TPU薄膜的現狀及展望

熱塑性聚氨酯(TPU)不僅具有交聯性聚氨酯的高強度、高耐磨等橡膠特性，而且具備線性高分子材料的熱塑性能，從而使其應用得以擴展到塑料領域。尤其是近幾十年，TPU已經成為發展最快的高分子材料之一。

TPU薄膜是TPU材料的一種重要應用形式，近年來隨著高科技的發展和進步也得到了越來越廣泛的應用。但是由於它的加工難度大且產品不穩定等因素，所以中國內地還沒有廠家能進行較好的批量生產。
1 TPU薄膜的生產和應用現狀
1.1 TPU薄膜的生產情況分析
TPU材料的生產主要分布在美國、西歐、日本，中國的台灣地區也占有一定的比例。國際上代表性的有Bayer公司、Dow 公司、Mobay公司、Dupont公司等，其中我國的台灣地區也有一些較有影響的TPU 生產商如三晃化工、高鼎化工、日勝化工、DingZing化學等。TPU薄膜是TPU的一種重要應用，也是TPU 的一個最具潛力的市場。它的主要生產廠商有德國Bayer、台灣的DingZing化學、韓國進興化學等，其中DingZing公司在業界做得尤為出色。

但是由於一方麵TPU薄膜產品在生產過程中具有十分不穩定的特性，開發和檢測需要很先進的技術和設備;另一方麵由於其他材料的競爭，經濟要素也使得TPU薄膜的生產必須向更高效發展，可重複生產出高質量的TPU薄膜以減少成本，同時還要求TPU薄膜的品種更加廣泛，厚度能更薄、更厚，引入更好的高科技來增強其物性，從而獲得更高的附加值。以上的兩個方麵已經成為製約我國國內TPU 廠商發展的瓶頸。

1.2 TPU薄膜的應用現狀
由於TPU具有高強度、耐磨、彈性佳、耐候的特點，使得TPU薄膜廣泛用於汽車工業、鞋材、服裝貼合、成衣、化工、電子、醫療等領域。由於很多國家越來越重視環保，尤其自從歐盟禁止鞋材等材料使用pvc以來，人們試圖尋找其它合適的材料來替代。
由於TPU的環保無毒和易於回收及分解，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來代替。作為進入歐美市場的通行證，SGS、ASTM、JIS、FDA等國際知名測試機構的檢驗報告也是十分重要的。
比如著名薄膜品牌DingZing Film早就通過了這些認證，其薄膜品質穩定、無毒、無汙染、不含八大重金屬危害且可焚化、分解，這使得這個品牌在世界上得到廣泛認可。

TPU薄膜分為聚酯、聚醚兩大類，其中聚酯類產品具有較好的耐熱性以及耐化學藥品性，廣泛用在取代PVC製品的用途上。聚醚類則具有較佳的耐低溫性、耐水解性以及防黴抗菌性，廣泛用在與水接觸的相關製品上。
TPU薄膜的應用領域大致有以下幾個方麵：
(1)用於紡織品上的防水透濕TPU薄膜 高科技的親水基的引入使得TPU薄膜除了具有高防水性外更具有極佳的透濕性。這種材料上的突破再配合紡織的貼合加工技術，大大的提高了紡織品的附加值，具有代表性的就是DingZing公司的Dintex品牌和德國的Goretex品牌。作為新穎、實用的布料而倍受消費者歡迎。
(2)用於防紫外線照射的不黃變係列TPU薄膜。
(3)用於粘合作用的熱熔膠膜TPU薄膜。
(4)用於鞋材上的TPU薄膜 良好的可印刷性和易加工性使得TPU 成為球鞋、休閑鞋、涼鞋等專用的鞋材薄膜。比如國際知名運動鞋品牌如Nike、Reebok、Converse、Adidas等及國內的知名品牌如安踏、李寧、特步、鴻星爾克等都是TPU 薄膜的忠實使用者。另外，TPU薄膜也是一些立體商標的最佳選擇。

(5)吹氣製品上的TPU薄膜 值得指出的是，由於合成TPU時原料的比例和反應時的溫度不易控製，加上TPU 本身的不穩定導致其厚度不好控製，所以生產商通常不以薄膜的麵積作為銷售的尺度。實際銷售中往往是以公斤作為銷售的尺度，隻有這樣做才能真實反應材料量的價值。而需要使用薄膜的企業往往隻考慮用多長、多寬的材料。所以，TPU薄膜的長度(碼)及重量(公斤)經常需要被轉換 TPU薄膜的市場價大約是RMB70元/kg，它的價格隨著石油和其合成原料的增減而作相應的變動。

