TW201629131A - 利用廢棄發泡料回收做成的一種再生發泡材料 - Google Patents

Abstract

本發明涉及利用廢棄發泡料回收做成的一種再生發泡材料，其包括：使用SBR、NBR、CR、TPE、EVA或以上混合物的廢棄發泡料為材料，先將其粉碎成不規則狀的小發泡顆粒之後，依不同用途的物性需求來使用不同配比的廢棄發泡料以及選用具有優越彈性功能的彈性體黏著劑與其相搭配的固化劑或其他處理劑來包覆於不規則狀的小發泡顆粒表面，其外層形成具有優越彈性的彈性體膜層和內部是彈性發泡體所構成的一種新結構體，並利用彈性體黏著劑的黏著功能和相搭配的生產製造流程，將此許許多多不規則的小發泡顆粒黏合成具有密密麻麻的連續性細小空隙所構成的大塊體狀再生發泡材料，如此的結構體具備了優良的透氣性和彈性功能，並且該再生發泡材料是完全利用原本要掩埋掉或焚燒掉的廢棄發泡料所製造而成的，故具有廢棄發泡料資源回收再利用的環保功效。

Description

利用廢棄發泡料回收做成的一種再生發泡材料

本發明涉及利用發泡材料廢棄物回收做成的一種再生發泡材料。

現有的丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、熱可塑性橡膠(TPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚合物(EVA)或以上的混合物等發泡材料是目前市場上的主流，其生產製造過程中必須經過架橋或硫化作用、發泡等等的步驟才能做成最終的發泡材料。因架橋或硫化的步驟使原材料形成三度空間立體結構狀的高分子聚合體，其中SBR、NBR、CR、TPE或以上的混合物因其橡膠本身的屬性，其所架橋或硫化密度較高，所以根本無法回收再利用，只能選擇焚燒或掩埋的方式處理。而EVA等發泡材料本身聚合體結構和架橋密度比較低，所以能夠將其局部的廢棄料再利用其他的加工方式回收再生利用。EVA發泡材料原材料具有價格低、容易成形、生產製造簡易及發泡密度很輕等優點以及適用於鞋材、箱包等商品的用途，但是其缺點是透氣性很差、彈性很差、生產過程中產生很多發泡材料的廢棄料，此發泡材料的廢棄料包括邊角料、表皮料、剩餘零碼片材、成形或裁斷後的邊角料等等。目前熟知EVA發泡材料的廢棄料處理方式有直接掩埋法、直接焚燒法、高溫熔融造粒回收法、研磨成粉末當作添充料使用或熱軋輪熔融回收法等等方式。在台灣絕大部分的廢棄料回收後是採用直接焚燒法來處理EVA發泡材料的廢棄料，只有非常少數廠商是將廢棄料研磨成粉末狀後，當作橡膠或塑膠的填充物使用，以求降低成本，但也只能以少量添加並無法加入太多量，否則會嚴重影響物性。在大陸地區有一部分回收EVA發泡材料的廢棄料是採用高耗能的高溫熔融造粒回收法來回收再生利用，熟知其方法是首先將廢棄料經過粉碎之後，再使用造粒機在超高溫度下將粉碎料再強迫性的高溫熔融而造粒生成次級品的回收塑膠粒原料， 然後再加入少量新的正規塑膠粒混合後，再依照現行熟知的EVA發泡生產流程來再發泡成EVA發泡材料。

以上回收再生利用方法的主要原理是利用造粒機的超高溫和大壓力下強制性的將架橋後的三度空間結構或是超高分子量的聚合體熔融並將發泡體內的氣體擠壓出來而恢復成塑膠態，並以過濾的方式除去顆粒大的雜質或是不熔物。雖然此種回收再生利用的方式可以去除掉顆粒大的雜質或不熔物質，但是卻無法將架橋後的三度空間結構或是超高分子量的聚合體斷鏈成正常品的分子量或分子量分佈，並且隨著廢棄發泡料的來源不同造成品質上也有很大的差異，所以此法是無法控制再生塑膠粒的穩定熔融指數值，無法當作正規品來使用，只能當作次級品的再生塑膠粒來使用。同時在生產過程中也必須消耗大量的熱能，是非常不節能的方法。然而當使用此再生塑膠粒所生產製造出來的EVA發泡材料內部會充滿著明顯可見的小氣泡孔，以不均勻的型態分散於正常綿密不可見的微孔氣泡裡面，形成外觀上重大的缺點，根本無法符合於大部分產品的要求，一般也只能使用於要求不高的用途而已。因為目前在台灣已經沒有要求不高的消耗市場，所以在台灣並沒有使用高溫熔融造粒回收法來好好的回收利用EVA發泡材料的廢棄料了，只能採用焚燒或掩埋的方式來處理，對環境造成很大的污染。

