CN101381473A

CN101381473A - 热塑性硬质发泡体的制造方法

Info

Publication number: CN101381473A
Application number: CNA2007101492446A
Authority: CN
Inventors: 许连祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Xu Yuqian
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-11

Abstract

本发明是关于一种热塑性硬质发泡体的制造方法，该方法是先以混合装置将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合，以得到硬发泡材料；再将该硬发泡材料注入模具；并摇动该模具，使硬发泡材料得以均匀成形于该模具内；再静置该模具，使硬发泡材料在该模具进行反应，并依该模具内的形状成形，待反应及成形完成后，即制作出一种无接合缝的成品。这种制造方法不仅具备配方简易、易着色等特点，且可轻易控制所制出的无接合缝的成品的防火、防潮、硬度及耐腐蚀的能力。

Description

热塑性硬质发泡体的制造方法

技术领域

本发明是关于热塑性硬质发泡体的制造方法，尤其是指一种将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合以得到硬发泡材料，并使该硬发泡材料进行发泡反应以成型出一种无接合缝的成品的方法。

背景技术

由于科技的进步日新月异，且人们对于生活品质的要求也不断提高，各行各业一直致力于研发更新、更进步的产品，以产生更便利的功效。且这一趋势不仅局限于高科技产品领域，连与人们生活息息相关的庶务用品，借着人们对其不便利与不良设计的抱怨，也被改良而大幅提高其便利性及进步性。这样使得各制造商在进行产品设计时，是以更好的生活品质、更便利的功能作为设计导向。为了迎合消费者的需要，现今已有许多不同的材料(例如：发泡材料)被运用在各种产品上，以制造出令使用者更为满意的商品。

传统的发泡材料依其所使用原料的不同，大概可分为塑料发泡材料及橡胶发泡材料等两种，由于这两种材料的材质特性不同，导致其应用领域也不相同。以传统的塑料发泡材料为例，在其发泡工艺技术中，一般均是以乙烯-醋酸乙烯共聚合物(Ethylene Vinyl Acetate，简称EVA)或EVA与聚乙烯(Polyethylene，PE)的掺合物为主要原料，故所制作出的塑料发泡材料除易于在后段加工程序中将其成型为其它复杂形状的成品外，还具有配方简易、易于着色等优点，由于其发泡工艺及应用在相关产品上的技术已相当成熟，日常生活中随处可见的鞋材或地垫材料大多是以这种塑料发泡材料所制成，但是，其缺点在于这种塑料发泡材料本身的弹性与止滑性较差。

至于传统的另一种橡胶发泡材料，是一种在常压(即大气压力)状态下所制出的发泡材料，其是以聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，简称PVC)或丁腈橡胶(Acrylonitrile butadiene rubber，简称NBR)掺合物等橡胶类材料为主要原料，所制作出的橡胶发泡材料虽可弥补前述塑料发泡材料的缺点，具有较佳的弹性及止滑性，而可被应用在制作水上浮材或运动地垫等产品上。然而，这种橡胶发泡材料的配方却相当复杂，且在制造过程中所产生的粉尘或化学物质对环境的污染相当大，且所产生的废料也不易回收，而有逐渐被禁用的趋势。除此之外，这种橡胶发泡材料最大的缺点是在于其后段的加工程序中很难将其成型为形状复杂的产品。

因此，前述两种发泡材料无论是哪一种材料的特性及制作方式均有其缺失及难以兼顾之处，故，如何通过改变制作工艺得以在常压状态下连续制作出兼具一般橡胶及塑料发泡材料优点的发泡材料，以有效发挥各种发泡材料的优点并扩大其应用领域，已成为当前各制造商所面对的重要课题。

发明内容

有鉴于前述传统橡胶、塑料发泡材料及其发泡技术长久以来所存在的缺失，本案发明人乃根据多年的实务经验及研究心得，研发出本发明的一种热塑性硬质发泡体的制造方法。

本发明的一目的在于提供一种热塑性硬质发泡体的制造方法，以解决传统发泡材料及发泡技术所衍生的缺失。

根据本发明，提供了一种热塑性硬质发泡体的制造方法，该方法主要包括：将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合，以得到硬发泡材料；将该硬发泡材料在第一温度及第一压力下注入模具中；然后摇动该模具，使硬发泡材料在第二温度及第二压力下得以均匀成形于该模具内；再静置该模具，使硬发泡材料在模具内进行反应，并依模具内的形状成形；待反应及成形完成后，即制作出无接合缝的成品。

