知識分享
抗彈背心發明的趣聞

暑假來了,特別帶給大家一篇抗彈背心發明的趣聞

Modern body armor was created by a pizza delivery guy who was tired of getting shot at

    在披薩外送變成一場槍戰後,從陸戰隊退伍的外送員理查德.戴維斯用功夫龍做出了一件抗彈背心。在測試期間,他開槍試射自己的胸膛多達190次!而戴維斯的設計在經過一些改良後,目前仍為軍警人員所沿用。

    需要顯然是發明之母,若人類有了特定的需求,但能滿足該項需求的物品尚未問世,那就會有某個努力的人將它創造出來!抱持著這種心態的理查德.戴維斯,就利用功夫龍做出一件輕量化的背心。但他沒想到的是,自己革命性的設計永遠地改變了戰爭!在做了某些細微的修改後,戴維斯的設計變成了今天員警和軍人穿著出勤的抗彈背心。

    你也許會好奇,為什麼在底特律做披薩外送的戴維斯,會需要一件抗彈背心?問題在於,如果你已經在外送時挨子彈挨到不耐煩了,你會做甚麼?

    廣義地說,抗彈背心或是盔甲,其歷史是和戰爭一樣久遠的;但當火藥與槍械取代了刀箭後,標準的金屬板不再具有防護效果—從毛瑟槍飛出的子彈會擊穿多數的金屬。只是當武器從火炮縮小為步槍之後,以金屬板作為防護的方式也重新被採用。

    在二戰期間,英國陸軍的馬康姆C.葛羅上校利用尼龍和錳鋼,研製出防破片背心。雖然它重達22磅,而且只有鋼板的位置才有防護效果,更別提只要想想就會知道有多不舒服;但它其實是有效的,而這類設計也一直使用到越戰之際。

    在陸戰隊服務之後,理查德.戴維斯在距底特律不遠處開了披薩店。某天晚上,當他外送經過後巷時,被人用槍挾持;幾周以後,同個地點又有人訂同樣的披薩。因此理查德把一隻左輪槍藏在披薩下面。

    原來是同一批搶匪試著再度搶劫他,只是原先的受害者這次可做了準備。在槍戰爆發後,戴維斯不僅腿上中了一槍,太陽穴也被子彈擦過;但他也打傷了其中兩名搶匪。而在戴維斯療養之際,他的店被人縱火燒毀!自己名下的財產,也僅剩70塊美金。

    而當時杜邦公司的實驗室,正在輪胎技術上有了突破,並開始使用一項稱為功夫龍的全新/輕量化/超級強韌材料。它不僅具延展性,更比鋼強韌達五倍。戴維斯弄到了一些這樣的材料,並將其作成背心,還打算將這款命名為「重生」的商品推銷給警方。

    他白天忙著製作背心,晚上則試圖將它們賣給員警,只是效果不佳。顯然戴維斯需要一個更大的噱頭來引起關注。因此他集合了員警,來參觀自己身穿背心後開槍射擊胸膛的示範,而且當時這項產品還沒有在人體上實驗過!

    結果背心發揮了預期的功效:雖然開槍打自己之後非常疼痛(背心無法阻擋彈頭的慣性);但這並不重要,戴維斯的示範商品在不久後成為全國員警的公發裝備,而他的設計在稍作改變後,還繼續沿用到今日!


https://www.businessinsider.com/modern-body-armor-was-created-by-a-frustrated-pizza-delivery-guy-2018-12

圖片載自網路

2019-07-10 more
利用矽烷進行粉體表面改質

目前應用於橡塑膠加工的填充料皆為無機粉體,利用矽烷將粉體表面改質之後,可將無機粉體改質成為與基材親和力高,或是可與基材在加工過程中產生化學鍵結使物性大幅提昇。同樣的處理方式,在塗料樹脂可應用於粉體抗沈降的改質,讓塗料中較不會出現粉體沈降分層的狀況。

