CN111019081B - 一种pu连续发泡运动垫的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该生产工艺包括如下步骤：（1）配料：A料、B料；（2）搅拌：向混合器内通入氮气，然后加入A料与B料，均匀搅拌；（3）去湿：将混合器的温度调节至95~105℃，保持0.5~1h；（4）上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；（5）发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为150~180℃；（6）剥离：分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；（7）裁切；本申请是将TPU改性聚醚多元醇与低羟值聚酯多元醇共混构成A料，A料与B料充分反应，在发泡载体上进行发泡，显著提高了PU运动垫的生产效率；并且利用两个收卷辊实现发泡产品与发泡载体的分离，有利于保证发泡产品的质量稳定。

Description

一种PU连续发泡运动垫的生产工艺
技术领域
本发明涉及体育用品加工的技术领域，尤其是涉及一种PU连续发泡运动垫的生产工艺。
背景技术
目前，随着全民健身运动的展开，在很多公众场合内均需要安装有各种各样的体育器材，如单体引杠、双体引杠、臂力训练器和腿部训练器，体育运动员在训练或比赛过程中经常需要铺设垫子来保护运动员，由此衍生出一系列运动垫，比如瑜伽垫、跳高垫、体操垫等等。
现有专利中申请公布号为CN108368227A的中国专利公开了一种聚氨酯泡沫组合物，该聚氨酯泡沫组合物由多元醇、有机多异氰酸酯、催化剂、发泡剂、聚合引发剂、稳定剂和添加剂组成，并且含有粒径在微米范围内的粉状琥珀或粉状琥珀树脂，该组合物应用广泛，具有有益于健康的特性，帮助克服身体疼痛和消除负能量。
但是，上述聚氨酯泡沫组合物以及现有技术中大多数聚氨酯在进行发泡生产时，均是采用在模具中发泡成型，然后脱模得到产品，这会大大限制该聚氨酯发泡物的生产效率，并且脱模过程可能会对产品质量造成影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，生产效率高，并且运动垫的质量稳定。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：TPU改性聚醚多元醇70～80份、低羟值聚酯多元醇20～30份；
B料：二苯基甲烷二异氰酸酯或者甲苯二异氰酸酯；
该生产工艺包括如下步骤：
(1)配料：A料与B料按照重量比为(2～6):1进行配料；
(2)搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
(3)去湿：将混合器的温度调节至95～105℃，保持0.5～1h，降温至50～55℃；
(4)上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
(5)发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为150～180℃；
(6)剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
(7)裁切发泡产品。
通过采用上述技术方案，TPU是一种热塑性弹性体，具有优异的高弹性，可进行熔融加工，TPU可进行真空成型或用于溶解涂层，也可应用各种织物技术，并且易着色，较其他热塑性弹性体相比，TPU具有广泛的物理特性组合，使其具有极强的柔韧性，利用TPU改性聚醚多元醇，可显著提高成型产品的弹性、柔韧性；添加低羟值聚酯多元醇，有助于提高发泡运动垫的抗撕裂强度，还能提高发泡运动垫的阻燃性与防火性，并且低羟值聚酯多元醇与聚醚多元醇的互溶性良好，有利于与B料充分反应；本申请是将TPU改性聚醚多元醇与低羟值聚酯多元醇共混构成A料，醇本身就能起到催化作用，在反应过程中，B料中的碳氮双键断裂，在氮气保护下，A料中的活泼氢与B料充分反应，然后将混合物料浇注在发泡载体上，经发泡炉内进行发泡，显著提高了PU运动垫的生产效率，并且利用两个收卷辊分别对发泡载体、发泡产品进行收卷，实现发泡产品与发泡载体的分离，有利于保证发泡产品的质量稳定，从而实现制备具有高弹性、柔韧性、阻燃性、抗撕裂强度的运动垫。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述TPU改性聚醚多元醇采用如下方法制备：
(1)将45～50重量份TPU溶解在混合溶剂中，混合溶剂的添加量为TPU重量份的75％～80％，得混合液；
(2)将混合液置于反应器中，通入氮气，均匀搅拌；
(3)向反应器中继续加入聚醚多元醇45～50重量份、二乙醇胺4～8重量份和二月桂酸二丁基锡0.5～2重量份，温度为85～90℃，搅拌混合4～6h；
(4)将温度降至55～60℃，然后加入偶氮二异丁氰1～3重量份，均匀搅拌，同时抽真空除泡，得TPU改性聚醚多元醇。
