TWI321097B - - Google Patents

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九、發明說明： 本發明係有關一種發泡材料之製造方法，尤指一種利 用傳統加工及發泡裝置，依二段式化學架橋發泡法，製作 出兼具一般橡膠及塑膠發泡材料特性之高倍率發泡材料之 方法。 【先前技術】 按，習知發泡材料依其所使用原料之不同，可概分為 在塑膠發泡材料及橡膠發泡材料等兩種，該等發泡材S之 二段式化學架橋發泡製程及相關產品，雖已相當成熟，惟 由於該等發雜料之材質躲不同，故其制領域亦不儘 相同。以習知瓣發泡材料為例，—般均似乙烯—醋酸 乙烯共聚合物(Ethylene Vinyl Acetate，簡稱EVA)，或 EVA與聚乙婦⑽yethyiene，PE)之摻合物為其主要原 料’在傳統_二段式轉架橋發域財，係先將該等 掺合物以捏合機簡’再以雙滾輪鱗後，經出料機裁切 成適合尺寸之片體，再將片趙堆#後送至第-段之熱壓模 具内，進行第-次舰’所得狀預發泡毛胚，再趁熱放 入另-預定規格之第二段_模具中，繼續第二次發泡， 即可製作ih所需之高倍率塑膠發赌料。該翻膠發泡材 料除具有5於在後段加工程序中，成縣其他複雜形狀成 品之優點外’尚具有高浮力、高斷雛及高緩衝性等優點， 因此常被應用於製作救生圈、衝浪板、保溫管等產品，其 缺點則是在其彈性及止滑性仍不符所需。 1321097 至於，習知之橡膠發泡材料，則係以聚苯乙稀—聚丁 二烯（Styrene Butadiene Rubber，簡稱 SBR)、氯丁橡膠 (Chloroprene Rubber，簡稱CR)等橡膠類材料，為其主 要原料，由於在傳統橡膠二段式化學架橋發泡製程中，係 經出 先將該等摻合物以捏合機混料，再以雙滾輪混練後， 料機裁切成適合尺寸之片體，再將片體堆疊後送至第一段 之熱壓模具内，進行第一次發泡，但在第二段發泡製程中， 則是將第一段發泡製程中所獲得之預發泡毛胚，趁熱放入 具輸送功能之長型烘箱，在常壓下繼續第二次發泡，以製 作出所需之高倍率橡膠發泡材料。該種橡膠發泡材雖可^ 補前述塑膠發泡材料之缺點，具有較佳之彈性、止滑性及 耐壓縮性，惟，該種橡膠發泡材料之配方卻較為複雜，且 極易因製造過程中所產生之材料粉塵，造成環境污染。除 此之外，該種橡膠發泡材料不僅在後段加工程序中，'很難 成型為其他複雜形狀之成品，且所產生之廢料亦不易回 收，長久以來已成為使用該種橡膠發泡材料之業界，經常 面對卻始終無法有效解決之問題。 因此，如何藉改變製程，加工製作出兼具一般橡膠及 塑膠發泡材料雜之高倍率發赌料，以有效提昇發泡材 料之特性及應用領域，即為本發明在此欲探討之一重要課 題。 【發明内容】 有鑒於前述習知橡膠及塑膠發泡材料，長久以來所分 6 ，存在之問題’發明人乃根據多年之實務經驗及研究心 研本㈣之—種熱可塑性雜體複合材料之高倍 包=迈方法，該方法係利用熱可塑性彈性體為基材之 複。材料’藉分別添加*同機能之發泡劑與架橋劑等成份 後以傳統裝置’對其進行捏合及出片處理，形成適當尺 寸大小之片體，再依實際需要，堆定數量之片體，送 入第，&之熱壓模具中，進行第—次之壓模發泡，嗣再將 所獲得之預發泡毛胚，趁熱送人第二段之紐模具或烘箱 中，進行第二次之壓模發泡或常壓發泡處理，以製作出發 泡倍率15倍以上之高倍率發泡材料。 本發明之一目的，係在利用傳統二段式化學架橋發泡 技術及裝置’完全無需大财變财製絲件，即可以熱 了塑f±彈性體複合材料，製作出全新之高倍率發泡材料。 本發明之另一目的，係在令所製成之高倍率發泡材 料，不僅具備一般橡膠發泡材料所擁有之高彈性及止滑特 性’且兼具一般塑膠發泡材料所擁有之配方簡易、易著色、 易二次加工及可環保回收再生等優點。 