TWI685410B

TWI685410B - 高透光聚乳酸製造方法

Info

Publication number: TWI685410B
Application number: TW108101036A
Authority: TW
Inventors: 紀騰縈
Original assignee: 紀騰縈
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-02-21
Also published as: TW202026123A

Abstract

本發明係一種透光聚乳酸製作方法，其步驟包括有：(S10)利用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物；(S20)將透明塊狀物置入混練機，並添加甘油進行高熱壓混練成透明澱粉塊；(S30)利用螺桿擠出機高速搓揉與剪切透明澱粉塊，使其製作形成複數的透明澱粉顆粒；(S40)添加複數的改性聚乳酸顆粒、複數的透明澱粉顆粒與油蠟狀或粘液狀之聚環氧乙烷(PEO)至螺桿擠出機內；(S50)透過螺桿擠出機內高溫，使改性聚乳酸顆粒與透明澱粉顆粒聚合，並製作形成複數高透光聚乳酸塑料顆粒。

Description

高透光聚乳酸製造方法

本發明係有關於一種塑料材質的製造，尤指一種可取代傳統石化塑料的高透光聚乳酸塑料的製造。

按，我國目前國民塑料產品使用量平均一天約2.7個以上，年平均使用量為782個，相較其他國家國民年均使用量198個，我國為其它國家3倍之多，且塑料產品基本上是由石化產業煉製具高耗能與高汙染的缺點，近年出現逐漸普遍通用的聚乳酸(PLA)係一種可生物分解塑料材，具有取代石化產業之塑料之勢，且其係為部分結晶的聚合物，然一般聚乳酸(PLA)具有低軟化點、延展性差、易碎且限性明顯等特性，特別是聚乳酸(PLA)受熱後，因結晶中的澱粉基會重新排列，並乳酸菌鹵化後，其分子鏈重新排列、密度緊縮影響，使聚乳酸(PLA)塑料材失去原有的透光性，而轉變成霧白的聚入酸(PLA)塑料材，因塑料產品的應用廣泛，在某些塑料產品應用上需要使用高透光與抗高溫的塑料材，如容器瓶、壓克力板、杯蓋、杯子、餐盒蓋等，消費者在便利商店挑選食品或飲品時，通常裝設食品或飲品的容器能夠提供消費者部分的或完整的可透視容器內容物以供挑選，並且容器大多是利用塑料材製成，若聚乳酸(PLA)的透光性無法獲得有效解決，也只能利用高耗能與高汙染的石化產業塑料材，時間長久後將對環境造成巨大的影響。

有鑑於此，本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種高透光聚乳酸之製造方法，其步驟包括有：(S10)利用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物；(S20)將透明塊狀物置入混練機，並添加甘油進行高熱壓混練成透明澱粉塊；(S30)利用螺桿擠出機高速搓揉與剪切透明澱粉塊，使其製作形成複數的透明澱粉顆粒；(S40)添加複數的改性聚乳酸顆粒、複數的透明澱粉顆粒與油蠟狀或粘液狀之聚環氧乙烷(PEO)至螺桿擠出機內；(S50)透過螺桿擠出機內高溫，使改性聚乳酸顆粒與透明澱粉顆粒聚合，並製作形成複數高透光聚乳酸塑料顆粒。

較佳的，步驟(S20)所述添加甘油，其質量比例範圍係5%~30%之間，並混練溫度範圍介於攝氏200度~250度之間。

較佳的，步驟(S40)所述之改性聚乳酸顆粒之製作方法如下：(S41)利用高溫高壓催化高分子澱粉聚乳酸，改變成可塑性澱粉聚乳酸母料；(S42)將植物纖維粉末與澱粉進行乳化聚合，以製成植物纖維填充料；(S43)依比例分別調配聚乳酸、植物纖維填充料與改質劑混拌攪合，並以攝氏190度~210度高溫加熱以催化形成改性聚乳酸顆粒。

較佳的，步驟(S40)所述之改性聚乳酸顆粒、透明澱粉顆粒與聚環氧乙烷(PEO)，其質量比為：其質量比為：1：1：0.01，或1：1：0.1。

較佳的，所述之改性聚乳酸顆粒(30)、透明澱粉顆粒(21)與聚環氧乙烷(PEO)，其質量比為：1：1：0.02、1：1：0.03、1：1：0.04、1：1：0.05、1：1：0.06、1：1：0.07、1：1：0.08或1：1：0.09。

