CN1564668A - 缓冲体和用于充填该缓冲体的发泡树脂颗粒 - Google Patents
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Abstract
一种缓冲体和缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其能解决当使用缓冲体如床、床垫、枕头、椅垫等以达到缓冲功能时,由于每次移动该缓冲体而发生杂音从而给用户带来不舒服感觉,甚至睡觉中被吵醒的问题,其中使用含有特定量的流动促进剂的、具有特定平均颗粒大小的发泡树脂颗粒作为缓冲体的填充材料。
Description
技术领域
本发明涉及缓冲体,其用作床、床垫、枕头、布偶、椅垫、玩具、缓冲介质、封装材料、隔音材料、隔热材料等的缓冲用品。
背景技术
传统的缓冲体已知有使用棉花作为填充材料。
日本公开实用新型公报昭56(1981)-115966描述了一种椅垫状缓冲体,其包括颗粒直径大小不同的发泡树脂颗粒混合物作为填充材料,填充到由无伸缩性的皮革(兽皮)所制成的袋中。其中记载了所使用的发泡树脂颗粒具有大约1至5mm的大颗粒直径。
日本实用新型公报平3(1991)-45641描述了一种垫状的缓冲体,其包括发泡树脂颗粒作为填充材料,填充到由透气性布料制成的袋中。其中记载了所使用的发泡树脂颗粒具有5至20mm的很大颗粒直径。
日本特许公报3057059描述了一种用作圆柱状沙发的缓冲体,该沙发使用非伸缩性材料作为底面和侧面,使用伸缩性材料作为顶面,其内部填充有大量的发泡树脂颗粒。其中记载了所使用的发泡树脂颗粒具有大约1至2mm的大颗粒直径。
在这些缓冲体中,当使用棉花作为缓冲体的填充材料时,在缩小棉花体积的同时,没有流动性的棉花被压缩成海绵状并发生变形,从而表现出缓冲特性。这些缓冲体常常需要在触感上进行改进,并且由于棉花容易吸湿,所以不加以适当干燥就会发霉。
日本实用新型公报平3(1991)-45641与日本公开实用新型公报昭56(1981)-115966中所记载的缓冲体的共同之处在于将具有1至20mm大颗粒直径的发泡树脂颗粒填充到由皮革等制成的无伸缩性的袋中。在这些公报中,缓冲体是通过将发泡树脂颗粒填充到无伸缩性的袋中而获得。在这些缓冲体中,填充的具有大颗粒直径的发泡树脂颗粒只是通过压缩使体积缩小而表现出缓冲特性,并且这些缓冲体与上述棉花缓冲体相类似,触感不佳。
其原因在于使用发泡树脂颗粒作为填充材料的所述缓冲体中,所使用的发泡树脂颗粒通常是专用于发泡模制品的树脂颗粒。因此在使用时发泡树脂颗粒很难移动,使用具有大颗粒直径的发泡树脂颗粒是基于仅仅通过压缩使体积缩小使树脂颗粒变形而表现缓冲性能的技术构思。因此,上述公报中并没有与缓冲体专用的发泡树脂颗粒有关的描述或建议。
上述日本特许公报3057059中所记载的缓冲体使用具有大约1至2mm的大颗粒直径的发泡树脂颗粒。鉴于该公报中缓冲体的构成,明显地,仅仅通过压缩来缩小体积的填充的发泡树脂颗粒也是基于通过施加载荷而发生变形以得到缓冲特性的技术构思。
当使用传统发泡树脂颗粒的缓冲体用于床、床垫、枕头、布偶、椅垫、玩具等对人体表现出缓冲特性时,发泡树脂颗粒不易移动,施加载荷时发生杂音,从而产生不快感觉,例如会产生就寝时被吵醒的问题,这一问题迄今无法解决。另外,还有进一步改善触感的要求,但能充分达到这一要求的缓冲体同样还未出现。
发明内容
本发明的发明人就发泡模制品用的、颗粒直径大于等于1mm的大发泡树脂颗粒作为缓冲体的填充材料时所发生的触感不良的原因进行了精心研究。结果发现,以往所使用的发泡树脂颗粒由于颗粒直径大,粒状物相互之间不易滑动,使用时缓冲体中单单依靠压缩而使体积缩小变形,因而触感不良。
并且,他们还发现当使用大的不易滑动的发泡树脂颗粒时,容易产生杂音。
作为本发明的发明人为解决所述问题而精心研究的结果,出人意料地发现当使用特定大小的平均颗粒直径的发泡树脂颗粒,并使各发泡树脂颗粒能流动,即以极小力量便容易滑动时,即可提供触感能大幅度改善的缓冲体专用的发泡树脂颗粒,从而完成了本发明。使用该发泡树脂颗粒作为缓冲体的填充材料,可抑制杂音的发生,呈现良好的触感,并获得恒久的缓冲性。
依据本发明提供的第一种缓冲体,其包括在袋中用作填充材料的多个发泡树脂颗粒,其中所述发泡树脂颗粒具有400至900微米的平均颗粒直径并且其局部压缩载荷被表观比重所除的值为小于等于3Nmm3/g。
依据本发明提供的第二种缓冲体,其包括在袋中用作填充材料的多个发泡树脂颗粒和流动促进剂,其中所述发泡树脂颗粒具有400至900微米的平均颗粒直径,且基于100重量份所述发泡树脂颗粒的所述流动促进剂的含量为0.4至1.5重量份。
在本发明中,使用颗粒直径为400至900微米的极小的发泡树脂颗粒为填充材料,并且这些颗粒可以流动,即相互之间通过非常小的力量便能容易滑动,从而如上所述能大幅度改善其触感。并且,使用这种颗粒的缓冲体不会因为发生杂音而带来不舒服感觉。
在根据本发明的第一种和第二种缓冲体中,当沿发泡树脂颗粒的直径面剖开时,每个发泡树脂颗粒在其直径方向具有25至80个/mm(单位长度)气泡。
通过使用上述每单位长度具有特定气泡数目的发泡树脂颗粒,颗粒间容易流动,以提供抑制杂音产生的缓冲体。
在根据本发明的第一种和第二种缓冲体中,可使用具有0.01至0.2的表观比重的苯乙烯基树脂作为发泡树脂颗粒。
通过使用上述具有特定表观比重的苯乙烯基发泡树脂颗粒,可保持发泡树脂颗粒的强度,且可防止缓冲体重量不致于过重。
