CN111100430A - 聚酯树脂组成物及高密度聚酯餐具的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高密度聚酯餐具的制作方法，其包括以下步骤：首先，提供一聚酯树脂组成物，其包含45wt％至78wt％的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂的掺合树脂以及20wt％至50wt％的无机填料，且掺合树脂中聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的含量比例为1:0.86至1:4.8；接着，对聚酯树脂组成物进行造粒，以得到多个塑料母粒；然后，使用多个塑料母粒成型一餐具。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿陶瓷餐具的材料及制作方法，特别是涉及一种聚酯树脂组成物及使用其的高密度聚酯餐具的制作方法。
背景技术
陶瓷餐具因为造型多样、色彩鲜亮、手感清凉细滑且容易洗涤，深受人们的喜爱。然而，陶瓷餐具在受到撞击或掉落冲击时很容易破碎，又陶瓷餐具的制作工艺繁复、耗能高，现今生活中仿瓷餐具的使用越来越普遍。
现有的仿瓷餐具大多是美耐皿餐具，美耐皿餐具虽然价格便宜又耐摔，很多店家都非常爱用，但是其在30-40℃度左右就会释放出三聚氰胺。对于外食族群来说，经常使用美耐皿餐具就跟吃慢性病的药一样，长期累积可能严重伤害肾脏。
按聚对苯二甲酸二酯(PET)是安全食品级的塑料，加上其可耐高温及回收再使用，开始有业者使用PET来制作餐具。但是PET制品不仅表面光泽度较差，不如陶瓷制品，且PET制品不易在其表面印上图案或花纹，或是印上的图案或花纹有缺损。
因此，需要一种创新的制作方法，使PET餐具的美观性有所提高，增加市场对PET餐具接受度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种高密度聚酯餐具的制作方法，其所制成的餐具可以兼顾美观与食用安全，从而可以取代大众习惯使用的美耐皿餐具。并且，提供一种用于高密度聚酯餐具聚酯树脂组成物。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是：提供一种高密度聚酯餐具的制作方法，其包括：提供一聚酯树脂组成物，其包含45wt％至78wt％的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂的掺合树脂以及20wt％至50wt％的无机填料，其中所述掺合树脂中聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的含量比例为1:0.86至1:4.8；对所述聚酯树脂组成物进行造粒，以得到多个塑料母粒；以及使用多个所述塑料母粒成型一餐具。
在本发明的一实施例中，所述无机填料为硫酸钡、滑石粉及硅酸钙中的一种或其任意组合。
在本发明的一实施例中，所述无机填料包含硫酸钡与硅酸钙，且硫酸钡与硅酸钙的含量比例为1:0.28至1:1.67。
在本发明的一实施例中，在对所述聚酯树脂组成物进行造粒的步骤中，是将所述聚酯树脂组成物加入一双螺杆挤出机，并在250℃至280℃的温度下熔融挤出造粒。
在本发明的一实施例中，在使用多个所述塑料母粒成型所述餐具的步骤之后，还包括使所述餐具后结晶化。
在本发明的一实施例中，在使所述餐具后结晶化的步骤中，是将所述餐具置于150℃至200℃的温度下进行热处理，所述热处理的时间为10分钟至30分钟。
在本发明的一实施例中，在使所述餐具后结晶化的步骤中，是用红外线照射所述餐具，红外线的照射时间为10分钟至20分钟。
在本发明的一实施例中，所述聚酯树脂组成物还包含1wt％至10wt％的至少一添加物，所述添加物包含润滑剂、抗氧化剂、稳定剂及着色剂中的一种或两种以上的组合。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是：提供一聚酯树脂组成物，用于制作高密度聚酯餐具，所述聚酯树脂组成物包含45wt％至78wt％的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂与聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂的掺合树脂以及20wt％至50wt％的无机填料，其中所述掺合树脂中聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的含量比例为1:0.86至1:4.8。
在本发明的一实施例中，所述无机填料为硫酸钡、滑石粉及硅酸钙中的一种或其任意组合。
