CN101096128A - 微波吸收发泡材之制造方法及成品 - Google Patents
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Abstract
本发明是提供一种微波吸收发泡材之制造方法及成品，是以聚烯烃塑料为主要基本材料，掺混发泡剂、微波吸收素材(如导电型碳黑)及其它添加剂混练，经过押出机连续押出后再施以电子束照射架桥，然后再经常压加热发泡过程之制造方法而生产出微波吸收发泡材之成品，结构上具有表层及里层；该发泡材的里层因材料经过电子束照射架桥及发泡剂裂解产成气体，而牵拉熔融塑料向各方向交错延伸伸长而形成具有多数密封性泡孔之连续性微波吸收发泡材成品；因为材料中的微波吸收素材经过以上制造过程后能均匀掺入结构中成型并具高强度，所以具有绝佳耐候性，耐久性及防水性之微波吸收功效。
Description
(一)技术领域
本发明是有关于一种微波吸收发泡材之制造方法及成品，特别是指一种以聚烯烃塑料为主要基本材料，掺混发泡剂、微波吸收素材(如导电型碳黑)及其它添加剂混练，经过押出机连续押出后再施以电子束照射(Electron BeamRadiation)架桥，然后再经常压发泡过程而即产生微波吸收发泡材成品；在以上制造过程中因为经过电子束照射架桥及发泡过程的发泡剂裂解产成气体，而牵拉熔融塑料向各方向交错延伸，致在结构中会形成多数密封式泡孔，而能具备耐候性、耐久性及防水性皆佳的特性。
(二)背景技术
微波吸收发泡材因符合质轻，高缓冲及电磁波吸收和干扰遮蔽等特性，故广泛应用于EMI遮蔽、防护和国防军事等产业领域，其使用功效除可避免电子组件运作时的干扰外亦可屏蔽环境中的电磁波对人体所产生的影响。而为减降载体承受之重量和施工方便等，故其成品皆会经过发泡技术的成型过程，然后再含浸吸附微波吸收素材以制成微波吸收发泡材成品。大体而言，习知微波吸收发泡材成品系经如图1所示的制造方法制造成型，乃将预定比例的聚合多元醇、二异氰酸酯、水、催化剂、泡体安定剂及其它添加剂等原料在高速搅拌下混合并发泡成型，而得到开孔性聚氨酯(PU)发泡材(即先制造出发泡材)，然后再将该发泡材含浸于均匀分散的导电型碳黑溶液里，以使导电型碳黑吸附于开放式的泡孔壁上，期完成具备微波吸收功能的微波吸收发泡材。
就习知的聚氨酯(PU)微波吸收发泡材成品的制造及其使用而言，耐候性不佳为其最大缺失，因其系先制造出发泡材，然后再以含浸导电型碳黑溶液方式成型，故极易会有水解劣化及导电型碳黑掉落的现象发生，除物性的影响外，掉落的碳黑微粒亦对人体产生影响。且习知的聚氨酯(PU)微波吸收发泡材成品经过使用后可能在短时间内(约五年以内)就会因碳黑微粒掉落或风化而失效，以致必需加以更换抛弃，此时抛弃的聚氨酯(PU)材料的进一步处理更是成为环保上的严重负担。
再者，目前市面所使用的习知聚氨酯(PU)微波吸收发泡材成品，因其开孔式发泡体之吸水性类以海绵，所以无法在室外使用(必须加装遮蔽体)。由此可知习知微波吸收发泡材的耐候性及耐久性以及防水性皆差，不仅需要经常更换，而且废弃的聚氨酯(PU)发泡材亦会造成处理上的困扰和环境保护上的负担，实为不佳之产品，而有待研发新制程的产品，加以改善。
(三)发明内容
本发明的主要目的系在提供一种微波吸收发泡材之制造方法及成品，因于制造过程中可将导电型碳黑的微波吸收素材与发泡剂及其它添加剂作充份均匀混练，及经电子束照射架桥及发泡剂裂解产生气体之推拉，可使微波吸收素材完全掺入所成型的发泡材结构内，并形成密封式泡孔，而能具有绝佳耐候性、耐久性及防水性之微波吸收功效。
