TWI806288B - 用於蜂巢格室(geocells)或珊瑚格室(coralcells)的複合樹脂組成物 - Google Patents

用於蜂巢格室(geocells)或珊瑚格室(coralcells)的複合樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

本發明係有關於一種用於蜂巢格室(geocells)或珊瑚格室(coralcells)的複合樹脂組成物。由於根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物具有一高密度以及優異的諸如拉伸強度及伸長率的機械性質，由其所製備的一複合樹脂成型品可以有利地被用於製備蜂巢格室或珊瑚格室。

Description

用於蜂巢格室(GEOCELLS)或珊瑚格室(CORALCELLS)的複合樹脂組成物
發明領域
本發明係有關於一種用於蜂巢格室(geocells)或珊瑚格室(coralcells)的複合樹脂組成物。具體而言，本發明係有關於一種用於蜂巢格室或珊瑚格室的複合樹脂組成物，其具有一高密度以及優異的諸如拉伸強度(tensile strength)及伸長率(elongation)的機械性質。
發明背景
蜂巢格室係一種用於土木工程的強化材料，被用於強化鬆軟的地面。所述蜂巢格室具有三維蜂巢形狀，其係藉由超音波熔融接合數個具有一恆定寬度之高密度聚乙烯條帶以規律間隔製成。一旦蜂巢格室被廣佈於地面上，其等之內部會充滿泥土、沙子、或其他填料，並且經壓實以改善地面的剛性及工程特性(參見韓國公開專利公開案第10-2016-0104634號及第10-2017-0112806號)。
近年來，由於東南亞氣候變化迅速，導致降雨量增加，河床經常被沖刷。因此，期望蜂巢格室的作用可預防此情況發生。
同時，珊瑚格室係一種用於預防海岸侵蝕的人造珊瑚礁。與習知的基於混凝土的人造珊瑚礁相比，所述珊瑚格室具有易於製造及建造的優點，且價格低廉(韓國公開專利公開案第10-2020-0088784號)。
然而，由於習知的用於蜂巢格室及珊瑚格室的高密度聚乙烯樹脂組成物具有大約1.0 g/cm 3或更小的密度，其等可能會漂浮在水中，從而失去其等之功能。
因此，需要開發一種用於蜂巢格室或珊瑚格室的複合樹脂組成物，其相較於習知的聚乙烯樹脂組成物具有一較高的密度以及優異的諸如拉伸強度及伸長率的機械性質。 現有技術文獻 專利文獻 (專利文獻1)韓國公開專利公開案第10-2016-0104634號 (專利文獻2)韓國公開專利公開案第10-2017-0112806號 (專利文獻3)韓國公開專利公開案第10-2020-0088784號
欲解決之技術問題
本發明之一目的係提供一種用於蜂巢格室或珊瑚格室的複合樹脂組成物，其具有一高密度以及優異的諸如拉伸強度及伸長率的機械性質。 問題之解決方法
為實現上述目的，根據本發明的一個實施態樣，提供一種複合樹脂組成物，其基於組分(A)至(C)的總重量包含(A)70.0至88.0重量%的一高密度聚乙烯樹脂；(B)10.0至30.0重量%的碳酸鈣；以及(C)2.0至4.0重量%的一經改質聚烯烴樹脂，其中該組成物具有1.0至1.2 g/cm 3的密度。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂基於組分(A)至(C)的總重量可包含(A)77.0至82.0重量%的一高密度聚乙烯樹脂；(B)15.0至20.0重量%的碳酸鈣；以及(C)2.5至3.0重量%的一經改質聚烯烴樹脂，其中該組成物具有1.04至1.10 g/cm 3的密度。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂組成物可具有0.1至0.3 g/10分鐘的一熔體指數(MI 2.16)，其係在190℃及2.16 kg負載下測得；以及一為80至120之熔體流動比率(melt flow ratio, MFR)，其係在21.6 kg負載下測得之熔體指數(MI 21.6)與在190℃及2.16 kg負載下測得之熔體指數(MI 2.16)的比率。