 

建議的粉體處理方式如示意圖:


機台:

高速粉體攪拌機較佳,或是以臥式攪拌機亦可。

 

矽烷加入方式:

通常矽烷處理量不多,多數在對粉體1-2%左右,為求處理均勻,可先將矽烷先以適當溶劑稀釋後,再以噴霧的方式加入。

 

經過適當的處理,矽烷可有效附著於處理的粉體表面,改善後續加工時的產品特性。例如以Evonik的親水型矽烷Dynasylan 4148,經過有效的粉體處理後,即可讓粉體有效的在水溶液中快速分散及懸浮。例如將氧化鐵先以1wt%Dynasylan 4148處理後,即可得到下圖的結果:


可看到未處理矽烷的氧化鐵粉直接沉降於試管底部,而以Dynasylan 4148處理過的粉體可有效解決塗料中色粉沈降的問題,且降低分散難度及降低分散劑使用量,同時也可有效降低塗料的黏度,提高粉體的填充量。此特性就可有效應用於水性塗料或油墨中的無機粉體抗沈降。


茂康股份有限公司 洪華鴻




2019-05-30 more
橡膠大底-膠體系統及膠種選擇
2019-03-25 more
甲醯胺的存在

何為甲醯胺?
追本溯源,我們先來說說這個甲醯胺是怎麼來的。
這個問題說起來就有些繞彎子了。兒童地墊,其實用的就是一種泡沫材料,需要經過發泡才能製成。通常用於地墊的材料是EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)的樹脂,它特別柔軟,加工性能也很優異,做地墊非常稱職,本身也很安全。不過,在發泡的過程中,需要用到發泡劑才能完成,很多廠家便採用了一種叫做「偶氮二甲醯胺」的物質(部分媒體稱之為偶氮甲醯胺),在一定條件下,它會生成氮氣,從而在EVA樹脂中形成氣泡,這也就是發泡工藝的原理。
其實,偶氮二甲醯胺也是一種食品添加劑,在麵粉中可以起到增白增韌的作用,不過也存在著不少爭議,因此不少國家都已禁用。在用作發泡劑時,它產生氮氣的同時,也會帶來不少副產物,而甲醯胺便是其中一種,但並非主要的一種

甲醯胺的真面目是怎樣的?
從分子功能角度上說,甲醯胺不算是一種對人體很不友好的物質。曾經在模擬研究生命起源時,這種簡單的分子還被認為是氨基酸合成的原料。而從毒性上講,大鼠經口服用甲醯胺的半數致死量在6g/kg左右,換句話說,它比食鹽的毒性都小,因此看起來,甲醯胺似乎沒什麼值得擔心的。

不過,研究表明,它在體內具有累積性——不容易隨著消化殘渣排出體外,在體內又只能被緩慢地代謝為甲酸與銨鹽,因此,持續地攝入甲醯胺,仍然是存在不少風險。

更關鍵的一點是,它具有生殖與發育毒性,這對嬰幼兒來說,具有較強的破壞性。當小鼠持續吸入300 ppm(即0.03%)以上濃度的甲醯胺後,7-14周就會出現明顯的生殖問題,並且體重也會出現下降。再結合甲醯胺持續累積的特點,那麼如果兒童長期在有毒的地墊上爬行,帶來的損傷也是不容小視的。

正因為此,歐盟的REACH法案(化學品註冊、評估、許可與限制)在2012年公布的第七批高關注物質中,就新增了甲醯胺這一物質,換言之,在歐洲市場上銷售的同類產品,甲醯胺是會被重點關注的。
針對發泡EVA樹脂,歐洲參考了實驗數據,經多次調整後,目前將標準確定在檢出量不得超過200 mg/kg,這並不是太難達到的結果。現行法令, 除歐盟全境, 台灣亦將甲醯胺含量標準改為”200 ppm” (CNS 15493)。
 

