CN1788973A

CN1788973A - 热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法

Info

Publication number: CN1788973A
Application number: CN 200410101288
Authority: CN
Inventors: 吴俊雄; 史瑞生
Original assignee: WEIXI SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WEIXI SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd; Microcell Composite Co
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: CN100430202C; HK1090884A1

Abstract

本发明涉及一种热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法，是利用包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加发泡剂与架桥剂等成分后，使用传统的橡胶连续发泡工艺，对其进行捏合及出片处理，再将所形成的片体送入烘箱中，在常压下进行发泡处理，待完成发泡后，经冷却处理，即可连续制作出本发明的发泡材料，该发泡材料不仅具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，也具备一般塑料发泡材料所拥有的配方简易、易着色、易二次加工及可环保回收再生等优点。

Description

热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法

技术领域

本发明涉及一种发泡材料的制造方法，尤其是指一种利用传统橡胶连续发泡制法，在常压状态下，连续制作出兼具一般橡胶及塑料发泡材料特性的发泡材料的方法。

背景技术

一般而言，传统发泡材料依其所使用原料的不同，可大概分为塑料发泡材料及橡胶发泡材料等两种，由于这些发泡材料的材质特性不同，所以其应用领域也不尽相同。以传统的塑料发泡材料为例，在其发泡工艺技术中，一般均是以乙烯-醋酸乙烯共聚合物(Ethylene Vinyl Acetate，简称EVA)，或EVA与聚乙烯(Polyethylene，PE)的掺合物为主要原料，所制作出的塑料发泡材料，除具有易于在后段加工程序中，将其成型为其它复杂形状成品的优点外，还具有配方简易、易于着色等优点，此外，由于其发泡工艺及在相关产品上的应用已相当成熟，所以日常生活中随处可见的鞋材或地垫材料，大多是使用这种塑料发泡材料制成，但是，其缺点是这种塑料发泡材料本身弹性与止滑性较差。

至于利用传统橡胶连续发泡工艺技术在常压(即大气压力)状态下所制作出的传统橡胶发泡材料，则是以聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，简称PVC)/丁腈橡胶(Acrylonitrile butadiene rubber，简称ABR)掺合物等橡胶类材料为其主要原料，所制作出的橡胶发泡材料虽可弥补前述塑料发泡材料的缺点，具有较佳的耐候性及物理特性，常被应用于制作水上浮材或运动地垫等产品，但，该种橡胶发泡材料的配方却较为复杂，且极易因制造过程中所产生的粉尘造成环境污染。除此之外，这种橡胶发泡材料在后段加工程序中很难成型为其它复杂形状的成品，且所产生的废料也不易回收，甚至因PVC环保问题，而有渐被禁用的趋势。

因此，如何藉改变工艺，在常压状态下连续制作出兼具一般橡胶及塑料发泡材料特性的发泡材料，以有效提升发泡材料的特性及应用领域，即为本发明在此欲探讨的一重要课题。

发明内容

有鉴于前述传统橡胶及塑料发泡材料长久以来所分别存在的问题，本发明人根据多年的实务经验及研究心得，研发出本发明的一种热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法，该方法是利用热可塑性弹性体为基材的复合材料，藉分别添加不同机能的配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，使用传统装置，对其进行捏合及出片处理后，在常压状态下，对其进行发泡处理，制作出本所明的发泡材料。

本发明的主要目的在于提供一种能够在常压状态下连续制作出兼具一般橡胶及塑料发泡材料特性的发泡材料，以有效提升发泡材料的特性及应用领域。

为达上述目的，本发明提供了一种热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法，使用传统的连续发泡工艺，利用传统橡胶连续发泡技术及装置，对包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加机能性配合剂、发泡剂与架桥剂成分后，进行捏合及出片处理，待形成连续的片体后，再将该连续片体送入一烘箱中，在常压状态下，进行发泡处理，待完成发泡后，再经滚轮冷却、卷取，制作出成卷的连续发泡材料片体，这样，即可在完全无需大幅改变现有工艺条件的情形下，以热可塑性弹性体复合材料，制作出成卷的连续发泡材料片体，以取代现今PVC/ABR掺合物或其它橡胶制成的橡胶发泡材料。

