TWI816088B - 生物可分解添加劑、生物可分解聚酯纖維及其製造方法、及生物可分解織物 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種生物可分解添加劑、生物可分解聚酯纖維及其製造方法、及生物可分解織物。生物可分解添加劑包含聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料。生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、及其衍生物，所組成的材料群組的至少其中之一。在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40 wt.%至80 wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20 wt.%至60 wt.%。
Description
本發明涉及一種生物可分解添加劑，特別是涉及一種生物可分解添加劑、生物可分解聚酯纖維及其製造方法、及生物可分解織物。
在現有技術中，生物可分解塑膠的主要材料種類包含澱粉、聚乳酸、及纖維蛋白質等。現有技術的生物可分解塑膠的組成物中一般來說不包含有傳統的塑膠成分，諸如：聚酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、及聚氯乙烯（PVC）等。再者，現有技術的生物可分解塑膠在製造方式上及一般用途的使用方式上與傳統的塑膠相差無幾。
進一步地說，在好氧的環境下，生物可分解塑膠可以在土壤中由好氧微生物（aerobic organism）、水、及氧氣等物質的作用，分解成二氧化碳及水。在厭氧的環境下，生物可分解塑膠可以在土壤中由厭氧微生物（anaerobic organism）及水等物質的作用，分解成二氧化碳及甲烷。
然而，現有技術的生物可分解塑膠在某些材料的物化特性上不及於傳統的塑膠，因此在一些產品應用上（如：紡絲纖維）仍然受到一些限制。又，傳統的塑膠存在著不容易被生物分解及容易造成環境汙染等問題。
於是，本發明人有感於上述缺失之可以改善，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種生物可分解添加劑、生物可分解聚酯纖維及其製造方法、及生物可分解織物。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種生物可分解添加劑，其包括：一聚酯樹脂材料；以及一生物可分解樹脂材料，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、及其衍生物，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40 wt.%至80 wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20 wt.%至60 wt.%。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種生物可分解聚酯纖維，其是通過一熔融紡絲製程所形成，其特徵在於所述生物可分解聚酯纖維包括：一聚酯樹脂基質；以及一生物可分解添加劑，其通過所述熔融紡絲製程與所述聚酯樹脂基質混摻，並且所述生物可分解添加劑包含：一聚酯樹脂材料；及一生物可分解樹脂材料，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、及其衍生物，所組成的材料群組的至少其中之一；其中，在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40 wt.%至80 wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20 wt.%至60 wt.%；其中，所述生物可分解添加劑與所述聚酯樹脂基質之間的一重量比例範圍為1~10：100。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種生物可分解聚酯纖維的製造方法，其包括：提供常規聚酯粒，並且所述常規聚酯粒的材料組成主要為聚酯樹脂基質；提供生物可分解聚酯母粒，並且所述生物可分解聚酯母粒包含聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料；其中，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、及其衍生物，所組成的材料群組的至少其中之一；以及對所述常規聚酯粒及所述生物可分解聚酯母粒實施一熔融紡絲製程，以形成一生物可分解聚酯纖維；其中，所述生物可分解聚酯母粒與所述常規聚酯粒之間的一重量比例範圍為1~10：100。