CN110156951A - 一种异硬度定型海绵坐垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种异硬度定型海绵坐垫及其制备方法，包括A组分和B组分，A组分包含聚醚多元醇；聚合物多元醇；发泡剂；开孔剂；催化剂；水；扩链剂；B组分包含异氰酸酯；A组分、B组分的重量百分比为10:2～7:3；制备方法为，一：制得A组分；二：制得B组分；三：模具预热；四：使同一批次的A组分和B组分混合反应以制得海绵坐垫的一个硬度区域，不同批次的A组分结合相对应的B组分分批次注塑到模具中，从而使得海绵坐垫由多个不同硬度的硬度区域组成；五：压模；六：发泡；七：固化成型；八：脱模。与现有技术相比，本发明具有贴合人体坐姿曲线、舒适性佳、原料和工艺简单、环保、成本低、适于批量生产等优势。

Description

一种异硬度定型海绵坐垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及海绵坐垫制备技术领域，特别涉及一种异硬度定型海绵坐垫及其制备方法。
背景技术
多硬度海绵座垫相对于传统海绵坐垫而言，其舒适性较好，因此具有较大的市场前景，但是目前市场上的多硬度海绵座垫基本都是通过胶粘连接而成，其产品性能和环保性均较差，并且由于其基本采用上下层方式的异硬度分布，不能有效贴合人体坐姿曲线，舒适性较差；在专利CN106854270A《多硬度聚氨酯弹性体及其制备方法》中，其通过改变不同固化剂来获得不同硬度弹性体，但由于其并未使得多种硬度弹性体一体成型，因此具有制备生产周期长、能耗高、成本高、不利于推广生产的缺陷；在专利CN1398913A《一种双硬度、环保型聚氨酯座垫的生产方法》中，其通过内嵌高密度聚氨酯填充物来实现座垫双硬度功能，但是这种方法使得生产工艺复杂，原材料配料繁多，并且未能实现座垫前后多硬度变化，局限性大。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种通过简单的原料以及一体成型的生产方式来实现海绵坐垫前后软硬度分布的异硬度定型海绵坐垫及其制备方法；具有有效贴合人体坐姿曲线、有效支撑人体、显著提高坐感舒适性、降低身体疲劳，同时具有生产原料简单、设备简单、工艺流程简单、操作方便、生产周期短、能耗低、环保、成本低、适合于批量生产等诸多优势。
发明内容
本发明克服了上述现有技术中存在的不足，提出了一种通过简单的原料以及一体成型的生产方式来实现海绵坐垫前后软硬度分布的异硬度定型海绵坐垫及其制备方法；具有有效贴合人体坐姿曲线、有效支撑人体、显著提高坐感舒适性、降低身体疲劳，同时具有生产原料简单、设备简单、工艺流程简单、操作方便、生产周期短、能耗低、环保、成本低、适合于批量生产等诸多优势。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种异硬度定型海绵坐垫，包括A组分和B组分，其中，
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯16％～26％；
所述A组分、B组分的重量百分比为10:2～7:3。
本发明的异硬度定型海绵坐垫采用的原料简单，添加剂使用量少，主要通过改变原料A组分中的聚醚多元醇、聚合物多元醇之间、以及A组分和B组分之间的重量百分比来改变和调整海绵坐垫软硬度分布，特别是海绵坐垫的前后软硬度分布，从而实现其贴合人体坐姿曲线、有效支撑人体、显著提高坐感舒适性、降低身体疲劳的技术效果；具体而言，其中A组分中的聚醚多元醇和聚合物多元醇为泡沫体制备的常用原材料，当A组分中的聚醚多元醇占比越小时，B组分占比越大，则硬度越大(即当异氰酸酯MDI增加时，预聚体NCO含量增加，使得硬段含量增加，软段相对含量减少，硬度也相应增加)，并且当聚醚多元醇占比小时，相对分子量低的聚合物多元醇占比也就会增加，使得材料硬段含量增加，交联密度增加，通过改变A组分中的聚醚多元醇和聚合物多元醇的重量百分比、调节A组分和B组分的重量百分比，可以调节出所需硬度的海绵坐垫，适用十分范围广泛；并且B组分中的异氰酸酯MDI反应活性高于传统泡沫体、海绵体制备所用的甲苯二异氰酸酯TDI，有利于提高生产效率，同时采用异氰酸酯MDI原料可以在使用较少的扩链剂、开孔剂等添加剂的条件下获得高回弹性的发泡海绵体，大大降低成本、能耗，低气味，环保性能好。
