TWI787840B - 用於製備乳膠溶液之乳膠輔料組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於製備乳膠溶液之乳膠輔料組成物，包含：一無硫
交聯劑，其包含二氧化鋯；以及一生質填充劑，其為聚丙烯酸酯、月桂酸酯、1,2-甘油二乙酸酯、1,3-甘油二乙酸酯或其組合；其中，當該無硫交聯劑和生質填充劑添加至該乳膠溶液中時，以100份乳膠為基礎，該無硫交聯劑的添加量係0.1~5.0份，該生質填充劑的添加量係0.1~20.0份。
Description
本發明為一種用於製備乳膠溶液之乳膠輔料組成物手套，特別是指一種利用無硫交聯劑及生質填充劑為輔料所製備的環保手套。
在現有的市場上，丁腈乳膠加工應用領域約可略分為橡膠與非橡膠製品等兩大類，而改性後的羧基丁腈乳膠則主要應用於浸漬手套、紙張加工以及耐油海棉等項目。在19世紀末，藉由天然橡膠製作手套的技術即已發展，而隨著手套需求量的增加，現今在浸漬加工製品的比例上，浸漬手套佔有率已超過60%。但是因為天然橡膠內含的蛋白質成分易造成具特殊體質的使用者於穿戴時產生過敏反應，因此近年來羧基丁腈乳膠已大量取代天然乳膠而成為製作浸漬手套的主流原料，而其中羧基丁腈乳膠因具有較佳的抗化性與拉伸強度，多數的浸漬手套製作廠家皆以羧基丁腈乳膠列為首選材料。
浸漬手套的種類約可分為電子級、醫療級、食品級以及工業級等四種，根據所要求的應用規格而有不同製作工藝。羧基丁腈乳膠於浸漬手套的應用，主以凝聚浸漬法製作，而其流程可概括分為乳膠配製、凝固劑沾附、乳膠沾附、乾燥硫化以及手套成品後處理等五個階段。而決定手套成品應用物性的主要因子，除了乳膠本身的性質外，另一個則是乳膠配製階段中所使用的輔
料。
因各廠家所生產的手套種類與應用性不盡相同，因此其所開發與使用的乳膠配製配方也略有不同，但其所加入的輔料種類則大同小異。如表1所示，為典型浸漬手套用所需加入的輔料。
由表1可發現，所加入的輔料中，硫磺、氧化鋅、二氧化鈦與促進劑等都是非水溶性且難分散的無機與金屬鹽類，因此即便是從廠家取得的水性分散體，其久置後仍易產生吸附自聚的情況，因此手套生產廠家在使用時，仍須再謹慎的攪拌甚至研磨等再製程序後方可使用，而若此過程不夠嚴謹，將造成再製後的輔料無法有效的分散至乳膠中，而對於手套成品的拉伸強度、針孔率以及外觀等性質造成極大的影響，且而以上輔料中所述之硫催化劑對於人體的影響研究報告亦不斷的被報導，因此在市場迫切的需求下，可取代硫磺交聯系統的新型態交聯劑也已開發上市。此交聯劑因無需外加硫磺交聯劑即能具備極佳的成膜伸張拉力，除了減少了因熟成時間的等待而造成生產成本的浪費外，也因不需加入低分散性的硫磺，而使得複配後的乳液具有高安定性、長置放性以及不易產生沉澱等特點，此外也因無需加入影響人體健康的硫促進劑，至今已有多家廠商推出適用於一般羧基丁腈乳膠的無硫交聯劑，而此內含特殊金屬錯合物的水性分散液所製作的手套產品，其應用水準已不亞於傳統製程的含硫手套，而也因少了無機與金屬成分的硫交聯輔料，若能輔以適當的生產參
數，則無須經由繁雜且不環保的線下水洗程序即可生產出潔淨需求度高的電子級手套。
此外，高分子複合材料(polymer composites)係指藉由高分子黏結一種或數種異性的材料所複合而成。此多相材料除了綜合原有材料的性質外，還可根據目標產品的需求進行設計，而使構成的複合材料具有最佳性能。有鑑於此，利用丁腈橡膠與聚氯乙烯混成摻雜的概念已開始實現，此共混膠的主要優點是兼有聚氯乙烯的耐臭氧性和丁腈橡膠的耐油性和可交聯性，也因此若能根據這種概念延伸至一次性防護手套的開發，利用羧基丁腈乳膠與聚氯乙烯為主體的複合手套，其應可解決兩原料個別於單一產品所體現的缺陷，並進而結合雙方的優點而產出跨世代的新產品。
