利用聚乳酸和木纖維的環(huán)保板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種不僅具有節(jié)能、減少溫室氣體的效果，而且不排放有毒氣體或環(huán)境激素等有害物質(zhì)的環(huán)保板及其制備方法。本發(fā)明的環(huán)保板由包含聚乳酸樹脂、交聯(lián)劑及木纖維(wood fiber)的生物降解性樹脂組合物形成，具有如下效果：不排放有毒氣體或環(huán)境激素等有害物質(zhì)，能夠通過聚乳酸(PLA)交聯(lián)來確保產(chǎn)品的耐水性，在加工時一旦受熱，也不會容易黏著于加工道具。
【專利說明】利用聚乳酸和木纖維的環(huán)保板及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保板及其制備方法，更詳細地，涉及使用在規(guī)定的條件下利用 包含聚乳酸、交聯(lián)劑和/或交聯(lián)助劑的組合物進行交聯(lián)的聚乳酸樹脂和木纖維的環(huán)保板。

【背景技術(shù)】
[0002] 以往的中密度纖維板（MDF，Medium Density Fiberboard)及高密度纖維板（HDF， High Density Fiberboard)是在將木質(zhì)原料在高溫下進行纖維分離而得的木纖維（wood fiber)涂敷粘合劑而成形，且通過熱壓來制備的木質(zhì)板狀產(chǎn)品，由于可進行復(fù)雜的機械加工 等，從而廣泛使用于室內(nèi)建筑涂飾用家具等整個領(lǐng)域。在如專利公開公報10-2000-007214 號的文獻中公開與此相關(guān)的技術(shù)。
[0003] 但是，用于制備上述纖維板的粘合劑主要是脲甲醒（urea-formaldehyde)樹脂或 者三聚氰胺脲甲醒（melamine urea-formaldehyde)樹脂,其粘合力突出且價格低廉,但是 固化后還徐徐釋放出不僅刺激眼、鼻、皮膚，而且可能引發(fā)過敏性皮炎、支氣管哮喘，并且長 時間吸入時可能致癌的甲醛。而且，過量攝取三聚氰胺時，可能因腎結(jié)石而致死。
[0004] 并且，由化石資源為原料制備的三聚氰胺、脲、甲醛等，不僅由于化石資源的枯竭 而帶來持續(xù)的價格上漲，而且在制備過程中消耗許多能源，并且釋放大量的溫室氣體，在以 焚燒方式廢棄時，釋放環(huán)境激素、有毒氣體等對人體有害的許多物質(zhì)。
[0005] 聚乳酸（PLA，Polylactic Acid or Polylactide)作為聚合對在可再生的植物資 源（玉米、土豆及地瓜等）中提取的淀粉進行發(fā)酵而得的乳酸（Lactic Acid)來制備的樹 月旨，是一種不僅減少二氧化碳（C02)而且還可節(jié)約非再生能源（non renewable energy)的 環(huán)保樹脂。
[0006] 但是，聚乳酸（PLA)作為在規(guī)定的濕度及溫度條件下易于水解的熱塑性樹脂，與 木纖維復(fù)合而制的板不僅怕潮，而且還存在著在加工時一旦受熱則可能容易黏著于加工道 具的問題。
[0007] 因此，需要及時制備利用使有害物質(zhì)的釋放最小化且可再生的環(huán)保樹脂的板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的摶術(shù)問是頁
[0009] 本發(fā)明的目的在于，提供一種環(huán)保板及其制備方法，更詳細地，提供使用在規(guī)定的 條件下對利用包含聚乳酸、交聯(lián)劑和/或交聯(lián)助劑的組合物來進行交聯(lián)的聚乳酸樹脂和木 纖維的環(huán)保板及其制備方法。
[0010] 摶術(shù)方案
[0011] 為了達成上述目的的本發(fā)明一實施例的環(huán)保板，其特征在于，由包含聚乳酸樹脂、 交聯(lián)劑及木纖維（wood fiber)的生物降解性樹脂組合物形成。
[0012] 為了達成上述目的的本發(fā)明再一實施例的環(huán)保板的制備方法，其特征在于，包括 如下步驟：提升包含100重量份的聚乳酸樹脂、50重量份?300重量份的木纖維及0. 001重 量份?10重量份的交聯(lián)劑的組合物的溫度來以板形態(tài)進行熱成型的步驟；以及對形成上 述板的組合物進行交聯(lián)的步驟。
[0013] 有益效果
[0014] 本發(fā)明具有如下效果：利用將可再生的植物資源作為原料制備的聚乳酸樹脂和木 纖維，從而不僅減少溫室氣體，節(jié)約化石資源，可使與以往的中密度纖維板（MDF)、高密度纖 維板（HDF)以及貼合板對比排放的甲醒（formaldehyde)等總揮發(fā)性有機化合物（TVOCs, Total Volatile Organic Compounds)排出及燃燒時排放的有毒氣體最小化。
