TWI490389B - 阻燃結構織物及其製造方法 - Google Patents

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阻燃結構織物及其製造方法
本發明是有關於一種阻燃結構織物之製造方法，特別是有關於一種適用於製作輸送帶之阻燃結構織物之製造方法。
由於傳統式帶式輸送帶使用方便，運營成本低廉，故各種物料輸送多採用傳統式帶式輸送帶作為連續輸送物料的主力軍。我國工業快速進步下，目前產業界也引進圓管橡膠輸送帶用以提供目前輸送系統市場的大量物料輸送需求。由經濟部技術處所提供之產業技術白皮書中指出，全球輸送帶市場每年生產值高達600億新台幣，其中台灣輸送帶產值更佔29.62億新台幣之多，未來預計更可佔60億新台幣以上。由此得知，台灣之輸送帶市場極具潛力。
為了適應各種不同物料之所需的輸送帶之傳輸方式及速度，輸送帶中的結構織物的阻燃防護性是相當重要的考量因素之一。目前，為了提高輸送帶的阻燃性，大多在輸送帶的製程中加入阻燃防護織物技術，藉由阻燃織物來加強整體輸送帶的阻燃性，以避免各式物料在長期輸送過程中因產生大量熱能而產生的燃起現象。
產業上所用的阻燃輸送帶，其係具有特定的阻燃、抗靜電性能，是特種用途輸送帶中產量和用量最大的一種，在輸送帶中佔據著重要的地位。
經由上述，各國生產已相繼生產各類的阻燃輸送帶，但其阻燃效果不佳，且各類輸送帶之粉塵封閉性亦不佳，再燃時間均高達50秒以上。如英國所生產FENNER DUNLOP之輸送帶，其再燃時間超過50秒且其微粒封閉性小於50%；如德國所生產Contitech之輸送帶，其再燃時間超過50秒且其微粒封閉性小於50%；如國內所生產一般圓管輸送帶，其再燃時間超過60秒且其微粒封閉性小於30%。各國生產的阻燃輸送帶，仍因物料於運送過程中容易因微粒封閉性不佳，而產生粉塵進入而導致物料受污染的狀況，較不環保且物料容易受污染而變質。
隨著環保意識的提高，推廣節能、環保輸送帶已成必然發展趨勢，為阻燃防護式輸送帶提供了發展前景，阻燃防護式輸送帶之結構織物成為最重要的開發技術之一。故具阻燃防護之結構織物之研究開發成為了最迫切之需求。因此，如何降低阻燃防護結構織物所產生的阻燃時間，以及如何避免粉塵進入之物料污染狀況，是目前亟待解決的問題。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種阻燃結構織物之製造方法，其係適用於製作阻燃輸送帶，以解決習知輸送帶的結構織物之阻燃時間不佳，造成輸送物料過程中容易引起輸送帶體過熱而引起燃燒之問題，並改善習知輸送帶所產生之環境汙染問題。
根據本發明之目的，提出一種阻燃結構織物之製造方法，包含下列步驟：將複數條纖維編織而得一織物；並藉由水性硬化劑含浸織物，以使織物之表面結合上異氰酸基(-NCO)，而得第一結構織物；將第一結構織物加入含有 樹脂、高分子橡膠及阻燃劑之溶液，使樹脂之複數個氫氧基(-OH)各別與第一結構織物表面之異氰酸基(-NCO)及高分子橡膠之羧基基(-COOH)鍵結，且阻燃劑滲入第一結構織物內部，而得第二結構織物；以熱固化處理法於第二結構織物之表面形成阻燃固化層。
較佳地，上述之複數條纖維可為高強力纖維，且高強力纖維包括聚對苯二甲酸乙二酯纖維(Polyethylene terephthalate fiber,PET fiber)、聚酯纖維(Polyester fiber,PE fiber)或芳香族聚醯胺纖維(Aromatic polyamide fiber,AP fiber)。
較佳地，上述之水性硬化劑包括甲苯。
較佳地，上述之阻燃劑包含一阻燃主劑及一阻燃輔助劑；其中阻燃主劑之成分包含微粉化氫氧化鋁，其微粉化氫氧化鋁之粒徑係小於或等於1μm，以及阻燃輔助劑之成分包含氮磷化合物。
較佳地，上述之熱固化處理法之溫度範圍介於120℃至180℃。
較佳地，上述之阻燃結構織物之製造方法，更包括將第二結構織物與至少一橡膠層以交錯重疊結合之步驟。
根據本發明之另一目的，提出一種阻燃結構織物，其係藉由上述之阻燃結構織物之製造方法所製成。
