TWI303258B - Biodegradable resin composition, filler therefor and molded article thereof - Google Patents

Description

1303258 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域] 本發明係有關可生物降解樹脂組成物，該組成物具有 與習知塑膠類似之性質，且就處理而言，可藉由存在於環 =中之普通微生物進行分解。本發明係有關可生物降解樹 脂組成物用填充料，該填充料適用於本發明可生物降解樹 脂組成物，且具有優異之可分解性。此外，本發明係有關 由本發明可生物降解樹脂組成物形成之成形物，該成形物 適合用作為多種電器產品之外殼等，i易於處理而不會造 成任何環境的污染。 [先前技術] 品作為其外殼等。 在燃燒期間藉由所 會放出例如戴奥辛 入土中時，幾乎無 的問題，且樹脂組 樹脂組成物習知係用於多種電器產 然而，當將樹脂組成物作燃燒處理時， 產生的熱樹脂組成物會損壞焚化爐，並 等之有毒氣體。此外，當樹脂組成物埋 法分解。因此，樹脂組成物有不易分解 成物可造成環境的污染。 π 2υοι年四月，頒佈‘ 、 豕電產品回收法規，，。由於j 項法規，例如電視（丁 ν)等 恭 、 缺工 手大1电态產品已經收集以便Ε 。 所收集之大型電器產品幾乎益法再利用" 由於上述法㈣違法者i再制。此外， 電哭產口仍-於 " 處到，因此大部分的大型 电益產口口仍當作不燃性廢棄物 器產品的情形τ， 另方面’於小型電 旧Γ 具鈉售量比大刮雷嬰立。> 要难尸托I曰 電產口口咼出很多，結 果使付極大夏之不燃性廢 王因此，不論大型或+ 314912 6 1303258 型的電器產品的處理均已引起嚴重的社會問題。 最近已集中注意在解決上述可生物降解樹脂的問題 上。可生物降解樹脂” 一詞係指丟棄後可分解成低分子 量化合物之樹脂，並利用環境中之微生物最後分解成水及 一氧 K^(BiodegradablePlasticsSociety,ISO/TC- 20 7/SC3 )。•生物降解樹脂大致可區》成三種類型：樹脂 之分子骨幹中具有脂肪族聚g旨樹脂者；具有聚乙稀醇者； 具有多醣者。至於可生物降解樹脂之利用,除，其主要係開 發成丢棄式產品’例如農業、林業及海運業用之材料（例 如膠捲、花盆、釣魚線及漁網）、土木卫程作業用之材料（例 如持水片、植物網等）、包裝件及容器（例如由於泥土、食 物等黏附其上而難以再循環者）等。 ^如上所述’心使料生物降解樹料為樹脂組成物 犯處理成泥土等’因而明顯地降低對環境之可能危宝 然而，將可生物降解樹脂利用作為電器產品= (例如外殼、結構材料等）時， ,,θ ^ 孩寺可生物降解樹脂本身 並未具有電器產品所需之物理性質， 为 質’例如強度、㈣性及隸性/彳生 脂，可生物降解樹脂類型中之_者=，脂肪族聚醋樹 移溫度（Tg:儲存彈性模數降低為、:、’“〇C之玻璃轉 ,A '農下之儲存彈十4 Μ剩· 的約1/10至1/100之溫度），因此儲 "吴數 上之溫度時會快速地從常溫下i x i 〇9 杲欠於60 C以 降低成約i X W Pa。因此，脂肪族聚:二,存彈性模數 上時發生變形。由於上述原目，因g 3’月曰易於60。。以 此亚不適合單獨使用脂 314912 7 1303258 肪族聚酯樹脂作為電器產品之外殼。 因此，期待可開發出_括&卜 ® 種树脂組成物，以獲得與習知 塑膠可比之優異物理性皙 貝例如使用期間之強度、耐水性、 成形性及難熱性、丟牵徭茲a 士丄 莱设精由存在於環境中之普通微生物 之快速分解性、及模攀』久絲# _ 士 N #笔盗產品的成形物之適合性 等。 [發明内容] 本發明之目的係接/fi£ _ 敌么、種可生物降解樹脂組成物，該 組成物具有優異之物理性曾，彳丨 r生貝例如強度、耐水性、成形性、 耐熱性等，而於丟棄後能藉由存在於環境中之普通微生物 進行快速分解，且適合用作為各種電器產品的成形物之材 料。 本發明另一目的係提供一種可生物降解樹脂組成物用 之填充料’該填充料適用於本發明之可生物降解樹脂組成 物，且具有優異之分散性。本發明又一目的係提供一種成 形物，該成形物適合用作為多種電 口口 1电屋口口之外殼，且能簡 單處理而不會造成任何環境的污染。 本發明之可生物降解樹脂組成物包括可生物降解樹脂 及經可生物降解塗料樹脂塗佈之填充料’其中以可生物降 解塗料樹脂塗佈之填充料係含於該可生物降解樹脂之中， 以形成可生物降解樹脂組成物。 本發明可生物降解樹脂組成物用之填充料包括填充料 及可生物降解塗料樹脂，其中該埴充料 具允枓係經可生物降解塗 料樹脂塗佈。 3149】2 8

