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CN101558120A - 合成的软木复合物 - Google Patents

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CN101558120A CNA2007800460094A CN200780046009A CN101558120A CN 101558120 A CN101558120 A CN 101558120A CN A2007800460094 A CNA2007800460094 A CN A2007800460094A CN 200780046009 A CN200780046009 A CN 200780046009A CN 101558120 A CN101558120 A CN 101558120A
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J·奥尔姆斯
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Abstract

一种合成的软木复合物，包含具有微球剂例如碱石灰硼硅酸盐的甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物，所述微球剂的含量为约5至50重量％。微球剂使得复合物具有低密度。甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物优选包含约45至90重量％的聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物和约5至50重量％的热解二氧化硅。优选地，使用约0.1至5％的氯铂酸将复合物催化。复合物的其他成分包括约0.1至25重量％的经烘烤的橡木粉末、约5至50重量％的经研磨的软木、约0.1至5重量％的颜料、约0.1至25重量％的硅烷和约0.05至5重量％的乙炔基环己醇。

Description

合成的软木复合物
技术领域
本发明总体上涉及合成的软木复合物，具体而言，涉及具有天然软木性质的聚硅氧烷基复合物，但克服了天然软木的一些缺陷。
背景技术
由于天然软木具有独特的性质及天然可获得性，其已被使用了数百年。软木获自软木橡木(cork oak)欧洲栓皮栎(Quercus suber)的树皮。树皮是可再生的，因此小心地去除树皮而不损伤下面的树。在去除之后，通过一系列干燥和煮沸(boiling)步骤将树皮进行加工，通常需要多于6个月的时间才能完成。在最后的干燥程序之后，将软木切成片，以形成所需的任何产品。软木橡木的树皮每9至12年仅收获一次，而且在由软木橡木的树皮制备天然的葡萄酒软木之前，软木橡木的树龄通常大于40年。
软木具有的一些特性包括压缩性质使其令人满意。软木的高压碎强度和弹性使得材料用于密封是理想的。软木通常用于密封衬垫中，其还用于密封包含葡萄酒和其它液体的瓶子。
通常，干燥的软木的比重小于1，这意味着该材料将漂浮在水中。此性质使得软木存在于渔民的钓具盒中，其中软木用作捕鱼浮子以使得鱼线悬浮在水面下的选定的水平。漂浮的软木也可理想地用作浮标，以在水体中标记特定的位置。捕鸭人使用软木制成的漂浮鸭子诱饵以引诱水禽至射击距离内。
软木包含天然的气穴，这有赋予其低密度。软木中存在空气使得该材料适于隔音和隔热。类似地，软木的这些空穴和其压缩性质使其成为优良的震动缓冲器。
天然软木还具有吸引人的外观。软木的锯齿状的不均一表面使其具有虽然粗糙但却吸引人的外观。软木常用于带框的公告板中以使得商家或个人引人注目地展示通知、照片和其他物品。材料的高压碎强度和弹性使其对于将物品通过图钉或图针附着在公告板上是理想的。
尽管有这些特性，天然软木也具有一些缺陷。环境条件以及长期使用都会使软木干透、碎裂并分解。由于软木的可压缩性的变化，因此软木产品难以进行精确制造(即精加工(sizing))。软木有时会随时间变化而收缩这一事实使这些制造问题十分复杂。
与软木有关的其他问题包括在收获软木前所需的长生长周期。每颗树每12年才能生产出可收获的软木。此外，收获物的产量和质量可能会受到生长周期期间地域性的天气的影响。收获之后，在软木产品的最终生产之前，软木必须经过长时间的加工。
天然软木的另一个缺点是其通常具有名称为三氯茴香醚(TCA)的化学品。该化学品与葡萄酒反应，当用包含TCA的软木密封葡萄酒瓶时葡萄酒可能会生成发霉的气味和口味。由于这些由被TCA污染的软木导致的问题，葡萄酒工业将被污染的葡萄酒称为“带软木塞气味的”，或受到软木污染的影响。
