CN108602977A - 蛋壳粉末树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种树脂组合物，相对于100重量份的高分子聚合物包含5重量份至50重量份的蛋壳粉末。根据本发明的树脂组合物为环保材料，再利用作为食品废弃物的蛋壳来用作塑料材料，可降低成本。并且，根据本发明的树脂组合物投入不燃性材料，而不是投入生物量作为用于节减成本而投入的材料，因此焚烧废弃时的二氧化碳的生成量少而环境负担低，并且，根据本发明的树脂化合物中蛋壳粉末与基础树脂的分散优秀，从而可以制备成具有美丽外观的成型品。

Description

蛋壳粉末树脂组合物
技术领域
本发明涉及蛋壳粉末树脂组合物，更详细地涉及再利用作为食品废弃物的蛋壳而可降低成本，并且蛋壳粉末与基础树脂的分散优秀而可制备成具有美丽外观的成型品的蛋壳粉末树脂组合物。
背景技术
最近，随着包括用作食品包装材料的薄膜的各种塑料的使用量增加，开发材料/产品时考虑其废弃而方法，通过多种方法试图开发既能环保又能降低成本的材料。
例如，韩国专利文献KR2013-0068620A、KR2014-0094865A等公开了对植物体进行粉碎而得粉末或者使草本类农产废弃物进行粉末化后，将其与塑料树脂配合，并经过注塑、挤压等方式制备成成型品。所公开的材料或方法为添加生物量(biomass)的塑料材料，具有填埋废弃的情况下可被生物分解的优点。
然而，通常上述的添加生物量的材料与物料材料的相容性不好，因此为了与塑料材料进行配合/混炼，预处理需要相当大的费用，并且，虽然具有填埋废弃的情况下可被生物分解的优点，但焚烧废弃的情况下生物量也会变成二氧化碳的形式，导致污染环境，因此与以往的塑料材料类似地对环境产生负担。
因此，本发明人为了发明焚烧废弃情况下的二氧化碳的发生量少且可降低成本的材料，经过努力的结果得出了将作为食品废弃物的蛋壳用作塑料材料的填充剂，由此完成了本发明。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于，提供可降低成并可制备具有美丽的表面外观的成型品的包含蛋壳粉末的树脂组合物。
本发明的另一目的在于，提供利用上述树脂组合物制备的成型品。
解决问题的手段
用于达成上述目的的本发明的蛋壳粉末树脂组合物的特征在于，相对于100重量份的高分子聚合物包含5重量份至50重量份的蛋壳粉末。
优选地，上述高分子聚合物可在200℃以下的温度与蛋壳粉末进行熔融混炼。
优选地，上述蛋壳粉末具有能够通过100目筛网(开口～150微米)的大小。
上述蛋壳粉末树脂组合物中，相对于100重量份的高分子聚合物，还可包含10重量份至30重量份的无机填充剂。
上述蛋壳粉末树脂组合物中，相对于100重量份的高分子聚合物，还可包含1重量份至10重量份的蜡。
发明的效果
根据本发明的树脂组合物为环保材料，再利用作为食品废弃物的蛋壳来用作塑料材料，可降低成本。
并且，根据本发明的树脂组合物投入不燃性材料，而不是投入生物量作为用于节减成本而投入的材料，因此焚烧废弃时的二氧化碳的生成量少而环境负担低，
并且，根据本发明的树脂组合物中蛋壳粉末与基础树脂的分散优秀，从而可以制备成具有美丽外观的成型品。
附图说明
图1为利用本发明的实施例的蛋壳粉末树脂组合物制备的注塑成型品的照片。
图2为利用比较例的蛋壳粉末树脂组合物制备的注塑成型品的照片。
具体实施方式
根据本发明的蛋壳粉末树脂组合物的特征在于，相对于100重量份的高分子聚合物，包含5重量份至50重量份的蛋壳粉末。
本发明的蛋壳粉末树脂组合物中所适用的高分子聚合物可使用用于食品包装材料、儿童用品、浴室用品、厨房用品等的本领域的公知的高分子材料，
