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TWI443140B - 聚丁二酸丁二酯（ｐｂｓ）及改質聚丁二酸丁二酯（ｍｐｂｓ）製成之熱成形物件 - Google Patents

聚丁二酸丁二酯（ｐｂｓ）及改質聚丁二酸丁二酯（ｍｐｂｓ）製成之熱成形物件 Download PDF

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TWI443140B
TWI443140B TW99142847A TW99142847A TWI443140B TW I443140 B TWI443140 B TW I443140B TW 99142847 A TW99142847 A TW 99142847A TW 99142847 A TW99142847 A TW 99142847A TW I443140 B TWI443140 B TW I443140B
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TW99142847A
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Wei Li
Richard A Tedford
Bruce J Thoman
Thomas Robert Christie
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Int Paper Co
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Description

聚丁二酸丁二酯(PBS)及改質聚丁二酸丁二酯(MPBS)製成之熱成形物件
本發明係關於一種以樹脂透過押出成形製成之熱成形物件及其組合物、製程及應用。其中，樹脂包括純聚丁二酸丁二酯、或改質聚丁二酸丁二酯、或此兩者之混合物、或以此兩者為基質之調合物。
在習知領域中，將聚合物用於拋棄式物件已係相當普遍且成熟的技術。事實上，聚合物最常以薄膜或纖維的形式使用於包裝或拋棄式物品的相關產業中。應用在包裝產業中之薄膜包括食品及非食品包裝、購物袋及垃圾袋。至於在拋棄式物品的相關產業中，聚合物通常係用於製造尿布、個人衛生物品、防磨墊(instrument pad)、繃帶及各種物件的保護蓋。
有鑑於掩埋場之空間限制及棄置地點多為不適當的問題，水敏性(water-responsive)聚合物確有其必要。近來，雖然例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、尼龍、聚苯乙烯、聚氯乙烯以及聚偏二氯乙烯等之聚合物因為其優異的押出率及適於製成薄膜及纖維的性質而大受歡迎，但事實上這些聚合物均非水敏性。再者，因為這些聚合物亦非可堆肥的，就環保的角度而言，也不是良好的聚合物。
一般認為可能具有水敏性性質之聚合物及其調合物係現今研發的方向之一。在可引起堆肥作用之環境中，此些聚合物聲稱具有能被分解性質。可以認為具有水敏性之聚合物包括例如以澱粉生質聚合物及聚乙烯醇製成者。
雖然，由上述聚合物製成之材料已經應用於含有薄膜及纖維之物件，但在使用上卻面臨許多問題。通常來說，由此些製成之其他聚合物及物件並非完全具有水敏性或可堆肥性。再者，部分水敏性聚合物卻可能過度地對水敏感，反而限制了聚合物的使用範圍，或需要在聚合物表面進行某些處理，以賦予聚合物非水敏性的性質。
據此，如何提供一種純聚丁二酸丁二酯、或改質聚丁二酸丁二酯、或此兩者之混合物、或以此兩者為基質之調合物，其在較高溫之環境下具有較佳之變形抵抗特性，適於在例如較炎熱之夏季中進行存放及運送，以及與高溫飲料及食物接觸。
聚丁二酸丁二酯係為一種生物可分解之脂肪族聚酯，且具有與聚乙烯對苯二甲酸酯相似的性質。聚丁二酸丁二酯一般係與其他物質調合以形成改質聚丁二酸丁二酯，增加使用上經濟效益。其中，其他物質例如生物充填劑、礦物充填劑以及其他聚酯。
相較於聚乳酸，聚丁二酸丁二酯及改質聚丁二酸丁二酯具有極佳之物理性質及較佳之耐高溫性質，其透過習知之熔融加工技術處理，即可應用於相當範圍之終端產品上。近來已知的應用包括塑膠地膜(mulch film)、包裝膜、袋子及可沖式尿布(flushable hygiene product)。
聚乳酸為一生物可分解性聚合物，並且係由玉米澱粉中萃取出。聚乳酸已被用於製造一些環保產品，例如International Paper所研發之ECOTAINER。然而，此種純聚乳酸卻因其溫度及物理上的性質，而被限制了應用範圍。聚乳酸中加入石油化學物質可改善其溫度及物理性質上的表現，然卻會降低此產品之永續性。透過將聚乳酸與其他生物聚合物及/或天然充填劑結合，可在維持良好的永續性的情況下，研發出品質更好的產品。在此所稱之其他生物聚合物係例如但不限於聚丁二酸丁二酯、改質聚丁二酸丁二酯以及聚羥基烷酸酯。至於在此所稱之天然充填劑係例如但不限於纖維素纖維及粉末、農作物(如米殼、麥麩、麻莖、玉米穗等)纖維及粉末、木材纖維及粉末、竹子纖維及粉末。
