專利名稱：特殊發(fā)泡材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種特殊發(fā)泡材料的制造方法，特別是一種可加快高分 子材料融化速度，并同時延緩發(fā)泡劑反應(yīng)時機的發(fā)泡材料的制造方法。
背景技術(shù)：
由于發(fā)泡材料符合高緩沖、柔軟、質(zhì)輕等特性，并能并裝組合成大 面積使用，不僅用于隨處可見的枕頭、座墊、床墊、地墊、鞋材等產(chǎn)品， 并廣泛應(yīng)用于兒童游戲場、運動場所、公園游樂區(qū)、養(yǎng)老院等需要具有 防撞保護(hù)作用的場所。
依照使用原料的不同，發(fā)泡材料可概分為塑料發(fā)泡材料及橡膠發(fā)泡 材料等兩種。以塑料發(fā)泡材料而言，在發(fā)泡制程技術(shù)中，于原料中混合 發(fā)泡劑、架橋劑及其它添加劑后加以混練攪拌，再放入模具中加熱模壓 而發(fā)泡成半成品，然后再經(jīng)冷卻定型，再經(jīng)裁切、剖片等加工處理，即 得成型為各種形狀的成品。
隨著環(huán)境保護(hù)愈受重視，傳統(tǒng)的塑料材料由于不能被微生物所分解， 已逐漸被淘汰，取而代之的是以淀粉、聚乳酸及纖維蛋白質(zhì)等原料為基
質(zhì)制造出來的生物可分解材料(Biodegradable Materials)。當(dāng)以生物可分 解材料作為發(fā)泡材料的原料，其發(fā)泡方式可分為物理發(fā)泡與化學(xué)發(fā)泡兩 種。化學(xué)發(fā)泡方式主要分成兩階段，第一階段是將化學(xué)發(fā)泡劑與生物可 分解材料高溫捏合，第二階段再將材料在模具內(nèi)或是常壓下加熱，使化 學(xué)發(fā)泡劑反應(yīng)，形成發(fā)泡材料；物理發(fā)泡方式主要是將液態(tài)瓦斯或液態(tài)二氧化碳混入生物可分解材料內(nèi)，再以高壓射出發(fā)泡，此一種方式制程 難度較高，并不適用于大量生產(chǎn)；此種發(fā)泡方式可見發(fā)明專利《聚乳酸
的發(fā)泡方法與其發(fā)泡體》及發(fā)明專利《發(fā)泡性聚乳酸樹脂粒子，聚乳酸 發(fā)泡粒子及聚乳酸發(fā)泡粒子成形體》，其中，上述第一件發(fā)明專利是將適 當(dāng)比例的聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核劑、內(nèi)滑劑與外 滑劑混合在一起，再將此混合物加入至傳統(tǒng)的壓出機中，在適當(dāng)?shù)臏囟?與壓力下，加入適量的高壓液態(tài)物理發(fā)泡劑，自壓出機的出口即可獲得
發(fā)泡成品；上述第二件發(fā)明專利是以含有乳酸成分單元50摩爾％以上的 聚乳酸作為基材樹脂的樹脂粒子，此外，聚乳酸發(fā)泡粒子是以含有乳酸 成分單元50摩爾％以上的聚乳酸作為基材樹脂的發(fā)泡粒子，于基材樹脂 中含有聚烯烴蠟，且發(fā)泡粒子全體的平均氣泡徑為10-500^im。
雖然前述專利案提出以生物可分解材料作為發(fā)泡材料的原料，并提 出相關(guān)制程，其中，上述第一件發(fā)明專利僅加入習(xí)知的高壓液態(tài)物理發(fā) 泡劑于聚乳酸(PLA)，但聚乳酸(PLA)的熔融強度不易改質(zhì)成適合這 種發(fā)泡方式的物性，因此聚乳酸(PLA)改質(zhì)配方與操作條件是重點， 此一專利并未提出聚乳酸(PLA)改質(zhì)配方與操作條件，而上述第二件 為制備發(fā)泡粒子的方法，與直接發(fā)泡方式不同，而且也是使用高壓液態(tài) 物理發(fā)泡劑，也未提出聚乳酸(PLA)改質(zhì)配方與操作條件。
由于聚乳酸(PLA)等生物可分解材料的熔點(具有流動性的溫度) 超過190°C， 一般化學(xué)發(fā)泡劑在生物可分解材料的熔點溫度時已作用揮 發(fā)，造成無法使生物可分解材料進(jìn)行發(fā)泡，故一般化學(xué)發(fā)泡方式無法依習(xí)知方法實施。因此，如何解決生物可分解材料的熔點超過發(fā)泡劑的最 低起始反應(yīng)溫度的問題，使生物可分解材料進(jìn)行發(fā)泡，是一個刻不容緩 的待解決課題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種特殊發(fā)泡材料的制造方法，以預(yù)先添加 化學(xué)發(fā)泡劑或是物理發(fā)泡微球的方式經(jīng)押出機押出后一階段發(fā)泡，避免 一般化學(xué)發(fā)泡劑在生物可分解材料的熔點溫度時已作用揮發(fā)，無法兩階 段發(fā)泡的問題，藉以使生物可分解材料進(jìn)行發(fā)泡。
本發(fā)明提出一種特殊發(fā)泡材料的制造方法，包含以下步驟將高分 子材料制成復(fù)數(shù)粉末；混合攪拌發(fā)泡劑于復(fù)數(shù)粉末使均勻分散；加壓并 升高溫度使復(fù)數(shù)粉末融化并包覆發(fā)泡劑；及恢復(fù)常壓而制得發(fā)泡材料。
前述說明的高分子材料的熔點(即具有流動性的溫度)為高于發(fā)泡 劑的最低反應(yīng)溫度。
