CN115850790A - 一种带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫及其制备方法，涉及热塑性弹性体发泡卷材技术领域。本发明所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的厚度为3～8mm，皮层厚度为10～300μm，平均密度为0.08～0.25g/cm3。本发明所述瑜伽垫具有良好的回弹性，压缩永久形变小，综合性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体发泡卷材技术领域，尤其涉及一种带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫及其制备方法。
背景技术
瑜伽运动受到年轻人的喜爱，环保、轻便、耐用等特征成为瑜伽垫材料的发展趋势。现有的瑜伽垫多采用PU泡沫、橡胶等材料复合制备。PU泡沫带有味道、弹性较差、加工和使用过程不环保、制品难以熔融回收。PU泡沫可以采用浇筑一体成型获得结皮结构，但PU泡沫的密度大、弹性差，不具备轻便的特点，另外，PU泡沫的撕裂强度差，需要复合布或者橡胶片来使用，导致制品变得更重。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫及其制备方法，所述瑜伽垫的制备方法简单，可以批量生产，具有较高的经济效益，并且所述瑜伽垫具有良好的表面回弹性，压缩永久形变小。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫，所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的厚度为3～8mm，皮层厚度为10～300μm，平均密度为0.08～0.25g/cm3。当瑜伽垫的厚度及平均密度、瑜伽垫的皮层厚度满足上述要求时，制备出的瑜伽垫的回弹性较高、压缩永久变形量小。
优选地，所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫包含如下重量份的成分：热塑性弹性体85～100份、润滑剂母粒0.1～5份、抗氧剂0.1～1份；所述润滑剂母粒包含热塑性弹性体和润滑剂，所述润滑剂在所述润滑剂母粒中的质量分数为3％～20％，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、EVA蜡、聚烯烃蜡中的至少一种。
添加润滑剂可以降低加工过程的接触摩擦，如果不加润滑剂，摩擦阻力大，制备的产品不均匀，若加入量过多容易导致润滑剂析出，影响产品的性能。相比于直接添加润滑剂，先将润滑剂与热塑性弹性体制备成润滑剂母粒可以增强润滑剂在体系中的分散性，有助于提高产品的综合性能。
优选地，所述润滑剂母粒的重量份为0.5～3份，所述润滑剂在所述润滑剂母粒中的质量分数为5％～10％。通过对润滑剂的用量作进一步限定，制备出的瑜伽垫的均匀性可以得到进一步改善。
优选地，所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、尼龙弹性体、聚烯烃弹性体、苯乙烯弹性体中的至少一种。
进一步优选地，所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、尼龙弹性体中的至少一种；所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫还含有0～5份色母料。本发明所述热塑性弹性体分子结构非交联，可以100％熔融回收。
优选地，所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的皮层厚度为50～200μm。皮层太薄影响压花定型时皮层的致密程度，皮层太厚影响压花定型时制品表面花纹的清晰度。并且皮层的厚度还会影响瑜伽垫整体的平均密度，当皮层厚度符合上述限定时，瑜伽垫的回弹性相对更好。
同时，本发明还公开了一种所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将各组分干燥、混合均匀，加入挤出流延机挤出、牵伸、冷却，得到热塑性弹性体卷材；
(2)将所述热塑性弹性体卷材置入超临界氮气流体中浸渍，取出卷材、进行锁气处理，得到含有发泡剂的热塑性弹性体卷材；
(3)将所述含有发泡剂的热塑性弹性体卷材进行梯度升温发泡，发泡结束后采用张力辊牵伸温度超过软化点的热塑性弹性体发泡卷材，以压花辊压花、以冷却辊冷却、纠偏、收卷，得到发泡热塑性弹性体卷材；
(4)将所述发泡热塑性弹性体卷材经连续烫印、精雕、冲切，得到所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫。
以上述方法可以连续、平稳地生产长达上百米的卷材，适合应用于瑜伽垫领域。
优选地，步骤(1)中，所述热塑性弹性体卷材的厚度为2～5mm。
超临界流体在热塑性弹性体卷材中的扩散时间受厚度限制，热塑性弹性体卷材的厚度越大，所需的浸渍时间越长，生产成本越高。超临界氮气流体分子尺寸小，具有低的气体扩散速率、高的泡孔成核能力、高的发泡剂利用率；超临界氮气流体溶解度过低将降低发泡热塑性弹性体卷材的膨胀程度，而过高时将显著增加超临界流体的压力，并且制备过程较难控制。优选地，所述浸渍时间为4～12h；进一步优选地，所述浸渍时间为5～8h。
