TWI773609B - 回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料、其製法、熱熔膠及複合材料膜 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料及其製法。該製法包括步驟(A)和步驟(B);步驟(A):加熱第一混合物,該第一混合物包含回收聚乙烯醇縮丁醛和抗黏劑;以及步驟(B):將自由基起始劑加入該第一混合物中進行反應,得到該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料;其中,該自由基起始劑包括偶氮化合物、有機過氧化物或其組合;該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料在溫度為190°C、壓力為2.16公斤下的熔融指數大於7。由於該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料具有優異的再加工性,故可用以製造熱熔膠及複合材料膜。
Description
本創作係關於一種廢棄物之回收或加工領域,尤指一種處理回收聚乙烯醇縮丁醛之領域。
聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral,PVB)因具有高透明度、高韌性和高彈性而常作為兩片或多片玻璃間的夾層膜以形成安全玻璃,主要應用於汽車及建築等領域。不過,原PVB (virgin PVB)價格昂貴,且廢棄的PVB因不易降解,故往往需要以焚化的方式處理,造成環境極大的負擔,因此,若能將廢棄的PVB回收再利用,從經濟、環保等方面而言,都有相當大的價值。
一般而言,回收PVB (recycled PVB,rPVB)可分為兩種來源:第一種是「生產後剩材的再生」 (postindustrial recycled,PIR),這類回收是把製造PVB產品的過程中所產生的邊角料回收再利用;第二種是「消費後廢料再生」 (post consumer recycled,PCR),這類回收則是消費者在使用完PVB產品後,從廢棄的產品中將PVB回收再做為其他產品可利用的原料。然而,因作為安全玻璃之夾層膜的原PVB為了避免一受到日照即變形軟化,往往具有足夠的剛性,即具有較低的熔融指數(Melt Flow Index,簡稱MI值),容易堆積於加工設備的熱金屬部件上,故導致rPVB未能具有令人滿意的再加工性,限制了後續應用的廣度。此外,因玻璃間的PVB夾層膜需添加大量的增塑劑來調整PVB夾層膜和玻璃間的貼合,如此一來,含有前述增塑劑的rPVB則對非玻璃產品(例如纺織品或其他高分子薄膜)的表面的接著強度變差,同樣不利於後續應用。
有鑑於上述rPVB存在的技術缺陷,本創作之目的在於提供一種回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料的製法,因利用所述製法獲得的rPVB之再製材料具有高MI值,故能提升rPVB的再加工性,適用多元化的成膜方式,增加後續應用的廣度。
本創作之另一目的在於提供一種聚乙烯醇縮丁醛再製材料的製法,其製程簡單而能符合成本效益,進而更具商業實施的潛力。
為達成前述目的,本創作提供一種回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料的製法,其包括步驟(A)和步驟(B)。步驟(A):加熱第一混合物,該第一混合物包含回收聚乙烯醇縮丁醛和抗黏劑 (antiblocking agent);以及步驟(B):將自由基起始劑 (free radical initiator)加入該第一混合物中進行反應,得到該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料;其中,該自由基起始劑包括偶氮化合物 (azo compound)、有機過氧化物 (organic peroxide)或其組合;其中,該有機過氧化物為2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷 (2,5-dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexane)、過氧化雙月桂醯基 (dilauroyl peroxide,LPO)、過氧化苯甲醯基 (benzoyl peroxide,BPO)或其組合;該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料在溫度為190°C、壓力為2.16公斤 (kg)下的MI值大於7。
