TWI572660B - 水溶性芯材粉體、水溶性芯材漿料以及水溶性芯材 - Google Patents

Description

水溶性芯材粉體、水溶性芯材漿料以及水溶性芯材

一種芯材，特別是一種水可溶之芯材。

一般複合材料成形需要使用芯材當做內部支撐物，當複材於該內部支撐物表面成形後再將內部的支撐物去除，傳統上使用石膏、保麗龍或是矽膠等材質，對於形狀較為複雜或是具有細小結構的複材成形後，不容易將內部的支撐物取出，造成使用上的不便。既有的水溶性材料，如德國廠商ACM公司生產之水溶性芯材粉體使用之水溶性高分子為聚乙烯咇喀烷酮(Polyvinylpyrrolidone,PVP)，因成本高昂，不符合工業上大量使用之成本考量。

為了解決既有的複材成形的內部支撐物對於細小結構或是複雜成形不易去除之缺點，本發明係一種水溶性芯材粉體，其包含有均勻混合之水溶性高分子聚乙烯醇、水溶性固化填充材以及分散助劑。

其中，該水溶性高分子聚乙烯醇於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為10~40wt%，該水溶性固化填充材於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為60~90wt%。

其中，該水溶性固化填充材包含有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉，該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂。

本發明進一步包含一種水溶性芯材漿料，其包含均勻混合之一水溶性芯材粉體以及水，其中，該水溶性芯材粉體包含有水溶性高分子聚乙烯醇、水溶性固化填充材以及分散助劑。

其中，該水溶性高分子聚乙烯醇於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為10~40wt%，該水溶性固化填充材於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為60~90wt%。

其中，該水溶性固化填充材包含有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉，該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂。

本發明進一步包含一種水溶性芯材，其包含均勻混合一水溶性芯材粉體以及水，再將部分或全部的水去除形成一立體塊狀物；其中：該水溶性芯材粉體包含有水溶性高分子聚乙烯醇、水溶性固化填充材以及分散助劑；以及1立方公分體積大小內之水溶性芯材於室溫下可於10分鐘內完全崩解於水中。

其中，該水溶性高分子聚乙烯醇於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為10~40wt%，該水溶性固化填充材於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為60~90wt%。

其中，該水溶性固化填充材包含有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉，該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂。

由上述說明可知，本發明具有以下優點：

1.本發明配方簡單又操作容易，主要材料配方為聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)不僅易於與水混合，混合後形成之芯材漿料可灌注於各類型的模具。由於我國係聚乙烯醇(PVA)之生產大國，原料供應穩定且品質優良，可大幅降低生產製造的成本，有利於工業上大量製造使用。

2.當複材需成形較為複雜結構或是細小構形時，本發明可依據欲成形之 複材結構調整配方比例，以流動態較高之芯材漿料灌注模具成形為該複雜結構或是細小構形之芯材。當複材成形於本發明之芯材外部時，使用者僅需使用水即可於短時間內將本發明之芯材自複材內部溶出，且複材內部細小構形處不會殘留本發明之芯材。

3.本發明同時利用水溶性高分子聚乙烯醇以及水溶性之固化填充材料兩種具有水可溶特性的材料，相對於既有完全無法水溶之石膏模塑芯材，本發明可達到快速水溶之特性，可改善既有石膏無法完全溶解之缺點；本發明之芯材固化成形後可快速自複材內部溶出，並還原成漿料型態，該還原後之漿料還可回收後，去除多餘水份即可重複利用，不僅經濟且環保。

4.本發明之芯材具有耐熱性、耐壓性、低收縮率且移除容易之特性，不僅可應用於製造高附加價值之產品，原料皆為環保材料，回收製程無需特殊處理程序，對於生態環境無毒無害，係一優異的環保水溶性芯材。

圖1為本發明水溶性芯材粉體及水混合之示意圖。

圖2為本發明水溶性芯材漿料灌注於模具之示意圖，

圖3為本發明水溶性芯材加熱固化之示意圖。

圖4為將欲成形材料包覆於本發明水溶性芯材表面之示意圖。

圖5為本發明之水溶性芯材遇水後自欲成形材料內部溶出之示意圖。

請參考圖1~圖3，其為本發明之水溶性芯材各步驟製造流程較佳示意圖。本發明為一種水溶性芯材，其包含均勻混合一水溶性高分子聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)、一水溶性固化填充材以及一分散助劑所形成一芯材粉體，再將該芯材粉體溶於特定比例之水中形成一芯材漿料，將該芯材漿料灌注於一模具中，加熱固化形成本發明之水溶性芯材。

較佳的，該水溶性高分子聚乙烯醇於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為10~40wt%；以及該水溶性固化填充材於該水溶性芯材粉體中之重量百分比為60~90wt%；該分散助劑於該水溶性芯材粉體中比例為0.5phr~1.5phr。

其中，該水溶性固化填充劑包含有碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉。該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂；水溶性固化材中所謂水溶性是指該固化填充材可分散於水中。

本發明同時利用水溶性之聚乙烯醇以及水溶性之固化填充材料兩種具有水可溶特性的材料，相對於既有完全無法水溶之石膏模塑芯材，本發明可達到快速水溶之特性，可改善既有石膏無法完全溶解之缺點。