聚乳酸有助於將塑膠類熱成形物件之消耗品轉變為可再生塑膠，其非由化石燃料衍生而成，並且可在自然環境中分解。如同多數熱塑性塑膠，當溫度增加時，聚乳酸之物理強度會相對減弱。當溫度接近約140℉(60℃)時，聚乳酸製成之物件可能因受外力，而導致其失去對抗變形之能力，此情形尤其常見於運輸過程中。而當溫度高於約140℉(60℃)時，聚乳酸亦可能因重力及殘餘模具應力而導致變形。長時間地讓聚乳酸物件暴露於約140℉(60℃)或甚至更高時，若儲藏環境中有其他外力存在，將使物件由原本形狀徹底變形。配送過程中，火車及拖車內的溫度可能超過約130℉(54.4℃)，因此，在例如以牽引拖車於夏季橫越美國炎熱氣候地區時，其中的高溫環境會使聚乳酸物件在運輸過程或存放時遭受嚴重損害。
據此，如何提供一種含有聚丁二酸丁二酯為基質之物件，其在較高溫之環境下具有較佳之變形抵抗特性，適於在例如較炎熱之夏季中進行存放及運送，以及與高溫飲料及食物接觸，已為一項重要課題。。
據此，本發明提供一種含有聚丁二酸丁二酯及改質聚丁二酸丁二酯之物件。此種新穎之熱成形樹脂包括經過押出處理之純聚丁二酸丁二酯、及/或改質聚丁二酸丁二酯、及/或此兩者之混合物、及/或以此兩者為基質的調合物。
本發明係關於使用押出機擠壓熱成形樹脂製成之物件，且此熱成形樹脂包括一生物可分解聚合物，其具有聚丁二酸丁二酯。上述生物可分解聚合物具有(a)達到約160℃之Ts 值(例如介於約50℃至約150℃之Ts 值)、(b)達到約150℃之熱變形指數(例如達到約120℃之熱變形指數)以及選擇性地具有(c)介於約70℃至約160℃之Tm 值(例如介於約80℃至約150℃之Tm 值)。例如為一食物或飲料杯、蓋體、餐具、餐飲用具、模製托盤或食品存放容器等之熱成形物件，在儲存或配送等可能產生較高溫之環境下，較能抵抗變形。
本發明之一實施態樣係為一透過押出機擠壓一熱成形樹脂製成之物件，且該熱成形樹脂具有一含有聚丁二酸丁二酯之生物可分解性聚合物。上述物件係為一飲料蓋體。上述生物可分解性聚合物之Ts 值係達到約150℃。上述生物可分解性聚合物之熱變形指數係達到約140℃。上述生物可分解性聚合物之Tm 值係介於約40℃至約250℃。上述押出機係為同向雙螺桿押出機或反向雙螺桿押出機。
在說明本發明前宜先將數個名詞定義之，且應注意的是，以下定義將通用於本申請案。
定義
若以下名詞定義與一般常用之名詞意義有出入時，除非特別言明，否則本申請案傾向使用以下定義。
為達本發明目的，「可再生聚合物」(亦稱生物高分子)一詞意指一種聚合物或一種聚合物的組合(例如調合物、混合物等)，其可由可再生之天然資源所產生，例如由在數年內即可重新補充的原料或初始物質(相對於例如石油等，需要數千或數百萬年的物質)。舉例而言，可再生聚合物可包括一由可再生之單體所形成之聚合物，或可由可再生天然資源(例如澱粉、糖、脂質、玉米、甜菜、小麥、或其他富含澱粉之物質等)透過例如酵素作用、微生物發酵或其他能夠將生物物質轉變為加工原料或最終可再生聚合物等方法所形成。舉例而言，請參閱由拉馬昆西納(Ramakrishna)等人於2006年二月16號所提出之美國專利申請案編號第20060036062號，其全文均納入為本申請案之揭露內容。在本發明實施例中，可使用之可再生聚合物可包括聚羥基烷酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)聚合物、聚己內酯多元醇(polycaprolactone,PCL)聚合物、澱粉聚合物(starch-based polymer)、纖維素聚合物(cellulose-based polymer)等或其組合。可再生聚合物可例如但不限至要包括生物可分解性聚合物。
為達本發明目的，「生物可分解性聚合物」一詞意指一種聚合物，其可被活體生物，例如微生物，分解成為有機物質。
為達本發明目的，「非晶質的」一詞意指一非結晶的固體，即不具有作為晶質狀態特徵之晶格結構。
為達本發明目的，「晶質的」一詞意指一固體，其具有作為晶質狀態特徵之晶格結構。
為達本發明目的，「耐高溫變形材料」一詞意指一材料，其在溫度約140℉(60℃)或以上時，例如約150℉(65.6℃)或以上時，能抵抗變形。
為達本發明目的，「高溫變形材料」一詞意指一材料，其在溫度約140℉(60℃)以下時，例如約130℉(54.4℃)以下時，會發生變形。
