CN101469076A

CN101469076A - 特殊发泡材料的制造方法

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Publication number: CN101469076A
Application number: CNA2007103083862A
Authority: CN
Inventors: 黄仕颖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01

Abstract

一种特殊发泡材料的制造方法，包含以下步骤：将高分子材料制成复数粉末；混合搅拌发泡剂于复数粉末；加压并升高温度使复数粉末融化包覆发泡剂；及恢复常压而制得发泡材料，藉由本发明可对熔点(具有流动性的温度)高于发泡剂的起始反应温度的高分子材料进行发泡。

Description

特殊发泡材料的制造方法

技术领域

本发明有关一种特殊发泡材料的制造方法，特别是一种可加快高分子材料融化速度，并同时延缓发泡剂反应时机的发泡材料的制造方法。

背景技术

由于发泡材料符合高缓冲、柔软、质轻等特性，并能并装组合成大面积使用，不仅用于随处可见的枕头、座垫、床垫、地垫、鞋材等产品，并广泛应用于儿童游戏场、运动场所、公园游乐区、养老院等需要具有防撞保护作用的场所。

依照使用原料的不同，发泡材料可概分为塑料发泡材料及橡胶发泡材料等两种。以塑料发泡材料而言，在发泡制程技术中，于原料中混合发泡剂、架桥剂及其它添加剂后加以混练搅拌，再放入模具中加热模压而发泡成半成品，然后再经冷却定型，再经裁切、剖片等加工处理，即得成型为各种形状的成品。

随着环境保护愈受重视，传统的塑料材料由于不能被微生物所分解，已逐渐被淘汰，取而代之的是以淀粉、聚乳酸及纤维蛋白质等原料为基质制造出来的生物可分解材料(Biodegradable Materials)。当以生物可分解材料作为发泡材料的原料，其发泡方式可分为物理发泡与化学发泡两种。化学发泡方式主要分成两阶段，第一阶段是将化学发泡剂与生物可分解材料高温捏合，第二阶段再将材料在模具内或是常压下加热，使化学发泡剂反应，形成发泡材料；物理发泡方式主要是将液态瓦斯或液态二氧化碳混入生物可分解材料内，再以高压射出发泡，此一种方式制程难度较高，并不适用于大量生产；此种发泡方式可见发明专利《聚乳酸的发泡方法与其发泡体》及发明专利《发泡性聚乳酸树脂粒子，聚乳酸发泡粒子及聚乳酸发泡粒子成形体》，其中，上述第一件发明专利是将适当比例的聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核剂、内滑剂与外滑剂混合在一起，再将此混合物加入至传统的压出机中，在适当的温度与压力下，加入适量的高压液态物理发泡剂，自压出机的出口即可获得发泡成品；上述第二件发明专利是以含有乳酸成分单元50摩尔％以上的聚乳酸作为基材树脂的树脂粒子，此外，聚乳酸发泡粒子是以含有乳酸成分单元50摩尔％以上的聚乳酸作为基材树脂的发泡粒子，于基材树脂中含有聚烯烃蜡，且发泡粒子全体的平均气泡径为10-500μm。

虽然前述专利案提出以生物可分解材料作为发泡材料的原料，并提出相关制程，其中，上述第一件发明专利仅加入习知的高压液态物理发泡剂于聚乳酸(PLA)，但聚乳酸(PLA)的熔融强度不易改质成适合这种发泡方式的物性，因此聚乳酸(PLA)改质配方与操作条件是重点，此一专利并未提出聚乳酸(PLA)改质配方与操作条件，而上述第二件为制备发泡粒子的方法，与直接发泡方式不同，而且也是使用高压液态物理发泡剂，也未提出聚乳酸(PLA)改质配方与操作条件。

由于聚乳酸(PLA)等生物可分解材料的熔点(具有流动性的温度)超过190℃，一般化学发泡剂在生物可分解材料的熔点温度时已作用挥发，造成无法使生物可分解材料进行发泡，故一般化学发泡方式无法依习知方法实施。因此，如何解决生物可分解材料的熔点超过发泡剂的最低起始反应温度的问题，使生物可分解材料进行发泡，是一个刻不容缓的待解决课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种特殊发泡材料的制造方法，以预先添加化学发泡剂或是物理发泡微球的方式经押出机押出后一阶段发泡，避免一般化学发泡剂在生物可分解材料的熔点温度时已作用挥发，无法两阶段发泡的问题，藉以使生物可分解材料进行发泡。