一般而言,自由基起始劑是用於引發不飽和雙鍵進行加成反應,因此常作為聚合引發劑或固化劑,如此一來,與自由基起始劑一起混合的不飽和樹脂(例如:低密度聚乙烯 (LDPE)、聚甲基丙烯酸樹脂 (PMMA)等),將會分子量增大或交聯程度上升,而更難流動;然而,本創作藉由將特定種類之自由基起始劑添加至rPVB中,利用自由基奪取rPVB的主鏈上的氫原子,引發斷裂反應,使得rPVB原本的分子量分布和/或分子鏈中的局部結晶性或糾結程度改變,導致黏彈性降低,最終得到MI值提高的rPVB,因此rPVB之再製材料能在後續作為多種薄膜的原料時,較易與其他材料均勻混合,且可降低所需的加工溫度,適用於多元化的成膜方式,可應用於製造不同產品,增加rPVB的應用廣度。
依據本創作,於該步驟(A)中,該rPVB的來源可以是PIR的rPVB,也可以是PCR的rPVB。較佳的,該rPVB可包括製造車輛安全玻璃的PVB邊角料或源自含有PVB的玻璃廢棄物,例如,該rPVB可源自於廢棄之汽車安全玻璃,但不限於此。
依據本創作,於該步驟(A)中,該抗黏劑可包括脂肪酸鹼金屬鹽、脂肪酸鹼土金屬鹽、脂肪酸過渡金屬鹽、脂肪酸醯胺或其組合。具體而言,該脂肪酸鹼金屬鹽可以是硬脂酸鉀 (potassium stearate);該脂肪酸鹼土金屬鹽可以是硬脂酸鈣 (calcium stearate);該脂肪酸過渡金屬鹽可以是硬脂酸鋅 (zinc stearate),但不限於此。
較佳的,於該第一混合物中,以該rPVB的含量為100重量份,該抗黏劑的含量為0.05重量份至5.0重量份,但不限於此;更佳的,以該rPVB的含量為100重量份,該抗黏劑的含量為0.1重量份至3.5重量份。
較佳的,於步驟(B)中,以該rPVB的含量為100重量份,該自由基起始劑的含量為0.75重量份至9.5重量份,但不限於此。
較佳的,於該步驟(B)中,該偶氮化合物包括偶氮二異丁腈 (2,2’-azobis(2-methylpropionitrile),AIBN)、偶氮二異戊腈 (2,2-azo bis-2-methyl butyro nitrilo,AMBN)、偶氮二環己基甲腈 (1,1-azodi(hexahydrobenzonitrile),ACCN)或其組合,但不限於此。在一些實施態樣中,所述自由基起始劑可僅使用所述偶氮化合物,例如,所述自由基起始劑可為AIBN、或AIBN和ACCN之組合,但不限於此。
較佳的,於該步驟(B)中,以該rPVB的含量為100重量份,該偶氮化合物的含量為0.1重量份至8.0重量份,但不限於此;更佳的,以該rPVB的含量為100重量份,該偶氮化合物的含量為0.3重量份至5.0重量份。
依據本創作,該有機過氧化物的分子結構中含有-O-O-鍵,通常被認為是過氧化氫的衍生物。該有機過氧化物可以在相對較低的溫度下熱分解,它們也很容易通過與還原性物質反應產生自由基。在一些實施態樣中,所述自由基起始劑可僅使用有機過氧化物,例如,所述自由基起始劑可為LPO、或LPO和BPO之組合,但不限於此。
較佳的,於該步驟(B)中,以該rPVB的含量為100重量份,該有機過氧化物的含量為0.01重量份至2.5重量份,但不限於此;更佳的,以該rPVB的含量為100重量份,該有機過氧化物的含量為0.05重量份至1.5重量份。
在一些實施態樣中,所述自由基起始劑可使用偶氮化合物和有機過氧化物的組合,例如,所述自由基起始劑可為AIBN和LPO之組合,或是AMBN和BPO之組合,或是AIBN和BPO之組合,但不限於此。
為了更進一步提升該rPVB之再製材料之應用性,在一些實施態樣中,該步驟(B)包括步驟(b1)和步驟(b2)。其中,步驟(b1):將該自由基起始劑加入該第一混合物中進行反應,得到第一中間物;以及步驟(b2):將輔劑與該第一中間物混合,得到該rPVB之再製材料。
較佳的,該輔劑包括紫外線吸收劑 (UV absorber)、抗氧化劑、或其組合,但不限於此。具體而言,添加所述抗氧化劑有利於後續進行螺桿造粒製程或螺桿擠壓成膜製程,以得到熱穩定性佳的rPVB之再製材料。
較佳的,以該rPVB之再製材料的總固含量為基準,該輔劑的含量為0.1重量百分比 (wt%)至4.5 wt%,但不限於此。
較佳的,該紫外線吸收劑包括二苯甲酮 (benzophenone)、苯並*** (benzotriazole)、2-(2H-苯並***-2-基)-4,6-二叔戊基苯酚 (2-(2H-benzotriazol-2-yl)-4,6-di-tert-pentylphenol)或其組合。較佳的,以該rPVB之再製材料的總固含量為基準,該紫外線吸收劑之含量為0.1 wt%至1.5 wt%,但不限於此。更佳的,該紫外線吸收劑之含量為0.3 wt%至1.0 wt%。