為達本發明目的，「熱成形」一詞意指一種方法，其係由一熱塑性片材、薄膜等製備一經由塑形且具有形狀等特性的物件。在熱成形過程中，片材、薄膜等可加熱至其熔點或軟化點(softening point)，再延展舖設於或置入於一可溫控且單一表面之模具。接續，固定於該模具之表面直到冷卻(固化)。成形的物件可再由熱塑性片材上裁切出來。裁切剩餘的材料可再重新研磨，並與未加工之塑膠混合，最後重新製成可用的片材。熱成形可包括真空成形、壓力成形、雙片成形(twin-sheet forming)、包模成形(drape forming)、無模人工吹製(free blowing)以及簡易彎片成形等。
為達本發明目的，「熱成形」一詞及其相似者，例如「經熱成形的」等，均意指物件係由熱成形方法製成。
為達本發明目的，「使用溫度(service temperature)」一詞意指高溫液體之溫度。
為達本發明目的，「熔點」一詞意指在晶質物質改變其固體型態為液體之溫度區間，當中型態改變例如熔化。雖然物質之熔點可以為一特定溫度，但通常係指一數度或甚至更少的溫度區間，當中晶質物質會於發生熔化。當到達熔點時，物質的固相與液相通常會以平衡的狀態存在。
為達本發明目的，「Tm 」一詞意指一物質的熔點，例如一聚合物之熔點。熔點通常係指一數度或甚至更少的溫度區間，當中晶質物質會於改變其固體型態為液體。熔點可以透過掃描式熱差分儀測定，其中，掃描式熱差分儀係於一定的溫度改變速率下，透過量測增加一樣本之溫度所需要的輸入能量而測定熔點。
為達本發明目的，「軟化點」一詞意指一溫度或一溫度區間，當中一物質係為或變成可塑形的、可模製的、可成形的、可變形的、可彎折的、可擠壓的等。軟化點一詞之意涵可包括但不限於熔點一詞。
為達本發明目的，「Ts 」一詞意指維氏軟化溫度(Vicat softening point)(亦稱維氏硬度(Vicat Hardness))。維氏軟化溫度係為一測定所得之溫度，當中一聚合物樣品可被一具有1平方公釐圓形或方形截面積之平頭針刺入1 mm的深度。而所使用的負載大小係為9.81 N。測量熱塑性樹脂之維氏軟化溫度的標準可參閱JIS K7206、ASTM D1525或ISO306，其均以全文納入本申請案之揭露內容。
為達本發明目的，「Tg 」一詞意指玻璃化溫度(glass transition temperature)。玻璃化溫度係為一溫度，其中(a)在此溫度之下，非晶質物質的物理性質轉變為較接近固相的物理性質(例如玻璃態(glassy state))；且(b)在此溫度之上，非晶質物質的性質表現則似液體(例如橡膠態(rubbery state))。
為達本發明目的，「熱變形溫度(heat deflection temperature或heat distortion temperature,HDT或HDTUL)」(在此統稱為「熱變形指數(heat distortion index,HDI」)係指一溫度，當中一聚合物會在一特定的負載下發生變形。熱變形指數係為一聚合物對抗受熱變形的測量值，且係以攝氏℃為單位的溫度方式表現，當中，在受到一既定重量所引起之一彎曲負載時，具有預設尺寸及形狀之聚合物的一受測樣品開始發生變形。熱變形指數可依照概述於ASTM D648中的檢測程序加以判定，其中，ASTM D648係以全文納入本申請案之揭露內容。ASTM D648係為一種檢測方法，其用以判斷檢測樣品在於一組特定檢測條件下，發生任意變形的溫度。此檢測提供一數值，用以代表一物質之溫度穩定性，即在一特定溫度下，物質承受一標準負載條件卻不會輕易地發生變形。檢測樣品係沿邊緣方向(edgewise direction)載入於三點彎曲裝置(three-point bending device)中。檢測所使用之外部纖維應力為1.82 MPa，且溫度係以2℃/min增加，直到檢測樣品偏斜0.25 mm。
為達本發明目的，「熔液流動指數(melt flow index,MFI)」(又稱為熔體流動速率(melt flow rate,MFR)一詞意指一熔融之熱塑性聚合物之可流動性的一測量值，且可用於判定聚合物是否適於進行熱成形處理。熔液流動指數可定義為在由規定重量產生之一壓力及規定之溫度下，於10分鐘內流過一具有一特定直徑及長度之毛細管的聚合物重量(單位為克)。熔液流動指數之測量標準包括ASTM D1238及ISO 1133，其均以全文納入本申請案之揭露內容。檢測溫度為190℃，且負載重量為2.46 kg。在依據本發明實施例進行熱成形時，聚合物之熔液流動指數可以位於每10分鐘0至20克的範圍內，例如，每10分鐘0至約15克。
為達本發明目的，「黏彈性(viscoelasticity)」以及「彈性黏度(elastic viscosity)」係意義相通，且意指物質在進行變形的過程中，同時表現黏性及彈性特徵之性質。在壓力下環境下，黏性物質可抗剪切流並隨時間呈直線地拉長，然而，彈性物質在受力拉扯時，則會立即地拉長，並且在拉力消失後迅速地恢復原本狀態。黏彈性物質同時具有兩者的性質，嚴格而言，其受力後表現的狀態係依據受力時間而定。是以，彈力通常係一有序固體中鍵結沿結晶學平面伸長後之結果。而黏彈性通常係一非晶質物質內部原子或分子擴散的結果。
