TWI728600B

TWI728600B - 生物可分解的中空管狀物

Info

Publication number: TWI728600B
Application number: TW108146035A
Authority: TW
Inventors: 何建樺; 劉國雄; 陳信良
Original assignee: 亮宇國際有限公司
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-05-21
Also published as: TW202123856A

Abstract

一種生物可分解的中空管狀物包含一管本體及一穿孔。該管本體由一混合物經造粒、擠出及成型而得。該穿孔沿著該管本體的中心線延伸並貫穿該管本體。其中，該混合物包括一生物基聚合物、一植物粉體及一脂質，該生物基聚合物包括生物基聚琥珀酸丁二醇酯。本發明生物可分解的中空管狀物完全不含石化工業產品，不僅可被生物分解，且分解只產生二氧化碳及水而不產生甲烷，符合全球綠色環保的嚴格要求。

Description

生物可分解的中空管狀物

本發明是有關於一種中空管狀物，特別是指一種生物可分解的中空管狀物。

目前日常生活中使用到的各種中空管狀物，其材料以石化工業的塑膠對人體及環境的危害最為嚴重。以飲食用的吸管為例，塑膠吸管大多採用聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)等較廉價的原料製成，這些原料皆是由石化工業提煉而得。使用於非常溫的冷熱飲品時，塑膠吸管摻混的塑化劑、填充物等極易溶釋出有毒物質，會直接對人體造成傷害。另外，由於塑膠吸管不易分解，使用後丟棄而產生的大量垃圾不僅造成環境的污染與破壞，進而荼毒地球的自然生態平衡。

為了降低上述危害，聚乳酸(polylactic acid, PLA)是目前最熱門的吸管原料之一，它也是眾多生物質(biomass)材料中的一種。而由生物基塑料(聚乳酸混摻石化工業產物)製成的中空管狀物，仍然需要透過專門的工業掩埋於特定溫度、溼度、菌種的環境中才得以降解，但其中的石化工業產物仍殘留於土壤內；而且聚孔酸降解過程會釋出二氧化碳(CO ₂)、水(H ₂O)及甲烷(CH ₄)，曾有掩埋地意外燃燒而造成二次公害，深受國際環保團體詬病，進而針對此類製品設置更苛刻的環保規範與綠色技術壁壘。

因此，本發明之目的，即在提供一種生物可分解的中空管狀物，可以克服上述先前技術的缺點。

於是，本發明生物可分解的中空管狀物包含一管本體及一穿孔。該管本體由一混合物經造粒、擠出及成型而得。該穿孔沿著該管本體的中心線延伸並貫穿該管本體。其中，該混合物包括一生物基聚合物(biobased polymer)、一植物粉體及一脂質(lipid)，該生物基聚合物包括生物基聚琥珀酸丁二醇酯(biobased poly(butylene succinate), Bio-PBS)。

本發明之功效在於：本發明生物可分解的中空管狀物完全不含石化工業產品，不僅可被生物分解，且分解只產生二氧化碳及水而不產生甲烷，符合全球綠色環保的嚴格要求。

以下將就本發明內容進行詳細說明：

較佳地，該混合物不含聚乳酸。

較佳地，該生物基聚合物還包括一輔助聚合物，以調節該混合物的熔流指數(melt flow index, MFI)及其他相關物理性質，該輔助聚合物是選自於生物基聚羥基烷酸酯(biobased polyhydroxyalkanoate, Bio-PHA)、生物基聚琥珀酸乙二醇酯(biobased poly(ethylene succinate), Bio-PES)或其組合。可選擇地，該生物基聚羥基烷酸酯是選自於生物基聚3-羥基丁酸酯(biobased poly(3-hydroxybutyrate), Bio-P3HB)、生物基聚4-羥基丁酸酯(biobased poly(4-hydroxybutyrate), Bio-P4HB)或其組合。在本發明中，該生物基聚合物是由生物質經發酵及萃取而得的纖維，可購自於日本三菱化學株式会社。

較佳地，該植物粉體是選自於粗糠粉、稻殼灰粉、稻桿灰粉、黃豆粕渣粉、酒粕渣粉、地瓜粉、澱粉、木質素粉、咖啡渣粉、茶葉粉或其組合。

該脂質可提供潤滑及增加該混合物中各組分的相容性。較佳地，該脂質是選自於天然植物蠟、蜂蠟、天然植物油、天然植物油的衍生物或其組合。可選擇地，該天然植物蠟是選自於蔗蠟、棕櫚蠟、堪地里拉蠟(Candelilla wax)或其組合。可選擇地，該天然植物油是選自於木蠟油、大豆油、荷荷芭油(jojoba oil)或其組合。可選擇地，該天然植物油的衍生物是環氧大豆油(epoxidized soybean oil, ESO)。

較佳地，該混合物還包括一抗水解劑。

較佳地，以該混合物總重為100 wt%，該生物基聚琥珀酸丁二醇酯的含量比例為10~55 wt%。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

參閱圖1，本發明的生物可分解的中空管狀物1的實施例包含一管本體11及一穿孔12。該管本體11由一混合物經造粒、擠出及成型而得。該穿孔12沿著該管本體11的中心線延伸並貫穿該管本體11。

[ 實施例一]

實施例一的生物可分解的中空管狀物(如圖2所示)的製程如下：

取生物基聚琥珀酸丁二醇酯(Bio-PBS) 50 wt%與生物基聚羥基烷酸酯(Bio-PHA) 8 wt%兩者混合作為生物基聚合物21；取稻桿灰粉與木質素粉兩者混合共40 wt%作為植物粉體22；把熱融的棕櫚蠟與環氧大豆油兩者混合共2 wt%作為脂質23倒入植物粉體22內充分攪拌均勻。

