TWI361815B - - Google Patents

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Ι361‘815 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種泡綿的製法’特別是指一種 泡绵之製造方法。 【先前技術】 目岫，塑膠製品已被廣泛使用於曰常生活用品中，其 中，由塑膠發泡成型的泡綿類產品，由於具有輕量、耐磨、 絕緣、保溫，及_擊等材質特性，而廣泛被應用作為身體 防》蒦裝備、運動器材防護裝備或精密儀器設僙的包裝材等。 現有製造吸震泡綿的方法是將基材與各種添加劑組份 (如，填充劑、發泡劑、架橋劑等）相混合攪拌後，再於一預 疋溫度下進行混鍊押片、以進一步在特定模具内發泡成型， 即可製得該吸震泡綿。其中，所使用的基材原料與添加劑原 料不同除了會影響到最終泡綿成品的品質與生產成本外還 可能造成環保上的問題。 .現有的一種吸震泡綿的製造方法是以聚氯乙烯 (polyvinyl chloride，簡稱為PVC)與丙烯腈_丁二烯橡膠 (acrylonitrile butadiene rubber，簡稱為 NBR)的混合物作為 基材，再配合使用適當的添加劑組份發泡形成吸震泡綿，一 般其添加劑組份中會配合使用硫磺架橋劑與加硫促進劑使基 材在發泡的同時進行交聯，藉此，製出有吸震效果的泡绵。 雖然該現有製造方法是目前普遍採用的製造方法，但 仍存有下列缺失： 一、基材中的聚氯乙烯在廢棄物焚化處理時容易產生 5 1361815 戴奥辛，在法律及環保訴求下，全面禁用的聲浪此起彼落， 因此，使用此種基材具有較不環保的缺失。 二、該現有製造方法所用的硫磺架橋劑併用加硫促進 劑在製造過程中會產生有害物質，並危害到製程生產人員及 消費者的健康，長期使用易有致癌的風險。 雖然前述以PVC與NBR的混合物作為基材的製造方法 也可以使用過氧化物作為架橋劑，製得吸震泡綿，但由於基 材中還是有使用PVC材質，仍然會形成環保上的問題。 現有另一種吸震泡絲的製造方法則是以苯乙烯+ -異戊二 烯-苯乙稀嵌段共聚物（styrene-isoprene-styrene，簡稱為 SIS)，或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物（styrene-ethylene-propylene-styrene ， 簡稱為 SEPS) ， 或苯 乙烯-乙浠-丁二烯-苯乙烯後段共聚物（styrene-ethylene-butadiene-styrene ， 簡稱為 SEBS)為基材 ，並配合使用過氧化物 為架橋 劑與添加其他添加劑組份，經發泡成型後也可製得吸囊泡 韩。但此種製造方法仍有下列缺失： 一、 SIS、SEPS與SEBS是屬於價格較高的高分子聚合 物材質，以此種材料作為基材相對具有製造成本較高的缺 點。 二、 使用SIS、SEPS與SEBS為基材時，能夠產生最 適當的架橋反應的溫度範圍很窄，使架橋劑添加量範圍也較 小，若沒有精確地控制架橋劑的用量，很容易導致架橋過度 或架橋不足的結果，進而使產品性能的可調整性較差與可應 用範圍較有限，使該現有製造方法相對具有可加工條件與應 6 用範圍皆較窄的缺點。 還有另一種現有吸震泡綿的製造方法，是使用一般乙 稀醋^乙埽酯共聚物（ethyl-vinyl acetate copolymer，簡稱 為EVA)(—般EVA的醋酸乙烯酯（VA)含量是在15%〜3〇%)為 基材所製得的吸震泡綿，此種製造方法雖然製造成本相對較 低廉，但仍存有下列缺失： 以一般醋酸乙稀酯（VA)含量較低的EVA為基材所製得 的吸震泡綿，在進行與吸震性能有關的測試時，發現其減速 度大、反彈率高，顯示此種製造方法存有所製出的產品相對 有需要較大的缓衝距離才能達到預定的吸震效果的缺失。 