CN114269211A - 包括硅胶罩的对人体无害的高弹性抗菌垫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括硅橡胶罩的抗菌垫。本发明的抗菌垫具有优良的耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性且具有卓越的抗菌及防臭效果，对人体无害且具有优良的弹力，并且环保。

Description

包括硅胶罩的对人体无害的高弹性抗菌垫
技术领域
本发明涉及包括硅胶罩的对人体无害的高弹性抗菌垫。
具体来讲，本发明涉及包括耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性优良且抗菌及防臭效果卓越，从而对人体无害且环保的硅胶罩的高弹性抗菌垫。
背景技术
通常室内外用抗菌垫设在室内外游乐场等，设计成在将废胎作为再利用材料的下部结构上配置EPDM橡胶片等橡胶类泡沫作为装饰材料的形态。
具体来讲，EPDM、NBR等泡沫层在游乐场等室外场所以粘接剂为介质附着固定于废胎等下部结构利用，但所述橡胶成分具有摩擦的情况下产品变形或耐污染性、耐磨性及耐化学性等较差，并且难以维护管理的缺点。尤其，现有的橡胶片具有抗细菌繁殖性弱的结构，因此导致大量细菌暴露于儿童用游乐场的问题。因此，亟需研究开发出能够克服上述问题、具有优良的抗菌特性及无毒性等人体无害性、并且半永久性的环保替代装饰材料。
另外，硅橡胶由于耐热性、耐候性及电绝缘性等之类的特性卓越，因此用于电气设备及电子设备、液晶相关设备及医疗领域等多种领域。
并且，硅橡胶具有橡胶原有的卓越的高摩擦系数及柔软的触感等特性，耐火性、耐污染性及耐磨性优良且弹性卓著，因此作为装饰材料受到关注。
然而，硅橡胶材质的板材具有其制造成本贵且为了与现有的其他橡胶类装饰材料层积或粘合而需要另外的粘合成分，而且粘合成分导致弹性下降或垫局部弯曲等问题，因此当前还在致力于不断研究使得硅橡胶材料与现有橡胶类装饰材料达到协调。
[现有技术文献]
(专利文献1)韩国授权专利10-1482588
发明内容
技术问题
本发明提供一种抗菌垫，其通过极大化橡胶类成分的基底泡沫区域与硅胶罩之间的摩擦力使得硅橡胶罩与基底泡沫区域接触的上面无另外的粘合或粘贴成分也能够稳定地保持层结构，并且能够最小化受外力时产品的变形，耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性优良且抗菌及防臭效果卓越、对人体无害且环保。
本发明还提供只在局部使用硅橡胶类粘合成分也能够稳定地保持层结构，能够最小化受外力时产品的变形，能够将硅橡胶成分作为粘合剂的一种材料，从而能够降低垫的制造成本的抗菌垫。
技术方案
本发明旨在解决上述问题，涉及一种抗菌垫，包括含有橡胶类成分或高分子树脂发泡体的基底泡沫区域；罩住所述基底泡沫区域的上面及侧面且含有硅橡胶成分的硅橡胶罩；以及由所述基底泡沫区域与所述硅橡胶罩部分接触形成的空隙结构，其中所述硅橡胶罩包括纤维基材层、形成于所述纤维基材层的任意一面的第一硅橡胶层；以及位于所述纤维基材层中形成有所述第一硅橡胶层的面的反侧面的第二硅橡胶层，所述第一硅橡胶层具有定形或非定形图案，具有0.55至0.80范围内的静摩擦系数，具有与所述基底泡沫区域的上面接触的第一区域及具有与所述第一区域的静摩擦系数不同的静摩擦系数且与所述基底泡沫区域的侧面接触的第二区域。
在一个例示中，所述基底泡沫区域可含有选自天然橡胶、丁晴橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙烯-丙烯橡胶、海帕伦橡胶、丙烯酸橡胶及氟橡胶中任意一种的橡胶类成分，或含有选自聚烯烃、聚氨酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯酚树脂、聚氯乙烯、尿素树脂、聚酰亚胺及乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种高分子的树脂发泡体。
在一个例示中，所述硅酮橡胶罩可被设计成罩住所述基底泡沫区域的整个上面及侧面且罩住整个下面面积中小于10％的部分。
在一个例示中，按照ASTM D2240测定的所述第一硅橡胶层的所述第一区域的邵氏硬度-A可在35至55范围内。
在一个例示中，所述第一硅橡胶层的所述第一区域可包括设有定形或非定形图案的第1a区域；以及无所述定形或非定形图案的第1b区域。
在一个例示中，所述第1b区域具有1.5μm至5.0μm的中心线表面粗糙度(Rrms)，可包括通过氧等离子体放电处理形成的第一弯曲结构及通过砂纸进行抛光处理形成的第二弯曲结构。
在一个例示中，所述第一硅橡胶层的所述第1b区域可以是对23℃时粘度在50Pa·s至500Pa·s范围内的液态硅橡胶组合物的固化物进行氧等离子体放电及抛光处理得到的。
在一个例示中，所述的抗菌垫还可以包括位于所述第一硅橡胶层的所述第二区域与所述基底泡沫区域之间，按照ASTM D903-49测定的剥离强度在2.0至4.0范围内的硅橡胶减压粘合剂层。
在一个例示中，所述第二硅橡胶层可包括：亲水性橡胶区域；形成于所述亲水性橡胶区域的上部的底层区域；以及形成于所述底层区域的上部的疏水性聚氨酯薄膜。
在一个例示中，按照ASTM D638测定的所述第二硅橡胶层的伸张强度可在70至120kgf/cm2范围内。
技术效果