為便貴審查委員能對本發明之目的、發明理念及技術 原理，有一更清楚之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式， 詳細說明如下： 【實施方式】 本發明係一種熱可塑性彈性體複合材料之高倍率發泡 製造方法，該方法係利用熱可塑性彈性體為基材之複合材 1321097 料，經分別添加不同機能之發泡劑與架橋劑等成份後，以 傳統裝置’對其進行捏合及出片處理，形成適當尺寸大小 之片體’再依實際需要’堆疊一定數量之片體，送入第一 &之熱壓模具中，進行第一次之壓模發泡，嗣再將所獲得 之預發泡毛胚，趁熱送入第二段之熱壓模具或烘箱中，進 行第二次之壓模發泡或常壓發泡處理，以製作出發泡倍率 15倍以上之發泡材料，該高倍率發泡材料不僅具備一般橡 膠發泡材料所擁有之南彈性及止滑特性，且具備一般塑膠 發泡材料所擁有之配方簡易、易著色、易二次加工及可環 保回收再生等優點。 在本發明中，該熱可塑性彈性體係以苯乙烯系 (styrenic thermoplastic elastomer)材料為基材，其中 包括苯乙烯一丁二烯—苯乙烯（Styrene Butadiene Styrene，簡稱SBS)、苯乙烯—乙烯/ 丁烯—苯乙烯(Styrene

Ethylene Butene Styrene，簡稱 SEBS)、或苯乙烯一異戊 二烯一苯乙烯(Styrene Isoprene Styrene ,簡稱 SIS)等 材料，且在該基材中，依預定之重量百分比，分別添加有 其他橡膠、熱可塑性彈性體或塑膠等材料，最後，再添加 預定重量百分比之發泡劑、架橋劑及其他配合劑，即調製 出本發明所需之該熱可塑性彈性體複合材料。 本發明在整個製造過程中，參閱第丨圖所示，完全係 採用傳統二段式化學架橋發泡之製程，利用傳統捏合、出 片及發泡裝置，依下列步驟，對所調配出之該熱可塑性彈 性體複合材料，依序進行捏合、出片及發泡處理： 8 1321097 (101) 首先，本發明係將該熱可塑性彈性體複合材料之各 成份，分別依預定之重量百分比，置入一捏合機 (kneader)、雙滾輪混練機(tw〇—r〇11 mm)或萬馬 力混練機(Banbury mixer)等裝置中，令該等成份 可在約攝氏90至130度之溫度下，於該裝置中均 勻混合； (102) 將均勻混合後之該熱可塑性彈性體複合材料，送入 一雙滾輪出片裝置，對其進行滾壓，俟滾壓數次， 形成所需厚度之薄片後，再以自動切刀，依序將其 裁切成適當尺寸之片體備用； (103) 嗣，再依實際需要，選用適當數量或重量之片體， 將其堆豐在一起後，置入第一段之熱壓模具中，令 該熱壓模具以約攝氏140至180度之溫度，在約9〇 至250Kg/cm2之壓力下’對該等堆疊在一起之片體， 進行第一次熱壓及發泡處理，俟一適當時間後，視 模具大小及厚度而定’一般約需10至40分鐘，即 可製作出所需之預發泡毛胚。 在本發明之第二段發泡製程中，則依所採行之模壓發 泡或常壓發泡製程，在步驟上有下列之不同： (104) 若採行模壓發泡製程，係將該發泡毛胚趁熱放入預 疋規格之第二段熱壓模具中，令該第二段熱麼模具 以約攝氏140至180度之溫度，在約9〇至25〇Kg/cm2 之壓力下，對該發泡毛胚進行熱壓及第二次發泡處 9 理’俟-適當_後’視模具大小及厚度而定，一 般約需1G至40分鐘’ g卩可製作綺需之高效率發 泡材料。 (105)若採行常壓發泡製程，則係將該發泡毛胚趁熱放入 具輪送功能之-長型烘箱巾，令該烘箱以約攝 氏140至18〇度之溫度，在常壓下，對該發泡毛胚 進仃第二次發祕理，俟—適#時間後，視該發泡 毛胚之大小及厚度而定，一般約需1〇至3〇分鐘， 即可製作出.所需之高效率發泡材料。 在本發明之一較佳實施例中，該熱可塑性彈性體之複 合材料包括下列各成份： (1) 苯乙烯系之熱可塑性彈性體：該成份係該複合材料之 基材’佔總重量之百分比約為74.5%〜94· 5%，可為SBS、 SEBS、SIS或苯乙烯一乙烯-丙烯—苯乙烯（Styrene

