CN102336034B - 积层材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及积层材及其制造方法，该积层材包括第一发泡层、基材、第二发泡层及表面层。该第一发泡层具有多个第一孔洞。该基材为布料。该第二发泡层具有多个第二孔洞，该第二发泡层的发泡方式与该第一发泡层的发泡方式不同，这些第二孔洞的尺寸及孔洞尺寸差异与这些第一孔洞不同。该表面层位于该第二发泡层上。由此，当作为球皮时，该积层材可以提供良好的回弹力及操控性，而且可以提高制造效率。
Description
技术领域
本发明涉及积层材(multilayered material)及其制造方法，特别是具有两种不同的发泡结构的积层材及其制造方法。
背景技术
在球的种类中，简单的球体是以橡胶材料直接注射成型而形成整个球体。在基于视觉、触感、质感或运动比赛的规范下，进而有车缝或手缝的制造过程。在这样的制造过程中，因缝合原因需在球体内设置球胆，充气时将气体灌入球胆，通过球胆鼓涨而将球体撑起，接着再将球皮车缝或手缝于球胆上。传统上作为球皮的材料有热塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)或聚氨酯(PU)皮，其不发泡或单层发泡。
传统球皮结构的缺点如下。由于传统球皮结构较为坚硬，对于运动激烈的足球、排球，在活动时运动员的手脚易受冲击而受伤，且其与人的身体触感不佳，操控不易，故在球体制造时需进行各种补强改善，使球体制造过程及成本增加。
因此，有必要提供创新且具有进步性的积层材及其制造方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明提供积层材，其包括第一发泡层、基材、第二发泡层及表面层。该第一发泡层由第一高分子树脂经发泡而形成，且具有上表面、下表面及多个第一孔洞。该基材为布料且位于该第一发泡层的上表面或下表面。该第二发泡层位于该基材上方，该第二发泡层由第二高分子树脂经发泡而形成且具有多个第二孔洞，该第二发泡层的发泡方式与该第一发泡层的发泡方式不同，这些第二孔洞的尺寸及孔洞尺寸差异与这些第一孔洞不同。该表面层位于该第二发泡层上，且材质为第三高分子树脂。
本发明还提供积层材的制造方法，其包括以下步骤：(a)在离型纸上形成第三高分子混合物，其中第三高分子混合物包含第三高分子树脂；(b)烘干该第三高分子混合物以形成表面层；(c)将第二高分子混合物经发泡后形成于该表面层上，其中该第二高分子混合物包含第二高分子树脂；(d)烘干该第二高分子混合物以形成第二发泡层，该第二发泡层具有多个第二孔洞；(e)将基材贴合在该第二发泡层上，其中该基材为布料；(f)将第一高分子混合物发泡且烘干以形成第一发泡层，其中该第一高分子混合物包含第一高分子树脂，该第一发泡层具有多个第一孔洞，该步骤(c)的发泡方式与该步骤(f)的发泡方式不同，这些第二孔洞的尺寸及孔洞尺寸差异与这些第一孔洞不同；及(g)将该第一发泡层设置于该基材上，以得到积层材。
当该积层材作为球皮使用时，可吸收大量的冲击力，而且该第一发泡层和该第二发泡层这两种不同发泡结构的组合可以提供更好的回弹力及操控性。而且该积层材不需要再进行任何补强改善，可以提高制造效率。
附图说明
图1至图8显示本发明积层材的制造方法的第一实施例的制造过程步骤的示意图；
图9显示本发明积层材的第一实施例的扫描电子显微镜照片；及
图10至图17显示本发明积层材的制造方法的第二实施例的制造过程步骤的示意图。
主要组件符号说明
1 第一半成品
2 本发明积层材的第一实施例
3 本发明积层材的第二实施例
10 离型纸
12 表面层
14 第二发泡层
16 第二胶合层
18 基材
20 离型纸
22 第一发泡层
24 第一胶合层
26 粘合层
28 第三胶合层
141 第二孔洞
221 第一孔洞
222 第一发泡层的上表面
223 第一发泡层的下表面
具体实施方式
参考图1至图8，它们显示本发明积层材的制造方法的第一实施例的制造过程步骤的示意图。参考图1，利用涂布方式在离型纸10上形成第三高分子混合物，接着在50℃至120℃的温度下烘干该第三高分子混合物以形成表面层12。该第三高分子混合物包含第三高分子树脂、助剂、溶剂和色料(色素)，该第三高分子树脂的固含量为50％以下，优选为15～30％，其材质为聚氨酯树脂。该第三高分子树脂除了包含聚氨酯树脂之外还可包含溶剂。
