CN110154469A - 塑木组成、塑木结构及其制作方法 - Google Patents

塑木组成、塑木结构及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种塑木组成，包含布料、相容剂，及改质剂，其中，该布料包含聚酯或棉的其中至少一种，该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉或亲水性改质的聚烯烃，该改质剂选自亲水性改质的聚烯烃或一含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，且以该塑木组成的重量百分比为100wt％计，该布料的含量为30‑60wt％，且该相容剂的含量为10‑25wt％。此外，本发明还提供一种含有该塑木组成的塑木结构，及该塑木结构的制作方法。

Description

塑木组成、塑木结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种塑木组成、塑木结构，及其制作方法，特别是涉及一种不含木粉的塑木组成、塑木结构，及其制作方法。
背景技术
塑木仿木材料因为不易腐烂、无传统木材因风化腐蚀产生异味的缺点，且无蛀虫的问题，因此，近年来已大量取代木材而被使用在例如室内的仿木地砖、仿木装饰贴片或是户外的造景、栏杆、阶梯等。
然而，仿木塑木材料虽然没有传统木材的缺点，但是因为其不易分解且组成主要为石化原料(塑胶)，因此，在各界对环境保护越来越要求的前提下，寻求可以减少石化原料的使用，以及对环境友善的材料，取代/减少现有仿木塑木材料的石化原料用量，以减少对环境资源的破坏及浪费，则是相关业者不断积极改善的方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保的塑木组成。
于是，本发明的塑木组成，包含布料、相容剂，及改质剂。
该布料包含聚酯或棉的其中至少一种，该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉或亲水性改质的聚烯烃，该改质剂选自亲水性改质的聚烯烃，或一含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，且以该塑木组成的重量百分比为100wt％计，该布料的含量为30-60wt％，且该相容剂的含量为10-25wt％。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该布料包含棉及聚酯。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该布料为废弃回收的布料。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉，该改质剂选自含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，且该高分子掺混物还包含聚乙烯，及聚丙烯。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该亲水性改质的聚烯烃为马来酸酐接枝改质聚烯烃或乙烯醋酸乙烯酯共聚物改质的聚烯烃。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该相容剂及该改质剂均选自乙烯醋酸乙烯酯共聚物改质的聚烯烃。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该疏水性改质的淀粉选自聚乙烯接枝改质的淀粉或聚丙烯/乙烯醋酸乙烯酯共聚物接枝改质的淀粉。
较佳地，本发明所述的塑木组成，其中，该相容剂及该改质剂的熔点低于该布料的聚酯的熔点。
此外，本发明的另一目的在于提供一种具有高强度且不易变形的塑木结构。
于是，本发明的塑木结构，包含一芯体，及一皮层。
该芯体是由如前所述的塑木组成为材料构成，该皮层包覆该芯体，且该皮层的构成材料包含亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物。
较佳地，本发明所述的塑木结构，其中，该高分子掺混物还包含聚乙烯及聚丙烯。
较佳地，本发明所述的塑木结构，其中，该皮层的构成材料还包含添加剂，该添加剂选自色料、紫外光吸收剂、抗氧化剂、滑剂的其中至少一种。
较佳地，本发明所述的塑木结构，还包含形成于该皮层上的图案层。
此外，本发明的又一目的在于提供一种具有高强度且不易变形的塑木结构的制作方法。
于是，本发明塑木结构的制作方法，包含混合步骤，及加工步骤。
该混合步骤是将粉碎后的布料与相容剂混合并升温至该相容剂的熔点，使该相容剂熔融并包覆该粉碎后的布料形成加工料，其中，该布料包含聚酯或棉的其中至少一种，该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉或亲水性改质的聚烯烃。
