連續製備橡膠發泡材料的方法及由其製得的成品的製作方法

2023-06-16 12:45:11 2

專利名稱：：連續製備橡膠發泡材料的方法及由其製得的成品的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種連續製備橡膠發泡材料的方法，一種由該方法所獲得的橡膠發泡材料，以及一種由該橡膠發泡材料所製得的成品。
背景技術：
：已知橡膠發泡材料通常具有緩衝、隔熱、隔音、彈性回復率良好等優異特性，因此，經常被應用於製造運動用品、建築材料、鞋類製品、汽車材料、醫療器材等方面。如圖1中所示，常規技術中製造橡膠發泡材料的方法首先使聚烯烴橡膠材料、發泡劑、硫黃或過氧化物、硫化促進劑與其它添加劑混合均勻後，將所形成的混合物在120至13(TC的溫度條件下進行硫化30至50分鐘，使聚合物分子間產生交聯作用。常規的技術使用硫化方法使橡膠產生交聯，之後使發泡劑發生分解作用而產生氣體進行發泡形成發泡體，如EP1683827Al所披露。然而，如果分子間不具有不飽和雙鍵，則添加過氧化物於130至175。C的溫度下進行橡膠交聯，如EP0997493及US6,720,364B2等所披露的。此類橡膠諸如乙丙橡膠(EPR)。其後，再使發泡劑分解產生氣體，開模後形成發泡體。另一種常規的製造橡膠發泡材料的方法如圖2所示，是先將聚烯烴橡膠材料、發泡劑、硫黃或過氧化物、硫化促進劑及其它添加劑混合均勻，之後將形成的混合物置入硫化槽中，在120至13(TC的溫度條件下硫化該橡膠混合物30至50分鐘；或者，加入過氧化物，在130至15(TC的溫度條件下交聯該橡膠混合物10至15分鐘，之後將該交聯的混合物置入烘箱內加熱，使混合物中的發泡劑分解產生氣體，以進行發泡作用及形成橡膠發泡體。還有，已知可利用超聲波照射方法進行聚烯烴橡膠的交聯，如披露於Y.Chen，H.Li，"PhasemorphologyevolutionandcompatibilityimprovementofPP/EPDMbyultrasoundirradiation",Polymer,46，第7707-7714頁(2005)文獻中的方法。就目前的橡膠發泡方法而言，通常需要有交聯的程序以使聚合物分子間產生網狀的交聯結構，然而，不論是使用硫化方式交聯或利用過氧化物交聯，均須在高溫條件下(例如120至175'C的範圍)進行，且需持續10至50分鐘的時間以達到交聯作用的目的。這種交聯方法不僅消耗能源且耗費時間，而且如果使用過氧化物作為交聯劑，則與日益強調的環保觀念上背道而行。而且，按照常規製造方法製得的成品為間歇法製得的片狀成品，此類成品在後段加工廠應用上會產生廢料，從而對環保帶來重大的負擔。因此，為避免發生上述問題，本發明人研發出了一種新穎的連續製造橡膠發泡材料的方法。
發明內容本發明的目的是提供一種連續地製造橡膠發泡材料的方法，其包括以下步驟(A)均勻摻混橡膠與發泡劑及任選的其它添加劑，以形成發泡材料混合物；(B)以擠出機連續混煉擠出該發泡材料混合物；(C)利用電子束照射裝置照射該擠出的發泡材料混合物，以使橡膠交聯；及(D)將該交聯的混合物導入加熱發泡爐中，使發泡劑分解產生氣體以及使交聯的橡膠冷卻定形，以形成橡膠發泡材料。本發明的另一目的為提供連續製造以聚烯烴為主的橡膠發泡材料的方法。本發明的另一目的為提供一種由該連續製造方法獲得的聚烯烴橡膠發泡材料。本發明的又另一目的為提供一種由上述方法所獲得的聚烯烴橡膠發泡材料所製得的成品。圖1為常規技術製造方法的示意圖。圖2為常規技術製造方法的示意圖。圖3為本發明連續式製造方法的示意圖。