立體網狀結構的製作方法
2023-05-17 20:02:21 1
立體網狀結構的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種立體網狀結構，考慮到平順地沿著例如護理用床形狀彎曲有難度，所述的立體網狀結構是由聚酯材料製成，所述的聚酯材料具有一膨脹比率是與一剪切速率有依存關係，如在每秒60.8的剪切速率是1.10～1.38，在每秒608的剪切速率是1.17～1.43，並具有每10分鐘3～35克的一熔體流動速率(MFR)和1.01～1.60克立方公分(g/cm3)的一密度，所述的立體網狀結構並配置成具有一彈簧結構，是由數個細纖維互相不規則接觸和纏繞所形成，並在一擠壓方向的一橫向中具有一立體疏-密交錯配置。當一管內直徑D1是1.0毫米(mm)φ和長度是10毫米(mm)的一毛細管擠壓出一熔化的熱塑性樹脂，及D2表示擠壓出且已冷卻的細纖維的一剖面直徑時，所述的膨脹比率以D2/D1表示以對照剪切速率。
【專利說明】立體網狀結構
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種作為坐墊、沙發和床使用的立體網狀結構。
【背景技術】
[0002]專利文獻I揭露具有多孔隙的一立體網狀結構，是利用環帶纏繞一樹脂紗來形成多孔隙，並揭露此一立體網狀結構的製造方法及製造裝置。專利文獻2揭露以聚乙烯作為材料製成的一立體網狀結構。
[0003]參考專利文獻
[0004]專利文獻1:美國專利號7625629
[0005]專利文獻2:美國專利號7892991
【發明內容】
[0006]技術問題
[0007]當所述的立體網狀結構作為護理用床或沙發床使用時，會需要沿著床形變化平順彎曲床墊，當使用的材料是表面密度高的特定類型材料如聚乙烯時，彎曲所述的立體網狀結構期間，立體網狀結構的質地構造會在中段造成不自然變形而出現皺褶或折迭，因此所述的立體網狀結構難以沿著例如一護理用床的形狀平順地彎曲。在醫療及護理領域中，為減輕護士及護理人員的負荷，亦存在製造重量較輕且更耐用床墊的一般性需求。
[0008]因此本發明的目的為要提供一種由熱塑性樹脂製成可平順彎曲的立體網狀結構。
[0009]問題的解決方法
[0010]本發明涉及一種由聚酯材料製成的立體網狀結構，所述的聚酯材料具有一膨脹比率是與一剪切速率有依存關係，所述的立體網狀結構配置成具有一捲曲彈簧結構，是由數個細纖維互相不規則接觸和纏繞所形成，在與一擠壓方向相關的一橫向中具有一立體疏-密交錯配置，並具有0.2?1.3毫米(mm) Φ的一細纖維直徑及0.01?0.2克立方公分(g/cm3)的一體積密度，其特徵在於，當具有1.0毫米Φ的管內直徑Dl及10毫米長度的一毛細管在210°C的溫度擠壓出一熔化的熱塑性樹脂，及D2表示擠壓出並已冷卻的細纖維的一剖面直徑時，所述的膨脹比率以D2/D1表示以對照剪切速率。
[0011]在25?1000/秒的一剪切速率範圍中，所述的膨脹比率是1.00?1.60，及優選的是 1.10 ?1.50。
[0012]所述的聚酯材料的膨脹比率在60.8/秒的一剪切速率是1.10?1.38，在122/秒的一剪切速率是1.12?1.39，在243/秒的一剪切速率是1.15?1.42，在608/秒的一剪切速率是1.17?1.43，及在1220/秒的一剪切速率是1.19?1.47。
[0013]所述的聚酯材料優選的是具有每10分鐘3.0?35克的一熔體流動速率(以下簡稱MFR)及1.01?1.60克立方公分(g/cm3)的一密度。
[0014]所述的聚酯材料是一聚酯嵌段共聚物(A)，具有一高熔點結晶性聚合物鏈段(a)，主要是由一結晶性芳香族聚酯單元所構成，和一低熔點聚合物鏈段(b)，主要是由一脂肪族聚酯單元及/或一脂肪族聚酯單元作為主要成分所構成。
