專利名稱：可被生物性分解的環(huán)保器具及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是和環(huán)保器具有關(guān)，特別是關(guān)于一種可被生物性分解的環(huán)保器具及其制法。
近來產(chǎn)業(yè)界正積極研發(fā)不致破壞環(huán)境的取代物品，其中較受矚目的，即是將低利用價值的植物纖維原料(一般為谷殼)攪碎成粉粒狀，再予加熱加壓而成型為預(yù)定形狀的物品(例如碗、盤、盆…等)，其最大優(yōu)點在于原料取得容易，且成品可被生物性分解，不會造成環(huán)保問題。然而，目前此方面的實務(wù)技術(shù)還不成熟，仍存有許多尚待克服及改良之處，比如像成品的強度、耐水性，以及制程的簡化、優(yōu)化，成本的進一步降低等等。
例如日本特許公開2000-355008(P2000-355008A)專利案所提供的制法，是將稻殼為主的植物原料粉末以及含粘合劑的生物分解性物質(zhì)混合成混合材料，接著將該混合材料加熱加壓成中間成型體，再于該中間成型體表面配置織布、不織布而成為成型體，最后再將該成型體加熱加壓成預(yù)定形狀。或者，使該混合材料成為泥漿狀，再涂布至織布、不織布上并干燥制成片材，于該片材上再積層泥漿狀的該混合材料，最后再予加熱加壓而成型為預(yù)定形狀。在上述制法中，添加織布、不織布的用意在于補足植物粉末的結(jié)合強度，使成型品的堅固性達到實用程度，惟如此使得該制法的程序較為繁瑣、生產(chǎn)成本較高，因而缺乏市場競爭性，無法實務(wù)量產(chǎn)。
類似地，目前此領(lǐng)域中幾乎所有現(xiàn)有制法所制出的成品，在實用性(即強度、耐水性、熱安定性…等)、環(huán)保性(即容易分解與否)及生產(chǎn)成本等三方面，均未達到可被產(chǎn)業(yè)界及市場同時接受的最佳平衡點。簡單舉例而言，在現(xiàn)有制法之下，若要有較強的成品強度，則其中所含的樹脂成份即較多，例如中國第97107979號案所提供的制法中包含5-20％的熱熔膠、中國第98121944號案所提供的制法中包含10-35％的脲醛樹脂，而該等樹脂成份均無法被生物性分解，故成品的環(huán)保性未達理想。相反的，不少現(xiàn)有制法是由加入水溶性樹脂或淀粉使植物粉粒黏結(jié)，如此制出的成品雖較易分解，但此等方法所能發(fā)揮的結(jié)合強度不高，故制出的成品在強度、耐水性、耐油性、耐酸性、耐酒性及熱安定性等各方面的表現(xiàn)均不佳。
為達成前揭目的，本發(fā)明提供的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，包含有下列步驟a.預(yù)先準(zhǔn)備以植物纖維原料所粉碎而成的植物粉粒，以及含有黏結(jié)劑成份的液態(tài)配料；b.將該植物粉粒及該液態(tài)配料以預(yù)定比例充份攪拌混合，成為混合材料；c.烘干該混合材料，使其含水率在預(yù)定值以下，成為成型用料；d.以加熱模對該成型用料加熱加壓，成型出預(yù)定形狀的器具本體；壓模過程中是有進行排氣動作，使材料中的水份、氣體得以排出；e.在該器具本體表面覆布防水層；f.對覆布有該防水層的器具本體進行烘烤，冷卻之后即完成前述環(huán)保器具。
其中在步驟a中，該植物粉粒的植物纖維原料，可以是稻殼、麥殼、竹、花生殼、甘蔗渣、稻草、紙漿…其中的一種，或其中至少二種的混合。
其中在步驟a中，該植物粉粒的粒徑為50-200目。
其中在步驟a中，該液態(tài)配料的主要戊份為合成樹脂、溶劑及硬化劑。
其中該液態(tài)配料中的合成樹脂可以是環(huán)氧樹脂、硅化合物、合成橡膠、石油樹脂、EVA、PVA、PVAc…其中的一種，或其中至少二種的混合。
其中該液態(tài)配料中的溶劑可以是甲苯、二甲苯、乙醇…其中的一種，或其中至少二種的混合。
其中在步驟b中，該植物粉粒占70-98％，而該液態(tài)配料占2-30％。
其中在步驟b中，是利用高速混合機進行攪拌混合，時間為30-100秒。