為達本發明目的，「羥基脂肪酸(hydroxy aliphatic acid)」一詞係意指具有羥基之有機脂肪羧酸，其可用於提供聚羥基烷酸酯。可用於本申請案之羥基脂肪酸可包括乳酸、β-羥基丁酸(亦稱為3-羥基丁酸)、α-羥基丁酸(亦稱為2-羥基丁酸)、3-羥基丙酸、3-羥基戊酸、4-羥基丁酸、4-羥基戊酸、5-羥基戊酸、3-羥基己酸、4-羥基己酸、6-羥基己酸、羥基乙酸(亦稱為甘醇酸)、乳酸(亦稱為α-羥基丙酸)、蘋果酸(亦稱為羥基丁二酸)等及其混合物。
為達本發明目的，「聚乳酸(PLA)」一詞係意指可再生且具熱塑性之脂肪族聚酯，其係由一乳酸或一乳酸源所形成，其中上述乳酸源可例如為可再生的資源，如玉米澱粉、蔗糖等。聚乳酸一詞可意指聚乳酸之任一立體異構體，其包括左旋或右旋乳酸交酯(L-或D-lactide)以及含有左旋及右旋乳酸交酯消旋混合物。舉例而言，聚乳酸可包括右旋聚乳酸(D-polylactic acid)、左旋聚乳酸(L-polylactic acid)(亦稱為PLLA)、左、右旋聚乳酸(D,L-polylactic acid)、內消旋聚乳酸(meso-polylactic acid)，另外亦包括右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、左、右旋聚乳酸、內消旋聚乳酸之任意組合。本發明可使用之聚乳酸其平均分子量係例如介於約15,000至約30,000。為製備聚乳酸，可使用於微生物發酵製造乳酸，所產生之乳酸可能為寡鏈，其後再透過催化而成為二聚體，以供單體進行開環聚合(ring-opening polymerization)。聚乳酸可以製成為高分子量形式，其形成係透過例如使用辛烷酸亞錫(stannous octanoate)催化劑與無水氯化錫(II)(tin(II)chloride)等進行單體開環聚合。
為達本發明目的，「纖維素聚合物(cellulose-based polymer)」一詞係意指一聚合物或聚合物之組合，其可透過由纖維素衍生或製備等方式而產生。在本發明實施例中可使用之纖維素聚合物包括例如纖維酯(cellulose ester)，其包括甲酸纖維素、乙酸纖維素、雙乙酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素、戊酸纖維素、混合之纖維酯等以及上述之混合物。
為達本發明目的，「礦物填充料(mineral filler)」一詞意指通常具有特定型態的無機物質，其可降低聚合物之成本(每單位重量)，且在低溫時，可用以提高剛性及降低延展性，以使聚合物能夠斷裂。另外，在高溫時，上述無機物質可用以提高聚合物熔融時的黏度。本發明實施例中可使用之礦物填充料包括例如滑石粉、氯化鈣、二氧化鈦、黏土、合成土、石膏、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鈣、鈣鋁酸鹽、碳酸鎂、雲母、二氧化矽、氧化鋁、沙、礫石、沙岩、石灰石、碎石、礬土、花崗石、玻璃珠、空氣膠(aerogel)、乾凝膠(xerogel)、飛灰、燻矽(fumed silica)、熔煉石英(fused silica)、管狀氧化鋁(tabular alumina)、高嶺土、微球體(microsphere)、中空玻璃球體、多孔陶瓷球體、陶瓷材料、卜作嵐材料(pozzolanic material)、鋯化合物、硬矽鈣石(xonotlite)(一種晶質之矽酸鈣膠)、發泡煉石(lightweight expanded clay)、珍珠岩、蛭石、含水或不含水之水硬性水泥顆粒(hydraulic cement particle)、浮石、沸石、膨脹石(exfoliated rock)等以及上述之組合。
為達本發明目的，「模製的」一詞意指任何施加鑄造、塑形、形成、擠壓等手段於本發明之軟化或熔化的聚合物、層狀物、組合物等的方法。
為達本發明目的，「吹製成形」一詞意指一種成形的方法，當中材料係經過熔化並擠壓成為一中空管體(亦可視作型坯)。再以一低溫模具將型坯封閉於內，接續以空氣吹入型坯中，以膨脹型坯成為具有特定形狀之物件。待具有特定形狀之物件適度冷卻後，將模具打開並將物件取出(例如脫膜)。
為達本發明目的，「模壓成形」一詞意指一種成形的方法，當中待成形的材料可選擇是否要預先加熱，然後先置於一開放且加熱過之模具的腔室內。接續，以由上向下的外力或栓塞件將模具關閉，提供的壓力會強迫使材料與模具所有的部分接觸。再加熱並同時維持壓力直到待成形的材料加工完成。
為達本發明目的，「耐高溫聚合物」一詞意指一聚合物(或複數聚合物)其具有大於約50℃之熱變形指數值，舉例而言，如大於約65℃(例如大於約90℃)。換言之，耐高溫聚合物能在溫度高於約50℃時，舉例而言，如高於約65℃(例如高於約90℃)時，能抵抗變形。耐高溫聚合物可以為或不為可再生聚合物，且可包括聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚苯乙烯、聚酯、聚胺、聚亞醯胺、聚氨酯、例如丙酸纖維素等之纖維素聚合物以及上述之組合。
