具有肌肤触压感的弹性体组成物及其制造方法.pdf

本发明为一种具有肌肤触压感的弹性体组成物及其制造方法，其主要是以射出成型的方法，将热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber简称TPR)制成一中空囊体，并于所述的中空囊体内注入包含有聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)、水、胶化剂及塑化剂，并加以压揉使的胶化及塑化后，即形成一具有肌肉触压感，以及具有极佳弹性的弹性体组成物。

1.  一种具有肌肤触压感的弹性体组成物，包括一以热塑性橡胶射出成型的中空囊体，所述的中空囊体内具有一聚乙烯醇为主要成分的组成物，包括：聚乙烯醇、水及胶化剂。

2.  根据权利要求1所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，进一步可添加一可塑剂。

3.  根据权利要求1所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，包括：
3％至30％重量百分比的聚乙烯醇，20％至85％重量百分比的水，重量百分比0.5％至10％的胶化剂。

4.  根据权利要求1所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，为一含有30％重量百分比的聚乙烯醇、60％重量百分比的水，以及10％重量百分比的胶化剂所组成的固态的弹性体。

5.  根据权利要求1所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的聚乙烯醇组成物的胶化剂，为碳酸钠、硫酸钠、硫酸铵、硼酸、硼酸钠或其等效物。

6.  根据权利要求2所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的可塑剂的添加重量百分比为0％至20％。

7.  根据权利要求1或2所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，进一步包括一含有4％重量百分比的聚乙烯醇、80％重量百分比的水，1％重量百分比的胶化剂，以及15％重量百分比的可塑剂所组成的半凝固状态流体。

8、  根据权利要求2所述的具有肌肤触压感的弹性体组成物，其特征在于，所述的聚乙烯醇组成物的可塑剂，为丙三醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、Triethanol Amineacetate或其等效物。

9、  一种具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，包括下列步骤：
步骤一、成型一中空囊体：
以热塑性橡胶射出成形一中空囊体，并在囊体上形成一洞孔；
步骤二、成型一盖体：
以热塑性橡胶射出成形一盖体，并使所述的盖体中央具有一厚实部，且使盖体的直径等于或大于中空囊体的洞孔的口径；
步骤三、连结盖体与中空囊体：
使用粘着剂，将盖体黏合于中空囊体的洞孔而将洞孔封闭，使中空囊体成为与外界隔离的中空体；
步骤四、注入聚乙烯醇：
自盖体的中央厚实部以针头注入聚乙烯醇水溶液于热塑性橡胶的中空囊体内；
步骤五、注入胶化剂：
再以胶化剂水溶液或其等效物注入于中空囊体内；
步骤七、胶化反应：
压揉热塑性橡胶中空囊体数秒，使热塑性橡胶中空囊体内在常温下进行胶化反应后即成一半凝固状态的流体或固态的弹性体成品。

10.  根据权利要求9所述具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，其特征在于，所述的步骤五的后进一步包括步骤六注入可塑剂：以可塑剂或其等效物，注入于中空囊体内，使中空囊体内的聚乙烯醇、水、可塑剂及胶化剂，在常温下进行反应，以调整组成物的柔软性及延伸性。

11.  根据权利要求9所述具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，其特征在于，所述的步骤五的胶化剂，为碳酸钠、硫酸钠、硫酸铵、硼酸、硼酸钠、或其等效物。

12.  根据权利要求9所述具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，其特征在于，所述的步骤四于注入聚乙烯醇的同时，也可注入重量百分比0％至20％的可塑剂于中空囊体内。

13.  根据权利要求10所述具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，其特征在于，所述的可塑剂为丙三醇、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、Triethanol Amineacetate或其等效物。

14.  根据权利要求9所述具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇为以重量百分比计3％至30％的水溶液；所述的胶化剂为以重量百分比计0.5％至10％的水溶液。

15.  根据权利要求10所述具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，其特征在于，所述的可塑剂为以重量百分比计0％至20％的水溶液。

