本发明涉及一种可降解片材，尤其涉及一种降解后产碳量低的可降解片材。
背景技术：
石化来源的塑料材料虽广泛应用于日常生活用品，但随着石油原料逐渐减少、温室效应的增强以及塑料材料无法分解所造成的环境污染等议题的发酵，减少石化塑料的使用或是发展可降解塑料成为一新兴的塑料发展趋势，生物塑料也应运而生。目前生物塑料可分为两大类，一类是含生物基塑料，另一类是生物可降解塑料，该含生物基塑料是指塑料有部分或全部成分是由可再生的生物源取得，其目的为取代或减少石化来源塑料的使用，并降低二氧化碳(co2)的产生，而生物可降分解塑料是指由玉米淀粉、豌豆淀粉等非石化来源的生物可分解、降解的材料，其目的是可以减少塑料垃圾的污染。另外，生物可分解塑料因为可分解，所以在放置一段时间后，其机械强度衰减得很快，一般膜袋产品建议一年内使用，因此开始有厂商转向开发可促使石化塑料分解的生物可分解助剂，使石化塑料可符合生物可降解目标，目前市售的生物可分解助剂有光氧降解助剂以及新型的酵素调控型助剂，光氧降解助剂的厂商例如：epi公司的tdpa以及symphony公司的d2w…等，是目前主流的添加助剂，但由于内含重金属成分，且无法通过可堆肥测试，因此部分地区或国家已开始禁用。而新型的酵素调控型助剂因无重金属残留问题，未来将会有相当程度的发展性，目前主要厂商如earthnurture(
酵素调控型助剂因内含特殊的酵素可与塑料反应，可降低塑料分子间碳-碳键(c-c)和碳-氢键(c-h)的键能，促使微生物较容易分解该石化塑料，更有 机会可作为作物堆肥使用。
酵素调控型助剂虽然是以天然的方式分解塑料，但目前若单独使用在石化塑料如聚乙烯(polyethylene,pe)或聚丙烯(polypropylene,pp)中，其缺点是分解速度过慢，初期甚至只能稍微降低材料的机械强度，与一般认知的可分解仍有距离。另外，其促使石化塑料降解的速度及能力取决于添加剂的多少，因该类添加剂加格较高，这点将会反映在产品最终成本上，造成推广不易。
技术实现要素：
为了解决目前石化塑料的石油来源越趋减少及无法分解所造成的环境污染，以及既有酵素调控型助剂成本较高等种种问题，本发明提供一种新型低碳可降解片材，厚度介于0.01～0.15mm之间，比重介于0.6～1之间，其包含一塑料材料20～80wt％、一生物基材料10～70wt％及一酵素调控型助剂1～10wt％，其中：该塑料材料为石化来源的塑料材料；该生物基材料包含淀粉、植物纤维粉体或淀粉、植物纤维粉体的组合；该酵素调控型助剂包含聚烯烃树脂、酵素、微生物及营养源；该新型低碳可降解的片材的降解率至少为90％。
其中，该塑料材料包含聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯对苯二甲酸酯；该聚烯烃树脂是聚乙烯、聚丙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物；以及生物基材料进一步包含聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯对苯二甲酸酯。
其中，该植物纤维粉体包含竹粉、米糠粉、秸秆粉、木粉或咖啡粉。
其中，其进一步包含色料、填充剂、增韧剂、加工助剂或奈米无机物的功能性添加材料1～20wt％。
其中，该增韧剂包含热塑性聚烯烃、热塑性弹性体、加硫型热塑性聚烯烃系弹性体类弹性体，该加工助剂包含分散剂、滑剂等石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、脂肪酸类或脂肪酰胺；以及该奈米无机物包含奈米级滑石、云母、高领土。
其中，其以压出或吹塑的方法制造而成。
本发明进一步提供以该新型低碳可降解片材所制成的盛装容器、袋类产品及瓶子。
本发明将含植物源粉末的生物基材料搭配目前既有的酵素调控型助剂后 经压出或吹塑成型制程，制成膜、袋、板、片材等产品，其优点在于：
1.含植物源粉末的生物基材料内含的微量水分于制造过程中产生发泡效果，在无需添加发泡剂的情况下可得到比重在0.6～1的膜、袋、板、片材等产品，造成产品中含有一定数量微孔，使得产品有轻量化效果，也因微孔的产生因此淀粉和酵素与细菌的接触面积变大，因此有助于淀粉或塑料材料的分解。且植物源粉末除了本身就具备良好且快速的降解特性，可提供微生物更多的营养源，使得微生物快速的增生，加速石化塑料的崩解及降解速率外，植物源粉末先分解后，更有助于增加酵素调控型助剂中酵素的作用表面积，再次加速整体材料的分解速率。