為達本發明目的，「片材」一詞意指捲筒狀物(web)、條狀物(stripe)、膜狀物(film)、頁狀物(page)、片狀物(piece)、線狀物(segment)等，其可具有連續的構型(例如捲筒狀物)，以供後續劃分為個別分離的複數單元，或本身構型即為個別分離之複數單元(例如片狀物)。
為達本發明目的，「擠壓」或「押出」係意指一種進行塑形、模製、形成等處理的方法，其係透過外力、壓力、推力等將一物質通過一具有孔洞或狹縫之執行塑形、模製等功能的裝置。其中，上述裝置可例如為壓模口(die)等。擠壓或押出可連續地進行(產生無長度限制之長形材料)或半連續地進行(產生許多短的片狀物或線狀物材料等)。
為達本發明目的，「熱塑性塑膠(thermoplastic)」一詞係沿用熱塑性塑膠的公知意義，即一組合物、化合物、材料等，其可表現一種例如高分子聚合物具有之材料性質。上述性質係指暴露在足夠的高溫下會發生軟化以及通常在冷卻或回復至室溫後即可恢復原本狀態。熱塑性塑膠可包括但不限於聚酯(例如聚羥基烷酯、聚對苯二甲二乙酯等)、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、纖維素酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、環烯烴聚合物、聚氧乙烯、尼龍、聚氨酯、蛋白質聚合物等。
為達本發明目的，「顯著權重含量(significant weight amount )」一詞係為一可再生聚合物之含量，其可為組合物之重量百分比之至少約50%，舉例而言，例如組合物之重量百分比之至少約80%。
實施方式
本發明係以修飾聚乳酸之研究為重要目標，以使聚乳酸在高溫環境下(例如高於140℉(60℃))儲存及配送時，不會因為重力、殘留模具應力(residual mold stress)等因素造成含有聚乳酸之物件變形。在溫度緩慢改變及低應變速率的狀況下，聚乳酸物件之物理強度主要應係受到連續相強度之影響。雖然在塑膠產業中，熱變形溫度係廣泛地用於分析方法，其仍具有與儲存環境無關之不同物理狀態。
本發明係以修飾聚乳酸之研究為重要目標，以使聚乳酸在高溫環境下(例如高於140℉(60℃))儲存及配送時，不會因為重力、殘留模具應力(residual mold stress)等因素造成含有聚乳酸之物件變形。
修飾方法可包括在含有佐劑之聚乳酸或少量化石燃料樹脂中添加礦物填充料(例如滑石粉、碳酸鈣、奈米土)。此些修飾方法可改善含有聚乳酸之物件在熱變形檢測儀器中的狀態，且亦可部分改善此些物件在高溫儲存或運輸時的狀態。由於調合物整體均有聚乳酸為連續相，導致共用添加劑與聚乳酸的效果可能不佳。在溫度緩慢改變及低應變速率的狀況下，聚乳酸物件之物理強度主要應係受到連續相強度之影響。雖然在塑膠產業中，熱變形溫度係廣泛地用於分析方法，其仍具有與儲存環境無關之不同物理狀態。
在本發明實施例中，提供一種含有熱成形組合物之物件，其包括一可再生聚合物，且該可再生組合物具有(a)達到約160℃之Ts 值(例如介於約50℃至約150℃之Ts 值)、(b)達到約150℃之熱變形指數(例如達到約130℃之熱變形指數)以及選擇性地具有(c)介於約70℃至約160℃之Tm 值(例如介於約80℃至約150℃之Tm 值)。在儲存或配送等可能產生較高溫之環境下，該物件能抵抗變形。
在本發明之一實施例中，提供一種經由熱成形之物件，其例如一食物或飲料杯、蓋體、餐具、餐飲用具、模製托盤或食品存放容器等。在本發明之又一實施例中，提供一種物件，其樹脂部分可包括一或多種礦物填充料，例如滑石粉、氯化鈣、二氧化鈦、黏土等或上述之混合物。
本發明之另一實施例係為一種物件，其樹脂部分可包括一增容劑。此增容劑係可於熱成形回收作業時使用，於強化在裁切物件的過程中所產生之聚合物或塑膠裁切片段的在押出比例。
本發明之又一實施例係為一種物件，其係將熱形成組合物透過模壓成形或吹製成形而形成。本發明之又一實施例係為一種物件，其係由一滾輪供應一擠壓片材(extruded sheet)且通過熱成形作業後形成，舉例而言，於同一生產線執行押出及熱成形程序，且同時回收裁切完成之聚合物或塑膠，以供再研磨使用。
圖2說明本發明一實施例所提供之一種用於製成熱成形物件的方法。請參考圖2所示，熱成形系統係標示為300。在此系統300中，先於箭號304處加入片狀之可再生聚合物，例如聚丁二酸丁二酯或改質聚丁二酸丁二酯。再將可再生聚合物提供至押出機(標示為308)。接續，以溫度範圍例如介於約130°至約300℃(如介於約150℃至約225℃)進行處理。