具有肌肤触压感的弹性体组成物及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有肌肤触压感的弹性体组成物及其制造方法。
背景技术
目前市售弹性结构物品，其中例如台湾公告编号第454550号揉压玩具的改良新型专利，如图9所示，公开一种揉压玩具，其主要是于一透明或半透明的柔软高延展性的胶质表层内，装填有水流质(其实是水)及衬饰物(其实是固体)，且于所述的流质内添加适当的颜料剂，以供使用者以手部揉捏，如图10所示，以达到提供使用者手部运动的效果。
而综观目前市售品的弹性结构物品的形态，存在有“PU发泡球”，“PU膜包覆硅橡胶产品”，以及“以橡胶乳胶为外被而注入麦芽糖”等产品的设计。
前述公告编号第454550号揉压玩具的改良新型专利，其内部所填充的物质几乎百分之百为水，故压揉时与气球灌水的质感无异，如第10图所示，并无法达到良好的手部运动或提供最起码的复健功效。
再者，前述的“PU发泡球”、“PU膜包覆硅橡胶”以及“以橡胶乳胶为外被注入麦芽糖”等弹性体产品的设计，其中，PU发泡球的技术，主要利用PU树脂佐以发泡剂注入模具中于高温中成型出一多孔性气室的本体，然而由于质感太软而欠缺弹性，因而较难制作成所期望的多样性变化外形的产品；并且亦存在有“成本单价高”、“加工时间长”等缺点。
另外，“PU膜包覆硅橡胶”的产品，其成型的方法是以PU膜置于模具中裁切出一定形状，同时经热压黏合，留下一注入口，并注入硅橡胶与硬化剂反应后，以热压黏合封闭注入口，再将模具移至加热装置中，并在高温下使内容物缓慢架桥成型。
此种利用PU膜包覆硅橡胶的产品，其优点为产品充满柔软肌肤感，因此曾被使用于女性胸罩等产品上，但仍存在有“成本昂贵”、“须大量的模具与加温设备”、“加工时间漫长”、“不易大量生产”以及“产品外观形状不易多样化”等缺点。
至于“以橡胶乳胶外被注入麦芽糖成型”的弹性体产品，则由于是以橡胶乳胶利用dipping方式生产出皮膜厚度大约为1mm以下的橡胶乳胶外被，然后再注入麦芽糖后以捆绑方式封住注入口，再以底座配件为装饰品掩盖注入口，使之表面呈均一性而完成此产品；具有相当柔软性的优点，但缺点则存在有：
(一)、麦芽糖会随着外界温度的变化，而使得柔软度有剧烈的起伏，在冬天的温度下，产品的硬度会骤然升高，变成非常僵硬。
(二)、由于橡胶乳胶的厚度受限，而且乳胶不易黏合，因此须以捆绑方式做隔绝，这样在外观上常会设计以底座造型的套件来遮蔽该捆绑处，整体造型也因此而受到了限制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有肌肤触压感的弹性体的组成物。
本发明的次一目的在于提供一种可以变化出各种不同压揉质感与用途的新产品的弹性体组成物。
本发明的另一目的在于提供一种加工方式简易的弹性体组成物的制造方法。
本发明人鉴于现有技术存在的上述诸缺点，经不断的试验及测试，终于发明出一种具有肌肤触压感的弹性体组成物，主要是有一以热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber简称TPR)射出成型的中空囊体，该中空囊体内具有一主成分为聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol简称PVA或PVOH)组成物，包括：聚乙烯醇、水及胶化剂。
所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，包括：
3％至30％重量百分比的聚乙烯醇，20％至85％重量百分比的水，重量百分比0.5％至10％的胶化剂。
优选的是，所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，为一含有4％重量百分比的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)、80％重量百分比的水，1％重量百分比的胶化剂，以及15％重量百分比的可塑剂所组成的半凝固状态流体。
所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物，进一步可添加一可塑剂。
聚乙烯醇组成物的成分，进一步包括：3％至30％重量百分比的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)，20％至85％重量百分比的水，0.5％至10％重量百分比的胶化剂及0.0％至20％重量百分比的可塑剂。
优选的是，其中所述地中空囊体内的聚乙烯醇组成物，为一含有30％重量百分比的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)、60％重量百分比的水、10％重量百分比的胶化剂以及0％重量百分比的可塑剂所组成的固态弹性体。
