專利名稱：耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚乳酸樹(shù)脂成型品的制造方法，特別是涉及一種 耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法。
背景技術(shù)：
以石油為原料的高分子聚合物材料雖廣泛被制成日常生活用品， 但此類(lèi)高分子聚合物，例如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯 等，使用后很難再回收利用，且由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不易在自然環(huán)境中 被分解，對(duì)環(huán)境造成極大的沖擊，因此對(duì)于高分子聚合物的回收機(jī)制 與可分解的高分子聚合物的研究也越來(lái)越重要。
其中，聚乳酸(polylactic acid，簡(jiǎn)稱為PLA，亦稱為聚丙交酯)是目 前研究應(yīng)用相對(duì)較多的一種降解材料，它是以淀粉發(fā)酵或化學(xué)合成得 到的乳酸為基本原料制備得到的一種較不會(huì)危害到環(huán)境的材料，除了 生物可分解的特性外，聚乳酸還具有良好的機(jī)械特性、加工方便，且 容易取得材料來(lái)源等優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用十分廣泛，經(jīng)過(guò)加工后能夠制成各 種民生與衛(wèi)生醫(yī)療用品，例如，快餐飯盒、無(wú)紡布、保健織物、地墊、 免拆型手術(shù)縫合線等。
但一般聚乳酸樹(shù)脂產(chǎn)品，由于聚乳酸的軟化點(diǎn)溫度(glass transition, 亦稱為玻璃轉(zhuǎn)移溫度)約為6(TC，所制成的產(chǎn)品以貨車(chē)運(yùn)輸時(shí)，由于貨 艙為密閉空間，白天受熱后溫度易持續(xù)上升高達(dá)50'C以上，導(dǎo)致置于 貨艙中的產(chǎn)品會(huì)因不耐熱而產(chǎn)生軟化變形的情形；或者，當(dāng)該聚乳酸 樹(shù)脂產(chǎn)品在使用時(shí)必須與高溫物品相接觸時(shí)，例如，以聚乳酸餐盒盛 接飯菜時(shí)，剛煮好的飯菜溫度多高于50'C以上，與該餐盒接觸時(shí)，容 易導(dǎo)致餐盒變形而不耐使用，導(dǎo)致現(xiàn)有聚乳酸樹(shù)脂產(chǎn)品具有不利于長(zhǎng) 途運(yùn)輸儲(chǔ)藏，與使用范圍較有限的缺點(diǎn)。
為了改善上述缺點(diǎn)，會(huì)在聚乳酸原料中再加入成核劑(nucleicagent) 以增加聚合物的結(jié)晶度，進(jìn)而提高該聚乳酸樹(shù)脂產(chǎn)品的熱變形溫度， 通常添加有成核劑的聚乳酸樹(shù)脂產(chǎn)品，其熱變形溫度能夠提高至110
°C~150°C，參閱圖l，在此以射出成型品為例說(shuō)明其制造方法，包含
下列步驟
步驟101為射出成型，是將一含有聚乳酸原料與成核劑的混合物
攪拌均勻后，送入一射出成型機(jī)配合使用一射出模具制得一半成品。
步驟102為冷卻與制得一成型品，是使該半成品留在該射出模具 中，控制其降溫速度，使該半成品于一定時(shí)間內(nèi)形成均勻且大量的結(jié) 晶，直到該半成品的溫度降至聚乳酸的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)溫度以下(通常是使 該射出半成品降溫至5(TC以下)為止，則能夠制得該射出成型品，此時(shí)， 就能夠?qū)⒃摮尚推纷栽撋涑瞿＞咧腥〕觥?br> 雖然在聚乳酸原料中添加成核劑的制程，能夠制出具有較高熱變 形溫度而耐熱性較佳的聚乳酸樹(shù)脂射出成型品，但實(shí)際仍存有下列缺 失
一、 當(dāng)該混合物射出成型為該射出半成品后，必須讓該射出半成 品緩慢冷卻，而必須在該射出模具內(nèi)停留較長(zhǎng)的時(shí)間，否則會(huì)造成結(jié) 晶不佳而影響最終產(chǎn)品的耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度，由于該射出半成品必須 留在該射出模具內(nèi)使其溫度緩慢降低至使聚乳酸形成完美結(jié)晶，導(dǎo)致 射出制程所費(fèi)時(shí)間相對(duì)冗長(zhǎng)，且由于該模具必須等該半成品降至適溫， 并將所制得的成型品取出后才能再進(jìn)行下一個(gè)射出程序，使該現(xiàn)有的 制造方法相對(duì)具有制程效率較差的缺點(diǎn)。
二、 由于該半成品在該模具中必須緩慢且穩(wěn)定地降溫為該成型品 后才能取出，除了制程效率會(huì)受限外，由于所花費(fèi)的時(shí)間成本較高， 使所制得的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的成本也較高，而較不利于 推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種制程效率較高，且仍然能夠保持所制 出成型品的耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造 方法。
