200900220 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種聚乳酸樹脂成型品之製造方法及 其製品，特別是指一種耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製 造方法及其製品。 【先前技術】 以石油為原料的高分子聚合物材料雖廣泛被製成曰常 生活用品，但此類高分子聚合物，例如，聚乙稀、、 聚苯乙稀、《乙料，❹魏難再时湘，且由於其 結構穩定，不易在自_境中被分解，對環境造成極大的衝 擊’因此對於高分子聚合物的回收機制與可分解高分子聚合 物的研究也越來越重要。 口 其中’聚乳酸(P〇iylactic acid，簡稱為pLA，亦稱為聚 丙交醋)是目前研究應用相對較多的_種降解材料，它是以 澱粉發酵或化學合成得到的乳酸為基本原料製備得到的一種 ㈣會危害環境的材料，除了生物可分解的特性外，聚乳酸 :具有良好的機械特性、加工方便，及容易取得材料來源等 =點。其應用十分廣泛，經過加工後可製成各種民生與衛生 w療用品，例如，快餐叙各、包& + 的臀飯i、無紡布、保健織物、地墊、 拆型手術縫合線等。 但一般聚乳酸樹脂產σ
tr 日產〇〇，由於聚乳酸的軟化點（glaSS transition ’亦稱為玻璃轉移 。 jv ^ 皿又），力為60 C，所製成的產品 以貨車運輸時，由於貨艙 續上弁㈣工間’白天$熱後溫度易持 項上开同達50 C以上，導鉍婆+人扑 導致置於貨艙中的產品會因不耐熱 5 200900220 而產生軟化變形的情形；或者，當該聚乳酸樹脂產品在使用 時必須與高溫物品相接觸，例如，以聚乳酸餐盒盛接飯菜時 ’剛煮好的飯菜溫度多高於5(TC以上，與該餐盒接觸時也 容易導致餐盒變形而不耐使用，導致現有聚乳酸樹脂產品具 有不利於長途運輸儲藏與使用範圍較有限的缺點。 為了改善上述缺點，會在聚乳酸原料中再加入成核劑 (nucleic agent)以增加聚合物的結晶度，及提高該聚乳酸樹 脂產品的熱變形溫度，通常添加有成核劑的聚乳酸樹脂產品 ’其熱變形溫度可提高至11 50°c，參閱圖i，在此以 押出成型品為例說明其製造方法，包含下列步驟： 步驟101為押出成型，是將一含有聚乳酸原料與成核 劑的混合物攪拌均勻後，送入一押出機料斗，以藉由該押出 機並配合一押出模具（die)連續押出並一體成型為一半成品。 步驟102為冷卻與製得一成型品，該半成品被押出後 ，讓其依序通過一冷卻定型引取機構，並控制其降溫速度， 使該半成品於一定時間内形成均勻且大量的結晶，直到該半 成品的溫度降至聚乳酸的玻璃轉移點溫度以下（通常是使該 押出半成品降溫至赃以下）為止，則可製得該押出成型^ ’再將冷卻完成的押出成型品取出。 步驟103為捲取裁切，以_ ^ 4.^ . 现 以捲取裁切機將該成型品捲 取成筒狀’並在設定的長度作裁切。 雖然在聚乳酸原料中添加成核劑的製程，可製出且有 較高熱變形溫度且耐熱性較佳的聚乳酸樹脂押出成型品:、 實際仍存有下列缺失： — 6 200900220 -、當該混合物押出成型為該押出半成品後，必須讓 該押出半成品缓慢冷卻，否則會造成結晶不佳而影響最级產 品的機械強度’由於該押出半成品是留在該冷卻引取機構上 1其溫度緩慢降低至使聚乳酸形成完美結晶，導致製程所需 時間相對冗長，進而使該現有的製造方法相對具有製程效率 較差的缺點。 二、由於該半成品在該冷卻引取機構中必須緩慢且穩 定地降溫為該成型品後才能取出，除了製程效率與產品產量' 會又限外，所化費的時間成本也較高，並使所製得的耐熱性 聚乳酸樹脂押出成型品的成本也較高，而較不㈣推廣使用 〇 【發明内容】 因此，本發明的目的，是在提供一種製程效率較高， >仍^•維持所製出成型品的对熱性與機械強度的耐熱性聚 乳酸樹脂押出成型品之製造方法及其製品。 本發明的另-目的是在提供一種配合特定的後處理程 序所製传’且成本相對較低廉、結晶度較高，及機械強度 較佳的耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製品。 、於是，本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製造方 法包含下列步驟： ⑴初步成型’是將一包含有聚乳酸原料與成核劑組份 的t σ物授拌均勾後’送入一押出成型機並配合一押出模 具一體成型出一半成品； 使該半成品快速冷卻至一預定溫度以下； 200900220 成半成品移到—加熱裝置内，並使該半 製7皿度維持在職〜150t的範圍内加熱一預定時間， 以m侍一初成型品；及 溫产^^卩，使該初成型品冷卻到聚乳酸原料的破璃轉移 /皿又 ，以獲得該耐熱性押出成型品。 =發明的有益效果在於··即使該半成品被快速降溫而 度不足的情形，仍能透過步驟㈣再加熱的後處理 w盖使半成品藉由再結晶程序形成結晶度較高的穩定 、、.口，此外，由於該半成品可利用較快速的降溫定型，並 ^立即被移到加熱後處理程序，使押出機仍維持高效率的 產f，而達到本發明的製造方法具有能提升製程效率，且 仍此使該押出成型品維持較佳㈣熱性與機械強度的特性 ，本發㈣熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製品是以前述 的製造方法所製得的耐熱性押出成型品再進—步加工而成 ’該製品包含呈相間隔設置的一第一端面、一第二端面， 及-連結於該第-端面與該第二端面之間的連結面。 该第一端面與第二端面的形狀是因應實際應用需求， 搭配前述製造方法的步驟⑴中的押出模具的設計而成型出 預定的形狀，例如，要將該押出成型品製成呈百葉窗葉片 型式的製品時’是配合前述製造方法，先直接擠壓出具有 預定截面形狀（是與最終製品的第―、第二端面形狀相對應） 的半成品，並經過冷卻、再加熱與冷卻等處理程序，且依 預定長度作裁切後，就能製得適合作為百葉窗葉片的製品 200900220 本發明的有益效果在於：配合前述製造方法所製得的 耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製品，除了可藉由再加熱 處理減少整體製程時間進而降低生產成本外，$能提高： 成型品的結晶度’而使該製品具有較佳的耐熱性與機= 度等實用價值’加上該製品是以聚乳酸為主要材料製成， 當該製品廢棄不用日寺，可以被自然環境分解而不會造成環 境的負擔’使本發明該製品相對具有生產成本較低、有： 佳的耐熱性與機械強度，及較環保的特性與優點。 【實施方式】 本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製造方法及其 製品的前述以及其他技術内容、特點與功效，在以下配合 參考圖式的一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地明白 〇 參閱圖2與圖3，為本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型 品之製造方法一較佳實施例，包含下列步驟： 步驟201為初步成型，是將一包含有聚乳酸原料與成 核劑組份的混合物攪拌均勻後，送入一押出成型機3並配 合一押出模具31 —體成型出一半成品3〇1。 其中，該成核劑可依製程設計與產品規格選用有機成 核劑或無機成核劑，該無機成核劑是一選自於下列群組中 的物質：黏土（clay)、雲母（mica)、矽酸鹽類、碳酸鈣 (CaC〇3)、二氧化矽（si丨ica)、滑石（talc)，以及其等之組合。 且該成核劑組份還經過微粒化或奈米化為小粒徑的粉粒以 9 200900220 和於提升其與聚乳酸的成核效率。 其中，該押出模具31的型式 物可通過該押4㈣父到限制’該混合 4㈣# 31成型為-呈薄片型式的 或圓=Γ為特定形狀的押出模具31進行異型二， _，例成型為—呈預定截面形狀的半成品 中1板型：二 配合該押出模具31被_為-呈 模且31 _严 品301，或配合另一種設計型式的押出 模具Μ被制為-具有τ形截面的半成品3〇1。 _由j佳實例中’該半成品301經押出成型後，是 藉由一連續設置的輪送裝置4依序輸送到下一個處理程序 品 步驟202為冷卻，是藉由一第一 3(H快速冷卻至一預定溫度以下。 冷卻裝置32使該半成 …其中’該第-冷卻裝置32可制水冷、氣冷或冷媒冷 郃等方式使該半成& 301降溫，-般是降溫到50。。以下， 但所使用的降溫方式不應受到限制，纟主要目的是藉由使 該半成品3〇1快速降溫，而能及早將該半成品3(Η移動到 下-個處理程序，使押出機仍維持高效率產出，以免整體 製造速度受到拖延’使該成型機3與押出模具Η的利用效 率可大幅提升。 步驟203為再加熱，是將該半成品301移到-加熱裝 置33内，並控制使該半成品3〇1的溫度維持於1〇〇乞〜〖π C的範圍内被加熱30秒〜3〇分鐘，以使該半成品3〇1進一 步再結晶為一初成型品302。