优选地使用可在200℃以下的温度以熔融状态与蛋壳粉末进行混炼的高分子材料，更优选地使用在190℃以下的温度以熔融状态与蛋壳粉末进行混炼的高分子材料。发明人经过反复实验确认到，蛋壳粉末和高分子材料的混炼加工中，温度超过200℃的情况下因蛋壳的碳化而发生变色，并且在混炼加工中产生难闻气味，这种气味在结束作业后也残留较长时间。上述变色和气味的发生是蛋壳中以少量包含的蛋白质的碳化导致的，但这只是非限定性的说明。
通常，高分子树脂加工温度的下限为比熔点高10℃左右的温度。因此，本发明的蛋壳粉末树脂组合物中可适用为基础树脂的树脂为具有190℃以下的熔点的树脂。作为非限定性的例子可适用包含线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)的聚乙烯；乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)；聚乙烯醇(PVA)；以及丙烯(PP)单独聚合物或者丙烯和C3～C10的烯烃的共聚物；ABS；尼龙、聚酯等作为本发明的组合物的基础树脂。
本发明中所适用的蛋壳粉末为使鸟类、爬虫类动物的蛋壳(蛋的壳体)微细粉碎而粉末化的。通常，经过对所收集的蛋壳进行包括清洗、去除蛋壳膜、干燥、粉碎等的一系列作业制备。成分上，碳酸钙构成主成分(～93wt％)，并包含少量的碳酸镁(～1wt％)、磷酸钙(～1wt％)、蛋白质类(～5wt％)。
上述蛋壳粉末可通过商业渠道以粉碎成不同大小的状态得到。本发明的所适用的蛋壳粉末优选地适用通过100目筛网的大小(开口～150微米)，更优选地200目筛网(开口～70微米)，最优选地400目筛网(开口～40微米)。发明人经过反复实验确认到，不能通过100目的筛网的大小的情况下，基础树脂和蛋壳粉末的分散效果不好。
另一方面，根据本发明的组合物中蛋壳粉末的含量优选为相对于100重量份的高分子聚合物包含5重量份至50重量份的蛋壳粉末。蛋壳粉末的含量超过50重量份的情况下，基础树脂材料的物性(例如，拉伸强度、延伸率、冲击强度等)严重下降。
优选地，根据本发明的组合物还可包含无机填充剂。发明人经过反复实验确认到，追加包含无机填充剂的情况下，其作用的机制不明确，但蛋壳粉末和基础树脂的混炼及分散得到改善。作为该目的使用的无机填充剂可以为碳酸钙、黏土、黄土、滑石及高岭土中的一种以上。最优选地使用碳酸钙。
另一方面，无机填充剂的含量优选地为相对于100重量份的上述高分子聚合物使用5重量份至30重量份。使用小于5重量份的无机填充剂的情况下，混炼及分散的改善不充分，另一方面，使用30重量份以上的情况下，导致产品的强度、拉伸强度、延伸率等物性下降。
并且，根据本发明的蛋壳粉末树脂组合物还可包含蜡。上述蜡涂覆于蛋壳粉末的表面，用于改善蛋壳粉末和基础树脂的分散，并且起到防止蛋壳粉末的水分吸收的功能。用于该目的而使用的蜡只要是可通过商业渠道购入的即可无限制地用于本发明的组合物，例如，可使用石蜡、流动石蜡、蜂蜡、模蜡(mold wax)、乳化蜡、小烛树蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。
上述蜡的使用量优选地为相对于100重量份的高分子聚合物包含1至20重量份。使用量小于1重量份的情况下，涂覆功能及润滑剂辅助剂的作用微弱，使用量超过20重量份的情况下，在制备及后续工序中被洗脱(elution)而可成为表面不良及作业性不良(异物被洗脱)的原因。
