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TWI895881B - 耐磨耗聚酯材料的製備方法 - Google Patents

耐磨耗聚酯材料的製備方法

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Publication number
TWI895881B
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polyester material
preparing
antioxidant
release film
temperature
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TW112148837A
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廖德超
楊文政
曹俊哲
蕭嘉彥
劉騏瑄
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南亞塑膠工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種聚酯材料的製備方法，其為連續式製程，包括以下步驟。將回收離型膜粉碎並壓實乾燥，再進行熔融押出及脫氣。經過濾後，以液態增黏系統進行增黏。之後，進行熔融混練，並以改質劑進行改質押出，改質劑包括晶核劑、滑劑及抗氧化劑，再經切粒及脫水，以製成聚酯材料。

Description

耐磨耗聚酯材料的製備方法
本發明是有關於一種聚酯材料的製備方法，且特別是有關於一種耐磨耗聚酯材料的製備方法。
未來市場逐漸導向循環經濟與塑料回收再利用的趨勢，於此市場潮流下，產品單一材質化及回收材料導入為未來發展重要目標。回收材料導入是在機械性能與加工性不受影響的前提下，導入環保再生材料，將有助於達到全球減碳節能的目標；而產品單一性質則是將產品的使用材料單一化，在產品達使用壽命時，可以直接回收再製，避免不同材料間的混合導致回收性不佳。
為實現產品單一材質化，須將POM、尼龍等扣具或周邊配件置換為PET聚酯材料。然而，未經改質的PET材料，結晶速度慢、耐熱性不足、摩擦係數大，使其不易直接用於POM、尼龍等產品的射出取代。
在現有耐磨耗聚酯材料製備方法中，主要採取分段式製程，此生產方法效率低且高耗能。更詳細而言，例如可採取製程一、製程二以及製程三的分段方式進行。在製程一中，將回收離型膜粉碎，碎膜壓實乾燥，再進行熔融押出及脫氣，經過濾、切粒及脫水後，可得到低黏度度PET回收粒。之後，進行製程二，在製程二中，將低黏度度PET回收粒分別進行固態聚合及擴練劑混練，以形成中、高黏度PET回收粒。最後，進行製程三，在製程三中，將中、高黏度PET回收粒利用改質劑進行熔融混練押出改質，再進行切粒及脫水，以得到高強度阻燃聚酯材料。
基於上述，發展出一種耐磨耗聚酯材料製備方法，以提高生產效率並降低耗能，進而符合全球減塑節能的環保趨勢，為目前所需研究的重要課題。
本發明提供一種聚酯材料的製備方法，主要是採取連續式的製程，高效率且耗能低，可生成高結晶耐磨耗聚酯材料，改善PET材料結晶速度慢、耐熱不足的問題，並降低PET材料表面磨擦係數，以提升其耐磨性。
本發明提供一種聚酯材料的製備方法，其為連續式製程，包括以下步驟。將回收離型膜粉碎並壓實乾燥，再進行熔融押出及脫氣。經過濾後，以液態增黏系統進行增黏。之後，進行熔融混練，並以改質劑進行改質押出，改質劑包括晶核劑、滑劑及抗氧化劑，再經切粒及脫水，以製成聚酯材料。
在本發明的一實施例中，聚酯材料的磨耗損失量小於300 mg。
在本發明的一實施例中，聚酯材料的製備方法更包括在將回收離型膜粉碎並壓實乾燥之前，以膜面陶瓷漿料去除技術清除回收離型膜的表面塗層。
在本發明的一實施例中，以液態增黏系統進行增黏，以使固有黏度（IV）由黏度範圍0.5 dl/g至0.62 dl/g增加至黏度範圍0.7 dl/g至0.92 dl/g。
在本發明的一實施例中，回收離型膜粉碎壓實乾燥的溫度為100℃至160℃。
在本發明的一實施例中，熔融押出及脫氣的溫度為240℃至280℃。
在本發明的一實施例中，進行熔融混練的溫度為230℃至275℃。
在本發明的一實施例中，進行改質押出的溫度為230℃至280℃。
在本發明的一實施例中，晶核劑包括有機晶核劑、無機晶核劑或其共混物。
在本發明的一實施例中，有機晶核劑包括有機鈉鹽類，所述有機鈉鹽類包括苯甲酸鈉、褐煤酸鈉或乙烯-甲基丙烯酸共聚物（EMAA）。
在本發明的一實施例中，無機晶核劑包括無機微奈米粉體，所述無機微奈米粉體包括滑石粉、鈦白粉、二氧化矽或碳酸鈣。
在本發明的一實施例中，抗氧化劑包括受阻酚系抗氧化劑、酚類抗氧化劑、混合型抗氧化劑、亞磷酸酯系抗氧化劑、複合型抗氧化劑或其組合。
在本發明的一實施例中，滑劑包括硬脂酸鹽類、聚乙烯蠟、矽氧烷改質物或氟系樹脂。
在本發明的一實施例中，以所述聚酯材料的總重量計，所述晶核劑的添加量為0.5 wt%至3 wt%，所述抗氧化劑的添加量為0.1 wt%至1 wt%，所述滑劑的添加量為0.05 wt%至1 wt%。