根据本发明的另一具体方法，对所述热可塑性弹性体的复合材料，进行捏合及出片处理后，可先将其裁切成适当尺寸的片体，再依实际需要，将片体堆栈在一热压模具中，进行热压处理，待得到所需的模压初胚后，再将该模压初胚依序送入一烘箱中，并在一个大气压的常压环境下，对该模压初胚进行发泡处理，即可在完全无需大幅改变现有工艺条件的情形下，以热可塑性弹性体复合材料，在常压状态下，制作出预定形状的发泡材料。

通过本发明的方法所制成的发泡材料不仅具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，且兼具一般塑料发泡材料所拥有的配方简易、易着色、易二次加工及可环保回收再生等优点。

附图说明

图1为本发明的一优选实施例的工艺流程示意图。

图2为本发明的另一优选实施例的工艺流程示意图。

具体实施方式

为使阅读者对本发明的目的、发明理念及技术原理有更清楚的认识与了解，现列举具体实施例并配合附图详细说明如下：

本发明提供了一种热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法，该方法是利用热可塑性弹性体为基材的复合材料，藉分别添加不同机能的配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，使用传统的橡胶连续发泡工艺，对其进行捏合及出片处理，再将所形成的片体，送入一烘箱中，在常压(即一个大气压的压力)状态下，进行发泡处理，待完成发泡后，经冷却处理，即可制作出本发明的发泡材料，该发泡材料不仅具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，且兼具一般塑料发泡材料所拥有的配方简易、易着色、易二次加工及可环保回收再生等优点。

在本发明中，所述热可塑性弹性体是以苯乙烯系(styrenicthermoplastic elastomer)材料为基材，包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(Styrene-Butadiene-Styrene，简称SBS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(Styrene-Ethylene/Butene-Styrene，简称SEBS)或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(Styrene-Isoprene-Styrene，简称SIS)等材料，并在该基材中，按预定的重量百分比，分别添加其它橡胶、热可塑性弹性体或塑料等材料，最后，再添加预定重量百分比的发泡剂、架桥剂及其它配合剂，调制出本发明所需的热可塑性弹性体复合材料。

在本发明的一优选实施例中，完全是采用传统的一段式橡胶连续发泡方式，利用传统捏合、出片及发泡装置，按下列步骤(请参阅图1所示)，对所调配出的热可塑性弹性体复合材料，依序进行捏合、出片及发泡处理：

(101)首先，本发明是将所述热可塑性弹性体复合材料的各成分，分别按预定的重量百分比，置入一捏合机(kneader)、混练机(roll mill)、双滚轮混练机(two-roll mill)或万马力混练机(Banbury mixer)等装置中，令这些成分可在约90至130℃的温度下在所述装置中均匀混合；

(102)将均匀混合后的热可塑性弹性体复合材料，送入一三滚轮出片装置，对其进行滚压，并控制其宽度及厚度，以形成所需宽度与厚度的连续片体；

(103)接着，再将该连续片体送入一烘箱中，令该烘箱以约150至180℃的温度，在约一个大气压的常压环境下，对连续片体进行发泡处理，待在该烘箱一适当时间后，视连续片体的大小及厚度而定，一般约需10至30分钟，即可将已完成发泡的连续片体送出烘箱；

(104)最后，再对已完成发泡的连续片体进行冷却，并以轮轴卷取，即制作出成卷的连续发泡材料片体。

在本发明的另一优选实施例中，则是采用传统的二段式橡胶连续发泡方式，利用传统捏合、出片及发泡装置，按下列步骤(请参阅图2所示)，对所调配出的热可塑性弹性体复合材料，依序进行捏合、出片及发泡处理：

(201)首先，本发明是将所述热可塑性弹性体复合材料的各成分，分别按预定的重量百分比，置入一捏合机(kneader)、混练机(roll mill)、双滚轮混练机(two-roll mill)或万马力混练机(Banbury mixer)等装置中，令这些成分可在约90至130℃的温度下，在该装置中均匀混合；

(202)将均匀混合后的热可塑性弹性体复合材料，送入一双滚轮出片装置，对其进行滚压，待滚压数次形成所需厚度的薄片后，再以自动切刀，依序将其裁切成适当尺寸的片体备用；