参考图2，将第二高分子混合物发泡后，利用涂布方式形成于该表面层12上，接着在120℃至180℃的温度下烘干该第二高分子混合物以形成第二发泡层14，该第二发泡层14具有多个第二孔洞141。该第二高分子混合物包含第二高分子树脂、助剂、溶剂和色料。该第二高分子树脂的固含量为80％以上，优选为90％以上，其材质为聚氨酯树脂、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，除上述成分之外，该第二高分子树脂还包含溶剂，且其发泡方式为化学发泡，这些第二孔洞141彼此不互相连通，形成封闭式空孔结构。
参考图3及图4，将基材18贴合在该第二发泡层14上，以形成第一半成品1。本实施例的贴合方式如下。首先，利用涂布方式在该第二发泡层14上形成第二胶合层16(图3)，接着在60℃至140℃的温度下烘干该第二胶合层16。该第二胶合层16的材质为聚氨酯树脂。
接着，如图4所示，将该基材18放置于该第二胶合层16上，以使该基材18贴合在该第二发泡层14上。该基材18为布料，例如，织布(woven fabric)、超纤布或不织布。
参考图5，将第一高分子混合物经发泡后涂布于离型纸20上，且在100℃至140℃的温度下烘干以形成第一发泡层22。该第一高分子混合物包含第一高分子树脂、助剂、溶剂(水)和色料。该第一高分子树脂的固含量为50％以上，优选为60％以上。该第一高分子树脂为水性高分子树脂(例如，聚氨基甲酸酯)、聚丙烯酸类树酯(即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，除了上述成分之外，该第一高分子树脂还包含溶剂(水)，且其发泡方式为物理发泡，发泡后该第一发泡层22的密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3。该第一发泡层22具有多个第一孔洞221，这些第一孔洞221中的一部分彼此互相连通，形成穿隧式(tunnellike)空孔结构。
在本发明中，上述两种发泡方式不同。该第二发泡层14的该第二高分子混合物为化学发泡，这些第二孔洞141彼此不互相连通且这些第二孔洞141的孔洞尺寸差异较小，亦即这些第二孔洞141的孔洞尺寸较均一。该第一发泡层22的该第一高分子混合物为物理发泡，这些第一孔洞221中的一部分彼此互相连通且这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异较大，亦即这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异较明显。这些第一孔洞221的尺寸与这些第二孔洞141的尺寸不同，而且这些第一孔洞221中最大的孔洞约为300至400μm，其用肉眼可看到。因此，这些第二孔洞141的孔洞尺寸差异小于这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异。
接着，将该第一发泡层22离型(release)，以形成第二半成品。
参考图6及图7，将该第一发泡层22设置于该基材18上，且经离型后得到积层材2。本实施例是利用贴合方式将该第一发泡层22设置于该基材18上，该方式如下。首先，利用涂布方式在该基材18上形成第一胶合层24(图6)，接着在60℃至140℃的温度下烘干该第一胶合层24。该第一胶合层24的材质为聚氨酯树脂。
接着，将该第一发泡层22(第二半成品)放置于该第一胶合层24上，以使该第一发泡层22贴合在该基材18上。接着，移除该离型纸10，得到该积层材2。
优选地，参考图8，本实施例还包括在该第一发泡层22上形成粘合层26的步骤，该粘合层26的材质为热塑性树脂，例如，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚氨酯(PU)粘合剂(又称“接着剂”)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)粘合剂、热熔胶、或其混合物。
在本实施例中，该第二发泡层14的该第二高分子混合物为化学发泡，该第一发泡层22的该第一高分子混合物为物理发泡。然而在其它应用中，该第二发泡层14及该第一发泡层22的材质及发泡方式可以互换，亦即，该第二高分子树脂为水性高分子树脂，且其发泡方式为物理发泡，该第二发泡层14的密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3，这些第二孔洞141中的一部分彼此互相连通。该第一高分子树脂的固含量为80％以上，优选为90％以上，且其发泡方式为化学发泡，这些第一孔洞221彼此不互相连通，这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异小于这些第二孔洞141的孔洞尺寸差异。该第一高分子树脂的材质为聚氨酯树脂，该第二高分子树脂的材质为聚氨基甲酸酯。