2.本发明有可高度降解或全分解的优点，可以通过iso14855、en13432等堆肥测试。
3.由塑料材料的化学式，例如聚乙烯为(ch2)n，生物基材料的化学式，如淀粉为(c6h12o5)n，两者降解或燃烧后所产生的二氧化碳以塑料所产生的量较多，故本发明含大量可再生的生物基材料，取代了塑料材料的添加量，可大量减少降解或焚烧后产生的二氧化碳排放量，以符合本发明所称的低碳功效。
本发明透过添加如淀粉或植物纤维等成本较低的植物源粉末生物基材料，除了可直接减少酵素调控型助剂的使用量，又可因比重降低间接减少酵素调控型助剂的使用量，达到降低成本又维持高度分解或全分解的效果外，也可同时降低石化来源的塑料使用量，更可不受限制地复合其他种类的塑料材料，并使其分解；再通过本发明表1的降解速率比较表证实，添加生物基材料可进一步加快石化塑料的分解速率。表2为聚乙烯塑料膜、生物基塑料膜与生物基酵素可分解膜的物性比较表，可以发现加了酵素调控型助剂的薄膜，相对于未添加或仅添加酵素调控型助剂的对照组，物性影响不大。
生物基塑料与酵素调控型助剂中的生物质粉末、蛋白质与细菌成分，容易因为氢键与凡得瓦力等吸引力造成团聚，团聚现象易造成产品强度弱化及印刷性不佳等问题产生，因此这些生物基材料在塑料中的分散与细化将影响产品的质量。另外，不论是生物基材料或是酵素调控型助剂中的酵素与菌种，皆会因温度过高而影响产品功能及机械强度，因此在产品生产过程中降低制程温度也至关重要。本发明透过添加加工助剂与奈米无机物并搭配合适的设备规划，增加生物基材料在塑料中的分散性，生产出产品强度或印刷性都较 佳的高质量片材。加工助剂包含分散剂或滑剂等石蜡、pe蜡、ope蜡、脂肪酸类或脂肪酰胺。奈米无机物包含奈米级的硅酸盐类，例如滑石、云母、高领土等。本发明含有植物源粉末的生物基材料及酵素助剂可通过该奈米无机物与加工助剂的协助下，于螺杆中均匀分散，机台的螺杆需要长径比大于25，且有一定的剪切力设计。
具体实施方式
一种新型低碳可降解片材，厚度介于0.01～0.15mm之间，比重在0.6～1之间，其包含一塑料材料20～80wt％、一生物基材料10～70wt％以及一酵素调控型助剂1～10wt％，该新型低碳可降解的片材的生物降解率至少为90％。
本发明所述的片材就一般而言，依据厚度可区分为：厚度较薄的片材可称之为膜材，厚度较厚的片材则可称之为板材，但皆不离本发明所揭示的精神。
其中，上述该塑料材料为一般石化或植物来源的塑料材料，例如聚乙烯(polyethylene,pe)、聚丙烯(polypropylene,pp)、聚苯乙烯(polystyrene,ps)、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物(polyethylene-co-vinylacetate,eva)或聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate,pet)等，该塑料材料在未添加其他可助降解的成分前，无法自行在环境中降解。
该生物基材料包含淀粉或如竹粉、木粉、米糠粉、秸秆粉、咖啡粉等植物纤维粉的一种或多种混合物，且进一步地该生物基材料可以是将淀粉或植物纤维与一基础塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯对苯二甲酸酯等)混练形成塑料粒后，再与本发明其他成分混合，较佳地，塑料粒中含有的淀粉或植物纤维含量60～80wt％。
本发明所使用的酵素调控型助剂内含特殊酵素，该特殊酵素对特定化学结构的专一反应性，使该塑料材料可在土壤环境下通过酵素与细菌对塑料材料进行分解，该类酵素调控型助剂除了特殊酵素外，可能进一步含有聚烯烃树脂(pe、pp、eva等)、微生物及微生物的营养源，其可使所添加的聚乙烯(pe)高度降解或全分解的功效。本发明中所谓的高度降解或全分解是指该塑料材料可达到90％或以上的降解率。
