高耐燃的人工皮革及其制法的制作方法

专利名称：高耐燃的人工皮革及其制法的制作方法
技术领域：
本发明是关于高耐燃的人工皮革及其制法，特别是关于一种具有耐燃效果的PU皮膜，该PU皮膜可与选取自不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等材质的底材贴合以形成一高耐燃的人工皮革。
背景技术：
现时，人工皮革已被大量制造并应用在包括衣物、鞋子、家具及车辆用材料中。人工皮革的制造一般是使用由一般纤维、超细纤维或一般纤维与超细纤维混结成的不织布作为基布，并在该基布表面上填入聚氨酯(POLYURETHANE，以下称PU)树脂组成物，后施以研磨加工或压纹加工或以离型纸涂布聚氨基甲酸酯树脂施以贴合加工，而构成表面具有弹性及真皮纹路的皮料。
要使人工皮革具有弹性、耐磨性、手感好等特点，一般只要在基材表面涂布聚氨酯(PU)树脂组成物或是贴合PU皮膜就可达成；而如果要使人工皮革具有耐燃性，于习用技术中，则是以耐燃基材来完成，换言之，就是在构成基材的纤维中添加耐燃剂来达成。
如图1所示，揭示目前一般耐燃皮料的制作流程，其是以经耐燃处理的织布直接涂覆聚胺脂(PU)树脂组成物，经凝固、水洗、干燥而形成一半成品，藉由已涂布一液型PU组成物及当作接着层涂料的二液型PU组成物的离型纸施以贴合加工后，剥离离型纸而得一有耐燃效果的皮革成品。
以上述制法所得的皮革成品，虽然已有不错的耐燃效果。但是在涂覆聚胺脂(PU)树脂组成物后的水洗、烘干步骤时，耐燃基材上已处理的耐燃剂将被部分洗去，因而会降低该耐燃皮料的耐燃效果；再者，在人工皮革的应用上，需要具有耐燃效果的物品繁多，而不同的物品又常要使用不同的基材，造成要准备不同的耐燃基材半品来个别地进行PU涂料的涂布以因应不同物品之需。此外，截至目前为止，用以提供基材贴合的PU皮膜也都缺乏阻燃性而无耐燃效果，容易在火灾发生时受燃烧而产生致命的浓烟。
是以，在不影响人工皮革的手感、软硬度及一体感的前提下如何将PU皮膜及人工皮革的耐燃性有效地提高，实值得研发设计。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种耐燃PU皮膜，由该耐燃PU皮膜所制成的人工皮革能在受燃烧时产生阻燃与耐燃的效果以降低火灾发生的危险性。
本发明的又一目的在于提供一种能与选取自不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等材质的底材贴合的耐燃PU皮膜，其至少达成可不用准备多种不同耐燃基材来制作耐燃人工皮革。
本发明的另一目的在于提供一种高耐燃的人工皮革及其制法，或者至少提供大众在耐燃人工皮革的取用上一有利的选择。
本发明的再一目的在于提供一种兼具有优越手感、软硬度及一体感等特点的高耐燃人工皮革。
本发明为达上述目的及其它效果的具体手段，其制法包含以下步骤提供一基材层；在基材层的表面涂布一层含有防火难燃剂及阻燃剂的高分子聚合体；进行一凝固步骤，藉以使高分子聚合体涂布层形成一开放性多微孔结构；进行一水洗步骤，藉以洗去残留于高分子聚合体的溶剂；进行一烘干步骤；及将高分子聚合体与基布离型而得一耐燃PU皮膜；以及进一步提供一底材，该底材贴在PU皮膜的背面，以形成一高耐燃的人工皮革。
在一实施例中，上述基材层是由织物经含浸水性高分子聚合物再干燥而形成一表面有薄膜的弹性材料构成；该水性高分子聚合物是为由聚氨酯树脂、水性压克力树脂、聚醯氨树脂、聚烯烃类树脂以及其混合物所组成的群体选出。
在一替换实施例中，基材层是直接用塑料膜构成。
上述基材层的厚度较佳是在0.01mm至1.0mm的范围。
涂布在基材层表面的高分子聚合体最好是一液型PU树脂层，或者可使用其它同性质的弹性聚合体作为该涂布层；又该涂布层的厚度较佳为0.1mm～1.0mm的范围。
高分子聚合物所添加的防火难燃剂包含溴系列及磷系列的化合物，该防火难燃剂添加量的范围为1～30％间，而最佳范围为5～15％间。
高分子聚合物所添加的阻燃剂包含锑系列的化合物，该阻燃剂添加量的范围为1～20％间，而最佳范围为2～12％间。
高分子聚合物所添加的防火难燃剂及阻燃剂合并添加量范围为2～50％间，而最佳范围为7～27％间，且防火难燃剂及阻燃剂两种一定要合并使用。
