TWI553047B

TWI553047B - Environmentally friendly composite formula

Info

Publication number: TWI553047B
Application number: TW104126663A
Authority: TW
Inventors: Ming-Zhu Ke
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2016-10-11
Also published as: TW201620969A

Description

環保複合材料配方

本發明係關於複合材料技術領域，尤其是指一種環保複合材料配方。

按，隨著現代科學技術的發展，人們對於高分子材料性能的要求日趨多樣化。單一均聚物或共聚物往往已難以滿足各種不同的要求。人們開始利用已有的聚合物材料並通過共混的方式來製備具有全新功能的複合材料，以滿足各種工業應用對高分子材料性能所提出的新要求，從而使得改進原聚物性能或形成嶄新性能的聚合物共混體系，已經成為高分子科學中一個成長快速的領域，再加上近年來由於人類對於生態及環保意識的覺醒與抬頭，使用可回收、輕量化、易加工等環保材料已是必然的趨勢。高分子複合材料不但可以產生加乘性的效果，更可以保留個別材料的性質特徵，形成不同性質的新型材料。

就以熱塑性聚氨基甲酸酯高分子(Thermoplastic Polyurethane，TPU)，不但具有傳統工程塑膠的優點，更具有耐衝擊性、耐曲折性、高延伸性、高抗撕裂強度、耐侯等優秀的特性，其無毒的性質，更被大量使用於環保的素材上。目前應用範圍十分廣泛，可用來作為彈性纖維、人造皮革樹脂、粘著劑、管材、保護材等。此外，為了提升TPU之性質以及經濟效益，添加物的使用是目前工業上使用的方法，除了可以降低TPU本身的使用量，以降低成本，更可以增加其物理性質以及化學性質。

常見的傳統添加物包括：用於增加TPU之強度的無機材料；用於增加TPU之安定性以及耐火性質的抗氧化劑、安定劑、火焰抵抗劑；用於增加TPU抗靜電效果的有機靜電防止劑；用於增加TPU對紫外線之抵抗力的紫外線保護劑；用於提升TPU之柔韌度的增塑劑；用於增加TPU加工之流動性的潤滑劑。而對上述用於提升TPU性質之傳統添加物，雖可以提升有益於環保的TPU之強度、耐火性、抗靜電效果、柔韌度等物理及化學性質，但該傳統添加物之種類或來源並非完全對環保有益，部分甚至可能反而產生額外的環境負擔。

因此，有相關業者針對此缺失進行研究改良，如中華民國104年07月01日所公開第201525063號「多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法」之發明公開專利，係揭露一種多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法，包含：一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子；一環保型添加劑，係包含至少一選自由回收高分子、植物纖維、礦物及金屬粉末所構成之群組；一增黏分散劑，係包含選自由天然橡膠及合成橡膠所構成之群組；藉由增黏分散劑之使用，令環保型添加劑均勻加入熱塑性聚氨基甲酸酯高分子中，形成多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子複合材料；除了藉由環保型添加劑能夠達到減少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加等有益於環保之功效，環保型添加劑配合增黏分散劑更可以令多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子具有重量輕、止滑性佳、耐磨耗性佳、成型性佳及降低成本之優點。

然，據上述可得知，習知發明所構成的成份中，其主要係以熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為主原料，並以添加環保型添加劑能夠達到減少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加等有益於環保之功效，而環保型添加劑配合增黏分散劑更可以令多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子具有重量輕、止滑性佳、耐磨耗性佳、成型性佳及降低成本之優點；但由於環保型添加劑係選自回收高分子、植物纖維、礦物之任一者或二者以上並與金屬粉末混合所構成；以及增黏分散劑係選自天然橡膠及合成橡膠所構成，而合成橡膠材質係為人工合成的高彈性聚合物，係以煤、石油、天然氣為主原料，因此，環保型添加劑配以添加金屬粉末，以及增黏分散劑以合成橡膠為成份之一，對於環保上較為有限，且所添加成分比重皆未揭露，對於成份添加上是否具有環保，係為一大疑慮。

本發明人有鑑於此，並且依據多年從事此領域的相關經驗，細心觀察及研究，並配合學理運用，進而提出一種合理且有效之本發明。

本發明之主要目的係在於：提供一種關於複合材料領域技術，尤其是指一種環保複合材料配方。

本發明之環保複合材料配方，其配方係包括：選自天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料；其中該天然植物粉末係選自含量為45wt%~55wt%範圍內的天然植物纖維與含量為39wt%~49wt%範圍內的天然澱粉，以及含量為1wt%~11wt%範圍內的添加劑構成；又該熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；另該天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)。

