CN101665579A - 开孔性发泡材的制造方法及其组成物 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种开孔性发泡材的制造方法及其组成物，将热塑性高分子与乙烯/醋酸乙烯酯共聚物进行混炼，再将混炼后的该混合物与发泡剂置入混炼、制粒、押片后经电子束照射后，于表面形成交联反应，进而经过发泡炉发泡而得到开孔性聚烯烃发泡体，再利用机械方式使的破泡而增加开孔率至80－95％，以形成的开孔式发泡体。其为健康环保发泡材料，具有优良的产品性能如透气、吸湿、散热、弹性、轻量等。
Description
技术领域
本发明是关于一种发泡材的制造方法及其组成物，其尤指一种开孔性发泡材的制造方法及其组成物。
背景技术
一般常见的热塑性塑料，平均比重在0.9-1.5之间；然而，在实际应用上，却有很多的场合需要更轻巧或结构更多变的发泡塑料才能解决问题。故，发泡塑料是使用添加发泡剂，将塑料加工成多孔性的结构(cellular-structure)，致所得成品密度低于原来塑料者。其利用发泡剂使塑料发泡目的主要为减轻重量及降低成本，而具漂浮、隔音、隔热及防震的特性，能应用于填充材、衬垫材及包装材等，亦有应用于建材的低度发泡产品。
聚胺酯材料(PU)，由于具有极优异的机械性质和弹性、极佳的耐磨耗性和耐化学药品性及其与血液细胞组织拥有很好的兼容性(blood and tissue compatibility)…等等特殊的性质，因此迅速的发展成为一种日常生活中和工业应用上极为重要的材料。由于PU flexible foam质地柔软、密度范围容易控制、弹性与缓冲能力佳，大量用于民生及医疗用品方面；此外，又可配合反应射出成型(R IM)加工技术或連续自动化生产技术，因此可大大缩短以往传统加工所需时间。缓慢回弹的发泡体与一般通用的flexible foam所不同的是其在受外力变形时为缓慢回弹且无残留变形。这种发泡体具有更高效率的缓冲、隔音、密封……等性能，此种材料所具备的优异性能，广泛使用于医疗、休闲产业。
聚氨酯(PU)发泡材以是Toluene diisocyanate(简称TDI)及Methylene bisphenyl isocyanate(简称MDI)为主原料，再加上触媒、防火剂及无氟发泡剂，，经高速搅拌混合、反应生成的发泡聚合体，几乎在PU引进工业界的同时，就随之出现因职业暴露而来的不良呼吸系统影响的报告，最严重的是气喘的发作及呼吸疾病的出现，若是连续数月或数年暴露在低浓度下，则会导致进行性的肺功能障碍；再者TDI 80/20的蒸气压，在25℃，大气压是0.011mmHg之下，具有一定的挥发性，尤其TDI因含有异氰酸基(-NCO)，其化性非常活泼，而不易处理；最重要的是在PU制造的放热反应高温下，发泡及喷雾制程会产生TDI aerosol的溢散，而形成对于人体严重的危害。另外，因为一般PU的合成中，MDI/OH在catalyst下反应至少要6小时，合成反应时间过长，常造成整体制造成本增加等问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种利用开孔性发泡材的制造方法及其组成物，其使用至少一热塑性高分子、至少一乙烯/醋酸乙烯酯共聚物与一发泡剂进行发泡，使其具有良好的透气性、吸水性、保温性、吸音与保温性、缓冲性。
本发明的目的之二在于提供一种开孔性发泡材的制造方法及其组成物，其使用仅含有碳氢元素的原料，可回收再利用，具有环保特性的发泡材。
为实现本发明的目的及解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的。
本发明提供的一种开孔性发泡材的制造方法，其主要步
骤包括：
混炼至少一热塑性高分子、至少一乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、
一发泡剂与一架桥剂以成一聚合物；
押出该聚合物；