Ethylene Propylene Styrene，簡稱SEPS)等材料。 (2) 化學發泡劑：該成份佔總重量之百分比約為5%至 25% ’可為偶氮類化學發泡劑。 (3) 架橋劑：該成份佔總重量之百分比約為〇.〇1%至 0. 5% ’可為·一異丙苯基過氧化物(di r.iiinyl peroxide)、2, 5-過氧三級丁基-2, 5-二甲基己烷 (2, 5-(tert-butylperoxide)-2, 5-dimethylhexane) 或硫黃等材料。 發明人利用前述組成成份，即可依前述製造程序，輕 丄J厶丄VJ3 / 易地利用傳統—段式化學架橋發泡法，製作^熱可塑性彈 II體之同效率發泡材料，該高效率發泡材料經實驗證明， 確實具備如下之優點： (1)本發明可以傳統二段式化學架橋魏驗及裝置，在 兀全無需大幅改變其製程條件之情形下，製作出兼具 橡朦與塑膠發泡材料特點之全新高效率發泡材料。 ⑵該高效率發泡材料之發·率可達15倍以上，其發泡 比重則在〇· 07以下。 (3)該高鱗發珊料之聽厚度，健具厚度之不同， 可達50mm以上。 ⑷本發贿製作出之高效率發泡材料，不僅具備優異之 彈性及止雜’且其g著色、無硫化橡膠異味及易回 收再利用之特性，亦有效增加了該發泡材料在應用上 之多樣性。 ⑸該發崎料錢段加卫程序中，由於 加工性’可在其上輕易加工成型出複雜之形狀或圖 案’故極適合在需進行敎、料狀合等設計 之產品上。 此外’本㈣在實際施作時，該複合_並不紐於 前述成份，村騎欲達成之魏、触，或實際需求， 在該熱可雜彈性體之複合材射，選擇添加^成份， 製作出本發明所稱之熱可塑性彈性體發泡材料. 11 0)其他高分子材料：該成份佔總重量之百分比約〇%至 50% ’可為聚笨乙婦—聚丁二烯（styrene Butadiene Rubber ’ 簡稱 SBR)、聚苯乙嫦（Polystyrene，簡稱 PS)、EVA、低密度聚乙婦（l〇w Density Polyethylene， 簡稱LDPE )、三元乙丙橡膠（Ethylene Propylene Ter*polymei* Rubber，簡稱EPDM)等高分子材料，俾藉 以改變發泡材料之材質特性，令其能滿足實際之需求。 (2) 發泡助劑：該成份佔總重量之百分比約〇%至3%，可為 氧化鋅、屎素等，俾藉以促進發泡之效果及速度。 (3) 其他添加劑：該等成份包括作為加工助劑之硬脂酸或 硬脂酸鋅等材料’或作為增量劑之色料、碳酸妈及木 屑等材料’俾藉以改變發泡材料之材質特性或所呈現 出之視覺效果。 (4) 機能性配合劑：該成份係依所需之材料機能而定，可 為抗靜電劑、阻燃劑或補強劑等材料。 以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所 主張之權鄉圍，並不局祕此，按凡熟悉該項技藝人士， 依據本發明所揭露之技術内容，可輕易思及之等效變化， 均應屬不脫離本發明之保護範噃。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之製程示意圖。 12 1321097 【主要元件符號說明】 捏合混練 101 滾壓出片 102 第一段熱壓發泡 ............... 103 第二段熱壓發泡 ...............· 104 常壓發泡 105 13

Claims (1)