上述將本發明之芯材漿料加熱固化之加熱溫度或是加熱時間可以依據所需芯材之需求調整，因本發明之芯材漿料於模具中加熱後會自芯材漿料之外部開始硬化，若需要支撐力或是硬度較高之芯材，加熱固化時間可相對較久，使本發明之漿料內部皆固化成形；反之，所需芯材若不需要較高支撐力或是硬度時，可短時間加熱使本發明之芯材表面硬化即可使用，大幅縮短加熱時間以及能源的耗損，符合生產經濟考量。

進一步地，請參考圖4~圖5，可將一欲成形材料包覆於上述該水可溶芯材外部表面，並依據該欲成形材料之固化特性予以固化成形於本發明之水可溶芯材外部表面，最後，將本發明之水可溶芯材與固化後之該欲成形材料以水浸潤，本發明之水溶性芯材即可於短時間內自該欲成形材料內部完全溶出。

本發明之芯材粉體溶於水後形成之芯材漿料除上述之灌模製程，亦可應用於射出、熱壓、押出等製程。

以下為本發明數個較佳實施例比例配方：

本發明之水溶性芯材固化後具有優異的耐熱性、耐壓性以及低收縮率之優點，所謂的耐熱性以及耐壓性是指本發明於後續複材成形於其表面時，不僅可耐該複材固化之高溫而不變形，且本發明具有足夠之強度可支撐大量複材形成於其上之重量不致於被壓迫損壞。所謂的低收縮率係指本發明之芯材漿料灌模並固化後，不會因水份的減少而使得原本灌模之體積減少，依然可維持灌模之模具形狀。本發明之水溶性芯材可於烘箱溫度150℃下烘烤120分鐘無黃變現象且變形量小於1%；本發明之水溶性芯材固化後於室溫(25℃)下可耐壓力80psi，變形量小於0.5%；本發明以1立方公分體積大小之水溶性芯材樣品於室溫(25℃)下可於10分鐘內完全崩解於水中。

本發明之芯材粉體配方中聚乙烯醇含量越高，所形成之芯材漿料流動性下降，反之，本發明之芯材粉體配方中聚乙烯醇含量越低，所形成之芯材漿料流動性上升。利用此特性，本發明可應用於各種不同模具型態，若模具具有複雜或細小結構，可利用流動性較高之芯材漿料予以灌模。

由上述說明可知，本發明具有以下優點：

1.本發明配方簡單又操作容易，主要材料配方為聚乙烯醇(PVA)不僅易於與水混合，混合後形成之芯材漿料可灌注於各類型的模具。由於我國係聚乙烯醇(PVA)之生產大國，原料供應穩定且品質優良，可大幅降低生產製造的成本，有利於工業上大量製造使用。

2.當複材需成形較為複雜結構或是細小構形時，本發明可依據欲成形之複材結構調整配方比例，以流動態較高之芯材漿料灌注模具成形為該複雜結構或是細小構形之芯材。當複材成形於本發明之芯材外部時，使用者僅需使用水即可於短時間內將本發明之芯材自複材內部溶出，且複材內部細小構形處不會殘留本發明之芯材。

3.本發明同時利用水溶性之聚乙烯醇以及水溶性之固化填充材料兩種具有水可溶特性的材料，相對於既有完全無法水溶之石膏模塑芯材，本發明可達到快速水溶之特性，可改善既有石膏無法完全溶解之缺點；本發明之芯材固化成形後可快速自複材內部溶出，並還原成漿料型態，該還原後之漿料還可回收後，去除多餘水份即可重複利用，不僅經濟且環保。

4.本發明之芯材具有耐熱性、耐壓性、低收縮率且移除容易之特性，不僅可應用於製造高附加價值之產品，原料皆為環保材料，回收製程無需特殊處理程序，對於生態環境無毒無害，係一優異的環保水溶性芯材。

Claims (6)

1. 一種水溶性芯材粉體，其包含有均勻混合之重量百分比為10~40wt%的水溶性高分子聚乙烯醇、重量百分比為60~90wt%的包含碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉之固化填充材以及1phr的分散助劑，該水溶性芯材粉體是應用於模塑成形或灌注成形之芯材粉體。
2. 如申請專利範圍第1項之水溶性芯材粉體，該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂。
3. 一種水溶性芯材漿料，其包含均勻混合之一水溶性芯材粉體以及水，其中，該水溶性芯材粉體包含有重量百分比為10~40wt%的水溶性高分子聚乙烯醇、重量百分比為60~90wt%的包含碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉之固化填充材以及1phr的分散助劑，該水溶性芯材漿料是應用於模塑成形或灌注成形之芯材漿料。
4. 如申請專利範圍第3項之水溶性芯材漿料，該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂。
5. 一種水溶性芯材，其包含均勻混合一水溶性芯材粉體以及水，並以模塑成形或灌注成形之方式，將部分或全部的水去除後形成一立體塊狀物；其中：該水溶性芯材粉體包含有重量百分比為10~40wt%的水溶性高分子聚乙烯醇、重量百分比為60~90wt%的包含碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇或雲母粉之固化填充材以及1phr的分散助劑；以及1立方公分體積大小內之水溶性芯材於室溫下可於10分鐘內完全崩解於水中。
6. 如申請專利範圍第5項之水溶性芯材，該分散助劑包含有硬酯酸、硬酯酸鋅、硬酯酸鈣或是硬酯酸鎂。