于是，本發(fā)明耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法包含有下 列步驟-
一、初步成型，將一包含有聚乳酸原料與成核劑組份的混合物攪
拌均勻后，送至一射出成型機(jī)配合一射出模具成型為一半成品；
二、 冷卻，使該半成品快速冷卻至一預(yù)定溫度以下后，將該半成 品自該射出模具中取出；
三、 再加熱，將該半成品移到一加熱裝置內(nèi)，并于100。C 15(TC的 溫度范圍內(nèi)加熱3分鐘~30分鐘，以制得一成型品；
四、 冷卻，使該成型品冷卻到聚乳酸原料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下并 取出，就能獲得該耐熱性射出成型品。
本發(fā)明的有益效果在于即使該半成品因?yàn)榭焖俳禍囟a(chǎn)生結(jié)晶 度不足的現(xiàn)象，仍然能夠透過(guò)步驟三再加熱的后處理制程，使該半成 品能夠透過(guò)再結(jié)晶程序形成結(jié)晶度較高的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，此外，由于該半 成品被快速降溫后就能自該射出模具取出，使該射出模具被占用時(shí)間 大幅降低，并能接著再供下一批次的射出制程使用，使本發(fā)明相對(duì)具 有能提升制程效率，且仍然能夠維持該射出成型品較佳的耐熱性與機(jī) 械強(qiáng)度的特性與優(yōu)點(diǎn)。


圖1是一說(shuō)明現(xiàn)有的一耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法 的流程圖2是一說(shuō)明本發(fā)明耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法一 第一較佳實(shí)施例的流程圖3是一說(shuō)明本發(fā)明耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法一 第二較佳實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
參閱圖2 ，本發(fā)明耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法一第 一較佳實(shí)施例，包含下列步驟
步驟201為初步成型，是將一包含有聚乳酸原料與成核劑組份的
混合物攪拌均勻后，送至一射出成型機(jī)配合一射出模具成型為一半成
叩o
其中，該成核劑可依制程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品規(guī)格選用有機(jī)成核劑或無(wú)機(jī)
成核劑，該無(wú)機(jī)成核劑是一選自于下列群組中的物質(zhì)黏土(clay)、云
母(mica)、硅酸鹽類(lèi)、碳酸鈣(CaC03)、 二氧化硅(silica)、滑石(talc)， 以及其等的組合。且該成核劑組份是經(jīng)過(guò)奈米化與微?；癁樾×降?br> 粉粒，以利于提升其與聚乳酸的成核效率。
在該第一較佳實(shí)施例中，是將該混合物射出形成板材型式的半成 品，但該半成品的型式不應(yīng)該受到限制，也可以配合射出模具的設(shè)計(jì)， 使該半成品成型為不同的立體結(jié)構(gòu)。
步驟202為冷卻，是使該半成品快速冷卻至一預(yù)定溫度以下后， 將該半成品自該射出模具中取出。
所使用的冷卻方式可以配合該射出模具的設(shè)計(jì)選用水冷、氣冷或 冷媒冷卻，皆能使該半成品降溫， 一般是使該半成品降溫到50'C以下， 所使用的降溫方式不受到限制，其主要目的是借由使該半成品快速降 溫，以便其能較快地自該射出模具中被取出，進(jìn)而減少該半成品占用 該射出模具的時(shí)間，及避免制程受到延宕，使該成型機(jī)與該射出模具 又能夠再供混合物射出充填并成型為下一個(gè)半成品。
步驟203為再加熱，是將該半成品移到一加熱裝置內(nèi)，并于100 'C 15(TC的溫度范圍內(nèi)加熱3分鐘~30分鐘，以使該半成品進(jìn)一步再結(jié) 晶為一成型品。
此步驟為借由再加熱對(duì)該半成品進(jìn)行后處理，使該半成品雖然可 能因?yàn)榭焖俳禍囟l(fā)生結(jié)晶度不足的情形，仍能透過(guò)再加熱處理而進(jìn) 行再結(jié)晶，進(jìn)而形成結(jié)晶度較高的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使最終產(chǎn)品的耐熱性與 機(jī)械強(qiáng)度不致受影響。在該較佳實(shí)施例中所使用的加熱裝置為烘箱， 并能配合產(chǎn)品特性分別采用將該半成品置于一輸送帶上，再使該輸送 帶通過(guò)烘箱的連續(xù)式加熱方式，或?qū)⒉煌蔚陌氤善芬黄鹬萌牒嫦?內(nèi)進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的加熱后，再一起取出的批次式加熱方式。