在本發明的一個具體實施態樣中，該高密度聚乙烯樹脂(A)可具有0.930至0.960 g/cm 3的一密度、0.1至1.0 g/10分鐘的一熔體指數(MI 2.16)，其係在190℃及2.16 kg負載下測得；及一為60至140之熔體流動比率(melt flow ratio, MFR)，其係在21.6 kg負載下測得之熔體指數(MI 21.6)與在190℃及2.16 kg負載下測得之熔體指數(MI 2.16)的比率。
在本發明的一個具體實施態樣中，碳酸鈣可具有2.0至5.0 μm的平均粒徑。
在本發明的一個具體實施態樣中，該經改質聚烯烴樹脂(C)可以係一接枝順丁烯二酸酐的聚乙烯樹脂。
在此，在該經改質聚烯烴樹脂(C)中的順丁烯二酸酐的含量可以係0.3至2.0重量%。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂組成物相對於100重量份的組分(A)至(C)可進一步包含量為3重量份或更少的添加劑(D)。在此，該添加劑(D)可以係選自於由以下所構成之群組中的至少一者：一抗氧化劑、一中和劑、一強化劑、一耐候穩定劑、一抗靜電劑、一潤滑劑、一助滑劑、碳黑、一顏料、及一染料。
根據本發明的另一個實施態樣，提供一種複合樹脂成型品，其係藉由將該複合樹脂組成物成型來製備，並且具有1.0至1.2 g/cm 3的一密度、150至300 kgf/cm 2的一拉伸強度、及300至600%的一伸長率。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂成型品可以係一片材或一薄膜。 本發明之有利效應
由於根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物具有一高密度以及優異的諸如拉伸強度及伸長率的機械性質，其可以有利地被用於製備蜂巢格室或珊瑚格室。
用於實行本發明之詳細說明
在下文中，將更詳細地描述本發明。 複合樹脂組成物
根據本發明的一個實施態樣，提供一種複合樹脂組成物，其基於組分(A)至(C)的總重量包含(A)70.0至88.0重量%的一高密度聚乙烯樹脂；(B)10.0至30.0重量%的碳酸鈣；以及(C)2.0至4.0重量%的一經改質聚烯烴樹脂，其中該組成物具有1.0至1.2 g/cm 3的密度。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂基於組分(A)至(C)的總重量可包含(A)77.0至82.0重量%的一高密度聚乙烯樹脂；(B)15.0至20.0重量%的碳酸鈣；以及(C)2.5至3.0重量%的一經改質聚烯烴樹脂，其中該組成物具有1.04至1.10 g/cm 3的密度。 (A)高密度聚乙烯樹脂
根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物基於組分(A)至(C)的總重量包含70.0至88.0重量%、較佳地75.0至85.0重量%或77.0至82.0重量%的一高密度聚乙烯樹脂(A)。如果該高密度聚乙烯樹脂(A)的含量係小於70.0重量%，則可能不容易由該複合樹脂組成物製備一成型品，或者由該複合樹脂組成物所製備之成型品的伸長率可能會劣化。另一方面，如果該高密度聚乙烯樹脂(A)的含量超過88.0重量%，則一成型品的諸如拉伸強度的機械性質可能會劣化。
在此，並未特別限制製備該高密度聚乙烯樹脂(A)的方法。本發明所屬領域中已知的任何製備一高密度聚乙烯樹脂的方法可被原樣使用或被適當地修改。舉例而言，其可藉由一氣相聚合法、一溶液聚合法、一漿料聚合法等等而製備。較佳地，可藉由氣相聚合法進行一烯烴單體的聚合作用。具體地，可在一氣相流體化床反應器中進行一烯烴單體的聚合作用。