本发明的抗菌垫即使上面无另外的粘合或粘贴成分也能够稳定地保持层结构，并且能够最小化受外力时产品的变形，耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性优良且抗菌及防臭效果卓越、对人体无害且环保。
本发明的抗菌垫还提供只在局部使用硅橡胶类粘合成分也能够稳定地保持层结构，能够最小化受外力时产品的变形，能够将硅橡胶成分作为粘合剂的一种材料，从而具有能够降低垫的制造成本的优点。
本发明的抗菌垫尤其具有高度比现有EPDM橡胶片低而却能够确保高弹性的优点。
附图说明
图1、2、3、6及8是用于更具体地说明本发明的抗菌垫的结构的示意图；
图4及5为用于更具体地说明本发明的硅橡胶罩的结构的示意图；
图7是用于更具体地说明本发明的第二硅橡胶层的结构的示意图。
附图标记说明
100：基底泡沫区域 200：硅橡胶罩
201：纤维基材层 202：第一硅橡胶层
2021：第一区域 2021a，b：第1a，b区域
2022：第二区域 203：第二硅橡胶层
2031：亲水性橡胶区域 2032：底层区域
2033：疏水性聚氨酯薄膜 204：上部图案
300：空隙结构 400：硅橡胶减压粘合剂层
具体实施方式
以下通过附图及例示对本发明进行更具体的说明。
在本说明书中，单数表达在文中无其他明确说明的情况下包括多数表达。
本说明书中使用的术语是考虑在本发明的功能的同时尽可能地选择的目前广泛使用的术语，但这些可能随着本领域技术人员的意图或判例、新技术的出现等发生改变。并且，特定情况下还有申请人任意选定的术语，该情况下会在相应的发明的说明部详细记载其含义。因此本发明中使用的术语不应被定义为单纯的术语的名称，而是应该根据该术语所具有的含义及本发明通篇内容定义。
本发明在不脱离发明的主要技术思想的范围内可进行多种变换且可具有多种实施例，在图中示出特定实施例并且在具体实施方式中进行具体说明。但是这些并非旨在限定特定实施例方式的范围，因此应理解为包含发明的思想及技术范围的所有变换、等同物乃至替代物。当说明实施例时判断认为对相关公知技术的具体说明会混淆主旨的情况下省略其具体说明。
在本说明书中第一、第二等术语可用于说明多种构成要素，但构成要素不得受限于所述术语。所述术语仅用于将一个构成要素和其他构成要素相区分的目的。
在本说明书中，“包括”或“构成”等术语用于指定存在说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合，因此应理解并非预先排除还可能存在一个或其以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或其组合存在或附加可能性。
本发明人开发出通过增大硅橡胶罩与基底泡沫区域之间的摩擦力最小化粘贴或粘合剂的使用，以此最小化使用硅橡胶材料的产品的制造成本的上升的同时具有优良的耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性且具有卓越的抗菌及防臭效果、人体无害性优良、半永久且环保的抗菌垫得到了本发明。
具体来讲，本发明人开发出通过将与基底泡沫区域接触的硅橡胶罩面的表面结构及硬度设定在适当范围内以调节摩擦系数，改进露在外部的硅橡胶罩面的具体结构以调节伸张强度，从而最小化制造成本的上升的同时具有优良的耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性且具有卓越的抗菌及防臭效果、人体无害性优良，半永久且环保的抗菌垫。
以下，参考附图对本发明的抗菌垫进行更具体的说明。
图1示出本发明的抗菌垫的一个立体图。
如图1所示，本发明的抗菌垫包括基底泡沫区域100；罩住所述基底泡沫区域100的上面及侧面的硅橡胶罩200；以及所述基底泡沫区域100与所述硅橡胶罩200部分接触形成的空隙结构300。
基底泡沫区域100起到抗菌垫的结构支撑体作用，是具有指定弹性的泡沫形态的层。
基底泡沫区域100含有橡胶类成分或高分子树脂发泡体。
在一个例示中，基底泡沫区域100可含有邵氏硬度-A在30至90范围内的橡胶类成分。
在另一例示中，基底泡沫区域100可含有按照ASTM D 638测定的伸张强度在50kg/cm2至300kg/cm2或50kg/cm2至200kg/cm2范围内的橡胶类成分。
基底泡沫区域100中含有的橡胶类成分例如可以是选自天然橡胶、丁晴橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙烯-丙烯橡胶、海帕伦橡胶、丙烯酸橡胶及氟橡胶的任意一种或其组合。
并且，基底泡沫区域100中含有的高分子树脂发泡体例如可以是选自聚烯烃、聚氨酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯酚树脂、聚氯乙烯、尿素树脂、聚酰亚胺及乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种高分子的树脂发泡体，但不限于此。
基底泡沫区域100例如可以是含有所述橡胶类成分及高分子树脂发泡体的各层存在有多个的多层结构。
在一个例示中，基底泡沫区域100可以是包括含有橡胶类成分的第一层及含有高分子树脂发泡体的第二层的二层结构。该情况下，第一层或第二层可形成有指定的定形或非定形图案，所述图案可以与硅胶罩板材一起有助于提高抗菌垫的整体弹力。
