本发明涉及一种聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法，尤其涉及一种使用聚乳酸回收材料的聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法。
背景技术：
一般而言，回收业者处理回收材料的方法有三种，分别为掩埋、焚烧以及再制。针对可生物降解的材料聚乳酸而言，最佳的方式应该是依循其可生物降解的特性而加以掩埋，使聚乳酸在自然环境下逐渐降解为二氧化碳与水，达到无污染的目的。然而，考虑到聚乳酸的降解条件，在特定的堆肥条件下(湿度90％以上、非密闭环境及温度58～70℃)，约需三至六个月才可完全降解，若在一般的土壤掩埋条件，则需三年以上才会逐渐降解。因此，若聚乳酸回收材料需利用掩埋方式处理，则必须要先具备有广大的腹地。而若聚乳酸回收材料需利用焚烧方式处理，不但会造成空气污染，同时也失去了聚乳酸可生物降解的优点。因此，唯有发展聚乳酸回收及再制技术，方可解决聚乳酸回收材料在处理上的困难。然而，目前并无适用于聚乳酸的回收及再制技术，让使用量日益增多的聚乳酸回收材料在处理上变得相当困难。
再者，现有技术中聚乳酸的生产方法往往产生很多不合格的产品、边料、下脚料(也就是聚乳酸回收材料)，对于这些不合格的产品、边料、或下脚料往往是通过掩埋的方式使其自然降解。这种处理方法浪费了大量的资源。因此对于这些不合格的产品、边料或下脚料的处理，一直是本领域的技术人员亟待解决的问题。
于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。
技术实现要素：
本发明实施例在于提供一种聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法，其能有效地重复循环使用不合格的产品、边料、或下脚料(也就是聚乳酸回收材料)。
本发明实施例公开一种聚乳酸成型品的制造方法，包括：实施一造粒步骤：将一聚乳酸材料、重均分子量小于所述聚乳酸材料的一聚乳酸回收材料、及一结晶剂置于180℃至250℃的环境下进行混炼处理，并使所述聚乳酸材料与所述聚乳酸回收材料进行第一次分子链结构重组，而后造粒形成一聚乳酸组成物；以及实施一成形步骤：以一射出成形机将所述聚乳酸组成物充填至一模具内，并且所述聚乳酸组成物在所述模具内进行第二次分子链结构重组，而后固化成形为一聚乳酸成型品。
优选地，所述聚乳酸材料全为l型聚乳酸，所述结晶剂为食品级结晶剂。
优选地，所述聚乳酸回收材料的重均分子量小于所述聚乳酸材料的重均分子量的50％。
优选地，以所述聚乳酸材料与所述聚乳酸回收材料的重量总和为100重量份计，所述聚乳酸回收材料的用量范围为30至70重量份，所述结晶剂的用量范围为0.1至1重量份。
优选地，所述模具设置有一降温水路构造，以使所述模具内的温度大致呈均温；于所述成形步骤中，所述聚乳酸组成物通过所述射出成形机与所述模具的所述降温水路结构，以进行所述第二次分子链结构重组。
优选地，所述聚乳酸成型品的制造方法不使用任何滑剂与增塑剂。
本发明实施例另公开一种聚乳酸组成物，包括：一聚乳酸材料；一聚乳酸回收材料，其重均分子量小于所述聚乳酸材料的重均分子量，以所述聚乳酸材料与所述聚乳酸回收材料的重量总和为100重量份计，所述聚乳酸回收材料的用量范围为30至70重量份；以及一结晶剂，其用量范围为0.1至1重量份。
优选地，所述聚乳酸回收材料的重均分子量小于所述聚乳酸材料的重均分子量的50％。
优选地，所述聚乳酸材料全为l型聚乳酸，所述结晶剂为食品级结晶剂。
优选地，所述聚乳酸组成物不包括任何滑剂与增塑剂。
综上所述，本发明实施例所公开的聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法能通过两阶段的分子链结构重组以及结晶剂在造粒步骤中所形成的晶核，使得所述聚乳酸成型品的结晶度被有效地提升，进而改善了聚乳酸成型品的耐热性及耐用性。
