CN114131804A - 一种pla吸管结晶工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PLA吸管结晶工艺，属于PLA结晶技术领域。它解决了如何在保证PLA管材生产合格的情况下，通过对PLA管材的进一步加工从而提升PLA的材料性能的问题，包括了热熔塑形、冷却初定形、加热预结晶、冷却终定形、切断以及烘干的工艺步骤，通过采用冷却初定形对于PLA管材进行初步冷却，并可以更好的控制结晶温度，并通过加热预结晶以及冷却终定形，从而保证了PLA管材内部具有良好的结晶环境，为后续在烘干内结晶做准备，通过加快结晶速率，保证了PLA吸管的力学性能满足使用要求，并通过一体拉伸成型，从而提升了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及PLA结晶技术领域，涉及一种PLA吸管结晶工艺。
背景技术
PLA，又称聚乳酸，将淀粉原料通过糖化得到葡萄糖，再经过发酵制成高纯度的乳酸，聚合后获得聚乳酸，具有良好的生物可降解性，是一种新型的生物降解材料，被广泛应用于各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺布、工业、民用布以及药物缓释材料等。
如专利号CN112721248A所公开的一种聚乳酸吸管结晶工艺，采用水浴加热，通过提高聚乳酸吸管的水温以及加温结晶处理，使得聚乳酸吸管拥有更广的耐温范围，从而提高了聚乳酸的耐热性能，使其能够在55℃～95℃的热水或热饮中，并通过由于采用切断后对其进行加热结晶，能一定程度上加强PLA材料的耐用性。
上述方案，采用PLA颗粒作为主要原料，通过对于PLA颗粒进行热熔，然后将其注塑成所需的形状，对于聚乳酸吸管结晶工艺而言，在成型切断后直接进行水浴加热，会导致PLA管材出现结块的现象，从而降低成品率，并且由于直接加热，无法对PLA管材的温度进行很好的控制，从而无法对PLA管材的力学性能进行稳定控制，从而影响使用体验。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种PLA吸管结晶工艺，本发明所要解决的技术问题是：如何在保证PLA管材生产合格的情况下提升PLA吸管的的韧性与强度。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种PLA吸管结晶工艺，包括以下步骤：
步骤1，热熔塑形：对PLA颗粒进行热熔，并在热熔后通过热熔前端的定形模具进行塑形并向外拉伸，形成连续不断的PLA管；
步骤2，冷却初定形：将上述的PLA管输送至第一冷却槽内降温定形；
步骤3，加热预结晶：将已完成冷却定形的PLA管送入加热槽进行加热；
步骤4，冷却终定形：将已完成预结晶的PLA吸管再次输入的第二冷却槽内冷却定形；
步骤5，吹干后切断：将已完成冷却定形的PLA管吹干并按预定的长度切断形成PLA吸管半成品；
步骤6，烘干：将PLA吸管半成品输送到烘干设备进行烘干结晶，形成PLA吸管成品。
本方案中，先通过热熔将PLA颗粒融化塑形，对刚塑形的管材进行降温，通过降温保证了PLA管材的形状，保证了管材的塑形，再将初步塑形的管材放入加热槽进行加热，为PLA管创造了良好的结晶环境，使其结晶速率更高，结晶效果更好，然后对于加热完成后的PLA管进行进一步的冷却，使得PLA管拥有更好的力学性能，缩短了PLA管的结晶时间，通过切断装置切断，最后放入烘干设备内烘干塑形，从而完成结晶形成成品，提升了PLA吸管的韧性与强度，解决了PLA管材由于自身材料缺陷所带来的脆性大的问题，并且PLA管材从热熔塑形至冷却终定形始终保持处于连续不断，使其每一段都能够均匀受热，避免了由于不均匀受热导致的PLA管材翘曲或开裂的风险，并且通过预结晶来放缓PLA管材的降温速率，使得加热曲线平缓，不容易导致由于冷却速度过快导致的翘边和由于过度收缩导致开裂。
作为一种优选的，加热预结晶与冷却定形均可采用水浴或风温的调温方式，并且在水浴调温后将PLA管材吹干后再采用切断装置进行切断。使PLA管材的湿度降低，从缩短后续的烘干时间，并提供结晶效率。
作为一种优选的，PLA管材在经过冷却槽冷却后，通过与PLA管材运动方向相反的吹风设备将PLA管材吹干，通过将刚冷却定形完成的PLA管进行吹干。从而使其能进一步降低温度，且由于采用反方向吹干，水份不会再次附着在PLA管材上，使得PLA管材能始终保证合适的湿度，为后续烘干设备提烘干做准备，由于PLA管材连续不断的贯穿冷却槽输入切断装置，使得PLA管材能始终保持相同的出品质量，提高PLA吸管的产品稳定性。