在另一例示中，基底泡沫区域100可以是包括含有橡胶类成分的第一层、位于所述第一层的任意一面且含有高分子树脂发泡体的第二层及位于所述第一层中所述第二层所在的面的反侧面且含有与所述第二层相同或不同的高分子树脂发泡体的第三层的三层结构；或者是包括含有高分子树脂发泡体的第一层、位于所述第一层的任意一面且含有橡胶类成分的第二层及位于所述第一层中所述第二层所在的面的反侧面且含有与所述第二层相同或不同的橡胶类成分的第三层的三层结构。基底泡沫区域100为三层结构时各层还可以形成有指定的定形或非定形图案，所述图案可以与硅胶罩板材一起有助于提高抗菌垫的整体弹力。
在具体例示中，基底泡沫区域100可以是包括EPDM泡沫层及分别位于所述EPDM泡沫层的两面的第一EVA层及第二EVA层的三层结构，该情况下所述EPDM泡沫层或第一EVA层及第二EVA层的上面可形成有定形或非定形图案，优选地，EPDM泡沫层的上面可隔着指定间隔形成有晶状体形状的定形图案。
基底泡沫区域100可具有不规则地形成于表面及内部的非定形空隙。因此，与位于基底泡沫区域100上部的硅橡胶罩200接合、压接或被上部压力按压而形成于基底泡沫区域100的表面及内部的非定形空隙可有助于提高与下述硅橡胶罩200的第一硅橡胶层201的不规则表面(例如，第一区域)的摩擦力。
基底泡沫区域100的厚度可在20mm至100mm或20mm至50mm范围内，所述厚度可随着抗菌垫的设计目的及位置改变。
基底泡沫区域100的制造方法可采用公知的泡沫制造工艺而不受限制，例如可以通过配合及熟成含有基底橡胶成分或高分子树脂、添加剂、加硫剂、填充剂、发泡剂及其他添加剂的泡沫形成用组合物，以指定的流速液体发泡后交联的步骤制成。基底泡沫区域100为多层结构的情况下，可利用在通过与如上方式形成的层结构物的一面或两面相同的方式层积层的方式。
基底泡沫区域100的上面及侧面被硅橡胶罩200罩住，硅橡胶罩200针对外部环境保护基底泡沫区域100的同时起到抗菌垫的装饰材料的作用。
硅橡胶罩200例如可以罩住基底泡沫区域100的整个上面，仅罩住侧面任意一部分。即，图1示出硅橡胶罩200罩住基底泡沫区域100的整个侧面，但这只是一例示而已，硅橡胶罩200也可以仅罩住基底泡沫区域100的侧面中任意一部分。
具体来讲，可以设计成硅橡胶罩200罩住基底泡沫区域100的整个上面，罩住整个侧面面积的50％以上、60％以上、70％以上、80％以上或90％以上。
在另一例示中，硅橡胶罩200可罩住基底泡沫区域100的整个上面及侧面。
在又一例示中，如图2及3所示，硅橡胶罩200可以罩住基底泡沫区域100的整个上面及侧面，而且罩住下面的一部分。
具体来讲，可以将硅橡胶罩200被设计成罩住基底泡沫区域的整个上面及侧面的同时罩住下面整个面积的10％以内。该情况下，可以将硅橡胶罩200设计成罩住下面整个面积的0.5％以上、1％以上或2％以上。
在另一具体例示中，可以将硅橡胶罩200设计成罩住基底泡沫区域的整个上面及侧面且罩住下面整个面积的5％以内。该情况下，可以将硅橡胶罩200设计成罩住下面整个面积0.5％以上或1％以上。
硅橡胶罩200的厚度不受特殊限制，优选的是具有不被所述硅橡胶罩200的目的及外力破断的程度的厚度。在一例示中，硅橡胶罩200可具有2mm至50mm或5mm至25mm的厚度范围，但不限于此。
图4示出用于更具体地说明本发明的硅橡胶罩200的具体结构的一个立体图。
如图4所示，本发明的硅橡胶罩200包括纤维基材层201；形成于所述纤维基材层201的任意一面的第一硅橡胶层202；以及位于所述纤维基材层中形成有所述第一硅橡胶层202的面的反侧面的第二硅橡胶层203。
纤维基材层201执行硅橡胶罩200的中间基材作用，例如可含有棉纤维、碳纤维、玻璃纤维或有机合成纤维，可优选包含棉纤维或玻璃纤维。
纤维基材层201的任意一面形成有第一硅橡胶层202。第一硅橡胶层202是位于与基底泡沫区域100接触的面的层，如图4所示，由形成有指定图案且与基底泡沫区域100的上面接触的第一区域2021、并未形成有图案且与基底泡沫区域100的侧面接触的第二区域2022构成。
具体来讲，第一硅橡胶层202包括：具有定形或非定形图案且具有0.55至0.80范围内的静摩擦系数，并且与基底泡沫区域100的上面接触的第一区域2021、具有与第一区域2021的静摩擦系数不同的静摩擦系数且与基底泡沫区域100的侧面接触的第二区域2022。
与基底泡沫区域100的上面接触的第一硅橡胶层202的第一区域2021具有定形或非定形图案且具有0.55至0.80范围内的静摩擦系数。
虽然图4及5示出第一区域2021上反复地形成有半圆形的图案，但不限于此，形成于第一硅橡胶层202的第一区域2021的定形或非定形图案是用于增大第一区域2021的表面的摩擦力的构成，其种类及形态不受特别限制。
在一个例示中，第一硅橡胶层202的第一区域2021可包括向外部凸出的半圆形、半椭圆形、四角形、五角形、六角形、圆筒形或圆锥形等单位图案反复及规则地形成的定形图案，或者包括所述单位图案反复及非规则地形成或除所述单位图案以外形成有非定形单位图案的非定形图案。
所述定形或非定形图案的形成方法例如可利用硅橡胶液态橡胶形成。
在一个例示中，所述定形或非定形图案可以是在硅橡胶罩200的第一硅橡胶层202上相应地配置用于形成定形或非定形图案的成型用模具并将液态硅橡胶组合物提供于所述模具上后进行固化的方式形成的。
在另一例示中，所述定形或非定形图案可以是纳米压印(Nano Imprinting)或平板印刷(Lithography)等方式形成的，但不限于此。