有鑑於此，本發明針對現有SBR、NBR、CR、TPE、EVA或以上的混合物發泡材料的廢棄料回收再生利用的技術不足的問題，而提供利用廢棄發泡料回收做成的一種再生發泡材料，其主要目的為：使用SBR、NBR、CR、TPE、EVA或以上的混合物發泡材料的廢棄料，並選用具優越彈性的彈性體黏著劑和其相搭配的固化劑或處理劑來混合黏著，並採用低能耗且低投資設備的生產流程等製造出大塊體狀的再生發泡材料，並賦於了此再生發泡材料具有很優越的透氣性和彈性等可利用價值的物性。

1‧‧‧邊角料

2‧‧‧獨立氣泡

3‧‧‧小發泡顆粒

4‧‧‧彈性體黏著劑

5‧‧‧再生發泡材料

6‧‧‧空隙

第1圖，係本發明廢棄發泡料的邊角料立體圖

第2圖，係本發明廢棄發泡料粉碎後的不規則狀小發泡顆粒剖視示意圖

第3圖，係本發明小發泡顆粒的表面包覆彈性體黏著劑剖視示意圖

第4圖，係本發明加壓黏合後形成大塊體狀的再生發泡材料剖視示意圖

為使 貴審查委員對本發明有更進一步瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如後：請參閱第1至4圖所示，本發明提供一種再生發泡材料，其係包含下列步驟：(a)將回收的廢棄發泡料使用粉碎機將其粉碎成不規則狀小發泡顆粒3；(b)將此不規則狀的小發泡顆粒3添加適當的表面處理劑；(c)加入彈性體黏著劑4並攪拌均勻使小發泡顆粒3的表面均勻附著彈性體黏著劑4及相搭配的固化劑；(d)用適當的壓力讓不規則狀的小發泡顆粒3之間相互的黏合在一起而形成大塊體狀的再生發泡材料5。藉由上述步驟，利用發泡材料的廢棄邊角料1回收再利用製成大塊體狀的再生發泡材料5，達到資源回收再利用的環保功效。

