CN106565984B - 表面平整的发泡体的制造方法 - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明提供一种制备表面平整的发泡体的制造方法，其提供一表面不平整的发泡体层，于该发泡体层表面设置一光交联剂或一架桥剂，形成一中间物，烘干该中间物，并静置至室温后，将该烘干后的中间物浸渍于一聚氨酯液体，并生成一表面结构平整的发泡结构。透过本发明，能提供一发泡体并有效提升发泡体的应用性及效能，且制造方法简单，可一体适用至各种聚合单体材料所形成的发泡体。
Description
技术领域
本发明是有关于一种制造发泡体的制造方法，尤指一种表面结构平整发泡体的制造方法。
背景技术
聚氨酯(Polyurethane,PU)是一种主链中带有氨基甲酸酯(-NH(CO)O-)特征单元的一缩合聚合物，由异氰酸酯类(Isocyanate)及多元醇类(polyol)的物质作为反应物所聚合而成，一般应用于黏合剂、涂层、低速轮胎、垫圈或车垫中。于工业应用上，通常会加入发泡剂(Foaming Agent)共同反应，与异氰酸酯类反应生成二氧化碳气体逸散之后，形成一发泡体，聚氨酯发泡体由于保温性好、抗湿性佳、耐磨抗震度高及且能耐腐蚀老化，加上其工业处理容易，且物质特性可随原料配方不同而改变，因此于日常生活中的应用相当广泛，如：鞋底、护具、车用设备、田径运动跑道及医用制品等，与人类生活的关系有着密不可分的关系。
乙烯-乙酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)是一种由乙烯和醋酸乙烯酯共聚合而成的高分子聚合材料，其特点是可藉由控制共聚物中乙酸乙烯酯的含量(VinylAcetate content,VA content)使聚合材料兼顾良好的柔软性及弹性，特别是在低温条件下仍具有极佳的可挠性，除此的外，其透明性、表面光泽度、抗氧化性及化学稳定性等性质在高分子材料中都相当优秀，特别是应用于发泡制品的使用上时，其良好的缓冲、抗震、隔热、防潮及抗化学腐蚀的特性，更是作为鞋材、建筑材料、坐垫或缓冲垫等物品相当实用的材料。
依照EVA内含的乙酸乙烯酯(Vinyl Acetate,VA)的含量，其应用于工业设计的范畴可划分成几大类：如VA含量60％～90％的EVA乳胶可作为黏合涂料及改性剂，VA含量为40％～60％的EVA弹性体可作为增韧剂及汽车配件的用，以及应用范围最广、VA含量5％～40％的EVA树脂，其可运用于制造薄膜、电线电缆、发泡制品、模塑制品、热熔胶等，是目前塑料纤维产业中相当倚重的共聚物材料。经由上述内容，可以得知发泡体可藉由调整聚合单体材料及相关助剂的比例而达到各种不同的应用效果，尽管各种发泡体的应用层面上具有上述的优点，但仍有其不可避免的缺陷存在，特别是由于发泡体的发泡反应门坎较低，发泡体成形速度较快，因此发泡反应的均匀度不易控制，此一现象于发泡反应末端的发泡体表面尤其明显，致使加热发泡后的发泡体具有凹凸不平的状况实属常态，尤其是从微观角度观察时，表面平整程度十分不理想。
有鉴于提升发泡体表面的平整度对于发泡工业制品的应用有相当重要的影响，加上目前发泡产业对于发泡体表面不平整的现况并无提出有效的解决方案，因此如何制备表面平整的发泡体，是目前发泡产业亟欲开发突破的一个议题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供制备表面平整的发泡体的制造方法，透过此一制造方法，无须繁琐的步骤即可生成利用价值更巨的发泡体。
本发明的次要目的，在于提供制备表面平整的发泡体的制造方法，透过此一制造方法，可将不限材料比例来源，各种软硬程度的发泡体皆制备成表面平整的发泡体。
本发明的另一目的，在于提供制备表面平整的发泡体的制造方法，透过此一制造方法，生产耗时短暂，可以针对产品及加工品进行一体化之后续加工。
为了达到上述所指称的各目的与功效，本发明揭示了一种表面平整发泡体的制备方式，其步骤包含提供一第一发泡体，其中该第一发泡体表面具有一不平整的结构，于该第一发泡体表面设置一架桥剂，形成一中间物，烘干该中间物且静置至常温后，将该烘干后的中间物浸渍于一聚氨酯液体并生成一表面结构平整第二发泡体。
