TWI654258B - 橡膠發泡材料、橡膠發泡材料的複合結構及其製造方法 - Google Patents
橡膠發泡材料、橡膠發泡材料的複合結構及其製造方法Info
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Abstract
本發明公開一種橡膠發泡材料，其包含40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑。本發明進一步公開一種橡膠發泡材料複合結構，其包含：基布層以及發泡層，所述發泡層是設置於所述基布層的一表面上，其中所述發泡層是使用上述橡膠發泡材料而形成。本發明所提供的橡膠發泡材料及橡膠發泡材料的複合結構可以具有經改良的耐燃特性。
Description
本發明涉及一種發泡材料及發泡材料的複合結構及其製造方法，特別是涉及一種橡膠發泡材料及橡膠發泡材料的複合結構及其製造方法。
NBR/PVC發泡材料為丁腈橡膠(Nitrile Butadiere Rubber，NBR)與聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)混合的發泡材料，具有低密度、低吸水性、高浮力、耐油特性佳、保溫性佳及柔軟性佳的優點。NBR/PVC發泡材料的應用領域不斷擴展，可廣泛應用於建築、冶金、石油、化工、造船、汽車、電器、國防及航空等領域。
傳統的NBR/PVC發泡材料不具阻燃性能，只能耐溫70至90℃，若期望達到阻燃等級要求，則需要加入大量的阻燃劑。然而，阻燃劑在成形過程期間有可能造成熱裂解，因此，使用阻燃劑的製品的熱穩定性相對較差，而使發泡材料力學性能劣化。此外，大量的阻燃劑在燃燒後更可能會衍生致癌的戴奧辛或呋喃等成分，限制了在製品中阻燃劑的添加量。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種橡膠發泡材料、橡膠發泡材料的複合結構及其製造方法。本發明所提供的橡膠發泡材料及橡膠發泡材料的複合結構可以通過
成分選用及特定的組成配比而具有經改良的耐燃特性。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種橡膠發泡材料，其包含40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑。
於本發明一實施例中，所述橡膠發泡材料還進一步包含1至2重量份的一抗氧化劑、2至5重量份的一硬脂酸、10至12重量份的一發泡劑、10至12重量份的一發泡助劑以及7至10重量份的一熱穩定劑。
於本發明一實施例中，所述丁腈橡膠與所述聚氯乙烯的比例是介於1.5：1至1：1之間。
於本發明一實施例中，所述阻燃劑包括三氧化二銻以及十溴二苯乙烷，且其比例是介於1.5：1至2.5：1之間。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另一技術方案是，提供一種橡膠發泡材料複合結構，其包含一基布層以及一發泡層。所述發泡層設置於所述基布層的一表面上，且由一橡膠發泡材料製成，所述橡膠發泡材料包含40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的再一技術方案是，提供一種橡膠發泡材料複合結構的製造方法，包含一混煉步驟：混煉40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑，以形成一橡膠發泡材料；一壓延步驟：壓延所述橡膠發泡材料於一基布層的一表面上，以形成一壓延層；以及一加硫步驟：對所述壓延
層進行加硫處理，以形成一發泡層。
於本發明一實施例中，所述混和步驟依序包括：(a)預混和所述聚氯乙烯以及所述可塑劑，以形成一預混物；(b)密閉式混煉一丁腈橡膠；(c)混和所述預混物、經過密閉式混練的所述丁腈橡膠、所述填充劑以及所述阻燃劑，以形成一主膠；以及(d)加入所述硫化劑於所述主膠中並進行混煉。
於本發明一實施例中，所述壓延步驟的溫度是介於90至100℃之間，且所述壓延層的厚度是介於0.40至0.50釐米之間。
於本發明一實施例中，所述加硫步驟是通過一直立式熱空氣烘箱，並於介於160至170℃之間的溫度，介於15至18碼/分鐘之間的產速下進行。
