TWI790055B

TWI790055B - 塑膠粒原料之製造方法及其塑膠品

Info

Publication number: TWI790055B
Application number: TW110147418A
Authority: TW
Inventors: 蔡宗哲; 陳仕勳; 陳金全
Original assignee: 信富興業有限公司
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TW202325784A

Abstract

本發明提供一種塑膠粒原料之製造方法包含：將生物可分解塑膠及含鈣無機粉投入造粒機攪拌；透過造粒機之雙螺桿的第一輸送段將生物可分解塑膠及含鈣無機粉輸送至高溫環境中；透過雙螺桿之第一切削段將生物可分解塑膠及含鈣無機粉進行切削；透過雙螺桿之第一混煉段將生物可分解塑膠及含鈣無機粉進行推擠；透過雙螺桿之第二切削段將生物可分解塑膠及含鈣無機粉切削；透過雙螺桿之第二混煉段將生物可分解塑膠及含鈣無機粉推擠結合為混合物；透過雙螺桿之第二輸送段將混合物輸出至冷卻環境中形成塑膠粒原料；藉此能提升製造效率及降低製造成本。

Description

塑膠粒原料之製造方法及其塑膠品

本發明係關於一種塑膠製造相關領域，尤指一種環保材質塑膠粒原料之製造方法及透過塑膠粒原料所製成之塑膠品。

聚乳酸(Polylactic Acid，PLA)為相當受矚目的生物可分解塑膠之一，用以取代傳統石化工業生產的塑膠，隨著社會大眾的環保意識逐漸提高，聚乳酸被廣泛地應用在製造例如包裝袋、包膜、吸管、杯蓋等替換性高的塑膠產品。

再者，塑膠產品之製造原料為塑膠顆粒，而塑膠顆粒是需要透過造粒過程產生，其中，於造粒過程中，除了需要聚乳酸以外，還需要混和無機體粉及脂質，並將聚乳酸、無機體粉及脂質依序加入密煉機中，將密煉機加熱至125~150℃，以將聚乳酸、無機體粉及脂質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塑膠顆粒，如此一來，便能夠將塑膠顆粒提供給塑膠產品之製造商進行製造。

然而，當塑膠顆粒之製造原料需要三種(聚乳酸、無機體粉及脂質)時，由於聚乳酸、無機體粉及脂質之成分特性，一定需要經過密煉機進行加熱密煉，所以塑膠顆粒之製造商就得配備有密煉機與造粒機兩種機台，才能夠製造塑膠顆粒，而且聚乳酸、無機體粉及脂質皆為塑膠顆粒之必備原料；因此，無論在設備或原料上，都需要龐大的製造成本。

為解決上述課題，本發明提供一種塑膠粒原料之製造方法及其塑膠品，能夠以生物可分解塑膠及含鈣無機粉兩種原料進行製造產生塑膠粒原料，藉以提升製造效率，降低製造成本。

本發明之一項實施例提供一種塑膠粒原料之製造方法，其包含：一攪拌步驟：將一生物可分解塑膠及一含鈣無機粉投入一造粒機進行攪拌混合；一第一輸送步驟：透過造粒機之一雙螺桿的一第一輸送段，將經由攪拌步驟混合之生物可分解塑膠及含鈣無機粉輸送至造粒機之一高溫環境中，令生物可分解塑膠及含鈣無機粉於高溫環境呈半熔融狀態；一第一切削步驟：於造粒機之高溫環境中，透過雙螺桿之一第一切削段，將生物可分解塑膠及含鈣無機粉進行滾攪及切削；一第一混煉步驟：於造粒機之高溫環境中，透過雙螺桿之一第一混煉段，將經由第一切削步驟處理之生物可分解塑膠及含鈣無機粉進行滾攪及推擠；一第二切削步驟：於造粒機之高溫環境中，透過雙螺桿之一第二切削段，將經由第一混煉步驟處理之生物可分解塑膠及含鈣無機粉進行再次滾攪及切削，令生物可分解塑膠及含鈣無機粉呈完全熔融狀態；一第二混煉步驟：於造粒機之高溫環境中，透過雙螺桿之一第二混煉段，將經由第二切削步驟處理之生物可分解塑膠及含鈣無機粉進行再次滾攪及推擠，令生物可分解塑膠及含鈣無機粉完全結合為一混合物；以及一第二輸送步驟：透過雙螺桿之一第二輸送段，將經由第二混煉步驟所形成之該混合物輸出至一冷卻環境中，以形成一塑膠粒原料。

於其中一實施例中，造粒機具有一投料口、一管腔體及一加熱裝置，管腔體連通投料口，加熱裝置鄰設於管腔體，雙螺桿設於管腔體中，管腔體被加熱裝置加熱產生高溫環境；高溫環境為攝氏溫度140度至180度。

