具体实施方式
根据本发明的可生物降解的叠层板包括至少两层,每一层包含树脂组合物,该树脂组合物包含聚乳酸树脂和规定的聚酯树脂。
聚乳酸树脂是通过缩聚以乳酸为其主要成分的单体而得到的聚合物。存在两种乳酸,即L-乳酸和D-乳酸,其为光学异构体。聚乳酸树脂根据这两种乳酸含量的比例,具有不同的结晶度。包含比例为80∶20至20∶80的L-乳酸和D-乳酸的随机共聚物,是没有结晶度的完全无定形的透明的聚合物。其在60℃附近的玻璃化转变温度软化。
包含比例为100∶0至80∶20或者20∶80至0∶100的L-乳酸和D-乳酸的随机共聚物具有结晶度。尽管其结晶度取决于L-乳酸与D-乳酸的含量比例,但其玻璃化转变温度与前面的共聚物大致相同,即约60℃。通过熔体挤出该共聚物并于熔体挤出之后不久迅速冷却,其转变成高度透明的无定形材料。然后,如果缓慢地冷却,则其转变成结晶材料。均聚物,即仅含L-乳酸或D-乳酸的聚合物,为熔点不小于180℃的半结晶聚合物。
用于本发明的聚乳酸树脂可以是含有L-乳酸或D-乳酸为其结构单元的均聚物,即聚(L-乳酸)或聚(D-乳酸);含有L-乳酸和D-乳酸为其结构单元的共聚物,即聚(DL-乳酸);或者它们的混合物。其也可以是前述聚合物与其它羟基羧酸或二醇/二羧酸的共聚物。其还可以包含少量的链增长剂残余物。
聚乳酸树脂可通过已知的方法如缩聚或开环聚合进行聚合。在缩聚中,具有所需组成的聚乳酸可通过直接使L-乳酸、D-乳酸或其混合物经受脱水缩聚而得到。
在开环聚合(交酯法)中,聚乳酸可由乳酸的交酯、环状二聚体得到,需要时可加入具有聚合调节作用的选择性催化剂。
前述要与聚乳酸共聚的其它羟基羧酸可以是乳酸的光学异构体(例如,该乳酸为L-乳酸时的D-乳酸,及该乳酸为D-乳酸时的L-乳酸);二官能团的脂肪族羟基羧酸如羟基乙酸,3-羟基丁酸,4-羟基丁酸,2-羟基正丁酸,2-羟基-3,3-二甲基丁酸,2-羟基-3-甲基丁酸,2-甲基乳酸和2-羟基己酸;及内酯如己内酯,丁内酯和戊内酯。
上述要与聚乳酸聚合物共聚的脂肪族二醇可以为乙二醇,1,4-丁二醇或1,4-环己烷二甲醇。前述脂肪族二羧酸可以是琥珀酸,己二酸,辛二酸,癸二酸或十二烷二酸。
此外,作为少量的共聚组分,可以根据需要使用非脂肪族二羧酸如对苯二甲酸和/或非脂肪族二醇如双酚A的环氧乙烷加合物。
用于本发明的聚乳酸树脂的重均分子量优选为60000~700000,更优选为80000~400000,特别优选为100000~300000。如果分子量太小,则实际的物理性质如机械强度和耐热性几乎没有提高。如果太大,则熔体粘度升高至如此程度,以至于损害可成型性和可加工性。
上述规定的聚酯树脂是指具有特定玻璃化转变温度(Tg)和熔点的聚酯树脂。优选该聚酯树脂具有不超过0℃,更优选不超过-20℃的玻璃化转变温度(Tg)。如果玻璃化转变温度高于0℃,则对抗冲击性的改进往往不充分。
优选该聚酯树脂具有高于所添加的聚乳酸树脂的玻璃化转变温度(Tg)的熔点,更优选具有不小于80℃的熔点。如果低于该范围,则由该叠层板形成的制品的耐热性可能不充分。聚酯树脂的熔点的上限是所添加的聚乳酸树脂的熔点。如果高于所添加的聚乳酸的熔点,则在形成叠层板之前使叠层板中所包含的聚乳酸结晶毫无意义,并且出现与刚性和可成型性有关的问题。聚乳酸树脂通常具有135~180℃的熔点,尽管其随着结构单元即L-乳酸和D-乳酸的混合比而变化。
通过采用具有上述特定范围的玻璃化转变温度和熔点的聚酯树脂,所得到的叠层板及由该叠层板形成的制品将具有改进的耐热性、抗冲击性和可成型性。
这种聚酯树脂除了聚乳酸树脂之外还包括可生物降解的脂肪族聚酯。这种可生物降解的脂肪族聚酯包括,通过缩合聚羟基羧酸、脂肪族二醇和脂肪族二羧酸而得到的脂肪族聚酯,通过缩合脂肪族二醇、脂肪族二羧酸和芳香族二羧酸而得到的脂肪族-芳香族聚酯,由脂肪族二醇、脂肪族二羧酸和羟基羧酸得到的脂肪族聚酯共聚物,通过环状内酯的开环聚合而得到的脂肪族聚酯,合成的脂肪族聚酯,及细菌中生物合成的脂肪族聚酯。
前述聚羟基羧酸包括羟基羧酸如3-羟基丁酸,4-羟基丁酸,2-羟基正丁酸,2-羟基-3,3-二甲基丁酸,2-羟基-3-甲基丁酸,2-甲基乳酸,及2-羟基己酸的均聚物和共聚物。
前述脂肪族二醇包括乙二醇,1,4-丁二醇,及1,4-环己烷二甲醇。前述脂肪族二羧酸包括琥珀酸,己二酸,辛二酸,癸二酸,及十二烷二酸。前述芳香族二羧酸包括对苯二甲酸和间苯二甲酸。
通过这种缩合脂肪族二醇和脂肪族二羧酸而得到的脂肪族聚酯,及通过缩合脂肪族二醇、脂肪族二羧酸和芳香族二羧酸而得到的脂肪族-芳香族聚酯,是通过使至少一种前述化合物进行缩聚而得到的。然后,通过用例如异氰酸酯化合物扩链,得到所需的聚合物。
前述脂肪族聚酯包括聚琥珀酸乙二酯,聚琥珀酸丁二酯,聚琥珀酸-己二酸丁二酯,及聚琥珀酸-碳酸丁二酯。前述脂肪族-芳香族聚酯包括聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯,及聚琥珀酸-己二酸-对苯二甲酸丁二酯。