合成材料复制了软木的一些特性。例如，中空塑料模制品已被用于制备漂浮物体例如钓鱼浮子、浮标和鸭子诱饵。弹性体例如尿烷已被用作减震和隔音材料。纤维玻璃材料已被用作隔热材料。尽管这些材料中的一些在某些应用中的性能可能优于软木，但没有任何材料具有软木的所有特性。
目前，一些葡萄酒生产者使用合成塞来密封葡萄酒瓶。最近几年中，对于使用天然软木和合成瓶塞的对比展开了激烈的讨论。合成替代品的反对者高度赞扬天然软木的优点，他们声称美酒，特别是陈年葡萄酒，仅应用天然软木来密封。为了支持他们的观点，他们声称合成塞可能会由于其使葡萄酒具有某种口味或由于未能有效地将瓶子密封而影响葡萄酒的口味。然而，天然软木会使葡萄酒受TCA污染的可能性已使得许多葡萄酒的权威怀疑对于葡萄酒产品的密封而言软木的替代品是否真的不如软木。实际上，在最近的2002年对葡萄牙的软木种植者的调查中，仅仅在五个月内，对使用天然软木作为葡萄酒瓶的密封材料的支持率已从75％降至56％。
葡萄酒的权威认为的与天然软木有关的一些优选的特性是其抽出特征及其物理外观。在消费者群体中进行的实验中，参与者喜欢软木的“潮湿和柔软”以及在瓶中易于放回原位。优选地，改变软木的体积大小以使其足够紧密，当拔出时足以产生传统的抽出声音，但也不能过于紧密而导致其在抽出过程中碎裂。消费者群体还偏爱软木的质地作为其最重要的视觉特征。印在软木上的文本和印记也受到高度的喜爱。
很明显，需要容易制备并且廉价的材料，具有与天然软木相同的有利特性，同时消除了该材料的一些缺陷。更具体地，需要可弹性压缩并具有高压碎强度和低密度的合成材料。该材料应具有天然软木的外观，具有不均一的表面空穴，但不应碎裂或促进细菌在该材料中的生长。最后，该材料应耐受广泛的环境条件，且优选应具有相对低的摩擦系数，以在瓶子的密封应用中有助于插入和收回。
发明内容
本发明克服了天然软木的缺陷，同时引入了该材料的期望的性质。提供了合成的软木复合物，包含甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物和微球剂。所述复合物包含约45至90重量％的聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物、约5至50重量％的二氧化硅、约5至50重量％的碱石灰硼硅酸盐(即微球剂)、约0.1至25重量％的橡木粉末、约5至50重量％的研磨软木、约0.1至5重量％的颜料、约0.1至5重量％的交联剂。优选地，所述交联剂是氯铂酸。当使用该铂催化剂时，复合物还可以包含约0.5至10重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物、约0.1至25重量％的硅烷、和约0.05至5重量％的乙炔基环己醇。如果使用固化剂例如过氧化物来代替铂催化剂，则不需要包含所述高乙烯基聚硅氧烷聚合物、硅烷和乙炔基环己醇。
在另一个实施方案中，合成的软木复合物包含约57.2重量％的聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物、约20.0重量％的热解二氧化硅，约5.0重量％的碱石灰硼硅酸盐、约2.45重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物、约0.5重量％的橡木粉末、约11.0重量％的研磨软木、约0.24重量％的铁酸锌(即颜料)、约1.25重量％的氯铂酸、约2.2重量％的硅烷和约0.16重量％的乙炔基环己醇。同样，可以使用过氧化物来代替铂催化剂。
本发明的实施方案还提供了由合成的软木复合物制成的塞子。合成的软木复合物包含约45至90重量％的聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物、约5至50重量％的热解二氧化硅、约5至50重量％的碱石灰硼硅酸盐(即微球剂)、约0.1至25重量％的橡木粉末、约5至50重量％的研磨软木、约0.1至5重量％的颜料、和约0.1至5重量％的交联剂。优选地，所述交联剂是氯铂酸。当使用该铂催化剂时，复合物还可以包含约0.5至10重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物、约0.1至25重量％的硅烷、和约0.05至5重量％的乙炔基环己醇。如果使用固化剂例如过氧化物来代替铂催化剂，则不需要包含所述高乙烯基聚硅氧烷聚合物、硅烷和乙炔基环己醇。所述塞子用于密封装有葡萄酒或其他物质的瓶子或容器。
本发明的其他目的、特征和优点将参考以下附图和详细叙述进行说明。
附图说明
图1描述了具有由本发明实施方案的合成的软木复合物制成的塞子的葡萄酒瓶的正视图。
图2描述了图1的塞子的透视图。
具体实施方式