优选地，步骤(2)中，浸渍热塑性弹性体卷材的锁气温度为-18～0℃。
优选地，步骤(3)中，所述梯度升温发泡方法为：分3～7个温区发泡，优选5～7个温区，第一温区到末端温区温度递增，发泡区域的温度范围为80～160℃，每个温区温度递增的幅度为10～30℃，所述含有发泡剂的热塑性弹性体卷材在每个发泡温区内的停留时间为0.5～3min，优选1～2min。采用上述梯度升温发泡方法有助于浸渍热塑性弹性体卷材在发泡区域内均匀膨胀，制备的瑜伽垫的均匀性更好。
优选地，步骤(3)中，冷却辊的温度为4～25℃，压花辊的温度为0～25℃，压花辊对发泡层的压缩程度(厚度减少率)为5％～30％；进一步优选地，所述压花辊的温度为4～15℃，所述压花辊对发泡层的压缩程度为10％～25％。压花条件影响皮层的致密度以及制品表面花纹的清晰度，当压花条件满足上述限定时，制备出的瑜伽垫的压缩永久形变小，花纹清晰。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明通过对瑜伽垫的结构进行设计、对制备方法进行优化，制备出了回弹性为55％～80％，压缩永久形变为10～50％的瑜伽垫，采用本发明所述方法可以实现带花纹的瑜伽垫的大规模连续生产，并且所述瑜伽垫本身带有皮层结构、孔不外露，耐脏。
附图说明
图1为实施例1所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的光学图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
热塑性聚氨酯弹性体：TPU，HF-1385AX，华峰；
热塑性聚酯弹性体：TPEE，1028D，德国巴斯夫；
尼龙弹性体：PEBA，3010，旭邦新材料科技有限公司；
聚烯烃弹性体1：EVA，360，美国杜邦；
聚烯烃弹性体2：POE，8150，美国陶氏化学公司；
苯乙烯弹性体：SEBS，H1053，日本旭化成；
润滑剂：硬脂酸，市售；
抗氧剂：市售。
润滑剂母粒的制备方法：将润滑剂和热塑性弹性体混合均匀，熔融挤出，得到润滑剂母粒。
实施例1～8
本发明所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫，所述瑜伽垫的成分如表1所示，制备方法如下：
(1)将各组分干燥、混合均匀，经双螺杆挤出流延机挤出、对辊牵伸、冷却，得到热塑性弹性体卷材；
(2)将所述热塑性弹性体卷材置入超临界氮气流体中浸渍，取出卷材，在0℃锁气处理，得到含有发泡剂的热塑性弹性体卷材；
(3)将所述含有发泡剂的热塑性弹性体卷材进行梯度升温发泡，发泡结束后采用张力辊牵伸处于膨胀状态的、温度超过软化点的热塑性弹性体发泡卷材，以压花辊进行热压、经冷却辊冷却、纠偏、收卷，得到发泡热塑性弹性体卷材；
(4)将所述发泡热塑性弹性体卷材经连续烫印、精雕、冲切，得到所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫。
表1
实施例9～13
本发明所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫的实施例，实施例9～13与实施例3的区别仅在于，使用的热塑性弹性体树脂不同，分别为TPEE、PEBA、EVA、POE、SEBS。
实施例14～16
本发明所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫的实施例，实施例14～16与实施例3的区别仅在于，发泡时在每个温区内的停留时间不同，分别为0.5min、1min、3min。
对实施例所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫进行性能测试，测试方法如下，测试结果如表2所示。
均匀性：制品厚度的变化，采用测厚仪测试制品的两个边缘和中间位置，取平均值，样品厚度偏差≤5％时定义为均匀，厚度偏差为6-10％定义为较为均匀，厚度偏差＞10％定义为不均匀。
瑜伽垫的平均密度：采用排水法测试，标准为HG/T2872-2009。
瑜伽垫的回弹率：采用落球回弹法测试，标准为GB/T 10652-2001。
瑜伽垫的压缩永久形变：采用压缩变形-恒定应力法测试，标准为GB/T10653-2001。
压花效果：通过对比压花后瑜伽垫花纹深度和模具的花纹深度来说明压花效果；当对比值大于80％，表明压花效果良好，当对比值为51～79％，表明压花效果尚可，当对比值低于50％，表明压花效果差。
表2
由表2可知，本发明所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫具有较好的均匀性，密度均低于0.25g/cm3，瑜伽垫的回弹率可以达到45％以上，压缩永久形变小于60％，并且本发明所述瑜伽垫可以连续生产，具有较高的经济效益。
此外，对比实施例1～5的配方及性能测试结果可以发现，本发明通过制备润滑剂母粒，对润滑剂母粒中润滑剂的含量进行优选，提高了所述带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫的均匀性，具有更好的实用性。