步驟204為冷卻，是使該成型品冷卻到聚乳酸原料的玻璃轉(zhuǎn)移溫 度以下并取出，就能獲得該耐熱性射出成型品。
在該較佳實(shí)施例中，配合聚乳酸的玻璃轉(zhuǎn)移溫度約為60'C左右， 較佳是使該成型品冷卻到60°C以下，更佳則是使該成型品冷卻到50'C 以下。
值得說(shuō)明的是，在步驟204中，該成型品的冷卻方式也可以選用 水冷、氣冷或冷媒冷卻來(lái)達(dá)到降溫的效果，或者也可以靜置使其自然
冷卻，最終都能獲得結(jié)晶度較高且耐熱性佳的聚乳酸樹(shù)脂射出成型品，
由于在步驟203的再加熱處理中，已足以使該半成品通過(guò)再結(jié)晶程序 形成結(jié)晶度較高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的成型品，所以步驟204的冷卻處理，不 見(jiàn)得要如現(xiàn)有的方式一般，必須控制冷卻速度使該成型品冷卻到預(yù)定 溫度以下，但是在該第一較佳實(shí)施例中，即使是采用緩慢的自然冷卻 方式，由于該半成品已被移出該射出模具，并不會(huì)有因占用射出模具 而影響到步驟201與步驟202的制程順暢度與速度的問(wèn)題，仍然能夠 提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。
參閱圖3 ，為本發(fā)明耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法一 第二較佳實(shí)施例，該第二較佳實(shí)施例與該第一較佳實(shí)施例的制程步驟 大致相同，主要差別在于該第一較佳實(shí)施例是適用于呈板材型式的 射出成型品，該第二較佳實(shí)施例則是適用于呈特定立體形狀的成型品， 因此該第二較佳實(shí)施例于該半成品冷卻并自模具取出后，是將該半成 品先放置在一定型模具上，該第二較佳實(shí)施例包含下列步驟
步驟301為初步成型，是將一包含有聚乳酸原料與成核劑組份的 混合物攪拌均勻后，送至一射出成型機(jī)配合一射出模具成型為一半成 品。其中，該半成品是呈具有預(yù)定形狀的立體結(jié)構(gòu)型式。
步驟302為冷卻，是使該半成品快速冷卻至一預(yù)定溫度以下后， 將該半成品自該射出模具中取出。
步驟303是將該半成品移置到一定型模具上，且該定型模具是對(duì) 應(yīng)該半成品的成型形狀設(shè)置。該定型模具主要是為提供該半成品支撐 定型的功能，以免該半成品在加熱過(guò)程中，因高溫而產(chǎn)生變形。
步驟304為再加熱，是將該半成品連同該定型模具一起移到一加 熱裝置內(nèi)，并于10(TC 15(TC的溫度范圍內(nèi)加熱3分鐘 30分鐘，以使
該半成品進(jìn)一步再結(jié)晶為一成型品。
步驟305為冷卻，是使該成型品冷卻到聚乳酸原料的玻璃轉(zhuǎn)移溫 度以下，再將該成型品自該定型模具取下，就能獲得該耐熱性射出成 型品。
在該第二較佳實(shí)施例，步驟301、 302、 304、 305的制程條件，例 如冷卻方式、加熱裝置、冷卻溫度等皆與該第一較佳實(shí)施例的步驟 201 204的條件相同，故在此不再贅述。
經(jīng)由以上的說(shuō)明能夠得知，本發(fā)明耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品 的制造方法能夠獲致下述的功效及優(yōu)點(diǎn)，故確實(shí)能達(dá)到本發(fā)明的目的:
一、 當(dāng)該混合物射出成型為該半成品后，由于該半成品能夠借由 后續(xù)的再加熱形成結(jié)晶度較高的結(jié)構(gòu)，因此能夠先以快速冷卻的方式, 讓該半成品降溫到聚乳酸的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下，就能將該半成品取出， 以減少該半成品停留在該射出模具的時(shí)間，使該射出模具能再繼續(xù)供 新的原物料進(jìn)行射出成型程序，能夠大幅減少制程時(shí)間，使本發(fā)明的 制造方法相對(duì)具有制程效率較高、能夠增加單位時(shí)間的產(chǎn)品產(chǎn)量，及 降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。
二、 透過(guò)再加熱處理，使該半成品在初步成型時(shí)由于快速冷卻所 造成的結(jié)晶度不足問(wèn)題能夠確實(shí)獲得改善，并再形成結(jié)晶度較高與結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定的成型品，且所制得的成型品與一般加成核劑制程所制得的聚
乳酸樹(shù)脂成型品一樣，具有能夠耐高溫(約11(T015(TC)的特性，而能 有效提升該聚乳酸樹(shù)脂成型品的應(yīng)用范圍，且透過(guò)再加熱的后處理， 除了避免該半成品占用射出模具的時(shí)間過(guò)久，還能進(jìn)一步減少時(shí)間成 本與生產(chǎn)成本，使本發(fā)明制造方法所制得的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成 型品不但無(wú)損于其耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度，且由于成本相對(duì)較低，容易為 使用者接受而有利于推廣使用。
