CN101134362A - 聚乳酸片材及生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚乳酸片材及生产设备。属于高分子化合物片材的制造及使成型材料塑化的装置。本发明聚乳酸片材的厚度为0.2毫米－2毫米，能与纸制品或纤维织物粘合成复合材料，上述片材在二次加工时，其拉伸比可达1∶2.3。挤出片材所用挤出机的螺杆为屏障型螺杆，在螺杆的屏障段与螺杆顶端之间形成有一个以上向螺杆圆心凹陷的凹槽，凹槽旁的凸环的外周面上形成有多条均匀分布的浅槽。冷却辊筒中设有3个以上冷却水槽。本发明所提供的螺杆及冷却辊筒符合聚乳酸材料的加工性能，能够持续稳定地生产出性能良好的聚乳酸片材。

Description

聚乳酸片材及生产设备

技术领域

本发明涉及高分子化合物片材的制造及使成型材料塑化的装置，具体是聚乳酸片材及生产设备。

背景技术

塑料应用于工农业及日常生活等各方面。但是塑料不能在短时间内降解，造成凸环境污染，特别是某些材料含有有害的成分，更是给凸环境造成危害。现在全社会提高了凸环保意识，迫切期望用在自然界中能在短时间内自然生物降解的材料，来替代短时间内不能降解的材料。而聚乳酸系列塑料材料就是其中的一种。

聚乳酸是以乳酸为基本原料，直接或间接开凸环聚合制成高分子聚α-羟基酸酯类。它有两种光学结构即D型和L型。

乳酸是动物包括人体内生化反应产生的一种物质，聚合后的聚乳酸与生物有良好的相容性，在体内聚乳酸最终分解为水与二氧化碳。所以它是一种安全、凸环保的塑料原料。

聚乳酸可以从植物中萃取出的淀粉经过发酵、去水及聚合等过程制造而成。其是一种新的多用途可堆肥的高分子聚合物，是由百分之百可再生的资源如玉米、甜菜或者米制成，不同于一般石化产品，故降低了对石油类有限资源的依赖，同时也间接降低了原油炼油等过程中氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。

现在能在自然界中生物降解的聚乳酸制品越来越受到重视，已知的有聚乳酸薄膜，如中国专利CNl182183C公开了一种层合生物降解性薄膜的贴窗盒。其具有良好的在高温使用凸环境下的耐热性及良好的用于提高设计图案性的压花加工性，还具有在自然凸环境中的降解性。该生物降解性薄膜是由聚乳酸聚合物所组成，其在100℃/5分钟的收缩率小于3％，而死摺性大于70°。

虽然聚乳酸薄膜已有生产，但是片材比薄膜厚，生产时冷却定型比薄膜困难，因此聚乳酸片材的生产具有一定的难度。

聚乳酸是结晶型塑料原料，在很窄的温度范围内，物料由固态变为粘流态，使物料的流动状态发生了很大的变化，因此生产条件不好掌握。生产聚乳酸片材的主要设备是挤出机，挤出机包括机筒和安装在机筒内的螺杆，螺杆分为分离型、分流型和屏障型三种。目的都是为了促使物料更加充分塑化，为机头提供足够的压力，生产出合格的制品。生产聚乳酸片材时为了使原料更好地塑化，使用的是屏障型螺杆。屏障型螺杆是在螺杆接近出料口处设置有屏障段，屏障段内设置有螺槽，目的是为了阻止固相物体通过，使物料更好地塑化。螺槽分为直槽、斜槽和三角沟槽。但是，生产中屏障型螺杆不能使聚乳酸料流完全稳定；另外，聚乳酸树脂对温度很敏感，为了生产出合格产品，聚乳酸片材从挤出机出来后，需要及时冷却，一般采用冷却辊筒进行冷却。冷却辊筒的结构为夹套式，内筒与外筒之间的夹套内用板条隔成螺旋式冷却水槽，冷却水从冷却辊筒的一端进入，沿冷却水槽流动与辊筒接触，带走热量，将制品冷却下来。为了提高冷却效率，冷却水槽可做成多个，同时通冷却水。由于片材比较厚，普通设有三条冷却水槽的冷却辊筒不能满足聚乳酸片材冷却的需要，这些都影响到产品的质量，使生产不能持续稳定地进行。