上述将高分子聚合体涂布在基材层表面的步骤是通过一涂布装置来进行，该高分子聚合体是利用高分子聚合物依特定比例溶于溶剂中而形成溶液，其中该高分子聚合物为一液型PU，而该高分子聚合物溶剂为二甲基甲醯胺(DIMETHYL FORMAMIDA，简称DMF)。
上述凝固步骤是将覆有高分子聚合体的基材层输送至内部装有配合液的凝固槽中来进行，该配合液的成份为溶剂(DMF)和非溶剂(水)，溶剂的份量可从0～30％，而非溶剂占大部份，当被覆有高分子聚合体的基布通过凝固槽时，利用水与溶剂(DMF)的兼容特性，使得高分子聚合体中的溶剂与配合液的非溶剂会在内部产生置换反应(combined action)，以形成一开放性多微孔结构。
上述水洗步骤是将由凝固槽输出的被覆有高分子聚合体的基材层送入一水洗槽来进行，水洗槽内的成份为溶剂(DMF)和非溶剂(水)，溶剂的份量可从0～30％，而非溶剂占大部份(溶剂的份量可为0)，其作用为洗去残留于高分子聚合体的溶剂。
上述烘干步骤是将由水洗槽输出的被覆有高分子聚合体的基材层送入一烘干装置来进行，藉以使高分子聚合体中的溶剂能完全挥发。
上述将高分子聚合体与基布离型的步骤，是藉由烘干后在基布表面形成一湿式聚胺酯树脂层，再将基布与该聚胺酯树脂层离型。
可依需要在上述高分子聚合体表面进一步形成一干式聚胺酯树脂层来具有类似真皮的自然纹路与较佳的手感。该聚胺酯树脂层最好是先涂布于离型纸上再转移到高分子聚合体层上。
上述贴合在PU皮膜背面的底材是包含选自不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等材质的基布；或者可选用经过耐燃处理的不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等基布作为底材。
依据本发明上述方法所制成的耐燃皮料，经由实际试验后得证，除了具有优越的手感、软硬度及一体感之外，并可提供极佳耐燃性；又只要将本发明制成的耐燃PU皮膜离型就可与不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等基材所构成的底材贴合以个别地提供各种不同的耐燃物品使用，达成可不用准备不同的耐燃基材半品来个别地进行PU涂料的涂布以因应不同物品所需。


图1显示用以制造耐燃皮革之一习用方法的流程图；图2显示本发明一PU皮膜实施例的剖视图；图3显示将第二图的PU皮膜离型后与一底材结合在一起所形成的耐燃人工皮革的剖视图；及图4显示对本发明之一实施例的耐燃人工皮革作耐燃测试之前、后的照片图；图5显示对本发明之一比较例的耐燃人工皮革作耐燃测试之后的照片图。
图号说明

1、耐燃人工皮革11、基材层12、含有难燃剂及阻燃剂的高分子聚合体层13、底材14、干式聚胺酯树脂层具体实施方式
本发明的制造方法，将经由仅为例子但非用以限制的实施例并参照所附图式作进一步说明，其中图2中显示一由织物经含浸水性高分子聚合物后再干燥而构成的基材层11，该基材层表面涂布有一层含有防火难燃剂及阻燃剂的高分子聚合体12。其中基材层的厚度较佳是在0.01mm至1.0mm的范围，而涂布层的厚度较佳为0.1mm～1.0mm的范围。
由织物经含浸水性高分子聚合物构成基材层11的制程，是将基布送经一槽中含浸水性高分子聚合物，经过压轧轮压轧以控制基布上含浸配合液的厚度，并将多余的配合液流回槽中，随后含浸配合液的基布进入烘干装置中加热，将水份烘干使其表面有一薄膜。
涂布在基材层11表面的高分子聚合体12最好是例如一液型PU的聚胺酯(PU)树脂层，或者可使用其它合适的弹性聚合体作为该涂布层，例如聚烯烃类树脂、聚醯氨树脂、聚压克力树脂以及其混合物所组成的群体选出。
高分子聚合物所添加的防火难燃剂包含溴系列及磷系列的化合物，其添加量的范围为1～30％间，而最佳范围为5～15％。
高分子聚合物所添加的阻燃剂锑系列的化合物其添加量的范围为1～20％间，而最佳范围为2～12％。
高分子聚合物所添加的防火难燃剂及阻燃剂合并添加量的范围为2～50％间，而最佳范围为7～27％，且防火难燃剂及阻燃剂两种一定要合并使用。