隨著高分子科學的快速進展，目前已有數種以高分子 聚合物為材質並經發泡製出的吸震泡綿，發泡產品所使用的 材料非常多樣化，不同基材與配方所製出的發泡產品往往也 具有不同的性質，並可配合作不同的應用，雖然目前市面上 已有各種材質製成的吸震泡綿產品，但在追求低成本、低污 染、環保、向吸震效果及易加工等前提下，仍有持續開發高 品質且吸震性較佳的吸震泡綿產品的需求。 【發明内容】 因此，本發明的目的，是在提供一種能夠製造出具有 較佳吸震效果的發泡產品的吸震泡绵之製造方法。 於疋’本發明吸震泡綿之製造方法包含下列步驟： ⑴提供一配方進行混合並攪拌均勻以形成一混合物， 該混合物包括含量為42.9〜86.8wt%的主基材組份，含量為 0〜42.9wt%的次基材組份，以及含量為13 2〜14 3加％的添加 劑組份，且以該混合物的總重計，該添加劑組份中包括含 量為0〜8.68wt。/。的填充劑、含量為0 5〜4wt%的架橋劑、含 量為1〜8wt%的發泡劑、含量為〇〜8wt%的發泡助劑及含量 為.0〜5wt%的架橋助劑，其中，該主基材組份是選用醋酸乙 婦S旨（VA)含量在80%的乙烯·醋酸乙烯酯或乙烯·醋酸乙烯酯 -乙烯醇之共聚物，該次基材組份是選自於由下列所構成的 群組：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚烯烴彈性體、 丙稀腈丁二稀橡膠、苯乙稀-丁二稀像膠、笨乙歸-乙烯-丁 二烯-苯乙烯嵌段共聚物、熱塑性彈性體，以及其等之組 合； (η)混鍊押出，於100°C〜140。(：的溫度範圍内對該混合 物進行混鍊，且混鍊進行時間至少為6分鐘，完成混鍊後 再押出形成一初胚體； (iii) 一次發泡成型’將該初胚體置於一熱壓台，並經一 預定時間’在一預定溫度與一預定壓力下成型發泡，以製 得一發泡體；及 (iv) 製得成品’將該發泡體自熱壓台取出，待自然冷卻 後，即可獲得玻璃轉移溫度（Tg)於25。(：至-20°C的成品。 本發明的有益效果在於：配合上述製法，選用醋酸乙 烯酯（VA)含量在50%〜90%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作為主 基材所製得的發泡產品’由於高醋酸乙稀酯（VA)含量的 EVA ’其玻璃轉移溫度（Tg)會落在25。(：〜-2CTC的範圍。所 以，在此溫度範圍，若遇外力衝擊時，容易產生相的變 化，把外來的衝擊動能快速轉化為位能儲存起來，再慢慢 1361815 I、料的位能釋放出來，所以能顯現出較佳的吸震效 。因此，可藉由高醋酸乙烯醋⑽含量材料的材質特性 裏仔具有較佳緩衝吸震特性的泡綿，使本發明具有可製得 吸震性較佳的吸震泡綿的優點。 【實施方式】 ^本發明吸震泡錦之製造方法的前述以及其他技術内 ，、特點與功效，在以下配合參考圖式的—較佳實施例的 詳細說明中，將可清楚地明白。 參閱圖1，本發明吸震泡綿之製造方法該較佳實施例是 包含下列步驟： 步驟101疋提供一配方進行混合攪拌，依預定比例提 供一具有高醋酸乙烯酯（VA)含量的主基材組份、一次基材 組份及一添加劑組份相混合並攪拌均勻形成一混合物其 中，該主基材組份較佳是選用醋酸乙烯酯（VA)含量在 50%〜90%的乙烯-醋酸乙烯酯或乙烯_醋酸乙烯酯-乙烯醇之 共聚物。進一步地，為了達到更好的吸震效果，該主基材 組份最佳是選用醋酸乙烯酯（VA)含量在8〇%的乙烯·醋酸乙 烯酯共聚物或乙烯-醋酸乙烯酯_乙烯醇之共聚物。 