較佳的，步驟(S41)所述高分子澱粉聚乳酸之質量比例為：35%~45%，步驟(S42)所述植物纖維填充料之質量比例係為：35%~55%，步驟(S43)所述之改質劑之質量比例係為：10%~15%。

較佳的，步驟(S50)所述螺桿擠出機內溫度範圍係攝氏180度~220度。

較佳的，複數高透光聚乳酸塑料顆粒用於注塑、吸塑或吹塑製程，並於製程中添加甘油酸酯以降低塑模製作時間。

本發明的第一主要目的在於，透過添加複數的透明澱粉顆粒、複數的改性聚乳酸顆粒與油蠟狀或粘液狀之聚環氧乙烷(PEO)至螺桿擠出機內，而聚環氧乙烷(PEO)係為複數的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒兩中材料的交聯、結晶劑，並利用螺桿擠出機內高溫，使改性聚乳酸顆粒與透明澱粉顆粒聚合形成高透光聚乳酸塑料顆粒，藉此製作高透光度的塑料製品，如吸管、餐盒蓋、塑料瓶，令使用者能直接目視得知其內容物。

本發明的第二主要目的在於，利用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物，令透明塊狀物置入混練機並添加甘油進行高熱壓混練成透明澱粉塊，而透明澱粉塊具有高透光的特徵，透過調整分配不同比例的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒，能夠調整使塑料成品的透明度，以適用於不同的塑料產品。

本發明的第三主要目的在於，利用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物，令透明塊狀物置入混練機並添加甘油進行高熱壓混練成透明澱粉塊，而透明澱粉塊具有高柔韌性的特徵，透過調整分配不同比例的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒，能夠調整塑料成品的耐熱度(最高耐熱溫度係攝氏120度)，以適用於不同的塑料產品。

其他目的、優點和本發明的新穎特性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加顯明。

〔本創作〕

(1)‧‧‧混練機

(2)‧‧‧螺桿擠出機

(10)‧‧‧透明塊狀物

(20)‧‧‧透明澱粉塊

(21)‧‧‧透明澱粉顆粒

(30)‧‧‧改性聚乳酸顆粒

(40)‧‧‧高透光聚乳酸塑料顆粒

(90)‧‧‧甘油

第1圖係本發明之高透光聚乳酸顆粒的製做方法步驟流程圖。

第2圖係本發明之改性聚乳酸顆粒的製作方法步驟方塊流程圖。

第3圖係本發明之混練機混練透明澱粉塊示意圖。

第4圖係本發明之螺桿擠出機製作透明澱粉顆粒示意圖。

第5圖係本發明之螺桿擠出機製作複數高透光聚乳酸塑料科利示意圖。

第6圖係本發明之高透光聚乳酸塑料產品應用示意圖。

第7圖係一般聚乳酸塑料產品應用示意圖。

為使貴審查委員對本發明之目的、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】詳述如後：先請由第1圖、第3圖至第5圖所示觀之，本發明提供一種高透光具酸之製造方法，其方法步驟包括：(S10)利用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物(10)；(S20)將透明塊狀物(10)置入混練機(1)，並添加甘油(90)進行高熱壓混煉呈透明澱粉塊(20)；(S30)利用螺桿擠出機(2)高速搓揉與剪切透明澱粉塊(20)，使其製作形成複數的透明澱粉顆粒(21)；(S40)添加複數的改性聚乳酸顆粒(30)、複數的透明澱粉顆粒(21)與油蠟狀或粘液狀之聚環氧乙烷(PEO)至螺桿擠出機(2)內；(S50)透過螺桿擠出機(2)內高溫，使改性聚乳酸顆粒(30)與透明澱粉顆粒(21)聚合，並製作形成複數高透光聚乳酸塑料顆粒(40)。