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的生物可分解添加劑、生物可分解聚酯纖維及其製造方法、及生物可分解織物，其能通過“生物可分解添加劑包含聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料”以及“生物可分解樹脂材料的材料種類及含量範圍的選擇”的技術方案，以使得一般傳統的塑膠成分能藉由添加特定種類的生物可分解添加劑，而具有生物可分解的材料特性，並且不會犧牲其原本的材料特性。藉此，上述材料對於環境造成的危害將被減輕，從而上述材料的商業應用價值將被顯著提升。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
[生物可分解添加劑]
本發明實施例提供一種生物可分解添加劑（biodegradable additives）。所述生物可分解添加劑包含：一聚酯樹脂材料（polyester resin material）以及分散於所述聚酯樹脂材料中的一生物可分解樹脂材料（biodegradable resin material）。
在材料選擇方面，所述聚酯樹脂材料是選自由聚對苯二甲酸乙二酯（poly-ethylene terephthalate，PET）、聚對苯二甲酸丙二酯（poly-trimethylene terephthalate，PTT）、聚對苯二甲酸丁二酯（poly-butylene terephthalate，PBT）、及聚萘二甲酸乙二醇酯（poly-ethylene naphthalate，PEN）所組成的材料群組的至少其中之一。
優選地，所述聚酯樹脂材料是選自由聚對苯二甲酸乙二酯（PET）及聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）所組成的材料群組的至少其中之一。特優選地，所述聚酯樹脂材料為聚對苯二甲酸乙二酯（PET）。
在材料選擇方面，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（poly-butylene succinate，PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（poly-butyleneadipate-co-terephthalate，PBAT）、聚己內酯（poly-caprolactone，PCL）、聚乳酸（polylactic acid，PLA）、及其衍生物所組成的材料群組的至少其中之一。
優選地，所述生物可分解樹脂材料優選為其分子結構中具有酯基（ester group）的樹脂材料。舉例而言，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、及聚己內酯（poly-caprolactone，PCL）所組成的材料群組的至少其中之一。特優選地，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）所組成的材料群組的至少其中之一。
根據上述配置，由於所述聚酯樹脂材料的分子結構中具有酯基，並且所述生物可分解樹脂材料的分子結構中也具有酯基，因此所述聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料之間的相容性及分散性能被有效地提升。
值得一提的是，上述生物可分解樹脂材料中的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）在分子結構上與諸如：聚對苯二甲酸乙二酯（PET）及聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）的聚酯樹脂材料之間具有較高的相似程度，因此該些生物可分解樹脂材料能與聚酯樹脂材料具有更好的相容性。
另外，值得一提的是，在上述生物可分解樹脂材料中，聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽、及聚己內酯，皆為石油基生物可降解的塑膠材料。
該些石油基生物可降解的塑膠材料相較於一般生物基生物可降解的塑膠材料（如：聚乳酸）具有更優異的熱穩定性、力學強度、及加工性。再者，該些石油基生物可降解的塑膠材料也具有優異的生物可分解特性。據此，將該些石油基生物可降解的塑膠材料應用於生物可分解添加劑中能使得材料具有良好的應用前景。
進一步地說，在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40 wt.%至80 wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20 wt.%至60 wt.%。優選地，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40 wt.%至65 wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於35 wt.%至60 wt.%。
