泡棉胶带制作方法及泡棉胶带与流程

1.本发明涉及发泡材料领域，尤其涉及一种泡棉胶带制作方法及泡棉胶带。


背景技术：

2.泡棉胶带一般是由泡棉和胶水构成，其中非常重要的组成部分是泡棉。泡棉胶带的功能是帮助电子器件固定件并且可以帮助缓冲，提高电子器件的抗冲击的能力。泡棉通常由树脂(树脂通常是聚氨酯，pe，丙烯酸树脂等)，发泡剂以及其他的一些助剂制备而成，生产中的过程主要是挤出成型，就是利用挤出机混合并且挤出混合料，然后发泡成型。或者磨内注塑方法，或者其他的方式，比如挤出涂布，通过狭缝挤出然后涂布在基材上，进行加热发泡得到泡棉。这些都是行业里非常成熟的技术。但不管是那种技术，生产过程中都需要使用发泡剂帮助发泡。发泡剂种类繁多，大致有有机溶剂比如烷烃类，氟利昂，或者其他的低沸点的有机溶剂。这些有机溶剂要不是易燃易爆，要不就是对大气的臭氧层有破坏作用，即使能够降低，也是有机挥发物。严重的影响环境安全，即使可以通过焚烧，也增加了碳排放。此外，在泡棉内泡的结构控制上受到工艺，组成，温度等因素的影响，比较难以控制泡的结构以及气泡体积占总体积的比例，所以目前利用发泡法制备得到的泡棉胶带中的泡棉中的孔分布不均匀。