進一步的，步驟(S20)所述之甘油(90)比例範圍係5%~30%之間，並混練溫度範圍介於攝氏200度~250度之間；其中，步驟(S40)所述之改性聚乳酸顆粒(30)、透明澱粉顆粒(21)與聚環氧乙烷(PEO)，其質量比為：1：1：0.01，或1：1：0.1，更進一步的，改性聚乳酸顆粒(30)、透明澱粉顆粒(21)與聚環氧乙烷(PEO)質量比可為1：1：0.01、1：1：0.02、1：1：0.03、1：1：0.04、1：1：0.05、1：1：0.06、1：1：0.07、1：1：0.08、1：1：0.09或1：1：0.1。；而步驟(S50)所述螺桿擠出機(2)內溫度範圍係攝氏180度~220度；進一步的，透明澱粉塊具有高透光、高柔韌性的特徵，透過調整分配不同比例的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒，能夠調整使塑料成品的透明度、耐熱度，以適用於不同的塑料產品，並聚環氧乙烷(PEO)係為複數的透明澱粉顆粒(21)與複數的改性聚乳酸顆粒(30)兩種材料的交聯、結晶劑。

請參閱第2圖所示，而步驟(S40)所述之改性聚乳酸顆粒(30)之製作方法步驟如下：(S41)利用高溫高壓催化高分子澱粉聚乳酸，改變成可塑性澱粉聚乳酸母料；(S42)將植物纖維粉末與澱粉進行乳化聚合，以製成植物纖維填充料；(S43)依比例分別調配聚乳酸、植物纖維填充料與改質劑混拌攪合，並以攝氏190度~210度高溫加熱以催化製成改性聚乳酸顆粒(30)；上所述步驟(S41)之高分子澱粉聚乳酸之質量比例為：35%~45%，步驟(S42)所述植物纖維填充料之質量比例係為：35%~55%，且步驟(S43)所述之改質劑之質量比例係為：10%~15%，進一步的，步驟(S41)之高分子澱粉聚乳酸之質量比例為：25%~35%，步驟(S42)所述植物纖維填充料之質量比例係為：45%~55%，且步驟(S43)所述之改質劑之質量比例係為：15%~20%。

根據上段所述，步驟(S42)植物纖維填充料具體成分及質量配比如表一

其中，所述植物纖維填充料製作方法為：將甘油、乙二醇、環氧大豆油、山梨酸、尿素與直鏈澱粉混合，並將碳酸鈣、雲母粉或高嶺土加速矽烷偶聯劑促進其交聯後，將其全部加入密煉機內以攝氏150~170度高溫混煉，待溫度下降至攝氏110度以下添加可加速分解作用的甲殼素或枯草菌，在快速混練後冷卻製成。

依上文所述，步驟(S43)改質劑製造方法為，將適當質量比例的甘油、聚乳酸甘醇酸和甘草混合，經由60度的中乳化製成；並改質劑組成成分的適當質量比如下表二；

本發明之複數高透光聚乳酸塑料顆粒(40)能應用於製造塑料產品中，如注塑、吸塑或吹塑製程，並於塑料產品製備中依塑造溫度添加不同比例之改質好的催化劑甘油酸酯，能將複數高透光聚乳酸原本已斷裂的分子結構再次快速的結鏈成所需要的分子結構，藉此能夠減少注塑、吹塑或吸塑製程的製造時間，進而減少大量製作塑料產品的時間成本，在本發明的一實施方式，利用複數高透光聚乳酸塑料每生產一塑模的成品需要利用60秒~80秒的時間，透過添加改質好的甘油酸酯，能使複數高透光聚乳酸塑料每生產一塑模的成品降到約18秒~22秒的時間。

如第6圖與第7圖所示以珍珠奶茶為例，本發明的應用實施利，使用者在使用本創作的塑料製品吸管，使用者將吸管插入飲品內，並用嘴部吸高透光聚乳酸塑料製作的吸管藉此飲用珍珠奶茶，在吸取過程中能夠清楚的看見吸管內部的珍珠，反觀，若是利用一般聚乳酸塑料製作的吸管，使用者就不能清楚的看見吸管內部的珍珠，進一步的，本發明能應用於任何的塑料製品中，特別在需要高透光度的塑料製品中能有更好的應用效果，另外一方面，因高透光聚乳酸塑料具有高柔韌性特徵，因此即使是高溫的珍珠奶茶，也不會對高透光聚乳酸塑料製作的吸管產生任何的影響，如第6圖所示，其最高耐熱溫度最高可達120度。