在根据本发明的第一种和第二种缓冲体中,可使用残留苯乙烯类单体的量为小于等于500ppm或挥发性有机化合物的量为小于等于1000ppm的发泡树脂颗粒。
通过使用上述发泡树脂颗粒,可提供对于苯乙烯类单体或挥发性有机化合物过敏的极少数人也能舒适利用的缓冲体。
在根据本发明的第一种和第二种缓冲体中,所述袋优选由伸缩性材料构成。
使用上述袋可获得下述效果。首先,所述发泡树脂颗粒具有上述效果,即发泡树脂颗粒相互间具有通过极小力量就能容易流动和滑动的性质,从而使缓冲体的触感明显改善。通过使用伸缩性材料制造袋,使得当缓冲体的一部分被压缩时,充填的颗粒可由压缩部位移动到袋中的其它部位,由此,袋中的其它部位进行伸展变形以便容纳移动的颗粒,从而增大颗粒移动的容许范围。另外,通过发泡树脂颗粒和袋的协同作用,可提供触感更良好的缓冲体。
例如,当袋表面上印刷有具有眼睛鼻子嘴巴等的脸形时,通过所述发泡树脂颗粒和袋的性质,可使该脸形具有表情(称之为动画效果)。
另外,在缓冲体被人骑坐或抱拥的情况下,所述协同作用能为人的皮肤提供适度刺激,从而在大脑中产生更多的α波。结果,袋能提供令人更容易放松的缓冲体。
在根据本发明的第一种和第二种缓冲体中,袋具有能开闭的双重拉链。
这种袋在使用时可有效防止填充材料从袋中泄漏。
依据本发明提供的第一种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其具有400至900微米的平均颗粒直径并且其局部压缩载荷被表观比重所除的值为小于等于3Nmm3/g。
依据本发明提供的第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其包括具有400至900微米平均颗粒直径的发泡树脂颗粒和一种流动促进剂,且基于100重量份所述发泡树脂颗粒的所述流动促进剂的含量为0.4至1.5重量份。
通过使用所述第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,可提供具有上述优异特性的第一种和第二种缓冲体。
附图说明
图1为实施例6的发泡树脂颗粒的剖面的电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明的第一种和第二种缓冲体包括袋和封装在袋中的填充材料。该填充材料包括第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒。
作为构成本发明第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒的发泡树脂颗粒,可使用由苯乙烯基树脂、聚乙烯基树脂、聚丙烯基树脂等制成的发泡树脂颗粒。该发泡树脂颗粒的平均颗粒直径为400至900微米,其中优选采用平均颗粒直径为500至850微米的发泡树脂颗粒以抑制杂音的产生和获得更舒适的触感。另外,为了抑制杂音的发生和获得更舒适触感,从而表现出特别优异的效果,更优选的是那些具有上述平均颗粒直径并且基本上不含大于2mm颗粒直径的颗粒的发泡树脂颗粒。测定平均颗粒直径的方法描述于实施例中。
在第一种缓冲体充填用发泡树脂颗粒中,发泡树脂颗粒的局部压缩载荷被表观比重所除的值小于等于3Nmm3/g。当该值大于3Nmm3/g时,抑制杂音产生的效果不足。更为优选的是,局部压缩载荷被表观比重所除的值为1至3Nmm3/g之间。测定局部压缩载荷和表观比重的方法描述于实施例中。
在第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒中,相对于100重量份所述发泡树脂颗粒的流动促进剂(流化剂)的含量为0.4至1.5重量份。该流动促进剂起作为发泡树脂颗粒的润滑剂的作用,能用来防止发泡树脂颗粒在流动时彼此磨擦而引起杂音。本说明书中所述流动促进剂的含量是指填充材料中实际含有的流动促进剂的量,而非作为加入到树脂颗粒中的原料的流动促进剂的量。
所述流动促进剂包括,例如,脂肪酸(硬脂酸、月桂酸、棕榈酸)与金属(镁、钙、锌、钡、铝)的盐,以及碳酸钙、聚乙烯基蜡等。其中特别优选的是硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁。如果流动促进剂的含量低于0.4重量份,流动性可能不足,以致抑制杂音产生的效果也不足,而如果流动促进剂的含量高于1.5重量份,也无法期望更佳的效果。更优选的是流动促进剂的含量为0.45至1.2重量份。流动促进剂含量的测定方法描述在实施例中。
本发明的缓冲体充填用发泡树脂颗粒优选具有用于第一种和第二种缓冲体的发泡树脂颗粒的构成。换言之,这种缓冲体充填用发泡树脂颗粒是那些包括有平均颗粒直径为400至900微米、局部压缩载荷被表观比重所除的值为小于等于3Nmm3/g的发泡树脂颗粒和一种流动促进剂的缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其中相对于100重量份所述发泡树脂颗粒的流动促进剂的含量为0.4至1.5重量份。
第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒的表观比重为0.01至0.2。当表观比重大于0.2时,由于所得缓冲体的重量增加而不优选,当表观比重小于0.01时,由于缓冲体充填用发泡树脂颗粒的强度降低也不优选。表观比重更优选为0.015至0.05。
