利用聚乳酸和木纤维的环保板及其制备方法
【专利摘要】本发明公开一种不仅具有节能、减少温室气体的效果，而且不排放有毒气体或环境激素等有害物质的环保板及其制备方法。本发明的环保板由包含聚乳酸树脂、交联剂及木纤维(wood fiber)的生物降解性树脂组合物形成，具有如下效果：不排放有毒气体或环境激素等有害物质，能够通过聚乳酸(PLA)交联来确保产品的耐水性，在加工时一旦受热，也不会容易黏着于加工道具。
【专利说明】利用聚乳酸和木纤维的环保板及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种环保板及其制备方法，更详细地，涉及使用在规定的条件下利用 包含聚乳酸、交联剂和/或交联助剂的组合物进行交联的聚乳酸树脂和木纤维的环保板。
【背景技术】
[0002] 以往的中密度纤维板（MDF，Medium Density Fiberboard)及高密度纤维板（HDF， High Density Fiberboard)是在将木质原料在高温下进行纤维分离而得的木纤维（wood fiber)涂敷粘合剂而成形，且通过热压来制备的木质板状产品，由于可进行复杂的机械加工 等，从而广泛使用于室内建筑涂饰用家具等整个领域。在如专利公开公报10-2000-007214 号的文献中公开与此相关的技术。
[0003] 但是，用于制备上述纤维板的粘合剂主要是脲甲醒（urea-formaldehyde)树脂或 者三聚氰胺脲甲醒（melamine urea-formaldehyde)树脂,其粘合力突出且价格低廉,但是 固化后还徐徐释放出不仅刺激眼、鼻、皮肤，而且可能引发过敏性皮炎、支气管哮喘，并且长 时间吸入时可能致癌的甲醛。而且，过量摄取三聚氰胺时，可能因肾结石而致死。
[0004] 并且，由化石资源为原料制备的三聚氰胺、脲、甲醛等，不仅由于化石资源的枯竭 而带来持续的价格上涨，而且在制备过程中消耗许多能源，并且释放大量的温室气体，在以 焚烧方式废弃时，释放环境激素、有毒气体等对人体有害的许多物质。
[0005] 聚乳酸（PLA，Polylactic Acid or Polylactide)作为聚合对在可再生的植物资 源（玉米、土豆及地瓜等）中提取的淀粉进行发酵而得的乳酸（Lactic Acid)来制备的树 月旨，是一种不仅减少二氧化碳（C02)而且还可节约非再生能源（non renewable energy)的 环保树脂。
[0006] 但是，聚乳酸（PLA)作为在规定的湿度及温度条件下易于水解的热塑性树脂，与 木纤维复合而制的板不仅怕潮，而且还存在着在加工时一旦受热则可能容易黏着于加工道 具的问题。
[0007] 因此，需要及时制备利用使有害物质的释放最小化且可再生的环保树脂的板。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的抟术问是页
[0009] 本发明的目的在于，提供一种环保板及其制备方法，更详细地，提供使用在规定的 条件下对利用包含聚乳酸、交联剂和/或交联助剂的组合物来进行交联的聚乳酸树脂和木 纤维的环保板及其制备方法。
[0010] 抟术方案
[0011] 为了达成上述目的的本发明一实施例的环保板，其特征在于，由包含聚乳酸树脂、 交联剂及木纤维（wood fiber)的生物降解性树脂组合物形成。
[0012] 为了达成上述目的的本发明再一实施例的环保板的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤：提升包含100重量份的聚乳酸树脂、50重量份?300重量份的木纤维及0. 001重 量份?10重量份的交联剂的组合物的温度来以板形态进行热成型的步骤；以及对形成上 述板的组合物进行交联的步骤。
[0013] 有益效果