基於上述，本發明提供一種聚酯材料的製備方法，主要是採取連續式的製程，高效率且耗能低，可生成高結晶耐磨耗聚酯材料，改善PET材料結晶速度慢、耐熱不足的問題，並降低PET材料表面磨擦係數，以提升其耐磨性。本發明所製備出的耐磨耗聚酯材料可應用於拉鍊、扣具、窗簾部件、文具、機殼等，以實現單一材質化的目標。
以下，將詳細描述本發明的實施例。然而，這些實施例為例示性，且本發明揭露不限於此。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中說明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
本發明提供一種聚酯材料的製備方法，其為連續式製程，包括以下步驟。首先，以膜面陶瓷漿料去除技術清除回收離型膜的表面塗層。接下來，將回收離型膜粉碎並壓實乾燥，再進入熔融押出機，進行熔融押出及脫氣。經過濾後，以液態增黏系統進行連續式線上增黏。之後，進行熔融混練，並以改質劑進行改質押出，再經切粒及脫水，以製成耐磨耗聚酯材料，聚酯材料的磨耗損失量小於300 mg。
在本實施例中，以液態增黏系統進行增黏，以使固有黏度（IV）由黏度範圍0.5 dl/g至0.62 dl/g增加至黏度範圍0.7 dl/g至0.92 dl/g。如此一來，環保回收粒的機械性能、耐磨性及流動性可與原生粒相當。
在本實施例中，回收離型膜粉碎壓實乾燥的溫度例如是100℃至160℃，熔融押出及脫氣的溫度例如是240℃至280℃，進行熔融混練的溫度例如是230℃至275℃，進行改質押出的溫度例如是230℃至280℃。
在本實施例中，改質劑可包括晶核劑、滑劑及抗氧化劑。以下，將對上述各種組分進行詳細說明。 晶核劑
在本實施例中，晶核劑可包括有機晶核劑、無機晶核劑或其共混物。有機晶核劑可包括有機鈉鹽類，有機鈉鹽類可包括苯甲酸鈉、褐煤酸鈉或乙烯-甲基丙烯酸共聚物（EMAA）。無機晶核劑可包括無機微奈米粉體，無機微奈米粉體可包括滑石粉、鈦白粉、二氧化矽或碳酸鈣。以聚酯材料的總重量計，晶核劑的添加量例如是0.5 wt%至3 wt%。較佳例如是1 wt%至2 wt%。加入晶核劑可提升PET材料的結晶固化速度，並有效提升收縮率。 滑劑
本實施例中，滑劑可包括硬脂酸鹽類、聚乙烯蠟、矽氧烷改質物或氟系樹脂。以聚酯材料的總重量計，滑劑的添加量例如是0.05 wt%至1 wt%。透過添加滑劑，可降低表面摩擦係數，提升產品的耐磨特性。 抗氧化劑
在本實施例中，抗氧化劑可包括受阻酚系抗氧化劑、酚類抗氧化劑、混合型抗氧化劑、亞磷酸酯系抗氧化劑、複合型抗氧化劑或其組合。以聚酯材料的總重量計，抗氧化劑的添加量例如是0.1 wt%至1 wt%。抗氧化劑可提升材料的耐熱與加工性。
以下，藉由實驗例來詳細說明上述本發明的耐磨耗聚酯材料的製備方法。然而，下述實驗例並非用以限制本發明。 實驗例
為了證明本發明所提出的聚酯材料的製備方法可製作出耐磨耗聚酯材料，降低PET材料表面磨擦係數，以提升其耐磨性。 測試方法
拉伸強度：ASTM D638
彎曲強度、彎曲模數：ASTM D790 材料性質評估
將POM、未改質PET以及利用本發明製備方法製作出的聚酯材料以上述測試方法進行測試，測試結果列於以下表1中。由於本發明的聚酯材料的製備方法以於上文詳細說明，故在此不予贅述。表1中利用本發明製備方法製作出的聚酯材料，其製備條件如下：以液態增黏系統進行增黏，固有黏度（IV）增加至0.82 dl/g，回收離型膜粉碎壓實乾燥的溫度為120℃，熔融押出及脫氣的溫度為255℃，進行熔融混練的溫度為265℃，進行改質押出的溫度為265℃；以聚酯材料的總重量計，晶核劑的添加量為1.2wt%，滑劑的添加量為0.7wt%，抗氧化劑的添加量為0.7wt%。
由以下表1可得知，利用本發明製備方法製作出的聚酯材料具有良好的機械性能及耐磨性，聚酯材料的磨耗損失量小於300 mg。本發明主要是透過添加滑劑，可降低表面摩擦係數，提升產品的耐磨特性；添加抗氧化劑以提升材料的耐熱與加工性；加入晶核劑可提升PET材料的結晶固化速度，並有效提升收縮率。 表1
POM 未改質PET 本發明的聚酯材料
機械物性 衝擊強度(kg-cm/cm) 4.9 3.4 3.6
拉伸強度(MPa) 63.0 57.2 63.8
彎曲強度(MPa) 88.0 88.1 96.2
彎曲模數(MPa) 2550 2400 2650
T hc(℃) - 186.7 208.7
表面硬度 HB HB HB
洛氏硬度 108 102 102
靜/動 摩擦係數 0.37/0.32 0.48/0.40 0.40/0.34
磨耗損失量(mg) (H-22輪，荷重1kg，2000次) 444.6 381.7 298.6
綜上所述，本發明提供一種耐磨耗聚酯材料的製備方法，主要是採取連續式的製程，高效率且耗能低，具有低碳排的優點，可生成單一材質化應用的高結晶耐磨耗聚酯材料，改善PET材料結晶速度慢、耐熱不足的問題，並降低PET材料表面磨擦係數，以提升其耐磨性。本發明所製備出的耐磨耗聚酯材料可應用於拉鍊、扣具、窗簾部件、文具、機殼等，以實現單一材質化的目標。另一方面，本發明是以回收離型膜作為PET原料，其機械性能、耐磨性及流動性均與原生粒相當，因此，將有助於全球減塑節能的目標。
無
無