其中在步驟c中，該成型用料的含水率為10％以下，而且該成型用料中的可分解物質(zhì)占86.5-99.1％。
其中在步驟d中，該加熱模的模具溫度為50-180℃，壓力為25、85kg/cm2，壓模時間為5-50秒。
其中在步驟d中，壓模成型出的該器具本體，厚度在0.5-10mm。
其中在步驟d及步驟c之間，另外再對該器具本體進行烘烤。
其中在步驟c中，是以噴涂防水漆的方式在該器具本體表面覆布該防水層。
其中在步驟c中，是以沾浸防水漆的方式在該器具本體表面覆布該防水層。
其中在步驟c中，該防水層的厚度為5-30μm。
其中在步驟e中，僅在該器具本體的表面局部覆布該防水層。
其中在步驟f中，是以80-150℃烘烤5-20分鐘。
其中在步驟f之后，再以高溫烘烤方式對該器具進行殺菌作業(yè)。
其中在步驟f之后，再由紅外線或紫外線對該器具進行殺菌作業(yè)。
本發(fā)明一種可被生物性分解的環(huán)保器具，是以權(quán)利要求1至19中其中任何一項所述的制法所制出，其特征在于，其本體是由植物粉末混合含有黏結(jié)劑的液態(tài)配料，經(jīng)加熱加壓而壓模成型，且其表面覆布有防水層。
茲舉一較佳實施例對本發(fā)明做進一步說明。
關(guān)于該液態(tài)配料的調(diào)制方法，舉例而言，可先將固態(tài)的環(huán)氧樹脂加入溶劑，并加溫至100℃左右，攪拌使其完全溶解成液態(tài)，最后再加入硬化劑。
步驟二以該植物粉粒占70-98％，該液態(tài)配料占2-30％的比例，將二者充份攪拌混合，使植物粉粒的表面均勻覆布該液態(tài)配料(注利用高速混合機需30-100秒)，成為粘稠狀的“混合材料”。
步驟三對該混合材料進行干燥，使其含水率降到10％以下，成為“成型用料”。而且，經(jīng)過此干燥程序后所得的該成型用料，其中的固成份樹脂僅有0.9-13.5％，換言之，可分解物質(zhì)(即植物原料)高達86.5-99.1％。
步驟四取該成型用料作為壓模用料，以加熱模對其加熱加壓，即進行壓模成型作業(yè)。依成型品的形狀、厚度或成品的物性需求，此壓模作業(yè)的模溫、壓力及時間可適當(dāng)調(diào)整，一般而言，模具溫度為50-180℃，壓力為25-85kg/cm2，而時間為5-50秒。而且，壓模過程中是有進行排氣動作，讓材料中的氣體(含水蒸汽等氣體)得以排出，使成型品的質(zhì)地較佳、強度較高。本實施例所采用的排氣方式，是先以較小壓力使原料大致定型，再適度開模以讓原料中的水份、氣體揮發(fā)排出，接著再以較大壓力進一步壓實(注依成品不同，亦有需要進行第二次開模排氣)，而成型出預(yù)定形狀的“器具本體”，如碗、盤、湯匙……等，而其厚度可為0.5-10nm。
步驟五依前述各步驟的環(huán)境條件，此時可選擇性地將該器具本體進行一次烘烤動作(溫度為100℃)，以使材料內(nèi)部的水份、氣體確實揮發(fā)散盡。當(dāng)然，若前置步驟處理妥善，此烘烤作業(yè)亦可適當(dāng)省略。
步驟六以噴涂或沾浸防水漆的方式，在該器具本體的表面覆布一防水層，該防水層的厚度在5-30μm。依據(jù)成品用途，可選用油性或水性防水漆，其中，油性防水漆例如可用環(huán)氧樹脂加硬化劑，其具有架橋作用，可強化材料的鍵結(jié)強度，另外亦可選擇加入碳酸鈣(CaCo3)，以改變涂漆表面的光澤度；而水性防水漆可用壓克力乳化樹脂，其具有較易分解的優(yōu)點。此外，依據(jù)成品用途，亦可僅在表面局部作涂布，例如僅在碗盤內(nèi)面涂上防水層。
步驟七接著以80-150℃的溫度，對覆布有防水層的器具本體進行烘烤，時間為5-20分鐘，使該防水層干燥成型而確實附著。
步驟八待該器具自然冷卻，即完成一可被生物性分解的環(huán)保器具。
附帶說明，若是制作餐具類的器具，則還要進行一道殺菌作業(yè)，并在殺菌之后立即進行隔菌包裝，以確保餐具的衛(wèi)生。當(dāng)然，若是制作餐具、衛(wèi)生器材之外的其它器具(例如花盆、煙灰缸等)，此殺菌作業(yè)即不需要。又，前述殺菌作業(yè)是可依據(jù)成品的性質(zhì)，選擇采用高溫烘烤殺菌(可由步驟七的烘烤作業(yè)同時達成)，或者是利用紅外線或紫外線進行殺菌。