在本發明的一個具體實施態樣中，該高密度聚乙烯樹脂(A)可具有0.930至0.960 g/cm 3的一密度。較佳地，該高密度聚乙烯樹脂(A)的密度可以係0.935至0.950 g/cm 3。如果該高密度聚乙烯樹脂(A)的密度係在上述範圍內，則可獲得一具有1.0 g/cm 3或更高之密度的複合樹脂組成物。
在本發明的一個具體實施態樣中，該高密度聚乙烯樹脂(A)可具有0.1至1.0 g/10分鐘的一熔體指數(MI 2.16)，其係在190℃及2.16 kg負載下測得。較佳地，當在190℃及2.16 kg負載下測量，該高密度聚乙烯樹脂(A)的熔體指數可以係0.1至0.5 g/10分鐘。如果該高密度聚乙烯樹脂(A)的熔體指數係在上述範圍內，則該複合樹脂組成物的加工性可能係足夠的，且由其所製備之成型品的機械性質可能係優異的。
在本發明的一個具體實施態樣中，該高密度聚乙烯樹脂(A)可具有一為60至140之熔體流動比率(MFR)，其係在21.6 kg負載下測得之熔體指數(MI 21.6)與在190℃及2.16 kg負載下測得之熔體指數(MI 2.16)的比率。較佳地，該高密度聚乙烯樹脂(A)的MFR可以係70至130。如果該高密度聚乙烯樹脂(A)的MFR係在上述範圍內，該複合樹脂組成物的加工性可能係足夠的。 (B) 碳酸鈣
根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物基於組分(A)至(C)的總重量包含10.0至30.0重量%、較佳地13.0至22.0重量%或15.0至20.0重量%的碳酸鈣(B)。如果碳酸鈣(B)的含量係小於10.0重量%，則一成型品的諸如拉伸強度的機械性質可能會劣化。另一方面，如果碳酸鈣(B)的含量超過30.0重量%，則可能不容易製備一成型品，或者一成型品的伸長率可能會劣化。
在本發明的一個具體實施態樣中，碳酸鈣可具有2.0至5.0 μm的平均粒徑。如果碳酸鈣(C)的平均粒徑係在上述範圍內，則在一樹脂基質中其分散度會提升，對於提升一成型品的機械性質係有效的。
為了防止一成型品的機械性質劣化，需要加強在該無機材料與該高密度聚乙烯樹脂之間的結合力，從而防止該無機材料的遷移。為此，一經改質聚烯烴樹脂可被使用作為一增容劑(compatibilizer)。在此情況下，可透過在該經改質聚烯烴樹脂之羧基基團與碳酸鈣之羥基基團之間的氫鍵來增強該結合強度。
此外，該經改質聚烯烴的烯烴鏈與該高密度聚乙烯的鏈可形成一物理纏結，從而增加熱穩定性並且防止該複合樹脂組成物的拉伸強度及伸長率劣化。 (C) 經改質聚烯烴樹脂
根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物基於組分(A)至(C)的總重量包含2.0至4.0重量%、較佳地2.5至3.5重量%或2.5至3.0重量%的一經改質聚烯烴樹脂(C)。當該經改質聚烯烴樹脂(C)的含量增加，在該高密度聚乙烯樹脂(A)與碳酸鈣(C)之間的相容性會改善。但是如果該含量超過4.0重量%，則由該複合樹脂組成物所製備之成型品的諸如拉伸強度的機械性質可能會劣化。
在本發明的一個具體實施態樣中，該經改質聚烯烴樹脂(C)可以係一接枝順丁烯二酸酐的聚乙烯樹脂。在此情況下，該接枝順丁烯二酸酐的聚乙烯樹脂可藉由氣相聚合法來製備。
在此，在該經改質聚烯烴樹脂(C)中的順丁烯二酸酐的含量可以係0.3至2.0重量%。如果順丁烯二酸酐的接枝率係在上述範圍內，則可實現增強對一極性基材之附著力的效果。在本發明的一個具體實施態樣中，在本發明之複合樹脂組成物中所使用之接枝順丁烯二酸酐的聚乙烯可藉由將順丁烯二酸酐接枝至一聚乙烯上而製備，所述聚乙烯具有0.91至0.97 g/cm 3的密度以及0.2至1.5 g/10 分鐘的熔體指數。 (D) 添加劑
