合成材料及其生产方法

xiaoxiao2020-6-24  3

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专利名称:合成材料及其生产方法
技术领域
本发明涉及的是由热塑性聚合物制得的合成材料,该材料适用于生产具有良好的物理和机械性能以及十分轻便的制品。
此外,本发明还涉及该材料的生产方法以及上述材料在生产鞋组件,尤其是鞋底时的使用。
本发明特别地适用于生产轻便制品,如制鞋工业生产的制品,特别地适用于鞋底的生产。
背景技术
众所周知,在本领域使用泡沫聚氯乙烯(以下简称PVC),通过螺杆注射成型技术或通过压铸(transfert)或流动注塑装置或通过挤出过程可生产很多不同的制品。
一般地,实施该技术要用基于泡沫PVC的材料,泡沫PVC与适当的添加剂混合,添加剂可使最终的产品具有适宜的物理和机械性能并可改善其生产过程。
在添加剂中,有增塑剂,对于软化起始聚合物具有特殊作用;稳定剂,防止产生不理想的热和/或光降解;内部和/或外部润滑剂,使材料易于使用。
但是,众所周知,由基于泡沫PVC的材料适当地与上述添加剂混合制得的产品会有一些不足和缺陷,大大限制了该产品的应用。
首先,由基于上述传统泡沫增塑PVC的材料制得的制品的特征为密度值一般大于0.7g/cm3,因而此制品不可避免会很重。
此外,在很多不同制品的生产中轻便为很重要的特征,如上述的鞋底。
由上述材料制得的属于此技术说明范围内的制品的另一个缺点为,其外表面通常会有清晰明显的斑纹,斑纹是由于起始组成中起泡剂的分解不断产生的气体产物引起的。
显而易见,因为斑纹使最终的产品具有较差的外观而不太理想,较差的外观对于某些产品绝对是无法接受的。
除了上述削弱制品质量的斑纹,制品中还会形成气泡。这些气泡在生产过程中不可控制地形成并具有较大的尺寸。
显而易见,由于气泡会导致膨胀,而且一般会引起制品机械性能的下降并削弱其质量,这是绝对不理想的。
在具体应用中另一个很重要的不足是泡沫PVC不能为最终的产品提供良好的物理和机械性能,如令人满意的抗磨损性能。
由于上述的使用基于泡沫PVC材料带来的不足和缺陷,一般最好用其它聚合物如发泡双组分聚氨酯代替PVC。
实际上,尽管发泡双组分聚氨酯比泡沫PVC昂贵,而且在生产过程中比泡沫PVC更难成型和处理,但它可以生产很轻便的具有卓越的表面性质的制品。
发明陈述本发明的目的是避免技术背景中典型的不足和缺陷,并提供一种以热塑性聚合物为主要成分的材料,该材料具有轻便的优点和良好的物理和机械性能。
这可以通过具有权利要求1中所叙述的特点的材料达到。
附属权利要求中描述了本发明材料的特别有利的形式。
此外,本发明还介绍了生产粒状材料的方法,粒状材料基于热塑性聚合物,适于随后通过模塑或挤出制得各种制品,如鞋组件。
该方法通过权利要求13中叙述的特点实施。
权利要求13的附属权利要求描述了本发明方法实施方案的特别有利的形式。
最后,本发明还介绍了上述材料的使用,用于生产鞋组件,特别是鞋底。
权利要求16中叙述了其使用。
本发明的重要特点是,用于生产轻便制品的材料的化学配方中含有至少一种热塑性聚合物,其中加入了含有异戊烷的聚合物微球体。
更优选地说,术语“热塑性聚合物”指的是发泡PVC树脂,但很明显,可以方便地使用任何固化橡胶,例如苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)或任何其它热塑性聚合物。
如上所述,除了起始组合物中的热塑性聚合物外,本发明的材料还含有包含异戊烷的聚合物微球体。
该微球体用作起泡剂,在100份热塑性聚合物中加入几份,加入量是根据所用的热塑性聚合物的种类和所生产的制品而定的,即根据该制品的特点及所要提供的物理和机械性能而定的。
本发明的实施方案的尤其优选的形式中,用于制备微球体的聚合物涂层为甲基丙烯腈/聚甲基丙烯酸甲酯,该微球体销售的商品名为EXPANCEL。
因为重要的是含有异戊烷的所述聚合物微球体在预定的瞬时内不能破裂和膨胀,在材料的制备中,更准确地说,在成分的混合阶段末期加入微球体。
随后,当微球体膨胀时,即在制品模塑、挤出阶段或压延阶段,由于温度作用,微球体出现结构塌陷。但是,结构塌陷不会导致微球体的破裂。
因而,微球体的表面发生了变化,表面变得足够柔韧,微球体中的异戊烷可以膨胀,避免了气体从微球体中逸出以及微球体的破裂。