第一硅橡胶层202的第一区域2021具有0.55至0.80范围内的静摩擦系数。静摩擦系数值小于0.55的情况下硅胶罩板材200受弱外力即可从基底泡沫区域100脱离，超过0.80的情况下可降低耐磨性，可发生受外力破损等，因此优选的是具有所述范围内的静摩擦系数。所述静摩擦系数可以是通过上述定形或非定形图案与下述表面处理工程形成的第一区域2021内的表面粗糙度达成的静摩擦系数。所述摩擦系数可以是例如通过ASTM D-1894-01的C型测定的值。
在另一例示中，第一硅橡胶层202的第一区域2021可具有0.60至0.80、0.65至0.80或0.70至0.80范围内的静摩擦系数。
第一硅橡胶层202与所述范围内的静摩擦系数一起保持指定的表面硬度，从而能够达到优良的耐磨性，能够进一步增大与基底泡沫区域100的接触面处的摩擦。
在一个例示中，第一硅橡胶层202的第一区域2021的按照ASTM D2240测定的邵氏硬度-A可在35至55范围内。邵氏硬度-A小于35的情况下橡胶层过度柔软，因此耐磨性差，邵氏硬度-A超过55的情况下橡胶层过硬从而减小与基底泡沫区域100的接触面积，因此可能会发生容易被外力分开及脱离的问题。
在另一例示中，第一硅橡胶层202的第一区域2021的按照ASTM D2240测定的邵氏硬度-A可在40至55或45至55范围内。可通过变更作为基础聚合物的含有烯基的有机聚硅氧烷内烯基与硅原子上结合的含有氢原子(Si-H基)的有机含氢聚硅氧烷内Si-H基的比例或增强二氧化硅等增强剂含量等含量调节第一硅橡胶层202的硬度。
图5示出用于具体说明本发明的第一硅橡胶层202的第一区域2021的具体结构的附图。
如图5所示，第一硅橡胶层202的第一区域2021可包括设有定形或非定形图案的第1a区域2021a及无定形或非定形图案的第1b区域2021b。
本发明人将表面结构设计成第一硅橡胶层202的第一区域2021中无定形或非定形图案的部分(第1b区域)也具有指定的表面粗糙度，以此与提高设有定形或非定形图案的区域(第1a区域)一起整体提高与基底泡沫区域100的摩擦力，使得上面没有另外的粘贴或粘合成分也能够在受到外力时确保抗菌垫的牢固。
在具体例示中，第一硅橡胶层202的第一区域2021可包括设有定形或非定形图案的第1a区域2021a及无定形或非定形图案的第1b区域2021b，第1b区域2021b可具有1.0μm至5.0μm范围内的中心线表面粗糙度Rrms。所述中心线表面粗糙度Rrms可以是用表面粗度测定器(Surface Roughness Tester，kosaka公司，SE3500)测定从中心线到表面的剖面曲线的长度在基准长度L内的均方根的值。
第1b区域2021b的所述中心线表面粗糙度Rrms小于1.0μm的情况下，可能难以达到第一硅橡胶层202与基底缓冲层100之间的期望的摩擦力，所述中心线表面粗糙度Rrms超过5.0μm的情况下，可造成第一硅橡胶层202及包括其的硅橡胶罩200的伸张强度或其他物性恶化，因此并不优选。
在另一例示中，第一硅橡胶层202的第一区域2021可包括设有定形或非定形图案的第1a区域2021a及无定形或非定形图案的第1b区域2021b，第1b区域2021b可具有1.5μm至5.0μm、2.0μm至5.0μm或3.0μm至5.0μm范围内的中心线表面粗糙度Rrms。
例如可以通过对第一硅橡胶层202的表面执行低温及常压条件氧等离子体放电处理、电晕放电处理及抛光(buffing)处理中任意一个以上达到第1b区域2021b的所述中心线表面粗糙度Rrms值，作为具体例示，可以通过氧等离子体放电处理后执行抛光处理达到。所述氧等离子体放电处理不仅能够增大第1b区域2021b的物理微折，还能够通过改性化学性质增大第一硅橡胶层202的粘合力，所述抛光处理可有助于形成批量弯曲结构。
在一个例示中，第1b区域2021b具有1.5μm至5.0μm的中心线表面粗糙度，可包括通过氧等离子体放电处理形成的第一弯曲结构及通过砂纸(sandpaper)进行抛光处理形成的第二弯曲结构。
另外，第一硅橡胶层202可以是液态硅橡胶的固化物，第1b区域2021b可以是对液态硅橡胶组合物的固化物进行氧等离子体放电处理及抛光处理的产物。
在具体例示中，第一硅橡胶层202的第1b区域2021b可以是对23℃时粘度在50Pa·s至500Pa·s范围内的附加固化型液态硅橡胶组合物的固化物进行氧等离子体放电及抛光处理得到的产物。所述液态硅橡胶组合物的粘度达不到50Pa·s或超过500Pa·s的情况下无法确保对氧等离子体放电及抛光处理的表面特性，或者无法确保作为硅橡胶罩的适当硬度及耐磨性，因此并不优选。
缘于上述第一硅橡胶层202的第一区域的结构及物性，基底泡沫区域100与硅橡胶罩200可在另外的粘合及粘贴成分的状态下保持稳定的层积。
第一硅橡胶层202还可以包括具有与第一区域2021的静摩擦系数不同的静摩擦系数且与基底泡沫区域100的侧面接触的第二区域2022。
第二区域2022如图4及所示，作为与基底泡沫区域100的侧面接触的区域，可以比与基底泡沫区域100的上面接触的第一区域2021具有更低的静摩擦系数。
在一个例示中，第二区域2022可具有小于0.40、小于0.35、小于0.30或小于0.25的静摩擦系数。所述摩擦系数的下限值例如可超过0.05、超过0.10或超过0.15。
第二区域2022不同于第一区域2021，是表面不包括定形或非定形图案的区域，同时可以是并未被执行另外的表面改性处理的区域。
