生物可降解树脂组合物以及由此生产的排水板芯材料及排水板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种生物可降解树脂组合物。更具体地，公开了一种涉及用作排水板的芯材的非常适合于挤出生产的生物可降解树脂组合物，其中，通过适当量地混合生物可降解树脂和用于改善加工性能的添加物而对如收缩和弹性恢复率降低的物性做出改善，由此改进用于生产的、起源于生物可降解树脂原材料固有特性的差的适应性，而没有降低生物可降解树脂的固有特性的生物可降解能力。本发明的生物可降解树脂组合物通过与相对于100重量份的生物可降解高分子化合物来混合5～60重量份的碳酸钙、1～10重量份的热塑性树脂和0.1～5重量份的活性剂的方式来获得，或者通过生产如含有60～90重量份的碳酸钙、5～15重量份的热塑性树脂和1～5重量份的活性剂的以颗粒形式的添加物，并且相对于100重量份的生物可降解高分子化合物混合1～50重量份的上述添加物来获得。
【专利说明】生物可降解树脂组合物以及由此生产的排水板芯材料及排水板
技术领 域
[0001]本发明涉及生物可降解树脂组合物、由其制造的排水板芯及排水板，更具体地，涉及用于排水板芯的生物可降解树脂组合物、使用其的排水板芯以及使用所述芯的排水板。其中，所述生物可降解树脂组合物通过将生物可降解树脂与适当量的用于改善可加工性的添加物混合，不降低生物可降解树脂的生物降解能力，改善根据生物可降解树脂的固有特性的物性，例如降低收缩性及弹性恢复率，因此具有优异的挤出生产性。
【背景技术】
[0002]由于塑料是轻的、强的、容易加工的，并且难以降解，因此从工业材料到一次性材料和包装材料的塑料的消费量持续增加。各种各样的塑料在被使用之后通过填埋或者焚烧来处理，或者再生以便重复使用。然而，如填埋或者焚烧来处理垃圾的方法对环境有不良影响。于是，为了解决这些环境问题，开发了各种各样的生物可降解塑料，这些生物可降解塑料在使用时保持它们的功能和结构，而它们一但被抛弃就通过微生物而降解为水和二氧化碳。
[0003]例如，在美国专利号5，234，977,5, 256，711,5, 264，030,5, 292，782,5, 334，634、5，461，093,5, 461，094,5, 569，692,5, 616，671,5, 696，186,5, 869，647、和 5，874，486 中公开了一种通过将廉价且容易生物降解的淀粉与一般用途的树脂(如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯)和聚酯系的基质树脂混合来制造生物可降解塑料的技术。然而，由于与淀粉一起加入塑化剂，因此该技术具有变色以及由于在加工中出现浓烟而塑料的物性退化相当明显等缺点。
[0004]另外，在美国专利号4，133，784和4，337，181中公开了一种通过向乙烯丙烯酸共聚物中加入糊化淀粉来制造薄膜的方法，但是该方法也具有乙烯丙烯酸共聚物价格昂贵，并且该薄膜的物性非常不适合实际使用并且难以生物可降解的缺点。
[0005]此外，虽然在美国专利号5，254，607,5, 256，711和5，258，430中也公开了使用糊化淀粉的技术，但是需要用于加入大量的水和塑化剂的单独的装置来糊化淀粉，并且为了提高物性和尺寸稳定性而使用的合成树脂(如乙烯-乙烯醇共聚物)的可降解能力尚未被验证。
[0006]而且，在韩国专利号1994-0011542、1994-0011556 和 1994-0011558 中，使用有机酸催化剂和粘合剂来诱导反应挤出以便诱导淀粉和聚乙烯的化学结合，但是有可能存在未反应的粗单体，并且当淀粉含量为30%以上时，可以发现机械性能显著降低。
[0007]因此进行了使用纤维素衍生物来制备生物可降解树脂的方法的研究。特别是，研究的主要目标是使用纤维素衍生物中的乙酸纤维素的生物可降解树脂。
[0008]通过用乙酸酯转化纤维素来制备乙酸纤维素。众所周知乙酸纤维素原本是生物可降解的，但实际上难以降解。即，即使可以将由乙酸纤维素形成的成型产品填埋在土壤，但是过了 12年之后它还保持它的形状，因此需要相当长的一段时间来完全生物降解该产品。另外，成型产品可以作为垃圾填埋，或者可以单独放置在大自然中而没有被作为垃圾回收。
[0009]由于这样的理由，正在进行关于加强乙酸纤维素的生物降解性的方法的研究。在日本特开平6-199901中，公开了一种控制乙酸纤维素的生物降解能力的方法，所述方法是向乙酸纤维素中加入酸解离常数比乙酸大的酸性化合物。然而，该方法的问题在于，由乙酸纤维素制作的产品具有很强的乙酸气味，该气味是因向乙酸纤维素中加入酸性化合物时由酸性化合物引起的乙酸纤维素的化学水解而产生的。
