TWI613242B - 包含兩種以上的樹脂、玻璃長纖維及烯烴系橡膠樹脂的組合物 - Google Patents

包含兩種以上的樹脂、玻璃長纖維及烯烴系橡膠樹脂的組合物 Download PDF

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Description

包含兩種以上的樹脂、玻璃長纖維及烯烴系橡膠樹脂的組合物
本發明係關於一種包含兩種以上樹脂、玻璃長纖維及烯烴系橡膠樹脂的組合物，尤其關於一種特性如下並包含兩種以上的混合樹脂、玻璃長纖維及烯烴系橡膠樹脂的組合物：在混合使用時，於耐衝擊性和彎曲特性減弱的廢樹脂中，將玻璃長纖維和烯烴系橡膠樹脂一起添加，能夠提高玻璃長纖維的分散度，並同時提高基於玻璃長纖維的耐衝擊性和彎曲特性；同時，針對由於使用具有不同斷裂延伸率的兩種以上樹脂的混合樹脂所導致相容性以及物性降低的問題，可藉由特定分子量範圍的烯烴系樹脂和玻璃長纖維來獲得解決。
廢樹脂可以用作再生原料，因此將其分離回收並破碎後熔融而提供，可用於再利用。然而，對基於高分子的這種廢樹脂而言，物性將因種類而極為不同，因此，為了廢樹脂的再利用，需根據種類而準確地由多樣種類的廢樹脂中分離。
通常，可利用比重差異來分離廢樹脂，然而問題在於當其為比重低於水的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)時，就難以藉由此種方式分離。當同時使用如此未準確分離而具不同物性的樹脂時，樹脂間的相容性下降，且各種樹脂聚合物間的親和力(affinity)也會下降，因此存在耐衝擊性等物性降低的問題。
例如，韓國實用新型申請第20-2001-24176號公開了一種利用再生塑膠製造托盤而實現節約成本的技術。然而，上述發明的再生托盤是將廢樹脂材料粉碎而成型製造為托盤形狀，在此情況下，由於不同種類的廢樹脂材料間低劣的相溶性和親和力，致使其存在著耐衝擊性下降的問 題。
因此，本發明所要解決的技術問題為提供一種耐衝擊性、彎曲強度等物性改善，而包含不同種類廢樹脂的組合物及利用該組合物的塑膠產品。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種組合物，包含兩種以上的樹脂、玻璃長纖維以及烯烴系橡膠樹脂，該組合物包括：100重量份由兩種以上的單位樹脂構成的混合樹脂；1至30重量份長度為10mm至50mm的玻璃長纖維；以及0.5至25重量份的烯烴系橡膠樹脂。
在本發明的一個實施例中，該組合物進一步包含5至35重量份的低密度聚乙烯(LDPE)。該低密度聚乙烯在被顆粒形態的烯烴系橡膠樹脂所包含後再混入到該組合物中。
在本發明的一個實施例中，該混合樹脂由廢聚乙烯和廢聚丙烯構成。
在本發明的一個實施例中，該混合樹脂包含第一樹脂和第二樹脂，該第一樹脂是斷裂點延伸率為100%以上的樹脂，該第二樹脂是斷裂點延伸率為20%以下的樹脂，該橡膠樹脂的重量平均分子量為1,000至500,000。
而且，該第一樹脂與該第二樹脂的重量比為20至59：30至50。
在本發明的一個實施例中，該第一樹脂和第二樹脂其中一種樹脂為聚乙烯(PE)而另一種樹脂則為聚丙烯(PP)。本發明提供一種包含所述組合物的塑膠產品。
在本發明的一個實施例中，該塑膠產品為托盤或箱子。
另外，本發明提供一種塑膠產品製造方法，利用所述的組合物而製造塑膠產品，包括以下步驟：將所述混合樹脂、所述玻璃長纖維、 分子量為1,000至500,000的烯烴系橡膠樹脂進行混合以製造所述的組合物；使該混合的組合物熔融；使該熔融的組合物成型而製造塑膠產品。
在本發明的一個實施例中，該混合樹脂包含第一樹脂和第二樹脂，該第一樹脂是斷裂點延伸率為100%以上的樹脂，該第二樹脂是斷裂點延伸率為20%以下的樹脂，該橡膠樹脂的重量平均分子量為1,000至500,000。
根據本發明，於再利用廢樹脂時使用烯烴系橡膠樹脂，因此能夠在包含聚乙烯的廢樹脂內提高玻璃長纖維的樹狀分散度，並且可以解決橡膠樹脂析出到表面的問題，進而可以解決橡膠樹脂碳化所引起的氣味生成問題。根據本發明，針對使用具有不同斷裂延伸率的兩種以上的樹脂的混合樹脂所引起的相容性和物性降低的問題，可利用特定分子量範圍的烯烴系樹脂和玻璃長纖維而予以解決。尤其，在重新利用如同廢樹脂而具有極低斷裂延伸率的混合樹脂時，應用具有特定分子量範圍的烯烴系橡膠樹脂，即可解決熔融過程中發生的再生材料與新材料的混合使用所引起混合特性降低的問題。
