CN102875901A

CN102875901A - 一种中空吹塑微发泡成型体、制备方法和制造设备

Info

Publication number: CN102875901A
Application number: CN2012103960850A
Authority: CN
Inventors: 杨晓梅
Original assignee: 杨晓梅
Current assignee: SHANGHAI YIKE INDUSTRIAL CO., LTD.
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: CN102875901B

Abstract

本发明提供了一种中空吹塑微发泡成型体，包括热塑性树脂30～99.5%，增容剂0～30%，发泡剂0.5～5%、成核剂0～40%。本发明还提供了一种中空吹塑微发泡成型体的生产装置以及一种中空微发泡吹塑成型体的制备方法。本发明所提供的中空吹塑成型体通过加入发泡剂减轻制品的重量，工艺调整简单，同时降低了生产成本，而且中空吹塑成型体为非交联结构，可以回收利用。

Description

一种中空吹塑微发泡成型体、制备方法和制造设备

技术领域

本发明涉及一种中空吹塑微发泡成型体，生产装置及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

吹塑成型是塑料工业中广泛使用的加工各种塑料制品的第三大加工工艺，占所有塑料制品成型工艺的10%，同时又是世界发展最快工业之一，可用于生产各种大小不等的包装容器、工业上不规则的中空制品。其中22%用于食物，20%用于饮料，15%用于家庭化学药品，12%用于化妆品，8%由用于健康，7%用于工业化学品，5%用于汽车，1%用于其它方面。

而吹塑发泡成型在2009年首次由日本京洛株式会社申请提出（专利申请号：200980119253.8），主要关于发泡吹塑成型体及其制造方法，采用超临界气体作为发泡剂，对设备和工艺都有非常苛刻的要求，需要专用压力容器和耐压防泄露管道，需要较高的安全防护和消防配置，所述的发泡成型体是车辆用空调管道，发泡倍率过大、泡孔开孔率高、刚性不够、表面平整度低、力学强度低等缺点和问题。

由于吹塑工艺是第三大加工工艺，据不完全统计，美国吹塑机大约6000台，中国是生产制造国，其生产吹塑机器是美国的数倍，而全球吹塑机器约超过100000台，如果采用上述专利申请所介绍的进行减重法，其设备要重新更换，对资源来讲是相当的浪费。

发明内容

本发明的目的在于解决吹塑发泡中存在的问题和不足，提供了一种中空吹塑成型体及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种中空吹塑微发泡成型体，是由以下原料按重量百分比制成：热塑性树脂30～99.5%，增容剂0～30%，柠檬酸系发泡剂0.5～5%、成核剂0～39%。

进一步，所述的中空微发泡成型体的发泡倍率为1.1～3，密度为0.33～0.8g/cm³，厚度为0.3～6mm。

优选，所述的热塑性树脂为聚烯烃树脂，更优选为聚丙烯、低压聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯中一种或多种，最优选为熔融指数在0.5～5g/10min的歧化聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、低压聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯中一种或多种。

优选，所述的共聚聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种。优选，所述的共聚聚丙烯为与长支链烯烃共聚的聚丙烯。

优选，所述的发泡剂、成核剂及增容剂为颗粒状或者粉状。

优选，增容树脂为POE、EPDM、SBS、SEBS、EVA中一种或多种，其作用是增加树脂的粘度、增强树脂与成核剂及发泡剂的相容性。

优选，所述的粉状成核剂为超细碳酸钙、超细滑石粉、立德粉、精致钛白粉中一种或多种，更优选的粉状成核剂细度为800目～3000目，所述的粒状成核剂为碳酸钙母粒、滑石粉母粒中一种或多种。

优选，所述的发泡剂为柠檬酸或者柠檬酸衍生物和碳酸钠或者碳酸氢钠的等摩尔混合物，所述的粉状发泡剂的细度为2000目。

本发明还提供了一种中空吹塑微发泡成型体的生产装置，包括挤出机、机头和口模，其特征为，所述的挤出机的螺杆直径为50～150毫米，长径比为22～50，压缩比为2～3，所述的挤出机的料筒可设有排气装置，所述的口模为收敛型，所述的机头无泄压段。