根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物相對於100重量份的組分(A)至(C)可進一步包含量為3重量份或更少的添加劑(D)。
在一個具體實施態樣中，該添加劑(D)可以係選自於由以下所構成之群組中的至少一者，但不限於此：一抗氧化劑、一中和劑、一強化劑、一耐候穩定劑、一抗靜電劑、一潤滑劑、一助滑劑、碳黑、一顏料、及一染料。
在一個例示性實施態樣中，該添加劑(D)可包含以下中的至少一種抗氧化劑：酚類抗氧化劑、BHT(丁基化羥基甲苯)、Irganox 1076、Irganox 1010、及Irganox 3114及Irgafos 168，所述Irganox 3114作為主要抗氧化劑，移除自由基以改善在加工期間的熱穩定性，且所述Irgafos 168係一亞磷酸鹽抗氧化劑，作為一次要抗氧化劑，分解由該主要抗氧化劑所產生的過氧化物。
在此，相對於100重量份的複合樹脂組成物，該抗氧化劑的用量可以係0.01至1重量份，較佳地係0.05至0.5重量份。如果該抗氧化劑的含量係小於0.01重量份，則難以確保該複合樹脂組成物的抗氧化效果。如果該量超過1重量份，則該複合樹脂組成物的成本效益可能會降低，且該抗氧化效果的增加係不顯著的。
包含上述組分之根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物具有1.0至1.2 g/cm 3的一密度。較佳地，該複合樹脂組成物的密度可以係1.04至1.10 g/cm 3或1.05至1.09 g/cm 3。如果該複合樹脂組成物的密度係在上述範圍內，則藉由將由其所製備之片材加工而獲得的蜂巢格室或珊瑚格室可維持其等之功能而不會漂浮在水中。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂組成物可具有在190℃及2.16 kg負載下測得之為0.1至0.3 g/10分鐘的一熔體指數(MI 2.16)。較佳地，當在190℃及2.16 kg負載下測量，該複合樹脂組成物的熔體指數可以係0.1至0.2 g/10分鐘。如果該複合樹脂組成物的熔體指數係在上述範圍內，則該複合樹脂組合物的加工性可能係足夠的，且由其所製備之成型品的機械性質可能係優異的。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂組成物可具有一為80至120之熔體流動比率(MFR)，其係在21.6 kg負載下測得之熔體指數(MI 21.6)與在190℃及2.16 kg負載下測得之熔體指數(MI 2.16)的比率。較佳地，該複合樹脂組成物的MFR可以係85至110或90至110。如果該複合樹脂組成物的MFR係在上述範圍內，則該複合樹脂組成物的加工性可能係足夠的。
並未特別限制製備根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物的方法。本發明所屬領域中已知的任何製備一複合樹脂組成物的方法可被原樣使用或被適當地修改。可根據所欲之順序選擇並混合上述樹脂組分及化合物，而沒有任何特別限制。作為一具體實例，將上述樹脂及添加劑以預定量供給至一混合機，諸如一捏揉機(kneader)、一輥機(roll)、及一班布里混合機(Banbury mixer)、或一單螺桿或雙螺桿擠出機，且然後使用此設備將其等摻合，從而製備本發明之複合樹脂組成物。
較佳地，上述樹脂及添加劑係在一雙螺桿擠出機中在60至210℃的溫度下被熔融摻合以形成丸粒。 複合樹脂成型品
根據本發明的另一個實施態樣，提供一種藉由將該複合樹脂組成物成型而製備的複合樹脂成型品。
