EVA材料认识.doc

材料認識. EVA(1) 化學成分：乙烯醋酸乙烯酯(Ethylene Vinyl Acetate)共聚物，是乙烯醋酸乙烯酯(VA%)的二元、無規則、初級共聚物。所有乙烯基礎的化合物都能跟它良好的相容，屬於熱塑性塑膠，密度大多在0.94 g/cm3左右。(2) 特點：運動鞋中底最廣泛使用的材料，常用的規格是VA%在18%到40%之間，發泡後剛好在5560 Asker C的硬度，適合人體腳掌。(3) 優點：i. 可合貼，可二次成型，流動性MI=2.57.0的適合做射出成型，MI=1.02.5的適合做平板發泡與模壓。ii. 便宜。每公斤USD$1.6-USD$2.0，貨源容易取得。iii. 可以用發泡倍率控制物性，可以用不同VA%含量控制軟硬度，VA%含量越高的越貴。iv. 容易使用色粒著色，它也可以做為色粒、POE、耐磨劑、甚至發泡劑與架橋劑的載體材料，做成複合材料(master-batch)商品。v. 加工溫度不高，加工設備成本低廉，工藝複雜度適中，普通人經過簡單訓練即可操作，投資回收快。vi. 可使用過氧化物架橋，AC發泡劑發泡。也可以做成薄膜、熱嫆膠。vii. 運送、存放、加工都沒有毒性，操作危險性有限。(4) 缺點：i. 發泡材料有後收縮問題，尺寸安定性相對較差。ii. 不耐磨，無法做為大底。撕裂強度差，壓縮歪不好。iii. 回收成本高昂，碳排放量有環保疑慮，無法做為綠色產業，不阻燃。iv. 工藝上很耗人工，無法做模流分析，自動化程度有限。(5) 影響因素：i. 計入主膠PHR，可參與發泡與架橋反應。EVA佔主膠的比例越高，發泡成型後的抗收縮能力越差。ii. 用VA18%21%的EVA即可達到Nike、Adidas普通中底需要。所有運動鞋中底、緩衝墊產品的泛用型基礎材料。iii. EVA中底經足夠熱定型烘箱，尺寸安定性可以穩定在1.5%以內。iv. 維持合貼強度上，至少必須使用VA18%以上的EVA。. POE(1) 化學成分：聚烯烴 (Poly Olefin)。乙烯1-辛烯(Ethylene/octene copolymer)無規則二元共聚物，例如陶氏(Dow) Engage，是兩個碳與八個碳的共聚物。乙烯1-丁烯(Ethylene/butene copolymer)共聚物，如三井Tafmer，是兩個碳與四個碳的共聚物。結構上類似EVA，第一單體都是乙烯，第二單體不同。（还有6个C的二元聚合物，来自Exxonmobile）(2) 特點：i. 可以修飾EVA的物性，廣泛的被Nike、Adidas所接受。ii. 密度比EVA低，從0.863 g/cm3到0.902 g/cm3，因此起到輕量化作用，MI值從0.5到30不等，流動性符合EVA製程需要。iii. 辛烯含量從9%到28%。辛烯含量越多，硬度越軟，密度越低，代表岔鍊越多，彈性越好，熔點越低，回彈性越好，但成本也越貴，也稱作彈性體 (Elastomer)，加工上完全跟EVA類似。iv. 同密度下有四個碳的Tafmer跟八個碳的Engage可選擇，各方面差異不大，四個碳的POE有節省成本的效果。(四个C的Tafmer比八个C的Engage 拉力撕裂较差)(3) 優點：i. 跟EVA有極佳的相容，最佳伴侶。因此Dow公司取名Engage。ii. 增韌效果佳，因此三井取名Tafmer，可以修飾EVA的物性。iii. 密度越高(越硬)的POE加入，對壓縮歪、抗收縮表現越好，例如，以Engage 8480取代20phr的EVA7360，比純EVA表現好很多。iv. 增加回彈性。因為辛烯含量越多，彈性越好，例如，Engage8150。v. 增加流動性，降低硬度。例如，Engage 8200，MI=5.0，比很多VA%18%-21%的EVA流動性MI=2.5以內的還要好。vi. 比重輕。因為相同的密度下，POE總是比EVA比重要輕。vii. 熟成快。例如，達到同樣的硫化效果，以Engage 8003取代20%的VA18% EVA (例如台塑EVA7350M)，所需的過氧化物少一點，也就是製程意義是可以取得額外的回轉數，減少熟成時間viii. 抗收縮能力提升。例如，以Engage 8003部分取代 VA26%的EVA7470%，以其USD$2.0/kg的成本，只比USD$1.8/kg的EVA貴一點，後收縮可降至1.5%以內，達到Adidas的中底物性要求。(4) 影響因素：i. 計入主膠，參與發泡架橋反應。