在第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒中,只要不影响本发明的效果,构成颗粒的气泡的形状、气泡的直径、气泡的数目等并无特别限制。本发明的发明者特别发现,当沿发泡树脂颗粒的直径面剖开时,每个发泡树脂颗粒在其直径方向具有25至80个/mm(单位长度)的气泡,可进一步提升缓冲体的性能。当气泡数目不足25个/mm时,由于颗粒相互间的流动性不足、容易产生杂音而不优选。当气泡数目多于80个/mm时,由于保持气泡的气泡膜太薄,发泡树脂颗粒的强度降低,也同样不优选。气泡数目的测定方法描述于实施例中。
为了获得更好的触感,第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒优选由苯乙烯基树脂制成。作为该苯乙烯基树脂,优选使用其中残留苯乙烯类单体的量为小于等于500ppm的苯乙烯基树脂颗粒。通过将这些树脂颗粒发泡,可以得到其中残留苯乙烯类单体的量为小于等于500ppm的发泡树脂颗粒,其结果是,被视为近年来的房屋病综合症(sick house syndrome)和化学物质过敏症的起因的这些化合物的含量可明显降低,从而为对这些物质过敏的极少数人也能提供合适的缓冲体。从这一观点出发,残留苯乙烯类单体优选愈少愈好,具体而言,这些单体的含量更优选为小于等于300ppm,进一步优选为小于等于150ppm,再进一步优选为接近零。
所述发泡树脂颗粒可以通过,例如,在苯乙烯基树脂颗粒中添加发泡剂,然后利用蒸汽热等使颗粒发泡而制造。在发泡苯乙烯基树脂中,最优选的是其中挥发性有机化合物含量被限制在小于等于1000ppm的发泡树脂颗粒作为缓冲体的填充剂。其中挥发性有机化合物含量为小于等于1000ppm的发泡树脂颗粒可使用下述的任意发泡剂进行制造,尤其是基于二氧化碳气体、氮气和空气的发泡剂。从防止房屋病综合症考虑,挥发性有机化合物的含量优选尽可能低,更优选为接近零。
发泡树脂颗粒中的挥发性有机化合物的例子不仅包括残留苯乙烯类单体,也包括芳烃如甲苯、乙苯、异丙苯和丙苯,以及脂肪烃如丁烷和戊烷。更具体地,该挥发性有机化合物包括基于在气相色谱测定中色谱峰位于碳数为16的正十六烷(常温下沸点为286℃)的色谱峰之前的烃类的有机化合物,该烃类包括芳烃如甲苯和苯乙烯、脂肪烃如丁烷和戊烷、以及脂环烃如环戊烷和环己烷。
为了降低发泡树脂颗粒中的残留苯乙烯类单体的量,优选的是在悬浮聚合时使用,例如,高温引发类聚合引发剂,基于苯乙烯单体的该引发剂的量至少为0.05重量%,最终聚合温度为大于等于115℃。
所述高温引发类聚合引发剂特别优选的是在100至115℃的温度下表现出10小时的半衰期的引发剂,例如过苯甲酸叔丁基酯、过新戊酸叔丁基酯、叔丁基过氧异丙基碳酸酯、过乙酸叔丁基酯、和2,2-叔丁基过氧丁烷。
用于制备发泡树脂颗粒的发泡剂包括物理性发泡剂,例如,脂肪烃如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、己烷等;脂环烃如环丁烷、环戊烷等;卤代烃如一氯甲烷和二氯一氟甲烷;以及无机气体如二氧化碳、氮气、空气等。所述发泡剂可单独使用一种,或二种或二种以上同时使用。为获得挥发性有机化合物含量小于等于1000ppm的成形的树脂颗粒,优选使用含有二氧化碳、氮气、空气等为主要成分的发泡剂。基于100重量份树脂颗粒的发泡剂的量优选为大约1至20重量份。当使用二氧化碳等作为发泡剂时,浸渍该发泡剂的压力为10至30kg/cm2G,浸渍时间优选为大约1至10小时。
为获得第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,可在聚合时和/或浸渍时添加成核剂。通过添加成核剂,可调节气泡数目。成核剂的添加量可视所需获得的气泡数目而适度调节,通常基于100重量份树脂颗粒,其添加量为0.005至1重量份。气泡的数目还可以通过发泡剂种类和添加量的选择而进行调节。
当第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒由苯乙烯基树脂颗粒构成时,可使用的苯乙烯类单体包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、间-甲基苯乙烯、对-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、对-乙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、对-甲氧基苯乙烯、对-苯基苯乙烯、邻-氯苯乙烯、间-氯苯乙烯、对-氯苯乙烯、2,4-二氯苯乙烯、对-正丁基苯乙烯、对-叔丁基苯乙烯、对-正己基苯乙烯、对-辛基苯乙烯、苯乙烯基磺酸和苯乙烯基磺酸钠。