其中，该聚乙烯醇组成物的胶化剂，为碳酸钠(Na₂CO3)、硫酸钠(Na₂SO₄)、硫酸铵〔(NH₄)₂SO₄〕、硼酸〔(Boric Acid(H₃BO₃))、硼酸钠(又名硼砂)〔Borax(Na₂B₄O₇·10H₂O)〕或其等效物。
其中，所述的中空囊体内的聚乙烯醇组成物的可塑剂为丙三醇(俗名甘油)〔Glycerin(C₃H₅(OH)₃)、乙二醇〔EthyleneGlycol(C₂H₄(OH)₂)〕、聚乙二醇〔Polyethylene Glycols(H(OCH₂CH₂)₇OH)〕、丙二醇〔Propylene Glycol(C₃H₆(OH)₂)、TriethanolAmineacetate或其等效物。
另外，本发明也提供一种具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，所述的方法包括下列步骤：
步骤一、成型中空囊体：
以热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber简称TPR)成型一具有厚实部盖体的中空囊体；
步骤二、注入聚乙烯醇：
将中空囊体内空气抽出，并以针头注入重量百分比3％至30％的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol简称PVA或PVOH)水溶液于中空囊体内；
步骤三、注入胶化剂：
以重量百分比0.5％至10％的胶化剂水溶液，注入于中空囊体内；
步骤四、注入可塑剂：
以重量百分比0％至20％的塑化剂水溶液，注入于中空囊体内；
步骤五、进行胶化反应：
压揉中空囊体5～10秒，使中空囊体内的聚乙烯醇、水、胶化剂及塑化剂等，在常温下进行胶化及塑化反应，经30～60分钟后即成一内部具有聚乙烯醇组成物的弹性体组成物。此间步骤四、注入可塑剂可视情况予以省略。
优选的是，其中所述的步骤一的中空囊体先形成一洞孔，并以热塑性橡胶再射出成型一盖体，所述的盖体中央具有一厚实部，所述的厚实部周围较薄，且使盖体的直径等于或大于中空囊体的洞孔口径；并以接着剂将盖体黏合于囊体的洞孔而将洞孔封闭，使囊体成为与外界隔离的中空囊体。
具体的说，一种具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，包括下列步骤：
步骤一、成型一中空囊体：
以热塑性橡胶射出成形一中空囊体，并在囊体上形成一洞孔；
步骤二、成型一盖体：
以热塑性橡胶射出成形一盖体，并使所述的盖体中央具有一厚实部，且使盖体的直径等于或大于中空囊体的洞孔的口径；
步骤三、连结盖体与中空囊体：
使用粘着剂，将盖体黏合于中空囊体的洞孔而将洞孔封闭，使中空囊体成为与外界隔离的中空体；
步骤四、注入聚乙烯醇：
自盖体的中央厚实部以针头注入聚乙烯醇水溶液于热塑性橡胶的中空囊体内；
步骤五、注入胶化剂：
再以胶化剂水溶液或其等效物注入于中空囊体内；
步骤七、胶化反应：
压揉热塑性橡胶中空囊体数秒，使热塑性橡胶中空囊体内在常温下进行胶化反应后即成一半凝固状态的流体或固态的弹性体成品。
所述的步骤五的后进一步包括步骤六注入可塑剂：以可塑剂或其等效物，注入于中空囊体内，使中空囊体内的聚乙烯醇、水、可塑剂及胶化剂，在常温下进行反应，  以调整组成物的柔软性及延伸性。
所述的步骤四于注入聚乙烯醇的同时，也可注入重量百分比0％至20％的可塑剂于中空囊体内。
所述的聚乙烯醇为以重量百分比计3％至30％的水溶液；所述的胶化剂为以重量百分比计0.5％至10％的水溶液。
所述的可塑剂为以重量百分比计0％至20％的水溶液。
其中，所述的胶化剂，为碳酸钠(Na₂CO3)、硫酸钠(Na₂SO₄)、硫酸铵〔(NH₄)₂SO₄〕、硼酸〔(Boric Acid(H₃BO₃))、硼酸钠(又名硼砂)〔Borax(Na₂B₄O₇.10H₂O)〕或其等效物；
其中，所述的可塑剂为丙三醇(俗名甘油)〔Glycerin(C₃H₅(OH)₃)、乙二醇〔Ethylene Glycol(C₂H₄(OH)₂)〕、聚乙二醇〔PolyethyleneGlycols(H(OCH₂CH₂)₇OH)〕、丙二醇〔Propylene Glycol(C₃H₆(OH)₂)、Triethanol Amineacetate或其等效物。
因此，本发明与先前技术所示的设计相比较，具有以下优点：
1.本发明所制成出的弹性体组成物，可形成有如人体肌肉一般的揉捏感，具有较佳的弹性可供使用者进行揉捏运动，并可作为手部的复健所用。
2.本发明将热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)射出成型一中空囊体，与以特殊工法制成的内部填充物相结合，可作成一系列类似BR橡胶球，以充满高弹性及压揉性极佳的柔软肌肤触压感的弹性体，供孩童玩耍的弹跳运动球。