本發明之組成，細節說明如下：請參閱第1至4圖所示，將回收的SBR、NBR、CR、TPE、EVA等發泡材料廢棄料之一的邊角料1(如第1圖所示)，先經過清洗、分類後，以粉碎機將其粉碎成約1~100毫米大小的不規則狀小發泡顆粒3(如第2圖所示)，其在粉碎的過程中由於是利用很多的切刀在高速運轉下產生強力拉扯力、切斷力及翦切力等同時進行的方式來切割成大大小小的不規則狀的小發泡顆粒3，在此種強力的拉扯力和翦切力的作用下，會先將發泡體做適當的延伸後再切斷成不規則狀的小發泡顆粒3，當其發泡體被適當延伸時會破壞大部分發泡材料內的氣泡結構，使得不規則狀的小發泡顆粒3的表面原本是獨立氣泡2的型態而變成連通氣泡的型態，但其內部並沒有被破壞，仍然保有原來的獨立氣泡2型態。所以經過粉碎的步驟後的不規則狀的小發泡顆粒3不僅其表面積增加很多能夠提供更好的黏著度以外，內部仍保留著原來發泡體特性的結構體。將該小發泡顆 粒3添加入適當的表面處理劑處理，該表面處理劑是被黏材料與膠黏劑之間的「搭橋劑」，其作用是：其一端錨固在被黏材料中，另一端錨固在膠層內，起增加黏接強度的作用。除了上述作用外，還有兩點功能：1.能清除掉發泡材料表面的增塑劑。2.通過化學腐蝕增加發泡材料表面的粗糙度，以增大有效黏接面積。這些發泡材料一般都需要專用的表面處理劑處理方可黏接牢固。使其提高與該彈性體黏著劑4有著更好的黏著作用。當加入特別選用與發泡體相搭配的彈性體黏著劑4時，可以採用噴膠的方式，也可以採用直接倒入的方式，攪拌均勻讓該小發泡顆粒3的表面均勻附著該彈性體黏著劑4，其外層形成具有優越彈性的彈性體膜層，該彈性體黏著劑4和小發泡顆粒3的相對比率介於10%~45%比90%~55%之間具有較佳之效果，其中，該彈性體黏著劑4比值越大，其再生發泡材料5越有彈性，該小發泡顆粒3粉碎料比值越大，其再生發泡材料5硬度較高；接著，再將攪拌後的小發泡顆粒3粉碎料放入模具內，加壓並放置熟成，用適當的壓力讓每顆不規則狀的小發泡顆粒3受到一定的壓力之後擠壓而變形，讓附著於表面的彈性體黏著劑4會自然地擴散開來而能夠輕易地將該每顆小發泡顆粒3和顆粒之間相互的黏合在一起，等一段時間的熟成後，打開模具後即得整大塊的再生發泡材料5。在此階段，由於該彈性體黏著劑4是附著於不規則狀的小發泡顆粒3的表面而不是在內部，所以當該彈性體黏著劑4固化乾燥完成後就自然地在每個不規則狀的小發泡顆粒3的表面上形成了一層具有一定厚度的優良彈性體膜層，提供了每個不規則狀的小發泡顆粒3更強韌的彈性，所以將每顆更強韌的不規則狀的小發泡顆粒3黏合構成整大塊的再生發泡材料5時就具有更優良彈性的功能了。同時在加壓黏合的過程中，由於不規則狀的小發泡顆粒3和顆粒之間的空隙6雖然受到壓力的擠壓而變形，但彼此間仍存在著相當多密密麻麻連通的細小空隙6，該空隙6提供了塊體狀的再生發泡材料5非常好的透氣性。換言之，經加壓黏合的方法所做出來的再生發泡材料5結構體就是一種由許許多多不規則狀的小發泡顆粒3所黏合在一起，且其表面均包裹著一層彈性層和存在著密密麻麻的細小空隙6所組成的混合體。有了此種具備良好的透氣性和彈性的物性結構發泡體，再加上本發明是完全利用原本要焚燒掉或掩埋的廢棄發泡料回收再製造而成的再生發泡材料5，以 如此優越的條件就足以提供該再生發泡材料5在製成商品的用途上，創造了很好的功能性和商品價值。

再者，上述的再生發泡材料5可以根據用途物性上的不同要 求而選用不同的彈性體黏合劑4，譬如聚胺酯類彈性體黏著劑4、或是氯丁橡膠類彈性體黏著劑4、或是熱可塑性類彈性體黏著劑4、或是天然、人造橡膠乳液、或是壓克力類彈性體黏著劑4、或是以上該些彈性體黏著劑4的混合劑等，並搭配著各類彈性體黏著劑4的適當的固化劑、硬化劑、處理劑或促進劑一起使用，並在整個生產過程中可以使用加熱的方式或不使用加熱的方式來加壓黏合該小發泡顆粒3，而且所使用加壓的壓力也不需要大就足以將該小發泡顆粒3黏合著很好了，是一種相當節省能源和低設備投資的生產製造方法。也由於此種具有生產優勢的製造流程特點再提供了本發明的再生發泡材料5另一個更能夠符合成本低的經濟生產條件。另外，也可以使用水性或百分百固體成份的聚胺酯黏著劑和其相搭配的固化劑和促進劑來使用；當然，以上例子也可以使用溶劑型的熱可塑性黏著劑和其相搭配的固化劑來使用。

如上所述的生產過程可以選擇無需加熱或微加熱以及加壓 的壓力小的製造方式，其所使用的生產機器和成型用的模具也就不需要特殊要求，一般很普通或便宜的材料只要能適用就可以選擇來使用，設備成本很低。也可以很輕易地依照所需的不同用途做出不同規格的產品、特殊規格或很厚尺寸的再生發泡材料5，這也是此種製造方式的一大優點，習知常用的SBR、NBR、CR、TPE、EVA或以上的混合物的發泡材料是無法做出很厚的發泡體。

