CN102311558B - 环保型多孔性片材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种环保型多孔片材的制造方法，包含的步骤为：借由机械发泡方式，将气体打入含稳泡剂的水性树脂溶液；将该水性树脂溶液涂覆于一具离型效果的基材上；进行干燥后移除基材，得到一单层的多孔性片材。该片材的空孔率在0.01％至85％之间，层间剥离强度介于2至8Kg/3cm之间，透气性大于3立方公分每平方公分每秒(cm³/cm²/sec)，并可耐10％氢氧化钠7天不水解。片材表面纹路可借由转印自具纹路的离型基材，或后续热压成形所需的图纹形成。

Description

环保型多孔性片材及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种透气型多孔性片材的制造方法，特别是涉及一种可单独使用或用于各种产品与材料的表面装饰的透气型多孔性片材的制造方法。 

背景技术

中国台湾发明031510号及293080号专利皆揭示一种多孔性片材的制造方法，其中031510号以发泡剂制造较厚的多孔片材，因片材太薄时强度不足，无法由基材剥离；而293080号专利则以水溶性添加剂，在片材成型后以水溶去添加剂形成多孔特性，以制作较薄且强度较佳的多孔片材。但两个专利皆以聚胺基甲酸酯的有机溶液(一般常用的溶剂为二甲基甲酰胺，简称DMF)，涂覆于一基材上，再将半成型的片材，浸泡于水中，用水置换出片材中的DMF，使聚胺基甲酸酯固化，再干燥剥离型成多孔片材。此工艺产生的片材厚度一般很薄，因太厚的涂层会使DMF的置换不易，且产生的空洞一般为封闭型孔洞，透气性不佳。此工艺同时产生大量的DMF污染的废水待处理，如何回收DMF及处理污染的废水，是一个棘手的环保问题。 

中国台湾公告第00400401号专利，揭示一种透气型人造皮革，其中利用一发泡聚胺基甲酸酯的有机溶液，涂覆于透气的织布为基材，形成开放性发泡(open cell)，以达到10至20cm³/cm²/sec的高透气性效果，但由于材料本身强度不足，因此使用时必须包含一透气基材。 

中国台湾公告第200745409号专利，揭示一种以发泡的聚胺基甲酸酯水性分散液涂覆于一基材上，形成一多层的片材，由于内容未揭示发泡层的厚度与发泡层的强度，且其应用上皆须转贴至基材一起使用，并未显示其材料机械性质足以形成一独立的多孔片材，且其耐水解性不佳及透气性未被着墨。 

由此可见，上述现有的多孔性片材在产品结构、加工方法与使用上显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决的道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构 及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的多孔性片材材料及其制作方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。 

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的多孔性片材存在的缺陷，而提供一种新的环保型多孔性片材的制造方法，所要解决的技术问题是使其克服现有以聚胺基甲酸酯的有机溶液(一般常用的溶剂为二甲基甲醯胺，简称DMF)，所造成的环境污染的缺陷，改以水性树脂溶液涂覆于一具离型效果的基材上进行干燥后移除基材，得到一单层的多孔性片材，同时可回收离型基材重复使用。 

本发明的另一目的在于，提供一种新的环保型多孔性片材，所要解决的技术问题是使其克服现有的多孔性片材材料存在的缺陷，即无法兼具高拨离强度、透气性与耐水解的效果，而提供一种环保型多孔片材，能够提升发泡的均匀性与水性树脂的强度。 

本发明的还一目的在于，提供一种新的环保型多孔性片材的制造方法，所要解决的技术问题是使其在于解决传统有机溶剂型工艺受限以离型布为基材，以利水穿透离型布将有机溶剂DMF置换出来。可以用离型纸或各式塑胶为基材，更可在基材表面制作各种纹路，进而转印于多孔片材的表面，以达装饰与美观的质感和效果。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种环保型多孔片材的制造方法，其中：借由机械发泡方式，将气体打入含稳泡剂的水性树脂溶液；将该水性树脂溶液涂覆于一具离型效果的基材上；进行干燥后移除基材，得到一单层的多孔性片材。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

前述的环保型多孔片材的制造方法，其中所述的树脂是选自由聚氨基甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物乳胶所组成的群组。 