而在綠色環保意識潮流逐漸抬頭的現在，若能再附帶生質等綠色因子於手套產品上，除了是手套生產廠家與終端使用者期盼已久的夢想與期待外，並進而擺脫及移除外界對於手套廠家與產品所給予的高汙染與低環保性的刻板印象。
在上述背景說明段落中所揭露之內容，僅為增進對本發明之背景技術的瞭解，因此，上述之內容含有不構成阻礙本發明之先前技術，且應為本領域習知技藝者所熟知。
有鑒於此，本發明之主要目的係利用可直接加入羧基丁腈乳膠溶液中之改性交聯劑與綠色生質環保輔料，該二者分別為無硫交聯劑與生質填充劑。此特殊乳膠輔料系統於乳膠浸漬液中除具備高分散性與安定性，且可達到
產能提升與生產綠色生質手套的目標。
因此，本發明提供一種製備乳膠溶液之乳膠輔料組成物，包含：一無硫交聯劑，其包含二氧化鋯；以及一生質填充劑，其包含聚丙烯酸酯、月桂酸酯、1,2-甘油二乙酸酯、1,3-甘油二乙酸酯或其組合；其中，當該無硫交聯劑和生質填充劑添加至該乳膠溶液中時，以100份乳膠為基礎，該無硫交聯劑的添加量係0.1~5.0份，該生質填充劑的添加量係0.1~20.0份。
於本發明一較佳實施例中，該無硫交聯劑之分子粒徑係10nm~5000nm。
於本發明一較佳實施例中，以該乳膠總重為基礎，該無硫交聯劑的重量百分比為0.1wt%~50wt%，較佳為0.1wt%~30wt%。
於本發明一較佳實施例中，以該乳膠總重為基礎，該生質填充劑的重量百分比為0.1wt%~50wt%，較佳為0.1wt%~30wt%。
於本發明一較佳實施例中，該聚丙烯酸酯係陰離子性官能基、非離子性官能基或其組合。
於本發明一較佳實施例中，該陰離子性官能基係磺酸根官能基、碳酸根官能基、羧酸根官能基或其組合。
於本發明一較佳實施例中，該非離子性官能基係醚類官能基、酚類官能基、醯胺類官能基或其組合。
於本發明一較佳實施例中，該乳膠係羧基丁腈乳膠。
本發明更提供一種乳膠組成物，其係由上述之乳膠輔料組成物加入乳膠溶液中，其中，以100份乳膠為基礎，該無硫交聯劑的添加量係0.1~5.0份，該生質填充劑的添加量係0.1~20.0份。
本發明另提供一種選用適當之可塑劑、安定劑、降黏劑、遮蔽劑、丁腈橡膠等調製成功能性輔料，並再與聚氯乙烯(PVC)及生質填充劑共同組成的生質手套(NITRO-V手套)浸漬液，其製備方式請見實施例所述。
功能性輔料中，可塑劑部份可選用鄰苯二甲酸酯(Phthalate)、對苯二甲酸酯(Terephthalates)及高分子聚酯(Polyesters)；安定劑部份可使用金屬皂安定劑；降黏劑部份可選用異構烷烴與2、2、4-三甲基-1、3-戊二醇異丁酸酯；丁腈橡膠可使用液態丁腈橡膠。
於是，本發明提供一種手套浸漬液，其可包含：聚氯乙烯、功能性輔料與生質填充劑；其中，功能性輔料與生質填充劑添加於手套浸漬液時，於100份聚氯乙烯之添加量分別為30~200.0份及0.1~90.0份。
較佳地，此功能性輔料組成為可塑劑、安定劑、降黏劑、遮蔽劑、液態丁腈橡膠與生質填充劑。
較佳地，可塑劑可包含鄰苯二甲酸酯、對苯二甲酸酯及高分子聚酯及相關衍生物。
較佳地，安定劑可為金屬皂安定劑。
較佳地，此金屬皂安定劑內含鈣金屬皂與鋅金屬皂。
較佳地，此金屬皂安定劑不含丙二酚、壬基苯酚與酚。
較佳地，降黏劑可包含異構烷烴與2、2、4-三甲基-1、3-戊二醇異丁酸酯及相關衍生物。
較佳地，遮蔽劑可為二氧化鈦顏料。
較佳地，此二氧化鈦顏料所含之二氧化鈦含量需大於93%。
較佳地，液態丁腈橡膠可為丁二烯與丙烯腈聚合物。
較佳地，此丁二烯與丙烯腈聚合物其丙烯睛含量為26~35%。
較佳地，生質填充劑可為月桂酸酯、1,2-甘油二乙酸酯或1,3-甘油二乙酸酯。
較佳地，生質填充劑可為月桂酸酯與1,2-甘油二乙酸酯與1,3-甘油二乙酸酯的混合物。
較佳地，以手套浸漬液之總重為基礎，生質填充劑總含量可為0.1wt%~40wt%。