另外,亦可同时使用各种乙烯基化合物,例如,丙烯酸C1-10烷基酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己基酯;甲基丙烯酸C1-10烷基酯如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸2-乙基己基酯;具有羟基的不饱和化合物如丙烯酸羟乙基酯、甲基丙烯酸羟乙基酯、丙烯酸羟丙基酯、甲基丙烯酸羟丙基酯、丙烯酸羟丁基酯和甲基丙烯酸羟丁基酯;含有腈基的不饱和化合物如丙烯腈和甲基丙烯腈;有机酸乙烯酯化合物如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯;不饱和单烯烃类如乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯和异丁烯;二烯化合物如丁二烯、异戊二烯和氯戊二烯;卤化乙烯如氯化乙烯、亚乙烯二氯、溴化乙烯和氟化乙烯;乙烯基酮类如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基己基酮;乙烯基醚类如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基异丁基醚;N-乙烯基化合物如N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基咔唑和N-乙烯基吡咯;具有酰胺基的不饱和化合物如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟甲基甲基丙烯酰胺;不饱和羧酸如丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸;马来酰亚胺化合物如N-苯基马来酰亚胺、N-(甲基)苯基马来酰亚胺、N-(羟基)苯基马来酰亚胺、N-(甲氧基)苯基马来酰亚胺、N-苯甲酸马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-乙基马来酰亚胺、N-正丙基马来酰亚胺、N-异丙基马来酰亚胺、N-正丁基马来酰亚胺、N-异丁基马来酰亚胺和N-叔丁基马来酰亚胺;交联性多官能乙烯基化合物如二乙烯基苯和乙二醇二甲基丙烯酸酯;以及具有环氧基的不饱和化合物如丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
具有大约0.2至0.955mm平均颗粒直径的树脂颗粒可以使用水溶性高分子化合物例如聚乙烯醇、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮等,以及难溶性无机盐如焦磷酸镁、磷酸三钙等,从上述苯乙烯类单体通过悬浮聚合而获得。该单体可一次性加入到水介质中,或者也可慢慢分批添加。
如果必要,还可适度加入添加剂如阻燃剂、辅助阻燃剂、粒度分布调整剂等,或混合入橡胶成分如丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等。另外,也可使用聚氧乙烯烷基酚醚、硬脂酸单甘油酯等作为抗静电剂。除此之外,也可添加少量的由聚丁烯、乙二醇或硅酮油组成的展布剂。
并且,苯乙烯基发泡树脂颗粒是通过蒸汽加热等使所得的苯乙烯基发泡树脂颗粒进行发泡而制成。作为发泡方法,可以使用,例如,采用圆筒形的预发泡机通过蒸汽加热等使颗粒发泡的方法。苯乙烯基发泡树脂颗粒的发泡率优选为大约5至100倍(表观比重为0.01至0.2)。特别是,发泡率为大约20至65倍(表观比重为0.015至0.05)的颗粒可以提供极优异的触感。
向第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒中加入流动促进剂的方法包括,例如,向用于形成发泡树脂颗粒的单体中添加流动促进剂的方法,向聚合完成后和浸渍发泡剂之前的树脂颗粒中添加流动促进剂的方法,向浸渍有发泡剂的可发泡的树脂颗粒中添加流动促进剂的方法,以及向发泡后的发泡树脂颗粒中添加流动促进剂的方法。其中,从容易生产发泡树脂颗粒方面考虑,优选的是向可发泡的树脂颗粒中添加流动促进剂的方法。
流动促进剂可以以粉未、膜等任何形态添加到发泡树脂颗粒中。
当使用的流动促进剂为粉未时,其平均颗粒直径优选至少小于发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,具体而言,优选为0.1至100微米,更优选0.1至30微米。就另一观点而言,流动促进剂的平均颗粒直径优选为发泡树脂颗粒的平均颗粒直径的大约1/1000至1/10。粉未的形状可为球状、针状、鳞片状、块状、不定形状等任意形状。另外,可添加聚丁烯、聚乙二醇、硅酮油等作为所添加的流动促进剂的展布剂。基于100重量份所添加的流动促进剂的该展布剂的添加量优选为1至20重量份。
当不使用展布剂时,优选适度调整搅拌条件使预定量的流动促进剂能含在发泡树脂颗粒中。例如,优选的是通过使用享谢混合机(Henschel mixer)等搅拌机在较高剪切力的条件下搅拌颗粒。当使用展布剂时,该展布剂有助于流动促进剂结合到发泡树脂颗粒中,因此,可以在较不使用展布剂时更缓和的条件下通过搅拌使流动促进剂结合到发泡树脂颗粒中。
在使用膜的情况下,该膜可以通过,例如,将流动促进剂溶解于溶剂中,将所得溶液喷雾在树脂颗粒上并干燥的方法形成,或通过将树脂颗粒浸渍于所述溶液中然后干燥的方法形成。而且,当流动促进剂在较低温下可溶融时,通过将溶融的流动促进剂涂布在树脂颗粒上或将树脂颗粒浸渍在溶融的流动促进剂中也可形成膜。
本发明的第一种和第二种缓冲体所使用的袋,可使用由伸缩性材料、化学纤维、丝绸、棉花等制成的布料而制备。特别是,为了获得优异的触感,袋优选由伸缩性材料制备。该伸缩性材料优选为,例如,弹性材料,最优选为弹力纤维(聚氨酯弹性材料)。
通过使用上述袋,可得到下列效果。首先,发泡树脂颗粒具有前面所述效果,也就是说,发泡树脂颗粒具有在施用极小力量时便容易流动和滑动的性质,因此可明显改善缓冲体的触感。并且,由于使用伸缩性材料构成袋,当缓冲体的局部受到压缩时,充填的颗粒可由袋的压缩部位移位到其它部位,而袋的该其它部位可伸展和变形以容纳该移动的颗粒,从而增加颗粒移动的容许范围。另外,由于发泡树脂颗粒和袋的协同作用,可提供触感更佳的缓冲体。
