TWI777693B - 表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，該表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程包括以下步驟：備熔融狀之一塑膠原料；備一發泡劑；備複數個奈米顆粒，將該塑膠原料、該發泡劑及該複數個奈米顆粒均勻混合，以形成熔融狀之一發泡基材；將該發泡基材進行加熱，該發泡劑經加熱後開始體積膨脹發泡以在該發泡基材之內部與表面形成複數泡孔。

Description

表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程

本發明係有關於一種表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程。

按，一般欲使塑膠產品具有抗氧化抗腐蝕或者表面再疊加一些疊層材料做變色染色或附上光觸媒材料而具備種種不同的添加特性功能時，習知方法係為在塑膠產品基材之表面上以噴塗或貼附具有奈米級粉粒之薄膜。然而，習知以噴塗或貼附薄膜於基材表面的結合方式，除了易造成薄膜與該基材分離，導致使用壽命較短外，固態的粉粒為了要易於噴塗並被沾附於塑膠產品基材之表面，需要先混充加入至液態的黏著劑內，這個組合的塗液常常會有分佈不均的問題，且固態粉粒容易在溶液中沉澱，所以在製造過程即使做預攪拌的動作，噴塗後或貼附薄膜的產品仍然無法在塑膠基材表面密佈及均勻的被覆粉粒於塑膠基材表面且粉粒容易脫離剝落，如此導致了產品批量生產後出貨到客戶手上時，無法確保及保證該產品真能有足夠量的粉粒來顯現需要的表面特性且光觸媒粉粒是否足夠有效隔絕或分解有害的污染粉塵或病菌也一樣是存疑的，這個領域存在需要被改善之缺弊。

因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，以解決上述之問題。

本發明之主要目的在於提供一種表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，可順利地將奈米級顆粒均勻地鑲嵌於塑膠產品之表面，以具有較高地耐用度，且製作成本較低可大量進行生產。

為達成上述目的，本發明提供一種表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，包括以下步驟：備熔融狀之一塑膠原料；備一發泡劑；備複數個奈米顆粒，將該塑膠原料、該發泡劑及該複數個奈米顆粒均勻混合，以形成熔融狀之一發泡基材；將該發泡基材進行加熱，該發泡劑經加熱後開始體積膨脹發泡以在該發泡基材之內部與表面形成複數泡孔，大部分該等奈米顆粒受到發泡浮力推擠而漂浮至該發泡基材之表面，並將該發泡基材注入一模具中成型，最後該發泡基材經冷卻形成一微發泡塑膠產品。

1:塑膠原料

21:發泡劑

22:泡孔

3:奈米顆粒

4:發泡基材

5:微發泡塑膠產品

9:塑膠成型機

91:料斗

92:混合室

93:攪拌單元

94:擴散加熱室

95:模具

96:第一高壓氣體源

97:靜態混合器

圖1為本發明一較佳實施例之製程流程圖。

圖2為本發明一較佳實施例發泡基材之結構示意圖。

圖3為本發明一較佳實施例微發泡塑膠產品之結構示意圖。

圖4為本發明一較佳實施例之塑膠成型機示意圖。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至4，其顯示本發明之一較佳實施例，本發明之表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程包括以下步驟：備熔融狀之一塑膠原料1。

備一發泡劑21。

備複數個奈米顆粒3，將該塑膠原料1、該發泡劑21及該複數個奈米顆粒3均勻混合，以形成熔融狀之一發泡基材4。

將該發泡基材4進行加熱，該發泡劑21經加熱後開始體積膨脹發泡以在該發泡基材4之內部與表面形成複數泡孔22，大部分該等奈米顆粒3受到發泡浮力推擠而漂浮至該發泡基材4之表面，並將該發泡基材4注入一模具95中成型，最後該發泡基材4經冷卻形成一微發泡塑膠產品5。

因此，本發明利用固態之該等奈米顆粒3不會因該發泡基材4在加熱過程中高溫而被分解或變形的特性，隨著該發泡劑21發泡膨脹形成泡孔22的過程中，該等奈米顆粒3會朝該發泡基材4之表面浮動，而使得該微發泡塑膠產品5發泡硬化成形後，該微發泡塑膠產品5之表面會鑲嵌大量之該等奈米顆粒3，以使該微發泡塑膠產品5之表面具有該等奈米顆粒3之特殊功能效果，且由於該等奈米顆粒3係鑲嵌於該微發泡塑膠產品5，因此該等奈米顆粒3不容易脫離該微發泡塑膠產品5，以具有較好地耐用度。

較佳地，該發泡劑21及該複數個奈米顆粒3先行混合製備成一混合輔料後，在將該混合輔料以二次注料方式供加入一該塑膠成型機9內與已先行注 入到該塑膠成型機9內之該塑膠原料1均勻混合組合成該發泡基材4，可達到較好的混合度，且該發泡劑21膨脹時較容易將該等奈米顆粒3擠壓至該發泡基材4之表面。於其它實施例中亦可根據實際使用數據而一次性地將該發泡劑21、該奈米顆粒3及該塑膠原料1直接混合成該發泡基材4，或是進行三次、四次入料等其他步驟將該發泡劑21、該奈米顆粒3及該塑膠原料1分批加入至該塑膠成型機9內。

