製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物及利用該組合物製造仿木材料的方法

2023-05-20 03:26:31

專利名稱：：製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物及利用該組合物製造仿木材料的方法
技術領域：
：本發明是關於一種製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物(thermoplasticelastomer,TPE)及利用該組合物製造仿木材料的方法，特別是指一種利用熱塑性彈性體為基材，在不需添加木粉的條件下產生兼具木材木紋及可防水並重複利用特性仿木材料的熱塑性彈性體組合物及利用該組合物製造仿木材料的方法。
背景技術：
：木材向來是製造家具、護欄、紙張、某些文具或玩具的基本材料，但近年來在樹木的大量砍伐下，並未有相對配套的植栽計劃，加以氣候變遷的影響，導致樹木的數量越來越少，進而造成可用於上述使用的木料十分有限，尤其是要覓得可以用於製造大型家具的大型多年生樹種，更是極為不易。近年來，居家裝潢的木料上多使用三夾板取代原生木材，三夾板系以樹木旋切成薄片，用膠合劑以一層直紋一層橫紋交迭後膠合成的木板。三夾板具有質輕及可加工性強的特性，但是因木材具有易吸水及吸引白蟻、蛀蟲駐長的特性，因此往往在施工時需要另行使用防水劑或是防蛀材料以延長三夾板的使用壽命。但使用防水劑不但會拉長施工時程，其所具有的氣味也不利於人體健康。此外，三夾板的強度遠不如原木來的堅固，對於其使用年限也產生限制。為了克服木料易潮溼腐敗、滋生白蟻或蛀蟲的缺點，現在有些研發人員將塑化原料與木屑進行混合後進行壓制形成仿木建材。該仿木建材具有塑化材質的特性，也兼具了木材的木紋，因此成為了新興的建材選擇。然而，該仿木建材也因同時摻雜了木料與塑料，故而在有損壞之時，並無法重新再生利用，間接也造成了部分的環保上的困擾。目前熱塑性彈性體材料雖然多見於日常生活中的緩衝體，但該緩衝體多屬於具有彈性、可彎折的柔軟材料，當要強化其硬度、增強其抗衝能力以轉化為其它用途時，往往受限於材料配方、發泡不易及成型條件不易掌握的技術瓶頸，而限制了其應用的領域。
發明內容本發明人為了能為居家環境質量與地球環保盡一己之力，希望能將自身於高分子材料數十年的研發經歷投入相關研發工作，終於發出本發明的仿木材料製備方法。本發明之主要目的在於提供一種製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物，利用該組合物製備的仿木材料具有自然的木質紋路。本發明製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物，在100wt%組合物成分中，包括含量比例為IO-SOwt%的熱塑性彈性體材料；含量比例為10_80襯％的硬段結構材料；含量比例為0.01-2.0襯％的架橋劑；及含量比例為0.1-15.Owt%的發泡劑。本發明之另一目的為提供一種利用熱塑性彈性體組合物製造仿木材料的方法。在此製備方法中並未添加任何木質碎片或粉末，因此，利用本發明方法製備的仿木材料具有防水的優點，併兼具完整的高分子材料特性，使用後仍可再次收回重製利用。本發明之利用熱塑性彈性體組合物製備仿木材料的方法包括下列步驟(1)將包含有熱塑性彈性體材料和硬段結構材料的一複合材料與一發泡劑、一架橋劑進行混合成為原料；(2)將該原料以100°C以上的溫度進行熱熔混合成為熱熔原料；(3)該將熱熔原料利用膠布機形成一薄片；及(4)將複數個該薄片迭合進行熱壓發泡、整平及裁切。在本發明之製備方法中，原料成分的掌控對於仿木材料的製備十分重要。在IOOwt%原料成分中，該熱塑性彈性體材料的含量比例為IO-SOwt%、該硬段結構材料的含量比例為10-SOwt%、發泡劑的含量比例為0.1-15.Owt%、發泡助劑的含量比例為0.1-10.、架橋劑的含量比例為0.01-2.，在本發明之製備方法中，亦可藉由添加色料來控制所製備仿木材料的成色。該熱塑性彈性體或該硬段結構材料所選用的種類與添加的比例，或將該熱塑性彈性體與該硬段結構材料混合方法等都可以調整製備出不同硬度或密度等性質的仿木材料。此外，熱塑性彈性體在發泡過程中，也常會引發裂解反應，而導致發泡後的材料性質不穩定。因此，發泡條件對本發明之製備方法來說亦十分重要，因此在步驟(4)中的熱壓發泡條件，其熱壓發泡時的加熱溫度及壓力可依薄片的材質及堆棧的厚度進行設定，該加熱溫度可以調整介於160°C至180°C之間，壓力則可介於每平方釐米250至300千克(kg/cm2)。在本發明之製備方法中，藉由在發泡過程添加微量的架橋劑可以包覆住在發泡過程中所產生的氣體，同時兼顧了維持薄片在發泡過程中薄片內部分子的流動性的功能。本發明之製備方法中，發泡劑的添加量可以控制發泡後仿木材料的泡孔大小及密度，對於仿木材料整體的物性有極大的影響。