作为优选，所述聚醚多元醇为SA34-05，其分子量为5000。
购自壳牌新加坡有限公司。
作为优选，所述聚合物多元醇为KGP-524，其分子量为2300-3500。
购自南京金浦锦湖化工有限公司。
作为优选，所述异氰酸酯为MDI 2412。
购自上海晔兴实业有限公司，可以自然高开孔，可以在使用少量扩链剂、开孔剂等添加剂的条件下获得高回弹性的发泡海绵体，大大降低成本、能耗，低气味，环保性能好。
作为优选，所述催化剂为环保型凝胶催化剂NT CAT E-125。
购自新典化学材料(上海)有限公司，是不含2-乙基己酸(2-EHA)的新型催化剂，可完全用于替代软质块状泡沫中常用的辛酸亚锡催化剂，不仅催化效果好，且环保性能好。
作为优选，所述发泡剂为环戊烷或正戊烷中的任意一种。
作为优选，所述扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟基甲基丙烷或二甘醇中的任意一种。
用以提高海绵坐垫产品的力学性能和工艺性能。
一种如上所述的异硬度定型海绵坐垫的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：采用至少两个缸体A来分别放置不同重量百分比的用以形成A组分的原料，搅拌每个缸体A内的原料使之混合反应，混合反应温度为20℃～30℃、混合反应时间为20min～40min，在混合反应之后，在20℃～30℃的温度下密封放置至多20天，制得相应的A组分；
步骤二：采用至少两个缸体B来分别放置不同重量百分比的B组分；
步骤三：将待用模具预热至50℃～70℃；
步骤四：将每个缸体A内的A组分与其相对应缸体B内的B组分之间作为同一个批次同时注塑到已预热的模具中，使同一批次的A组分和B组分混合反应以制得海绵坐垫的一个硬度区域，混合反应温度为20℃～30℃、混合反应时间为6S～12S；其中，不同批次的A组分结合相对应的B组分分批次注塑到模具中，从而使得海绵坐垫由多个不同硬度的硬度区域组成；
步骤五：将步骤四中混合反应后得到的物料进行压模；
步骤六：将步骤五中压模后的物料进行发泡；
步骤七：将步骤六中发泡后的物料进行固化成型；
步骤八：将固化成型后的物料进行脱模，得到具有多个硬度区域的异硬度定型海绵坐垫。
本发明的异硬度定型海绵坐垫通过改变原料配比以及一体成型的工艺制备而成，采用分批注塑的方式，实现了两种或两种以上不同软硬度的海绵体无缝隙接合(即不同硬度区域之间的海绵体无缝隙接合)，软硬度接合处过渡均一，提高产品均一稳定性、回弹性，根据这种制备方法可以根据坐垫受力点特征来改变不同部位的硬度大小，特别是海绵坐垫的前后软硬度分布，满足了对于海绵坐垫的异硬度分布的多样化需求，实现座垫与人体坐姿曲线的完美贴合，达到均匀受力、提高舒适性、降低久坐疲劳的目的，同时产品环保性能好；并且，该海绵坐垫的制备方法过程中的原料简单、设备简单、工艺流程简单、操作方便、生产周期短、能耗低、成本低、适合于批量生产。
作为优选，所制得的异硬度定型海绵坐垫中不同硬度区域的ILD硬度范围为30～200N/314cm2。
作为优选，将压模后的物料进行发泡的时间为4min～6min；将发泡后的物料进行固化成型的时间为5min～9min。
采用了上述技术方案的本发明的有益效果是：
本发明提出了一种通过简单的原料以及一体成型的生产方式来实现海绵坐垫前后软硬度分布的异硬度定型海绵坐垫及其制备方法；具有有效贴合人体坐姿曲线、有效支撑人体、显著提高坐感舒适性、降低身体疲劳，同时具有生产原料简单、设备简单、工艺流程简单、操作方便、生产周期短、能耗低、环保、成本低、适合于批量生产等诸多优势。本发明的异硬度定型海绵坐垫通过改变原料配比以及一体成型的工艺制备而成，实现了两种或两种以上不同软硬度的海绵体无缝隙接合(即不同硬度区域之间的海绵体无缝隙接合)，软硬度接合处过渡均一，提高产品均一稳定性、回弹性，根据这种制备方法可以根据坐垫受力点特征来改变不同部位的硬度大小，特别是海绵坐垫的前后软硬度分布，满足了对于海绵坐垫的异硬度分布的多样化需求，实现座垫与人体坐姿曲线的完美贴合，达到均匀受力、提高舒适性、降低久坐疲劳的目的，同时产品环保性能好；并且，该海绵坐垫的制备方法过程中的原料简单、添加剂用量少、设备简单、工艺流程简单、操作方便、生产周期短、能耗低、成本低、环保、适合于批量生产。