在以下的对优选的实施方案的详细描述中参考了构成本发明一部分的附图，且其中通过说明可以实践本发明的特别优选的实施方案的方式来显示。对这些实施方案进行了充分的说明以使得本领域技术人员可以实践本发明，且应理解可以采用其他实施方案，并且再不脱离本发明精神和范围的情况下可以进行合乎逻辑的机械、结构、和化学改变。为了避免对于本领域技术人员实践本发明而言并非必需的那些详细描述，本说明书将省去本领域技术人员公知的某些信息。因此，以下的详细描述的目的并非是进行限制，本发明的范围仅由所附的权利要求限定。
参见图1-2，用塞子15将用于储存葡萄酒13的葡萄酒瓶11密封。塞子15由本发明实施方案的合成的软木复合物制成，所述塞子仅是所述合成的软木复合物的一个可能的应用的例证。复合物优选由甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物制成。下表说明了用于本发明实施方案的合成软木组合物的范围和优选的量：
表1
复合物   优选的量(重量％)   范围(重量％)
  聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物   40.7   20-60
  热解二氧化硅   27.1   20-60
  高乙烯基聚硅氧烷聚合物   1.3   0.5-10
  碱石灰硼硅酸盐(微球剂)   26.2   5-50
  橡木粉末   1.0   0.1-25
  铁酸锌(颜料)   0.25   0.1-5
  硅烷   2.3   0.1-25
  氯铂酸(交联剂)   0.99   0.1-5
  乙炔基环己醇(抑制剂)   0.08   0.05-5
合成的软木复合物包含优选范围为约20至60重量％的甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物(优选聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物)以及优选范围为约20至60重量％的热解二氧化硅填充剂。这些成分的优选的量分别为约40.7重量％和27.1重量％。热解二氧化硅填充剂可强化复合物。尽管其他填充剂也可与聚硅氧烷聚合物一起使用，但热解二氧化硅可使复合物具有低的比重，这更好地模拟了天然软木的性质。
复合物包含的碱石灰硼硅酸盐优选范围为5至50重量％，优选为约26.2重量％。碱石灰硼硅酸盐是具有包封少量空气的微球的产品。优选地，将这些微球添加至甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物中可将生成的复合物的比重降低至1.0以下，这使得复合物能在水中漂浮。微球在合成的软木复合物中是关键成分，将复合物成型或挤出时所述微球不会破裂。由于微球可以使最终的复合物具有低密度，人们认为微球使复合物具有天然软木的许多特有的性质。本发明的新型组合物的比重优选为约0.5至1.0，优选为0.75。
复合物中包含的橡木粉末的量为约0.1至25重量％，优选为1.0重量％。本文中所述的“橡木粉末”是指在葡萄酒生产方法中葡萄酒酿酒厂和葡萄酒生产者经常使用的添加剂。在葡萄酒生产过程的早期，在发酵过程中添加橡木粉末，以保持葡萄酒的颜色并赋予葡萄酒复杂性。橡木粉末和其他橡木产品例如立方体、多米诺骨牌和块状体用作桶装老化的替代方案，以增加桶装葡萄酒的橡木风味以及单宁。可使用多种类型的橡木来制备橡木粉末，但最常用的橡木粉末是由生长在美国、法国以及一些东欧国家的白橡木。本文中所述的橡木粉末不包括由欧洲栓皮栎(也称作软木橡木)制成的橡木粉末。葡萄酒生产领域的技术人员应容易地知道不应将经研磨、粒化或粉碎的软木添加到葡萄酒中来改善葡萄酒的风味。实际上，由于天然软木中TCA的潜在危害，因此将天然软木添加到桶装葡萄酒中可能会对葡萄酒的最终风味造成不利的影响。因此，必须将软木粉末或由天然软木制备的其他产品排除在橡木粉末的定义之外。
当被添加到本发明的聚硅氧烷基复合物中时，橡木粉末使生成的产品具有近似于天然软木的斑点状的、杂色的或非均一的外观。本文中教导并主张的复合物的外观与天然软木的外观的相似性很大部分是由于添加了橡木粉末。橡木粉末的外观近似于锯末，通常为一种颜色。尽管本发明组合物中使用的橡木粉末优选为经烘烤的，但也可以使用未经烘烤的橡木粉末来获得相似的结果。经烘烤的橡木粉末可以购自位于Lebanon，Missouri的World Cooperage。
合成的软木复合物包含交联剂以确保适当地形成复合物的结合。交联剂可以为催化剂例如铂，或为固化剂例如过氧化物。对于复合物而言铂催化剂(即氯铂酸)是优选的交联剂，含量为约0.1至5重量％，优选0.99重量％。可以使用其他催化剂(包括但不限于铯、钯、铑、铁、钴、镍、铷、锇或铱)来代替铂。然而，这些物质通常不是优选的，因为它们成本较高(如钯)或存在与污染有关的问题(如铁)。过氧化物并非优选的交联剂，这是因为其通常使固化的复合物具有令人不快的气味，其可能会被传递到葡萄酒或与合成的软木复合物接触的其他液体中。