於本發明一實施例中，所述丁腈橡膠與所述聚氯乙烯的比例是介於1.5：1至1：1之間；所述阻燃劑包括三氧化二銻以及十溴二苯乙烷，且其比例是介於1.5：1至2.5：1之間。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的橡膠發泡材料、橡膠發泡材料的複合結構及其製造方法可以通過使用“包含40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑”的橡膠材料而具有經改良的耐燃特性。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
S‧‧‧橡膠發泡材料複合結構
1‧‧‧基布層
2‧‧‧發泡層
圖1為本發明的橡膠發泡材料複合結構的結構示意圖；以及圖2為本發明的橡膠發泡材料複合結構的製造方法的流程圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“橡膠發泡材料、橡膠發泡材料的複合結構及其製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或信號等，但這些元件或信號不應受這些術語限制。這些術語乃用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，如本文中所使用，術語“或”視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的所有組合。
首先，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種橡膠發泡材料，其包含40至60重量份的丁腈橡膠、40至60重量份的聚氯乙烯、50至60重量份的填充劑、10至15重量份的阻燃劑、30至40重量份的可塑劑以及1至5重量份的硫化劑。
具體來說，丁腈橡膠(Nitrile-Butadiene Rubber，NBR)是由丙烯腈與丁二烯單體聚合而成的共聚物，其具有耐油性極好、耐磨性較高、氣密性好、耐熱性較好、粘接力強、耐老化性能較好等優點。聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)是氯乙烯經加成聚合反應得到的的高分子材料，不易被酸、鹼腐蝕。丁腈橡膠與聚氯乙烯的內聚能密度分別為88~90及90~94，溶度參數分別為9.4~9.5及9.4~9.6，兩者特性接近，且都含有強極性基團，因此具有良好的相容性，能以任何比例共混。因此，NBR/PVC發泡材料既具有NBR突出的交聯橡膠彈性、耐油性，又兼有PVC的可塑性、耐候性、阻燃性能、熱絕緣性、耐化學腐蝕性等特性。
在本發明中，丁腈橡膠與聚氯乙烯的比例是介於1.5：1至1：1之間，較佳是1：1。在前述特定比例下，NBR與PVC的相容性最好，NBR/PVC發泡材料的泡孔分布均勻，密度較低，阻燃性能和力學性能較好。換句話說，採用在前述範圍內的NBR/PVC發泡材料可以具有最佳的綜合性能。
另外，當NBR/PVC發泡材料中的聚氯乙烯的氯含量是介於50至60%之間(以質量分率計)，可使得NBR/PVC發泡材料的氧指數提升至大於40%，藉此提升其阻燃性能。
接下來，在本發明中，橡膠發泡材料中的填充劑可為碳酸鈣(CaCO3)。阻燃劑可為鹵素系阻燃劑如十溴二苯乙烷(DBDPE)、十溴二苯醚(DBDPO)，以及助阻燃劑如三氧化二銻(Sb2O3)、硫化鋅(ZnS)，以使橡膠有阻燃之效果。阻燃劑的含量對發泡材料的密度影響不大，對力學性能卻有所影響，少量阻燃劑對NBR/PVC發泡材料具有補強作用，力學性能提高；大量阻燃劑則會降低NBR/PVC發泡材料的力學性能。
於一參考實例中，使用阻燃劑DBDPE搭配助阻燃劑Sb2O3阻燃性能較佳，而在阻燃劑與助阻燃劑的組份配比上，相較於100重量份的橡膠發泡材料，DBDPE：Sb2O3重量份是27：9時較重量份是9：3的材料具有較佳的阻燃性能。
本發明所提供的橡膠發泡材料的阻燃劑包括三氧化二銻以及十溴二苯乙烷，且其比例是介於1.5：1至2.5：1之間，較佳是2：1。本發明的發明人發現，使用介於上述比例範圍內的阻燃劑(十溴二苯乙烷)與助阻燃劑(三氧化二銻)，可以獲得最佳的阻燃效果。
