CN105492530B - 聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法、发泡片形成用胶体组合物、发泡片及发泡片的制备方法 - Google Patents

聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法、发泡片形成用胶体组合物、发泡片及发泡片的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供发泡片形成用胶体组合物，上述发泡片形成用胶体组合物包含通过对聚乳酸树脂的纤维状粒子进行粉碎来获得的、平均直径为1至100μm的聚乳酸树脂粒子。

Description

聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法、发泡片形成用胶体组 合物、发泡片及发泡片的制备方法
技术领域
本发明涉及聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法、发泡片形成用胶体组合物、发泡片及发泡片的制备方法。
背景技术
使用聚乳酸的多个产品通过多次热加工过程来生产。据报告，聚乳酸对热敏感，从而通过高温进行水解。由于这种聚乳酸的特性，在聚乳酸产品的加工中因基于热的水解而发生分子量变化，其还对生产的成品的状态产生影响。
发明内容
技术问题
本发明提供包含本发明的聚乳酸树脂，且可制备寿命得到提高的发泡片的发泡片形成用胶体组合物。
本发明的再一实例提供用于制备上述发泡片形成用胶体组合物的聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法。
本发明的另一实例提供使用上述发泡片形成用胶体组合物来制备的发泡片。
本发明的还有一实例提供使用上述发泡片形成用胶体组合物来制备发泡片的方法。
解决问题的手段
在本发明的一实例中，提供发泡片形成用胶体组合物，上述发泡片形成用胶体组合物包含通过对聚乳酸树脂的纤维状粒子进行粉碎来获得的、平均直径为约1至约100μm的聚乳酸树脂粒子。
上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵横比可以为约20至约100。
上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵截面的平均直径可以为约10μm至约300μm。
在本发明的再一实例中，提供发泡片，上述发泡片包括聚乳酸发泡层，上述聚乳酸发泡层由上述发泡片形成用胶体组合物发泡而成。
上述聚乳酸树脂粒子可包含重均分子量为约100000至约200000的聚乳酸树脂。
在本发明的另一实例中，提供聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法，上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法包括：投入聚乳酸树脂后，形成熔融聚乳酸喷射液的步骤；以及一边利用熔融喷射法喷射上述熔融聚乳酸喷射液一边进行冷却，来获得聚乳酸树脂的纤维状粒子的步骤。
向挤压机投入上述聚乳酸树脂后，使上述聚乳酸树脂向喷嘴移动，来使上述聚乳酸树脂在上述喷嘴中加温，从而可形成上述熔融聚乳酸喷射液。
向上述挤压机可投入颗粒状的聚乳酸树脂或粉末状的聚乳酸树脂。
向上述喷嘴一同注入空气来可排出上述熔融聚乳酸喷射液。
向上述喷嘴注入的空气的温度可以为约300至约500℃、压力可以为约100至约1000psi、注入速度可以为约10至约50m/s。
上述喷嘴的温度可以为约200至约400℃。
上述喷嘴的压力可以为约10psi至约1000psi。
上述喷嘴的直径可以为约0.5至约3.0mm。
在约250℃温度下，上述喷射液的粘度可以为约1500至约3000cp。
上述喷射液可不包含增塑剂。
可对上述喷嘴施加约10000至约50000V的电压来执行熔融电喷射法。
