专利名称：生物可分解性塑料添加剂之制造方法
技术领域：
本发明为有关最为广用之聚烯类塑料、树脂及聚酯类树脂，在使用后掩埋或放置后易引起生物分解之环保性塑料、树脂添加剂(EnvironmentalProtection Additive，简称EPAd)及其塑料或树脂混合形成之母料(Environmental Protection Plastic，简称EPP、Environmental ProtectiveResin，简称EPR)之制造方法，属于可分解性塑胶添加剂制造技术。
背景技术：
20世纪以来石化工业为人类带来莫大的便利，而其中最大的成就即是为世界带来塑料文明，改变和提供了生活上种种的用品，但这些塑料制品使用数年之后必需丢弃，而废弃的塑料处理，也为人类带来另一个环保问题，以日本而言，其废弃塑料以烧毁方式处理占49％，以掩埋方式处理占41％，回收再利用的部分仅有10％。塑料在焚化炉中燃烧会产生难以估计的高热，如此将会缩短焚化炉的使用寿命，而以掩埋处理，塑料因长时间不易分解，并会释放具有可能搅乱人类内分泌系统的化学物质。为了解决前述传统塑料所造成的环境污染问题，生物分解性塑料即应运而生。生物分解性塑料具有一般塑料的功能，而且使用后在自然界受到细菌、霉菌、藻类等微生物的作用，能逐渐分解成二氧化碳、水及其它无害的残留物质。虽然微生物不容易分解石化产品聚烯烃化合物及芳香族聚合物，但是只要时间够长几乎所有的含碳物质终究会分解，因此所定义的生物分解性塑料虽无严密的时间界定，期待在环境可能容许范围内尽快完全分解。另外，材料的加工性亦是必需考虑的条件，能否利用射出或压出等一般程序作成各种形状的制品或薄膜、发泡体、纤维等，与材料的实用价值息息相关。
生物分解性塑料大致可以分为天然聚合物(淀粉系)、微生物系、化学合成系等三种。若从材料开发的年代来区隔的话，则第一代产品出现在80年代，代表性产品是添加淀粉的聚烯烃聚合物，这种材料经生物分解之后，变成许多难以继续分解的碎片。第二代产品则出现在90年代，主要产品有意大利Novamont公司所推出的淀粉系材料及以聚己内脂(Polycaprolactone)为主的脂肪族聚酯类材料。21世纪生物分解性塑料的制造技术则着重在降低生产成本、缩短分解所需时间及灵活控制材料物性三个方向。以全球市场现况来看，1998年生物分解性塑料在美国、西欧、日本等三个主要地区的总需求量达到1.8万吨，价值达9500万美元，预估到2003年需求量将成长至9.1万吨。换言之，从1998至2003年平均每年的需求成长率达到37％，美国需求量约占全球的一半左右，过去数年淀粉系产品居主导，日本市场则是由聚酯类主导。
为解决塑料类对环境冲击的问题，根本方式就需减少废弃物量，因此既然塑料类产品需10年以上才会变型老化，则此类用品该耐用10年后才可丢弃，如此再经掩埋处理，则可在短时间内分解成各种土壤再利用物质，或者采用焚化方法时，则也因已有部份分解，故更容易燃烧，甚至能完全燃烧而不会产生污染大气环境的情形。这些塑料类的产品在石化工业大规模投产下，其成本相当低廉，而且产品用途甚广，因此很难去抑制其生产，就其经济的角度来看，这类产品有其市场需求与经济利益，故而无法以特别的手段来加以限制；就因为经济价值高，方便性强，在大量使用后对环境的危害也大，所以不断地研究开发，寻求各种替代品，或开创新的技术产品，使不分解物变为可生物分解性，或者不完全燃烧现象能改变为完全燃烧的新产品，达到保护环境的目的。
一般居家与生活上广泛使用的各式塑料袋、规格袋以及垃圾收集袋等，当最终处置进掩埋场后，因塑料百年不会分解造成环境的二次公害，而以焚化炉燃烧处理时，又因燃烧产生有害气体，特别是戴奥辛的排放，污染环境。
综合以上观点，针对现有塑料类制品，其技术容易且价格低廉，要加以改变时，现有生物可分解的替代品，其制造技术方式较难，而且生产成本相对较高，虽能够解决目前的环境污染问题，常因成本过高而无法全面推动，达到澈底解决塑料类制品对环境的危害性。