另外，如图6所示，本发明的第一硅橡胶层202的第二区域2022与基底泡沫区域100之间还可以包括具有指定的粘合成分的硅橡胶减压粘合剂层400。
在一个例示中，本发明的抗菌垫还可以包括位于第一硅橡胶层200的第二区域2022与基底泡沫区域100之间且按照ASTM D903-49测定的剥离强度在2.0至4.0范围内的硅橡胶减压粘合剂层400。
通常，粘合剂的种类有橡胶类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、硅橡胶类粘合剂等，从粘合力的优异性角度出发，主要利用橡胶类、丙烯酸类粘合剂。但所述橡胶类及丙烯酸类粘合剂具有耐热性及耐候性比硅橡胶类粘合剂弱的缺点，因此作为抗菌垫的一个部件使用时可能会发生粘合部位塌陷等问题，因此并不优选。
硅橡胶减压粘合剂层400中包含的硅橡胶减压粘合剂可含有基础硅橡胶、固化剂、催化剂及((CH3)3SiO1/2)反复单位构成的三维结构的硅橡胶，因此大量生产及制造抗菌垫方面可以将硅橡胶材料用作硅胶罩板材之外还可以用作粘合成分，因此具有还能够得到工程自由度及降低制造成本的效果的优点。
按照ASTM D903-49测定的硅橡胶减压粘合剂层400的剥离强度可在2.0至4.0范围内。剥离强度小于2.0的情况下无法起到作为粘合剂的功能，剥离强度超过4.0的情况下可能会提高粘合剂层的制造成本，因此并不优选。
本发明的硅橡胶罩200还包括位于纤维基材层201中形成有第一硅橡胶层202的面的反侧面的第二硅橡胶层203。
第二硅橡胶层203是位于抗菌垫的最外侧的层，需要耐磨性卓越、确保适当的防滑性，必须具有不被外力破断的程度的伸张强度。
在一个例示中，按照ASTM D638测定的第二硅橡胶层203的伸张强度可在70至120kgf/cm2范围内。伸张强度小于70kgf/cm2的情况下耐磨性及防滑性弱，可能会发生硅橡胶罩200被外力撕裂的问题。并且，伸张强度超过120kgf/cm2的情况下与以纤维基材层201为介质的第一硅橡胶层202的成型性减弱，从而可能引发翘起现象或硅橡胶罩200局部瘪皱等，因此并不优选。
在另一例示中，按照ASTM D638测定的第二硅橡胶层203的伸张强度可在90至130kgf/cm2或100至120kgf/cm2范围内。
为了达到上述伸张强度，可能需要在硅橡胶罩200上执行另外的表面处理，该情况下第二硅橡胶层203可包括通过各表面处理得到的区域。
在一个例示中，第二硅橡胶层203可包括疏水性聚氨酯薄膜，在更具体例示中，如图7所示，可包括亲水性橡胶区域2031；形成于亲水性橡胶区域2031的上部的底层区域2032；以及形成于底层区域2032的上部的疏水性聚氨酯薄膜2033。
疏水性聚氨酯薄膜2033可提高第二硅橡胶层203的耐磨性、防滑性及耐久性，并且在第二硅橡胶层203上印刻指定纹路图案或语句的情况下还可提供印刷优异性。
关于第二硅橡胶层203的所述区域的生成方法，例如可通过在已形成的硅橡胶层上通过表面等离子体处理进行激活改性形成亲水性区域后，通过氨基末端的硅烷偶联剂等进行底层处理，涂布及干燥包括聚酯多元醇、乙酸丁酯、溶剂及稀释剂的涂布溶液或向所述涂布溶液进一步混合包括多异氰酸酯及乙酸乙酯的防黄变成分制备的溶液的工序形成疏水性聚氨酯薄膜等，但不限于此。
第二硅橡胶层203上可形成有肉眼可识别的指定的上部图案或图形。所述图案或图形是为了抗菌垫的昼夜识别性及装饰材料的审美要素而采用的构成要素，可例示如图8所示的上部图案204等，但不限于此。所述图案或图形可含有发光或夜光成分作为确保夜间识别性的用途使用。
由于具有如上所述的物性的第二硅橡胶层203，从而能够确保硅橡胶罩200的表面所要求的耐磨性、防滑性、有效防止被外力破断等。
包括纤维基材层201、第一硅橡胶层202及第二硅橡胶层203的硅橡胶罩200例如可通过同时注塑成型异种注塑材料的方式制成。所述同时注塑成型异种注塑材料的方式例如可通过韩国公开专利公报2016-0140205号等公开的公知的异种注塑材料同时注塑设备执行。该情况下，为了形成所述硅橡胶层而可利用液态硅橡胶组合物，所述液态硅橡胶组合物具体可以是具有50P a·s至500Pa·s范围内的粘度的附加固化型液态硅橡胶组合物。
在另一例示中，包括纤维基材层201、第一硅橡胶层202及第二硅橡胶层203的硅橡胶罩200也可以通过涂布方式制成。
具体来讲，可以执行在位于具有指定形状的模具的纤维基材层201的任意面涂布第一硅橡胶层形成用组合物并干燥的工程后，执行在另一面涂布第二硅橡胶层形成用组合物并进行干燥的工程制造硅橡胶罩200。该情况下，所述第一硅橡胶层及第二硅橡胶层形成用组合物可分别具有相同或不同的成分及组成比，基础硅橡胶的含量也可以相同或不同。例如，所述第一硅橡胶层及第二硅橡胶层形成用组合物可分别是具有相同或不同粘度的液态硅橡胶组合物。该情况下，所述液态硅橡胶组合物为附加固化型液态硅橡胶组合物，可以是具有50Pa·s至500Pa·s范围内的粘度的组合物。
在又一例示中，硅橡胶罩200可以是通过冲压成型方式或压延(calendering)成型方式制造的，但不限于此，可不受限制地利用公知的其他成型方式。
基底泡沫区域100与硅橡胶罩200无另外的粘合或粘贴成分12的状态下合起来的情况下，缘于硅橡胶罩200的第一硅橡胶层202与基底泡沫区域100的具体结构，两层之间可形成指定的空隙。
即，本发明的抗菌垫可包括基底泡沫区域100与硅橡胶罩200部分接触形成的空隙结构300。空隙结构300可进一步提高抗菌垫弹性及缓冲能力，基底泡沫区域100与硅橡胶罩200通过外力接触的情况下，还能够有助于增大两层之间的摩擦力。