因此,必须使用挤出机,以防止微球体破裂,挤出机安置在涡轮式混合器的下游,具体功能是把前面制得的材料制成颗粒。
同样,在随后的模塑阶段,如注射成型阶段,为得到任何种类的制品,必须在操作中对主要的参数,如速度、压力、温度进行调整,以避免含有异戊烷的聚合物微球体破裂,并确保预定瞬时后微球体的膨胀。
当不用注射成型而用挤出或压延生产制品时,显然必须采用相似的方法以保持微球体的完整和膨胀。
因为在其它成分混合后,更有利地,在造粒阶段前,在混合物中加入微球体,有可能得到粒状材料,其中的微球体完整且不膨胀。实际上,只是在给定制品,如鞋底的最终模塑、挤出或压延阶段才会发生膨胀。
用这种方法,最终的制品具有生产高质量的轻便的产品所需的物理、化学和机械性质。
另外,材料表面具有良好的外观性质,如果用材料生产鞋底,即使在梳理阶段后,仍具有完整光滑的表面,没有通常由生产过程中大的结构的破裂引起的缺陷。
本发明的材料的基本配方中一般还加入一种或数种增塑剂。
实际上,增塑剂可以软化组合物,在生产过程提供了很大的方便,并使最终的产品具有特殊的性质。
增塑剂对于确定所需的混合硬度也是很重要的,硬度随使用的热塑性聚合物/增塑剂的比例的不同而不同。
这个方面与鞋底的生产的关系尤为密切。
在增塑剂中,二-2-乙基-esil-邻苯二甲酸酯(DOP)为最佳。
此外,根据本发明,有可能在涡轮式混合器中的起始组合物中加入其它添加剂,以改善材料的物理和化学性质及其机械性能和可加工性。
我们可以例举出的添加剂有一些热稳定剂,如钡和锌、钙和锌以及钡和铅;适宜的共稳定剂,如环氧化豆油;用于改善材料的成型性能和提高润滑性的任何其它添加剂,如硬脂酸。
因此,本发明的材料可以达到的密度值大大低于本技术领域的典型的相似材料的密度值,较低的密度值可从0.2到0.65g/cm3,更优越地从0.4到0.5g/cm3。此外,还可得到良好的物理和机械性能以及卓越的外观。
本发明的另一个目的是把本发明的材料用在制鞋工业中,尤其是在鞋底的生产中。
因而,本发明是关于一种特殊材料,其化学配方容许生产轻便的制品,由于不存在不利的和不理想的斑纹或内部气泡,制品可具有良好的物理和机械性能以及卓越的表观性质,而用上述的本领域中熟知的其它配方生产的制品中会出现斑纹或气泡。实施方案的描述本发明的材料是通过本领域中熟知的用于生产热塑性材料的装置制备的,如在涡轮式混合器的下游安置挤出机,以把混合后的材料制成颗粒。
本发明的重要特点是,在混合阶段的末期,更有利地,在混合物即将制成颗粒前,在混合物中加入含有异戊烷的聚合物微球体。
以此方法,并特别注意调整挤出造粒机的操作参数,如挤出机的热分布和挤出速率,利用本发明可成功地制得颗粒,其中大部分颗粒具有完整未膨胀的微球体,在随后的模塑阶段发生膨胀。
本方法的另一个实施方案为,在最后几段之一,把含有异戊烷的聚合物微球体加入到挤出造粒机中。
例如,在有八或九个段的挤出造粒机中,在得到最终材料前的最后两或三段之一,加入微球体,最好是在最后一段加入。
以下列出了可用于生产本发明的材料的起始组合物的一些非限制性的实施例。实施例1以下为本发明材料的具体配方,尤其适用于制鞋工业悬浮PVC树脂 100增塑剂 65ESBO4稳定剂 4硬脂酸 1含有异戊烷的聚合物微球体6其中含量表示的是100份树脂中含有的份数,ESBO为环氧化豆油。实施例2
以下为本发明材料的另一个配方悬浮PVC树脂 100DOP 45DIBP15ESBO5稳定剂(Ba-Zn) 5.5硬脂精 1含有异戊烷的聚合物微球体6其中含量表示的是100份树脂中含有的份数,DIBP为二异丁基邻苯二甲酸酯。实施例3以下为本发明材料的另一个配方悬浮PVC树脂 100DOP 50DIBP20ESBO5稳定剂(Ba-Zn) 5.5硬脂精 1含有异戊烷的聚合物微球体5AZDC0.3其中含量表示的是100份树脂中含有的份数,AZDC为偶氮二酰胺,一般用做发泡剂。实施例4
以下为本发明材料的另一个配方悬浮PVC树脂100DOP20DIBP 15ESBO 5稳定剂(Ca-Zn) 5.5硬脂精 1含有异戊烷的聚合物微球体 5AZDC 0.3其中含量表示的是100份树脂中含有的份数。实施例5以下为本发明材料的另一个配方Europrene Solt177 130Calprene485 125石蜡油45含有异戊烷的聚合物微球体 12AZDC 0.4硬脂酸锌 0.3其中,在此情况下,用热塑性橡胶(Europrene Solt177+Calprene485)代替了传统的PVC树脂。
