TWI652300B - 陶瓷顆粒強化型abs材料及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法，其製造方法包含有對一岩粉進行一燒結程序；以奈米研磨機將岩粉研磨，以獲得一矽酸鎂鐵奈米粉末；以及添加0.01~4 wt%之矽酸鎂鐵奈米粉末至ABS樹脂材料，以形成一ABSM塑鋼材料。

Description

陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法

本發明係有關於一種陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法，其可作為3D列印之材料，製備出的ABSM塑鋼材料係具備良好的機械性質與電磁波屏蔽能力，又兼具防火之特性，因此，能應用之範圍即相當廣泛。

按，ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，又可被稱為塑鋼材料，係為現今應用相當廣泛的一種材料，舉凡商業機械、電子零件、通訊設施、個人電腦、電氣器具、汽車零件、淋浴用具、遊樂器材、水龍頭及其他家居用品等皆可使用ABS作為材料，且由於ABS材料具有防火等級，因此，建築或工程業者，也會將ABS材料製成塑鋼板或其他物件，在建築、水利或土木等工程中加以應用，例如中華民國專利公告號TW I504798「塑鋼板樁施工法及裝置」、TW I395664「塑鋼板結構」與公開號TW 201640011「容易搭接的中空塑鋼板結構」等前案，皆係實際應用的良好例子。

近年，膠囊旅館帶起了一股熱潮，由於講究組裝方便、耐磨損、重量輕、以及防火等特點，因此ABS也成為業者建構膠囊旅館之房間時可選擇的一種塑鋼材料，膠囊旅館的空間通常較小，其係為了讓一個有限的空間內，可以容納最多的房間，所以常見之膠囊旅館的房間通常係由一間一間堆疊起來，每間房間都緊密排列，僅僅留一條走道供旅客行走，甚至有業者將膠囊旅館之房間搭建於戶外，以類似露營的方式提供遊客居住，使膠囊旅館不僅僅能設置於室內；然而，不論搭建於室內或是戶外，結構係需要有更好的強度，且抗電磁波、抗靜電的特性也要一同被提升，減少睡眠品質被電磁波與靜電所影響。

不僅是膠囊旅館，當ABS塑鋼應用於醫療器材、家居用品或是遊樂器材等產品時，同樣需要有更好的強度、抗電磁波與抗靜電能力；爰此，如何有效提升ABS材料之機械性質、抗電磁波與抗靜電能力，使其在各領域的應用上能夠更為便利且安全。

今，發明人即是鑑於上述現有之ABS材料於實際實施使用時仍具有多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法，其可作為3D列印之材料，所製備出的ABSM塑鋼材料係具備良好的機械性質與電磁波屏蔽能力，又兼具防火之特性，因此，不論於醫療、家居、遊樂或是建築領域中，本發明皆相當適合作為產品開發的材料。

為了達到上述實施目的，本發明一種陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法，其製造方法包含有對一岩粉進行一燒結程序；以奈米研磨機將岩粉研磨，以獲得一矽酸鎂鐵奈米粉末；以及添加0.01~4 wt%之矽酸鎂鐵奈米粉末至ABS樹脂材料，以形成一ABSM(Acrylonitrile Butadiene Styrene Magnesium)塑鋼材料。

於本發明之一實施例中，岩粉可例如為蛇紋岩、橄欖石、綠簾石、角閃石、輝石、雲母或花崗岩其中之一或兩者以上之組合。

於本發明之一實施例中，燒結程序之溫度為720℃~950℃，持續時間1~2 hr。

於本發明之一實施例中，矽酸鎂鐵奈米粉末之粒徑為30 nm~60 nm。

於本發明之一實施例中，ABSM塑鋼材料係作為3D列印之材料。

另，本發明亦揭示一種陶瓷顆粒強化型ABS材料，係藉由上述製造方法製備而得。

本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。

本發明一種陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法，其製造方法包含有對一岩粉進行一燒結程序，其溫度約為720℃~950℃，燒結時間約1~2 hr；以奈米研磨機將岩粉研磨，以獲得一矽酸鎂鐵奈米粉末，粒徑約為30 nm~60 nm；以及添加0.01~4 wt%之矽酸鎂鐵奈米粉末至ABS樹脂材料，以形成一ABSM塑鋼材料，此ABSM塑鋼材料可作為3D列印之材料。

其中，岩粉係可例如為蛇紋岩、橄欖石、綠簾石、角閃石、輝石、雲母或花崗岩其中之一或兩者以上之組合。

本發明亦提供一種陶瓷顆粒強化型ABS材料，係藉由上述製造方法製備而得，其整體而言具有良好的機械性質與電磁波屏蔽能力，又兼具防火之特性。

此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本發明可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。