其中該天然植物粉末係選自含量為50wt%的天然植物纖維與含量為44wt%的天然澱粉，以及含量為6wt%的添加劑；其中該天然植物粉末係由選自的天然植物纖維事先搭配加工機台進行粉碎作業，並進行清除異物及使其乾燥等作業而呈現粉末狀態，再與天然澱粉及添加劑進行混合攪拌處理及造粒處理而形成複數個顆粒狀；其中該天然植物粉末所選自的天然植物纖維係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維；其中該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例為55wt%~65wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例為25wt%~35wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例為5wt%~15wt%範圍內；其中該天然植物粉末係佔重量比例為60wt%；該熱塑性塑膠原料係佔重量比例為30wt%；該天然接著劑係佔重量比例為10wt%；其中該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例更為45wt%~55wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例更為35wt%~45wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例更為5wt%~15wt%範圍內；其中該天然植物粉末係佔重量比例為50wt%；該熱塑性塑膠原料係佔重量比例為40wt%；該天然接著劑係佔重量比例為10wt%；其中該天然植物粉末其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑經混合攪拌處理後，係更進一步以進行造粒處理而獲得複數個呈顆粒狀之環保複合材料。

本發明之主要目的功效在於：提供係關於複合材料技術領域，尤其是指一種環保複合材料配方，其配方係包括：選自天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料；其中該天然植物粉末係選自含量為45wt%~55wt%範圍內的天然植物纖維與含量為39wt%~49wt%範圍內的天然澱粉，以及含量為1wt%~11wt%範圍內的添加劑構成；又該熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；另該天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)；藉由該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例為55wt%~65wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例為25wt%~35wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例為 5wt%~15wt%範圍內，其主要係選自天然植物粉末為主原料，為了增加其強度而添加熱塑性塑膠原料，並以天然植物所成的天然接著劑進行混合攪拌步驟以獲得之複合材料，由於該天然植物粉末及天然接著劑所佔重量比例為較多，係以環保訴求為主要優先考量，使該複合材料經成型機台所製成的預成型物具有環保其效果，並以適當比例添加熱塑性塑膠原料而增加所製成的預成型物其整體使用強度，再加上熱塑性塑膠原料容易被分解，當預成型物於使用後可進行回收利用，且其無毒並容易被分解，可以達到環保的功效。

本發明：

S1~S3‧‧‧流程步驟

S11~S16‧‧‧流程步驟

第1圖係本發明環保複合材料之配方成分表(一)。

第2圖係本發明環保複合材料所選自天然植物粉末之配方成分表。

第3圖係本發明環保複合材料之配方成分表(二)。

第4圖係本發明環保複合材料之步驟詳述流程圖。

第5圖係本發明環保複合材料所選自天然植物粉末之步驟詳述流程圖。

為使貴審查委員對本發明目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：請參閱第1圖與第2圖所示，為本發明「環保複合材料配方」，係關於複合材料技術領域，尤其是指一種以環保訴求為主要優先考量的環保複合材料製造配方，其配方係包括：選自天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料；其中該天然植物粉末係選自含量為45wt%~55wt%範圍內的天然植物纖維與含量為39wt%~49wt%範圍內的天然澱粉，以及含量為1wt%~11wt%範圍內的添加劑構成；又該熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；另該天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)；其中該天然植物粉末係選自含量為50wt%的天然植物纖維與含量為44wt%的天然澱粉，以及含量為6wt%的添加劑；而該天然植物粉末係由選自的天然植物纖維事先搭配加工機台進行粉碎作業，並進行清除異物及使其乾燥等作業而呈現粉末狀態，再與天然澱粉及添加劑進行混合攪拌處理及造粒處理而形成複數個顆粒狀；又該天然植物粉末所選自的天然植物纖維係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維；再者，該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例為55wt%~65wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例為25wt%~35wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例為5wt%~15wt%範圍內，藉由該天然植物粉末及天然接著劑所佔重量比例為較多，而使該複合材料經成型機台所製成的預成型物具有環保效果；其中該天然植物粉末係佔重量比例為60wt%；該熱塑性塑膠原料係佔重量比例為30wt%；該天然接著劑係佔重量比例為10wt%；特別一提，該天然植物粉末其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑經混合攪拌處理後，係更進一步以進行造粒處理而獲得複數個呈顆粒狀之環保複合材料；經由以上所述得知，由於預成型物係以天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料所製成，而天然植物粉末係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維與天然澱粉以及添加劑所構成，而天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)，若依環保複合材料所製成的預成型物的原料成份以天然植物粉末及天然接著劑所佔重量比例為較多，係以環保訴求為主要優先考量，使該複合材料經成型機台所製成的預成型物具有環保其效果，而經成型機台所製成的預成型物係為各式各樣的產品，如：交通工具(自行車、汽車或機車)配件或零件、日常文具用品類、容器類、運動用品類或傢俱用品類......等，但由於所製成的預成型物並非本發明所強調的重點，故只是簡約的說明，再加上熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者，其二者熱塑性塑膠原料容易被分解，當預成型物於使用後可進行回收利用，且其無毒並容易被分解，可以達到環保的功效。