技术实现要素：

3.本发明针对上述问题，提出了一种泡棉胶带制作方法及泡棉胶带。
4.本发明采取的技术方案如下：
5.一种泡棉胶带制作方法
6.一种泡棉胶带制作方法，包括第一树脂料以及第二树脂料，以第一树脂料为原料通过3d打印的方式打印出基础层，且在打印基础层的过程中一边打印一边对基础层的部分点位通过紫外固化的方式固化，而后以第二树脂料为原料通过3d打印的方式打印出胶水层。
7.上述制备方法中，3d打印机利用第一树脂料打印泡棉层(一种丙烯酸树脂的多空结构层)，利用第二树脂料来打印胶黏层(可以或者不含有多空结构的丙烯酸树脂层)，在打印泡棉层中的过程中，3d打印机一边打印一边对打印出来的泡棉层的部分点位进行紫外固化，经过紫外固化后的点位处的树脂料会失去流动性，而未被固化的树脂料会具有良好的流动性，所以泡棉层中未被固化的树脂料会流失，这些流失的树脂料会在泡棉层中形成孔隙，由于对于整张泡棉层的固化点位可以通过紫外照射的方式来精准控制，泡棉层中未被固化的点位最终会形成孔隙，所以本方法中采用3d打印并结合紫外照射固化的方式来制备泡棉层，利用这种方法制备得到的泡棉层中的孔隙的位置、孔隙的量以及孔隙的大小均可以被精准地控制，且由于采用了3d打印的方式无需添加发泡剂。所以采用本方法制备得到的泡棉层中的孔隙大小一致，且空隙在泡棉层中分布均匀，这样的泡棉层可以承受更强的应缩应力，冲击能量吸收率高，且永久厚度损失率低。
8.综上所述，上述方法在打印泡棉胶带时泡棉胶带中的孔隙的位置、孔隙的量以及孔隙的大小均可以被精准地控制。
9.可选的，所述第一树脂料的玻璃化转变温度为-20℃～100℃。
10.因为第一树脂料是用来打印泡棉层，而泡棉层中未被固化的树脂料是需要其能够自动流失的，所以采用玻璃化转变温度为-20℃～100℃的树脂料来进行打印。优选0℃～40℃的树脂料。
11.可选的，所述第二树脂料的玻璃化转变温度为-60℃～0℃。优选-60℃～-20℃的树脂料。
12.可选的，所述第一树脂料包括引发剂1％～10％，预聚物35％～60％，反应稀释剂2％～10％，铰链功能单体0.1％～2％以及非反应树脂10％～30％，第一树脂料中各组分之和为100％。
13.上述各组分的作用如下。
14.预聚物主要是包括二个官能团的或者3个官能团的分子量在2000～20000之间的聚氨酯，聚酯，环氧改性的丙烯酸低聚物，比如脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，聚酯型丙烯酸酯，例如ebecryl系列产品；laromer产品系列，或者日胜化工的uo系列产品，或者市面上其他公司的产品。
15.引发剂的作用是在紫外光照下发生裂解，从而使第一树脂料发生凝固，具体引发剂可以苯偶酰衍生物，酰基芳基氧化膦，酰基芳基膦酯，α-羟烷基苯酮，或者二苯基乙二酮或者α-胺烷基苯酮。
16.预聚物的作用是充当整个第一树脂料的主体成分，具体预聚物可以是分子量为500～5000之间的树脂，比如带有双键的丙烯酸酯或者聚氨酯或者环氧树脂改性的带有双键的丙烯酸酯。
17.反应稀释剂的作用是调节整个第一树脂料的粘度，具体第一树脂料可以是单官能团的丙烯酸酯或者双官能团的丙烯酸酯，比如甲基丙烯酸甲酯或者甲基丙烯酸叔丁酯或者丙烯酸丁酯或者丙烯酸甲酯，也可以是1,6-己二醇二丙烯酸酯，或者二缩丙二醇双丙烯酸酯，三缩丙二醇双丙烯酸酯。
18.铰链功能单体的作用是提高第一树脂料的粘连度，使得打印后的泡棉层具有良好的弹性，提高整个泡棉层的力学性能与强度，具体铰链功能三管能团的或者大于三个官能团的单体以及低聚物可以是单体三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯。
19.非反应树脂的作用是调节第一树脂料的体系收缩比，具体非反应树脂可以是分子量在2000～10000之间的丙烯酸树脂，比如低聚物丙烯酸丁酯共聚甲基丙烯酸甲酯，或者其他的甲基丙烯酸酯与丙烯酸酯的共聚低聚物或者可以是他们的嵌段物，比如甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯的三嵌段共聚物，例如商业化的可乐丽公司的kurarity
tm
的产品。也可以是其他的低聚物比如液态丁二烯，或者丁二烯与苯乙烯的低聚物等。
20.可选的，所述第一树脂料中还包括阻氧助剂0.01％～0.1％。
21.进一步在第一树脂料中添加阻氧助剂是为了除去第一树脂料中的氧分子，从而提高第一树脂料的稳定性。具体阻氧助剂可以是有机胺类产品，或者有机膦和亚磷酸盐，比如n-乙烯基酰胺或者其他的市售的产品，比如igm的omipol 894。
22.可选的，所述胶水层采用紫外固化的方式固化。
23.因为胶水层原则是可以采用紫外固化也可以采用热固化，但是热固化的3d打印机与紫外固化的打印机不是同一类打印机，所以为了能够在同一台打印机上一次性地打印出整块泡棉胶带，胶水层也采用紫外固化的方式。这样3d打印机在打印出泡棉层之后直接在泡棉层上打印胶水层，这样的设计可以更加快速地打印出整个泡棉胶带。
24.可选的，所述第二树脂料包括引发剂1％～10％，预聚物35％～80％，反应稀释剂2％～10％，铰链功能单体0.0％～0.5％以及非反应树脂0％～50％，第二树脂料中各组分之和为100％。
25.因为胶水层也采用了紫外固化的方式，所以用来打印胶水层的第二树脂料中的组分与第一树脂料中的组分相同，但是二者的配比不同。同样为了提高第二树脂料的稳定性，也可以在第二树脂料中添加一定量的阻氧助剂。
26.一种泡棉胶带，采用如上所述制作方法制备。
27.本发明的有益效果是：在打印泡棉胶带时泡棉胶带中的孔隙的位置、孔隙的量以及孔隙的大小均可以被精准地控制。
附图说明：
28.图1是泡棉材料的应力-应变曲线示意图，
29.图2是实施例1制备得到泡棉层吸收的能量与应力的比值示意图。
具体实施方式：
30.下面结合各实施例，对本发明做详细描述。
31.实施例1
32.一种泡棉胶带的打印方法，本实施例中选用重庆摩方精密科技有限公司的s230型3d打印系统进行打印，该型打印系统在打印时可以精准地通过紫外照射控制固化点位以及固化体积，打印时的环境温度为25摄氏度，湿度为百分之40％。
33.第一步先配置第一树脂料与第二树脂料，
34.第一树脂料:5％-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，比如irgacure 2959，预聚物65％(预聚物为下面的混合物45％ebecryl230(-55℃)，45％ebecryl242(46℃)，8％ebecryl 270(-27℃)，2％ebecryl 286(42℃))，10％反应稀释剂(反应稀释剂为60％1,6-己二醇二丙烯酸酯与40％二缩丙二醇双丙烯酸酯的混合物)，0.1％铰链功能单体(铰链功能单体为70％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和30％乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯的混合物)以及非反应树脂19.9％(反应树脂为kurarity
