CN1853897A - 热可塑性弹性体复合材料的高倍发泡制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热可塑性弹性体复合材料的高倍发泡制造方法，其中包括利用热可塑性弹性体为基材的复合材料，分别添加有不同机能的发泡剂与架桥剂，以传统装置对其进行捏合及出片处理，形成适当尺寸大小的片体，再依实际需要，堆积一定数量的片体，送入第一段的热压模具中，进行第一次的压模发泡，之后再将所获得的预发泡毛胚，趁热送入第二段的热压模具或长型烘箱中进行第二次的压模发泡或常压发泡处理，制出高倍率的发泡材料，该发泡材料不仅具备一般橡胶发泡材料的高弹性及止滑特性，且具备配方简易、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高倍发泡制造方法

技术领域

本发明涉及一种发泡材料的制造方法，尤指一种利用传统加工及发泡装置，采用二段式化学架桥发泡法，制作出兼具一般橡胶及塑料发泡材料特性的高倍发泡材料的方法。

背景技术

现有技术中的发泡材料按照所使用原料的不同，可分为塑料发泡材料及橡胶发泡材料两种，该发泡材料的二段式化学架桥发泡工艺及相关产品，虽已相当成熟，但由于该发泡材料的材质特性不同，故其应用领域亦不尽相同。以现有塑料发泡材料为例，一般均以乙烯-醋酸乙烯共聚合物(Ethylene VinylAcetate，简称EVA)，或EVA与聚乙烯(Polyethylene，PE)的混合物为主要原料，在传统塑料二段式化学架桥发泡工艺中，先将该混合物以捏合机混料，再以双滚轮混炼后，经出料机裁切成适合尺寸的片体，再将片体堆积后送至第一段的热压模具内，进行第一次发泡，所得到的预发泡毛胚，再趁热放入另一预定规格的第二段热压模具中，继续第二次发泡，即可制作出所需的高倍率塑料发泡材料。该种塑料发泡材料除具有易于在后段加工程序中成型为其它复杂形状成品的优点外，尚具有高浮力、高断热性及高缓冲性等优点，因此常被应用于制作救生圈、冲浪板、保温管等产品，其缺点是在弹性及止滑性不符所需。

至于现有的橡胶发泡材料，则以聚苯乙烯-聚丁二烯(Styrene ButadieneRubber，简称SBR)、氯丁橡胶(Chloroprene Rubber，简称CR)等橡胶类材料为主要原料，由于在传统橡胶二段式化学架桥发泡工艺中，先将该混合物以捏合机混料，再以双滚轮混炼后，经出料机裁切成适合尺寸的片体，再将片体堆积后送至第一段的热压模具内，进行第一次发泡，但在第二段发泡工艺中，则是将第一段发泡工艺中所获得的预发泡毛胚，趁热放入具输送功能的长型烘箱，在常压下继续第二次发泡，以制作出所需的高倍率橡胶发泡材料。该种橡胶发泡材虽可弥补前述塑料发泡材料的缺点，具有较佳的弹性、止滑性及耐压缩性，但该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材料粉尘造成环境污染。除此之外，该橡胶发泡材料不仅在后段加工程序中很难成型为其它复杂形状的成品，且所产生的废料亦不易回收，长久以来已成为使用该种橡胶发泡材料的业界经常面对却始终无法有效解决的问题。

因此，如何改变工艺，加工出兼具一般橡胶及塑料发泡材料特性的高倍发泡材料，有效提升发泡材料的特性及应用领域，为本发明在此欲探讨的重要课题。

发明内容

有鉴于此，发明人根据多年实务经验及研究心得，研发出本发明，利用本发明的方法所制成的高倍发泡材料具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，且配方简易、易着色、易二次加工及可环保回收再生。

本发明的目的在于利用传统二段式化学架桥发泡技术及装置，无需大幅改变现有工艺条件，即以热可塑性弹性体复合材料制作出全新的高倍发泡材料。

本发明提供了一种热可塑性弹性体复合材料的高倍发泡制造方法，其中包括利用热可塑性弹性体为基材的复合材料，分别添加不同机能的发泡剂与架桥剂，以传统装置对其进行捏合及出片处理，形成适当尺寸大小的片体，再依实际需要，堆积一定数量的片体，送入第一段的热压模具中，进行第一次的压模发泡，之后再将所获得的预发泡毛胚，趁热送入第二段的热压模具或长型烘箱中进行第二次的压模发泡或常压发泡处理，可以制作出高倍发泡材料。

其中，该热可塑性弹性体以苯乙烯系(styrenic thermoplastic elastomer)材料为基材(即主要为苯乙烯系材料)，其中包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(StyreneButadiene Styrene，简称SBS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(Styrene EthyleneButene Styrene，简称SEBS)、或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(Styrene IsopreneStyrene，简称SIS)或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)等材料。

在本发明的基材中，苯乙烯系材料的重量占总重量的50％至100％；其中发泡剂的重量占复合材料总重量的5％至25％，所述发泡剂优选为偶氮类化学发泡剂；所述架桥剂的重量占总重量的0.01％至0.5％，该架桥剂优选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。