又，續請參閱第3圖所示，並輔以參閱第2圖，為本發明「環保複合材料配方」，係關於複合材料技術領域，尤其是指一種具有環保及兼具強度其效果的環保複合材料製造配方，其配方係包括：選自天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料；其中該天然植物粉末係選自含量為45wt%~55wt%範圍內的天然植物纖維與含量為39wt%~49wt%範圍內的天然澱粉，以及含量為1wt%~11wt%範圍內的添加劑構成；又該熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；另該天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)；其中該天然植物粉末係選自含量為50wt%的天然植物纖維與含量為44wt%的天然澱粉，以及含量為6wt%的添加劑；而該天然植物粉末係由選自的天然植物纖維事先搭配加工機台進行粉碎作業，並進行清除異物及使其乾燥等作業而呈現粉末狀態，再與天然澱粉及添加劑進行混合攪拌處理及造粒處理而形成複數個顆粒狀；又該天然植物粉末所選自的天然植物纖維係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維；再者，該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例更為45wt%~55wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例更為35wt%~45wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例更為5wt%~15wt%範圍內，藉由該熱塑性塑膠原料所佔重量比例為35wt%~45wt%範圍內，而使該複合材料經成型機台所製成的預成型物具有環保及增加強度之效果；其中該天然植物粉末係佔重量比例為50wt%；該熱塑性塑膠原料係佔重量比例為40wt%；該天然接著劑係佔重量比例為10wt%；特別一提，該天然植物粉末其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑經混合攪拌處理後，係更進一步以進行造粒處理而獲得複數個呈顆粒狀之環保複合材料；經由以上所述得知，由於預成型物係以天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料所製成，而天然植物粉末係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維與天然澱粉以及添加劑所構成，而天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)，若依環保複合材料所製成的預成型物的原料成份以天然植物粉末及天然接著劑所佔重量比例為較多，係以環保訴求為主要優先考量，使該複合材料經成型機台所製成的預成型物具有環保其效果，並以適當比例添加熱塑性塑膠原料而增加所製成的預成型物其整體使用強度，而經成型機台所製成的預成型物係為各式各樣的產品，如：交通工具(自行車、汽車或機車)配件或零件、日常文具用品類、容器類、運動用品類或傢俱用品類......等，但由於所製成的預成型物並非本發明所強調的重點，故只是簡約的說明，再加上熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者，其二者熱塑性塑膠原料容易被分解，當預成型物於使用後可進行回收利用，且其無毒並容易被分解，可以達到環保及增加強度之效果。