基此，高分子材料為有機高分子材料或生物可分解材料，其中，當(dāng) 高分子材料為生物可分解材料，可選自聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸 (PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚二戊垸酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、 聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亞胺共聚物及聚羥丁酯及其組合組成的群組中。
再者，發(fā)泡劑選自含亞硝基發(fā)泡劑、含偶氮基發(fā)泡劑、含酰胼基發(fā) 泡劑、含偶氮甲酰胺(ADCA)發(fā)泡劑及無機發(fā)泡劑所組成的群組中，并 可涂布包覆層于發(fā)泡劑，此外，發(fā)泡劑也可為物理微球發(fā)泡劑。
此外，于制得發(fā)泡材料的步驟，更包含射出/押出發(fā)泡材料，并可 以共壓出方式射出至少一層薄膜于發(fā)泡材料上，其中，薄膜可位于發(fā)泡 材料的二側(cè)面，再者，薄膜可選自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯-
6醋酸乙烯酯(EVA)、熱塑性橡膠(TPR)、乙烯丙烯橡膠(EPR)、聚乙 交酯酸(PGA)'、聚丙交酯酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚二戊垸酮、 聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亞胺共聚物及聚 羥丁酯及其組合組成的群組中。
本發(fā)明可加快高分子材料融化速度，并同時延后發(fā)泡劑反應(yīng)時機， 當(dāng)發(fā)泡劑反應(yīng)時，氣體己被高壓包覆在熔化后的高分子材料內(nèi)，當(dāng)材料 進(jìn)入常壓環(huán)境，壓力釋放造成氣體膨脹即成發(fā)泡材料，藉以對熔點高于 發(fā)泡劑的起始反應(yīng)溫度的高分子材料進(jìn)行發(fā)泡，解決習(xí)知發(fā)泡材料的制 程中，因發(fā)泡劑反應(yīng)溫度較低而使高熔點高分子材料無法發(fā)泡的問題， 此外，也可以共壓出的方式于發(fā)泡材料的二側(cè)面制成多層薄膜，藉以提 供發(fā)泡材料更廣泛的應(yīng)用范圍。
有關(guān)本發(fā)明的較佳實施例及其功效，茲配合圖式說明如后。


圖1為本發(fā)明的制造方法的流程圖。
圖2為本發(fā)明于制造時的示意圖。
圖3為本發(fā)明以共壓出方式制造的示意圖。
主要組件符號說明
1..........混合物
2..........發(fā)泡材料
21 .........薄膜
5..........壓縮機臺
51 .........主噴嘴
52.........輔助噴嘴
具體實施例方式
如圖1與圖2所示，為本發(fā)明揭露一種發(fā)泡材料的制造方法。
本發(fā)明的發(fā)泡材料的制造方法，包含下列步驟 步驟l:將高分子材料制成復(fù)數(shù)粉末。
首先，將高分子材料磨成粉末狀而形成復(fù)數(shù)粉末，平均粒徑在5mm 以下(視預(yù)計發(fā)泡倍率與發(fā)泡劑顆粒大小調(diào)整)，藉以增加其表面積，其 中，高分子材料為有機高分子材料或生物可分解材料(Biodegradable Materials),其中，當(dāng)高分子材料為生物可分解材料時，可選自聚乙交酯 酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚二戊垸酮、聚原 酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亞胺共聚物及聚羥丁 酯及其組合組成的群組中。
步驟2:混合攪拌發(fā)泡劑于復(fù)數(shù)粉末。
將發(fā)泡劑與復(fù)數(shù)粉末依比例混合，發(fā)泡劑重量比例約為2% 30%并 加以攪拌形成混合物1，并將混合物1置入壓縮機臺5內(nèi)，其中，高分子 材料的熔點(即具有流動性的溫度)為高于發(fā)泡劑的最低起始反應(yīng)溫度。
前述說明的發(fā)泡劑可選自含亞硝基發(fā)泡劑、含偶氮基發(fā)泡劑、含酰 胼基發(fā)泡劑、含偶氮甲酰胺(ADCA)發(fā)泡劑及無機發(fā)泡劑所組成的群組 中。此外，發(fā)泡劑可為物理發(fā)泡的微球(Microsphere)發(fā)泡劑，也可于 混合攪拌該發(fā)泡劑于復(fù)數(shù)粉末的步驟前，涂布包覆層于發(fā)泡劑，以包覆 發(fā)泡劑而形成微球(Microsphere)結(jié)構(gòu)。
于混合攪拌發(fā)泡劑于復(fù)數(shù)粉末的步驟，更包含混合攪拌發(fā)泡助劑 于復(fù)數(shù)粉末。即在混合發(fā)泡劑與高分子材料所制成的復(fù)數(shù)粉末內(nèi)時，也 可同時混入發(fā)泡助劑，使發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑以及復(fù)數(shù)粉末依比例混合， 再加以攪拌形成混合物。而上述說明的發(fā)泡助劑為可選自由氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂及其混合物。