本发明一种微波吸收发泡材成品，系以聚烯烃塑料为主要基本材料，掺混发泡剂之微波吸收素材(如导电型碳黑)及其它添加剂混练，经过押出机连续押出后再施以电子束照射架桥，然后再经常压加热发泡过程而即产生微波吸收发泡材成品，结构上具有表层及里层；该发泡材的里层因材料经过电子束照射架桥及发泡过程发泡剂裂解产生气体，而牵拉熔融塑料向各方向交错延伸张而形成具有多数密封性泡孔。
本发明一种微波吸收发泡材的制造方法，系经过如下制造过程：(一)将聚烯烃塑料的主要基本材料，掺混发泡剂、微波吸收素材及其它添加剂混练；(二)送入押出机连续押出成片状体；(三)将片状体经过电子束照射架桥；(四)送入常压加热发泡炉发泡，经上述制造过程即生产出微波吸收发泡材成品。
在上述制造方法及成品中，可因调整电子束照射剂量，而调整架桥密度。
在上述制造方法及成品中，该发泡材内所产生的多数泡孔系为密封式泡孔，具有极佳耐候性及防水性。
(四)附图说明
图1所示是习知例制造方法之方块示意图
图2所示是本发明实施例制造方法之方块示意图
图3所示是本发明实施例成品之侧视图
图4所示是本发明实施例成品之剖视及放大图
图5所示是本发明未经环境试验之样品泡孔结构图
图6所示是本发明经过环境试验之样品泡孔结构图
图7所示是本发明实例一的物性测试之微波吸收图谱
图8所示是本发明实例一的物性测试之微波吸收图谱
图中标号为：
11、表层 12、里层 13、泡孔
(五)具体实施方式
本发明为制造成型出微波吸收发泡材成品，故基本上仍会选择适当塑料来成型，本发明即系选择对环境无污染之聚烯烃塑料为主要基本材料。
本发明实施例的制造过程请参阅图2所示，将聚烯烃塑料掺混发泡剂、导电型碳黑及其它添加剂混练，然后经押出机作连续性押出成片体，再经交联架桥以增加强劲度，其交联架桥之作用选择以电子束照射技术达成，该电子束则系由电子加速器系统输出(可调整不同电子束照射剂量，以调整架桥密度)，然后片体材料被送入连续式的加热炉中，使材料中的发泡剂裂解产生氮气气体进而形成三维的膨胀发泡，再经冷却成型后而得微波吸收发泡材成品。
本发明实施例之微波吸收发泡材成品，如图3所示，系形成预定边型及厚度的片状发泡材，因本发明的制造过程中，导电型碳黑材料已经被均匀混练并押出，再经电子束照射架桥及发泡过程，故在发泡材的结构内会均匀分布导电型碳黑材料成分，而能具备微波吸收功能一致的特性。而成型后的发泡材成品在构造上分成表层11及里层12，当加以剖视及放大则如图4所示，在该里层12内具有多数泡孔13，该等泡孔13系因押出机押出的片体内含的塑料经电子束照射架桥而增进强劲度，以及再经发泡剂发泡裂解后产生气体而牵拉熔融塑料向各方向交错延伸伸张而形成的密封式泡孔，并因此而使该等导电型碳黑材料成分能够均匀且稳定地分布于发泡材的结构内，而能具有绝佳之耐候性、耐久性及防水性，而可应用于室外使用；并且发泡材上各部位所应具备的微波吸收的功效均匀，不会有参差不齐的情形，所以在整体发泡材上所应发挥的微波吸收功效有一致性。
本发明于研发过程中，即曾针对聚烯烃微波吸收发泡材进行试验性试制，而证实可得微波吸收发泡材所需的各样表面电阻值。兹将参考配方、试作纪录及测试性纪录详列于后。
一、本发明聚烯烃微波吸收发泡材实行之参考配方如下：
| 原料 | LDPE | 发泡剂 | 氧化锌 | 抗氧化剂 | Carbon Black |
| 百分比 | 10~90 | 0~30 | 0~10 | 0~10 | 0~30 |