1303258 本發明之成形物係由本發明可生物降解樹脂組成物形 成。 【實施方式】 (可生物降解樹脂組成物以及可生物降解樹脂組成物用填 充料） 本發明可生物降解樹脂組成物含有可生物降解樹脂及 經可生物降解塗料樹脂塗佈之填充料。於本發明之可生物 降解樹脂組成物中，可生物降解樹脂與可生物降解塗料樹 月曰可為相同類型之樹脂或不同類型之樹脂。若需要，本發 明之可生物降解樹脂組成物可視所欲之目的而進一步含有 其他成分。 本卷明可生物降解樹脂組成物用之填充料為經可生物 降解塗料樹脂塗佈之填充料，如上述，該填充料係含於本 發明可生物降解樹脂組成物之中。因此，後文將一起說明 可生物降解樹脂組成物用之填充料及可生物降解樹脂組成 物。 -可生物降解樹脂_ 至於可生物降解樹脂，可視所欲之目的而選用任何此 支孩項域中之可生物降解樹脂，而不受到任何限制。可生 ^ ^解祕月曰之貫例可包含天然定向之可生物降解樹脂、化 予〇成之可生物降解樹脂、及其他類型之可生物降解樹脂。 ^ 疋向之可生物降解樹脂的實例可包含甲殼素、海 你酉夂麵貝、膠原、聚胺基酸、細菌纖維素、普路蘭、卡 德蘭膠、多醣副產物等。該等天然樹脂可單獨使用或組合 9 (修正頁）314912 1303258 兩種或兩種以上使用。 化學合成之可生物降解樹脂的實例可包含脂肪族聚 酉曰、月曰芳族聚酯、聚乙烯醇（p VA )、聚胺酯（pu )、及合 成之可生物降解樹脂與天然定向《可生物降解樹脂所組成 的混合樹脂等。 脂肪族聚酯的實例為聚羥基丁酸酯（PHB ) (_ 〇CH2CH2CH2CO-)n、％ 己内酿（pcL) [cAOl、聚破轴 酸丁二酯（PBS) (-C〇Ch2CH2C〇〇(CH2)4〇丄聚琥珀酸 丁 一酉曰/聚琥珀酸己二酯（pBSA ) (_ 〇(CH2)4QC(WH2)aCCHn (式中，a=2、4 )、聚琥 & 酸乙二 _ ( PES)(-0(CH2)40C0(CH2)2C0-)n、聚羥基乙酸（PGA)、 聚乳酸（PLA ) [C3H4〇2]n、其衍生物及其單體之共聚物等。 合成之可生物降解樹脂與天然定向之可生物降解樹脂 所組成的混合樹脂之實例為含有作為基材之澱粉的樹脂。 其他力員5L之可生物降解樹脂的實例可包含脂肪族聚酯 -石反酸S曰的共聚物、及脂肪族聚酯_聚醯胺共聚物等。 方；上述所列舉之可生物降解樹脂中，以化學合成之樹 脂為較佳。其中，就優異之成形性、耐熱性及耐衝擊性等 而ό，以知肪;k聚酯為更佳。此外，以經基叛酸作為單體 單元之聚酯甚至更佳，而其中以聚乳酸為特佳。 以經基魏酸作為單體單元之聚酯的實例為含氧酸之聚 合物，含氧酸例如為乳酸、蘋果酸、羥基乙酸等、及其共 聚物等。 …、 以經基叛酸作為單體單元之聚酯的製造方法並無特別 314912 10 1303258 限制，可視所欲之目的而予以選定。該製造方法的實例可 包含環二酉旨之丙交醋與對應的内醋之間進行開環聚合反應 之丙交醋法、及乳酸直接脫水縮合法等。此外，於製造過 程中，可使用例如錫、錄、鋅、鈦、鐵、及銘化合物等作 為催化劑。該等金屬或化合物可單獨使用或組合兩種或兩 種以上使用。其中以錫及銘化合物為較佳，而以辛基錫酸 及乙醯乙酸鋁為特佳。 於本發明包含兩種或兩種以上類型之可生物降解樹脂 的情形下，以聚乳酸與聚己内醋、聚羥基丁酸醋及聚琥拍 酸丁二酯中之一者的組合為較佳。 -填充料- 填充料並無特別限制，可視所欲之目的而予以選定。 ^充料的實例可包含氫氧化H碳_ 、高 嶺土:雲母、二硫化翻、滑石、蒙特石、石墨、碳黑、: 金屬氧化物（如氧化鎂、氧化鈦及氧化矽等）等。 該等填充料可單獨使用或組合兩種或兩種以上使用。 其中上述所列舉之填充料，就成本效益、可得性及物理強 度等而言，以雲母、滑石及蒙特石為較佳。 可生物降解樹脂組成物之填充料含量較佳在約5質量 %至約50質量％的範圍内，更佳在5質量％至3〇質”。 的範圍内，甚至更佳在10質量％至2〇質量％的範圍内。 士填充料含量，就可生物降解樹脂組成物之物理強度而 較佳約為5質量％或更高’而就可生物降解樹脂組成 之可生物降解性而言，較佳約為3〇質量％或更低。 314912 】1 1303258 &a 27 真充料之平均粒徑較佳在約〇 〇1㈣至約叫的範 圍内，更佳在1 μιη至50 的範圍内， 此外，填充料較佳儘可能為較細的粒子，且就分散度 的散佈而言，具有狹窄的粒度分佈。 本發明之填充料係經可生物降解塗料樹脂塗佈，且經 可生物降解塗料樹脂塗佈之填充料係含於可生物降解樹脂 之中’以製得可生物降解樹脂組成物。 經可生物降解塗料樹脂塗佈之填充料為本發明可生物 降解樹脂組成物用之填充料。 本發明可生物降解樹脂組成物用之填充料對例如填充 料上的可生物降解塗料樹脂之塗佈量、及塗佈面積等條件 並無特別限制，可視所欲之目的而予以選擇。 本發明可生物降解樹脂組成物用之填充料係含於可生 物降解樹脂之中，就填充料於可生物降解樹脂組成物之可 生物降解樹脂中的分散度獲得改善，因而使得所得之可生 物降解樹脂組成物的撓曲模數獲得改善的觀點而言，填充 料之可生物降解塗料樹脂與可生物降解樹脂組成物中之可 生物降解樹脂較佳為相同類型之樹脂。此外，填充料之可 生物降解塗料樹脂與可生物降解樹脂組成物中之可生物降 解樹脂更佳為相同之樹脂，以獲得上述明顯之改善。 本發明可生物降解樹脂組成物用之填充料特別適用於 本發明可生物降解樹脂組成物。 -難燃劑- 本發明可生物降解樹脂組成物可進一步包括難燃劑。 12 (修正頁）314912 1303258 難燃劑並無特別限制’可視所欲之目的而予以選用。 難燃劑的實例可包含聚矽氧化合物、金屬冑、金屬鹽氫氧 化物及石粦化合必7楚 . 口物寺。上述難燃劑可單獨使用或組合兩種或 兩種以上使用。 可生物降解樹脂組成物中之難燃劑含量並無限制，可