其中，該輸送裝置4具有多數 10 200900220 組沿該半成品3 〇丨的 „ ^ 铕送方向相間隔地設置於該加埶f胃 33内，並夾置在該半 …、衮置 7 M 〇〇 上下二相反側的滾輪組41， _助輸送該半成&301朝下一製程前進，並防止該 -301 :该加熱裝置33内因受熱升溫而發生變形。 為传提的疋’在該較佳實施例中’雖然是以滾輪作 的傳輸型式，也可以採用履帶裝置4 該輪送裝置或其他型式的傳輸機構設計 U 4㈣輪μ，同樣㈣達到依 品3〇1到下一個處理程序的使用目的。 成 藉由對。亥半成σα 3〇1進行再加熱作為一種後處理，使 ^成品3G1雖㈣能因為快迷降溫而發生結晶度不足的 情形’仍能透過再加熱處理而進行再結晶程序，進而形成 結晶度較高的穩定結構’使最終產品的耐熱性與機械強户 不致受影響。在該較佳實施例中所使用的加熱裝置Μ為^ :’其加熱方式則可依實際使用需求設計成電熱加熱、蒸 /又加熱或熱媒油加熱的方式。 步驟204為冷卻，是藉由-第二冷卻裝置34使該初成 型品302冷卻到聚乳酸原料的玻璃轉移溫度以下，以獲得 該耐熱性押出成型品303。 又 步驟205為捲取裁切，是利用-捲取裁切機35將完成 冷卻的該耐熱性押出成型品3〇3 #取成筒狀，並在預定的 長度作裁切，形成方便搬運與管理的成捆包裝型式。但是 ’當該耐熱性押出成型纟3〇3是呈厚度較大且硬度較高的 、’。構扦，則無法以捲取方式收取，此時，可直接在預定長 11 200900220 度連行將該耐熱性押出成型& 3〇3裁切成片狀、塊狀或條 狀，再另行以適當方式包裝。 ^ 值得說明的是，步驟201所製得的半成品較佳是透過 該輸送裝置4直接且依序地被輸送到該第一冷卻裝置μ進 行冷部、接著，再繼續輸送到該加熱裝置33進行再加熱， 及輸送到该第二冷卻裝置34進行冷卻，而可以—連續式的 製程製得該耐熱性押出成型品3G3，藉由控制該第_、第二 冷郃裝置32、34的冷卻速度，及該加熱裝置33的加熱速 度，再調整該輸送裝置4的傳送速度，就能使該半成品3〇ι 石一預定路徑流暢地移動與被處理為該耐熱性押出成型品 303。 。口 值得一提的是，根據該耐熱性押出成型品3〇3的用途 與使用方式，可搭配不同的押出模具31以成型出具預定形 狀之截面的半成品3〇1，再進一步經再加熱與冷卻等程序製 成該耐熱性押出成型品3〇3 ,藉以增加該押出成型品的 應用範圍。 在該較佳實施例中，配合聚乳酸的軟化點約為6〇c>c左 右，較佳是使該初成型品302冷卻到6(TC以下，更佳則是 使該初成型品302冷卻到5〇以下。 值得說明的是，在步驟204中，該初成型品302的冷 卻方式也可以選用水冷、氣冷或冷媒冷卻來達到降溫的效 果’或者也可以靜置使其自然冷卻，最終都能獲得結晶度 較高且耐熱性佳的聚乳酸樹脂押出成型品303，由於在步驟 2〇3的再加熱處理中，已足以使該半成品3〇1通過再結晶形 12 200900220 成結晶度較高、結構穩定的初成型品3〇2，所以步驟2〇4的 冷卻處理，不見得要如傳統的方式一般，必須靜置使該初 成型品302自然冷卻到預定溫度以下，但即使是採用缓慢 的自然冷卻降溫方式’由於該半成品3G1在押出成型並經 步驟202的快速冷卻處理後，就可以直接移到他處作再加 熱與冷卻處理，因此，並不會影響到步驟2〇1肖步驟加 製程的順暢度與速度，同樣能夠提高產品的生產效率，進 而降低生產成本。 知納上述，本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製 造方法可獲致下述的功效及優點，故確實能達到本發明的 目的： 一、當該混合物押出成型為該半成品3〇1後，由於該 半成品301可藉由後續的再加熱形成結晶度較高的結構， 因此能夠先以快速冷卻的方式，讓該半成& 3〇1降溫到聚 乳酸的軟化點溫度之下，就能將該半成品3〇1移到下一個 處理程序’使4成型機3與押出模具3 i仍能維持高效率的 產出，進而能夠大幅減少製程時間，而達到本發明的製造 方法相對具有製程效率較高、可提高單位時間的產品產量 ，進而能降低生產成本的優點。 一、透過再加熱處理，使該半成品3〇1在初步成型時 由於陕速冷卻所造成的結晶度不足問題可確實獲得改善， 並再形成結晶度較高與結構穩定的初成型品3〇2，且經冷卻 後，使最終製得的押出成型品303具有可耐高溫（約110〇c 5 〇 C )的特性’而能有效提升該聚乳酸樹脂成型品303的 13 200900220 實用價值’且透過再加熱的後處理程序，可改善習知該半 成品301停留於該冷卻引取機構時間過長之缺點，並能進 一步減少時間成本與生產成本，使本發明製造方法所製得 的財熱性聚乳酸樹脂押出成型品3 0 3不但具有穩定實用的 而才熱性與機械強度，且由於製造成本較低，使其售價較容 易為使用者接受，而有利於相關產品的推廣使用。 