其後，熔融之樹脂通過一系列冷卻滾輪(標示為336)。低溫網狀物340通過一再熔融烤爐(標示為344)，其中，低溫網狀物340會在溫度範圍達到約100℃至約200℃(例如介於約120℃至約180℃)間發生軟化或熔化，以形成熱成形網狀物(標示為348)。熱成形網狀物348會再通過熱成形或模製區域(標示為352)，且該區域之溫度範圍係介於約10℃至約100℃(例如介於約20℃至約80℃)，以形成熱形成或模製完成之三件物件，分別以標號356-1、356-2以及356-3表示。熱成形完成之物件356-2再通過平板裁切機358，以移除多餘的材料(例如溢料)，形成製備完成的物件356-3，其最後可沿箭號360方向被送出系統300。
物件356-2之剩餘裁切材料可沿箭號364方向進行回收。回收之材料364會被送至切碎機或研磨機(標示為368)，以形成更小尺寸之回收材料。小尺寸之回收材料再沿箭號372返回，以與聚丁二酸丁二酯或改質聚丁二酸丁二酯片狀物在押出機308核心調合。
實驗例
組合物之聚合物之概略成分比例如下所示。
樣品：聚丁二酸丁二酯樹脂片狀物係來自Sinoven Biopolymers股份有限公司之PBS 0812161P。
將樹脂片狀物(型號為Davis Standard，直徑為3又二分之一吋，螺桿長徑比為32：1)押出成為厚度為17 mil的片狀料，接續再將片狀料熱成形為熱飲料之蓋體。
圖1為聚丁二酸丁二酯樹脂之掃描式熱差分儀的光譜圖。其中，顯示聚丁二酸丁二酯之熔融溫度Tm 為113℃，其高於熱飲料的使用溫度(一般約90℃)。
聚丁二酸丁二酯之蓋體之測試結果如表1所列。
註記：
*：洩漏率則是水由杯蓋/蓋體系統之側縫洩漏出來的量。由於具有蓋體的杯子是位於較高的位置，故可每20秒鐘計算所收集到的水重量。測試所得的數值均在品管管制限制(QC control limit)內。數值0.9292係於品管管制限制內。
**：可靠度測試係將蓋有杯蓋且裝有熱水的杯子上下顛倒2分鐘，接著，計算12次測試中杯蓋掉落的數目。
所有本申請案所引用之文件、專利、期刊文章以及其他材料均以全文納入本申請案之揭露內容。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
300．．．熱成形系統
304、360、364、372．．．箭號
308．．．押出機
336．．．冷卻滾輪
340．．．低溫捲筒狀物
344．．．再熔融烤爐
348．．．熱成形捲筒狀物
352．．．區域
356-1、356-2、356-3．．．物件
358．．．平板裁切機
368．．．切碎機或研磨機
為較完整地理解本發明之特性及優點，以下將以詳細說明結合相關圖式，作為參照資料。
圖1為聚丁二酸丁二酯之掃描式熱差分儀(Differential Scanning Calorimetry,DSC)的光譜圖；以及
圖2係為一熱成形系統，其中片狀之生物可分解性聚合物，例如聚丁二酸丁二酯或改質聚丁二酸丁二酯，加入至押出機。
300．．．熱成形系統
304、360、364、372．．．箭號
308．．．押出機
336．．．冷卻滾輪
340．．．低溫捲筒狀物
344．．．再熔融烤爐
348．．．熱成形捲筒狀物
352．．．區域
356-1、356-2、356-3．．．物件
358．．．平板裁切機
368．．．切碎機或研磨機

Claims (10)

  1. 一種熱飲料杯體，係由熱成形樹脂組合物製成，且該熱成形樹脂組合物包括含有聚丁二酸丁二酯之生物可分解性聚合物，且視需要包括充填劑，其中當存在時該充填劑係選自於由纖維素纖維及粉末所組成之群之天然充填劑，其中該生物可分解性聚合物組合物具有a)自50℃至140℃之熱變形指數；b)介於40℃至250℃之Tm 值；及c)介於60℃至150℃之Ts 值，其中該熱變形指數當以檢測程序ASTM D648判定，係指聚合物在特定的負載下發生變形之溫度，Tm 係該聚合物之熔點，且該Ts 意指維氏軟化溫度(Vicat softening point)，其中該維氏軟化溫度係經測定為當聚合物樣品被具有1平方公釐圓形或方形截面積之平頭針刺入1mm的深度之溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之蓋體，其中該生物可分解性聚合物組合物進一步包括聚羥基烷酸酯聚合物、聚己內酯聚合物、澱粉聚合物、纖維素聚合物或其組合。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之蓋體，其中該生物可分解性聚合物組合物進一步包括聚羥基烷酸酯聚合物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之蓋體，其中該聚羥基烷酸酯聚合物包括一或多個聚β-羥基丁酸酯、聚α-羥基丁酸酯、聚3-羥基丙酸酯、聚3-羥基戊酸酯、聚4-羥基丁酸酯、聚4-羥基戊酸酯、聚5-羥基戊酸酯、聚3-羥基己酸酯、聚4-羥基己酸酯、聚6-羥基己酸酯、聚羥基丁酯-羥基戊酯、聚甘醇酸或聚乳酸。