第1圖和第2圖分別為基於實施例和比較例的托盤表面圖片；第3圖為根據實施例的衝擊強度實驗結果圖；第4圖為使用含LDPE的烯烴系橡膠樹脂的組合物成型之後的掃描式電子顯微鏡觀察圖片；以及第5圖為根據本發明一個實施例的塑膠產品製造方法的步驟圖。
以下，參考本發明的圖式進行詳細說明。下面介紹的實施例是為了將本發明的思想充分傳遞給本領域技術人員而作為示例提供的。因此，本發明並不侷限於以下說明的實施例而也可以具體化為其他形態。另 外在圖式中，構成要素的寬度、長度、厚度等，為了方便而有可能被誇張地表現。整個說明書中，相同的元件符號表示相同的構成要素。而且，在整個說明書中，如果縮寫在本說明書內沒有其他專門的表述，則應當解釋為本技術領域中通用而可以理解的水準的含義。
為了解決上述技術問題，本申請的發明人提供一種在兩種以上的廢樹脂混合材料中摻混具預定長度(10mm以上)玻璃纖維的玻璃長纖維以及烯烴系橡膠樹脂的組合物。在本發明的一個實施例中，所述烯烴系橡膠樹脂為乙烯-丁烯共聚物，然而本發明的範圍並不侷限於此。
本發明將烯烴系橡膠樹脂應用於廢樹脂的再利用時，可藉由丁烷等高碳聚合物而提高耐衝擊性，此外還可在包含聚乙烯的廢樹脂內提高玻璃長纖維的樹狀分散度，並可解決橡膠樹脂析出到最終產品表面的問題。進而，解決了為增強耐衝擊性而添加的橡膠樹脂的碳化所引起的氣味問題。
即，本發明發現了如下的問題：在利用廢樹脂製造塑膠產品而執行熔融的步驟中，一般SBS、SEBS類的非烯烴系橡膠系樹脂在熱作用下出現碳化現象(生成碳化物和氣味)，且由於熔融步驟進行時因分解速度較快而發生凝聚，造成低分散性。為了解決此一問題，將烯烴系橡膠樹脂應用於組合物，可藉以降低廢樹脂熔融時橡膠樹脂凝聚的可能性，且可一併減弱碳化過程中所產生的氣味。
根據本發明的一個實施例，作為包含兩種以上的樹脂、玻璃長纖維、低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene,LDPE)以及烯烴系橡膠樹脂的組合物，包括：100重量份由兩種以上的單位樹脂構成的混合樹脂；1至30重量份長度為10mm至50mm的玻璃長纖維；以及0.5至25重量份的烯烴系橡膠樹脂。
在本發明的另一實施例中，所述烯烴系橡膠樹脂中添加有LDPE，在此，該LDPE為5至35重量份，尤其當將烯烴系橡膠樹脂與LDPE混合使用時，可使玻璃長纖維的分散度顯著提高，對此將在下面更詳細地說明。
在本發明的一個實施例中，所述兩種以上的單位樹脂為比重小於水的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，而這兩種樹脂為使用之後被廢棄的廢樹脂。本發明尤其將這樣兩種以上具有不同結構、物性和分子量的廢樹脂一併使用，而且還利用特定長度以上的玻璃長纖維和烯烴系橡膠樹脂解決了因同時使用這樣的兩種以上的廢樹脂所伴隨相容性降低的問題，亦即，本發明解決了脆性降低、耐衝擊性減弱、彎曲強度減弱等問題。
尤其，當玻璃長纖維混合於熔融樹脂時，玻璃長纖維的分散度會下降，於是存在難以獲得塑膠產品強度均勻的技術問題，本申請的發明人為了解決這一技術問題，係將旁枝較多的LDPE包含於烯烴系橡膠樹脂中，並與由兩種以上的廢樹脂構成的混合樹脂摻混。與前述烯烴系橡膠樹脂混合的LDPE提高了玻璃長纖維的分散度，其結果也提高了最終獲得的塑膠產品的強度。對使用含LDPE的烯烴系橡膠樹脂所帶來的玻璃長纖維分散度提高效果，將會在後面的實驗例中更詳細地說明。
在本發明的一個實施例中，所述混合樹脂包含作為單位樹脂的廢聚乙烯和廢聚丙烯，所述單位樹脂的分子量依照通常使用的普通聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的分子量。並且，所述混合樹脂的單位樹脂比重小於1，若利用一般藉由與水之間的比重差的廢樹脂分離方法難以達成聚乙烯和聚丙烯的樹脂分離。因此，在混合使用這樣的樹脂的情況下，由於鏈長、結構、枝形等的不同，樹脂之間的相容性和化學鍵合力下降，造成所述混合樹脂製造的成型體容易因外界施加的衝擊而破裂的問題。