本发明系关于制造可生物分解塑料类物品之添加剂制备方法，以及藉由此添加剂与塑料、树脂类混合组成之环保母料制造方法。本发明之添加剂，可将塑料物品百年不会分解的问题，以生物可分解技术达到环保处理的目的，此添加剂称之为环保性添加剂EPAd(Environmental protectionAdditive)；EPAd添加剂与塑料类(如PP、PS、PCV等)、树脂类(如PET、各聚脂类等)混合之组成物，可具生物分解性与完全燃烧性，称之为环保母料，而EPAd添加剂与塑料混合之母料称之为环保塑料母料EPP(EnvironmentalProtection Plastics)，另外与树脂混合之母料则称之为环保树脂母料EPR(Environmental Protection Resin)。因此本创新发明之可分解塑料类之EPAd添加剂及其与塑料、树脂混合组成之母料，可同时解决塑料类因掩埋、燃烧时所衍生之环保问题。
众所周知，由于科学技术的进步，现今制造一般使用品均已达到耐用的经济价值，即具有耐破、耐候、耐分解及耐久使用等良好品质，但使用期间为良好性之物品，一旦废弃不用后，即视为废弃物处理，以现有处理方式，不是采用掩埋方法，就是以焚化燃烧方式处理，而既然这些塑料类产品本身具有耐分解性，以掩埋方式处理，因其长期性的原型，占据掩埋场的使用空间，造成环境的永远伤害，人类、生物的生活空间也将因此而减少，而这些使用后的掩埋场再被利用的机率也相对减少。若采用焚化燃烧处理，则因塑料制品在焚化炉燃烧条件下，将形成燃烧不完全现象，而产生二次污染物的环境新问题。
本发明的目的为提供在塑料中加入生物可分解物(菌类)、燃烧会完全的无机物(碳酸钙等等)，以制备EPAd添加剂及生物可分解塑料、树脂之EPP/EPR母料，上述所提及之添加物质不仅可维持其在可使用期间具备应有的物品性质，并随物品之需求，制造各种不同的产品，替代原有的塑料产品，而本发明造价低廉，制造技术与现有塑料类制造产品一致，同时具有环保效益，因此可替代现有塑料制品的生产方式，达到市场经济价值。
发明内容
EPAd添加剂的制备方法本发明中的EPAd添加剂之组成以碳酸钙为主要成分，最多占重量的80～97％，其它组成为牛骨粉占3～15％，环控素(益菌素)0.2～2％，几丁多醣(Chitosan，聚葡萄胺糖)0.1～3％；其制备方法是将上述组成物质重量秤取后，充分搅拌混合即可。其中环控素为生物分解之益菌素，其含有好氧性及厌氧性之菌种，总称为Bacillus，其用量多寡可控制分解时间。
EPR/EPR环保母料的制备方法EPP/EPR环保母料之组成主要包括塑料、树脂重量比例5～40％，EPAd添加剂为60～95％之重量，其制备方法系依据上述EPAd添加剂与塑料、树脂类之重量比例组合，注入溶合剂于熔合机经高温(120～200℃)熔融搅拌混合，再经挤压射出成型作成颗粒母料，此射出成型之母粒，即为本发明之EPP/EPR母料。因制成的EPP/EPR母料中含有碳酸钙及牛骨粉，可将加热熔融的液状塑料树脂吸收，并提升温度气化而具备了良好的完全燃烧性，另外添加物中的几丁多醣提高燃烧温度，即气化产生燃烧不熔融，使无机物产生多孔性吸收熔融塑料，因此本发明制品将可克服焚化燃烧处理时的缺点，为一符合潮流趋势之环保产品。
聚乙烯环保塑料产品之制备方法聚乙烯环保塑料系以添加聚乙烯塑料所制备之EPP母料20～45重量％，和聚乙烯55～70重量％混合，混合物于80℃干燥混合搅拌溶合，经吹膜成型机射出成型为所置备之产品。
具体实施例方式以下为本发明中环保母料制成之各式塑料产品案例。
1.家庭、工厂用规格袋。家庭、工厂、医院用垃圾袋。超级市场用背心袋。
(1)物料成分HDPE 70％，环保母料30％(2)规格厚度0.133mm，宽73cm，长73cm(3)测试结果依CNS-12987试验拉力横向1.1kgf/25mm宽，纵向2.1kgf/25mm宽伸长率横向350％，纵向260％(4)裂解结果掩埋300天，裂解约60％(5)燃烧毒性气体测试结果依ABD-0031 ASTM E662-96规范测试条件以12层为一组，炉温1026℃，燃烧4分钟作测试结果烟浓度DM值约97~105毒性气体-HCl1ppmHF0ppmSO20ppm NOx1ppmHCN0ppmCO1ppm(6)特性燃点低，可完全燃烧，烧烧后残渣成多孔性松质固体，无粘贴性，易粉碎。(工研院分析结果)2.农业用双层银墨布。