並未特別限制產生來自於根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物的成型品的方法，且可以使用本發明技術領域中已知的任何方法。舉例而言，可藉由一習知方法將根據本發明的一個實施態樣的複合樹脂組成物成型以製備一複合樹脂成型品，所述習知方法係諸如射出成型、擠出成型、鑄塑成型、熔噴成型等等。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂成型品可以係一擠出成型品或一鑄塑成型品。更具體地，該複合樹脂成型品係一片材或一薄膜。更具體地，該複合樹脂成型品係一用於蜂巢格室或珊瑚格室的片材。
在本發明的一個具體實施態樣中，該複合樹脂成型品可具有1.0至1.2 g/cm 3的密度。較佳地，該複合樹脂成型品的密度可以係1.04至1.10 g/cm 3或1.05至1.09g/cm 3。如果該複合樹脂成型品的密度係在上述範圍內，則藉由將其加工而獲得的蜂巢格室或珊瑚格室可以維持其等之功能而不會漂浮在水中。
此外， 該複合樹脂成型品可具有150至300 kgf/cm 2的拉伸強度。較佳地，該複合樹脂成型品的拉伸強度可以係200至270 kgf/cm 2。如果該複合樹脂成型品的拉伸強度係在上述範圍內，則藉由將其加工而獲得的蜂巢格室或珊瑚格室可以維持其等之功能而不會在外力下變形。
此外，該複合樹脂成型品可具有300至600%的伸長率。較佳地，該複合樹脂成型品的伸長率可以係350至550%。如果該複合樹脂成型品的伸長率係在上述範圍內，則藉由將其加工而獲得的蜂巢格室或珊瑚格室可以維持其等之功能而不會在外力下受損。 實施例
在下文中，參考以下實施例及比較實施例而詳細解釋本發明。 然而，以下實施例旨在進一步闡述本發明。本發明的範疇並不僅限於此。
在該等實施例及比較實施例中，使用以下樹脂及化合物。 A1：高密度聚乙烯(韓華思路信公司(Hanwha Solutions)，9031；密度0.944 g/cm 3，熔體指數0.2 g/10分鐘，MFR 113) B1：碳酸鈣(科氏公司(Koch)，CMS8000；平均粒徑3.0 μm) B2：滑石(科氏公司(Koch)，KC5000L；平均粒徑3.0 μm) C1：接枝順丁烯二酸酐的聚乙烯樹脂(樂天化學公司(Lotte Chemical)，Adpoly EM101，順丁烯二酸酐的含量0.5至1.0重量%) 製備實施例
在下表1中所示之樹脂及化合物的種類及含量(單位：重量份)係在一雙螺桿擠出機中在60至210℃的溫度下被熔融摻合以形成丸粒。在此，將該無機填料從該擠出機的側面進料以維持其形狀。
其後，使用一壓型機在190℃下以及在30 bar下使其形成一具有2 mm之厚度的片材。然後，使用一ASTM D638樣品切割器製備一用於測量物理性質的樣品。 表1
  實施例 比較實施例
1 2 3 1 2 3 4 5 6
A1 82 77 80.4 90 87 85 80 85 82
B1 15 20 16.7 10 10 15 20 - -
B2 - - - - - - - 15 15
C1 3 3 2.9 - 3 - - - 3
測試實施例
在該等實施例及該等比較實施例中所製備之組成物及成型品的物理性質係根據以下方法所測量。該等結果係顯示於下表2中。 (1) 密度
其係根據ASTM D1505所測量。 (2) 熔體指數及熔體流動比率(MFR)
其等係根據ASTM D1238分別在190℃下在2.16 kg之負載下以及在21.6 kg之負載下所測量。計算其等之比率(MI 21.6/MI 2.16)。 (3) 拉伸強度及伸長率
其等係根據ASTM D638在200 mm/min的條件下所測量。 表2
  實施例 比較實施例
1 2 3 1 2 3 4 5 6
密度 g/cm 3 1.055 1.081 1.064 1.005 1.006 1.052 1.08 1.042 1.046
MI 2.16 g/10 min 0.171 0.155 0.166 - 0.19 - - - -
