CN106009211A - 塑编高速拉丝机专用母料及其制备方法 - Google Patents

塑编高速拉丝机专用母料及其制备方法 Download PDF

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韩国芳
杨芮平
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Abstract

本发明为一种塑编高速拉丝机专用母料，由载体树脂、碳酸钙、表面处理剂、分散剂、助磨剂、β晶型成核剂制成，制备方法为：将碳酸钙与助磨剂先在环辊微粉磨进行二次破碎处理得到半成品，然后依次分别加入表面处理剂、分散剂、β晶型成核剂、载体树脂在高速混合机中高混，之后放入密炼机中密炼，用提升斗将物料倒入双腕（双锥）喂料机，通过双腕（双锥）喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中挤出造粒即可。用上述方法制得的塑编高速拉丝机专用母料，其分散性好、拉伸强度高、流动性好、易塑化，不仅可以大幅度降低产品成本，还可以提升产品质量。

Description

塑编高速拉丝机专用母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料技术领域，具体是一种塑编高速拉丝机专用母料及其制备方法。
背景技术
目前，中国的塑编产量已达到世界产量70%，占中国PP消费市场的35%以上，是中国PP产业中消费量最大的品种和传统产业。2013年开始，我国塑编行业也从世界技术发展潮流、技术创新与节能减排的角度，实施了新塑编标准，取消编织袋袋重限制，实施轻量化。新国标实施后，塑编企业关注的提高扁丝强度，用最少的原料生产编织袋问题没有找到较好的技术解决方法。塑编生产企业也紧跟步伐，调整了原材料配方，除了减少母料用量和对母料质量要求提高外，也优化了生产设备——高速拉丝机，从原料和设备上来提质量，从产量上来降成本。但高速拉丝机对母料要求非常苛刻，原普通填充母料远远不能符合高速拉丝机的要求，出现一系列问题，如粉尘大、污染环境、分散性不好、机头堵网、自动换网频率高、扁丝拉力低、剥离强度低、膜片带水、刀片磨损严重，编织袋平整度差、表面无光泽等问题，高速拉丝机专用母料还未及时配套上。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种塑编高速拉丝机专用母料及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：载体树脂12-35份，碳酸钙60-83份，表面处理剂0.5-2份，分散剂3-5份，助磨剂0.05-0.2份，β晶型成核剂0.1-0.5份；其中，所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯中的一种或任意比例混合的两种，所述的碳酸钙为粒径60-80nm的纳米碳酸钙、粒径1250目以上的轻质碳酸钙、粒径1250目以上的重质碳酸钙中的一种或任意比例混合的几种，所述的表面处理剂为双亲偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或任意比例混合的几种，所述的分散剂为低分子量聚乙烯蜡、石蜡、白油中的一种或任意比例混合的几种，所述的助磨剂为ZMF-01，所述的β晶型成核剂为βNU-100。本发明中选择的各原料主要是根据下游产品而定，因下游产品是PP拉丝，加入β晶型成核剂，是为了加快β晶型的结晶速度和未完全结晶的分子，从而达到透明和提高强度的性能；助磨剂：因破碎过程要经历“裂纹形成——裂纹扩展——裂纹断裂——裂纹形成”的循环，助磨剂加入是为了打破粉碎和团聚动平衡的有效方法之一，从而使破碎后粉体分子量分布窄、分子相对稳定。
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法，包括如下步骤：1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中（因表面处理剂是一种连接有机和无机材料的桥架剂，粉体材料在混合室内高速转动下作旋转运动，高速旋转的料流撞击到折流板上，改变流动方向，进而强化了物料混合与分散效果，使聚集状态粉体充分分散，表面处理剂在每个粉体粒子界面上都包覆一层分子膜，分次加入目的是让聚集状态粉体在分散后，未完全包覆的在二次、三次加入后使其充分包覆，从而达到粉体完全活化，由亲水变为亲油），每加入一次表面处理剂混合时长3-4min，之后再加入分散剂并混合时长3-5min，再加入β晶型成核剂混合时长2-3min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到120-150℃恒温的密炼机中，密炼时长16-22min，物料成面团状即可（密炼的作用：密炼机工作时，两转子相对回转，将来自加料口的物料夹住带入辊缝受到转子的挤压和剪切，穿过辊缝后碰到下顶拴尖棱被分成两部分，分别沿前后室壁与转子之间缝隙再回到辊隙上方；在绕转子流动的一周中，物料处处受到剪切和摩擦作用，使胶料的温度急剧上升，粘度降低，增加了塑料在配合剂表面的湿润性，使塑料与配合剂充分接触；配合剂团块随胶料一起通过转子与转子间隙、转子与上、下顶拴、密炼室内壁的间隙，受到剪切而破碎，被拉伸变形的塑料包围，稳定在破碎状态；同时，转子上的凸棱使胶料沿转子的轴向运动，起到搅拌混合作用，使配合剂在塑料中混合均匀；配合剂如此反复剪切破碎，胶料反复产生变形和恢复变形，转子凸棱的不断搅拌，使配合剂在胶料中分散均匀，并达到一定的分散度；其优点为：混炼容量大、时间短、生产效率高；较好的克服粉尘飞扬，减少配合剂的损失，改善产品质量与工作环境；操作安全便利，减轻劳动强度；有益于实现机械与自动化操作）；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在175-200℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
本发明通过对碳酸钙进行二次破碎（环辊微粉磨）处理，并加入助磨剂，特点在于：减小碳酸钙分子分布范围和团聚体的产生，提高了粉体的流动性，解决了因碳酸钙粉细、粘度大、难加工的技术难题。其原理为：碳酸钙在粉碎机中受到挤压、冲（打）击、或剪切摩擦等机械力的作用而被二次解体粉碎，经历“裂纹形成——裂纹扩展——裂纹断裂——裂纹形成”的循环过程，随着粉碎过程的循环，碳酸钙的粒径在变小，粉体的比表面积在增加，颗粒间的分子力在逐渐增加。当分子力增大到一定程度时，团聚现象便开始出现，团聚现象随粒径的变小而变突出，直至达到粉碎和团聚的动平衡，被粉碎钙粉的表观粒径将不发生变化。本发明特别提出二次破碎后助磨剂的加入是打破粉碎和团聚动平衡的有效化学方法之一，是在碳酸钙粉碎裂纹产生时，随着分散在循环风中助磨剂的分子运动、渗透到裂纹中，加速裂缝变大、裂缝断裂的循环，缩短颗粒循环的时间，并提高设备产能。又因每一次颗粒断裂的过程、受到分散在流动风中助磨剂分子的包围，接受碳酸钙颗粒的吸附，助磨剂中表面活性剂自然形成对颗粒的包裹，可以打破粉碎过程的粉碎和团聚的平衡、使平衡朝着有利于粉碎的方向转移，从而达到减少团聚、提高产能、提高粉体流动性的效果，这就为后续生产母料及在高速拉丝机加工中打下了坚实的基础。首先，不会因粉体太细，粘度过大而造成下游产品生产加工困难、产量低、能耗高，高速拉丝时出现堵网、膜布分散差、换网频率高等一系列问题。其次，又因粉细团聚少，充分体现了小粒子应有的性能，在高速拉丝机中不再出现断丝、强度不达标现象。在此特别说明 ，二次破碎后的粉体细度必须在2000目以上，达不到2000目的识为不合格半成品，不能作为本次发明母料配方的原料。本发明选用β晶型成核剂，能促进分子的结晶过程和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，从而进一步提高了产品的抗冲击强度、屈服强度、热变形温度，且产品的透明度、光泽度也得到了大大的改观。