較佳的,該抗氧化劑包括位阻酚系抗氧化劑 (hindered phenol antioxidants),例如:2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚 (2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol,BHT)、3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷醇酯 (n-octadecyl(3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionate)或其組合,但不限於此。較佳的,以rPVB之再製材料的總固含量為基準,該抗氧化劑之含量為0.1 wt%至3.0 wt%,但不限於此。更佳的,該抗氧化劑之含量為0.12 wt%至1.0 wt%。
較佳的,該步驟(A)的加熱溫度為50°C至120°C,但不限於此;更佳的,該步驟(A)的加熱溫度為60°C至100°C。
較佳的,該步驟(b1)的反應溫度為60°C至140°C,但不限於此;更佳的,該步驟(b1)的反應溫度為65°C至135°C。
由於自由基起始劑的反應性會受溫度影響,不同自由基的熱分解條件亦不相同,較佳的,該步驟(B)中選用的自由基起始劑在溫度為80°C至130°C時,其半衰期為0.1小時;更佳的,該步驟(B)中選用的自由基起始劑在溫度為85°C至125°C時,其半衰期為0.1小時。
較佳的,該步驟(b2)的溫度為100°C至140°C,但不限於此;更佳的,該步驟(b2)的反應溫度為105°C至130°C。
具體而言,該步驟(A)中形成第一混合物的混合方式可採用雙滾輪壓延機(two roll mill)或捏合機(kneader reactor),但不限於此。較佳的,該步驟(A)中形成第一混合物的混合方式為採用捏合機。較佳的,從步驟(A)至步驟(b2)持續以相同的混合方式混合(例如採用捏合機),直至得到該rPVB之再製材料。
此外,本創作另提供一種如前述製法所製得的rPVB之再製材料,所述rPVB之再製材料具有在溫度為190°C、壓力為2.16 kg下大於7的MI值。較佳的,該rPVB之再製材料在溫度為190°C、壓力為2.16 kg下的MI值為大於或等於10且小於或等於35。
在一些實施態樣中,該rPVB之再製材料的形態可為粒狀,即表示前述製法最終將該rPVB之再製材料切成均勻之多個顆粒;在另一些實施態樣中,該聚乙烯醇縮丁醛再製材料的形態可為薄膜狀。
本創作另提供一種熱熔膠 (hot melt adhesive,HMA),其包含如前述製法所製得的rPVB之再製材料。
較佳的,所述熱熔膠更包括低熔點熱塑性聚氨酯,該低熔點熱塑性聚氨酯的起始流動溫度 (flow beginning temperature,Tfb)為80°C至120°C,但不限於此;所述起始流動溫度係指高分子開始出現流動性時的溫度。較佳的,以該熱熔膠的總固含量為基準,該低熔點熱塑性聚氨酯之含量為50 wt%至90 wt%,且該rPVB之再製材料之含量為10 wt%至50 wt%,但不限於此。
若為了使所述熱熔膠更具環保性且符合全球回收標準 (Global Recycle Standard,GRS)等規範,其中,該低熔點熱塑性聚氨酯係可部分或全部採用回收再利用之熱塑性聚氨酯。
舉例而言,所述熱熔膠可應用於鞋材、成衣等,但不限於此。
本創作還提供一種複合材料膜,其包含高熔點熱塑性聚氨酯以及如前述之rPVB之再製材料,其中,該高熔點熱塑性聚氨酯的起始流動溫度大於120°C且小於或等於170°C。較佳的,以該複合材料膜的總固含量為基準,該高熔點熱塑性聚氨酯之含量為60 wt%至85 wt%,且該rPVB之再製材料之含量為15 wt%至40 wt%,但不限於此。
若為了使所述複合材料膜更具環保性且符合全球回收標準等規範,其中,該高熔點熱塑性聚氨酯係可部分或全部(例如100%)採用回收再利用之熱塑性聚氨酯。
在一些實施態樣中,所述複合材料膜可疊置於一織物或一塑膠膜層上以形成一多層結構複合膠皮,但不限於此。所述織物的材料並無特別限制,例如可選用綿、麻、羊毛等天然纖維,也可以選用尼龍 (Nylon)、聚酯 (polyester)、或聚丙烯 (polypropylene)等合成纖維,或是至少一天然纖維和至少一合成纖維的混紡纖維等。所述塑膠膜層的材料並無特別限制,例如可以選用聚氨酯 (polyurethane,PU)、TPU等,但不限於此。
在一些實施態樣中,所述多層結構複合膠皮可採用熱壓等方式使所述複合材料膜和該織物直接黏合,或者所述複合材料膜和該塑膠膜層直接黏合,而不需再使用其他膠材;其中,該熱壓的溫度為128°C,壓力為6公斤/平方公分 (kg/cm
2),熱壓時間為30秒,但不限於此。在此情況下,所述多層結構複合膠皮即為免車縫的多層結構複合膠皮之一態樣。
在另一些實施態樣中,所述複合材料膜和該織物或該塑膠膜層之間仍可使用一膠材黏合,該膠材並無特別限制。較佳的,該膠材為前述包含所述rPVB之再製材料的熱熔膠。在此情況下,所述多層結構複合膠皮即為免車縫的多層結構複合膠皮之另一態樣。具體而言,所述多層結構複合膠皮可依序包括一PU膜、本創作的複合材料膜和本創作的熱熔膠,或是可依序包括一PU膜、本創作的熱熔膠、本創作的複合材料膜和本創作的熱熔膠。