作为一种优选的，冷却初定形后通过牵引机构进行牵引与支撑进入加热槽内进行加热预结晶，冷却终定形后通过牵引机构进行牵引进入切断装置进行切断。通过在冷却初定形和冷却终定形后对其进行牵引拉伸，从而使得连续不断的PLA管材在拉伸后，保证PLA管材始终位于一个同一轴线内，并且通过牵引机构进行拉伸，从而使得整体的拉伸速率可以根据需要进行进一步调整。
作为一种优选的，热熔塑形与牵引机构的拉伸速率大于400cm/min。通过将拉伸速率提高至400cm/min，从而使与之相关的结晶速率大幅度增加，缩短了PLA管材的结晶时间。
作为一种优选的，加热预结晶的加热温度为64℃～100℃，持续时间为2min～3min。通过对PLA管材持续加热4min～5min，保证了结晶的时间，并且将加热温度最高升高至100℃，从而进一步加快了结晶速率。
作为一种优选的，冷却温度为5℃～42℃，持续时间为1min～2min。在加热和热熔后通过快速的降温来提升结晶速率的同时，提升了生产效率。
作为一种优选的，烘干温度为50℃～80℃，持续时间2min～3min。由于烘干装置采用红外发热模块，并将烘干温度提升至50℃～80℃，从而使得烘干装置内的烘干通道具备结晶的条件，使PLA吸管半成品能在烘干装置内快速结晶，提升生产效率。
作为一种优选的，PLA管通过滚轮导向穿过加热槽与冷却槽直接送至切断位置进行切断。形成PLA吸管半成品，通过笔直的贯穿整条设备线路，从而保证了管材不会在加工过程中损坏。
作为一种优选的，PLA吸管半成品套入烘干设备的工装夹具内，并利用工装夹具上的套杆进行定位送入烘干通道烘干后成为PLA吸管，由于通过工装夹具定位并进行烘干，从而提升了生产效率和产品的合格率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本方案在现有技术的基础上通过增加了冷却初定形，从而通过冷却初定形，对于刚完成塑形的PLA管材经常冷却定形，并且由于较低的温度，能更好的控制PLA管材的结晶速度，提升结晶效率，达到所需的强度，并且采用预结晶从而放缓了PLA管材的降温速率，使得PLA管材不会因为过快的降温速率而导致翘曲，避免了由于过快使得冷却速度导致的PLA管材收缩开裂的问题。
2、通过本方案的滚轮作为主要引导，将PLA管材始终浸于加热槽与冷却槽内，使得PLA管材在向切断装置运动的同时，不会由于浮力，使得上下受热不均匀，发生翘曲。
附图说明
图1是本发明PLA吸管结晶工艺流程图；
图2是本发明PLA吸管结晶工艺的温度变化图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1和图2所示，本实施例的PLA吸管结晶工艺，包括以下步骤：
步骤1，热熔塑形：对PLA颗粒进行热熔，并在热熔后通过热熔前端的定形模具进行塑形并向外拉伸，形成连续不断的PLA管；在本实施中，可以添加其余材料等，以根据所需的使用环境，提供所需的力学性能，并通过提升拉伸速率，通过从而提升了结晶效率，其中最佳的拉伸速率为400cm/min。
步骤2，冷却初定形：将上述的PLA管输送至第一冷却槽内降温定形；在本实施例中，采用5℃～42℃的温度，并持续1min～2min从而为后面加热预结晶等后续的结晶工序做准备，在冷却后通过牵引机构进行牵引，从而保证PLA管材能准确的进入加热槽，并且其中最佳的冷却温度为36℃，并在该温度下持续1.5min。
步骤3，加热预结晶：将已完成冷却定形的PLA管送入加热槽进行加热；在本实施例中，是加热预结晶的加热温度为96℃～100℃，持续时间为4min～5min，通过提高加热的温度并且延长加热的时间，从而提升结晶速率，并通过水浴加热，从而保证PLA管材的受热均匀，并且由于采用预结晶从而放缓了PLA管材的降温速率，使得PLA管材不会因为过快的降温速率而导致翘曲，避免了由于过快使得冷却速度导致的PLA管材收缩问题，其中采用100℃的水浴加热温度，并持续4.5min为最佳。
步骤4，冷却终定形：将已完成预结晶的PLA吸管再次输入的第二冷却槽内冷却定形；在本实施例中，冷却终定形时的冷却温度为5℃～42℃，持续1min～2min，使得PLA管材定形，并通过快速降温进一步加大结晶速率，提升结晶效果，在冷却后通过牵引机构进行牵引，从而保证PLA管材能准确的进入切断装置进行切断，其中最佳的温度为36℃，并且持续1.5min。