用于由脂肪族二醇、脂肪族二羧酸和羟基羧酸得到的脂肪族聚酯共聚物中的脂肪族二醇和脂肪族羧酸,可以是上面提到的那些。而且,羟基羧酸还可以是L-乳酸,D-乳酸,DL-乳酸,羟基乙酸,3-羟基丁酸,4-羟基丁酸,2-羟基-正丁酸,2-羟基-3,3-二甲基丁酸,2-羟基-3-甲基-丁酸,2-甲基乳酸,2-羟基己酸等。
前述脂肪族聚酯共聚物包括聚琥珀酸-乳酸丁二酯和聚琥珀酸-己二酸-乳酸丁二酯。但是这种情况下,对于其组成,脂肪族二醇和脂肪族二羧酸为其主要组分。换言之,优选脂肪族二醇∶脂肪族二羧酸∶羟基羧酸的比例为30~49.99∶35~49.99∶30~0.02。
上述通过环状内酯开环聚合而得到的脂肪族聚酯,是通过聚合一种或多种环状单体如ε-己内酯、δ-戊内酯、β-甲基-δ-戊内酯而得到的。
前述合成的脂肪族聚酯包括环状酸酐与环氧乙烷类的共聚物,如琥珀酸酐与环氧乙烷或环氧丙烷的共聚物。
前述细菌中生物合成的脂肪族聚酯包括诸如富养产碱菌(Alcaligeneseutrophus)等细菌内通过乙酰辅酶A的作用生物合成的脂肪族聚酯。尽管这类脂肪族聚酯主要包括聚-β-羟基丁酸(聚-3HB),但是工业上可有利地将它们与羟基戊酸(HV)共聚成聚(3HB-CO-3HV)的共聚物(羟基丁酸与羟基戊酸的共聚物),从而提高其在塑料中的实用性。HV共聚比例优选为0~40mol%。代替羟基戊酸,它们可与长链的链烷酸如3-羟基己酸、3-羟基辛酸或3-羟基十八烷酸共聚。3HB与3-羟基己酸的共聚物包括羟基丁酸与羟基己酸的共聚物。
在上述树脂组合物中,优选聚乳酸树脂与聚酯树脂的混合比(质量)为75~25∶25~75,更优选为65∶35至35∶65。如果聚乳酸树脂的含量高于75%质量,则可成型性差,所以通用的成型如真空成型或气压成型困难。如果小于25%质量,则所得到的板材及由该板材形成的制品往往刚性差。
根据本发明的树脂组合物仅由聚乳酸树脂和聚酯树脂构成。换言之,实际上聚乳酸树脂含量与聚酯树脂含量之和为100%质量。
利用该树脂组合物,制备根据本发明的可生物降解的叠层板。该叠层板应包括多层如两层、三层或四层。
如果根据本发明的可生物降解的叠层板包括两层,则各层(第一层和第二层)所包含的聚乳酸树脂中的D-乳酸含量Da(%)和Db(%)应当满足下面的关系式(1):
Da≤7和Db-Da>3 (1)
具体地,形成第一层的聚乳酸聚合物中的D-乳酸含量(Da)应不大于7%,优选不大于5%。如果高于7%,则即使在结晶化处理之后结晶度也往往降低,这种情况将在后面予以说明。这会导致叠层板在经受高温(例如60~80℃)荷重时刚性不足。换言之,作为第一层中所包含的聚乳酸树脂,优选在下述结晶化处理中能够易于结晶的材料。优选Da值的下限为0.5%。如果低于0.5%,则所得板材可能易碎。
优选形成第二层的聚乳酸聚合物中的D-乳酸含量(Db)比含量Da高3%以上。如果Db与Da之差为3%或更小,则形成第二层的聚乳酸聚合物在结晶度和熔点方面都接近于形成第一层的聚乳酸聚合物,所以形成多层的板材毫无实际意义。
根据本发明的可生物降解的叠层板经受结晶化处理。结晶化处理促进特定聚乳酸树脂的结晶。对用于本发明的结晶化处理没有具体的限制,只要其促进特定聚乳酸树脂的结晶。例如,可以采用经由加热的结晶化。在经由加热的结晶化处理中,板材可与加热到约60~120℃的热辊接触几秒至几分钟,板材可通过红外加热器或通过热空气连续加热预定的时间,板材也可以在加热到约60~120℃的热空气中轧制和加热0.5~72小时。
结晶化之后,优选第一层中所包含的聚乳酸树脂具有不小于20%和不大于100%的结晶度,更优选具有不小于25%和不大于99%的结晶度。如果小于20%,则会导致叠层板在经受高温(例如60~80℃)荷重时刚性不足。第一层中的聚乳酸树脂的结晶度可以为100%。
结晶化之后,优选第二层中所包含的聚乳酸树脂具有不小于0%和不大于20%的结晶度,更优选具有不小于1%和小于15%的结晶度。如果大于20%,则可成型性往往不充分,并且往往产生所谓“桥接现象”的皱纹。第二层中的聚乳酸树脂的结晶度可以为0%。
包含于第一层或第二层中的聚乳酸树脂均可以是两种或多种不同类型聚乳酸树脂的混合物。这种情况下,无论是含量Da还是含量Db,其均为两种或多种聚乳酸树脂中的平均D-乳酸含量。
可生物降解的叠层板可以为两层结构的,即第一层/第二层结构;为三层结构的,即第一层/第二层/第一层结构;或者为四层或四层以上结构的,如第一层/第二层/第一层……/第二层结构,或第一层/第二层/第一层……/第一层结构。优选两个外层由第一层构成,且至少一个内层为第二层。如果两个外层均由第一层构成,则两个外层均为高结晶度的,所以该可生物降解的叠层板具有高耐热性和抗冲击性,并且当其在真空成型机或气压成型机中成型时具有改进的可成型性。在任何的第一层和第二层之间,可以布置回收树脂层或性能介于第一层和第二层之间的层。
优选第一层的总厚度为3~300微米,更优选为10~200微米,进一步优选为30~100微米。如果小于3微米,会导致叠层板在经受高温(例如60~80℃)荷重时刚性不足。如果超过300微米,可成型性可能不充分。
