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CN119239092A - 一种低收缩率的tpu地板及其制备方法 - Google Patents

一种低收缩率的tpu地板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低收缩率的TPU地板及其制备方法，属TPU地板技术领域。包括TPU面层和TPU底层，所述TPU面层的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU面层中的PBS配料含量为20~25%；所述TPU底层的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU底层中的PBS配料含量为40~45%；所述TPU面层和TPU底层的厚度比为3:2；所述TPU面层和TPU底层通过热压成型机一体制成；所述TPU面层和TPU底层热压成型前，先完成TPU面层和TPU底层的PBS析出加工，加工时，分别将TPU面层和TPU底层送入到加工对辊排，本发明的低收缩率的TPU地板及其制备方法，通过PBS配料作为TPU地板内部的刚性骨架支撑体系，能够使TPU地板具备自身优良特性的同时，能够降低TPU地板低收缩率，同时能够提高TPU地板结构强度。

Description

一种低收缩率的TPU地板及其制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种低收缩率的TPU地板及其制备方法，属TPU地板技术领域。
背景技术
TPU地板是由TPU材料和其他添加剂制成的，TPU地板具有优异的耐磨性、耐划伤性和耐污染性，能够长期保持地板的美观和光泽，及具有良好的弹性和回弹性，能够缓解脚部的压力和疲劳，提高行走的舒适度；另外，TPU地板相比橡胶地板，具有更好的耐污性、耐划伤性、耐老化性和防火性；现有的TPU地板存在一定的收缩率，目前还没有有效降低收缩率的方法，通常运用冷却定型法对TPU地板布进行处理，但制备的TPU地板表面过于粗糙，影响后续印刷；为了降低TPU地板收缩率，中国专利公开号：CN111055574A，公开了一种低收缩率的TPU地板，所述TPU地板从上到下依次包括TPU耐磨层、彩膜层、TPU稳定层和PVC底层； TPU稳定层加入玻璃纤维和碳纤维，比单一玻纤分散更均匀，提高材料拉伸撕裂强度，使PVC玻纤中层具有较低的收缩率；但该TPU地板加工比较繁琐，且采用TPU稳定层进行抗收缩，容易出现层间剥离，且TPU地板的单层收缩率仍比较高；另外现有的TPU主料密炼时，通过外部热源对密炼机进行加热，加热时，密炼机内部以空气作为传热介质，其热量是从TPU主料表面向内部传递，TPU主料内部的热量低于表面的热量；当TPU主料芯部才开始生长气泡孔，而TPU主料表面的气泡孔过大甚至破损，从而增大了TPU主料的收缩率，特别是当TPU主料过热和加热时间过长，TPU主料先熔化后固化，使TPU主料表面形成一层硬膜；直接影响TPU主料之间相容性和TPU地板收缩率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种低收缩率的TPU地板及其制备方法，通过PBS配料作为TPU地板内部的刚性骨架支撑体系，能够使TPU地板具备自身优良特性的同时，能够降低TPU地板低收缩率，同时能够提高TPU地板结构强度。
本发明的低收缩率的TPU地板，包括：
TPU面层，所述TPU面层的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU面层中的PBS配料含量为20~25%；通过PBS配料作为TPU主料的配料，PBS配料能够使TPU主料的泡沫泡孔壁变厚，使TPU面层的收缩率降低；