发明内容

本发明提供一种生产工艺稳定，具有良好的二次加工性能，且能够生物降解的聚乳酸片材。

同时为了解决公知技术中存在的聚乳酸片材不容易成型加工的问题而提供带有凸环的屏障型螺杆及夹套内设有3个以上冷却水槽的冷却辊筒。

为了解决上述技术问题，本发明采取了以下技术方案：

一种聚乳酸片材，由聚乳酸树脂通过挤出机成型片材，经过冷却辊筒冷却定型，切边、卷曲制得，其特征是片材的厚度为0.2毫米-2毫米；在二次加工时其拉伸比可达1∶2.3。

所述聚乳酸片材能与纸制品或纤维织物粘合成复合材料。

一种生产聚乳酸片材的设备，包括由机筒及安装在其内部的屏障型螺杆构成的挤出机；在挤出机机头一侧设有上下排列2个以上的，内设冷却水槽的冷却辊筒；冷却辊筒的另一侧设有水平排列的多个冷却辊；以及依次排列的牵引辊和卷取辊；

在屏障型螺杆的屏障段与螺杆顶端之间，形成至少一个向螺杆圆心等距凹陷的凹槽，在凹槽旁形成的凸环的外周面上形成有多个均匀分布的向凸环中心凹陷的浅槽。浅槽的中心线与凸环的轴线形成一定的角度。

上述冷却辊筒中设有3个以上冷却水槽。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明的聚乳酸片材，其透光率为95-97％，拉伸强度为≥50MPa。其二次加工性能优良，在二次加工时拉伸比可达1∶2.3：该片材在自然界中能在较短的时间内生物降解，且分解物没有毒性。另外本发明所提供的螺杆及冷却辊筒符合聚乳酸材料的加工性能，能够持续稳定地生产性能良好的聚乳酸片材。

附图说明

图1是聚乳酸片材生产线示意图。

图2是螺杆的示意图。

图3是图2B-B剖面图

图4是冷却辊筒的剖面图

图5是冷却辊筒的A-A剖面图。

附图符号说明：

1  挤出机    2  冷却辊筒    3  切刀

4  冷却辊    5  片材        6  牵引辊

7  卷取辊    11 螺杆        12 屏障段

13 螺槽      14  凸环       14a 浅槽

15 凹槽      21 支撑轴      22 轴套

23 旋转接头  24 进水        25 出水口

26 内筒      27 外筒        28水槽

28a水槽进水   29 进水管     29a 密封圈

具体实施方式

下面参照附图及实施例对本发明进行详细说明。

本发明片材所采用的原料是由聚乳酸或以聚乳酸和羟基羧酸的共聚物为主要成分的聚合物。为了满足不同产品所需要的性能，生产时，可直接用L-聚乳酸或D-聚乳酸生产片材，也可将L-乳酸与D-乳酸按一定比例混合后生产片材。片材厚度为0.2毫米-2毫米。同时为了调整产品的性能，在原料中可加入稳定剂、润滑剂、着色剂、无机填料等助剂。

图1是聚乳酸片材生产线图，通过图1可知生产聚乳酸片材的设备包括由机筒和安装在其内部的屏障型螺杆构成的挤出机1；挤出机1机头一侧，设有三个上下排列的，在内外筒之间形成冷却水槽的冷却辊筒2，三个冷却辊筒的轴线在一个平面上。冷却辊筒2的另一侧设有4个彼此水平排列的冷却辊4；以及依次排列的牵引辊6和卷取辊7。

生产聚乳酸片材的工艺流程为：先干燥聚乳酸树脂，将去掉水分的聚乳酸树脂加入到φ65毫米单螺杆挤出机1中，在120℃-180℃的温度下挤出片材，然后通过三个上下排列的旋转的冷却辊筒2进行急剧冷却定型，冷却定型的温度为60℃-80℃。通过冷却辊筒2的片材5已固定成型，被切刀3裁成边缘整齐的片材5，片材5经过4个冷却辊4的牵引得到充分冷却；为了防止片材在最后卷取时产生折皱，在卷取前要经过牵引辊6的牵引拉伸，一般拉伸比不大于1∶2，通过拉伸后，片材的尺寸基本定型，为宽680毫米，厚1.0毫米，通过卷取辊7的卷曲形成卷材，最后包装成为成品。