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之蓋體，其中該聚羥基烷酸酯聚合物包括聚乳酸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之蓋體，其中該聚乳酸之平均分子量係介於約15,000至約30,000。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之蓋體，其中該生物可分解聚合物組合物進一步包括澱粉聚合物或澱粉聚合物及聚羥基烷酸酯聚合物之組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之蓋體，其中該生物可分解性聚合物之Tm 值係介於約80℃至約150℃。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之蓋體，其中該蓋體係以同向雙螺桿押出機擠壓。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之蓋體，其中該蓋體係以反向雙螺桿押出機擠壓。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090274920A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 International Paper Company Thermoformed Article Made From Bio-Based Biodegradable Polymer Composition
CN102648234A (zh) * 2009-12-08 2012-08-22 国际纸业公司 由生物基材料的反应性挤出产物制得的热成型制品
CN102120870A (zh) * 2011-02-28 2011-07-13 殷正福 一种可降解塑料及其生产方法
US8975305B2 (en) 2012-02-10 2015-03-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Rigid renewable polyester compositions having a high impact strength and tensile elongation
BR112015030619B1 (pt) 2013-06-12 2022-02-22 Kimberly-Clark Worldwide, Inc Artigo absorvente
FR3010410B1 (fr) * 2013-09-06 2016-12-23 Jerome Chiesa Composition thermoplastique biodegradable utilisable pour la fabrication de munitions de chasse
EP3152348B1 (en) 2014-06-06 2020-08-05 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Hollow porous fibers
WO2015187924A1 (en) * 2014-06-06 2015-12-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Thermoformed article formed from a porous polymeric sheet
WO2016122621A1 (en) 2015-01-30 2016-08-04 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Film with reduced noise for use in an absorbent article
CN107205854B (zh) 2015-01-30 2019-11-29 金伯利-克拉克环球有限公司 噪声减小的吸收制品包装
US20170022357A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Bradley W. Sokoly Biodegradable composition and article of manufacture comprising said composition
CN106832820B (zh) * 2017-02-14 2018-09-14 浙江省东阳市塑料有限公司 一种可降解一次性复合塑料水杯及其制备方法