tm
la2270)。
[0035]
第二树脂料：包括引发剂5％(引发剂为羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，比如irgacure 2959)，预聚物70％(预聚物为下面的混合物45％ebecryl230(-55℃)，45％ebecryl242(46℃)，8％ebecryl 270(-27℃)，2％ebecryl 286(42℃))，反应稀释剂10％(反应稀释剂为60％1,6-己二醇二丙烯酸酯与40％二缩丙二醇双丙烯酸酯的混合物)，铰链功能单体0.01％(铰链功能单体为70％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和30％乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯的混合物)，非反应树脂15％(非反应树脂为kurarity
tm
la2270)。
[0036]
按上述配比制备得到第一树脂料的玻璃化转变温度为8摄氏度，第二树脂料的玻璃化转变温度为-50摄氏度。
[0037]
s230型3d打印系统首先利用第一树脂料打印出泡棉层，且在打印过程中一边打印利用打印系统自带的紫外固化设备对泡棉层中的点位进行紫外光照射，利用紫外照射的形式将泡棉层中的部分点位固化，固化完泡棉层之后再以第二树脂料为原料打印出胶水层，且在打印胶水层的中过程中利用紫外照射的方式对整个胶水层进行固化。
[0038]
采用本实施例所提供的方法打印得到的泡棉胶带的泡棉层厚度为50微米到2毫米，最优100微米～1毫米，胶水层厚度为10～150微米，或者20～100微米。
[0039]
以岩谷公司生产的isr-acf型产品为对照例，对照例中泡棉胶带的泡棉层厚度为200微米，胶水层厚度为30微米，将实施例1制备得到的泡棉层(选用200微米厚度)与对照例中的泡棉层分别进行回弹能力测试，永久厚度损失测试以及冲击能量吸收测试。
[0040]
回弹能力测试方法为对泡棉样品施加300kgf压力，压缩速度5mm/min，测试得到泡棉体积压缩率vs回弹应力的曲线，测试结果如表1所示，
[0041]
表1
[0042][0043]
永久厚度损失测试方法为对实施例与对照例施加相同压力，压缩至50％厚度，70
°
下放置固定时间取出后回到室温，测试厚度损失率，永久厚度损失率如表2所示。
[0044]
表2
[0045][0046]
冲击能量吸收测试方法为采用50g重的钢珠在距离测试品(即泡棉层)上方10cm处自由下落，测试结果如表3所示。
[0047]
表3
[0048][0049][0050]
需要进一步说明的是附图1是一张泡棉材料的应力-应变曲线示意图，该图记载于《基于能量吸收效率的泡沫塑料缓冲材料选择》一文，该文发表于期刊《中国塑料》，2007年4月第21卷第4期，本图是该文的图1。图1中的4条曲线分别代表了应力与应变的关系。附图2
是本实施例1制备得到的泡棉层的吸收与能量的应力的比值，附图2中的曲线接近于附图1中的曲线2，这意味着泡棉层的能量吸收。
[0051]
实施例2
[0052]
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中第一树脂料与第二树脂料的组成配比与实施例1不同，本实施例中第一树脂料的配比为引发剂5％羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，比如irgacure 2959，预聚物65％(预聚物为下面的混合物40％ebecryl230(-55℃)，50％ebecryl242(46℃)，8％ebecryl 270(-27℃)，2％ebecryl 286(42℃))，反应稀释剂10％(反应稀释剂为60％1,6-己二醇二丙烯酸酯与40％二缩丙二醇双丙烯酸酯的混合物)，铰链功能单体0.5％(铰链功能单体为70％三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和30％乙氧基季戊四醇四丙烯酸酯的混合物)以及非反应树脂19.5％(非反应树脂为kurarity
tm
la2270)。
[0053]
第二树脂料的配比为包括引发剂5％(引发剂为羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮)，预聚物55％(预聚物为下面的混合物70％ebecryl230(-55℃)，20％ebecryl242(46℃)，8％丙烯酸异辛酯(-65℃)，2％ebecryl 286(42℃))，反应稀释剂10％，铰链功能单体0.00％以及非反应树脂30％。
[0054]
本实施例中第一树脂料的玻璃化转变温度为10摄氏度，本实施例中第二树脂料的玻璃化转变温度为-55摄氏度。
[0055]
实施例3
[0056]
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中第一树脂料与第二树脂料的组成配比与实施例1不同，本实施例中第一树脂料的配比为引发剂5％(引发剂为羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，比如irgacure 2959)，预聚物65％(预聚物为下面的混合物30％ebecryl230(-55℃)，60％ebecryl242(46℃)，8％ebecryl 270(-27℃)，2％ebecryl 286(42℃))，反应稀释剂10％，铰链功能单体1.0％以及非反应树脂19％，第二树脂料的配比为包括引发剂5％(引发剂为羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮)，预聚物55％(预聚物为下面混合物，70％ebecryl230(-55℃)，20％ebecryl242(46℃)，8％丙烯酸异辛酯(-65℃)，2％ebecryl 286(42℃))，反应稀释剂10％，铰链功能单体0.00％以及非反应树脂30％(非反应树脂为kurarity
tm
la2114)，本实施例中第一树脂料的玻璃化转变温度为20摄氏度，本实施例中第二树脂料的玻璃化转变温度为-55摄氏度。
[0057]
实施例4
[0058]
一种泡棉胶带，采用如实施例1或者实施例2或者实施例3所示的制备方法制备得到。
[0059]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。