TPU底层，所述TPU底层的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU底层中的PBS配料含量为40~45%；TPU底层中的PBS配料比重大于TPU面层中的PBS配料；从而能够进一步增加TPU主料的泡沫泡孔壁厚度，使TPU面层的收缩率进一步降低，通过PBS配料能够对TPU主料进行充分束缚，从而降低TPU面层的收缩率；
所述TPU面层和TPU底层的厚度比为3:2；所述TPU面层和TPU底层通过热压成型机一体制成；
所述TPU面层和TPU底层热压成型前，先完成TPU面层和TPU底层的PBS析出加工，加工时，分别将TPU面层和TPU底层送入到加工对辊排，完成加工后，得到TPU面层和TPU底层的析出面，接着，将TPU面层和TPU底层的析出面相互靠近，并将TPU面层和TPU底层的析出面之间通过中间加热辊组，通过中间加热辊组加热后，再送入到热压成型机完成一体热压成型，得到TPU地板布；
TPU地板布加工时，分别独立对TPU面层和TPU底层加工，由于TPU主料熔点大于PBS配料熔点，通过加工对辊排底部加热和顶部冷却，且控制温度超过PBS配料熔融临界点和低于TPU主料熔融临界点；TPU面层和TPU底层通过流动渗透，在TPU面层和TPU底层的单面形成PBS析出层，TPU面层和TPU底层的PBS析出层与TPU主料形成交错融合的结合面，能够避免析出层剥离；接着，控制中间加热辊组的加热温度，通过中间加热辊组对PBS析出层进行二次加热熔融，能够对PBS析出层塑化，且由于PBS析出层处于熔融状态，接着将TPU面层和TPU底层送入热压成型机完成一体热压成型，使两组PBS析出层热压结合为一体，从而使TPU面层和TPU底层形成一个抗剥离的TPU地板布。
进一步地，所述加工对辊排包括5~8组析出对辊，所述析出对辊输出端设置有3~5组冷却对辊；所述析出对辊的上辊为冷辊，所述析出对辊的下辊为温控加热辊，所述温控加热辊加热温度为110~115℃，所述冷却对辊的上辊和下辊均为冷辊；所述中间加热辊组由多个温控加热辊组成。
进一步地，所述TPU面层和TPU底层之间设置有网格布；所述网格布热压合于TPU面层和TPU底层之间。
进一步地，所述网格布为碳纤维网格布或玻璃纤维网格布。
一种低收缩率的TPU地板制备方法，用于制备低收缩率的TPU地板，所述方法包括TPU面层和TPU底层制备，并将TPU面层和TPU底层热压成型为TPU地板布；所述TPU面层和TPU底层制备相同，具体过程如下：
S1：常温混合，将TPU主料和PBS配料投入到三维混合机中，在常温状态下，通过三维混合机完成TPU主料和PBS配料充分混合，得到混合料；
S2：保护密炼，将混合料投入到密炼机中，并将蒸汽系统引入到密炼机内部，控制蒸汽温度110~115℃，并保持加热时间2~2.5min；此时，控制密炼机转速为5~10转/min；当混合料完成软化后，将蒸汽加热转换为密炼机外部加热，转换过程中，蒸汽加热持续降低，外部加热源补充热源，直到密炼机内部始终保持110~115℃；直至蒸汽加热完全关闭，接着，控制外部加热源，使密炼机内部温度降低至105~110℃；接着，提高密炼机转速为25~30转/min；保持密炼时间5~8min，完成密炼得到低收缩率地板胶料；密炼机对混合料加工时，通过高温水蒸汽直接喷在TPU主料上，达到加热目的，高温水蒸汽的穿透性强，能够快速的充满整个密炼机，水蒸汽传热较快，能够均匀的分布在TPU主料周围，TPU主料受热均匀，能够保护TPU主料，避免TPU主料的气泡孔炸裂，导致无法控制TPU地板收缩率；混合料加工前期，密炼机保持低转速状态，通过高温水蒸汽先对密炼机充入高温水蒸汽，此时，密炼机的搅拌系统不会机械冲击TPU主料，当TPU主料得到充分加热熔融后，且保持混合料表面湿度，再次转换为外部加热源，利用表面湿度保护混合料表面，同时提高密炼机转速，使混合料充分熔融一体，形成低收缩率地板胶料；
