专利名称：热可塑性弹性体复合材料的连续发泡制造方法
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，连续制作出具有三明治夹层结构的连续发泡材料的方法。
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(EVA)，或EVA与聚乙烯(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PVC/NBR掺合物或其它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，具有较佳的弹性及止滑性，常被应用于制作如鼠标垫、鞋垫或部分地垫类等产品上，但，这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，这种橡胶发泡材料常因发泡孔洞较大，导致其拉伸强度降低，因此无法应用于需承受高拉伸力的场合，使得其应用范围受到限制。
因此，如何藉改变工艺，在常压状态下连续制作出可承受高拉伸力特性的发泡材料，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，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连续发泡制造方法。
本发明的主要目的是提供一种不仅具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，且同时具备高拉伸强度特性的发泡材料的制造方法。
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连续发泡制造方法，包括步骤首先，将一以包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加不同机能的配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，对其进行捏合及出片处理，制作出预定宽度与厚度的一第一外表层片体后，将该第一外表层片体冷却备用；再将另一以包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加不同机能的配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，对其进行捏合处理，并在完成混料进行滚压出片形成一第二外表层片体时，依序将一补强层及所述第一外表层片体对齐叠置在出片中的第二外表层片体上，组成一三明治夹层结构，即该三明治夹层结构依序为第一外表层片体、补强层及第二外表层片体，该三明治夹层结构经一滚轮略加施压压合成一体后，即形成一未发泡的三明治夹层结构；然后，再将所述三明治夹层结构在常压环境下进行发泡处理；最后，再对已完成发泡的连续的三明治夹层结构进行冷却，并以轮轴卷取，即制作出成卷的连续发泡材料片体。
根据上述本发明的方法所制作出的具有三明治夹层结构的发泡材料，不仅具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，且因其中补强层的结构，令其同时具备高拉伸强度的特性。此外，该发泡材料在完成发泡后，还可以滚轮于其表面上进行压纹处理，以连续制作出外观具有特殊纹路的热可塑性弹性体发泡材料，以有效提升该发泡材料的表面止滑性。
图1为本发明的一优选实施例的工艺流程示意图。
具体实施例方式
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具三明治夹层结构的热可塑性弹性体复合材料的连续发泡制造方法，该方法是将一以包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加不同机能的配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，对其进行捏合及出片处理，并在制作出预定宽度与厚度的一第一外表层片体后，将该第一外表层片体冷却备用；然后，再将另一以包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加不同机能的配合剂、发泡剂与架桥剂等成分后，进行相同的捏合处理，并在进行滚压出片形成一第二外表层片体时，依序将一补强层及所述第一外表层片体对齐叠置在出片中的第二外表层片体上，组成一三明治夹层结构，即，该三明治夹层结构依序为第一外表层片体、补强层及第二外表层片体，该三明治夹层结构并经一滚轮略加施压，压合成一体后，送入一烘箱中，在常压环境下，进行发泡处理，待完成发泡后，再对其进行冷却，并以轮轴卷取，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，且因补强层的结构特性，令其具备更佳的拉伸强度。
在本发明中，所述第一及第二外表层片体主要是以包括苯乙烯系的热可塑性弹性体(styrenic thermoplastic elastomer)的高分子主材料为基材，所述苯乙烯系的热可塑性弹性体优选包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)、或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)等材料中的一种或一种以上，并在其中，依预定的重量百分比，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。所述二外表层片体所使用的材料配方可相同或不同，所述补强层则是以纤维编织成的织物，如纱布、无纺布、其它人造纤维布或其它高分子材料等，为其主要材料，使得当所述二外表层片体与补强层组合成三明治夹层结构并经滚轮压合在一起时，所述二外表层片体的热可塑性弹性体复合材料可以渗入织物的纤维间隙中，以确保完成发泡时，所述二外表层片体可与补强层相互紧密结合成一体。
在本发明的一优选实施例中，完全是采用传统橡胶连续发泡方式，利用传统捏合、出片及发泡装置，依下列步骤，同时请参阅图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，本发明是将热可塑性弹性体复合材料的各成分，分别依预定的重量百分比，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，于装置中均匀混合；(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，以形成连续长度且具备所需宽度与厚度的第一外表层片体，待该第一外表层片体冷却后，即可再后续处理中使用；(103)然后，再将所述热可塑性弹性体复合材料的各成分，依同样的制作程序，以相同或不同的配方置入一捏合机或混练机等装置，对第二外表层片体的材料进行捏合及混练处理；(104)待完成混料后，并将第二外表层片体的材料置入三滚轮出片装置中，进行滚压出片时，依序将一补强层及第一外表层片体对齐叠置在出片中的第二外表层片体上，组成三明治夹层结构，该组合结构经一滚轮略加施压，压合成一体后，即形成一未发泡的三明治夹层结构；(105)然后，再将该连续的三明治夹层结构，送入一烘箱中，令烘箱以约150至180℃的温度，在约一个大气压的常压环境下，对该三明治夹层结构进行发泡处理，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三明治夹层结构送出烘箱；(106)最后，再对已完成发泡的连续的三明治夹层结构进行冷却，并以轮轴卷取，即制作出成卷的连续发泡材料片体。