然而，本發明卻在熔融之前將預定長度的玻璃長纖維以物理方式混合，然後進行熔融，從而使所述玻璃長纖維作為一種使所述混合樹脂的單位樹脂結合的主鏈而發揮作用。在這種情形下，不同種類的單位樹脂將會與玻璃長纖維結合，所述玻璃長纖維執行作為連接兩種單位樹脂之間的連接體的功能。尤其，在本發明中，對於連接不同種類的廢樹脂的玻璃長纖維而言，其長度和分散度所產生的效果不同，藉由使LDPE包含於用於改善耐衝擊特性的烯烴系橡膠樹脂中，可顯著提高玻璃長纖維的分散度和組合物的強度。
進而，本發明認識到使用具有不同斷裂延伸率的兩種以上的混合樹脂所帶來的相容性和物性降低的問題，遂利用特定分子量範圍的烯烴系樹脂和玻璃長纖維而解決了這一問題。
在本發明的一個實施例中，斷裂延伸率為100%以上的第一樹脂與斷裂延伸率為20%以下的第二樹脂以20至59：30至50的重量比混合而組成混合樹脂。在此，所述橡膠樹脂的重量平均分子量較佳為1,000至500,000，更佳地，所述橡膠樹脂的重量平均分子量為10,000至200,000，在此情況下，可解決伴隨著具有差異過於顯著的鏈長的第一樹脂與第二樹脂的混合而引起的相容性降低、衝擊強度降低這些問題。進而，將特定長度以上的玻璃纖維與上述分子量範圍的橡膠樹脂一起使用，可使玻璃長纖維發揮作為使兩種斷裂延伸率不同的樹脂與熔融的橡膠樹脂同時結合的骨架的功能。在本發明的一個實施例中，是以斷裂延伸率作為試片斷裂點上的張拉伸長率，而其是基於ASTM D638測量的結果。
本發明的第一樹脂可以是新材料，第二樹脂可以是再生材料，所述第一樹脂和第二樹脂的新材料和再生材料為聚烯烴系樹脂，其中聚乙烯、聚丙烯可作為所述新材料和再生材料。尤其，本發明將新材料與再生材料混合而使用，該新材料為聚乙烯和聚丙烯中的至少一種，其餘一種則以其他用途重新利用為再生材料。
本申請的發明人對如同這樣的再生材料的第二樹脂所具有的特性進行分析的結果發現，在使用為其他用途的普適性再生材料而具有斷裂延伸率為20%以下特性的情況下，對於新材料而言斷裂延伸率為100%以上。這表示再生材料具有比新材料更短的鏈長，尤其在熔融時因過短的鏈長而導致再生塑膠產品(例如集裝箱)彎曲強度和衝擊強度降低的問題。
於是，本發明中在將斷裂延伸率僅為20%以下的再生材料與斷裂延伸率為100%以上的新材料混合使用的情況下，為了解決由鏈長差異所引起的問題，遂混合使用玻璃長纖維和烯烴系樹脂，從而解決了新材料與再生材料之間鏈長差異過大的問題。
本發明中使用的玻璃長纖維係依據世界衛生組織(WHO) 明確提出的人造玻璃纖維(Man-made vitreos fibers,MMVF)規範，且平均直徑為6~15μm。
以下，通過具體實施例更加詳細地說明本發明。
實施例1
使用烯烴系橡膠樹脂所帶來的氣味減弱效果
根據本發明的一個實施例，在聚丙烯(PP)與聚乙烯(PE)以5：5至9：1的比例(重量比)混合的混合樹脂(100重量份)中，添加玻璃長纖維(10重量份)和作為烯烴系橡膠樹脂的乙烯-丁烯共聚物(平均分子量為2000；10重量份)，然後使其熔融而製造出托盤(實施例)。與此相反地，以相同的重量份添加SBS而取代烯烴系橡膠樹脂，並通過與實施例1相同的方式製造出托盤(比較例)。
下列表1是將根據本發明而製造的實施例和比較例的托盤在密閉的房間中放置10小時之後由3名實驗者以感官判定的結果。
Figure TWI613242BD00001
參照上述實驗結果可以確認，在根據本發明而在廢樹脂再熔融時使用烯烴系橡膠樹脂的情況下，可抑制橡膠的碳化所引起的惡臭。
實施例2
使用烯烴系橡膠樹脂所帶來的防析出效果
第1圖和第2圖分別為前述實施例和比較例的托盤表面圖片。
參照第1圖和第2圖後可知，本發明中使用烯烴系橡膠樹脂，在此情況下因較低的分解速度而使橡膠樹脂在熔融廢樹脂內的凝聚可能性降低，於是在最終獲得的托盤的表面上沒有黑色橡膠樹脂析出。
實施例3
基於烯烴系橡膠樹脂的分子量的強度增強效果
在本實施例中，對基於相同的烯烴系橡膠樹脂(乙烯橡膠樹脂)的分子量的衝擊強度增強效果進行實驗。
在本實施例中，對實施例1的組合物以及使用乙烯橡膠樹脂分子量為600,000(超過500,000)的乙烯橡膠樹脂的組合物(比較例2)進行衝擊強度的測量。