步骤5，切断：PLA管通过滚轮导向穿过加热槽与冷却槽直接送至切断位置管并将已完成冷却定形的PLA管按预定的长度切断，形成PLA吸管半成品，利用位于加热槽与两个冷却槽上方的若干个滚轮对于PLA管材进行引导，使PLA管材不会产生受热不均的问题，从而避免了PLA管材翘曲的问题，并且在笔直穿过加热槽与冷却槽，并在末端进行切断，从而避免了加热或冷却时对PLA管材造成的损坏，再切断，为后续的烘干做准备，在水浴加热冷却后，对PLA管材的相反方向进行吹干，不会因为相同方向的吹干，导致吹去的水份再次附着在表面的风险，从而保证了吹干的效果。
步骤6，烘干：将PLA吸管半成品输送到烘干设备，用工装夹具进行定位，并进入烘干通道进行烘干结晶，形成PLA吸管成品，在本实施例中，切断烘干时的烘干温度为50℃～80℃，持续时间2min～3min并且由于采用烘干通道，使其在受热均匀的同时，避免了干燥空气的露点对于吸管的影响，从而提升结晶速率和产品合格率，其中最佳的烘干温度为80℃，并在该温度下持续4min，并通过工装夹具进行定位从而防止PLA吸管相互之间发生粘黏。
实施例二
作为一种替代方案，具体工艺与实施例一基本相同，不同点在于，采用风温调温，并通过风温调温，不需要在切断装置的之前安装吹干机构，并且由于采用风温调温，在不损坏连续不断的PLA管材前提下，可以直接对PLA管材进行烘干，提升生产效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，热熔塑形：对PLA颗粒进行热熔，并在热熔后通过热熔前端的定形模具进行塑形并向外拉伸，形成连续不断的PLA管；
步骤2，冷却初定形：将上述的PLA管输送至第一冷却槽内降温定形；
步骤3，加热预结晶：将已完成冷却定形的PLA管送入加热槽进行加热；
步骤4，冷却终定形：将已完成预结晶的PLA吸管再次输入的第二冷却槽内冷却定形；
步骤5，切断：将已完成冷却定形的PLA管并按预定的长度切断形成PLA吸管半成品，
步骤6，烘干：将PLA吸管半成品输送到烘干设备进行烘干结晶，形成PLA吸管成品。
2.根据权利要求1所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述加热预结晶与冷却定形均可采用水浴或风温的调温方式，并且在水浴后将PLA管材吹干再采用切断装置进行切断。
3.根据权利要求1或2所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述PLA管材在经过冷却槽冷却后，通过与PLA管材运动方向相反的吹风设备将PLA管材吹干。
4.根据权利要求3所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述冷却初定形后通过牵引机构进行牵引与支撑进入加热槽内进行加热预结晶，所述冷却终定形后通过牵引机构进行牵引进入切断装置进行切断。
5.根据权利要求4所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述热熔塑形及牵引机构的拉伸速率大于400cm/min。
6.根据权利要求4所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述加热预结晶的加热温度为64℃～100℃，持续时间为4min～5min。
7.根据权利要求1所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述冷却终定形时的冷却温度为5℃～42℃，持续时间为1min～2min。
8.根据权利要求1或2所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述切断烘干时的烘干温度为50℃～80℃，持续时间2min～3min。
9.根据权利要求1所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，所述PLA管通过滚轮导向穿过加热槽与冷却槽直接送至切断位置进行切断，形成PLA吸管半成品。
10.根据权利要求1所述的一种PLA吸管结晶工艺，其特征在于，将所述PLA吸管半成品套入烘干设备的工装夹具内，并通过工装夹具穿过烘干通道进行烘干后成为PLA吸管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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