为抑制杂音的产生,提供舒适的触感,且满足持久缓冲性的目的,使用上述第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒为填充材料。在一种更优选的方式中,为防止填充材料从袋中泄漏,缓冲体装备有可开闭的双重拉链。另外,袋本身采用双重构造也是有效可行的。
另外,在一个大袋中放置多个装有填充材料的小袋的构造也可采用。此时,多个小袋中的填充材料可以使用触感彼此不同的材料。
该缓冲体可提供用作床、床垫、枕头、布偶、椅垫、玩具、缓冲介质、封装材料、隔音材料、隔热材料等用途的舒适缓冲体用品的缓冲体。
当所述缓冲体中用作供人骑坐或拥抱的缓冲体时,由于上述协同作用,使皮肤受到适度刺激,其可在大脑内产生大量的α-波。因此可提供使人更易舒解压力使心身放松的缓冲体。
另外,在袋的表面可印上,例如,具有眼睛、鼻子和嘴等的脸形。此时,可通过所述发泡树脂颗粒和袋的特征而使该脸形具有表情(称之为动画效果)。
实施例
下面通过实施例和对比例更详细地描述本发明,但其并不是对本发明的限定。评价方法描述如下。
<平均颗粒直径的测定方法>
本实施例中,平均颗粒直径以D50表示。具体而言,使用筛孔分别为4.00mm、3.35mm、2.80mm、2.36mm、2.00mm、1.70mm、1.40mm、1.18mm、1.00mm、0.85mm、0.71mm、0.60mm、0.50mm、0.425mm、0.355mm、0.300mm、0.250mm、0.212mm和0.180mm的JIS标准筛对颗粒进行筛分,根据筛分结果绘制累积重量分布曲线,以该曲线上累积重量为50%处的颗粒直径(中值直径)作为实施例中的平均颗粒直径。
<流动促进剂含量的测定方法>
准确称量1.0g发泡树脂颗粒,放入坩埚中,在450℃下加热3小时使其成为灰。然后,向灰中加入2ml的浓盐酸,用蒸馏水调节至25ml。然后通过ICP-AES测定样品中每种金属的量,用其分子量计算出每种脂肪酸金属盐的量,并表示为相对于100重量份的发泡树脂颗粒的流动促进剂的量。所述ICP-AES的测定条件和脂肪酸金属盐量的计算公式如下:
(测定条件)
装置:精工ICP SPS-4000型
测定波长:锌(213.856nm)、镁(285.213nm)、钙(317.933nm)。
光度测定高度:10.0mm
积分条件:3次-1秒钟(积分一次)
高频输出:1.30kw
气体流量:
等离子气体流速:16.0升/分钟
载气流速:1.0升/分钟
辅助气体流速:0.5升/分钟
(脂肪酸金属盐量的计算公式)
硬脂酸锌=锌量×(631.4/65.4)
硬脂酸镁=镁量×(590.3/24.3)
硬脂酸钙=钙量×(606.1/40.1)
<局部压缩载荷的测定方法>
在由增田理化工业公司制造的玻璃烧杯(容量为200ml,口径为67mm,高度为89mm)中装入200ml的发泡树脂颗粒。然后,使用UCT-10T型TENSILON全能试验机(由ORIENTEC公司制造)测定将直径为35mm的SUS圆柱以20毫米/分钟的速度压入发泡树颗粒10mm时所需的载荷,该测定值作为局部压缩载荷。
<表观比重的测定方法>
在粉末测试仪(细川微米公司制造)的表观比重测定杯(内体积为100ml)中轻轻地装入发泡树脂颗粒,用其配备的刀片在杯顶垂直刮平发泡树脂颗粒的表面,用天平测定其重量再除以100。所得的值作为表观比重。
<气泡数目的测定方法>
用刀片将发泡树脂颗粒切成大约两半,对其剖面进行显微照相,在截面上沿颗粒的直径方向划好线条1,通过线条1上的气泡数目来确定每毫米的气泡数目。然后,在截面上沿线条1的垂直方向划好线条2,按照所述相同方法测定气泡数目以确定每毫米的气泡数目。将这2个每毫米的气泡数目进行平均,将小数点以下进行四舍五入。用该方法对5个发泡树脂颗粒进行测定,除去最大值和最小值后求其平均值并进行四舍五入,然后将所得值作为气泡数目。
<杂音试验>
在由伸缩性材料弹力纤维(Kanebo Gosensha制造的Beruna 6994)制成的具有双重拉链的双重袋(尺寸为20cm×20cm)中充填2升的发泡树脂颗粒,使用直径10cm的圆柱以2厘米/秒的速度对袋进行压缩,评价此时有无杂音产生。发生杂音时用×表示,未发生杂音以○表示。
<触感试验>
在由伸缩性材料弹力纤维(Kanebo Gosensha制造的Beruna 6994)制成的具有双重拉链的双重袋(尺寸为20cm×20cm)中充填2升的发泡树脂颗粒,由10名评估员评估其触感。有大于等于8名评估员判定袋的触感良好的用◎表示,有6至7名如此判定的以○表示,5名以下如此判定的以×表示。有大于等于6名评估员判定缓冲体触感良好的为合格产品。
<残留苯乙烯类单体量的测定方法>
将发泡树脂颗粒溶解于二甲基甲酰胺中,并向该溶液中加入内标液(环戊醇)后通过GC进行测定。苯乙烯类单体的峰值通过标准样品确定,其中所述标准样品通过将苯乙烯和内标液以特定比率混合而制备。
GC:由Shimadzu Corporation制造的GC-14A型
色谱柱:PEG-20M PT 25%60/80(2.5m)
柱温:105℃
检测器(FID)温度:220℃
<挥发性有机化合物含量>
通过将下述三种方法获得的值进行合计来确定该含量。
(含有5或5个以下碳原子的烃类化合物的测定)
