一种高弹性小颗粒空心球及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种高弹性小颗粒空心球及其制备工艺 (High-elasticity small-particle hollow sphere and preparation process thereof ) 是由 刘银实 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及制造舒缓冲击及高弹性成型产品的材料领域,具体涉及一种高弹性小颗粒空心球及其制备工艺。本发明请求保护的高弹性小颗粒空心球的直径为3mm～10mm,空心球的材质为TPU或PVC,本发明空心球具有较高的弹性,由其填充制得的产品能够保持相对持久的弹性和减震感；本发明首次利用相对设置的气泡花辊,基于真空吸塑的方式,将两片薄膜分别吸附形成半球形后,将气泡花辊相互咬合转动,使得两片薄膜上的半球结合形成空心球,该工艺能够通过调整气泡花辊上半球形凹槽的直径而制备不同粒径的空心球,且该工艺不受材质的限制,能够将高弹性、无发泡的材质利用本发明工艺制成高弹性空心球。(The invention relates to the field of materials for manufacturing shock-relieving and high-elasticity molded products, in particular to a high-elasticity small-particle hollow sphere and a preparation process thereof. The diameter of the high-elasticity small-particle hollow sphere claimed by the invention is 3-10 mm, the hollow sphere is made of TPU or PVC, the hollow sphere has high elasticity, and a product filled with the hollow sphere can keep relatively lasting elasticity and shock absorption; according to the process, the oppositely arranged bubble flower rollers are firstly utilized, the two films are respectively adsorbed to form hemispheres based on a vacuum plastic sucking mode, then the bubble flower rollers are mutually occluded and rotated, so that the hemispheres on the two films are combined to form the hollow spheres, the process can prepare the hollow spheres with different particle sizes by adjusting the diameters of the hemispherical grooves on the bubble flower rollers, the process is not limited by materials, and the high-elasticity and non-foaming materials can be prepared into the high-elasticity hollow spheres by the process.)
技术领域
本发明涉及制造舒缓冲击及高弹性成型产品的材料领域，具体涉及一种高弹性小颗粒空心球及其制备工艺。
背景技术
现有制造舒缓冲击及高弹性成型产品的材料一般为弹性体材料，弹性体材料通常涉及无发泡和发泡两类，以满足不同场合的需求，如运动、医疗、玩具、运输等场合所需的缓冲物件。
现有的发泡类弹性体材料多为发泡的片材，通常用于产品的缓冲包装，而不能直接应用于产品本身；也有部分无发泡类弹性体呈空心球形，而这类空心弹性体的直径通常较大，如游乐场的水上充气步行球、海洋球、儿童玩具的球类等，此类球体通常采用吹塑成型，而经吹塑工艺制成的球状弹性体的粒径通常难以做到10mm及以下，故而现有的无发泡类弹性体所适用于的场合有限，难以适用于将其填充使用的场合，如运动鞋底的缓冲垫等；并且经吹塑工艺制成的球状弹性体存在内部空气易通过注塑口泄露，极大降低了球状弹性体的缓冲性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种高弹性小颗粒空心球及其制备工艺，所制得的高弹性小颗粒空心球粒径在10mm以下，由其填充制得的产品能够保持相对持久的弹性和减震感。
基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种高弹性小颗粒空心球，该空心球的直径为3mm～10mm；该空心球的材质为TPU或PVC。
本申请请求保护的以TPU(聚氨酯)、PVC(聚氯乙烯)为材质制成的空心球，具有相对较小的粒径(3mm～10mm)，同时具有较高的弹性，由其填充制得的产品能够保持相对持久的弹性和减震感。
第二方面，本发明提供一种上述高弹性小颗粒空心球的制备工艺，包括如下步骤：
S1：将热可塑性树脂分别置于两个挤出机中，分别挤出呈片状的薄膜；其中，热可塑性树脂为TPU或PVC；
S2：将呈片状的薄膜挤出于两个相对设置的气泡花辊上，气泡花辊上开设有多个呈半球形的凹槽，气泡花辊以真空吸塑方式分别将两片薄膜分别吸附，并于薄膜上形成多个与凹槽贴合的半球；
S3：在两片薄膜尚未凝固之前，将相对设置的两个气泡花辊相互咬合转动，使两片薄膜上的半球结合形成空心球；
S4：将薄膜上的空心球截断成单粒空心球，即得高弹性小颗粒空心球。