MFR - 98.5 93.9 97.4 - 102.3 - - - -
拉伸強度 kgf/cm 2 247 232 236 209 235 199 197 223 262
伸長率 % 411 499 371 706 646 238 68 5.7 8.2
由上表1及表2可見，由落在本發明之範疇內的實施例的複合樹脂組成物所製備的樣品具有高密度以及優異的拉伸強度及伸長率。
相反地，由落在本發明之範疇外的比較實施例的複合樹脂組成物所製備的樣品，其密度、拉伸強度及伸長率中的至少一者係劣化的。
具體而言，在該高密度聚乙烯含量高、碳酸鈣含量低、且未使用該經改質聚烯烴樹脂的比較實施例1中，該樣品的密度及拉伸強度係差的。在該高密度聚乙烯含量高且碳酸鈣含量低的比較實施例2中，該樣品的密度係差的。在該高密度聚乙烯含量高且未使用該經改質聚烯烴樹脂的比較實施例1中，該樣品的拉伸強度及伸長率係差的。在未使用該經改質聚烯烴樹脂的比較實施例4中，該樣品的拉伸強度及伸長率係差的。在該高密度聚乙烯含量高、使用滑石代替碳酸鈣、且未使用該經改質聚烯烴樹脂的比較實施例5中，該樣品的密度及伸長率係差的。在使用滑石代替碳酸鈣的比較實施例6中，該樣品的密度及伸長率係差的。
因此，根據落在本發明之範疇內的實施例的複合樹脂組成物具有一高密度以及優異的拉伸強度及伸長率；因此，由其所製備的一成型品，具體地，一片材可以有利地被用於製備蜂巢格室或珊瑚格室。
(無)

Claims (10)

  1. 一種複合樹脂組成物，其基於組分(A)至(C)的總重量包含(A)70.0至88.0重量%的一高密度聚乙烯樹脂；(B)10.0至30.0重量%的碳酸鈣；以及(C)2.0至4.0重量%的一經改質聚烯烴樹脂，其中該高密度聚乙烯樹脂(A)具有0.930至0.960g/cm3的一密度，以及該組成物具有1.0至1.2g/cm3的一密度。
  2. 如請求項1之複合樹脂組成物，其具有0.1至0.3g/10分鐘的一熔體指數(MI2.16)，其係在190℃及2.16kg負載下測得；以及一為80至120之熔體流動比率(melt flow ratio,MFR)，其係在21.6kg負載下測得之熔體指數(MI21.6)與在190℃及2.16kg負載下測得之熔體指數(MI2.16)的比率。
  3. 如請求項1之複合樹脂組成物，其中該高密度聚乙烯樹脂(A)具有0.1至1.0g/10分鐘的一熔體指數(MI2.16)，其係在190℃及2.16kg負載下測得；及一為60至140之熔體流動比率(melt flow ratio,MFR)，其係在21.6kg負載下測得之熔體指數(MI21.6)與在190℃及2.16kg負載下測得之熔體指數(MI2.16)的比率。
  4. 如請求項1之複合樹脂組成物，其中碳酸鈣具有2.0至5.0μm的一平均粒徑。
  5. 如請求項1之複合樹脂組成物，其中該經改質聚烯烴樹脂(C)係一接枝順丁烯二酸酐的聚乙烯樹脂。
  6. 如請求項5之複合樹脂組成物，其中在該經改質聚烯烴樹脂(C)中的順丁烯二酸酐的含量係0.3至2.0重量%。
  7. 如請求項1之複合樹脂組成物，其相對於100重量份的組分(A)至(C)進一步包含量為3重量份或更少的添加劑(D)。
  8. 如請求項7之複合樹脂組成物，其中該添加劑(D)係選自由以下所構成之群組中的至少一者：一抗氧化劑、一中和劑、一強化劑、一耐候穩定劑、一抗靜電劑、一潤滑劑、一助滑劑、碳黑、一顏料、及一染料。
  9. 一種複合樹脂成型品，其係藉由將如請求項1至8中任一項之複合樹脂組成物成型來製備，並且具有1.0至1.2g/cm3的一密度、150至300kgf/cm2的一拉伸強度、及300至600%的一伸長率。
  10. 如請求項9之複合樹脂成型品，其係一片材或一薄膜。
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