如果使用催化剂例如氯铂酸，则将以下成分也添加到复合物中：约0.5至10重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物、约0.1至25重量％的硅烷以及约0.05至5重量％的乙炔基环己醇。这些成分的优选的量分别为约1.3重量％、2.3重量％和0.08重量％。同时添加硅烷和高乙烯基聚硅氧烷聚合物以确保催化反应顺利地进行。高乙烯基聚硅氧烷聚合物的乙烯基成分优选为8至20％的侧链(pendant)乙烯基，其优选的量为14％。乙炔基环己醇是抑制剂，其防止合成的软木复合物在室温下的早期固化。本领域的普通技术人员应认识到，如果用过氧化物固化合成的软木复合物，则高乙烯基聚硅氧烷聚合物、硅烷和乙炔基环己醇不是必需的。
合成的软木复合物优选包含约0.1至5重量％的铁酸锌颜料，优选0.25重量％。铁酸锌使最终的产品具有近似于天然软木的颜色。当然，可以使用多种不同的颜料来改变合成的软木复合物的颜色，也可以改变颜料的量来改变颜色。尽管复合物优选近似于天然软木的颜色，但可以改变复合物的颜色，且颜料的实际使用是任选的。
本领域的普通技术人员应认识到所述复合物的成分的混合方式与其他复合物的混合方式近似。不需要特别的混合步骤；然而，为了使复合物适当地固化，最好以最后添加交联剂(例如氯铂酸)的方式将各种成分混合。这可以防止复合物的早期固化。复合物的优选的混合方法在以下的实施例1中进行讨论。
优选将合成的软木复合物成型或挤出，以形成任一产品。如果选择成型，则优选将材料注射成型、压塑或传递成型为需要的形状，然后在250°F至400°F的温度下固化0.5至6分钟。对于葡萄酒瓶塞的成型，将圆柱形的钢模预热至最低300°F。如果选择压塑，则将软木复合物置于预称重的塞子形状的阴模中。对于传递成型，将预称重的垫状物置于模中，而注射成型则通过将已称量的量的复合物注射入模腔或阴模中来进行。随后在最低为500psi的压力下，基于软木复合物的固化速率，将钢模固定指定的时间。固化速率通过实验室无转子流变仪(moving die rheometer)来测定。对于葡萄酒瓶塞的压塑而言，优选的固化温度和时间为350°F下2.5分钟。
与挤出方法相反，采用成型方法时通常需要将抑制剂(即乙炔基环己醇)的量加倍。如果使用表1中所述的优选的量来形成用于成型的复合物，则优选使用0.16重量％的乙炔基环己醇。
挤出方法的优选应用在以下的实施例1中进行说明。一般而言，当复合物被挤出时，固化温度为400°F至600°F下约1至4分钟。优选地，在盐浴中进行挤出复合物的固化，但本领域普通技术人员应认识到尽管盐浴对于复合物的硫化而言可能是优选的介质，但也可以使用任意的连续的硫化方法。其他方法的实例包括使用热空气、红外、γ、或微波能，所有这些都能集中在连续的管道(tunnel)中。
实施例
实施例1
使用约40.7重量％的聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物和约27.1重量％的热解二氧化硅填充剂配制合成的软木复合物。添加约1.3重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物以提供给硅烷足够的活性位点以在交联过程中与聚合物反应。随后将约1.0重量％的经烘烤的橡木粉末和约0.25重量％的铁酸锌颜料与聚硅氧烷聚合物和填充剂混合。尽管可以使用多种不同的颜料，但铁酸锌颜料有助于模拟天然软木的外观。掺入约26.2重量％的碱石灰硼硅酸盐和约0.08重量％的乙炔基环己醇之后，添加并掺入约2.3重量％的硅烷。最后的成分为约0.99重量％的氯铂酸。添加该成分并将其与其它成分充分混合。为确保混合物在室温下不发生交联，复合物的各成分的混合顺序十分重要。复合物的混合使用低剪切力西格玛混合器例如Baker Perkins混合器来进行。
成分彻底混合之后，使用具有向螺杆进料的进料口的常规橡胶挤出机将混合物挤出。当螺杆接受混合物时，弹性体被软化并且最终被驱使通过具有孔口的模。当弹性体离开挤出机时，模孔使所述弹性体连续物料的横截面形状成形。在此实施例中，挤出的材料的横截面是直径为22mm的圆形，使得材料可以被制成葡萄酒瓶塞。
离开挤出机之后，使弹性体的连续长度经过固化工位，在此情况下为连续的硫化剂。将弹性体牵引通过包含475°F的液体形式的硝酸钠的盐浴。在此温度下所述盐的粘度与水相似。在盐浴中将挤出的材料固化约2.5分钟。当挤出的材料离开盐浴时，材料的温度超过300°F。使材料通过水槽以将其冷却到200°F以下。将一批材料切成约37mm的长度，而将另一批材料切成约43mm的长度，以形成两种不同大小的葡萄酒瓶塞。切割步骤通过常规的自动切割机进行。测定最终产品的比重为0.75。
