一種tpu顆粒材料發泡工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明主要涉及一種熱塑性塑料發泡工藝，特別是一種TPU顆粒材料發泡工藝。
【背景技術】
[0002]TPU具有高模量、高強度、高伸長和高彈性，優良的耐磨、耐油、耐低溫、耐老化性能。同時也因其具有環保概念，日益受到人們的歡迎。隨著北京成功申辦2008年奧運會，越來越多的中國人開始熱衷于各種體育運動，高性能的運動鞋也就成為緊俏產品。作為繼橡膠、PVC、SBS之后的第四代鞋底材料，TPU(熱塑性聚氨酯彈性體)具有更優良的彈性、耐磨性、抗撕裂性和彎曲性，是各種要求極高的專用鞋如足球鞋、冰刀鞋、登山鞋等的鞋底首選材料之一。
[0003]盡管近年來TPU鞋底由于其優越性能和環保概念，日益受到人們的歡迎，但是它自身具有的材料硬度和重量大、價格高等缺點限制了市場的發展。傳統的TPU發泡技術是以過氧化物架橋，再以化學發泡劑發泡，形成獨立泡體的發泡材料。故而現行技術中，發泡劑消耗量大，發泡劑無法循環利用，而且加工復雜、對設備要求高、對環境有危害，生產廢棄物多。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明公開了一種TPU顆粒材料發泡工藝，能夠克服TPU原料重量大、硬度高、減震性能差等方面的缺點，發泡產品具有綠色環保、高耐磨耐折性、質量輕、高彈性、抗水解性能、抗化學品性能、抗油性能、抗紫外線性能，應用性好。
[0005]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝，包括如下步驟物料準備階段(物料準備階段預處理以去除物料中的水汽、低揮發分物質及其它包括雜質在內的對發泡產品質量有害的物質，以提高發泡的穩定性)、發泡階段，
[0006]其中發泡階段包括超臨界流體加壓，保壓和卸壓發泡，
[0007]所述超臨界流體加壓為將TPU物料顆粒經超臨界流體加壓至飽和穩定(飽和所需條件為超臨界流體充分溶入TPU物料顆粒，使物料顆粒在超臨界流體中保持內外壓力一致)；
[0008]保壓為穩定后保壓得到加壓料；
[0009]卸壓發泡為將加壓料經卸壓后再經加熱發泡得到發泡顆粒，其中加熱發泡為在溫度 700C -180°C，發泡時間為 1-1Omin。
[0010]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝的一種改進，超臨界流體為超臨界C02。
[0011]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝的一種改進，物料超臨界流體飽和時加壓壓力為 7_l5MPa，溫度為 32°C -45°C。
[0012]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝的一種改進，物料經超臨界流體加壓至飽和所需條件，保持加壓壓力和溫度l_15h。
[0013]本發明公開的T P U顆粒材料發泡工藝的一種改進，加壓料卸壓時卸壓速度為9MPa/min-30MPa/min。
[0014]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝的一種改進，發泡顆粒中的孔密度為I萬-3萬個/cm3，孔徑為30-300微米。孔在發泡顆粒中形成密閉氣泡，能夠賦予發泡顆粒以優異的彈性和回彈效果。
[0015]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝的一種改進，TPU顆粒材料發泡工藝還包括選料和熱壓成型，所述熱壓成型為將發泡后的發泡顆粒加入模具進行模壓成型，所述模壓成型的溫度為100°C _250°C，成型時間為lmin-10min。
[0016]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝的一種改進，選料為以發泡顆粒的比重為依據選定不同含氣量和發泡率的泡沫顆粒。