在本發明中，塑化劑可為偏苯三酸酯類的塑化劑，如偏苯三酸三辛酯(Tri-(n-octyl)trimellitate，TOTM)。此類別的塑化劑適用於高溫製程的產品，且毒性較低。硫化劑可使橡膠分子鏈起交聯反應，使線形分子形成三維立體網狀結構。本發明的硫化劑可使用一般習知的硫化劑及硫化助劑，如硫黃，搭配硫化助劑如N,N-
四甲基二硫雙硫羰胺(TMTD)。硫化劑可視製品強度需求加以選擇。
除此之外，本發明的橡膠發泡材料還進一步包含1至2重量份的抗氧化劑、2至5重量份的硬脂酸、10至12重量份的發泡劑、10至12重量份的發泡助劑以及7至10重量份的熱穩定劑。
詳言之，抗氧化劑在於防止或延遲因氧化所造成的物性變化，確保產品的加工性及產品使用週期。舉例而言，抗氧化劑可以是二苯胺類抗氧化劑。硬脂酸提供軟化、活化硫化的功效。發泡劑可使用N-亞硝基化合物類的發泡劑，如N,N’-二亞硝基五亞甲基四胺(DPT)、N,N’-二甲基-N,N’-二亞硝基對苯二甲醯胺(NTA)等，較佳是使用DPT，而發泡時通常會添加一些發泡助劑(如尿素)，以降低發泡劑的分解溫度。熱穩定劑可維持聚合物的於高溫的穩定性能，可使用如Ca/Zn熱穩定劑。
另外，除了上述組分之外，橡膠發泡材料中也可依據實際需求加入其他種類的添加劑，例如：軟化油、色料等等。舉例而言，在加入色料(例如染料或顏料)可使無色的橡膠呈現所欲的顏色，以符合特殊用途或增加美觀性。
除此之外，本發明還提供一種橡膠發泡材料複合結構S。請參閱圖1所示，圖1為本發明的橡膠發泡材料複合結構的結構示意圖。橡膠發泡材料複合結構S包含基布層1以及發泡層2。發泡層2設置於基布層1的表面上，且是由橡膠發泡材料製成。橡膠發泡材料包含40至60重量份的丁腈橡膠、40至60重量份的聚氯乙烯、50至60重量份的填充劑、10至15重量份的阻燃劑、30至40重量份的可塑劑以及1至5重量份的硫化劑。
於本發明中，基布層1可以選自尼龍纖維布、聚酯纖維布、棉布、玻璃纖維布、聚酯尼龍纖維混紡紗布及其他不同組成纖維的混紡紗布的之至少一種。然而，本發明的基布層1的種類及材料不在此限制。
於本發明另一實施例中，橡膠發泡材料複合結構S包括分別設置於基布層1的兩個相對的表面上的兩個發泡層2。
本發明另外提供一種橡膠發泡材料複合結構的製造方法。請參閱圖2所示，圖2為橡膠發泡材料複合結構的製造方法的流程圖。本發明所提供的橡膠發泡材料複合結構的製造方法可以用以製造上述橡膠發泡材料複合結構S。製造方法包含混煉步驟(步驟S100)、壓延步驟(步驟S102)以及加硫步驟(步驟S104)。混練步驟包括：混煉40至60重量份的丁腈橡膠、40至60重量份的聚氯乙烯、50至60重量份的填充劑、10至15重量份的阻燃劑、30至40重量份的可塑劑以及1至5重量份的硫化劑，以形成橡膠發泡材料。壓延步驟包括：壓延橡膠發泡材料於基布層的表面上，以形成壓延層。加硫步驟包括：對壓延層進行加硫處理，以形成發泡層。
在本發明中所提供的製造方法中，橡膠發泡材料中的各個成分的選用與含量是如同先前針對橡膠發泡材料的說明中所述。另外，具體而言，混和步驟(步驟S100)還可以依序包括下列步驟：(a)預混和聚氯乙烯以及可塑劑，以形成預混物；(b)密閉式混煉丁腈橡膠；(c)混和預混物、經過密閉式混練的丁腈橡膠、填充劑以及阻燃劑，以形成主膠；以及(d)加入硫化劑於主膠中並進行混煉。
換句話說，混和步驟(步驟S100)可以是先將聚氯乙烯、可塑劑以及熱穩定劑攪拌均勻，形成一預混物待煉，並另外以密閉式混鍊機(Banbury)密閉式混煉丁腈橡膠。接著，將上述預混物、經過密閉式混練的丁腈橡膠、填充劑以及阻燃劑相互混合，以形成主膠。最後，加入硫化劑於前述主膠中並進行混煉。
於本發明一實施例中，壓延步驟(步驟S102)是先提供基布(例如尼龍纖維布)，再將混和步驟(步驟S100)混鍊完成的橡膠發泡材
料材料通過連續式橡膠壓延機，於90至100℃之間的溫度下壓延於基布層1的其中一個表面上，以形成厚度介於0.40至0.50釐米之間的壓延層。
接下來，在加硫步驟(步驟S104)中，是將步驟S102所製備的壓延層進行烘箱加硫處理。具體而言，可以通過直立式熱空氣烘箱，並於介於160至170℃之間的溫度，介於15至18碼/分鐘之間的產速下進行加硫處理，以使基布1上的壓延層轉化為發泡層2，進而得到本發明所提供的的橡膠發泡材料複合結構S。