舉例而言,所述多層結構複合膠皮可應用於籃球皮、鞋材、運動護具、自行車内胎等,但並非僅限於此。
以下列舉數種實施例及參考例說明本創作之實施方式,熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本創作所能達成之優點與功效,並且於不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更,以施行或應用本創作之內容。
原料1. rPVB-1:購自博瑞達公司 (Protrade Asia Ltd.)的PVB邊角料,屬於PIR回收料;
2. rPVB-2:購自博瑞達公司的PCR之rPVB;
3. 抗黏劑:硬脂酸鋅;
4. 偶氮化合物I:偶氮二異丁腈,購自Nouryon公司;
5. 偶氮化合物II:偶氮二異戊腈,購自Nouryon公司;
6. 偶氮化合物III:偶氮二環己基甲腈,購自Nouryon公司;
7. 有機過氧化物a:過氧化雙月桂醯基,購自Nouryon公司;
8. 有機過氧化物b:過氧化苯甲醯基,購自台灣白川化成公司;
9. 紫外線吸收劑:Lowilite 20,購自明正貿易公司公司;
10. 抗氧化劑:ANOX 1315,購自明正貿易公司公司;
11. 熱塑性聚氨酯i:80 AU,購自大東樹脂公司,Tfb為110°C;
12. 熱塑性聚氨酯ii:85 AN,購自大東樹脂公司,Tfb為113°C;
13. 熱塑性聚氨酯iii:85 UL,購自大東樹脂公司,Tfb為106°C;
14.熱塑性聚氨酯iv:85A DP2,購自佳益公司,Tfb為125°C;
15.熱塑性聚氨酯v:RS1-90A DP2,購自佳益公司,Tfb為138°C;
16. 熱塑性聚氨酯vi:F111 95A,購自佳益公司,Tfb為155°C;
17. 熱塑性聚氨酯vii:F111 85A,購自佳益公司,Tfb為140°C。
rPVB 之再製材料的製法之參數條件:
(1) 參數條件I:
步驟(A):首先,將一定量之碎片狀的rPVB和硬脂酸鋅一起投入捏合機中,於60°C下進行混煉直到形成外觀類似麵糰狀的第一混合物。步驟(b1):接著,將部分的自由基起始劑(例如有機過氧化物)加入該第一混合物中,一邊攪拌一邊加溫直到料溫到達70°C後,再將剩餘的自由基起始劑(例如偶氮化合物)分成三次加入所述第一混合物,待反應完成後得到第一中間物。步驟(b2):將該第一中間物加熱至110°C後,將所欲添加的輔劑與該第一中間物混合並持續攪拌5分鐘,最後,將混煉完成的成品先經由單螺桿水中造粒機 (single screw extruder underwater pelletizing)造粒,再經由雙滾輪壓延機輸出薄膜狀的rPVB之再製材料,所述rPVB之再製材料的厚度約為0.3毫米(mm)。
(2) 參數條件II:
步驟(A):首先,將一定量之碎片狀的rPVB和硬脂酸鋅一起投入捏合機中,於80°C下進行混煉直到形成外觀類似麵糰狀的第一混合物。步驟(b1):接著,將部分的自由基起始劑(例如有機過氧化物)加入該第一混合物中,一邊攪拌一邊加溫直到料溫到達100°C後,再將剩餘的自由基起始劑(例如偶氮化合物)分成三次加入所述第一混合物,待反應完成後得到第一中間物。步驟(b2):將該第一中間物加熱至120°C後,將所欲添加的輔劑與該第一中間物混合並持續攪拌5分鐘,最後,將混煉完成的成品先經由單螺桿水中造粒機造粒,再經由雙滾輪壓延機輸出薄膜狀的rPVB之再製材料,所述rPVB之再製材料的厚度約為0.3 mm。
《回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料》
根據表1和表2所示的各成分之含量(重量單位:克(g))和參數條件製得各實施例之rPVB之再製材料。以實施例1的rPVB之再製材料E1為例:首先,將1000 g之碎片狀的rPVB-1和10 g的硬脂酸鋅一起投入捏合機中,於60°C下進行混煉直到形成外觀類似麵糰狀的第一混合物;接著,將1 g的LPO加入該第一混合物中,一邊攪拌一邊加溫直到料溫到達70°C,再將25 g的AIBN分三份依序加入所述第一混合物,待反應完成後得到第一中間物;在本實施例中,以檢測第一中間物的MI值幾乎不再變動代表前述反應已完成。隨後,再將該第一中間物加熱至110°C,把紫外線吸收劑和抗氧化劑與該第一中間物混合並持續攪拌5分鐘,最後,將混煉完成的成品先經由單螺桿水中造粒機造粒,再經由雙滾輪壓延機輸出薄膜狀的rPVB之再製材料E1。
參考例1 (來自PIR的rPVB)
將100 g之碎片狀的rPVB-1和2 g之硬脂酸鋅一起投入捏合機中,於110°C下進行混煉5分鐘,使之混合均勻,接著,再由雙滾輪壓延機輸出薄膜狀的rPVB之再製材料R1。
參考例2 (來自PCR的rPVB)