在工作时，设有排气装置的挤出机料筒的排气装置为完全关闭状态，机头无泄压段，而且口模为收敛型，可使发泡剂在整个料筒、机头及口模内压力稳定，处于超临界态。

本发明还提供了一种中空微发泡吹塑成型体的制备方法，包括以下步骤：

1）将上述的各组分称量，置于混料机中低速搅拌，5～20分钟后取出待用；

2）将步骤1）得到的预混料投入上述吹塑微发泡成型体的生产装置的加料口，挤出机的料筒温度为150～210℃，设有排气装置的挤出机料筒的排气装置为完全关闭状态，挤出机的口模温度为160～195℃，挤出机的螺杆转速为20～200转/分钟，经过吹塑成型模具，吹塑过程中的吹胀比为2:1～10:1得到中空吹塑成型体。

优选的，步骤2）吹塑过程中的吹胀比为2:1～3:1。

本发明中空吹塑发泡成型体的制备方法中，发泡剂、增容剂、成核剂可以是粉状也可以是颗粒状，当中空吹塑成型的螺杆直径小于等于50mm，长径比小于等于24时，混炼能力较差，发泡剂、成核剂及增容剂最好制成颗粒状，以方便助剂与主原料热塑性树脂的混合。颗粒可以通过市售获得，也可以通过将粉状制成颗粒状。制成颗粒状可采用公知方法，例如将粉状发泡剂、增容剂或成核剂在双螺杆造粒机中熔融挤出后造粒制得。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1、本发明采用更换挤出机螺杆和口模的方法来实现，具有设备投入低、制造工艺简单、易于产业化等特点；

2、本发明制造的中空吹塑成型体通过加入发泡剂减轻制品的重量，工艺调整简单，同时降低了生产成本，具备很强竞争力；

3、本发明通过加入发泡剂，减少原材料的使用，属于绿色节能环保科技；

同时制造的中空吹塑成型体为非交联结构，可以回收利用，不造成二次污染，符合可循环经济的要求。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。但应理解，以下实施例仅是对本发明实施方式的举例说明，而非是对本发明的范围限定。

在实施例中，非特别说明，所有原料均为市售。实施例中的歧化聚丙烯为自制，采用公知方法；均聚聚丙烯采购至独山子石化公司T30S，共聚聚丙烯采购至独山子公司，型号为K8003；POE采购至陶氏化学公司，型号为Engage 8842；EPDM采购至美国杜邦公司，型号为3722；SBS采购至巴陵石化公司，型号为YH-815；SEBS采购至美国科腾热塑性弹性体公司，型号为SEBS1650；EVA采购至韩国现代石油化学公司，型号为430；高抗冲聚苯乙烯采购至镇江奇美，型号为PH88。

实施例中粒状发泡剂、增容剂或成核剂均是由相应的粉状物料按照公知技术在双螺杆造粒机中熔融挤出后造粒制得。

实施例1

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%，发泡剂0.5%。其中，均聚聚丙烯熔融指数为0.5g/10min，共聚聚丙烯熔融指数0.5g/10min，歧化聚丙烯为熔融指数1.0g/10min的化学改性聚丙烯（自制）；发泡剂为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：将均聚、共聚聚丙烯、发泡剂置于混料机中低速搅拌，10分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径50mm，长径比22:1，压缩比为3:1的挤出机加料口，料筒温度为170,186,194,203,210℃，口模温度为192,195℃，螺杆转速为80转/分钟，吹胀比为2:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度0.3mm，密度0.8g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的,发泡倍率为1.1。

实施例2

原料配比：均聚聚丙烯40%，低压聚乙烯40%，增容剂POE10%，成核剂超细碳酸钙9.5%，发泡剂0.5%。其中均聚聚丙烯熔融指数为2.5g/10min，低压聚乙烯熔融指数0.5g/10min；成核剂超细碳酸钙，细度为3000目，发泡剂为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：将均聚聚丙烯、低压聚乙烯、增容剂POE、超细碳酸钙、发泡剂置于混料机中低速搅拌，12分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径50mm，长径比50:1，压缩比为2:1的挤出机加料口，料筒温度为160,169,178,183,185℃，口模温度为173,175℃，螺杆转速为200转/分钟，吹胀比为3:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度6mm，密度0.7g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为1.5。

实施例3

原料配比：均聚聚丙烯40%，低压聚乙烯40%，增容剂EVA10%，成核剂超细碳酸钙9%，发泡剂1%。其中均聚聚丙烯熔融指数为2.5g/10min，低压聚乙烯熔融指数0.5g/10min；成核剂超细碳酸钙的细度为800目，发泡剂为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：将均聚聚丙烯、低压聚乙烯、超细碳酸钙、EVA、发泡剂置于混料机中低速搅拌，12分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径70mm，长径比28:1，压缩比为2.8:1的挤出机加料口，料筒温度为160,168,173,180,185℃，口模温度为176,178℃，螺杆转速为55转/分钟，吹胀比为2:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度1mm，密度0.65g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为1.6。