[0010]虽然上述传统的生物可降解树脂可以作为替代的环保材料来应用，但由于材料的固有性能而缺乏生产性，因此应用的范围有限。即，相比于一般用途的树脂其收缩50%以上，因此该树脂难以应用于各种各样的产品，并且，即使在收缩后诱导强制成型时，由于恢复至最初收缩状态的弹性恢复率非常高，即使以成型的目的而扩大已收缩的宽度时，也显示出原状恢复至它们最初收缩状态的现象，从而具有非常缺乏成型性的问题。
[0011]由于这样的问题，难以加工和生产使用生物可降解树脂的塑料成型产品。
【发明内容】
[0012]技术课题
[0013]本发明涉及提供一种用于排水板芯的生物可降解树脂组合物，所述组合物以生物可降解树脂作为主材，不妨碍生物可降解树脂固有特性的生物降解性，对于挤出生产改善收缩率、弹性恢复率等的物性而提高加工性，因此可以替代一般挤出产品。
[0014]本发明还涉及提供一种生物可降解排水板芯以及使用其的排水板。
[0015]技术方案
[0016]一方面，具有优异的挤出生产性的用于排水板芯的生物可降解树脂组合物是由在相对于100重量份的生物可降 解高分子化合物中包含5~60重量份的碳酸钙、I~10重量份的热塑性树脂和0.1~5重量份的润滑剂来组成。
[0017]其中，所述生物可降解高分子化合物为聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或者聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT, Polybutylene adipate-co-terephthalate)。
[0018]其中，所述热塑性树脂可以为选自由聚丙烯树脂、聚乙烯树脂及其混合物所组成的组中的一种。
[0019]其中，相对于100重量份的生物可降解高分子化合物，可以混合I~50重量份的添加物，所述添加物是通过将包括60~90重量份的碳酸钙、5~15重量份的热塑性树脂以及I~5重量份的润滑剂的混合物固化为颗粒状而加工的碎片(chip)形式。
[0020]其中，所述润滑剂可以为选自由油酸酰胺(oleic acid &1^如)、芥酸酰胺(61'11(^(3acid amide)、二硫化钥、单硬脂酸甘油酯、十六烷醇和硅粉所组成的组中的一种或两种以上的混合物。
[0021]另外，所述润滑剂可以包括40~50wt%的二甲基硅油或者硅烷偶联剂以及具有5，000~10，000的平均分子量的低密度聚乙烯的混合物。
[0022]另一方面，根据本发明的制造排水板芯的方法可以包括:将生物可降解高分子化合物、碳酸钙、热塑性树脂和润滑剂以上述比例来制备成混合物，在160~230°C的温度下熔融该混合物，将熔融的产品供给至模具(die)，在150~220°C下通过模具将所述熔融产品挤出成型而形成芯，然后使所述芯冷却。
[0023]其中，可以将冷却装置的冷却温度设置成入口为10~25°C、中部为15~30°C、末端为15~30°C。
[0024]在制造排水板芯的方法中，制备混合物的操作可以分为:以上述的比例混合碳酸钙、热塑性树脂和润滑剂，将混合物熔融挤出并进行造粒来加工碎片的操作以及将所述碎片与生物可降解高分子化合物混合的操作。
[0025]又一个方面，除了根据上述的制造排水板芯的方法的操作之外，根据本发明的制造排水板的方法可以进一步包括用过滤材料围绕冷却的成型产品的外部。用过滤材料围绕冷却的成型产品的外部的操作可以通过以下方式实行:通过超声波熔合将过滤材料结合至成型的芯的外部或者熔融粘结剂树脂来粘贴过滤材料。
[0026]其中，所述过滤材料可以为毛毡布(f e 11)。[0027]有益效果
[0028]在相溶性方面，根据本发明提供的生物可降解树脂组合物，通过在生物可降解树脂中混合用于改善加工性的添加物而能够改善如收缩性及弹性恢复率的物性，因此能够确保与一般用途的树脂一样水平的生产性，并且能够扩大过去受到限制的用生物可降解树脂替代一般塑料的范围。
[0029]另外，由于根据改善组合物的物性来提高了生产性，因此根据本发明的生物可降解树脂组合物能够降低排水板芯的生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]通过参考附图详细描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述及其他的目的、特征和优点对本领域技术人员来将会更为清晰，其中:
[0031]图1和2为图示使用根据本发明的生物可降解树脂组合物来制造排水板芯的工艺的实施例的方框图；
[0032]图3为图示根据本发明制造排水板芯的工艺的实施例的工艺图；
[0033]图4表示根据本发明的制造方法制造的排水板芯的实施例；以及
[0034]图5表示根据本发明的图4的排水板的芯的其他实施例。