通过采用上述技术方案，TPU是介于塑料与橡胶之间的弹性体，具有良好的弹性与耐磨性能、机械强度较高、耐寒性突出、加工性能优异，并且可抵抗较大的承载能力、抗冲击性与减震性能突出；将TPU溶解在混合溶剂中，有助于与聚醚多元醇发生接枝反应；在氮气氛围中，加入二乙醇胺、二月硅酸二丁基锡，起到乳化、润湿、分散、增稠作用，在加热条件下进行改性反应；加入偶氮二异丁氰，起到引发、消泡作用，有助于TPU改性聚醚多元醇的成型，在成型过程中同时进行抽真空，显著提高了产品的成型质量；采用上述方法，可对聚醚多元醇进行接枝改性，改性过程容易控制，产品质量稳定。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述A料的粘度为1000～6000cps。
通过采用上述技术方案，限定A料的粘度范围为1000～6000cps，在TPU改性聚醚多元醇发泡产品的制备过程中，通过控制对聚醚多元醇的改性程度，实现对TPU改性聚醚多元醇粘度的控制，从而有利于保证该改性过程的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述低羟值聚酯多元醇采用如下方法制备：
(1)在氮气环境中，将邻苯二甲酸酐、丙二醇和催化剂投入反应器中，反应温度为170～200℃，反应时间15～30min；
(2)继续通氮气，将反应温度降至110～130℃，反应10～12h；
(3)停止通氮气，自然冷却至45～50℃，边冷却边抽负压，得到低羟值聚酯多元醇。
通过采用上述技术方案，将邻苯二甲酸酐、丙二醇和催化剂在170～200℃下反应，初始温度较高，有利于快速反应，然后将温度降至110～130℃，在氮气保护下，反应10～12h，有利于生成聚酯多元醇，再在45～50℃抽负压继续反应，得到低羟值聚酯多元醇，采用上述制备方法，操作简单，产物质量稳定。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述低羟值聚酯多元醇的羟值范围为50～60。
通过采用上述技术方案，限定低羟值聚酯多元醇的羟值范围为50～60，可控制聚醚多元醇的粘度适中，有利于反应顺利进行；而且，低羟值的聚酯多元醇柔性链段含量较大，有利于提高发泡产品的柔韧性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述A料中还包括邻苯二甲酸二异癸酯1.5～5重量份、有机锡金属化合物0.3～1重量份。
通过采用上述技术方案，邻苯二甲酸二异癸酯可赋予A料具有较好的流动性，有利于促进A料与B料进行反应，并且邻苯二甲酸二异癸酯具有优异耐高温与耐老化性能；有机锡金属化合物可作为催化剂，进一步提高A料与B料反应的充分性，而且有机锡金属化合物具有高度的透明性、良好的热稳定性，有利于提高发泡反应过程的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述A料与B料的重量比为5:1。
通过采用上述技术方案，经试验证明，A料与B料按照重量比为5:1复配，效果最优，表明该重量比下的A料与B料会产生协同作用，有助于制备性能优异的发泡运动垫。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤(3)去湿时，停止通氮气，同时抽负压除湿。
通过采用上述技术方案，对混合器内进行除湿，有助于进一步降低A料与B料的含水量，有利于提高发泡后的产品质量。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
适于批量化生产：本申请是将A料与B料在氮气保护下进行混合，然后浇注在发泡载体上，经发泡炉进行发泡，可实现大批量生产发泡运动垫；
发泡质量稳定：本申请采用两个收卷辊分别对发泡载体、发泡产品进行剥离，在玻璃过程中，运动垫表面不易损耗，有助于保证发泡产品的质量稳定；
1.适用于制备运动垫：本申请采用TPU改性聚醚多元醇和低羟值聚酯多元醇组合形成A料，有助于制备具有高弹性、优异柔韧性能的发泡运动垫。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
原料制备例一：
一种TPU改性聚醚多元醇，采用如下方法制备：
(1)将45重量份TPU溶解在35重量份的混合溶剂中，混合溶剂采用以重量比为1:1混合的丙酮与丁酮，得混合液；
(2)将混合液置于反应器中，通入氮气，均匀搅拌；
(3)向反应器中继续加入聚醚多元醇45重量份、二乙醇胺4重量份和二月桂酸二丁基锡0.5重量份，温度为85℃，搅拌混合4h；
(4)将温度降至55℃，然后加入偶氮二异丁氰1重量份，均匀搅拌，同时抽真空除泡，得TPU改性聚醚多元醇。
原料制备例二：
一种TPU改性聚醚多元醇，采用如下方法制备：
(1)将48重量份TPU溶解在36重量份的混合溶剂中，得混合液；
(2)将混合液置于反应器中，通入氮气，均匀搅拌；
(3)向反应器中继续加入聚醚多元醇48重量份、二乙醇胺6重量份和二月桂酸二丁基锡1.3重量份，温度为90℃，搅拌混合5h；
(4)将温度降至58℃，然后加入偶氮二异丁氰2重量份，均匀搅拌，同时抽真空除泡，得TPU改性聚醚多元醇。
原料制备例三：
一种TPU改性聚醚多元醇，采用如下方法制备：
(1)将50重量份TPU溶解在40重量份的混合溶剂中，得混合液；
(2)将混合液置于反应器中，通入氮气，均匀搅拌；
(3)向反应器中继续加入聚醚多元醇50重量份、二乙醇胺8重量份和二月桂酸二丁基锡2重量份，温度为90℃，搅拌混合6h；
(4)将温度降至60℃，然后加入偶氮二异丁氰3重量份，均匀搅拌，同时抽真空除泡，得TPU改性聚醚多元醇。
原料制备例四：
一种低羟值聚酯多元醇，采用如下方法制备：