本发明的组成中进一步依据制程需求或终端产品需求可添加功能性添加 材料1～20wt％，诸如色料、填充剂、增韧剂、加工助剂或奈米无机物等。其中填充剂包含碳酸钙、滑石…等无机物，增韧剂包含热塑性聚烯烃(thermoplasticolefin,tpo)、热塑性弹性体(thermoplasticelastomer,tpe)、加硫型热塑性聚烯烃系弹性体(thermoplasticvulcanizate,tpv)类弹性体等，加工助剂包含分散剂、滑剂等石蜡、聚乙烯蜡(pe蜡)、氧化聚乙烯蜡(ope蜡)、脂肪酸类或脂肪酰胺。奈米无机物包含奈米级的硅酸盐类，例如奈米等级滑石、云母、高领土等。
而本发明所提供的配方组成可利用一般塑料加工方法成形为片材，于此不限定，如将塑料材料、生物基材料以及酵素调控型助剂共同熔融混练后，以吹塑、压出制程，依据厚度需求加工为板、片或膜材，而该板、片或膜材可进一步以吸塑成形的方式制成塑料碗、盘、杯等盛装容器或其他膜袋类产品。本发明所提及的塑料材料、生物基材料以及酵素调控型助剂的配方也可以吹制方法制为瓶子或罐子。
一般而言，添加植物源粉末的生物基塑料和酵素调控型助剂时，因为当中的生物源粉末在生产制造或储存过程中，容易因吸湿，导致产品容易变形瑕疵、质量不稳定且物性不佳，是故，在本发明中将生物基材料与酵素调控型助剂和石化塑料共混前，生物基材料与酵素调控型助剂皆需干燥至含水率小于0.5％，以减少后续制程中瑕疵的问题。而本发明若选用植物纤维粉体作为生物基材料时，则可增加产品的物性及耐磨耗性，故可依据终端产品的特性，选用淀粉及植物纤维粉体的任意组合，达到产品所需的物性及质量要求。
本发明可进一步透过添加加工助剂与奈米无机物并搭配合适的设备规划，增加生物基材料在塑料中的分散性，生产出产品强度或印刷性都较佳的高质量片材。本发明含有植物源粉末的生物基材料及酵素助剂可通过该奈米无机物与加工助剂的协助下，于螺杆中均匀分散，机台的螺杆需要长径比大于25，且有一定的剪切力设计。
请参考表1，为证实本发明透过含植物源粉末的生物基材料及酵素调控型助剂的搭配，可进一步加速该塑料材料分解速率的效能，通过对照组1仅添加酵素调控型助剂的聚乙烯(pe)厚度为0.03mm膜材、对照组2仅添加淀粉的聚乙烯(pe)厚度为0.03mm膜材，对比本发明含植物源粉末的生物基材料及酵素调控型助剂的聚乙烯所做的厚度为0.03mm膜材，于90天、150天、180 天及300天的降解速率比较表。
表1
由表1可看出，单纯pe加淀粉的对照组2自150天后即不再降解，表示对照组2中可被分解的淀粉被分解完后，无法分解的pe就会永远残留在环境中造成污染。
而本发明含pe、淀粉及酵素调控型助剂的组别，同样于150天所添加的淀粉40wt％分解完后，自150天到180天短短的30天内，7wt％的酵素调控型助剂可将53wt％的pe完全或高度分解，这是因为添加淀粉等生物基材料可造成产品中含有一定数量微孔，除了可使产品有轻量化的效果外，也因微孔的产生因此淀粉和酵素与细菌的接触面积变大，因此有助于酵素调控型助剂对于塑料材料的加速分解。且淀粉除了本身就具备良好且快速的降解特性，可提供微生物更多的营养源，使得微生物快速的增生，加速石化塑料的崩解及降解速率外，淀粉先分解后，更有助于增加酵素调控型助剂中酵素的作用表面积，再次加速整体材料的分解速率。
反观仅含pe及酵素调控型助剂对照组1，因为无添加淀粉等生物基材料以形成可增加反应表面积的微孔，故pe的分解速率在150天前相当缓慢，或甚至是无分解，即便是要分解其一半量的pe(约50wt％，即相当于本发明组别的pe添加量)，还是至少要花上180天，相对于本发明在30天内(150天～180天)即可将53wt％的pe分解完，本发明可加快塑料材料分解速率至少5～6倍 的时间。
请参考下表2，其用上述表1的实验组别所做的聚乙烯塑料膜、生物基塑料膜与生物基酵素可分解膜的物性比较表，可以发现加了酵素调控型助剂的薄膜，相对于未添加或仅添加酵素调控型助剂的对照组，物性影响不大。(膜材厚度0.06mm)
上述表1及表2中所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明主张的权利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明的主张范围内。