[0015]本發明的有益效果
[0016]本發明的立體網狀結構是由具有一特定膨脹比率和一特定密度的聚酯作為材料所製成，所述的立體網狀結構具有疏-密相間的立體條紋配置，其特徵在於，製造期間在一擠壓方向中交替地出現低體積密度的疏鬆區與高體積密度的密實區，因此使所述的立體網狀結構在擠壓方向中適當地具有撓性，並在床墊例如護理用床或沙發床的應用中可平順地彎曲不會產生軋軋作響的噪音，應用本發明立體網狀結構的床墊有利地具有柔軟質地構造。本發明的立體網狀結構具有增強的抗高溫特性，在攝氏80度或更高溫度洗滌和烘乾並無問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖中:
[0018]圖1以圖表根據本發明的一實施例顯示立體網狀結構的膨脹比率的剪切速率相關性；
[0019]圖2以圖表根據本發明的實施例顯示立體網狀結構的熔融黏度的剪切速率相關性；
[0020]圖3是根據本發明的一實施例的一立體網狀結構在彎曲狀態的側面照片；
[0021]圖4是圖3的立體網狀結構在非彎曲狀態的側面照片；
[0022]圖5是一比較範例的立體網狀結構在非彎曲狀態的側面照片，無立體疏-密交錯配置；
[0023]圖6是另一比較範例的立體網狀結構在非彎曲狀態的側面照片，無立體疏-密交錯配置；
[0024]圖7是另一比較範例的立體網狀結構在非彎曲狀態的側面照片，具有立體疏-密交錯配置；
[0025]圖8是圖7立體網狀結構在彎曲狀態的側面照片；
[0026]圖9以圖根據本發明的一實施例描繪一立體網狀結構具有一表層(密實狀外周圍區)；圖9(幻是立體圖及圖9(b)是製造期間自一擠壓方向看去的前視圖；
[0027]圖10以圖根據本發明的另一實施例描繪一立體網狀結構具有體積密度增加的兩側區(密實細紋的兩側區)；圖10(a)是立體圖及圖10(b)是製造期間自一擠壓方向看去的前視圖；
[0028]圖11以圖根據本發明的另一實施例描繪一立體網狀結構，具有一表層(密實狀外周圍區)和體積密度增加的兩側區(密實細紋的兩側區)；圖11(a)是立體圖及圖11(b)是製造期間自一擠壓方向看去的前視圖；
[0029]圖12以立體圖根據本發明的實施例描繪立體網狀結構作為座椅的應用中體積密度有變化的一範例，其特徵在於縱向對應到製造期間的擠壓方向。
【具體實施方式】
[0030]根據一實施例，提供由聚酯材料製成的一立體網狀結構，所述的聚酯材料具有膨脹比率增加的特性，所述的立體網狀結構配置成具有一捲曲彈簧結構，是由數個細纖維互相不規則接觸和纏繞所形成，在與一擠壓方向相關的一橫向中具有一立體疏-密交錯配置，並具有0.2~1.3毫米(mm) Φ的一細纖維直徑和0.01~0.2克立方公分(g/cm3)的一體積密度。當具有1.0毫米Φ的管內直徑Dl和10毫米長度的一毛細管在210°C的溫度擠壓出一熔化的熱塑性樹脂，及D2表示擠壓出並已冷卻的細纖維的一剖面直徑時，本文中所述的膨脹比率以D2/D1表示以對照剪切速率。在25~1000/秒的一剪切速率範圍中的膨脹比率優選的是1.00~1.60，及更優選的是1.10~1.50。
[0031]本發明使用具有一特定膨脹比率、一特定MFR和一特定密度的一熱塑型樹脂作為原料，以提供一立體疏-密交錯配置，並藉此使最終形成具有立體疏-密交錯配置的立體網狀結構增強可彎曲性。本發明使用的熱塑型樹脂材料是聚酯，優選的是一聚酯嵌段共聚物(A)，具有一高熔點結晶性聚合物鏈段(a)，主要是由一結晶性芳香族聚酯單元所構成，和一低熔點聚合物鏈段(b)，主要是由一脂肪族聚酯單元及/或一脂肪族聚酯單元作為主要成分所構成。作為立體網狀結構的聚酯材料的密度優選的是1.01~1.60克立方公分(g/cm3)，及更優選的是1.05~1.20克立方公分，聚酯材料的MFR優選的是每10分鐘3.0~35克。以下將更詳細說明聚酯嵌段共聚物(A)。