該次基材組份是選自於由下列所構成的群組：乙烯_醋 酸乙烯酯共聚物（其醋酸乙烯酯（VA)含量為15〜3〇%)、聚乙 烯（polyethylene，簡稱為PE)、聚烯烴彈性體（p〇ly〇lefin elastomer’簡稱為Poe或Engage)、丙烯腈-丁二烯橡膠 (NBR)、本乙稀-丁二烯橡膠（styrene butadiene，簡稱為 SBR)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙稀叙段共聚物（SEBS)、熱 1361815 塑性彈性體（Thermoplastic Elastomer，簡稱ΤΡΕ)，以及其 等之組合β 該添加劑組份包括一填充劑、一架橋劑、一發泡劑、 一發泡助劑，及一架橋助劑，其中，該架橋助劑可依反應 需求選擇使.用或不使用，通常是在要加速架橋反應的速度 時使用該架橋助劑。 其中，該填充劑是選自於由下列所構成的群組：碳酸 鈣、白煙、黑煙、滑石粉，及黏土。該發泡劑是選自於由 下列所構成的群組：偶氮二甲醯胺發泡劑 (Azodicarbonamide發泡劑，簡稱為AC發泡劑）、二績S盘 二苯醚（oxybis benzene sulfonyl hydrazide，簡稱為 OBSH)、 N，N-二亞石肖基五次甲基四胺（N，N-dinitrosopentam ethylene tetramine，簡稱為DPT)，以及其等之組合。該發泡助劑是 選自於由下列所構成的群組：硬脂酸鹽、金屬氧化物、尿 素衍生物，以及其等之組合。該架橋劑是使用過氧化二異 丙苯（Dicumyl Peroxide，簡稱為DCP)。該架橋助劑是選自 於由下列所構成的群組：三聚氰酸三稀丙酯（triallyl cyanurate，簡稱為TAC)、三婦丙基異三聚氰酸醋（triallyl isocyanurate，簡稱為TAIC)、三經曱基丙烧三甲基丙稀酸 醋（trimethyrol propane trimethacrylate，簡稱為 TMPTMA)， 以及其等之組合，雖然一般實務上只會選擇前述的其中一 種成分作為架橋助劑使用，但也可以混合數種成分使用。 且以該混合物的總重計，該主棊材組份的含量較佳為 42.9〜86.8评1%，該次基材組份的含量較佳為0〜42.9评1%，該 10 1361-815 添加劑組份的含罝較佳為13.2〜14.3 wt%。且在該添加劑組 份中，該填充劑的含量較佳為〇〜8.68wt%，該架橋劑的含量 較佳為0.5〜4wt% ,該發泡劑的含量較佳為，該發泡 助劑的含量較佳為〇〜8wt%，及該架橋助劑的含量較佳為 0〜5wt%。 值得一提的是，為了方便將發泡成型後的成品取出， 在該添加劑中還會添加使用一脫模助劑，且以該混合物的 總重計，該脫模助劑的含量較佳為〇〜12%，在該較佳實施 例中，是使用硬脂酸（Stearic acid)作為該脫模助劑。 步驟102是混鍊押出，於1〇〇t〜14〇<t的溫度範圍内對 該混合物進行混鍊，且混鍊進行時間至少為6分鐘，完成 混鍊後再押出形成一初胚體。 步驟103是一次發泡成型，將該初胚體置於一熱壓 σ ’將該熱壓台的溫度設定在15014 8〇。〇，並將壓力設定 於130〜180 kg/cm2’進行15分鐘〜4〇分鐘的發泡成型，以 製得一發泡體。 步驟104是製得成品’將該發泡體自該熱壓台取出， 待自然冷郃後，即可獲得玻璃轉移溫度幻於25<5(：至_2〇。(： 的成品。 步驟105是裁切，依需求將該成品進一步裁切修整成 一預定形狀與尺寸的型式。 值得說明的是，由於高醋酸乙烯酯（VA)含量的EVA ’ 其玻璃轉移溫度（Tg)會落在25。