TWI627230B - 一種衝擊能量吸收材料之製作方法 - Google Patents

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賴特隆
陳俊和
邱俊維
黎進財
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國家中山科學研究院
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Abstract

一種衝擊能量吸收材料之製作方法，係先取二氧化矽顆粒及聚二甲基矽氧烷，並加入適量添加劑攪拌，並靜置待其中之微泡均勻分布，而形成膠體溶液原材，再於膠體溶液原材中加入交聯劑，而形成膠體溶液塑材，再將膠體溶液塑材填充於模具中，並加熱使其固化定型，而形成衝擊能量吸收材料。藉此，可快速且低成本的完成高效能之衝擊能量吸收材料製作，以廣泛應用於體育、醫療、交通或民生防護用品，而達到製程容易、成本低廉、效能優異且運用層面廣泛之功效。

Description

一種衝擊能量吸收材料之製作方法
本發明是有關於一種衝擊能量吸收材料之製作方法，係整合膠體溶液之混鏈、熟化與發泡製程設計之衝擊能量吸收材料製作方式。
一般膠體溶液具流動性質，因此，實際應用時必須塗佈於載體上，惟將因此降低其所佔的百分比。
另一方面，就目前所知尚無相關之技術可有系統的將膠體溶液與業界已量產之PU(Poly Urethane)或EVA(Ethylene-Vinylene Acetate copolymer)進行製程整合，故，不利於實際已量產產品之應用。
為此，本發明可簡單且快速地使膠體溶液原材固化定型為衝擊能量吸收材料，跳脫以往應用時必須塗佈於載體上之限制，可藉由提高有效材料之比例(至40%wt以上)，進而大幅強化衝擊能量吸收效果，且其製作方式完全相容於PU與EVA之量產製程，可直接應用於具量產需求之商品。
本發明係利用膠體溶液混鏈、熟化與與發泡製程方式，使具衝擊能量吸收特性之膠體溶配合模具固化定型，再藉由相關規範測試驗證，確保衝擊能量吸收材料可符合功能需求。
本發明使用之膠體溶液原材主要由二氧化矽顆粒(SiO2)、聚 二甲基矽氧烷(PDMS,poly(dimethylsiloxane))與添加劑經混鏈、熟化並靜置發泡而成，當其受到一定範圍內之剪切力時，將因二氧化矽自動聚集而增加整體溶液之粘度，具剪切增稠之特性。
本發明使用之膠體溶液塑材係於膠體溶液原材中添加交聯劑而成，具熱固性質。
本發明之成品，衝擊能量吸收材料，係將膠體溶液塑材藉模具輔以加熱等方式固化定型而成；其中，模具的製作須結合衝擊應力模擬分析與結構設計等專業技術，以使成品達衝擊能量吸收需求。
藉此，本發明係一種可快速且低成本的完成衝擊能量吸收材料之製作方法，可廣泛應用於體育、醫療、交通或民生防護用品之製程，而達到製程容易、成本低廉、效能優異且運用層面廣泛之功效。
本概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
1‧‧‧膠體溶液原材
11‧‧‧二氧化矽顆粒
12‧‧‧聚二甲基矽氧烷
13‧‧‧添加劑
14‧‧‧靜置
2‧‧‧膠體溶液塑材
21‧‧‧交聯劑
3‧‧‧衝擊能量吸收材料
31‧‧‧模具
32‧‧‧加熱
第1圖 一種衝擊能量吸收材料之製作方法流程示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。
請參考第1圖，係本發明係一種衝擊能量吸收材料之製作方 法流程示意圖，如圖所示，其製作流程包含下列步驟：
步驟一：取粒徑介於50nm~500μm之間二氧化矽顆粒11，及分子量介於200~5000之間之聚二甲基矽氧烷12，並加入適量添加劑13攪拌均勻，形成具有二氧化矽及聚二甲基矽氧烷之混合溶液，靜置14該混合溶液使該混合溶液中之微泡均勻分布，形成膠體溶液原材1，其中，該二氧化矽顆粒11與聚二甲基矽氧烷12之混合比例係介於12~60%wt之間。
步驟二：將膠體溶液原材1加入適量交聯劑21攪拌至均勻而形成膠體溶液塑材2，該交聯劑21可為矽氧烷單體或其高分子聚合物。
步驟三：將膠體溶液塑材2填充於模具31中，該模具31係根據衝擊能量吸收需求，結合衝擊應力模擬分析與結構設計等專業技術製作，其材質可為耐溫200℃以上之金屬，其表面可進行鈍化處理以利脫模，並加熱32使其固化定型，而形成衝擊能量吸收材料3，其加熱溫度係介於80~120℃之間，且加熱時間係介於2~4小時之間。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍，故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化或修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (9)

  1. 一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其步驟包括：步驟一：取二氧化矽顆粒及聚二甲基矽氧烷，加入使該二氧化矽顆粒及聚二甲基矽氧烷產生混鏈、熟化反應之添加劑攪拌均勻，形成具有二氧化矽及聚二甲基矽氧烷之混合溶液，利用靜置方式使該混合溶液中之微泡均勻分布，形成膠體溶液原材；步驟二：將該膠體溶液原材加入使該膠體溶液原材產生熱固特性之交聯劑，攪拌均勻形成膠體溶液塑材；步驟三：將該膠體溶液塑材填充於模具中，並加熱使該膠體溶液塑材固化定型，形成衝擊能量吸收材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該二氧化矽顆粒之粒徑係介於50~500,000nm之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該聚二甲基矽氧烷之分子量係介於200~5000之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該交聯劑係為矽氧烷單體或其高分子聚合物其中之一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該模具係為耐溫200℃以上之金屬材質。
  6. 如申請專利範圍第1項所述一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該模具之表面係可進行鈍化處理以利脫模。
  7. 如申請專利範圍第1項所述一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該膠體溶液塑材係透過加熱方式使其固化定型。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該膠體溶液塑材定型溫度，係介於80~120℃之間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之一種衝擊能量吸收材料之製作方法，其中，該膠體溶液塑材定型時間，係介於2~4小時之間。
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