该加工步骤是将该加工料与改质剂进行混炼得到芯体材料，将该芯体材料压出后得到芯体，其中，该改质剂选自亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物。
较佳地，本发明所述塑木结构的制作方法，该加工步骤还进一步将皮层材料与该芯体材料利用共压出方式而形成芯体及包覆该芯体的皮层，其中，该芯体由该芯体材料构成，该皮层材料包含亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，该皮层由该皮层材料构成。
较佳地，本发明所述塑木结构的制作方法，其中，该布料包含聚酯及棉，且该相容剂的熔点低于该布料的聚酯的熔点。
较佳地，本发明所述塑木结构的制作方法，其中，该混合步骤是利用摩擦加热旋转桶进行混合及摩擦升温，并于升温过程同时进行抽气。
本发明的有益的效果在于：利用相容剂与改质剂，增加布料与塑料的相容性，让布料可被相容剂及改质剂包覆而可增加芯体的强度，并借由皮层组成的选择，而让制得的塑木结构的芯体与皮层间可有极佳的结合性，而可增加制得的塑木结构的整体强度及耐用性。
附图说明
图1是说明本发明塑木结构实施例的结构示意图；
图2是说明本发明该塑木结构还包含图案层及保护层的结构示意图；
图3是说明该具体例1制得的芯体的SEM照片；
图4是说明该比较例1制得的芯体的SEM照片；
图5是说明该比较例2制得的芯体的SEM照片；及
图6是是说明该比较例3制得的芯体的SEM照片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的组件。
本发明的塑木结构可用于户外或室内的装潢建材，例如，可用于室内的仿木地砖、仿木装饰贴片或是户外的造景、栏杆、阶梯等并无特别限制。
参阅图1，本发明塑木结构的一实施例包含一芯体2、一皮层3。
该芯体2是由一塑木组成为材料所构成，该塑木组成包含布料、相容剂，及改质剂。且以该塑木组成的重量百分比为100wt％计，该布料的含量为30-60wt％，且该相容剂的含量为10-25wt％。且其中，该塑木组成不含木粉。
其中，该布料包含聚酯或棉的其中至少一种。于一些实施例中，该布料是来自废弃回收布料，包含聚酯及棉，且聚酯与棉的重量百分比介于10：90-90:10。
于一些实施例中，该布料中聚酯与棉的重量比约为1:1。
该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉或亲水性改质的聚烯烃。
于一些实施例中，该疏水性高分子改质的淀粉选自聚乙烯接枝改质的淀粉或聚丙烯/乙烯醋酸乙烯酯共聚物(PP/EVA)接枝改质的淀粉。该亲水性改质的聚烯烃可为马来酸酐(Maleic anhydride，MA)接枝改质聚烯烃(MA-POE)，例如：马来酸酐接枝改质聚乙烯(MA-PE)、马来酸酐接枝改质聚丙烯(MA-PP)；或是乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)改质的聚烯烃(EVA-POE)。
该疏水性高分子改质的淀粉或是亲水性改质的聚烯烃的目的均是让改质后的淀粉或是聚烯烃可同时具有亲水性及疏水性基团，因此，可借由改质后的淀粉或是聚烯烃增加布料中的亲水性物质(例如棉)与疏水性高分子材料(例如聚酯)之间的相容性。以淀粉改质为例说明，是利用将淀粉的部分羟基(-OH)进行疏水性改质，让改质后的淀粉可同时具有亲水性及疏水性基团，而可利用改质后的淀粉作为相容剂，增加布料中的亲水性物质(例如棉)与疏水性高分子材料(例如聚酯)的相容性。于一些实施例中，该淀粉的疏水性高分子改质率约为20％-25％。
该改质剂选自亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，其中，该亲水性改质的聚烯烃或该亲水性改质聚酯的熔点均会低于布料中的聚酯，借以降低整体的熔点以提升该塑木组成的加工性，并可进一步增加与该相容剂的相容性。此外，该高分子掺混物还可进一步包含聚乙烯及聚丙烯。
该亲水性改质的聚烯烃如同前述该相容剂所述。该亲水性改质聚酯可借由增加多元醇的含量，除了可增加亲水性，还可降低该亲水性改质聚酯的熔点。
于一些实施例中，该相容剂选自聚乙烯接枝改质的淀粉，该改质剂选自包含亲水性改质聚酯、聚乙烯，及聚丙烯的高分子掺混物。
于一些实施例中，该改质剂与该相容剂选用相同的亲水性改质的聚烯烃。例如，该相容剂及该改质剂均选自亲水性改质的聚烯烃，且该亲水性改质的聚烯烃可选自乙烯醋酸乙烯酯共聚物改质的聚烯烃(EVA-POE)。
该皮层3包覆该芯体2，且该皮层3的构成材料包含亲水性改质的聚烯烃或一含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物。
该亲水性改质的聚烯烃或亲水性改质聚酯是选自与该芯体的组成的亲水性改质的聚烯烃或亲水性改质聚酯相同，借以增加该皮层3与该芯体2的相容性，而增加彼此的密合性。