較佳地，上述之阻燃結構織物，更包括至少一橡膠層，各橡膠層係結合於阻燃固化層之表面。
承上所述，依本發明之阻燃結構織物及其製法，其可具有一或多個下述優點：
(1)本發明阻燃結構織物之製作方法所製作出的結構織物，可藉由阻燃劑浸入其結構織物內部，結合熱固化處理法形成阻燃固化層，最後形成本發明之阻燃結構織物，改良了習知阻燃織物之缺點，本發明具有較佳的阻燃時間且較符合環保效益。
(2)應用本發明阻燃結構織物於製作輸送帶，進一步，其係可結合至少一橡膠層以交錯重疊方式結合製作出具有阻燃防護功能之輸送帶，將阻燃輸送帶之兩側邊捲曲以夾鍊式密封軌設計，密封形成具有容置空間之水滴型袋狀，以增強密合性，具有防止微粉塵滲入的優異特性，可以減低物料於運送過程中所發生微粉塵滲入而導致物料變質的狀況產生。
10‧‧‧織物
11‧‧‧第一結構織物
12‧‧‧第二結構織物
13‧‧‧阻燃結構織物
131‧‧‧阻燃固化層
14‧‧‧橡膠層
15‧‧‧阻燃輸送帶
151‧‧‧容置空間
16‧‧‧夾鏈式密封袋軌
21‧‧‧第一含浸槽
22‧‧‧水性硬化劑
31‧‧‧第二含浸槽
32‧‧‧阻燃劑
321‧‧‧水分子
41‧‧‧熱硬化烘箱
50‧‧‧層狀織物
X‧‧‧阻燃劑
S10~S40‧‧‧步驟
第1圖 係為本發明之阻燃結構織物之製作方法之步驟圖。
第2圖 係為本發明之阻燃結構織物之製作方法之流程示意圖。
第3圖 係為第2圖之各步驟之阻燃結構織物之外觀結構示意圖。
第4圖 係利用本發明之阻燃結構織物所編織成的層狀織物之外觀示意圖。
第5A圖 係為本發明阻燃結構織物經過水性硬化劑後之剖面結構示意圖。
第5B圖 係為本發明阻燃結構織物經過阻燃劑後之剖面結構示意圖。
第5C圖 係為本發明阻燃結構織物經過熱固化處理法之剖面結構示意圖。
第6A圖 係為本發明阻燃結構織物之第二結構織物與至少一橡膠層結合之外觀示意圖。
第6B圖 係為利用本發明阻燃結構織物製作成阻燃防護輸送帶之外觀示意圖。
第6C圖 係為本發明阻燃輸送帶具有容置空間之水滴型袋狀之外觀示意圖。
為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步藉由以下實施例，詳細說明如后：請參閱第1圖，其係為本發明之阻燃結構織物之製作方法之流程圖。其步驟包含：步驟S10：將複數條纖維編織而得一織物；步驟S20：利用水性硬化劑含浸織物，以使織物之表面結合上異氰酸基(-NCO)，而得第一結構織物；步驟S30：將第一結構織物加入含有樹脂、高分子橡膠及阻燃劑之溶液，使樹脂之複數個氫氧基(-OH)各別與第一結構織物表面之異氰酸基(-NCO)及高分子橡膠之羧基(-COOH)鍵結，且阻燃劑滲入第一結構織物內部，而得第二結構織物；步驟S40：以熱固化處理法於第二結構織物之表面形成阻燃固化層。
請參閱第2圖，係為本發明之阻燃結構織物之製作方法之流程示意圖。圖中，提供複數條高強力纖維，以撚合編織方式而得織物10，所採用的高強力纖維係可為聚對苯二甲酸乙二酯纖維(Polyethylene terephthalate fiber,PET fiber)、聚酯纖維(Polyester fiber,PE fiber)或芳香族聚醯胺纖維(Aromatic polyamide fiber,AP fiber)，但不以此為限，高強力纖維亦可視生產需要選取所需纖維種類及其纖維數量。
將織物10以輸送方式浸入第一含浸槽21，第一含浸槽21中填裝有水性硬化劑22，藉由水性硬化劑22完全浸漬織物10，以使織物10之表面結合上異氰酸基(-NCO)，而得第一結構織物11。本實施例所採用的水性硬化劑係為甲苯，但不以此為限。
第一結構織物11以輸送方式加入含有樹脂、高分子橡膠及阻燃劑之溶液槽中，其設定為第二含浸槽31，第二含浸槽31中填裝有阻燃劑32。當中樹脂之複數個氫氧基(-OH)各別與第一結構織物11表面之異氰酸基(-NCO)及高分子橡膠之羧基(-COOH)鍵結，且阻燃劑32滲入第一結構織物11內部，而得第二結構織物12。