为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明，但是此等说明仅用来说明本发明，而非对本发明的保护范围作任何的限制。
具体实施方式
以下记载为本发明的实施例，需先说明的是，本实施例对应所提及的相关数量、比例、及外型，仅用来具体地说明本发明的实施方式，以便于了解本发明的内容，而非用来局限本发明的保护范围。
本实施例公开一种聚乳酸成型品的制造方法，其所制造的聚乳酸成型品较佳是食材器具(如：杯、碗、刀、叉、汤匙、餐盘、保鲜盒等)，所以在上述聚乳酸成型品的制造方法中较佳是不使用任何的滑剂与增塑剂，以使聚乳酸成型品的材质为全天然材质，并且不会对人体造成任何负担。
所述聚乳酸成型品的制造方法于本实施例中包含有一选材步骤、一造粒步骤、与一成形步骤。以下将就上述选材步骤、造粒步骤、与成形步骤逐一作说明，但本发明聚乳酸成型品的制造方法的具体实施过程不以此为限。
[选材步骤]
本实施例的选材步骤包含选取一聚乳酸材料、重均分子量小于上述聚乳酸材料的一聚乳酸回收材料、及一结晶剂。
所述聚乳酸材料是选用一般市售的聚乳酸材料，其重均分子量范围大致是介于80,000至300,000。较佳地，本实施例所选用的聚乳酸材料可以全部为成本较低的l型聚乳酸(plla)，但本发明不以此为限。
所述聚乳酸回收材料是来自于上述聚乳酸材料于生产制造过程中所产生的不合格的产品、边料、下脚料、或是任何被抛弃的聚乳酸成型品。并且所述聚乳酸回收材料的重均分子量较佳是小于所述聚乳酸材料的重均分子量的50％。
所述结晶剂可选用无机结晶剂或有机结晶剂。较佳地，本实施例是选用食品级的有机结晶剂，例如：有机磷酸盐化合物、有机酰胺化合物、有机酰肼化合物、有机磺酸盐化合物、酞花青化合物、山梨醇类化合物等，并且上述结晶剂可单独使用或同时并用二种以上。
进一步地说，本实施例在各组成材料的用量范围方面，若以所述聚乳酸材料及聚乳酸回收材料的重量总和为100重量份计，则所述聚乳酸回收材料的用量范围较佳为30至70重量份，而所述结晶剂的用量范围为0.1至1重量份。值得一提的是，在本实施例所选用的材料中，较佳地是不使用任何的滑剂与增塑剂。
另，本实施例在进行后续的造粒步骤之前，较佳地是预先将所述聚乳酸回收材料以破碎机打碎，以使得打碎后的聚乳酸回收材料能与上述聚乳酸材料均匀地混合。接着，较佳地是预先将所述聚乳酸材料、聚乳酸回收材料、及结晶剂除湿干燥，以使上述各组成材料的含水量降低，从而避免在后续步骤中发生水解反应，但本发明不以此为限。举例来说，在本发明的另一实施例中，所述聚乳酸回收材料也可以不需要经过破碎机打碎，或者上述各组成材料也可以不需要经过除湿干燥。
[造粒步骤]
本实施例的造粒步骤包含将所述聚乳酸材料、聚乳酸回收材料、及结晶剂进行混炼处理，并使所述聚乳酸材料与所述聚乳酸回收材料进行第一次分子链结构重组，而后造粒形成一聚乳酸组成物。
更具体地说，本实施例的造粒步骤包含将所述聚乳酸材料、聚乳酸回收材料、及结晶剂，依照上述各组成材料的用量范围投入一混炼处理设备进行混炼，以使得上述各组成材料能彼此均匀地混合，并且形成一聚乳酸预组成物。接着，将所述聚乳酸预组成物进行降温(例如通过一冷却水槽)，以造粒形成一聚乳酸组成物。其中，所述混炼处理设备的操作温度范围较佳为180℃至250℃。并且，所述混炼处理设备例如是塑谱仪或双螺杆挤出机，但本发明不以此为限。
进一步地说，所述聚乳酸材料及聚乳酸回收材料在180℃至250℃(大致在熔点以上的温度)的高温环境下会呈现熔融状态。此时，高分子链的动能增加、移动速度加快，且高分子链会发生断链反应。而断链的高分子链会与其它的高分子链进行第一次分子链结构重组，借此，所述聚乳酸材料及聚乳酸回收材料能彼此均匀地混合。
另，所述结晶剂可使得聚乳酸预组成物在降温的程序中发生第一次结晶，并且生成粒径小于可见光波长且能耐高温的晶核。而所述晶核不会在后续的高温制程中熔融，所以可以做为第二次结晶(如下所述的成形步骤)的晶核。
