TWI666120B

TWI666120B - 橡膠複合結構及其製造方法

Info

Publication number: TWI666120B
Application number: TW107111886A
Authority: TW
Inventors: 游輝智; 徐正己
Original assignee: 厚生股份有限公司
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-07-21
Also published as: TW201941967A

Abstract

本發明公開一種橡膠複合結構及其製造方法。本發明所提供的製造方法包括：將聚酯纖維布含浸於前處理溶液中，以使前處理溶液塗佈於聚酯纖維布的至少一表面上，前處理溶液至少包含環氧樹脂以及溶劑；烘乾聚酯纖維布，以移除溶劑；將聚酯纖維布靜置介於三天至半年之間的時間，以使環氧樹脂與聚酯纖維布之間產生化學鍵結並形成前處理層；形成接著層於前處理層上；以及形成橡膠層於接著層上。本發明公開的橡膠複合結構的製造方法可以改良聚酯纖維布與橡膠層之間的結合強度。

Description

橡膠複合結構及其製造方法

本發明涉及一種複合結構及其製造方法，特別是涉及一種橡膠複合結構及其製造方法。

在現有技術的纖維布貼合橡膠薄膜產品中，纖維布的材質經常會選用聚醯胺纖維布(Polyamide)或聚酯纖維布(Polyester)兩種。其中，聚酯纖維因為缺乏可與接著劑產生化學鍵結的官能基，具有接著強度不足的缺點而容易在使用時發生橡膠薄膜與聚酯纖維布分離的狀況。因此，如何提升橡膠薄膜與聚酯纖維布之間的接著強度，一直都是這類產品的最大困難與課題。

具體來說，以聚酯纖維布作為基布的橡膠薄膜產品已廣泛用於各項民生用品或工業用品中，如衣著、輪胎、輸送帶、交通工具例如充氣船等產品。舉例而言，橡膠薄膜產品用於充氣傳的充氣橡皮時，對於聚酯纖維布與橡膠薄膜之間的接著強度將有較高的要求，如此方能使得充氣橡皮得以承受長時間的充氣。然而，由於作為基布的聚酯纖維布與現有技術中的橡膠接著劑之間缺乏可以產生化學鍵結的官能基，所以橡膠薄膜無法有效的黏著在聚酯纖維布上。因此，有需要提供一種橡膠複合結構及其製造方法，以改良聚酯纖維布與橡膠薄膜之間的結合強度(接著強度)。

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複合結構及其製造方法。本發明的製造方法是使用一種能夠同時與聚酯纖維布及橡膠接著劑產生反應的介質，藉此克服聚酯纖維布與橡膠薄膜接著不足的問題。

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，提供一種橡膠複合結構的製造方法，其包括：將一聚酯纖維布含浸於一前處理溶液中，以使所述前處理溶液塗佈於所述聚酯纖維布的至少一表面上，其中，所述前處理溶液至少包含一環氧樹脂以及一溶劑；烘乾所述聚酯纖維布，以移除所述溶劑；將所述聚酯纖維布靜置介於三天至半年之間的時間，以使所述環氧樹脂與所述聚酯纖維布之間產生化學鍵結並形成一前處理層；形成一接著層於所述前處理層上；以及形成一橡膠層於所述接著層上。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種橡膠複合結構，其是由如上所述的製造方法所形成。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的橡膠複合結構及其製造方法，其能通過“所述前處理溶液至少包含一環氧樹脂以及一溶劑”以及“將所述聚酯纖維布靜置介於三天至半年之間的時間，以使所述環氧樹脂與所述聚酯纖維布之間產生化學鍵結並形成一前處理層”的技術方案，以提升聚酯纖維布與橡膠層之間的結合強度。

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‧‧‧橡膠複合結構

1‧‧‧聚酯纖維布

2、2’‧‧‧前處理層

3、3’‧‧‧接著層

4、4’‧‧‧橡膠層

圖1為本發明實施例所提供的橡膠複合結構的剖面示意圖；以及圖2為本發明實施例所提供的橡膠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。