權(quán)利要求
1.一種耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法，其特征在于該制造方法包含有下列步驟一、初步成型，將一包含有聚乳酸原料與成核劑組份的混合物攪拌均勻后，送至一射出成型機(jī)配合一射出模具成型為一半成品；二、冷卻，使該半成品快速冷卻至一預(yù)定溫度以下后，將該半成品自該射出模具中取出；三、再加熱，將該半成品移到一加熱裝置內(nèi)，并在100℃～150℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行一預(yù)定時(shí)間的加熱，以制得一成型品；四、冷卻，使該成型品冷卻到聚乳酸原料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下并取出，就能獲得該耐熱性射出成型品。
2. 如權(quán)利要求1所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法， 其特征在于在步驟三中的該半成品是在10(TC 15(TC的溫度范圍內(nèi)加 熱3 30分鐘，以制得該成型品。
3. 如權(quán)利要求2所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法， 其特征在于步驟一中的成核劑組份是選自于無(wú)機(jī)成核劑或有機(jī)成核 劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法，其特征在于該成核劑組份是選用無(wú)機(jī)成核劑，且該無(wú)機(jī)成核劑是一 選自于下列群組中的物質(zhì)粘土、云母、硅酸鹽類(lèi)、碳酸鈣、二氧化 硅、滑石，以及其等的組合。
5. 如權(quán)利要求4所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法，其特征在于該成核劑組份是再經(jīng)奈米化或微?；灾瞥尚×降某?分。
6. 如權(quán)利要求5所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法，其特征在于在步驟一中的該半成品是呈板材型式。
7. 如權(quán)利要求6所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法， 其特征在于在步驟四中的該成型品是被冷卻到5(TC以下。。
8. 如權(quán)利要求5所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法， 其特征在于在步驟一中的該半成品是呈具有預(yù)定形狀的立體結(jié)構(gòu)型 式。
9. 如權(quán)利要求8所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法， 其特征在于該制造方法還包含一在步驟二以后的步驟二-(一)，步驟二-(一)是將該半成品移置到一定型模具，且該定型模具是對(duì)應(yīng)該半成 品的成型形狀設(shè)置。
10. 如權(quán)利要求9所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方 法，其特征在于在步驟三中，該半成品是與該定型模具一起被移到該加熱裝置內(nèi)進(jìn)行再加熱，以形成該成型品。
11. 如權(quán)利要求10所述的耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造 方法，其特征在于在步驟四中，該成型品是被冷卻到50'C以下。
全文摘要
一種耐熱性聚乳酸樹(shù)脂射出成型品的制造方法，包含下列步驟將一含有聚乳酸原料與成核劑組份的混合物送至一射出成型機(jī)以初步成型為一半成品后，使該半成品快速冷卻至一預(yù)定溫度以下，再自模具中取出，并將該半成品移到一加熱裝置進(jìn)行再加熱，于100℃～150℃的溫度范圍下進(jìn)行加熱，以制得一成型品，加熱完成后，將成型品冷卻到聚乳酸原料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度以下并取出，以獲得該耐熱性射出成型品。借由再加熱處理，除了使半成品借由再結(jié)晶仍形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)外，還能夠減少半成品占用成型模具的時(shí)間，而能有效增加制程效率與減少生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B29K67/00GK101337416SQ20071012697
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者黃建銘 申請(qǐng)人:黃建銘