本发明提出一种特殊发泡材料的制造方法，包含以下步骤：将高分子材料制成复数粉末；混合搅拌发泡剂于复数粉末使均匀分散；加压并升高温度使复数粉末融化并包覆发泡剂；及恢复常压而制得发泡材料。

前述说明的高分子材料的熔点(即具有流动性的温度)为高于发泡剂的最低反应温度。

基此，高分子材料为有机高分子材料或生物可分解材料，其中，当高分子材料为生物可分解材料，可选自聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亚胺共聚物及聚羟丁酯及其组合组成的群组中。

再者，发泡剂选自含亚硝基发泡剂、含偶氮基发泡剂、含酰胼基发泡剂、含偶氮甲酰胺(ADCA)发泡剂及无机发泡剂所组成的群组中，并可涂布包覆层于发泡剂，此外，发泡剂也可为物理微球发泡剂。

此外，于制得发泡材料的步骤，更包含：射出/押出发泡材料，并可以共压出方式射出至少一层薄膜于发泡材料上，其中，薄膜可位于发泡材料的二侧面，再者，薄膜可选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性橡胶(TPR)、乙烯丙烯橡胶(EPR)、聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亚胺共聚物及聚羟丁酯及其组合组成的群组中。

本发明可加快高分子材料融化速度，并同时延后发泡剂反应时机，当发泡剂反应时，气体已被高压包覆在熔化后的高分子材料内，当材料进入常压环境，压力释放造成气体膨胀即成发泡材料，藉以对熔点高于发泡剂的起始反应温度的高分子材料进行发泡，解决习知发泡材料的制程中，因发泡剂反应温度较低而使高熔点高分子材料无法发泡的问题，此外，也可以共压出的方式于发泡材料的二侧面制成多层薄膜，藉以提供发泡材料更广泛的应用范围。

有关本发明的较佳实施例及其功效，兹配合图式说明如后。

附图说明

图1为本发明的制造方法的流程图。

图2为本发明于制造时的示意图。

图3为本发明以共压出方式制造的示意图。

主要组件符号说明

1..........混合物

2..........发泡材料

21.........薄膜

5..........压缩机台

51.........主喷嘴

52.........辅助喷嘴

具体实施方式

如图1与图2所示，为本发明揭露一种发泡材料的制造方法。

本发明的发泡材料的制造方法，包含下列步骤：

步骤1：将高分子材料制成复数粉末。

首先，将高分子材料磨成粉末状而形成复数粉末，平均粒径在5mm以下(视预计发泡倍率与发泡剂颗粒大小调整)，藉以增加其表面积，其中，高分子材料为有机高分子材料或生物可分解材料(BiodegradableMaterials)，其中，当高分子材料为生物可分解材料时，可选自聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亚胺共聚物及聚羟丁酯及其组合组成的群组中。

步骤2：混合搅拌发泡剂于复数粉末。

将发泡剂与复数粉末依比例混合，发泡剂重量比例约为2％～30％并加以搅拌形成混合物1，并将混合物1置入压缩机台5内，其中，高分子材料的熔点(即具有流动性的温度)为高于发泡剂的最低起始反应温度。

前述说明的发泡剂可选自含亚硝基发泡剂、含偶氮基发泡剂、含酰胼基发泡剂、含偶氮甲酰胺(ADCA)发泡剂及无机发泡剂所组成的群组中。此外，发泡剂可为物理发泡的微球(Microsphere)发泡剂，也可于混合搅拌该发泡剂于复数粉末的步骤前，涂布包覆层于发泡剂，以包覆发泡剂而形成微球(Microsphere)结构。

于混合搅拌发泡剂于复数粉末的步骤，更包含：混合搅拌发泡助剂于复数粉末。即在混合发泡剂与高分子材料所制成的复数粉末内时，也可同时混入发泡助剂，使发泡剂、发泡助剂以及复数粉末依比例混合，再加以搅拌形成混合物。而上述说明的发泡助剂为可选自由氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸镁及其混合物。

再者，于混合搅拌发泡剂于复数粉末的步骤中，也可加入其它添加剂，如碳酸钙、软木屑(cork)等增量剂，或是白烟(silica)、碳烟(carbonblack)等补强剂。

此外，在此一步骤中，可加入架桥剂于高分子材料所制成的复数粉末内，使发泡剂、发泡助剂、架桥剂以及复数粉末混合后，再加以搅拌形成混合物。其中，架桥剂为可选自二异丙苯基过氧化物、2，5-过氧三级丁基-2，5-二甲基己烷、硫磺及其混合物。再者，架桥的作用也可经由电子束(Electron Beam)照射复数粉末来达成，其中，电子束是由电子加速器系统输出。或可以伽玛射线(γ-ray)照射复数粉末达成架桥的作用。