上述涂布在基材层11表面的高分子聚合体可藉由一凝固步骤以形成一开放性多微孔结构；该凝固步骤是将覆有高分子聚合体的基材层11输送至内部装有配合液的凝固槽中来进行，当被覆有高分子聚合体的基材层通过凝固槽时，高分子聚合体中的溶剂自内部释出且溶于非溶剂(水)中，而溶剂释出后所形成的空间会由非溶剂(水)填入，以使高分子聚合体凝固并形成一开放性多微孔结构。
在上述凝固步骤之后，接着进行一水洗步骤以洗去残留于高分子聚合体的溶剂；之后，再进行一烘干步骤来烘干。
图2中并显示在高分子聚合体12表面进一步形成一干式聚胺酯树脂层14，以形成具有纹路与较佳手感的PU皮膜。
上述聚胺酯树脂层14是先涂布于离型纸上再转移到高分子聚合体12层上，而此离型纸较佳是具有纹路，藉以将离型纸上的纹路转到该聚胺酯树脂层表面。
图3中显示将图2的基材层11离型而得的PU皮膜与一底材13结合在一起，以形成一具有耐燃PU皮膜的人工皮革1。
适用于作为底材13的材质包含不织布、弹性布、二榔皮、织布与超纤等；或者可选用经过耐燃处理的不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等基布作为底材。关于作为该底材13的基材的选取是取决于所要制作的各种不同耐燃物品，这也使得本发明不用准备多种不同耐燃皮料半品来提供各种不同耐燃物品使用。
将藉由以下的实例进一步说明本发明的实施例。
实施例1以尼龙(nylon)织布(75D×75D/176T)为基材，先将该尼龙织布以100％水性树脂组成物含浸，并在140℃下干燥以形成具弹性的材料；将该基材送入一涂布装置，涂布一添加10％防火难燃剂(溴化物)及5％阻燃剂(氧化锑)的聚胺脂树脂溶液；再将此覆有PU树脂溶液的基材输送至内部装有配合液的凝固槽中8分钟，其中该配合液的成份的比例为二甲基甲醯胺∶水＝15∶85；然后再将覆有高分子聚合物的基材送入一装有水的水洗槽以洗去残留于高分子聚合物的溶剂；之后，将覆有高分子聚合物的基布置入一烘干装置，于130℃下进行烘干10分钟，再将基材离型以形成一半成品；藉由已涂布一液型PU组成物及当作接着层涂料的二液型PU组成物的离型纸施以贴合加工后，剥离离型纸而形成一PU皮膜成品；再将此成品贴合耐燃处理后的织布而形成一高耐燃人工皮革。关于该高耐燃人工皮革经过测试的手感、软硬度及一体感将示于以下表1。
比较例1经耐燃处理的织布经由直接涂覆聚胺脂(PU)树脂组成物，经凝固、水洗、干燥而形成一半成品；藉由涂布有一液型PU组成物及当作接着层涂料的二液型PU组成物的离型纸施以贴合加工后，剥离离型纸而形成一耐燃皮料成品。关于该习用耐燃皮料经过测试的手感、软硬度及一体感将一并示于以下表1。
<表1>

注15＝优越；4＝良好；3＝可；2＝稍可；1＝差注2手感及一体感以手直接测试，耐燃测试方法FMVSS302，测试数据见表2及表3。
<表2>耐燃测试FMVSS302(比较例)


<表3>耐燃测试FMVSS302(实施例)

就本发明以不同方法制造的人工皮革与习用皮革相较下所能得到的效果，将可由表1中就二者的手感、耐燃效果、软硬度及一体感等各项物性进行测试的比较结果来充分显示，其中在手感方面，本发明的耐燃人工皮革比习用的耐燃人工皮革有较优的手感；在一体感方面，两者都有优越的一体感；在柔软度方面，本发明的耐燃人工皮革比习用的耐燃人工皮革有较优的柔软性；在耐燃效果方面，由FMVSS302测试标准应证(表2、表3)，本发明的人工皮革比习用的耐燃人工皮革有较佳的耐燃效果，此外，由图4所示的耐燃测试结果亦能证实本发明的人工皮革经猛烈的火烟灼烧后仍不会燃烧受损，与图5未添加耐燃剂的人工皮革的耐燃测试比较下，本发明阻燃性特好而具有高耐燃的效果。
本发明是先将预定比例及成分的防火难燃剂与阻燃剂混入高分子聚合物中，以涂布基材及离型的方式来形成PU皮膜的皮层或是蕊层，再与底材贴合来制造耐燃人工皮革。所以本发明的人工皮革并无后续加工而导致耐燃剂会被部分洗去的问题，而且只要添加少量的防火难燃剂与阻燃剂就能达到相当高的耐燃效果。
同时，依据本发明方法所制造的耐燃PU皮膜，只要与选取自不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等材质的底材结合就可适用制作需要耐燃效果的鞋子、家俱或车辆用材料等物品，达成可不用准备多种不同耐燃基布来提供各种不同耐燃物品使用。