上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵横比可以为约20至约100。
上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵截面的直径可以为约10μm至约300μm。
在本发明的还有一实例中，提供发泡片的制备方法，上述发泡片包括聚乳酸发泡层，上述发泡片的制备方法包括：通过熔融喷射法来获得纵截面的直径为约10μm至约300μm的聚乳酸树脂的纤维状树脂粒子的步骤；将上述聚乳酸树脂的纤维状粒子粉碎成平均直径为约1至约100μm的聚乳酸树脂粒子的步骤；将粉碎了的上述聚乳酸树脂粒子及溶剂混合，来用胶体组合物制备发泡性树脂组合物，并涂敷上述发泡性树脂组合物来形成层的步骤；以及对由上述发泡性树脂组合物形成的层进行发泡来形成聚乳酸发泡层的步骤。
上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵横比可以为约20至约100。
发明的效果
使用上述聚乳酸树脂的纤维状粒子来制备的发泡片的耐久性、表面特性优秀，且寿命得到提高。
具体实施方式
以下，详细说明本发明的实例。但这仅作为例示而提出，本发明并不局限于此，本发明仅根据后述的发明要求保护范围而定义。
在本发明的一实例中，提供发泡片形成用胶体组合物，上述发泡片形成用胶体组合物包含聚乳酸树脂粒子，上述聚乳酸树脂粒子通过将聚乳酸树脂的纤维状粒子粉碎成平均直径为约1至约100μm的粒子而获得。
上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵横比可以为约20至约100。上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵截面的平均直径可以为约10μm至约300μm。
具有上述形状比的聚乳酸树脂的纤维状粒子可通过熔融喷射法来制备。并且，当执行熔融喷射法时，向喷嘴一同加入高温高压的空气，从而可获得更均匀的聚乳酸粒子。上述熔融喷射法可通过执行熔融喷射法时施加电压的熔融电喷射法(melt ESD，meltElectrostatic Spray Deposition)来执行。
以下，对制备上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的具体的制备方法进行说明。在制备上述聚乳酸树脂的纤维状粒子时，适用上述熔融喷射法，从而具有可容易调节粒子的形状，并将粒子大小的分布均匀的优点。
在本发明的再一实例中，提供聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法，上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的制备方法包括：投入聚乳酸树脂后，形成熔融聚乳酸喷射液的步骤；以及一边利用熔融喷射法喷射上述熔融聚乳酸喷射液一边进行冷却，来获得聚乳酸树脂的纤维状粒子的步骤。
根据上述方法可制备包含于上述发泡片形成用胶体组合物的上述聚乳酸树脂的纤维状粒子。具体地，通过上述方法制备的聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵截面的直径可以为约10μm至约300μm。并且，具体地，通过上述方法制备的聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵横比可以为约20至约100。
为了执行上述熔融喷射法，首先向具有喷嘴的挤压机(extruder)投入颗粒或粉末形态的聚乳酸，在高温的喷嘴中，颗粒或粉末形态的聚乳酸被熔融而形成为熔融聚乳酸喷射液，上述熔融聚乳酸喷射液以高温的微型尺寸的液滴形态喷射，并且，上述喷射在冷却室内进行，因而喷射的同时冷却上述液滴，从而形成聚乳酸树脂的纤维状纳米网(web)。