对通过上述示例性方法制备的(长度为37mm和43mm的两种)瓶塞进行试验以测定复合物支持TCA生成的能力。在BATF(Bureau of Alcohol，Tobacco & Firearms)Certified Laboratory中将由合成的软木复合物制成的50个塞子样品浸入13％的乙醇/水溶液中。随后进行气相色谱质谱以检测2，4，6-三氯茴香醚的存在。在两个试验批次中检测到少于1ng/L(1×10-9克每升)的TCA。对于其对葡萄酒的口味或质量的影响而言该量可以忽略不计。通过将两组18个软木浸入13％的乙醇/水溶液中进行了进一步的定性分析。对这些软木的感官评价没有显示出与霉变或变质有关的缺陷。
其他试验
将与上述实施例1制备的制剂相同的制剂混合，得到可固化的复合物。依照ASTM D3182将试验板成型。依照ASTM D412进行抗拉试验和拉伸试验，依照ASTM D471进行撕裂强度试验。四种具有不同比重的复合物的试验结果示于表2。
表2
  比重   0.6   0.75   0.8   0.9
  硬度计，pts   57   62   66   70
  抗拉，psi   752   725   676   792
  拉伸，％   351   322   294   311
  撕裂模B，ppi   135   145   140   140
依照ISO 3384或ASTM D3182进行压缩应力松弛(CSR)试验以测定复合物密封容器例如葡萄酒瓶的能力。对获自挤出的合成软木塞和成型的合成软木塞的样品进行试验。首先使用实施例1中所述的成分、量和混合步骤获得可固化的复合物。合成塞子成型或挤出之后，从自各塞子上切下垫片(washer)形状的样品，将各垫片置于由JAMAK Fabrication INC.制造的CSR试验夹具中。然后将各试验夹具置于Comten Deflection装置中，并将各样品压缩至其原始厚度的25％。使微小的电流透过实验夹具以使得电流在试验夹具的上半部和下半部之间流动。使用电池测试灯来表明电流的流动。缓慢地降低各垫片上的负载直至电池测试灯熄灭，表明试验夹具的上半部和下半部已分离。在电池试验灯熄灭的同时立即测定垫片上的负载并记录。
各垫片的试验顺序为记录初始的负载量，随后在48小时和144小时时测量随后的负载量。试验的结果及其与天然软木的实验结果的对比示于表3。表中的密封力以具体样品的初始密封力的百分比表示。
表3
  样品类型   初始密封力(％)   48小时后剩余   144小时后剩余
  合成成型塞   100   92.8   93.2
  合成挤出塞   100   83.0   79.6
  天然软木塞   100   81.5   74.9
使用依照实施例1中所述的成分、量和步骤制备的合成葡萄酒瓶塞在葡萄酒装瓶装置上进行初始插入力试验。初始的实验结果表明，将合成软木葡萄酒瓶塞插入葡萄酒瓶或自葡萄酒瓶拔出所需的力基本上与使用由天然软木制成的塞子时所需的力相同。
本发明的另一个实施方案的合成的软木复合物还包括聚硅氧烷聚合物。下表说明了用于合成软木组合物的范围和优选的量。
表4
复合物   优选的量(重量％)   范围(重量％)
  聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物   57.2   45-90
  二氧化硅   20.0   5-50
  高乙烯基聚硅氧烷聚合物   2.45   0.5-10
  碱石灰硼硅酸盐(微球剂)   5.0   5-50
  橡木粉末   0.5   0.1-25
  经研磨的软木   11.0   5-50
  铁酸锌(颜料)   0.24   0.1-5
  硅烷   2.2   0.1-25
  氯铂酸(交联剂)   1.25   0.1-5
  乙炔基环己醇(抑制剂)   0.16   0.05-5
合成的软木复合物包含优选范围为约45至90重量％的聚硅氧烷聚合物，优选聚二甲基乙烯基硅氧烷聚合物，以及优选范围为约5至50重量％的二氧化硅填充剂，优选热解二氧化硅。这些成分的优选的量分别为约57.2重量％和20.0重量％。热解二氧化硅填充剂可强化复合物。尽管其他填充剂也可以与聚硅氧烷聚合物一起使用，但热解二氧化硅可使复合物具有低的比重，这更好地模拟了天然软木的性质。