藉上述具體實施例之結構，可得到下述之效益：(一)透過添加複數的透明澱粉顆粒(21)、複數的改性聚乳酸顆粒(30)與油蠟狀或粘液狀之聚環氧乙烷(PEO)至螺桿擠出機(2)內；而聚環氧乙烷(PEO)係為複數的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒兩中材料的交聯、結晶劑；並利用螺桿擠出機(2)內高溫，使改性聚乳酸顆粒(30)與透明澱粉顆粒(21)聚合形成高透光聚乳酸塑料顆粒(40)，藉此製做高透光度的塑料製品，如吸管、餐盒蓋、塑料瓶，令使用者能直接目視得知其內容物；(二)用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物，令透明塊狀物置入混練機並添加甘油(90)進行高熱壓混練成透明澱粉塊，而透明澱粉塊具有高透光的特徵，透過調整分配不同比例的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒，能夠調整使塑料成品的透明度，以適用於不同的塑料產品；(三)利用高溫烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物，令透明塊狀物置入混練機並添加甘油(90)進行高熱壓混練成透明澱粉塊，而透明澱粉塊具有高柔韌性的特徵，透過調整分配不同比例的透明澱粉顆粒與複數的改性聚乳酸顆粒，能夠調整塑料成品的耐熱度(最高耐熱溫度係攝氏120度)以適用於不同的塑料產品。

綜上所述，本發明確實已達突破性之結構設計，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本發明未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，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

一種高透光聚乳酸之製造方法，其方法步驟包括有：(S10)烘煮植物性纖維後使其形成透明塊狀物(10)；(S20)將透明塊狀物(10)置入混練機(1)，並添加甘油(90)進行高熱混練成透明澱粉塊(20)；(S30)利用螺桿擠出機(2)搓揉與剪切透明澱粉塊(20)，使其製作形成複數的透明澱粉顆粒(21)；(S40)添加複數的改性聚乳酸顆粒(30)、複數的透明澱粉顆粒(21)與聚環氧乙烷(PEO)至螺桿擠出機(2)內；(S50)透過螺桿擠出機(2)內高溫，使改性聚乳酸顆粒(30)與透明澱粉顆粒(21)聚合，並製作形成複數高透光聚乳酸塑料顆粒(40)；其中，步驟(S40)所述之改性聚乳酸顆粒(30)之製作方法步驟如下：(S41)利用高溫高壓催化高分子澱粉聚乳酸，改變成可塑性澱粉聚乳酸母料；(S42)將植物纖維粉末與澱粉進行乳化聚合，以製成植物纖維填充料；(S43)依比例分別調配聚乳酸、植物纖維填充料與改質劑混拌攪合，並以攝氏190度~210度高溫加熱以催化形成改性聚乳酸顆粒(30)。
根據申請專利範圍第1項所述之高透光聚乳酸之製造方法，其中，步驟(S20)所述添加甘油(90)，其質量比例範圍係5%~30%之間，並混練溫度範圍介於攝氏200度~250度之間。
根據申請專利範圍第1項所述之高透光聚乳酸之製造方法，其中，步驟(S40)所述之改性聚乳酸顆粒(30)、透明澱粉顆粒(21)與聚環氧乙烷 (PEO)，其質量比為：1：1：0.01，或1：1：0.1。
根據申請專利範圍第3項所述之高透光聚乳酸之製造方法，其中，所述之改性聚乳酸顆粒(30)、透明澱粉顆粒(21)與聚環氧乙烷(PEO)，其質量比為：1：1：0.02、1：1：0.03、1：1：0.04、1：1：0.05、1：1：0.06、1：1：0.07、1：1：0.08或1：1：0.09。
根據申請專利範圍第4項所述之高透光聚乳酸之製造方法，其中，步驟(S41)所述高分子澱粉聚乳酸之質量比例為：35%~45%，步驟(S42)所述植物纖維填充料之質量比例係為：35%~55%，步驟(S43)所述之改質劑之質量比例係為：10%~15%。
根據申請專利範圍第1項所述之高透光聚乳酸之製造方法，其中，步驟(S50)所述螺桿擠出機(2)內溫度範圍係攝氏180度~220度。
根據申請專利範圍第1項所述之高透光聚乳酸之製造方法，其中，複數高透光聚乳酸塑料顆粒(40)用於注塑、吸塑或吹塑製程，並於製程中添加甘油酸酯以降低塑模成品製作時間。