TWI805030B - 聚酯組成物及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種聚酯組成物，其具有以下物性：成形為具有3.2mm厚度的膜材後，在膜材的厚度方向上於可見光譜內的透光率大於90%；且於-20℃的溫度下，膜材具有大於3.50kJ/m的衝擊強度。

Description

聚酯組成物及其製造方法
本發明是有關於一種聚酯組成物及其製造方法，且特別是有關於一種在可見光下具有高穿透性及具有良好的耐衝擊強度的聚酯組成物及其製造方法。
因應現有市場對於物流需求的逐漸提升，特定產品需於低溫下進行冷藏保存。因此，對於冷凍物流所使用的收納盒及/或包裝材，都需具備在低溫的情況下具有良好的機械強度，以降低在低溫儲存或運送的過程中，產品損傷或損率的可能。
目前在低溫物流所使用的包裝及收納盒中，所使用的材料大多是以聚丙烯（Polypropylene；PP）。然而，因為聚丙烯的易結晶特性，常會降低其透明度（特別是：用於人眼觀察或識別的可見光下），這會使收納於其中的物品較難被清楚的觀察或識別。另外，聚丙烯在低溫（如：常用於低溫運送/保存的 -20 ~ -8℃）時，會因為耐衝擊強度大幅下降，而呈脆性斷裂。
基於上述，如何選用/形成適宜的塑料，以適於前述的低溫的情況，實已成目前亟欲解決的課題。
本發明提供一種聚酯組成物及其製造方法，其在可見光下具有高穿透性，並且具有良好的耐衝擊強度。
本發明的聚酯組成物具有以下物性：成形為3.2公釐（millimeter；mm）厚度的膜材後，在膜材的厚度方向上於可見光譜內的透光率大於90%；且於-20℃的溫度下，膜材具有大於3.50kJ/m的衝擊強度。
在本發明的一實施例中，聚酯組成物至少由聚酯混合物所形成。聚酯混合物包括：聚對苯二甲酸乙二酯，其於聚酯混合物中具有65~94重量份；以及聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯，其於聚酯混合物中具有5~30重量份。
在本發明的一實施例中，聚酯混合物更包括：抗氧化劑，其於聚酯混合物中具有0.5~2重量份；及/或滑劑，其於聚酯混合物中具有0.5~2重量份。
在本發明的一實施例中，聚酯組成物至少藉由反應押出法所形成。前述的反應押出法包括以下步驟：提供押出機；將聚酯混合物送入押出機內進行擠壓，以形成聚酯組成物。
在本發明的一實施例中，押出機包括加熱區，以使聚酯混合物送入押出機內進行熱押反應。
在本發明的一實施例中，加熱區的加熱溫度為遞增。
在本發明的一實施例中，加熱區包括初始加熱區以及最終加熱區，且最終加熱區的最低溫度大於或等於初始加熱區的最高溫度。
本發明的聚酯組成物至少藉由反應押出法所形成。前述的反應押出法包括以下步驟：提供押出機；將聚酯混合物送入押出機內進行擠壓，以形成聚酯組成物，其中聚酯混合物包括：聚對苯二甲酸乙二酯，其於聚酯混合物中具有65~94重量份；以及聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯，其於聚酯混合物中具有5~30重量份。
本發明的聚酯組成物的製造方法包括以下步驟：提供押出機；將聚酯混合物送入押出機內進行擠壓，以形成聚酯組成物，其中聚酯混合物包括：聚對苯二甲酸乙二酯，其於聚酯混合物中具有65~94重量份；以及聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯，其於聚酯混合物中具有5~30重量份。
本發明的聚酯組成物的製造方法包括以下步驟：提供押出機；將聚酯混合物送入押出機內進行擠壓，以形成聚酯組成物，其中聚酯組成物具有以下物性：成形為3.2mm厚度的膜材後，在膜材的厚度方向上於可見光譜內的透光率大於90%；且於-20℃的溫度下，膜材具有大於3.50kJ/m的衝擊強度。
基於上述，藉由本發明的聚酯組成物的製造方法所形成的聚酯組成物（可為粒狀或片狀），在可見光下具有高穿透性，並且具有良好的耐衝擊強度。