1. iik 母 v - " …士'、申請專利範園： V I ' =種財雛雜體複合材料之高倍率發泡製造方法， 該方法係利用熱可塑性彈性體為基材之複合材料，分別 添加不同觀之發_絲制，並賴财塑性彈性 體複合材料之各成份，分別依預定之重量百分比，在 至130度C之溫度下，經捏合及混練處理，均勾混 ^ ’蜗，被送入一雙滾輪出片裝置，賴數次形成所需 厚度之薄片後，再以自動切刀，依序將其裁切成適當尺 寸之片體，嗣，選取適當重量之片體，將其堆疊在一起 後，置入一熱壓模具中，令該熱壓模具以攝氏14〇至 180度之溫度，在9〇至25〇Kg/cm2之屢力下，對該等堆 疊在一起之片體，進行第一次熱壓及發泡處理，即製作 出所需之預發泡毛胚，嗣，再將該發泡毛胚趁熱放入預 定規格之一第二段熱壓模具中，令該第二段熱壓模具以 攝氏140至180度之溫度，在90至250Kg/cm2之壓力 下’對該發泡毛胚進行熱壓及第二次發泡處理，即製作 出所需之高效率發泡材料； 其中該熱可塑性彈性體係以苯乙烯系（styrenic thermoplastic elastomer)材料為基材，該苯乙烯系材 料之重量百分比為74.5%〜94. 5%，該發泡劑之重量百分 比為5%至25%，該架橋劑之重量百分比為0. 01°/。至0. 50/〇。 2、一種熱可塑性彈性體複合材料之高倍率發泡製造方法， 該方法係利用熱可塑性彈性體為基材之複合材料，分別 添加不同機能之發泡劑與架橋劑’並將該熱可塑性彈性 14 體複合材料之各成份，分別依預定之重量百分比，在 90至130度c之溫度下，經捏合及混練處理，均勻混 ^，嗣，被送入一雙滾輪出片裝置，碾壓數次形成所需 厚度之薄片後’再以自動切刀’依序將其裁域適當尺 寸之片體’嗣，選取適當重量之片體，將其堆疊在一起 後，置入一熱壓模具中，令該熱壓模具以攝氏14〇至 180度之溫度’在90至25〇Kg/cin2之壓力下，對該等堆 疊在一起之月體，進行第一次熱壓及發泡處理，即製作 出所需之預發泡毛胚，嗣’再將該發泡毛胚趁熱放入具 輸送功能之一長型烘箱中’令該長型烘箱以攝氏14〇至 180度之溫度，在常壓下，對該發泡毛胚進行第二次發 泡處理，即製作出所需之高效率發泡材料； 其中該熱可塑性彈性體係以笨乙烯系（styrenic therm〇piasticelast〇mer)材料為基材，該苯乙烯系材 料之重量百分比為74. 5%〜94. 5%，該發泡劑之重量百分 比為5%至25%，該架橋劑之重量百分比為〇· 〇1%至〇. 5%。 、如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該苯乙烯 系材料可為苯乙烯一丁二烯_笨乙烯(SBS)、苯乙烯一 乙烯/丁烯一苯乙烯(SEBS)、或笨乙烯—異戊二烯一苯 乙烯(sis)或苯乙烯一乙烯—丙烯—苯乙烯（3£1^)材 料。 、如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該發泡劑 可為偶氣類化學發泡劑。 如申睛專利範圍第1或2項所述之方法，其中該架橋劑 15 可為二異丙苯基過氧化物（dicumyl peroxide)、2,5-過氧三級丁基-2,5-二曱基己烷 < 2, 5-(tert-butylperoxide)-2, 5-dimethylhexane) 或硫黃材料。 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該熱可塑 性彈性體複合材料尚包含其他高分子觀，該高分子材 料之重量百分比為〇%至50%。 如。申叫專利補第6項所述之方法，其中該高分子材料 可為聚苯乙烯-聚丁二烯（SBR)、聚苯乙烯（ps)、乙 ，醋酸乙烯共聚合物（EVA)、低密度聚乙烯（LDpE)、 三元乙丙橡膠（EPDM)材料。 如申請專利範圍第i或2項所述之方法，其中該熱可塑 體複姆料尚包含發泡_，雜泡助劑之重量 百分比為〇%至3%。 9如申睛專利範圍第8 為氧化鋅或尿素。去，其中該發泡助劑可 其中該熱可塑 或硬脂酸鋅。 。科尚包含其他作為加工助劑之硬脂酸 11、 如申請專利範圍第 性彈性體複合材料 鈣及木屑材料。 1或2項所述之方法，其中該熱可塑 尚包含其他作為増量狀色料、碳酸 如申請專利範圍第！或2項所 性彈性體複合材料 之麵，其巾該熱可塑 抖尚包含贿麵、_贼補強劑之 £S 16 16 1321097 機能性配合劑