连续式聚氨酯海绵胸罩杯的工艺 【技术领域】
本发明是关于一种胸罩杯的工艺，特别是一种聚氨酯泡沫胸罩杯的压模工艺，且该胸罩杯的顶点部分的厚度大于该胸罩杯的周围部分的厚度。
背景技术
胸罩杯工艺需求的弹性材料需于穿戴者的不同状态及活动之下，仍能保持其最初的形状，尤其该胸罩杯的形状与弹性，不能因为洗涤而有所影响。
公知胸罩杯衬垫以聚酯类合成纤维材料、及不同厚度密织而成，已行之有年，公知工艺无法生产顶点厚而外围薄的设计要求，且以该公知工艺所产制的该胸罩杯因纤维并未固定在同一位置，从而降低该胸罩杯的耐洗性，为克服上述该顶点部分的厚度过薄的问题，于该顶点部分缝制补强为目前业界普遍应用的解决方法，但是，此举乃有违目前胸罩杯地无接缝诉求的潮流。
请参考美国专利案第4,025,597号所示，为解决上述问题的一改善工艺，其以合成纤维材质混杂热塑性树脂压铸而成，该压铸温度高于该树脂的软化点温度。
但是，该工艺需于该合成纤维材质内均匀散布该热塑性树脂，此均匀散布的需求极难以工业化大量工艺来达成，该胸罩杯因此难以维持均匀的柔软度及弹性；且该工艺需要精确控制该热塑性树脂的混合量，多余的该热塑性树脂造成该胸罩杯变硬以及缺乏弹性，不足的该热塑性树脂则有粘结力不足、及耐洗性降低的缺点。
请参考美国专利案第4,250,137号所示，为解决上述问题的另一改善工艺，其关于聚氨酯泡沫(polyurethane foam)塑料材质的热定型，是将聚氨酯泡块海绵进行切片，然后将聚氨酯海绵切片放置于公模与母模之间，且利用液压将该聚氨酯海绵切片于加热的情况下压铸成型。其中，该模具温度加热至350°F至450°F之间，该液压的工作压力维持约60psi，该聚氨酯海绵切片于压制过程中将被加热至约400°F，上述的该加热温度及工作压力为同时进行，且费时需约40秒。
但是，上述工艺的该聚氨酯海绵切片会解离出缩二脲(biuret)、尿素(urea)、以及氨基甲酸酯(urethane)等，请参考Szycher，M.所著《Szycher’s Handbook of Polyurethanes》(CRC Press，Boca Raton，1999，2.8)，该聚氨酯海绵切片于工作温度212°F至395°F间时会产生解离作用(dissociation)，并参考Wooley，W.D.所著《NitrogenContaining Products from the Decomposition of Flexible PolyurethaneFoams》(The British Polymer Journal 1972，4，P.27-43)，上述由该聚氨酯海绵切片解离的化合物可能含有毒性的氢氰化合物(hydrogen cyanide)的烟雾，从而影响工作环境，并对工作人员的健康产生危害。
该公知胸罩杯工艺进一步包括于以完全固化的该聚氨酯海绵切片的正反两面先行贴合有织物层，该织物层贴合至该聚氨酯海绵切片可使用胶水贴合(glue lamination)或火焰贴合(flame lamination)，其中，该火焰贴合是先将该聚氨酯海绵切片迅速过火熔融，在该聚氨酯海绵切片固化前迅速贴合该织物层；请参考oertel，G.所著《PolyurethaneHandbook》(ISBN 0-02-948920-2，Hanser Publisher，1985，P175)上述步骤需先制作该聚氨酯泡块海绵，再将该聚氨酯泡块海绵进行切片为复数个该聚氨酯海绵切片，进而将该织物层贴合于该聚氨酯海绵切片的该正反两面之后进行热定型(thermal formation)。
但是，上述工艺需耗时数个工作日、且因程序繁复，导致高制作成本、以及高不合格率。另一个会在热定型时发生的问题则是该织物层变色染斑的情形，该聚氨酯原料的聚醚及聚酯多元醇，其均含0.05到0.5％比例的抗氧化剂，以避免该聚氨酯发泡海绵因反应热而产生内部焦黄现象(scorching)。请参考Oertel，G.所著《PolyurethaneHandbook》(ISBN 0-02-948920-2，Hanser Publisher，1985，P175)，丁基化羟基甲苯(BHT)为多元醇产品中最常使用的抗氧化剂，但该BHT的残留物会在该胸罩杯的热定型压制过程中升华，污染该模具的外表，因此，经过重复生产，累积于该模具表面的该抗氧化剂，可能会与该织物层中所残留的碱性染料进一步反应污染该织物层。
【发明内容】