在以下詳細描述中，為了說明而非限制，闡述揭示特定細節之示例性實施例以提供對本發明之各種原理之透徹理解。然而，本領域一般技術者將顯而易見的是，得益於本揭示案，可在脫離本文所揭示特定細節的其他實施例中實踐本發明。此外，可省略對熟知裝置、方法及材料之描述以免模糊對本發明之各種原理之描述。
範圍在本文中可表達為自「約」一個特定值至「約」另一特定值，其亦可以直接表示為一個特定值及/或至另一特定值。在表達所述範圍時，另一實施例包括自該一個特定值及/或至另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表達為近似值時，將理解，該特定值形成另一實施例。將進一步理解，每一範圍之端點顯然與另一端點相關或與另一端點無關。
在本文中中，非限定之術語（如：可能、可以、例如或其他類似用語）為非必要或可選擇性之實施、包含、添加或存在。
除非另外定義，在此使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者 通常理解相同的含義。還將理解的是，術語（諸如在通常使用的字典中定義的那些）應解釋為具有與在相關技術背景中的含義一致的含義，並不應以理想化或過於正式的意義解釋，除非在此明確這樣定義。
[ 聚酯混合物的準備 ]
在本實施例中，聚酯混合物可以包括聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）以及聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯（poly(ethylene terephthalate-co-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate)；PETG）。並且，以聚酯混合物視為100重量份進行計算，其中的聚對苯二甲酸乙二酯可以具有65~94重量份，且其中的聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯可以具有5~30重量份。
在一實施例中，以聚酯混合物視為100重量份進行計算，其中的聚對苯二甲酸乙二酯可以更大於或等於67，且/或更小於或等於92重量份。較佳地，以聚酯混合物視為100重量份進行計算，其中的聚對苯二甲酸乙二酯可以具有67~92重量份。
在一實施例中，若聚對苯二甲酸乙二酯的比例過高（如：大於95 wt%）且/或聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯的比例過低（如：小於5 wt%），則可能會使所形成的聚酯組成物（或；進一步形成的膜材）的透光度降低；且/或，使所形成的聚酯組成物（或；進一步形成的膜材）在的耐衝擊強度（如：在約-20℃下的耐衝擊強度）降低。
在一實施例中，若聚對苯二甲酸乙二酯的比例過低（如：小於65 wt%）且/或聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯的比例過高（如：大於30 wt%），則可能會使所形成的聚酯組成物（或；進一步形成的膜材）的霧度（haze）提高，而使在產品應用上的可視性降低；且/或，使拉伸強度或彎曲強度降低，而增加加工的難度。
在本實施例中，前述的聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度（Intrinsic Viscosity；IV）可以介於0.6~1.0 dL/g，且/或前述的聚對苯二甲酸乙二酯的熔點可以介於253~255℃。
另外，本發明對於聚對苯二甲酸乙二酯的取得方式並不加以限制。舉例而言，聚對苯二甲酸乙二酯可以藉由對苯二甲酸（purified terephthalic acid；PTA）及乙二醇（ethylene glycol；EG）的聚酯反應所獲得；或是，藉由適宜的回收方式所取得。在一實施例中，聚對苯二甲酸乙二酯可以包括原生聚酯粒（virgin polyester chips）、物理性回收聚酯粒（physical recycled polyester chips）、化學性回收聚酯粒（chemical recycled polyester chips）或上述之組合。