[0015] 并且，本發(fā)明具有如下效果：通過聚乳酸（PLA)交聯(lián)，可確保產(chǎn)品的耐水性，在加 工時一旦受熱，則不容易黏著于加工道具。
[0016] 并且，本發(fā)明具有與利用聚乳酸（PLA)樹脂和木粉的板對比的彎曲強度優(yōu)秀的效 果。

【具體實施方式】
[0017] 參照以下附圖詳細說明的實施例，就能夠明確本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現(xiàn)這些 優(yōu)點和特征的方法。但是本發(fā)明并不限于下面所公開的一些實施例，而能夠通過互相不同 的各種方式來實現(xiàn)，本實施例僅僅是為了使本發(fā)明的公開更完整并向本發(fā)明所屬于技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員準確告知發(fā)明的范疇而提供的，本發(fā)明僅根據(jù)發(fā)明要求保護的范疇進行 定義。
[0018] 以下，對本發(fā)明的利用聚乳酸/木纖維的環(huán)保板及其制備方法進行詳細說明。
[0019] 利用聚乳酸/木纖維的環(huán)保板
[0020] 本發(fā)明的特征在于，本發(fā)明一實施例的環(huán)保板由包含聚乳酸樹脂、交聯(lián)劑及木纖 維（wood fiber)的生物降解性樹脂組合物形成。
[0021] 首先，本發(fā)明的環(huán)保板包含聚乳酸樹脂。上述聚乳酸樹脂是對丙交酯或者乳酸進 行聚合而得的熱塑性聚酯，舉出制備例，可以聚合對從玉米、土豆等中提取的淀粉進行發(fā)酵 而制備的乳酸或者丙交酯來制備。上述玉米、土豆等是不受限制的可再生的植物資源，能夠 從這些確保的聚乳酸樹脂可有效地應(yīng)對因石油資源枯竭所導致的問題。
[0022] 并且，聚乳酸樹脂在使用或者廢棄過程中排放的二氧化碳（CO2)等的環(huán)境有害物 質(zhì)的排放量明顯少于以石油為基礎(chǔ)的原材料，而且具有廢棄時在自然環(huán)境下也可容易降解 的環(huán)保特性。
[0023] 上述聚乳酸可區(qū)分為結(jié)晶質(zhì)聚乳酸（c-PLA)和非晶質(zhì)聚乳酸（a-PLA)，在本發(fā)明 中不受特別限制地使用。上述聚乳酸可使用選自左旋聚乳酸、右旋聚乳酸及外消旋聚乳酸 中的一種以上。
[0024] 而且，作為用于制備以往的纖維板的粘合劑的脲甲醒（urea-formaldehyde)樹脂 或者三聚氰胺脲甲醒（melamine urea-formaldehyde)樹脂，即使經(jīng)過固化之后，不僅刺激 目艮、鼻、皮膚，而且可能引發(fā)過敏性皮炎、支氣管哮喘。并且，存在徐徐釋放長時間吸入時可 能致癌的甲醛的問題。但是，使用于本發(fā)明的聚乳酸（PLA)樹脂具有能夠解決如上所述的 所有問題的環(huán)保特性。
[0025] 本發(fā)明的板形成用生物降解性樹脂組合物包含木纖維（wood fiber)。就上述木 纖維而言，只要是使用于建筑用內(nèi)飾材料的公知的木纖維，都可以不受特別限制地使用，例 如，可以是在旋轉(zhuǎn)式圓盤型精煉裝置中對木塊、木屑或者刨花、再生牛皮紙（kraft)或者老 舊的瓦楞紙、老舊的報紙或者其他形態(tài)的再生紙進行粉碎而制備的木纖維。
[0026] 上述木纖維的含量，以100重量份的聚乳酸樹脂為基準，優(yōu)選地包含50重量份? 300重量份。上述木纖維的含量小于50重量份時，難以賦予相應(yīng)于天然原木的外觀及質(zhì)感， 相反，大于300重量份時，則由于木纖維相互間的結(jié)合力降低，難以賦予所期望的程度的強 度及耐久性。
[0027] 在制備成本的方面，上述木纖維的比重優(yōu)選為700kg/m3以下。上述比重大于 700kg/m 3時，存在制備成本增加的問題。
[0028] 并且，在耐久性的方面，上述木纖維的水分含量優(yōu)選為小于3. 0重量％。上述水分 含量大于3. 0重量％時，存在所制備的環(huán)保板內(nèi)的聚乳酸因水分而水解的問題。
[0029] 并且，形成本發(fā)明的環(huán)保板的組合物包含交聯(lián)劑，以對聚乳酸進行交聯(lián)。
[0030] 在此，上述交聯(lián)劑用于聚乳酸的交聯(lián)反應(yīng)。上述交聯(lián)劑優(yōu)選為有機過氧化物，具體 地可以舉出過氧化二異丙苯（DCP)或者雙丁基過氧化物（perbutyl peroxide, PBP)、二甲 基二叔丁基過氧化己烷、叔丁基乙基己基單過氧化碳酸酯等，但并非局限于此。