前述是对于本发明以上实施例所做描述，而依本发明的设计精神可作多种变化或修饰实施例，是以，对于熟悉此项技艺人士可作的明显替换与修饰，仍将并入于本发明所主张的专利范围内。
权利要求
1.一种高耐燃的人工皮革制法，其特征在于，其包含以下步骤提供一厚度在0.01mm至1.0mm范围的基材层，该基材层是由塑料膜或是织物经含浸水性高分子涂料并经干燥构成；在基材层的表面涂布一层含有防火难燃剂及阻燃剂且厚度在0.1mm至1.0mm范围的高分子聚合体；将高分子聚合体与基布离型以得一耐燃PU皮膜；及提供一选取自不织布、弹性布、二榔皮、织布或超纤材质的底材，并将该底材贴在上述皮膜背面以形成耐燃人工皮革。
2.如权利要求1所述的高耐燃的人工皮革制法，其中防火难燃剂为包含溴系列及磷系列的化合物，且添加量范围在1至30％。
3.如权利要求1所述的高耐燃的人工皮革制法，其中阻燃剂包含锑系列的化合物，且添加量范围为1至20％。
4.如权利要求1、2或3所述的高耐燃的人工皮革制法，其中防火难燃剂及阻燃剂合并添加量范围为2～50％。
5.如权利要求1所述的高耐燃的人工皮革制法，其中高分子聚合体上表面进一步形成有一干式聚胺酯树脂层。
6.如权利要求1所述的高耐燃的人工皮革制法，其特征在于该耐燃PU皮膜的制法包含以下步骤提供一基材层，该基材层由织物经含浸水性高分子涂料经干燥或是直接以塑料膜构成，并具有0.01mm至1.0mm范围的厚度；在基材层的表面涂布一层含有防火难燃剂及阻燃剂的高分子聚合体，该高分子聚合体层由厚度在0.1～1.0mm范围的聚胺酯(PU)树脂层构成；进行一凝固步骤，藉以使高分子聚合体涂布层形成一开放性多微孔结构；进行一水洗步骤，藉以洗去残留于高分子聚合体的溶剂；进行一烘干步骤；及将高分子聚合体与基布离型而得一耐燃PU皮膜。
7.如权利要求6所述的高耐燃的人工皮革制法，其中耐燃PU皮膜的制法中，防火难燃剂为包含溴系列及磷系列的化合物，且添加量范围为1～30％。
8.如权利要求6所述的高耐燃的人工皮革制法，其中耐燃PU皮膜的制法中，阻燃剂为包含锑系列的化合物，且添加量范围为1～20％。
9.如权利要求6、7或8所述的高耐燃的人工皮革制法，其中耐燃PU皮膜的制法中，防火难燃剂及阻燃剂合并添加量范围为2～50％。
10.一种高耐燃的人工皮革，其特征在于其包含一含有防火难燃剂及阻燃剂的高分子聚合体层的PU皮膜，该高分子聚合体层的厚度在0.1mm至2.0mm范围；以及一贴在该PU皮膜背面的底材，该底材选取自不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤材质。
11.如权利要求10所述的高耐燃的人工皮革，其中防火难燃剂为包含溴系列及磷系列的化合物。
12.如权利要求10所述的高耐燃的人工皮革，其中阻燃剂包含锑系列的化合物。
13.如权利要求10所述的高耐燃的人工皮革，其中该耐燃PU皮膜包含一厚度在0.01mm至1.0mm范围的基材层，该基材层是由塑料膜或是织物经含浸水性高分子涂料并经干燥构成；一涂布在基材层表面且含有防火难燃剂及阻燃剂的高分子聚合体层，该高分子聚合体厚度在0.1mm至1.0mm范围；及一形成在高分子聚合体表面的干式聚胺酯树脂层。
14.如权利要求13所述的高耐燃的人工皮革，其中阻燃剂为包含锑系列的化合物。
15.如权利要求13所述的高耐燃的人工皮革，其中防火难燃剂为包含溴系列及磷系列的化合物。
全文摘要
本发明有关一种高耐燃的人工皮革及其制法，主要是提供一具有耐燃的PU皮膜，该皮膜是在一基材层表面涂布一含有防火难燃剂及阻燃剂的聚胺酯(PU)树脂层，并经凝固、水洗、干燥，再将该基材层离型而得；又该耐燃PU皮膜并可与一选取自不织布、弹性布、二榔皮、织布、超纤等材质的底材相贴合以形成一高耐燃的人工皮革，且该高耐燃皮革兼具有优越手感、软硬度及一体感等优点。
文档编号D06N3/12GK1824887SQ200510007450
公开日2006年8月30日 申请日期2005年2月21日 优先权日2005年2月21日
发明者李朝栋, 王俊达 申请人:三芳化学工业股份有限公司