一種中空吹塑微發泡成型體、製備方法和製造設備的製作方法

2023-09-21 16:09:05 1

專利名稱：一種中空吹塑微發泡成型體、製備方法和製造設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種中空吹塑微發泡成型體，生產裝置及其製備方法，屬於高分子材料領域。
背景技術：
吹塑成型是塑料工業中廣泛使用的加工各種塑料製品的第三大加工工藝，佔所有 塑料製品成型工藝的10%，同時又是世界發展最快工業之一，可用於生產各種大小不等的包裝容器、工業上不規則的中空製品。其中22%用於食物，20%用於飲料，15%用於家庭化學藥品，12%用於化妝品，8%由用於健康，7%用於工業化學品，5%用於汽車，1%用於其它方面。而吹塑發泡成型在2009年首次由日本京洛株式會社申請提出(專利申請號200980119253. 8)，主要關於發泡吹塑成型體及其製造方法，採用超臨界氣體作為發泡劑，對設備和工藝都有非常苛刻的要求，需要專用壓力容器和耐壓防洩露管道，需要較高的安全防護和消防配置，所述的發泡成型體是車輛用空調管道，發泡倍率過大、泡孔開孔率高、剛性不夠、表面平整度低、力學強度低等缺點和問題。由於吹塑工藝是第三大加工工藝，據不完全統計，美國吹塑機大約6000臺，中國是生產製造國，其生產吹塑機器是美國的數倍，而全球吹塑機器約超過100000臺，如果採用上述專利申請所介紹的進行減重法，其設備要重新更換，對資源來講是相當的浪費。

發明內容
本發明的目的在於解決吹塑發泡中存在的問題和不足，提供了一種中空吹塑成型體及其製備方法。本發明的技術方案如下—種中空吹塑微發泡成型體，是由以下原料按重量百分比製成熱塑性樹脂30 99. 5%，增容劑O 30%，檸檬酸系發泡劑O. 5 5%、成核劑O 39%。進一步，所述的中空微發泡成型體的發泡倍率為I. I 3，密度為O. 33 O. 8g/cm3,厚度為O. 3 6mm。優選，所述的熱塑性樹脂為聚烯烴樹脂，更優選為聚丙烯、低壓聚乙烯、高抗衝聚苯乙烯中一種或多種，最優選為熔融指數在O. 5 5g/10min的歧化聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、低壓聚乙烯、高抗衝聚苯乙烯中一種或多種。優選，所述的共聚聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯、無規共聚聚丙烯中的一種。優選，所述的共聚聚丙烯為與長支鏈烯烴共聚的聚丙烯。優選，所述的發泡劑、成核劑及增容劑為顆粒狀或者粉狀。優選，增容樹脂為POE、EPDM、SBS、SEBS, EVA中一種或多種，其作用是增加樹脂的粘度、增強樹脂與成核劑及發泡劑的相容性。優選，所述的粉狀成核劑為超細碳酸鈣、超細滑石粉、立德粉、精緻鈦白粉中一種或多種，更優選的粉狀成核劑細度為800目 3000目，所述的粒狀成核劑為碳酸鈣母粒、滑石粉母粒中一種或多種。優選，所述的發泡劑為檸檬酸或者檸檬酸衍生物和碳酸鈉或者碳酸氫鈉的等摩爾混合物，所述的粉狀發泡劑的細度為2000目。本發明還提供了一種中空吹塑微發泡成型體的生產裝置，包括擠出機、機頭和口模，其特徵為，所述的擠出機的螺杆直徑為50 150毫米，長徑比為22 50，壓縮比為2 3，所述的擠出機的料筒可設有排氣裝置，所述的口模為收斂型，所述的機頭無洩壓段。在工作時，設有排氣裝置的擠出機料筒的排氣裝置為完全關閉狀態，機頭無洩壓段，而且口模為收斂型，可使發泡劑在整個料筒、機頭及口模內壓力穩定，處於超臨界態。本發明還提供了一種中空微發泡吹塑成型體的製備方法，包括以下步驟I)將上述的各組分稱量，置於混料機中低速攪拌，5 20分鐘後取出待用；·2)將步驟I)得到的預混料投入上述吹塑微發泡成型體的生產裝置的加料口，擠出機的料筒溫度為150 210°C，設有排氣裝置的擠出機料筒的排氣裝置為完全關閉狀態，擠出機的口模溫度為160 195°C，擠出機的螺杆轉速為20 200轉/分鐘，經過吹塑成型模具，吹塑過程中的吹脹比為2:1 10:1得到中空吹塑成型體。優選的，步驟2)吹塑過程中的吹脹比為2:1 3:1。