【 Coating R & D center 】The Combination of Bio-ecological Synthetic Leather and Fire Retardant TPU

August 26,2015

一、淺談阻燃史


隨著高分子材料發展領域越來越寬廣,高分子材料廣泛使用,包含食衣住行育樂,並與日常生活緊密結合,然高分子材料絕大多數均為可燃或易燃物質,隨著法令的更新,各國漸漸對高分子的法令趨於嚴格,也包含針對阻燃特性的標準明定規範,從歷史上觀察最早的阻燃處理可追溯至古埃及人及古羅馬人使用明礬浸泡木材、皮革以達阻燃功效,到20世紀中期都以無機阻燃處理為主流,20世紀中期有機阻燃劑嶄露頭角且以鹵素阻燃劑最為蓬勃發展,直至近年研究報告指出鹵素阻燃劑在高溫中容易產生戴奧辛等有害物質,逐漸禁用並轉向使用其他類型阻燃劑,如回到無機系、磷系、氮系、矽基等阻燃劑。
 

二、阻燃劑類型


阻燃體系在近年已詳細歸類,鹵素阻燃劑基於環保意識日漸高漲故本章不予提出,較值得討論的是反應型與添加型有機阻燃劑。反應型無鹵阻燃劑中最富盛名的產品應屬Clariant推出的OP520,但由於成本、效率、物性、製程上等多項問題難以克服已逐漸放棄反應型無鹵阻燃劑;添加型無鹵阻燃劑在各個阻燃劑廠商均有推出數種解決方案,但問題仍在添加比例過高而造成物性下降明顯,但在成本上仍較反應型無鹵阻燃劑更具優勢。目前發展趨勢會著重於兩系、三系多元等多元複合添加與阻燃劑極細化(或稱奈米化),可加強物性的保持率、阻燃劑減量(阻燃效率的提升),但須謹慎選擇分散設備及分散劑。
 

三、TPU合成革

高鼎精密材料一直深耕TPU領域的開發及應用,藉由在TPU多年的開發經驗,早在2010年更率先提出TPU合成革例如CL系列、ML系列,且在耐水解方面可高達8年(JUNGLE TEST、90℃水煮測試),全系列產品均通過國際公證單位檢驗符合歐盟REACH SVHC 161項標準及其他數十項的限用物質檢測標準,在配方中含括11%的生質原料,而此類TPU應用訴求為下:
 
  • 直接取代PVC合成革製程,無須增加設備直接轉換材料
  • 環境友善製程,生產過程無溶劑且零VOC排出
  • 環境友善材料
  • 生物可分解
 
四、TPU阻燃性能

TPU本身LOI(限氧指數)僅在16~18係屬易燃物質,相較於PVC的LOI>26並具有離火自熄特性屬於難燃物質,先天上TPU顯然極具劣勢,故TPU在改質阻燃特性與提升LOI是一大難題。為求符合美國FMVSS302標準以及基於環保訴求,鹵素阻燃劑與三氧化二銻此類的阻燃協效劑則不在考慮清單,所以在挑選阻燃劑類型需要具備下列特質:
 
  • 在阻燃級合成革中要求無鹵素、無重金屬檢出
  • 高物性(不能下降或微幅下降)
  • 高阻燃效率(少量添加即能達到FMVSS302標準)
  • 高機械性質(耐磨、耐曲、耐撓保持一定水準)
  • 低發煙量
  • 無刺激臭味

圖1: TPU壓延合成革可應用於家具沙發,汽車座椅及內飾  


圖2: TPU 粒子照片 
基於以上要求高鼎精密材料也推出相符之方案ML-158FR,具高度耐水解特性、質地柔軟、加工方法簡易、物性、機械性質優異,通過美國FMVSS302標準,應用方面適合於高級游輪內飾、車用內飾、家飾家俱、箱包等有需求阻燃特性的皮革材料。
 
五、加工特性

可沿續使用PVC合成革壓延設備,在進行混煉、壓延、貼合、發泡、壓花及收捲等製程,可直接替代PVC原料,不需額外投資生產設備,可用最低成本進行產品線升級轉型成為高產品價值之無毒環保皮革供應商。在以往加工上的困難諸如黏輥、高熔點、加工範圍狹窄等均已克服,且有多家廠商測試驗證通過。
 
六、結語

結合生質材料與阻燃特性讓TPU環保材料更貼近人類生活。此外TPU改質後的無鹵阻燃特性將對安全及健康進行最合理的闡述,生質材料更是高鼎基於環保材料的領航者所著重的開發方向。而從原料、生產、加工到產品及廢棄物,對整個產品生命週期都面面俱到,才是高鼎精密材料所努力追求的終極目標。
 
作者簡介
林宗生目前任職於高鼎精密材料股份有限公司研發中心,擔任研發複合材料類產品助理工程師。


高鼎集團1988年成立,於2015年正式更名為『高鼎精密材料股份有限公司(Coating P. Materials Co., Ltd.)』,深耕聚氨酯(Polyurethane)行業,專業生產TPU膠粒、PU樹脂/PU接著劑等環保材料,各系列產品廣泛應用於食衣住行育樂各種日常生活用品,從食品包裝、功能性紡織加工、傢(廚)俱建材加工、汽車零件組裝、運動用品材料、電線電纜至醫療材料應用等。高鼎一直是客戶的忠實夥伴,除了為國際知名品牌企業提供環境友善的化學材料,並以專業技術支援與共同開發的模式協助客戶品牌企業,提昇產品品牌與企業價值。我們的產品發展與社會責任和環境友善相結合,透過不斷研究發展與創新,協助我們的客戶滿足當前及未來市場對環境友善材料的需求。

以上文章刊登於《人造革合成革信息》雜誌8月刊,由於近年來塑料、橡膠產業積極朝環保發展,且因應全球環保趨勢,高鼎精密投入TPU壓延之發展技術已有成功成果,可實際應用於合成皮革類相關製品,未來高鼎將積極研發更優質的產品,以滿足客戶的需求!
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