(1)在氮气环境中，将邻苯二甲酸酐、丙二醇以重量比为1:1投入反应器内，再加入质量浓度为20％的硫酸投入反应器中，硫酸的添加量为邻苯二甲酸酐与丙二醇重量和的5％，反应温度为180℃，反应时间20min；
(2)继续通氮气，将反应温度降至120℃，反应10h；
(3)停止通氮气，自然冷却至45℃，边冷却边抽负压，得到低羟值聚酯多元醇。
实施例一：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：原料制备例一的TPU改性聚醚多元醇70份、原料制备例四的低羟值聚酯多元醇20份；
B料：二苯基甲烷二异氰酸酯；
该生产工艺包括如下步骤：
(1)配料：A料与B料按照重量比为2:1进行配料；
(2)搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
(3)去湿：停止通氮气，同时抽负压除湿，将混合器的温度升温至100℃，保持0.5h，降温至50℃；
(4)上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
(5)发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为150℃；
(6)剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
(7)裁切发泡产品。
实施例二：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，与实施例一的区别之处在于TPU改性聚醚多元醇采用原料制备例二。
实施例三：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，与实施例一的区别之处在于TPU改性聚醚多元醇采用原料制备例三。
实施例四：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：原料制备例二的TPU改性聚醚多元醇73份、原料制备例四的低羟值聚酯多元醇22份；
B料：二苯基甲烷二异氰酸酯；
该生产工艺包括如下步骤：
(1)配料：A料与B料按照重量比为3:1进行配料；
(2)搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
(3)去湿：将混合器的温度调节至100℃，保持1h；
(4)上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
(5)发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为170℃；
(6)剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
(7)裁切发泡产品。
实施例五：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：原料制备例二的TPU改性聚醚多元醇75份、原料制备例四的低羟值聚酯多元醇25份；
B料：二苯基甲烷二异氰酸酯；
该生产工艺包括如下步骤：
(1)配料：A料与B料按照重量比为4:1进行配料；
(2)搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
(3)去湿：将混合器的温度调节至100℃，保持1h；
(4)上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
(5)发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为170℃；
(6)剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
(7)裁切发泡产品。
实施例六：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：TPU改性聚醚多元醇77份、低羟值聚酯多元醇28份；
B料：二苯基甲烷二异氰酸酯；
该生产工艺包括如下步骤：
(1)配料：A料与B料按照重量比为5:1进行配料；
(2)搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
(3)去湿：将混合器的温度调节至100℃，保持1h；
(4)上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
(5)发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为170℃；
(6)剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
(7)裁切发泡产品。
实施例七：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：TPU改性聚醚多元醇80份、低羟值聚酯多元醇30份；
B料：二苯基甲烷二异氰酸酯；
该生产工艺包括如下步骤：
(1)配料：A料与B料按照重量比为6:1进行配料；
(2)搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
(3)去湿：将混合器的温度调节至100℃，保持1h；
(4)上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