(203)接着，再按实际需要，选用适当数量或重量的片体，将其堆栈在一起后，置入一热压模具中，令该热压模具以约150至180℃的温度在约90至250kg/cm²的压力下，对这些堆栈在一起的片体进行热压处理，待一适当时间后，视模具大小及厚度而定，一般约需5至15分钟，即得到所需的模压初胚；

(204)之后，将所得到的模压初胚，依序送入一烘箱中，令该烘箱以约150至180℃温度，在约一个大气压的常压环境下，对所述模压初胚进行发泡处理，待一适当时间后，视模压初胚的大小而定，一般约需10至30分钟，即可将已完成发泡的模压初胚送出烘箱；

(205)最后，再对已完成发泡的模压初胚进行冷却处理，即可制作出具有一预定形状的发泡材料。

在本发明的前述实施例中，所述热可塑性弹性体的复合材料包括下列各成分，其中所述高分子主材料＝苯乙烯系热可塑性弹性体+其它高分子材料；其它成分的添加量则以占高分子主材料的总重量％为计算基准。

(1)苯乙烯系热可塑性弹性体：该成分是所述复合材料的基材，占高分子主材料总重量的百分比约为50％至100％，可为SBS、SEBS、SIS或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物(Styrene Ethylene Propylene Styrene，简称SEPS)等材料。

(2)化学发泡剂：该成分占高分子主材料总重量的百分比约为1％至15％，可为偶氮类化学发泡剂，或小苏打粉等物理性发泡剂。

(3)架桥剂：该成分占高分子主材料总重量的百分比约为0.1％至1％，可为二异丙苯基过氧化物(dicumyl peroxide)、2，5-过氧叔丁基-2，5-二甲基己烷(2，5-(tert-butylperoxide)-2，5-dimethylhexane)或硫磺等材料。

本发明利用前述组成成分，并分别按照前述制造程序，在常压环境下，连续地制作出热可塑性弹性体的复合发泡材料，该发泡材料经实验证明，确实具备如下的优点：

(1)本发明可以橡胶连续发泡制造技术及装置，在完全无需大幅改变其工艺条件的情形下，制作出不含PVC且兼具橡胶与塑料发泡材料特点的全新发泡材料。

(2)本发明所制作出的发泡材料，不仅具备优异的弹性及止滑性，且其易着色、无硫化橡胶异味及易回收再利用的特性，有效增加了该发泡材料在应用上的多样性。

(3)本发明的发泡材料在后段加工程序中，由于具备优异的二次加工性，可在其上轻易加工成型出复杂的形状或图案，极适合应用在需进行压纹、转印及贴合等设计的产品上。

此外，本发明在实际施作时，所述复合材料并不局限于前述成分，也可依据所欲达成的功能、特性，或实际需求，在该热可塑性弹性体的复合材料中，选择添加下列成分，在常压环境下，连续地制作出本发明所述的热可塑性弹性体发泡材料：

(1)其它高分子材料：该成分占高分子主材料总重量的百分比约0％至50％，可为苯乙烯-丁二烯共聚物(Styrene Butadiene Rubber，简称SBR)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)、EVA、低密度聚乙烯(Low DensityPolyethylene，简称LDPE)、三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene TerpolymerRubber，简称EPDM)等高分子材料，藉以改变发泡材料的材质特性，令其能满足实际的需求。

(2)机能性配合剂：该成分占高分子主材料总重量的百分比约0％至50％，可为抗静电剂、阻燃剂、补强剂等，以提升发泡材料的物理特性。

(3)发泡助剂：该成分占高分子主材料总重量的百分比约0％至3％，可为氧化锌、尿素等，藉以促进发泡的效果及速度。

(4)其它添加剂：这些成分包括作为加工助剂的加工油、硬脂酸或硬脂酸锌等材料，或作为增量剂的色料、碳酸钙及木屑等材料，可藉以改变发泡材料的材质特性或所呈现出的视觉效果。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，本发明所主张的权利范围并不局限于此，凡熟悉本领域的技术人员，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims

1、一种热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法，是利用包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加机能性配合剂、发泡剂与架桥剂成分后，以传统橡胶连续发泡技术及装置，对该热可塑性弹性体的复合材料，进行捏合及出片处理，待形成连续的片体后，再将该连续片体送入一烘箱中，在常压状态下进行发泡处理，完成发泡后，再经冷却处理，连续制作出发泡材料片体。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述热可塑性弹性体选自苯乙烯系聚合物材料，为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯聚合物材料，其重量百分比为高分子主材料的50％至100％。

3、如权利要求2所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含高分子材料聚苯乙烯-聚丁二烯聚合物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶材料，其重量百分比为高分子主材料的0％至50％。

4、如权利要求2所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料的各成分，分别按预定的重量百分比，置入传统装置中，令各成分在90至130℃的温度下，在装置中经捏合及混练处理而均匀混合。

5、如权利要求4所述的方法，其中所述烘箱是以150至180℃的温度，在常压状态下，对所述连续片体进行发泡处理，即可制作出所需的发泡材料。

6、如权利要求2所述的方法，其中所述发泡剂为偶氮类化学发泡剂或小苏打粉，其添加量为高分子主材料总重量的1％至15％。

7、如权利要求6所述的方法，其中所述架桥剂为二异丙苯基过氧化物、2，5-过氧叔丁基-2，5-二甲基己烷或硫磺，其添加量为高分子主材料总重量的0.1％至1％。

8、如权利要求7所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含发泡助剂，该发泡助剂为氧化锌或尿素，其添加量为高分子主材料总重量的0％至3％。

9、如权利要求7所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含作为加工助剂的硬脂酸或硬脂酸锌。

10、如权利要求7所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含作为增量剂的色料、碳酸钙及木屑。

11、如权利要求7所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含机能性配合剂，该机能性配合剂为抗静电剂、阻燃剂和/或补强剂，其添加量为高分子主材料总重量的0％至50％。

12、一种热可塑性弹性体复合材料的常压连续发泡制造方法，是利用包括热可塑性弹性体的高分子材料为基材的复合材料，经分别添加机能性配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，以传统橡胶连续发泡技术及装置，对该热可塑性弹性体的复合材料，进行捏合及出片处理，并将所形成的片体裁切成适当尺寸备用，再依实际需要，将所述片体堆栈在一热压模具中，进行热压处理，待得到所需的模压初胚后，再将该模压初胚依序送入一烘箱中，并在常压状态下，对该模压初胚进行发泡处理，制作出预定形状的发泡材料。

13、如权利要求12所述的方法，其中所述热可塑性弹性体选自苯乙烯系聚合物材料，为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚物材料，其重量百分比为高分子主材料的50％至100％。

14、如权利要求13所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料的各成分，分别按预定的重量百分比，置入传统装置中，令各成分在90至130℃的温度下，在装置中经捏合及混练处理而均匀混合。

15、如权利要求14所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料的各成分，在均匀混合后，被送入一双滚轮出片装置，碾压形成所需厚度的薄片后，再以自动切刀依序将其裁切成适当尺寸的片体备用。

16、如权利要求15所述的方法，其中可依实际需要，选取适当重量的片体，将其堆栈在一起后，置入一热压模具中，令该热压模具以150至180℃的温度，在90至250kg/cm²的压力下，对堆栈在一起的片体进行热压处理，即制作出所需的模压初胚。

17、如权利要求12所述的方法，其中所述发泡剂为偶氮类化学发泡剂或小苏打粉，其添加量为高分子主材料总重量的1％至15％。

18、如权利要求17所述的方法，其中所述架桥剂为二异丙苯基过氧化物、2，5-过氧叔丁基-2，5-二甲基己烷或硫磺，其添加量为高分子主材料总重量的0.1％至1％。

19、如权利要求18所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含其它高分子材料，该高分子材料为苯乙烯-丁二烯共聚物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚合物、低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶，其重量百分比为高分子主材料的0％至50％。

20、如权利要求18所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含发泡助剂，该发泡助剂为氧化锌或尿素，其添加量为高分子主材料总重量的0％至3％。

21、如权利要求18所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含作为加工助剂的硬脂酸或硬脂酸锌。

22、如权利要求18所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含作为增量剂的色料、碳酸钙及木屑。

23、如权利要求18所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含机能性配合剂，该机能性配合剂为抗静电剂、阻燃剂和/或补强剂，其添加量为高分子主材料总重量的0％至50％。