[发明专利]一种热塑性聚氨酯弹性体发泡单丝的成型工艺

说明书

本发明属于热塑性弹性体发泡改性领域，涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡单丝的成型工艺。所述工艺包括以下步骤：S1、热塑性聚氨酯弹性体经挤出机成型为单丝；S2、单丝经卷绕后，置于高压反应釜中，通入COsubgt;2/subgt;，使COsubgt;2/subgt;处于超临界状态进行保压渗透，渗透后泄压，然后放入发泡设备中加热发泡，制得发泡成卷单丝；S3、发泡成卷单丝重新开卷后，传送至拉伸装置，经差速多辊拉伸，得拉伸发泡单丝。S4、拉伸发泡单丝编织成型。

技术领域

本发明属于热塑性弹性体发泡改性领域，涉及一种热塑性聚氨酯弹性体发泡单丝的成型工艺。

背景技术

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)以其优异的性能，深受人们的青睐，由其制备的单丝可以大量代替棉、麻、棕、钢材而广泛应用于水产、造船、化学、医疗、农业、民用等各领域。TPU单丝主要通过干法纺丝和熔体纺丝生产。干法纺丝是将制备的纺丝溶液从喷丝孔中压出，呈细流状，然后在热空气中因溶剂声速挥发而固化成丝，由其制备的单丝结构紧密，物理机械性能高。但干法纺丝的生产成本高，造成的环境污染大。熔体纺丝是将纺丝熔体经挤压机压出喷丝孔，使其成细流状射入空气中，并冷却成丝，熔体纺丝不需要溶剂，设备简单，是一种经济、方便和效率高的纺丝方法。但是熔体纺丝制备的单丝性能比干法纺丝获得的低，虽然单丝的断裂伸长率已接近干法水平，由于干法单丝比熔纺单丝有较好的微相分离程度和硬段区稳定性，决定了熔纺单丝在弹性及弹性恢复率上存在差距。

发明内容

本发明的目的是针对目前TPU单丝的缺陷，对TPU单丝进行发泡改性，并通过多辊差速拉伸，有效提高熔纺单丝制品的力学性能。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种热塑性聚氨酯弹性体发泡(E-TPU)单丝的成型工艺，所述工艺包括以下步骤：

S1、热塑性聚氨酯弹性体经挤出机成型为单丝；

S2、单丝经卷绕后，置于高压反应釜中，通入CO₂，使CO₂处于超临界状态进行保压渗透，渗透后泄压，然后放入发泡设备中加热发泡，制得发泡成卷单丝；

S3、发泡成卷单丝重新开卷后，传送至拉伸装置，经差速多辊拉伸，得拉伸发泡单丝。

S4、拉伸发泡单丝编织成型。

本发明采用熔体纺丝生产TPU单丝，将TPU原料倒入挤出机中，熔融状态下挤出单丝，经降温装置冷却定型。单丝经卷绕后，直接发泡处理，实现单丝成卷发泡工艺。在进行拉伸处理时，需要将发泡单丝重新开卷，由传送泵输送至拉伸装置，经过差速多辊拉伸，TPU分子链沿拉伸方向择优取向，赋予单丝一定的力学强度，拉伸可多丝操作，多根单丝平行排列同时进行拉伸。获得的拉伸发泡单丝可以自己或者任选的与一种或多种其他单丝相结合，参考传统编织或纺织工艺制备出更多种类的高性能制品。这些其他单丝可以为尼龙单丝、聚酯单丝、人造丝、聚丙烯单丝及其组合。

本发明使用超临界二氧化碳对TPU单丝进行发泡处理，独特的发泡工序使得单丝形成泡孔分布均匀、孔径均一的蜂窝结构，从而有效提高单丝的力学性能(如弹性、拉伸强度等)。因发泡后的单丝泡孔均匀，在进行后续的差速多辊拉伸处理中，也不会出现断丝或毛丝现象。

该单丝除了包括TPU外，还可以包括其他添加剂，如无机填料，如颜料。这些添加剂与TPU在混料机中搅拌均匀后，投入挤出机中，挤出成丝。无机填料可以为碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锌、氧化钛、氧化锌、氧化钡、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、缎光白、硅藻土、沸石、粘土等，它们可以单独使用或者两种或多种组合使用；无机填料质量应该为物料总量的1-20％，在此范围添加的无机填料可以增强单丝，提高力学性能。颜料可以为朱砂、朱膘、银朱、石黄、雄黄、石青、石绿、赭石、泥金、泥银等，颜料的加入使单丝变成彩色丝质品，丰富单丝应用范围。

作为优选，所述挤出机配备单丝喷头。单丝喷头的直径和形状不限，可根据制品要求而定。