(5)发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为180℃；
(6)剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
(7)裁切发泡产品。
对比例一：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，与实施例六的区别之处在于A料采用聚醚多元醇77份、低羟值聚酯多元醇28份。
对比例二：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，与实施例六的区别之处在于A料单独采用TPU改性聚醚多元醇105份。
对比例三：
一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，与实施例六的区别在于A料采用TPU改性聚醚多元醇77份、聚酯多元醇28份。
检测手段：
(1)表观情况：肉眼观察剥离后的发泡运动垫表面的气泡情况；
(2)弹性能：利用邵尔硬度A与回弹率％表示弹性能大小；
(3)柔韧性能：利用RT-10型电子万能试验机测试样品的拉伸性能，通过断裂伸长率来表征运动垫的柔韧性能，测定样品采用测试标准中的哑铃形状，上下两端面相互平行，且与轴线垂直，每个样品做三次试样取平均值，加载速度为500mm/min，测试标准采用GB/T528-2009；
(4)抗撕裂强度：参照ASTM D624标准进行撕裂强度的测定。
检测结果如下表所示：
Figure BDA0002350383960000091
通过上表可知，从表观情况来看，实施例与对比例样品均具有良好的表观性，表面完好无气泡出现；相比于实施例与对比例一可知，采用未改性的聚醚多元醇，邵尔硬度、弹性能与柔韧性均有所下降；相比于实施例与对比例二可知，未添加低羟值聚酯多元醇的样品，抗撕裂强度显著下降，相应的，邵尔硬度、柔韧性与回弹率均有不同程度的下降；根据实施例与对比例三可知，采用聚酯多元醇取代低羟值聚酯多元醇的样品，抗撕裂强度略有下降，可见低羟值聚酯多元醇有助于提高运动垫的抗撕裂强度；综上所述，本实施例样品具有优良的弹性能、良好的柔韧性能与优异的抗撕裂强度，可见TPU改性聚醚多元醇与低羟值聚酯多元醇会产生复配作用，显著提高运动垫的综合性能。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，其特征在于该运动垫的配方按照如下重量份计；
A料：TPU改性聚醚多元醇 70~80份、低羟值聚酯多元醇 20~30份；B料：二苯基甲烷二异氰酸酯或者甲苯二异氰酸酯；
其中，所述TPU改性聚醚多元醇采用如下方法制备：
（1）将45~50重量份TPU溶解在混合溶剂中，混合溶剂的添加量为TPU重量份的75%~80%，得混合液；
（2）将混合液置于反应器中，通入氮气，均匀搅拌；
（3）向反应器中继续加入聚醚多元醇 45~50重量份、二乙醇胺 4~8重量份和二月桂酸二丁基锡 0.5~2重量份，温度为85~90℃，搅拌混合4~6h；
（4）将温度降至55~60℃，然后加入偶氮二异丁腈 1~3重量份，均匀搅拌，同时抽真空除泡，得TPU改性聚醚多元醇；
所述低羟值聚酯多元醇采用如下方法制备：
（1）在氮气环境中，将邻苯二甲酸酐、丙二醇和催化剂投入反应器中，反应温度为170~200℃，反应时间15~30min；
（2）继续通氮气，将反应温度降至110~130℃，反应10~12h；
（3）停止通氮气，自然冷却至45~50℃，边冷却边抽负压，得到低羟值聚酯多元醇；
该生产工艺包括如下步骤：
（1）配料： A料与B料按照重量比为（2~6）:1进行配料；
（2）搅拌：将A料泵入混合器内，向混合器内通入氮气，然后加入B料，均匀搅拌；
（3）去湿：将混合器的温度调节至95~105℃，保持0.5~1h，降温至50~55℃；
（4）上料：将去湿后的混合物料上料至发泡载体上，利用刮刀将混合物料刮平；
（5）发泡：混合物料经发泡载体运至发泡炉内，发泡温度为150~180℃；
（6）剥离：发泡完成后，分别对发泡载体、发泡产品进行收卷；
（7）裁切发泡产品。
2.根据权利要求1所述的一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，其特征在于：所述A料的粘度为1000~6000cps。
3.根据权利要求1所述的一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，其特征在于：所述低羟值聚酯多元醇的羟值范围为50~60。
4.根据权利要求1所述的一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，其特征在于：所述A料中还包括邻苯二甲酸二异癸酯 1.5~5重量份、有机锡金属化合物 0.3~1重量份。
5.根据权利要求1所述的一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，其特征在于：所述A料与B料的重量比为5:1。
6.根据权利要求1所述的一种PU连续发泡运动垫的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）去湿时，停止通氮气，同时抽负压除湿。
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