CN102115556A

CN102115556A - 轻量化的塑料楦头的配方及其制法

Info

Publication number: CN102115556A
Application number: CN2009102477743A
Authority: CN
Inventors: 吴村清; 吴村二; 吴宸瑞; 吴俊霖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2029-12-30
Also published as: CN102115556B

Abstract

本发明系关于一种轻量化的塑料楦头的配方及其制法，该塑料楦头的配方包括：80至85重量％的高密度聚乙烯；5至7.4重量％的碳酸钙；5至7.4重量％的镁盐晶须；以及剩余含量的微量元素；藉此，不仅可节省材料、制程缩短，且使成品轻量化，节省人工体力支出，增加工厂产能，又可达到回收再利用的环保诉求。

Description

轻量化的塑料楦头的配方及其制法

技术领域

本发明系关于一种塑料楦头的配方及其制法，尤其是，本发明系关于一种可使塑料楦头轻量化的配方及其制法。

背景技术

习知利用纯高密度聚乙烯(简称HDPE)发泡，而无添加其它直链状低密度聚乙烯(LL-DPE)或乙丙橡胶(简称EPDM)等来增进发泡效果的，几乎没有，况且，现有技术对纯HDPE微发泡技术要求控制气泡孔径的大小规格很困难，也不稳定，原因在于HDPE的熔点比较高，熔点的限制很窄，且熔体的强度很低，加工性相当苛刻，要适用于楦头用减重发泡材料相当困难。

此外，现有的HDPE+EVA发泡材料或EPDM或LL-DPE有的是采用一次发泡法或二次发泡法，来生产微发泡材料，除了这种材料物性无法适合来生产制鞋所需的楦头，同时存在着以下问题：

1、设备的成本甚高，需有二次合模装置；

2、制程较长：大多需要制造母粒，而在射出机的螺杆中段位置添加发泡剂，不仅制程长，且亦不方便生产操作，且其的产率较低；

3、操作及质量不稳定：原因在于二次合模固定时，换装入固定模的速度及发泡比率来计算二次模的大小，会引起作业的问题点。一次发泡法或二次发泡法仍无法控制气泡孔径在微米气泡尺寸，即孔径为10μm～50μm，泡孔密度为109～1012个/cm³，孔径影响成品的质量稳定度；

4、习知材料的成本高：若以微米级泡沫塑料微粒来做轻质微发泡HDPE，此种微粒系以熔点高的高分子包覆空气与HDPE混合添加，由于高分子膜的熔点高于HDPE，故不会被融熔破裂，而达到轻量化的目的，但价格昂贵，除特殊的工程塑料所需外，并不符合一般泛用型产品的成本考虑。

因此，睽诸前述习用的缺失，实有将之作进一步改良的必要。

本发明人有鉴于目前习用仍有改进的地方，所以就从事相关产品的多年产销经验，且针对目前存在的相关问题，深思改善的方法，在经过多次改良测试后，终于创造出一种轻量化的塑料楦头的配方及其制法。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种成品具有均匀分布的微孔，质量具稳定度，且材料加工车削后仍具有表面的光滑性的轻量化的塑料楦头的配方及其制法。

为了实现上述的目的，本发明系提供一种轻量化的塑料楦头的配方，包括：

80至85重量％的高密度聚乙烯；

5至7.4重量％的碳酸钙；

5至7.4重量％的镁盐晶须；以及

剩余含量的微量元素。

其中，该高密度聚乙烯的含量为83至85重量％。

其中，该碳酸钙的含量为6至7重量％。

其中，该镁盐晶须的含量为6至7重量％。

其中，该微量元素具有10～20CC的邻苯二甲酸二异癸酯。

其中，该微量元素具有0.001至0.01重量％的偶氮二甲酰铵。

其中，该微量元素具有0.0001至0.0005重量％的色粉。

此外，本发明还提供一种轻量化的塑料楦头的制法，包括下列步骤：

在『准备填充材料』步骤时：先活化无机纳米或微米填充材料，且加入高密度聚乙烯及活化剂，并进行第一次高速混合；

在『添加颜料』步骤时：于第一次高速混合后，进行有机颜料添加，且进行第二次高速混合，并将高速混合后的混合料置于具减压装置的储料反应槽内；

在『注入合模的模具内』步骤时：模具合模后，利用注塑机保持的温度设定，以及射出压力，将混合料注入该模具内，进行射出成型；

在『冷却』步骤时：利用循环的冷却水冷却模具内的待成型品；

在『开模』步骤时：使该模具分离，并将成型物取出；

在『表面加工处理』步骤时：对该成型物进行表面加工处理，如此即完成本发明的成品。

其中，该活化剂系为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、单体偶联剂、硅烷类偶联剂或二聚磷酸二异辛酯硬酯酸镁。

