TWI656157B - 塑木基材及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明是有關一種塑木基材，該塑木基材包含一苯乙烯及其聚合物、一植物纖維、一相容劑，及一滑劑，其中，該苯乙烯及其聚合物所佔的重量份介於20至90之間，且該植物纖維所佔的重量份介於5至80之間，並該相容劑所佔的重量份介於2至10之間，及該滑劑的phr介於0.1至3之間，藉由使用該苯乙烯及其聚合物，使該塑木基材呈現出類似天然木材的紋路，不須再多做紋路壓印之類的加工，更加節省成本，且該等組成物的比例讓該塑木基材的結構的強度、韌性好。

Description

塑木基材及其製造方法

本發明是一種塑木基材及其製造方法，特別是一種不需過度加工也能生產具有天然木紋之塑木基材及其製造方法之發明。

木製產品例如組合櫃、地板、門板、相框、百葉窗等，感覺天然又有質感，一直廣受使用者的青睞。但，在製作木製產品時，因考慮蟲蛀的問題，常會使用甲醛來達到防蟲的效果，甲醛對人體有害，且使用木製產品的成本也比較高。

現在市面上有一種使用聚丙烯(PP)、或高密度聚乙烯(PE)等塑膠再添加植物纖維，經過後續加工製作成仿木製產品，可替代真的木製產品的使用，但，聚丙烯、高密度聚乙烯為結晶性塑膠，這種塑膠原料在壓模後還需要例如紋路壓印之類的後續加工才會像木製產品，這種後續加工也增加製造上的成本。另外，市面上還有一種先製程為MDF(Medium Density Fiberboard)後，再對其表面以黏著貼皮的方式製作成仿木製產品，其中，MDF由木粉及熱固性樹酯混和製程，這種仿木製產品製程也需要兩個製作階段，不但增加製程的成本，且有甲醛、成品不可回收等環保問題。此外，製作的仿木製產品品質也會依據添加組成物的比例使其結構的強度、韌性受影響，因此也還需考量組成物的比例。

爰此，本發明之一目的，即在提供不需過度加工就可製作成仿真木製產品且結構的強度、韌性好的一種塑木基材。

於是，本發明塑木基材包含一苯乙烯及其聚合物、一植物纖維、一相容劑，及一滑劑，其中，該苯乙烯及其聚合物所佔的重量份介於20至90之間，該植物纖維所佔的重量份介於5至80之間，該植物纖維包括一咖啡粉，該咖啡粉細度介於20目至100目之間，該相容劑所佔的重量份介於2至10之間，及該滑劑的phr介於0.1至3之間。

進一步，該苯乙烯及其聚合物包括一聚苯乙烯、一耐衝擊性聚苯乙烯、一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、一苯乙烯-丙烯腈共聚物、一苯乙烯-丙烯腈共聚物、一苯乙烯一馬來酸酐共聚物、一苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物、或苯乙烯一丙烯酸酯共聚物之其中之一或組合。

進一步，該植物纖維還包括一稻殼粉、一稻稈粉、一木粉之其中之一或組合。

進一步，該相容劑為一聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯接枝馬來酸酐。

進一步，該滑劑包括一脂肪酸類、一脂肪族醯胺類、一酯類、一石蠟類、一金屬皂類或一低分子蠟類之其中之一或組合。

進一步，該塑木基材還包含一抗紫外線劑，且該抗紫外線劑的phr介於0.1至2之間。

進一步，該塑木基材還包含一填充劑，且該填充劑所佔的重量份介於0.1至50之間，且該填充劑為一碳酸鈣。

本發明之另一目的，即在提供不需過度加工就可製作成仿真木製產品且結構的強度、韌性好的一種塑木基材製造方法。

該塑木基材之製造方法包含一步驟(A)、一步驟(B)及一步驟(C)。

步驟(A)將重量份介於20至90之間的一苯乙烯及其聚合物、重量份介於5至80之間的一植物纖維、重量份介於2至10之間的一相容劑，及phr介於0.1至3之間的一滑劑置入一混練機混練成一原料，其中，該植物纖維包括一咖啡粉，該咖啡粉細度介於20目至100目之間，該咖啡粉在放入該混練機前，可先置入一高速混和攪拌機內，混和一鈦系偶聯劑及一矽烷偶聯劑，以對該咖啡粉進行表面改質，該相容劑為一聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯接枝馬來酸酐。