为了得到性能优异的塑编高速拉丝机专用母料，本发明中的原料配比、加料顺序、高混时间、密炼设定温度、密炼时间、挤出温度都是经过申请人大量的理论分析和不断的试验验证才得到的，是本发明的主要加工工艺指标。
本发明母料与普通母料的试验对比数据如下：
本发明的塑编高速拉丝机专用母料与现有技术相比，具有以下优点：
1）选用环辊微粉磨进行二次破碎，并加入助磨剂，制得的碳酸钙粉，分子分布窄、团聚少、粘度小、流动性佳、易加工等特点。不会因粉体太细，粘度过大而造成下游产品生产加工困难、产量低、能耗高等一系列问题。又因粉细团聚少，充分体现了小粒子应有的性能。
2）选用β晶型成核剂，使分子具有微晶结构，提高了产品的抗冲击强度、屈服强度、热变形温度，且产品的透明度、光泽度也得到了大大的改观。
3）本发明的塑编高速拉丝机专用母料，不但解决了普通填充母料因粒度大出现白度低、拉丝粉尘大、机头堵网、自动换网频率高、扁丝拉力低、剥离强度低、膜片带水、刀片磨损严重，编织袋平整度差、表面无光泽等问题；还解决了纳米母料因粘度大、流动性差而出现模头压力大、难挤出、难分散、产量低、能耗高等问题。用上述方法制得的塑编高速拉丝机专用母料，其分散性好、拉伸强度高、流动性好、易塑化，不仅可以大幅度降低产品成本，还可以提升产品质量。
具体实施方式
实施例1：每份为1kg
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：
聚乙烯LLDPE 20份
聚乙烯LDPE 10份
聚乙烯HDPE 5份
纳米碳酸钙 60份
双亲偶联剂 0.5份
聚乙烯蜡 3.5份
β晶型成核剂为βNU-100 0.5份
助磨剂 ZMF-01 0.2份
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法包括如下步骤：
1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长3min，之后再加入分散剂并混合时长5min，再加入β晶型成核剂混合时长2min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到150℃恒温的密炼机中，密炼时长16min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在175℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
实施例2：每份为500g
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：
聚乙烯LLDPE 10份
聚乙烯LDPE 3份
纳米碳酸钙 15份
重质碳酸钙 65份
钛酸脂偶联剂 1.5份
聚乙烯蜡 3份
石蜡 2份
β晶型成核剂为βNU-100 0.3份
助磨剂 ZMF-01 0.15份
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法包括如下步骤：
1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长4min，之后再加入分散剂并混合时长3min，再加入β晶型成核剂混合时长2min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到130℃恒温的密炼机中，密炼时长20min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在180℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
实施例3：每份为30g
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：
聚丙烯 12份
重质碳酸钙 83份
硬脂酸 2份
聚乙烯蜡 2份
白油 1份
β晶型成核剂为βNU-100 0.1份
助磨剂 ZMF-01 0.05份
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法包括如下步骤：
1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长4min，之后再加入分散剂并混合时长3min，再加入β晶型成核剂混合时长2min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到120℃恒温的密炼机中，密炼时长18min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在195℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
实施例4：每份为100g
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：
聚乙烯LDPE 5份
聚丙烯 15份
重质碳酸钙 30份
轻质碳酸钙 45份
钛酸脂偶联剂 1.5份
石蜡 3份
β晶型成核剂为βNU-100 0.2份
助磨剂 ZMF-01 0.08份
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法包括如下步骤：
1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长3min，之后再加入分散剂并混合时长4min，再加入β晶型成核剂混合时长3min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到140℃恒温的密炼机中，密炼时长22min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在200℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
实施例5：每份为250g
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：
聚乙烯LLDPE 10份
聚丙烯 10份
轾质碳酸钙 75份
铝酸脂偶联剂 1份
石蜡 2.5份
白油 1.5份
β晶型成核剂为βNU-100 0.3份
助磨剂 ZMF-01 0.1份
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法包括如下步骤：
1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长4min，之后再加入分散剂并混合时长3min，再加入β晶型成核剂混合时长3min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到135℃恒温的密炼机中，密炼时长19min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在180℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
实施例6：每份为1t
一种塑编高速拉丝机专用母料，由下列重量份数的各原料制成：
聚乙烯LLDPE 15份
聚丙烯 10份
轻质碳酸钙 60份
纳米碳酸钙 10份
双亲偶联剂 1份
铝酸酸偶联剂 0.5份
白油 3份
β晶型成核剂为βNU-100 0.4份
助磨剂 ZMF-01 0.15份
上述塑编高速拉丝机专用母料的制备方法包括如下步骤：
1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长3min，之后再加入分散剂并混合时长5min，再加入β晶型成核剂混合时长2min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到145℃恒温的密炼机中，密炼时长18min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在185℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。