本发明的一实施例中，其亦揭示了一种表面平整发泡体的制备方式，可藉由设置一光交联剂，形成一中间物后，进行紫外光照射，作为光交联反应，而后将该光交联后的中间物浸渍于一聚氨酯液体，生成一表面结构平整的第二发泡体。
本发明的一实施例中，其亦揭露该制造方法所使用发泡体的材料可为聚氨酯发泡体(Polyurethane,PU)、乙烯-乙酸乙烯酯发泡体(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚烯烃发泡体(Polyolefin,POF)、氯丁橡胶发泡体(Chloroprene rubber,CR)及一三元乙丙发泡体(Ethylene-Propylene-Diene Monomer,EPDM)的其中之一者或上述任意组合。
本发明的一实施例中，其亦揭露该制造方法的设置步骤中，该架桥剂设置方式可为喷涂或浸泡该架桥剂。
本发明的一实施例中，其亦揭露该制造方法的烘干步骤后，可再进行一次或一次以上的设置架桥剂及烘干中间物步骤。
本发明的一实施例中，其亦揭露该制造方法所使用的架桥剂可选自于聚氨酯(Polyurethane，PU)、聚氮丙啶(Polyaziridine)、可分散聚异氰酸酯(dispersiblePolyisocyanate)、碳二酰亚胺(Carbodiimide)、环氧硅烷(Epoxy Silane)、聚氰胺甲醛(Melamine Formaldehyde)及锆盐(Zirconium Salt)的其中之一者或上述任意组合。
本发明的一实施例中，其亦揭露该制造方法所使用的光交联剂可为丙烯酸酯、苯乙烯或邻苯二甲酸二烯丙酯的其中之一者或上述任意组合。
附图说明
图1：其为本发明的一表面结构平整的发泡体的第一制备流程图。
图2：其为本发明的一表面结构平整的发泡体的第二制备流程图。
具体实施方式
为了使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，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
在本发明中，针对目前发泡体无法制备出表面平整的结构的技术限制，提供一种制造表面平整的发泡体的制备方法。藉由此发明，提升发泡体的物理性质，进行加工时表面硬度、抗拉强度、伸长率及撕裂强度等素质稳定，产品特性一致，提升其应用性及效能。
因此，考虑到目前发泡体表面不平整的原因是因为发泡成形速度过快，若变更配方将连带影响发泡体性质的因素，因此，本发明另辟蹊径进行突破，揭示一种能适用于各种配方的发泡体的平整表面制备过程。其利用将发泡体表面设置一层或一层以上的架桥剂，或是设置一层光交联剂并进行紫外光照射，使发泡体表面具有交联能力之后，将发泡体浸渍于一聚氨酯液体中，而后生成一表面平整的发泡体。
以下搭配发明图示图1的流程图说明表面平整的发泡体的制备方法，其步骤如下：
步骤S11：提供一第一发泡体；
步骤S13：于该第一发泡体表面设置一架桥剂，形成一中间物；
步骤S15：烘干该中间物，并静置至室温；
步骤S17：将该烘干后的中间物浸渍于一聚氨酯液体；及
步骤S19：生成一第二发泡体。
如图示S11的步骤，本发明提供的发泡体制备方法中，所使用发泡体组合物其特征在于其表面为一不平整的结构。其中，本发明所提供的发泡体，由各种类别的聚合单体做为主体，辅以发泡剂及其它发泡反应所需助剂，经由聚合、交联的乳化反应以及气体逸散的发泡反应后，所获得的缩合发泡体。其中，该发泡体层的聚合单体材料可选自于聚氨酯发泡体(Polyurethane,PU)、乙烯-乙酸乙烯酯发泡体(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚烯烃发泡体(Polyolefin,POF)、氯丁橡胶发泡体(Chloroprene rubber,CR)及三元乙丙发泡体(Ethylene-Propylene-Diene Monomer,EPDM)的其中之一者或上述任意组合。藉由调整聚合单体材料及相关佐剂的用量，可获得不同物理性质的发泡体，密度低且高回弹率的软质发泡体可做为垫材材料或织物复合材料。