在一實施例中，聚酯混合物可以更包括抗氧化劑及/或滑劑。並且，以聚酯混合物視為100重量份進行計算，其中的抗氧化劑可以具有0.5~2重量份，且/或其中的滑劑可以具有0.5~2重量份。
在一實施例中，抗氧化劑可以包括三(2,4-二叔丁基)亞磷酸苯酯（CAS：31570-04-4）、四(3,5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸季戊四醇酯（CAS：6683-19-8）或上述之組合，但本發明不限於此。
在一實施例中，抗氧化劑可以降低物料（如：粒狀或粉狀的前述聚酯混合物）在後述的製備過程之間、進行後述的製備過程及/或完成後述的製備過程之後的氧化、受氧裂化或受氧改質。
在一實施例中，滑劑可以包括脂肪酸及其金屬皂類（如：脂肪酸鉀或脂肪酸鈉，但不限）、酯類、醯胺類、石蠟或烴類；或上述之組合，但本發明不限於此。
在一實施例中，滑劑可以改善物料之間（如：粒狀或粉狀的前述聚酯混合物之間；但不限）及/或物料與設備（如：後述的押出機的製件）之間的摩擦。
[ 聚酯組成物的製備 ]
請參照圖1中的步驟S10至步驟S20及圖2，可以將聚酯混合物送入（feed in）押出機（如：圖2所示）內進行擠壓，以藉由反應押出法形成聚酯組成物。
押出機例如是市售的單螺桿押出機（single screw extruder；SSE）、雙螺桿押出機（twin screw extruder；TSE）或其他類似的螺桿押出機，但本發明不限於此。另外，本發明對於上述市售的螺桿押出機的構造及/或操作方式不加以詳述。
在一實施例中，押出機上可以附加至少一台進料機（如：側進料機（side feeder））。進料機可以為配有失重式計量器的失重式進料機（loss-in-weight feeder）。前述的進料機亦為常見的市售裝置及/或可選性附件。也就是說，前述聚酯混合物的各成分可以是在進料前予以混合；或是，藉由不同的進料機送入押出機，而於押出機內予以混合。
在本實施例中，圖2所示，押出機可以具有加熱區。如此一來，在使聚酯混合物送入押出機後，押出機內的聚酯混合物可以被對應地擠壓及加熱，以藉由熱押反應的方式形成對應的聚酯組成物，而後被擠出或被押出。在本實施例中，加熱區的加熱溫度可以介於240~280℃。
在一實施例中，被擠出或被押出的聚酯組成物可以藉由切粒的方式而為聚酯粒的態樣。
在一實施例中，加熱區的加熱溫度為沿著擠押方向遞增。
在一實施例中，加熱區可以包括初始加熱區以及最終加熱區，且最終加熱區的最低溫度大於或等於初始加熱區的最高溫度。
以圖2為例，沿著擠押方向（如：從聚酯混合物送入處向聚酯組成物被擠出或押出處的方向），加熱區可以包括第一加熱區R1、第二加熱區R2、第三加熱區R3、第四加熱區R4及第五加熱區R5。第一加熱區R1的加熱溫度可以介於240~260℃，第二加熱區R2的加熱溫度可以介於245~265℃，第三加熱區R3的加熱溫度可以介於250~270℃，第四加熱區R4的加熱溫度可以介於250~270℃，且第五加熱區R5的加熱溫度可以介於260~280℃。
[ 聚酯組成物的物性 ]
藉由上述的方式所形成聚酯組成物可以具有以下至少一種的物性。值得注意的是，以下物性可以藉由所提及的標準測試方法所獲得，故對於對應的測試設備及/或測試手段即不加以詳述。
聚酯組成物的拉伸強度：可以依據美國材料和試驗協會（American Society of Testing Materials；ASTM）所規範的ASTM-D638標準測試方法進行量測，聚酯組成物的拉伸強度可以介於55~61百萬帕（1×10 6Pa；MPa）；例如：55.7~60.8 MPa。
聚酯組成物的彎曲強度：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D790標準測試方法進行量測，聚酯組成物的彎曲強度可以介於85~89 MPa；例如：85.1~88.1 MPa。
聚酯組成物的彎曲模數：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D790標準測試方法進行量測，聚酯組成物的彎曲模數可以介於2100~2400 MPa；例如：2200~2300 MPa。