將100 g之碎片狀的rPVB-2和2 g之硬脂酸鋅一起投入捏合機中,於110°C下進行混煉5分鐘,使之混合均勻,接著,再由雙滾輪壓延機輸出薄膜狀的rPVB之再製材料R2。
《回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料之特性分析》
將rPVB之再製材料E1至rPVB之再製材料E8、rPVB之再製材料R1以及rPVB之再製材料R2依照以下試驗方法分別測量各自的MI值、拉伸強度、極限伸長率、撕裂強度等特性分析,並將分析結果列於表1和表2中;另外,上述各rPVB之再製材料以動態機械力學分析儀(DMA)分析rPVB之再製材料E1至rPVB之再製材料E8、rPVB之再製材料R1以及rPVB之再製材料R2的玻璃轉化溫度(Tg)及其tanδ、起始流動溫度及其tanδ,並記錄於表1和表2。為確保特性分析的實驗意義,各rPVB之再製材料係由相同的試驗方法進行分析。是以,各rPVB之再製材料的特性差異主要係源自於各rPVB之再製材料之製法中使用的自由基起始劑和/或製法的參數條件的差異所致。
試驗方法:1. MI值:依ASTM D1238 A標準試驗法,於190°C的溫度下,施加2.16 kg的負重進行測量;
2. 拉伸強度(tensile strength):依ASTM D412標準試驗法量測;
3. 極限伸長率(ultimate elongation):依ASTM D412標準試驗法量測;
4. 撕裂強度(tearing strength):依ASTM D624標準試驗法量測;
5. Tg及其損耗角正切值tanδ:依ASTM D4065標準試驗法量測;
6. Tfb及其損耗角正切值tanδ:依ASTM D4065標準試驗法量測。
表1
實施例/參考例編號 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 |
rPVB-1 | 1000.00 | 4000.00 | 1000.00 | 3000.00 | 3000.00 |
rPVB-2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
抗黏劑 | 10.00 | 20.00 | 10.00 | 35.00 | 35.00 |
偶氮化合物I | 25.00 | 75.00 | 25.00 | 75.00 | 75.00 |
偶氮化合物II | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
偶氮化合物III | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
有機過氧化物a | 1.00 | 0 | 0 | 1.50 | 0 |
有機過氧化物b | 0 | 0 | 0.05 | 0 | 1.50 |
紫外線吸收劑 | 4.00 | 16.00 | 4.00 | 12.00 | 12.00 |
抗氧化劑 | 2.00 | 8.00 | 2.00 | 6.00 | 6.00 |
參數條件 | (I) | (I) | (I) | (I) | (I) |
MI值 | 15.80 | 9.60 | 9.10 | 14.13 | 10.60 |
拉伸強度 (kg/cm 2) | 279.50 | 268.50 | 286.97 | 167.94 | 167.94 |
極限伸長率 (%) | 246.00 | 234.50 | 218.95 | 223.91 | 223.91 |
撕裂強度 (kg/cm) | 41.50 | 45.00 | 58.00 | 28.98 | 28.98 |
Tg (°C) | 26.29 | 27.85 | 28.94 | 27.55 | 28.15 |
Tg之tanδ | 1.25 | 1.21 | 1.20 | 1.19 | 1.22 |
Tfb (°C) | 123.77 | 129.79 | 130.37 | 126.13 | 129.22 |
Tfb之tanδ | 1.02 | 1.07 | 1.01 | 1.03 | 1.00 |
表2
實施例/參考例編號 | E6 | E7 | E8 | R1 | R2 |
rPVB-1 | 3000.00 | 3000.00 | 0 | 100 | 0 |
rPVB-2 | 0 | 0 | 5500.00 | 0 | 100 |
抗黏劑 | 30.00 | 30.00 | 55.00 | 2.00 | 2 |
偶氮化合物I | 75.00 | 75.00 | 137.50 | 0 | 0 |
偶氮化合物II | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
偶氮化合物III | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