实施例4

原料配比：共聚聚丙烯30%，成核剂滑石粉母粒39%，增容剂POE30%，发泡剂1%。其中共聚聚丙烯熔融指数5g/10min；发泡剂为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：共聚聚丙烯、增容剂POE、滑石粉母粒、发泡剂置于混料机中低速搅拌，8分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径70cm，长径比50:1，压缩比为2:1的挤出机加料口，料筒温度为160,165,173,185,190℃，口模温度为178,183℃，螺杆转速为100转/分钟，吹胀比为4:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度4mm，密度0.65g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为2。

实施例5

原料配比：均聚聚丙烯55%，共聚聚丙烯40%，发泡剂5%。其中均聚聚丙烯熔融指数为2.5g/10min，共聚聚丙烯熔融指数2.5g/10min；发泡剂为母粒状，柠檬酸一钠和碳酸钠的等摩尔混合物。

制备方法：

A发泡料预混：将均聚、共聚聚丙烯、发泡剂置于混料机中低速搅拌，5分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径90mm，长径比28:1，压缩比为2.7:1的挤出机加料口，料筒温度为150,165,168,173,175℃，口模温度为174,176℃，螺杆转速为55转/分钟，吹胀比为2:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度2.5mm，密度0.55g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为1.6。

实施例6

原料配比：均聚聚丙烯40%，共聚聚丙烯35%，增容剂EPDM10%，滑石粉母粒13.5%，发泡剂1.5%。其中均聚聚丙烯熔融指数为2.5g/10min，共聚聚丙烯熔融指数2.5g/10min；发泡剂为柠檬酸和碳酸钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：将均聚、共聚聚丙烯、增容剂EPDM、滑石粉母粒、发泡剂置于混料机中低速搅拌，10分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径90mm，长径比34:1，压缩比为2.3:1的挤出机加料口，料筒温度为155,168,177,182,185℃，口模温度为175,178℃，螺杆转速为95转/分钟，吹胀比为3:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度5mm，密度0.48g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为2.3。

实施例7

原料配比：低压聚乙烯60%，高抗冲聚苯乙烯15%，增容剂SEBS 3%,增容剂POE 7%，成核剂立德粉母粒13.5%，发泡剂1.5%。其中低压聚乙烯熔融指数0.5g/10min，高抗冲聚苯乙烯熔融指数为0.5g/10min；发泡剂为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：将低压聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯、立德粉母粒、增容剂SEBS、增容剂POE、发泡剂母粒置于混料机中低速搅拌，12分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径120mm，长径比22:1，压缩比为2.2:1的挤出机加料口，料筒温度为160,168,175,182,185℃，口模温度为176,179℃，螺杆转速为35转/分钟，吹胀比为3:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度3.5mm，密度0.57g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为2.4。

实施例8

原料配比：共聚聚丙烯65%，高抗冲聚苯乙烯15%，增容剂SEBS 3%,增容剂EPDM7%，成核剂钛白粉母粒8%，发泡剂2%。其中共聚聚丙烯熔融指数0.5g/10min，高抗冲聚苯乙烯熔融指数0.5g/10min；发泡剂为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物，细度为2000目。

制备方法：

A发泡料预混：将共聚聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、增容剂SEBS、增容剂EPDM、钛白粉母粒、发泡剂置于混料机中低速搅拌，12分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径120mm，长径比40:1，压缩比为2.4:1的挤出机加料口，料筒温度为150,168,175,178,185℃，口模温度为168,173℃，螺杆转速为85转/分钟，吹胀比为4:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度4mm，密度0.33g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为3。

实施例9

原料配比：均聚聚丙烯35%，低压聚乙烯30%，高抗冲苯乙烯10%，增容剂SEBS 2%,增容剂POE 8%，碳酸钙母粒5%，滑石粉母粒6.5%，发泡剂母粒3.5%。其中均聚聚丙烯熔融指数为2.5g/10min，低压聚乙烯熔融指数0.5g/10min，高抗冲苯乙烯熔融指数为0.5g/10min；发泡剂母粒为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物。

制备方法：

A发泡料预混：将均聚聚丙烯、低压聚乙烯、高抗冲苯乙烯、碳酸钙母粒、滑石粉母粒、增容剂SEBS、增容剂POE、发泡剂置于混料机中低速搅拌，12分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径150mm，长径比22:1，压缩比为2.8:1的挤出机加料口，料筒温度为150,167,176,180,185℃，口模温度为173，178℃，螺杆转速为20转/分钟，吹胀比为8:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度0.6mm，密度0.58g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为1.8。