将发泡树脂颗粒放入150℃的热分解炉中,通过气相色谱测定挥发的烃类化合物。
气相色谱(GC):由Shimadzu Corporation制造的GC-14B型
热分解炉:由Shimadzu Corporation制造的PYR-1A
色谱柱:Polapak Q 80/100(3mmΦ×1.5mm)
柱温:100℃
检测器(FID)温度:120℃
(从含有6或6个以上碳原子的烃类到气相色谱中出现苯乙烯峰的烃类之间的烃类化合物的测定)
将发泡树脂颗粒溶解于二甲基甲酰胺中,并向该溶液中加入内标液(环戊醇)后通过GC进行测定。无法鉴定的峰按照所检测的甲苯的量进行换算定量。
GC:由Shimadzu Corporation制造的GC-14A型
色谱柱:PEG-20M PT 25%60/80(2.5m)
柱温:105℃
检测器(FID)温度:220℃
(从气相色谱中出现的苯乙烯峰之后的峰的烃到C16烃(正十六烷)之间的烃类化合物的测定)
将发泡树脂颗粒溶解于氯仿中,通过气相色谱-质谱仪(GCMS)进行测定。从所测得的含量中,扣除掉使用不含试验样品的溶剂单独进行的空白试验中所测定的物质。无法鉴定的峰按照所检测的甲苯的量进行换算定量。
GCMS:由Shimadzu Corporation制造的QP5000
色谱柱:由J&W Scientific Co.,Ltd.制造的DB-1(1μm×60m,0.25mmΦ)。
测定条件:柱温(在60℃保持1分钟,然后以10℃/分钟的速度升温至300℃)
分流比:10
载气:氦(1毫升/分钟)
界面温度:260℃
实施例1
向100L的高压釜中加入120g磷酸三钙(太平化学公司制品,商品名为磷酸三钙),0.24g亚硫酸氢钠和0.24g过硫酸钾,然后向该混合液中加入133g过氧化苯甲酰(75%纯度,日本油脂公司制品,商品名为Niper BW),28g叔己基过氧化异丙基单碳酸酯(90%纯度,日本油脂公司制品,商品名为Perhexyl I),40kg去离子水和40kg苯乙烯单体,通过搅拌使之溶解悬浮以制备悬浮液。
然后,在200rpm的搅拌速度下,使苯乙烯单体在87℃下进行聚合反应8小时,然后在125℃下进行聚合反应2.5小时。反应完成后,将反应混合物冷却,从高压釜取出,经离心分离并干燥后,得到苯乙烯树脂颗粒。将所得苯乙烯树脂颗粒筛分成0.25至0.355mm的颗粒。
另外向5L的高压釜中加入2000g水,12g焦磷酸镁,0.3g十二烷基苯磺酸钠,0.4g二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯和0.6g亚乙基双硬脂酸酰胺以制备水介质。然后向该水介质中加入2000g上述经筛选的0.25至0.355mm的苯乙烯树脂颗粒并以300rpm的速度进行搅拌。
然后,将水介质的温度升至110℃,保持该温度向高压釜中注入180g戊烷,用戊烷浸渍该树脂颗粒1.5小时,然后冷却,得到可发泡苯乙烯树脂颗粒。
通过享谢混合机(Henschel mixer)的高速混合在850g的可发泡苯乙烯树脂颗粒上涂敷5.95g硬脂酸锌(鳞片状;流动促进剂;0.7重量份;平均颗粒直径约为15微米)和0.17g聚乙二醇(展布剂),然后再用内体积为50L的间歇式预发泡机用水蒸汽进行均匀加热,得到发泡树脂颗粒。将所得发泡树脂颗粒在30℃的干燥室中干燥一日。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
实施例2
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是硬脂酸锌的添加量为8.50g(1.0重量份)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
实施例3
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是硬脂酸锌的添加量为15.3g(1.8重量份)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
对比例1
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是硬脂酸锌的添加量为3.4g(0.4重量份)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重和气泡数目,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
实施例4
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是将硬脂酸锌改为硬脂酸镁(平均颗粒直径约为18微米:鳞片状)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
实施例5
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是将硬脂酸锌改用碳酸钙(平均颗粒直径约为28微米:块状)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
实施例6
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是使用0.6g二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯并将硬酯酸锌的添加量改为4.25g(0.50重量份)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