有機過氧化物a | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
有機過氧化物b | 1.50 | 1.50 | 2.75 | 0 | 0 |
紫外線吸收劑 | 12.00 | 12.00 | 22.00 | 0 | 0 |
抗氧化劑 | 6.00 | 6.00 | 11.00 | 0 | 0 |
參數條件 | (I) | (I) | (II) | -- | -- |
MI值 | 10.47 | 16.30 | 13.60 | 4.34 | 4.09 |
拉伸強度 (kg/cm 2) | 255.01 | 270.82 | 185.01 | 266.00 | 163.7 |
極限伸長率 (%) | 242.86 | 241.00 | 194.77 | 263.00 | 208.2 |
撕裂強度 (kg/cm) | 39.79 | 37.03 | 37.43 | 45.00 | 30 |
Tg (°C) | 29.91 | 30.52 | 25.22 | 28.60 | 29.46 |
Tg之tanδ | 1.23 | 1.23 | 1.23 | 1.15 | 1.28 |
Tfb (°C) | 131.95 | 124.83 | 127.21 | 132.18 | 125.16 |
Tfb之tanδ | 1.03 | 1.01 | 1.03 | 1.03 | 1.00 |
如表1和表2的實驗結果可知,當經過本創作之製法處理後,相比於參考例1的rPVB之再製材料R1,實施例1至7的rPVB之再製材料E1至E7確實具有較高的MI值(大於9);相比於參考例2的rPVB之再製材料R2,實施例8的rPVB之再製材料E8確實具有較高的MI值(大於13)。由此可證,由本創作之製法所製得的作之rPVB之再製材料能具有更優異的再加工性。
另外,於DMA分析中,在Tg點的tanδ大於或等於1就表示該測試材料具有減震和低回彈的性能;從表1和表2的結果可確定,本創作之製法所製得的作之rPVB之再製材料能具有減震和低回彈的性質。
《熱熔膠》
根據表3所示的各成分之含量(重量單位:g)製得各實施例之熱熔膠。以實施例9的熱熔膠HMA-1為例:首先,將4000 g之rPVB之再製材料E4和5000 g的熱塑性聚氨酯i以及1000 g的熱塑性聚氨酯iii一起投入捏合機中,於145°C下進行混煉;最後,將混煉完成的成品先經單螺桿水中造粒機造粒,接著再經由單螺桿T型模頭(T-Die)薄膜成型機壓延擠出薄膜狀的熱熔膠HMA-1。
《熱熔膠之特性分析》
將熱熔膠HMA-1至熱熔膠HMA-5依照以下試驗方法分別測量各自的MI值、Tfb、接著強度等特性分析,並將分析結果列於表3中。為確保特性分析的實驗意義,各熱熔膠係由相同的試驗方法進行分析。是以,各熱熔膠的特性差異主要係源自於各熱熔膠之原料的差異所致。
試驗方法:1. MI值:依ASTM D1238 A標準試驗法,於190°C的溫度下,施加2.16 kg的負重進行測量;
2. Tfb:使用DMA依ASTM D4065標準試驗法量測;
3. 接著測試(I):根據Nike測試規範G-44,分析熱熔膠用於TPU薄膜和布之間時的接著強度;
4. 接著測試(II):根據Nike測試規範G-44,分析熱熔膠用於PU薄膜和PU薄膜之間時的接著強度;
5. 接著測試(III):根據Nike測試規範G-44,分析熱熔膠用於TPU薄膜和TPU薄膜之間時的接著強度。
表3
實施例編號/ 熱熔膠編號 | E9/ HMA-1 | E10/ HMA-2 | E11/ HMA-3 | E12/ HMA-4 | E13/ HMA-5 | |
rPVB之 再製材料 | E1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
E2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
E3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
E4 | 4000 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
E5 | 0 | 4000 | 0 | 0 | 0 | |
E6 | 0 | 0 | 2160 | 0 | 0 | |
E7 | 0 | 0 | 0 | 2000 | 0 | |
E8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2000 | |
熱塑性聚氨酯i | 5000 | 0 | 2700 | 2500 | 2500 | |
熱塑性聚氨酯ii | 0 | 5000 | 0 | 0 | 0 | |