聚酯組成物的艾氏衝擊強度（IZOD Impact Strength；可被稱為：Izod衝擊強度）：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D256標準測試方法進行量測，聚酯組成物的Izod衝擊強度可以介於3.3~5.7 kg-cm/cm；例如：3.48~5.52 kg-cm/cm。
聚酯組成物的比重：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D792標準測試方法進行量測，聚酯組成物的比重可以介於1.30~1.35 g/cm 3；例如：1.31~1.32 g /cm 3。
[ 聚酯組成物的應用 ]
前述的聚酯組成物可以藉由適宜的方式而進行其他適宜的應用。舉例而言，如圖1中的步驟S20至步驟S31所示，前述的聚酯組成物可以藉由常用的共壓擠出方式而成膜。又舉例而言，如圖1中的步驟S20至步驟S32所示，前述的聚酯組成物可以藉由常用的射出成型加工方式而形成具有特定形狀或態樣的物件。
在本實施例中，前述的聚酯組成物可以形成對應的膜材。藉由上述的方式所形成聚酯組成物所形成具有3.2mm厚度的膜材可以具有以下至少一種的物性。
膜材的透明度：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D1003標準測試方法進行量測，前述具有3.2mm厚度的膜材的透明度在其厚度方向上可以大於89%；例如：大於或等於90.13%。
膜材的霧度（haze）：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D1003標準測試方法進行量測，前述具有3.2mm厚度的膜材的霧度可以介於2.0~6.5 %；例如：2.14~6.09 %。
於-20℃的溫度下膜材的衝擊強度：可以依據美國材料和試驗協會所規範的ASTM-D256標準測試方法進行量測，前述具有3.2mm厚度的膜材於-20℃的溫度下的衝擊強度可以介於3~9 kJ/m；例如：3.59~8.90 kJ/m。
綜上所述，藉由本發明前述實施例的聚酯組成物的製造方法，所形成的聚酯組成物（可為粒狀或片狀）可以具有良好的耐衝擊強度、較高的可見光穿透率、較低的霧度。另外，藉由前述實施例的製造方法所形成的聚酯組成物，可以直接地或間接地應用於現有的塑膠膜材/射出成形加工之設備或技術，在製程及/或應用上較為簡單，並可進一步地加工而成為其他民生性、工業性或適宜應用的產品。
[ 實例 ]
於以下表示實例，對於本發明作具體地說明，而本發明根本不受到下述實例限定。
在各實例中，聚酯混合物中的聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯、抗氧化劑及滑劑的重量比例可以如[表1]所列。
在[表1]中，聚對苯二甲酸乙二酯（於[表1]中以PET表示）可以為南亞塑膠工業股份有限公司所售之聚酯粒，其特性黏度可以介於0.6~1.0 dL/g，且其熔點可以介於253~255℃。
在[表1]中，聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯（於[表1]中以PETG表示）可以為伊士曼化工公司（Eastman Chemical Company）所售之Eastar™系列商品。
在[表1]中，所使用的氧化劑及/或滑劑可以如前所述。
藉由前述的方式，可以將各實例的聚酯混合物形成對應的聚酯組成物；或是，進一步地形成具有3.2mm厚度的膜材。
在[表1]中，對於各聚酯組成物及/或各膜材的物性量測方式可以如前所述。
[表1]
  實例1 實例2 實例3 實例4
PET 92 81 73 67
PETG 5 15 25 30
抗氧化劑 2 2 1 1
滑劑 1 2 1 2
比重（g/ cm 3） 1.31 1.31 1.32 1.32
Izod衝擊強度（kg-cm/cm） 3.48 3.58 4.46 5.52
拉伸強度（MPa） 57.0 60.8 59.8 55.7
彎曲強度（MPa） 86.8 88.1 87.6 85.1