圖片來自網路

不過,即便是這一相對較寬的標準,中國流行的EVA地墊也仍然不能滿足要求,有檢測單位發現,部分產品超出歐洲標準近10倍。而出現這一問題的原因,一來是因為中國目前尚未針對這一產品確立標準,二來則是因為發泡劑的用量越大,產品的密度就會越小,廠家的利潤也可因此而提升,只不過這種利潤的增長背後,是廣大兒童受到的潛在威脅。
消費者還需多警覺
REACH法案頒布近十年來,輿論對於其也是褒貶不一,很多人都認為它是為貿易壁壘服務的工具,只不過包裝上了科技的外衣。
而轉到甲醯胺,其實眼下也是面臨同樣的問題。相比於增塑劑來說,其實這一問題解決起來並沒有多少技術難度,很多發泡劑都是安全的,比如常用的二氧化碳或丁烷氣發泡劑,沒有副產物的殘留,也就不必擔心各類隱患,之所以廠家仍然使用偶氮二甲醯胺,還是出於成本的考慮。

在目前部分國家標準還未建立明確之時,作為消費者來說,我們也需要更多一點警惕,不僅不能圖便宜購買三無產品,即便是正規渠道的產品,也要多問一些,實在無能為力判斷時,換購一些整體式的地墊(發泡工藝不同),也是更為安全的選擇。
另在EVA做發泡材時以過氧化物DCP作為其架橋劑!
但DCP在架橋時會發生二次分解反應,產生具有惡臭的乙醯苯。
所以後來台灣部分業者開始改使用無味架橋劑PX-14,由於PX-14的副產物味道對人的感受上相對可接受!!
所以有品質要求的地墊產品,都已經全數採用無味架橋劑PX-14。


茂康股份有限公司 吳政安

2018-10-31 more
PDM,屬無硫硫化劑,也是一個多功能的橡膠助劑

PDM,屬無硫硫化劑,也是一個多功能的橡膠助劑

*在硫磺配方中,能防止硫化還原,提高耐熱性,和降低生熱
在過氧化物配方中,扮演架橋助劑的角色,有提高架橋密度的效果
對於橡膠與金屬件的接著強度,也有幫助
改善壓縮永久變形
在CR配方中,能延長焦燒時間,提高加工安全性.

PDM,搭配不同膠種,在不同配方之中,可起到不同的效果,和可能性

2018-09-28 more
塗料級氧化碳黑製造方法

爐法碳黑製程簡易說明如下:
一般使用碳氫化合物來製造碳黑,把液態之原料噴霧到由天然氣和預熱空氣燃燒所產生之火焰上,由於溫度很高,在碳艘煙生成後,為了要抑制不利之二級反應,碳煙和氣體之混合物以水來驟冷 (Quench)。然後,為了進一步之冷卻,該混合物經過一熱交換器,它同時加熱製程空氣.其後,該碳煙和氣體之混合物進到一袋濾系統,使碳煙和氣體分開。反應之尾氣是可燃的;因此,大部分之情況皆把尾氣引導到後燃階段 (after burning stage),使所產生之熱量用於乾燥碳煙或製造蒸氣。 

塗料級碳黑目前多數爐法碳黑製程,再利用後酸化的方式處理成酸性碳黑,反應處理過後,碳黑pH值變小、含氧基團增多、親水性增強,比表面積增大,在樹脂系統的分散性提高。氧化方式主要有氣相法及液相法,簡述如下: 

氣相法:

是一種比較傳統的碳黑氧化改性方法,其氧化劑主要為氧氣,氧氣加氮氧化物、二氧化碳和臭氧等。 

液相法:
液相法亦稱化學氧化法,是氧化劑與碳黑反應,在碳黑表面生成羰基、羥基和羧基等的改性方法。該法是碳黑工業常用的改性方法,所用的氧化劑一般是強氧化性溶液。 

經液相法氧化改性的碳黑與氣相法相同,表面含氧基團含量也會明顯增大,但兩者會因選擇的氧化劑及反應條件的設定條件不同,造成表面留下的氧化機團有所差異,分散性也會有所差異,此特性為測試不同廠家生產的氧化酸性碳黑所需注意的部分。