LDPE：密度范围0.91~0.92(g/cm3)ASTM D-792
Melt flow index 0.2~10(g/10min)ASTM D-1238
DSC melting peak 106~113(℃)Rate 10℃/min
软化点88~100(℃)ASTM D-1525
发泡剂：ADCA(Azodicarbonamide，偶氮二甲酰胺，黄色粉末)
真比重1.2~2.0
裂解温度180~220(℃)
平均粒径2.0~25(μ)
氧化锌：Zinc Oxide，白色粉末或黄白色粉末
熔点270~300(℃)
比重5.0~6.0
纯度90~100(％)
抗氧化剂：白色粉末
熔点100~120(℃)
Carbon Black：导电碳黑
Pore volume(DBP-absorption)100~500(ml/100g)
ASTM D-2414-79
Surface area(BET/N2)500~1000(m2/g)ASTM D-3027-78
Apparent bulk density 100~500(kg/cm3)ASTM D-1512-79
押出机设定参考温度：100~130℃
电子束照射参考剂量：2~10Mrad
加热发泡炉设定参考条件：180~240℃
二、本发明经重复的研究试制，例举实例如下：
【实例一：微波吸收发泡材制作】
1.配方及百分比
| 原料品名规格 | 851AS | 6334F | AC-2F-K3 | ZnO | AO-1010 |
| 百分比 | 92.5 | 5.8 | 1.5 | 0.1 | 0.1 |
851AS(茂康公司，聚乙烯为基材导电碳黑粒，Melt Index
9g/10Min，比重1.014)
6334F(台塑公司，聚乙烯树脂)
AC-2F-K3(日本EIWA公司，发泡剂，偶氮二甲酰胺)
ZnO(锌安公司，氧化锌)
AO-1010(高银公司，抗氧化剂)
2.连续式押出机母片押出
温度设定：110~120℃
3.电子束照射
照射剂量6.0Mrad
4.加热发泡炉
温度设定：220℃
5.测试物性
| 表面电阻值(Ω/per square) | 使用设备 | 校正单位 |
| 200~300 | Mitsubishi ChemicalLaresta-EP MCP-T360 | 财团法人台湾电子检验中心 |
其微波吸收图谱如图7所示。
【实例二：微波吸收发泡材制作】
1.配方及百分比
| 原料品名规格 | 851AS | 6334F | AC-2F-K3 | ZnO | AO-1010 |
| 百分比 | 86 | 9.8 | 4 | 0.1 | 0.1 |
851AS(茂康公司，聚乙烯为基材导电碳黑粒，Melt Index
9g/10Min，比重1.014)
6334F(台塑公司，聚乙烯树脂)
AC-2F-K3(日本EIWA公司，发泡剂，偶氮二甲酰胺)
ZnO(锌安公司，氧化锌)
AO-1010(高银公司，抗氧化剂)
2.连续式押出机母片押出
温度设定：116~126℃
3.电子束照射
照射剂量5.6Mrad
4.加热发泡炉
温度定：228℃
5.测试物性
| 表面电阻值(Ω/per square) | 使用设备 | 校正单位 |
| 600~800 | Mitsubishi ChemicalLaresta-EP MCP-T360 | 财团法人台湾电子检验中心 |
其微波吸收图谱如图8所示。
【实例三：微波吸收发泡材制作】