现将说明根据本发明的可生物降解的叠层板的制备方法。板的各层可由上述树脂组合物通过普通的板材成型方法形成。例如,板的各层可通过T-模铸法中的挤出来形成。但是由于聚乳酸树脂具有高吸湿性和水解性,所以需要在制备步骤中控制水分。因而,如果各层是利用普通的单螺杆挤出机通过挤出形成的,则材料应当用例如真空干燥器除湿(干燥)。如果使用排出型双螺杆挤出机进行挤出,则可以更有效地形成板的各层,因为这种挤出机可以更有效地使材料脱水。
对于层合由此制备的各层以形成叠层板的方法没有限制,只要其不损耗本发明的目的。例如,该层合方法可由下面的四种方法中选取。
(1)采用两个或多个挤出机,通过多歧管(multi-manifold)或给料套管(feed block)型挤出头层合板的各层,并熔融片材的形式挤出。
(2)将板的各层之一展开,并通过涂布施用作为其它层的树脂。
(3)在将板的各层加热至适当温度之后,借助于辊筒或压机通过热压使各层结合在一起。
(4)借助于胶粘剂将各层层合在一起。
由此形成的可生物降解的叠层物具有优异的可成型性,实际中无跨接,并且可以在不加热模具即可达到的温度下于短周期内形成。
具体地,根据本发明的可生物降解的叠层板可通过多种方法如真空成型、气压成型、真空压力成型和压制中的任何方法成型为所需的制品。优选可生物降解的叠层板的成型温度不小于前述聚酯树脂的熔点,但小于第一层中所包含聚乳酸树脂的熔点。如果成型温度小于聚酯树脂的熔点,则耐热性和/或可成型性会不充分。如果成型温度等于或高于第一层中所包含的聚乳酸树脂的熔点,则会出现与刚性和可成型性有关的问题。
因而,根据本发明的可生物降解的叠层板可以在大大低于聚乳酸树脂结晶温度的温度下,在短的成型周期内成型为所需的制品。所以,不需要将模具加热至接近于聚乳酸树脂的结晶温度(如80~130℃)。由此形成的制品具有高耐热性和抗冲击性。这大概是因为包含于根据本发明之可生物降解叠层板的第一层中的聚乳酸树脂是至少部分结晶的,而且还可能因为聚乳酸树脂与其它聚酯树脂混合,所以具有独特的粘弹性。
图1示出了根据本发明的可生物降解的叠层板的动态粘弹性(E’)与其温度之间的关系。在图1中,数字<1>表示聚乳酸树脂的玻璃化转变温度(Tg),数字<2>表示聚酯树脂的熔点,及数字<3>表示包含于第一层中的聚乳酸树脂的熔点。
可生物降解的叠层板可在<1>与<3>之间的温度下成型,但是优选在<2>与<3>之间的温度下成型。由于第一层中所包含的聚乳酸树脂通过结晶化处理至少部分结晶,所以所得制品具有良好的耐热性。
根据本发明的可生物降解的叠层板可以成型为如下制品:饭盒,盛装食物如鱼、肉、水果和蔬菜、豆腐、熟食、甜点和速食面的盘和杯,牙刷、电池、药物和化妆品的包装容器,布丁、果酱和咖哩粉的热填充(hot-fill)容器,及传送电子部件如IC(集成电路)、晶体管和二极管的盘和载带(carrier tape)。
可以向形成根据本发明的可生物降解叠层板的树脂组合物中加入添加剂以改进其性能。这种添加剂包括稳定剂,抗氧剂,UV吸收剂,颜料,抗静电剂,导电剂,脱模剂(release agent),增塑剂,调味剂,抗菌剂,成核剂,及与之类似的添加剂。
实施例
现将说明本发明的实施例和对比例。这些例子不以任何方式限制本发明。本发明的实施例和对比例的物理性质测量和评价如下。
[测定和评价]
(1)耐热性评价1
将利用直径75mm、深度50mm、拉伸比0.67的凸模成型的制品,通过热空气循环烘箱在80℃下热处理20分钟。体积减少率计算如下:
体积减少率(%)={1-(成型制品热处理之后的体积/成型制品热处理之前的体积)}×100
体积减少率小于3%的制品为优良,体积减少率不大于6%的制品在实际中可以使用,体积减少率大于6%的制品不能使用。
(2)耐热性评价2
利用直径75mm、深度50mm、拉伸比0.67的凸模成型四个制品,并用水填充。然后,密封其开口,将其相互叠放,并在热空气循环烘箱中于65℃下热处理60分钟。热处理之后,观测制品看其是否变形。
(3)抗冲击性评价1
利用Toyo Seiki制造的水弹冲击试验机,将直径0.5英寸的水弹以3m/秒的速度撞击各可生物降解的叠层板样品,并计算击破叠层板所需的能量。
(4)抗冲击性评价2
将由各可生物降解的叠层板样品得到的制品装满水,将其开口密封,令其从1m的高度落到水泥地板上。然后观察以确定其是否破裂。
(5)玻璃化转变温度(Tg)的测量
根据JIS-K-7121,通过差示扫描量热法(DSC)以10℃/分钟的加热速度测量聚酯的玻璃化转变温度。
(6)结晶化温度的测量
根据JIS-K-7121,测量起因于可生物降解板中的聚乳酸树脂的熔化热(ΔHm)和结晶热(ΔHc),并根据这些数值计算聚乳酸树脂的结晶度如下:
结晶度:χc%=(ΔHm-ΔHc)/(92.8×板中聚乳酸树脂的含量)×100
(7)可成型性的评价
利用直径75mm、深度50mm、拉伸比0.67的凸模(模温25℃),使板材样品进行真空成型(真空度:-70cmHg)。观测如此成型的制品,以检查其如何成型、是否产生桥接及任何其它成型缺陷。表中符号的意义如下。
○:良好成型
△:实际上可接受
×:不良成型
(8)总体评价
表中,对耐热性1、耐热性2、抗冲击性1和抗冲击性2均附有符号○的任何样品,均以符号○表示;同时对上述各项均附有符号×的任何样品,均以符号×表示。