彎曲模數（MPa） 2200 2290 2230 2300
透明度（%） 90.13 92.23 94.29 96.22
霧度（%） 2.14 3.91 5.65 6.09
-20℃衝擊強度（kJ/m） 3.59 6.30 7.53 8.90
在上述的各實例（如：實例1至實例4，但不限）中，聚酯組成物及/或膜材可以具有良好的耐衝擊強度（特別是：在-20℃的溫度下，但不限）、較高的機械強度、較高的可見光穿透率及/或較低的霧度。
另外，前述各實例的聚酯組成物及/或膜材可以直接地或間接地應用於現有的塑膠膜材/射出成形加工之設備或技術，在製程及/或應用上較為簡單，並可進一步地加工而成為其他民生性、工業性或適宜應用的產品。
[ 產業利用性 ]
另外，藉由本發明前述實施例的聚酯組成物的製造方法所形成的聚酯組成物（可為粒狀或片狀），可以直接地或間接地應用於現有的塑膠膜材/射出成形加工之設備或技術，並可進一步地加工而成為其他民生性、工業性或適宜應用的產品。例如但不限於：作為射出成形加工製作收納盒的材料、以共壓擠出之技術所製備出具有低溫耐衝且在可見光下具有高穿透性之膜材及/或冷凍物流之包裝材料。
S10、S20、S31、S32:步驟 R1、R2、R3、R4、R5:加熱區
圖1是依照本發明的一實施例的一種聚酯組成物的製造方法的部分流程示意圖。 圖2是依照本發明的一實施例的一種聚酯組成物的製造方法的部分流程示意圖。
S10、S20、S31、S32:步驟

Claims (7)

  1. 一種聚酯組成物，具有以下物性：成形為3.2mm厚度的膜材後，在所述膜材的厚度方向上於可見光譜內的透光率大於90%；且於-20℃的溫度下，所述膜材具有大於3.50kJ/m的衝擊強度，其中所述聚酯組成物至少由聚酯混合物所形成，且所述聚酯混合物包括：聚對苯二甲酸乙二酯，其中以所述聚酯混合物為100重量份計，所述聚對苯二甲酸乙二酯具有65~94重量份；以及聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯，其中以所述聚酯混合物為100重量份計，所述聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯具有5~30重量份。
  2. 如請求項1所述的聚酯組成物，其中所述聚酯混合物更包括：抗氧化劑，其中以所述聚酯混合物為100重量份計，所述抗氧化劑具有0.5~2重量份；或滑劑，其中以所述聚酯混合物為100重量份計，所述滑劑具有0.5~2重量份。
  3. 如請求項1至2中任一項所述的聚酯組成物，至少藉由反應押出法所形成，其包括：提供押出機；將所述聚酯混合物送入所述押出機內進行擠壓，以形成所述 聚酯組成物。
  4. 如請求項3所述的聚酯組成物，其中所述押出機包括加熱區，以使所述聚酯混合物送入所述押出機內進行熱押反應。
  5. 如請求項4所述的聚酯組成物，其中所述加熱區的加熱溫度為遞增。
  6. 如請求項4所述的聚酯組成物，其中所述加熱區包括初始加熱區以及最終加熱區，且所述最終加熱區的最低溫度大於或等於所述初始加熱區的最高溫度。
  7. 一種聚酯組成物的製造方法，包括：提供押出機；將聚酯混合物送入所述押出機內進行擠壓，以形成所述聚酯組成物，其中所述聚酯組成物具有以下物性：成形為3.2mm厚度的膜材後，在所述膜材的厚度方向上於可見光譜內的透光率大於90%；且於-20℃的溫度下，所述膜材具有大於3.50kJ/m的衝擊強度，其中所述聚酯混合物包括：聚對苯二甲酸乙二酯，其中以所述聚酯混合物為100重量份計，所述聚對苯二甲酸乙二酯具有65~94重量份；以及聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯，其中以所述聚酯混合物為100重量份計，所述聚對苯二甲酸乙二醇酯-1,4-環己烷二甲醇酯具有5~30重量份。
TW110138393A 2021-10-15 2021-10-15 聚酯組成物及其製造方法 TWI805030B (zh)

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