CN101100551B - 连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法，其中，本发明的独立气泡的发泡硅橡胶组成包括硅橡胶、二氧化硅、N，N′-二亚硝基五次甲基四胺(aintrosopentamethylenetetramine)发泡剂以及过氧化物架桥剂。备有上述的组成后，首先，把所有原料充分混炼、束炼；完成束炼的胶料通过压延机以压延成形；并在胶料进行压延的同时，送进一种特殊底材至压延机内，以引出一个硅橡胶板片；接着，将滑石粉涂布于硅橡胶板片上；在剩余的滑石粉吸净后，再进行卷取；完成上述的所有步骤后，利用连续式卷筒(rotocure)的方式，进行硅橡胶的加硫程序，可得连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶。本发明可制造厚度均一、宽幅可达60英寸的宽幅发泡硅橡胶，不但富有弹性，更可兼具防震、缓冲、隔热等机能。

Description

连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种宽幅发泡硅橡胶组成物及其加工方法，特别是涉及一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法。

背景技术

公知的发泡硅橡胶为一种无毒的材料，其具有相当良好的耐候性、耐寒性、耐热性、耐化学品性及电性绝缘性，同时，更因为其具有自摄氏-60度至摄氏250度的广泛操作温度，故，发泡硅橡胶无论是使用在建筑工业、汽车工业等各种工业应用上十分地常见，甚至是一般日常生活中的应用，亦是扮演着其它橡胶所无法匹敌的重要角色，因此，由发泡硅橡胶材料的广泛用途及其大量需求等因素的考虑下，更加证明此材料确实深具开发的价值。

在公知的发泡硅橡胶制造方法中，使用液态硅橡胶。根据美国专利第4,189,545号中所揭示的技术，其使用粘度介于100至100,000厘泊的含乙烯基的液态硅橡胶，并加入填充剂，而所使用的架桥剂则是为含氢的硅树脂高分子，最后，加入铂触媒以催化架桥反应的发生，并在进行架桥反应的同时，因为架桥反应造成氢气的产生，从而造成发泡的效果。此发泡产品被广泛的使用在电子系统的绝缘保护，然而，此液态发泡硅橡胶因为会随着抑制剂的不同，而发生有储存不易的问题，因此，后续针对这一问题，而发展出相关的技术，如于美国专利第4,608,395号所述的技术，利用不同的抑制剂，而达成储存时间增长的目的，或是如美国专利第5,459,617号中所揭示的技术，则是以AB剂型态的概念，将铂触媒与架桥剂分开，以达成长期储存的目的。

上述皆为延长液态发泡硅橡胶的使用寿命而发展出的技术，除了使用寿命的延长外，由于液态硅橡胶同一般的流体一样，皆会产生流动的行为，故，常见的发泡的方式皆以射出成形为主，如美国专利第5,459,617号及第5,614,563号中所揭示的技术，此些技术皆是为了获得均一的发泡硅橡胶，不断修改成形时的射出方式。

近来，由于液态硅橡胶并不适合制作片状的发泡硅橡胶板片，因此，逐渐出现朝向固态硅橡胶发泡组成的开发方向，且分类为开放式发泡结构与独立式的发泡结构，其中，比较开放式发泡与独立式发泡结构，后者具有较好的热、电绝缘特性与较大的模数，且对于水及湿气有较低的吸收性，及对于气体的低穿透性。然而，在常见的固态硅橡胶制程中，通常是以押出程序以制造出的一些特殊形状的硅橡胶发泡体，但是对于市场上垫圈使用或保温管线使用的硅橡胶板片的制造，却显的不经济，因为，对于押出制程来说，模具的大小将受到限定，所制造出来的产品虽然是可以有宽幅的制品，但是却无法制成连续的板片，对于日渐广泛的发泡硅胶板片的应用上常会有尺寸上的不符合的问题，而同时，在整个产能方面也会因为非连续式的限制而造成成本的提高，另外，虽然利用压延机所制作的制品较模压方式佳，但是公知的压延机所能制作的硅橡胶发泡为窄幅，并且主要为开放式发泡，故，无独特性且在经济效益的考虑下，公知的方法并不理想。