[0014] 本发明具有如下效果：利用将可再生的植物资源作为原料制备的聚乳酸树脂和木 纤维，从而不仅减少温室气体，节约化石资源，可使与以往的中密度纤维板（MDF)、高密度纤 维板（HDF)以及贴合板对比排放的甲醒（formaldehyde)等总挥发性有机化合物（TVOCs, Total Volatile Organic Compounds)排出及燃烧时排放的有毒气体最小化。
[0015] 并且，本发明具有如下效果：通过聚乳酸（PLA)交联，可确保产品的耐水性，在加 工时一旦受热，则不容易黏着于加工道具。
[0016] 并且，本发明具有与利用聚乳酸（PLA)树脂和木粉的板对比的弯曲强度优秀的效 果。
【具体实施方式】
[0017] 参照以下附图详细说明的实施例，就能够明确本发明的优点和特征以及实现这些 优点和特征的方法。但是本发明并不限于下面所公开的一些实施例，而能够通过互相不同 的各种方式来实现，本实施例仅仅是为了使本发明的公开更完整并向本发明所属于技术领 域的普通技术人员准确告知发明的范畴而提供的，本发明仅根据发明要求保护的范畴进行 定义。
[0018] 以下，对本发明的利用聚乳酸/木纤维的环保板及其制备方法进行详细说明。
[0019] 利用聚乳酸/木纤维的环保板
[0020] 本发明的特征在于，本发明一实施例的环保板由包含聚乳酸树脂、交联剂及木纤 维（wood fiber)的生物降解性树脂组合物形成。
[0021] 首先，本发明的环保板包含聚乳酸树脂。上述聚乳酸树脂是对丙交酯或者乳酸进 行聚合而得的热塑性聚酯，举出制备例，可以聚合对从玉米、土豆等中提取的淀粉进行发酵 而制备的乳酸或者丙交酯来制备。上述玉米、土豆等是不受限制的可再生的植物资源，能够 从这些确保的聚乳酸树脂可有效地应对因石油资源枯竭所导致的问题。
[0022] 并且，聚乳酸树脂在使用或者废弃过程中排放的二氧化碳（CO2)等的环境有害物 质的排放量明显少于以石油为基础的原材料，而且具有废弃时在自然环境下也可容易降解 的环保特性。
[0023] 上述聚乳酸可区分为结晶质聚乳酸（c-PLA)和非晶质聚乳酸（a-PLA)，在本发明 中不受特别限制地使用。上述聚乳酸可使用选自左旋聚乳酸、右旋聚乳酸及外消旋聚乳酸 中的一种以上。
[0024] 而且，作为用于制备以往的纤维板的粘合剂的脲甲醒（urea-formaldehyde)树脂 或者三聚氰胺脲甲醒（melamine urea-formaldehyde)树脂，即使经过固化之后，不仅刺激 目艮、鼻、皮肤，而且可能引发过敏性皮炎、支气管哮喘。并且，存在徐徐释放长时间吸入时可 能致癌的甲醛的问题。但是，使用于本发明的聚乳酸（PLA)树脂具有能够解决如上所述的 所有问题的环保特性。
[0025] 本发明的板形成用生物降解性树脂组合物包含木纤维（wood fiber)。就上述木 纤维而言，只要是使用于建筑用内饰材料的公知的木纤维，都可以不受特别限制地使用，例 如，可以是在旋转式圆盘型精炼装置中对木块、木屑或者刨花、再生牛皮纸（kraft)或者老 旧的瓦楞纸、老旧的报纸或者其他形态的再生纸进行粉碎而制备的木纤维。
[0026] 上述木纤维的含量，以100重量份的聚乳酸树脂为基准，优选地包含50重量份? 300重量份。上述木纤维的含量小于50重量份时，难以赋予相应于天然原木的外观及质感， 相反，大于300重量份时，则由于木纤维相互间的结合力降低，难以赋予所期望的程度的强 度及耐久性。
[0027] 在制备成本的方面，上述木纤维的比重优选为700kg/m3以下。上述比重大于 700kg/m 3时，存在制备成本增加的问题。
[0028] 并且，在耐久性的方面，上述木纤维的水分含量优选为小于3. 0重量％。上述水分 含量大于3. 0重量％时，存在所制备的环保板内的聚乳酸因水分而水解的问题。
[0029] 并且，形成本发明的环保板的组合物包含交联剂，以对聚乳酸进行交联。