本實施例中，樹脂為間苯二酚樹脂(Resorcinol-Formaldehyde Resin,RF resin)，高分子橡膠為苯乙烯丁二烯橡膠(Carboxylated styrene-butadiene rubber latex,XSBR Latex)，以及阻燃劑包含阻燃主劑及阻燃輔助劑，當中阻燃主劑之成分包含微粉化氫氧化鋁(Al(OH)3)，其中微粉化氫氧化鋁之粒徑係小於或等於1μm，且其表面經過矽烷系偶合劑處理(Zerogen 15,Solem Co.)；以及阻燃輔助劑之成分包含氮磷化合物，以氮磷化合物之成分組成膨脹性氮磷系阻燃劑。
第二結構織物12再以輸送方式送入熱硬化烘箱41，設定熱硬化烘箱41溫度於150℃，以此熱固化處理法於第二結構織物12之表面形成一阻燃固化層，最後得到具有阻燃固化層之阻燃結構織物13。
上述阻燃主劑之成分包含微粉化氫氧化鋁(Al(OH)3)，其中微粉化氫氧化鋁(Al(OH)3)如果受到高溫(大於250℃)受熱而釋放出水分子，其可吸收熱能(298KJ/mole)而降低溫度，稀釋可燃氣體濃度，並生成惰性金屬氧化物，以阻隔熱源，呈現有效阻絕燃燒及即時的阻燃防護功效。
下列化學反應式為微粉化氫氧化鋁(Al(OH)3)受高溫(大於250℃)之反應式：2Al(OH)3 → Al2O3+3H2O
上述阻燃輔助劑成分中之膨脹性氮磷系阻燃劑，其中固相之磷化物受熱如果受到高溫(約220℃)會產生聚磷酸，促使高分子脫水而形成焦炭層，可有效阻絕可燃氣體及熱傳遞。當中膨脹性氮磷系阻燃劑之成分變化由含磷阻燃劑→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸。其中氣相之磷化物因受熱，當中的磷化物會產生氧化磷(HPO)，其可捕捉氫基(H．)、氫氧基(OH．)等自由基與之作用，可阻止高分子鏈燃燒連鎖反應發生，呈現有效阻絕燃燒及即時的阻燃防護功效。
請參閱第3圖，其係為本發明之各步驟之阻燃結構織物之外觀結構示意圖。圖中，織物10經過步驟S20(水性硬化劑浸入織物10內部)於其表面上架接上異氰酸基(-N=C=O)將其表面改質化而形成第一結構織物11。經過步驟S30(阻燃劑浸入第一結構織物11內部)，第一結構織物11表面之異氰酸基(-N=C=O)會與間苯二酚樹脂(Resorcinol-Formaldehyde Resin,RF resin)及苯乙烯丁二烯橡膠(Carboxylated styrene-butadiene rubber latex,XSBR Latex)及阻燃劑 X(阻燃劑X包括阻燃主劑及阻燃輔助劑)產生鍵結反應。本實施例中採用之阻燃主劑為具有粒徑小於或等於1μm之微粉氫氧化鋁，以及其阻燃輔助劑成分為氮磷化合物。間苯二酚樹脂(RF resin)之複數個氫氧基(-OH)各別與第一結構織物表面之異氰酸基(-NCO)及苯乙烯丁二烯橡膠(XSBR Latex)之羧基(-COOH)鍵結，且阻燃劑滲入第一結構織物11內部形成第二結構織物12，之後再送入熱硬化烘箱中，設定溫度於150℃，將第二結構織物12之表面熱硬化而具有阻燃固化層之阻燃結構織物13。
請參閱第4圖，為利用本發明阻燃結構織物13所編織成的層狀織物50，阻燃結構織物13以交錯編織方式形成層狀，整體層狀織物50具有阻燃功效。
請參閱第5A圖，為本發明阻燃結構織物經過水性硬化劑後之剖面結構示意圖。如圖所示，織物10以水性硬化劑22處理後，水性硬化劑22分子緊密附著於織物10之表面並填滿其內部空隙，水性硬化劑22處理後令織物10之表面呈現硬化現象，形成第一結構織物11。
請參閱第5B圖，第一結構織物11以阻燃劑處理後，阻燃劑分子與第一結構織物11之末端封閉基團逐步產生脫水反應，脫出水分子321並釋出，使第一結構織物11之表面之黏度增高成膜，均勻分佈於纖維間及纖維表面，形成第二結構織物12。
請參閱第5C圖，第二結構織物12以熱固化處理方法，送入熱硬化烘箱於溫度條件150℃，將第二結構織物12之表面熱硬化而具有阻燃固化層131之阻燃結構織物13，加熱硬化後，本發明之阻燃結構織物13之各纖維間含浸充足且有效黏結纖維，包覆性佳，且提升整體阻燃結構織物13之阻燃性。