在本发明的一实施例中，所述无机填料包含硫酸钡与硅酸钙，且硫酸钡与硅酸钙的含量比例为1:0.28至1:1.67。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的高密度聚酯餐具的制作方法，其能通过“对聚酯树脂组成物进行造粒，得到塑料母粒，其中聚酯树脂组成物包含特定含量的PET树脂与PBT树脂的掺合树脂以及无机填料，其中PET树脂与PBT树脂以特定比例掺合，然后使用塑料母粒成型一餐具”的技术方案，以使餐具制品具有陶瓷光泽，并提高餐具制品的耐摔性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的高密度聚酯餐具的制作方法的制作方法的流程图。
图2为本发明的高密度聚酯餐具的制作方法中使用塑料母粒来成型餐具的步骤示意图。
图3为根据本发明的高密度聚酯餐具的制作方法的制品的其中一结构示意图。
图4为根据本发明的高密度聚酯餐具的制作方法的制品的另外一结构示意图。
具体实施方式
美耐皿餐具(即以三聚氰胺－甲醛树脂制成的餐具)在使用时，三聚氰胺和甲醛可能过量迁移到食物上，危害人体健康。而PET(聚乙烯对苯二甲酸乙二酯)为无毒塑料，且已被广泛使用于盛装水或饮料的容器；另外，PBT(聚乙烯对苯二甲酸丁二酯)的结晶速度快，有助于产品的快速成型，且PBT具有优异的耐热性、耐化学性和机械强度，这些特性在广泛的环境条件下均可保持稳定。因此，本发明实施例提供一种使用聚酯树脂组成物来制作餐具的方法，其所制成的餐具(碗、餐盘、汤匙或筷子)既具有陶瓷光泽，又具有优异的耐摔性，在使用上不容易摔破。
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“聚酯树脂组成物及高密度聚酯餐具的制作方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
除非另外定义，否则本文中使用的所有技术及科学术语，都具有与本领域技术人员通常所理解含义相同的含义。当术语以单数形式出现时，涵盖此术语的复数形式。除非另有指示，否则本文中提到的所有百分比都为重量百分比。当提供一系列上、下限范围时，涵盖所提到的范围的所有组合，如同明确列出各组合。
请参阅图1，本发明具有热转印图案的餐具的制作方法至少包括下列几个步骤：步骤S1，提供一聚酯树脂组成物，其包含PET树脂与PBT树脂的掺合树脂以及无机填料；步骤S2，对聚酯树脂组成物进行造粒，得到塑料母粒；步骤S3，使用塑料母粒成型一餐具；步骤S4，使餐具后结晶化。
在步骤S1中，聚酯树脂组成物主要包含45wt％至78wt％的PET树脂与PBT树脂的掺合树脂及20wt％至50wt％的无机填料，且掺合树脂中PET树脂与PBT树脂的含量比例为1:0.86至1:4.8。PET树脂主要贡献于改善制品的成型效果与增加制品的韧性；PBT树脂主要贡献于制品的机械强度与耐热性有所贡献；无机填料的使用主要是为了增加PET树脂组成物的制品的表面光泽度，此外，也有助于改善制品的机械性能，例如增加制品的抗张强度、抗剪强度、耐冲击性、耐刮性、硬度等。
无机填料可为硫酸钡、滑石粉及硅酸钙中的一种或其任意组合，较佳为硫酸钡与硅酸钙按1:0.28至1:1.67的含量比例混合。值得说明的是，若无机填料的含量少于20wt％，则制品无法达到所需的物性；若无机填料的含量多于50wt％，则会出现无机填料团聚的现象，即无机填料难以均匀分散于PET/PBT掺合树脂中，这样反而会使制品的力学性能降低。
聚酯树脂组成物中的组成成分可通过现有的混合装置混合均匀。在不阻碍本发明预期效果的情况下，聚酯树脂组成物视需要可包含下列添加剂中的至少一种添加剂︰润滑剂、抗氧化剂、稳定剂及着色剂，但不限制于此。添加剂的含量可为1wt％至10wt％。润滑剂的具体例包括EBS(乙烯双硬脂酰胺)、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌及硬脂酸钙。抗氧化剂的具体例包括受阻酚系抗氧化剂、受阻胺系抗氧化剂、亚磷酸酯系抗氧化剂及硫醚系抗氧化剂。稳定剂的具体例包括热稳定剂及光稳定剂。着色剂可为任何适合的色料(如二氧化钛)。
受阻酚系抗氧化剂可举出：正-十八烷基-3-(3’,5’-二-第三丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯、正-十八烷基-3-(3’-甲基-5’-第三丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯、正-十四烷基-3-(3’,5’-二-第三丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,4-丁二醇-双[3-(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2,2'-亚甲基-双(4-甲基-第三丁基苯酚)、三乙二醇-双[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、肆[亚甲基-3-(3’,5’-二-第三丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、3,9-双[2-{3-(3-第三丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷等。