S3：TPU面层和TPU底层成型，将低收缩率地板胶料送入挤出机挤出成型，并通过压沿机压沿成所需的厚度和宽度；得到TPU面层和TPU底层；
S4：TPU面层和TPU底层析出加工，将TPU面层和TPU底层送入到加工对辊排，完成TPU面层和TPU底层析出面加工，接着，将完成加工的TPU面层和TPU底层打卷，得到TPU面层卷材和TPU底层卷材；
所述TPU地板布加工过程如下：将TPU面层和TPU底层同步送入到加热辊，通过加热辊对TPU面层和TPU底层的析出面进行加工，使析出面处于半熔融状态，接着，将TPU面层和TPU底层送入到热压成型机，通过热压成型机将TPU面层和TPU底层的半熔融状态析出面进行热压成型，接着通过冷却、裁剪和印花，得到TPU地板布。
与现有技术相比，本发明的低收缩率的TPU地板及其制备方法，TPU主料和PBS配料先充分混合，再将PBS配料控温析出， PBS配料能够与TPU主料充分结合，形成三维网络状态结合体，能够实现析出层和TPU主料的抗剥离，同时，利用析出层和TPU主料的充分结合，能够对TPU主料进行充分束缚，从而降低TPU面层的收缩率；另外，通过PBS配料能够单独进行二次塑化，在TPU面层和TPU底层之间形成结构层，提高TPU地板布伸展后的挺度和抗收缩能力；并通过TPU面层和TPU底层之间的析出面能够实现TPU面层和TPU底层一体热压成型；TPU底层和TPU面层采用夹心结构，能够使TPU地板的底层和面层均具备舒适性，同时具备耐磨抗滑、优良的张力、拉力和良好的弹力；TPU底层的PBS配料量大于TPU面层的PBS配料量，TPU底层能够对TPU面层提供束缚能力；另外，通过TPU面层和TPU底层之间的网格布，能够实现TPU地板布的内部结构强度和抗收缩能力；TPU主料在密炼时，能够避免TPU主料表面气泡炸裂导致加工后的TPU地板布收缩率过大问题。
附图说明
图1为本发明的TPU面层整体结构示意图。
图2为本发明的TPU底层整体结构示意图。
图3为本发明的低收缩率的TPU地板整体结构示意图。
图4为本发明的低收缩率的TPU地板和网格布安装结构示意图。
图5为本发明的加工对辊排整体结构示意图。
图6为本发明的TPU地板布热压成型结构示意图。
图7为本发明的低收缩率的TPU地板制备方法流程示意图。
附图标记：1、TPU面层，2、TPU底层，3、析出面，4、网格布，5、加工对辊排，6、析出对辊，7、冷却对辊，8、中间加热辊组，9、热压成型机，10、TPU地板布。
具体实施方式
实施例1：
如图1至图7所示的低收缩率的TPU地板，包括：
TPU面层1，所述TPU面层1的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU面层1中的PBS配料含量为20~25%；通过PBS配料作为TPU主料的配料，PBS配料能够使TPU主料的泡沫泡孔壁变厚，使TPU面层1的收缩率降低；
TPU底层2，所述TPU底层2的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU底层2中的PBS配料含量为40~45%；TPU底层2中的PBS配料比重大于TPU面层1中的PBS配料；从而能够进一步增加TPU主料的泡沫泡孔壁厚度，使TPU面层1的收缩率进一步降低，通过PBS配料能够对TPU主料进行充分束缚，从而降低TPU面层1的收缩率；其中，TPU主料为现有的TPU地板配料，如以TPU树脂为主料，并在主料中加入润滑剂、稳定剂、二异氰酸酯、低聚物二元醇和色母粒等助剂；再如在TPU主料中加入玻璃纤维和碳酸钙等辅助配料，由于该TPU主料采用TPU地板配料，具体组分和配方，在此不再详述；