[0031] 在上述生物降解性樹脂組合物中，相對于100重量份的聚乳酸，優(yōu)選地包含0. 001 重量份?10重量份上述交聯(lián)劑。交聯(lián)劑的含量小于0. 001重量份時，存在不能引發(fā)交聯(lián)反 應(yīng)的問題，大于10重量份時，由于交聯(lián)度過高而呈現(xiàn)熱固性，導致在加工時存在問題。
[0032] 就本發(fā)明而言，上述生物降解性樹脂組合物除了交聯(lián)劑以外還可以包含交聯(lián)助 劑。
[0033] 首先，上述交聯(lián)助劑起到能夠使本發(fā)明的交聯(lián)反應(yīng)順暢的作用。上述交聯(lián)助劑優(yōu) 選為三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC，Triallyl isocyanurate)，但并非局限于此。
[0034] 在此，上述交聯(lián)助劑的含量相對于100重量份的聚乳酸樹脂，優(yōu)選為1. 0重量份以 下。上述含量大于1.0重量份時，存在由于過度交聯(lián)而轉(zhuǎn)換為熱固性樹脂或者難以加工的 樹脂的問題。
[0035] 如上所述的本發(fā)明的發(fā)泡薄片，使聚乳酸通過交聯(lián)劑而進行交聯(lián)，從而具有耐水 性、可加工性優(yōu)秀的效果。以下，對本發(fā)明的發(fā)泡薄片的制備方法進行說明。
[0036] 利用聚乳酸/木纖維的環(huán)保板的制備方法
[0037] 本發(fā)明再一實施例的發(fā)泡薄片的制備方法的特征在于，包括如下步驟：提升包含 100重量份的聚乳酸樹脂、50重量份?300重量份的木纖維及0. 001重量份?10重量份的 交聯(lián)劑的組合物的溫度來以板形態(tài)進行熱成型的步驟；以及對形成上述板的組合物進行交 聯(lián)的步驟。
[0038] 首先，對本發(fā)明的包含聚乳酸樹脂、木纖維及交聯(lián)劑的組合物施加規(guī)定溫度的熱， 從而以板形態(tài)進行熱成型。
[0039] 進行上述熱成型的溫度優(yōu)選為KKTC?200°C。熱成型溫度小于KKTC時，由于 不能實現(xiàn)所使用的聚乳酸的粘結(jié)（galling)，從而存在不能形成成型物的問題，大于200°C 時，由于進行聚乳酸的熱降解，從而存在強度降低的問題。
[0040] 接著，還包括對形成上述板的組合物進行交聯(lián)的步驟。
[0041] 上述對形成上述板的組合物進行交聯(lián)的步驟中，可對上述板施加比熱成型溫度更 高的溫度的熱，來對上述組合物進行交聯(lián)。
[0042] 在此過程中需要的溫度是比上述熱成型時的溫度更高的溫度，優(yōu)選為約KKTC? 250°C。此時，包含于上述組合物的交聯(lián)劑降解成自由基，來引發(fā)聚乳酸樹脂間的交聯(lián)反應(yīng)。 此時，可利用規(guī)定溫度氛圍的烘箱。
[0043] 并且，上述對形成上述板的組合物進行交聯(lián)的步驟中，可在上述板照射電子束來 對上述組合物進行交聯(lián)。
[0044] 電子束的照射量不受特別的限制，優(yōu)選地，電子束的照射量為IOkGy?lOOkGy。在 小于IOkGy的情況下，存在不能正常進行交聯(lián)的問題，在大于IOOkGy的情況下，由于過度交 聯(lián)而可能產(chǎn)生聚乳酸的降解。
[0045] 根據(jù)如上所述的本發(fā)明的環(huán)保板的制備方法，可制備出通過聚乳酸（PLA)交聯(lián)來 確保產(chǎn)品的耐水性，在加工時一旦受熱則不容易黏著于加工道具的環(huán)保板。由此制備的環(huán) 保板與利用聚乳酸（PLA)樹脂和木粉的板相比，具有彎曲強度優(yōu)秀的效果。
[0046] 基于實施例及比較例的板的制備
[0047] 下面，提出基于本發(fā)明優(yōu)選實施例的環(huán)保板的制備例及比較例的制備例。但是，這 是作為本發(fā)明的優(yōu)選示例而提出的，在任何意思上都不能解釋為本發(fā)明局限于此。
[0048] 未在此記載的內(nèi)容，只要是本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員就能能夠從技術(shù) 上充分進行類推，因此省略其說明。
[0049] 實施例1
[0050] 在結(jié)晶質(zhì)聚乳酸樹脂40重量％混合作為交聯(lián)劑的叔丁基-2-乙基己基單過氧化 碳酸酯（1^131^71-2-61：11711161711]1〇11〇。61'(?7。31'13〇113七6)0.4重量 (％及木纖維59.6重 量％，來制備了生物降解性樹脂組合物。