于一些实施例中，该高分子掺混物还可包含聚烯烃，例如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等。
于一些实施例中，该皮层3的构成材料还可包含一添加剂，该添加剂可选自色料、紫外光吸收剂、抗氧化剂及滑剂的其中至少一种，而让该皮层3可显现出不同颜色，或具有其它不同功能(如抗UV或抗氧化等功能)。
参阅图2，于一些实施例中，该皮层3表面也可进一步再形成一层图案层4或一层保护层5，或是先于该皮层3面向使用环境的表面先形成一层图案层4后，再于该图案层4及其余的该皮层3表面形成该保护层5，借此，可令该塑木结构表面呈现不同的花纹图案，及更佳的保护性。该图案层4则可以印刷方式形成于该皮层3的表面，该保护层5选自透明清漆，且可以涂布方式形成，由于该图案层4及该保护层5的相关材料及制程方法为本技术领域已知，故不再多加赘述。图2是以该皮层3上还形成有该图案层4及保护层5为例说明。
本发明利用布料作为塑木组成的其中一种原料，由于现今消费习惯大众对于衣物、织品的汰换率极高，因而产生大宗的废弃或回收衣物，然而，这些衣物大部分为聚酯纤维不易分解，使得废弃衣物的废弃处理逐渐变成环保的重要议题。因此，本案的塑木组成结合使用废弃衣物的布料作为原料，由于衣物的主要成分即为石化原料，因此，不仅可减少石化原料的使用还可再利用废弃衣物，而可对环境更友善。
接着说明前述该塑木结构的该实施例的制作方法。
该制作方法包含一混合步骤，及一加工步骤。
该混合步骤是先将一粉碎后的布料与相容剂混合，并升温至该相容剂的熔点，使该相容剂包覆该粉碎后的布料形成一加工料。
该加工步骤是将该加工料与该改质剂进行混炼得到一芯体材料，将该芯体材料压出后得到如图2所示的该芯体2。
详细的说，因为棉无法直接进入混炼机中直接与高分子混炼，因此，本发明借由先将粉碎后的布料与具有预定结构特性的相容剂先进行预加工，让布料先与该相容剂融混，令相容剂包覆布料中的棉，形成一可进入混炼机台加工的混合物后，再将该混合物与其它的高分子材料进行混炼后压出，而可得到该芯体2。利用相容剂的作用可减少棉与聚酯之间因为异质材料不相容造成的界面分离问题，因此可让该芯体2间的棉可被高分子材料包覆，不会有相分离的问题。此外，因为棉的含水量较高，因此，在棉与高分子混炼的过程中棉所含的水气会被包覆于高分子混炼物内，而容易造成后续制品的品质及耐用性不佳的缺点。而本发明则是进一步利用在棉与相容剂预混的过程中产生的热让棉的水气逸出并抽气移除，因此，还可有效减少预混后形成的该加工料的含水率，而提升制品的耐用性及物性。
更具体的说，该混合步骤可利用捏合方式将该粉碎后的布料与相容剂预混合以得到该加工料，或是利用是将该粉碎后的布料与相容剂置入一摩擦加热旋转桶中，借由该摩擦加热旋转桶的转动让该相容剂于转动摩擦过程升温熔融，包覆该布料而形成该加工料。此外，该布料中棉所含的水分于摩擦升温过程会蒸发，因此，配合于升温过程同时进行抽气，将水气抽离，而可有效减少后续制得的该加工料的水气含量。此外，当该布料是同时含有棉与聚酯时，该相容剂的熔点还可控制在低于该布料的聚酯的熔点，避免混合过程因相容剂的熔融温度过高造成棉碳化的问题。
该加工步骤是将该加工料与该改质剂进行混炼得到一芯体材料，再将该芯体材料与该皮层材料利用共压出方式，而得到该塑木结构。
详细的说，因为经过该混合步骤的棉已被该相容剂包覆，而形成一可用以混炼加工的高分子加工料，因此，可将该加工料置入螺杆机中，并利用侧边入料方式令该改质剂进入该螺杆机一同进行混炼，形成一芯体材料。接着，再准备该含有亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物的皮层材料，将该皮层材料与芯体材料利用共压出方式进行压出，即可得到如图2所示的该塑木结构。其中，该芯体2是由该芯体材料构成，该皮层3则是由该皮层材料所构成。
接着，利用下述具体例及比较例说明本发明该塑木结构。
具体例1
芯体材料：
布料：棉纤维与聚酯纤维重量百分比为60:40、相容剂：聚乙烯接枝改质的淀粉、改质剂：多元醇亲水性改质聚酯(以m-PET表示)、聚乙烯(PE)，及聚丙烯(PP)的高分子掺混物的比例为：m-PET：PE：PP＝50：30：20，且布料/相容剂/改质剂的含量分别为：42wt％/18wt％/40wt％。
皮层材料：多元醇亲水性改质聚酯(m-PET)、聚乙烯(PE)，及聚丙烯(PP)的高分子掺混物，且其比例为：m-PET:PE:PP＝50:30:20。
将粉碎后的布料与相容剂置入摩擦加热旋转桶中，借由该摩擦加热旋转桶的转动逐渐升温至约150-180℃，并同时抽气，让该相容剂熔融包覆该布料而形成加工料。接着，将该加工料置入单轴螺杆机中，并利用侧边入料方式将该改质剂送入该单轴螺杆机中进行混炼，形成一芯体组成，最后再将该芯体组成与该皮层材料于150-160℃进行共压出，得到如图2所示的塑木结构。