因此，本发明针对上述缺陷，提出一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法，以有效克服公知的缺失。

发明内容

本发明的主要目的，是在提出一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物，其是利用硅橡胶、二氧化硅、N，N′-二亚硝基五次甲基四胺发泡剂与过氧化物架桥剂的混合，以使此发泡硅橡胶可具有良好的流动情形，以使加工的方式更为多样化。

本发明的另一目的，是在提出一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶的加工方式，其是改善传统窄幅压延机与押出机，以利用一般使用连续式卷筒状加硫的压延制程，制造出独立气泡的发泡硅橡胶，使经济效率得以提升。

本发明的再一目的，是在提出一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶的加工方式，其可利用连续式卷筒状不同的底材选择，以修饰制成品的底部纹路。

为达到上述目的，本发明以硅橡胶为主原料，再配合所需的其它原料进行加工，如：二氧化硅、N，N′-二亚硝基五次甲基四胺发泡剂、过氧化物架桥剂等原料，利用以下的加工方法以获得制成品，制程的步骤包含：第一，将所有原料充分地混合；第二，完成混合之后，再进行束炼的程序；第三，利用压延机将束炼后的胶料压延成形；第四，再将一种特殊底材送进压延机内，以引出硅橡胶板片；第五，将滑石粉涂布于硅橡胶板片上，并将剩余的滑石粉吸净，以完成半成品；最后，再将所得的半成品进行连续式卷筒状加硫，以得到最终的独立气泡的发泡硅橡胶成品。若欲得到开放式发泡硅橡胶，则可将半成品直接送入一般开放式发泡炉，在加硫程序完成后，即可得连续式宽幅开放式气泡的发泡硅橡胶。

实施本发明，可制造厚度均一、宽幅可达60英寸的宽幅发泡硅橡胶，不但富有弹性，更可兼具防震、缓冲、隔热等机能；还可以使发泡硅橡胶具有良好的流动情形，加工的方式更为多样化，经济效率得以提升。

附图说明

图1为本发明制程的流程图。

图2为制作本发明的装置结构示意图。

图3为本发明进行连续式卷筒加硫程序时的结构示意图。

图中：

20捏合机              22轧轮机

24压延机              242第一轮

244第二轮             246第三轮

248第四轮             26橡胶轮

28卷取装置            30刮粉刀

32软刷毛刷粉器        34卷取机

36未固化硅橡胶

38固化硅橡胶

具体实施方式

以下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

本发明利用连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法，可制造出厚度均一且宽幅可达60英寸的独立气泡的发泡硅橡胶，可适用于模具保护垫、一般汽车工业用垫圈、工业管线用保温、建筑工业等耐热性上的用途上。

根据本发明提供硅橡胶发泡的组成及混合比例，其中，以100重量份的硅橡胶原材料为主要原料，混合10～100重量份的填充剂、0.1～10重量份的发泡剂以及0.1～10重量份的过氧化物架桥剂。关于上述的材料，以下将详细地提出相关材料的性质与其功能的说明：

一、硅橡胶原材料：本发明是采用聚有机硅氧烷，其结构式是以聚合的(R₂SiO)所组成，其中，R可以为甲基，乙烯基，苯基等含碳氢键的组合，其末端可为甲基，乙烯基或OH基，可供为选择的聚有机硅氧烷有甲基乙烯基聚硅氧烷(poly vinylmethyl siloxane)、苯基甲基乙烯基聚硅氧烷(polyphenylvinylmethyl siloxane)或氟素聚硅氧烷(poly fluorovinylmethyl siloxane)等。