发泡树脂颗粒的剖面照片示于图1中,并且说明了使用该照片测定气泡数目的方法。例如在图1中,线条1(长度为826.65微米)上的气泡数目为38个(相当于46.0个/mm)。与线条1垂直并穿过线条1中心的线条2(长度为900.00微米)上的气泡数目为44个(相当于48.8个/mm)。因此,该颗粒中的气泡数目为47个/mm。以相同方法测定的任意4个颗粒中的气泡数目分别为46个/mm、47个/mm、47个/mm、46个/mm,所以实施例6中颗粒的气泡数目为47个/mm。
实施例7
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是使用1.0g二月桂基-3,3’-硫代二丙酸酯,并将硬脂酸锌的添加量改为8.50g(1.0重量份)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
对比例2
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是使用筛分为0.5至0.71mm的苯乙烯树脂颗粒。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中直径大于2mm的颗粒的含量约为18%重量份。其结果列于表1中。
实施例8
按照与实施例1中的相同方法制造发泡树脂颗粒,所不同的是使用730g可发泡苯乙烯树脂颗粒,并将硬脂酸锌的添加量改为5.11g(0.7重量份)。测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。
实施例9
在内体积为100L的反应器中,加入40kg纯水,2.2g十二烷基苯磺酸钠,和60g焦磷酸镁以制备水介质。然后,在搅拌下加入其中溶解有165g苯甲酰过氧化物(75%纯度)、33g叔丁基过氧化苯甲酸酯和22g聚乙烯蜡(分子量为1000)的44kg苯乙烯并使之悬浊,然后将混合物加热至90℃开始聚合反应。当通过比重法测得聚合反应的聚合转化度达到95重量%时,将反应器升温到126℃,在该温度下保持2小时,然后冷却至常温,取出反应混合物,得到苯乙烯树脂颗粒[A]。通过气相色谱测得所得苯乙烯树脂颗粒中的残留苯乙烯量为283ppm。
将苯乙烯树脂颗粒[A]中平均颗粒直径在0.25至0.3mm的15kg颗粒放入内体积为30L的旋转式耐压容器中,然后向其中加入5g聚乙二醇300作为展布剂,105g(0.7重量份)硬脂酸镁和5g(0.03重量份)碳酸钙作为流动促进剂,使容器旋转而将这些物质附着在树脂颗粒表面。停止旋转后,向容器中注入二氧化碳气体,在25℃下以30kg/cm2G的条件用二氧化碳气体浸渍树脂颗粒6小时,得到可发泡苯乙烯树脂颗粒。
从耐压容器中取出所得可发泡苯乙烯树脂颗粒,并立即投入到附有搅拌器的发泡机中,然后向该发泡机中引入水蒸汽压力为1.2kg/cm2G的水蒸汽,得到发泡树脂颗粒。该发泡树脂颗粒含有121ppm的苯乙烯单体。除了苯乙烯单体之外,通过前面所述三种测定方法测定的挥发性有机化合物的总量为562ppm。因此,发泡树脂颗粒中挥发性有机化合物的含量为683ppm。
测定所得发泡树脂颗粒的平均颗粒直径,流动促进剂含量,局部压缩载荷,表观比重,气泡数目,以及残留苯乙烯单体量,并进行杂音试验和触感试验。该发泡树脂颗粒中不含有直径大于2mm的颗粒。其结果列于表1中。本实施例中的流动促进剂含量是指硬脂酸镁和碳酸钙的合计量。
表1
流动促进剂的种类 | 流动促进剂含量(重量份) | 平均颗粒直径(μm) | 局部压缩载荷(N) | 表观比重(g/mm3) | 局部压缩载荷÷表观比重(Nmm3/g) | 气泡数目(个/mm) | 残留苯乙烯类单体量(ppm) | 杂音试验 | 触感试验 | |
实施例1 | 硬脂酸锌 | 0.59 | 830 | 0.094 | 0.033 | 2.85 | 28 | 95 | ○ | ◎ |
实施例2 | 硬脂酸锌 | 0.75 | 830 | 0.083 | 0.033 | 2.52 | 27 | 90 | ○ | ◎ |
实施例3 | 硬脂酸锌 | 1.20 | 830 | 0.080 | 0.033 | 2.42 | 30 | 98 | ○ | ◎ |
对比例1 | 硬脂酸锌 | 0.30 | 830 | 0.111 | 0.033 | 3.36 | 29 | 102 | × | ○ |
实施例4 | 硬脂酸镁 | 0.51 | 830 | 0.093 | 0.033 | 2.82 | 28 | 88 | ○ | ◎ |
实施例5 | 碳酸钙 | 0.52 | 840 | 0.091 | 0.032 | 2.84 | 27 | 95 | ○ | ◎ |
实施例6 | 硬脂酸锌 | 0.45 | 830 | 0.098 | 0.033 | 2.97 | 47 | 96 | ○ | ◎ |
实施例7 | 硬脂酸锌 | 0.74 | 820 | 0.075 | 0.034 | 2.21 | 72 | 92 | ○ | ◎ |
对比例2 | 硬脂酸锌 | 0.59 | 1800 | 0.204 | 0.033 | 6.18 | 23 | 100 | × | × |