受阻胺系抗氧化剂可举出：N,N’-双-3-(3’,5’-二-第三丁基-4’-羟基苯基)丙酰基六亚甲基二胺、N,N’-四亚甲基-双[3-(3’-甲基-5’-第三丁基-4’-羟基苯基)丙酰基]二胺、N,N’-双[3-(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯基)-丙酰基]联胺、N-水杨酰基-N’-亚水杨基联胺、3-(N-水杨酰基)胺基-1,2,4-三唑、N,N'-双[2-{3-(3,5-二-第三丁基-4-羟基苯基)丙酰氧基}乙基]氧基酰胺等。较佳为三乙二醇-双[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]及肆[亚甲基-3-(3’,5’-二-第三丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷等。
亚磷酸酯系抗氧化剂较佳为芳香族基上键结至少一个P-O键者，可举出：参(2,6-二-第三丁基苯基)亚磷酸酯、肆(2,6-二-第三丁基苯基)4,4’-联苯基亚磷酸酯、双(2,6-二-第三丁基-4-甲基苯基)季戊四醇-二亚磷酸盐、2,2-亚甲基双(4,6-二-第三丁基苯基)辛基亚磷酸酯、4,4'-亚丁基-双(3-甲基-6-第三丁基苯基-二-十三烷基)亚磷酸酯、1,1,3-参(2-甲基-4-二-十三烷基)亚磷酸根-5-第三丁基苯基)丁烷、参(混合单及二-壬基苯基)亚磷酸酯、参(壬基苯基)亚磷酸酯、4,4’-异亚丙基双(苯基-二烷基亚磷酸酯)等。
在步骤S2中，聚酯树脂组成物可于双螺杆挤出机(twin screw extruder)中熔融混练，过程中温度设定在250℃至280℃，螺杆转速设定在250rpm至290rpm；然后，从双螺杆挤出机的出料口挤出料条，料条先经过冷却、切粒成颗粒状。所形成的塑料母粒的平均粒径可为2mm至4mm，但不限制于此。
在其他实施例中，聚酯树脂组成物也可在进行步骤S2之前预先熔融混练。混练装置没有特别的限制，可采用一般混合槽、混练槽、单轴式或多轴式混练装置(如捏合机)，混练时间可依据所用装置及操作条件(如温度)而定，可为1分钟至2小时。
在步骤S3中，如图2所示，可将塑料母粒1加入热流道2，使其熔化成塑料流体1’，再将塑料流体1’填入成型模具3中，位于成型模具3中的塑料流体1’冷却固化后即得到餐具制品4。在本实施例中，塑料母粒1的熔化温度可为250℃至280℃，模具温度可为90℃至120℃，成型时间可为20秒至60秒。
在步骤S4中，餐具制品4的后结晶化可通过置于150℃至200℃的温度下进行热处理而实现，热处理的时间可为10分钟至30分钟。餐具制品4的后结晶化也可通过照射红外线而实现，红外线的照射时间可为10分钟至20分钟。值得说明的是，在后结晶化的过程中，可以加速餐具制品4中的结晶性高分子的二次结晶，以将分子链定向为结晶方向并提高结晶度，换句话说，餐具制品4具有更完善的结晶结构。藉此，可以提高餐具制品4的耐温性能与机械性能，且可以消除餐具制品4的内应力及减少餐具制品4的热收缩。
在步骤S4之后，可视需要将后结晶化的餐具制品4置于一真空环境下进行热转印，真空环境的压力为150torr至760torr且温度为150℃至200℃。在本实施例中，用于使餐具制品4后结晶化的热处理的温度须高于或等于热转印温度。如图3所示，餐具制品4可以是碗，且其外表面401具有一热转印图案5。或者，如图4所示，餐具制品4可以是盘子，且其内表面402具有一热转印图案5。然而，本发明不以上述所举的例子为限。值得说明的是，餐具制品4经过后结晶化可耐一定程度的高温，且不论是外表面401或内表面402都相当平滑，因此，可以提高热转印的质量，所形成的热转印图案5完整且清晰。
下表1列出了本发明的聚酯树脂组成物的多个实例与特定比较例，下表2则列出了根据上述实验例与比较例的餐具制品的机械性能评估结果。由表1及表2可知，以特定的量掺合PET树脂与PBT树脂，并加入特定配比组成的硫酸钡与硅酸钙，餐具的表面光泽度与机械性能可以获得改善。
表1
| 成分(wt％) | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 实例7 |
| PET树脂 | 15 | 14.45 | 14.45 | 14.45 | 14.45 | 15 | 41.75 |
| PBT树脂 | 30.8 | 36.2 | 36.2 | 36.2 | 43.2 | 40.35 | 36.1 |
| 硅酸钙 | 12 | 25 | 15 | 10 | 20 | 12 | 12.5 |
| 硫酸钡 | 38 | 20 | 30 | 35 | 20 | 28 | 7.5 |
| 滑剂 | 0.2 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.15 | 0.15 |