具體實施例方式本發明提供了一種連續製造橡膠發泡材料的方法，其包含以下步驟首先，將橡膠與發泡劑或任選的添加劑一起均勻摻混；之後，將該橡膠混合物導入連續式的擠出機中，加熱熔融該橡膠混合物，並擠出成型為薄板；接著，對該成型過的薄板在室溫下施以電子束照射進行交聯；然後，將交聯的成型薄板導入高溫加熱爐中，使該橡膠成型體中的發泡劑分解產生氣體，以將橡膠成型薄板均勻膨脹成預定尺寸的橡膠發泡材料。根據本發明的第一具體實施方式，如圖3所示，使聚烯烴橡膠、發泡劑及添加劑均勻摻混後，將其加入連續式擠出機中，在70至130°C、優選110至12(TC的操作溫度下加熱熔融該聚烯烴橡膠混合物，並擠出成型為具有0.5至2.0mm厚度的薄板；接著，藉助於電子束照射裝置在照射劑量為2.0至10.0Mrad、優選3至5Mrad、更優選4Mrad的照射條件下照射，其速度為約10~15m/min、優選12m/min，使該聚烯烴橡膠聚合物分子間產生相互交聯作用而形成網狀結構，掃描頻率為200Hz，速度為10至15m/min;然後，將交聯的成型薄板以1.0至5.0m/min的速度導入溫度設在170至220"C的高溫加熱爐中，利用該聚烯烴橡膠成型體中的發泡劑分解所產生的氣體使聚烯烴橡膠均勻膨脹形成預定尺寸的具有三維膨脹結構的聚烯烴橡膠發泡材料。根據本發明的具體實施方式，適用於本發明方法的橡膠材料優選為聚烯烴類，諸如包含乙烯、丙烯與二烯單體的聚合物，優選為乙烯-丙烯-二烯單體的三元橡膠，例如乙烯/丙烯/二烯橡膠(簡稱為"EPDM")。優選地，所述聚烯烴橡膠的門尼黏度(125t:)為16至24、更優選為19(在25'C下)。任何一種在高溫下會分解產生氣體的發泡劑均適用於本發明的方法。適用於本發明方法的發泡劑的實例包括有機發泡劑，如偶氮類化合物，諸如偶氮二甲醯胺(ADCA)等；亞硝基化合物；以及聯胺類，如4,4'-氧代雙苯磺醯肼(OBSH)、對甲苯磺醯肼(TSH)、苯磺醯肼(BSH)等。無機發泡劑，如碳酸氫鈉、碳酸鈉等。發泡劑可單獨或組合使用。優選發泡劑的平均粒徑為2至25|im，更優選14至17和/或優選分解溫度為l卯至225°C，更優選為202至206°C。最優選為例如購自Dong-Jin公司的商品1500TID。在本發明的方法中，以100phr的聚烯烴橡膠重量計，發泡劑的含量為1至25phr，優選7.0至10phr，更優選7.5至9phr。根據本發明的方法，聚烯烴橡膠混合物中可以選擇地添加至少一種通常在橡膠發泡劑材料製造中使用的常規添加劑，諸如發泡助劑如脲化合物、水楊酸化合物及苯甲酸等；阻燃劑；填料；顏料；助劑如發泡劑助劑(例如氧化鋅)，或適合的助劑，諸如硬脂酸金屬鹽類化合物，優選為硬脂酸鋅；抗氧化劑或穩定劑等。適用於本發明的抗氧化劑實例諸如四醇酯類化合物，例如AO-1010抗氧化劑(購自高銀化學工業股份有限公司)。以100phr的聚烯烴橡膠重量計，選擇性加入的添加劑含量的總量為不超過10phr。優選地，氧化鋅含量為0至5phr，和/或抗氧化劑含量為0至5phr，和/或助劑含量為0至3phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。根據本發明的第一具體實施方式，氧化鋅含量優選為0.5至l.Ophr，更優選0.8至0.9phr，抗氧化劑含量優選為0.1至l.Ophr，更優選0.2至0.4phr，助劑含量更優選為2phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。藉助於上述連續方法所獲得的聚烯烴橡膠發泡材料可製成0.5至2.0mm厚度的薄板，或可將其巻成巻狀成品，其密度為0.2至0.03g/cm3，厚度為2至10mm，寬度為500至1500mm及長度為30至150M。