以下提供一橡膠發泡材料複合結構及其製備方法的具體實施例。首先，將50重量份的聚氯乙烯、30~40重量份的TOTM以及7~10重量份Ca/Zn熱穩定劑攪拌均勻，以形成預混物待煉；將丁腈橡膠加入密閉式混煉機中進行密閉式混煉；混和預混物及經過密閉式混練的丁腈橡膠，再依次加入1~2重量份抗氧化劑、2~5重量份硬脂酸、10~12重量份發泡劑、10~12重量份發泡助劑、50~60份碳酸鈣、8份十溴二苯乙烷以及4份三氧化二銻，以製成主膠；以及於主膠中加入1~2份硫化劑及1~2份硫化助劑後進行混煉，得到一橡膠發泡材料。
接下來，提供一尼龍纖維布作為基布層1，於90至100℃之間的溫度下壓延橡膠發泡材料於基布層1的其中一表面上，以形成厚度介於0.40至0.50釐米之間的壓延層。將前述步驟所製備的壓延層通過一直立式熱空氣烘箱，並於介於160至170℃之間的溫度，介於15至18碼/分鐘之間的產速下進行加硫處理，以使基布層1上的壓延層藉由加硫處理後形成發泡層2，得到本發明的橡膠發泡材料複合結構S。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的“橡膠發泡材料、橡膠發泡材料的複合結構S及其製造方法”可以通過選用“包含40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑”的橡膠材料而具有經改良的耐燃特性。
具體來說，基於上述技術特徵，所得到發泡材料的氧指數是大於40%，且所選用的特定阻燃劑組成配比可以有效提高耐燃特性並減少阻燃劑的用量，藉此，得以獲致具有經改良的耐燃特性的發泡材料及橡膠發泡材料的複合結構。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
Claims (9)
- 一種橡膠發泡材料，其包含：40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑；其中，所述阻燃劑包括三氧化二銻以及十溴二苯乙烷，其比例是介於1.5：1至2.5：1之間。
- 如請求項1所述的橡膠發泡材料，還進一步包含：1至2重量份的一抗氧化劑、2至5重量份的一硬脂酸、10至12重量份的一發泡劑、10至12重量份的一發泡助劑以及7至10重量份的一熱穩定劑。
- 如請求項1所述的橡膠發泡材料，其中，所述丁腈橡膠與所述聚氯乙烯的比例是介於1.5：1至1：1之間。
- 一種橡膠發泡材料複合結構，其包含：一基布層；以及一發泡層，其是設置於所述基布層的一表面上；其中，所述發泡層是由一橡膠發泡材料製成，所述橡膠發泡材料包含40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑；其中，所述阻燃劑包括三氧化二銻以及十溴二苯乙烷，其比例是介於1.5：1至2.5：1之間。
- 一種橡膠發泡材料複合結構的製造方法，包含：一混煉步驟：混煉40至60重量份的一丁腈橡膠、40至60重量份的一聚氯乙烯、50至60重量份的一填充劑、10至15重量份的一阻燃劑、30至40重量份的一可塑劑以及1至5重量份的一硫化劑，以形成一橡膠發泡材料；一壓延步驟： 壓延所述橡膠發泡材料於一基布層的一表面上，以形成一壓延層；以及一加硫步驟：對所述壓延層進行加硫處理，以形成一發泡層；其中，所述阻燃劑包括三氧化二銻以及十溴二苯乙烷，其比例是介於1.5：1至2.5：1之間。
- 如請求項5所述的橡膠發泡材料複合結構的製造方法，其中，所述混和步驟依序包括：(a)預混和所述聚氯乙烯以及所述可塑劑，以形成一預混物；(b)密閉式混煉一丁腈橡膠；(c)混和所述預混物、經過密閉式混練的所述丁腈橡膠、所述填充劑以及所述阻燃劑，以形成一主膠；以及(d)加入所述硫化劑於所述主膠中並進行混煉，以形成所述橡膠發泡材料。
- 如請求項5所述的橡膠發泡材料複合結構的製造方法，其中，所述壓延步驟的溫度是介於90至100℃之間，且所述壓延層的厚度是介於0.40至0.50釐米之間。
- 如請求項5所述的橡膠發泡材料複合結構的製造方法，其中，所述加硫步驟是在一直立式熱空氣烘箱內，並於介於160至170℃之間的溫度，以及介於15至18碼/分鐘之間的產速下進行。
- 如請求項5所述的橡膠發泡材料複合結構的製造方法，其中，所述丁腈橡膠與所述聚氯乙烯的比例是介於1.5：1至1：1之間。
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