本发明的抗菌垫缘于上述构成及结构而具有优良的耐化学性、耐候性、耐污染性、耐热性、耐磨性及耐火性且具有卓越的抗菌及防臭效果，对人体无害且环保。
本发明的抗菌垫用于设置到室内外游乐场等，可以将多个抗菌垫作为装饰材料施工于游乐场等的地面。因此，抗菌垫的规格可随着施工场所及规模等变动，例如可以是100mm x 100mm至800mm至800mm范围内的正方形或长方形结构，高度在10mm至80mm范围内，但不限于此。
尤其，本发明的抗菌垫具有高弹性，具有比相同高度的EPDM泡沫等橡胶片更优良的弹力，因此本发明的具有45mm厚度的抗菌垫可替代现有的75mm EPDM橡胶片，具有30mm厚度的抗菌垫可替代现有的50mm EPDM橡胶片。
在一个例示中，本发明的抗菌垫可以是高度在20mm至50mm范围内，按照KS G 5758规定利用HIC冲击试验仪以HIC 1000N/mm2基准测定的极限下降高度为1,000mm以上或1,500mm以上的垫。所述极限下降高度的上限值例如可以是4,000mm以下或3,500mm以下。现有的EPDM橡胶片等若想达到室外用游乐场的HIC 1000N/mm2基准的极限下降高度标准1,000mm以上则必须具有50mm以上的厚度，而本发明的抗菌垫为高弹性垫，具有在45mm以下的高度内也仍可满足室外用游乐场的极限下降高度标准的优点。
在另一例示中，本发明的抗菌垫是本发明的抗菌垫是高度在20mm至50mm范围内且按照KS G 5758规定利用HIC冲击试验仪在1,000至4,000mm高度测定的HIC值可在820N/mm2至920的N/mm2范围内。
以下，通过实施例更具体地说明本发明的抗菌垫，但下述实施例是本发明的一例示而已，本技术领域的普通技术人员显然能够理解本发明的范围不限于下述实施例。
[实施例1]抗菌垫(A1)的制造
按照异种同时注塑成型方式制造了硅橡胶罩。
具体来讲，配置在能够罩住下部基底泡沫的整个上面及侧面的规格的“┌┐”结构模具上，在25℃从第一注塑材料供应单元向具有0.1mm厚度的纯棉纤维基材层的上部供应25℃时粘度为400Pa·s的附加固化型液态硅橡胶组合物(信越化学(株)KE-551-U)的同时从配置成与第一注塑材料供应单元构成指定角度的第二注塑材料供应单元供应与形成所述硅橡胶层的组合物相同的组合物后，在100℃至150℃的温度范围内加热固化约5分钟至10分钟以在纤维基材层的两面形成硅橡胶层，以此形成整体如图4的硅橡胶罩200所示的结构的多层板材。
之后，在13.50MHz，Ar(99％)及真空度(500mm Torr)条件下对位于“┌┐”结构的上部的硅橡胶层上进行低温等离子体处理形成指定的亲水性区域，利用包含硅烷偶联剂H2NOC2H4NHC3H6Si(OCH3)392重量份及溶剂乙醇8重量份的底层溶液形成底层区域，然后涂布及干燥包含聚酯多元醇75重量份、乙酸丁酯10重量份、甲苯10重量份及粘度调节剂的组合物执行了聚氨酯薄膜涂布。
之后，利用13.56MHz RF等离子体发生器(RF Plasma Generator(AUTOELEC.ST-500，600W))对位于纯棉纤维基材层的下部的硅橡胶层上进行氧等离子体放电处理，利用Buehler公司的Grinder-polisher设备通过砂纸(#100)以速度200REV/分钟进行表面抛光处理在橡胶层表面形成批量弯曲结构。之后，配置形成有非定形图案孔的成型用模具并向所述模具上提供高透明液态硅橡胶(SB8160B，KCC公司制造)后进行固化以在表面形成了非定形图案。
之后，取出用于形成所述非定形图案的成型用模具，以此制造了依次包括第一硅橡胶层、纤维基材层及第二硅橡胶层的硅橡胶罩。
最后，将所述硅橡胶罩配置成能够罩住市场上销售的EPDM泡沫(500x500xT45规格)的整个上面及侧面，以此制造了抗菌垫(A1)。
[实施例2]抗菌垫(A2)的制造
除了在硅橡胶罩的侧面内侧涂布硅橡胶减压粘合剂(SG6500A，KCC公司制造，按照ASTM D903-49测定的剥离强度为2.5)，配置EPDM泡沫(500x500x 14T35规格)并在所述硅橡胶罩与EPDM泡沫的侧面之间进一步地涂布硅橡胶减压粘合剂层之外，按照与实施例1相同的方式制造抗菌垫。
[实施例3]抗菌垫(A3)的制造
配置在能够罩住下部基底泡沫区域的整个上面及侧面的规格的“┌┐”结构的模具上，在25℃从第一注塑材料供应单元向具有0.1mm厚度的纯棉纤维基材层的上部供应25℃时粘度为400Pa·s的附加固化型液态硅橡胶组合物(信越化学(株)KE-551-U)的同时从配置成与第一注塑材料供应单元构成指定角度的第二注塑材料供应单元供应25℃时粘度为350Pa·s的附加反应固化型硅橡胶组合物(KE-1300T，信越化学(株)，然后在100℃至150℃的温度范围内加热固化约5分钟至10分钟以在纤维基材层的两面形成硅橡胶层之外，其余按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(A3)。
[比较例1]制造抗菌垫(B1)
除了未在位于纯棉纤维基材层的下部的硅橡胶层上形成另外的图案之外，按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(B1)。
[比较例2]制造抗菌垫(B2)