附图说明
图1为实施例1制得的异硬度定型海绵坐垫的结构示意图；
图2为实施例2制得的异硬度定型海绵坐垫的结构示意图；
图3为实施例3制得的异硬度定型海绵坐垫的结构示意图；
附图标记：海绵坐垫1、区a11、区b12、区c21、区d22、区e23、区f31、区g32、区h33、区i34。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
实施例1：
一种异硬度定型海绵坐垫，如图1所示，所述海绵坐垫1分为前后两个不同硬度区域(区a11、区b12)；
区a11中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 17％；
所述A组分、B组分的重量比为83:17。
区b12中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 26％；
所述A组分、B组分的重量百分比为37:13。
其中，所述聚醚多元醇为SA34-05，其分子量为5000；所述聚合物多元醇为KGP-524，其分子量为2300-3500；所述异氰酸酯为MDI 2412；所述催化剂为环保型凝胶催化剂NTCAT E-125；所述发泡剂为环戊烷；所述扩链剂为1,4-丁二醇。
一种如上所述的异硬度定型海绵坐垫的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：采用两个缸体A来分别放置不同重量百分比的用以形成A组分的原料，搅拌每个缸体A内的原料使之混合反应，混合反应温度为23℃、混合反应时间为25min，在混合反应之后，在23℃的温度下密封放置至多20天，制得相应的A组分；
步骤二：采用两个缸体B来分别放置不同重量百分比的B组分；
步骤三：将待用模具预热至60℃；
步骤四：将每个缸体A内的A组分与其相对应缸体B内的B组分之间作为同一个批次同时注塑到已预热的模具中，使同一批次的A组分和B组分混合反应以制得海绵坐垫的一个硬度区域，混合反应温度为23℃、混合反应时间为10S；其中，不同批次的A组分结合相对应的B组分分批次注塑到模具中，从而使得海绵坐垫由多个不同硬度的硬度区域组成，本实施例分成二个批次，最终分别形成不同硬度的硬度区域区a21和硬度区域区b22；
步骤五：将步骤四中混合反应后得到的物料进行压模；
步骤六：将步骤五中压模后的物料进行发泡，发泡的时间为5min；
步骤七：将步骤六中发泡后的物料进行固化成型，固化成型的时间为6min；
步骤八：将固化成型后的物料进行脱模，得到具有2个硬度区域的异硬度定型海绵坐垫。
前述中A组分的注塑量、B组分的注塑量可以通过计算机根据海绵座垫相应硬度区域的面积大小而确定和控制。
表1为实施例1制备异硬度海绵座垫的原料重量百分比和测试结果：
表1
实施例2：
一种异硬度定型海绵坐垫，如图2所示，所述海绵坐垫1分为三个不同硬度区域(区c21、区d22、区e23)；
区c21中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 19％；
所述A组分、B组分的重量百分比为81:19。
区d22中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 25％；
所述A组分、B组分的重量百分比为3:1。
区e23中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 26％；
所述A组分、B组分的重量百分比为37:13。
其中，所述聚醚多元醇为SA34-05，其分子量为5000；所述聚合物多元醇为KGP-524，其分子量为2300-3500；所述异氰酸酯为MDI 2412；所述催化剂为环保型凝胶催化剂NTCAT E-125；所述发泡剂为环戊烷；所述扩链剂为1,4-丁二醇。
一种如上所述的异硬度定型海绵坐垫的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：采用三个缸体A来分别放置不同重量百分比的用以形成A组分的原料，搅拌每个缸体A内的原料使之混合反应，混合反应温度为26℃、混合反应时间为21min，在混合反应之后，在26℃的温度下密封放置至多20天，制得相应的A组分；
