CN101747520B - 高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体及其制造方法，所述的方法包括涂布橡胶树脂于发泡性聚苯乙烯颗粒表面形成覆盖层，使聚苯乙烯颗粒表面附着该橡胶树脂后进行发泡，获得发泡倍率大于50倍的聚苯乙烯发泡成形体。依据本发明的方法，由于聚苯乙烯发泡成形体表面上包覆有橡胶树脂层增强其黏结力，使得即使以高至75至90倍的发泡倍率进行发泡所得的成形体，亦可获得较高的冲击强度、弯曲强度以及弹性回复率等，达到可利用较少的聚苯乙烯材料获得与传统相同体积的发泡成形体，而可节省材料成本并达到环保效益。

Description

高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体及其制造方法

技术领域

本发明有关一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体及其制造方法。

背景技术

一般惯用的聚苯乙烯发泡成形体由于具有优异的断热及缓冲效果，而广泛使用在用以保护易碎物品的包装用途或用于对食品等断热的保温用途。如欲获得轻量的聚苯乙烯，可藉由提高发泡倍率而使其密度变低。但若发泡倍率大，即成形体的密度小，则会有发泡成形体的表面易脆裂、机械强度降低等缺点，导致自外部摩擦或冲击时，易遭受擦伤或破坏，故而一般聚苯乙烯发泡体其发泡倍率大多在50倍左右。

此外，聚苯乙烯发泡成形体表面易发生静电而易于附着灰尘，且遭受油污染或使用过后污物容易附着于发泡体表面并渗入发泡体内，而无法以水洗净，故而其用途受到限制。

为克服这些缺点，有研究聚苯乙烯材料本身的性质，例如分子量、分子量分布、树脂粒径等的改良技术，但这些改良技术的加工成本高，且其缓冲性能仍受到限制。

若能以更高发泡倍率使聚苯乙烯发泡，同时能达到优异的机械强度，将可以较少的聚苯乙烯原料量获得相同体积的发泡成形体，就节省物料且节省成本的经济观点而言，将具有相当的经济以及环保效益。

为了达到以高发泡倍率获得机械强度仍优异的聚苯乙烯发泡成形体，发明人等经广泛研究，因而完成本发明的创作。

发明内容

本发明是有关一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体，其特征为该聚苯乙烯发泡成形体的表面包覆一橡胶树脂层，且发泡倍率大于50倍。

本发明又有关一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，包括于聚苯乙烯颗粒表面附着橡胶树脂，接着在蒸汽压力0.5～1.5kg/cm²、加热温度80～120℃、发泡剂存在下进行发泡，获得发泡倍率大于50倍、优选为75至90倍的聚苯乙烯发泡成形体。

与发泡倍率50倍的现有惯用产品相比，本发明的聚苯乙烯发泡成形体发泡至75倍时，原料可减少30％；若发泡倍率达80倍，则原料可减少37％；若发泡倍率达90倍，原料则可减少45％。

因此，依据本发明的制品，于聚苯乙烯粒子表层藉由橡胶树脂提供一覆膜层，即使在高如75～90倍的发泡倍率下发泡成发泡成形体，也可达到较高的耐冲击强度、弯曲强度及弹性回复性，且缓冲性能以及断热性能均无虞。

即，以冲击强度加速度G值作测定比较时，包装物品直接受以冲击时其值做比较，数值若是越低，则表示物品受到冲击的指数愈少；而弯曲强度则可作为判别制品耐负荷力程度的测定。

再者，藉由橡胶树脂提供聚苯乙烯发泡成形体表面的黏结力，在发泡成形体受到冲击时，亦无粒子剥离问题。此外，该聚苯乙烯发泡成形体表面藉橡胶树脂所包覆，可提供聚苯乙烯发泡成形体的难燃性，且该橡胶树脂不含卤素，故亦具有环保优势。

本发明中所使用的聚苯乙烯粒子可为任何聚苯乙烯粒子，亦可为经改质的各种聚苯乙烯粒子。

附图说明

图1为本发明的制作流程示意图。

图2为本发明的冲击试验(G值试验)中的试验片示意图，其中，1、w、h分别代表试验片的长、宽、高。

图3为本发明冲击试验的结果曲线图。

图4为本发明的弯曲强度试验中依据JIS 9511的方法对样品弯曲强度进行测试的示意图，其中，d表示两支点间距离。

图5为本发明弯曲强度试验的结果曲线图。

图6为本发明简易接地状态试验的结果曲线图。

具体实施方式

本发明是有关一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体，其主要技术为该聚苯乙烯发泡成形体的表面是利用橡胶树脂(Gum Resin)予以包覆黏结，且发泡倍率大于50倍。