視可生物降解樹脂與填充料等之類型與含量而作調整。 -纖維成分- I 本^月可生物降解樹脂組成物可進一步包括纖維成 分。 纖維成分並無限制，可視所欲之目的而予以選用。纖 維成分的實例可包含大麻纖維、曱殼素、棕櫚纖維、由其 製成之短纖維或粉末、石棉、碳纖維、玻璃纖維、纖維素、 α _纖維素、棉花、尼龍、橙酮及嫘縈等。 上述纖維成分可單獨使用或組合兩種或兩種以上使 用。其中，就天然定向之本質及可生物降解性而言，以大 麻纖維、甲殼素、棕櫚纖維、及由其製成之短纖維或粉末 為杈佳。就改善撓曲模數而言，亦以玻璃纖維及碳纖維為 較佳。 ” 可生物降解樹脂組成物中之纖維成分含量並無特別限 制’可視可生物降解樹脂與填充料等之類型與含量而作調 整。 •添加劑- 本發明可生物降解樹脂組成物可包含視所欲之目的而 添加之添加劑。 314912 13 1303258 添加劑的實例可包含作為聚醋樹 酸、及對經基具有反應性之化合物，例如# ^ ^基的緩 異氰酸醋化合物、及噚唾啉化 。：-亞：化合物、 抑制可生物降解樹脂的水解作 外加5亥等添加劑以 ^ 解作用。s亥可生物降解樹脂έ且成 物可進-步包含，例如耐候 阱”月曰、、且成 m ^ 抗乳化劑、熱安定劑、 吸收劑、塑化劑、成核劑、 容劑等。 脫杈劑、著色劑及相 本發明可生物降解樹脂組成 从切』週用於多項領域， 別適用於多種成形物，例如雷 " 〜戈口电态產品之外殼。 •成形物- 本發明成形物並無特別限制，口 要5亥成形物係由本發 明可生物降解樹脂組成物形 刃小成即可。成形物之形狀、結構、 大小及應用等可視所欲之目的而作調整。 本發明成形物之成形方法並盔 …、将別限制，可視所欲之 目的而予以選定。中， 直 /、 射出成形為較佳，此乃因可增 加聚乳酸之晶度且使物理強度Μ y 沒獲侍改善所致。至於射出成 形的條件，較佳將金屬槿的、、田存 7 土屬候的/皿度維持在9(rc至l〇(rc下3〇 秒至5分鐘。

