TWI527683B - Manufacture of composite containers - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種複合材料容器之製造方法，尤指容器係透過植物纖維的補強，並搭配擴鏈劑及矽烷偶合劑的使用，有效提高物性，並能縮短成型時間，再者本案的容器特別適合應用於植栽容器的育苗盆，讓容器本身隨苗栽成長成為苗栽養分之一部分，不含殘留物與毒性，並提高植物的發芽率。
按，許多農民為了培育種苗，大多會使用育苗杯，而育苗杯目前多為使用石油原料加工而成的塑膠容器，在製造或燃燒時會有大量的排碳量、有毒物質，且在丟棄時將因為不易自然分解而造成環境的污染及負擔。
因此有業者提出一種經由農作物提煉而成之生質塑膠，例如：聚乳酸，該係由玉米等澱粉獲得的乳酸所製成的聚合物，因此生產製造時並不會產生大量排碳量、有毒物質，而掩埋後將會被土壤中微生物分解為二氧化碳和水，藉此減少對石油原料的依賴性及環境的污染，但是由聚乳酸構成的容器，在溫度55~60℃便會逐漸變軟，耐熱性不足，而難以取代石油基泛用塑膠容器，近來的研究一般是透過外加晶核劑或熱處理的方法來解決耐熱問題，但透過導入晶核劑以增加結晶速率，容易使得原本不高的韌性變得更低，而熱處理方法則是受限於成型時間太長，對於產品的量產能力有很大的影響，再者，由於聚乳酸屬於聚酯系高分子材
料，因此經一般水選回收造粒流程時，容易產生水解，而使得產品特性大幅衰減，因此如何提升回收聚乳酸的使用性，仍是待克服的技術問題點。
另一方面，利樂包(即鋁塑複合包裝)的使用量極大，根據環保署統計，光是去年一年，利樂包(即鋁塑複合包裝)全世界的使用量即高達一千五百億個，其中台灣使用量約二十一億個，但最後卻只回收八億個，雖然台灣在1995年就開始回收再生利樂包，但回收率仍僅約三、四成，可見仍有極大的利用空間。
是以，若能將現有生質塑膠容器的組成物，以不影響其生物可分解的特性為前提，加入利樂包回收再利用之紙漿纖維，來補強生質塑膠，並透過利用利樂包的回收再生與生質材料作為生產製造的原料，來減少資源浪費和生態環境負擔，將能有效提昇容器的實用係及整個社會對包裝物回收再利用的意願。
爰此，為了將現有容器的組成物，能夠以利樂包的回收再生與生質材料作為生產製造的原料，藉此減少資源浪費和生態環境負擔，本發明人致力於研究，提出一種複合材料容器之製造方法，包括：A.提供一重量百分比20%至40%之植物纖維及一重量百分比40%至55%之生質塑性料，並對前述植物纖維及前述生質塑性料經過一乾燥處理；B.將前述植物纖維及前述生質塑性料，在溫度160℃±20℃的條件下，持續15分鐘±5分鐘的混練，而形成一複合料；C.接著將前述複合料以160℃±60℃的溫度條件注入一成型模
具，再進行冷卻，以將前述複合料定型形成一容器。
進一步，前述生質塑性料係為聚乳酸、聚羥基烷酯類及脂肪族聚酯之任一或其混合。
進一步，前述生質塑性料係採水選回收再利用之聚乳酸。
進一步，前述植物纖維係採自回收再利用之鋁塑複合包裝材之紙漿纖維、紙容器纖維、廢木屑、竹粉、稻殼、豆粉、豆渣、麥粉、麥穀、竹纖、椰纖、蔗纖或花生殼之任一或組合。
進一步，於步驟A前述植物纖維在溫度條件80℃±10℃的條件下添加一矽烷偶合劑，以提昇植物纖維的加工性質。
進一步，於步驟B添加一重量百分比0.5%至3%之擴鏈劑，以提昇前述生質塑性料之黏度及物性。
進一步，前述偶合劑係選自下列之一：四乙基烯基矽烷、胺基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷。
進一步，在步驟C前述複合料係經過切割造粒，而充填前係在50℃±10℃的溫度條件下，持續10小時至12小時的烘乾處理。
進一步，前述步驟C加熱之升溫速度係為每秒25℃至每秒40℃之間，冷卻時係迅速從生質塑性料的高於玻璃轉化點溫度20℃±5℃的狀態降至低於玻璃轉化點20℃±5℃的狀態，並持續20秒±5秒。
本發明的功效在於：
1.本發明容器之生質材料，係透過植物纖維的補強，並搭配擴鏈劑及矽烷偶合劑的使用，將能有效提高物性，並能縮短成型時間。
2.本案的容器係特別適合應用於植栽容器的育苗盆，由於容器在苗栽成長過程中，將降解而成為苗栽養分之一部分，以提高
植物的發芽率，且不含殘留物與毒性，因此在苗栽移植時不需拔除，而直接種入土壤中，再者，本案之容器亦可客製化，以依照不同的植物生長週期，調整合適的自然分解速度。
3.本案的容器，係可利用利樂包回收再生而成的紙漿纖維及回收再生的生質塑性料，作為生產製造的原料，藉此減少資源浪費和生態環境負擔，有效提昇容器的實用係及整個社會對包裝物回收再利用的意願，達到低碳環保的目的。
綜合上述技術特徵，本發明複合材料容器之製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
本發明包括下列步驟：
A.提供一重量百分比20%至45%之植物纖維及一重量百分比40%至55%之生質塑性料，前述植物纖維係採自回收再利用之鋁塑複合包裝材，纖維長度約150μm、纖維直徑約20-30μm、比重約0.10至0.12，但並不限定於此，亦可利用廢木屑、竹粉、稻殼、豆粉、豆渣、麥粉、麥穀、竹纖、椰纖、蔗纖或花生殼等；又前述植物纖維係在溫度條件80℃±10℃的條件下先添加一矽烷偶合劑，要特別說明的是，前述矽烷偶合劑係選自下列之一：四乙基烯基矽烷、胺基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷，其中又以四乙基烯基矽烷的效果為最佳，藉此提高植物纖維表面之反應性，使其在混合時不形成團聚(aggregate)，分散性較佳，然後利用改質後的表面特定官能基，以利於和高分子或其他單體之間