其中，于上述发泡体制备步骤中，可于制备该第一发泡体时，于一模具表面先行设置至少一聚氨酯层，再行灌注一聚合材料以进行发泡反应，藉由此一制备过程，可增强第一发泡体的结构，减少发泡体表面孔洞的生成，以利后续表面结构平整的发泡体制备。其中所述的聚合材料选自于由聚氨酯(Polyurethane,PU)、乙烯-乙酸乙烯酯(Ethylene VinylAcetate,EVA)、聚烯烃(Polyolefin,POF)、氯丁二烯(Chloroprene)与乙烯-丙烯-非共轭二烯烃聚合单体(Ethylene-Propylene-Diene Monomer,EPDM)的其中之一者或上述任意组合。
惟上述内容仅为发泡体生产过程相关的一简单描述，本发明实际可操作的范围及发泡体制备来源不应受限于此。
如图示S13的步骤所进行的于发泡体表面设置架桥剂步骤，将上述步骤所提供表面不平整的发泡体，利用一设置步骤将架桥剂均匀涂布于其上，形成一发泡体中间物。
其中，上述设置步骤可进一步为一喷涂步骤或一浸泡步骤。所述的喷涂步骤，将架桥剂放置于一喷涂设备中，藉由提供一压力予该喷涂设备，使架桥剂自喷出孔喷出，均匀喷洒于前述的表面不平整的发泡体之上，形成一均匀的架桥剂层。此外，所述的浸泡步骤，将前述的表面不平整的发泡体浸渍于一容置有架桥剂的容器中，放置一适当时间后取出，使其表面形成一均匀的架桥剂层。
其中，本发明所提供的架桥剂，为一将高分子架桥材料分布于水相溶剂的一架桥剂，藉由提供一高分子物质产生交互作用，形成一网状交联结构，使高分子链延伸并结合两个或两个以上的颗粒，达到结合的效果。本发明适用的架桥剂可包含：聚氨酯(Polyurethane，PU)、聚氮丙啶(Polyaziridine)、可分散聚异氰酸酯(dispersiblePolyisocyanate)、碳二酰亚胺(Carbodiimide)、环氧硅烷(Epoxy Silane)、聚氰胺甲醛(Melamine Formaldehyde)、锆盐(Zirconium Salt)的其中之一者或上述任意组合。
如图示S15的步骤所进行的烘干步骤，将上述完成架桥剂设置的发泡体中间物，送入烘箱进行一烘干温度为25℃～75℃的烘烤，并提供适当的烘干时间使架桥剂熟成，具备应有的架桥密度及机械强度，最后静置至常温以利下一步骤的进行。
上述步骤S13至步骤S15，可参考发泡体与架桥剂的间交互作用的情况，判断是否重复施行。若发泡体与架桥剂的交互作用状况良好，则可径行接续后继步骤，反的，若发泡体与架桥剂交互作用的效果不足，则可重复施行一次或一次以上的步骤S13至步骤S15。
如图示S17的步骤所进行的浸渍步骤，将上述已铺设架桥剂且烘干的发泡体中间物，浸渍于放置有一聚氨酯溶液的容器中，使该中间体表面的架桥剂能与聚氨酯液体进行架桥交联的交互作用，在该发泡体中间物的表面形成一聚氨酯薄膜。
其中，所述的聚氨酯溶液，其异氰酸酯类(Isocyanate)材料及多元醇类(polyol)材料的比例依需求调整比例均匀分布而成，并将异氰酸酯及多元醇溶融于有机溶剂当中，使其能均匀分散于溶液的中，以利该些材料能依比例依附于发泡体中间物之上，以构筑成一具有平整表面的发泡体中间物。
如图示S19的步骤，将该发泡体中间物自聚氨酯溶液中取出，生成一具有平整表面的发泡体。
以下搭配发明图示图2的流程图说明表面平整的发泡体的制备方法，其步骤如下：
步骤S21：提供一第一发泡体；
步骤S23：于该第一发泡体表面设置一光交联剂，形成一中间物；
步骤S25：烘干该中间物，并静置至室温；
步骤S27：将该烘干后的中间物进行紫外光照射，作为光交联反应
步骤S28：将该光交联后的中间物浸渍于一聚氨酯液体；及
步骤S29：生成一第二发泡体。
如图示S21的步骤，本发明提供的发泡体制备方法中，所使用发泡体组合物其特征在于其表面为一不平整的结构。其中，本发明所提供的发泡体，由各种类别的聚合单体做为主体，辅以发泡剂及其它发泡反应所需助剂，经由聚合、交联的乳化反应以及气体逸散的发泡反应后，所获得的缩合发泡体。其中，该发泡体层的聚合单体材料可为聚氨酯发泡体(Polyurethane,PU)、乙烯-乙酸乙烯酯发泡体(Ethylene Vinyl Acetate,EVA)、聚烯烃发泡体(Polyolefin,POF)、氯丁橡胶发泡体(Chloroprene rubber,CR)及三元乙丙发泡体(Ethylene-Propylene-Diene Monomer,EPDM)的其中之一者或上述任意组合。藉由调整聚合单体材料及相关佐剂的用量，可获得不同物理性质的发泡体，密度低且高回弹率的软质发泡体可做为垫材材料或织物复合材料。
