[發明專利]一種熱塑性聚氨酯彈性體發泡單絲的成型工藝

有效

• 申請號: 201711189822.9
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107916467B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 秦柳;許袁;張聰;姚明龍
• 申請（專利權）人: 寧波格林美孚新材料科技有限公司;湖北民族學院
• 主分類號: D01F11/08
• 分類號: D01F11/08;D01F6/70;D01F6/94;D02J1/22;D01D5/08;D02J13/00
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 洪珊珊

本發明屬于熱塑性彈性體發泡改性領域，涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體發泡單絲的成型工藝。所述工藝包括以下步驟：S1、熱塑性聚氨酯彈性體經擠出機成型為單絲；S2、單絲經卷繞后，置于高壓反應釜中，通入COsubgt;2/subgt;，使COsubgt;2/subgt;處于超臨界狀態進行保壓滲透，滲透后泄壓，然后放入發泡設備中加熱發泡，制得發泡成卷單絲；S3、發泡成卷單絲重新開卷后，傳送至拉伸裝置，經差速多輥拉伸，得拉伸發泡單絲。S4、拉伸發泡單絲編織成型。

技術領域

本發明屬于熱塑性彈性體發泡改性領域，涉及一種熱塑性聚氨酯彈性體發泡單絲的成型工藝。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)以其優異的性能，深受人們的青睞，由其制備的單絲可以大量代替棉、麻、棕、鋼材而廣泛應用于水產、造船、化學、醫療、農業、民用等各領域。TPU單絲主要通過干法紡絲和熔體紡絲生產。干法紡絲是將制備的紡絲溶液從噴絲孔中壓出，呈細流狀，然后在熱空氣中因溶劑聲速揮發而固化成絲，由其制備的單絲結構緊密，物理機械性能高。但干法紡絲的生產成本高，造成的環境污染大。熔體紡絲是將紡絲熔體經擠壓機壓出噴絲孔，使其成細流狀射入空氣中，并冷卻成絲，熔體紡絲不需要溶劑，設備簡單，是一種經濟、方便和效率高的紡絲方法。但是熔體紡絲制備的單絲性能比干法紡絲獲得的低，雖然單絲的斷裂伸長率已接近干法水平，由于干法單絲比熔紡單絲有較好的微相分離程度和硬段區穩定性，決定了熔紡單絲在彈性及彈性恢復率上存在差距。

發明內容

本發明的目的是針對目前TPU單絲的缺陷，對TPU單絲進行發泡改性，并通過多輥差速拉伸，有效提高熔紡單絲制品的力學性能。

為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種熱塑性聚氨酯彈性體發泡(E-TPU)單絲的成型工藝，所述工藝包括以下步驟：

S1、熱塑性聚氨酯彈性體經擠出機成型為單絲；

S2、單絲經卷繞后，置于高壓反應釜中，通入CO₂，使CO₂處于超臨界狀態進行保壓滲透，滲透后泄壓，然后放入發泡設備中加熱發泡，制得發泡成卷單絲；

S3、發泡成卷單絲重新開卷后，傳送至拉伸裝置，經差速多輥拉伸，得拉伸發泡單絲。

S4、拉伸發泡單絲編織成型。

本發明采用熔體紡絲生產TPU單絲，將TPU原料倒入擠出機中，熔融狀態下擠出單絲，經降溫裝置冷卻定型。單絲經卷繞后，直接發泡處理，實現單絲成卷發泡工藝。在進行拉伸處理時，需要將發泡單絲重新開卷，由傳送泵輸送至拉伸裝置，經過差速多輥拉伸，TPU分子鏈沿拉伸方向擇優取向，賦予單絲一定的力學強度，拉伸可多絲操作，多根單絲平行排列同時進行拉伸。獲得的拉伸發泡單絲可以自己或者任選的與一種或多種其他單絲相結合，參考傳統編織或紡織工藝制備出更多種類的高性能制品。這些其他單絲可以為尼龍單絲、聚酯單絲、人造絲、聚丙烯單絲及其組合。

本發明使用超臨界二氧化碳對TPU單絲進行發泡處理，獨特的發泡工序使得單絲形成泡孔分布均勻、孔徑均一的蜂窩結構，從而有效提高單絲的力學性能(如彈性、拉伸強度等)。因發泡后的單絲泡孔均勻，在進行后續的差速多輥拉伸處理中，也不會出現斷絲或毛絲現象。

該單絲除了包括TPU外，還可以包括其他添加劑，如無機填料，如顏料。這些添加劑與TPU在混料機中攪拌均勻后，投入擠出機中，擠出成絲。無機填料可以為碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鎂、碳酸鋅、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋇、二氧化硅、氮化鋁、氮化硅、緞光白、硅藻土、沸石、粘土等，它們可以單獨使用或者兩種或多種組合使用；無機填料質量應該為物料總量的1-20％，在此范圍添加的無機填料可以增強單絲，提高力學性能。顏料可以為朱砂、朱膘、銀朱、石黃、雄黃、石青、石綠、赭石、泥金、泥銀等，顏料的加入使單絲變成彩色絲質品，豐富單絲應用范圍。

作為優選，所述擠出機配備單絲噴頭。單絲噴頭的直徑和形狀不限，可根據制品要求而定。