[0017]本發明公開的TPU顆粒材料發泡工藝制得的顆粒材料柔軟度更高、重量更輕、透氣性更強，能夠克服TPU原料重量大、硬度高、減震性能差等方面的缺點，綠色環保、高耐磨耐折性、質量輕、高彈性、抗水解性能、抗化學品性能、抗油性能、抗紫外線性能，不黃變，是鞋材行業的新型材料。同時本發明還具有操作方便，安全性好，無污染，發泡劑可以循環利用，發泡成本低，發泡均勻，穩定性好，發泡顆粒質量穩定。
【具體實施方式】
[0018]下面結合【具體實施方式】，進一步闡明本發明，應理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0019]對TPU顆粒的物料準備
[0020]1、將TPU顆粒經烘箱干燥170°C下5小時后冷卻。
[0021]2、將TPU顆粒經烘箱干燥160°C下6小時后冷卻。
[0022]3、將TPU顆粒經烘箱干燥150°C下7小時后冷卻。
[0023]4、將TPU顆粒經烘箱干燥140°C下8小時后冷卻。
[0024]5、將TPU顆粒經烘箱干燥130°C下9小時后冷卻。
[0025]6、將TPU顆粒經烘箱干燥120°C下10小時后冷卻。
[0026]以上方案中干燥溫度還可以為125、135、145、155、165以及120_170°C范圍內的其它任意值；干燥溫度還可以為5.5、6.5、7.5、8.5、9.5以及5_10小時范圍內的其它任意值。以上對TPU顆粒的物料準備均適用于以下實施例中TPU顆粒材料發泡技術方案的實施。
[0027]本發明方案在實際操作中實施時，可以選用如下操作方案:
[0028](I)先將TPU顆粒取出，放置烘箱或其他干燥設備中干燥5-10小時，干燥溫度1200C -170°C。
[0029](2)將干燥后的TPU顆粒取出，放置透氣容器內。
[0030](3)將TPU材料放入反應釜中，密閉釜蓋。打開超臨界流體裝置，開始往釜體內部通入CO2。
[0031](4)逐漸向釜體內部加入CO2，升高釜體的溫度，一般飽和壓力控制在7MPa_15MPa之內，飽和溫度范圍為32°C _45°C，直至達到工藝要求。隨后關閉增壓設備及相關閥門。
[0032](5)維持該工藝參數中的飽和壓力，飽和溫度持續達一定的飽和時間，一般該飽和時間控制在lh_15h之間。在該飽和時間內，超臨界流體滲透整個TPU材料。
[0033](6)以一定的卸壓速率，卸除釜體內部的壓力，卸壓速率一般控制在9MPa/min-30MPa/min,然后打開釜蓋，取出內部的飽和TPU顆粒。
[0034](7)卸壓前，將加熱發泡設備加熱至預設溫度，預設溫度是發泡溫度，該溫度一般控制在70°C _180°C范圍內。
[0035](8)將從釜體中的TPU顆粒加入發泡設備中進行升溫發泡，得到TPU發泡材料。根據不同的需求控制不同的發泡倍率及顆粒材料性能，發泡倍率主要由發泡溫度和發泡時間決定，比如發泡溫度150°C，發泡時間5min。
[0036](9)將發泡好的顆粒進行篩選分類，將比重差別較大的顆粒分開收放，分為不同的等級類型。比重大小由發泡倍率決定，而這些又反應了發泡顆粒內部飽含的氣體量，不同等級的材料含氣量就不同。
[0037](10)根據鞋材的尺寸及重量要求，將分類的顆粒材料進行按比例稱重，稱重后將發泡顆粒加入模壓模具中，稱重是為了達到相同的比重，成型制品有較好的一致性。
[0038](11)對模具進行升溫，模壓成型，其成型溫度及時間根據不同要求的參數而定。模壓成型溫度一般控制在100°c -250°c，成型時間一般為lmin-10min。
[0039](12)開模取出制品，對模壓發泡后的鞋材進行檢查修整和入庫。
[0040]實施例1
[0041]本實施例中，TPU顆粒材料發泡工藝為將經過物料準備階段預處理后的TPU顆粒料，置于容器中，通入超臨界二氧化碳，保持超臨界二氧化碳壓力15MPa，溫度43°C，使超臨界二氧化碳滲透入TPU顆粒中，并最終使TPU顆粒中超臨界二氧化碳達到平衡狀態，成為加壓料；加壓料保持該溫度和壓力lh，而后卸除加壓料壓力，泄壓速度為17MPa/min ;再將顆粒材料進行加熱發泡，發泡條件為溫度180°C，發泡時間為Imin ;發泡完成的顆粒料，經過篩選(以比重法進行，發泡倍量接近的顆粒料其比重相近，性能也相近)，可以進