本發明的優點在於除了環保之外，亦可作為工業級、醫療級、食品級、電子級及其他泛用手套。
而為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明之優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細地描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應該被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。在圖中，元件的尺寸及
相對尺寸為了清晰易懂而以誇示方法表示。整篇說明書中，某些不同的元件符號可以是相同的元件。如後文中所使用的，術語”及/或”包含任何及所有一或多相關所列物件的組合。
除非另外定義，所有使用於後文的術語(包含科技及科學術語)具有與本發明所屬該領域的技術人士一般所理解相同的意思。將更可理解的是，例如於一般所使用的字典所定義的那些術語應被理解為具有與相關領域的內容一致的意思，且除非明顯地定義於後文，將以所屬技術領域通常知識者所理解的一般意義所理解。
以下將配合實驗數據詳細敘述例示實施例。然而，這些實施例可以包含於不同的形式中，且不應被解釋為用以限制本發明之申請專利範圍。這些實施例之提供使得本發明之揭露完整與明暸，熟知此技術之人將能經由該些實施例瞭解本發明之範疇。
以下將結合具體實施例對本實用發明的具體技術方案作進一步清楚、完整地說明。
本發明之目的在於提供一種可直接加入羧基丁腈乳膠溶液中之改性交聯劑與綠色生質環保輔料，該二者分別包含無硫交聯劑與生質填充劑。此特殊乳膠輔料系統於乳膠浸漬液中除具備高分散性與安定性，可達到產能提升與生產綠色環保手套的目標。
緣此，本發明提供一種乳膠輔料組成物，其包含：無硫交聯劑以及生質填充劑；其中，當無硫交聯劑以及生質填充劑添加於乳膠中時，無硫交聯劑以及生質填充劑於100份乳膠之添加量分別為0.1~5.0份及0.1~20.0份。
本發明係為可直接加入羧基丁腈乳膠中且具快速分散特性之乳膠
輔料，而實施方式則採用以下技術實現。
1.本發明乳膠輔料組成物內含物為無硫交聯劑及生質填充劑，其分別為二氧化鋯、月桂酸酯、1,2-甘油二乙酸酯、1,3-甘油二乙酸酯及聚丙烯酸酯；其中，聚丙烯酸酯具有陰離子性官能基、非離子性官能基或其組合，陰離子性官能基為磺酸根官能基、碳酸根官能基、羧酸根官能基或其組合，非離子性官能基為醚類官能基、酚類官能基、醯胺類官能基或其組合。
2.本發明之無硫交聯劑與生質填充劑於100份乳膠之添加量分別為0.1~5.0份及0.1~20.0份。
3.製程技術：於反應槽中加入去離子水後，再照所需比例分別加入無硫交聯劑與生質填充劑並攪拌，接著再將無硫交聯劑與生質填充劑溶液分別加入羧基丁腈乳膠中攪拌均勻即可使用；亦或者秤取所需量值之無硫交聯劑與生質填充劑，直接加入攪拌中之羧基丁腈乳膠中也具有相同的效果。
下列實施例之定義可應用至本專利說明書的全部。全部的聚合物、乳膠及其它材料之重量百分比皆以乾燥的重量為基礎來表示。「重量%」或是「wt%」係指每100份重的聚合物中之單體重量份數，或者是每100份重的組合物或材料中之成分的重量份數，其中成分係形成組合物或材料的一部分。此外，實施例中各成分之份數或所占之百分比例係僅為例示性，並不意欲為限制申請專利範圍，實際的成分範圍係以申請專利範圍為主。
本發明係參照後文中數個實施例對本發明做更進一步地描述，其並非意欲限制本發明之範圍。
實施例1：醫療級綠色生質羧基丁腈乳膠手套製備醫療級