本發明中空吹塑發泡成型體的製備方法中，發泡劑、增容劑、成核劑可以是粉狀也可以是顆粒狀，當中空吹塑成型的螺杆直徑小於等於50mm，長徑比小於等於24時，混煉能力較差，發泡劑、成核劑及增容劑最好製成顆粒狀，以方便助劑與主原料熱塑性樹脂的混合。顆粒可以通過市售獲得，也可以通過將粉狀製成顆粒狀。製成顆粒狀可採用公知方法，例如將粉狀發泡劑、增容劑或成核劑在雙螺杆造粒機中熔融擠出後造粒製得。與現有技術相比本發明的有益效果是I、本發明採用更換擠出機螺杆和口模的方法來實現，具有設備投入低、製造工藝簡單、易於產業化等特點；2、本發明製造的中空吹塑成型體通過加入發泡劑減輕製品的重量，工藝調整簡單，同時降低了生產成本，具備很強競爭力；3、本發明通過加入發泡劑，減少原材料的使用，屬於綠色節能環保科技；同時製造的中空吹塑成型體為非交聯結構，可以回收利用，不造成二次汙染，符合可循環經濟的要求。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明進行詳細說明。但應理解，以下實施例僅是對本發明實施方式的舉例說明，而非是對本發明的範圍限定。在實施例中，非特別說明，所有原料均為市售。實施例中的歧化聚丙烯為自製，採用公知方法；均聚聚丙烯採購至獨山子石化公司T30S，共聚聚丙烯採購至獨山子公司，型號為K8003 ;Ρ0Ε採購至陶氏化學公司，型號為Engage 8842 ;EPDM採購至美國杜邦公司，型號為3722 ；SBS採購至巴陵石化公司，型號為YH-815 ；SEBS採購至美國科騰熱塑性彈性體公司，型號為SEBS1650 ;EVA採購至韓國現代石油化學公司，型號為430 ;高抗衝聚苯乙烯採購至鎮江奇美，型號為PH88。實施例中粒狀發泡劑、增容劑或成核劑均是由相應的粉狀物料按照公知技術在雙螺杆造粒機中溶融擠出後造粒製得。實施例I原料配比均聚聚丙烯40%，歧化聚丙烯20%，嵌段共聚聚丙烯39. 5%，發泡劑O. 5%。其中，均聚聚丙烯熔融指數為O. 5g/10min,共聚聚丙烯熔融指數O. 5g/10min,歧化聚丙烯為熔融指數I. 0g/10min的化學改性聚丙烯(自製);發泡劑為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物，細度為2000目。製備方法A發泡料預混將均聚、共聚聚丙烯、發泡劑置於混料機中低速攪拌，10分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑50mm，長徑比22:1，壓縮比 為3:1的擠出機加料口，料筒溫度為170，186，194，203,210°C, 口模溫度為192，195°C，螺杆轉速為80轉/分鐘，吹脹比為2:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度O. 3mm，密度O. 8g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的，發泡倍率為I. I。實施例2原料配比均聚聚丙烯40%，低壓聚乙烯40%，增容劑P0E10%，成核劑超細碳酸鈣9. 5%，發泡劑O. 5%。其中均聚聚丙烯熔融指數為2. 5g/10min,低壓聚乙烯熔融指數O. 5g/10min ;成核劑超細碳酸鈣，細度為3000目，發泡劑為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物，細度為2000目。製備方法A發泡料預混將均聚聚丙烯、低壓聚乙烯、增容劑P0E、超細碳酸鈣、發泡劑置於混料機中低速攪拌，12分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑50mm，長徑比50:1，壓縮比為2:1的擠出機加料口，料筒溫度為160，169，178，183，185°C, 口模溫度為173，175°C，螺杆轉速為200轉/分鐘，吹脹比為3:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度6mm，密度O. 7g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為1.5。實施例3原料配比均聚聚丙烯40%，低壓聚乙烯40%，增容劑EVA10%，成核劑超細碳酸鈣9%，發泡劑1%。