(叠层板中聚乳酸树脂的组成)
对于形成各叠层板样品的聚乳酸树脂,使用Cargill Dow制造(见表1)的Nature Works级D-乳酸之一或混合物,如表2中所示。如果使用混合物,则D-乳酸含量为各级别D-乳酸中按其质量分数计的D-乳酸含量的平均值。
表1
|
Nature Works级 |
4031 |
4050 |
4060 |
D-乳酸(质量%) |
1.2 |
5 |
12 |
Tg(Tg) |
58 |
58 |
56 |
重均分子量 |
200000 |
190000 |
190000 |
表2
|
树脂编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
NatureWorks级 |
4031(质量%) |
100 |
0 | |
0 |
4050(质量%) |
0 |
100 |
70 |
0 |
4060(质量%) |
0 |
0 |
30 |
100 |
平均D-乳酸含量(质量%) |
1.2 |
5 |
7.1 |
12 |
(本发明的实施例1)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的PBS(聚琥珀酸丁二酯,Showa Highpolymer有限公司制造:Bionolle 1001,熔点:111℃;玻璃化转变温度:-40℃),按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的滑石(Nippon Talc有限公司制造:Micro Ace L1),并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例2)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=25/75(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入20%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=25/75(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入20%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例3)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=75/25(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=75/25(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶100∶1。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例4)
除了使用PBAT (聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯,BASF制造,Ecoflex,熔点:109℃,玻璃化转变温度:-30℃)作为可生物降解的脂肪族聚酯之外,按与实施例1相同的方式得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例5)
除了使用PBSL(聚琥珀酸-乳酸丁二酯,Mitsubishi Chemical Corporation制造:AZ81T,94%摩尔琥珀酸与6%摩尔乳酸的共聚物,作为酸组分,熔点:110℃,玻璃化转变温度:-40℃)作为可生物降解的脂肪族聚酯之外,按与实施例1相同的方式得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例6)
除了使用PBSLA(聚琥珀酸-己二酸-乳酸丁二酯,Mitsubishi ChemicalCorporation制造:AD82W,74%摩尔琥珀酸、20%摩尔己二酸和6%摩尔乳酸的共聚物,作为酸组分,熔点:87℃,玻璃化转变温度:-40℃)作为可生物降解的脂肪族聚酯之外,按与实施例1相同的方式得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例7)
除了使用PBSA(聚琥珀酸-己二酸丁二酯,Showa Highpolymer有限公司制造:Bionolle 3001,85%摩尔琥珀酸与15%摩尔己二酸的共聚物,作为酸组分,熔点:93℃,玻璃化转变温度:-40℃)作为可生物降解的脂肪族聚酯之外,按与实施例1相同的方式得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表3中。