請參閱圖1。圖1為本發明實施例所提供的橡膠複合結構的剖面示意圖。本發明所提供的橡膠複合材料S包括聚酯纖維布1、前處理層(2,2’)、接著層(3,3’)以及橡膠層(4,4’)。如圖所示，前處理層(2,2’)是分別設置在聚酯纖維布1的兩個相反的表面與兩個接著層(3,3’)之間，而兩個接著層(3,3’)是設置在兩個前處理層(2,2’)與兩個橡膠層(4,4’)之間。換句話說，橡膠層(4,4’)是通過前處理層(2,2’)以及接著層(3,3’)而設置、貼附在聚酯纖維布1的表面上。

在本發明得實施例中，聚酯纖維布1為一種由化學纖維所形成的基布，且因具有低變形量而具有優良的尺寸安定性。據此，聚酯纖維布1可以良好地應用於需要長時間被拉伸或是加壓(例如對產品進行充氣)的產品。

值得注意的是，圖1為本發明實施例所提供的橡膠複合結構S的其中一種實施方式。事實上，在本發明的實施例中，橡膠複合材料S也可以是一種單面貼附有橡膠層4的產品，而不一定要在聚酯纖維布1的兩側都貼附有橡膠層4。另外，橡膠複合結構S可以用於各種不同的民生或是工業產品，例如，作為充氣船的充氣橡皮。然而，對於橡膠複合結構S的應用範圍，本發明並不在此限制。

除此之外，由圖1可知，在本發明實施例所中，橡膠複合結構S的各層結構是彼此不相重疊的。具體而言，通過特定的製造程序所形成的前處理層(2,2’)、接著層(3,3’)以及橡膠層(4,4’)可以是彼此分離並相互堆疊的層體。接下來，將針對前處理層(2,2’)、接著層(3,3’)以及橡膠層(4,4’)的具體組成以及橡膠複合結構S的製造方法的細節進行敘述。

請參閱圖2，圖2為本發明實施例所提供的橡膠複合結構的製造方法的流程圖。如圖2所示，本發明實施例所提供的橡膠複合結構S的製造方法包括：將聚酯纖維布含浸於前處理溶液中，以使前處理溶液塗佈於聚酯纖維布的至少一表面上，其中，前處理溶液至少包含環氧樹脂以及溶劑(步驟S100)；烘乾聚酯纖維布，以移除溶劑(步驟S102)；將聚酯纖維布靜置介於三天至半年之間的時間，以使環氧樹脂與聚酯纖維布之間產生化學鍵結並形成前處理層(步驟S104)；形成接著層於前處理層上(步驟S106)；以及形成橡膠層於接著層上(步驟S108)。

首先，在步驟S100中所使用的聚酯纖維布1的特性如前所述。在步驟S100中，是將前處理溶液設置(塗布)於聚酯纖維布1的至少一個表面(上表面或是下表面)上。步驟S100可以通過含浸裱糊機而進行。如前所述，可以通過含浸的方式將聚酯纖維布1浸入前處理溶液中，或是通過其他技術手段，例如裱糊的方式將前處理溶液塗布於聚酯纖維布1的至少一個表面上。

在本發明的實施例中，前處理溶液是至少包含環氧樹脂以及溶劑。環氧樹脂的種類並不加以限制，只要其中具有足以與聚酯纖維布1形成化學鍵結的環氧基團即可。另外，溶劑的種類也不在此限制。值得注意的是，在本發明所提供的橡膠複合結構的製造方法中，步驟S100中前處理溶液對聚酯纖維布1的吸附固含量是介於20至30g/m²之間。

上述吸附固含量是在將前處理溶液塗佈於聚酯纖維布1的至少一個表面上之後而測量。事實上，通過將前處理溶液的吸附固含量控制在上述範圍，可以確保對於橡膠複合結構S中的聚酯纖維布1與橡膠層(4,4’)之間的結合強度。在步驟S100中的前處理溶液的吸附固含量過多或過少都對於橡膠複合結構S中的聚酯纖維布1與橡膠層(4,4’)之間的結合強度有不利的影響。