其中均聚聚丙烯熔融指數為2. 5g/10min，低壓聚乙烯熔融指數O. 5g/10min ；成核劑超細碳酸鈣的細度為800目，發泡劑為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物，細度為2000 目。製備方法A發泡料預混將均聚聚丙烯、低壓聚乙烯、超細碳酸鈣、EVA、發泡劑置於混料機中低速攪拌，12分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑70mm，長徑比28:1，壓縮比為2.8:1的擠出機加料口，料筒溫度為160，168，173，180，185°C, 口模溫度為176，178°C,螺杆轉速為55轉/分鐘，吹脹比為2:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度1_，密度O. 65g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為1.6。實施例4原料配比共聚聚丙烯30%，成核劑滑石粉母粒39%，增容劑P0E30%，發泡劑1%。其中共聚聚丙烯熔融指數5g/10min ;發泡劑為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物，細度為2000 目。製備方法A發泡料預混共聚聚丙烯、增容劑Ρ0Ε、滑石粉母粒、發泡劑置於混料機中低速攪拌，8分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑70cm，長徑比50:1，壓縮比為2:1的擠出機加料口，料筒溫度為160，165，173，185，190。。，口模溫度為178，183°C，螺杆轉速為100轉/分鐘，吹脹比為4:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測， 生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度4mm，密度O. 65g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為2。實施例5原料配比均聚聚丙烯55%，共聚聚丙烯40%，發泡劑5%。其中均聚聚丙烯熔融指數為2. 5g/10min,共聚聚丙烯熔融指數2. 5g/10min ;發泡劑為母粒狀,朽1檬酸一鈉和碳酸鈉的等摩爾混合物。製備方法A發泡料預混將均聚、共聚聚丙烯、發泡劑置於混料機中低速攪拌，5分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑90mm，長徑比28:1，壓縮比為2.7:1的擠出機加料口，料筒溫度為150，165，168，173，175°C, 口模溫度為174，176°C,螺杆轉速為55轉/分鐘，吹脹比為2:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度2. 5_，密度O. 55g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為1.6。實施例6原料配比均聚聚丙烯40%，共聚聚丙烯35%，增容劑EPDM10%，滑石粉母粒13. 5%，發泡劑I. 5%。其中均聚聚丙烯熔融指數為2. 5g/10min，共聚聚丙烯熔融指數2. 5g/10min ；發泡劑為檸檬酸和碳酸鈉的等摩爾混合物，細度為2000目。製備方法A發泡料預混將均聚、共聚聚丙烯、增容劑EPDM、滑石粉母粒、發泡劑置於混料機中低速攪拌，10分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑90mm，長徑比34:1，壓縮比為2.3:1的擠出機加料口，料筒溫度為155，168，177，182，185°C, 口模溫度為175，178°C,螺杆轉速為95轉/分鐘，吹脹比為3:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度5_，密度O. 48g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為2. 