在本发明的方法中，包括将热可塑性弹性体复合材料的各成份分别依预定的重量百分比置入传统装置中，在90至130℃的温度下，于该装置中经捏合及混炼处理，均匀混合的步骤；各成份在均匀混合后，被送入双滚轮出片装置中将其碾压数次，形成所需厚度的薄片后，再用自动切刀依序将其裁切成适当尺寸的片体；可依实际需要，选取适当重量的片体，将其堆积在一起后，置入热压模具中，令该热压模具以140至180℃的温度，在90至250Kg/cm²的压力下，对该等堆积在一起的片体进行第一次热压及发泡处理；然后还包括可将该发泡毛胚趁热放入预定规格的该第二段热压模具中，令该第二段热压模具以140至180℃的温度在90至250Kg/cm²的压力下，对该发泡毛胚进行热压及第二次发泡处理的步骤，或将该发泡毛胚趁热放入具输送功能的该长型烘箱中，令该长型烘箱以140至180℃的温度在常压下，对该发泡毛胚进行第二次发泡处理的步骤。

上述方法中，所述热可塑性弹性体复合材料还包含其它高分子材料，其重量占总重量的0％至50％，该高分子材料优选为聚苯乙烯-聚丁二烯、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；所述热可塑性弹性体复合材料还可包含发泡助剂(优选氧化锌或尿素)，其重量占总重量的0％至3％；所述热可塑性弹性体复合材料还可包含硬脂酸或硬脂酸锌，以及还可优选包含色料、碳酸钙及木屑，即调制出所需的高倍发泡的热可塑性弹性体复合材料。

在本发明的优选实施例中，所述热可塑性弹性体复合材料还包含机能性配合剂，该机能性配合剂包括抗静电剂、阻燃剂或补强剂。

本发明制得的高倍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：本发明的工艺流程图。

附图标号：

捏合混炼      ——101

滚压出片      ——102

第一段热压发泡——103

第二段热压发泡——104

常压发泡      ——105

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明，但不限定本发明的实施范围。

本发明涉及一种热可塑性弹性体复合材料的高倍发泡制造方法，其中包括利用热可塑性弹性体为基材的复合材料，经分别添加不同机能的发泡剂与架桥剂等成分，以传统装置对其进行捏合及出片处理，形成适当尺寸大小的片体，再依实际需要，堆积一定数量的片体，送入第一段的热压模具中，进行第一次的压模发泡，之后再将所获得的预发泡毛胚，趁热送入第二段的热压模具或长型烘箱中进行第二次的压模发泡或常压发泡处理，以制作出发泡倍率15倍以上的发泡材料。

本发明在整个制造过程中，参阅第1图所示，完全采用传统二段式化学架桥发泡的工艺，利用传统捏合、出片及发泡装置，依下列步骤，对所调配出的该热可塑性弹性体复合材料，依序进行捏合、出片及发泡处理：

首先，将该热可塑性弹性体复合材料的各成份分别依预定重量百分比，置入捏合机(kneader)、双滚轮混炼机(two-roll mill)或班拍里混炼机(Banbury mixer)等装置中，在约90至130℃的温度下，于该装置中均匀混合，即101步骤；

将均匀混合后的该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，即102步骤；

再依实际需要，选用适当数量或重量的片体，将其堆积在一起后，置入第一段的热压模具中，令该热压模具以约140至180℃的温度，在约90至250kg/cm²的压力下，对该等堆积在一起的片体进行第一次热压及发泡处理，处理适当时间后，视模具大小及厚度而定，一般约需10至40分钟，即可制作出所需的预发泡毛胚，即103步骤。

在本发明的第二段发泡工艺中，则依所采行的模压发泡或常压发泡工艺，在步骤上有下列的不同：

若采行模压发泡工艺，将该发泡毛胚趁热放入预定规格的第二段热压模具中，令该第二段热压模具以约140至180℃的温度，在约90至250Kg/cm²压力下，对发泡毛胚进行热压及第二次发泡处理，处理一定时间后，视模具大小及厚度而定，一般约10至40分钟可制出所需的高倍发泡材料，即104步骤。

若采行常压发泡工艺，则将该发泡毛胚趁热放入具输送功能的长型烘箱中，令该长型烘箱以约摄氏140至180度的温度，在常压下，对该发泡毛胚进行第二次发泡处理，处理一定时间后，视该发泡毛胚的大小及厚度而定，一般约10至30分钟，即可制作出所需的高效率发泡材料，即105步骤。

在本发明的优选实施例中，该热可塑性弹性体的复合材料包括下列各成份：

(1)苯乙烯系热可塑性弹性体：其为复合材料的基材，约占总重量的50％至100％，可为SBS、SEBS、SIS或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯等材料。

(2)化学发泡剂：约占总重量的5％至25％，可为偶氮类化学发泡剂。

(3)架桥剂：约占总重量的0.01％至0.5％，可为二异丙苯基过氧化物(dicumylperoxide)、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。