复合物包含微球剂，优选无机微球剂例如碱石灰硼硅酸盐，优选范围为约5至50重量％，优选为约5.0重量％。碱石灰硼硅酸盐是具有包封少量空气的微球的产品。优选地，将这些微球添加至甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物中可将生成的复合物的比重降低至1.0以下，这使得复合物能在水中漂浮。微球在合成的软木复合物中是关键成分，将复合物成型或挤出时所述微球不会破裂。由于微球可以使最终的复合物具有低密度，人们认为微球使复合物具有天然软木的许多特有的性质。本发明的新型组合物的比重优选为约0.5至1.0，优选为0.75。
复合物中包含的橡木粉末的量为约0.1至25重量％，优选为0.5重量％。本文中所述的“橡木粉末”是指在葡萄酒生产方法中葡萄酒酿酒厂和葡萄酒生产者经常使用的添加剂。在葡萄酒生产过程的早期，在发酵过程中添加橡木粉末，以保持葡萄酒的颜色并赋予使葡萄酒复杂性。橡木粉末和其他橡木产品例如立方体、多米诺骨牌和块状体用作桶装老化的替代方案，以增加桶装葡萄酒的橡木风味以及单宁。可使用多种类型的橡木来制备橡木粉末，但最常用的橡木粉末是由生长在美国、法国以及一些东欧国家的白橡木。本文中所述的橡木粉末不包括由欧洲栓皮栎(也称作软木橡木)制成的橡木粉末。葡萄酒生产领域的技术人员应容易地知道不应将经研磨、粒化或粉碎的软木添加到葡萄酒中来改善葡萄酒的风味。实际上，由于天然软木中TCA的潜在危害，因此将天然软木添加到桶装葡萄酒中可能会对葡萄酒的最终风味造成不利的影响。因此，必须将软木粉末或由天然软木制备的其他产品排除在橡木粉末的定义之外。
当被添加到本发明的聚硅氧烷基复合物中时，橡木粉末使生成的产品具有近似于天然软木的斑点状的、杂色的或非均一的外观。本文中教导并主张的复合物的外观与天然软木的外观的相似性很大部分是由于添加了橡木粉末。橡木粉末的外观近似于锯末，通常为一种颜色。尽管本发明组合物中使用的橡木粉末优选为经烘烤的，但也可以使用未经烘烤的橡木粉末来获得相似的结果。经烘烤的橡木粉末可以购自位于Lebanon，Missouri的World Cooperage。
复合物中包含约5至50重量％、优选约11.0重量％的粒径优选为约30至80微米的经研磨的软木。与橡木粉末类似，经研磨的软木可以改善复合物的外观，使其更接近于天然软木的外观。软木颗粒的大小优选为约30至80微米，其克服了在插入由不含经研磨的软木的聚硅氧烷基复合物制备的瓶塞的过程中出现的一些撕裂问题。尽管向复合物中添加了天然软木，但保持了复合物的插入特性。当复合物用于形成用于密封葡萄酒瓶的瓶塞时，包含这些量的经研磨的软木的复合物不会像完全由天然软木制成的塞子那样易于带有TCA。经研磨的软木可以得自Maryland的Maryland Cork ofElkton。
合成的软木复合物包含交联剂以确保适当地形成复合物的结合。交联剂可以为催化剂例如铂，或为固化剂例如过氧化物。对于复合物而言铂催化剂(即氯铂酸)是优选的交联剂，含量为约0.1至5重量％，优选1.25重量％。可以使用其他催化剂(包括但不限于铯、钯、铑、铁、钴、镍、铷、锇或铱)来代替铂。然而，这些物质通常不是优选的，因为它们成本较高(如钯)或存在与污染有关的问题(如铁)。过氧化物并非优选的交联剂，这是因为其通常使固化的复合物具有令人不快的气味，其可能会被传递到葡萄酒或与合成的软木复合物接触的其他液体中。
如果使用催化剂例如氯铂酸，则将以下成分也添加到复合物中：约0.5至10重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物、约0.1至25重量％的硅烷以及约0.05至5重量％的乙炔基环己醇。这些成分的优选的量分别为约2.45重量％、2.2重量％和0.16重量％。同时添加硅烷和高乙烯基聚硅氧烷聚合物以确保催化反应顺利地进行。高乙烯基聚硅氧烷聚合物的乙烯基成分优选为8至20％的侧(pendant)乙烯基，其优选的量为14％。乙炔基环己醇是抑制剂，其防止合成的软木复合物在室温下的早期固化。本领域的普通技术人员应认识到，如果用过氧化物固化合成的软木复合物，则高乙烯基聚硅氧烷聚合物、硅烷和乙炔基环己醇不是必需的。
合成的软木复合物优选包含约0.1至5重量％的铁酸锌颜料，优选0.24重量％。铁酸锌使最终的产品具有近似于天然软木的颜色。当然，可以使用多种不同的颜料来改变合成的软木复合物的颜色，也可以改变颜料的量来改变颜色。尽管复合物优选近似于天然软木的颜色，但可以改变复合物的颜色，且颜料的实际使用是任选的。
本领域的普通技术人员应认识到所述复合物的成分的混合方式与其他复合物的混合方式近似。不需要特别的混合步骤；然而，为了使复合物适当地固化，最好以最后添加交联剂(例如氯铂酸)的方式将各种成分混合。这可以防止复合物的早期固化。
