TWI873851B - 多層聚合物結構及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種多層聚合物結構，包括支撐層以及第一表面層。支撐層包括聚對苯二甲酸乙二酯。支撐層具有攝氏235度至攝氏252度的熔點。第一表面層位於支撐層的第一表面，且所述第一表面層包括非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯。
Description
本發明是有關於一種多層聚合物結構及其製造方法。
因應環保意識的抬頭，塑膠產品的回收逐漸受到重視。目前，市面上許多電子產品會以紙板以及貼合於紙板上的透明塑膠外殼進行包裝，使消費者可以直接透過透明塑膠外殼查看位於其中的電子產品。一般而言，這種透明塑膠外殼的材質為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)與聚對苯二甲酸乙二醇酯-1，4-環己烷二甲醇酯(PETG)的共押出材料，以PET為中間支撐層，並以PETG為表面黏著層。雖然PETG與PET都是聚酯材料，但PETG的塑膠分類標誌(resin identification code)為7號，而PET的塑膠分類標誌(resin identification code)為1號，導致PETG與PET很難一起回收利用。因此，目前亟需一種可以提高包裝材料的可回收性的方法。
本發明的至少一實施例提供一種多層聚合物結構，其包括支撐層以及第一表面層。支撐層包括聚對苯二甲酸乙二酯。支撐層具有攝氏235度至攝氏252度的熔點。第一表面層位於支撐層的第一表面，且所述第一表面層包括非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯。
本發明的至少一實施例提供一種多層聚合物結構的製造方法，包括以下步驟。提供第一聚酯粒，其中第一聚酯粒包括聚對苯二甲酸乙二酯，且第一聚酯粒具有攝氏235度至攝氏252度的熔點。提供第二聚酯粒，其中第二聚酯粒包括非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯。以共押擠出的方式形成支撐層以及位於支撐層的第一表面的第一表面層，其中支撐層的原料包括第一聚酯粒，且第一表面層的原料包括第二聚酯粒。
10:多層聚合物結構
100:支撐層
102:第一表面
104:第二表面
210:第一表面層
220:第二表面層
T,T1,T2,T3:厚度
圖1是依照本發明的一實施例的一種多層聚合物結構的剖面示意圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種多層聚合物結構的剖面示意圖。請參考圖1，多層聚合物結構10包括支撐層100以及位於支撐層100的第一表面102的第一表面層210。在本實施
例中，多層聚合物結構10還包括位於支撐層100的第二表面104的第二表面層220。
支撐層100包括聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。在一些實施例中，支撐層100中的聚對苯二甲酸乙二酯可以包含原生聚酯(virgin polyester resin)、回收聚酯或其組合。原生聚酯為一般現有新生的聚酯。回收聚酯可以包括物理性再生聚酯及/或化學性再生聚酯。在一些實施例中，以原生聚酯及/或回收聚酯作為原料製造出聚酯粒，接著再以聚酯粒為原料形成支撐層100。
舉例來說，回收聚酯的取得方法包含：收集各類型的廢棄聚酯樹脂材料。依據所述廢棄聚酯樹脂材料的種類、顏色、及用途，進行分類。並且，將所述廢棄聚酯樹脂材料進行壓縮打包，而後運送至廢棄物處理廠。
在一些實施例中，所述廢棄聚酯樹脂材料為回收的寶特瓶、膜材、纖維等，但本發明不受限於此。去除所述廢棄聚酯樹脂材料上的其他構件(如：寶特瓶的瓶蓋、標籤及黏合劑)。接著，切割、破碎所述廢棄聚酯樹脂材料，並且利用浮選等方式，將寶特瓶中不同材質的瓶口、襯墊、及瓶身予以分離。並且，將所述破碎的廢棄聚酯樹脂材料進行乾燥，即可獲得處理過的回收聚酯材料(即回收的聚對苯二甲酸乙二酯(r-PET))，以利於進行後續的製造流程。
將回收聚酯材料進一步處理以獲得再生聚酯粒。再生聚
酯粒可以為物理性再生聚酯粒或化學性再生聚酯粒。
在一些實施例中，物理性再生聚酯粒(physically recycled polyester resins)是指以物理再製方式製得的聚酯粒，其包含物理性再生常規聚酯粒以及物理性再生改性聚酯粒。物理性再生常規聚酯粒在回收過程中不添加任何功能性添加劑，而物理性再生改性聚酯粒則是在回收過程中添加功能性添加劑(例如：滑劑、色料、耐候改質劑及霧面劑等)以製備出具有不同功能的物理性再生改性聚酯粒。
在一些實施例中，化學性再生聚酯粒的製造方式包括：切割回收聚酯材料(例如：寶特瓶瓶片)，將切割後的瓶片投入化學解聚液中，以使得回收聚酯材料中的聚酯分子斷鏈，從而達到使回收聚酯材料解聚的效果，並且可以進一步獲得分子鏈較短的聚酯組成及由一個二酸單元及兩個二醇單元所組合而成之酯類單體，如：對苯二甲酸雙羥乙酯(BHET)。接著，分離純化低聚物混合物，再使低聚物混合物重新聚合，以製得化學性再生聚酯粒。在一些實施例中，在化學再製的過程中，也可以在低聚物混合物中添加功能性添加劑(例如：滑劑、色料、耐候改質劑及霧面劑等)，接著再進行重新聚合以獲得具有不同功效的化學性再生改性聚酯粒。