再者，于混合攪拌發(fā)泡劑于復(fù)數(shù)粉末的步驟中，也可加入其它添加
劑，如碳酸鈣、軟木屑(cork)等增量劑，或是白煙(silica)、碳煙(carbon black)等補強劑。
此外，在此一步驟中，可加入架橋劑于高分子材料所制成的復(fù)數(shù)粉 末內(nèi)，使發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑、架橋劑以及復(fù)數(shù)粉末混合后，再加以攪拌 形成混合物。其中，架橋劑為可選自二異丙苯基過氧化物、2,5-過氧三級 丁基-2,5-二甲基己烷、硫磺及其混合物。再者，架橋的作用也可經(jīng)由電 子束(Electron Beam)照射復(fù)數(shù)粉末來達(dá)成，其中，電子束是由電子加 速器系統(tǒng)輸出?；蚩梢再が斏渚€(Y-ray)照射復(fù)數(shù)粉末達(dá)成架橋的作用。
步驟3:加壓并升高溫度使復(fù)數(shù)粉末融化。
當(dāng)混合物1置入壓縮機臺5后，即可藉由壓縮機臺5對混合物1加 壓，同時可升高壓縮機臺5內(nèi)的溫度，藉以使復(fù)數(shù)粉末融化。在高溫高 壓的環(huán)境下，可加快高分子材料所制成的復(fù)數(shù)粉末的融化速度，并同時 延后發(fā)泡劑反應(yīng)時機，使得復(fù)數(shù)粉末融化而包覆發(fā)泡劑。
步驟4:恢復(fù)常壓而制得發(fā)泡材料。
此后，經(jīng)由壓縮機臺5的主噴嘴51將混合物l射出/押出，混合物l 的發(fā)泡劑在押出機內(nèi)即開始裂解產(chǎn)生氣體，被高壓壓縮包覆在熔化的高 分子材料內(nèi)，經(jīng)過出口到常壓狀態(tài)下即均勻膨脹，冷卻后即制得發(fā)泡材 料2。
如圖3所示，壓縮機臺5于主噴嘴51的二側(cè)分別設(shè)有輔助噴嘴52， 于主噴嘴51射出/押出發(fā)泡材料2時，輔助噴嘴52以共壓出方式射出薄 膜21于發(fā)泡材料2的二側(cè)面，其中，薄膜可選自聚丙烯(PP)、聚乙烯 (PE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、熱塑性橡膠(TPR)、乙烯丙烯橡膠(EPR)、聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、 聚二戊烷酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、'聚酐、聚酸酐亞 胺共聚物及聚羥丁酯及其組合組成的群組中，藉以提供發(fā)泡材料更廣泛 的應(yīng)用范圍，如應(yīng)用于容裝食品或醫(yī)療器材。
上述說明中所列舉的內(nèi)容雖然是以三層共壓出方式于發(fā)泡材料的側(cè) 面壓制成薄膜為例，但并非用以限制本發(fā)明僅是以三層共壓出方式制成 薄膜，也可視實際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及用途以多層共壓出方式制成薄膜，特此說 明。
本發(fā)明將高分子材料磨成粉末狀而增加其表面積，吸熱迅速，可加 快高分子材料融化速度，發(fā)泡劑分散在由高分子材料所磨成的復(fù)數(shù)粉末 中，因而可延后發(fā)泡劑反應(yīng)時機，當(dāng)發(fā)泡劑反應(yīng)時，氣體已被高壓包覆 在熔化后的高分子材料內(nèi)，當(dāng)材料進(jìn)入常壓環(huán)境，壓力釋放造成氣體膨 脹即成發(fā)泡材料，藉以對熔點高于發(fā)泡劑的反應(yīng)溫度的高分子材料進(jìn)行 發(fā)泡，不僅無習(xí)知物理發(fā)泡所造成制程難度高的問題，同時可解決習(xí)知 兩階段化學(xué)發(fā)泡制程中，因發(fā)泡劑起始反應(yīng)溫度較低而使高分子材料無 法發(fā)泡的問題，此外，也可以共壓出的方式于發(fā)泡材料的側(cè)邊制成多層 薄膜，藉以提供發(fā)泡材料更廣泛的應(yīng)用范圍。
雖然本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)以較佳實施例揭露如上，然其并非用以 限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神所作些許的更 動與潤飾，皆應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的范疇內(nèi)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視申