參閱圖4,為本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製 品5 -較佳實施例，是透過前述的製造方法所製得的押出 成型品再進一步加工而成，該製5包含呈相間隔設置的 -第-端面51、一第二端面52’及一連結於該第一端面” 與該第二端面52之間的連結面53。 ，、不一嘴囬的形狀是因應實 際應用需求’並搭配前述製造方法的步驟2〇ι中的押出' HZ，預定的形狀，例如，要將該押出成型品 應用於百#齒葉片時，是配合前述製作方法，先 出具有預定截面形狀(是與最終製品的第_ 相對應）的車. 第一端面形狀 予應）的+ H冷卻、再域 預定長度後，就能劁撂、丨往斤並裁切成 产 月山于適合作為百葉窗葉片的製品5。 在该較佳實施例中，雖鉀是 製品5,但不應以此限制該製:5:百形， 押出模具，可改變 生式，藉由不同設計的 出之製品5的第一、第二端面5】=進而使所製 ，以供不同的用途使用。 斤要未的截面形狀 此外，也可分财該第―、第 鲕面51、52形成一第 14 200900220 一裝設孔511與-第二裝設孔52卜以便於供該百葉窗葉片 組結定位，在依前述的製程方法成型為該半成品的過程中 ，可以直接配合該押出模具的設計，在押出時就直接成型 出該第-、第二裝設孔511、52卜但不應以此限制該第一 、第二裝設孔511、521的設置方式，也可以在製成該押出 成型如，並裁切為適當長度後，再另外設置該第一、第二 裝設孔 511、521。 ~~ 歸納上述，本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之製 品5可獲致下述的功效及優點，故確實能達到本發明的目 的： 一、由於該製品5是以聚乳酸為基材製成，因此，當 廢棄或無法使用時，可以很容易地被生物分解並被自然環 土兄吸收消化，使該製品相對具有使用上較環保的優點。 \ 一、由於該製品5是以再加熱處理與冷卻的押出成型 品進一步加工製成，使該製品5雖然是由生物可分解的環 保材料所製成，仍能透過再加熱進行再結晶而形成結晶度 較高的穩定結構，加上使用本發明的製造方法可有效提升 製程效率，進而節省生產成本’使該製品除了具有較佳的 耐熱性與機械強度外，製造成本也相對較低，而具有可大 量製造生產的實用價值與經濟利益。 惟以上所述者’僅為本發明之一較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專 利範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆 仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 15 200900220 【圖式簡單說明】 圖1是一說明現有的一耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品 之製造方法的流程圖； 圖2是一說明本發明耐熱性聚乳酸樹脂押出成型品之 製造方法一較佳實施例的流程圖； 圖3是一側視示意圖，說明該較佳實施例藉由一成型 機、—押出模具、一第一冷卻裝置、一加熱裝置、一第二 卩裝置，及一捲取裁切機製得該耐熱性押出成型品的情 形；及 圖4 {一域示意圖，㈣本發明耐熱性聚乳酸樹脂 。甲出成型品之製品一較佳實施例設計為百葉窗葉片的型式 16 200900220 【主要元件符號說明】 3........ •…押出成型機 4........ •…輸送裝置 • · · · 4田山说曰 Λ 1 ...... 5 I ...... -----狎出棋具 呌1…… 301 ···· 半成口口 5........ …·製品 302 •…初成型品 51…… —第知面 303 ·.· …·押出成型品 511 ···· …·第一裝設孔 32…… •…第一冷卻裝置 52…… •…第二端面 33…… •…加熱裝置 521 ···· …·第二裝設孔 34…… •…第二冷卻裝置 53…… …·連結面 35 ····· …·捲取裁切機 17