請參閱第6A圖，進一步，於設定溫度150℃，藉由滾輪壓合並以硫化架橋劑將第二結構織物12表面之苯乙烯丁二烯橡膠(SBR latex)的苯環官能基與兩橡膠層14表面之苯環官能基相結合，將第二結構織物12與橡膠層14緊密結合，以形成橡膠/阻燃結構織物之複合層，後續可應用於製作阻燃輸送帶。
請參閱第6B圖，以第6A圖所製成的橡膠/阻燃結構織物之複合層可依照生產需求，橡膠/阻燃結構織物以交錯重疊多層設置製作成阻燃輸送帶15。請參閱第6C圖，如第6B圖中所示之阻燃輸送帶15具有容置空間151且呈現水滴型袋狀，將阻燃輸送帶15之兩側邊捲曲以夾鏈式密封袋軌結合以形成容置空間151，可增強密合性，且PM2.5微粒封閉性≧99%。密封袋軌強度提高並增加整體阻燃輸送帶15之荷重能力，其可達到600ton/hr等級。
進一步，本發明之阻燃結構織物所製成的阻燃輸送帶，與其他廠商所生產的阻燃輸送帶之阻燃效果比較，如下表1所示：
如表1所示，藉由本發明阻燃結構織物所製成的阻燃輸送帶，阻燃輸送帶於高速輸送物料狀況下，最高帶速可高達每秒4公尺以上(≧4m/s)，且此阻燃輸送帶之阻燃時間可低於30秒，與其他廠商所出產之輸送帶比較下，具有較佳的阻燃效果。其中，本發明之阻燃輸送帶之輸送量可高達每小時600公噸以上，且以夾鏈式密封袋軌16方式將阻燃輸送帶之兩側邊捲曲緊密結合以形成容置空間，具有高達99%以上的粉塵封閉性。經由上述，本發明之阻燃結構織物之製作方法實在具有獨特的阻燃優異功效，係可廣泛應用於製作輸送物料的阻燃輸送帶，極具高度產業利用性。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
S10~S40‧‧‧步驟

Claims (8)

  1. 一種阻燃結構織物之製造方法，其包含下列依序進行之步驟：將複數條纖維編織而得一織物；利用一水性硬化劑含浸該織物，以使該織物之表面結合上一異氰酸基(-NCO)，而得一第一結構織物；將該第一結構織物加入含有一樹脂、一高分子橡膠及一阻燃劑之溶液，使該樹脂之複數個氫氧基(-OH)各別與該第一結構織物表面之異氰酸基(-NCO)及該高分子橡膠之羧基(-COOH)鍵結，且該阻燃劑滲入該第一結構織物內部，而得一第二結構織物；以及以一熱固化處理法於該第二結構織物之表面形成一阻燃固化層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之阻燃結構織物之製造方法，其中該複數條纖維包括聚對苯二甲酸乙二酯纖維、聚酯纖維或芳香族聚醯胺纖維。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之阻燃結構織物之製造方法，其中該水性硬化劑包括甲苯。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之阻燃結構織物之製造方法，其中該阻燃劑包含一阻燃主劑及一阻燃輔助劑；其中該阻燃主劑之成分包含一微粉化氫氧化鋁，該微粉化氫氧化鋁之粒徑係小於或等於1μm，以及該阻燃輔助劑之成分包含氮磷化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之阻燃結構織物之製造方法，其中該熱固化處理法之溫度範圍介於120℃至180℃。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之阻燃結構織 物之製造方法，更包括將該第二結構織物與至少一橡膠層以交錯重疊結合之步驟。
  7. 一種阻燃結構織物，其係如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之阻燃結構織物之製造方法所製成。
  8. 如申請專利範圍第7項中所述之阻燃結構織物，更包括至少一橡膠層，該至少一橡膠層係結合於該阻燃固化層之表面。
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