根据本发明的具体实施方案，所述硬发泡材料可以是依下列步骤进行混合得到的：将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂置入混合装置内；利用该混合装置将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料；再将硬化剂添加到混合装置内，将该硬化剂与发泡材料混合为硬发泡材料。

在混合所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂时，可在20℃～22℃的温度下将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料。混合比例可为：聚氨基甲酸酯占发泡材料总重量的98.9％～99.47％、发泡剂占发泡材料总重量的0.5％～1％、催化剂占发泡材料总重量的0.03％～0.1％。将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料的混合时间可为20～30分钟。在将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料后，可再在20℃～22℃的温度下将该发泡材料与硬化剂进行混合。在将所述硬化剂与发泡材料混合为硬发泡材料时，发泡材料与硬化剂可以1：0.8～1：0.95的重量比例进行混合。

本发明的热塑性硬质发泡体的制造方法中，在将所述硬发泡材料注入模具中时，可将该硬发泡材料在50℃～80℃的第一温度以及150kg/cm²～200kg/cm²的第一压力的条件下，自混合装置的一喷出口注入模具中。在摇动所述模具时，可令所述硬发泡材料在50℃～80℃的第二温度以及第二压力为常压的条件下得以均匀成形于该模具内。

本发明的热塑性硬质发泡体的制造方法中，所述硬发泡材料在进行反应后与进行反应前，其体积可有2.5～3.3倍的膨胀。

利用本发明的方法所制出的无接合缝的成品除有防潮、防火的功能外，并且兼备一般橡胶发泡材料所拥有的可控制硬度及耐腐蚀特性，以及一般塑料发泡材料所拥有的配方简易、易着色、易二次加工及可环保回收再生等优点，这样，通过本发明的制造方法，即可完全解决传统发泡材料及发泡技术所衍生的缺失。

附图说明

图1为本发明的制造方法的流程图；

图2为本发明的无接合缝的成品的示意图；

图3为本发明的硬发泡材料的配制工艺流程图。

图中主要符号说明：1无接合缝的成品；11柜体；12柜门；13面盆。

具体实施方式

为能对本发明的目的、发明理念及技术原理有更清楚的认识与了解，现列举具体实施例并配合附图，详细说明如下：

本发明提供了一种热塑性硬质发泡体的制造方法，请参阅图1所示，该方法是先将聚氨基甲酸酯(Polyurethane，简称PU)、发泡剂及催化剂(如：水)等材料添加在一混合装置内，并混合为硬发泡材料；即可将该硬发泡材料在第一温度及第一压力下注入一模具中；再摇动该模具，使硬发泡材料在第二温度及第二压力下得以均匀成形于该模具内；其后静置该模具，使硬发泡材料在该模具进行反应，并依该模具内的形状成形，待反应及成形完成后，如图2所示，即可制作出一种无接合缝的成品1。这样，本发明的制造方法不仅具备配方简易、易着色等优点，且可轻易地控制所制出的无接合缝的成品1的防火、防潮、硬度及耐腐蚀能力，即可在不大幅更动现有工艺条件的状态下，制造出兼具塑料发泡材料及橡胶发泡材料优点的无接合缝的成品1，并可避免制造过程中所产生的废弃物对环境造成的污染。

为能更进一步了解本发明的热塑性硬质发泡体的制造方法，请再参阅图1所示，现依照该制造方法的步骤依序说明各步骤的细节如下：

(101)将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为硬发泡材料；

在本发明的一实施例中，请参阅图3所示，该硬发泡材料是依下列步骤进行混合：

(301)将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂置入一混合装置内；

(302)令该混合装置将所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料；及

(303)再将硬化剂添加到该混合装置内，将该硬化剂与该发泡材料混合为硬发泡材料。

在该实施例中，所述混合装置可为一般混合(kneader)、混练(roll mill)、双滚轮混练(two-roll mill)、万马力混练(Banbury mixer)或PU发泡混合机等类的混合设备。在混合发泡材料时，混合装置内是在介于20℃至22℃的温度下对所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂进行混合；混合时间可为20～30分钟。此外，该方法在混合出所述发泡材料后，也在介于20℃至22℃的温度下对该发泡材料与所述硬化剂进行混合。