本發明的另一目的時提供一種成品，其是藉助於上述連續式方法所獲得的橡膠發泡材料所製得，特別是利用上述連續式方法獲得的聚烯烴橡膠發泡材料所製得的成品。根據本發明的橡膠發泡材料獲得的成品適用於各種用途，特別是用於製造運動用品、建築材料、鞋類製品、汽車材料或醫療器材等方面。本發明可參照以下實施例進一步了解。實施例1.材料1)聚烯烴橡膠3722P，乙烯-丙烯-二烯單體的三元橡膠，購自杜邦-陶氏公司(DuPontDowElastomersL丄.C)，密度範圍0.88g/cm3，以ASTMD-297-93檢測，門尼黏度16至24(在125°C)，以ASTMD-1646-96a檢測，乙烯含量69.5%，以ASTMD-3900-95檢測，ENB含量0.15至0.95%。2)發泡劑1500TID，ADCA，偶氮二甲醯胺(Azodicarbonamide)，黃色粉末，購自Dong-Jin公司，比重1.65，分解溫度202至206X:，平均粒徑14至17fim。3)氧化鋅ZnO，白色粉末或黃白色粉末，購自鋅安公司，作為發泡劑助劑(促進劑)，熔點270至300。C，比重5.0至6.0，純度90至100%。4)抗氧化劑AO-1010，白色粉末，購自高銀化學工業股份有限公司，熔點100至120°C。5)發泡助劑Zn-ST，硬脂酸鋅。2.連續擠出母片的操作條件擠出機設定溫度110至120。C，電子束照射劑量4士lMrad，加熱發泡爐溫度設定170至20(TC，3.測試物性方法以CNS10487檢測成品性質，諸如密度、拉伸強度、撕裂強度、伸長率及硬度。實施例1和2如表1中所示的組分及比例，將乙烯-丙烯-二烯單體的三元橡膠(3722P)、發泡齊U(ADCA)、ZnO、Zn-ST及抗氧化劑(AO-1010)均勻摻混後，送入溫度設定為110至120°C的擠出機混煉擠出約0.5至2.0mm厚的薄板。藉助於電子束照射裝置，以照射劑量為4ilMmd照射，使該聚烯烴橡膠聚合物分子間產生相互交聯作用而形成網狀結構。之後，將該薄板導入溫度設定為170至20(TC的烘箱內，利用加熱使在橡膠薄板中的發泡劑分解產生氣體，以使橡膠聚合物經三維膨脹，其後經冷卻後形成橡膠發泡體。表ltableseeoriginaldocumentpage12根據CNS10487的檢測方式，測定所獲得的橡膠發泡材料成品的性質，其結果如表2所示。表2tableseeoriginaldocumentpage12由上述具體實施例，已證實根據本發明所披露以電子束照射裝置照射方式進行交聯的新穎的連續式製造方法確能替代現有技術中以硫化方式或添加過氧化物方式進行交聯的製造方法，且試驗結果顯示，根據本發明的新穎的連續式製造方法確能獲得穩定的橡膠發泡材料及成品。以上具體實施例僅用以說明本發明的技術內容及特點，使具有本領域技術人員能夠了解本申請的目的及內容並加以實施，而不是用來限制本發明，所以在不偏離本
發明內容及精神所完成的改良或修飾的發明，仍應涵蓋在本發明的範疇內。權利要求1、一種連續製造橡膠發泡材料的方法，其包括以下步驟(A)均勻摻混橡膠與發泡劑及任選的其它添加劑，以形成發泡材料混合物；(B)以擠出機連續混煉擠出該發泡材料混合物；(C)利用電子束照射裝置照射該擠出的發泡材料混合物，以使橡膠交聯；以及(D)將該交聯的混合物導入加熱發泡爐中，使發泡劑分解產生氣體以及使交聯的橡膠冷卻定形，形成發泡體材料。2、權利要求1的方法，其中所述橡膠為聚烯烴聚合物。3、權利要求2的方法，其中所述聚烯烴聚合物為包含乙烯、丙烯、二烯單體的聚合物。4、權利要求3的方法，其中所述聚烯烴聚合物為乙烯-丙烯-二烯單體的三元聚合物。5、權利要求1至4之一的方法，其中該聚烯烴橡膠的門尼黏度為16至24(在125t:下)。6、權利要求1至4之一的方法，其中所述擠出機的溫度設定在70至130。