2018-08-27 more
碳黑介紹

何謂"黑煙"(碳煙,碳黑,炭黑)
      日常生活中,我們常常可看得到黑煙,譬如煙囪何汽車排放的煙灰,田野燃燒稻草所產生之煙霧等,均為自然界所產生之黑煙。然而廠內所用之黑煙為工業化大量生產之黑煙,且被廣泛用於各種技術用途之黑色產品。黑煙是以含碳原料(主要為石油)經不完全燃燒所產生的微細粉末。碳黑生成反應式如下:
CxHy + O2 ---> C + CH4 + CO + H2 + CO2 + H2O


碳黑粒子與結構

      碳黑的生成,從微觀來看並非單顆粒球狀粒子,而是呈現”葡萄串狀”之凝集物(aggregate),此為在反應器中碳結晶分子間彼此碰撞熔接成”一次結構”(primary structure),為碳黑之最小結構。眾多一次結構之碳黑因物理性吸附力形成之團聚物稱之為二次結構;或稱為附聚物(agglomerate)。


碳黑標準編碼與奈米粒徑關係

      碳黑的結構性質包括粒子直徑、比表面積、碳素含量或粒子表面含有機物的量等與聚集狀態 (aggregate structure),依據美國材料試驗協會(ASTM)定義之碳黑通稱代碼、ASTM Code與基本粒子(primary particle)的平均粒徑關聯如表1 所示,例如N110編碼中N代表Normal Grade,緊接著N的”1”代表粒子直徑介於10~19nm,其餘類推。在產業應用上通常以製程或補強特性之代碼稱呼,例如N110碳黑通稱代號為SAF,英文全稱為Super Abrasion Furnace(超耐磨性爐法碳黑),其餘可參考表1中最右欄位。
      從表1中碳黑粒徑與表面積關係數值比較,可以發現隨著粒徑減小,其表面積呈現規律性遞增趨勢,表現出越小的奈米粉體其表面積越大現象,表面積直接影響與鄰界基材之物理或化學交互作用,所以N110碳黑能顯出超耐磨性。



碳黑製造方法
碳黑之製造主要利用天然氣或芳香族塔底油製造,可分為熱分解法及不完全燃燒法兩大系統(參表2),目前主要製造原料為天然氣與石油煉製過程之塔底油。碳黑生產之最早方法溯及2000年前中國人由松煙製造墨之製程,目前仍有少數工廠使用類似方法生產油墨用碳黑。






碳黑的用途
碳黑可分成硬質與軟質兩類,前者又有SAF(超耐磨耗性)、ISAF(準超耐磨耗性)及HAP(高耐磨耗性)之分,而後者有FEF(良押出性)、GPF(泛用性)、SRF(中補強性)及FT(微粒熱分解)等品種。碳黑的用途廣泛,主要用為橡膠的補強劑,全球的碳黑約有七成使用於輪胎的製造,二成用在其他橡膠,其餘不到一成的特殊品種則用於塑膠添加、染料、印刷油墨等工業;但前述在其他橡膠中用量的約半量是用於製成汽車零組件(如皮帶和防振橡膠等),因此大約有八成的碳黑是消耗在汽車工業上,也可見其之與汽車工業的榮枯息息相關。

碳黑之重要應用
黑煙具有以下特質:
1.最好的黑色著色劑。
2.幾乎是最廉價之顏料。
3.著色力及遮蓋力最強之顏料。
4.視覺感官上呈中性。
5.具耐熱、耐化學品及耐光性,為最穩定之顏料。



請參考。

2018-06-21 more