[0032]本發明使用的聚酯嵌段共聚物(A)的高熔點結晶性聚合物鏈段(a)未明確地限制，但可以是不會干擾本發明有益效果的任何高熔點結晶性聚合物。高熔點結晶性聚合物鏈段(a)優選的是由一芳香族二羧酸或其酯類衍生物與一脂肪族二元醇所構成的一聚酯，及更優選的是衍生自對酞酸及/或對苯二甲酸二甲酯和丁二醇-[1，4]的聚丁烯對苯二酯。高熔點結晶性聚合物鏈段(a)可另外包括一聚酯，衍生自以下各物:一二羧酸成分如異苯二甲酸、酞酸、萘二羧酸-[2，6]、萘二羧酸-[2，7]、聯苯二羧酸-[4，4』 ]、二苯氧烷二羧酸、5-磺基聚苯二甲酸，和其酯類衍生物；及分子量不比300大的一二元醇，例如一脂肪族二元醇如乙二醇、丙撐二醇、戊二醇、己烷二醇-[1，6]、2，2-二甲基-1，3-丙二醇和十甲基二醇，一脂環族二元醇如1 ，4-二甲醇環己烷和三環十烷二甲醇，或一芳香族二元醇如乙烯苯醇、雙(P-羥基)聯苯、雙(P-羥苯基)丙烷、2，2-雙[4-(2-羥苯基)苯基]丙烷、雙[4-(2-羥基)苯基]諷、1，1_雙[4- (2-輕苯基)苯基]環己燒、4，4』- 二羥基-p_聯二苯、4，4』- _.羥基-P-四苯基；或結合使用二或多個這些二羧酸成分與二或多個這些二元醇成分的一共聚酷。
[0033]本發明中使用的聚酯嵌段共聚物(A)的低熔點聚合物鏈段(b)未明確地限制，但可以是不幹擾本發明有益效果的低熔點聚合物鏈段，由一脂肪族聚醚單元及/或一脂肪族聚酯單元所構成。可用的脂肪族聚醚範例包括聚環氧乙二醇、聚環氧化丙二醇、聚環氧化丁二醇、聚環氧化己二醇、環氧乙烷與環氧化丙烯的共聚物、聚環氧化丙二醇的環氧乙烷添加聚合物，和環氧乙烷與四氫呋喃的共聚物。可用的脂肪族聚酯範例包括聚(ε -己內酯)、聚庚內酯、聚辛內酯、聚丁烯己二酸和聚乙烯己二酸。在這些脂肪族聚醚及/或脂肪族聚酯之中，依據最終形成的聚酯嵌段共聚物的彈性特質，優選的是聚環氧化丁二醇、聚環氧化丙二醇的環氧乙烷添加聚合物、聚(ε-己內酯)、聚丁烯己二酸和聚乙烯己二酸。低熔點聚合物鏈段的數目平均分子量優選的是在共聚化狀態中大約不比600小但不比4000大。本發明使用的聚酯嵌段共聚物(A)的低熔點聚合物鏈段(b)的量未明確地限制，但優選的是大約10~90重量百分比)，更優選的是大約30~85重量百分比，及特別優選的是大約50~80重量百分比。低熔點聚合物鏈段(b)的量比10重量百分比小會造成彈性和彎曲疲乏強度的劣化。另一方面，低熔點聚合物鏈段(b)的量比90重量百分比大會造成在機械特性、抗高溫特性、抗油性和抗化學性上的不足。
[0034]本發明使用的聚酯嵌段共聚物(A)未明確地限制，但可以是不幹擾本發明有益效果的任何聚酯嵌段共聚物，並可以是例如一市售產品。市售產品的典型範例包括日本東麗杜邦株式會社(DU P0NT-T0RAY C0.，LTD)製造的」 Hytrel 」 (商標品)，日本東洋紡株式會社(Τ0Υ0Β0 C0., LTD)製造的」 PELPRENE」(商標名)，三菱化學株式會社(MitsubishiChemical Corporation)製造的〃PRIMALL0Y〃(商標名)，和日本合成化學工業株式會社製造的」Nichigo-POLYESTER」(商標名)。