专利名称：一种具弹性的复合材料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有弹性的复合材料。
已知，在高级材料工业中，复合材料因为能满足许多单一材料所不能达到的特性需求，成为了重要发展的项目之一。目前对于许多不同用途的材料，不断的有一些较新颖的创作出来例如各种吸音材(如台湾专利公告号329444，专利名称复合式吸音材；台湾公告号317959，专利名称透气吸音板结构)、隔热材(如台湾专利公告号356155，专利名称组合式隔热板材构件)、吸(阻)光材(如台湾专利公告号269256，专利名称活动式阻光板构造)、缓冲材(如台湾专利公告号252074，专利名称缓冲性复合成形品及其制造方法。)、……等。然而前述产品皆仅具有一、两项的个别特性，因此使用范围受到限制，无法作为更普遍的应用。
本实用新型的目的是提供一种新型的具弹性的复合材料，它可具有适当的弹性、可挠性、伸缩性、抗震性、吸音性、吸光性、止滑性、保温性、缓冲性、轻量性、吸水性、防水性、透湿性、防风性、通风性……等特性，而能被广泛应用于各种相关需求的行业中，做为不同类型的产品。
为实现上述的目的，本实用新型是采用如下技术方案实现的一种具弹性的复合材料，它包含有(1)至少一层无孔隙或有孔隙的高分子弹性体，以连续或非连续的方式成型；(2)至少含有三层构造的三维空间立体织物，具有弹性、可挠性或伸缩性等特质；前述高分子弹性体并可与前述的三维空间立体织物以单面、双面或全面的方式相结合，而构成一种具弹性的复合材料。
而此复合材可分别或同时具有适当的弹性、可挠性、伸缩性、抗震性、吸音性、吸光性、止滑性、保温性、缓冲性、轻量性、吸水性、防水性、透湿性、防风性、通风性……等特性，而能被广泛应用于各种相关需求的行业中，做为不同类型的产品。例如抗震材、吸音材、吸光材、止滑材、保温材、隔热材、缓冲材、研磨材、鞋材、皮包材、椅垫、护垫……等工业或民生用品。
而本实用新型所使用的至少一层无孔隙或有孔隙(cell)高分子弹性体，是限定为常温下具有橡皮(rubber)状弹性的高分子体如聚酰胺(Polyamide)、丙烯酸弹性橡皮(Acryl Rubber)、腈一十丁二烯橡胶(NBR)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯(Polyethylene)、软质聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(Polypropylene)、聚胺基甲酸乙酯(Polyurethane)，同时并不限定为热可塑性或热硬化性的高分子体。又其中所称的聚胺基甲酸乙酯(Polyurethane)是包含有一液型聚胺基甲酸乙酯(One ComponentPolyurethane)、二液型聚胺基甲酸乙酯(Two Component Polyurethane)、反应型(湿气硬化型)聚胺基甲酸乙酯(Reactive Polyurethane简称为PU-R或PUR)、热可塑型聚胺基甲酸乙酯(Thermoplastic Polyurethane简称为TPU)及热硬化型聚胺基甲酸乙酯(Thermosetting polyurethane)……等。此一层或一层以上的高分子弹性体，其任一层材质可为所限定高分子弹性体的任一种或多种的混合。当为有孔隙时，其可为封闭孔隙(Close cell)、半封闭孔隙(Semi-close cell)或开放孔隙(open cell)；而且孔隙大小及分布方式亦可为规则或不规则(Random)形状。并且此高分子弹性体需要时亦可再添加一种或多种的特殊改性助剂，以增加此高分子弹性体的特殊机能性、加工稳定性或降低成本。具体的改性助剂为抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、拨水(油)剂、润滑剂、防霉剂、抗菌剂、远红外线放射原料、界面活性剂、吸水剂、消泡剂、阻燃剂、染(颜)料、可塑剂或填充剂(有机类或无机类)等。
