TW583229B - Method and device of molding using degradable polymer protected with inert gas - Google Patents
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Description
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 583229 A7 B7 五、發明說明（） 本發明是和易降解性鬲分子聚合物的成型方法有關，特 別是關於一種以低活性氣體保護易降解性高分子聚合物的 成形方法及其裝置。 目前在熱塑性高分子聚合物成形的方法上，大多採用射 5 出成形（Mainil-Varlet，1997，moulding injection)的方式，其 原理是利用射出機料道中的高溫促使高分子聚合物達到融 熔狀態，促使高分子聚合物形成流體狀，再施加一壓力，將融 熔的高分子聚合物射入成形模具内成形；而其加熱的溫度 必須超過南分子聚合物的溶點（Tm)，才可使高分子聚合物 10 達到融熔狀態，此時的MI值(射出成形加工的重要指標）會 介於10之間，此即為最佳參數，若高分子原料的MI值太大， 也就是流動性太好，將造成加工上的困難，若高分子原料的 MI值太小，流動性不足，則無法成形。 射出成形製程方式是一種相當快速且具效率的製成法， 15 但此種製成方式存在有下列幾項缺點： (1) 降解性高分子聚合物在融熔狀態時的物性及化性 相當不穩定，導致製成產品的不穩定。 (2) 目前射出成形法皆是在空氣環境下融溶，空氣中含 有部分活潑元素，在空氣環境下融熔，將對高子聚合物性質 20 產生變化。 次按，雖然射出成形是一種相當快速且具效率的製成法 但礙於以上兩項缺點，使得某些對熱或環境高度敏感的材 料就無法使用射出成形法，而必須使用較費時的傳統成形 法。礙於此限制，是故，以往無保護裝置的射出成型法就不適 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 583229 A7 _B7_ 五、發明說明（） 用於降解性高分子聚合物。 查理想的射出成形保護裝置，應該具備下列特點： (1)能給予融熔狀態的高分子聚合物一個穩定的外在 環境，使高子聚合物在融溶狀態的不穩度降至最低。 5 (2)能完全隔絕空氣，避免融熔狀態的高子聚合物和空 氣中的水、活潑元素接觸。 (3)價格低廉且操作步驟簡便。 鑒此，便有許多的射出成形保護系統及裝置油然而生， 但大多屬於治標之法，且效果不佳。是故現今使用的射出成 10 形保護系統及裝置存在下列問題： (1) 系統裝置過於龐大 傳統的射出成形保護系統裝置體積龐大，佔用空間 大，影響人員操作射出成形機。 (2) 操作不易 15 傳統的射出成形保護系統裝置操作步驟煩雜、使用 不易，且在使用上的限制條件又多，造成使用上的不便，其功 能性也大打折扣，在使用上反而造成操作者的困擾。 (3) 保護效果不佳 以往的射出成形製品在成形後，其成品的性質或多 20 或少會有些許的改變，如強度的減弱、高分子聚合物的分子 量下降（熱裂解效應）、水痕的產生等瑕疵的發生，這乃是因 為保護系統裝置的保護效果不佳，使其高分子聚合物在高 熱時產生裂解效應所導致的。 本發明之主要目的在於提供一種以低活性氣體保護易 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -----訂---------， 五λ發明說明（） 降解性高分子聚合物的成形方法及其裝置，其保護效果極 佳，可有效維持易降解性高子聚合物的品質。 本發明之另一目的在於提供一種以低活性氣體保護易 降解性高分子聚合物的成形方法及其裝置，其操作簡便，不 5 影響生產作業。 本發明之又一目的在於提供一種以低活性氣體保護易 降解性高分子聚合物的成形方法及其裝置，其裝置簡單輕 巧，成本低又不佔空間。 為達成上揭目的，依據本發明所提供之一種以低活性氣 10體保護易降解性高分子聚合物的成型方法及其裝置，其是 以不會與易降解性高分子聚合物產生反應的低活性氣體， 在易降解性高分子聚合物的成型過程中形成氣屏隔障，使 易降解性高分子聚合物與空氣隔離，藉此提高易降解性高 分子聚合物的穩定性。 15 茲舉二實施例並配合圖示說明如下： 第一圖是本發明第一實施例的裝置示意圖。 第二圖是本發明第二實施例的裝置示意圖。 第二圖是未以低活性氣體保護的條狀試片的彎曲強度 圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 第四圖是以低活性氣體保護的條狀試片的彎曲強度 圖。 如第一圖所示，本發明第一實施例的裝置包含有：一立 式射出成型機（10)，其包含有一缸體（11)，其内具有一料道 (12)，一螺桿（13)設於紅體（u)内一入料斗（14)以一入料管 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公i* 583229 A7 ------------B7_____ 五、發明說明（） (15)與缸體（11)連接，一射料口（16)位於缸體（11)前端，若干 加熱器（17)設於缸體（11)外壁；一組射出成型模具組（2〇)，與 該射料口（16)連接；一低活性氣體供應源（3〇)，包含有一氣體 容裝瓶(31)及一控制閥（32)，該控制閥（32)以一管路（33)連接 5至該入料斗（14)下方之入料管（15)。藉此，將不會與易降解性 高分子聚合物產生反應的低活性氣體注入入料管（15)中，由 於該等低活性氣體（例如氮氣沁或是氬氣Ar等惰性氣體） 比重比空氣重，將自動下沉灌注入料遒（12)内，並將其内的 所有空氣排出射出機外，因此在射出機的入料區（18)與熔融 10 ^ (19)形成氣屏隔障，使易降解性高分子聚合物與空氣隔離 藉此提高易降解性高分子聚合物的穩定性。 如第二圖所示是顯示本發明配合臥式射出成型機（4〇) 的使用示意圖，其構造、原理與效能均與第一實施例相同， 不同點在於其射出成型模具組（5〇)以管路（61)與低活性氣 15體供應源（60)連接，藉此使易降解性高分子聚合物在成型區 (51)亦充滿低活性氣體保護。 關於本發明的功效，茲舉對溫度和水均非常敏感的熱塑 性高分子聚合物材料（聚乳酸）做說明，聚乳酸已被知悉具有 塑性(plastic)性質（Schneider，1955)，它是一種人工合成、生 20物可吸收性白色半結晶玻璃態高分子，屬於p〇iy-alpha hydroxy acids，其玻璃轉化溫度為5rc，熔點為15〇t：(Vert et al·，1981)。