氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法与流程

本发明涉及氯丁橡胶发泡材料及产品，特别是涉及一种适用于开放式系统中发泡及硫化的氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法。

背景技术：

氯丁橡胶(cr)为一种常见的发泡高分子材料，除具有一般发泡橡胶的良好物性外，还具有耐候、耐燃、耐油、耐化学腐蚀等优异特性，广泛应用于家用电器、汽车、包装、船舶等行业。

过去氯丁橡胶发泡产品的制作方式皆是使用密闭式系统(closedsystem)，也就是使用模具，将胶料在有压力及固体传导热源下进行发泡及硫化。但是，密闭式系统所制作的产品为不连续性，生产过程断断续续，需要比较长的生产时间，且能源耗费较高。

另外，就使用开放式系统(ovensystem)的方式，是于烘箱内利用热风以气体做传导热源的媒介，使胶料发泡及硫化。然而，由于氯丁橡胶本身的硫化特性，其发泡孔隙较大，加硫曲线缓慢；如果硫化速度太慢，意即焦烧时间太长，胶体无法将发泡剂产生的气体包住，生产效率也随之降低。

因此，针对加硫曲线缓慢的氯丁橡胶发泡材料，要如何在没有模具压力、且在开放系统140～150℃的硫化温度下搭配发泡剂硫化已成为一项重要的课题。有鉴于此，本发明的申请人为此特别开发一种氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法，能够将发泡材料的配方用于开放式系统进行发泡及加硫，同时可以在短时间内生产橡胶制品，适合应用于批量与连续制程生产，足以克服前述的各种问题。

技术实现要素：

鉴于以上的问题，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法，通过特殊设 计的氯丁橡胶发泡配方，能够成功克服氯丁橡胶本身的硫化特性，可以大幅缩短焦烧时间，而达到低密度连续生产氯丁橡胶发泡材料及制品，并促进生产效率的提升。

本发明的另一目的是提供一种氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法，能够符合环保的规范，于发泡时不产生甲醛气体，同时可搭配使用低温环保型发泡剂，可在制程中安全使用，而且在分解后的副产物也不会对于生物及环境造成危害。

为实现上述目的，本发明提供一种氯丁橡胶发泡材料，其配方包含100重量份的硫磺变性型氯丁橡胶、50～60重量份的填充剂、20～30重量份的补强剂、5～10重量份的软化剂、20～29重量份的功能性配合剂、及3.2～5.5重量份的硫化剂，且具体而言，其中的功能性配合剂包含1～2重量份的抗氧化剂、3～5重量份的硬脂酸、1～2重量份的聚乙烯及15～20重量份的发泡剂，硫化剂包含3～5重量份的氧化锌和0.2～0.5重量份的乙烯硫脲(etu)。

更详细地说，填充剂可为碳酸钙，补强剂可为锻烧土，软化剂可为环烷基(naphthenic)加工油，抗氧化剂可为辅酶(q-10)，发泡剂可为二苯磺酰肼醚(obsh)。

另外，本发明也提供一种橡胶复合层的制造方法，其步骤是提供一基布，并将基布表面裱糊而形成糊布，然后，提供如前所述的氯丁橡胶发泡材料，再将氯丁橡胶发泡材料混炼胶化为橡胶胶料，之后，将橡胶胶料压延成型为橡胶薄膜，再将橡胶薄膜贴合于糊布而形成复合材料，最后，将复合材料置于开放式加硫装置中进行加硫，以制得橡胶复合层。

根据本发明所提供的氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法，借助在氯丁橡胶发泡材料的配方中采用硫磺变性型氯丁橡胶，让硫磺分子在氯丁橡胶单体里接枝，再搭配专门用于氯丁橡胶的硫化剂，将焦烧时间予以大幅缩短。因此，可以有别于过去批次生产使用模具的生产方式，可在没有模具压力下搭配发泡剂硫化，且发泡时不产生甲醛气体，同时可达到低密度连续生产氯丁橡胶发泡材料及制品。

再者，为了进一步提高生产安全性，本发明可于氯丁橡胶发泡材料配方中搭配使用低温环保型发泡剂，只要在制程中将发泡剂于二滚轮混合步骤才进行添加，即可达到安全使用，而且在分解后的副产物也不会对于生物及环境造成危害。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的应用氯丁橡胶发泡材料的橡胶复合层的制造方法的流程图；