而前述不含或含特殊改性助剂的高分子弹性体，则可以连续方式，例如挤出(Extruding)、浇铸(Casting)、滚压(Calender)、充气(Blow)、涂布(Coating)、含浸(Dipping)、喷涂(Spray)、浸压(Padding)、淋幕、……等加工；或不连续的方式，例如点状涂布(Dot Coating)、凹板涂布(Gravere Coating)、及网板印刷(Screen Printing)等加工来施以成型。
至于本实用新型中另一重要结构为至少含有三层构造，且具有弹性、可挠性或伸缩性的三维空间立体织物，其多层结构的个别材质可相同或不同，且多层结构的个别组织、花纹亦可相同或不同。而此多层结构的材质可为聚酯(Polyester)、聚酰胺(Polyamide)、丙烯酸类(Acrylic)、聚胺基甲酸乙酯(Polyurethane)、人造丝(Rayon)、羊毛(Wool)、棉(Cotton)……等。如果需要，亦可藉由纤维材质本身的选择，或纤维形状的选择(如圆形断面、三角断面、十字断面、异形断面、多孔纤维、中空纤维、超细纤维……等)，或织法组织的选择，或后加工的方式，赋予其吸水、拨水(油)、阻燃、透湿、防霉、抗菌、吸湿排汗、远红外线放射、抗静电、……等任一种或多种组合的机能特性。
而前述高分子弹性体并可以前述连续或非连续的方式，与前述的三维空间立体织物的单面或双面做结合，或以前述连续的方式与其做全面性的相结合。
以下结合附图及一系列实施例进一步详细说明本实用新型如下。
图1是本实用新型的第一种结构示意图；图2是本实用新型的第二种结构示意图；图3是本实用新型的第三种结构示意图；图4是本实用新型的第四种结构示意图；图5是本实用新型的第五种结构示意图；图6是本实用新型的第六种结构示意图；图7是本实用新型的第七种结构示意图。
图1显示由一层无孔隙的高分子弹性体表皮层A1，以连续成型的方式，与含有三层构造的三维空间立体织物B1的单面，所结合构成的具弹性的复合材料。
图2显示由二层无孔隙的高分子弹性体(表皮层A1)，及接着层A2；以连续成型的方式，与含有三层构造的三维空间立体织物B1的单面，所结合构成的具弹性的复合材料。
图3显示由四层连续成型的高分子弹性体(包含有一层无孔隙的表皮层A1、一层无孔隙的接着层A2、一层有开放孔隙的发泡层A3及一层无孔隙的接着层A2)，与含有四层构造的三维空间立体织物B2的单面，所结合构成的具弹性的复合材料。
图4显示由二层高分子弹性体(包含有一层连续成型的开放孔隙的发泡层A4与一层非连续成型的无孔隙的接着层A2)，与含有五层构造的三维空间立体织物B3的单面，所结合构成的具弹性的复合材料。
图5显示由一层有开放孔隙的高分子弹性体(含浸层A5)，以连续成型的方式浸透于含有四层构造的三维空间立体织物B2，形成全面性结合构造的具弹性的复合材料。
图6显示由二层高分子弹性体(包含有一层非连续成型的无孔隙的印刷表皮层A1，及一层连续成型的有开放孔隙的高分子弹性体含浸层A5与含有四层构造的三维空间立体织物B2所结合构成的具弹性的复合材料。其中含浸层A5先与立体织物B2做全面性结合后，再与印刷表皮层A2做单面的结合。
图7显示由四层连续成型的无孔隙高分子弹性体(包含有各二层的表皮层A1及接着层A2，与含有三层构造的三维空间立体织物B2的双面，所结合构成的具弹性的复合材料。