根據上述配置，所述生物可分解樹脂材料能更均勻地分散於聚酯樹脂材料中，並且能在聚酯樹脂材料中充分地提供材料具有生物可分解的特性。
若所述生物可分解樹脂材料的含量範圍低於上述含量範圍的下限值（如：低於20 wt.%），則所述生物可分解樹脂材料將無法充分地提供材料具有生物可分解的特性。另外，若所述生物可分解樹脂材料的含量範圍高於上述含量範圍的上限值（如：低於60 wt.%），則所述生物可分解樹脂材料將無法均勻地分散於聚酯樹脂材料中。
在本發明的一實施例中，所述生物可分解添加劑進一步包括：一微生物吸引劑，並且所述微生物吸引劑是選自由醣類（sugars）及醇類（alcohols）所組成的材料群組的至少其中之一。其中，在所述生物可分解添加劑中，所述微生物吸引劑的含量範圍是介於0.1 wt.%至1 wt.%之間。
在材料選擇方面，所述醣類可以例如是蔗糖（sucrose）、果糖（fructose）、半乳糖（galactose）、及葡萄糖（glucose）的至少其中之一，並且所述醇類可以例如是木醣醇（xylitol）、山梨糖醇（sorbitol）、及甘露醇（mannitol）的至少其中之一，但本發明不受限於此。
所述微生物吸引劑的用途在於，提供微生物（如：好氧微生物或厭氧微生物）所需的能量來源，以吸引微生物到樹脂材料的周圍對微生物吸引劑攝取能量，並且微生物能同時對生物可分解樹脂材料進行分解。再者，當微生物對生物可分解樹脂材料（如：PBS、PBAT、PCL）進行分解時，該些微生物也可能同時對一般的聚酯樹脂材料（如：PET、PBT）進行分解。藉此，一般的聚酯樹脂材料的生物可分解特性能被提升。
在本發明的一實施例中，所述聚酯樹脂材料的固有黏度（intrinsic viscosity，IV）及生物可分解樹脂材料的固有黏度皆具有一優選的範圍。具體而言，所述聚酯樹脂材料具有一第一固有黏度，所述生物可分解樹脂材料具有一第二固有黏度，並且所述第二固有黏度大於第一固有黏度。
其中，所述聚酯樹脂材料的第一固有黏度優選是介於0.5 dL/g至0.9 dL/g之間、且特優選是介0.6 dL/g至0.8 dL/g之間。再者，所述生物可分解樹脂材料的第二固有黏度是介於0.8 dL/g至1.2 dL/g之間、且特優選是介0.9 dL/g至1.1 dL/g之間。
進一步地說，所述生物可分解添加劑通過聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料的含量範圍調配能具有介於0.8 dL/g至1.0 dL/g之間的一整體固有黏度、且特優選是介0.8 dL/g至0.9 dL/g之間。
根據上述配置，本實施例的生物可分解添加劑能藉由生物可分解樹脂材料的添加，而使得樹脂材料的整體固有黏度被提升，從而提升材料的應用性。舉例而言，若將本實施例的生物可分解添加劑與常規的聚酯粒混合且進行聚酯纖維的製造，該聚酯纖維不僅能具有生物可分解的特性，並且該聚酯纖維的纖維強度（fiber strength）能被提升。
在本發明的一實施例中，所述生物可分解添加劑的生物可分解樹脂材料同時包含了不同的生物可分解樹脂，並且該些生物可分解樹脂是以固定的比例混合。藉此，所述生物可分解添加劑能通過造粒的方式，而形成為生物可分解聚酯母粒（biodegradable polyester master-batches）。
更具體地說，所述生物可分解樹脂材料包含一第一生物可分解樹脂、一第二生物可分解樹脂、及一第三生物可分解樹脂。
其中，所述第一生物可分解樹脂為聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、所述第二生物可分解樹脂為聚己內酯（PCL）、並且所述第三生物可分解樹脂為聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）。
進一步地說，所述聚酯樹脂材料（PET）、所述第一生物可分解樹脂（PBS）、所述第二生物可分解樹脂（PCL）、及所述第三生物可分解樹脂（PBAT）的一重量比例範圍優選為40~65：5~30：5~30：4~12，並且特優選為40~60：10~20：10~20：5~10。
根據上述配置，所述生物可分解添加劑能通過一雙螺桿押出機進行造粒，而形成為生物可分解聚酯母粒。在所述生物可分解聚酯母粒中，上述不同的生物可分解樹脂是彼此均勻地混合。再者，在上述重量比例範圍的條件下，所述生物可分解添加劑可以不需要添加額外的相容劑來提升不同材料之間的相容性。
值得一提的是，在本實施例中，上述生物可分解添加劑的生物可分解樹脂材料未包含有聚乳酸（PLA），但本發明不受限於此。