实施例10

原料配比：共聚聚丙烯35%，低压聚乙烯30%，高抗冲聚苯乙烯10%，增容剂SEBS 2%,增容剂EPDM8%，碳酸钙母粒5%，滑石粉母粒6.5%，发泡剂母粒3.5%。其中共聚聚丙烯熔融指数2.5g/10min，低压聚乙烯2.5g/10min，高抗冲聚苯乙烯熔融指数为0.5g/10min；发泡剂母粒为柠檬酸和碳酸氢钠的等摩尔混合物。

制备方法：

A发泡料预混：将低压聚乙烯、共聚聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、碳酸钙母粒、滑石粉母粒、增容剂SEBS、增容剂EPDM、发泡剂母粒置于混料机中低速搅拌，12分钟后取出待用；

B发泡瓶的吹塑：将步骤A得到的预混料投入螺杆直径150mm，长径比30:1，压缩比为2.5:1的挤出机加料口，料筒温度为150,155,163,168,175℃，口模温度为160,165℃，螺杆转速为60转/分钟，吹胀比为10:1，经过吹塑成型模具得到中空吹塑成型体；经跟踪检测，生产过程无异味散发，吹出的瓶子厚度2.0mm，密度0.55g/cm³，计算得到中空吹塑成型体的发泡倍率为1.9。

对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的范围和精神的前提下，可对其进行各种修改和变动，上述各项技术特征之间的组合及根据上述内容所完成的其它技术方案改变均属本发明范围。

Claims

1.一种中空吹塑微发泡成型体，是由以下原料按重量百分比制成：热塑性树脂30～99.5%，增容剂0～30%，发泡剂0.5～5%、成核剂0～40%。

2.根据权利要求1所述的中空吹塑微发泡成型体，其特征在于，所述的中空微发泡成型体的发泡倍率为1.1～3，密度为0.33～0.8g/cm³，厚度为0.3～6mm。

3.根据权利要求1所述的中空吹塑微发泡成型体，其特征在于，所述的热塑性树脂为聚烯烃树脂，优选的为聚丙烯、低压聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯中一种或多种，更优选为熔融指数在0.5～5g/10min的歧化聚丙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、低压聚乙烯、高抗冲聚苯乙烯中一种或多种，优选所述的共聚聚丙烯为嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯中的一种，优选所述的共聚聚丙烯为与长支链烯烃共聚的聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的中空吹塑微发泡成型体，其特征在于，所述的发泡剂、成核剂及增容剂为颗粒状或者粉状。

5.根据权利要求1所述的中空吹塑微发泡成型体，其特征在于，增容树脂为POE、EPDM、SBS、SEBS、EVA中一种或多种。

6.根据权利要求4所述的中空吹塑微发泡成型体，其特征在于，所述的粒状成核剂为碳酸钙母粒、滑石粉母粒中一种或多种，所述的粉状成核剂为超细碳酸钙、超细滑石粉、立德粉、精致钛白粉中一种或多种，更优选所述的粉状成核剂细度为800目～3000目。

7.根据权利要求4所述的中空吹塑微发泡成型体，其特征在于，所述的发泡剂为柠檬酸或者柠檬酸衍生物和碳酸钠或者碳酸氢钠的等摩尔混合物，优选所述粉状发泡剂细度为2000目。

8.一种中空吹塑微发泡成型体的生产装置，包括挤出机、机头和口模，其特征为，所述的挤出机的螺杆直径为50～150毫米，长径比为22～50，压缩比为2～3，所述的挤出机料筒可设有排气装置，在工作时，所述的排气装置为完全关闭状态，所述的机头无泄压段，所述的口模为收敛型。

9.一种制备权1～7任一项所述的中空微发泡吹塑成型体的方法，包括以下步骤：

2）将步骤1）得到的预混料投入权利要求8所述的中空吹塑微发泡成型体的生产装置的加料口，挤出机的料筒温度为150～210℃，设有排气装置的挤出机料筒的排气装置为完全关闭状态，口模温度为160～195℃，挤出机的螺杆转速为20～200转/分钟，经过吹塑成型模具，吹塑过程中的吹胀比为2:1～10:1得到中空吹塑成型体。

10.根据权利要求9所述的中空微发泡吹塑成型体的制备方法，其特征在于，步骤2）吹塑过程的吹胀比为2:1～3:1。