对比实施例3、实施例8、实施例14～16的制备条件及测试结果可以发现，两者的区别仅在于，发泡条件不同，当发泡方法为：分5～7个温区，第一温区到末端温区温度递增，发泡区域的温度范围为80～160℃，每个温区温度递增的幅度为10～30℃，所述含有发泡剂的热塑性弹性体卷材在每个发泡温区内的停留时间为1～2min时，制备的带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫兼具良好的均匀性，密度低于0.2g/cm3、回弹率高于55％，并且永久压缩形变小于40％，同时具有良好的压花效果，综合性能较高。
对比实施例3、实施例9～13的制备配方及测试结果可知，对于本发明所述体系，当热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体和尼龙弹性体中的至少一种时，制备出的带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫综合性能最优。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但并不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种带有皮层结构的发泡热塑性弹性体瑜伽垫，其特征在于，所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的厚度为3～8mm，皮层厚度为10～300μm，平均密度为0.08～0.25g/cm3。
2.如权利要求1所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫，其特征在于，包含如下重量份的成分：热塑性弹性体85～100份、润滑剂母粒0.1～5份、抗氧剂0.1～1份；所述润滑剂母粒包含热塑性弹性体和润滑剂，所述润滑剂在所述润滑剂母粒中的质量分数为3％～20％，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、EVA蜡、聚烯烃蜡中的至少一种。
3.如权利要求2所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫，其特征在于，所述润滑剂母粒的重量份为0.5～3份，所述润滑剂在所述润滑剂母粒中的质量分数为5％～10％。
4.如权利要求1～3任一项所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫，其特征在于，所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、尼龙弹性体、聚烯烃弹性体、苯乙烯弹性体中的至少一种。
5.如权利要求4所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫，其特征在于，所述热塑性弹性体为热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、尼龙弹性体中的至少一种；所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫还含有0～5份色母料。
6.如权利要求1所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫，其特征在于，所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的皮层厚度为50～200μm。
7.一种如权利要求1～6任一项所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将各组分干燥、混合均匀，加入挤出流延机挤出、牵伸、冷却，得到热塑性弹性体卷材；
(2)将所述热塑性弹性体卷材置入超临界氮气流体中浸渍，取出卷材、进行锁气处理，得到含有发泡剂的热塑性弹性体卷材；
(3)将所述含有发泡剂的热塑性弹性体卷材进行梯度升温发泡，发泡结束后采用张力辊牵伸温度超过软化点的热塑性弹性体发泡卷材，以压花辊压花、以冷却辊冷却、纠偏、收卷，得到发泡热塑性弹性体卷材；
(4)将所述发泡热塑性弹性体卷材经连续烫印、精雕、冲切，得到所述发泡热塑性弹性体瑜伽垫。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述热塑性弹性体卷材的厚度为2～5mm。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述梯度升温发泡方法为：分3～7个温区发泡，第一温区到末端温区温度递增，发泡区域的温度范围为80～160℃，每个温区温度递增的幅度为10～30℃，所述含有发泡剂的热塑性弹性体卷材在每个发泡温区内的停留时间为0.5～3min。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述冷却辊的温度为4～25℃，所述压花辊的温度为0～25℃，压花辊对发泡层的压缩程度为5％～30％。
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| CN (1) | CN115850790B (zh) |
Citations (6)
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2022
- 2022-12-23 CN CN202211672568.9A patent/CN115850790B/zh active Active
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