本實施例生物可分解添加劑中的聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料皆能於一厭氧環境下或一好氧環境下被微生物進行分解，並且所述生物可分解樹脂材料的生物可分解速率（biodegradable rate）大於聚酯樹脂材料的生物可分解速率。
在實際應用中，本實施例生物可分解添加劑可以被用來添加至傳統的塑膠材料中，諸如：聚酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、及聚氯乙烯（PVC）等。藉此，該些傳統的塑膠材料也能具有生物可分解的特性，並且通過塑膠材料所製成的終端產品（如：紡絲纖維）也能具有生物可分解的特性。
[生物可分解聚酯纖維]
以上為本發明實施例生物可分解添加劑的材料特徵說明，以下將接著說明所述生物可分解添加劑的材料應用。
如圖1所示，根據本發明的一實施例，係提供一種生物可分解聚酯纖維F。所述生物可分解聚酯纖維F是通過一熔融紡絲製程（melt spinning process）所形成。
所述生物可分解聚酯纖維F包含：一聚酯樹脂基質1以及一生物可分解添加劑2。所述生物可分解添加劑2是通過所述熔融紡絲製程與聚酯樹脂基質1混摻。
其中，所述生物可分解添加劑2包含一聚酯樹脂材料及一生物可分解樹脂材料。所述聚酯樹脂材料是選自由聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚對苯二甲酸丙二酯（PTT）、聚對苯二甲酸丁二酯（PBT）、及聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）所組成的材料群組的至少其中之一。再者，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、及其衍生物所組成的材料群組的至少其中之一。
在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40 wt.%至80 wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20 wt.%至60 wt.%。
進一步地說，所述生物可分解添加劑與聚酯樹脂基質的一重量比例範圍優選為1~10：100、且特優選為2~5：100。也就是說，所述生物可分解添加劑在聚酯纖維中是微量地添加（約佔不到10%的比例）。
所述生物可分解添加劑在上述重量比例範圍的條件下添加至聚酯樹脂基質中，能夠均勻地分散至聚酯樹脂基質中，並且能發揮其生物可分解的特性。
值得一提的是，所述聚酯樹脂基質1是由常規聚酯粒（regular polyester chips）通過所述熔融紡絲製程所形成，並且所述生物可分解添加劑2是由生物可分解聚酯母粒（biodegradable polyester master-batches）通過所述熔融紡絲製程分散至所述聚酯樹脂基質1中。其中，所述常規聚酯粒指的是材料組成中僅包含聚酯而未包含有生物可分解樹脂的聚酯材料。
另外，值得一提的是，由於所述聚酯樹脂基質1以及生物可分解添加劑2的主要材料皆為聚酯，因此所述聚酯樹脂基質1以及生物可分解添加劑2彼此具有良好的相容性，從而所述生物可分解添加劑2能均勻地分散至聚酯樹脂基質1中。
根據上述配置，所述生物可分解聚酯纖維根據ASTM D6691分析方式進行測試，其優選具有不小於2.2%的一生物分解速率（biodegradation rate）、且特優選不小於5%。
[生物可分解聚酯纖維的製造方法]
以上為本發明實施例生物可分解聚酯纖維的材料特徵說明，以下將接著說明生物可分解聚酯纖維的製造方法。需說明的是，上述生物可分解聚酯纖維可以通過本實施例的製造方法來實現，但本發明不受限於此。
如圖2所示，根據本發明的一實施例，係提供一種生物可分解聚酯纖維的製造方法。所述生物可分解聚酯纖維的製造方法包含有步驟S110、步驟S120、及步驟S130。必須說明的是，本實施例所載之各步驟的順序與實際的操作方式可視需求而調整，並不限於本實施例所載。
所述步驟S110包含：提供常規聚酯粒，並且所述常規聚酯粒的材料組成主要為聚酯樹脂基質。
所述步驟S120包含：提供生物可分解聚酯母粒，並且所述生物可分解聚酯母粒包含聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料。其中，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、及其衍生物所組成的材料群組的至少其中之一。
所述步驟S130包含：對所述常規聚酯粒及所述生物可分解聚酯母粒實施一熔融紡絲製程（melt spinning process），以形成一生物可分解聚酯纖維。其中，所述生物可分解聚酯母粒與所述常規聚酯粒的一重量比例範圍為1~10：100、且特優選為2~5：100。