在本發明利用熱塑性彈性體組合物製備仿木材料的步驟中，將該薄片層迭後、進行熱壓發泡和整平的處理時，則可因為不同薄片間的交互作用，而產生一層一層、深淺顏色漸層的仿木紋，而該仿木紋的紋路也會因為該薄片的厚度、顏色等性質而有所不同，可依情況進一步加以調整。經由本發明製備方法所製成的仿木材料，顏色與一般木材十分相近，側邊亦具有宛如年輪的木紋；經由物理性質測試可以發現，利用本發明方法製備的仿木材料其硬度與柚木十分相近且具有質輕、可承受重量的特色，不論與一般木材或是混合木材的塑化材料相較，本發明製備方法所製成的仿木材料更具有不吸水的性質，非常適合應用於一般露天公園的座椅或圍欄、木質家具或家飾、玩具或積木、園藝造景或木工藝品、文具、各種模型等產品的製作。不論長期使用或短期使用皆十分適宜，使用後的仿木材料因以高分子材料為主材且並未添加其它任何材料，因此可以在藉由一般高分子材料的處理方法重行回收塑形，可以免除使用後不易處理而造成的空間堆積，對於資源逐漸耗竭的地球或是就環境保護觀點來說，都是一大貢獻。具體實施例方式本發明之製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物，在100襯％組合物成分中，包括含量比例為10-80wt%的熱塑性彈性體材料、含量比例為10-80襯％的硬段結構材料、含量比例為0.01-2.0襯％的架橋劑及含量比例為0.1-15.的發泡劑。在該熱塑性彈性體組合物中，可藉由添加發泡助劑、色料或防火劑來強化及提升利用該熱塑性彈性體組合物所製備成的仿木材料的各項功效及性能。本發明之利用熱塑性彈性體(thermoplasticelastomer,TPE)組合物製備仿木材料方法包括下列步驟(1)將包含有熱塑性彈性體材料和硬段結構材料的一複合材料與一發泡劑、一發泡助劑、一架橋劑進行混合成為原料；(2)將該原料以100°C以上的溫度進行熱熔混合成為一熱熔原料；(3)該將熱熔原料利用膠布機形成一薄片；及(4)將複數個該薄片迭合進行熱壓發泡、整平及裁切。其中步驟(3)中該熱熔原料在膠布機中以120-130°C進行捏合，以120°C將該熱熔原料壓成薄片出片。其中步驟(4)中熱壓發泡的加熱溫度及壓力可依薄片的材質及堆棧的厚度進行設定，該加熱溫度可以調整介於160°C至180°C之間，壓力則可介於每平方釐米250至300千克(kg/cm2)。其中製造本發明的仿木材料系以熱塑性彈性體材料為基底，該熱塑性彈性體材料可以選自苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯類嵌段共聚物(styrenicblockcopolymers,SBC)或前述化合物任一混合物之高分子化合物群組，且該熱塑性彈性體材料佔100wt%原料的含量比例為10-80wt%。該硬段結構材料系選自聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-styrenecopolymer,AS)、丙烯腈-丁二烯丙烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-butadiene-styrene,ABS)、高抗衝聚苯乙烯(Highimpactpolystyrene,HIPS)或前述化合物任一混合物之高分子化合物群組，該硬段結構材料佔100襯％原料的含量比例為10-80wt%。該發泡劑系選自偶氮類化學發泡劑或小蘇打粉等物理性發泡劑，該發泡劑佔IOOwt%原料的含量比例為0.1-15.Owt%。發泡助劑佔IOOwt%原料的含量比例為0.1-10.Owt%。該架橋劑系選自二異丙苯基過氧化物(diCumylperOXide)、2，5-過氧三級丁基-2，5-二甲基己烷或硫黃,該架橋劑佔100wt%原料的含量比例為0.01-2.0wt%。在步驟(1)中亦可藉由色料的添加來調整所製備出仿木材料的顏色或是添加防火劑來強化本發明製備的仿木材料的防火能力。以下將以實施例針對本發明加以說明。實施例1.原料製備系以下表之配方進行均勻混合。formulaseeoriginaldocumentpage72.將上述均勻混合的原料利用120°C的溫度進行加熱，以產生軟化並接近熱熔狀態的熱熔原料。3.將該熱熔原料經過膠布機產生厚度介於0.5-1.0毫米(mm)的薄片。4.將多片薄片層迭後在熱壓機中進行熱壓發泡形成一發泡材料，其中熱壓發泡的加熱溫度為160°C，壓力則為每平方釐米300千克(kg/cm2)。5.在該發泡材料降溫前，以40至50°C的溫度進行整平，形成一整平材料。6.將該整平材料進行刨平並且裁邊，即形成具有木質紋路的仿木材料。該仿木材料的各項物性如表一所示表一、利用本發明方法製備的仿木材料各項物理性質tableseeoriginaldocumentpage8權利要求一種利用熱塑性彈性體組合物製備仿木材料的方法，其特徵在於該方法包括下列步驟(1)將包含有熱塑性彈性體材料和硬段結構材料的一複合材料與一發泡劑、一架橋劑進行混合成為原料；(2)將該原料以100℃以上的溫度進行熱熔混合成為熱熔原料；(3)該將熱熔原料利用膠布機形成一薄片；及(4)將複數個薄片迭合進行熱壓發泡、整平及裁切，熱壓發泡的加熱溫度為160℃至180℃之間，熱壓壓力為250至300kg/cm2。