Claims (2)

1.一种塑编高速拉丝机专用母料，其特征在于，由下列重量份数的各原料制成：载体树脂12-35份，碳酸钙60-83份，表面处理剂0.5-2份，分散剂3-5份，助磨剂0.05-0.2份，β晶型成核剂0.1-0.5份；其中，所述的载体树脂为聚乙烯、聚丙烯中的一种或任意比例混合的两种，所述的碳酸钙为粒径60-80nm的纳米碳酸钙、粒径1250目以上的轻质碳酸钙、粒径1250目以上的重质碳酸钙中的一种或任意比例混合的几种，所述的表面处理剂为双亲偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸中的一种或任意比例混合的几种，所述的分散剂为低分子量聚乙烯蜡、石蜡、白油中的一种或任意比例混合的几种，所述的助磨剂为ZMF-01，所述的β晶型成核剂为βNU-100。
2.根据权利要求1所述的塑编高速拉丝机专用母料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）将助磨剂喷淋在碳酸钙表面，然后将其通过螺杆输送到环辊微粉磨中进行二次破碎，粉磨至2000目以上，制得半成品待用；2）先将半成品加入到110℃恒温的高速混合机中，然后将表面处理剂等分成三份并分三次加入到高速混合机中，每加入一次表面处理剂混合时长3-4min，之后再加入分散剂并混合时长3-5min，再加入β晶型成核剂混合时长2-3min，再加入栽体树脂混合时长1min，最后制得混合物料；3）将混合物料加入到120-150℃恒温的密炼机中，密炼时长16-22min，物料成面团状即可；4）通过提升机将面团状物料放入双腕喂料机或双锥喂料机中，经过喂料机将物料喂入单（双）螺杆挤出机中，挤出机的温度控制在175-200℃，挤出-切粒-风冷-包装，即制得塑编高速拉丝机专用母料。
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