阻燃低發煙膠材及其製造方法與流程
2023-05-20 05:39:51 3
本發明涉及一種阻燃低發煙膠材及其製造方法，尤指一種用於火車或公車車廂連接棚布的阻燃低發煙膠材及其製造方法。
背景技術：
俗稱塑膠的高分子材料為現今應用最廣的非金屬材料。塑膠材料的種類繁多，且被廣泛應用於日常生活中各種不同的領域。因此，除了機械特性的要求外，塑膠材料的阻燃及防火等安全特性也日益受到重視。為了符合安全規範，以塑膠、橡膠等膠材為主的產品在設計時，都必須考量到有關阻燃性的需求。舉例而言，以膠材製成的火車或公車車廂連接棚布(Train and bus joint)，考量到阻燃性的需求，一般會加入阻燃劑來抑制產品起火時火焰的蔓延。
根據內政部消防署的資料，火災發生時所產生的煙和毒氣是對人類造成危害的前兩大因素。煙的定義為「材料發生燃燒或熱分解時所釋放出散播於空氣中的固態、液態微粒及氣體」。煙是火災燃燒過程中一項重要的產物，受煙濃度所影響的能見度(Visibility)是火場人員能否順利逃出火場以及消防人員能否找出起火點並撲滅火災的影響因素。
一般膠材的熱分解及燃燒產物成分種類繁多，有時多達百種以上。然而，對人體生理有具體毒性效應的氣體產物僅是其中一部分，這些氣體的毒害性成分基本上可分為三類：
1.窒息性或昏迷性成分。
2.對感官或呼吸器官有刺激性的成分。
3.其他異常毒害性成分。
除此之外，對於由高分子材料所形成的膠材而言，其燃燒所產生的煙大多為黑色，更嚴重地遮蔽火場中人員的視線。基於上述原因，在許多情況下，火場中產生的濃煙往往比溫度更早達到令人難以忍受的程度。因此，當今對具有阻燃效果的材料的要求除了需具有由阻燃劑所達到的自熄(self-extinguishing)或抑制火焰傳遞的特性外，同時還應該具備降低材料燃燒時所產生的煙和毒氣的能力。
目前主流的阻燃技術主要使用滷銻系及磷氮系兩種阻燃劑。滷銻系阻燃劑具有優良的阻燃效果，但是產品燃燒時發煙量大；而使用磷氮系阻燃劑的產品雖然發煙量低，阻燃效果卻不甚令人滿意。換言之，阻燃劑的阻燃效果與發煙量是成正比，阻燃效果越好，產生的煙霧就越多。如此一來，使用常用的滷銻系阻燃劑，例如三氧化二銻、十溴二苯乙烷或氯化石蠟時，雖可達到優良的阻燃效果，未必能有效減緩火災發生時所產生的煙的危害。
有鑑於此，如何發展出一種同時具備阻燃性及低發煙特性的膠材製品其及製法，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
技術實現要素：
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在具有阻燃性的前提下，同時具備低發煙特性的膠材及該膠材的製造方法。特別是，上述阻燃低發煙膠材可適用於，例如，火車或公車的車廂連接棚布。
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，除使用滷銻系阻燃劑達到阻燃的效果之外，加入硅藻土(Diatomaceous earth)用以吸附塑膠、橡膠材料在燃燒時所產生的煙與毒氣。硅藻土是一種天然的顆粒狀材料，與玻璃相似的是，它的主要分子構造為二氧化矽(SiO2)。硅藻土更具有比木炭高約5000倍的多孔特性－其具有約每公克24.5平方米麵積的細孔(Porous)。因此，硅藻土具有優異的吸附性，而被廣泛地應用在許多工業與民生用途上。舉例而言，由於硅藻土具備吸收水分的特性，在包裝方面可作為乾燥劑，或是將可被用於遊泳池過濾器中作為水質過濾的材料。
更進一步來說，將硅藻土添加於使用阻燃劑的阻燃系統中，利用硅藻土相當優異的吸附性來達到吸收橡膠、塑膠等膠材燃燒時所產生的煙與毒氣的效果。藉此，不但能通過阻燃劑得到有效的阻燃效果，也能通過硅藻土的吸附特性來降低含有阻燃劑的膠材燃燒時所產生的發煙量，提升火災發生時火場的能見度及救援逃生的可能性。
承上述，為達到上述效果，本發明其中一實施例提供一種阻燃低發煙膠材，其由一膠料所製成，膠料包含100重量份的一高分子主膠、10至30重量份的一阻燃劑、1至3重量份的一硫化劑及20至100重量份的硅藻土。
本發明另外一實施例提供一種阻燃低發煙膠材的製造方法，其包含將一膠料進行混練以形成一混練物，其中膠料包含：100重量份的一高分子主膠、10至30重量份的一阻燃劑、1至3重量份的一硫化劑及20至100重量份的硅藻土；將混練物壓延形成一薄膜；以及將薄膜進行成型處理，以形成阻燃低發煙膠材。
本發明的有益效果在於，本發明實施例所提供的阻燃低發煙膠材及其製造方法，可在材料的阻燃性及低發煙特性之間達到平衡，破除已知使用 滷銻系阻燃劑時必須犧牲低發煙特性、使用磷氮系阻燃劑時必須犧牲阻燃性的缺點。
為使能更進一步了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附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
附圖說明
圖1為本發明一實施例的阻燃低發煙膠材的製造方法的流程圖。
【符號說明】
步驟 S100、S102、S104
具體實施方式
以下是通過特定的具體實例來說明本發明所披露有關「阻燃低發煙膠材及其製造方法」的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所披露的內容了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亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的圖式僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。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，但所披露的內容並非用以限制本發明的技術範疇。