前述的环保型多孔片材的制造方法，其中所述的稳泡剂是选自由阴离子型长链烷类的硫酸盐、羧酸盐、聚丙烯酸酯类或聚丙烯酸的铵盐所组成的群组。 

前述的环保型多孔片材的制造方法，其中所述的水性树脂溶液可 视需要加入交联剂，其是为异氰酸酯。 

前述的环保型多孔片材的制造方法，其中所述的水性树脂溶液可包含添加剂选自由增韧剂、增粘剂、抗紫外线剂、紫外线吸收剂及颜料所组成的群组。 

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种环保型透气多孔片材，其中该片材是由单层水性高分子树脂层组成，其层间剥离强度介于2至8Kg/3cm范围，透气性大于3立方公分每平方公分每秒(cm³/cm²/sec)，并可耐10％氢氧化钠7天不水解。 

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 

前述的环保型透气多孔片材，其中所述的水性高分子树脂包括一水性高分子与稳泡剂。 

前述的环保型透气多孔片材，其中所述的表面进一步经由离型膜表面纹路的转印，或热压行成不同行式之比表面效果。 

前述的环保型透气多孔片材，其中所述的该片材背面涂覆一层感压胶与离型膜。 

前述的环保型透气多孔片材，其中所述的表面进一步含有一水性聚氨基甲酸酯的薄面皮层，主要提供所需的颜色与纹路质感。 

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：依据本发明提出利用水性树脂分散液结合机械发泡，产生均匀的开放性发泡结构，同时兼具高孔洞率、高透气性及高强度的单层多孔性片材。此材料的工艺不含有机溶剂，因此不会产生大量的有机溶剂污染的废水待处理。本发明所产生的多孔性片材的空孔率可高达85％，以开放性空孔为主，材料剥离强度介于2至8Kg/3cm之间，其厚度可由0.1mm至10mm。此材料可以单层独立应用，不一定要与基材合并使用。 

本发明中的水性高分子树脂包括一水性树脂、稳泡剂与视需要可加交联剂。其中水性树脂可选自：(一)、合成乳胶。包括：一些等级的苯乙烯丁邻二烯(SBR)、一些等级的聚丁二烯、氯丁胶(Polychloroprene，Neoprene)、丁腈橡胶(Nitrile rubber)、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶(Fluoroelastomer，FKM)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物乳胶(MBR)；(二)、塑胶。包括：一些等级的聚氯乙烯(PVC)、一些等级的苯乙烯、一些等级聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯 -丁二烯共聚物(ABS)、聚偏乙烯氟化物、聚四氟乙烯(PTFE)；(三)、分散液包括：聚氨基甲酸酯(Polyurethane)、聚乙烯醋酸盐及其共聚物、压克力油漆(latex acrylic)、苯乙烯-丁邻二烯、乙烯基醋酸盐-乙烯共聚物(VAE)。 

水性树脂以高固含量、低玻璃转化点(Tg)及好的起泡性尤佳，例如选自聚胺基甲酸酯、聚脲、聚丙烯酸酯类及混合物。 

稳泡剂可选自：一般为阴离子型介面活性剂硬酯酸盐类(stearate)，月桂酸盐类(laurate)，磺酸盐类(sulfonate)，硫酸盐类(sulfate)，油酸盐类(oleate)，及聚丙烯酸酯类或聚丙烯酸的铵盐。以水性树脂的固含量为100份为基准，稳泡剂需约1至10份为佳。 

以本发明主要选用的聚胺基甲酸酯、聚脲、聚丙烯酸酯类及混合物，可选用会随时间会自行交联的高分子。若高分子本身交联速度太慢，可额外添加交联剂，例如：异氰酸酯(isocyanate)，氮丙啶(aziridine)、碳二亚胺(carbodiimide)、三聚氰胺树脂(melamine)，环氧树脂(epoxy)等五类。以水性树脂的固含量为100份为基准，交联剂需约1至5份为佳。 

水性树脂分散液中，尚可依产品性能或加工性能需要添加辅助剂，例如：界面活性剂、UV阻抗剂、UV吸收剂、增韧剂(elasticizer)、增稠剂及染料等。常用的增韧剂为硅油(silicone oil)，以水性树脂的固含量为100份为基准，增韧剂需约0.5至1.5份为佳。 

常用的增稠剂有高分子压克力酸酯类聚合物，高分子聚氨基甲酸酯增稠剂，及纤维素衍生物增稠剂等。增稠剂与稳泡剂有时可合并考量，选自聚丙烯酸酯类或聚丙烯酸的铵盐。以水性树脂的固含量为100份为基准，增稠剂需约0.5至5份为佳。 