3.本发明可以做成非常柔软肌肤感的产品，以供观赏、投掷、手部运动复健。而且不小心剧烈撞击时，也完全不会造成任何伤害。
附图说明
图1为本发明具有肌肤触压感的弹性体的说明立体示意图；
图2为本发明具有肌肤触压感的弹性体的一具体实物立体示意图；
图3为本发明弹性体成形制作方法的中空囊体分解剖视图；
图4为本发明弹性体制作方法的密闭中空囊体剖视图视图；
图5为图4的中空囊体注入本发明组成物的剖视说明示意图；
图6为本发明弹性体制作方法的中空囊体完成注入本发明组成物的剖视说明示意图；
图7为本发明具有肌肤触压感的弹性体可被手压揉的说明图；
图8为本发明具有肌肤触压感的弹性体制造方法流程方块图；
图9为常见弹性体结构说明立体示意图；
图10为图9常见弹性体被手压揉后极度变形的说明图。
其中，10为球体(或中空囊体)，11为洞孔，12为盖体，120为周缘部，121为厚实部，122为手捏部，20为高分子聚合物，30为针头
具体实施方式
为使阅读本说明书的人士，能更具体了解本发明的发明目的、功效及特征，因此以较佳实施例的图式说明如下：
本发明具有肌肤触压感的弹性体组成物可依实际需求及用途做成任何造型，如图2所示的河豚造型。为说明方便起见，仅以如图1所示的球体为代表实施例说明，其中本发明的弹性体组成物，主要有一以热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber简称TPR)射出成型的中空囊体，如图3所示，所述的中空囊体内具有一主成分为聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol简称PVA或PVOH)组成物，所述的组成物的成分，进一步包括：
3％至30％重量百分比的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)，20％至85％重量百分比的水，0.5％至10％重量百分比的胶化剂及0.0％至20％重量百分比的可塑剂。本发明的弹性体组成物注入于以热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber简称TPR)射出成型的中空囊体内，依不同比例，把上述四种材料适当组成，可在常温下进行胶化反应，最后得到所需要的具有优异柔软肌肤触压感的弹性体。
其中，所述的中空囊体内聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)组成物的较佳成分包括：
(一)、具有较佳柔软性的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)组成物(半凝固状态的流体)配方的重量百分比成分包括：
聚乙烯醇                            4％
水                                  80％
胶化剂                              1％
可塑剂                              15％
(二)、具有较佳弹性的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)组成物(固态的弹性体)配方的重量百分比成分包括：
聚乙烯醇                            30％
水                                        60％
胶化剂                                    10％
可塑剂                                    0％
需要说明的是，本发明的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)组成物，其配方重量百分比有不同时，即会造成弹性体在柔软性、弹性、延伸性及架桥密度有不同的影响变化。
其中，当聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)的重量百分比的比例增加时，其组成物的柔软性会减少，而弹性会增加；
而当水的重量百分比增加时，则其组成的柔软性会增加；
又，当胶化剂的重量百分比增加时，则架桥的密度会增加，但柔软性减少、延伸性减少，弹性则会增加；
另外，当可塑剂的重量百分比增加时，则柔软性及延伸性会增加，但弹性会减少。
依上述的说明，其包括聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)组成物的成分比与各种特性的变化关系，可绘制成下表加以说明：
(→代表所述的成分增加；↑代表所述的特性升高；↓代表所述的特性降低)