〇〜_2〇它的範圍，所以在此溫 度範圍’右遇外力衝擊時，容易產生祖的變化，把外來的 11 衝擊動能快速轉化為位㈣存起來，再慢慢地將其儲存的 位能釋放出來’所以能顯現出較佳的吸震效果，並能再與 不同的次基材組份相混合搭配，製出具不同軟硬度的產 品，達到適當的減震效果，也就是說，由於高醋酸乙稀輯 陶含$的主基材組份的特殊分子結構，具有較高的能量 扣耗值’使其能瞬間吸收外來的能量，進而能夠快速轉換 成熱Ϊ消散’達到高度吸震效果。 此外，當只使用高醋酸乙烯酯（VA)含量的主基材組份 與該添加劑組份相混合時，雖然、可使所製出的泡綿成品具 有極佳的吸震效果，但考量原料成本與不同的應用需求， 仍能針對不同使用目的，搭配混#不同的絲材組份，以 在維持較佳經濟效益的條件下，符合應用需求且仍然 具有適當吸震能力的泡綿。 【具體例與比較例】 以下分別就三個依本發明製造方法製出該吸震泡綿的 具體例，與一個依現有製造方法製出該吸震泡綿的比較例 為貫例’說明以本發明製法所製出成品的特性。 其中’該吸震泡綿吸震效果是根據所製得的泡綿的減 速度值（G值）、反彈率與緩衝距離三項量測結果综合判斷。 下面的具體例與比較例中皆未使用架橋助劑，但為方 便成品脫模’皆添加有等量且相同成分的脫模助劑，因 此’不會影響到對該等具體例與比較例的吸震效果的判 定。 其中 ’ Levaprene 8000 與 POLYPRENE 1315 都是醋酸 12 1361815 乙烯酯（VA)含量在80%的EVA，二者的差別是其另外20% 的基材成分不同。（Levaprene8000的其他成份為乙烯，而 POLYPRENE 1315的其他成份為乙烯及乙烯醇。） <吸震性能測試方法與標準> 減速度值（G值）是依據SATRA TM142的標準方法测 試，此外，也可使用 ASTM F1446、ASTM F1937、ASTM F1614、ASTM F1631，及CNS3902等標準方法測試。 反彈率也是依據SATRA TM142的標準方法測試的結果 計算而得，但也可採用ASTM D2632或CNS3561的標準方 法量測。 缓衝距離也是以SATRA TM142的標準方法測試。 <SATRA TM142測試方法說明> (1) 試片製作：將所製得的成品裁成長寬至少為89mm， 及厚度至少為16mm的試片，並於20±2°C的環境下，靜置 24小時後，再進行測試。 (2) 測試步驟：使用SATRA測試設備，將一重量為8.5土 0.01 Kg的落錘放置在距離該測試試片一頂面上方50±0.5 mm的位置處，使該落錘以自由落體方式落下衝擊該試片， 並同時啟動一用以量測該落錘位置的感測器與一用以量測 該落錘減速度值的感測器，配合參閱圖2(其中，as為落錘 的減速度值，Hs為落錘的放置高度，H〇為該測試試片的頂 面位置），再配合一可連續同步記錄的記錄系統將不同時間 點量得的位置值與減速度值分別繪成一條位置曲線A與一 條減速度曲線B，再根據該二曲線的結果得出該試片的最大 13 1361815 減速度值a、最大緩衝距離b與第一次反彈高度c。對每個 試片重複進行五次前述的落錘落下步驟，每次落下步驟應 間隔2〜3秒，若最後三次所量測的最大減速度值的誤差在 5m/s2内，及最大缓衝距離的誤差在0.5 mm以内，則可完 成測試。否則須重複進行至連續三次的量測值誤差皆在範 圍内為止。其中，反彈率是根據第一次反彈高度計算而 得，緩衝距離除了可直接以最大缓衝距離b值（mm)表示 外，也可以百分比表示： 第一次反彈高度（mm)xlOO — c(mm)xlOO 最初落下高度（50mm) 50mm 緩衝距離（％)= 最大緩衝距離（mm)X100 最初落下高度（50mm) b(mm)xlOO 50mm 雖然，能夠以降低成品材質硬度的方法達到降低G值 (減速度）的目的，但是需要相對地增加成品厚度來提供足夠 的緩衝距離，增加厚度後，反而會使防護襯墊過於笨重， 並造成使用上的不便，所以實際應用上也需一併考慮其反 彈率。 