图2a-2d为本发明的实施例所提供的应用氯丁橡胶发泡材料的橡胶复合层的制造方法中对应各步骤的剖视结构图。

附图标记说明：10-橡胶复合层；20-基布；21-表面树脂层；22-糊布；30-橡胶薄膜。

具体实施方式

本发明提供一种氯丁橡胶发泡材料，其配方主要是由100重量份的硫磺变性型氯丁橡胶、50～60重量份的填充剂、20～30重量份的补强剂、5～10重量份的软化剂、20～29重量份的功能性配合剂及3.2～5.5重量份的硫化剂所组成。举例而言，硫化剂可包含3～5重量份的氧化锌和0.2～0.5重量份的乙烯硫脲(etu)；功能性配合剂可包含1～2重量份的抗氧化剂、3～5重量份的硬脂酸、1～2重量份的聚乙烯及15～20重量份的发泡剂；再进一步而言，填充剂可为碳酸钙，补强剂可为锻烧土，软化剂可为环烷基(naphthenic)加工油，抗氧化剂可为辅酶(q-10)，发泡剂可为片状二苯磺酰肼醚(obsh)。

必须注意的是，如同本说明书中所用，各种材料的使用量是以「重量份」为计数的单位，根据本实施例内容，其中氯丁橡胶发泡材料包含有比率为100：50～60：20～30：5～10：20～29：3.2～5.5(重量份/重量份/重量份/重量份/重量份/重量份)的硫磺变性型氯丁橡胶：填充剂：补强剂：软化剂：功能性配合剂：硫化剂，也就是每100重量份的硫磺变性型氯丁橡胶，填充剂的使用量为50～60重量份，补强剂的使用量为20～30重量份，软化剂的使用量为5～10重量份，功能性配合剂的使用量为20～29重量份，硫化剂的使用量为3.2～5.5重量份，如将重量份转换为以公斤为计数单位，则相当于每使用100公斤的硫磺变性型氯丁橡胶，填充剂的使用量为50～60公斤，补强剂的使用量为20～30公斤，软化剂的使用量为5～10公斤，功能性配合剂的使用量为20～29公斤，硫化剂的使用量为3.2～5.5公斤。以下描述亦是此等情形，故不再赘述。

根据本发明所公开的氯丁橡胶发泡材料，其配方于发泡时不产生甲醛，同时，为了让加硫曲线缓慢的氯丁橡胶可以用于开放式系统进行发泡及加硫，故 借助硫磺变性型氯丁橡胶，可让硫磺分子在氯丁橡胶单体里接枝，再搭配专门用于氯丁橡胶的硫化剂，例如氧化锌(zno)和乙烯硫脲(etu)，就可以大幅缩短焦烧时间，让发泡剂瞬间产生的气体能够被硫化的胶体包覆其中。再者，为了符合环保规范，亦可搭配使用发泡剂二苯磺酰肼醚(obsh)，在分解后的副产物没有对生物及环境造成危害的物质。

接下来，请参照图1，为本发明的实施例所提供的应用前述氯丁橡胶发泡材料的橡胶复合层的制造方法的流程图；同时，请参照图2a-2d，为本发明的实施例所提供的应用氯丁橡胶发泡材料的橡胶复合层10的制造方法中对应各步骤的剖视结构图。

首先，见步骤s01，如图2a所示，提供一基布20；其中基布20材质为尼龙纤维布，亦可替换为聚酯纤维布、棉布、聚酯/尼龙混纺纱布及其他不同组成纤维的混纺纱梭织布。

见步骤s02，如图2b所示，为了使基布20表面保有稳定的平整度，利用裱糊机(coater)，将基布20表面涂布一接着用橡胶糊料，经由烘箱干燥后，即于基布20表面形成一表面树脂层21，而形成一糊布22。接着用橡胶糊料的成份包含250重量份的甲苯、100重量份的氯丁橡胶、50重量份的白燕华、1重量份的老防剂、1重量份的硬脂酸、2重量份的离型剂、5重量份的氧化锌、和1.5重量份的促进剂；较佳者，老防剂可为辅酶(q-10)，离型剂可为聚乙烯(pe)，促进剂可包含1重量份的乙烯硫脲(etu)和0.5重量份的二硫化二甲基二苯基秋兰姆(mptd)。