本發明成形物可適用於$ @ a , , f L 、扣％夕項領域。例如，本發明成形 物特別適用於電器產品之外殼。 本發明具體實施例將明確地說明如下，惟該等具體實 施例並非用以限制本發明之範疇。 (實施例1 ) -可生物降解樹脂組成物之製備一 】4 334912 1303258 製備本發明之可生物降解樹脂組成物E至〇及L至 N ’及比較例之可生物降解樹脂組成物A至D及Η至K， 並以撓曲模數評估。結果示於表1。 為了製備可生物降解樹脂組成物，將聚乳酸 (LACEA-100J，三井化學公司製造）用作為可生物降解樹 月曰。此外，將可生物降解樹脂組成物中之填充料含量調整 成於各化合物中皆相等。於表1中，“ ％，，係指“ 7旦

% ”，字母例如“Α”表示各可生物降解化合物，例如“可 為 雲 及 生物降解樹脂組成物Α” ’ “聚琥珀酸丁二醋 “ Bionolle，Showa Highpolymer 股份有限公司製造” 母，，為“A-21，Yamaguchi Mica股份有限公司製造” “滑石”為“ Hayashi股份有限公司製造之滑石”。此外 可生物降解樹脂組成物E至G及L至Ν φ >话士 " l主JN肀之填充料以聚 乳酸塗佈。 [表1]

聚乳酸 雲母（添加40% /月石（杰加4 〇 % 10.00

F

G 聚乳酸 聚乳酸 塗佈） 蒙^-- 。豕符石（添加40 塗佈） 6.30 3149】2 15 1303258

及蒙特石，亦即 經可生物降解樹脂塗佈之雲母、滑石、 與習知未經塗佈可生物降解樹脂之填充 料I，：雲母、滑石、及蒙特石“目較，含有本發明可生 物P牛解树月曰組成物用U真充料的本發明彳生物降解樹脂組 成物可顯示出令人滿意的可生物降解樹脂組成物中之分散 度，且可明顯改善可生物降解樹脂組成物之撓曲模數。 (實施例2 ) 再次製備實施例1中具有優異之撓曲模數的可生物降 解樹脂組成物E至G、及實施例1中之比較例的化合物A , 並將玻壤纖維（CS_3PE941 ’ NittoBosekU^份有限公司製 314912 16 j3〇3258 表2。於表2中，、”係指“質量％ ”。 [表2] 股份有限公司 估。結果示於

造）及碳纖維（tr-_，Mitsubishi Rayon 製造）各添人其中1後以撓曲模數進行評 如表2所示’發現本發明可生物降解樹脂組成物能藉 由添加玻璃纖維或碳纖維而明顯改善其撓曲模數。 (實施例3 ) 、 再次製備實施例i中具有優異之撓曲模數的可生物降 解樹脂組成物£至G、及實施例i中之比較例的可生物降 解樹脂組成物A，並將難燃劑添入其中。以聚矽氧化合物 (DC4-7-81 ’ Dow Corning ToraySilic〇n^份有限公司製 造）、氲氧化鎂及紅磷用作為難燃劑。評估可生物降解樹脂 組成物E至G及可生物降解樹脂組成物a的難燃性。難燃 性係藉由監測與火焰分開後之情況、及紗布片之著火情況 而測定。利用製造機將測試片製造成12 7 χ 12 7 χ 31 mm 大小。於表3中，“ ％，，係指“質量％，，。 與火焰分開後之可生物降解樹脂組成物的情況評估如 ]7 3149)2 1303258 下。於表3中，“持續婵燒，，孫 ^ α, 、… 係扣正在燃燒或發光的情況， 而 ^滅’係指完全停止燃燒。 紗布片上之可生物降解樹脂組成物的著火情況評估如 下。.於表3中’“點燃’，係指紗布開始燃燒之情況，而“未 點燃係指紗布並未開始燃燒之情況。 [表3] 難燃性 紗t著火情況 "ϊΠ" 聚矽氧化合物 聚矽氧化合物 氳氧化鎮 持續 持續燃燒 紅碟 10%