3。實施例7原料配比低壓聚乙烯60%，高抗衝聚苯乙烯15%，增容劑SEBS 3%,增容劑POE7%，成核劑立德粉母粒13. 5%，發泡劑I. 5%。其中低壓聚乙烯熔融指數O. 5g/10min,高抗衝聚苯乙烯熔融指數為O. 5g/10min ;發泡劑為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物，細度為2000 目。 製備方法A發泡料預混將低壓聚乙烯、高抗衝聚苯乙烯、立德粉母粒、增容劑SEBS、增容劑Ρ0Ε、發泡劑母粒置於混料機中低速攪拌，12分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑120mm，長徑比22:1，壓縮比為2. 2:1的擠出機加料口，料筒溫度為160，168，175，182，185°C, 口模溫度為176，179。。，螺杆轉速為35轉/分鐘，吹脹比為3:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度3. 5mm，密度O. 57g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為2. 4。實施例8原料配比共聚聚丙烯65%，高抗衝聚苯乙烯15%，增容劑SEBS 3%,增容劑EPDM7%，成核劑鈦白粉母粒8%，發泡劑2%。其中共聚聚丙烯熔融指數O. 5g/10min,高抗衝聚苯乙烯熔融指數O. 5g/10min ;發泡劑為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物，細度為2000目。製備方法A發泡料預混將共聚聚丙烯、高抗衝聚苯乙烯、增容劑SEBS、增容劑EPDM、鈦白粉母粒、發泡劑置於混料機中低速攪拌，12分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑120mm，長徑比40:1，壓縮比為2. 4:1的擠出機加料口，料筒溫度為150，168，175，178，185°C, 口模溫度為168，173。。，螺杆轉速為85轉/分鐘，吹脹比為4:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度4mm，密度O. 33g/cm3，計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為3。實施例9原料配比均聚聚丙烯35%，低壓聚乙烯30%，高抗衝苯乙烯10%，增容劑SEBS2%,增容劑POE 8%，碳酸鈣母粒5%，滑石粉母粒6.5%，發泡劑母粒3.5%。其中均聚聚丙烯熔融指數為2. 5g/10min,低壓聚乙烯熔融指數O. 5g/10min,高抗衝苯乙烯熔融指數為O. 5g/10min ;發泡劑母粒為朽1檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物。製備方法A發泡料預混將均聚聚丙烯、低壓聚乙烯、高抗衝苯乙烯、碳酸鈣母粒、滑石粉母粒、增容劑SEBS、增容劑Ρ0Ε、發泡劑置於混料機中低速攪拌，12分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑150mm，長徑比22:1，壓縮比為2. 8:1的擠出機加料口，料筒溫度為150，167，176，180，185°C, 口模溫度為173，178。。，螺杆轉速為20轉/分鐘，吹脹比為8:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度O. 6mm,密度O. 58g/cm3,計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為1.8。實施例10原料配比共聚聚丙烯35%，低壓聚乙烯30%，高抗衝聚苯乙烯10%，增容劑SEBS2%,增容劑EPDM8%，碳酸鈣母粒5%，滑石粉母粒6. 5%，發泡劑母粒3. 5%。其中共聚聚丙烯熔融指數2. 5g/10min,低壓聚乙烯2. 5g/10min,高抗衝聚苯乙烯熔融指數為O. 5g/10min ;發泡劑母粒為檸檬酸和碳酸氫鈉的等摩爾混合物。