利用不同條件將其製備成條狀試片，並進行彎曲 強度及分子量的分析。使用的熱塑性高分子聚合物為聚左 乳酸/聚左右乳酸 P〇ly-L]aCtide(PLLA)/P〇ly-DL-laCtide -6· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 583229 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五 、發明說明（ (PDLLA)(95/5)，分子量140kDa，it點為i5〇°c，利用射出成形 法成形，料管溫度為155°C，再輔以氮氣(n2)保護熱塑性高分 子射出成形，氣體流量為20ml/min，製作出大小為6X2X 25mm3的條狀試片。 機械強度測試： 利用機械強度測試儀(MTS)測試其彎曲強度變化，觀察 是否有強度上的變化，共分兩組： 一為無低活性氣體保護射出成形，是為A組。 二為有低活性氣體保護射出成形，是為B組。 以上兩組每組試驗五支條狀試片。試驗結果如表一、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 、 四所示。 A組 彎曲強度（Mpa) B組彎曲強/fiMDa) #01 119.3440638 140.3413818 #02 111.1952104 145.8601789 #03 125.682066 145.4721379 #04 126.7168375 147.7572661 #05 127.8378379 140.0826759 表一 A組 彎曲強度(Mpa) B組彎曲強度（Mpa) 平均數 122.1552031 平均數 143.9027281 標準誤 3.110976964 標準誤 1.556086604 標準差 6.956355966 標準差 3.479515425 表二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂---------. 583229 A7 B7 _五、發明說明（） 分子量變化： 依據停留料管時間長短分組，共8組，每組兩片，分別為: 1. 無鈍氣保護裝置、料管滯留〇分鐘 2. 無鈍氣保護裝置、料管滯留10分鐘 3. 無鈍氣保護裝置、料管滯留15分鐘 4. 無鈍氣保護裝置、料管滯留30分鐘 5. 有鈍氣保護裝置、料管滯留0分鐘 6. 有鈍氣保護裝置、料管滯留10分鐘 7. 有鈍氣保護裝置、料管滯留15分鐘 8. 有鈍氣保護裝置、料管滯留30分鐘 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 無鈍氣保護裝置 有鈍氣保護裝置 原料 分子量 MO’OOODa 140,000Da 料管滯留0分鐘 分子量 I25,374Da 121，735Da 132s166Da J3e,573Da 分子量分i 1.71892 1.85731 1.60374 1.51487 料管滯留10分鐘 分子董 lllllllill 71,3I7Da 118,372Da J09,844Da 分子量分佈 2.08982 1.98772 1.91432 1.87851 料管滯留15分鐘 分子量 議圍園_ϋ_: 31，115Da 97,245Da 92,337Da 分子量分佈 1.98517 2.05248 2.08154 2.11372 料管滯留30分鐘 分子量 21,305Da 21,320Da 65s371Da 73,928Da 分子量分佈 1.60337 1.56449 1.95837 1.73262 ·1111111 ·1111111«. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由結果可知，有低活性氣體保護成形的高分子聚合物可 降低其裂解效應。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 583229 A7 B7 五、發明說明（ 圖式之簡單說明： 第一圖是本發明第一實施例的裝置示意圖 第二圖是本發明第二實施例的裝置示意圖 第三圖是未以低活性氣體保護的條狀試片的彎曲強度 圖 第四圖是以低活性氣體保護的條狀試片的彎曲強度圖 主要代表符號： 立式射出成型機（10) 料道（12) 入料斗（14) 射料口（16) 射出成型模具組P〇) 氣體容裝瓶(31) 管路(33) 熔融區（19) 射出成型模具組（50) 低活性氣體供應源（60) --------II---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 缸體（11) 螺桿（13) 入料管（15) 加熱器（17) 低活性氣體供應源（30) 控制閥（32) 入料區（18) 臥式射出成型機(40) 管路(61) 成型區（51) 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
Claims (1)
- 583229 ABCD 六、申請專利範圍 ‘ 物。 7. —種以低活性氣體保護易降解性高分子聚合物的成 型裝置，包含有： 一射出成型機，包含有一缸體，其内具有一料道，一螺桿 5 設於缸體内，一入料斗與缸體連接，一射料口位於缸體前端； 一低活性氣體供應源，以管路連接至該入料斗，用以將 低活性氣體注入該入料斗並充滿該料道。 8. 依據申請專利範圍第7項所述之一種以低活性氣體 保護易降解性高分子聚合物的成型裝置，其中該低活性氣 10 體供應源包含有一氣體容裝瓶，以一管路與該入料斗連通; 及一控制閥，設於該氣體容裝瓶及該入料斗之間用以控制 供氣流量。 9. 依據申請專利範圍第7項所述之一種以低活性氣體 保護易降解性高分子聚合物的成型裝置，其中包含有一組 15 射出成型模具組，與射出成型機之射料口連接，該低活性氣 體供應源並另以一管路連接至該射出成型模具組，用以將 低活性氣體注入該成型模具組内。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中国國家標準（CNS ) A4現格（210Χ297&ϋ
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2003
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