的結合，增加物性。
前述生質塑性料係為聚乳酸、聚羥基烷酯類及脂肪族聚酯之任一或其混合，於本實施例中，生質塑性料特別是採用水選回收再利用的聚乳酸，接著再對前述植物纖維及前述生質塑性料經過一乾燥處理。
B.將前述植物纖維及前述生質塑性料，在溫度160℃±20℃的條件下，以雙螺桿機或萬馬力機持續15分鐘±5分鐘的混練，並於過程中添加一重量百分比0.5%至3%之擴鏈劑，以提昇前述生質塑性料之黏度及物性，而形成一複合料。
要特別說明的是：由於聚乳酸容易因為吸水而在混練時，產生熱分解現象而斷鏈，因此透過擴鏈劑的添加可解決斷鏈問題，擴鏈劑係選自PolyOne 9008FT-13及BASF JONCRYL ADR-4368-S，其中以PolyOne 1.0的效果為最佳。
C.接著再進行切割造粒，並對前述複合料在50℃±10℃的溫度條件下，持續10小時至12小時的烘乾處理，而烘乾處理後複合料的含水量係低於3%，再將前述複合料加熱至160℃±60℃，並以射出成型方式注入一可急冷急熱的成型模具，再進行冷卻，以將前述複合料定型形成一容器；要特別說明的是：前述步驟C加熱之升溫速度係為每秒25℃至每秒40℃之間，冷卻時係迅速從高於生質塑性料的玻璃轉化點溫度20℃±5℃的狀態降至低於生質塑性料玻璃轉化點20℃±5℃的狀態，並持續20秒±5秒，藉此改善聚乳酸結晶度低成型週期長的缺點，縮短容器的成型時間，以提高容器量產的效率。
藉此，讓回收再利用之聚乳酸能透過植物纖維、擴鏈劑及矽烷偶合劑的使用，有效提高物性，並能縮短成型時間。
再者，本案的容器係特別適合應用於植栽容器的育苗盆，由於容器在苗栽成長過程中，將降解而成為苗栽養分之一部分，以提高植物的發芽率，且不含殘留物與毒性，因此在苗栽移植時不需拔除，而直接種入土壤中，再者，本案之容器亦可客製化，以依照不同的植物生長週期，調整合適的自然分解速度。
而上述生物可分解性，本案的容器係根據CNS 14432&ISO 14855測試規範進行生物可分解測試，得到測試結果高於標準值
之90.25%。
而上述容器養分供苗栽成長的特性，本案的容器亦根據CNS 14661&ASTM D6400測試規範進行植物生長性測試，係將本案容器之分解塑膠堆肥土與原土其配比以每100mg生分解塑膠堆肥土與每公斤(1000mg)原土與的比例充分混合，種植雙子葉植物(豌豆、綠豆)、單子葉植物(玉黍蜀)，得到存活率高於標準值之91.6%。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
Claims (7)
- 一種複合材料容器之製造方法，包括下列步驟：A.提供一重量百分比20%至45%之植物纖維及一重量百分比40%至55%之生質塑性料，前述生質塑性料係為聚乳酸、聚羥基烷酯類及脂肪族聚酯之任一或其混合，前述植物纖維係採自回收再利用之鋁塑複合包裝材之紙漿纖維、紙容器纖維、廢木屑、竹粉、稻殼、豆粉、豆渣、麥粉、麥穀、竹纖、椰纖、蔗纖或花生殼之任一或組合，並令前述植物纖維及前述生質塑性料經過一乾燥處理；B.將前述植物纖維及前述生質塑性料，在溫度160℃±20℃的條件下，持續15分鐘±5分鐘的混練，而形成一複合料；C.接著將前述複合料以160℃±60℃的溫度條件注入一成型模具，再進行冷卻，以將前述複合料定型形成一容器。
- 如請求項1所述複合材料容器之製造方法，前述生質塑性料係採水選回收再利用之聚乳酸。
- 如請求項1所述複合材料容器之製造方法，於步驟A前述植物纖維在溫度條件80℃±10℃的條件下添加一矽烷偶合劑，以提昇植物纖維的加工性質。
- 如請求項1所述複合材料容器之製造方法，於步驟B添加一重量百分比0.5%至3%之擴鏈劑，以提昇前述生質塑性料之黏度及物性。
- 如請求項4所述複合材料容器之製造方法，前述偶合劑係選 自下列之一：四乙基烯基矽烷、胺基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷。
- 如請求項1所述複合材料容器之製造方法，在步驟C前述複合料係經過切割造粒，並於充填前在50℃±10℃的溫度條件下，持續10小時至12小時的烘乾處理。
- 如請求項1所述複合材料容器之製造方法，其中，前述步驟C加熱之升溫速度係為每秒25℃至每秒40℃之間，冷卻時係迅速從生質塑性料的高於玻璃轉化點溫度20℃±5℃的狀態降至低於玻璃轉化點20℃±5℃的狀態，並持續20秒±5秒。
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| TW101148861A TWI527683B (zh) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Manufacture of composite containers |
Country Status (1)
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| TWI627048B (zh) * | 2016-11-25 | 2018-06-21 | Pure plant fiber tableware forming device |
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