[0051] 此后，在120°C下，以板形態(tài)對上述生物降解性樹脂組合物進行熱成型，通過供給 180°C的熱的擠壓器進行交聯(lián)反應(yīng)之后，制備了實施例的環(huán)保板。
[0052] 實施例2
[0053] 在結(jié)晶質(zhì)聚乳酸樹脂40重量％混合作為交聯(lián)劑的叔丁基-2-乙基己基單過氧化 碳酸酯（tH3Utyl-2-ethyl hexyl mono peroxy carbonate)0.3重量％、作為交聯(lián)助劑的三 烯丙基異氰脲酸〇. 1重量％及木纖維59. 6重量％，來制備了生物降解性樹脂組合物。
[0054] 此后，環(huán)保板的制備方法與上述實施例1相同。
[0055] 實施例3
[0056] 除了作為交聯(lián)劑使用二甲基二叔丁基過氧化己烷以外，以與實施例2相同的條件 制備了實施例5的板。
[0057] 比較例1
[0058] 除了不加入交聯(lián)劑及交聯(lián)助劑以外，以與實施例1相同的條件制備了比較例1的 板。
[0059] 比較例2
[0060] 除了包含木粉來代替木纖維以外，以與實施例1相同的條件制備了比較例2的板。
[0061] 評價
[0062] 對于實施例與比較例的彎曲強度的評價結(jié)果如下表1。
[0063] 表 1
[0064]

【權(quán)利要求】
1. 一種環(huán)保板，其特征在于，由包含聚乳酸樹脂、交聯(lián)劑及木纖維（woodfiber)的生物 降解性樹脂組合物形成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保板，其特征在于，所述生物降解性樹脂組合物中，相對于 100重量份的聚乳酸樹脂，包含0. 001重量份?10重量份的交聯(lián)劑、50重量份?300重量 份的木纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保板，其特征在于，所述交聯(lián)劑是選自過氧化二異丙苯或 者雙丁基過氧化物、二甲基二叔丁基過氧化己烷、叔丁基乙基己基單過氧化碳酸酯、1，1 -二 (叔丁基過氧化）_3, 3, 5-三甲基環(huán)己烷中的一種以上的有機過氧化物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保板，其特征在于，所述木纖維的比重為700kg/m3以下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保板，其特征在于，所述木纖維的水分含量小于3. 0重 量％。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保板，其特征在于，所述生物降解性樹脂組合物還包含交 聯(lián)助劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)保板，其特征在于，相對于100重量份的聚乳酸樹脂，所述 交聯(lián)助劑的含量為1. 〇重量份以下。
8. -種環(huán)保板的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： 提升包含100重量份的聚乳酸樹脂、50重量份?300重量份的木纖維及0. 001重量 份?10重量份的交聯(lián)劑的組合物的溫度來以板形態(tài)進行熱成型的步驟；以及 對形成所述板的組合物進行交聯(lián)的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)保板的制備方法，其特征在于，所述對形成所述板的組合 物進行交聯(lián)的步驟中，對所述板施加比熱成型溫度更高的溫度的熱，來對所述組合物進行 交聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)保板的制備方法，其特征在于，所述對形成所述板的組合 物進行交聯(lián)的步驟中，在所述板照射電子束來對所述組合物進行交聯(lián)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的環(huán)保板的制備方法，其特征在于，所述電子束的照射量為 10kGy?lOOkGy的范圍。
【文檔編號】B27N3/04GK104245261SQ201280071772
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】黃承哲, 姜昌源, 孫芝香 申請人:樂金華奧斯有限公司