其中，第一次高速混合时，可加入适量塑化助剂。

其中，该塑化助剂系为邻苯二甲酸二异癸酯。

其中，第二次高速混合时，可加入适量发泡剂。

其中，该发泡剂系为偶氮二甲酰铵。

其中，该在『冷却』步骤的冷却水水温保持在8～13℃之间。

其中，该注塑机的温度设定保持在150～180℃之间。

其中，该注塑机的射出压力为100～130kg/m²。

其中，该填充材料系为碳酸钙、氧化锌、蛋白石、滑石粉、微晶粉、氢氧化镁、玻璃纤维或粉镁盐晶须。

本发明具有以下有益技术效果：

1、成品具有均匀分布的微孔，质量具稳定度，且材料加工车削后仍具有表面的光滑性；

2、节省材料、制程缩短，使传统HDPE治具变轻，并节省人工体力支出，增加工厂产能，又可达到回收再利用的环保诉求；

3、实现高密度聚乙烯(HDPE)微发泡挤出型来生产轻量化塑料HDPE楦头材料，以及大幅降低现有HDPE楦头及材料的成本。

附图说明

以下兹配合本发明较佳实施例的图式进一步说明如下，以期能使熟悉本发明相关技术的人士，得依本说明书的陈述据以实施。

图1系为本发明的制造流程示意图。

图2系为本发明成品的冲击强度试验。

图3系为本发明成品的另一冲击强度试验。

图4系为本发明成品的弯曲强度试验。

图5系为本发明成品的拉伸强度试验。

图6系为本发明成品的另一拉伸强度试验。

图7系为本发明成品的断裂拉伸试验。

具体实施方式

以下系藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容了解本发明的其它优点与功效。

于本说明书中，除非另有说明，否则塑料楦头所包含的成分皆以该塑料楦头的配方总重量为基准，并以重量百分比(wt％)表示。

本发明系一种轻量化的塑料楦头的配方，包括：

80至85重量％的高密度聚乙烯(简称HDPE)；

5至7.4重量％的碳酸钙(CaCO₃)；

5至7.4重量％的镁盐晶须(MgSO₄.5Mg(OH)₂.3H₂O)；以及

剩余含量的微量元素。

其中，该高密度聚乙烯的含量为83至85重量％。

其中，该碳酸钙的含量为6至7重量％。

其中，该镁盐晶须的含量为6至7重量％。

其中，该微量元素具有10～20CC的邻苯二甲酸二异癸酯(简称DIDP)。

其中，该微量元素具有0.001至0.01重量％的偶氮二甲酰铵(简称ADC)。

其中，该微量元素具有0.0001至0.0005重量％的色粉。

本案发明人发现，当以习知高含量的碳酸钙及镁盐晶须(皆为6wt％以上)添加入高密度聚乙烯时，在微观上，易于实现高密度聚乙烯微发泡挤出型来生产轻量化塑料楦头材料，其可大幅降低现有高密度聚乙烯楦头的材料成本，且针对需求的物性则大幅超出纯高密度聚乙烯材料的物性，实现产品的优势，不但可解决习知塑料材料所衍生出的缺点，且对于商业量产及应用上极具优势。

另外，依据本发明轻量化的塑料楦头的配方，经发泡后的材料，其重量比原实心材料减重至少20％以上，确实达到轻量化的需求。因此，依据本发明的塑料楦头配方将有利于制造鞋楦。

请配合参阅图1所示系本发明的塑料鞋楦制程，本发明系一种轻量化的塑料楦头制法，包括下列步骤：

在『开模』步骤时：使该模具分离，并将成型物取出；

其中，第一次高速混合时，可加入适量塑化助剂。本发明的高速混合系采用三次元立体高速混合机，来充分混合塑料HDPE与填充材料，在此活化剂在无机填充纳米或微米粒与HDPE的界面起了架桥作用，得以紧密结合再加入约0.5％的塑性助剂，即增塑剂邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)。以增进塑化完全。在此之前亦可采取双螺杆或单螺杆挤出机与挤出造粒机联结来制造母粒，其效果更佳，能得到更为均匀的混合，但本法因成本的问题，仅采取三次元立体高速混合筒与改造射出机注塑装置，即可达到楦头材质要求的标准。