使用电子束照射该聚合物，使该聚合物产生架桥反应；以及
加热使该聚合物进行发泡。
本发明中，其中该混炼的步骤中，须进行加热，温度为摄氏110-120度。
本发明中，其中该电子束照射的步骤中，其电子束的强度为400KV，照射剂量范围2.4Mard。
本发明中，其中该电子束照射的步骤中，其电子束的强度仅使该聚合物的表面进行架桥反应。
本发明中，其中该加热使该聚合物进行发泡的步骤中，其加热温度为摄氏220度。
本发明中，其中该架桥剂为过氧化二异丙苯。
本发明还同时公开了一种开孔性发泡材的组成物，其包含：
含重量百分比80至20的热塑性高分子；
含重量百分比1至20的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物；以及
含重量百分比17至20的发泡剂。
本发明中，其中该热塑性高分子为低密度的聚乙烯。
本发明中，其中该发泡剂为甲酰胺。
本发明具有以下有益效果：本发明所述的开孔性发泡材使用聚烯烃聚合物是为一环保型制程，且作业性佳，连续性一次成型，生产方式为连续生产，有别于批式(batch)模内发泡，再者其仅含碳氢元素，其废料可回收再利用，物性良好，其可应用在运动休闲产业，包括床垫、棉被、枕头、椅垫、家具等，另可应用在汽车工业、飞机用座垫及工业应用及医疗工业上。
附图说明
图1是本发明较佳实施例之一的制造流程图。
具体实施方式
为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
现有技术的开孔性发泡材都是PU发泡塑料，其原料为聚氨基甲酸乙酯(polyurethane s，以下简称PU)，其产品普遍于民生活动必需品，如家具、床椅垫、衬里、建筑的绝缘体、冰箱绝热层等。其中生产PU的基本原料-Toluene diisocyanate(简称TDI)及Methylene bisphenyl isocyanate(简称MDI)，于发泡及喷雾制程会产生TDI aerosol的溢散，而形成对于人体严重的危害，长期暴露会造成呼吸系统的不良影响告，最严重的是气喘的发作及呼吸疾病的出现，若是连续数月或数年暴露在低浓度下，则会导致进行性的肺功能障碍。另外，因为PU的合成中，MDI/OH在catalyst下反应至少要6小时，合成反应时间过长，常造成整体制造成本增加等问题。
本发明为解决上述的问题，而提供一种可以取代PU发泡材，且其具优良的透气度、具独特的吸水性、具吸音及保温性、柔软、缓冲性佳、不会水解，耐久性佳。
首先，请参照图1，其为本发明较佳实施例之一的制造流程图；如图所示，本发明的开孔性发泡材的制造方法，其步骤包含有：
步骤S10，混炼至少一热塑性高分子、至少一乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、一发泡剂与一架桥剂以成一聚合物；
步骤S12，押出该聚合物；
步骤S14，使用电子束照射该聚合物，使该聚合物产生架桥反应；以及
步骤S16，加热使该聚合物进行发泡。
其中，经过发泡炉发泡而得到开孔性聚烯烃发泡体，再利用机械方式使的破泡而增加开孔率至80-95％，形成一创新的开孔发泡体。
本发明电子交联发泡材的制造方法的较佳实施例，如下所述：
本发明的热塑性高分子以LDPE作一说明，与EVA以88/3wt％混掺比例进行混炼，其温度为摄氏110-120度，时间为3分钟；再将混炼后的该聚合物与10-20wt％的发泡剂甲酰胺与1-3wt％过氧化二异丙苯的架桥剂，置入混炼、押片后混炼制程条件为摄氏100-120度，混炼时间为1-3分钟、押片制程条件为摄氏100-110度押出成片材)，片材经电子辐射装置进行照射架桥，其电子束的强度为400KV，照射剂量范围2.4Mard，使其表面造成架桥反应而形成皮膜，其电子束的强度未穿透聚合物，进而使用发泡炉进行发泡，其加热温度为摄氏200-220度，时间1-2min，而得到开孔性聚烯烃发泡体，再利用机械方式使的破泡而增加开孔率至80-95％，形成一创新的开孔发泡体。