二、填充剂：除了一般的填充剂以外，如：硅橡胶油、硅甲烷、耐热剂、耐燃剂、色料或抗粘剂等，更可分为补强性与非补强性两种填充剂，其中，常见的补强性填充剂可为二氧化硅、烟熏硅石(fumed silica)、沉淀硅石(precipitated silica)，而常见的非补强性填充剂则可为石英粉、抗黄变剂、碳酸钙、氧化铁、氧化锌或氧化铝等材料。而将二氧化硅应用在本发明时，所使用的二氧化硅必须分散良好且其平均粒径介在0.005～100微米之间，而本发明中的二氧化硅混合在硅橡胶原材料的比例则是建议介在为0.1～1之间，也就是每100重量份的硅橡胶原材料，可混合10～100重量份的二氧化硅。

三、发泡剂：其理想的分解温度介在摄氏100～190度之间，而在本发明中所使用的发泡剂材料为N，N′-二亚硝基五次甲基四胺，且此N，N′-二亚硝基五次甲基四胺发泡剂与硅橡胶原材料的较佳混合比率则是介在0.001～0.1之间，也就是每100重量份的硅橡胶原材料，可混合0.1～10重量份的N，N′-二亚硝基五次甲基四胺发泡剂。此外，在添加发泡剂时，更可视产品的需求与制程时的状况，以同时添加发泡助剂，如尿素化合物，以降低发泡时的温度。

四、架桥剂，本发明使用过氧化物以提供架桥的反应，其主要是用以做为硅橡胶原料的硫化剂，其具有介在摄氏80～180度之间的分解温度，而可供作选择的过氧化物则有过氧化二苯甲醯(benzoyl peroxide)、过氧化二-2，4二氯苯甲醯(di(2，4-dichlorobenzoyl)peroxide)、过氧化二-对氯苯甲醯(di(p-chlorobenzoyl)peroxide)、过氧化二-2，4二甲基苯甲醯(di(2，4-dimethylbenzoyl)peroxide)、或上述的化合物的混合。而在本发明中，过氧化物架桥剂与硅橡胶原材料的较佳混合比例为介在0.001～0.1之间，也就是每100重量份的硅橡胶原材料，可混合0.1～10重量份的过氧化物架桥剂。

上述为本发明的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶的组成；以下，则将提供其加工方式。本发明的加工方法包括下列步骤，请同时配合图1与图2，其分别为本发明制程的流程图以及制作本发明的装置结构示意图：

第一，进行步骤S10，依据终端产品的不同需求，取硅橡胶原料100重量份、填充剂10～100重量份、硅油及硅烷偶联剂则可分别取0.01～5重量份，以构成硅橡胶混合物，并将此硅橡胶混合物置于捏合机(kneader)20中，在密闭的操作环境中，将温度加热至摄氏25～140度以进行混炼，使所有原料可充分地混合以形成A级肖氏硬度介在20～80之间的胶料。

第二，进行步骤S12，将捏合机20捏合后的胶状混合物送至轧轮机(openmill)22中，并同时加入有机过氧化物架桥剂0.1～10重量份及发泡剂0.1～10重量份以进行束炼，在进行束炼时，为了达到良好的分散以及易于加工的效果，较佳的温度控制是介于摄氏25～40度之间。

第三，进行步骤S14，将束炼好的胶状混合物送至压延机24内，利用压延机24控制硅橡胶厚度及幅宽，且将压延机24中的各轮的操作温度设定于摄氏30～60度之间，通过适当地控制压延机24的第一号轮242与第二号轮244、第二号轮244与第三号轮246、第三号轮246与第四号轮248的轮间积料多寡、各辊轮的速比与间隙的设定，使成品可达到所需的宽度及厚度。

第四，进行步骤S16，当硅橡胶经压延机24辊轮制成一定的厚度及宽度后，则可利用一直径为介于400～600毫米的橡胶轮(Touch Roller)26，将一种特殊底材送进压延机24的第四号轮248，而此特殊底材更可通过卷出装置28以储备并提供压延机24所需的特殊底材，上述特殊底材可增加硅橡胶的物性及其它功能性的需求，其可为聚酯平织布、尼龙平织布或聚酯薄膜等。