於其中一實施例中，造粒機更具有一冷卻槽，管腔體連通於投料口及冷卻槽之間，冷卻槽提供裝設一液體，以形成冷卻環境。

於其中一實施例中，管腔體對應該雙螺桿之第二輸送段設有一抽真空器。

於其中一實施例中，第一輸送段、第一切削段、第一混煉段、第二切削段、第二混煉段及第二輸送段依序連結設置，第一輸送段鄰近投料口，第二輸送段鄰近冷卻槽；第一輸送段之長度小於第一切削段之長度，第一切削段之長度小於或等於第一混煉段之長度，第一混煉段之長度大於或等於第二切削段之長度，第二切削段之長度小於第二混煉段之長度，第二混煉段之長度大於第二輸送段之長度，第一輸送段之長度等於第二輸送段之長度，第二混煉段之長度大於第一混煉段之長度，第一切削段之長度大於第二切削段之長度。

於其中一實施例中，第一輸送段之長度為雙螺桿總長度的百分之五；第一切削段之長度為雙螺桿總長度的百分之十；第一混煉段之長度為雙螺桿總長度的百分之十；第二混煉段之長度為雙螺桿總長度的百分之六十；第二輸送段之長度為雙螺桿總長度的百分之五。

於其中一實施例中，生物可分解塑膠之含量比例大於含鈣無機粉之含量比例。

於其中一實施例中，生物可分解塑膠之重量比例為40至80wt%；含鈣無機粉之重量比例為20至60wt%。

於其中一實施例中，生物可分解塑膠為聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；含鈣無機粉為牡蠣粉。

本發明之另一項實施例提供一種使用前述製造方法產生之塑膠粒原料所製成之塑膠品。

藉由上述，本發明能夠以生物可分解塑膠及含鈣無機粉兩種原料，配合雙螺桿結構進行切削及混煉工序，藉以省去習知透過密煉機之密煉作業時間與機台成本，進而能夠有效提升製造效率，降低製造成本。

再者，本發明無須添加習知原料脂質，能有效降低製造成本。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製。

本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是圖式的方向；因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明，合先敘明。

請參閱圖1至圖3所示，本發明提供一種塑膠粒原料之製造方法，其藉由一造粒機10執行塑膠粒原料之製造方法。

造粒機10具有一投料口11、一攪拌件12、一管腔體13、一雙螺桿14、一驅動裝置15、一抽真空器16、一加熱裝置17及一冷卻槽18；管腔體13連通於投料口11及冷卻槽18之間，攪拌件12設於投料口11，雙螺桿14設於管腔體13中，抽真空器16鄰設於管腔體13之一端，加熱裝置17鄰設於管腔體13，其中，驅動裝置15連結攪拌件12及雙螺桿14，驅動裝置15能驅使攪拌件12及雙螺桿14轉動；於本發明實施例中，驅動裝置15為馬達。

管腔體13被加熱裝置17加熱產生一高溫環境；冷卻槽18提供裝設一液體181，以形成一冷卻環境；於本發明實施例中，攪拌件12為螺桿；管腔體13為圓柱狀之金屬管；加熱裝置17為複數個熱風槍；高溫環境為攝氏溫度140度至180度；液體181為常溫水或冰水。

再者，雙螺桿14具有一第一輸送段141、一第一切削段142、一第一混煉段143、一第二切削段144、一第二混煉段145及一第二輸送段146，而第一輸送段141、第一切削段142、第一混煉段143、第二切削段144、第二混煉段145及第二輸送段146依序連結設置，第一輸送段141鄰近投料口11，第二輸送段146鄰近冷卻槽18，其中，抽真空器16對應於雙螺桿14之第二輸送段146設於管腔體13。

第一輸送段141之長度小於第一切削段142之長度，第一切削段142之長度小於或等於第一混煉段143之長度，第一混煉段143之長度大於或等於第二切削段144之長度，第二切削段144之長度小於第二混煉段145之長度，第二混煉段145之長度大於第二輸送段146之長度，第一輸送段141之長度等於第二輸送段146之長度，第二混煉段145之長度大於第一混煉段143之長度，第一切削段142之長度大於第二切削段144之長度，如圖3所示。

於本發明實施例中，第一輸送段141之長度為雙螺桿14總長度的百分之五；第一切削段142之長度為雙螺桿14總長度的百分之十；第一混煉段143之長度為雙螺桿14總長度的百分之十；第二混煉段145之長度為雙螺桿14總長度的百分之六十；第二輸送段146之長度為雙螺桿14總長度的百分之五。

再者，第一輸送段141之螺紋異於第一切削段142之螺紋、第一混煉段143之螺紋、第二切削段144之螺紋及第二混煉段145之螺紋，第一輸送段141之螺紋等同於第二輸送段146之螺紋，第一輸送段141之螺紋距大於第二輸送段146之螺紋距；第一切削段142之螺紋異於第一混煉段143之螺紋及第二混煉段145之螺紋，第一切削段142之螺紋等同於第二切削段144之螺紋，第一切削段142之螺紋距大於第二切削段144之螺紋距；第一混煉段143之螺紋等同於第二混煉段145之螺紋，第一混煉段143之螺紋距大於第二混煉段145之螺紋距，如圖2及圖3所示。