對合貼有影響。極性不像醋酸乙烯酯強，在配方中有20phr上限，除非是免合貼的拖鞋或護具。. EPDM (三元乙丙橡膠)(1) 化學成分：乙烯丙烯降冰片烯。乙烯(45%70%)、丙烯(30%40%)和雙烯第三單體(1%3%)形成的三元無規共聚物。第三單體通常為2-亞乙基降冰片烯。(2) 特點：i. 彈性好，對壓縮、回彈性的補強非常明顯。ii. 橡膠手感。iii. 跟EVA製程可完全相容，容易加工。iv. EVA中底上最常使用的牌號為陶氏EPDM3745P，粒狀。v. 跟橡膠與EVA均有很好的相容，一般橡膠無法跟EVA共混。(3) 優點：i. POE有些物性也可以增強EVA，但EPDM的獨特性在POE中無完全可取代的，因為三元跟二元共聚物完全不同。ii. 耐候性強，可用做鞋材、電線電纜、汽車塑料。iii. 歷史悠久，在POE尚未大量應用前已經被廣泛使用。(4) 缺點：i. 極性不高，對合貼有影響，抗收縮也不太好。ii. 成本較貴。iii. 黏度較高，流動性不高。iv. 很多EPDM牌號為塊狀，必須使用切膠機，只有部分規格是粒狀。(5) 影響因素：i. 對合貼有影響，使用上限在15phr以內。ii. 計入主膠，參與發泡、架橋反應，必須比EVA適度增加架橋劑。iii. 宜使用EVA/POE/EPDM的架構。. Infuse(1) 化學成份：i. 一樣是乙烯辛烯共聚物，但是有規則排列，故抗收縮特佳。ii. 又稱作嵌段共聚物OBC (Olefin Block Co-polymer)。(2) 特性：i. 目前只有陶氏公司(Dow)有提供。ii. 在POE發展多年後，EVA/POE架構所提供的物性仍無法滿足高端運動鞋物性需要。市場上獲廣泛使用的Engage牌號只有幾支，許多牌號很少用。嵌段共聚物的牌號較少，由常用POE的密度、流動性下，發展出OBC牌號，熔點都在120。iii. Infuse9107壓縮歪較好；Infuse9817的抗收縮較好，第二單體最多。Infuse9507則介於中間。(3) 優點：i. 抗收縮性。分子結構有規則，做到了Engage達不到的抗收縮性。ii. 低壓縮歪。能夠把壓縮歪降到30%的水準，回復性佳。iii. 承襲Engage的增韌效果。(4) 缺點：i. 加工不易。熔點太高，接近所有EVA混煉設備的溫度上限。ii. 對設備的要求較高，容易打不散、打不化。iii. 成本較高，至少是POE的兩倍。(5) 影響因素：i. 計入主膠，參與發泡、架橋反應。ii. 有合貼的疑慮。由於極性低，在使用上有30phr的上限。. IR(1) 化學成份：i. 異戊二烯橡膠。Nike常用牌號是IR2200。(2) 特性：i. 可跟EVA相容的橡膠，成本較高。ii. 可提供橡膠手感，補強反彈、耐磨、壓縮的物性。(3) 影響因素：i. 計入主膠，但不參與發泡反應。ii. 使用上約在5-15phr。iii. 硫化太慢，架橋劑必須提升。iv. 比起EPDM，其收缩较大，但橡胶手感好。. BR(1) 化學成份：BIIR, 溴化丁基橡膠（Bromo Isobutylene Isoprene rubber）, Bromobutyl（Lanxess公司產品），簡稱BR。(2) 特性：i. 因為IR的成型時間太慢，因此溴化後，不飽和雙鍵容易被過氧化物架橋，大幅縮短成型所需要的時間。（错误：溴化丁基橡膠同IR没有任何关系，其是在丁基胶的基础上引入入溴集团，溴集团引入后可以增强其极性）ii. 具有橡膠手感，可跟EVA相容，成本較高，可提供防滑效果。iii. 溴化丁基橡膠由于分子结构的排列不能翻转，所以具有弹性低，干式湿式止滑好的特点。iv. 低温下不易变硬。(3) 影響因素：i. 計入主膠，不參與發泡、架橋反應。ii. 由於對架橋劑相當敏感，因此容易撕裂，必須降低架橋劑。iii. 同EVA的相容性不好，架桥时间不一致。iv. 价格昂贵. SEBS （SBBS）(1) 化學成份：乙烯(S)苯乙烯(B)丁二烯(S)的氫化後的三嵌段共聚物。(2) 特性：i. 低壓縮歪。與EVA共混可以讓壓縮歪低至30%以下。（看规格）ii. 降低硬度。例如，旭化成JT83x，可以做軟而回復性好的材料。（看规格）iii. 超高的回彈性，提供橡膠手感。（SBBS可以，如JT-83和005-1；高回弹的SEBS可以，如005）iv. 吸震料。例如旭化成L609、S1611。也可以做記憶泡棉，例如P2000。