[實驗數據測試]
以下，參照實施例1至11與比較例1詳細說明本發明之內容。然而，以下實施例僅作為幫助了解本發明，本發明的範圍並不限於這些實施例。
實施例1：以表1中，配方A為例，於聚酯紡絲製程中添加A配方母粒2%，取得部分延伸纖維(POY)，經假撚加工後，形成加工紗(DTY)，經紗線強伸度分析，及生物可分解性測試，數據如表2，編號R1。
實施例2：以表1中，配方A為例，於聚酯紡絲製程中添加A配方母粒5%，取得部分延伸纖維(POY)，經假撚加工後，形成加工紗(DTY)，經紗線強伸度分析，及生物可分解性測試，數據如表2，編號R2。
實施例3：以表1中，配方B為例，於聚酯紡絲製程中添加B配方母粒2%，取得部分延伸纖維(POY)，經假撚加工後，形成加工紗(DTY)，經紗線強伸度分析，及生物可分解性測試，數據如表2，編號R3。
實施例4：以表1中，配方B為例，於聚酯紡絲製程中添加B配方母粒5%，取得部分延伸纖維(POY)，經假撚加工後，形成加工紗(DTY)，經紗線強伸度分析，及生物可分解性測試，數據如表2，編號R4。
實施例5~11:分別添加母粒配方C~I，紡絲及加工後，物性如表2，編號R5~R11。
比較例1：以聚酯纖維為例，採用聚酯粒（未包含生物可分解樹脂）經由熔融紡絲後，取得部分延伸纖維(POY)，經假撚加工後，形成加工紗(DTY)，經紗線強伸度分析，及生物可分解性測試，數據如表2，編號R0。
[表1 生物可分解添加劑母粒配方]
| 項目 | 配方比例(phr) | ||||||||
| 配方 編號 | A | B | C | D | E | F | G | H | I |
| PET | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 61 | 50 | 40 |
| PBS | 14 | 14 | 39 | -- | -- | 30 | 5 | 18 | 26 |
| PCL | 17 | 17 | -- | 39 | -- | 5 | 30 | 22 | 22 |
| PBAT | 8 | 8 | -- | -- | 39 | 4 | 4 | 10 | 12 |
| 吸引劑 | -- | 0.3 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
[表2 加工紗線及物性分析及生物分解速率分析]
| 項目 | blan | A | A | B | B | C | D | E | F | G | H | I | |
| 配方編號 | R0 | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | R9 | R10 | R11 | |
| 丹尼數(d) | 75.4 | 76.1 | 76.1 | 76.8 | 76.8 | 75.9 | 76.2 | 76.3 | 75.2 | 75.3 | 76.7 | 76.5 | |
| 強度(g/d) | 4.02 | 4.19 | 4.33 | 4.17 | 4.14 | 4.10 | 4.11 | 4.08 | 4.20 | 4.01 | 3.95 | 4.01 | |
| 伸度(%) | 19.2 | 18.8 | 21.9 | 21.4 | 24.4 | 21.0 | 19.81 | 22.1 | 19.47 | 21.6 | 22.5 | 21.5 | |
| 生物可分解速率% *1 | 1.74 | 5.12 | 6.42 | 5.37 | 6.78 | 5.10 | 2.58 | 2.34 | 3.62 | 2.71 | 2.87 | 3.86 | |
| 備註(母粒添加量) | -- | 2% | 5% | 2% | 5% | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% | |
*1:生物可分解速率是依ASTM D6691分析方式進行測試。
根據上述實驗數據可得知，實施例1~11（R1~R11）的聚酯纖維，根據ASTM D6691分析方式進行測試，皆具有不小於2.2%的生物分解速率（biodegradation rate）。
另外，在優選的實施例中，實施例1~4（R1~R4）的聚酯纖維皆具有不小於5%的生物分解速率。
[生物可分解織物]