如实例二，以奈米碳管(5％)和聚乙烯的混料，取代聚乙烯为基材导电碳黑粒。
【实例四：微波吸收发泡材制作】
如实施三，以片状氧化铁(10％)和聚乙烯的混料，取代聚乙烯为基材导电碳黑粒。
【实例五：微波吸收发泡材制作】
如实例四，以片状氧化铝(10％)和聚乙烯的混料，取代聚乙烯为基材导电碳黑粒。
三、微波吸收发泡材耐候试验
试验项目包括：(1)盐雾环境试验，(2)高湿度环境试验，(3)低温环境试验，(4)高温环境试验等四项，试验步骤参考MIL-STD-810F标准。未经环境试验样品泡孔结构如图3，经过盐雾、高湿度、低温和高温试验后样品外观并无明显改变。试验后样品泡孔结构如图4。
由以上说明可知，本发明系在制造微波吸收发泡材的过程中以电子束照射产生架桥，再于加热炉中藉由偶氮型发泡剂裂解转变成氮气气体的过程中牵拉熔融塑料向各方向交错延伸伸张，最终达成使塑料均匀膨胀发泡并使导电型碳黑均匀分布于发泡材成品之结构中，而完成预定尺寸及所需之各样表面电阻值成品；其中，所添加入之微波吸收素材并不拘限只有导电型碳黑之材料而已，其它尚可以例如奈米碳管、片状氧化铁或片状氧化铝等…等材料用以添加成为微波吸收素材，而皆可制造出本发明之微波吸收发泡材。而此制造方法及所达成之空间型态系制造微波吸收发泡材时，所不曾被思及或采用者，本发明经过无数次研发试作，终得可控制之稳定制程及成品，并证实其表面电阻均匀性及稳定性均较习知聚氨酯含浸导电型碳黑溶液所制成的成品更为优良(表面电阻值与导电型碳黑在树脂中含量和发泡材成品厚度有绝对的相关，连续式的生产可精控表面电阻值)。
Claims (10)
1.一种微波吸收发泡材之制造方法，其特征在于：系经过如下制造过程：
(一)将聚烯烃塑料之主要基本材料，掺混发泡剂、微波吸收素材及其它添加剂混练；
(二)将混练后之材料送入押出机连续押出成片状体；
(三)将片状体经过电子束照射架桥；
(四)送入常压加热发泡炉发泡；
经由以上制造方法，即可生产出微波吸收发泡材成品。
2.根据权利要求1所述之微波吸收发泡材之制造方法，其特征在于：该照射架桥之电子束系由电子加速器系统输出。
3.根据权利要求1或2所述之微波吸收发泡材之制造方法，其特征在于：该电子束照射系可调整不同剂量，以调整架桥密度。
4.根据权利要求1所述之微波吸收发泡材之制造方法，其特征在于：添加的微波吸收素材是导电型碳黑。
5.根据权利要求1所述之微波吸收发泡材之制造方法，其特征在于：所添加的微波吸收素材是奈米碳管、片状氧化铁或片状氧化铝。
6.一种微波吸收发泡材成品，其特征在于：系以聚烯烃塑料为主要基本材料，掺混发泡剂、微波吸收素材及其它添加剂混练，经连续押出成型后施以电子束照射架桥，再经连续式常压加热发泡过程产生具有表层及里层之微波吸收发泡材成品，该发泡材成品之里层因为材料经过电子束照射架桥及发泡过程发泡剂裂解产生气体，而牵拉熔融塑料向各方向交错延伸伸张而形成具有多数密封式泡孔。
7.根据权利要求6所述之微波吸收发泡材成品，其特征在于，该照射架桥之电子束系由电子加速器系统输出。
8.根据权利要求6或7所述之微波吸收发泡材成品，其特征在于，该电子束照射系可调整不同剂量，以调整架桥密度。
9.根据权利要求6所述之微波吸收发泡材成品，其特征在于，添加之微波吸收素材是导电型碳黑。
10.根据权利要求6所述之微波吸收发泡材成品，其特征在于，所添加之微波吸收素材是奈米碳管、片状氧化铁或片状氧化铝。
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