第五，进行步骤S18，利用刮粉刀30将滑石粉涂布一层于硅橡胶板片上，其中，此刮粉刀30上缘更可加装擦拭布(未绘示于图中)，用以将多余的粉尘擦下。

第六，进行步骤S20，通过吸粉器32及软刷毛刷粉器(未绘示于图中)，并将软刷毛的转速设定在每分钟20～40转之间，以把剩余的粉尘吸除干净，到此时，半成品业已完成。

第七，进行步骤S22，利用卷取机34卷取半成品。

第八，进行步骤S24，将卷取的半成品置于鼓筒式连续加硫机中，如图3所示，皮带压力的设定介于0～200巴，而温度的设定则是在摄氏100～160度之间的操作条件下，以每分钟0.2～0.6码的速度，依照箭头所指示的方向对未固化硅橡胶36进行加硫的程序，当加硫程序完成后，即可得到固化硅橡胶38，且其即为连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶的成品，此独立气泡的发泡硅橡胶的厚度在0.4～6.0毫米之间，宽幅则在10～60英寸之间。

上述在进行混炼的步骤中，除了可使用捏合机20之外，更可利用单螺旋押出机、双螺旋押出机或行星式押出机等各式押出机以进行混炼。

以上的叙述揭示出本发明的组成与其加工方法，而在下一段落中，则将提供一实施例，其依据上述的组成与制程步骤以进行制作，在此实施例中，如图1、图2与图3所示，以每小时添加聚二甲基硅氧烷100磅、二氧化硅45磅、硅油1.9磅、硅烷1.6磅的用量，经过捏合机20在操作温度设定于摄氏25～140度的条件下进行混炼；再将混炼完成后的混合物传送至轧轮机22中，并以适当的添加速度以加入有机过氧化物，如：以每小时添加入1磅的过氧化二-2，4二甲基苯甲醯架桥剂，并同时以每小时添加入1.5磅的N，N′-二亚硝基五次甲基四胺发泡剂，使所有的材料在轧轮机22共同进行束炼混合，且束炼混合的操作温度不可超过摄氏60度；在所有的原料完成混炼、束炼混合后，可得到胶状混合物，接续，将此胶状混合物传送至压延机24中进行压延，并依照不同产品的需求以设定轮间积料多寡、各辊轮的速比与间隙等参数，并将压延操作的温度设定在摄氏35～55度之间；在压延成一定形状的硅橡胶后，利用底材将硅橡胶引出并使用滑石粉以降低收卷硅橡胶时所产生的沾粘；最后，在依据不同产品的需求，对未固化硅橡胶36进行不同程度、不同形式的加硫程序，而加硫程序的执行方向如图3中的箭头指示方向所示，最终，以获得独立式气泡的发泡硅橡胶的固化硅橡胶36成品。这一实施例所生产的产品物性，如下列表一所示：

表一

项目	单位	结果
			厚度	毫米	4±1
密度	克/立方公分	0.56
			发泡结构		气孔未连续/独立发泡

以下，将再提出一个以不同混合物比例的实施例，相同地，如图1及图2所示，在每小时加入聚二甲基硅氧烷100磅、二氧化硅75磅、硅油5.5磅、硅烷3.6磅的操作条件下，将上述所有材料置入捏合机20并以摄氏25～140度进行混炼；完成混炼后，将混合物输送至轧轮机22中，同时，以每小时添加过氧化二-2，4二甲基苯甲醯架桥剂1.5磅、N，N′-二亚硝基五次甲基四胺发泡剂2.0磅的投料条件，以进行束炼，而束炼温度的设定则不超过摄氏60度；接续，将经过束炼后所形成的胶状混合物传送至压延机24中进行压延，此时，压延温度的设定则建议在摄氏30～60度之间，并将此压延后的半成品置入温度设定在摄氏130～160度的开放式烘箱中(未绘示于图中)，对未固化的硅橡胶进行加硫程序，以获得开放式气泡的发泡硅橡胶的固化硅橡胶成品。这一实施例所生产的产品物性，如下列表二所示：