支撐層100中的聚對苯二甲酸乙二酯具有結晶性，因此具有攝氏235度至攝氏252度的熔點。在一些實施例中，支撐層100中的聚對苯二甲酸乙二酯在常溫(約23℃)的結晶度為9%
以上。在一些實施例中，支撐層100中的聚對苯二甲酸乙二酯的降溫結晶溫度(Tcc)為160℃至190℃。
支撐層100中的聚對苯二甲酸乙二酯聚有特性黏度(intrinsic viscosity，IV)0.72dL/g至0.84dL/g，較佳為0.76dL/g至0.80dL/g之間。當特性黏度低於0.72時，材料黏度太低，押出片材成型性不佳且衝擊強度差。當特性黏度高於0.84時，材料黏度過高，生產片材產速降低20%以上，且需求加工溫度高較耗能。在一些實施例中，聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度可透過增黏製程將進行提升，增黏製程包含固態增黏及/或液態增黏。
第一表面層210與第二表面層220分別位於支撐層100的第一表面102與第二表面104。第一表面層210與第二表面層220包括非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯(amorphous PET)。在一些實施例中，以非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯粒為原料形成第一表面層210與第二表面層220。
在一些實施例中，將對苯二甲酸(PTA)及乙二醇(EG)進行酯交換反應，以形成對苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)。之後，將對苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)與具有立體障礙的單體共聚合反應，以形成包含非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯。在一些實施例中，非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯包括18mol%至35mol%的具有立體障礙的單體。在一些實施例中，具有立體障礙的單體選自下列組合中的至少一者：間苯二甲酸、新戊
二醇、鄰苯二甲酸、季戊四醇、丙二醇、異山梨醇以及聚乙二醇通過調整具有立體障礙的單體的含量，可以延緩聚對苯二甲酸乙二酯的結晶速度，以利非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的製備。在一些實施例中，第一表面層210與第二表面層220中的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯為不結晶(無熔點)的材料，當溫度大於其玻璃轉移溫度，材料即發生軟化現象，使其可做為黏著層使用。在一些實施例中，第一表面層210與第二表面層220中的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的玻璃轉移溫度為60℃至80℃，且無熔點及降溫結晶溫度(Tcc)。
對前述非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯材料進行切割以及造粒，以獲得非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯粒。在一些實施例中，以螺桿式押出造粒機進行造粒，以將前述非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯材料製成呈顆粒狀的聚酯粒。
最後，以聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯粒以及非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯粒為原料進行共押擠出，以形成支撐層100、第一表面層210以及第二表面層220。支撐層100的原料包括以聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯粒(也可以稱為第一聚酯粒)，而第一表面層210以及第二表面層220的原料包括非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯粒(也可以稱為第二聚酯粒)。將第一聚酯粒與第二聚酯粒各自投入押出機中，以共押製程製得多層聚合物結構10。
在一些實施例中，多層聚合物結構10的厚度T為0.15
毫米至1.4毫米。在一些實施例中，支撐層100的厚度T1佔據多層聚合物結構10的厚度T的70%至88%，且第一表面層210的厚度T2與第二表面層220的厚度T3各自佔據多層聚合物結構10的厚度T的6%至15%。
在一些實施例中，在執行共押製程之後，將所得之多層聚合物結構10進行冷卻，例如透過冷卻輪進行冷卻。接著將冷卻後的多層聚合物結構10收捲，最後再依照需求進行成型以及熱封製程(例如高週波熱封、熱壓合等)。在本實施例中，多層聚合物結構10中的第一表面層210以及第二表面層220的軟化溫度(或玻璃轉化溫度)低於支撐層100的的軟化溫度(或玻璃轉化溫度)，因此第一表面層210以及第二表面層220容易在受熱後軟化，並可以作為黏貼其他構件的黏著層。