选择性地，上述熔融喷射法可通过对上述喷嘴施加电压来执行熔融电喷射法。
向上述喷嘴一同注入空气来排出上述熔融聚乳酸喷射液。
调节向上述喷嘴注入的空气的温度和压力及速度来可调节排出的熔融聚乳酸喷射液的液滴的大小及形状，由此可调节最终要形成的聚乳酸树脂的粒子的大小。
例如，向上述喷嘴注入的空气的温度可以为约300至约500℃，注入的空气的压力可以为约10至约1000psi，空气的注入速度可以为约10至约50m/s。
上述熔融喷射法的工序条件没有特别限制，可将公知的工序条件，例如，上述喷嘴的压力设定为约100psi至约1000psi来执行。
但是，上述熔融喷射法应在熔融聚乳酸的温度范围内执行。例如，上述喷嘴的温度可以为约200至约400℃。
并且，如上所述，为了形成微型粒子状的聚乳酸树脂，可将喷嘴的直径设定为约0.5mm至约3.0mm。能够以使上述聚乳酸树脂的纤维状粒子具有上述范围内的纤维状粒子的纵截面的直径的方式调节喷嘴的直径。
例如，上述熔融喷射法可对上述喷嘴施加约10000V至约50000V的电压来执行熔融电喷射法。
根据上述喷射液的粘度，可确定由上述液滴冷却而成的聚乳酸树脂的粒子的形状。为了形成纤维状粒子，具体地，在约250℃温度下，上述涂敷液的粘度可以为约1500至约3000cp。
为了使上述喷射液具有上述范围的粘度，不使用另外的增塑剂等的添加剂，也可容易制备。
根据需要，上述喷射液还可包含熔融强度加固材料、润滑剂、耐水解剂等的添加剂。
作为对上述聚乳酸树脂的纤维状粒子进行粉碎来可形成胶体的微粒子，可形成上述聚乳酸树脂粒子。
对上述聚乳酸树脂的纤维状粒子进行粉碎的方法没有特别的限制，可根据公知的粉碎方法粉碎成无定形的微粒子，例如，可使用盘磨机(disc refiner)粉碎成细腻的粒子。
粉碎的上述聚乳酸树脂粒子可使用于发泡片的制备。
利用粉碎的上述聚乳酸树脂粒子可形成上述胶体组合物。
在一实例中，在粉碎的上述聚乳酸树脂粒子中加入添加剂，并搅拌来可制备溶胶(sol)溶液。
上述胶体组合物为了制备成发泡片，不局限于特别的制备方法，可根据公知的方法制备。
在一实例中，使用通过如上所述的方法形成的胶体组合物制备溶胶(sol)，并涂敷在基材上，涂敷溶胶(sol)后，进行发泡来可制备发泡层。
在本发明的另一实例中，提供发泡片，上述发泡片包括发泡层，上述发泡层由上述胶体组合物发泡而成。
一般，包括聚乳酸发泡层来形成的发泡片通过各种工序来生产。例如，首先，将聚乳酸树脂的粉末捏合(kneading)并挤压来制备颗粒形态的聚乳酸树脂后，再进行T模(T-die)挤压加工、贴合及发泡工序。通常，通过这种工序制备发泡片，至少经过三四次左右的热加工工序。
但是，聚乳酸树脂在高温条件下进行水解，因而众所周知，其对热处理敏感。根据这种聚乳酸树脂的特性，适用聚乳酸树脂的发泡片由于加工中基于热的水解，对聚乳酸树脂的分子量产生影响，而这导致产品的劣化。
上述发泡片的发泡层由上述胶体组合物发泡而制备，因而可减少通常经过的热处理工序的次数，来防止基于热处理的聚乳酸的劣化，从而可维持更高的聚乳酸的分子量，其结果，上述发泡片形成为具有更高的分子量的聚乳酸发泡体，从而可提高耐久性。
具体地，上述发泡片可包含重均分子量为约100000至约200000的聚乳酸树脂。
在本发明的还有一实例中，提供发泡片的制备方法，在制备发泡片时使用上述纳米聚乳酸树脂的纤维状树脂粒子，从而可减少基于热的加工工序次数。
包括上述聚乳酸发泡层的发泡片的制备方法包括：通过熔融喷射法来获得纵截面的直径为约10μm至约300μm的聚乳酸树脂的纤维状树脂粒子的步骤；将上述聚乳酸树脂的纤维状粒子粉碎成平均直径为约1至约100μm的聚乳酸树脂粒子的步骤；将粉碎了的上述聚乳酸树脂粒子及溶剂混合，来用胶体组合物制备发泡性树脂组合物，并涂敷上述发泡性树脂组合物来形成层的步骤；以及对由上述发泡性树脂组合物形成的层进行发泡来形成聚乳酸发泡层的步骤。
如上所述，上述聚乳酸树脂的纤维状树脂粒子可通过熔融电喷射法来制备而使用。