所述TPU面层1和TPU底层2的厚度比为3:2；所述TPU面层1和TPU底层2通过热压成型机一体制成；
所述TPU面层1和TPU底层2热压成型前，先完成TPU面层1和TPU底层2的PBS析出加工，加工时，分别将TPU面层1和TPU底层2送入到加工对辊排5，完成加工后，得到TPU面层1和TPU底层2的析出面，接着，将TPU面层1和TPU底层2的析出面3相互靠近，并将TPU面层1和TPU底层2的析出面3之间通过中间加热辊组8，通过中间加热辊组8加热后，再送入到热压成型机9完成一体热压成型，得到TPU地板布10；
TPU地板布10加工时，分别独立对TPU面层1和TPU底层2加工，由于TPU主料熔点大于PBS配料熔点，通过加工对辊排5底部加热和顶部冷却，且控制温度超过PBS配料熔融临界点和低于TPU主料熔融临界点；TPU面层1和TPU底层2通过流动渗透，在TPU面层1和TPU底层2的单面形成PBS析出层，TPU面层1和TPU底层2的PBS析出层与TPU主料形成交错融合的结合面，能够避免析出层剥离；接着，控制中间加热辊组8的加热温度，通过中间加热辊组8对PBS析出层进行二次加热熔融，能够对PBS析出层塑化，且由于PBS析出层处于熔融状态，接着将TPU面层1和TPU底层2送入热压成型机9完成一体热压成型，使两组PBS析出层热压结合为一体，从而使TPU面层1和TPU底层2形成一个抗剥离的TPU地板布10。
所述加工对辊排5包括5~8组析出对辊6，所述析出对辊6输出端设置有3~5组冷却对辊7；所述析出对辊6的上辊为冷辊，所述析出对辊6的下辊为温控加热辊，所述温控加热辊加热温度为110~115℃，所述冷却对辊7的上辊和下辊均为冷辊；所述中间加热辊组8由多个温控加热辊组成；加工对辊排5加工时，TPU面层1或TPU底层2先进入5~8组析出对辊6，通过5~8组析出对辊6的温控加热辊对TPU面层1或TPU底层2持续加热，使TPU面层1或TPU底层2靠近析出对辊6的下辊一面充分加热，使TPU面层1或TPU底层2的PBS析出；接着，通过3~5组冷却对辊7对TPU面层1或TPU底层2进行充分冷却后，进行打卷；等待后续一体热压成型加工。
所述TPU面层1和TPU底层2之间设置有网格布4；所述网格布4热压合于TPU面层1和TPU底层2之间；所述网格布4为碳纤维网格布或玻璃纤维网格布，通过析出面3对TPU主料进行充分束缚，从而降低TPU面层1的收缩率；接着，通过对析出面3二次塑化，在TPU面层1和TPU底层2之间形成结构层，进一步提高抗收缩能力；最后，通过网格布4能够进一步提高析出面3的结构支撑，进一步降低TPU地板的收缩率。
一种低收缩率的TPU地板制备方法，用于制备低收缩率的TPU地板，所述方法包括TPU面层1和TPU底层2制备，并将TPU面层1和TPU底层2热压成型为TPU地板布10；所述TPU面层1和TPU底层2制备相同，具体过程如下：
S1：常温混合，将TPU主料和PBS配料投入到三维混合机中，在常温状态下，通过三维混合机完成TPU主料和PBS配料充分混合，得到混合料；