【具体实施方式】
[0035]在下文中，参考根据本发明的实施例和没有根据本发明的比较例来详细说明本发明，但是本发明的范围不会由以下实施例所限制。
[0036]图1和2为图示使用本发明的生物可降解树脂组合物来制造排水板芯的工艺的实施例的方框图，图3为图示根据本发明的制造排水板芯的工艺的实施例的工艺图，图4表示根据本发明的制造方法制造的排水板芯的实施例，以及图5表示根据本发明的图4的排水板的芯的其他实施例。
[0037]根据本发明的生物可降解树脂组合物由适当比例的生物可降解高分子化合物、碳酸钙、热塑性树脂及润滑剂的混合物来构成。
[0038]根据本发明，所述生物可降解树脂组合物可以包括相对于100重量份的生物可降解高分子化合物的诸如5~60重量份的碳酸钙、I~10重量份的热塑性树脂和0.1~5重量份的润滑剂的添加物。
[0039]其中，当加入多于60重量份的碳酸钙时，在生产期间产品可能被损坏，或者可能大大降低机械强度，当加入少于5重量份的碳酸钙时，由于生物可降解材料(PBS或者PBAT)的收缩，不会减少生产性方面的缺陷。
[0040]其中，当加入大于10重量份的热塑性树脂时，由于很难与生物可降解材料(PBS或者PBAT)混合，因此产品的强度降低，当加入少于I重量份的热塑性树脂时，由于碳酸钙的不规则分布，成型产品的强度不均匀。
[0041]所述热塑性树脂可以是聚丙烯或者聚乙烯或者聚乙烯与聚丙烯以适当的重量比的混合物。例如，所述混合物可以包含1:9~9:1的重量比的聚丙烯和聚乙烯。
[0042]根据本发明，当加入大于5重量份的润滑剂时，由于过多的润滑作用而产品具有缺陷，当加入少于0.1重量份的润滑剂时，由于缺乏润滑作用而生产性下降。这里，使用润滑剂是为了改善本发明组合物的流动性、组合物的分散性、最终产品的收缩性以及提高脱模性以便获得光滑表面的产品。
[0043]对润滑剂的种类没有特别地限制，因此在用于高分子化合物的润滑剂之中，可以使用能提供制造本发明的目标产品所需要的物性的任何一种。所述润滑剂是一般的高级脂肪酸，优选选自由油酸酰胺、芥酸酰胺、二硫化钥、单硬脂酸甘油酯、十六烷醇及硅粉组成的组中的一种或两种以上。
[0044]更优选地，这里使用的润滑剂是5，000~10，000的平均分子量的低密度聚乙烯与40~50wt%的二甲基硅油或者硅烷偶联剂的混合物。
[0045]根据本发明，所述生物可降解高分子化合物使用各自具有化学式I或者化学式2的重复的结构的130，000~200，000的重均分子量^￥)的PBS或者110，000~150，000的重均分子量(Mw)的PBAT。
[0046][化学式I]
[0047]
【权利要求】
1.一种用于制造排水板芯的生物可降解树脂组合物，包含: 与相对于100重量份的生物可降解高分子化合物混合的5~60重量份的碳酸钙、I~10重量份的热塑性树脂和0.1~5重量份的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述生物可降解高分子化合物为聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或者聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述热塑性树脂为选自由聚丙烯树脂、聚乙烯树脂及其组合所组成的组中的一种。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，以碎片形式加入添加物，所述碎片是通过将具有60~90重量份的碳酸钙、5~15重量份的热塑性树脂和I~5重量份的润滑剂的混合物固化成颗粒状而加工的。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述润滑剂是选自由油酸酰胺、芥酸酰胺、二硫化钥、单硬脂酸甘油酯、十六烷醇及硅粉所组成的组中的一种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述润滑剂是在平均分子量为5，000~10，000的低密度聚乙烯中混合40~50wt%的二甲基硅油或者硅烷偶联剂而成的。
7.一种排水板芯，其使用权利要求1至6中任一项所述的生物可降解树脂组合物来制造。
8.一种排水板，其中，用过滤材料围绕权利要求7所述的排水板芯的外部。
【文档编号】C08L101/16GK103732690SQ201280040279
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年8月22日 优先权日:2011年8月24日
【发明者】尹润模, 赵宽永, 吴煜, 千钟弼, 尹基哲, 朴镕大 申请人:三星精密化学株式会社, 艾斯恩普株式会社