(本发明的实施例8)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=25/75(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入20%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=25/75(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入20%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶1∶1。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为400微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表4中。
(本发明的实施例9)
将作为聚乳酸的表2中的树脂2与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为115℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表4中。
(本发明的实施例10)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂3(Db=7.1)与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为100℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表4中。
(本发明的实施例11)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并在220℃下将该混合物从直径25mm的平行双螺杆挤出机的两层多歧管挤出头中,以前层的方式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
由于该实施例的可生物降解的叠层板具有两层结构,所以中间层还充当该叠层板的后层。调节熔融树脂的出料速度,使得前层和后层的厚度比为2∶5。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表4中。
(本发明的实施例12)
将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头中,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径为25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头中,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为3∶1∶3。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表4中。
(本发明的实施例13)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=50/50(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为40℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。将如此制备的叠层板卷成长度约300米的卷形物。将该卷形物在热空气烘箱中于75℃下加热24小时。热处理之后,按上述方式评价该叠层板。评价结果示于表4中。
(本发明的实施例14)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=40/60(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=40/60(%质量)。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为40℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。将如此制备的叠层板卷成长度约300米的卷形物。将该卷形物在热空气烘箱中于75℃下加热24小时。热处理之后,按上述方式评价该叠层板。评价结果示于表4中。
(对比例1)
向100%质量作为聚乳酸的表2中的树脂1中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径为25mm的平行双螺杆挤出机的单层挤出头中挤出。将如此制备的板与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解板。按上述方式评价所得到的板。评价结果示于表5中。
(对比例2)
向100%质量作为聚乳酸的表2中的树脂1中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径为25mm的平行双螺杆挤出机的单层挤出头中挤出。将如此制备的板与保持为40℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解板。按上述方式评价所得到的板。评价结果示于表5中。