[0030] 在此，上述交联剂用于聚乳酸的交联反应。上述交联剂优选为有机过氧化物，具体 地可以举出过氧化二异丙苯（DCP)或者双丁基过氧化物（perbutyl peroxide, PBP)、二甲 基二叔丁基过氧化己烷、叔丁基乙基己基单过氧化碳酸酯等，但并非局限于此。
[0031] 在上述生物降解性树脂组合物中，相对于100重量份的聚乳酸，优选地包含0. 001 重量份?10重量份上述交联剂。交联剂的含量小于0. 001重量份时，存在不能引发交联反 应的问题，大于10重量份时，由于交联度过高而呈现热固性，导致在加工时存在问题。
[0032] 就本发明而言，上述生物降解性树脂组合物除了交联剂以外还可以包含交联助 剂。
[0033] 首先，上述交联助剂起到能够使本发明的交联反应顺畅的作用。上述交联助剂优 选为三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC，Triallyl isocyanurate)，但并非局限于此。
[0034] 在此，上述交联助剂的含量相对于100重量份的聚乳酸树脂，优选为1. 0重量份以 下。上述含量大于1.0重量份时，存在由于过度交联而转换为热固性树脂或者难以加工的 树脂的问题。
[0035] 如上所述的本发明的发泡薄片，使聚乳酸通过交联剂而进行交联，从而具有耐水 性、可加工性优秀的效果。以下，对本发明的发泡薄片的制备方法进行说明。
[0036] 利用聚乳酸/木纤维的环保板的制备方法
[0037] 本发明再一实施例的发泡薄片的制备方法的特征在于，包括如下步骤：提升包含 100重量份的聚乳酸树脂、50重量份?300重量份的木纤维及0. 001重量份?10重量份的 交联剂的组合物的温度来以板形态进行热成型的步骤；以及对形成上述板的组合物进行交 联的步骤。
[0038] 首先，对本发明的包含聚乳酸树脂、木纤维及交联剂的组合物施加规定温度的热， 从而以板形态进行热成型。
[0039] 进行上述热成型的温度优选为KKTC?200°C。热成型温度小于KKTC时，由于 不能实现所使用的聚乳酸的粘结（galling)，从而存在不能形成成型物的问题，大于200°C 时，由于进行聚乳酸的热降解，从而存在强度降低的问题。
[0040] 接着，还包括对形成上述板的组合物进行交联的步骤。
[0041] 上述对形成上述板的组合物进行交联的步骤中，可对上述板施加比热成型温度更 高的温度的热，来对上述组合物进行交联。
[0042] 在此过程中需要的温度是比上述热成型时的温度更高的温度，优选为约KKTC? 250°C。此时，包含于上述组合物的交联剂降解成自由基，来引发聚乳酸树脂间的交联反应。 此时，可利用规定温度氛围的烘箱。
[0043] 并且，上述对形成上述板的组合物进行交联的步骤中，可在上述板照射电子束来 对上述组合物进行交联。
[0044] 电子束的照射量不受特别的限制，优选地，电子束的照射量为IOkGy?lOOkGy。在 小于IOkGy的情况下，存在不能正常进行交联的问题，在大于IOOkGy的情况下，由于过度交 联而可能产生聚乳酸的降解。
[0045] 根据如上所述的本发明的环保板的制备方法，可制备出通过聚乳酸（PLA)交联来 确保产品的耐水性，在加工时一旦受热则不容易黏着于加工道具的环保板。由此制备的环 保板与利用聚乳酸（PLA)树脂和木粉的板相比，具有弯曲强度优秀的效果。
[0046] 基于实施例及比较例的板的制备
[0047] 下面，提出基于本发明优选实施例的环保板的制备例及比较例的制备例。但是，这 是作为本发明的优选示例而提出的，在任何意思上都不能解释为本发明局限于此。
[0048] 未在此记载的内容，只要是本发明所属【技术领域】的普通技术人员就能能够从技术 上充分进行类推，因此省略其说明。