其中，该塑化助剂系为邻苯二甲酸二异癸酯。

其中，第二次高速混合时，可加入适量发泡剂。

其中，该发泡剂系为偶氮二甲酰铵。

其中，该在『冷却』步骤的冷却水水温保持在8～13℃之间。

其中，该注塑机的温度设定保持在150～180℃之间。

其中，该注塑机的射出压力约100～130kg/m²。

于实施例中，本发明轻量化的塑料楦头的配方，包括80至85重量％的高密度聚乙烯(简称HDPE)；5至7.4重量％的碳酸钙(CaCO₃)；5至7.4重量％的镁盐晶须(MgSO₄.5Mg(OH)₂.3H₂O)；以及剩余含量的微量元素。

以下，将以例示性实施例详细阐述本发明。

在此较佳实施例中，本发明的塑料鞋楦的成分(单位为重量百分比)如下：

高密度聚乙烯：约84.8％

碳酸钙：约6.7％

镁盐晶须：约6.7％

微量元素，包含以下：

邻苯二甲酸二异癸酯DIDP约15cc，

偶氮二甲酰铵ADC约0.006％，以及

色粉约0.0003％。

藉由本发明较佳实施例的配比，以及本发明前述的制程所制造出的塑料鞋楦，进一步进行冲击强度、弯曲强度、张力及断裂拉伸试验，以确保本发明得以符合既定的需求，以便达到本发明既定的功效与目的。

请续配合参阅图2至图7所示，系本发明制造出的塑料鞋楦成本所做的各项试验，其中：

冲击强度试验部分，如图2所示，其系显示冲击强度对碳酸钙含量的影响，并比较经过硬酯酸表面处理后的耐冲击强度。很明显的，由该图式中可明确得知，经过硬酯酸表面处理后的耐冲击强度，比表面处理前的较佳，亦确实可证明本发明的耐冲击强度较习知技术为佳。

请配合图3所示，其系针对表面处理剂(SMA1000+钛酸酯偶联剂)含量对耐冲击强度试验，该SMA1000(大分子偶联剂)及钛酸酯偶联剂，这两种混合使用，使无机填充物藉由这些助剂起架桥作用，而令无机填充材料与HDPE紧密结合，使得复合物得以增加整体的韧性、冲击强度、硬度，并增加分散性，复合物的热熔流动性等物理性质增强。其中，试验基材的配方比例系为HDPE：84％；CaCO₃：8％；镁盐晶须：8％。

另针对本发明的成品进行弯曲强度试验，请配合参阅图4所示，HDPE的弯曲强度为29.89MPA，其的表面处理剂(SMA1000+钛酸酯偶联剂)为2％，改变HDPE中碳酸钙含量所做的弯曲强度测试，其确实可达到本发明既定的弯曲强度。

再者，针对本发明的成品进行拉伸强度试验，请配合参阅图5所示，由图式中明显可知，本发明HDPE的拉伸强度为22.8MPA，其系可比较出HDPE+CaCO₃与HDPE+CaCO₃+表面处理剂(2％)于不同碳酸钙含量时于拉伸强度上的比较；其中：

A线段系为HDPE+CaCO₃；

B线段系为HDPE+CaCO₃+表面处理剂(2％)。

很清楚可以得知，添加2％的表面处理剂可以使得拉伸强度提高，并可达到本发明预定的效果。

进者，如图6所示，其系比较HDPE+镁盐晶须+表面处理剂(2％)、HDPE+CaCO₃+表面处理剂(2％)、HDPE：84％+(镁盐晶须+CaCO₃)16％+表面处理剂(2％)于不同含量填充物下(镁盐晶须、CaCO₃、镁盐晶须+CaCO₃)的拉伸强度表现；其中：

A线段系为HDPE+镁盐晶须+表面处理剂(2％)；

B线段系为HDPE+CaCO₃+表面处理剂(2％)；

C线段系为HDPE：84％+(镁盐晶须+CaCO₃)16％+表面处理剂(2％)。

此外，请续配合参阅图7所示，系为本发明成品的断裂拉伸试验；由图式中可明显得知，HDPE的断裂伸长率为28.5％，而经过镁盐晶须(16％)处理后的HDPE，其断裂伸长率为23.9％；

