1374805 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種塑膠射出成型裝置與其製 程’且特別是有關於一種耐熱高分子聚乳酸環保塑膠 製品射出成型裝置與其製程。 / 【先前技術】 儘管「塑膠」製品因其具有輕便耐用，以及物美 價廉等使用上的優勢而應用於各式工業領域及民生領 域，其所產生的大量塑膠廢棄物，且無法於自然界 自订分解’進而造成對環境的重大不利群，更產生 「環境保護」議題。故而隨著科學技術以及經 =门度發展’世人已1^度重視_製品的環境保護 2二因製造塑膠的主要原料「石油」於地球上亦 / 故各國莫不積極尋找歸的替代品，積極 又0「=永續循環利用的環保可分解塑膠的研發。 acid 子、聚孔酸環保塑膠材料」（Polylactic 子聚乳酸产二為呼應可分解塑膠的需求所產生，高分 物二解日，：、』膠材料即—種可分解塑膠，可進行生 分；聚乳:^高’且可有效替代傳統石化塑膠。高 界的微生物自行分解，不需佔據大 毒性氣體。傳统的’且燃燒時亦不會產生多種 的石，由塑膠的產量約有數億噸，而目 1374805 前所生產的可分解塑膠材料雖僅占有全球塑膠材料量 的1%，即產量只有幾十萬噸，兩者的產業規模亦相差 甚遠，但高分子聚乳酸環保塑膠材料目前每年正以20 %至30%的成長率進行成長，預計在2020年時，將占 有石化塑膠市場的20%。主要因為該高分子聚乳酸環 保塑膠材料係一種以天然穀類作物為原料1 〇〇%生物分 解性的聚合物，目前包括了以玉米、南瓜的利用最常 見。其製程係將玉米等穀類作物進行碾碎後，從中提 取出澱粉，然後將澱粉製成未精化的葡萄糖，再將葡 萄糖經過發酵，濃縮製程，真空純化，聚合物改質後， 將其轉化成可商業化的高分子材料。 同時高分子聚乳酸環保塑膠材料之物理特性近似 塑膠，可多次重複使用，使用時具有與一般塑膠同樣 的機能性，且與一般的石化塑膠相同，當其不堪使用 的廢棄產品經回收後，可經處理再製造成原料。若連 同食物廢棄物一起收集並運送至商業堆肥廠進行堆肥 處理，可於短時間内達完全分解。倘若送至焚化爐燃 燒，不會排放戴奥辛等有毒氣體，也不會增加地球的 二氧化碳總量，故不會對環境影響造成負擔。因此屬 於全球性議題的京都議定書並未把高分子聚乳酸環保 塑膠材料分解或燃燒所產生的二氧化碳計入排放量 中。 故為能有效擴展高分子聚乳酸環保塑膠材料的 運用，各國皆已投入高分.子聚乳酸環保塑膠材料環保 4 1374805 塑膠的耐熱性和相關物理性質的改善研發；但改善研 發的技術目前都集中在上游階段的改良技術，而在製 造成型技術方面，除了極少有相關的研究開發，既使 應用成熟的壓空成型加工技術，尚仍無法產出耐熱產 品。而產品無法順利進行市場化的主要因素，乃因無 法克服高分子聚乳酸環保塑膠材料本身的低耐熱性， 例如以高分子聚乳酸環保塑膠材料所製成的餐具僅能 適用於低溫環境，即適用約在攝氏58度以下，而當溫 度超過58度時，餐具便會開始軟化變形，故而造成了 使用上的不便利。 故而為了能產生更佳的高分子聚乳酸環保塑膠製 品，提供產業界能掌握更佳的生產技術，需要研發新 式之高分子聚乳酸環保塑膠材料的生產設備與產品製 程技術，藉以提升高分子聚乳酸環保塑膠材料方法的 生產效率且能降低製造成本。 【發明内容】 本發明為一種耐熱高分子聚乳酸環保塑膠製品之 射出成型裝置與其製程，其所產出的耐熱高分子聚乳 酸環保塑膠製品的尺寸準確度高，且具高耐熱及高耐 衝擊性，更可達到高度量產化的目的。 本發明之一種耐熱高分子聚乳酸環保塑膠製品射 出成型裝置，包括射出裝置以及模具成型裝置。其中 射出裝置包括進料漏斗，螺桿，以及擠出口；而模具 5 1374805 成型裝置則包括了模具，以及模穴。模具成型裝置包 括了：固定模，可動模，模穴，流道口，流道，絕緣裝 置，加熱系統，以及冷卻系統。 本發明可有效改善原高分子聚乳酸環保塑膠材料 於成型過程中的結晶速度，且因可合併製程步驟，故 而簡化了製程步驟而減低了成本。 本發明可增加所產出的產品尺寸的精確度與穩定 度，故而達到大量生產的目的。 本發明可僅於一個整合的製造程序中產出尺寸準 確度高，高耐熱及耐衝擊性佳的環保塑膠製品，且可 達到射出成型的量產化目標。 本發明的快速射出成型製程中，將氣密式模具搭 配快速脫模技術、高射速原理、抽真空系統等新理念 加工技術，整合運用於生產高分子聚乳酸環保塑膠產 品。 本發明之方法有助於高分子聚乳酸塑膠分子的加 速流動，使得成品容易快速成型，而減少實際的製造 週期，且增加產品良率，更可達到模具的一模多穴的 生產目的，藉以達到以量制價的目的。 本發明結合快速脫模技術，採用模内溫控技術以 讓高分子聚乳酸環保塑膠材料的射出成型更加具有效 率，且最終的產製品也能擁有較佳的優良熱穩定性及 良好的機械性質。 本製程所產出的產品與目前市面上的高分子聚 6 產製品進行比較’可以發現本發明 °°置於问溫裱境時，並不會出現軟化的現象。 明顯為易?蓳本Γ的t述和其他目的、特徵和優點能更 細說明=下特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳 【實施方式】 本發明為一種耐熱高分子聚乳酸 出成型裝置與其製程，其所產出的高 :膠=以寸!