(1)物料成分HDPE 60％，环保母料40％
(2)规格厚度0.133mm，宽73cm，长73cm(3)测试结果依CNS-12987试验拉力横向1.1kgf/25mm宽，纵向2.1kgf/25mm宽伸长率横向350％，纵向260％(4)裂解结果掩埋300天，裂解约60％3.农业、工程用覆盖布。
(1)物料成分HDPE 50％，LDPE 15％，环保母料35％裂解结果掩埋700天，裂解约60％(2)物料成分HDPE 50％，LDPE 5％，环保母料45％裂解结果掩埋500天，裂解约60％(3)物料成分HDPE 40％，LDPE 30％，环保母料30％裂解结果掩埋1200天，裂解约60％(4)物料成分HDPE 50％，LDPE 30％，环保母料20％裂解结果掩埋1500天，裂解约60％日本检测报告检测机构日本财团法人建材试验中心理事长—大高英男东京都中央区日本桥茅场町2丁目9番8号检测名称家庭用垃圾收集袋之燃烧产生气体分析试验日期平成10年10月6日字号依试第8H70626号1.检测内容家庭用垃圾收集袋，燃烧产生气体之分析，其分析项目如下(1)氯化氢(2)硫氧化物 (3)氰化氢(4)氟化氢(5)氮氧化物 (6)一氧化碳2.样品名称、尺寸及数量如下表1表示。
表1 样品
3.分析方法(1)燃烧取300mg试体作为分析样品，放入900℃可调温度之不锈钢制燃烧容器中，然后依2/min之速度通入14.0之空气至燃烧容器中，将样品燃烧，燃烧气体全部捕集到事先已抽真空之干燥容器内。
(2)气体采取分析气体采取及分析方法如表2所示。
表2 气体采取及分析
(3)计算前(2)项中所得之测定值，采用下式计算出气体发生率。
气体发生率(％)＝A/M 100A(2)项中所得气体成分之测定值(气体成分产生量)mg(硫氧化物用SO2，氮氧化物为NO2)M分析样品之质量mg4.检测结果氯化氢、硫氧化物、氰化氢、氟化氢、氮氧化物及一氧化碳检测分析结果如表3所示。
表3 分析结果
试验日11月4日～12月10日附件一为日本财团法人建材试验中心之试验成绩书。
权利要求
1.一种生物可分解性塑料树脂添加剂之组成物制造方法，其特征在于系添加剂组成物为无机物碳酸钙、牛骨粉，有机物几丁多醣(Chitosan，聚葡萄胺糖)粉及环控素(益菌素)组成物与塑料树脂类经成型机加热混合熔融射出成型颗粒为母料。
2.根据权利要求1所述之母料制造方法，其特征在于其为添加剂与塑料，树脂类经搅拌混合，注入熔合机内高温(120～200℃)经射出成形1～2mm粒状物为母料。
3.根据权利要求2所述之母料颗粒制造方法，其特征在于其系塑料或树脂为540％，添加剂60～95％。
4.根据权利要求1所述之添加剂制造方法，其特征在于其中，碳酸钙80～97％，牛骨粉3～15％，环控素(益菌素)0.2～2％，几丁多醣粉0.1～3％之重量百分比配合所组成，经均匀混合制造成添加剂。
5.根据权利要求3所述之母料颗粒制造方法，其特征在于其中塑料类为PP、P.S、PVC类。
6.根据权利要求3所述之母料颗粒制造方法，其特征在于其中树脂类为PET，各聚脂类。
7.根据权利要求3所述之母料颗粒制造方法，其特征在于其中组成配合所得树脂颗粒20～45％之重量百分比的含量与塑料类混合，加工成型即可得具备本发明特性之塑料物品。
全文摘要
本发明为生物可分解性塑料添加剂之制造方法,该添加剂由无机化合物之碳酸钙、牛骨粉及有机物之环控素(益菌素,Bacillus)、几丁多醣(聚葡萄胺糖,Chitosan)所混合均匀高温熔融后挤压射出成型颗粒状之环保塑料母料(EPP)或环保树脂母料(EPR)。母料与塑料在某设定比例下制造环保塑料物品,在焚化燃烧时碳酸钙、牛骨粉之无机物可吸热熔融塑料、树脂并吸收使易气化燃烧,可达到完全燃烧之目的,添加剂中之有机物则产生塑料、树脂之裂解,因加入之量而改变使用期限,可做为时间上之控制作用。
文档编号C08K9/04GK1422906SQ0113985
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者宫腰正则, 邱秀莲 申请人:邱秀莲, 宫腰正则