本发明利用相对设置的气泡花辊，基于真空吸塑的方式制得高弹性小颗粒空心球，该制备工艺能够适用于由多种材质制得的空心球，并且通过调整气泡花辊上球形凹槽的内径，能够获得不同粒径的的空心球。相对于现有吹塑工艺，本发明真空吸塑工艺制得的空心球，球体粒径均一、且球体壁厚相对可控，由于球体壁厚、粒径均一性对于由其制得的产品的弹性及减震感的保持具有极为重要的作用，故而由发明制得的高弹性小颗粒空心球进行填充所制得的产品，具有良好的弹性和持久的减震感。
进一步地，在步骤S1中，经挤出机挤出的薄膜厚度为0.2mm～1.0mm。由于气泡花辊上的球形凹槽的尺寸固定后，通过控制薄膜的厚度能够有效控制高弹性小颗粒空心球的壁厚，薄膜的厚度与空心球的壁厚之间的关系可以由实际生产过程中，根据原料的不同，经多次试验得出。譬如，当以TPU作为原材料、气泡花辊上球形凹槽的直径为5mm时，在一定的真空度下，当薄膜的厚度为0.2mm，经真空吸附后形成的球体的壁厚为0.11mm；当薄膜的厚度为0.4mm，经真空吸附后形成的球体的壁厚为0.22mm，因而能够通过调整薄膜的厚度，间接控制空心球的壁厚。
进一步地，步骤S1将热可塑性树脂进行挤出成薄膜时的温度取决于热可塑性树脂的硬度，当热可塑性树脂的硬度为65°～95°，挤出机的进料段温度为150℃～180℃，挤出段温度为160℃～190℃，熔化段温度为170℃～200℃，出料口温度为150℃～180℃。
根据热可塑性树脂材料硬度的不同，设置相应的挤出成膜温度，有助于成膜的均一稳定性，有利于对膜的厚度进行控制。
进一步地，在步骤S2中，气泡花辊对薄膜进行真空吸塑时，气泡花辊的温度为20℃～50℃。
进一步地，在步骤S2中，气泡花辊对薄膜进行真空吸塑的真空度为50～70KPA。通过调整气泡花辊对薄膜进行真空吸塑时的真空度，能够对吸塑成型的空心球的壁厚进行调整与控制。
第三方面，本发明提供上述高弹性小颗粒空心球在耐冲击、高弹性产品制备中的应用。
进一步地，通过将高弹性小颗粒空心球填充于相应的模型，制得具有耐冲击、高弹性产品。
本发明请求保护的高弹性小颗粒空心球的直径为3mm～10mm，同批次制得的空心球的粒径均一，将其填充于相应的模型所制得的产品，具有较高的弹性并保持持久的减震感。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明首次以TPU或PVC等材质，制得直径为3mm～10mm的小颗粒空心球，所制得的空心球具有较高的弹性，由其填充制得的产品能够保持相对持久的弹性和减震感。
本发明首次利用相对设置的气泡花辊，基于真空吸塑的方式，将两片薄膜分别吸附形成半球形后，将气泡花辊相互咬合转动，使得两片薄膜上的半球结合形成空心球，该工艺能够通过调整气泡花辊上半球形凹槽的直径而制备不同粒径的空心球，且该工艺不受材质的限制，能够将高弹性、无发泡的材质利用本发明工艺制成高弹性空心球。
附图说明
图1为挤出机与气泡花辊的结构示意图；
图2为本发明制得的高弹性小颗粒气泡的照片。
图中标号1、2均表示挤出机，3、4均表示气泡花辊，5表示真空吸入口，6表示冷却水循环阀。
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，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试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。
实施例1
本实施例提供一种高弹性小颗粒空心球的制备工艺及其制得的高弹性小颗粒空心球。
本实施例制备高弹性小颗粒空心球的工艺过程如下：
S1：将热可塑性树脂胶粒通过除湿机除湿、干燥处理；其中可塑性树脂胶粒为TPU或PVC。
S2：将干燥后的热可塑性树脂胶粒利用两台相对而设的挤出机(1、2)，分别挤出形成两片薄膜，其中，挤出机的温度设置取决于热可塑性树脂胶粒的硬度，因硬度的不同，于挤出机的不同工段设置的温度不同，具体如表1所示；通过调整出料口模头间隙，对出膜的厚度进行调整，控制出膜的厚度为0.2mm～1.0mm。
表1原料硬度与挤出机不同工段的温度对应表
原料硬度
进料段(℃)
挤出段(℃)
熔化段(℃)
出料口(℃)
65°
150
160
170
150
75°
160
170
180
160
85°
170
180
190
170
95°
180
190
200
180
S3：将呈片状的薄膜挤出于两个相对设置的气泡花辊(3、4)上，气泡花辊上开设有多个呈半球形的凹槽，如图1所示，气泡花辊以真空吸塑方式分别将两片薄膜分别吸附，并于薄膜上形成多个与凹槽贴合的半球。其中，气泡花辊的一侧为真空吸入口(5)，另一侧设有冷却水循环阀(6)；控制真空吸塑时的真空度为50～70KPA，且依据薄膜的厚度、原始材料的硬度，通过冷却水循环阀调整气泡花辊的温度，具体如表2所示。
S4：在两片薄膜尚未凝固之前，将相对设置的两个气泡花辊相互咬合转动，使两片薄膜上的半球结合形成空心球，此时气泡花辊仍保持真空吸塑状态，随着气泡花辊、挤出机的同步转动，持续将两片薄膜贴合形成多个空心球。
S5：将含有多个空心球的贴合后的薄膜经输送带传输并于0℃～8℃冷却5～10min后，干燥去除表面水分。
S6：随后采用气管压合后裁断成型或用薄膜高周波压合截断成型，将空心球裁剪成单个空心球颗粒，所得空心球如图2所示。
由上述工艺制得高弹性小颗粒空心球，该空心球的直径可依据气泡花辊上球形凹槽的内径而定，可以将球形凹槽的直径设为3mm～10mm，从而制得该直径范围的高弹性小颗粒空心球，由其填充制得的产品能够保持相对持久的弹性和减震感。
表2薄膜厚度、材料硬度以及真空吸塑时气泡花辊的温度三者之间的对应表
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，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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