Claims (13)

  1. 一種聚酯材料的製備方法，其為連續式製程，包括：將回收離型膜粉碎並壓實乾燥，再進行熔融押出及脫氣；經過濾後，以液態增黏系統進行增黏；以及進行熔融混練，並以改質劑進行改質押出，所述改質劑包括晶核劑、滑劑及抗氧化劑，再經切粒及脫水，以製成所述聚酯材料，其中所述聚酯材料為PET聚酯材料，其中以所述液態增黏系統進行增黏，以使固有黏度（IV）由黏度範圍0.5 dl/g至0.62 dl/g增加至黏度範圍0.82 dl/g至0.92 dl/g。
  2. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中所述聚酯材料的磨耗損失量小於300 mg。
  3. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，更包括在將所述回收離型膜粉碎並壓實乾燥之前，清除所述回收離型膜的表面塗層。
  4. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中所述回收離型膜粉碎壓實乾燥的溫度為100℃至160℃。
  5. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中熔融押出及脫氣的溫度為240℃至280℃。
  6. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中進行熔融混練的溫度為230℃至275℃。
  7. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中進行改質押出的溫度為230℃至280℃。
  8. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中所述晶核劑包括有機晶核劑、無機晶核劑或其共混物。
  9. 如請求項8所述的聚酯材料的製備方法，其中所述有機晶核劑包括有機鈉鹽類，所述有機鈉鹽類包括苯甲酸鈉或褐煤酸鈉。
  10. 如請求項8所述的聚酯材料的製備方法，其中所述無機晶核劑包括無機微奈米粉體，所述無機微奈米粉體包括滑石粉、鈦白粉、二氧化矽或碳酸鈣。
  11. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中所述抗氧化劑包括受阻酚系抗氧化劑、酚類抗氧化劑、混合型抗氧化劑、亞磷酸酯系抗氧化劑、複合型抗氧化劑或其組合。
  12. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中所述滑劑包括硬脂酸鹽類、聚乙烯蠟、矽氧烷改質物或氟系樹脂。
  13. 如請求項1所述的聚酯材料的製備方法，其中以所述聚酯材料的總重量計，所述晶核劑的添加量為0.5 wt%至3 wt%，所述抗氧化劑的添加量為0.1 wt%至1 wt%，所述滑劑的添加量為0.05 wt%至1 wt%。
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