请参阅图1，本发明还涉及一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，包括于搅拌槽中置入发泡性聚苯乙烯粒子(Expendable PolystyreneParticles，EPS，聚苯乙烯颗粒)，接着加入橡胶树脂，并以机械装置进行均匀涂布，使各聚苯乙烯颗粒表面附着该橡胶树脂，然后置入预发泡机内，在蒸汽压力0.5～1.5kg/cm²、加热温度80～120℃下，在发泡剂存在下进行发泡，并依形状要求进行射出成形，获得发泡倍率大于50倍、优选为75至90倍的聚苯乙烯发泡成形体。

由于橡胶树脂涂布于加入发泡剂的聚苯乙烯粒子的表面，形成一覆盖层之后再进行发泡，使得发泡剂在加热发泡的过程中，其挥发的比例降低，而可保留较多的发泡剂，使聚苯乙烯粒子的发泡倍率增加，故可使本发明的聚苯乙烯发泡成形体达到较高的发泡倍数。

本发明方法中所使用的聚苯乙烯粒子可为任何一种可发泡的聚苯乙烯粒子，例如为聚苯乙烯或苯乙烯与可与其共聚合的单体的共聚物等。可与苯乙烯共聚合的单体可举例有例如α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等苯乙烯衍生物，甲基丙烯酸甲酯等甲基丙烯酸烷基酯、丙烯腈、丁二烯、丙烯酸丁酯以及乙烯、丙烯等烯烃。其使用量相对于单体总量最好小于30重量％。

本发明方法中所使用的发泡剂，有丙烷、丁烷、戊烷、己烷等脂肪族烃。将发泡剂含于聚苯乙烯树脂中的方法，为本领域中熟知的技术，可为悬浮聚合法或挤出发泡法等。

本发明方法中所使用的橡胶树脂包含合成橡胶乳胶、丙烯酸酯共聚物乳液及蜡质乳液。合成橡胶乳胶包含变性丙烯腈-丁二烯共聚物、变性丙烯酸酯-丁二烯共聚物、变性苯乙烯-丁二烯共聚物、变性甲基丙烯酸酯-丁二烯共聚物等。这些橡胶树脂可单独使用一种或组合多种使用，视用途而定。

本发明方法中，聚苯乙烯粒子与橡胶树脂的使用比例，只要可使聚苯乙烯树脂粒子表面上均匀被覆有橡胶树脂，则可为任何比例。

本发明方法中，发泡是在蒸汽压力0.5～1.5kg/cm²、加热温度80～120℃的条件下，进行发泡40至70分钟。

本发明方法中，使聚苯乙烯粒子表面上涂布橡胶树脂的方法，并无特别限制，可为任何涂布方法，例如使用涂膜机等机械装置，使其表面均匀涂布一橡胶树脂层。

本发明方法中，于完成该覆盖有橡胶树脂层的聚苯乙烯发泡成形体后，亦可视需要以热风烘干，以去除聚苯乙烯树脂粒子表面上的水分，或在常温下放置一段时间，令聚苯乙烯树脂粒子表面上的水分自然蒸发。

本发明方法中，亦可视情况于橡胶树脂中添加各种改质剂。这些改质剂可举例有例如为了改善橡胶树脂与苯乙烯树脂粒子或与发泡树脂成形品的密着性的湿润性增进剂、用以获得均匀涂布面的触变性赋予剂、用以使成形品着色的染料或颜料、用以赋予抗菌性的抗菌剂、用以保持鲜度的鲜度保持剂、用以赋予导电性的导电剂等。