接下來，請再次參閱圖2。於步驟S102中，烘乾聚酯纖維布1，以移除溶劑。步驟S102可以通過烘箱而進行。事實上，步驟S102是用以移除前處理溶液中的溶劑。接下來，於步驟S104中，將聚酯纖維布1靜置介於三天至半年之間的時間，以使環氧樹脂與聚酯纖維布1之間產生化學鍵結並形成前處理層(2,2’)。

詳細而言，在通過步驟S102而移除塗佈在聚酯纖維布1上的前處理溶液中的溶劑之後，必須將聚酯纖維布1連同其上的環氧樹脂靜置一定的時間以確保聚酯纖維布1與環氧樹脂之間發生反應。步驟S104可以在室溫(約25℃)、常壓以及40%至80%的濕度下進行。

需要注意的是，若步驟S104中靜置的時間不足三天，聚酯纖維布1與環氧樹脂之間的反應程度不足而無法提供後續的接著層(3,3’)以及橡膠層(4,4’)足夠的接著力。另外，在聚酯纖維布1與環氧樹脂靜置的時間超過半年，其等之間的化學鍵結將會減弱，使得產品(橡膠複合結構S)中的聚酯纖維布1與橡膠層(4,4’)之間仍無法具備令人滿意的接著強度。

接下來，在步驟S106中，形成接著層(3,3’)於前處理層(2,2’)上。舉例而言，接著層(3,3’)是由接著溶液所形成，且接著溶液至少包含100重量份的聚氯丁二烯橡膠、1至2重量份的抗氧化劑以及200至250重量份之間的甲苯。事實上，接著溶液也是一種橡膠糊料，且其中的組分可以依據產品的實際需求加以調整。舉例而言，接著溶液中還可以視需求添加其他的功能性添加劑。

步驟S106可以通過含浸裱糊機(COATER)進行雙面上糊而完成。若橡膠複合結構S為雙面都貼有橡膠層(4,4’)的產品時，在聚酯纖維布1的兩個表面都形成有前處理層(2,2’)之後，可以在前處理層(2,2’)上重複兩次的上糊程序以分別形成接著層(3,3’)。用以形成每一層接著層(3,3’)的接著溶液的上糊固含量是介於60至80g/m²之間。將接著溶液的上糊固含量控制於上述範圍可以確保接著劑的接著力。上糊後的聚酯纖維布1可以先被收捲，再用於下一個製造步驟中。

接下來，在步驟S108中，形成橡膠層(4,4’)於接著層(3,3’)上。詳細而言，在步驟S108中，還可以進一步包括：混煉橡膠組成物，以形成膠料；將膠料壓延於接著層(3,3’)上；以及進行連續式加硫處理，以形成橡膠層(4,4’)。

舉例而言，用於步驟S108中的橡膠組成物可以至少包含100重量份的橡膠材料、50至70重量份的補強劑以及1.5至2.5重量份之間的硫化劑。橡膠材料是選自於由天然橡膠(NR)、苯乙烯丁二基橡膠(SBR)、氯磺化橡膠(CSM)、氯丁基橡膠(CR)、丁基橡膠(IIR)以及丁腈橡膠(NBR)所組成的群組。事實上，橡膠組成物中的橡膠材料的種類與配比可以依據產品需求加以調整。舉例而言，根據產品所需承受的加壓強度，可以選則不同種類的橡膠作為橡膠材料。

混煉橡膠組成物可以是通過萬馬力機(Banburry)而進行，且混煉溫度可以控制在介於90及110℃之間。在經過混煉而形成膠料後，膠料可以被冷卻至室溫並存放至少12小時。