S2：保护密炼，将混合料投入到密炼机中，并将蒸汽系统引入到密炼机内部，控制蒸汽温度110~115℃，并保持加热时间2~2.5min；此时，控制密炼机转速为5~10转/min；当混合料完成软化后，将蒸汽加热转换为密炼机外部加热，转换过程中，蒸汽加热持续降低，外部加热源补充热源，直到密炼机内部始终保持110~115℃；直至蒸汽加热完全关闭，接着，控制外部加热源，使密炼机内部温度降低至105~110℃；接着，提高密炼机转速为25~30转/min；保持密炼时间5~8min，完成密炼得到低收缩率地板胶料；密炼机对混合料加工时，通过高温水蒸汽直接喷在TPU主料上，达到加热目的，高温水蒸汽的穿透性强，能够快速的充满整个密炼机，水蒸汽传热较快，能够均匀的分布在TPU主料周围，TPU主料受热均匀，能够保护TPU主料，避免TPU主料的气泡孔炸裂，导致无法控制TPU地板收缩率；混合料加工前期，密炼机保持低转速状态，通过高温水蒸汽先对密炼机充入高温水蒸汽，此时，密炼机的搅拌系统不会机械冲击TPU主料，当TPU主料得到充分加热熔融后，且保持混合料表面湿度，再次转换为外部加热源，利用表面湿度保护混合料表面，同时提高密炼机转速，使混合料充分熔融一体，形成低收缩率地板胶料；
S3：TPU面层1和TPU底层2成型，将低收缩率地板胶料送入挤出机挤出成型，并通过压沿机压沿成所需的厚度和宽度；得到TPU面层1和TPU底层2；
S4：TPU面层1和TPU底层2析出加工，将TPU面层1和TPU底层2送入到加工对辊排5，完成TPU面层1和TPU底层2析出面3加工，接着，将完成加工的TPU面层1和TPU底层2打卷，得到TPU面层1卷材和TPU底层2卷材；
所述TPU地板布10加工过程如下：将TPU面层1和TPU底层2同步送入到加热辊，通过加热辊对TPU面层1和TPU底层2的析出面3进行加工，使析出面3处于半熔融状态，接着，将TPU面层1和TPU底层2送入到热压成型机9，通过热压成型机9将TPU面层1和TPU底层2的半熔融状态析出面3进行热压成型，接着通过冷却、裁剪和印花，得到TPU地板布10。
实施例2：
本发明的低收缩率的TPU地板，包括TPU面层1和TPU底层2，TPU面层1和TPU底层2包括TPU主料和PBS配料，所述TPU主料组分如下：
TPU聚氨酯40kg、60C无卤阻燃剂30kg、H-AL氢氧化铝28kg、无卤铝阻燃剂5.5kg、PE相容剂1kg、硬脂润滑剂0.9kg、聚丙烯润滑剂1.3kg、硅酮润滑剂1.3kg和316A润滑剂0.15kg；当TPU面层和TPU底层采用全TPU主料制备得到2.48mm的TPU地板布，并对TPU地板布的收缩率进行检测，检测时，裁剪多个批次样品，并通过恒温加热设备（恒温温度80℃，持续加热6h）对TPU地板布进行检测，得到横向变化率均值为0.26%，纵向变化率均值0.27%；该收缩率在优良品的临界值；接着，保持TPU主料不变，并投入22kg 的PBS颗粒，制备TPU面层，测定的横向变化率均值为0.09%，纵向变化率均值0.11%；接着，保持TPU主料不变，并投入45kg的PBS颗粒，制备TPU底层，测定的横向变化率均值0.041%，纵向变化率均值均为0.045%；并根据上述TPU地板制备方法制备得到TPU地板布，且TPU地板布厚度为2.48mm；并对TPU地板布进行取样送入恒温加热设备（恒温温度80℃，持续加热6h）测试，得到取样的TPU地板布的横向变化率0.06%，纵向变化率均为0.05%；TPU地板布的克重为3.434g，满足小于3.5g技术要求；邵尔硬度88，拉伸强度8.56Mpa，拉断伸长率93.8%，撕裂强度74.916kN/m，氧指数31.5%，柔韧性为无裂纹；上述指标均满足技术要求。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明申请范围内。

Claims (7)

1.一种低收缩率的TPU地板，其特征在于：包括
TPU面层，所述TPU面层的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU面层中的PBS配料含量为20~25%；