具體而言，於本實施例中該等泡孔22之徑向尺寸介於50至100奈米之間，因此該等泡孔22無法直接被肉眼目視，可避免降低質感而不受到消費者青睞。其中大部分該等奈米顆粒3伸入至部份該等泡孔22，藉此，較佳地該等奈米顆粒3之徑向尺寸介於50至100奈米之間，以避免該奈米顆粒3之徑向尺寸過度大於該等泡孔22之徑向尺寸而導致發泡結構不明顯，或是該奈米顆粒3之徑向尺寸過度小於該泡孔22之徑向尺寸而導致該奈米顆粒3完全落入該泡孔22內。

較佳地該等奈米顆粒3之比重低於該塑膠原料1，以使得大部分之該等奈米顆粒3可漂浮至該發泡基材4之表面。

要說明的是，於本實施例中該等奈米顆粒3為光觸媒(TiO2)顆粒，可使該微發泡塑膠產品5之表面達到除污、殺菌、抑菌之效果，於其它實施例中亦可根據不同使用目的而使用陶瓷顆粒、金屬顆粒、顏色顆粒等其它奈米級尺寸之顆粒，不以此為限制。

本發明另提供一種用於製造表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品的塑膠成型機，該塑膠成型機9包括一料斗91、一混合室92、一擴散加熱室94及一模具95。

該料斗91供承裝一發泡基材4，該發泡基材4包括充分混合之一塑膠原料1、一發泡劑21及複數個奈米顆粒3。

該混合室92包括一攪拌單元93，該混合室92連通於該料斗91。

該擴散加熱室94連通於該混合室92，以將導入至該擴散加熱室94之發泡基材4進行加熱，該發泡劑21經加熱後開始體積膨脹發泡以在該發泡基材4之內部與表面形成複數泡孔22，大部分該等奈米顆粒3受到發泡浮力推擠而漂浮至該發泡基材4之表面。

該模具95連通於該擴散加熱室94，該發泡基材4導入該模具95內成形並經冷卻形成一微發泡塑膠產品5。因此，該用於製造表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品的塑膠成型機可有效地製造出造表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品。

具體而言，該攪拌單元93一螺桿，該混合室92為圓柱形腔室，該混合室92之一端連通於該擴散加熱室94，以藉由該螺桿轉動而將該發泡基材4加壓導入至該模具95內。

較佳地，本實施例係為微發泡射出成型工藝(MuCell)，因此該塑膠成型機9另包括一第一高壓氣體源96，該第一高壓氣體源96連通於該混合室92，以提高該塑膠原料1、該發泡劑21及該複數個奈米顆粒3之混合度，該第一高壓氣體源96為加壓至超臨界狀態之氮氣或二氧化碳，透過該螺桿將高壓氣體及該發泡基材4混練成單相流體，在射出至該模具95之過程中因瞬間壓降造成熱力學不平衡，使得熔融狀之該發泡基材4進入該模具95之模穴後氣體得以從該發泡基材4內部擴散，並長成均勻微細氣泡，因此可具有降低塑件重量、縮短成型週期、提升耐衝擊強度，或延長產品壽命等特性。

另外較佳地，本實施例中另包括一靜態混合器97，該靜態混合器97連通於該混合室92及該擴散加熱室94之間，可達到良好分散和充分混合的目的。

綜上，本發明利用固態之該等奈米顆粒不會因該發泡基材在加熱過程中高溫而被分解或變形的特性，隨著該發泡劑發泡膨脹形成泡孔的過程中，該等奈米顆粒會朝該發泡基材之表面浮動，而使得該微發泡塑膠產品發泡硬化成形後，該微發泡塑膠產品之表面會鑲嵌大量之該等奈米顆粒，以使該微發泡塑膠產品之表面具有該等奈米顆粒之特殊功能效果，且由於該等奈米顆粒係鑲嵌於該微發泡塑膠產品，因此該等奈米顆粒不容易脫離該微發泡塑膠產品，以具有較好地耐用度。

9:塑膠成型機

91:料斗

92:混合室

93:攪拌單元

94:擴散加熱室

95:模具

96:第一高壓氣體源

97:靜態混合器

Claims (5)

1. 一種表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，包括以下步驟：備熔融狀之一塑膠原料；備一發泡劑；備複數個奈米顆粒，將該塑膠原料、該發泡劑及該複數個奈米顆粒均勻混合，以形成熔融狀之一發泡基材；將該發泡基材進行加熱，該發泡劑經加熱後開始體積膨脹發泡以在該發泡基材之內部與表面形成複數泡孔，大部分該等奈米顆粒受到發泡浮力推擠而漂浮至該發泡基材之表面，並將該發泡基材注入一模具中成型，最後該發泡基材經冷卻形成一微發泡塑膠產品；其中，該等泡孔之徑向尺寸介於50至100奈米之間；大部分該等奈米顆粒伸入至部份該等泡孔。
2. 如請求項1所述的表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，其中該等奈米顆粒之徑向尺寸介於50至100奈米之間。
3. 如請求項1所述的表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，其中該等奈米顆粒之比重低於該塑膠原料。
4. 如請求項1所述的表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，其中該等奈米顆粒為光觸媒(TiO2)顆粒。
5. 如請求項1至4其中任一項所述的表面鑲嵌奈米級顆粒之微發泡塑膠產品之製程，其中該發泡劑及該複數個奈米顆粒先行混合製備成一混合輔 料後，在將該混合輔料以二次注料方式供加入到一塑膠成型機內與已先行注入到該塑膠成型機內之該塑膠原料均勻混合組合成該發泡基材。

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