接著，可以通過壓延裝置而將經過混煉及冷卻靜置的膠料通過壓延裝置而壓延於接著層(3,3’)上。當橡膠複合結構S為雙面都貼有橡膠層(4,4’)的產品時，是分別在兩層接著層(3,3’)上都壓延膠料。完成壓延的步驟之後，聚酯纖維布1被捲取以供下一個步驟使用。詳細而言，聚酯纖維布接著進行連續式加硫處理已使得膠料發生硫化反應。連續式加硫處理可以通過烘箱進行，且加硫溫度是介於140至180℃之間，產速(生產速率)是介於0.25至0.45m/min之間，且壓力是介於60至100kg/cm²之間。

通過上述步驟，可以形成本發明所提供的橡膠複合結構S。事實上，相較於現有技術中未先形成前處理層(2,2’)的產品，本發明所提供的橡膠複合結構S是具有明顯較佳的結合強度。經過測試可知，對於現有技術中未先形成前處理層(2,2’)而直接通過接著層(3,3’)來貼附橡膠層(4,4’)的產品，其是具有約15至20kg/5cm的接著強度。另一方面，本發明所提供的橡膠複合結構S可以具有約25至35kg/5cm的接著強度。上述接著強度為聚酯纖維布1與橡膠層(4,4’)之間的接著強度。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的橡膠複合結構S及其製造方法，其能通過“前處理溶液至少包含環氧樹脂以及溶劑”以及“將聚酯纖維布1靜置介於三天至半年之間的時間，以使環氧樹脂與聚酯纖維布1之間產生化學鍵結並形成前處理層(2,2’)”的技術方案，以提升聚酯纖維布1與橡膠層(4,4’)之間的結合強度。

更進一步來說，本發明除了採用包括環氧樹脂的前處理溶液來形成前處理層(2,2’)，藉此提升聚酯纖維布1與後續形成的接著層(3,3’)以及橡膠層(4,4’)之間的接著強度，還包括將環氧樹脂與聚酯纖維布1靜置特定的時間，藉此確保接著強度的提升效果。

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

一種橡膠複合結構的製造方法，其包括：將一聚酯纖維布含浸於一前處理溶液中，以使所述前處理溶液塗佈於所述聚酯纖維布的至少一表面上，其中，所述前處理溶液至少包含一環氧樹脂以及一溶劑，且所述前處理溶液對所述聚酯纖維布的吸附固含量是介於20至30g/m²之間；烘乾所述聚酯纖維布，以移除所述溶劑；將所述聚酯纖維布靜置介於三天至半年之間的時間，以使所述環氧樹脂與所述聚酯纖維布之間產生化學鍵結並形成一前處理層；形成一接著層於所述前處理層上；以及形成一橡膠層於所述接著層上。
如請求項1所述的橡膠複合結構的製造方法，其中，所述接著層是由一接著溶液所形成，所述接著溶液至少包含100重量份的聚氯丁二烯橡膠、1至2重量份的抗氧化劑以及200至250重量份之間的甲苯。
如請求項1所述的橡膠複合結構的製造方法，其中，於所述前處理層上形成所述接著層的步驟中，所述接著溶液的上糊固含量是介於60至80g/m²之間。
如請求項1所述的橡膠複合結構的製造方法，其中，在形成所述橡膠層於所述接著層上的步驟中，還進一步包括：混煉一橡膠組成物，以形成一膠料；將所述膠料壓延於所述接著層上；以及進行一連續式加硫處理，以形成所述橡膠層。
如請求項4所述的橡膠複合結構的製造方法，其中，所述橡膠組成物至少包含100重量份的一橡膠材料、50至70重量份的一補強劑以及1.5至2.5重量份之間的硫化劑。
如請求項4所述的橡膠複合結構的製造方法，其中，所述橡膠材料是選自於由天然橡膠、苯乙烯丁二基橡膠、氯磺化橡膠、氯丁基橡膠、丁基橡膠以及丁腈橡膠所組成的群組。
如請求項4所述的橡膠複合結構的製造方法，其中，所述連續式加硫處理是在介於140至180℃之間的溫度、介於0.25至0.45m/min之間的產速以及介於60至100kg/cm²之間的壓力下進行。