传统溶剂型聚氨基甲酸酯(PU)工艺，一般以离型布为基材，以利涂层浸泡在水中，借由水渗入PU中将DMF溶出形成孔洞，因此无法使用离型纸为基材。本发明可利用离型纸上印制的各种图纹，转印制多孔片材的表面。如图3所示，使用表面具有纹路的离型基材，该片材表面可转印离型基材的表面图纹效果，而产生具有表面纹路的多孔片材，如图4所示。也可经由热压片材表面，以形成所要的图纹。 

本发明更可结合面皮层的制作，将多孔材质的表面色彩化，并提供较致密的表面质感。其作法如图5所示，在基材表面先涂覆一层具颜色的水性聚氨基甲酸酯，然后在涂上水性高分子树脂发泡溶液，干 燥后形成发泡层。拨除离形基材后，即可得到具面皮层的多孔片材，如图6所示。 

可以进一步在透气多孔片材背面，涂覆一层感压胶与离型膜，可做为自粘式装饰材料。 

借由上述技术方案，本发明环保型多孔性片材及其制造方法至少具有下列优点及有益效果： 

1、无有机溶剂，因此不会造成环境的负担。 

2、本发明的多孔性片材兼具高强度、高透气性及耐水解的特性。 

3、本发明采用的机械发泡与稳泡系统，提供工艺稳定性高的均匀发泡效果。 

4、此工艺可使用各式塑胶膜与离形纸为基材，塑胶膜可经热压成型成各种表面纹路，以利于转印于多孔材质表面。 

5、此制成可结合面表层的技术，提供各式颜色、表面纹路与触感。此为有机溶剂型工艺所无法完成，因其受限于只能使用透水性佳的离型布。 

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。 

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的含离型基材的环保型多孔性片材的结构示意图。 

图2是本发明一较佳实施例的环保型多孔性片材的结构示意图。 

图3是本发明一较佳实施例的含具表面纹路离型基材的环保型多孔性片材的结构示意图。 

图4是本发明一较佳实施例的具表面纹路的环保型多孔性片材的结构示意图。 

图5是本发明一较佳实施例的含具面皮层的环保型多孔性片材的结构示意图。 

图6是本发明一较佳实施例的具面皮层的环保型多孔性片材的结构示意图。 

图7是实施例A多孔性片材的放大剖面图。 

图8是实施例B多孔性片材的放大剖面图。 

图9是实施例C多孔性片材的放大剖面图。 

图10是实施例D多孔性片材的放大剖面图。 

图11是比较例一多孔性片材的放大剖面图。 

图12是比较例二多孔性片材的放大剖面图。 

图13是比较例三普大公司拨离皮的放大剖面图。 

1：离型基材 

2：多孔性片材 

3：开放式发泡 

4：具表面纹路的离型基材 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的环保型多孔性片材及其制造方法其具体实施方式、方法步骤、特征及其功效，详细说明如后。 

水性树脂分散液的制作方法：将配方中所需的稳泡剂、交联剂及其他功能与加工辅助用的添加剂分散于水性高分子中，充分搅拌均匀，形成一稳定的分散液，粘度介于5,000泊(centipoise，cps)至35,000泊之间，尤以15,000泊至22,000泊为佳，一般而言，固体含量介于50％至60％之间。 

机械发泡的制作方法：将空气注入分散液，再以高速搅拌机产生机械发泡，调整空气量流量介于15至90公升每小时(L/hr)与搅拌速度介于每分钟500至1500转(rpm)，使形成的气泡愈小愈好，及控制发泡空孔率。 

多孔性片材的制作方法：依表一的组成配方，配制水性树脂分散液，在依上述方法制作发泡水性树脂分散液；以刮刀式的涂布头，连续涂布于一具离型特性的基材上，例如：100微米厚的离型纸或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)离型膜(1)或具各式纹路的离型材料；利用红外线、热烤箱或其并用的方式，使水性分散液干燥硬化，再将离型膜剥除，因此得到高强度的单层多孔片材(2)。 