比较例1
该比较例1的制程与该具体例大致相同，不同处在于该比较例1是以未改质的聚酯(PET)分别作为相容剂与改质剂进行混炼加工。
比较例2
该比较例2的芯体是利用添加木粉于未改质的聚酯(PET)中而得。
比较例3
该比较例3的制程与该具体例大致相同，不同处在于该芯体是利用添加玻纤于未改质的聚酯(PET)中而得，且是以未改质的PET分别作为相容剂与改质剂进行混炼加工。
参阅图3-6，图3-6是分别将该具体例1及比较例1-3的该芯体材料直接压出后得到的芯体进行切片后的SEM照片。由图4-6可明显看出，未使用相容剂时，棉纤维、木粉及玻纤与高分子材料(PET)之间的相容性差无法被包覆而有界面分离的问题。反观本案(如图3所示)，因为有相容剂的辅助，所以可有效增加棉纤维与高分子材料(聚酯)之间的相容性，而让棉纤维可较完整地被高分子材料包覆。
综上所述，本发明利用相容剂与改质剂，增加布料与塑料的相容性，让布料可被相容剂及改质剂包覆而可增加芯体的强度，并让制得的塑木结构的芯体与皮层间可有极佳的结合性，而可增加制得的塑木结构的整体强度及耐用性，此外，由于本案的布料可使用废弃及/回收的衣物为原料，除了可再利用废弃衣物，还可减少该塑木结构中石化原料的使用，而可对环境更友善，故确实可达成本发明的目的。

Claims (16)

1.一种塑木组成，包含：布料、相容剂，及改质剂，其特征在于：该布料包含聚酯或棉的其中至少一种，该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉或亲水性改质的聚烯烃，该改质剂选自亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，且以该塑木组成的重量百分比为100wt％计，该布料的含量为30-60wt％，该相容剂的含量为10-25wt％。
2.根据权利要求1所述的塑木组成，其特征在于：该布料包含棉及聚酯。
3.根据权利要求1所述的塑木组成，其特征在于：该布料为废弃回收的布料。
4.根据权利要求1所述的塑木组成，其特征在于：该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉，该改质剂选自含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物，且该高分子掺混物还包含聚乙烯及聚丙烯。
5.根据权利要求1所述的塑木组成，其特征在于：该亲水性改质的聚烯烃为马来酸酐接枝改质聚烯烃或乙烯醋酸乙烯酯共聚物改质的聚烯烃。
6.根据权利要求5所述的塑木组成，其特征在于：该相容剂及该改质剂均选自乙烯醋酸乙烯酯共聚物改质的聚烯烃。
7.根据权利要求1所述的塑木组成，其特征在于：该疏水性改质的淀粉选自聚乙烯接枝改质的淀粉或聚丙烯/乙烯醋酸乙烯酯共聚物接枝改质的淀粉。
8.根据权利要求2所述的塑木组成，其特征在于：该相容剂及该改质剂的熔点低于该布料的聚酯的熔点。
9.一种塑木结构，包含：芯体，及包覆该芯体的皮层，其特征在于：该芯体是由权利要求1所述的塑木组成为材料构成，且该皮层的构成材料包含亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物。
10.根据权利要求9所述的塑木结构，其特征在于：该高分子掺混物还包含聚乙烯及聚丙烯。
11.根据权利要求9所述的塑木结构，其特征在于：该皮层的构成材料还包含添加剂，该添加剂选自色料、紫外光吸收剂、抗氧化剂、滑剂的其中至少一种。
12.根据权利要求9所述的塑木结构，其特征在于：还包含形成于该皮层上的图案层。
13.一种塑木结构的制作方法，其特征在于：包含：
混合步骤，将粉碎后的布料与相容剂混合并升温至该相容剂的熔点，使该相容剂熔融并包覆该粉碎后的布料形成加工料，其中，该布料包含聚酯或棉的其中至少一种，该相容剂选自疏水性高分子改质的淀粉或亲水性改质的聚烯烃；及
加工步骤，将该加工料与改质剂进行混炼得到芯体材料，将该芯体材料压出后得到芯体，其中，该改质剂选自亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物。
14.根据权利要求13所述塑木结构的制作方法，其特征在于：该加工步骤还进一步将皮层材料与该芯体材料利用共压出方式而形成芯体及包覆该芯体的皮层，其中，该芯体由该芯体材料构成，该皮层由该皮层材料构成，且该皮层材料包含亲水性改质的聚烯烃或含有亲水性改质聚酯的高分子掺混物。
15.根据权利要求13所述塑木结构的制作方法，其特征在于：该布料包含聚酯及棉，且该相容剂的熔点低于该布料的聚酯的熔点。
16.根据权利要求13所述塑木结构的制作方法，其特征在于：该混合步骤是利用摩擦加热旋转桶进行混合及摩擦升温，并于升温过程同时进行抽气。
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