混合物配方 具體例一 具體例二 具體例三 比較例一 主 基 材 組 份 Levaprene 8000 - - 100 POLYPRENE 1315 100 50 0 - 次 EVA629 0 50 0 40 14 1361-815 基 材 組 份 PE 0 0 0 60 添 加 劑 組 份 CaC03(填充劑） 10 10 10 6 Stearic acid(脫模 助劑） 0.5 0.5 0.5 0.5 DCP(架橋劑） 0.7 0.7 1.6 0.7 ACWN(發泡劑） 2.5 3.3 3.6 3.3 ZnO(發泡助劑） 1.5 2.0 1.0 1.5 吸震 性能 測試 結果 G值（減速度值） 9.2 6.6 8.7 …… — 8.2 反彈率 3% 12.5% 3% 20% 緩衝距離 mm(%) * 士+ 1 · 1 心 3mm (6%) .'β Μη *3 -ir· 5mm (10%) 4.0mm (8%) 12.5mm (25%) *註1:上述混合物配方中各原料的用量是以重量份表示。 【結果】 上述具體例一、二、三皆有採用高醋酸乙烯酯（VA)含 里（醋3文乙稀自旨（VA)含里為80%)的EVA(Levaprene 8000與 POLYPRENE 13 15)作為主基材組份’則其所製出的泡綿， 除了具體例二的G值較低外，具體例一、具體例三與比較 例一的G值大小相近，但是，再進一步比較其反彈率與緩 衝距離則可看出，具體例一、二、三的反彈率皆是<15〇/〇， 且尚醋酸乙稀g旨（VA)含量的基材用量越高.，其反彈率值越 低，緩衝距離也有類似的結果，反觀以一般Eva(醋酸乙稀 醋（VA)含量15%〜30%)與PE為基材發泡的比較例一，其反 彈率值達到20%. ’緩衝距離也有12.5 mm，由於這二項數據 15 1361815 越高，顯示材質必須製成較厚的厚度才能達到良好的吸震 效果’而本發明製造方法藉由在基材中使用高醋酸乙稀醋 (VA)含量的基材，可不必將材質製成較厚的厚度就能達到 良好的吸震效果’因此確實可提升泡綿的吸震性能而能 達到本發明的功效。 歸納上述，本發明吸震泡绵之製造方法可獲致下述的 功效及優點，故確實能達到本發明的目的： -、本發明製造方法藉由在該混合物中使用高醋酸乙 烯酯（VA)含量的基材進行發泡成型，所製得的泡綿經測試 證只具有更佳的吸震效果，並能進一步搭配不同的次基材 組份表現所要求的吸震效果，當應用於產品時，也可發揮 更佳的性能，本發明所製得泡綿的吸震效果可被應用作為 各種防護裝備或包裝材，例如’可再進—步製成護膝、安 全帽内襯、地板墊與電子設備與器材的包裝材，都能藉由 其優異的吸震特性提供更佳的防護與包裝效果，使本發明 具有可提高泡綿吸震性能的優點。 二、本發明製造方法所使用的架橋劑Dcp為一種過氧 化物架橋劑，足以在發泡過程中提供適#的交聯反應，而 =氧化物架橋劑在製程中不會形成有害物質釋放到工作環 境中，也無致癌的危險，使本發明製造方法相對具有製 較安全的優點。 三、相對於現有使用SIS、SEPS、SEBS基材所製出的 '包綿，本發明所採用的高醋酸乙烯酯（VA)含量的基材具有 較便且的原料成本，使本發明製造方法相對具有較節省製 16 1361815 造成本的優點。 惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專 利範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾皆 仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是本發明吸震泡綿之劁生 ^ ^ ^ 化方法一較佳實施例的一 流程圖；及 圖2是配合吸震性能測試方法分別量測一落鍾在不同 時間點的位置值與減速度值的曲線示意圖。 17 1361815 【主要元件符號說明】 無0 18