————____________________ 匕如表3所不，藉由添加難燃劑，本發明可生物降解掏 月曰組成物此改善其難燃十生但不會使其他座質劣化。 曰 由上述可知，本發明能克服習知可生物降解樹脂的問 題’且本發明提供_種可生物降解樹脂組成物，該組成物 ]8 314912 1303258 具有優異之物理性質，& t ,,^ έ0 Ο; ^ ^ , D強度、耐水性、成形性及耐埶 性，该組成物並能藉由存 … 在於& i兄中之普通微生物進杆八 解，且適用於多種電器產 刀 ,^ A <成形物。本發明亦能提供可 生物降解樹脂組成物用之埴奋 ’、 "兄枓，該填充料適合用於本 明之可生物降解樹脂組成物， ^ °亥填充料並具有優異之分勒 度。此外，本發明能提供適合用 用作為電器產品等之外殼的 成形物，且該成形物能簡單處理 而不會造成任何環境的污 3149]2 19

Claims (1)

1303258 第92120764號專利申請案 申請專利範圍修正本 (95年7月1〇曰） 一種可生物降解樹脂組成物，包括： 月曰肪無聚醋樹脂作為可生物降解樹脂；以及 經可生物降解塗料樹脂塗佈之填充料，該填充料為 雲母、滑石及蒙特石中之至少一者且其含量相對於該可 生物降解樹脂組成物，為5重量％至5 〇重量％ 。 2 ·如申请專利範圍第1項之可生物降解樹脂組成物，其 中，該可生物降解樹脂與該可生物降解塗料樹脂為相同 類型之樹脂或不同類型之樹脂。 3·如申請專利範圍第i項之可生物降解樹脂組成物，其 中，該填充料之平均粒徑係在〇 〇1 μιη至2〇〇 pm之範 圍内。 其 4·如申請專利範圍第i項之可生物降解樹脂組成物 中，該脂肪族聚酯樹脂為聚羥基羧酸。 5.如申請專利範圍第4項之可生物降解樹脂組成物，其 中，該聚羥基羧酸為聚乳酸。 • ^申凊專利範圍第丨項之可生物降解樹脂組成物，里 中，該可生物降解樹脂包括兩種或兩種以 物降解樹脂。 I之J生 7·^請專利範圍第1項之可生物降解樹月旨組成物，復包 氫氣L:種類型之選自聚石夕氧化合物、金屬鹽、金屬鹽 飞虱化物及磷化合物的難燃劑。 (修正本）314912 1 1303258 8·如申請專利範圍第1項之可生物降解樹脂組成物，復包 括至少一種類型之選自大麻纖維、甲殼素、棕櫚纖維、 及由其製成之短纖維與粉末中之一者的纖維成分。 9.如申請專利範圍第1項之可生物降解樹脂組成物，復包 括至少一種類型之選自玻璃纖維及碳纖維的纖維成分。 1〇·如申請專利範圍第1項之可生物降解樹脂組成物，其 中’該可生物降解樹脂包括聚乳酸以及聚己内酯、聚經 基丁酸酯與聚琥珀酸丁二酯中之一者。 11·一種可生物降解樹脂組成物用之填充料，包括： 雲母、滑石及蒙特石中之至少一者之填充料；以及 脂肪族聚酯樹脂作為可生物降解塗料樹脂， 其中’該填充料係經可生物降解塗料樹脂塗佈。 12·如申請專利範圍第u項之可生物降解樹脂組成物用之 填充料，其中，該填充料之平均粒徑係在〇 〇1 μιη至2〇〇 μιη之範圍内。 13 ·如申請專利範圍第i i項之可生物降解樹脂組成物用之 填充料，其中，該脂肪族聚酯樹脂為聚羥基羧酸。 14 ·如申請專利範圍第1項之可生物降解樹脂組成物，其係 用於製造成形物。 15·如申請專利範圍第14項之可生物降解樹脂組成物，其 中，該成形物係用作為電器產品之外殼。 (修正本）314912 2