步骤3：加压并升高温度使复数粉末融化。

当混合物1置入压缩机台5后，即可藉由压缩机台5对混合物1加压，同时可升高压缩机台5内的温度，藉以使复数粉末融化。在高温高压的环境下，可加快高分子材料所制成的复数粉末的融化速度，并同时延后发泡剂反应时机，使得复数粉末融化而包覆发泡剂。

步骤4：恢复常压而制得发泡材料。

此后，经由压缩机台5的主喷嘴51将混合物1射出/押出，混合物1的发泡剂在押出机内即开始裂解产生气体，被高压压缩包覆在熔化的高分子材料内，经过出口到常压状态下即均匀膨胀，冷却后即制得发泡材料2。

如图3所示，压缩机台5于主喷嘴51的二侧分别设有辅助喷嘴52，于主喷嘴51射出/押出发泡材料2时，辅助喷嘴52以共压出方式射出薄膜21于发泡材料2的二侧面，其中，薄膜可选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性橡胶(TPR)、乙烯丙烯橡胶(EPR)、聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亚胺共聚物及聚羟丁酯及其组合组成的群组中，藉以提供发泡材料更广泛的应用范围，如应用于容装食品或医疗器材。

上述说明中所列举的内容虽然是以三层共压出方式于发泡材料的侧面压制成薄膜为例，但并非用以限制本发明仅是以三层共压出方式制成薄膜，也可视实际产品结构及用途以多层共压出方式制成薄膜，特此说明。

本发明将高分子材料磨成粉末状而增加其表面积，吸热迅速，可加快高分子材料融化速度，发泡剂分散在由高分子材料所磨成的复数粉末中，因而可延后发泡剂反应时机，当发泡剂反应时，气体已被高压包覆在熔化后的高分子材料内，当材料进入常压环境，压力释放造成气体膨胀即成发泡材料，藉以对熔点高于发泡剂的反应温度的高分子材料进行发泡，不仅无习知物理发泡所造成制程难度高的问题，同时可解决习知两阶段化学发泡制程中，因发泡剂起始反应温度较低而使高分子材料无法发泡的问题，此外，也可以共压出的方式于发泡材料的侧边制成多层薄膜，藉以提供发泡材料更广泛的应用范围。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

Claims

1、一种发泡材料的制造方法，包含下列步骤：

将一高分子材料制成复数粉末；

混合搅拌一发泡剂于该些粉末；

加压并升高温度使该些粉末融化；及

恢复常压而制得一发泡材料。

2、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该高分子材料为一有机高分子材料。

3、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该高分子材料选自聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亚胺共聚物及聚羟丁酯及其组合组成的群组中。

4、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该高分子材料的熔点为高于该发泡剂的最低起始反应温度。

5、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该些粉末的粒径小于5mm。

6、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该发泡剂选自含亚硝基发泡剂、含偶氮基发泡剂、含酰胼基发泡剂、含偶氮甲酰胺(ADCA)发泡剂及无机发泡剂所组成的群组中。

7、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该发泡剂为一微球发泡剂。

8、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于混合搅拌该发泡剂于该些粉末的步骤前，更包含：涂布一包覆层于该发泡剂。

9、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于混合搅拌该发泡剂于该些粉末的步骤，更包含：混合搅拌一发泡助剂于该些粉末。

10、如权利要求9所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该发泡助剂为可选自由氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸镁及其混合物所组成的群组中。

11、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于混合搅拌该发泡剂于该些粉末的步骤，更包含：混合搅拌一补强剂于该些粉末，其中，该补强剂为可选自由白烟(silica)及碳烟(carbon black)所组成的群组中。

12、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于混合搅拌该发泡剂于该些粉末的步骤，更包含：加入一架桥剂于该些粉末，其中，该架桥剂选自二异丙苯基过氧化物、2，5-过氧三级丁基-2，5-二甲基己烷、硫磺及其混合物所组成的群组中。

13、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于加压并升高温度使该些粉末融化的步骤，该些粉末包覆该发泡剂。

14、如权利要求1所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于制得该发泡材料的步骤，更包含：射出/押出该发泡材料。

15、如权利要求14所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：于射出/押出该发泡材料的步骤，更包含：以共压出方式射出至少一层薄膜于该发泡材料上，其中，该薄膜选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性橡胶(TPR)、乙烯丙烯橡胶(EPR)、聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亚胺共聚物及聚羟丁酯及其组合组成的群组中。

16、如权利要求15所述的发泡材料的制造方法，其特征在于：该些薄膜位于该发泡材料的二侧面。