（低回弹的SEBS可以做成吸震料，但会有低温变硬的可能）v. 可以合貼。（SEBS不可以合贴，SBBS可以）(3) 缺點：i. 成本太貴，限制了其應用。ii. 對架橋劑的消耗較大，會拖長成型時間。iii. L605/609/S1611會有低溫變硬的問題。iv. 加工溫度太高，接近一般EVA設備的上限。(4) 影響因素：i. 計入主膠，參與發泡、架橋反應。ii. 後收縮也很大。iii. 必須使用EVA/POE/SEBS的架構，例如70/15/15比例使物性平衡。. TPU(1) 化學成份：TPU (Thermoplastic polyurethane)，熱塑性聚氨基甲酸甲酯，分為聚醚、聚酯類，是一種高抗張強度且柔軟的彈性體，不容易從被接著物表面脫落。(2) 特性：i. 可做柔軟的發泡材料，韌性強，拉力、延伸都高，彈性強。ii. 贴合好，有韧性，赋予EVA发泡后不同的手感。iii. 可被自然分解，可做成綠色材料。耐寒性、耐候性好，無毒性。（耐寒不好）iv. 計入主膠參與發泡、架橋反應，對架橋劑敏感，須降低架橋劑。. 色粒與鈦白粉(1) 化學成份：i. 主要分為有機染料與無機染料，大多為金屬鹽類，成分複雜。（不对吧，金属类的用的越来越少了）ii. 色粉佔10%到50%不等、EVA7350M做為載體，並加入碳酸鈣、油、硬脂酸的混合，以便於跟EVA混煉時有良好分散均勻性。iii. 鈦白粉：TiO2，氧化鈦。常用的是杜邦R103。(2) 特性：i. 耐熱性微量調整性遷移性是色粒的評估標準。ii. 耐熱性：受熱容易退色的程度。iii. 微量調整性：必須加很多才能達到色卡指定顏色濃度。iv. 遷移性：成品是否容易吐出染料而汙染其他材質。v. 必須通過重金屬、環苯芳香烴殘留等安全測定。(3) 影響因素：i. 色粒與TiO2合計至少在配方的5phr到10phr，才能完整覆蓋EVA材質，又不至於影響物性。ii. 黑色的組成是碳黑，耐熱性也極佳，黑色配方不需要使用TiO2。iii. 彩色的配方必須使用TiO2 500g到2kg，在一大手75kg的基礎下。iv. 螢光色都不耐熱，必須使用TiO2打底，低模溫長時間來成型，避免受熱分解。螢光色對於架橋劑的消耗較多。v. TiO2可以提供抗UV與耐熱效果，可以反射熱能。因此在貼底時，黑色中底所需的UV照射較少，白色中底所需的UV照射較多。vi. 色粒的載體必須視同EVA，也會參與發泡、架橋反應。. SIS (TR)(1) 化學成份：SIS (polystyrene-polyisoprene-polystyrene)，苯乙烯異戊二烯共聚物。(2) 影響因素：i. 充油改性之後，SIS、SEBS、SBS的加工溫度可以跟EVA有效的混煉與相容，做出具備橡膠手感的柔軟產品。ii. 低壓縮歪、高回彈、吸震等多種特性。iii. 計入主膠，參與發泡、架橋反應。. 助劑(1) 氧化鋅：ZnO，屬於鋅的氧化物，對AC發泡劑有加速分解作用，標準用量是1.0phr以上。(2) 發泡助劑：屬於尿素催化劑，對AC發泡劑有加速分解作用，通常吸附在白煙或EVA做為載體，依有效成分不同用量在0.5phr左右。(3) 架橋助劑：屬於過氧化物，例如，TAC或TAIC，加速架橋劑的分解，提供更多自由基，縮短成型時間，提升架橋密度，對抗收縮也有幫助。載體可以是50%到70%的EVA或白煙，用量是主架橋劑的1/3到1/4。(4) 硬脂酸：做為外滑劑，有利於加工潤滑，不參與反應。標準用量是0.5phr到1.0phr。(5) 硬脂酸鋅：同時做為外滑劑與溫和的發泡助劑，有雙重功能。硬脂酸的鋅鹽，鋅離子可以幫助催化AC發泡劑分解，硬脂酸基則可以潤滑。有穩定劑的功能，其與硬脂酸的標準用量都是0.5phr。用太多的時候會有花班問題。(6) 有BIPB無味架橋劑黏模疑慮時，BIPB須降至0.60.8phr (450g/75kg)，提升TAC(50%)用量到0.2phr以上，並提高ZnST的用量到1.5phr，可以延長積垢吐出的週期，沒那麼快黏模。(7) 滑石粉 (RB-510, Talc)與碳酸鈣(CaCO3)：屬於填充劑，滑石粉較輕，碳酸鈣較重，都有填充效果，降低成本。總填充劑的標準用量是10phr (6kg/75kg)到15phr，會增加比重，也有部分減少收縮效果。碳酸鈣的填充效果較好，也較穩定，屬於化學合成；滑石粉屬於天然礦石粉碎純化，因此穩定性較低，但成本較便宜。. 架橋劑(1) 化學成份：i. DCP：過