製備方法A發泡料預混將低壓聚乙烯、共聚聚丙烯、高抗衝聚苯乙烯、碳酸鈣母粒、滑石粉母粒、增容劑SEBS、增容劑EPDM、發泡劑母粒置於混料機中低速攪拌，12分鐘後取出待用；B發泡瓶的吹塑將步驟A得到的預混料投入螺杆直徑150mm，長徑比30:1，壓縮比為2. 5:1的擠出機加料口，料筒溫度為150，155，163，168，175。。，口模溫度為160，165°C,螺杆轉速為60轉/分鐘，吹脹比為10:1，經過吹塑成型模具得到中空吹塑成型體；經跟蹤檢測，生產過程無異味散發，吹出的瓶子厚度2. Omm,密度O. 55g/cm3,計算得到中空吹塑成型體的發泡倍率為1.9。對於本領域技術人員顯而易見的是，在不背離本發明的範圍和精神的前提下，可 對其進行各種修改和變動，上述各項技術特徵之間的組合及根據上述內容所完成的其它技術方案改變均屬本發明範圍。
權利要求
1.一種中空吹塑微發泡成型體，是由以下原料按重量百分比製成熱塑性樹脂30 99. 5%,增容劑O 30%,發泡劑O. 5 5%、成核劑O 40%。
2.根據權利要求I所述的中空吹塑微發泡成型體，其特徵在於，所述的中空微發泡成型體的發泡倍率為I. I 3，密度為O. 33 O. 8g/cm3，厚度為O. 3 6mm。
3.根據權利要求I所述的中空吹塑微發泡成型體，其特徵在於，所述的熱塑性樹脂為聚烯烴樹脂，優選的為聚丙烯、低壓聚乙烯、高抗衝聚苯乙烯中一種或多種，更優選為熔融指數在O. 5 5g/10min的歧化聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、低壓聚乙烯、高抗衝聚苯乙烯中一種或多種，優選所述的共聚聚丙烯為嵌段共聚聚丙烯、無規共聚聚丙烯中的一種，優選所述的共聚聚丙烯為與長支鏈烯烴共聚的聚丙烯。
4.根據權利要求I所述的中空吹塑微發泡成型體，其特徵在於，所述的發泡劑、成核劑及增容劑為顆粒狀或者粉狀。
5.根據權利要求I所述的中空吹塑微發泡成型體，其特徵在於，增容樹脂為POE、EPDM、SBS、SEBS、EVA中一種或多種。
6.根據權利要求4所述的中空吹塑微發泡成型體，其特徵在於，所述的粒狀成核劑為碳酸鈣母粒、滑石粉母粒中一種或多種，所述的粉狀成核劑為超細碳酸鈣、超細滑石粉、立德粉、精緻鈦白粉中一種或多種，更優選所述的粉狀成核劑細度為800目 3000目。
7.根據權利要求4所述的中空吹塑微發泡成型體，其特徵在於，所述的發泡劑為檸檬酸或者檸檬酸衍生物和碳酸鈉或者碳酸氫鈉的等摩爾混合物，優選所述粉狀發泡劑細度為2000 目。
8.—種中空吹塑微發泡成型體的生產裝置，包括擠出機、機頭和口模，其特徵為，所述的擠出機的螺杆直徑為50 150暈米，長徑比為22 50,壓縮比為2 3,所述的擠出機料筒可設有排氣裝置，在工作時，所述的排氣裝置為完全關閉狀態，所述的機頭無洩壓段，所述的口模為收斂型。
9.一種製備權I 7任一項所述的中空微發泡吹塑成型體的方法，包括以下步驟 1)將上述的各組分稱量，置於混料機中低速攪拌，5 20分鐘後取出待用； 2)將步驟I)得到的預混料投入權利要求8所述的中空吹塑微發泡成型體的生產裝置的加料口，擠出機的料筒溫度為150 210°C，設有排氣裝置的擠出機料筒的排氣裝置為完全關閉狀態，口模溫度為160 195°C，擠出機的螺杆轉速為20 200轉/分鐘，經過吹塑成型模具，吹塑過程中的吹脹比為2:1 10:1得到中空吹塑成型體。
10.根據權利要求9所述的中空微發泡吹塑成型體的製備方法，其特徵在於，步驟2)吹塑過程的吹脹比為2:1 3:1。
全文摘要
本發明提供了一種中空吹塑微發泡成型體，包括熱塑性樹脂30～99.5%，增容劑0～30%，發泡劑0.5～5%、成核劑0～40%。本發明還提供了一種中空吹塑微發泡成型體的生產裝置以及一種中空微發泡吹塑成型體的製備方法。本發明所提供的中空吹塑成型體通過加入發泡劑減輕製品的重量，工藝調整簡單，同時降低了生產成本，而且中空吹塑成型體為非交聯結構，可以回收利用。
文檔編號C08L23/16GK102875901SQ20121039608
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者楊曉梅 申請人:楊曉梅