C。7、權利要求6的方法，其中所述擠出機的溫度為110至12(TC。8、權利要求1至4之一的方法，其中所述電子束照射裝置的照射劑量為2.0至10.0Mrad。9、權利要求8的方法，其中所述電子束照射裝置的照射劑量為3至5Mrad。10、權利要求9的方法，其中所述電子束照射裝置的照射劑量為4Mrad。11、權利要求1至4之一的方法，其中高溫加熱爐的溫度設定在170至220。C。12、權利要求1至4之一的方法，其中所述發泡劑為有機偶氮類化合物。13、權利要求12的方法，其中所述發泡劑為偶氮二甲醯胺(ADCA)。14、權利要求12的方法，其中所述發泡劑的平均粒徑為2至25|im，分解溫度為190至225。C。15、權利要求14的方法，其中所述發泡劑的平均粒徑為14至17nm，分解溫度為202至206。C。16、權利要求12的方法，其中所述發泡劑含量為1至25phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。17、權利要求16的方法，其中所述發泡劑的含量為7.0至10phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。18、權利要求17的方法，其中所述發泡劑的含量為7.5至9phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。19、權利要求1至4之一的方法，其中所述添加劑選自氧化鋅、抗氧化劑或助劑。20、權利要求19的方法，其中所述氧化鋅含量為0至5phr，和/或抗氧化劑含量為0至5phr，和/或助劑含量為0至3phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計，其限制條件為添加劑總量不超過10phr。21、權利要求20的方法，其中所述氧化鋅含量為0.5至l.Ophr，抗氧化劑含量為0.1至l.Ophr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。22、權利要求21的方法，其中所述氧化鋅含量為0.8至0.9，抗氧化劑含量為0.2至0.4phr，助劑含量為0至2phr，以100phr的聚烯烴橡膠重量計。23、權利要求19的方法，其中所述抗氧化劑為四醇酯類化合物，所述助劑為硬脂酸金屬鹽類。24、權利要求23的方法，其中所述助劑為硬脂酸鋅。25、一種聚烯烴橡膠發泡材料，其特徵在於利用權利要求1的方法製得，使得聚合物分子間產生網狀交聯結構。26、權利要求25的聚烯烴橡膠發泡材料，其為薄板狀，具有0.5至2.0mm厚度。27、權利要求25的聚烯烴橡膠發泡材料，其巻成巻狀成品，密度為0.2至0.03g/cm3，厚度為2至10mm，寬度為500至1500mm及長度為30至150m。28、一種橡膠發泡成品，其是由權利要求25至27之一的聚烯烴發泡材料所製得。全文摘要本發明涉及一種連續地製造橡膠發泡材料的方法，其包含以下步驟(A)均勻摻混橡膠與發泡劑及任選的其它添加劑，以形成發泡材料混合物；(B)以擠出機連續混煉擠出該發泡材料混合物；(C)利用電子束照射裝置照射該擠出的發泡材料混合物，以使橡膠交聯；及(D)將該交聯的混合物導入加熱發泡爐中，使混合物中的發泡劑分解產生氣體及將交聯的橡膠冷卻定形，以形成橡膠發泡材料。本發明還涉及由該方法所獲得的橡膠發泡材料及一種由該發泡材料製得的成品。文檔編號C08J9/00GK101177496SQ20061014636公開日2008年5月14日申請日期2006年11月10日優先權日2006年11月10日發明者周芳如,尤利春,簡兩佳申請人:良澔科技企業股份有限公司