表1提供了一些實施例的包含不同的具有立體障礙的單體的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的成分與物理性質以及PETG的物理性質的比較。
在表1中，未針對實施例1至實施例3的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯進行額外的增黏製程，且非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度小於適合用於支撐層中的聚對苯二甲酸乙二酯聚的特性黏度(0.72dL/g至0.84dL/g)。表2提供了一些實施例與一些比較例的多層聚合物結構的特性比較。表2的多層聚合物結構皆包含兩層表面層以及夾於表面層之間的支撐層。
由表2可以得知，以非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯(APET)作為表面層，於熱封製程(例如高週波熱封、熱壓合等)後的特性近似於PETG的特性。而實施例4與實施例5中的
多層聚合物結構具有較以PETG作為表面層之比較例1的多層聚合物結構更高的耐衝擊性。此外，實施例4至實施例6的多層聚合物結構皆在落球衝擊測試後沒有破裂，使實施例4至實施例6的多層聚合物結構適用於產品(例如電子產品)的包裝材料、卡片等。另外，由於非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯與PET的塑膠分類標誌皆為1號，因此用非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯作為表面層並用PET作為支撐層所獲得的多層聚合物結構可以較易進行回收工作，因此具有節能減碳以及環保的優點。
10:多層聚合物結構
100:支撐層
102:第一表面
104:第二表面
210:第一表面層
220:第二表面層
T, T1, T2, T3:厚度
Claims (10)
- 一種多層聚合物結構，包括：支撐層，基本上由在約23℃下的結晶度為9%以上的聚對苯二甲酸乙二酯所構成，且所述支撐層具有攝氏235度至攝氏252度的熔點；以及第一表面層，位於所述支撐層的第一表面，且所述第一表面層包括無熔點的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯。
- 如請求項1所述的多層聚合物結構，其中所述第一表面層包括18mol%至35mol%的具有立體障礙的單體。
- 如請求項2所述的多層聚合物結構，其中所述具有立體障礙的單體選自下列組合中的至少一者：間苯二甲酸、新戊二醇、鄰苯二甲酸、季戊四醇、丙二醇、異山梨醇以及聚乙二醇。
- 如請求項1所述的多層聚合物結構，更包括：第二表面層，位於所述支撐層的相反於所述第一表面的第二表面，且所述第二表面層包括非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯。
- 如請求項4所述的多層聚合物結構，其中所述支撐層的厚度佔據所述多層聚合物結構的厚度的70%至88%，且所述第一表面層的厚度與所述第二表面層的厚度各自佔據所述多層聚合物結構的厚度的6%至15%。
- 一種多層聚合物結構的製造方法，包括：提供第一聚酯粒，其中所述第一聚酯粒基本上由在約23℃下 的結晶度為9%以上的聚對苯二甲酸乙二酯所構成，且所述第一聚酯粒具有攝氏235度至攝氏252度的熔點；提供第二聚酯粒，其中所述第二聚酯粒包括無熔點的非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯；以共押擠出的方式形成支撐層以及位於所述支撐層的第一表面的第一表面層，其中所述支撐層的原料包括所述第一聚酯粒，且所述第一表面層的原料包括所述第二聚酯粒。
- 如請求項6所述的多層聚合物結構的製造方法，其中提供所述第二聚酯粒的方法包括：將對苯二甲酸及乙二醇進行酯交換反應，以形成對苯二甲酸二乙二醇酯；將所述對苯二甲酸二乙二醇酯與具有立體障礙的單體共聚合反應，以形成包含非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯的所述第二聚酯粒。
- 如請求項7所述的多層聚合物結構的製造方法，其中所述非結晶化聚對苯二甲酸乙二酯包括18mol%至35mol%的所述具有立體障礙的單體。
- 如請求項8所述的多層聚合物結構的製造方法，其中所述具有立體障礙的單體選自下列組合中的至少一者：間苯二甲酸、新戊二醇、鄰苯二甲酸、季戊四醇、丙二醇、異山梨醇以及聚乙二醇。
- 如請求項6所述的多層聚合物結構的製造方法，更包括：以共押擠出的方式形成所述支撐層、位於述支撐層的所述第一表面的所述第一表面層以及位於述支撐層相反於所述第一表面的第二表面的第二表面層，其中所述第二表面層的原料包括所述第二聚酯粒。
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- 2023-09-14 TW TW112134992A patent/TWI873851B/zh active
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| TW202500384A (zh) | 2025-01-01 |
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