而使用不同剂量的表面处理剂(SMA1000+钛酸酯偶联剂)对断裂伸长率的影响如该图所示；其中：

A线段系为CaCO₃：16％+HDPE：84％以不同重量百分比的表面处理剂(SMA1000+钛酸酯偶联剂)所产生对断裂伸长率的影响；

B线段系为CaCO₃：8％+镁盐晶须：8％+HDPE：84％以不同重量百分比的表面处理剂(SMA1000+钛酸酯偶联剂)所产生对断裂伸长率的影响。

由本发明前述的各项试验可知，其于楦头材质的需求本法填充材料用碳酸钙(CaCO₃)与镁盐晶须各50％的比例来混合添加使用，其原因为碳酸钙的刚性高，微孔发泡HDPE材料硬度随着气泡的密度高而降低，而用碳酸钙填充来强化微孔发泡HDPE的材料硬度，但其缺点是随着碳酸钙含量的增加，微孔发泡HDPE材料的弯曲强度、拉伸强度及断裂伸长率都有所下降，其中，又以断裂伸长率下降太多，而用镁盐晶须来做微孔发泡HDPE的增强拉伸强度等上列的缺点，即补足碳酸钙填充材料的缺点，其确实可达到本发明的预定效果及目的。

藉由上述本发明配方调配及制程设计，确实可达到下列的预定成效：

一、实现HDPE微发泡挤出型来生产轻量化塑料HDPE楦头材料，以及大幅降低现有HDPE楦头及材料的成本。

二、实现HDPE微发泡复合材料物性，某部分小或等于纯HDPE材料的物性，但针对需求的物性则大幅超出纯HDPE材料的物性，以实现产品的优势。

三、缩短制程可实现生产所需目标，并大幅降低设备及生产成本。

四、成品具有均匀分布的微孔，及材料加工车削后，仍具有表面的光滑性。

五、结合纳米材料改性技术及HDPE轻量化的微孔发泡技术，充分克服HDPE微孔发泡受限于HDPE的熔点高，熔限窄，熔体强度低，要加工为微孔发泡相当困难等缺点，并实现节省材料、制程缩短、降低成本，使传统HDPE治具变轻，节省人工体力支出，增加工厂产能，又可达到回收再利用的环保诉求，且依产品的特性需求，可减轻重量约20％～50％左右。

综上所述，本发明系用于楦头及其材料的生产技术，可产出一种质量轻的材料，并以此作为材料生产的治具之用；不仅易于使用者操作，节省人力负担，使产能进一步提升，且此材料散热性佳、制程短，有效提高产品良率，使得成品的质量稳定，同时可大量节省材料，有效地降低生产成本，对于商业量产及应用上极具优势，深具经济实用性。

上述实施例仅例示性说明本发明轻量化的塑料楦头的配方及其制法，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围如所述申请专利范围所载。

Claims

1.一种轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，包括：

80至85重量％的高密度聚乙烯；

5至7.4重量％的碳酸钙；

5至7.4重量％的镁盐晶须；以及

剩余含量之微量元素。

2.如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，该高密度聚乙烯的含量为83至85重量％。

3.如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，该碳酸钙的含量为6至7重量％。

4.如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，该镁盐晶须的含量为6至7重量％。

5.如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，该微量元素具有10～20CC的邻苯二甲酸二异癸酯。

6.如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，该微量元素具有0.001至0.01重量％的偶氮二甲酰铵。

7.如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头的配方，其特征在于，该微量元素具有0.0001至0.0005重量％的色粉。

8.一种制造含有如权利要求1所述的轻量化的塑料楦头制法，其特征在于，包括下列步骤：

在『开模』步骤时：使该模具分离，并将成型物取出；

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该活化剂系为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、单体偶联剂、硅烷类偶联剂或二聚磷酸二异辛酯硬酯酸镁。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一次高速混合时，可加入适量塑化助剂。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该塑化助剂系为邻苯二甲酸二异癸酯。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二次高速混合时，可加入适量发泡剂。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该发泡剂系为偶氮二甲酰铵。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该在『冷却』步骤的冷却水水温保持在8～13℃之间。

15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该注塑机的温度设定保持在150～180℃之间。

16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该注塑机的射出压力为100～130kg/m²。

17.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该填充材料系为碳酸钙、氧化锌、蛋白石、滑石粉、微晶粉、氢氧化镁、玻璃纤维或粉镁盐晶须。