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於該熱塑性彈性體材料系選自苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯類嵌段共聚物或前述化合物任一混合物之高分子化合物群組。3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於該熱塑性彈性體材料佔100襯％原料成分的10-80wt%。4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於該硬段結構材料系選自聚苯乙烯、丙烯腈_苯乙烯共聚物、丙烯腈_丁二烯丙烯_苯乙烯共聚物、高抗衝聚苯乙烯或前述化合物任一混合物之高分子化合物群組。5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於該硬段結構材料佔100wt%原料成分的10-80wt%。6.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於該發泡劑佔100wt%原料成分的0.1-15.0wt%。7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於該架橋劑佔100wt%原料成分的0.01-2.0wt%。8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於步驟(4)中迭合的薄片進行熱壓發泡後，於降溫前以40至50°C進行整平。9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於步驟(1)中還添加一色料。10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於步驟(1)中還添加一防火劑。11.根據權利要求1至8中任何一項所述的方法，其特徵在於步驟(1)中還添加一發泡助劑，該發泡助劑佔100wt%原料成分的0.1-10.0wt%。12.—種製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於100襯％組合物成分中，包括含量比例為10-80wt%的熱塑性彈性體材料；含量比例為10-80襯％的硬段結構材料；含量比例為0.01-2.0襯％的架橋劑；及含量比例為0.1-15.的發泡劑。13.根據權利要求12所述的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於該熱塑性彈性體材料系選自苯乙烯_丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯類嵌段共聚物或前述化合物任一混合物之高分子化合物群組。14.根據權利要求12或13任一項所述的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於該硬段結構材料系選自聚苯乙烯、丙烯腈_苯乙烯共聚物、丙烯腈_丁二烯丙烯_苯乙烯共聚物、高抗衝聚苯乙烯或前述化合物任一混合物之高分子化合物群組。15.根據權利要求14所述的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於該組合物成分中還含有一發泡助劑。16.根據權利要求14所述的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於該組合物成分中還含有一色料。17.根據權利要求14所述的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於該組合物成分中還含有一防火劑。18.根據權利要求15所述的熱塑性彈性體組合物，其特徵在於該發泡助劑佔100wt%組合物成分的0.1-10.0wt%。全文摘要本發明系一種製備仿木材料的熱塑性彈性體組合物及利用該組合物製造仿木材料的方法。該方法包括下列步驟將至少包含有熱塑性彈性體材料的一複合材料與一發泡劑、一架橋劑進行混合成為原料；將該原料進行熱熔混合成為熱熔原料；將該熱熔原料利用膠布機形成一薄片；將複數個該薄片迭合進行熱壓發泡、整平及裁切。本發明方法中並不添加任何木質碎片或粉末，但所製備出的仿木材料具有木質紋路，此外利用本發明方法製備的仿木材料具有防水的優點，併兼具完整的高分子材料特性，使用後仍可再次收回使用。文檔編號C08L53/00GK101830070SQ200910119538公開日2010年9月15日申請日期2009年3月13日優先權日2009年3月13日發明者史瑞生申請人:微細科技股份有限公司