應(yīng)用上述制法，可制出碗、盤、盆、湯匙…等環(huán)保餐具，以及花盆、花托盆、育苗盆等栽植用具，或是諸如煙灰缸、板材、高爾夫的球座(teepeg)…等器具，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。由于本發(fā)明的制程并不復(fù)雜，而且主原料(即該植物纖維原料)的取得極為容易，又多是農(nóng)業(yè)上無利用價值的植物皮殼，故成本極低(約與一般的紙制餐具相當(dāng))，極具市場價值。再者，因原料的取得無須砍伐林木，而成品又可被自然界所生物性分解，所以不會產(chǎn)生環(huán)保問題。
此外，本發(fā)明是以含有黏結(jié)劑的該液態(tài)配料與該植物粉粒充份混合，讓粉粒表面均勻覆布液料，使得調(diào)合而成的該混合材料，以及烘干水份后的該成型用料，粉粒之間具有極佳的凝聚力；再加上壓模過程中有進行排氣動作，使得粉粒間的水份、氣體可揮發(fā)排出，不致封存于材料內(nèi)部(注水份、氣體若留存于材料內(nèi)部，將會影響內(nèi)部分子的聚合強度，使得制出的成品過于脆弱而容易裂折，此亦為多數(shù)現(xiàn)有產(chǎn)品實用性不佳的一大主因)。由此，本發(fā)明所壓模成型出的器具，結(jié)構(gòu)十分致密堅實，所以經(jīng)過實際測試后證實，相較于現(xiàn)有的可被生物性分解的器具，本發(fā)明所制出的環(huán)保器具確實具有更佳的強度、耐水性、耐油性、耐酸性、耐酒性及熱安定性。
最后附加說明以本發(fā)明的上述制法所制出的環(huán)保器具，在溶出試驗(extraction test)的蒸發(fā)殘渣(Dried residue)以及殘留溶劑(solventrssidues)方面的幾項重要測試數(shù)據(jù)在蒸發(fā)殘渣方面，水為214ppm，4％醋酸(4％CH3CCOH)為3.5ppm，20％乙醇(20％Alcohol)為6.0PPm，正庚烷(n-Heptane)則未能檢出；在殘留溶劑方面，二甲苯(Xylene)為0.71ppm。以上數(shù)據(jù)均符合“食品器具、容器、包裝衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”。
權(quán)利要求
1.一種可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其包含有下列步驟a.預(yù)先準(zhǔn)備以植物纖維原料所粉碎而成的植物粉粒，以及含有黏結(jié)劑成份的液態(tài)配料；b.將該植物粉粒及該液態(tài)配料以預(yù)定比例充份攪拌混合，成為混合材料；c.烘干該混合材料，使其含水率在預(yù)定值以下，成為成型用料；d.以加熱模對該成型用料加熱加壓，成型出預(yù)定形狀的器具本體；壓模過程中是有進行排氣動作，使材料中的水份、氣體得以排出；e.在該器具本體表面覆布防水層；f.對覆布有該防水層的器具本體進行烘烤，冷卻之后即完成前述環(huán)保器具。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟a中，該植物粉粒的植物纖維原料，可以是稻殼、麥殼、竹、花生殼、甘蔗渣、稻草、紙漿…其中的一種，或其中至少二種的混合。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟a中，該植物粉粒的粒徑為50-200目。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟a中，該液態(tài)配料的主要戊份為合成樹脂、溶劑及硬化劑。
5.依據(jù)權(quán)利要求4所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中該液態(tài)配料中的合成樹脂可以是環(huán)氧樹脂、硅化合物、合成橡膠、石油樹脂、EVA、PVA、PVAc…其中的一種，或其中至少二種的混合。