优选将合成的软木复合物成型或挤出，以形成任一产品。如果选择成型，则优选将材料注射成型、压塑或传递成型为需要的形状，然后在250°F至400°F的温度下固化0.5至6分钟。对于葡萄酒瓶塞的成型，将圆柱形的钢模预热至最低300°F。如果选择压塑，则将软木复合物置于预称重的塞子形状的阴模中。对于传递成型，将预称重的垫状物置于模中，而注射成型则通过将已称量的量的复合物注射入模腔或阴模中来进行。随后在最低为500psi的压力下，基于软木复合物的固化速率，将钢模固定指定的时间。固化速率通过实验室无转子流变仪来测定。对于葡萄酒瓶塞的压塑而言，优选的固化温度和时间为350°F下2.5分钟。
可以将本文中所述的合成的软木复合物制成多种不同的产品。由于复合物再现了天然软木的多个有利的性质，因此复合物可以容易地替代天然软木。合成的软木复合物的一些应用包括但不限于葡萄酒瓶塞(或密封器)；鞋跟；隔音和隔热材料；汽车排气系统和其他缓冲应用(声音、震动和热)；汽车工业和航空工业中的复合层压材料的芯材；飞蝇竿和具有软木柄的其他钓竿；捕鱼浮子；钉板和公告板；用于房屋和其他建筑的地板和底层地板(sub-flooring)、胶带；和用于自行车、球拍和网球拍的握把材料。本领域的普通技术人员应认识到除了这些应用以外复合物可以用于适于天然软木的任何应用和产品。
本发明的主要优点在于复合物再现了天然软木的有利性质。复合物具有低的比重，这使得它们可以像软木一样漂浮在水中。当受到压缩力时，由于具有与天然软木相似的弹性可压缩性和高压碎强度，因此复合物的表现与天然软木相似。这些压缩性质使得复合物特别适于密封应用以及将图钉推入该材料的应用例如公告板。合成的软木复合物还具有颜色与质地都与软木非常近似的外观。该性质非常重要，这是由于如果由复合物制成的产品近似于真正的软木，则用复合物来代替天然软木会更普遍地被人们所接受。
虽然再现了天然软木的大多数所需的特性，但复合物未显示出软木所具有的不期望的特征。由于复合物没有天然软木的尺寸稳定性或收缩的问题，因此复合物易于制备得多。减少或消除了与天然软木的生长、收获和加工有关的问题。由于复合物可以快速地混合并且不需要长时间的固化，因此对于给定的产品而言总的制备时间相对短。此外，聚硅氧烷基复合物对温度和紫外辐射具有极高的抗性。该抗性使得复合物在抵抗由不利的环境条件导致的分解方面大大优于天然软木。
如前所述，本文所述的复合物理想地适于替代葡萄酒瓶中的天然软木塞。就本发明而言，复合物具有一些有点。第一个——可能是最重要的——优点在于即使是在复合物中添加了少量天然软木的情况下复合物仍是惰性的，复合物不会促使TCA的生成。与天然软木不同，由本发明的新型复合物制成的瓶塞不会由于将TCA引入葡萄酒中而使葡萄酒变质。
另一个优点是复合物的压缩和密封性质与天然软木相似或优于天然软木，这意味着由任意复合物制成的塞子能有效地密封葡萄酒瓶。复合物不像天然软木那样易于碎裂或干透。当瓶中仅有部分葡萄酒被饮用，且塞子必须用来将瓶再度密封时，这是特别有用的。由于复合物为聚硅氧烷基复合物，因此由复合物制成的瓶塞显示出极佳的抽出特性。与有时涂有用于润滑的聚硅氧烷的大多数合成塞或天然软木塞不同，由本文所述的新型复合物制成的塞子是聚硅氧烷基的塞子并因此具有“内在的”润滑。
如前所述，葡萄酒权威对合成塞的抵触是由于塞子不能再现天然软木的外观和手感。根据本发明原则的复合物克服了这一缺陷。微球能得到手感与天然软木近似的重量极轻的材料。引入橡木粉末和锌酸铁(以及在一些情况中的经研磨的软木)使得复合物的外观与天然软木的斑点状的非均一的外观极为接近。这个优点是极为重要的，这是由于此优点可能会有助于合成材料在葡萄酒瓶的密封中被广泛地接受。
由上文可知本文提供了具有显著优点的发明。尽管本发明仅以几种形式表示，但其不限于此，而是在不脱离其精神下有多种改变和修饰。

Claims (27)

1、合成的软木复合物，包含：
约45至90重量％的甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约5至50重量％的二氧化硅填充剂；
约5至50重量％的微球剂；
约0.1至5重量％的交联剂；
约0.1至25重量％的橡木粉末；和
约5至50重量％的经研磨的软木。
2、如权利要求1所述的合成的软木复合物，其中所述甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物为聚二甲基乙烯基硅氧烷。
3、如权利要求1所述的合成的软木复合物，其中所述橡木粉末为经烘烤的橡木粉末。
4、如权利要求1所述的合成的软木复合物，其中所述经研磨的软木的粒径为约30至80微米。
5、如权利要求1所述的合成的软木复合物，其中所述微球剂为碱石灰硼硅酸盐。
6、如权利要求1所述的合成的软木复合物，其中所述交联剂为氯铂酸。