熱塑性聚氨酯iii | 1000 | 1000 | 540 | 500 | 500 | |
MI值 | 16.00 | 13.00 | 21.13 | 4.51 | 39.60 | |
Tfb (°C) | 115.28 | 114.47 | 115.85 | 113.00 | 114.84 | |
接著測試(I) 接著強度(N/mm) | 3.2-4.9 | 3.0-3.2 | 3.5-4.8 | 3.0-3.7 | 3.0-4.1 | |
接著測試(II) 接著強度(N/mm) | 5.4 | 3.6-4.0 | 4.6-4.8 | 3.8-4.1 | 4.8 | |
接著測試(III) 接著強度(N/mm) | 4.4-4.8 | 3.0-3.4 | 4.2-4.5 | 4.3-4.8 | 4.8 |
如表3的實驗結果可知,含有本創作的rPVB之再製材料的熱熔膠所具有的Tfb皆不大於120°C,符合作為熱熔膠的基本條件。此外,熱熔膠HMA-1至熱熔膠HMA-5在接著測試(I)至接著測試(III)中,皆具有大於2.5 N/mm的接著強度,通過Nike測試規範G-44要求的「接著強度≧2.5 N/mm」。由此可證,本創作的rPVB之再製材料因具有高MI值而可應用至熱熔膠,使所述熱熔膠在滿足接著強度的基礎上還可順應全球的永續循環趨勢,實踐環保理念。
《複合材料膜》
根據表4所示的各成分之含量(重量單位:g)製得各實施例之複合材料膜。以實施例14的複合材料膜CMF-1為例:首先,將400 g之rPVB之再製材料E6和600 g的熱塑性聚氨酯iv一起投入捏合機中,於145°C下進行混煉;最後,將混煉完成的成品先經單螺桿水中造粒機造粒,接著再經由單螺桿T型模頭薄膜成型機壓延擠出薄膜狀的複合材料膜CMF-1,所述複合材料膜CMF-1的厚度約為0.3 mm。
《複合材料膜之特性分析》
將複合材料膜CMF-1至複合材料膜CMF-3依照以下試驗方法分別測量各自的MI值、Tfb、拉伸強度、極限伸長率、撕裂強度等特性分析,並將分析結果列於表4中。為確保特性分析的實驗意義,各複合材料膜係由相同的試驗方法進行分析。是以,各複合材料膜的特性差異主要係源自於各複合材料膜之原料的差異所致。
試驗方法:1. MI值:依ASTM D1238 A標準試驗法,於190°C的溫度下,施加2.16 kg的負重進行測量;
2. Tfb:使用DMA依ASTM D4065標準試驗法量測;
3. 拉伸強度:依ASTM D412標準試驗法量測;
4. 極限伸長率:依ASTM D412標準試驗法量測;
5. 撕裂強度:依ASTM D624標準試驗法量測。
表4
實施例編號/ 複合材料膜編號 | E14/ CMF-1 | E15/ CMF-2 | E16/ CMF-3 | |
rPVB之 再製材料 | E1 | 0 | 0 | 0 |
E2 | 0 | 0 | 0 | |
E3 | 0 | 0 | 0 | |
E4 | 0 | 0 | 0 | |
E5 | 0 | 0 | 0 | |
E6 | 400 | 400 | 0 | |
E7 | 0 | 0 | 300 | |
E8 | 0 | 0 | 0 | |
熱塑性聚氨酯iv | 600 | 600 | 0 | |
熱塑性聚氨酯v | 0 | 0 | 0 | |
熱塑性聚氨酯vi | 0 | 0 | 350 | |
熱塑性聚氨酯vii | 0 | 0 | 350 | |
MI值 | 19.2 | 18.45 | 23.5 | |
Tfb (°C) | 120.68 | 121.43 | 145.68 | |
拉伸強度 (kg/cm 2) | 220 | 210 | 224.1 | |
極限伸長率 (%) | 420 | 350 | 330.6 | |
撕裂強度 (kg/cm) | 94 | 94 | 83.8 |
其中,複合材料膜CMF-1和複合材料膜CMF-2因具有約120°C的Tfb,故可應用至高週波用的多層結構複合膠皮;複合材料膜CMF-3因具有較高的Tfb (145°C),故可應用至耐高溫型的多層結構複合膠皮。此外,在另一些實施例中,所述複合材料膜中包含的熱塑性聚氨酯可以是回收再利用的熱塑性聚氨酯,使得所述複合材料膜的原料完全是回收來的成分。
如表4的實驗結果可知,含有本創作的rPVB之再製材料的複合材料膜能在複合材料膜中提高rPVB的含量,且所述複合材料膜具有不錯的機械性質表現,表示本創作的rPVB之再製材料確實具有較佳的再加工性,使得複合材料膜中的各成份能均勻混合,避免因無法均勻混合導致成膜後機械性質大幅降低的問題。此外,由於複合材料膜可增加再生材料的使用,故可藉由使用「永續性」的原料而減少地球資源浪費,實踐環保理念。
綜上所述,本創作的rPVB之再製材料的製法確實可製得具有MI值相較於現有rPVB更高的rPVB之再製材料,進而提升所述rPVB之再製材料的再加工性,增加後續應用的廣度,提高商業價值。