本发明将以下列实施例与比较例的测试数据进一步说明本发明，这些实施例仅为用以说明本发明的目的，而非用以限制本发明的范围。

以下各比较例中所使用的发泡性聚苯乙烯粒子为一般可购得的发泡级聚苯乙烯，橡胶树脂则使用一般可购得的变性丙烯酸酯-丁二烯共聚物乳胶及其它添加剂。

比较例1

比较例1是购自A公司出产的发泡性聚苯乙烯粒子，以下标号为EPS-A。

除了不使用橡胶树脂以外，其余同一般发泡工艺进行预发泡及以发泡倍率50倍进行发泡并成形，获得聚苯乙烯发泡体。

比较例2

比较例2是购自B公司出产的发泡性聚苯乙烯粒子，以下标号为EPS-B。

除了不使用橡胶树脂以外，其余同一般发泡工艺进行预发泡及以发泡倍率50倍进行发泡并成形，获得聚苯乙烯发泡体。

实施例1

将B公司出产的发泡性聚苯乙烯粒子(EPS-B)11公斤放入搅拌槽内，加入100克橡胶树脂，以涂膜机均匀涂布后，放入1000公升的预发泡机中，在蒸汽压力1.2kg/cm²，于110℃的加热温度下，以发泡倍率80倍进行发泡，获得特制发泡合成物(Specially Foam Composite，SFC)，以下标号为SFC-B。

比较例3

比较例3为加强抗静电级的发泡性聚苯乙烯粒子，以下标号为EPS-C。

冲击试验(G值试验)

试验测定条件

试验片：100mm(l)×100mm(w)×50mm(h)(请参见图2)

试验片面积：100cm²

落下重量：17.0kg

落下高度：60cm

测定方法连续重复5次

依据一般落下试验，使用落下试验机，测定立方体发泡体各面的落下试验G值，本发明的聚苯乙烯发泡体的G值于各面均小于50.0，相反地，各比较例的聚苯乙烯发泡体的G值于各面均大于50.0。

请参阅表一及图3，为返复落下冲击G值的推移比较表，以二种由不同厂牌制造的产品EPS-A、EPS-B与本发明的SFC-B进行返复落下冲击试验可获得一试验结果表，其中，本发明是将前述的EPS-B通过本发明的工艺方法所制成的特制发泡合成物SFC-B，以连续重复5次的落下冲击试验后，因该G值的数值越低则代表包装物品所受到的冲击愈少，由表一中的数值可明显得知本发明SFC制品的耐受冲击效果是最好的。

表一：返复落下冲击G值的推移比较表

弯曲强度试验

试验测定条件

试验速度：10mm/min

支点间距离：100mm

测定方法：JIS 9511

请参阅图4，依据JIS 9511的方法，对实施例1的聚苯乙烯发泡体以及比较例的聚苯乙烯发泡体，以距离支点100mm处，以弯曲速度10mm/min进行测试，结果发现本发明的聚苯乙烯发泡体的弯曲强度均优于比较例的聚苯乙烯发泡体。

请参阅表二及图5，为弯曲强度比较表，将EPS-A、EPS-B与本发明的SFC-B以JIS 9511进行制品耐负荷力程度的测定试验可获得一弯曲强度的比较结果表，弯曲强度为一可比较制品的耐负荷力程度的试验，由表二中可得知，相较于EPS-A与EPS-B，本发明SFC-B的弯曲强度方面是相对的大为提升的，藉由本发明SFC制品的表面包覆的橡胶树脂层的黏结力，可大幅提高其弯曲强度。

表二：弯曲强度比较表(kg/m³)

弹性回复率试验

依据JIS K-7220的方法，短时间压缩65％，测量72小时，发现本发明的聚苯乙烯发泡体的弹性回复率均高于90％，反之，比较例的聚苯乙烯发泡体的弹性回复率仅82％左右。

表面抗静电测定

试验测定条件

试验片：100mm×100mm×50mm

测定机器：数位静电测定器2050(Hugle electronics制)

请参阅表三及表四以及图6，分别为表面静电初期状态比较表与简易接地状态试验结果比较表，将一般级EPS-A、抗静电产品EPS-C与本发明的SFC-B以数字静电测定器2050(Hugle electronics制)进行初期状态和简易接地状态试验，其中，该EPS-C为一抗静电级制品，通过初期状态和简易接地状态试验的试验，可分别获得一表面静电初期状态试验结果比较表(表三)与一简易接地状态试验结果比较表(表四)，由表面静电初期状态试验结果比较表(表三)可得知，本发明SFC-B在初期状态下，可自然发挥出带有安定的抗静电效果，而于简易接地状态试验结果比较表(表四)中，本发明SFC抗静电效果虽无法优于抗静电级制品EPS-C，然与一般级制品EPS-A比较下，可清楚显示本发明SFC-B带静电数值减少十位数以上，而具备有近似抗静电级材料的特性，可以抑制表面静电发生。

