CN101554763A - 聚乳酸成形体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其特征在于：利用聚乳酸射出同时于金属模具中热成形，使聚乳酸在金属模具中恒温以进行结晶化，达到结晶耐热的效果，且开模顶出的成品维持外型良好而不变形，此制程方法可以采用连续方式生产具耐热性的聚乳酸产品，凡是使用聚乳酸为材质的射出产品都可利用此成形加工过程制造，且成形加工完成后的聚乳酸具有耐热性及良好的力学特性。
Description
技术领域
本发明是有关一种促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，特指一种使聚乳酸在金属模具中恒温以进行结晶化并形成聚乳酸成形体，以达到结晶耐热的效果。
背景技术
按照常用的聚乳酸(PLA)透过射出成型方法所得到的聚乳酸制品的热变形温度只有58℃左右，远远低于泛用的塑料PS与PP。
聚乳酸虽然是结晶性高分子，但是在实际成型过程中几乎不结晶，聚乳酸耐热性差，正是由于聚乳酸结晶速度非常缓慢引起的；一般高分子的结晶速率与分子链段的运动能力和二次成核率有关。聚乳酸的酯基间只有一个甲基碳原子，分子链成螺旋结构，与同是聚酯的PBT及PET相比，分子链的活动性非常低，因此除了在薄膜与纤维成型加工中通过延伸提高二次成核率，从而促进聚乳酸结晶以外，单纯的押出成型、射出成型或热压成型中，聚乳酸几乎不能够结晶。
耐热性差使聚乳酸的应用受到很大的限制，用做包装容器时不适于要求耐热的容器，即使用于无耐热要求等材料，在夏天仓库储存或运输中也可能发生变形，耐热性差限制了聚乳酸作为工程塑料的家电、电子、电器、汽车零件方面的应用，很少暴露在高温下的家用电器，对于实际的应用而言需要具有100℃以上的高热变形温度，而要暴露高温下的汽车产品领域则要更高的热变形温度，因此改善聚乳酸的耐热性对于拓展聚乳酸应用领域非常重要。
常用聚乳酸的缺点如下：
1.在成核过程中几乎不会产生结晶，耐热性差；
2.不耐高温所导致的力学特性不佳，容易造成变形；
3.仅适用于薄膜与纤维成型加工，不适于射出成型；
4.实际应用范围因耐热性差等因素而受到限制。
综上所述，前述所提及关于常用的聚乳酸，尽管在塑料成型的效果及功能等方面均能具备基本的要求，但在耐热性及力学特性等方面的效能表现上，都存在诸多缺点与不足的情况下，无法发挥更具体的产业应用性。
由于常使用它，存在上述的缺失与不足，基于产业进步的未来趋势前提下，实在有必要提出具体的改善方案，以符合产业进步的所需，更进一步提供业界更多的技术性选择。
发明内容
本发明是以解决常用聚乳酸在耐热性及力学特性的效果功能等方面不足的缺点，以及在实用化技术等方面受到限制的问题，一方面在达成增加耐热温度及提升力学特性为目的，另一方面在于将具结晶的聚乳酸应用于射出成型加工，生产制造各产业领域的产品，以达成所应具备的基本功能外，并使其兼具产业应用性的实际发展与竞争要求。
为了达成上述目的及功能，其具体采用的技术手段及方案包括：
一种促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其制造方法包含以下步骤：
成形：将聚乳酸射出于高温金属模具中热成形；
结晶化：聚乳酸在金属模具中结晶化而制成聚乳酸成形体；
延时：聚乳酸成形体在金属模具中维持一段结晶化时间，再进行开模顶出。上述聚乳酸的成份性质为聚乳酸掺混成核剂的聚乳酸树脂。上述该成形步骤中高温金属模具表面温度设定在高于该聚乳酸的玻璃化转变温度(Tg)10℃至低于其熔点(Tm)10℃的温度区间。
上述该延时步骤使聚乳酸成形体在金属模具中维持结晶化时间为20秒至360秒区间。
上述该成形步骤是在金属模具内恒温加热且同时进行结晶化步骤以形成聚乳酸成形体；该成形步骤中金属模具内恒温加热，是将温度设定在高于该聚乳酸的玻璃化转变温度(Tg)10℃至低于其熔点(Tm)10℃的某一温度区间维持恒温。
本发明的具体优点在于：
1.改善一般聚乳酸成为具结晶特性的结晶化聚乳酸；
2.维持结晶化温度，可使结晶化聚乳酸具耐热效果；
3.聚乳酸成形体的耐热性可有效提高；
4.聚乳酸成形体的力学特性可有效提高。
有关本发明为达到发明目的所运用的技术手段及其构造，现请再配合附图所示的实施例，详细说明如下。
附图说明
图1是显示本发明采用结晶聚乳酸「HF-4100」依示差扫描热量分析仪测得的结晶化热焓值(ΔH)、结晶点(Tc)及结晶度(％)数据坐标图。
图2是显示本发明采用结晶聚乳酸「2100D」依示差扫描热量分析仪测得的结晶化热焓值(ΔH)、结晶点(Tc)及结晶度(％)数据坐标图。
图3是显示本发明各实施例试片的变形深度-时间与温度-时间关系坐标图。
图4是显示本发明结晶性聚乳酸与一般聚乳酸的结晶速度的比较图。
具体实施方式
为了更加具体且详实地分析本发明，针对各实施例所使用的产品及相关设备仪器计有：
产品部份：
1.结晶性聚乳酸(1)：为鸿福鑫公司改质自然工作有限责任公司(NatureWorks LLC)再造的聚乳酸，商品名称为「HF-4100」，结晶点(TC)＝103℃，结晶度为35.7％，生分解率达90％以上。