表一、发泡聚胺基甲酸酯组成 

附注：phr指百分比 

其中稳泡剂为硬酯酸盐类；架桥剂为异氰酸酯；增粘剂为聚氨基甲酸酯。主要树脂种类如下： 

A：聚胺基甲酸酯，品名：801C(45％)，来源：大洋 

B：聚胺基甲酸酯，品名：811C(50％)，来源：大洋 

C：聚胺基甲酸酯，品名：812C(50％)，来源：大洋 

D：聚胺基甲酸酯，品名：811C(50％)，来源：大洋 

比较例一：聚丙烯酸酯类，品名：PDC-053(50％)，来源：大洋 

比较例二：聚胺基甲酸酯，品名：T-UE-903(50％)，来源：南宝 

将上述所得的多孔片材样品A至E及一比较组，近型如表二的测试项目，测试条件与方法如下： 

1、厚度：依规范CNS1274 

2、剥离强度：依规范ASTM D-751，以Instron4465测量。 

3、透气性佳：依规范ASTM D737，以立方公分每平方公分每秒(cm³/cm²/sec)表示。 

4、空孔率：以发泡后的发泡树脂溶液的比重(a)计算，发泡率＝(1-a)x100％。 

5、耐水解性：常温下浸泡于10％氢氧化钠(NaOH)7天。 

表二、环保型多孔性片材质比较 

多孔性片材的放大剖面图如图7至图13，其是为放大63倍的图。 

由以上测试结果可知，本制作方法已成功制作一种环保型透气多孔片材，其中该片材是由单层水性高分子树脂层组成，其层间剥离强度介于2至7Kg/3cm范围，其厚度介于0.2厘米至1厘米之间，透气性大于3立方公分每平方公分每秒(cm³/cm²/sec)。本发明的实施例A至D提供极佳的发泡均匀性，如图7至图10，因此发泡片材兼具透气性及耐水解的平衡特性。 

由实施例B至D结果可知，相同厚度下，高空孔率会提高透气性，但降低拨离强度。 

然而，耐水解性则与空孔率无直接的关系，而是与大孔洞的尺寸有关。大孔洞提供水气深入材料的途径，因而加速水解的速度。实施例A与比较例一和比较例二的空孔率虽然相同，但实施例A的发泡小且均匀；反之，比较例二的均匀性差，大小孔洞差异极大，虽然大孔洞 提供良好的透气性，但耐水解能力则不佳。至于比较例一，虽然一样是灌入50％的空气，但多孔发泡材的厚度保持率差，有塌泡现象使得气泡变大，所以虽然耐水解能力良好，但材料的拨离强度与透气性则不行。 

比较例三则为市售常见的多孔片材，在此使用普大公司拨离皮(俗称PU膜)，其为一种溶剂型的多孔片材，由图13可知其发泡均匀性不佳，材料拨离强度虽然良好，但其透气性与耐水解性皆不佳。 

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (9)

1.一种环保型多孔片材的制造方法，其特征在于其包含以下步骤：借由机械发泡方式，将气体打入含稳泡剂的水性树脂溶液；以水性树脂的固含量为100份为基准，稳泡剂需1至10份，将该水性树脂溶液涂覆于一具离型效果的基材上；进行干燥后移除基材，得到一单层的多孔性片材；其中所述的稳泡剂是选自由阴离子型长链烷类的硫酸盐、羧酸盐、聚丙烯酸酯类或聚丙烯酸的铵盐所组成的群组。

2.如权利要求1所述的环保型多孔片材的制造方法，其特征在于其中所述的树脂是选自由聚氨基甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物乳胶所组成的群组。

3.如权利要求1所述环保型多孔片材的制造方法，其特征在于其中所述的水性树脂溶液加入交联剂，其为异氰酸酯。

4.如权利要求1所述环保型多孔片材的制造方法，其特征在于其中所述的水性树脂溶液包含添加剂选自由增韧剂、增粘剂、抗紫外线剂、紫外线吸收剂及颜料所组成的群组。

5.一种由如权利要求1-4任一权利要求所述的制造方法得到的环保型透气多孔片材，其特征在于该片材是由单层水性高分子树脂层组成，其层间剥离强度介于2至8Kg/3cm之间，透气性大于3立方公分每平方公分每秒(cm³/cm²/sec)，并可耐10％氢氧化钠7天不水解。

6.如权利要求5所述的环保型透气多孔片材，其特征在于其中所述的水性高分子树脂包括一水性高分子与稳泡剂。

7.如权利要求5所述的环保型透气多孔片材，其特征在于其中所述的透气多孔片材的表面进一步经由离型膜表面纹路的转印，或热压形成不同型式的表面纹路。

8.如权利要求5所述的环保型透气多孔片材，其特征在于其中所述的片材背面涂覆一层感压胶与离型膜。

9.如权利要求5所述的环保型透气多孔片材，其特征在于其中所述片材的表面进一步含有一水性聚氨基甲酸酯的薄面皮层。

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