表三：表面静电初期状态比较表

(-V)

表四：简易接地状态试验结果比较表(-V)

(sec)

依据本发明的高发泡倍率的聚苯乙烯发泡体，于各聚苯乙烯发泡粒的表面形成橡胶树脂层予以被覆黏结，使得发泡后的聚苯乙烯成形体的结构更加坚固，因此其耐冲击性优异，且即使受外力冲击，粒子亦不会脱落，故无粒屑分散现象；而所得的聚苯乙烯发泡体由于具有抗静电特性，故不会有粒屑附着在衣服上难以清除的问题。

依据本发明，可以更高的发泡倍率获得耐冲击性、弯曲强度以及弹性回复率均优异的聚苯乙烯发泡体，故而适用于各种产品的包装，而可节省制造材料的用量，达到节省成本的目的；且藉由以不含卤素材料的环保技术制成的橡胶树脂包覆于该聚苯乙烯发泡成形体表面，可提供聚苯乙烯发泡成形体的难燃性，可有效避免火势的蔓延与结构的变形，达到结合环保意识、节省地球资源的效用；此外，本发明的聚苯乙烯发泡成形体由于具有优异的断热及缓冲效果，亦可有效达到断热的保温用途。

综上所述，本发明的高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体以及其制造方法可有效改善发泡级聚苯乙烯的各种缺点，其可利用SFC的特殊材质，使该SFC制品具有优异耐冲击性、优异弯曲强度、优异弹性回复率的优点以及近似抗静电级材料的特性，故而适用于各种产品的包装，进而使本发明的产品能达到更便利、更实用、更符合使用者所须，确已符合专利申请须具备之新颖性、进步性以及产业利用性的要件，爰依法提出专利申请。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围；凡依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (12)

1.一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体，其特征为该聚苯乙烯发泡成形体的表面均匀附着一橡胶树脂层，且发泡倍率大于75倍。

2.如权利要求1所述的聚苯乙烯发泡成形体，其中所述橡胶树脂包含合成橡胶乳胶、丙烯酸酯共聚物乳液及蜡质乳液。

3.如权利要求2所述的聚苯乙烯发泡成形体，其中所述合成橡胶乳胶选自变性丙烯腈-丁二烯共聚物、变性丙烯酸酯-丁二烯共聚物、变性苯乙烯-丁二烯共聚物、变性甲基丙烯酸酯-丁二烯共聚物中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的聚苯乙烯发泡成形体，其中于该橡胶树脂中添加各种改质剂，所述改质剂为湿润性增进剂、触变性赋予剂、抗菌剂、鲜度保持剂或导电剂。

5.如权利要求1所述的聚苯乙烯发泡成形体，其中聚苯乙烯粒子与橡胶树脂的使用比例为任意比例。

6.一种高发泡倍率的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，该方法包括将橡胶树脂涂布于加入发泡剂的聚苯乙烯颗粒的表面，使聚苯乙烯颗粒表面附着橡胶树脂，接着在蒸汽压力0.5～1.5kg/cm²、加热温度80～120℃进行发泡，获得发泡倍率大于75倍的聚苯乙烯发泡成形体。

7.如权利要求6所述的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，其中所述橡胶树脂包含合成橡胶乳胶、丙烯酸酯共聚物乳液及蜡质乳液。

8.如权利要求7所述的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，其中所述合成橡胶乳胶选自变性丙烯腈-丁二烯共聚物、变性丙烯酸酯-丁二烯共聚物、变性苯乙烯-丁二烯共聚物、变性甲基丙烯酸酯-丁二烯共聚物中的一种或多种。

9.如权利要求7所述的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，其中于该橡胶树脂中添加改质剂，所述改质剂为湿润性增进剂、触变性赋予剂、抗菌剂、鲜度保持剂或导电剂。

10.如权利要求6所述的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，其中聚苯乙烯粒子与橡胶树脂的使用比例为任意比例。

11.如权利要求6所述的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，其中于聚苯乙烯粒子表面上涂布橡胶树脂的方法，是使用涂膜机机械装置，使其表面均匀涂布一橡胶树脂层。

12.如权利要求6所述的聚苯乙烯发泡成形体的制造方法，其中该包覆有橡胶树脂层的聚苯乙烯发泡成形体完成后，是以热风烘干或将其放置于常温下自然干燥。

Images