CN111073066A - 乒乓球拍用橡胶海绵及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乒乓球拍用橡胶海绵及其制备方法。其中，所述乒乓球拍用橡胶海绵的配方包括以下重量份的原料组分：基体材料50～100份、液体增塑剂20～60份、填充剂10～100份、硫化活性剂3～8份、硫化促进剂1～3份、发泡剂2～8份、硫黄2～5份。本发明所述的乒乓球拍用橡胶海绵稳定性好，产品平整度高，可以容易地制备出密度在0.3‑0.45g/cm3间的橡胶海绵，邵尔C硬度30‑50，回弹性65％‑85％，同时具备柔软性好和回弹性好的优点，可满足不同需求的乒乓选手使用。

Description

乒乓球拍用橡胶海绵及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地涉及一种乒乓球拍用橡胶海绵及其制备方法，更为具体地，涉及一种中低密度高弹性乒乓球拍用橡胶海绵及其制备方法。
背景技术
乒乓球球拍用海绵，应具有较高的回弹性，有利于运动员发挥回球速度快的技术特长。高密度球拍用橡胶海绵，密度为0.45～0.65g/cm3，适合近台打法，硬度较大，球拍变形小，运动员动作幅度小。中低密度球拍用橡胶海绵，密度为0.3～0.45g/cm3，适合中远台打法，硬度较小，球拍变形大，运动员动作幅度大，有利于充分发力。
一般选用天然橡胶及弹性较好的顺丁橡胶作为基体材料，通过添加增塑剂来降低橡胶海绵的密度，通常高密度球拍用海绵的增塑剂用量是15～35份，中低密度球拍用海绵的增塑剂用量是35～60份。但增塑剂的比例过大，会导致海绵的回弹性降低，影响使用效果；增塑剂用量过小，会导致海绵的密度过大，硬度过大，击球时脱板速度过快，发力时间不足，影响使用效果。
通常采用的增塑剂包括石蜡类、环烷类、芳香族类等矿物油、松焦油等植物油、脂肪酸酯类、邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类等的酯类化合物。以上这些增塑剂，随着用量的增加，海绵的弹性都会随之下降，需要采用对海绵弹性影响较小的增塑剂。
因此，平衡高弹性和中低密度是乒乓球球拍用海绵设计上急需解决的一大难点。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种乒乓球拍用橡胶海绵，其柔软性好、回弹性好。
本发明的技术目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明所述的一种乒乓球拍用橡胶海绵，其配方包括以下重量份的原料组分：基体材料50～100份、液体增塑剂20～60份、填充剂10～100份、硫化活性剂3～8份、硫化促进剂1～3份、发泡剂2～8份、硫黄2～5份。
进一步地，本发明所述液体增塑剂选自液体异戊二烯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、聚丁烯、或聚异丁烯。
进一步地，本发明所述基体材料选自天然橡胶和/或顺丁橡胶；优选地，所述填充剂选自白炭黑和/或轻质碳酸钙；优选地，所述硫化活性剂选自氧化锌和/或硬脂酸；优选地，所述硫化促进剂选自促进剂TBBS和/或促进剂M；优选地，所述发泡剂选自发泡剂OBSH和/或发泡剂H。
进一步地，本发明所述乒乓球拍用橡胶海绵的密度为0.3～0.45g/cm3，邵尔C硬度30-50，回弹性65％-85％。
本发明的另一技术目的是提供一种上述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法，包括如下步骤：
1)、按配方准备各原料组分；
2)、混炼加工：用密炼机混炼，控制密炼室温度在70～90℃，投入基体材料后塑炼，投入填充剂、增塑剂、硫化活性剂和硫化促进剂，混炼，投入发泡剂、硫黄，混炼均匀后出料，薄通后出片，得混炼胶料；
3)、预成型和发泡硫化：将混炼胶料返炼出厚度略大于模具厚度(高度)的片状物；或将混炼胶在冷喂料机上挤出，预成型为厚度略大于模具厚度的片状物，放入模具内加压加热，硫化进行一次硫化发泡成型，开模得发泡板材；
4)、二次硫化定型：将一次硫化制得的发泡板材放入模腔内，加压加热，硫化进行二次硫化定型处理，冷却，制得板材制品，切割。
本发明的另一技术目的是提供一种上述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法，包括如下步骤：
1)、按配方准备各原料组分；