TPU底层，所述TPU底层的组分包括TPU主料和PBS配料，所述TPU底层中的PBS配料含量为40~45%；
所述TPU面层和TPU底层的厚度比为3:2；所述TPU面层和TPU底层通过热压成型机一体制成；
所述TPU面层和TPU底层热压成型前，先完成TPU面层和TPU底层的PBS析出加工，加工时，分别将TPU面层和TPU底层送入到加工对辊排，完成加工后，得到TPU面层和TPU底层的析出面，接着，将TPU面层和TPU底层的析出面相互靠近，并将TPU面层和TPU底层的析出面之间通过中间加热辊组，通过中间加热辊组加热后，再送入到热压成型机完成一体热压成型，得到TPU地板布。
2.根据权利要求1所述的低收缩率的TPU地板，其特征在于：所述加工对辊排包括5~8组析出对辊，所述析出对辊输出端设置有3~5组冷却对辊；所述析出对辊的上辊为冷辊，所述析出对辊的下辊为温控加热辊，所述温控加热辊加热温度为110~115℃，所述冷却对辊的上辊和下辊均为冷辊；所述中间加热辊组由多个温控加热辊组成。
3.根据权利要求1所述的低收缩率的TPU地板，其特征在于：所述TPU面层和TPU底层之间设置有网格布；所述网格布热压合于TPU面层和TPU底层之间。
4.根据权利要求3所述的低收缩率的TPU地板，其特征在于：所述网格布为碳纤维网格布或玻璃纤维网格布；所述网格布厚度为析出面厚度的1/3~2/3。
5.一种低收缩率的TPU地板制备方法，用于制备权利要求1至4中任一所述的低收缩率的TPU地板，其特征在于，所述方法包括TPU面层和TPU底层制备，并将TPU面层和TPU底层热压成型为TPU地板布；所述TPU面层和TPU底层制备相同，具体过程如下：
S1：常温混合，将TPU主料和PBS配料在常温状态下充分混合，得到混合料；
S2：保护密炼，将混合料投入到密炼机中，并将蒸汽系统引入到密炼机内部，控制蒸汽温度110~115℃，并保持加热时间2~2.5min；此时，密炼机为低转速状态；当混合料完成软化后，将蒸汽加热转换为密炼机外部加热，转换过程中，蒸汽加热持续降低，外部加热源补充热源，直到密炼机内部始终保持110~115℃；直至蒸汽加热完全关闭，接着，控制外部加热源，使密炼机内部温度降低至105~110℃；接着，控制密炼机转速进入高转速状态；保持密炼时间5~8min，完成密炼得到低收缩率地板胶料；
S3：TPU面层和TPU底层成型，将低收缩率地板胶料送入挤出机挤出成型，并通过压沿机压沿成所需的厚度和宽度；得到TPU面层和TPU底层；
S4：TPU面层和TPU底层析出加工，将TPU面层和TPU底层送入到加工对辊排，完成TPU面层和TPU底层析出面加工，接着，将完成加工的TPU面层和TPU底层打卷，得到TPU面层卷材和TPU底层卷材；
所述TPU地板布加工过程如下：将TPU面层和TPU底层同步送入到加热辊，通过加热辊对TPU面层和TPU底层的析出面进行加工，使析出面处于半熔融状态，接着，将TPU面层和TPU底层送入到热压成型机，通过热压成型机将TPU面层和TPU底层的半熔融状态析出面进行热压成型，接着通过冷却、裁剪和印花，得到TPU地板布。
6.根据权利要求5所述的低收缩率的TPU地板制备方法，其特征在于：所述常温混合具体如下：将TPU主料和PBS配料投入到三维混合机中，在常温状态下，通过三维混合机完成TPU主料和PBS配料充分混合，得到混合料。
7.根据权利要求5所述的低收缩率的TPU地板制备方法，其特征在于：所述密炼机为低转速状态时，密炼机转速为5~10转/min；所述密炼机转速进入高转速状态时，密炼机转速为25~30转/min。
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