如上所述,为达到本发明的目的,必须在材料的生产过程中,更准确地说,在混合周期末,加入含有异戊烷的聚合物微球体,在预定时间前不破裂也不膨胀。
因此,必须注意操作混和段下游的挤出机,以得到粒状材料。其中的微球体在最终制品的适当模塑、挤出或压延时间前,保持完整不膨胀。
这意味着,根据本发明,必须保持控制挤出造粒机的操作参数,如挤出机的热分布和挤出速率,使之在适当的范围内,以制得颗粒,其中大部分颗粒具有完整未膨胀的微球体,在随后最终制品的模塑或挤出阶段,微球体发生膨胀。
本发明的一具体实施方案中,挤出造粒机在工业容许的最低温度下运行,以实现挤出造粒机中混合物成分间的稳固链接,而且在最适当的速度下运行,以避免微球体的破裂。
以对比表格形式列出的表1给出了挤出机的工作实例,该挤出机安置在混合段的下游。在该实例中,认为挤出机的主要工作参数有挤出机各段(以1到9的数字标明)中的温度和挤出机蜗杆的速度。
此外,认为挤出造粒机末端安置的过滤器为另一个工艺参数。
该实例比较了使用PVC传统配方和使用本发明的材料时挤出机的温度和速度值,该材料的热塑性聚合物为PVC。
表1

权利要求
1.通过挤出、模塑或压延生产轻便制品的材料,该材料的配方含有至少一种热塑性聚合物,特征为在该热塑性聚合物中加入预定量的含有异戊烷的聚合物微球体。
2.权利要求1的材料,特征为热塑性聚合物为PVC树脂。
3.权利要求1或2的材料,特征为微球体用甲基丙烯腈/聚甲基丙烯酸甲酯涂覆。
4.以上任一权利要求的材料,特征为它含有至少一种增塑剂,增塑剂加入到起始配方中。
5.权利要求4的材料,特征为加入的至少一种增塑剂为二-2-乙基-esil-邻苯二甲酸酯。
6.以上任何权利要求的材料,特征为该材料的起始配方中含有热稳定剂和/或共稳定剂和/或适于改善材料的成型性能和/或其可加工性的添加剂。
7.权利要求6的材料,特征为该材料的起始配方中使用的热稳定剂选自于钡和锌、钙和锌或钡和铅。
8.权利要求6的材料,特征为该材料的起始配方中使用的共稳定剂为环氧化豆油。
9.权利要求6的材料,特征为配方中含有硬脂酸,硬脂酸用作适于改善材料的成型和/或其可加工性的添加剂。
10.以上任何权利要求的材料,特征为可用于生产密度值在0.2g/cm3到0.65g/cm3范围内的模塑、挤出或压延制品。
11.权利要求10的材料,特征为密度值在0.4g/cm3到0.5g/cm3的范围内。
12.以上任何权利要求的材料,特征为该材料颗粒中所含的大部分微球体,在随后最终制品的模塑或挤出段前,为完整且不膨胀的。
13.适用于以模塑或挤出方法生产各种制品的基于热塑性聚合物的材料的生产方法,该方法的第一步为热塑性聚合物与其它成分如热稳定剂和/或共稳定剂和/或适于改善材料的成型性能和/或其可加工性的添加剂和/或增塑剂相混合;第二步为使混合物粒化以得到粒状混合物,特征为在第一步末,最好在第二步开始前,在混合物中加入预定量的含有异戊烷的聚合物微球体。
14.权利要求13的方法,通过多级挤出造粒机制得粒状材料,特征为把预定量的含有异戊烷的聚合物微球体加入到挤出造粒机中的混合物中,更准确地说,在制得粒状材料前加入到挤出机的最后几段之一中。
15.权利要求13或14的方法,其中通过挤出造粒机造粒,特征为该挤出造粒机在技术容许的最低温度下操作,以在挤出机中的混合物成分间达到稳固的链接;而且在适当的速度下操作,以避免微球体的破裂。
16.以上任何权利要求材料的应用,用于通过注射成型、挤出或压延生产制鞋工业中的轻便制品,尤其是鞋底。
全文摘要
用于通过挤出、模塑或压延生产轻便制品的材料,其化学配方含有至少一种热塑性聚合物。在该热塑性聚合物中加入预定量的含有异戊烷的聚合物微球体。生产该材料的方法中,第一步为热塑性聚合物与其它成分(如热稳定剂和/或共稳定剂和/或添加剂)相混合;第二步为使混合物粒化以得到粒状混合物。在第一步末,最好在第二步开始前,在混合物中加入预定量的含有异戌烷的聚合物微球体。该材料用于通过注射成型、挤出或压延生产制鞋工业中的轻便制品,尤其是鞋底。
文档编号A43B13/04GK1239488SQ98801329
公开日1999年12月22日 申请日期1998年9月10日 优先权日1997年9月16日
发明者G·佩里迪, R·帕瑟托 申请人:国际塑料有限责任公司

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