(对比例3)
将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=80/20(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径为25mm的平行双螺杆挤出机的单层挤出头中挤出。将如此制备的板与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解板。按上述方式评价所得到的板。评价结果示于表5中。
(对比例4)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=80/20(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径20mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头中,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=80/20(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶2∶1。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表5中。
(对比例5)
将作为聚乳酸的表2中的树脂1与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=60/40(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃从直径为25mm的平行双螺杆挤出机的单层挤出头中挤出。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价所得到的板。评价结果示于表5中。
(对比例6)
将作为聚乳酸的表2中的树脂3(Da=7.1)与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=60/40(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物在220℃下从直径为25mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头中,以前层和后层的形式挤出。
此外,将作为聚乳酸的表2中的树脂4与作为可生物降解的脂肪族聚酯的前述型号的PBS,按聚乳酸树脂/可生物降解的脂肪族聚酯=60/40(%质量)的比例混合在一起。向100%质量的该混合物中,加入10%质量作为无机填料的前述型号的滑石,并将该混合物从直径40mm的平行双螺杆挤出机的多歧管挤出头,以中间层的形式挤出。
调节熔融树脂的出料速度,使得前层、中间层和后层的厚度比为1∶5∶1。将如此挤出的各层与保持为110℃的压延辊接触,得到厚度为300微米的可生物降解的叠层板。按上述方式评价如此得到的叠层板。评价结果示于表5中。
表3
|
本发明的实施例 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
可生物降解的叠层板 |
全板 |
板厚度 (μm) |
300 |
层结构 |
三层 |
层排列*1) |
1/2/1 |
厚度比 |
1/5/1 |
1/100/1 |
1/5/1 |
Db-Da (质量%) |
10.8 |
第一层 |
Da (质量%) |
1.2 |
厚度 (μm) |
86 |
6 |
86 |
结晶度*2) (%) |
44 |
45 |
44 |
47 |
46 |
40 |
39 |
聚酯树脂 |
型号 |
PBS |
PBTA |
PBSL |
PBSLA |
PBSA |
含量(质量%) |
50 |
75 |
25 |
50 |
第二层 |
Db % |
12 |
厚度 (μm) |
214 |
294 |
214 |
结晶度*2) (%) |
1 |
1.2 |
1 |
1.3 |
2 |
1 |
1.3 |
聚酯树脂 |
型号 |
PBS |
PBTA |
PBSL |
PBSLA |
PBSA |
含量(质量%) |
50 |
75 |
25 |
50 |
评价 |
耐热性1 (%) |
0.9 |
0.7 |
2.2 |
1.3 |
0.8 |
1.5 |
1.4 |
耐热性2 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
抗冲击性1 (Kgf·mm) |
215 |
416 |
125 |
325 |
200 |
285 |
312 |
抗冲击性2 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
可成型性 |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