参考图9，其显示本发明积层材的第一实施例的扫描电子显微镜照片。同时参考图8，该积层材2可作为球皮，其包括第一发泡层22、基材18、第二发泡层14及表面层12。该第一发泡层22由第一高分子树脂经发泡而形成，且具有上表面222、下表面223及多个第一孔洞221。该第一高分子树脂为水性高分子树脂(例如，聚氨基甲酸酯)、聚丙烯酸类树酯(即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。该第一发泡层22利用物理发泡而形成，其密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3，这些第一孔洞221中的一部分彼此互相连通，形成穿隧式空孔结构。
该基材18为布料(例如，织布、超纤布或不织布)且位于该第一发泡层22的上表面222上。优选地，该第一发泡层22及该基材18之间还包括第一胶合层24，以使该第一发泡层22及该基材18彼此粘合。该第一胶合层24的材质为聚氨酯树脂。
该第二发泡层14位于该基材18上方。在本实施例中，该第二发泡层14位于该基材18上，其由第二高分子树脂经发泡而形成，且具有多个第二孔洞141。该第二高分子树脂的固含量为80％以上，优选为90％以上，且其材质为聚氨酯树脂、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。该第二发泡层14利用化学发泡而形成，这些第二孔洞141彼此不互相连通，形成封闭式空孔结构。
该第二发泡层14的发泡方式与该第一发泡层22的发泡方式不同。该第二发泡层14为化学发泡，这些第二孔洞141彼此不互相连通且这些第二孔洞141的孔洞尺寸差异较小，亦即这些第二孔洞141的孔洞尺寸较均一。该第一发泡层22为物理发泡，这些第一孔洞221中的一部分彼此互相连通且这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异较大，亦即这些第一孔洞221的孔洞尺寸大小差异较明显。这些第一孔洞221的尺寸与这些第二孔洞141的尺寸不同，而且这些第一孔洞221中最大的孔洞约为300至400μm，其用肉眼可看到。因此，这些第二孔洞141的孔洞尺寸差异小于这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异。
优选地，该第二发泡层14及该基材18之间还包括第二胶合层16，以使该第二发泡层14及该基材18彼此粘合。该第二胶合层16的材质为聚氨酯树脂。
该表面层12位于该第二发泡层14上，且材质为第三高分子树脂。该第三高分子树脂的固含量为50％以下，优选为15～30％，其材质为聚氨酯树脂
优选地，该积层材2还包括粘合层26，其位于该第一发泡层22下面。该粘合层26的材质为热塑性树脂，例如，热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚氨酯(PU)粘合剂、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(EVA)粘合剂、热熔胶、或其混合物。
在本实施例中，该第二发泡层14为化学发泡，该第一发泡层22为物理发泡。然而在其它应用中，该第二发泡层14及该第一发泡层22可以互换，亦即，该第二高分子树脂为水性高分子树脂，且其发泡方式为物理发泡，该第二发泡层14的密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3，这些第二孔洞141中的一部分彼此互相连通。该第一高分子树脂的固含量为80％以上，优选为90％以上，且其发泡方式为化学发泡，这些第一孔洞221彼此不互相连通，这些第一孔洞221的孔洞尺寸差异小于这些第二孔洞141的孔洞尺寸差异。该第一高分子树脂的材质为聚氨酯树脂，该第二高分子树脂的材质为聚氨基甲酸酯。
本发明的优点为，当该积层材2作为球皮使用时，可吸收大量的冲击力，而且该第一发泡层22及该第二发泡层14两种不同发泡结构的组合可以提供更好的回弹力及操控性。而且该积层材2不需要再进行任何补强改善，可以提高制造效率。再者，由于多了该粘合层26，因此可以利用热压方式直接将该积层材2压合于球胆上，不需要再车缝或手缝。