本发明的主要目的，在于提供一种聚氨酯海绵胸罩杯的压模工艺，其将聚氨酯发泡材于压模之前，已在正反两面先贴合织物层，压制过程中，使用间隙不同的公模与母模，使该胸罩杯的顶点部分的厚度大于该胸罩杯的周围部分的厚度。
本发明的另一目的，在于提供一种聚氨酯海绵胸罩杯的单一工艺，提高该胸罩杯的制作效率、工艺合格率、以及降低成本，以期符合该工艺的经济效益。
本发明的又一目的，在于提供一种聚氨酯海绵胸罩杯的连续性较佳工艺，提供该胸罩杯均匀的柔软度及弹性。
本发明的再一目的，在于提供一种聚氨酷海绵胸罩杯的环保工艺，无须以高温来压铸该聚氨酯发泡材，因此，该聚氨酯发泡材于高温时所衍生的毒性气体则无从产生。
本发明的续一目的，在于提供一种连续式聚氨酯海绵胸罩杯的工艺，完全免除因抗氧化剂反应造成的织物层变色染斑的情形。
本发明的更一目的，在于提供一种连续式聚氨酯海绵胸罩杯的工艺，该工艺以耐黄变的脂肪族的异氰酸盐(aliphatic isocyanate)为该聚氨酯泡沫的基材，借以提供该胸罩杯的良好的色牢度(color fastness)。
为了达成上述目的，本发明提供一种连续式聚氨酯海绵胸罩杯的工艺，该工艺是将异氰酸酯、多元醇、发泡剂、及触媒搅拌后，直接浇注在织物层上，待聚氨酯泡沫材料反应产生的泡沫胶化后，再贴上另外一层织物层，而形成为复合层，该复合层于该聚氨酯泡沫材料末完全硬化之前，由公、母压模同时压合，待该聚氨酯泡沫材料完全硬化后，移去该公、母压模，该聚氨酯泡沫材料与该上、下织物层同时形成为聚氨酯海绵的胸罩杯，该工艺并同时达到提高工艺合格率、降低成本、以及较均匀的柔软度及弹性，与避免产生环境污染的毒性气体、及造成该胸罩杯的该织物层变色染斑现象；同时，该工艺因此达到上述目的。
【附图说明】
图1为本发明的装置示意图，及
图2为本发明的方框示意图。
刮刀：1 输送带：2
辐射区：3 加热区：4
压模件：5 冷却区：6
裁切区：7 底织物层：10
聚氨酯泡沫：11 上织物层：12
聚氨酯泡沫层：101 固化层：102
发泡复合层：103 胸罩杯：104
【具体实施方式】
请参考图1及图2所示，该工艺提供一种聚氨酯泡沫材料(步骤A)，经由化学发泡或机械起泡形成为聚氨酯泡沫(urethane frothmixture)11(步骤B)，倾注该聚氨酯泡沫11至一移动状态的输送带2上的底织物层10，以适当涂料装置1(如：刮刀)，于一预定高度刮涂该聚氨酯泡沫11，以使该聚氨酯泡沫11形成的厚度符合设计需求的聚氨酯泡沫层(urethane froth mixture layer)101(步骤C)；覆于该底织物层10上的该聚氨酯泡沫层101经过辐射区3，以辐射方式加热该聚氨酯泡沫层101，促进该聚氨酯泡沫层表面产生固化层102，用以加速该聚氨酯泡沫11的聚合作用、及避免表面因接触冷空气而产生表面气泡、体积缩小，从而造成该聚氨酯泡沫层101表面结成厚皮(步骤D)；另以一同步于该输送带2的速度的滚轮，同时转动并压盖一已预热过的上织物层12于该聚氨酯泡沫层101上，因此，该聚氨酯泡沫层101夹合于该底织物层10与该上织物层12间的发泡复合层(laminated foam sheet)103因此形成(步骤E)；该发泡复合层103输送进入一加热区4，该加热区4提供直接传导、辐射、及对流等加热方法(步骤F)；该发泡复合层103加热后马上由一压模件5压合为胸罩杯(molded brassiere cup)104，该压模件5的移动速度与该发泡复合层103的传送速度同步(步骤G)；该压模件5移开、且该聚氨酯泡沫层101完全硬化后，该胸罩杯104输送经过一冷却区6(步骤H)，并于冷却之后于裁切区7进行裁切(步骤1)。
其中，该输送带2可调整其输送速度，用以适应不同的该聚氨酯泡沫11的流变(rheology)与黏度(viscosity)；当使用以机械起泡方式形成的聚氨酯泡沫11，其反应速率较慢，因此，该输送带2的该输送速度需相对调慢，以确保在未进入该上织物层12贴合的工序前，该聚氨酯泡沫11己部分聚合，以使得到足够的该流变及该黏度。
其中，该聚氨酯泡沫11可为化学发泡聚氨酯混合物(chemicallyblown polyurethane forming mixture)、或其它以机械方式卷入气炮的机械发泡聚氨酯混合物(mechanically frothed polyurethane formingmixture).