本发明选用EVA的具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，在-50℃下仍能够具有较好的可挠性，透明性和表面光泽性、化学稳定性、抗老化和耐臭氧强度好及无毒与填料的掺混性好，着色和成型加工性好等特性与同样无毒轻量的LDPE混掺使其成型加工性能提升，它和乙酸乙烯含量和分子量、熔体指数关系很大。乙酸根的极性使弹性和黏性增大，结晶性和电性能下降，溶于烃类溶剂和油类。以达成健康环保发泡材料，除可排除PU生产中对人体的严重伤害外，其产品性能如透气、吸湿、散热、弹性、轻量等特性，且因开孔式发泡材体的开发，其性能将更优于一般PU材料。
本发明与现有技术的特性比对，请参阅下表。
| 优良特性 | 说明 |
| 环保性(完全取代PU传统化学交联方式) | (1)无毒、无臭不添加硫化物，无isocyanates及polyhydroxy compounds的毒性化学物质。(2)无污染采取电子交联绿色生产技术，制程无任何污染外泄。 |
| 独特物性 | (1)具优良的透气度(2)具独特的吸水性(3)具吸音及保温性(4)柔软、缓冲性佳(5)不会水解，耐久性佳 |
| 经济性 | (1)作业性佳，连续性一次成形提升良率(2)质量稳定，附加价值高(3)废料可经特殊制粒制程回收再利用 |
本发明与现有技术的发泡材特性比较，请参阅下表。
| 项目 | 聚烯烃开孔性发泡材 | PU发泡材 | PVC产品 |
| 环保性 | 可回收再利用仅含碳氢元素 | 无法回收含有isocyante有毒物质 | 含VCM致癌物含有毒性可塑剂及其他添加剂 |
由此可知，本发明的开孔性发泡材使用聚烯烃聚合物是为一环保型制程，且作业性佳，连续性一次成型，生产方式为连续生产，有别于批式(batch)模内发泡，再者其仅含碳氢元素，其废料可回收再利用，物性良好，其可应用在运动休闲产业，包括床垫、棉被、枕头、椅垫、家具等，另可应用在汽车工业、飞机用座垫及工业应用及医疗工业上。
综上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为之均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种开孔性发泡材的制造方法，其特征在于，其主要步骤包括：
混炼至少一热塑性高分子、至少一乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、一发泡剂与一架桥剂以成一聚合物；
押出该聚合物；
使用电子束照射该聚合物，使该聚合物产生架桥反应；
以及
加热使该聚合物进行发泡。
2.根据权利要求1所述的开孔性发泡材的制造方法，其特征在于，其中该混炼的步骤中，须进行加热，温度为摄氏110-120度。
3.根据权利要求1所述的开孔性发泡材的制造方法，其特征在于，其中该电子束照射的步骤中，其电子束的强度为400KV，照射剂量范围2.4Mard。
4.根据权利要求1所述的开孔性发泡材的制造方法，其特征在于，其中该电子束照射的步骤中，其电子束的强度仅使该聚合物的表面进行架桥反应。
5.根据权利要求1所述的开孔性发泡材的制造方法，其特征在于，其中该加热使该聚合物进行发泡的步骤中，其加热温度为摄氏220度。
6.根据权利要求1所述的开孔性发泡材的制造方法，其特征在于，其中该架桥剂为过氧化二异丙苯。
7.一种开孔性发泡材的组成物，其特征在于，其包含：
含重量百分比80至20的热塑性高分子；
含重量百分比1至20的乙烯/醋酸乙烯酯共聚物；以及含重量百分比17至20的发泡剂。
8.根据权利要求7所述的开孔性发泡材的组成物，其特征在于，其中该热塑性高分子为低密度的聚乙烯。
9.根据权利要求7所述的开孔性发泡材的组成物，其特征在于，其中该发泡剂为甲酰胺。
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