将本发明组成物的各项成分或等同效用成分的详细配方比例，辅以具体实施例的说明而更加清楚明了：其中，热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber TPR)包括：
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚合物(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene Copolymer SEBS)，生产公司为美国的Shell公司；或
Hydrogenated Styrene Isoprene/Butadiene Block CopolymerSEPS，生产公司为日本的KURARAY公司。
将本发明前述所示具有肌肤触压感的弹性体组成物的制造方法，参阅图3-7详细说明如下：
一、先以射出成形方法，将热塑性橡胶TPR作成各种中空的球形(如图6所示)、动物造形、人物造形、器官……等不同的形状造型，为说明方便起见，仅以如图3-4所示的中空形状的球体10为代表实施例说明，所述的球体10上具有一便于脱模的洞孔11，并设一与所述的洞孔11相吻合的一盖体12配件，所述的盖体12具有一中央厚实部121，一较薄的周缘部120及一手捏部122，其中周缘部120的直径等于或较大于洞孔11的口径，能将其以适当的接着剂，黏合于所述的球体10上的洞孔11上而使球体10形成内部为中空的密闭球体，并将手捏部122去除且令周缘部120尽量与密闭球体表面等高，如图4所示，必要时，再加以彩绘、喷漆作成一有立体、色彩美感的中空囊体。
此时，中空囊体只是充满空气的有造形的气球，如以人体来形容，此时只是有外观皮肤的皮囊，必须加进肌肉、骨骼，才能变化成为有生命的主体。
二、利用热塑性橡胶(TPR)这种具高柔软弹性的材料，将一种名为聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol简称PVA或PVOH)的水溶性高分子聚合物20，其特性可完全溶于水。即将聚乙烯醇以适当的比例溶于水，可制成3-30％的水溶液，先行用针头30以加压方式注入热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)于中空囊体10内，如图5所示，由于热塑性橡胶所具有的高柔软弹性的特点，此时聚乙烯醇水溶液由缩收弹性甚佳的盖体12的中央厚实部121注入中空囊体10内，由于盖体12的中央厚实部121的缩收弹性甚佳，所以拔出针头30后聚乙烯醇水溶液不致于外渗，在此同时，也可抽出热塑性胶橡内的空气。
三、以适当份量的胶化剂，如：碳酸钠(Na₂CO₃)、硫酸钠(Na₂SO₄)、硫酸铵〔(NH₄)₂SO₄〕、硼酸〔(Boric Acid(H₃BO₃))、硼酸钠(又名硼砂)〔Borax(Na₂B₄O₇.10H₂O)〕或其等效物等，溶于水中形成0.5％-10％的水溶液，依相同方法再注入热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)的中空囊体10内，经压揉热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)5～10秒后，让其在常温下进行胶化反应，此时已成为一完整成品，大约于30～60分钟可形成一半凝固状态的流体或固态的弹性体(如图6所示)，其形成的状态，可根据水、聚乙烯醇、胶化剂的比例做适当调整。
四、同时，在必要时，更可根据所需达到的柔软度(如图7所示)，加以0.0％-20％的可塑剂水溶液，如：丙三醇(俗名甘油)〔Glycerin(C₃H₅(OH)₃)、乙二醇〔Ethylene Glycol(C₂H₄(OH)₂)〕、聚乙二醇〔Polyethylene Glycols(H(OCH₂CH₂)₇OH)〕、丙二醇〔Propylene Glycol(C₃H₆(OH)₂)、Triethanol Amineacetate或其等效物等，去调整组成物的柔软性及延伸性，而所述的可塑剂的添加可在前述工序中择一进行。
五、而上述的工序中，可在对热塑性橡胶压揉5～10秒后完全结束，不用理会接下来30～60分钟的胶化反应，其会自然进行。此时产品可进行包装工作，这是一个非常简便的加工程序，只须在组成物配方上作有效控制，就能在非常短的时间内，生产出所需要的特性产品。
因此，请再参阅图8所示，就本发明的上述制造方法，以具体步骤再说明如下：
步骤一、成型一中空囊体10：
以热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber简称TPR)射出成形一中空囊体，并在囊体上形成一洞孔11，如图3所示。
步骤二、成型一盖体12：
以热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)射出成形一盖体12，如图3所示，并使所述的盖体12中央具有一厚实部121，所述的厚实部121周围120较薄，且使盖体12的直径等于或大于中空囊体10的洞孔11的口径。
步骤三、连结盖体12与中空囊体10：
使用粘着剂，将盖体12黏合于中空囊体10的洞孔11而将洞孔11封闭，使中空囊体10成为与外界隔离的中空体，如图4所示。
步骤四、注入聚乙烯醇：
将中空囊体内空气抽出，并自盖体的中央厚实部以针头30注入3-30％的聚乙烯醇水溶液于热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)的中空囊体内，如图5所示。
步骤五、注入胶化剂：
再以0.5％至10％胶化剂水溶液或其等效物注入于中空囊体10内，如图5所示。
步骤六、注入可塑剂：
如需要时，可以0.0％-20％的可塑剂水溶液或其等效物，去调整组成物的柔软性及延伸性，而可塑剂的添加可于前述步骤四、或五中去进行。
步骤七、胶化反应：
压揉热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)中空囊体5～10秒，使热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber)中空囊体内在常温下进行胶化反应，经30～60分钟后即成一半凝固状态的流体或固态的弹性体成品。
应说明的是，本发明弹性体成品如不需要调整柔软性及延伸性时，制作过程中步骤六(注入可塑剂)可予省略，谨此陈明。
综上所述，本发明确实为一相当优异的创思，依法提出申请发明专利；上述说明的内容，仅为本发明的较佳实施例说明，凡依本发明的技术手段所延伸的变化，也皆应落入本发明的专利申请范围，谨此陈明。