如图示S23的步骤所进行的于发泡体表面设置光交联剂步骤，将上述步骤所提供表面不平整的发泡体，利用一设置步骤将光交联剂均匀涂布于其上，形成一发泡体中间物。
其中，上述设置步骤可进一步为一喷涂步骤或一浸泡步骤。所述的喷涂步骤，将光交联剂放置于一喷涂设备中，藉由提供一压力予该喷涂设备，使光交联剂自喷出孔喷出，均匀喷洒于前述的表面不平整的发泡体之上，形成一均匀的光交联剂层。此外，所述的浸泡步骤，将前述的表面不平整的发泡体浸渍于一容置有光交联剂的容器中，放置一适当时间后取出，使其表面形成一均匀的光交联剂层。
其中，本发明所提供的光交联剂，藉由化合物受光照射后发生光解作用，或者键的一部分开键时，生成的游离基等活化分子互相键合而导致高分子链形成网状结构的反应，使高分子链延伸并结合两个或两个以上的颗粒，达到结合的效果。本发明适用的光交联剂可包含：一丙烯酸酯、一苯乙烯或一邻苯二甲酸二烯丙酯的其一种或复数种的组合。
如图示S25的步骤所进行的烘干步骤，将上述完成光交联剂设置的发泡体中间物，送入烘箱进行一烘干温度为25℃～75℃的烘烤，并提供适当的烘干时间使光交联剂熟成，最后静置至常温以利下一步骤的进行。
于上述步骤S23至步骤S25的实验步骤的前，可参考发泡体的单体材料与光交联剂之间交互作用的情况，判断是否于浸泡交联剂的前先行以改质剂对发泡体进行改质。若发泡体的单体材料与光交联剂之间交互作用状况良好，则可径行接续后继步骤，反的，若的单体材料与光交联剂之间交互作用的效果不足，则可先以改质剂清除发泡材料表面污垢，或改质材质表面，使其更易于处理及接着。
如图示S27的步骤中，将发泡体设置光交联剂后，经由紫外光照射使该中间体表面的光交联剂进行架桥交联的交互作用。
其中，所述的聚氨酯溶液，其异氰酸酯类(Isocyanate)材料及多元醇类(polyol)材料的比例依需求调整比例均匀分布而成，并将异氰酸酯及多元醇溶融于有机溶剂当中，使其能均匀分散于溶液的中，以利该些材料能依比例依附于发泡体中间物之上，以构筑成一具有平整表面的发泡体中间物。
如图示S29的步骤，将该发泡体中间物自聚氨酯溶液中取出，使该发泡体中间体表面披覆一层聚氨酯层，透过光交联剂与聚氨酯层交联，生成一具有平整表面的聚氨酯发泡体。
以下，以具体实施的范例作为此发明套组织技术内容、特征及成果的阐述的用，并可据以实施，但本发明的保护范围并不以此为限。
【实施例1】
提供一聚氨酯发泡体由异氰酸酯类(Isocyanate)材料及多元醇类(polyol)材料做为主体进行发泡反应所得的聚氨酯发泡体，经由一喷涂设备将一水性聚氨酯与水以1:1混和的混和物均匀喷洒于前述表面不平整的聚氨酯发泡体之上，形成一均匀的架桥剂层，并将该完成架桥剂设置的聚氨酯发泡体中间物送入烘箱进行一烘干温度为50℃的烘烤后，再次喷涂前述水性架桥剂于前述发泡体中间物之上，形成另一均匀的架桥剂层，并送入烘箱进行一烘干温度为50℃的烘烤使架桥剂熟成后，静置至常温，随后将聚氨酯发泡体中间物，浸渍于成分比例如表一所示的一聚氨酯溶液中，浸渍至该发泡体中间物的表面形成一聚氨酯薄膜后取出后，生成一具有平整表面的聚氨酯发泡体。
【实施例2】
提供一乙酸－乙烯乙酸酯发泡体系由，内含重量百分比18％的乙酸乙烯酯(VinylAcetate,VA)，先利用一喷涂设备喷涂一丁酮于该乙酸－乙烯乙酸酯发泡体上进行改质后，送入烘箱进行一烘干温度为50℃的烘烤。接着该改质发泡体浸泡于一聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，取出后并再一次入烘箱进行一烘干温度为50℃的烘烤，接着以紫外光照射后，浸渍于成分比例如表一所示的一聚氨酯溶液中，浸渍至该发泡体中间物的表面形成一聚氨酯薄膜后取出后，生成一具有平整表面的乙酸－乙烯乙酸酯发泡体。
表一：聚氨酯浸泡液成分比例
藉由上述的实验步骤及其叙述，可以直观的了解到，由于本发明是均匀涂布一架桥剂层于发泡体的表面，因此该架桥剂可提供充足的架桥密度及机械强度，得以吸附于发泡体之上，同时亦抓取足够量的聚氨酯液体，藉以填补发泡体表面上因发泡不均匀而产生的微小孔洞，达到形成一表面平整的发泡体的目的。