步驟(B)將該原料置入一切粒機進行切粒成複數個原料顆粒。

步驟(C)將該等原料顆粒進行共押出製程。

進一步，在步驟(A)中，還將phr介於0.1至2之間的一抗紫外線劑置入該混練機。

進一步，該步驟(A)的混練設定條件為溫度130至195℃，時間為10至20分鐘，轉速為30至70rpm。

根據上述技術特徵可達成以下功效：

1.藉由該苯乙烯及其聚合物使該塑木基材在壓模加工後，呈現出類似天然木材的紋路，不須再多做紋路壓印之類的加工，更加節省成本。

2.藉由該植物纖維呈現天然的植物色系且材質環保。

3.藉由該相容劑使該苯乙烯及其聚合物與該植物纖維的結合性更好，且該滑劑使該塑木基材的生產過程有潤滑效果。

4.藉由該苯乙烯及其聚合物、該植物纖維、該相容劑及該滑劑的比例，讓該塑木基材在製作成一成品結構的強度、韌性好。

(1)‧‧‧塑木基材

(2)‧‧‧苯乙烯及其聚合物

(3)‧‧‧植物纖維

(4)‧‧‧相容劑

(5)‧‧‧滑劑

(6)‧‧‧抗紫外線劑

(7)‧‧‧填充劑

(801)‧‧‧混和步驟

(802)‧‧‧切粒步驟

(803)‧‧‧押製步驟

[第一圖]是本發明塑木基材一實施例之材質結構的一示意圖。

[第二圖]是使用該實施例製造成一百葉窗之製造方法的一流程圖。

綜合上述技術特徵，本發明塑木基材及其製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

參閱第一圖與第二圖，本發明塑木基材1的一實施例，可製作成相框、組合櫃、地板、門板、壁板、板材傢俱、百葉窗等之木塑產品，在本實施例中，以製造成百葉窗的態樣做說明，該塑木基材1包含一苯乙烯及其聚合物2、一植物纖維3、一相容劑4、一滑劑5、一抗紫外線劑6，及一填充劑7。

該苯乙烯及其聚合物2在本例中可選自於一聚苯乙烯(PS)、一耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)、一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、一苯乙烯-丙烯腈共聚物(AS)、一苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、一苯乙烯一馬來酸酐共聚物(SMA)、一苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物(SBS)、或苯乙烯一丙烯酸酯共聚物(ASA)其中一者或上述任意組合，該苯乙烯及其聚合物2為非結晶性塑膠，做為該塑木基材1的原料，無須再多做紋路壓印之類的加工，即可呈現出類似木頭紋路的極佳質感。該苯乙烯及其聚合物所佔的重量份介於20至90之間。該苯乙烯及其聚合物所佔的重量份越多，則由組成的該塑木基材製作的成品強度越強，但成本相對較高，若該苯乙烯及其聚合物所佔的重量份越少，製 作的成品強度較差，但成本相對較低，比較容易有脆化的情況發生，因此，在製程時，可根據成品想要呈現的強度來對該苯乙烯及其聚合物的重量份來做調整。

該植物纖維3包括一咖啡粉、一稻殼粉、一稻稈粉、一木粉之其中之一或組合。在本例中，添加該咖啡粉使該塑木基材1含有天然的咖啡香味，並可根據完成的該木塑產品想呈現的粗細觸感，調整添加的該咖啡粉細度，該咖啡粉細度介於20目至100目之間，該咖啡粉細度越小，該木塑產品的觸感越粗糙，該咖啡粉細度越大，該木塑產品的觸感越細緻。添加該稻榖粉、稻稈粉及該木粉，可讓該塑木基材1調製出天然的木質色澤兼具環保染色的效益。該植物纖維3所佔的重量份介於5至80之間。