6.依據(jù)權(quán)利要求4所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中該液態(tài)配料中的溶劑可以是甲苯、二甲苯、乙醇…其中的一種，或其中至少二種的混合。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟b中，該植物粉粒占70-98％，而該液態(tài)配料占2-30％。
8.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟b中，是利用高速混合機進行攪拌混合，時間為30-100秒。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟c中，該成型用料的含水率為10％以下，而且該成型用料中的可分解物質(zhì)占86.5-99.1％。
10.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟d中，該加熱模的模具溫度為50-180℃，壓力為25、85kg/cm2，壓模時間為5-50秒。
11.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟d中，壓模成型出的該器具本體，厚度在0.5-10mm。
12.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟d及步驟c之間，另外再對該器具本體進行烘烤。
13.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟c中，是以噴涂防水漆的方式在該器具本體表面覆布該防水層。
14.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟c中，是以沾浸防水漆的方式在該器具本體表面覆布該防水層。
15.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟c中，該防水層的厚度為5-30μm。
16.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟e中，僅在該器具本體的表面局部覆布該防水層。
17.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟f中，是以80-150℃烘烤5-20分鐘。
18.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟f之后，再以高溫烘烤方式對該器具進行殺菌作業(yè)。
19.依據(jù)權(quán)利要求1所述的可被生物性分解的環(huán)保器具的制法，其特征在于，其中在步驟f之后，再由紅外線或紫外線對該器具進行殺菌作業(yè)。
20.一種可被生物性分解的環(huán)保器具，是以權(quán)利要求1至19中其中任何一項所述的制法所制出，其特征在于，其本體是由植物粉末混合含有黏結(jié)劑的液態(tài)配料，經(jīng)加熱加壓而壓模成型，且其表面覆布有防水層。
全文摘要
一種可被生物性分解的環(huán)保器具及其制法，是先準(zhǔn)備由植物纖維原料所粉碎而成的植物粉粒，以及含有黏結(jié)劑成份的液態(tài)配料，并將該植物粉粒及該液態(tài)配料混合成混合材料，接著將該混合材料烘干成型用料，再以加熱模對該成型用料加熱加壓，且壓模過程中有進行排氣動作，而成型出預(yù)定形狀的器具本體，之后在該器具本體表面覆布防水層，并進行烘烤作業(yè)，即完成前述環(huán)保器具。
文檔編號B27N5/00GK1443631SQ0210703
公開日2003年9月24日 申請日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月8日
發(fā)明者林融祥 申請人:林融詳