特定範例(但未局限於此)包括:Hytrel G3548L，3046，4057WL20，4057N,4047N,4767N,5557，6347，7247，2571，2751，5557M，6347M,7247M,4275BK, 7247R09 和 7237F (日本東麗杜邦株式會社製造);PELPRENE40H, P40B, P30B, P40BU,P40U, P48U, P55U, P55B, P90BD, P80C, S1002, S2002, S3002, S6002 和 S9002 (日本東洋紡株式會社製造)；PRIMALL0Y A1500N, A1600N, A1700N, A1800N, A1900N, A1606C, A1706C, A1602N, A1704N, A1610N, A1710N, B1902N, B1900N, B1903N, B1910N, B1920N, B1922N, B1932N, B1942N, B1600N, B1700N, B1800N 和 B1921N(三菱化學株式會社製造);和 Nichigo-POLYESTER SP-154，SP-160, SP-176, SP-165, SP-170, SP-185, WR-901, WR-905, WR-960, TP-220, TP-217, TP-290，TP-249, LP-033, LP-OlI, LP-035, LP-050, TP-235, TP-293 和 TP_219(日本合成化學工業株式會社製造)。
[0035]本發明使用的聚酯嵌段共聚物(A)可由任何傳統方法製造，適用的製造方法包括:例如，引起酯基轉移反應的方法，在催化劑存在下，引起二羧酸的較低乙醇二酯類、過量的低分子量二元醇與低熔點聚合物鏈段成分的一酯基轉移反應，並聚縮最終形成的反應產物；引起酯化反應的方法，在催化劑存在下，引起二羧酸、過量的二元醇與低熔點聚合物鏈段成分的酯化反應，並聚縮最終形成的反應產物；和一鏈結方法，利用一鏈結劑鏈結高熔點結晶性聚合物鏈段與低熔點聚合物鏈段。當使用聚(ε -己內酯)作為低熔點聚合物鏈段時，一適用方法可將ε-己內酯單體加到高熔點結晶性聚合物鏈段引起一加成反應。
[0036]例如，所述的立體網狀結構的詳細製造方法應參考專利文獻I和2，本發明可應用到一立體網狀結構，在它外圍一表層具有比其他區更高的體積密度(圖9)，本發明亦可應用到一立體網狀結構，在它兩側區域具有比其他區域高的體積密度(圖10)，本發明尚可應用到一立體網狀結構，在它表層和兩側區域具有比其他區域高的體積密度(圖11)，所述的立體網狀結構的體積密度優選的是0.01?0.2克立方公分(g/cm3)，然而，所述的較高體積密度區域如表面區域可不必具有此範圍的體積密度。
[0037]當熔化的樹脂自薄柱形管的毛細管擠出時，膨脹比率表示擠出的樹脂直徑除以毛細管直徑得出的一值，並與剪切速率有依存關係，更明確地，本文中膨脹比率以D2/D1表示，其中Dl表示將熔化的樹脂擠壓成細纖維所使用的毛細管的直徑(管內部直徑)，及D2表示擠壓出的細纖維的剖面直徑。以下說明膨脹比率的剪切速率相關性，和用於熔融黏度的相關剪切速率相關性的測量檢測，樣本A使用上述的Hytrel3046 ;樣本B使用上述的Hytrel4057N ;和樣本C使用上述的Hytrel4057WL20。這些樣本A?C全由根據本發明實施例的這些聚酯材料製成。
[0038]以下說明膨脹比率的測量方法和測量裝置，利用為一熔融指數(MI)用以測定熔體流動速率(MFR)的相同測量裝置作為膨脹比率的測量裝置，為此目的使用CAPIL0GRAPH1D(東洋精機株式會社製造)。在210°C的溫度，在1.0毫米(mm) Φ的管內部直徑Dl和10毫米(mm)長度的毛細管上施加一壓力下，以每10分鐘3克的擠壓速率將材料樹脂擠出，擠壓材料樹脂形成的細纖維利用酒精加以冷卻。D2表示細纖維的剖面直徑，以D2/D1計算膨脹比率，在材料樹脂的不同剪切速率測量膨脹比率。