综上所述，利用本发明的制备方式所制成的发泡体，的确具有本发明所主张其发泡体表面为一平整结构的特性。藉由此一特性，发泡体表面及其内部的物理性质可达成一致，进行加工时能提供给后端产品一致的质量，有效提升发泡体原料的应用性及效能，且制造方法简单，可一体适用至各种发泡单体原料，对于发泡工业带来相当大的技术突破。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，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、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (12)
1.一种表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其包含以下步骤：
提供一第一发泡体，其中该第一发泡体表面具有一不平整的结构；
于该第一发泡体表面设置一架桥剂，形成一中间物；
烘干该中间物，并静置至室温；
将烘干后的该中间物浸渍于一聚氨酯液体；及
生成一第二发泡体，其中该第二发泡体的表面结构平整。
2.如权利要求1所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中该发泡体层的材料选自于由一聚氨酯发泡体、一乙烯-乙酸乙烯酯发泡体、一聚烯烃发泡体与一氯丁橡胶发泡体所构成的群组的其中之一者或上述的任意组合。
3.如权利要求1所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中于提供该第一发泡体步骤前，可于制备该第一发泡体时，于一模具表面先行设置至少一聚氨酯层，再行灌注一聚合材料以进行发泡反应。
4.如权利要求1所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中于设置步骤中，该架桥剂设置方式为喷涂或浸泡该架桥剂。
5.如权利要求1所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中于烘干步骤后，再进行一次以上的设置架桥剂及烘干中间物步骤。
6.如权利要求1所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中该架桥剂为聚氨酯、聚氮丙啶、可分散聚异氰酸酯、聚氰胺甲醛的其一种或上述的任一组合。
7.如权利要求3所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中该聚合材料选自于由聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚烯烃、氯丁二烯与乙烯-丙烯-非共轭二烯烃聚合单体所构成的群组的其中之一或上述的任意组合。
8.如权利要求5所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中该架桥剂为聚氨酯、聚氮丙啶、可分散聚异氰酸酯、聚氰胺甲醛的其中之一或上述的任意组合。
9.一种表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其包含以下步骤：
提供一第一发泡体，其中该第一发泡体表面具有一不平整的结构；
于该第一发泡体表面设置一光交联剂，形成一中间物；
烘干该中间物，并静置至室温；
将烘干后的该中间物进行紫外光照射，作为光交联反应；
将光交联后的该中间物浸渍于一聚氨酯液体；及
生成一第二发泡体，其中该第二发泡体的表面结构平整。
10.如权利要求9所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中该发泡体层的材料选自于由一聚氨酯发泡体、一乙烯-乙酸乙烯酯发泡体、一聚烯烃发泡体与一氯丁橡胶发泡体 所构成的群组的其中之一者或上述 任意组合。
11.如权利要求10所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中该光交联剂选自于丙烯酸酯、苯乙烯及邻苯二甲酸二烯丙酯的其中之一者或上述任意组合。
12.如权利要求10所述的表面结构平整发泡体的制造方法，其特征在于，其中于设置光交联剂步骤前，再进行一次以上的改质剂及烘干该改质发泡体的步骤，以利光交联剂接着。
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