2)、混炼加工：用开炼机混炼，控制辊筒温度在40～90℃，投入基体材料包辊塑炼，依次加入填充剂、增塑剂、硫化活性剂、硫化促进剂、发泡剂和硫黄，混匀后反复割胶混炼，薄通，出片，制得混炼胶料；
3)、预成型和发泡硫化：将混炼胶料返炼出片状物，或将混炼胶在冷喂料机上挤出，预成型为片状物，放入模具内加压加热，硫化进行一次硫化发泡成型，开模得发泡板材；
4)、二次硫化定型：将一次硫化制得的发泡板材放入模腔内，加压加热，硫化进行二次硫化定型处理，冷却，制得板材制品，切割。
进一步地，本发明步骤3)中混炼胶料返炼出片状物的厚度比模具高度高出10～15％；步骤3)中模具的装胶量为装满膜腔。
优选地，本发明步骤3)中片状物的厚度略大于模具厚度(高度)；优选地，一次硫化发泡成型的温度为130-170℃，硫化时间为5-20分钟，压力是10-15MPa；优选地，步骤3)中加热加压采用平板压机。
进一步地，本发明所述步骤4)中二次硫化模腔的三维尺寸为一次硫化模腔三维尺寸的1.1～2.0倍；优选地，所以二次硫化模腔的高度比最终制品厚度高出5-10％；优选地，二次硫化定型处理的温度为130-170℃，硫化时间为10-30分钟，压力是5-10MPa。
进一步地，本发明所述步骤4)中制得板材制品后放置30～45天后进行切割。
本发明所述的乒乓球拍用橡胶海绵的配方相对于与现有的技术，本发明生产的乒乓球拍用橡胶海绵稳定性好，产品平整度高，可以容易地制备出密度在0.3-0.45g/cm3间的橡胶海绵，邵尔C硬度30-50，回弹性65％-85％，同时具备柔软性好和回弹性好的优点，可满足不同需求的乒乓选手使用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加明确，下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。本发明所述的乒乓球拍用橡胶海绵的配方中所涉及的重量份可以是千克或公斤。
一、乒乓球拍用橡胶海绵及其制备方法
实施例1
1、乒乓球拍用橡胶海绵的配方
实施例1所述乒乓球拍用橡胶海绵，其配方包括以下重量份的原料组分：
天然橡胶50份、顺丁橡胶50份、白炭黑20份、轻质碳酸钙20份、液体聚丁二烯橡胶20份、氧化锌5份、硬脂酸1份、促进剂TBBS为1.0份、促进剂M为0.3份、发泡剂H为3份、发泡剂OBSH为3份、硫磺3份。
2、乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法
实施例1所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法包括如下步骤：
1)、按实施例1的配方准备各原料组分
2)、混炼加工
采用密炼机作为橡胶加工设备时，控制密炼室温度在70-90℃，先投入橡胶，塑炼2分钟，然后依次加入填充剂、软化剂、硫化活性剂和硫化促进剂，持续混炼8分钟，最后加入发泡剂和硫黄，混炼2分钟后出料，然后将胶料在开炼机上薄通3遍后出片，制得混炼胶料；采用开炼机作为橡胶加工设备时，控制辊筒温度在40-90℃，先加橡胶包辊塑炼，然后依次加入填充剂、软化剂、硫化活性剂、硫化促进剂、发泡剂和硫黄，待粉料和软化剂全部混入橡胶后，反复割胶混炼，整个过程控制在15-25分钟，最后薄通3遍，出片，制得混炼胶料；
3)、发泡成形
将所制备的混炼胶料在开炼机上返炼，出成厚片状，或将混炼胶直接在冷喂料机上挤出，并预成型为厚片状，然后将厚片状混炼胶放入方框模具内，装胶量为正好装满膜腔，模腔要有15-45度的斜边设计，以利于开模时发泡橡胶跳模，将方框模具盖上上下模板，放在平板压机上加压加热，在130-170℃的温度下硫化5-20分钟进行一次硫化发泡成型，然后开模，已硫化的胶料从模腔内迅速膨胀并跳出模腔，得到发泡板材；
4)、定型
将一次硫化制得的发泡板材放入尺寸一致的模腔内，采用方框形模具，模腔的三维尺寸是一次硫化模腔三维尺寸的1.1-2倍，由于制品的收缩率，所以模腔的高度比最终制品要求厚度大5-10％，然后在压机上进行加压加热处理，在130-170℃的温度下硫化10-30分钟进行二次硫化定型处理，取出后冷却，制得密度为0.3-0.45g/cm3的闭孔结构的橡胶海绵板材制品；
5)切割薄片
将制得的海绵板材停放45天以稳定海绵的尺寸(不同的放置时间会影响海绵的性能例如弹性、硬度，放置时间优选为30～45天)，然后用海绵切片机切割成要求厚度的薄片。
实施例2
1、乒乓球拍用橡胶海绵的配方
实施例1所述乒乓球拍用橡胶海绵，其配方包括以下重量份的原料组分：