7、如权利要求1所述的合成的软木复合物，其中所述交联剂为过氧化物。
8、如权利要求1所述的合成的软木复合物，进一步包含：
约0.5至10重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约0.1至5重量％的颜料；
约0.1至25重量％的硅烷；
约0.05至5重量％的乙炔基环己醇；且
其中所述交联剂为氯铂酸。
9、如权利要求9所述的合成的软木复合物，其中：
所述甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物为聚二甲基乙烯基硅氧烷；且
所述微球剂为碱石灰硼硅酸盐。
10、合成的软木复合物，包含：
约57.2重量％的甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约20.0重量％的热解二氧化硅填充剂；
约5.0重量％的微球剂；
约1.25重量％的交联剂；
约0.5重量％的橡木粉末；和
约11.0重量％的经研磨的软木。
11、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中所述甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物为聚二甲基乙烯基硅氧烷。
12、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中所述橡木粉末为经烘烤的橡木粉末。
13、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中所述经研磨的软木的粒径为约30至80微米。
14、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中所述微球剂为碱石灰硼硅酸盐。
15、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中所述交联剂为氯铂酸。
16、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中所述交联剂为过氧化物。
17、如权利要求10所述的合成的软木复合物，进一步包含：
约2.45重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约0.24重量％的颜料；
约2.2重量％的硅烷；
约0.16重量％的乙炔基环己醇；且
其中所述交联剂为氯铂酸。
18、如权利要求10所述的合成的软木复合物，其中：
所述甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物为聚二甲基乙烯基硅氧烷；且
所述微球剂为碱石灰硼硅酸盐。
19、由合成的软木复合物制成的瓶塞，包含：
约45至90重量％的甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约5至50重量％的二氧化硅填充剂；
约5至50重量％的微球剂；
约0.1至5重量％的交联剂；
约0.1至25重量％的橡木粉末；和
约5至50重量％的经研磨的软木。
20、如权利要求19所述的瓶塞，其中所述甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物为聚二甲基乙烯基硅氧烷。
21、如权利要求19所述的瓶塞，其中所述橡木粉末为经烘烤的橡木粉末。
22、如权利要求19所述的瓶塞，其中所述经研磨的软木的粒径为约30至80微米。
23、如权利要求19所述的瓶塞，其中所述微球剂为碱石灰硼硅酸盐。
24、如权利要求19所述的瓶塞，其中所述交联剂为氯铂酸。
25、如权利要求19所述的瓶塞，其中所述交联剂为过氧化物。
26、如权利要求19所述的瓶塞，进一步包含：
约0.5至10重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约0.1至5重量％的颜料；
约0.1至25重量％的硅烷；
约0.05至5重量％的乙炔基环己醇；且
其中所述交联剂为氯铂酸。
27、如权利要求19所述的瓶塞，进一步包含：
约2.45重量％的高乙烯基聚硅氧烷聚合物；
约0.24重量％的颜料；
约2.2重量％的硅烷；
约0.16重量％的乙炔基环己醇；
其中所述交联剂为氯铂酸，其含量为约1.25重量％；
其中所述甲基乙烯基聚硅氧烷聚合物为聚二甲基乙烯基硅氧烷，其含量为约57.2重量％；
其中所述热解二氧化硅填充剂的量为约20.0重量％；且
其中所述微球剂为碱石灰硼硅酸盐，其含量为约5.0重量％。
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