现再将本实用新型是如何制造出来的具体实施例说明如下将二苯甲烷4,4′-二异氰根MDI(Diphenyl Methane Diisocyanate)和分子量2000的聚乙烯二酰二胺(Polyethylene adipate)及键延长剂(乙二醇Ethylene Glycol和1,4-丁二醇Butylene Glycol)的混合物所合成的100％模数(Modulus)50kg/cm2的聚胺基甲酸乙酯(Polyurethane)的甲基乙基甲酮(丁酮MEK)/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液(树脂固型份30％)100份中，加入色料10份及稀释溶剂甲基乙基甲酮(丁酮MEK)50份，所混合而成高分子弹性体涂料混合液(以下简称为表皮层A1溶液)，连续均匀的涂布在离型纸上，涂布间隙为0.15mm，以50℃干燥约30秒，使表皮层A1溶液呈半干湿的情况下，与含有三层构造的三维空间立体织物(以下简称为立体织物B1是由纤维细度75丹尼(Denier)的聚酯纤维、纤维细度150丹尼的聚酯纤维及纤维细度70丹尼的聚酰胺纤维所织成。)相贴合，经100℃干燥3分钟后，于定温中放置24小时熟成，再分离离型纸，即可获得具可挠性、抗震必及防水性的弹性复合材料。
实施例2将实施例1所述的表皮层A1溶液，连续均匀的涂布在离型纸上，涂布间隙为0.15mm，在100℃干燥5分钟，再连续均匀的涂布一层由二液型聚胺基甲酸乙酯、甲基乙基甲酮(丁酮MEK)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、架桥剂(cross-linking agent)及架桥促进剂(catalyst)所混合而成的接着剂涂料(以下简称为接着层A2溶液)，涂布间隙为0.15mm，在50℃干燥约30秒，使接着层A2溶液呈半干湿的情况下，与实施例1所述的立体织物B1相贴合，在100℃干燥3分钟后，于室温中放置24小时熟成，再分离离型纸，即可获得有较佳剥离强度及耐溶剂性佳的有可挠性、抗震性及防水性的弹性复合材料。
实施例3将实施例2所述的表皮层A1溶液，连续均匀的涂布在离型纸上，涂布间隙为0.15mm，在100℃干燥5分钟，再连续均匀的涂布一层实施例2所述的接着层A2溶液，涂布间隙为0.15mm，在50℃干燥约30秒，使接着层A2溶液呈半干湿的情况下，与一层由湿式法制成的具开放孔隙的聚胺基甲酸乙酯层(Polyurethane Foil)相贴合，经100℃干燥5分钟后，再于其上连续均匀的涂布一次接着层A2溶液，涂布间隙为0.15mm，以50℃干燥约30秒，使接着层A2溶液呈半干湿的情况下，与含有四层构造的三维空间立体织物(以下简称立体织物B2是由纤维细度75丹尼的聚酯纤维、纤维细度150丹尼的聚酯纤维、纤维细度70丹尼的聚酰胺纤维及纤维细度75丹尼的聚酯纤维所织成。)相贴合，经100℃干燥3分钟，于室温中放置24小时熟成，再分离离型纸，即可获得有较佳剥离强度、耐溶剂性、可挠性、抗震性、防水性及更佳弹性的复合材料。
实施例4在一层由湿式法所制成具有开放孔隙的聚胺基甲酸乙酯牛巴戈层(Nubuck Foil)A4上，以非连续的方式涂布实施例2所述的接着层A2溶液，涂布间隙为0.15mm，以50℃干燥约30秒，使接着层A2溶液呈半干湿的情况下，与含有五层构造的三维空间立体织物B3(是由纤维细度75丹尼的聚酯纤维、纤维细度70丹尼的聚胺基甲酸乙酯弹性纤维(Spandex)、纤维细度150丹尼的聚酯纤维、纤维细度70丹尼的聚酰胺纤维及纤维细度75丹尼的聚酯纤维所织成。)相贴合，经100℃干燥3分钟，再于室温熟成24小时，即可获得具极佳弹性、可挠性、透湿性、吸水性、吸音性、吸光性、伸缩性及轻量性的复合材料。
实施例5将实施例3所述的含有四层构造的立体织物B2，含浸于100％模数20kg/cm2的一液型聚胺基甲酸乙酯、界面活性剂、色料、消泡剂所混合而成的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，取出后经适当间隙的挤压，随即放入水中使DMF与水产生置换而生成开放孔隙的发泡层A5，再放入热水中将残余的DMF洗涤干净，取出挤水后置入100℃烘箱20分钟干燥，即可获得具有止滑效果、可挠性、透湿性及伸缩性的弹性复合材料。