2 TPU薄膜的研究
2.1 TPU薄膜的原料研究
工藝過程：將三種原料在各自的貯罐中加熱，溫度分別取90℃ 、70℃、40℃ ，用計量泵分別打入混合頭，高速旋轉的轉子將其混合均勻，注在輸送帶上，通過烘道的TPU液體已經固化成板片;再將板片破碎或切粒，送到擠出機上於132℃擠出二次造粒。
2.2 加工性研究
TPU薄膜的開發與TPU材料的加工方法密切相關，同時也對原料的性能提出了一些新的要求。由於國內的TPU料粒難以滿足加工要求，所以即使國內廠家能生產，也大都是從國外進口TPU 料粒。
TPU 薄膜的主要加工方法有吹塑、流延、T形擠出法和壓延等方法。其最終產品一般不需要進行硫化交聯反應，可以縮短生產周期，廢棄物料能夠回收重新加以利用。TPU薄膜可以廣泛使用助劑和填料，以便改善某些物理性能、加工性，或是降低成本。
加工應注意事項：
① 保證物料在幹燥器內滯留4 h，因為TPU原料容易吸濕;
②物料的粘度對溫度及其變化很敏感，要注意控製反應時的溫度和模頭的局部溫度控製;
③就厚度而言，大量生產的薄膜其厚度分布相當差，所以應針對所使用的加工方法在生產過程中準確地測量TPU薄膜的厚度，從而達到較好控製薄膜厚度的目的;
④模具的結構設計要保證物料的順利通過，不允許物料的滯留;
⑤ 由於TPU材料的特性，加工設備傳動功率要比一些通用塑料加工的傳動功率大1.5～2.0倍。
吹塑薄膜是生產量不大的較新的工藝，加工前應對材料進行幹燥 TPU幹燥溫度的範圍是82～121℃。
嚴格的說TPU薄膜是不能含有可塑劑(plas—ticizer)的，因為可塑劑本身就是一種有毒化學物質。但是由於技術和設備的原因，很多公司不得不使用它來降低料粒粘度、降低硬度和降低分子量從而達到容易加工的目的，而這樣的壞處是會使TPU薄膜產生脆化、異味和吐油(migration)問題，從而嚴重影響薄膜的物性和環保性。
目前世界上TPU 薄膜的最薄厚度是10 um，日本的Mirac -tranTPU能夠達到幾十um，而DingZing的TPU薄膜則可以做到12 um，優於韓國、日本和美國的TPU薄膜生產商。TPU薄膜產品非常適合熱壓、高周波加工、車縫或以接著劑等加工方式結合，也適合油墨印刷、真空或高周波壓製成立體效果。
2.3 TPU薄膜的性能研究

TPU薄膜的性能主要從撕裂性能、耐磨性能、耐曲撓性、耐水性、耐黃變性、低溫性、耐熱耐氧化性、防黴抗菌性、耐油性、氣體擴散性和生物醫學性等方麵進行研究。實驗證明，與其它常規塑料材料薄膜相比，TPU薄膜在這些方麵的性能都是優越的。
2.4 TPU薄膜的檢測
目前來說，國際上大量生產的TPU薄膜其厚度誤差仍然很大，這種情況下，如果想要贏得市場的更多份額，尖端的生產線並配以好的測量和控製技術是必須的。TPU薄膜的檢測有兩個目的，第一是檢測破洞和廢品;第二是通過檢測來控製TPU薄膜的厚度。薄膜的厚度分布情況用一厚度測量儀圍繞著膜泡上下、左右移動進行測量。

還有一些傳感元件和電容傳感元件也正在進入薄膜的測量市場。目前世界上TPU薄膜檢測的情況是，大部分生產廠家一卷TPU薄膜上會出現7～10個小破洞。隻有極少數廠家可以做到一卷隻有1～2個，有時甚至零個小破洞。

由於TPU薄膜的原料比例、反應溫度不好控製，所以造成很多顧客對於TPU薄膜產品誤差的不滿和抱怨。現場經驗是：即使同一天，同一台機器，生產出來的同一規格的產品有時也會有很大的差異。所以對於想做強、做大的TPU廠商來說，要在生產技術和測量設備上加大投入。隻有這樣才能造就質量過關、顧客滿意的產品。但是先進的TPU薄膜檢測設備往往是非常昂貴的，所以對於很多中小TPU薄膜生產商來說，控製薄膜的厚度和廢品率是個頭疼的問題。
對於客戶購買TPU薄膜過程中的檢驗，應注意的問題是觀測TPU薄膜的表麵效果時不能剪一小塊去觀察，而應用一大卷作為樣本，那樣才能觀察出一些細節性的效果和差異。目前，沒有水波紋，沒有顆粒，十分平直的TPU薄膜最適宜於做服裝和鞋子上的Logo。為了保護TPU薄膜並讓它保持較好的光潔度，常常使用PE、PET或者離型紙作為保護膜。所以實際看到的TPU薄膜往往是兩層的，使用時把保護膜揭掉即可。
4 TPU薄膜的展望
TPU薄膜是一種綠色材料，由於其優良的性能和環保性，使之正得到越來越廣泛的應用，所以它具有極好的市場前景。
可印刷性使得TPU薄膜在鞋材上將繼續保持快速增長;汽車也是TPU薄膜和TPU應用增長的一個巨大市場;吹氣也已經開始在國內的南方城市實現高速增長;防水透濕膜是一個巨大的市場，但是由於要和布料貼合，如果技術不過關，會把布料也損壞，所以對TPU薄膜質量要求很高，相信隨著科技的發展，這個行業會得到更加深入地發展;在生物醫學性能方麵，TPU薄膜無毒、無過敏性反應、無局部刺激性，可以廣泛應用於醫療和衛生等相關產品上;在建築行業，作為房頂內襯材料的薄膜層壓板，預測可能成為很大的一個行業;用於暖房來代替使用壽命較短的聚乙烯薄膜也具有很好的前景。
另外，據Nike公司研發人員反映，由於在TPU薄膜上進行網版印刷會增加很多工作時間和加工工序，所以為了節省人力、財力和物力，鞋廠希望TPU薄膜企業能夠提供他們所期望的任意色彩的TPU薄膜，這些都是企業應該努力的方向。
總之，隨著市場競爭的激烈，質優、價格適中的TPU薄膜才能主導國際的TPU薄膜市場。所以國際上的TPU薄膜生產商應該在技術上狠下功夫，開發新的品種、不斷創新，把TPU薄膜這種綠色材料的市場做的更大、更好。