將上述各成分依序加入密煉機中加熱至125~150℃混勻為天然的多成分似麵團混合物後，經造粒機模口擠出預定直徑和數目的條狀軟質體，再過冷水槽冷卻，烘乾和切粒成設定大小的初始原料粒。

將吸管擠出機預熱控溫至140~165℃後，將上述原料粒倒入擠出機進料漏斗，逐漸加熱擠出成熱融膏條狀物，同步調控模具內的吹出氣壓為0.2~0.9 kgG錶壓力及進料速率為5~15 kg/h，吹製出無過度懸垂性的喇叭狀中空管，並穿引過導孔環，浸沒在控溫10~20℃臭氧殺菌處理過的開放式循環水冷槽中運行10~20秒後浮出水面進行紅外線控溫烘乾；再導入切割機切斷成適用於各種用途且適長的生物可分解中空管狀物1。

[ 實施例二]

類似於實施例一，實施例二的生物可分解的中空管狀物(如圖3所示)的製程如下：

取生物基聚琥珀酸丁二醇酯(Bio-PBS) 15 wt%與生物基聚3-羥基丁酸酯(Bio-P3HB) 10 wt%兩者混合作為生物基聚合物21；取黃豆粕渣粉、澱粉與地瓜粉三者混合共70 wt%作為植物粉體22；把荷荷芭油作為脂質23並與抗水解劑24兩者混合共5 wt%倒入植物粉體22內充分攪拌均勻。

實施例二的初始原料粒的造粒步驟與實施例一相同。

將吸管擠出機預熱控溫至155~172℃後，將上述原料粒倒入擠出機進料漏斗，逐漸加熱擠出成熱融膏條狀物，同步調控模具內的吹出氣壓為0.2~1.0 kgG錶壓力及進料速率為8~20 kg/h，吹製出無過度懸垂性的喇叭狀中空管，並穿引過導孔環，浸沒在控溫8~18℃臭氧殺菌處理過的循環水冷槽中運行15秒後浮出水面進行紅外線控溫烘乾；再導入切割機切斷成適用於各種用途且適長的生物可分解中空管狀物1。

[ 實施例三]

類似於實施例一，實施例三的生物可分解的中空管狀物(如圖2所示)的製程如下：

取生物基聚琥珀酸丁二醇酯(Bio-PBS) 35 wt%與生物基聚琥珀酸乙二醇酯(Bio-PES) 15.5 wt%兩者混合作為生物基聚合物21；取酒粕渣粉與黃豆粕渣粉兩者混合共49 wt%作為植物粉體22；把環氧大豆油0.5 wt%作為脂質23倒入植物粉體22內充分攪拌均勻。

實施例三的初始原料粒的造粒步驟與實施例一相同。

將吸管擠出機預熱控溫在150~168℃後，將上述原料粒倒入擠出機進料漏斗，逐漸加熱擠出成熱融膏條狀物，同步調控模具內的吹出氣壓為0.05~0.7 kgG錶壓力及進料速率為4~12 kg/h，吹製出無過度懸垂性的喇叭狀中空管，並穿引過導孔環，浸沒在控溫8~20℃臭氧殺菌處理過的開放式循環水冷槽中運行5~15秒後浮出水面進行紅外線控溫烘乾；再導入切割機切斷成適用於各種用途且適長的生物可分解中空管狀物1。

綜上所述，本發明生物可分解的中空管狀物完全不含石化工業產品，不僅可被生物分解，且分解只產生二氧化碳及水而不產生甲烷，符合全球永續發展及綠色環保的嚴格要求，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:生物可分解的中空管狀物 11:管本體 12:穿孔 21:生物基聚合物 22:植物粉體 23:脂質 24:抗水解劑

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：［圖1］是本發明生物可分解的中空管狀物的實施例的立體示意圖；［圖2］是本發明生物可分解的中空管狀物的實施例一或實施例三的局部放大組成示意圖；及［圖3］是本發明生物可分解的中空管狀物的實施例二的局部放大組成示意圖。

1:生物可分解的中空管狀物

11:管本體

12:穿孔

Claims

一種生物可分解的中空管狀物，包含：一管本體，由一混合物經造粒、擠出及成型而得；及一穿孔，沿著該管本體的中心線延伸並貫穿該管本體；其中，該混合物包括一生物基聚合物、一植物粉體及一脂質，該生物基聚合物包括生物基聚琥珀酸丁二醇酯。
如請求項1所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該混合物不含聚乳酸。
如請求項1所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該生物基聚合物還包括一輔助聚合物，該輔助聚合物是選自於生物基聚羥基烷酸酯、生物基聚琥珀酸乙二醇酯或其組合。
如請求項3所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該生物基聚羥基烷酸酯是選自於生物基聚3-羥基丁酸酯、生物基聚4-羥基丁酸酯或其組合。
如請求項1所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該植物粉體是選自於粗糠粉、稻殼灰粉、稻桿灰粉、黃豆粕渣粉、酒粕渣粉、地瓜粉、澱粉、木質素粉、咖啡渣粉、茶葉粉或其組合。
如請求項1所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該脂質是選自於天然植物蠟、蜂蠟、天然植物油、天然植物油的衍生物或其組合。
如請求項6所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該天然植物蠟是選自於蔗蠟、棕櫚蠟、堪地里拉蠟或其組合。
如請求項6所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該天然植物油是選自於木蠟油、大豆油、荷荷芭油或其組合，該天然植物油的衍生物是環氧大豆油。
如請求項1所述的生物可分解的中空管狀物，其中，該混合物還包括一抗水解劑。
如請求項1所述的生物可分解的中空管狀物，其中，以該混合物總重為100 wt%，該生物基聚琥珀酸丁二醇酯的含量比例為10~55 wt%。