实施例6将实施例5所制造的具有止滑效果、可挠性、透湿性及伸缩性的弹性复合材料，在一面上以实施例1所述的表皮层A1溶液，以非连续涂布的方式印刷出花纹，再以100℃干燥5分钟后，即可获得丰富外观变化的具有止滑效果、可挠性、透湿性及伸缩性的弹性复合材料。
实施例7将实施例2所制造出的具有较佳剥离强度及耐溶剂性佳的有可挠性、抗震性及防水性的弹性复合材料，再于背面实施如前述相同的表皮层A1溶液及接着层A2溶液加工后，即可获得有保温效果、较佳剥离强度、耐溶剂性佳、可挠性、抗震性及防水性的弹性复合材料。
综上所述，本实用新型通过以上实施例证明可制造出一系列具弹性的复合材料，其能够获得常用单一材料或其他复合材料所无法同时具有的适当弹性、可挠性、伸缩性、制震性、吸音性、吸光性、止滑性、保温性、缓冲性、轻量性、吸水性、防水性、透湿性、防风性、通风性……等特性，而能被广泛应用于各种相关需求的行业中，做为不同类型的产品。例如抗震材、吸音材、吸光材、止滑材、保温材、隔热材、缓冲材、研磨材、鞋材、皮包材、椅垫、护垫……等工业或民生用品。
唯以上所述，仅为本实用新型的多个较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围。即大凡依本实用新型技术方案范围所作的均等变化、修饰及组合，皆应仍属本实用新型技术方案所涵盖的范围内。
权利要求1.一种具弹性的复合材料，其特征是包含有(1)至少一层以连续或非连续的方式成型的无孔隙或有孔隙的高分子弹性体；(2)至少含有三层构造的具有弹性、可挠性或伸缩性的三维空间立体织物；前述高分子弹性体并与前述三维空间立体织物以单面、双面或全面的方式相结合，构成一种具弹性的复合材料。
2.如权利要求1所述的具弹性的复合材料，其特征是所说的至少一层无孔隙或有孔隙的高分子弹性体是常温下具有橡皮状弹性的高分子体。
3.如权利要求2所述的具弹性的复合材料，其特征是所说的具有橡皮状弹性的高分子体可以是聚酰胺、丙烯酸弹性橡皮、腈-丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯、软质聚氯乙烯、聚丙烯、聚胺基甲酸乙酯的热可塑性或热硬化性的高分子体。
4.如权利要求1所述的具弹性的复合材料，其特征是所说的三维空间立体织物中的多层结构的材质可相同或不同，且多层结构的各层的组织、花纹亦可相同或不同。
5.如权利要求3所述的具弹性的复合材料，其特征是所说一层或一层以上的高分子弹性体的任一层材质为所限定的高分子弹性体的任一种或多种混合所构成。
6.如权利要求1所述的具弹性的复合材料，其特征是所述的孔隙为封闭孔隙、半封闭孔隙或开放孔隙，且孔隙的大小及分布方式为规则或不规则形状。
7.如权利要求3所述的具弹性的复合材料，其特征是所说的聚胺基甲酸乙酯包含有一液型聚胺基甲酸乙酯、二液型聚胺基甲酸乙酯、反应型聚胺基甲酸乙酯、热可塑型聚胺基甲酸乙酯及热硬化型聚胺基甲酯乙酯。
8.如权利要求4所述的具弹性的复合材料，其特征是所说的多层结构的材质为聚酯、聚酰胺、丙烯酸类、聚胺基甲酯乙酯、人造丝、羊毛、棉。
专利摘要一种具弹性的复合材料,包含(1)至少一层以连续或非连续的方式成型的无孔隙或有孔隙的高分子弹性体;(2)至少含有三层构造具有弹性、可挠性或伸缩性等特质的三维空间立体织物;高分子弹性体与三维空间立体织物以单面、双面或全面的方式相结合,使该复合材料具有适当的弹性、可挠性、伸缩性、抗震性、吸音性、吸光性、止滑性、保温性、缓冲性、轻量性、吸水性、防水性、透湿性、防风性、通风性……等特性,可被广泛应用于各种相关需求的行业中。
文档编号B32B5/22GK2463169SQ0120087
公开日2001年12月5日 申请日期2001年2月19日 优先权日2001年2月19日
发明者王建华, 王鸿志 申请人:吉发兴业股份有限公司