步骤二：采用三个缸体B来分别放置不同重量百分比的B组分；
步骤三：将待用模具预热至60℃；
步骤四：将每个缸体A内的A组分与其相对应缸体B内的B组分之间作为同一个批次同时注塑到已预热的模具中，使同一批次的A组分和B组分混合反应以制得海绵坐垫的一个硬度区域，混合反应温度为26℃、混合反应时间为8S；其中，不同批次的A组分结合相对应的B组分分批次注塑到模具中，从而使得海绵坐垫由多个不同硬度的硬度区域组成，本实施例2分成三个批次，最终分别形成不同硬度的硬度区域区c21、硬度区域区d22、硬度区域区e23；
步骤五：将步骤四中混合反应后得到的物料进行压模；
步骤六：将步骤五中压模后的物料进行发泡，发泡的时间为4min；
步骤七：将步骤六中发泡后的物料进行固化成型，固化成型的时间为6min；
步骤八：将固化成型后的物料进行脱模，得到具有3个硬度区域的异硬度定型海绵坐垫。
前述中A组分的注塑量、B组分的注塑量可以通过计算机根据海绵座垫相应硬度区域的面积大小而确定和控制。
表2为实施例2制备异硬度海绵座垫的原料重量百分比和测试结果：
表2
实施例3：
一种异硬度定型海绵坐垫，如图3所示，所述海绵坐垫1分为四个不同硬度区域(区f31、区g32、区h33、区i34)；
区f31中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 23％；
所述A组分、B组分的重量百分比为77：23。
区g32中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 24％；
所述A组分、B组分的重量百分比为19：6。
区h33中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 18％；
所述A组分、B组分的重量百分比为41：9。
区i34中：
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 23％；
所述A组分、B组分的重量百分比为77：23。
其中，所述聚醚多元醇为SA34-05，其分子量为5000；所述聚合物多元醇为KGP-524，其分子量为2300-3500；所述异氰酸酯为MDI 2412；所述催化剂为环保型凝胶催化剂NTCAT E-125；所述发泡剂为环戊烷；所述扩链剂为1,4-丁二醇。
一种如上所述的异硬度定型海绵坐垫的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：采用四个缸体A来分别放置不同重量百分比的用以形成A组分的原料，搅拌每个缸体A内的原料使之混合反应，混合反应温度为24℃、混合反应时间为22min，在混合反应之后，在24℃的温度下密封放置至多20天，制得相应的A组分；
步骤二：采用四个缸体B来分别放置不同重量百分比的B组分；
步骤三：将待用模具预热至60℃；
步骤四：将每个缸体A内的A组分与其相对应缸体B内的B组分之间作为同一个批次同时注塑到已预热的模具中，使同一批次的A组分和B组分混合反应以制得海绵坐垫的一个硬度区域，混合反应温度为20℃～30℃、混合反应时间为8S；其中，不同批次的A组分结合相对应的B组分分批次注塑到模具中，从而使得海绵坐垫由多个不同硬度的硬度区域组成，本实施例3分成四个批次，最终分别形成不同硬度的硬度区域区f、硬度区域区g、硬度区域区h、硬度区域区i；
步骤五：将步骤四中混合反应后得到的物料进行压模；
步骤六：将步骤五中压模后的物料进行发泡，发泡的时间为5min；
步骤七：将步骤六中发泡后的物料进行固化成型，固化成型的时间为6min；
步骤八：将固化成型后的物料进行脱模，得到具有4个硬度区域的异硬度定型海绵坐垫。
前述中A组分的注塑量、B组分的注塑量可以通过计算机根据海绵座垫相应硬度区域的面积大小而确定和控制。
表3为实施例3制备异硬度海绵座垫的原料重量百分比和测试结果：
表3