见步骤s03，提供本发明的氯丁橡胶发泡材料作为原料，如同前面所描述的配方成份及组成比例，其包括有硫磺变性型氯丁橡胶、填充剂、补强剂、软化剂、功能性配合剂及硫化剂；其中，硫化剂可包含3～5重量份的氧化锌和0.2～0.5重量份的乙烯硫脲(etu)；功能性配合剂可包含1～2重量份的抗氧化剂、3～5重量份的硬脂酸、1～2重量份的聚乙烯及15～20重量份的发泡剂；更具体地，硫磺变性型氯丁橡胶可选用denka公司牌号为pm-40ns的硫磺变性型之氯丁橡胶，而填充剂可为碳酸钙，补强剂可为锻烧土，软化剂可为环烷基(naphthenic)加工油，抗氧化剂可为辅酶(q-10)，发泡剂可为片状二苯磺酰肼醚(obsh)。

然后，见步骤s04，将氯丁橡胶发泡材料予以混炼胶化为一橡胶胶料。本实施例中，由于采用低温发泡剂，即二苯磺酰肼醚(obsh)，在混炼过程中必 须保留于进入压延阶段之前的二滚轮混合步骤中添加。故，首先将氯丁橡胶、软化剂、填充剂、补强剂、抗氧化剂、硬脂酸、及聚乙烯，以万马力混炼机(banbury)混炼3分钟；更明确地说，其投料顺序为氯丁橡胶、发泡剂除外的功能性配合剂(即包括抗氧化剂、硬脂酸和聚乙烯)、填充剂、补强剂、软化剂，混炼温度控制为90～100℃间，混炼后进入冷胶箱，使橡胶胶料冷却。随后，再将前述混炼完成的橡胶胶料加入发泡剂及硫化剂，并在60～70℃的温度范围内以二滚轮(包含粗轮、细轮)充分混合约120秒，而成为所需的橡胶胶料。

接着，见步骤s05，如图2c所示，由输送带将充分混合后的橡胶胶料送入连续式橡胶压延机(calender)，橡胶胶料必须通过消泡轮以防止风泡迹产生，经过厚度控制压延至设定厚度的橡胶薄膜30，其厚度约为0.28～0.30毫米(mm)，并贴合至预热后的基布20的表面树脂层21上，其压延机是将机轮的温度控制在60～70℃，经压延贴合橡胶薄膜30后，即制成橡胶/织物的复合材料，可连续式生产或卷取后备至下一流程。

最后，见步骤s06，如图2d所示，再将步骤s05制备的橡胶/织物的复合材料置于一开放式加硫装置，如直立式热空气烘箱(oven)，以进行连续式加硫处理(如硫化剂加量为：乙烯硫脲(etu)0.5phr、氧化锌(zno)6phr)，其加硫温度设定为140～150℃，产速设定为13.7～16.5米/分钟，以达成足够的发气量(120～150ml/g)。经硫化结束，即可得到橡胶复合层10。

根据本发明的实施例所公开的应用氯丁橡胶发泡材料的橡胶复合层的制造方法，其优势在于，有别于过去批次生产使用模具的生产方式，通过本发明所提供的氯丁橡胶发泡材料，即可以在没有模具压力、且在开放系统140～150℃的硫化温度下搭配发泡剂硫化，其焦烧时间可以大幅缩短，让发泡剂瞬间产生的气体能够被硫化的胶体包覆其中，而可以在短时间内生产橡胶制品，适合应用于批量与连续制程生产；同时，由于采用不含甲醛的环保配方，不仅可在制程中安全使用，而且制程中不会产生有毒的副产物而造成环境污染。本发明可以被广泛应用于制作高柔软度与高耐用需求的产品，特别是鞋材或箱包材料。

总的来说，借助本发明所公开的氯丁橡胶发泡材料及应用该发泡材料的橡胶复合层的制造方法，借助在氯丁橡胶发泡材料的配方中采用硫磺变性型氯丁橡胶，让硫磺分子在氯丁橡胶单体里接枝，再搭配专门用于氯丁橡胶的硫化剂，大幅缩短焦烧时间。因此，本发明确实已经成功克服氯丁橡胶本身的硫化 特性，让氯丁橡胶发泡材料可于开放式系统中硫化，可以在短时间内生产橡胶复合产品，制程上更有效率，可大幅降低成本。同时，本发明的氯丁橡胶发泡材料配方能够符合环保的规范，于发泡时不产生甲醛气体，而且，若再搭配使用低温环保型发泡剂，只要在制程中将发泡剂到二滚轮混合步骤才进行添加，即可达到安全使用，而且制程中也不会产生危害环境的物质，可达到安全无毒的优点，故可取代传统的氯丁橡胶发泡材料及制品，并且很大程度上改善了现有材料及制程的功能和特性。

以上这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。