除了未对位于纯棉纤维基材层的下部的硅橡胶层上进行氧等离子体处理及表面抛光处理之外，按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(B2)。
[比较例3]制造抗菌垫(B3)
除了从第一注塑材料供应单元及第二注塑材料供应单元供应加入了硫化剂(C-19A，信越化学(株)，5重量份)的有机过氧化物固化型硅橡胶组合物(KE-971-U，信越化学(株))形成硅橡胶层之外，按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(B3)。
[比较例4]制造抗菌垫(B4)
除了从第一注塑材料供应单元及第二注塑材料供应单元供应添加了使得25℃时粘度为约10Pa·s的粘度调节剂的附加固化型液态硅橡胶组合物(信越化学(株)KE-551-U)形成硅橡胶层之外，按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(B4)。
[比较例5]制造抗菌垫(B5)
除了未在位于纯棉纤维基材层的下部的硅橡胶层上另外进行处理及形成图案，涂布了丙烯酸类粘接剂后与EPDM泡沫(500x 500x 4.5T规格)合起来之外，按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(B5)。
[比较例6]制造抗菌垫(B6)
除了未对位于“┌┐”结构的上部的硅橡胶层上进行另外的表面处理之外，按照与实施例1相同的方式制造了抗菌垫(B6)。
[实施例及比较例的第一硅橡胶层及第二硅橡胶层物性]
通过以下方式测定实施例及比较例的抗菌垫包括的第一硅橡胶层及第二硅橡胶层的物性，其结果分别如表1及表2所示。
利用抗菌垫中包括第一硅橡胶层的试片测定了摩擦系数及邵氏硬度-A，利用形成非定形图案之前的步骤的第一硅橡胶层的试片测定了表面粗度。
并且，利用抗菌垫包括的第二硅橡胶层的试片测定了伸张强度。
1.测定摩擦系数
按照ASTM D-1894-01的测定方法中C型进行测定。用第一硅橡胶层的物性试片最初有活动时的重量与试验滑板(Sled)的重量之比表示摩擦系数。测定的试片是注塑24小时后采集的。
2.测定邵氏硬度-A
通过ASTM D-2240测定邵氏硬度-A，其值越小则表明越柔软。
3.测定表面粗度
使用表面粗度试验仪(Surface Roughness Tester，kosaka公司，SE3500)测定。
4.伸张强度
按照ASTM D638测定。
[表1]
Figure BDA0002575880050000171
[表2]
第二硅橡胶层 实施例1 实施例2 实施例3 比较例6
伸张强度(kgf/cm<sup>2</sup>) 85 - - 55
[实施例及比较例的硅橡胶罩的物性]
通过如下方式测定了实施例及比较例的硅橡胶罩的反弹弹性、伸张率、抗菌试验及耐热试验，其结果如表3所示。
1.反弹弹性
按照ASTM D1054通过数字反弹弹性试验设备(RT-90，kobunshi keiki公司)测定。
2.伸张率
按照ASTM D412测定。
3.抗菌试验
在流动水中处理实施例的硅橡胶罩与EPDM橡胶片样品(50×50mm)1小时后，滴下金黄色酿脓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的菌液(105个/ml)1ml，z 37℃培养24小时。之后，用杀菌磷酸缓冲溶液将菌洗出。利用菌数测定用培养基通过混合评判法测定该洗出的液中的活菌数。
[表3]
Figure BDA0002575880050000181
如表3所示，测定出实施例及比较例的硅橡胶罩的反弹弹性及伸张率在一般的硅橡胶板材的范围内，实施例的硅橡胶罩的抗菌特性比EPDM橡胶片更优秀。
[实验例1]极限下降高度及冲击反弹弹性实验
为了确认实施例的抗菌垫是否适合作为室外用游乐场的装饰材料，按照KS G5758规定利用HIC冲击试验进行了对HIC 1000基准的抗菌垫的极限下降高度实验，其结果如下表4所示。
并且，对实施例的抗菌垫与EPDM橡胶片(35mm，50mm，75mm)在变更下降高度的同时按照KS G 5758规定，利用冲击试验仪测定了HIC值，其结果如下表5所示。
[表4]
Figure BDA0002575880050000191
[表5]
Figure BDA0002575880050000192
如表4所示，实施例1至3的抗菌垫的极限下降高度(mm)为1,000mm以上，测定出具有适合作为室外用游乐场装饰材料的性质。并且，如所述表5所示，测定出本发明的具有35mm厚度的抗菌垫具有与现有具有50mm厚度的EPDM橡胶片相近的弹力，本发明的具有45mm厚度的抗菌垫具有与现有具有75mm厚度的EPDM橡胶片相近的弹力。因此，可以确认本发明的具有45mm厚度的抗菌垫能够代替现有的75mm EPDM橡胶片，具有30mm厚度的抗菌垫能够代替现有的50mm EPDM橡胶片。另外，测定出具有35mm厚度的EPDM橡胶片的情况下HIC值超过1,000，从而具有不适用于室外用儿童游乐场的冲击反弹弹性。
[实验例2]-测定硅橡胶罩的剥离强度
利用Testometic Micro 350，KS K 0533按照实施例及比较例的硅橡胶罩的剥离强度试验方法测定了剥离强度，其结果如表6所示。粘接剂是均匀涂布DOW
Figure BDA0002575880050000201
24后在室温向玻璃板之间施加重量2小时后测定的。
[表6]
Figure BDA0002575880050000202