請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)泡材料的制造方法，包含下列步驟將一高分子材料制成復(fù)數(shù)粉末；混合攪拌一發(fā)泡劑于該些粉末；加壓并升高溫度使該些粉末融化；及恢復(fù)常壓而制得一發(fā)泡材料。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該高分 子材料為一有機高分子材料。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該高分子材料選自聚乙交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、 聚二戊垸酮、聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亞 胺共聚物及聚羥丁酯及其組合組成的群組中。
4、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該高分 子材料的熔點為高于該發(fā)泡劑的最低起始反應(yīng)溫度。
5、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該些粉末的粒徑小于5mm。
6、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該發(fā)泡劑選自含亞硝基發(fā)泡劑、含偶氮基發(fā)泡劑、含酰胼基發(fā)泡劑、含偶氮甲酰胺(ADCA)發(fā)泡劑及無機發(fā)泡劑所組成的群組中。
7、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該發(fā)泡 劑為一微球發(fā)泡劑。
8、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于混合 攪拌該發(fā)泡劑于該些粉末的步驟前，更包含涂布一包覆層于該發(fā)泡劑。
9、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于混合 攪拌該發(fā)泡劑于該些粉末的步驟，更包含混合攪拌一發(fā)泡助劑于該些粉末。
10、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該發(fā) 泡助劑為可選自由氧化鋅、氧化鎂、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂及其混合物所 組成的群組中。
11、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于混 合攪拌該發(fā)泡劑于該些粉末的步驟，更包含混合攪拌一補強劑于該些粉末，其中，該補強劑為可選自由白煙(silica)及碳煙(carbon black) 所組成的群組中。
12、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于混合攪拌該發(fā)泡劑于該些粉末的步驟，更包含加入一架橋劑于該些粉末，其中，該架橋劑選自二異丙苯基過氧化物、2，5-過氧三級丁基-2，5-二甲基 己烷、硫磺及其混合物所組成的群組中。
13、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于加壓并升高溫度使該些粉末融化的步驟，該些粉末包覆該發(fā)泡劑。
14、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于制 得該發(fā)泡材料的步驟，更包含射出/押出該發(fā)泡材料。
15、 如權(quán)利要求14所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于于射 出/押出該發(fā)泡材料的步驟，更包含以共壓出方式射出至少一層薄膜于 該發(fā)泡材料上，其中，該薄膜選自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、熱塑性橡膠(TPR)、乙烯丙烯橡膠(EPR)、聚乙 交酯酸(PGA)、聚丙交酯酸(PLA)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚二戊烷酮、 聚原酸酯(POE)、聚偶磷氮、聚酯氨酯、聚酐、聚酸酐亞胺共聚物及聚 羥丁酯及其組合組成的群組中。
16、 如權(quán)利要求15所述的發(fā)泡材料的制造方法，其特征在于該些 薄膜位于該發(fā)泡材料的二側(cè)面。
全文摘要
一種特殊發(fā)泡材料的制造方法，包含以下步驟將高分子材料制成復(fù)數(shù)粉末；混合攪拌發(fā)泡劑于復(fù)數(shù)粉末；加壓并升高溫度使復(fù)數(shù)粉末融化包覆發(fā)泡劑；及恢復(fù)常壓而制得發(fā)泡材料，藉由本發(fā)明可對熔點(具有流動性的溫度)高于發(fā)泡劑的起始反應(yīng)溫度的高分子材料進(jìn)行發(fā)泡。
文檔編號C08J9/00GK101469076SQ20071030838
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者黃仕穎 申請人:黃仕穎