参考图10至图17，其显示本发明积层材的制造方法的第二实施例的制造过程步骤的示意图。参考图10，利用涂布方式在离型纸10上形成第三高分子混合物，接着在50℃至120℃的温度下烘干该第三高分子混合物以形成表面层12。该表面层12与第一实施例的表面层12相同。
参考图11，将第二高分子混合物经发泡后，利用涂布方式形成于该表面层12上，接着在120℃至180℃的温度下烘干该第二高分子混合物以形成第二发泡层14。该第二发泡层14与该第一实施例的第二发泡层14相同。
参考图12，将第一高分子混合物发泡后涂布于离型纸20上，且在100℃至140℃的温度下烘干以形成第一发泡层22。该第一发泡层22与该第一实施例的该第一发泡层22相同。
参考图13，利用涂布方式在该第二发泡层14上形成第三胶合层28，接着在60℃至140℃的温度下烘干该第三胶合层28。该第三胶合层28的材质为聚氨酯树脂。
参考图14，将该第一发泡层22放置于该第三胶合层28上，以使该第一发泡层22贴合在该第二发泡层14上。
参考图15，利用涂布方式在该第一发泡层22上形成第一胶合层24。该第一胶合层24与该第一实施例的第一胶合层24相同。接着，将该基材18放置于该第一胶合层24上，以使该基材18贴合在该第一发泡层22上。接着，移除该离型纸10，得到该积层材3，如图16所示。
优选地，参考图17，本实施例还包括在该基材18的下表面上形成粘合层26的步骤。该粘合层26与第一实施例的粘合层相同。
参考图17，其显示本发明积层材的第二实施例的示意图。该积层材3可作为球皮，其包括基材18、第一发泡层22、第二发泡层14、表面层12及粘合层26。该积层材3与第一实施例的积层材2(图8)大致相同，其不同之处在于在该积层材3中，该基材18及该第一发泡层22的位置互调。亦即，该基材18位于该第一发泡层22的下表面223，且该第二发泡层14是利用第三胶合层28粘附于该第一发泡层22的上表面222上。该粘合层26位于该基材18的下表面。
上述实施例仅仅是为了说明本发明的原理及其功效，并非用以限制本发明，因此本领域技术人员可对上述实施例进行修改及变化而仍不脱离本发明的精神。本发明的保护范围应如所附权利要求所列。
Claims (19)
1.积层材，包括：
第一发泡层，其由第一高分子树脂经化学发泡而形成，且具有上表面、下表面及多个第一孔洞，其中该第一高分子树脂的固含量为80％以上，这些第一孔洞彼此不互相连通；
基材，其为布料且位于该第一发泡层的上表面或下表面；
位于该基材上方的第二发泡层，该第二发泡层由第二高分子树脂经物理发泡而形成且具有多个第二孔洞其中该第二高分子树脂为水性高分子树脂，该第二发泡层的密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3，这些第二孔洞中的一部分彼此互相连通，这些第一孔洞的尺寸与这些第二孔洞的尺寸不同，且这些第一孔洞的孔洞尺寸差异小于这些第二孔洞的孔洞尺寸差异；及
表面层，其位于该第二发泡层上，且材质为第三高分子树脂。
2.权利要求1的积层材，其中该积层材为球皮。
3.权利要求1的积层材，其中该基材位于该第一发泡层的上表面，且该第二发泡层位于该基材上。
4.权利要求3的积层材，其中该基材为织布、超纤布或不织布，该积层材还包括第一胶合层及第二胶合层，该第一胶合层位于该第一发泡层及该基材之间，该第二胶合层位于该基材及该第二发泡层之间。
5.权利要求1的积层材，其中该基材位于该第一发泡层的下表面，且该第二发泡层位于该第一发泡层上。
6.权利要求5的积层材，其中该基材为织布、超纤布或不织布，该积层材还包括第一胶合层及第三胶合层，该第一胶合层位于该第一发泡层及该基材之间，该第三胶合层位于该第一发泡层及该第二发泡层之间。
7.权利要求1的积层材，其中该第一高分子树脂的材质为聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，该第二高分子树脂的材质为聚氨酯树脂、聚丙烯酸类树酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。
8.权利要求1的积层材，其中该表面层的第三高分子树脂的固含量为50％以下，且其材质为聚氨酯树脂。
9.权利要求1的积层材，该积层材还包括粘合层，该基材位于第一发泡 层的上表面且该粘合层位于该第一发泡层下面，或者该基材位于第一发泡层 的下表面且该粘合层位于该基材下面，该粘合层的材质为热塑性树脂，该热塑性树脂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚氨酯(PU)粘合剂、热熔胶、或其混合物。