Claims (1)

1361815 十、申請專利範圍： 1. 一種吸震泡绵之製造方法 包含下列步驟：

(0提供一配方進行混合並擾拌均勻以形成一混合 物’該混合物包括含量為42.9〜86.8 wt%的主基材組份， 含里為 〇~42.9wt%的次基材組份，以及含量為 13·2〜14.3wt%的添加劑組份，且以該混合物的總重計， 該添加劑組份中包括含量為〇〜8.68wt%的填充劑、含量 為0.5〜4wt%的架橋劑、含量為1〜8wt%的發泡劑、含量 為0〜8 wt%的發泡助劑及含量為0〜5 wt%的架橋助劑，其 中，該主基材組份是選用醋酸乙烯醋（VA)含量在80%的 乙烯·醋酸乙烯酯或乙烯-醋酸乙烯酯-乙烯醇之共聚物， 該次基材組份是選自於由下列所構成的群組：乙烯-醋酸 乙烯酯共聚物、聚乙烯、聚烯烴彈性體、丙烯腈_丁二烯 橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯_乙烯_ 丁二烯_苯乙烯 嵌段共聚物、熱塑性彈性體，以及其等之組合； (ii)混鍊押出，於一預定溫度下對該混合物進行混 鍊’完成混鍊後再押出形成一初胚體； (in)—次發泡成型，將該初胚體置於一熱壓台，並 經一預定時間，在一預定溫度與一預定壓力下成型發 泡’以製得一發泡體；及 (iv)製得成品，將該發泡體自熱壓台取出，待自然冷 卻後，即可獲得玻璃轉移溫度（丁幻於。。◦至“它的成 品0 19 2.:據申請專利範圍第1項所述的吸.震泡綿之製造方法， 八中在v爾（丨）中’該添加劑組份還包括以該混合物的 〜重6十，含量為〇〜〗2wt%的脫模助劑。 I依據申睛專利範圍第1項所述的吸震泡綿之製造方法， 其中，在步驟⑴中，該添加劑組份的填充劑是選自於由 下列所構成的群組：碳酸鈣、白煙、黑煙、滑石粉、粘 土 ’以及其等之組合。 4. 依據申明專利範圍第丨項所述的吸震泡绵之製造方法， 其中，在步驟（i)中，該添加劑組份的發泡劑是選自於由 下列所構成的群組：AC發泡劑、〇BSH、DPT，以及其 等之組合。 5. 依據申請專利範圍第1項所述的吸震泡绵之製造方法， 其中，在步驟（i)中’該添加劑組份的發泡助劑是選自於 由下列所構成的群組：硬脂酸鹽、金屬氧化物、尿素衍 生物，以及其等之組合。 6. 依據申晴專利範圍第1項所述的吸震泡綿之製造方法， 其中’在步驟⑴中，該添加劑組份的架橋助劑是選自於 由下列所構成的群組：TAC、TAIC、TMPTMA，以及其 等之組合。 7‘依據申請專利範圍第1項所述的吸震泡綿之製造方法， 其中’該添加劑組份的架橋劑是使用過氧化二異丙笨。 8.依據申請專利範圍第1項所述的吸震泡綿之製造方法， 其中’在步驟（Π)中，該混合物是在100°C〜140°c的溫度 範圍内進行混鍊，且混鍊時間為至少6分鐘。 20 丄剛815 9 ,ν '&據申請專利範圍第8項所述的吸震泡绵之製造方法’ 其中’在步驟（iii)中’該初胚體是在150°c 〜180°c的溫 ώ： x ’及130〜180 kg/cm2的壓力範圍，進行15分鐘〜40分 _的成型發泡。 1 〇.依據申請專利範圍第1項所述的吸震泡绵之製造方法， 還包含一在步驟（iv)之後的步驟（v)，步驟(v)是裁切，依 需求將該成品裁切修整成一預定形狀與尺寸的型式。 21