該相容劑4為一聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯接枝馬來酸酐(SEBS-g-MA)且具有二端，其中一端為能跟該植物纖維3反應的官能基，另一端為跟該苯乙烯及其聚合物2結構相似的長烷鏈，因此該相容劑4填補了該植物纖維3與該苯乙烯及其聚合物2結合時的空隙，讓該塑木基材1的機械強度得到顯著提升，使其呈現硬度剛性及保有木紋效果，更特別的是，更增加整體韌性及提升衝擊強度，若是該塑木基材1製作的成品需沖孔，則不會發生破裂，該相容劑4所佔的重量份介於2至10之間。

該滑劑5使該塑木基材1在加工製成時，與該加工設備有潤滑效果，減少摩擦，且也使該塑木基材1整體更加潤滑及相容，該滑劑5選自於一脂肪酸類、一脂肪族醯胺類、一酯類、一石蠟類、一金屬皂類或一低分子蠟類，該滑劑5的phr介於0.1至3之間(phr：parts per hundreds of resin)，須注意的是，添 加過量的該滑劑5會讓該塑木基材1產生類似一層白霧的現象，製程時應避免這種現象發生。

該抗紫外線劑6可用以阻絕紫外線的穿透，以該塑木基材1製作成的百葉窗將能有效防曬、阻止室溫升高，進而降低冷氣使用率，該抗紫外線劑6的phr介於0.1至2之間，需補充說明的是，添加的該抗紫外線劑6越多，防曬的效果越好，但成本也越高，因此，製程時可根據成品需防曬的效果，來調整添加該抗紫外線劑6的用量。

該填充劑7為一碳酸鈣，用以增加該塑木基材1的強度，製造者可根據想要的該塑木基材1的強度，添加該填充劑7的用量，此外，該填充劑7還可增加製作完成品的尺寸，而能節省成品的成本，該填充劑7所佔的重量份介於0.1至50之間。

以製造該塑木基材為原料且製作成該百葉窗的方法包含一步驟(801)、一步驟(802)及一步驟(803)。

(801)混和步驟：將重量份為50的一苯乙烯、重量份為50的一咖啡渣、重量份為4的該相容劑4、phr為1.5的該滑劑5、phr為1.5的該抗紫外線劑6，及phr為0.1的該填充劑7、置入一混練機混合成一原料。

該混練機的混練設定條件範圍為溫度130至195℃，時間為10至20分鐘，轉速為30至70rpm。在本例中，混練設定條件為溫度165℃，時間為15分鐘，轉速為50rpm。

需補充說明的是，該咖啡渣在放入該混練機前，可先置入一高速混和攪拌機內，混和一鈦系偶聯劑及一矽烷偶聯劑，以對該咖啡渣進行表面改質，而之後能與該苯乙烯有較好的相容性，亦提高該咖啡渣表面的反應性，使 在與該苯乙烯結合時不形成團聚，分散性較佳，使該塑木基材1呈現的木紋更真實，該鈦系偶聯劑及該矽烷偶聯劑類似相容劑的效果。

(802)切粒步驟：將該原料置入一切粒機進行切粒成複數個原料顆粒。

(803)押製步驟：利用一單螺桿異型共押出機對該等原料顆粒進行共押出製成複數片的百葉窗簾片，押製完成後經組裝成該百葉窗簾，押製步驟可將成本高、或功能性凸顯的材料形成在成品的表層且一體成形，則製程所需的高成本用料可使用比較少並也不需額外的貼皮，更加節省成本及兼顧環保。