USD964862S1 (en) 2018-08-21 2022-09-27 Intercontinental Great Brands Llc Tray
EP3841027B1 (en) 2018-08-21 2023-07-26 Intercontinental Great Brands LLC Food storage tray
AU2020323852A1 (en) * 2019-07-30 2022-02-24 Westrock Mwv, Llc Compostable paperboard structure and method for manufacturing the same
CN115087768A (zh) 2019-12-10 2022-09-20 提克纳有限责任公司 包含抗起霜或生物基增塑剂的纤维素酯组合物
US12012503B2 (en) 2019-12-10 2024-06-18 Ticona Llc. Impact-modified biodegradable polymer compositions
CN112646330A (zh) * 2020-12-15 2021-04-13 上海普利特复合材料股份有限公司 一种能保温的高性能聚丁二酸丁二醇酯复合材料及其制备方法
CN112920566A (zh) * 2021-03-05 2021-06-08 柳州塑友科技有限公司 一种改性pla全降解塑料及其制备方法
US20230287678A1 (en) * 2022-03-11 2023-09-14 Certainteed Llc Insulation standoffs and exterior insulation systems
KR20240055557A (ko) * 2022-10-20 2024-04-29 씨제이제일제당 (주) 생분해성 멜트블로운 부직포용 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 생분해성 멜트블로운 부직포

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1566354A (zh) 1968-02-07 1969-05-09
JP3138196B2 (ja) * 1995-10-13 2001-02-26 三菱樹脂株式会社 生分解性フィルムあるいはシート、および、生分解性プラスチック成形品
US5910545A (en) 1997-10-31 1999-06-08 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Biodegradable thermoplastic composition
TW506894B (en) 1997-12-15 2002-10-21 Ykk Corp A biodegradable resin composition
US6953622B2 (en) 2002-12-27 2005-10-11 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Biodegradable bicomponent fibers with improved thermal-dimensional stability
JP2004269765A (ja) * 2003-03-11 2004-09-30 Fuji Photo Film Co Ltd 樹脂成形品
CN1560132A (zh) * 2004-02-23 2005-01-05 陈铭通 不含pe、pp、ps、pvc四种成分的生物降解塑料
US7507561B2 (en) 2004-05-20 2009-03-24 Reliance Life Sciences Pvt. Ltd. Process for the production of polylactic acid (PLA) from renewable feedstocks
EP1790583B1 (en) * 2004-08-11 2013-04-10 Toyo Seikan Kaisha, Ltd. Biodegradable cap having excellent uncapping properties and vessel with biodegradable cap
AU2010265939A1 (en) * 2009-06-26 2012-02-02 Metabolix, Inc. PHA compositions comprising PBS and PBSA and methods for their production

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