从上述三个实施例可以看出，本发明的异硬度定型海绵坐垫采用的原料简单，添加剂使用量少，主要通过改变A组分中的聚醚多元醇、聚合物多元醇之间的重量百分比、以及A组分和B组分之间的重量百分比来实现海绵坐垫不同硬度区域的所需硬度，可以根据海绵坐垫受力点特征来改变不同部位的硬度大小，特别是海绵坐垫的前后软硬度分布，满足了对于海绵坐垫的异硬度分布的多样化需求，实现座垫与人体坐姿曲线的完美贴合，达到均匀受力、提高舒适性、降低久坐疲劳的目的，并且，使得不同硬度区域实现一体成型的制备方法，实现了两种或两种以上不同软硬度的海绵体无缝隙接合(即不同硬度区域之间的海绵体无缝隙接合)，软硬度接合处过渡均一，提高产品均一稳定性、回弹性，原料简单，添加剂少，产品环保性能好。

Claims (10)

1.一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：包括A组分和B组分，其中，
A组分包含按重量百分比计的如下原料：
B组分包含按重量百分比计的如下原料：
异氰酸酯 16％～26％；
所述A组分、B组分的重量百分比为10:2～7:3。
2.根据权利要求1所述的一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：所述聚醚多元醇为SA34-05，其分子量为5000。
3.根据权利要求1所述的一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：所述聚合物多元醇为KGP-524，其分子量为2300-3500。
4.根据权利要求1所述的一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：所述异氰酸酯为MDI2412。
5.根据权利要求1所述的一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：所述催化剂为环保型凝胶催化剂NT CAT E-125。
6.根据权利要求1所述的一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：所述发泡剂为环戊烷或正戊烷中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种异硬度定型海绵坐垫，其特征在于：所述扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟基甲基丙烷或二甘醇中的任意一种。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的异硬度定型海绵坐垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：采用至少两个缸体A来分别放置不同重量百分比的用以形成A组分的原料，搅拌每个缸体A内的原料使之混合反应，混合反应温度为20℃～30℃、混合反应时间为20min～40min，在混合反应之后，在20℃～30℃的温度下密封放置至多20天，制得相应的A组分；
步骤二：采用至少两个缸体B来分别放置不同重量百分比的B组分；
步骤三：将待用模具预热至50℃～70℃；
步骤四：将每个缸体A内的A组分与其相对应缸体B内的B组分之间作为同一个批次同时注塑到已预热的模具中，使同一批次的A组分和B组分混合反应以制得海绵坐垫的一个硬度区域，混合反应温度为20℃～30℃、混合反应时间为6S～12S；其中，不同批次的A组分结合相对应的B组分分批次注塑到模具中，从而使得海绵坐垫由多个不同硬度的硬度区域组成；
步骤五：将步骤四中混合反应后得到的物料进行压模；
步骤六：将步骤五中压模后的物料进行发泡；
步骤七：将步骤六中发泡后的物料进行固化成型；
步骤八：将固化成型后的物料进行脱模，得到具有多个硬度区域的异硬度定型海绵坐垫。
9.根据权利要求8所述的一种异硬度定型海绵坐垫的制备方法，其特征在于：所制得的异硬度定型海绵坐垫中不同硬度区域的ILD硬度范围为30～200N/314cm2。
10.根据权利要求8所述的一种异硬度定型海绵坐垫的制备方法，其特征在于：将压模后的物料进行发泡的时间为4min～6min；将发泡后的物料进行固化成型的时间为5min～9min。
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