| 白色母 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 耐冲击剂 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
表2
实施例的有益效果
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的高密度聚酯餐具的制作方法，其能通过“对聚酯树脂组成物进行造粒，得到塑料母粒，其中聚酯树脂组成物包含特定含量的PET树脂与PBT树脂的掺合树脂以及无机填料，其中PET树脂与PBT树脂以特定比例掺合，然后使用塑料母粒成型一餐具”的技术方案，以使餐具制品具有陶瓷光泽，并提高餐具制品的耐摔性。
更进一步来说，利用上述方法制成的高密度聚酯餐具(碗、餐盘、汤匙或筷子)兼顾了美观与食用安全，在使用时不会释放有毒物质，可以取代大众习惯使用的美耐皿餐具。
上述方法可进一步使餐具制品后结晶化，以提高餐具制品的耐温性能及表面平滑性，从而提高热转印的质量，使热转印图案完整且清晰。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的申请专利范围，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的申请专利范围内。
Claims (13)
1.一种高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，所述高密度聚酯餐具的制作方法包括：
提供一聚酯树脂组成物，其包含45wt％至78wt％的聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的掺合树脂以及20wt％至50wt％的无机填料，其中所述掺合树脂中聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的含量比例为1:0.86至1:4.8；
对所述聚酯树脂组成物进行造粒，以得到多个塑料母粒；以及
使用多个所述塑料母粒成型一餐具。
2.如权利要求1所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，所述无机填料为硫酸钡、滑石粉及硅酸钙中的一种或其任意组合。
3.如权利要求1所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，所述无机填料包含硫酸钡与硅酸钙，且硫酸钡与硅酸钙的含量比例为1:0.28至1:1.67。
4.如权利要求1所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，在对所述聚酯树脂组成物进行造粒的步骤中，是将所述聚酯树脂组成物加入一双螺杆挤出机，并在250o至280o的温度下熔融挤出造粒。
5.如权利要求1所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，在使用多个所述塑料母粒成型所述餐具的步骤之后，还包括使所述餐具后结晶化。
6.如权利要求5所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，在使所述餐具后结晶化的步骤中，是将所述餐具置于150o至200o的温度下进行热处理。
7.如权利要求6所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，所述热处理的时间为10分钟至30分钟。
8.如权利要求5所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，在使所述餐具后结晶化的步骤中，是用红外线照射所述餐具。
9.如权利要求8所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，红外线的照射时间为10分钟至20分钟。
10.如权利要求1所述的高密度聚酯餐具的制作方法，其特征在于，所述聚酯树脂组成物还包含1wt％至10wt％的至少一添加物，所述添加物包含润滑剂、抗氧化剂、稳定剂及着色剂中的一种或两种以上的组合。
11.一种聚酯树脂组成物，用于制作高密度聚酯餐具，其特征在于，所述聚酯树脂组成物包含45wt％至78wt％的聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的掺合树脂以及20wt％至50wt％的无机填料，其中所述掺合树脂中聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚对苯二甲酸丁二酯树脂的含量比例为1:0.86至1:4.8。
12.如权利要求11所述的聚酯树脂组成物，其特征在于，所述无机填料为硫酸钡、滑石粉及硅酸钙中的一种或其任意组合。
13.如权利要求11所述的聚酯树脂组成物，其特征在于，所述无机填料包含硫酸钡与硅酸钙，且硫酸钡与硅酸钙的含量比例为1:0.28至1:1.67。
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