在本发明的上述实施例中，所述二外表层片体所使用的热可塑性弹性体复合材料包括下列各成分，其中，所述高分子主材料为基材，包括苯乙烯系热可塑性弹性体与其它高分子材料。但实际施作时，可依实际需要改变材料组成，以令所述二层片体具有不同的物理特性(1)苯乙烯系的热可塑性弹性体该成分为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或氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)等材料中的一种或多种。
(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>或硫黄等材料。
在本发明的实施例中，所述补强层所使用的材料，可依实际需要，采用包括各种厚度、丹尼数的纱布、无纺布、其它人造纤维布或其它高分子材料中的一种或一种以上的材料，其中所述高分子材料可为苯乙烯系的高分子材料。
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，制作出本发明所述的二外表层片体(1)其它高分子材料该成分为复合材料的基材，占高分子主材料总重量的百分比约为0％至50％，可为苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯-丙烯-非-共轭二烯橡胶(EPDM)等材料中的一种或多种，可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(包括苯乙烯系热可塑性弹性体与其它高分子材料)重量的百分比约为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重量的百分比约为0％至3％，可为氧化锌、尿素等材料，可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。
综上所述，本发明所制作出的具有三明治夹层结构的发泡材料，不仅具备一般橡胶发泡材料所拥有的高弹性及止滑特性，且因所述补强层的结构特性，令其具备更佳的拉伸强度，此外，该发泡材料在完成发泡后，还可以滚轮于其表面上进行压纹处理，经冷却后卷取，即可连续制作出具备高拉伸强度且外观上具有特殊纹路的发泡材料，以有效提升所述发泡材料的表面止滑性。
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。
权利要求
1.一种热可塑性弹性体复合材料的连续发泡制造方法，包括下列步骤首先，将以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，对其进行捏合及出片处理，制作出预定宽度与厚度的第一外表层片体后，将该第一外表层片体冷却备用；再将另一以包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，经分别添加机能性的配合剂、发泡剂与架桥剂成分后，对其进行捏合处理，并在完成混料进行滚压出片形成第二外表层片体时，依序将补强层及所述第一外表层片体对齐叠置在出片中的第二外表层片体上，组成一三明治夹层结构，即该三明治夹层结构依序为第一外表层片体、补强层及第二外表层片体，该三明治夹层结构经一滚轮略加施压压合成一体后，即形成一未发泡的三明治夹层结构；然后，再将所述三明治夹层结构在常压环境下进行发泡处理；最后，再对已完成发泡的连续的三明治夹层结构进行冷却，并以轮轴卷取，即制作出成卷的连续发泡材料片体。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述热可塑性弹性体为选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或一种以上的苯乙烯系材料，其重量百分比占高分子主材料的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的各成分，是分别依预定的重量百分比，置入传统的捏合及混练装置中，令这些成分在90至130℃的温度下，在所述装置中经捏合及混练处理而均匀混合。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述发泡处理是以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。
5.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，其重量百分比为高分子主材料的1％至15％。
6.如权利要求5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，其重量百分比为高分子主材料的0.1％至1％。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述复合材料还包含选自苯乙烯-丁二烯橡胶、聚苯乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯、低密度聚乙烯、乙烯-丙烯-非-共轭二烯橡胶中的一种或一种以上的高分子材料，其重量百分比占高分子主材料的0％至50％。
8.如权利要求6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氧化锌或尿素，其重量为高分子主材料的重量百分比为0％至3％。
9.如权利要求6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6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6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抗静电剂、阻燃剂或补强剂，其重量为高分子主材料的重量百分比为0％至50％。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述补强层所使用的材料包括纱布、无纺布、人造纤维布或高分子材料中的一种或一种以上的材料。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述补强层使用的高分子材料为苯乙烯系的高分子材料。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述发泡材料在完成发泡后，还以滚轮于其表面上进行压纹处理，再经冷却，以轮轴卷取，制作出成卷的连续发泡材料片体。
全文摘要
本发明涉及一种热可塑性弹性体复合材料的连续发泡制造方法，是将一以包括热可塑性弹性体的高分子主材料为基材的复合材料，添加配合剂、发泡剂与架桥剂等后，进行捏合及出片处理，制作出预定宽度与厚度的一第一外表层片体，冷却备用；再将另一以包括热可塑性弹性体高分子主材料为基材的复合材料，添加配合剂、发泡剂与架桥剂等，进行相同的捏合处理，并在进行滚压出片形成一第二外表层片体时，依序将一补强层及第一外表层片体对齐叠置在出片中的第二外表层片体上，组成三明治夹层结构；该组合结构经滚轮略加施压压合成一体后，送入烘箱中在常压环境下进行发泡处理；完成发泡后，冷却，并以轮轴卷取，即制作出成卷的连续发泡材料片体。
文档编号B29K25/00GK1836877SQ20051005696
公开日2006年9月27日 申请日期2005年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者吴俊雄, 史瑞生 申请人:微细科技股份有限公司