2.结晶性聚乳酸(2)：为美国自然工作有限责任公司所生产的聚乳酸，商品名称为「NatureWorks 2100D」，结晶点(TC)＝101℃，结晶度为26.8％。
相关设备仪器部份：
1.单螺杆射出机：台中精机公司制造。
2.示差扫描热量分析仪(Differential Scanning Calorimeter：DSC)：美国PE公司(PERKIN-ELEER)制造。
图1是显示本发明采用结晶聚乳酸「HF-4100」依示差扫描热量分析仪测得的结晶化热焓值(ΔH)、结晶点(Tc)及结晶度(％)数据坐标图，其中，以台湾鸿福鑫公司所生产的结晶性聚乳酸「HF-4100」为主体，此聚乳酸结晶度是以DSC测量(每分钟10℃升温，20℃降温)，结晶度＝ΔH/ΔHf，ΔH为结晶化的热焓，经测得ΔH＝33.2J/g；ΔHf为聚乳酸完全结晶的热焓，ΔHf＝93J/g，此聚乳酸结晶情况由图1可知，其结晶度为ΔH/ΔHf＝33.2/93＝35.7％。
将此聚乳酸于70℃下干燥4小时，利用射出机射出ASTM测试标准试片，其操作条件如下：
共同条件为将螺杆的喷嘴、前端、中间端及送料端的温度分别设定在190℃、180℃、180℃及170℃，背压为10kgf/cm2，再依各实施例改变模具表面温度与成形时间，以进行射出成形加工，经结晶化及延时过程以得到聚乳酸成形体，最后再对个别实施例的成形体脱模变形，进行实际的评估，以取得最佳的模具表面温度与成形时间的操作区间。
实施例1：模具表面温度90℃，成形时间60秒。
实施例2：模具表面温度100℃，成形时间60秒。
实施例3：模具表面温度110℃，成形时间60秒。
实施例4：模具表面温度120℃，成形时间60秒。
实施例5：模具表面温度100℃，成形时间120秒。
实施例6：模具表面温度110℃，成形时间120秒。
现将上列各实施例的操作条件汇总如下表：
图2是显示本发明采用结晶性聚乳酸「2100D」依示差扫描热量分析仪测得的结晶化热焓值(ΔH)、结晶点(Tc)及结晶度(％)数据坐标图，其中，以美国自然工作有限责任公司(NatureWorks LLC)所生产的改质结晶性聚乳酸「2100D」为主体，此聚乳酸结晶度是以DSC量测(每分钟10℃升温，20℃降温)，结晶度＝ΔH/ΔHf，ΔH为结晶化的热焓，经测得ΔH＝24.98J/g；ΔHf为聚乳酸完全结晶的热焓，ΔHf＝93J/g，此聚乳酸结晶情况由图2可知，其结晶度为ΔH/ΔHf＝24.98/93＝26.8％。
将此聚乳酸于70℃下干燥4小时，利用射出机射出ASTM测试标准试片，其操作条件如下：
共同条件为将螺杆的喷嘴、前端、中间端及送料端的温度分别设定在190℃、180℃、180℃及170℃，背压为10kgf/cm2，再依各实施例改变模具表面温度与成形时间，以进行射出成形加工，经结晶化及延时过程以得到聚乳酸成形体，最后再对个别实施例的成形体脱模变形，进行实际的评估，以取得最佳的模具表面温度与成形时间的操作区间。
实施例7：模具表面温度90℃，成形时间60秒。
实施例8：模具表面温度100℃，成形时间60秒。
实施例9：模具表面温度110℃，成形时间60秒。
实施例10：模具表面温度120℃，成形时间60秒。
实施例11：模具表面温度100℃，成形时间120秒。
实施例12：模具表面温度110℃，成形时间120秒。
现将上列各实施例的操作条件汇总如下表：
另针对成形体脱模变形及热变形温度进行评估，以了解成形体脱模后是否产生变形以及其耐热性；成形体的耐热性的评估，是以其热变形温度(HDT)作为基准，
以ASTM D648(试片长127mm×宽12.7×厚3.2mm)标准，利用热变形温度试验机测量(GOTECH)，其荷重设定为66psi(4.16kg)，量测方法是将标准试片经油温加热并施荷重加压，当陷下一定深度的温度点即是材料受热变形的温度点，是一般用来量测塑料的热性质，由图3所显示本发明各实施例(仅就成形体脱模无变形程度者)试片的变形深度-时间与温度-时间关系坐标图中，即可推得热变形温度(HDT)。
成形体脱模变形及热变形温度的实测结果汇总如下表：
| 实施例 | 成形体脱模变形评估 | 开模性 | HDT热变形温度ASTM D648(66psi)℃ |
| 实施例1 | 变形 | 差 | - |
| 实施例2 | 无实质上变形 | 差 | 104 |
| 实施例3 | 无实质上变形 | 差 | 96 |
| 实施例4 | 变形 | 差 | - |
| 实施例5 | 无变形 | 好 | 129 |
| 实施例6 | 无实质上变形 | 好 | 112 |
| 实施例 | 成形体脱模变形评估 | 开模性 | HDT热变形温度ASTM D648(66psi)℃ |
| 实施例7 | 变形 | 差 | - |
| 实施例8 | 变形 | 差 | - |
| 实施例9 | 变形 | 差 | - |
| 实施例10 | 变形 | 差 | - |
| 实施例11 | 无实质上变形 | 差 | 111 |