总体评价 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
*1:第一层;2:第二层
*其中所包含的聚乳酸树脂的结晶度
表4
|
本发明的实施例 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
可生物降解的叠层板 |
全板 |
板厚度(μm) |
300 |
层结构 |
三层 |
两层 |
三层 |
层排列*1) |
1/2/1 |
1/2 |
2/1/2 |
1/2/1 |
厚度比 | 1/1/1 | 1/5/1 | 2/5 | 3/1/3 | 1/5/1 |
Db-Da (质量%) |
10.8 |
7 |
5.9 |
10.8 |
第一层 |
Da (质量%) |
1.2 |
5 |
1.2 |
厚度(μm) |
267 |
86 |
43 |
86 |
结晶度*2)(%) |
42 |
30 |
43 |
46 |
42 |
42 |
43 |
聚酯树脂 |
型号 |
PBS |
含量(质量%) | 75 | 50 | 60 |
第二层 |
Db % |
12 |
7.1 |
12 |
厚度(μm) | 34 | 214 | 257 | 214 |
结晶度*2)(%) | 1.8 | 2.4 | 9.2 | 1.1 | 3.4 | 1 | 1.1 |
聚酯树脂 | 型号 | PBS |
含量(质量%) |
75 |
50 |
60 |
评价 |
耐热性1(%) |
0.7 |
1 |
0.9 |
1.2 |
1.4 |
0.9 |
0.8 |
耐热性2 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
抗冲击性1(Kgf·mm) |
398 |
270 |
198 |
203 |
222 |
220 |
302 |
抗冲击性2 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
可成型性 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
总体评价 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
*1:第一层;2:第二层
*其中所包含的聚乳酸树脂的结晶度
表5
|
对比例 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
可生物降解的叠层板 |
全板 |
板厚度(μm) |
300 |
层结构 |
单层 |
三层 |
单层 |
三层 |
层排列*1) |
1 |
1/2/1 |
1 |
1/2/1 |
厚度比 |
- |
1/2/1 |
- |
1/5/1 |
Db-Da (质量%) |
- |
10.8 |
- |
4.8 |
第一层 |
Da (质量%) |
1.2 |
- |
1.2 |
7.1 |
厚度(μm) |
300 |
- |
150 |
300 |
86 |
结晶度*2)(%) | 46 | 5.2 | - | 45 | 43 | 10.1 |
聚酯树脂 |
型号 |
无 |
PBS |
含量(质量%) |
0 |
20 |
40 |
第二层 |
Db % |
- |
12 |
- |
12 |
厚度(μm) | - | 300 | 150 | - | 214 |
结晶度*2)(%) | - |
3.4 |
1.1 |
- |
1.2 |
聚酯树脂 |
型号 |
无 |
PBS |
无 |
PBS |
含量(质量%) |
0 |
20 |
0 |
40 |
评价 |
耐热性1(%) |
82.3 |
84.1 |
8.1 |
6.5 |
1.2 |
1.5 |
耐热性2 |
× |
× |
× |
○ |
○ |
× |
抗冲击性1(Kgf·mm) | 11 | 10 | 78 | 85 | 156 | 202 |
抗冲击性2 | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ |
可成型性 |
× |
○ |
○ |
× |
× |
○ |
总体评价 |
× |
× |
× |
× |
× |
× |
*1:第一层;2:第二层
*其中所包含的聚乳酸树脂的结晶度
[结果]
从表3至表5可以看出,本发明的实施例1~14的耐热性、抗冲击性和可成型性都是优异的,而且所需的制品可由任何这些实施例中的叠层板通过普通成型循环而形成。
另一方面,不包含任何可生物降解的脂肪族聚酯的对比例1在抗冲击性和耐热性方面都差。此外,制品在真空成型中的可成型性极差。与对比例1一样,对比例2在耐热性和抗冲击性方面也差。特别是关于耐热性2,由对比例2的板成型的容器发生皱缩(buckling)。
具有低含量可生物降解的脂肪族聚酯的对比例3的耐热性差。与对比例2一样,关于耐热性2,由对比例3的板成型的容器发生皱缩。对比例4的耐热性和可成型性差。可成形性也不良。
对比例5在可成型性评价期间出现桥联。由对比例6的板形成的容器在耐热性评价2期间出现皱缩。