第3圖為基於本實施例的衝擊強度實驗結果。
參照第3圖後可知，在烯烴系橡膠樹脂的分子量為500,000以下的情況下，對於斷裂延伸率的差異較大的混合樹脂而言，衝擊強度急劇上升。然而，在分子量超過500,000的情況下，即便使用玻璃長纖維，衝擊強度還是下降。
實施例4
使用含LDPE的烯烴系橡膠樹脂所帶來的效果
第4圖為使用含LDPE的烯烴系橡膠樹脂的組合物成型之後的掃描式電子顯微鏡觀察圖片。
參照第4圖後可知，在將含LDPE的烯烴系橡膠樹脂以顆粒形態添加到熔融狀態的樹脂的情況下，玻璃長纖維均勻分散，而且組合物內少量形成均勻大小的空腔。
以上的結果表明，在熔融狀態下與含有LDPE的烯烴系橡膠樹脂一起被添加的玻璃長纖維在樹脂內均勻分散，由此可以期待衝擊強度、彎曲強度均得到改善的技術效果。
本發明利用具有上述技術效果的組合物而提供耐衝擊強度和耐彎曲強度等皆提高的塑膠產品。例如，可將根據本發明的組合物使用於托盤、貨箱(CRATE)、箱子之類，用於裝載貨物並能夠承受預定荷載的多種形態的產品，此些都屬於本發明的範圍。
第5圖為根據本發明一個實施例的塑膠產品製造方法的步驟 圖。
參照第5圖，通過將所述混合樹脂、玻璃長纖維、烯烴系橡膠樹脂進行混合而製造所述組合物。如果根據本發明而在廢樹脂熔融時使用烯烴系橡膠樹脂，則可以解決橡膠樹脂凝聚在塑膠產品表面而析出的問題，並可抑制碳化引起的惡臭。
而且，在本發明的又一實施例中，LDPE被顆粒形態的烯烴系橡膠樹脂所包含後再混合於所述混合樹脂，如前所述，基於LDPE的使用，能夠顯著提高玻璃長纖維的分散度。

Claims (8)

  1. 一種包含兩種以上的樹脂、玻璃長纖維以及烯烴系橡膠樹脂的組合物，包括：100重量份由廢聚乙烯和廢聚丙烯構成的混合樹脂；1至30重量份長度為10mm至50mm的玻璃長纖維；以及0.5至25重量份的烯烴系橡膠樹脂，該烯烴系橡膠樹脂的重量平均分子量為1,000至500,000，其中，該組合物進一步包含5至35重量份的低密度聚乙烯(LDPE)，該低密度聚乙烯先與顆粒形態的烯烴系橡膠樹脂混合後再混入到該組合物中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的組合物，其中，該混合樹脂包含一第一樹脂和一第二樹脂，該第一樹脂是斷裂點延伸率為100%以上的樹脂，該第二樹脂是斷裂點延伸率為20%以下的樹脂。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的組合物，其中，該第一樹脂與該第二樹脂的重量比為20至59：30至50。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的組合物，其中，該第一樹脂與該第二樹脂其中一種樹脂為聚乙烯，而另一種樹脂為聚丙烯。
  5. 一種塑膠產品，包含申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的組合物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的塑膠產品，其中，該塑膠產品為一托盤或一箱子。
  7. 一種塑膠產品製造方法，係利用申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的組合物而製造塑膠產品，包括以下步驟：將該混合樹脂、該玻璃長纖維、分子量為1,000至500,000的該烯烴系橡膠樹脂進行混合以製造申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的組合物；使該混合的組合物熔融；以及 使該熔融的組合物成型以製造塑膠產品。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的塑膠產品製造方法，其中，該混合樹脂包含一第一樹脂和一第二樹脂，該第一樹脂是斷裂點延伸率為100%以上的樹脂，該第二樹脂是斷裂點延伸率為20%以下的樹脂。
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