更進一步說明，續請參閱第4圖與第5圖所示，並輔以參閱第1圖至第3圖，本發明環保複合材料係選自天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而獲得之環保複合材料，其製造方法包括下列步驟；步驟S1：備料步驟：備取天然植物粉末與熱塑性塑膠原料及天然接著劑原料；步驟S2：混合攪拌步驟：分別將天然植物粉末與熱塑性塑膠原料以及天然接著劑置入於攪拌機台內，並進行適當速度的攪拌作業以達到均勻混合效果，而獲得之環保複合材料；然而，該天然植物粉末其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑經混合攪拌處理後，係更進一步以進行造粒處理(如下所述)；步驟S3：造粒步驟：將混合後的原料置入於造粒機台內而進行造粒作業，而獲得顆粒狀之環保複合材料；然而，其中至步驟S1時，所述備取天然植物粉末，其方法為：步驟S11：備料步驟：係選自天然植物纖維與天然澱粉及添加劑原料；步驟S12：粉碎步驟：將天然植物纖維置入於粉碎機台而進行粉碎作業，致使形成複數個之粉碎狀；步驟S13：清洗步驟：使用清洗液以清洗而對呈粉碎狀的天然植物纖維表面進行清除異物；步驟S14：乾燥步驟：對清洗後的天然植物纖維進行乾燥作業，致使天然植物纖維呈乾燥狀態；步驟S15：混合攪拌步驟：將粉碎狀的天然植物纖維與天然澱粉及添加劑以適當的比例置入混合攪拌機台進行混合攪拌作業；及步驟S16：造粒步驟：將混合後的原料置入造粒機台內而進行造粒作業，而呈現顆粒狀之天然植物粉末；當進行混合攪拌步驟(步驟S15)時，所述天然植物纖維係佔重量比例為45wt%~55wt%範圍內；所述天然澱粉係佔重量比例為39wt%~49wt%範圍內，以及所述添加劑係佔重量比例為1wt%~11wt%範圍內；其中所述天然植物纖維係佔重量比例為50wt%；所述天然澱粉係佔重量比例為40wt%；以及所述天然接著劑係佔重量比例為10wt%；其中該天然植物粉末所選自的天然植物纖維係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維；藉由以上步驟，不管至步驟S2甚至到步驟S3時，其中天然植物粉末與熱塑性塑膠原料以及天然接著劑置入於攪拌機台內，所述天然植物粉末係選自天然植物纖維與天然澱粉及添加劑原料；所述熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；所述天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)，並進行高速攪拌作業以達到均勻混合效果時；若以環保訴求為主要優先考量的話，所述天然植物粉末係佔重量比例為55wt%~65wt%範圍內；所述熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例為25wt%~35wt%範圍內；所述天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例為5wt%~15wt%範圍內，藉由該天然植物粉末及天然接著劑所佔重量比例為較多，而使該複合材料經成型機台所射出製成的預成型物具有環保效果；相反，其中天然植物粉末與熱塑性塑膠原料以及天然接著劑置入於攪拌機台內，並進行適當速度的速攪拌作業以達到均勻混合效果時，所述天然植物粉末係選自天然植物纖維與天然澱粉及添加劑原料；所述熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；所述天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)，若以環保訴求且增加強度之效果為主要優先考量的話，所述天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例更為45wt%~55wt%範圍內；所述熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例更為35wt%~45wt%範圍內；所述天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例更為5wt%~15wt%範圍內，藉由該熱塑性塑膠原料所佔重量比例近一半，而使該複合材料經成型機台所射出製成的預成型物具有環保及增加強度之效果。

綜上所述，當知本發明確實可為相關產業懭為利用，極具有進步性與新穎性，且發明於申請前未見公開，以符合專利法之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請鈞局明察，惠准專利，實為感禱。

唯以上所述者，僅為本發明之其中較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims

一種環保複合材料配方，其配方係包括：選自天然植物粉末為主原料，並其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑而進行混合攪拌處理以獲得之環保複合材料；其中該天然植物粉末係選自含量為45wt%~55wt%範圍內的天然植物纖維與含量為39wt%~49wt%範圍內的天然澱粉，以及含量為1wt%~11wt%範圍內的添加劑構成；又該熱塑性塑膠原料係選自聚丙烯(Polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)之任一者；另該天然接著劑係選自天然橡膠(natural rubber，NR)。
如請求項1所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末係選自含量為50wt%的天然植物纖維與含量為44wt%的天然澱粉，以及含量為6wt%的添加劑。
如請求項1或2所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末係由選自的天然植物纖維事先搭配加工機台進行粉碎作業，並進行清除異物及使其乾燥等作業而呈現粉末狀態，再與天然澱粉及添加劑進行混合攪拌處理及造粒處理而形成複數個顆粒狀。
如請求項3所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末所選自的天然植物纖維係採用稻穀殼、棕梠樹或甘蔗渣之任一者的天然植物纖維。
如請求項1所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例為55wt%~65wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例為25wt%~35wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例為5wt%~15wt%範圍內。
如請求項5所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末係佔重量比例為60wt%；該熱塑性塑膠原料係佔重量比例為30wt%；該天然接著劑係佔重量比例為10wt%。
如請求項1所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末係佔該複合材料所含的重量比例更為45wt%~55wt%範圍內；該熱塑性塑膠原料係佔該複合材料所含的重量比例更為35wt%~45wt%範圍內；該天然接著劑係佔該複合材料所含的重量比例更為5wt%~15wt%範圍內。
如請求項7所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末係佔重量比例為50wt%；該熱塑性塑膠原料係佔重量比例為40wt%；該天然接著劑係佔重量比例為10wt%。
如請求項1所述之環保複合材料配方，其中該天然植物粉末其添加熱塑性塑膠原料及天然接著劑經混合攪拌處理後，係更進一步以進行造粒處理而獲得複數個呈顆粒狀之環保複合材料。