表二

项目	单位	结果
			厚度	毫米	5±1
密度	克/立方公分	0.45
			发泡结构		气孔为连续/开放发泡

且，上述二实施例所制成的产品，皆可应用于模具保护垫、高周波垫、航天上所使用的耐热产品等。

综合上述，本发明所提出的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物及其加工方法，能够改善公知的传统窄幅压延机而提升其经济效率，对于连续板状发泡硅橡胶制品而言，公知的液态硅橡胶组成及其射出或押出制程更无法制得，而且，配合上连续式滚筒状加硫方式或开放式烘箱加硫方式，则可得到不同特性及结构的发泡硅橡胶，如：独立气泡发泡结构、连续气泡发泡结构，因此，此本发明所揭露的发泡硅橡胶组成及其制程，有效地克服了公知的缺点使得发泡制作更多样性。

以上所述由实施例说明本发明的特点，其目的在使熟习该技术者能了解本发明的内容并据以实施，而非限定本发明的专利范围，故，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的效修饰或修改，仍应包含在本发明的权利要求中。

Claims (12)

1.一种连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，所述硅橡胶组成物的主要成分与其混合重量比率包括：

聚有机硅氧烷，其混合重量份为100，且该聚有机硅氧烷的结构式是以(R₂SiO)n表示，其中，R可以为甲基，乙烯基，苯基或其他含碳氢键的组合，且该聚有机硅氧烷的末端为甲基，乙烯基或OH基；

填充剂，其混合重量份介于10～100之间；

发泡剂，其混合重量份介于0.1～10之间；以及

过氧化物架桥剂，其混合重量份介于0.1～10之间；

其特征在于，其步骤包括：

将聚有机硅氧烷与填充剂进行混炼，以得到由该聚有机硅氧烷与该填充剂所形成的胶料；

混炼完成后，在该胶料中加入过氧化物架桥剂及发泡剂，以进行束炼；

经由压延操作，以将该胶料压延成形；

利用底材引出压延成形的该胶料，以形成硅橡胶板片；

涂布滑石粉于该硅橡胶板片上；

吸净该硅橡胶板片表面上多余的该滑石粉；

卷取该硅橡胶板片；以及

将卷取的硅橡胶板片置于鼓筒式连续加硫机中，在皮带压力为0～200巴、温度为摄氏100～160度之间的操作条件下，以每分钟0.2～0.6码的速度对未固化硅橡胶进行加硫的程序，加硫程序完成后，即可得到连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶。

2.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，进行完毕混炼的该胶料的A级肖氏硬度介于20～80之间。

3.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，混炼操作在混炼装置中进行，而该混炼装置的操作温度设 定在摄氏25～140度之间。

4.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，束炼操作在束炼装置中进行，而该束炼装置的操作温度设定不可高于摄氏60度。

5.如权利要求4所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，所述束炼较佳的操作温度设定则介于摄氏25～40度之间。

6.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，压延操作在压延装置中进行，而该压延装置的操作温度设定介于摄氏30～60度之间。

7.如权利要求6所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，且压延的较佳的操作温度设定则介于摄氏35～55度之间。

8.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，该底材的材质选自于聚酯、尼龙或聚酯，且该底材的结构为平织布或薄膜。

9.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，涂布操作在涂布装置中进行。

10.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，除粉操作在除粉装置中进行，且该除粉装置选自于吸粉器或软刷毛刷粉器，当该除粉装置为该软刷毛刷粉器时，该软刷毛刷粉器转速控制在每分钟20～40转之间。

11.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，加硫操作为鼓筒式连续加硫制程。

12.如权利要求1所述的连续式宽幅独立气泡的发泡硅橡胶组成物加工方法，其特征在于，该连续式宽幅发泡硅橡胶的厚度介于0.2～6.0毫米之间、宽度介于10～60英寸之间。 

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