实施例8 | 硬脂酸锌 | 0.59 | 750 | 0.145 | 0.049 | 2.96 | 33 | 95 | ○ | ○ |
实施例9 | 硬脂酸镁+碳酸钙 | 0.52 | 710 | 0.121 | 0.050 | 2.42 | 75 | 121 | ○ | ◎ |
从实施例1至3和对比例1可以看出,流动促进剂含量在0.4至1.5重量份范围内的发泡树脂颗粒能赋与缓冲体优异的性能。
另外从实施例1至9可以看出,尽管流动促进剂的种类不同,但其效果几乎相同。
从实施例1和对比例2可以看出,只要发泡树脂颗粒的平均颗粒直径在400至900微米范围内,都可得到性能优异的缓冲体。
发明效果
根据本发明的第一种和第二种缓冲体,使用具有400至900微米范围的极小颗粒直径的发泡树脂颗粒作为填充材料,这些发泡树脂颗粒被制成可流动的,即相互间能以极小力量产生滑动,从而可明显改善触感。使用该颗粒的缓冲体不会因产生杂音而带来不舒服的感觉。
当将发泡树脂颗粒沿直径面剖开时,在直径方向具有25至80个/mm的气泡数目,使用这种发泡树脂颗粒作为填充材料可提供杂音极小的缓冲体。
另外,通过使用表观比重为0.01至0.2的苯乙烯基树脂,可保持发泡树脂颗粒的强度,且能防止缓冲体具有不必要的大重量。
而且,通过使用其中残留苯乙烯类单体的量为小于等于500ppm或挥发性有机化合物的量为小于等于1000ppm的发泡树脂颗粒,可提供即使对苯乙烯类单体或挥发性有机化合物非常过敏的极小数人也能舒适利用的缓冲体。
另外,当袋由伸缩性材料构成时,可获得下列效果。首先,发泡树脂颗粒具有前面所述效果,也就是说,发泡树脂颗粒具有在施用极小力量时便容易流动和滑动的性质,因此可明显改善缓冲体的触感。并且,由于使用伸缩性材料构成袋,当缓冲体的局部受到压缩时,充填的颗粒可由袋的压缩部位移位到其它部位,而袋的该其它部位可伸展和变形以容纳该移动的颗粒,从而增加颗粒移动的容许范围。另外,由于发泡树脂颗粒和袋的协同作用,可提供触感更佳的缓冲体。
例如,当袋表面上印刷有具有眼睛鼻子嘴巴等的脸形时,通过所述发泡树脂颗粒和袋的性质,可使该脸形具有表情(称之为动画效果)。
另外,在缓冲体被人骑坐或抱拥的情况下,所述协同作用能为人的皮肤提供适度刺激,从而在大脑中产生更多的α波。结果,袋能提供令人更容易放松的缓冲体。
通过使袋具有能开闭的双重拉链,可有效防止填充材料从袋中泄漏。
通过使用本发明的第一种和第二种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,可提供具有上述优异特性的第一种和第二种缓冲体。
Claims (14)
1、一种缓冲体,其包括在袋中用作填充材料的多个发泡树脂颗粒,其中所述发泡树脂颗粒具有400至900微米的平均颗粒直径并且其局部压缩载荷被表观比重所除的值为小于等于3Nmm3/g。
2、一种缓冲体,其包括在袋中用作填充材料的多个发泡树脂颗粒和流动促进剂,其中所述发泡树脂颗粒具有400至900微米的平均颗粒直径,且基于100重量份所述发泡树脂颗粒的所述流动促进剂的含量为0.4至1.5重量份。
3、如权利要求1或2所述的缓冲体,其中当沿发泡树脂颗粒的直径面剖开时,每个发泡树脂颗粒在其直径方向具有25至80个/mm(单位长度)气泡。
4、如权利要求1或2所述的缓冲体,其中所述发泡树脂颗粒包括具有0.01至0.2的表观比重的苯乙烯基树脂。
5、如权利要求1或2所述的缓冲体,其中所述发泡树脂颗粒包括苯乙烯基树脂,并且该苯乙烯基树脂中所含残留苯乙烯类单体的量为小于等于500ppm。
6、如权利要求1或2所述的缓冲体,其中所述发泡树脂颗粒中所含挥发性有机化合物的量为小于等于1000ppm。
7、如权利要求1或2所述的缓冲体,其中所述袋由伸缩性材料构成。
8、如权利要求1或2所述的缓冲体,其中所述袋装设有可开闭的双重拉链。
9、一种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其具有400至900微米的平均颗粒直径并且其局部压缩载荷被表观比重所除的值为小于等于3Nmm3/g。
10、一种缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其包括具有400至900微米平均颗粒直径的发泡树脂颗粒和一种流动促进剂,且基于100重量份所述发泡树脂颗粒的所述流动促进剂的含量为0.4至1.5重量份。
11、如权利要求9或10的缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其中当沿发泡树脂颗粒的直径面剖开时,每个发泡树脂颗粒在其直径方向具有25至80个/mm(单位长度)气泡。
12、如权利要求9或10的缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其中所述发泡树脂颗粒包括具有0.01至0.2的表观比重的苯乙烯基树脂。
13、如权利要求9或10的缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其中所述发泡树脂颗粒包括苯乙烯基树脂,并且该苯乙烯基树脂中所含残留苯乙烯类单体的量为小于等于500ppm。
14、如权利要求9或10的缓冲体充填用发泡树脂颗粒,其中所述发泡树脂颗粒中所含挥发性有机化合物的量为小于等于1000ppm。
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