本發明主要係以矽酸鎂鐵之礦物作為添加物，本發明以矽酸鎂鐵礦物中的蛇紋岩作為實施例，其為橄欖石變質產生的綠色礦物，於地表的蘊含量豐富，因此價格低廉，係相當容易取得。首先，取一塊蛇紋岩，將其研磨成細緻之岩粉，並在環境溫度約900℃中進行烘烤燒結程序，燒結後可使岩粉的雜質與結晶水去除，接續透過奈米研磨機將燒結後的岩粉研磨成粒徑約50 nm的矽酸鎂鐵奈米粉末，作為陶瓷材料，再將0.01~4 wt%的矽酸鎂鐵奈米粉末加入至ABS樹脂材料，以形成一ABSM塑鋼材料。

製備ABSM塑鋼材料的過程中，將未燒結之岩粉與燒結後之岩粉透過XRD(X-ray Diffraction)進行解析，由第一圖中可確認出岩粉具有矽酸鎂鐵成分，且雜質與結晶水皆已燒損；再者，將ABS樹脂材料與本發明ABSM塑鋼材料以3D列印製作成試片，以FTIR(Fourier-transform infrared spectroscopy)先檢測ABS與ABSM之特性，兩者對照之下，如第二圖所示，發現分子結構並無顯著的改變，可知ABSM之防火等級並未因加入矽酸鎂鐵奈米粉末而有所下降，仍保持良好的防火效果；接續對ABS樹脂材料與ABSM塑鋼材料進行拉伸、衝擊試驗，並量測硬度，試驗結果如第三圖所示，不論是抗拉伸或是抗衝擊能力，ABSM塑鋼材料皆優於ABS樹脂材料，顯然本發明之機械性質具有更好的表現。

另，過去ABS樹脂材料之抗靜電力與電磁波屏蔽能力不足，所以會藉由添加金屬粒子才增加材料之硬度、抗靜電力、與電磁波屏蔽的能力，但金屬粒子與ABS樹脂材料的密度差異過大，所以分散性不佳，進而影響應用面。但本發明之矽酸鎂鐵奈米粉末與ABS樹脂材料的密度相近，因此在ABSM塑鋼材料中係均勻地散佈；進一步地，對ABS樹脂材料與ABSM塑鋼材料檢測抗靜電與電磁波屏蔽的結果，如第四圖所示，可發現相較於ABS樹脂材料，ABSM塑鋼材料的表面電阻下降，此有助於降低靜電火花與灰塵吸附，且ABS樹脂材料無任何電磁波屏蔽的功效，而本發明之ABSM塑鋼材料則可提升電磁波屏蔽效果達8 dB。

由上述之實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明具有以下優點:

1. 本發明陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法係將礦物磨成之矽酸鎂鐵奈米粉末添加至ABS樹脂材料中，以形成ABSM塑鋼材料，不僅維持原本的防火特性，且有效提升抗拉伸與抗衝擊之強度，同時又增加抗靜電與電磁波屏蔽的能力，令ABSM塑鋼材料製備各領域之產品時，有更高的安全性。

2. 本發明陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法之岩粉取自蛇紋岩、橄欖石或綠簾石等礦物，該等礦物於地球上都是蘊藏量相當豐富的資源，取得相當容易，因此本發明係以相當低的製備成本，能達到提升機械性質、抗靜電與電磁波屏蔽的目的。

綜上所述，本發明之陶瓷顆粒強化型ABS材料及其製造方法，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

無

第一圖：本發明其較佳實施例之X-射線繞射(XRD)分析圖。

第二圖：本發明其較佳實施例之傅里葉轉換紅外光譜(FTIR)圖。

第三圖：本發明其較佳實施例之拉伸與衝擊試驗結果比較圖。

第四圖：本發明其較佳實施例之電磁波屏蔽結果比較圖。

Claims (6)

1. 一種陶瓷顆粒強化型ABS材料製造方法，其步驟包含有： 步驟一：對一岩粉進行一燒結程序； 步驟二：以奈米研磨機將該岩粉研磨，以獲得一矽酸鎂鐵奈米粉末；以及 步驟三：添加0.01~4 wt%之該矽酸鎂鐵奈米粉末至ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂材料，以形成一ABSM(Acrylonitrile Butadiene Styrene Magnesium)塑鋼材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述陶瓷顆粒強化型ABS材料製造方法，其中該岩粉係為蛇紋岩、橄欖石、綠簾石、角閃石、輝石、雲母或花崗岩其中之一或兩者以上之組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述陶瓷顆粒強化型ABS材料製造方法，其中該燒結程序之溫度為720℃~950℃，持續時間1~2 hr。
4. 如申請專利範圍第1項所述陶瓷顆粒強化型ABS材料製造方法，其中該矽酸鎂鐵奈米粉末之粒徑為30 nm~60 nm。
5. 如申請專利範圍第1項所述陶瓷顆粒強化型ABS材料製造方法，其中該ABSM塑鋼材料係作為3D列印之材料。
6. 一種陶瓷顆粒強化型ABS材料，係藉由如申請專利範圍第1至5項中任一項所述製造方法製備之。