首先，請參閱圖1所示，圖1為本發明實施例的阻燃低發煙膠材的製造方法的流程圖。由上述圖中可知，本發明實施例提供一種阻燃低發煙膠布的製造方法，其可包含下列步驟：
將一膠料進行橡膠混練以形成一混練物(S100)，其中膠料包含：100重量份的一高分子主膠、10至30重量份的一阻燃劑、1至3重量份的一硫化劑及20至100重量份的硅藻土。舉例而言，高分子主膠包括天然橡膠、苯乙烯丁二基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丁基橡膠、耐油膠、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚醯胺、聚酯、環氧樹脂及壓克力的其中一種或是其等的組合。然而，本發明所使用的高分子主膠不在此限制。
另外，阻燃劑可以是一滷銻系阻燃劑，例如三氧化二銻、十溴二苯乙烷或氯化石蠟。同樣地，本發明所使用的阻燃劑的種類不在此限制。膠料中的硫化劑可以依據所選用的高分子主膠進行選擇，可以是二硫化二苯並噻唑(MBTS)或四硫化雙(五亞甲胺硫醯基)(DPTT)，但不在此限制。硅藻土是用於吸收阻燃低發煙膠材燃燒時所產生的煙與毒氣。硅藻土的主要成分為二氧化矽(SiO2)，次要成分通常為鋁。硅藻土通常為軟質的白色粉末，因此，其可良好的適用於淺色的膠材產品中，而不影響膠材產品欲呈現的外觀及顏色。本發明所使用的硅藻土的來源不在此限制，可為任何商業上可購得的硅藻土材料。
在膠料中，以100重量份的高分子主膠為基準，阻燃劑的含量為10至30重量份，優選為15至25重量份；硫化劑的含量為1至3重量份，優選為1.5至2.5重量份；而硅藻土的含量為20至100重量份，優選為35至45重量份。上述各成分的含量可依據所製成的膠材產品的需求加以調整。然而，當高分子主膠、阻燃劑、硫化劑及硅藻土的含量在上述範圍內，可獲得較佳的阻燃及低發煙效果。舉例而言，若阻燃劑的含量過少，則無法達到所欲的阻燃效果；若阻燃劑的含量過多，可能所製成的材料強度弱化。同樣地，若硅藻土的含量過少，則無法發揮預期的低發煙效果；而若硅藻土的含量過多，可能使所製成的材料強度弱化。
值得一提的是，用於進行混練程序的膠料中可還包含一輔助吸附材料，用以協助硅藻土吸附膠材燃燒時所產生的煙霧、微粒或有毒物質。因 此，輔助吸附材料為一具有高比表面積的多孔材料。輔助吸附材料可為沸石、活性碳及竹炭的其中一種或是其等的組合。輔助吸附材料的種類不在此限制，且可依據膠料中的其他成分加以選擇。或是，輔助吸附材料的種類可依據所製成的膠材的特性或外觀加以選擇。
上述混練程序可使用本領域中熟知的混練設備進行，例如，利用萬馬力(Banbury)混練機進行混練，而混練溫度可為90～110℃。混練後，將膠料的產物冷卻至室溫並於室溫下存放至少12小時，以形成混練物。
接著，將混練物壓延形成一薄膜(S102)。舉例而言，可利用壓延機將步驟S100中所得的混練物壓出所需厚度及寬度，以製成薄膜。於此步驟中，可利用尼龍布或其他布材作為載體來承接壓延出來的薄膜，卷取後供下一步驟使用。
壓延步驟所使用的設備及操作溫度可根據產品需求而調整。舉例而言，可將壓延機的四個輪溫分別設定為90℃、70℃、75℃及65℃，並設定貼合輪壓力為40公斤/平方釐米、壓延速度為11米/分鐘。然而，壓延步驟的詳細參數不在此限制。
最後，將薄膜進行成型處理，以形成阻燃低發煙膠材(S104)。依據高分子主膠的種類，可使用不同成型方法處理步驟S102中所製成的薄膜。詳細而言，若選用塑膠材料作為高分子主膠，可對步驟S102中所製成的薄膜進行固化成型處理。若選用橡膠材料作為高分子主膠，則可對步驟S102中所製成的薄膜進行加硫處理。
舉例而言，若選用塑膠材料作為高分子材料，可使用照光或加熱方式對步驟S102中所製成的薄膜進行固化處理。另一方面，若選用橡膠材料作為高分子主膠，則可利用鼓式連續加硫機，在約160℃的溫度及約80公斤/平方釐米的壓力下，對步驟S102中所製成的薄膜進行加硫處理。加硫時間可為約15分鐘。成型處理後，即可獲得本發明的阻燃低發煙膠材。
本發明另外提供一阻燃低發煙膠材，其由一膠料所製成，膠料包含：100重量份的一高分子主膠、10至30重量份的一阻燃劑、1至3重量份的一硫化劑及20至100重量份的硅藻土，其是用於吸收阻燃低發煙膠材燃燒時所產生的煙與毒氣。
本發明提供的阻燃低發煙膠材中，有關膠料中各成分選用以及阻燃低發煙膠材的製造方法如前述說明所述，故不再重複說明。
〔實施例的可行效果〕
綜上所述，本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的阻燃低發煙膠材及其製造方法，其可通過使用硅藻土作為吸附材料，進而提供一種在具有優良阻燃性的前提下，同時具備低發煙特性的膠材。如此一來，可有效降低阻燃低發煙膠材在燃燒時所產生的煙霧及毒氣，並藉此可提升火場的能見度及逃生和救援的可能性。
以上所述僅為本發明的優選可行實施例，非因此局限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，皆包含於本發明的保護範圍內。