完成後的該百葉窗簾呈現出天然的木質紋路，且還有淡淡的咖啡香味，並兼具抗紫外線的遮光效果，且呈現的機械強度品質也不錯。

該苯乙烯及其聚合物2可由寶麗龍回收塑料來取得，兼具環保及低成本效益，且使用該苯乙烯及其聚合物2，使該塑木基材1呈現出類似天然木材的紋路，不須再多做紋路壓印之類的加工，更加節省成本，再藉由該植物纖維3使該塑木基材1有天然的咖啡香味及木質色澤，並有粗細觸感，此外，該咖啡粉可由沖泡過的咖啡取得，簡單易得。更藉由該相容劑4使該苯乙烯及其聚合物2與該植物纖維3的結合性更好，並使該塑木基材1的機械強度、韌性得到顯著提升，讓製作的該成品品質更好。更因添加該滑劑5讓製作過程更滑潤、添加該抗紫外線劑6讓該成品具有抗紫外線的功能，及該填充劑7讓該成品的硬度更增加、增加尺寸。更特別的是，使用押製步驟(803)只需一階段的製程步驟就能押製完成成品，且高成本用料可相對減少。因此，本發明確實能解決習知 的仿木製產品還需經過後續加工、或二段製程而增加製造成本及不環保等的問題。

綜合上述技術特徵，本發明塑木基材1的主要功效將可於上述實施例清楚呈現。

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 (10)

1. 一種塑木基材，包含一苯乙烯及其聚合物、一植物纖維、一相容劑，及一滑劑，其中，該苯乙烯及其聚合物所佔的重量份介於20至90之間，該植物纖維所佔的重量份介於5至80之間，該植物纖維包括一咖啡粉，該咖啡粉細度介於20目至100目之間，該相容劑所佔的重量份介於2至10之間，及該滑劑的phr介於0.1至3之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的塑木基材，其中，該苯乙烯及其聚合物包括一聚苯乙烯、一耐衝擊性聚苯乙烯、一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、一苯乙烯-丙烯腈共聚物、一苯乙烯-丙烯腈共聚物、一苯乙烯一馬來酸酐共聚物、一苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物、或苯乙烯一丙烯酸酯共聚物之其中之一或組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述的塑木基材，其中，該植物纖維還包括一稻殼粉、一稻稈粉、一木粉之其中之一或組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述的塑木基材，其中，該相容劑為一聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯接枝馬來酸酐。
5. 如申請專利範圍第1項所述的塑木基材，其中，該滑劑包括一脂肪酸類、一脂肪族醯胺類、一酯類、一石蠟類、一金屬皂類或一低分子蠟類之其中之一或組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述的塑木基材，還包含一抗紫外線劑，且該抗紫外線劑的phr介於0.1至2之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的塑木基材，還包含一填充劑，且該填充劑所佔的重量份介於0.1至50之間，並該填充劑為一碳酸鈣。
8. 一種塑木基材之製造方法，包含下列步驟：(A)將重量份介於20至90之間的一苯乙烯及其聚合物、重量份介於5至80之間的一植物纖維、重量份介於2至10之間的一相容劑，及phr介於0.1至3之間的一滑劑置入一混練機混合成一原料，其中，該植物纖維包括一咖啡粉，該咖啡粉細度介於20目至100目之間，該咖啡粉在放入該混練機前，可先置入一高速混和攪拌機內，混和一鈦系偶聯劑及一矽烷偶聯劑，以對該咖啡粉進行表面改質，該相容劑為一聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯接枝馬來酸酐；(B)將該原料置入一切粒機進行切粒成複數個原料顆粒；及(C)將該等原料顆粒進行共押出製程。
9. 如申請專利範圍第8項所述的塑木基材之製造方法，其中，在步驟(A)中，還將phr介於0.1至2之間的一抗紫外線劑置入該混練機。
10. 如申請專利範圍第8項所述的塑木基材之製造方法，其中，該步驟(A)的混練設定條件為溫度130至195℃，時間為10至20分鐘，轉速為30至70rpm。