秤取所需原料，將羧基丁腈乳膠100.0份(Kumho KNL830)與氫氧化鉀溶液1.3份先行混合攪拌30分，將無硫交聯劑(二氧化鋯)1.5份、氧化鋅分散液(Sokachem Bostex 422A；60wt%)1.5份、乳膠分散液0.7份(其包含防垂流劑0.3份(JINTEX KBS S-41)及分散劑0.4份(JINTEX YOD129S-2))、二氧化鈦分散液(Sokachem Bostex 997A；70wt%)1.5份與生質填充劑(聚丙烯酸酯、月桂酸酯、1,2-甘油二乙酸酯、1,3-甘油二乙酸酯或其組合)3.0份等，次序加入乳膠槽體並一同進行混合攪拌。接著，加入去離子水調整至所需的乳膠固含量，並於室溫下攪拌12小時後以完成預硫化步驟；再將預硫完成之乳膠以200目濾網過濾，利用已沾附凝固劑並烘乾的手模直接浸漬，並藉由120℃，22分鐘的烘烤條件硫化，最後進行後續的冷卻、氯洗與二次料浸漬等處理後，即完成綠色生質羧基丁腈乳膠手套的製備；亦可將本發明之無硫交聯劑、氧化鋅分散液、乳膠分散液、二氧化鈦分散液與生質填充劑等一起置入乳膠浸漬液之配置槽中進行攪拌，亦可得到綠色生質羧基丁腈乳膠手套之成品。需注意的是，本實施例所使用之材料皆屬習知且容易從市面上取得之材料，所屬領域通常知識者皆可容易購得該些材料。
本發明所添加的無硫交聯劑與生質填充劑具備高分散性，所以配製的乳膠浸漬液不僅擁有不易產生沉澱與安定性佳等特點，而所製備之手套本身更具有高於業界要求的抗張強度與亮白外觀，因此在製造手套過程中，無論於生產以及儲存安定性上，皆優於傳統輔料所配製的乳膠浸漬液；此外因無硫交聯劑與生質填充劑搭配著羧基丁腈乳膠合併使用時，由於不加入分散性差的硫磺與促進劑，不僅可節省了漫長的熟成等待時間，更可大幅度的提升所製作
手套的潔淨度，而無須增加多次程序複雜的清洗程序，即具備食品、醫療甚而電子級的手套使用標準。此外，本發明使用的生質填充劑具有生物相容性高等優勢，故具有環保的優點。利用本發明之輔料所配製之羧基丁腈乳膠浸漬液的安定性以及所製作手套之應用物性分列於表二與表三中，而其效果皆較添加傳統交聯劑的市售羧基丁腈乳膠所製手套好(表四、表五與表六)。
表四、添加傳統交聯劑與遮蔽劑所配製乳膠浸漬液的安定性
實施例2：電子與食品級綠色生質羧基丁腈乳膠手套製備
若將無硫交聯劑提升到2.0份，而氧化鋅分散液(60wt%)加入量降低為1.0份，而其它成分之添加量皆不變，在與實施例1相同的手套製備條件下，此配製的乳膠浸漬液其物性以及應用性分別列於表六與表七中。
實施例3：易穿戴綠色生質羧基丁腈乳膠手套製備
若額外加入1.0%之生質填充劑於二次料中，而其它成分的添加量皆不變，在與實施例1相同的手套製備條件下，此綠色生質羧基丁腈乳膠手套其物性以及應用性列於表八中。
實施例4：綠色生質羧基丁腈乳膠手套線上生產
若分別以實施例1、2與3的配方及製程參數進行產線的生產，而產線的生產速度為150支/分鐘，並同步搭配自動脫模機的輔助下，由產線所生
產的綠色生質羧基丁腈乳膠手套其物性以及應用性分別列於表九、表十及表十一中。
實施例5：生質NITRO-V手套的製備
本實施例另提供一種選用適當之可塑劑、安定劑、降黏劑、遮蔽劑、丁腈橡膠等調製成功能性輔料，並再與聚氯乙烯(PVC)及生質填充劑共同組成手套，製程如下：秤取所需原料，將液態丁腈橡膠2.5份(多誠)、可塑劑75份(Riken Vitamin BIOCIZER 50份、南亞DOTP 15份與BASF DINCH 10份)混合攪拌30分後，再加入PVC粉100份(台塑PRF)攪拌。投入PVC粉完畢後，加入安定劑3.25份(原塑)、降黏劑50份(EASTMAN)、作為遮蔽劑的二氧化鈦2份(鎮鈦)進行混合攪拌4-5小時。接著，抽真空脫泡24小時以上，加入降黏劑10份(TXIB，EASTMAN)調整黏度並經過三層180目濾網過濾後，此糊料藉由專用管路送至料槽中。手模沿生產線軌道進入料槽浸漬，而後從料槽中上提料離開；生產過程中保持料槽中液面穩定，料槽中糊料溫度控制在48~60℃，替換前將手模預熱至65℃~85℃，手模經延長，垂滴後進入烤箱中烘烤；烘烤溫度為160℃~230℃，烘烤時間為4~9分鐘，經二次料浸漬處理後，即完成NITRO-V手套的製備。