| 实施例12 | 无实质上变形 | 差 | 94 |
图4是显示本发明结晶性聚乳酸与一般聚乳酸的结晶速度的比较图，其中，所谓结晶速度指的是结晶半生期(HALF-LIFT TIME)t1/2/S，也即达到50％结晶度所需的时间。图中是指(HF-4100)在模具高温中，结晶性聚乳酸具有快速结晶的效果，且在100℃时有最佳的结晶效果与结晶时间，验证了DSC图中Tc结晶点为最佳的制程时间。
综合上述，本发明是针对促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法的应用技术，特指一种借由聚乳酸射出同时于金属模具中热成形，使聚乳酸在金属模具中恒温以进行结晶化，达到结晶耐热的效果，且开模顶出的成品维持外型良好而不变形，此制程方法可以采用连续方式生产具耐热性的聚乳酸产品，凡是使用聚乳酸为材质的射出产品都可利用此成形加工过程制造，且成形加工完成后的聚乳酸具有耐热性及良好的力学特性，作最佳的改良与设计，为本发明对于促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法所作最具体的改良。
本发明在促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法的应用技术上，确实有具体且突破性的精进，于是依法提出发明专利的申请；由于上述发明说明的所有内容，仅只涵盖本发明的较佳实施例，凡是依本发明的技术手段及设计概念或方案等所延伸的任何变化，都应落入本发明的专利申请范围，特在此注明。
Claims (6)
1.一种促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其制造方法包含以下步骤：
成形：将聚乳酸射出于高温金属模具中热成形；
结晶化：聚乳酸在金属模具中结晶化而制成聚乳酸成形体；
延时：聚乳酸成形体在金属模具中维持一段结晶化时间，再进行开模顶出。
2.如权利要求1所述的促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其中聚乳酸的成份性质为聚乳酸掺混成核剂的聚乳酸树脂。
3.如权利要求1所述的促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其中该成形步骤中高温金属模具表面温度设定在高于该聚乳酸的玻璃化转变温度(Tg)10℃至低于其熔点(Tm)10℃的温度区间。
4.如权利要求1所述的促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其中该成形步骤是在金属模具内恒温加热且同时进行结晶化步骤以形成聚乳酸成形体。
5.如权利要求4所述的促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其中该成形步骤中金属模具内恒温加热，是将温度设定在高于该聚乳酸的玻璃化转变温度(Tg)10℃至低于其熔点(Tm)10℃的某一温度区间维持恒温。
6.如权利要求1所述的促使聚乳酸连续射出成形并具耐热的制造方法，其中该延时步骤使聚乳酸成形体在金属模具中维持结晶化时间为20秒至360秒区间。
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|---|---|---|---|---|
| CN102294808A (zh) * | 2010-06-24 | 2011-12-28 | 苏州希普生物科技有限公司 | 高分子材料聚乳酸射出成型工艺 |
| WO2017168398A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Dandelion Research Limited | Polylactic acid moulding process |
| CN113752525A (zh) * | 2020-06-02 | 2021-12-07 | 宜世家投资有限公司 | 结晶性塑胶的成型方法 |
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2008
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| WO2017168398A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Dandelion Research Limited | Polylactic acid moulding process |
| US11123905B2 (en) | 2016-03-31 | 2021-09-21 | Dandelion Research Limited | Polylactic acid moulding process |
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