如圖1所示，本發明實施例另提供一種生物可分解織物，其是由多條如上述實施例的生物可分解聚酯纖維交錯編織而成。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的生物可分解添加劑、生物可分解聚酯纖維及其製造方法，其能通過“生物可分解添加劑包含聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料”以及“生物可分解樹脂材料的材料種類及含量範圍的選擇”的技術方案，以使得一般傳統的塑膠成分能藉由添加特定種類的生物可分解添加劑，而具有生物可分解的材料特性，並且不會犧牲其原本的材料特性。藉此，上述材料對於環境造成的危害將被減輕，從而上述材料的商業應用價值將被顯著提升。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
F:生物可分解聚酯纖維
1:聚酯樹脂基質
2:生物可分解添加劑
圖1為本發明實施例生物可分解聚酯纖維的示意圖。
圖2為本發明實施例生物可分解聚酯纖維製造方法的流程圖。
Claims (17)
- 一種生物可分解添加劑，其包括：一聚酯樹脂材料；以及一生物可分解樹脂材料，所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽(PBAT)、聚己內酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、及其衍生物所組成的材料群組的至少其中之一；其中，在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40wt.%至80wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20wt.%至60wt.%；其中，所述聚酯樹脂材料具有一第一固有黏度，所述生物可分解樹脂材料具有一第二固有黏度，並且所述第二固有黏度大於所述第一固有黏度；其中，所述聚酯樹脂材料的所述第一固有黏度是介於0.6dL/g至0.8dL/g之間，所述生物可分解樹脂材料的所述第二固有黏度是介於0.9dL/g至1.1dL/g之間，並且所述生物可分解添加劑通過所述聚酯樹脂材料及所述生物可分解樹脂材料的含量範圍調配具有介於0.8dL/g至0.9dL/g之間的一整體固有黏度。
- 如請求項1所述的生物可分解添加劑，其進一步包括：一微生物吸引劑，並且所述微生物吸引劑是選自由醣類及醇類所組成的材料群組的至少其中之一；其中，在所述生物可分解添加劑中，所述微生物吸引劑的含量範圍是介於0.1wt.%至1wt.%之間。
- 如請求項2所述的生物可分解添加劑，其中，所述醣類為蔗糖、果糖、半乳糖、及葡萄糖的至少其中之一，並且所述醇類為木醣醇、山梨糖醇、及甘露醇的至少其中之一。
- 如請求項1所述的生物可分解添加劑，其中，所述聚酯樹脂材料的分子結構中具有酯基(ester group)，並且所述生物可分解樹脂材料的分子結構中也具有所述酯基。
- 如請求項4所述的生物可分解添加劑，其中，所述聚酯樹脂材料是選自由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)所組成的材料群組的至少其中之一，並且所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽(PBAT)、及聚己內酯(poly-caprolactone，PCL)所組成的材料群組的至少其中之一。
- 如請求項4所述的生物可分解添加劑，其中，所述生物可分解樹脂材料包含一第一生物可分解樹脂、一第二生物可分解樹脂、及一第三生物可分解樹脂；其中，所述第一生物可分解樹脂為聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、所述第二生物可分解樹脂為聚己內酯(PCL)、並且所述第三生物可分解樹脂為聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽(PBAT)；其中，所述聚酯樹脂材料(PET)、所述第一生物可分解樹脂(PBS)、所述第二生物可分解樹脂(PCL)、及所述第三生物可分解樹脂(PBAT)的一重量比例範圍為40~65：5~30：5~30：4~12。
- 如請求項6所述的生物可分解添加劑，其中，所述生物可分解樹脂材料未包含有聚乳酸(PLA)。
- 如請求項6所述的生物可分解添加劑，其中，所述生物可分解添加劑為通過一雙螺桿押出機進行造粒而形成的生物可分解聚酯母粒(biodegradable polyester master-batches)。
- 如請求項1至請求項8中任一項所述的生物可分解添加劑，其中，所述聚酯樹脂材料及所述生物可分解樹脂材料皆能於 一厭氧環境下或一好氧環境下被微生物進行分解，並且所述生物可分解樹脂材料的生物可分解速率大於所述聚酯樹脂材料的生物可分解速率。