[成形步骤]
本实施例的成形步骤包含以一射出成形机将所述聚乳酸组成物充填至一模具内，并且所述聚乳酸组成物在所述模具内进行第二次分子链结构重组，而后固化成形为一聚乳酸成型品。
更具体地说，本实施例的成形步骤包含以一射出成形机在高温的操作温度范围(例如：170℃至220℃)以及高压的操作压力范围(例如：40kg/cm2至100kg/cm2)下将所述聚乳酸组成物充填至一模具内。其中，所述模具的外围设置有一降温水路构造，以使所述模具内的温度大致呈均温。
进一步地说，所述聚乳酸组成物在以射出成形机射出成形时所接触的高温会使得聚乳酸组成物中的高分子链再次发生断链反应，并且断链的高分子链会与其它的高分子链进行第二次分子链结构重组。同时，所述聚乳酸组成物可透过降温水路构造被均匀地降温，而所述聚乳酸组成物在此降温的程序中会发生第二次结晶，并且最终固化成形为所述聚乳酸成型品。值得一提的是，由于在造粒步骤中第一次结晶时所产生的晶核仍然存在于整个反应系统中，因此所述晶核可以做为第二次结晶的晶核，并且可以使得固化成型的聚乳酸成型品具有很高的结晶度。
借此，本发明实施例所公开的聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法能通过两阶段的分子链结构重组以及结晶剂在造粒步骤中所形成的晶核，使得所述聚乳酸成型品的结晶度被有效地提升，进而改善了聚乳酸成型品的耐热性及耐用性。
[聚乳酸组成物]
以上为本发明实施例的聚乳酸成型品制造方法的说明，而以下接着简单说明本实施例聚乳酸组成物(或聚乳酸成型品)的组成。
所述聚乳酸组成物(或聚乳酸成型品)包含一聚乳酸材料、一聚乳酸回收材料、及一结晶剂，并且所述聚乳酸组成物(或聚乳酸成型品)较佳地是不包括任何滑剂与增塑剂。而所述聚乳酸材料全为l型聚乳酸，所述结晶剂为食品级结晶剂。
再者，所述聚乳酸回收材料的重均分子量小于聚乳酸材料的重均分子量。较佳地，所述聚乳酸回收材料的重均分子量为所述聚乳酸材料的重均分子量的50％。
另，以所述聚乳酸材料与聚乳酸回收材料的重量总和为100重量份计，所述聚乳酸回收材料的用量范围为30至70重量份，所述结晶剂的用量范围为0.1至1重量份。
[本发明实施例的技术功效]
综上所述，本发明实施例所公开的聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法能通过一连串的选材步骤、造粒步骤、及成型步骤，有效地将聚乳酸回收材料(也就是不合格的产品、边料、下脚料、或是任何被抛弃的聚乳酸成型品)再制成新的聚乳酸成型品，从而避免了必须通过掩埋的方式处理这些聚乳酸回收材料的困扰。
再者，本发明实施例所公开的聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法能通过两阶段的分子链结构重组以及结晶剂在造粒步骤中所形成的晶核，使得所述聚乳酸成型品的结晶度被有效地提升，进而改善了聚乳酸成型品的耐热性及耐用性。
另，本发明实施例所公开的聚乳酸组成物及聚乳酸成型品的制造方法是完全不使用任何的滑剂与增塑剂，因此最终所制得的聚乳酸成型品的材质为全天然材质，不会对人体造成任何负担。
此外，由于本发明实施例中的聚乳酸材料是选用成本较低的l型聚乳酸，并且聚乳酸回收材料是来自上述聚乳酸材料于生产过程中所产出的不合格的产品、边料、下脚料、或是任何被抛弃的聚乳酸成型品，因此可以降低聚乳酸成型品的制造成本，并且可以达到废弃物回收再利用以及环保节能的目的。
最后，本发明实施例中所制得的聚乳酸成型品在被抛弃时，也可被当成上述聚乳酸成型品的制造方法中的聚乳酸回收材料，从而使得所述聚乳酸回收材料能不断地被回收再利用。
以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非用来局限本发明的保护范围，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求书的保护范围。