[0049] 实施例1
[0050] 在结晶质聚乳酸树脂40重量％混合作为交联剂的叔丁基-2-乙基己基单过氧化 碳酸酯（1^131^71-2-61：11711161711]1〇11〇。61'(?7。31'13〇113七6)0.4重量 (％及木纤维59.6重 量％，来制备了生物降解性树脂组合物。
[0051] 此后，在120°C下，以板形态对上述生物降解性树脂组合物进行热成型，通过供给 180°C的热的挤压器进行交联反应之后，制备了实施例的环保板。
[0052] 实施例2
[0053] 在结晶质聚乳酸树脂40重量％混合作为交联剂的叔丁基-2-乙基己基单过氧化 碳酸酯（tH3Utyl-2-ethyl hexyl mono peroxy carbonate)0.3重量％、作为交联助剂的三 烯丙基异氰脲酸〇. 1重量％及木纤维59. 6重量％，来制备了生物降解性树脂组合物。
[0054] 此后，环保板的制备方法与上述实施例1相同。
[0055] 实施例3
[0056] 除了作为交联剂使用二甲基二叔丁基过氧化己烷以外，以与实施例2相同的条件 制备了实施例5的板。
[0057] 比较例1
[0058] 除了不加入交联剂及交联助剂以外，以与实施例1相同的条件制备了比较例1的 板。
[0059] 比较例2
[0060] 除了包含木粉来代替木纤维以外，以与实施例1相同的条件制备了比较例2的板。
[0061] 评价
[0062] 对于实施例与比较例的弯曲强度的评价结果如下表1。
[0063] 表 1
[0064]
【权利要求】
1. 一种环保板，其特征在于，由包含聚乳酸树脂、交联剂及木纤维（woodfiber)的生物 降解性树脂组合物形成。
2. 根据权利要求1所述的环保板，其特征在于，所述生物降解性树脂组合物中，相对于 100重量份的聚乳酸树脂，包含0. 001重量份?10重量份的交联剂、50重量份?300重量 份的木纤维。
3. 根据权利要求2所述的环保板，其特征在于，所述交联剂是选自过氧化二异丙苯或 者双丁基过氧化物、二甲基二叔丁基过氧化己烷、叔丁基乙基己基单过氧化碳酸酯、1，1 -二 (叔丁基过氧化）_3, 3, 5-三甲基环己烷中的一种以上的有机过氧化物。
4. 根据权利要求1所述的环保板，其特征在于，所述木纤维的比重为700kg/m3以下。
5. 根据权利要求1所述的环保板，其特征在于，所述木纤维的水分含量小于3. 0重 量％。
6. 根据权利要求1所述的环保板，其特征在于，所述生物降解性树脂组合物还包含交 联助剂。
7. 根据权利要求6所述的环保板，其特征在于，相对于100重量份的聚乳酸树脂，所述 交联助剂的含量为1. 〇重量份以下。
8. -种环保板的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： 提升包含100重量份的聚乳酸树脂、50重量份?300重量份的木纤维及0. 001重量 份?10重量份的交联剂的组合物的温度来以板形态进行热成型的步骤；以及 对形成所述板的组合物进行交联的步骤。
9. 根据权利要求8所述的环保板的制备方法，其特征在于，所述对形成所述板的组合 物进行交联的步骤中，对所述板施加比热成型温度更高的温度的热，来对所述组合物进行 交联。
10. 根据权利要求8所述的环保板的制备方法，其特征在于，所述对形成所述板的组合 物进行交联的步骤中，在所述板照射电子束来对所述组合物进行交联。
11. 根据权利要求10所述的环保板的制备方法，其特征在于，所述电子束的照射量为 10kGy?lOOkGy的范围。
【文档编号】B27N3/04GK104245261SQ201280071772
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】黃承哲, 姜昌源, 孙芝香 申请人:乐金华奥斯有限公司