實施例6：生質PVC手套的製備
本實施例與實施例5相較之下，使用的原料大致上僅缺少丁腈橡膠，製程如下：秤取所需原料，將可塑劑75份(Riken Vitamin BIOCIZER 50份、南亞DOTP 15份與BASF DINCH 10份)混合攪拌30
分後，再加入PVC粉100份(台塑PRF)攪拌。投入PVC粉完畢後，順序加入安定劑3.25份(原塑)、降黏劑40份(EASTMAN)、作為遮蔽劑的二氧化鈦2份(鎮鈦)進行混合攪拌4-5小時。接著，抽真空脫泡24小時以上，加入降黏劑5份(TXIB，EASTMAN)調整黏度並經過三層180目濾網過濾後，此糊料藉由專用管路送至料槽中。手模沿生產線軌道進入料槽浸漬，而後從料槽中上提料離開；生產過程中保持料槽中液面穩定，料槽中糊料溫度控制在48~60℃，替換前將手模預熱至65℃~85℃，手模經延長，垂滴後進入烤箱中烘烤；烘烤溫度為160℃~230℃，烘烤時間為4~9分鐘，經二次料浸漬處理後，即完成NITRO V手套的製備。
以上實施例的手套具有較佳物理性質(包括但不限於：好的抗張強度、好延伸率等)的原因，在於本發明添加二氧化鋯作為無硫交聯劑。與傳統的氧化鋅比較之下，由於本發明的無硫交聯劑與乳膠可有比較強的內聚力，使得本發明之環保手套可具有更佳的物理性質。此外，本案的無硫交聯劑和生質填充物，除了有利於環保、對大自然環境較友善之外，另外亦可增加製程的的良率，而且本發明的生質填充劑是屬於水性分散液，和以往習知的固態組合物的填充劑亦有實質上的差異。
綜觀上述，可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所顯而易見，其所具之新穎性、進步性及實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。
此外，所有揭露於本發明書之特徵係可使用任何方式結合。本說明書所揭露之特徵可使用相同、相等或相似目的的特徵取代。因此，除了特別
陳述強調處之外，本說明書所揭露之特徵係為一系列相等或相似特徵中的一個實施例。
更進一步地，依據本說明書揭露之內容，熟悉本技術領域者係可輕易依據本發明之基本特徵，在不脫離本發明之精神與範圍內，針對不同使用方法與情況作適當改變與修飾，因此，其它實施態樣亦包含於申請專利範圍中。
Claims (8)
- 一種用於製備乳膠溶液之乳膠輔料組成物，包含：一無硫交聯劑，其包含二氧化鋯；以及一生質填充劑，其包含聚丙烯酸酯、月桂酸酯、1,2-甘油二乙酸酯、及1,3-甘油二乙酸酯；其中，當該無硫交聯劑和生質填充劑添加至該乳膠溶液中時，以100份乳膠為基礎，該無硫交聯劑的添加量係0.1~5.0份，該生質填充劑的添加量係0.1~20.0份。
- 如請求項1所述之組成物，其中該無硫交聯劑之分子粒徑係10nm~5000nm。
- 如請求項1所述之組成物，其中以該乳膠總重為基礎，該無硫交聯劑的重量百分比為0.1wt%~50wt%。
- 如請求項1所述之組成物，其中以該乳膠總重為基礎，該生質填充劑的重量百分比為0.1wt%~50wt%。
- 如請求項1所述之組成物，其中該聚丙烯酸酯具有陰離子性官能基、非離子性官能基或其組合。
- 如請求項5所述之組成物，其中該陰離子性官能基係磺酸根官能基、碳酸根官能基、羧酸根官能基或其組合。
- 如請求項5所述之組成物，其中該非離子性官能基係醚類官能基、酚類官能基、醯胺類官能基或其組合。
- 如請求項1所述之組成物，其中該乳膠係羧基丁腈乳膠。
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