其中，如图2的步骤A所示，一般是以该化学发泡聚氨酯混合物为该聚氨酯泡沫11的主要组成，该化学发泡聚氨酯混合物是将异氰酸盐、或其含有异氰酸基的预聚合物混以其它预混；水分、接口活性剂(surfactant)、交联剂(crosslinker)、以及胺类催化剂(amine catalyst)的多元醇(polyol)、以及染料预配物(dyes premix)；其中，该步骤A中所适用的聚氨酯发泡材料包括使用脂肪族异氰酸酯及其预聚合物，脂肪族异氰酸酯为IPDI(Isophorone Diisocyanate、或名1-lsocyanato-3-isocyanatomethy 1-3，5，5-trimethyl-cyclohexane)及其预聚合物，胶化型(gel-type)的催化剂可加速该多元醇与该异氰酸碱酯间的聚合作用，因此，该胶态类型的催化剂可应用十反应速率较慢的配方。
如图2的步骤B所示，发泡现象是由该异氰酸碱与水化合反应产生的二氧化碳气体所造成；请参考Woods，G.所著《The ICIPolyurethanes Book》(John Wiley & Sons，1987，ISBN 0-471-91426-6，P.64)，如使用其它物理辅助发泡剂，可进一步降低该聚氨酯泡沫11的密度。
如图2的步骤C所示，该化学发泡聚氨酯混合物是以一预定控制速率由一软管或导管倾注出来，并铺置于该底织物层10上，该底织物层10同步于该输送带2的输送速度，并由该刮刀1刮涂形成该聚氨酯泡沫层101，该聚氨酯泡沫层101的厚度约0.5-1.0英吋，该聚氯酯泡沫层101的厚度符合设计需求。
如图2的步骤D所示，该辐射区3是以复数个红外线加热灯泡提供足够热量，维持该聚氨酯泡沫层101的发泡状态，并加速聚合反应形成促进该聚氨酯泡沫层表面产生该固化层102。
如图2的步骤E所示，该上织物层12覆盖于半硬化状态的该聚氨酯泡沫层101形成该发泡复合层103，该上织物层12因此与该聚氨酯泡沫层101之间具有良好的附着件。
如图2的步骤F所示，该发泡复合层103进入加热区4，用以进行聚合、硬化作用，该加热区4的温度范围是于170°F至210°F之间，该加热区4的加热区段为10英呎到15英呎之间，该发泡复合层103的层心的该聚氨酯泡沫层101的工作温度维持200°F以下。
如图2的步骤G所示，该压模件5包括有设于上传送带的公模及设于下传送带的母模，该发泡复合层103因余温具有良好弹性，以使该压模件5压模过程无需额外施与温度；该压模件5的材料是以环氧树脂(epoxy)或聚丙烯树脂(polypropylene)制成；该压模件5的该公、母模的曲率半径不同，可以制作出该胸罩杯104的顶点部分的厚度大于该周围部分的厚度的效果；该压模件5的上下两传送带长度分别为约5英呎，且分别承载有45个该公模及该母模于其上。
如图2的步骤H所示，该胸罩杯104的尺寸经由该压模件5压模决定后，进入该冷却区6，该冷却区6提供风扇等冷却装置，用以降低该胸罩杯104的温度。
如图2的步骤I所示，该胸罩杯104进入裁切区7，该裁切区7的裁切装置的裁切频率对应于该压模件5的传送带的传送速度。
其中，该聚氨酯泡沫材料是由A剂、B剂、及C剂所组合而成；其中该A剂包括有由二异氰酸甲苯(toluene diisocyanate)、及分子量大于1000的二官能基的聚醚多元醇(polyether)的预聚合物，该预聚合物含有10.5％的异氰酸酯官能基(NCO)；该B剂包括有：(1)陶氏化学公司(Dow Chemical)开发的品名为Voranol 4703的三官能基的聚醚多元醇(polyether)6300克，该聚醚多元醇的分子量为4800、(2)拜耳股份有限公司(Bayer Corp.)