以上述方法形成的发泡层均匀分散上述聚乳酸树脂的纳米粒子。如上所述，聚乳酸树脂被均匀分散而存在，因而可提高最终生成的发泡片的产品表面特性，还提高发泡片的耐久性。
如上所述，上述发泡片的制备方法与一般公知的发泡片的制备工序相比，减少基于热的加工次数，从而可明显减少根据聚乳酸树脂的水解的损伤，因此，可抑制根据聚乳酸树脂的水解的分子量下降。由此，根据上述发泡片的制备方法制备的发泡片明显改善基于热的加工工序的产品劣化，从而提高寿命。
根据上述发泡片的制备方法制备的发泡片不根据所使用的聚乳酸树脂的分子量水解大大减少而维持。例如，根据上述发泡片的制备方法制备的发泡片可包含重均分子量为约100000至约200000的聚乳酸树脂。
以下，记载本发明的实施例及比较例。这种实施例只是本发明的一实施例，本发明不局限于以下实施例。
实施例
实施例1
利用颗粒形态的聚乳酸树脂，并通过熔融电喷射法来制备了纵截面的平均直径为约150μm、纵横比为50的纤维状粒子。当执行熔融电喷射法时，喷嘴的温度为250℃，喷嘴的压力为500psi，喷嘴的直径为1mm，对喷嘴施加20000V的电压，在230℃温度下，熔融聚乳酸喷射液的粘度为2200cp。
使用盘磨机(disc refiner)将作为制备的上述聚乳酸树脂的纤维状粒子的网(web)粉碎成细腻的粒子，从而制备了平均直径为80μm大小的粒子。
加入制备的上述聚乳酸粒子和增塑剂、稳定剂、润滑剂等的添加剂，并搅拌来制备了含有聚乳酸树脂的溶胶。将制备的含有聚乳酸树脂的溶胶以溶胶-凝胶的方式涂敷在基材后，进行干燥(发泡)，从而制备了厚度为约0.5mm的发泡片样品。
比较例1
在与实施例1相同的颗粒形态的聚乳酸树脂中放入增塑剂、稳定剂、润滑剂等的添加剂并进行混合，从而制备了含有聚乳酸树脂的混合组合物。在150℃温度下，使用密炼机来对含有上述聚乳酸树脂的混合组合物进行混炼，并使用150℃温度的二辊机进行第一次、第二次混合。对以这种方式制备的混合原料进行压延加工并发泡，来制备了厚度为0.5mm的发泡片样品。
评价
实验例1：聚乳酸的分子量测定
针对在上述实施例1及比较例1中制备的发泡片样品，使用凝胶渗透色谱法(GPC，gel permeation chromatography)(e2695，Waters制备)来测定重均分子量，并记载在下列表1中。
实验例2：耐久性评价
根据ASTM D256方式，测定在上述实施例1及比较例1中制备的薄片的耐冲击强度，并记载在下列表1中。
实验例3：表面特性评价
通过肉眼对在上述实施例1及比较例1中制备的薄片的表面特性进行评价，并记载在下列表1中。评价基准通过肉眼来判定，采用5分制，判定为5分(优秀)～1分(NG)。
表1

Claims (2)

1.一种发泡片，其特征在于，包括聚乳酸发泡层，所述聚乳酸发泡层由发泡片形成用胶体组合物发泡而成；
其中所述发泡片形成用胶体组合物包含通过对聚乳酸树脂的纤维状粒子进行粉碎来获得的、平均直径为1至100μm的聚乳酸树脂粒子，
其中所述聚乳酸树脂粒子包含重均分子量为100000至200000的聚乳酸树脂，
其中所述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵截面的平均直径为10μm至300μm。
2.一种发泡片的制备方法，其特征在于，所述发泡片包括聚乳酸发泡层，所述发泡片的制备方法包括：
通过熔融喷射法来获得纵截面的直径为10μm至300μm的聚乳酸树脂的纤维状树脂粒子的步骤；
将所述聚乳酸树脂的纤维状粒子粉碎成平均直径为1至100μm的聚乳酸树脂粒子的步骤；
将粉碎了的所述聚乳酸树脂粒子及溶剂混合，来用胶体组合物制备发泡性树脂组合物，并涂敷所述发泡性树脂组合物来形成层的步骤；以及
对由所述发泡性树脂组合物形成的层进行发泡来形成聚乳酸发泡层的步骤；
其中所述聚乳酸树脂的纤维状粒子的纵横比为1至5。
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