天然橡胶50份、顺丁橡胶50份、白炭黑20份、轻质碳酸钙20份、液体聚丁二烯橡胶40份、氧化锌5份、硬脂酸1份、促进剂TBBS为1.0份、促进剂M为0.3份、发泡剂H为3份、发泡剂OBSH为3份、硫磺3份。
2、乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法
实施例2所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法与实施例1相同。
实施例3
1、乒乓球拍用橡胶海绵的配方
实施例1所述乒乓球拍用橡胶海绵，其配方包括以下重量份的原料组分：
天然橡胶50份、顺丁橡胶50份、白炭黑20份、轻质碳酸钙20份、液体聚丁二烯橡胶60份、氧化锌5份、硬脂酸1份、促进剂TBBS为1.0份、促进剂M为0.3份、发泡剂H为3份、发泡剂OBSH为3份、硫磺3份。
2、乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法
实施例3所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法与实施例1相同。
对照例1
1、乒乓球拍用橡胶海绵的配方
对照例1提供一种乒乓球拍用橡胶海绵，其包括以下重量份的原料组分：天然橡胶50份、顺丁橡胶50份、白炭黑20份、轻质碳酸钙20份、液体聚丁二烯橡胶15份、氧化锌5份、硬脂酸1份、促进剂TBBS为1.0份、促进剂M为0.3份、发泡剂H为3份、发泡剂OBSH为3份、硫磺3份。
2、乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法
对照例1所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法与实施例1相同。
对照例2
1、乒乓球拍用橡胶海绵的配方
对照例2提供一种乒乓球拍用橡胶海绵，其包括以下重量份数的原料组分：天然橡胶50份、顺丁橡胶50份、白炭黑20份、轻质碳酸钙20份、液体聚丁二烯橡胶65份、氧化锌5份、硬脂酸1份、促进剂TBBS为1.0份、促进剂M为0.3份、发泡剂H为3份、发泡剂OBSH为3份、硫磺3份。
2、乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法
对照例2所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法与实施例1相同。
对照例3
1、乒乓球拍用橡胶海绵的配方
对照例3提供一种乒乓球拍用橡胶海绵，其包括以下重量份数的原料组分：天然橡胶50份、顺丁橡胶50份、白炭黑20份、轻质碳酸钙20份、环烷油40份、氧化锌5份、硬脂酸1份、促进剂TBBS为1.0份、促进剂M为0.3份、发泡剂H为3份、发泡剂OBSH为3份、硫磺3份。
2、乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法
对照例3所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法可参考实施例1的制备方法。
二、性能测试
1、回弹率的测试方法：
切取尺寸为10×10×0.6cm的橡胶海绵板材试样，去掉表皮，平整地置于玻璃面上。将直径10mm的钢珠从橡胶海绵板上方100cm(定义为h0)的高度自由落下，回弹在橡胶海绵试样的中心部位，从高度尺上读取乒乓球的回弹的最大高度h1，h1/h0×100％即为乒乓球回弹率。
2、邵尔C硬度测试方法：GB/T531.1-2008，ASTM D 2240
3、密度测试方法：GB/T533
以下是液体增塑剂用量对中低密度高弹性乒乓球拍用橡胶海绵的性能影响对比测试。将上述实施例制得的乒乓球拍用橡胶海绵进行性能测试，具体数据如下表1所示：
表1实施例1及对照例1～2乒乓球拍用橡胶海绵性能测试
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例1 对照例2
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.45 0.41 0.30 0.49 0.28
邵尔C硬度 51 43 31 54 29
回弹性 78％ 76％ 68％ 78％ 65％
通过表1可知：对照例1中，所添加的增塑剂液体聚丁二烯橡胶为15份(低于20份)，所制备橡胶海绵的密度大于0.45g/cm3，邵尔C硬度大于50，柔软性下降，击打乒乓球时球拍变形减少，发力时间不足，不再适合中远台打法。