在本发明中，所述聚氨基甲酸酯的生成原料的化学组成成分(例如：二异氰酸醴原子团(—NCO)、长链二醇(polyol)及二异氰酸盐(Diisocyanate))具有多样性，而使聚氨基甲酸酯兼具橡胶、塑料与纤维的特性，并使其在加工上具有非常好的选择弹性，而所述硬化剂添加在所述发泡材料内，可用以控制发泡材料在发泡后所需维持的硬度。

本发明的方法中，所用发泡剂、催化剂、硬化剂均可为本领域中常规使用的发泡剂、催化剂和硬化剂。

在该实施例中，所述聚氨基甲酸酯占所述发泡材料总重量的百分比是介于98.9％至99.47％之间，所述发泡剂占发泡材料总重量的百分比是介于0.5％至1％之间，所述催化剂占发泡材料总重量的百分比是介于0.03％至0.1％之间，而所述发泡材料与硬化剂的混合重量比例是介于1：0.8至1：0.95之间。

(102)将该硬发泡材料在第一温度及第一压力下注入模具中；

本实施例中，在将硬发泡材料注入模具中时，是将该硬发泡材料在介于50℃至80℃间的第一温度以及介于150kg/cm²至200kg/cm²间的第一压力的条件下，自混合装置的一喷出口注入模具内。

(103)摇动该模具，令所述硬发泡材料在第二温度及第二压力下得以均匀成形于该模具内；

在本实施例中，步骤(103)在摇动模具时是令硬发泡材料在介于50℃至80℃间的第二温度以及常压(将硬发泡材料注入模具后，模具会留一个溢流口，令多余物料或模具内的空气流出，因此此时的压力应为一般大气压力，即常压)的条件下得以均匀成形于该模具内。该步骤中对摇动时间没有特别限制，能使硬发泡材料均匀附着在模具壁面即可。这样，依前述步骤的制作，可使该硬发泡材料在进行反应后与进行反应前，其体积有膨胀，体积膨胀比例介于2.5至3.3倍之间。

(104)静置该模具，令硬发泡材料在模具内反应并依模具内的形状成形；

静置时可控制模具的温度为50℃至80℃。硬发泡材料在模具内静置所需的适当时间需视硬发泡材料的份量而定其长短，一般在介于15至20分钟的时间内，可完全使该硬发泡材料在模具内完全发泡，但，依无接合缝的成品1体积大小的差异，该硬发泡材料的静置时间略有不同，例如：无接合缝的成品1体积在100至200cm³间，所需的静置时间仅约15分钟；无接合缝的成品1为200至300cm³间，所需的静置时间约20分钟，这样，在静置之后，即可制出已成型为固态的无接合缝的成品1。该实施例中，硬发泡材料在模具中静置一适当时间完全发泡后的温度约在90℃至100℃之间。

实际上，仅在该硬发泡材料成型的厚度不同时，对于静置时间的长短才有较大的影响，如：当硬发泡材料成型的厚度在10mm以内，其发泡后的温度约为90℃至100℃，该硬发泡材料静置在温度约为50℃的模具内约仅需15分钟的静置时间；当硬发泡材料成型的厚度介于10至25mm间，其发泡后的温度约为90℃至100℃，该硬发泡材料静置在温度约为60℃的模具内约需25分钟的静置时间；而当硬发泡材料成型的厚度在25mm以上，且其发泡后的温度约为90℃至100℃，该硬发泡材料静置在温度约为70℃至80℃间的模具内，约需25至30分钟的静置时间。