测定出实施例1至3的硅橡胶罩比比较例1、2、3及5的硅橡胶罩具有更优秀的剥离强度。由此可知实施例1至3的硅橡胶罩与EPDM泡沫的表面摩擦的外力稳定性更优秀。
[实验例3]-耐磨性实验
制造实施例及比较例的第一硅橡胶层及第二硅橡胶层试片并固定与磨损试验装置(KCW)，在平板玻璃表面以干燥状态往复操作两万次后观察评价了磨痕，其结果如表7及8所示。磨损试验设备设置的环境如下。
-下按压力：15g/cm
-往复距离：100mm
-评价方法：O几乎无磨痕，△观察到10％的磨痕×观察到50％以上磨痕
[表7]
Figure BDA0002575880050000203
[表8]
第二硅橡胶层 实施例1 实施例2 实施例3 比较例6
耐磨性 O O O X
如表7及8所示，测定出实施例1至3的第一二硅橡胶及第二硅橡胶层均具有优良的耐磨性，而包括使用了低粘度的液态硅橡胶组合物的比较例4及未进行另外的表面处理的第二硅橡胶层的比较例6的耐磨性弱。
[实验例4]-抗菌垫的平均弯曲值(bend value)试验
将实施例1至3及比较例5的抗菌垫停置在平面上，并由成年男性以具有指定按压压力的冲压设备重复按压动作二万次以上后，实测在抗菌垫的最末端测定到该平面的距离(h1，h2，h3，h4：单位mm)，按照以下数学式1算出其平均值作为平均弯曲值(bend value)(mm)。
[数学式1]
平均弯曲值(bend value)(mm)＝(h1+h2+h3+h4)/4
并且，通过肉眼在抗菌垫的最末端从该平面观察到明确的半圆弯曲或C字弯曲的情况下另外标记为弯曲，其结果如下表9所示。
[表9]
Figure BDA0002575880050000211
如表9所示，如比较例5基底泡沫区域与硅橡胶罩以另外的粘接剂层为介质粘贴的抗菌垫的情况下，经反复冲压实验形成了明显的弯曲，由此可知抗菌垫的长期耐久性薄弱。

Claims (10)

1.一种抗菌垫，其中，包括：
基底泡沫区域，其含有橡胶类成分或高分子树脂发泡体；
硅橡胶罩，其罩住所述基底泡沫区域的上面及侧面且含有硅橡胶成分；以及
空隙结构，其由所述基底泡沫区域与所述硅橡胶罩部分接触形成，
其中，所述硅橡胶罩包括：
纤维基材层；
第一硅橡胶层，其形成于所述纤维基材层的任意一面；以及
第二硅橡胶层，其位于所述纤维基材层中形成有所述第一硅橡胶层的面的反侧面，
所述第一硅橡胶层具有定形或非定形图案，具有0.55至0.80范围内的静摩擦系数，具有与所述基底泡沫区域的上面接触的第一区域及具有与所述第一区域的静摩擦系数不同的静摩擦系数且与所述基底泡沫区域的侧面接触的第二区域。
2.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，所述基底泡沫区域含有选自天然橡胶、丁晴橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙烯-丙烯橡胶、海帕伦橡胶、丙烯酸橡胶及氟橡胶中任意一种的橡胶类成分，或含有选自聚烯烃、聚氨酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯酚树脂、聚氯乙烯、尿素树脂、聚酰亚胺及乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种高分子的树脂发泡体。
3.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，所述硅酮橡胶罩被设计成罩住所述基底泡沫区域的整个上面及侧面且罩住整个下面面积中小于10％的部分。
4.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，按照ASTM D2240测定的所述第一硅橡胶层的所述第一区域的邵氏硬度-A在35至55范围内。
5.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，所述第一硅橡胶层的所述第一区域包括：
设有定形或非定形图案的第1a区域；以及
无所述定形或非定形图案的第1b区域。
6.根据权利要求5所述的抗菌垫，其中，所述第1b区域具有1.5μm至5.0μm的中心线表面粗糙度(Rrms)，包括通过氧等离子体放电处理形成的第一弯曲结构及通过砂纸进行抛光处理形成的第二弯曲结构。
7.根据权利要求6所述的抗菌垫，其中，所述第一硅橡胶层的所述第1b区域是对23℃时粘度在50Pa·s至500Pa·s范围内的液态硅橡胶组合物的固化物进行氧等离子体放电及抛光处理得到的。
8.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，还包括：
硅橡胶减压粘合剂层，其位于所述第一硅橡胶层的所述第二区域与所述基底泡沫区域之间，按照ASTM D903-49测定的剥离强度在2.0至4.0范围内。
9.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，所述第二硅橡胶层包括：
亲水性橡胶区域；
底层区域，其形成于所述亲水性橡胶区域的上部；以及
疏水性聚氨酯薄膜，其形成于所述底层区域的上部。
10.根据权利要求1所述的抗菌垫，其中，按照ASTM D638测定的所述第二硅橡胶层的伸张强度在70至120kgf/cm2范围内。
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