混合基础树脂和蛋壳粉末、无机填充剂、其他添加剂等后，可通过挤压的方法将上述蜡投入于组合物。作为蛋壳粉末的投入的另一例，上述蜡和蛋壳粉末预先配合，以涂覆由蜡的蛋壳粉末的形态使用。向蛋壳粉末投入蜡，并以300rpm至800rpm进行高速搅拌，借助搅拌时发生的自发热来使蜡溶解来对蛋壳粉末的表面进行涂覆，由此获得表面涂覆的蛋壳粉末。
另一方面，当然，根据本发明组合物可根据需要还包含热稳定剂、防氧化剂、润滑剂、离型剂、成核剂、颜料、染料、紫外线稳定剂、阻燃剂、增塑剂等本领域的公知的添加剂。
根据本发明的蛋壳粉末树脂组合物可通过对组成成分进行熔融混炼后使其颗粒化的公知的方法制备。
例如，组合物的熔融混炼可利用单轴挤压机或双轴挤压机执行，组合物的各组分的投入可通过手持搅拌机或班伯里混合机对粉末或颗粒状态的基础树脂、蛋壳粉末、无机填充剂及其他所需的添加剂后投入挤压机，或者针对部分成分边计量边投入挤压机的其他位置。结束熔融混炼后，对其进行颗粒化来用于后续工序。
以下，通过实施例对本发明的构成及其效果进行详细说明。本实施例仅仅用于详细说明本发明，本发明的范围并不局限于这些实施例。
以如下表1所示的配合比率的组成准备了根据本发明的蛋壳粉末树脂组合物。
表1
实施例 比较例
聚丙烯树脂 100 100
蛋壳粉末 42 42
碳酸钙 16 -
蜡 8 -
Zn-硬脂酸盐 2 2
防氧化剂 0.1 0.1
*投入量单位：重量份
*聚丙烯树脂：韩国湖南石油化学，J-320C
*蛋壳粉末：通过200目筛网，95重量份以上
*碳酸钙：大宫，OM1T
*蜡：韩国Lion化学，102N
*防氧化剂：汽巴-嘉基(Ciba-Geigy)，Irgnox 1010
首先，将蛋壳粉末和蜡投入高速搅拌机，以400rpm的速度进行高速搅拌，由此准备表面涂覆有蜡的蛋壳粉末。接着，配合丙烯树脂、所准备的上述表面涂覆有蜡的蛋壳粉末、碳酸钙以及Zn-硬脂酸盐后，投入双轴挤压机的漏斗，在圆筒的最高温度190℃进行熔融混炼后，进行冷却、切断来制备颗粒状态的组合物。
利用所制备的上述实施例和比较例的热塑性树脂组合物，经过注塑成型制备蛋盒形态的产品。
图1为利用本发明的实施例的蛋壳粉末树脂组合物制备的注塑成型品的照片，图2为利用比较例的蛋壳粉末树脂组合物制备的注塑成型品的照片。参照图1，对高分子聚合物和蛋壳粉末进行熔融混炼时，同时使用无机填充剂的情况下，可确认到得到蛋壳粉末的分散均匀且表面状态美丽的成型品。相反，参照图1可确认到，制备蛋壳粉末树脂组合物时仅使用基础树脂和蛋壳粉末的情况下，使用组合物得到的最终成型的产品中，可肉眼确认到蛋壳粉末的分散状态不均匀。通过上述结果确认到，制备蛋壳粉末树脂组合物时，追加投入无机填充剂(尤其，碳酸钙)，才能制备出蛋壳粉末的分散状态良好且均匀的厚度的产品。
产业上的可利用性
根据本发明的蛋壳粉末树脂组合物可通过注塑成型、挤压成型或薄片成型等公知的成型方法适用于食品包装材料、儿童用品、浴室用品、厨房用品、汽车内置材料、工业用品等。

Claims (4)

1.一种蛋壳粉末树脂组合物，其特征在于，相对于100重量份的高分子聚合物，包含5重量份至50重量份的蛋壳粉末、10重量份至30重量份的无机填充剂以及1重量份至10重量份的蜡。
2.根据权利要求1所述的蛋壳粉末树脂组合物，其特征在于，上述高分子聚合物能够在200℃以下的温度与蛋壳粉末进行熔融混炼。
3.根据权利要求1所述的蛋壳粉末树脂组合物，其特征在于，上述蛋壳粉末具有能够通过100目筛网的大小，上述筛网的开口为150微米。
4.一种成型品，其特征在于，利用权利要求1至3中任一项所述的蛋壳粉末树脂组合物制备而成。
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