本发明的聚乳酸片材具有优良的二次加工性能，在温度为65℃-120℃范围内，其拉伸比可达1∶2.3，最薄处的厚度可达0.08毫米。所述的聚乳酸片材能与纸、纸制品或棉麻等织物粘合成复合材料。为了提高与各种纤维的粘接力，可利用电晕处理聚乳酸片材的表面。该片材具有高度的透明性，为了满足不同需要，也可做成各种颜色的片材。

为了能够持久稳定地生产聚乳酸片材，本发明对屏障型螺杆进行了改进，增加了进一步塑化及控制料流的凸环，且对普通的冷却辊筒也进行了改进，增加了冷却水槽。下面通过实施例对此进行详细说明。

实施例：

图2是螺杆的示意图。图3是图2B-B剖面图。如图2、图3所示，螺杆11为屏障型螺杆，在屏障型螺杆11螺纹的前方即图2中螺纹的左侧，设有屏障段12，屏障段螺槽13的中心线与螺杆的轴线形成一定的角度，在屏障段12与螺杆顶端之间，形成有三个径向平行分布的向螺杆圆心等距凹陷的凹槽15，凹槽15旁的三个凸环14均宽10毫米，高5毫米，凸环14的外周面上形成有12条均匀分布的向凸环中心凹陷进去的浅槽14a，浅槽14a的中心线与凸环14的轴线形成一定的角度，浅槽的截面形状呈圆形，浅槽宽度及深度由原料及制品决定。在本实施例中浅槽的宽度为10毫米，深度为1毫米。两个凸环之间的距离相等。这样当聚乳酸料流通过屏障段12流向凸环14时被凸环14阻挡，料流只能通过凸环上的浅槽14a流入机头，保证了挤出量与片材用料量相符。

图4是冷却辊筒的剖面图。图5是冷却辊筒的A-A剖面图。如图4、图5所示，冷却辊筒2的两端安装有支撑轴21及轴套22，支撑轴21的内部为中空的冷却水道21a，其一端与旋转接头23内的进水管29相连接，另一端为封闭端。旋转接头23即密封又能旋转，其外部固定不动，其内部能随冷却辊筒旋转。旋转接头23上有2个与外部相通的进出口，一个为进水口24，另一个为出水口25。

冷却辊筒2由内筒26与外筒27构成。在内筒26与外筒27之间的夹套内，平均分布有6个冷却水槽28，6个冷却水槽28为螺旋形成，相互间平行分布。冷却水从旋转接头23内的进水管29进入冷却辊筒2内，流向支撑轴21的封闭端，通过6个冷却水槽的各自水槽进水口28a分别流入6个冷却水槽28，冷却水通过夹套内的冷却水槽28回到冷却辊筒2的进水端，流向中间的冷却水道21a，由于内筒26的端部与中间的冷却水道21a之间用密封圈29a进行了密封，水只能从进水管29与轴套孔之间的空隙处流入旋转接头23，从出水口25流出冷却辊筒2外。

Claims (5)

1.一种聚乳酸片材，由聚乳酸树脂通过挤出机成型片材，经过冷却辊筒冷却定型，切边、卷曲制得，其特征是片材的厚度为0.2毫米-2毫米；在二次加工时其拉伸比可达2.3∶1。

2.根据权利要求1所述的聚乳酸片材，其特征是所述聚乳酸片材能与纸制品或纤维织物粘合成复合材料。

3.一种生产聚乳酸片材的设备，包括由机筒及安装在其内部的屏障型螺杆构成的挤出机；在挤出机机头一侧设有上下排列内设冷却水槽的冷却辊筒；冷却辊筒的另一侧设有水平排列的冷却辊；以及依次排列的牵引辊和卷取辊；其特征是在屏障型螺杆的屏障段与螺杆顶端之间，形成至少一个向螺杆圆心等距凹陷的凹槽，在凹槽旁形成的凸环的外周面上形成有多个均匀分布的浅槽。

4.根据权利要求3所述的生产聚乳酸片材的设备，其特征是浅槽的中心线与凸环的轴线形成一定的角度。

5.根据权利要求3所述的生产聚乳酸片材的设备，其特征是上述冷却辊筒中设有3个以上冷却水槽。

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