(105)待反应及成形完成后，即制作出无接合缝的成品1。

在该实施例中，无接合缝的成品1自模具取出后，即成为外观完整的产品，请再参阅图2所示，该无接合缝的成品1可为一面盆浴柜的主体，即具有前述兼具塑料发泡材料及橡胶发泡材料等优点，此外，为美化该无接合缝的成品1的外观，可在该无接合缝的成品1上打磨、喷漆或贴皮(如各样式、各形态、色泽的木质条纹)，以呈现不同的外观，并可在该无接合缝的成品1上装设多个柜门12或一面盆13，以组成一面盆浴柜。

在此必须说明的是：以上所述仅为本发明的一最佳实施例，本发明在实际实施时，所述无接合缝的成品1泛指料理盘、镜框、茶盘、浴桶、浴室用的柜子、鞋柜、衣柜…等具有容积的成品，且该成品1的萧氏硬度介于60～80HS间。而传统装潢用的PU发泡装饰线板、床头板…等无容积的产品，则非本发明所称的无接合缝的成品1。

综上所述，本发明所提供的热塑性硬质发泡体的制造方法，可达到下列目的、功效：

1.可在无需大幅改变传统发泡工艺条件的状态下，以一体成型的方式制出无接合缝的成品；

2.可避免产生出含PVC的不符合环保要求的废弃物；

3.本发明的制造方法不仅具备配方简易、易着色等优点，且可轻易地控制所制出的无接合缝的成品的防火、防潮、硬度及耐腐蚀能力；

4.利用本发明的制造方法所制出的无接合缝的成品，除有防潮、防火的功能外，并且兼备一般橡胶发泡材料所拥有的可控制硬度及耐腐蚀特性，以及一般塑料发泡材料所拥有的配方简易、易着色、易二次加工及可环保回收再生等优点；

5.利用本发明的制造方法所制出的无接合缝的成品，可在其上轻易加工成型出形状或图案，故适合应用在需进行压纹、转印及贴合等设计的产品上；

6.本发明有效增加了无接合缝的成品在应用上的多样性，例如：料理盘、床头、镜框、扶手、地板、茶盘、浴桶…等代替木头的代木产品。

以上所述仅为本发明最佳的一具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明领域内可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1、一种热塑性硬质发泡体的制造方法，该方法包括：

将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合，以得到硬发泡材料；

将该硬发泡材料在第一温度及第一压力下注入模具中；

摇动该模具，使硬发泡材料在第二温度及第二压力下得以均匀成形于该模具内；

静置该模具，硬发泡材料在模具内进行反应，并依模具内的形状成形；及

待反应及成形完成后，即制作出无接合缝的成品。

2、如权利要求1所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，所述硬发泡材料是依下列步骤进行混合得到的：

将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂置入混合装置内；

利用该混合装置将聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料；及

再将硬化剂添加到混合装置内，将该硬化剂与发泡材料混合为硬发泡材料。

3、如权利要求2所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，在混合所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂时，是在20℃～22℃的温度下将该聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料。

4、如权利要求3所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，在将所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料后，是在20℃～22℃的温度下将该发泡材料与硬化剂进行混合。

5、如权利要求2所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，在将所述硬发泡材料注入模具中时，是将该硬发泡材料在50℃～80℃的第一温度以及150kg/cm²～200kg/cm²的第一压力的条件下，自混合装置的一喷出口注入模具中。

6、如权利要求2所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，在摇动所述模具时，是令所述硬发泡材料在50℃～80℃的第二温度以及第二压力为常压的条件下得以均匀成形于该模具内。

7、如权利要求2、5或6所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，所述硬发泡材料在进行反应后与进行反应前，其体积膨胀比例为2.5～3.3。

8、如权利要求7所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，将所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料时，是以聚氨基甲酸酯占发泡材料总重量的98.9％～99.47％、发泡剂占发泡材料总重量的0.5％～1％、以及催化剂占发泡材料总重量的0.03％～0.1％的比例进行混合。

9、如权利要求8所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，将所述聚氨基甲酸酯、发泡剂及催化剂混合为发泡材料时，是以20～30分钟的时间进行混合。

10、如权利要求8所述的热塑性硬质发泡体的制造方法，其中，在将所述硬化剂与发泡材料混合为硬发泡材料时，所述发泡材料与硬化剂是以1：0.8～1：0.95的重量比例进行混合。