無
無。
無
Claims (20)
- 一種回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料的製法,其包括以下步驟:步驟(A):加熱第一混合物,該第一混合物包含回收聚乙烯醇縮丁醛和抗黏劑;以及步驟(B):將自由基起始劑加入該第一混合物中進行反應,得到該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料;其中,該自由基起始劑包括偶氮化合物、有機過氧化物或其組合;其中,該有機過氧化物為2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己酸過氧化)己烷、過氧化雙月桂醯基、過氧化苯甲醯基或其組合;該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料在溫度為190℃、壓力為2.16公斤下的熔融指數大於7且小於或等於35。
- 如請求項1所述之製法,其中,該步驟(A)的加熱溫度為50℃至120℃。
- 如請求項1所述之製法,其中,該步驟(B)中選用的該自由基起始劑在溫度為80℃至130℃時,其半衰期為0.1小時。
- 如請求項1所述之製法,其中,該步驟(B)包括:步驟(b1):將該自由基起始劑加入該第一混合物中進行反應,得到第一中間物;以及步驟(b2):將輔劑與該第一中間物混合,得到該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料。
- 如請求項4所述之製法,其中,該步驟(b1)的反應溫度為60℃至140℃。
- 如請求項4所述之製法,其中,該輔劑包括紫外線吸收劑、抗氧化劑或其組合。
- 如請求項6所述之製法,其中,以該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料的總固含量為基準,該輔劑的含量為0.1重量百分比至4.5重量百分比。
- 如請求項1至7中任一項所述之製法,其中,以該第一混合物中的該回收聚乙烯醇縮丁醛的含量為100重量份,該抗黏劑的含量為0.05重量份至5.0重量份。
- 如請求項1至7中任一項所述之製法,其中,該偶氮化合物包括偶氮二異丁腈、偶氮二異戊腈、偶氮二環己基甲腈或其組合。
- 如請求項9所述之製法,其中,以該第一混合物中的該回收聚乙烯醇縮丁醛的含量為100重量份,該偶氮化合物的含量為0.1重量份至8.0重量份。
- 如請求項1至7中任一項所述之製法,其中,該自由基起始劑係偶氮二異丁腈和過氧化雙月桂醯基之組合、偶氮二異戊腈和過氧化苯甲醯基之組合、或偶氮二異丁腈和過氧化苯甲醯基之組合。
- 如請求項1所述之製法,其中,於該第一混合物中,以該回收聚乙烯醇縮丁醛的含量為100重量份,該有機過氧化物的含量為0.01重量份至2.5重量份。
- 一種回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料,其係由請求項1至12中任一項所述之製法製備而得,該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料在溫度為190℃、壓力為2.16公斤下的熔融指數大於7且小於或等於35。
- 如請求項13所述之回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料,其中,該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料在溫度為190℃、壓力為2.16公斤下的熔融指數為大於或等於10且小於或等於35。
- 如請求項13或14所述之回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料,其中,該回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料的形態為粒狀或薄膜狀。
- 一種熱熔膠,其包含如請求項13或14所述之回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料。
- 如請求項16所述之熱熔膠,其中,該熱熔膠更包含低熔點熱塑性聚氨酯,該低熔點熱塑性聚氨酯的起始流動溫度為80℃至120℃。
- 如請求項17所述之熱熔膠,其中,該低熔點熱塑性聚氨酯係回收再利用之熱塑性聚氨酯。
- 一種複合材料膜,其包含高熔點熱塑性聚氨酯以及如請求項13或14所述之回收聚乙烯醇縮丁醛之再製材料;其中,該高熔點熱塑性聚氨酯的起始流動溫度大於120℃且小於或等於170℃。
- 如請求項19所述之複合材料膜,其中,該高熔點熱塑性聚氨酯係回收再利用之熱塑性聚氨酯。
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