請參閱圖1至圖3，本發明塑膠粒原料之製造方法包含下列步驟：

一攪拌步驟S1：將一生物可分解塑膠B及一含鈣無機粉C投入造粒機10之投料口11，攪拌件12能夠將生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C進行攪拌混合，以完成初步混和作業。

再者，生物可分解塑膠B之含量比例大於含鈣無機粉C之含量比例；於本發明實施例中，生物可分解塑膠B之重量比例為40至80wt%；含鈣無機粉C之重量比例為20至60wt%；生物可分解塑膠B為聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；含鈣無機粉C為牡蠣粉。

一第一輸送步驟S2：透過雙螺桿14的第一輸送段141，將經由攪拌步驟S1混合之生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C輸送至造粒機10之管腔體13的高溫環境中，令生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C於高溫環境呈半熔融狀態，而生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C能初步融合，其中，於第一輸送步驟S2中，第一輸送段141之長度為雙螺桿14總長度的百分之五，其目的在於，能夠快速將生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C帶離投料口11並進入管腔體13，藉以避免生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C阻塞於投料口11疾管腔體13的連通處。

一第一切削步驟S3：於管腔體13的高溫環境中，透過雙螺桿14之第一切削段142，將生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C進行滾攪及切削；其中，於第一切削步驟S3中，透過第一切削段142之滾攪及切削動作，能夠增加生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C彼此的附著面積，其中，於第一切削步驟S3中，第一切削段142之長度為雙螺桿14總長度的百分之十，其原因在於，管腔體13的受熱面積難以完全相同，透過適當長度的第一切削段142，能夠讓未完全受熱之生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C被翻出進行滾攪及切削動作。

一第一混煉步驟S4：於管腔體13的高溫環境中，透過雙螺桿14之第一混煉段143，將經由第一切削步驟S3處理之生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C進行滾攪及推擠；其中，於第一混煉步驟S4中，透過第一混煉段143之滾攪及推擠動作，能夠生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C進行打散再結合，增加彼此的混合度，其中，於第一混煉步驟S4中，第一混煉段143之長度為雙螺桿14總長度的百分之十，其原因在於，管腔體13的受熱面積難以完全相同，透過適當長度的第一混煉段143，能夠讓未完全受熱之生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C被翻出進行滾攪及推擠動作。

一第二切削步驟S5：於管腔體13的高溫環境中，透過雙螺桿14之第二切削段144，將經由第一混煉步驟S4處理之生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C進行再次滾攪及切削，令生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C能夠被打散，進而使生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C呈完全熔融狀態，其中，於第二切削步驟S5中，第二切削段144之長度為雙螺桿14總長度的百分之十，其目的在於，透過適當長度的第二切削段144，能夠讓生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C完全被打散融合。

一第二混煉步驟S6：於管腔體13的高溫環境中，透過雙螺桿14之第二混煉段145，將經由第二切削步驟S5處理之生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C進行再次滾攪及推擠，於第二混煉步驟S6中，能夠讓生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C充分相互融合，令生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C完全結合為一混合物，其中，於第二混煉步驟S6中，第二切削段144之長度為雙螺桿14總長度的百分之六十，第二混煉段145的長度最長，其目的在於，透過最長的第二混煉段145，讓生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C完全相互融合，並且增加揉捏效果。

一第二輸送步驟S7：透過雙螺桿14之第二輸送段146，將經由第二混煉步驟S6所形成之混合物輸出至冷卻環境中，以形成一塑膠粒原料P。

本發明能使用前述製造方法產生之塑膠粒原料P製成之塑膠品，其中，塑膠品能夠為吸管、蓋子、餐具等，本發明不以此為限。

因此，本發明能夠以生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C兩種原料，配合雙螺桿14結構進行切削及混煉工序，藉以省去習知透過密煉機之密煉作業時間與機台成本，進而能夠有效提升製造效率，降低製造成本。

再者，本發明以生物可分解塑膠B及含鈣無機粉C製造出塑膠粒原料P，無須添加習知原料脂質，能有效降低製造成本。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

10:造粒機

11:投料口

12:攪拌件

13:管腔體

14:雙螺桿

141:第一輸送段

142:第一切削段

143:第一混煉段

144:第二切削段

145:第二混煉段

146:第二輸送段

15:驅動裝置

16:抽真空器

17:加熱裝置

18:冷卻槽

181:液體

S1:攪拌步驟

S2:第一輸送步驟

S3:第一切削步驟

S4:第一混煉步驟

S5:第二切削步驟

S6:第二混煉步驟

S7:第二輸送步驟

B:生物可分解塑膠

C:含鈣無機粉

P:塑膠粒原料

圖1係本發明流程圖。圖2係本發明造粒機示意圖。圖3係本發明雙螺桿示意圖。