发明人利用前述组成成份，利用传统二段式化学架桥发泡法，制出热可塑性弹性体的高效发泡材料，该高倍发泡材料经实验证明具备如下优点：

(1)本发明可以传统二段式化学架桥发泡技术及装置，在无需大幅改变其工艺条件的情形下，制作出兼具橡胶与塑料发泡材料特点的全新高倍发泡材料。

(2)该高倍发泡材料的发泡倍率可达15倍以上，其发泡比重在0.07以下。

(3)该高倍发泡材料的发泡厚度，依模具厚度的不同，可达50mm以上。

(4)本发明所制作出的高倍(高效率)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和再利用的特性，还可有效增加该发泡材料在应用上的多样性。

(5)该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形状或图案，适用于需进行压纹、转印及贴合等设计的产品。

此外，本发明在实施时，该复合材料并不局限于前述成份，亦可依所欲达成的功能、特性或实际需求，在该热可塑性弹性体的复合材料中，选择添加下列成份，制作出本发明所称的热可塑性弹性体发泡材料：

(1)其它高分子材料：该成份约占总重量的百分比的0％至50％，可为聚苯乙烯-聚丁二烯(Styrene Butadiene Rubber，简称SBR)、聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)、EVA、低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，简称LDPE)、三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene Terpolymer Rubber，简称EPDM)等高分子材料，以此改变发泡材料的材质特性，令其能满足实际需求。

(2)发泡助剂：该成份约占总重量的百分比的0％至3％，可为氧化锌、尿素等，以此促进发泡效果及速度。

(3)其它添加剂：该等成份包括作为加工助剂的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，以此改变发泡材料的材质特性或所呈现出的视觉效果。

(4)机能性配合剂：该成份依所需的材料机能而定，可为抗静电剂、阻燃剂或补强剂等材料。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，本发明的权利范围并不局限于此，本领域技术人员可依据本发明所披露的技术内容做适当改变，均应属不脱离本发明的保护范畴。

Claims (20)

1、一种热可塑性弹性体复合材料的高倍发泡制造方法，其中包括利用热可塑性弹性体为基材的复合材料，分别添加有不同机能的发泡剂与架桥剂，以传统装置对其进行捏合及出片处理，形成适当尺寸大小的片体，再依实际需要，堆积一定数量的片体，送入第一段的热压模具中，进行第一次的压模发泡，之后再将所获得的预发泡毛胚，趁热送入第二段的热压模具或长型烘箱中进行第二次的压模发泡或常压发泡处理，可以制作出高倍发泡材料。

2、如权利要求1所述的方法，其中该热可塑性弹性体以苯乙烯系材料为基材。

3、如权利要求2所述的方法，其中该苯乙烯系材料可为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯。

4、如权利要求2所述的方法，其中该苯乙烯系材料的重量百分比为50％至100％。

5、如权利要求4所述的方法，其中发泡剂的重量百分比为5％至25％。

6、如权利要求5所述的方法，其中发泡剂为偶氮类化学发泡剂。

7、如权利要求5所述的方法，其中架桥剂的重量百分比为0.01％至0.5％。

8、如权利要求7所述的方法，其中该架桥剂可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。

9、如权利要求7所述的方法，其中包括该热可塑性弹性体复合材料的各成份分别依预定的重量百分比置入该传统装置中，在90至130℃的温度下，于该装置中经捏合及混炼处理，均匀混合。

10、如权利要求9所述的方法，其中还包括该热可塑性弹性体复合材料的各成份在均匀混合后，被送入双滚轮出片装置中将其碾压一次以上，形成所需厚度的薄片后，再用自动切刀依序将其裁切成片体。

11、如权利要求10所述的方法，其中还包括可依实际需要选取片体，并将其堆积在一起后，置入热压模具中，令该热压模具以140至180℃的温度，在90至250Kg/cm²的压力下，对该等堆积在一起的片体进行第一次热压及发泡处理，制作预发泡毛胚。

12、如权利要求11所述的方法，其中还包括可将所述预发泡毛胚趁热放入预定规格的第二段热压模具中，令第二段热压模具以140至180℃的温度在90至250Kg/cm²的压力下，对该发泡毛胚进行热压及第二次发泡处理。

13、如权利要求11所述的方法，其中还包括可将该预发泡毛胚趁热放入具输送功能的该长型烘箱中，令该长型烘箱以140至180℃的温度在常压下，对该发泡毛胚进行第二次发泡处理。

14、如权利要求12或13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，该高分子材料的重量占总重量的0％至50％。

15、如权利要求14所述的方法，其中所述高分子材料可为聚苯乙烯-聚丁二烯、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。

16、如权利要求12或13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，该发泡助剂的重量百分比为0％至3％。

17、如权利要求16所述的方法，其中所述的发泡助剂为氧化锌或尿素。

18、如权利要求12或13所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含硬脂酸或硬脂酸锌。

19、如权利要求12或13所述的方法，其中所述热可塑性弹性体复合材料还包含色料、碳酸钙及木屑。

20、如权利要求12或13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，该机能性配合剂包括抗静电剂、阻燃剂或补强剂。