- 一種生物可分解聚酯纖維，其是通過一熔融紡絲製程所形成，其特徵在於所述生物可分解聚酯纖維包括：一聚酯樹脂基質；以及一生物可分解添加劑，其通過所述熔融紡絲製程與所述聚酯樹脂基質混摻，並且所述生物可分解添加劑包含：一聚酯樹脂材料，其為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；及一生物可分解樹脂材料，其包含：聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己內酯(PCL)、及聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽(PBAT)；其中，在所述生物可分解添加劑中，所述聚酯樹脂材料的含量範圍是介於40wt.%至80wt.%，並且所述生物可分解樹脂材料的含量範圍是介於20wt.%至60wt.%；其中，所述生物可分解添加劑與所述聚酯樹脂基質的一重量比例範圍為1~10：100；其中，所述聚酯樹脂材料具有一第一固有黏度，所述生物可分解樹脂材料具有一第二固有黏度，並且所述第二固有黏度大於所述第一固有黏度；其中，所述聚酯樹脂材料的所述第一固有黏度是介於0.6dL/g至0.8dL/g之間，所述生物可分解樹脂材料的所述第二固有黏度是介於0.9dL/g至1.1dL/g之間，並且所述生物可分解添加劑通過所述聚酯樹脂材料及所述生物可分解樹脂材料的含量範圍調配具有介於0.8dL/g至0.9dL/g之間的一整體固有黏度；其中，所述生物可分解添加劑是以PET：PBS：PCL：PBAT 為61：14：17：8的重量比例混合；其中，所述生物可分解聚酯纖維具有76.1~76.8d的丹尼數(d)、4.14~4.33g/d的紗線強度、及5.12~6.78%的生物可分解速率。
- 如請求項10所述的生物可分解聚酯纖維，其中，所述聚酯樹脂基質是由常規聚酯粒(regular polyester chips)通過所述熔融紡絲製程所形成，並且所述生物可分解添加劑是由生物可分解聚酯母粒(biodegradable polyester master-batches)通過所述熔融紡絲製程分散至所述聚酯樹脂基質中。
- 如請求項10所述的生物可分解聚酯纖維，其中，所述生物可分解添加劑進一步包含：一微生物吸引劑，並且所述微生物吸引劑是選自由醣類及醇類所組成的材料群組的至少其中之一；其中，在所述生物可分解添加劑中，所述微生物吸引劑的含量範圍是介於0.1wt.%至1wt.%之間。
- 如請求項10所述的生物可分解聚酯纖維，其中，所述聚酯樹脂材料的分子結構中具有酯基(ester group)，並且所述生物可分解樹脂材料的分子結構中也具有所述酯基。
- 如請求項13所述的生物可分解聚酯纖維，其中，所述聚酯樹脂材料是選自由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)所組成的材料群組的至少其中之一，並且所述生物可分解樹脂材料是選自由聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽(PBAT)、及聚己內酯(poly-caprolactone，PCL)所組成的材料群組的至少其中之一。
- 如請求項10所述的生物可分解聚酯纖維，其中，所述生物可分解樹脂材料未包含有聚乳酸(PLA)。
- 一種生物可分解聚酯纖維的製造方法，其包括：提供常規聚酯粒，並且所述常規聚酯粒的材料組成主要為聚酯樹脂基質；提供生物可分解聚酯母粒，並且所述生物可分解聚酯母粒包含聚酯樹脂材料及生物可分解樹脂材料；其中，所述聚酯樹脂材料為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，並且所述生物可分解樹脂材料包含：聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己內酯(PCL)、及聚丁二醇丁二酸-對苯二酸鹽(PBAT)；以及對所述常規聚酯粒及所述生物可分解聚酯母粒實施一熔融紡絲製程，以形成一生物可分解聚酯纖維；其中，所述生物可分解聚酯母粒與所述常規聚酯粒的一重量比例範圍為1~10：100；其中，所述聚酯樹脂材料具有一第一固有黏度，所述生物可分解樹脂材料具有一第二固有黏度，並且所述第二固有黏度大於所述第一固有黏度；其中，所述聚酯樹脂材料的所述第一固有黏度是介於0.6dL/g至0.8dL/g之間，所述生物可分解樹脂材料的所述第二固有黏度是介於0.9dL/g至1.1dL/g之間，並且所述生物可分解添加劑通過所述聚酯樹脂材料及所述生物可分解樹脂材料的含量範圍調配具有介於0.8dL/g至0.9dL/g之間的一整體固有黏度；其中，所述生物可分解添加劑是以PET：PBS：PCL：PBAT為61：14：17：8的重量比例混合；其中，所述生物可分解聚酯纖維具有76.1~76.8d的丹尼數(d)、4.14~4.33g/d的紗線強度、及5.12~6.78%的生物可分解速率。
- 一種生物可分解織物，其是由多條如請求項10所述的生物可分解聚酯纖維交錯編織而成。
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