对照例2中，所添加的增塑剂液体聚丁二烯橡胶为65份(高于60份)，所制备橡胶海绵的密度小于0.3g/cm3，邵尔C硬度小于30，过于柔软，击打乒乓球是球拍变形过大，发力困难，球速慢，也不适合中远台打法。
以下是增塑剂种类的选择对中低密度高弹性乒乓球拍用橡胶海绵的性能影响对比测试。将实施例1及对照例3制得的乒乓球拍用橡胶海绵进行性能测试，具体数据如下表2所示：
表2实施例1与对照例3乒乓球拍用橡胶海绵性能测试
测试项目 实施例1 对照例3
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.41 0.39
邵尔C硬度 43 42
回弹性 76％ 64％
通过表2可知：实施例1中选用增塑剂液体聚丁二烯橡胶40份；对照例3中采用了常规增塑剂环烷油40份。两者制得的乒乓球拍用橡胶海绵的密度和硬度接近，但对照例3的回弹性明显低于实施例1，可见要获得较优回弹性，兼顾合适密度和硬度的乒乓球拍用橡胶海绵需要选定特定的增塑剂。

Claims (10)

1.一种乒乓球拍用橡胶海绵，其特征在于，其配方包括以下重量份的原料组分：基体材料50～100份、液体增塑剂20～60份、填充剂10～100份、硫化活性剂3～8份、硫化促进剂1～3份、发泡剂2～8份、硫黄2～5份。
2.根据权利要求1所述乒乓球拍用橡胶海绵，其特征在于，所述液体增塑剂选自液体异戊二烯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、聚丁烯、或聚异丁烯。
3.根据权利要求1所述的乒乓球拍用橡胶海绵，其特征在于，所述基体材料选自天然橡胶和/或顺丁橡胶；优选地，所述填充剂选自白炭黑和/或轻质碳酸钙；优选地，所述硫化活性剂选自氧化锌和/或硬脂酸；优选地，所述硫化促进剂选自促进剂TBBS和/或促进剂M；优选地，所述发泡剂选自发泡剂OBSH和/或发泡剂H。
4.根据权利要求1所述乒乓球拍用橡胶海绵，其特征在于，其密度为0.3～0.45g/cm3，邵尔C硬度30-50，回弹性65％-85％。
5.一种如权利要求1～4中任意一项所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、按配方准备各原料组分；
2)、混炼加工：用密炼机混炼，控制密炼室温度在70～90℃，投入基体材料后塑炼，投入填充剂、增塑剂、硫化活性剂和硫化促进剂，混炼，投入发泡剂、硫黄，混炼均匀后出料，薄通后出片，得混炼胶料；
3)、预成型和发泡硫化：将混炼胶料返炼出片状物；或将混炼胶在冷喂料机上挤出，预成型为片状物，放入模具内加压加热，硫化进行一次硫化发泡成型，开模得发泡板材；
4)、二次硫化定型：将一次硫化制得的发泡板材放入模腔内，加压加热，硫化进行二次硫化定型处理，冷却，制得板材制品，切割。
6.一种如权利要求1～4中任意一项所述乒乓球拍用橡胶海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、按配方准备各原料组分；
2)、混炼加工：用开炼机混炼，控制辊筒温度在40～90℃，投入基体材料包辊塑炼，依次加入填充剂、增塑剂、硫化活性剂、硫化促进剂、发泡剂和硫黄，混匀后反复割胶混炼，薄通，出片，制得混炼胶料；
3)、预成型和发泡硫化：将混炼胶料返炼出片状物，或将混炼胶在冷喂料机上挤出，预成型为片状物，放入模具内加压加热，硫化进行一次硫化发泡成型，开模得发泡板材；
4)、二次硫化定型：将一次硫化制得的发泡板材放入模腔内，加压加热，硫化进行二次硫化定型处理，冷却，制得板材制品，切割。
7.根据权利要求5或6所述制备方法，其特征在于，步骤3)中混炼胶料返炼出片状物的厚度比模具高度高出10～15％；步骤3)中模具的装胶量为装满膜腔。
8.根据权利要求5或6所述制备方法，其特征在于，步骤3)中片状物的厚度略大于模具厚度(高度)；优选地，一次硫化发泡成型的温度为130-170℃，硫化时间为5-20分钟，压力是10-15MPa；优选地，步骤3)中加热加压采用平板压机。
9.根据权利要求5或6所述制备方法，其特征在于，步骤4)中二次硫化模腔的三维尺寸为一次硫化模腔三维尺寸的1.1～2.0倍；优选地，所以模腔的高度比最终制品厚度高出5-10％；优选地，二次硫化定型处理的温度为130-170℃，硫化时间为10-30分钟，压力是5-10MPa。
10.根据权利要求5或6所述制备方法，其特征在于，步骤4)中制得板材制品后放置30～45天后进行切割。
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