开发的品名为Arcol HS-100的接枝聚醚多元醇(polyether polyol)2700克，该接枝聚醚多元醇具有固态含量43％的聚苯乙烯(polystylene)与丙烯腈(acrylonitride)的共聚聚合物、(3)去离子水(de-ionic water)270克、(4)Goldschmidt开发的品名为BF-2370的硅氧烷接口活性剂90克，该接口活性剂为聚硅氧烷(polysiloxane)及次烃基氧化聚合物(polyoxyalkylene)的共聚物、以及(5)Air ProductsCo.开发的品名为DABCO 33LV的二氮双环辛烷(1，4-diaza(2，2，2)bicyclooctane)；该C剂包含Air Products Co.开发的品名为Dabco T-9的含量20Wt.％的辛酸亚锡(Stannous Octoate)。
其中，该A剂以流速为880g/min，该B剂以流速为528g/min，该C剂以流速为20.5g/min，注入台湾绿的工业公司(GREENIndustrial Co.，LTD)所生产的三组份高压聚氨酯发泡机(high pressurethree component injection machine)内，该高压聚氨酯发泡机并以转速390rpm混合成泡沫状后，出搅拌头喷出混合物泡沫覆至该底织物层10上；该底织物层10是先以两个欧斯朗(Osram)开发的功率750瓦特的红外线(IR)加热灯预热，为时为3秒；该混合物泡沫是以距离0.10英吋的刮刀刮涂形成该聚氨酯泡沫层101，该聚氨酯泡沫层101以每分钟11英呎的输送速度经过该辐射区3加热形成促进该聚氨酯泡沫层表面产生该固化层102，该辐射区3是以四个欧斯朗开发的功率750瓦特的红外线加热灯，并与该聚氨酯泡沫层101距离10厘米；该上织物层12覆盖于该固化层102上形成该发泡复合层103并进入该加热区4，两上、下分别长10英呎、加热至205°F、且互相间隔1.4英吋的两模板形成该加热区4，该发泡复合层103通过该加热区4后，该发泡复合层103的层心，其厚度为1.1英吋、温度为193°F。
该环氧树脂制成的压模件5包括于150°F高温烤箱内烘烤10分钟至预热温度145°F的该公、母模，该发泡复合层103保有余温进入该压模件5并置于该母模之上，该公模以压力值13至17psi施压至该发泡复合层103上，压合时间持续60秒后该公、母模分开，因此，该固化层102完全成型，该胸罩杯104于焉制成。
该公知工艺先将该聚氨酯泡沫材料发泡为大于2英呎高的聚氨酯泡块海绵，该聚氨酯泡块海绵至少熟化24小时后，旋切为数厘米至数毫米厚度的聚氨酯海绵切片，该聚氨酯海绵切片与至少一层的该织物层，以胶水贴合或火焰贴合方式形成该复合层；本发明相较于该公知工艺，为省略上述该聚氨酯泡块海绵硬化、及胶水贴合或火焰贴合步骤，制作成本因而明显降低，而工艺效率、及工艺合格率因此提高。
该公知工艺的该聚氨酯泡块海绵在完全聚合之前，一般由上层到底层相差有10％的密度的变化，该密度变化是因为该聚氨酯泡块海绵的熟化时间过长，于熟化过程中因重力变化而产生最终密度分布不均匀，该聚氨酯泡块海绵的密度变化会造成压铸后的该胸罩杯产生某种程度的硬度与弹性的改变；本发明相较于该公知工艺，可改善该发泡密度的变化范围5～8％之间，本发明需要持续倾注该聚氨酯泡沫11形成准确控制的预定厚度的该聚氨酯泡沫层101，因此，该聚氨酯泡沫材料的分布具有相当的均匀性及连续性，该胸罩杯104因此具有均匀的柔软度及弹性。
该公知工艺需于压模工序中同时加热至该聚氨酯泡沫材料因热分解产生毒性气体的温度；本发明相较于该公知工艺，可避免产生该毒性气体，因此达到环保的目的。
该公知工艺添加抗氧化剂以避免所生产的该聚氨酯泡块海绵产生中心焦黄现象，为该抗氧化剂的残留物可能因与其它碱性染料反应而使该织物层的纤维产生变色染斑状态，本发明相较于该公知工艺，可避免因高热而使该抗氧化剂升华、析出而使该织物层产生变色染斑现象。
本发明相较于该公知工艺，更提供一种连续式聚氨酯海绵胸罩杯的工艺，以耐黄变脂肪族的异氰酸盐(aliphatic isocyanate)为该聚氨酯材料的基材，借以提供该胸罩杯104的良好的色牢度(color fastness)。