10.积层材的制造方法，包括以下步骤：
(a)在离型纸上形成第三高分子混合物，其中该第三高分子混合物包含第三高分子树脂；
(b)将该第三高分子混合物烘干以形成表面层；
(c)将第二高分子混合物经物理发泡后形成于该表面层上，其中该第二高分子混合物包含第二高分子树脂，该第二高分子树脂为水性高分子树脂；
(d)将该第二高分子混合物烘干以形成第二发泡层，该第二发泡层具有多个第二孔洞，其中该第二发泡层的密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3，这些第二孔洞中的一部分彼此互相连通；
(e)将基材贴合到该第二发泡层上，其中该基材为布料；
(f)将第一高分子混合物化学发泡且烘干以形成第一发泡层，其中该第一高分子混合物包含第一高分子树脂，该第一发泡层具有多个第一孔洞，其中该第一高分子树脂的固含量为80％以上，这些第一孔洞彼此不互相连通，这些第一孔洞的尺寸与这些第二孔洞的尺寸不同，这些第一孔洞的孔洞尺寸差异小于这些第二孔洞的孔洞尺寸差异；及
(g)将该第一发泡层设置于该基材上，以得到积层材。
11.权利要求10的方法，其中该步骤(a)中该第三高分子树脂的固含量为50％以下，且其材质为聚氨酯树脂。
12.权利要求10的方法，其中该第一高分子树脂的材质为聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，该第二高分子树脂的材质为聚氨酯树脂、聚丙烯酸类树酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。
13.权利要求10的方法，其中该步骤(a)为将该第三高分子混合物涂布于该离型纸上，该步骤(c)为将该第二高分子混合物涂布于该表面层上，该步骤(g)为将该第一发泡层贴合于该基材上。
14.权利要求10的方法，其中该方法在该步骤(g)之后还包括在该第一发泡层上形成粘合层的步骤，该粘合层的材质为热塑性树脂，该热塑性树脂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚氨酯(PU)粘合剂、热熔胶、或其混合物。
15.积层材的制造方法，包括以下步骤：
(a)在离型纸上形成第三高分子混合物，其中该第三高分子混合物包含第三高分子树脂；
(b)将该第三高分子混合物烘干以形成表面层；
(c)将第二高分子混合物经物理发泡后形成于该表面层上，其中第二高分子混合物包含第二高分子树脂，该第二高分子树脂为水性高分子树脂；
(d)将该第二高分子混合物烘干以形成第二发泡层，该第二发泡层具有多个第二孔洞，其中该第二发泡层的密度为0.25g/cm3至0.7g/cm3，这些第二孔洞中的一部分彼此互相连通；
(e)将第一高分子混合物化学发泡且烘干以形成第一发泡层，其中该第一高分子混合物包含第一高分子树脂，该第一发泡层具有多个第一孔洞，该第一高分子树脂的固含量为80％以上，这些第一孔洞彼此不互相连通，这些第一孔洞的尺寸与这些第二孔洞的尺寸不同，这些第一孔洞的孔洞尺寸差异小于这些第二孔洞的孔洞尺寸差异；
(f)将该第一发泡层设置于该第二发泡层上；及
(g)将基材贴合在该第一发泡层上以得到积层材，其中该基材为布料。
16.权利要求15的方法，其中该步骤(a)中该第三高分子树脂的固含量为50％以下，且其材质为聚氨酯树脂。
17.权利要求15的方法，其中该第一高分子树脂的材质为聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸类树酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，该第二高分子树脂的材质为聚氨酯树脂、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。
18.权利要求15的方法，其中该步骤(a)为将该第三高分子混合物涂布于该离型纸上，该步骤(c)为将该第二高分子混合物涂布于该表面层上，该步骤(f)为将该第一发泡层贴合于该第二发泡层上。
19.权利要求15的方法，其中该方法在该步骤(g)之后还包括在该基材上形成粘合层的步骤，该粘合层的材质为热塑性树脂，该热塑性树脂为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚氨酯(PU)粘合剂、热熔胶、或其混合物。
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