2018
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