[0039]以下說明膨脹比率與剪切速率之間的關係，膨脹比率與剪切速率有依存關係並隨著剪切速率增加而增加，剪切速率表示剪切變形的一暫時變化且與速度梯度同步。當相距〃a〃(公分)的二平行層具有一速度差」b」 (公分/秒)時，剪切速率表示為b/a(l/秒)。
[0040]由以下計算公式提供一表現剪切速率，在本說明書中，使用作為平均值的表現剪切速率作為剪切速率。
[0041]y = 4Q/ r3
[0042]其中Y表示表現剪切速率(I/秒)， 表示毛細管的半徑(公分)，而Q表示流動速率(立方公分/秒(cm3/sec))。
[0043]當τ表示一表現剪切應力而η表示一表現熔融黏度時，在以下公式算出表現熔融黏度:
[0044]n = τ / Y
[0045]為在210°C的測量溫度的測量，使用具有一比率L/D1 = 10毫米(mm)/1.0毫米Φ的扁平形噴嘴，其中L表示毛細管的長度和Dl表示毛細管的直徑，使用東洋精機株式會社製造的CAPIL0GRAPH作為測量裝置。
[0046]表一顯示在膨脹比率的剪切速率相關性上的測量結果，圖1是對應到表一的圖表，圖1的圖表設計顯示膨脹比率隨著剪切速率的增加而增加的趨勢。樣本A在隨著剪切速率從608/秒增加到1220/秒中，在膨脹比率中從1.31稍降低到1.29，但整體而言仍顯示膨脹比率的增加趨勢。即使在特定測量期間由於如一測量誤差而使膨脹比率隨著剪切速率增加發生一意外降低的事件，仍適用本發明。
[0047]膨脹比率優選的範圍在60.8/秒的剪切速率是1.10~1.38，在122/秒的剪切速率是1.12~1.39，在243/秒的剪切速率是1.15~1.42，在608/秒的剪切速率是1.17~
1.43，而在1220/秒的剪切速率是1.19~1.47。膨脹比率設成優選的範圍在與擠壓方向垂直的方向中形成一立體疏-密交錯配置，並因此提供如圖3和4所示具有高可彎性的一立體網狀結構。
[0048][表一]
[0049]
【權利要求】
1.一種立體網狀結構，是由聚酯材料製成，所述的聚酯材料具有一膨脹比率是與一剪切速率有依存關係，所述的立體網狀結構並配置成具有一捲曲彈簧結構，是由數個細纖維互相不規則接觸和纏繞所形成，在與一擠壓方向相關的一橫向中具有一立體疏-密交錯配置，並具有0.2?1.3毫米(mm) Φ的一細纖維直徑和0.0l?0.2克立方公分(g/cm3)的一體積密度， 其特徵在於，當具有1.0毫米(mm) Φ的管內直徑Dl和10毫米(mm)長度的一毛細管在210°C的溫度擠壓出一熔化的熱塑性樹脂，及D2表示擠壓出並已冷卻的細纖維的一剖面直徑時，所述的膨脹比率以D2/D1表示以對照剪切速率。
2.如權利要求1所述的立體網狀結構， 其特徵在於，在25?1000/秒的一剪切速率範圍中，所述的膨脹比率是1.00?1.60，及優選的是1.10?1.50。
3.如權利要求2所述的立體網狀結構， 其特徵在於，所述的聚酯材料的膨脹比率在60.8/秒的一剪切速率是1.10?1.38，在122/秒的一剪切速率是1.12?1.39，在243/秒的一剪切速率是1.15?1.42，在608/秒的一剪切速率是1.17?1.43，及在1220/秒的一剪切速率是1.19?1.47。
4.如權利要求1?3中任一者所述的立體網狀結構， 其特徵在於，所述的聚酯材料是一聚酯嵌段共聚物(A)，具有一高熔點結晶性聚合物鏈段(a)，主要是由一結晶性芳香族聚酯單元所構成，和一低熔點聚合物鏈段(b)，主要是由一脂肪族聚酯單元及/或一脂肪族聚酯單元作為主要成分所構成。
【文檔編號】A47C27/12GK103998668SQ201280060732
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月14日 優先權日:2011年12月14日
【發明者】尾崎裕子 申請人:喜恩吉股份有限公司