確度高，且具高耐熱及 更了達到鬲度1產化的目的。 如第1圖所示，本發明之一種耐熱高 保塑膠製品射出成型裝置，包括射出 ―壤 成型裝置1〇1。其+射出褒置100包括進料漏:二3 入咼分子聚乳酸環保塑膠材料，螺桿112可推 八达 聚乳酸環保塑膠材料，以及擠出口 1丨3可擠出2门刀子 乳酸環保塑膠材料；而模具成型裝置如則包 121 ’模穴122可充填融熔狀態的高分子 、八 =成以及密封罩裝置123可以耐高溫之橡二= 材料製成以隔絕溫度變化，具有保持低㈣;^ 的功能與節能效果。 …、寺《^皿 如第2圖所示之模具成型裝置1〇1剖面圖，該模且 成型裝置101包括了 ： 固定模121A;可動模121B;模穴122可充填融熔狀 1374805 態的高分手聚乳酸環保塑膠材料；以及密封罩裝置123 裝設於固定模121A的外緣以接合可動模121B;而道D 20 2A ;流道2〇 2B ’絕緣装置2 0 3可以财ifj溫之電木類絕 緣材料製成以隔絕溫度變化，具有保持低溫與保持高 溫的功能與節能效果且環繞模穴122 ;加熱系統2〇4 ; 冷卻系統205 ;以及分模線206。其中流道口 202A連接 流道202B，再連接模穴122 ;而加熱系統204與冷卻系 統205組成控溫裝置以控制溫度的變化。 如第3圖所示，為模具成型裝置121之組合圖，包 括了密封罩裝置123之裝設於固定模121A的外緣，以接 合可動模121B，本圖示以固定模121A與可動模121B之 些微分離顯示。 如第4圖所示，係為本發明之一種以耐熱高分子聚 乳酸環保塑膠製品射出成型裝置形成耐熱高分子聚乳 酸環保塑膠製品的方法之步驟流程圖’本發明所產出 的耐熱高分子聚乳酸環保塑膠製品成品尺寸準確度 高，且具高耐熱及高耐衝擊性，更可達到高度量產化 的目的。 如第4圖步驟401所示之耐熱高分子聚乳酸環保塑 膠材料的「混料」過程；首先將耐熱高分子聚乳酸環 保塑膠材料由第1圖的進料漏斗ill放入射出裝置1〇〇 内，再進入螺桿112，進行加熱及混合均勻，此時螺桿 112與射出裝置100間的空間狹小，且螺桿112壁上也具 有加熱功能，故可達到摩擦加熱的效果，成為高分子 8 1374805 聚乳酸環保塑膠材料的熔融塑料’接著藉由擠出口 113 將耐熱高分子聚乳酸環保塑膠材料的熔融塑科擠入模 具成型裝置101之内。 續如第4圖步驟402所示之「充填」過程；充填過 程係指將耐熱高分子聚乳酸環保塑膠材料的熔融塑料 經由擠出口 113，再經由流道口 202A以推經流道202B， 再進入至模具成型裝置101的模穴122’且充滿模穴122 的過程。 再如第4圖步驟403所示之「保壓」過程；保壓過 程係指當高分子聚乳酸環保塑膠材料的、熔融塑料充滿 模穴122後，為避免冷卻後的收縮會太嚴重，故必須再 強迫擠入一點點量（少量）的高分子聚乳酸環保塑膠 材料的熔融塑料，然後繼續維持保壓達一小段時間。 最後如第4圖步驟404所示之「結晶冷卻」過程， 又如第5圖所不之熱處理時間溫度圖’係加熱模且成型 装置101至110°C至120°C (較佳是110。〇之間的第一 特定溫度’持溫達一段時間後，降溫至lot至3〇t (較 佳疋2 0 C )之間的第二特定溫度，再升溫至4 〇 至6 〇 (較佳是50°C )之間的第三特定溫度。亦即本發明 於加溫時，需加溫至結晶溫度（Tc)點以上，使得模 八12 2内的南分子聚乳酸壤保塑膠材料的結晶程度能 夠達到結晶至38°/。至40%，然後再進行快速冷卻，故而 最終產製品的财熱溫度能夠達到90度以上《故相較傳 統製程所形成的產製品只能耐熱至58t，本發明已大 9 1374805 幅提高了產製品的耐熱溫度。本發明可使用液態氮以 進行冷卻產品，係當液態氮氣體喷出時，冷卻產品後 即可完成脫模程序，故可有效減少產品的冷卻時間， 並可在脫模過程中，減少因不完全冷卻所產生的不良 彎曲變形。 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用 以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明 所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含 在下述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明之耐熱高分子聚乳酸環保塑膠製 品射出成型裝置。 第2圖所示為模具成型裝置剖面圖。 第3圖所示為模具成型裝置之組合圖。 第4圖為本發明之以耐熱高分子聚乳酸環保塑膠 製品射出成型裝置形成耐熱高分子聚乳酸環保塑膠製 品製品的方法之步驟流程圖。 第5圖為本發明之熱處理時間溫度圖。 【主要元件符號說明】 100射出裝置 101模具成型裝置 111進料漏斗 10 1374805 112螺桿 113擠出口 121模具 121A固定模 121B可動模 122模穴 123密封罩裝置 202A流道口 202B流道 203絕緣裝置 204加熱系統 205冷卻系統 206分模線