本發明是為了要讓原本要丟棄的SBR、NBR、CR、TPE、EVA 或以上的混合物的發泡材料廢棄料能夠回收再生利用成為有價值的商品，避免發泡材料廢棄料遭丟棄後將被掩埋於土裡而污染土地或是被燃燒掉而污染空氣，所以潛心研究本發明來解決上述嚴重的問題。本發明的做法是保留發泡材料的廢棄料本身的優點，包括：不去除發泡體內的獨立氣泡並取其本身密度輕和彈性等特性，先粉碎成不規則狀的小發泡顆粒3之後再添加入彈性體黏著劑4和其相搭配的固化劑或是處理劑包覆於不規則狀的小 發泡顆粒3表面，利用此彈性黏著劑4所具備的黏著功能能夠很好的將每顆不規則狀的小發泡顆粒3黏合在一起以外，當此所選用的彈性體黏著劑4固化乾燥之後所形成的一層具有一定厚度的立體結構的高彈性聚合體薄膜於每顆不規則狀的小發泡顆粒3的表面並形成連續性薄膜層，而此具有一定厚度連續性立體結構的高彈性聚合體薄膜層本身就是一種受壓縮能夠迅速變形和施力消失後迅速恢復原狀的優良彈性體，創造了該再生發泡材料5的優越彈性。此外還運用控制黏著加壓時的壓力大小能夠讓每顆不規則狀的小發泡顆粒3之間保留著許許多多的連通性的細小空隙6來達到非常好的透氣性能。再利用彈性體黏著劑4和其相搭配的固化劑或是處理劑的特性，以微加熱或可以不加熱的非常節能的方式和所使用的加壓的壓力很小的低成本經濟條件來進行製造本發明的再生發泡材料5。

綜上所述，本發明的再生發泡材料5確實是一種具有優良物性功能的發泡材料和符合低成本經濟生產條件的環保回收再生的好產品。目前市場上尚沒有本發明所述的再生發泡材料的產品，在同類產品中實有其極佳之進步實用性，是以，本發明實已具備發明專利要件，爰依法提出申請。

2‧‧‧獨立氣泡

4‧‧‧彈性體黏著劑

3‧‧‧小發泡顆粒

5‧‧‧再生發泡材料

6‧‧‧空隙

Claims (7)

1. 一種再生發泡材料，其製成步驟包括：(a)將回收的廢棄發泡料使用粉碎機將其粉碎成不規則狀小發泡顆粒；(b)將此不規則狀的小發泡顆粒添加適當的表面處理劑；(c)加入彈性體黏著劑並攪拌均勻讓該小發泡顆粒的表面均勻附著該彈性體黏著劑；(d)用適當的壓力讓該小發泡顆粒之間相互的黏合在一起而形成大塊體狀的再生發泡材料；藉由上述步驟，利用發泡材料的廢棄料回收再生，達到資源再利用的環保功效。
2. 如申請專利範圍第1項所述之再生發泡材料，其中，該廢棄發泡料可為丁苯橡膠(SBR)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、熱可塑性橡膠(TPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚合物(EVA)或以上的混合物發泡材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之再生發泡材料，其中，該小發泡顆粒粉碎成1~100毫米大小的顆粒。
4. 如申請專利範圍第3項所述之再生發泡材料，其中，該小發泡顆粒間具有相連通的空隙。
5. 如申請專利範圍第1項所述之再生發泡材料，其中，該彈性體黏著劑和小發泡顆粒的相對比率介於10%~45%比90%~55%之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之再生發泡材料，其中，該彈性體黏著劑可為溶劑型或不含溶劑型、水性或為百分百含固體成份、二液型的聚胺酯黏著劑、二液型的聚胺酯原料、發泡型的聚胺酯發泡原料、溶劑型或是百分百固體成份的濕氣硬化型聚胺酯、溶劑型或水性型的氯丁橡膠黏著劑、溶劑型的熱可塑性黏著劑、天然或人造橡膠乳液、壓克力乳液或丙烯酸酯系列的黏著劑之其中之一或其混合劑。
7. 如申請專利範圍第1或第6項所述之再生發泡材料，其中，該彈性體黏著劑進一步搭配適合之固化劑、硬化劑、處理劑或促進劑。