CN1693148A - 具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器及其加工方法,复合包装容器由可形成非平行异相附生结晶交叉编织结构的两种聚合物,经微层共挤/共注射、冷却成型、热处理、热拉伸等工序过程加工制得,在容器器壁中基底相聚合物层的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴相交叉,且基底相聚合物层累计层厚为包装容器器壁厚度的50-99%,附生相聚合物层累计层厚为1-50%,且附生相聚合物层的单层厚度为50-300纳米。本发明由于在包装容器器壁内形成了编织结构的纳米层增强相,及两相晶区存在互相架桥,因此极大地减少了非晶区缺陷,使复合包装容器的强度、刚度、延展性都得到大幅度提高,并且赋予包装容器极高的阻隔性、耐腐蚀性。
Description
一、技术领域。
本发明属于高分子聚合物材料加工技术领域,更具体地说,是涉及一种高强度的高阻隔性的高分子聚合物复合包装容器及其加工方法。
二、背景技术
高分子材料广泛应用于食品、饮料、药品、化工产品、机械电子器件、仪器仪表及军工产品等的包装领域。许多食品、饮料和药品在氧气及其他气体作用下容易发生腐败、变味、变色、变质,因此其包装容器应该具有足够的阻隔氧气等气体的性能。不同的内容物对包装容器的气体阻隔性能的要求也不相同,汽水等碳酸饮料要求保持其内部的二氧化碳气体尽量少逸出,对于啤酒的包装容器则要求具有更高的氧气和二氧化碳阻隔性能。目前,注射-拉伸-吹塑的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)容器,在矿泉水、果汁、碳酸饮料、罐装食品的包装上已经得到普遍应用,而在像啤酒这类要求更高气体阻隔性能的应用领域,目前的塑料啤酒瓶采用了聚对苯二甲酸乙二酯/乙烯乙烯醇共聚物(PET/EVOH)、聚对苯二甲酸乙二酯/聚酰胺(PET/PA)等多层共注射-拉伸-吹塑成型,或者采用聚萘二甲酸乙二酯(PEN)注射-拉伸-吹塑成型,或者在常规注射-拉伸-吹塑成型的PET瓶内部镀碳膜等方法。然而,上述的方法还存在诸多问题,EVOH在环境水分或者相对湿度较高时会丧失其大部分隔氧性能,PA要相当的厚度才具有隔氧性,PEN材料价格昂贵,PET瓶内部镀碳膜技术设备成本都很高。
干燥的食品、药品粉剂、稀释液、化学原料药等吸湿性强的物品在贮运过程中极易受潮变质,电器件、精密机械、仪器仪表等受潮易生锈或发生霉菌侵蚀现象,这些都要求包装容器具有良好的隔湿性能。通常,聚烯烃聚合物可以作为隔湿包装材料,但其隔湿性能有限,当内容物对隔湿性能要求很高时,如注射药品粉针剂、化学原料药等,目前仍主要采用玻璃或者铝制容器,显然,玻璃容器易碎,铝制容器制造成本高,但是按照常规方法成型的聚烯烃包装容器难以满足高隔湿性能的要求。
三、发明内容
本发明针对现有技术加工的高分子聚合物包装容器存在的不足,旨在提供一种具有异相附生结晶纳米层织构的多层聚合物复合包装容器及其生产方法,以提高塑料包装容器的强度和阻隔性能。
本发明提供的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,包括箱、桶、罐、瓶、袋、包、盒等容器,其技术方案如下:
本发明所提供的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,其壳壁是由可以形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物(以A代表)在取向的基底相聚合物(以B代表)上附生结晶形成的交错重叠多层结构,取向基底相聚合物各层累计厚度为包装容器器壁总厚度的50-99%,最好为包装容器器壁总厚度的75-95%,附生相聚合物层的有序晶体的片晶c轴与基底相聚合物片晶c轴相交,交角最好不要小于30度,其各层累计厚度为包装容器器壁总厚度的1-50%,最好为包装容器器壁总厚度的5-25%,且附生相聚合物层的单层厚度最好为50-300纳米。
上述所说的,可以形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的附生相聚合物(以A代表)与基底相聚合物(以B代表)组合对A/B,可以是聚乙烯/聚丙烯,聚丙烯/聚酰胺等。所说的聚乙烯可以是各种类型的聚乙烯,如低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。所说的聚丙烯可以是等规聚丙烯,也可以是间规聚丙烯。所说的聚酰胺可以是各种类型的聚酰胺,如聚酰胺6、66、11、12等型号。
上述所说的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的制备加工方法,流程图如图1所示,主要包括以下工艺步骤:
(1)、熔融挤出:将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物分别置入不同的挤出机加热至熔融状态塑化挤出;
(2)、微层共挤:由挤出机挤出的分别形成基底相聚合物层与附生相聚合物层的两股熔料流以预定的流率比同步定量输送进入分层共挤摸具,形成分层复合熔融料片,再进入层倍增器进行反复分割-重叠-汇合,使层数增加,层厚变薄;
(3)、复合膜、复合片材、复合板材挤出、压延成型:由层倍增器流出的片状料流进入平缝式片、板口模挤出,形成熔体状态的多层聚合物复合片、板的坯料,经过一系列辊筒的压延、冷却形成复合膜、片、板;
(4)、再加热处理:将冷却定型的复合膜、片、板再进行加热处理,使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间,或者低于附生相聚合物的熔点温度;
(5)、热拉伸:对热处理后的复合膜、片、板进行拉伸,使其产生拉伸变形,并使其达到设计的几何尺寸和厚度。
(6)、容器成型:拉伸变形至设计几何尺寸与厚度的复合膜、复合片材、复合板材通过热熔接、热成型、粘接等方法制成所需要形状的包装容器。
上述所说的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,当容器以多层复合膜为基材制成时,也可以采用如下步骤制备:
(1)、熔融挤出:将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物分别置入两台挤出机,加热至熔融状态塑化挤出;
(2)、微层共挤:由挤出机挤出的分别形成基底相聚合物层与附生相聚合物层的两股熔料流以预定的流率比同步定量输送进入分层共挤摸具,形成分层复合熔融料片,再进入层倍增器进行反复分割-重叠-汇合,使层数增加,层厚变薄;
(3)、复合膜挤出、吹塑:由层倍增器流出的片状料流分成至少2股,经由至少2个进料通道进入至少为2层共挤的管口模挤出,形成熔体状态的多层聚合物复合管坯,管坯离开口模后,被内部通入的压缩空气吹胀形成管状泡膜,由风环冷却;
(4)、再加热处理:将冷却后的复合管状泡膜沿纵向切开成为平膜,再进行加热处理,使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间,或者低于附生相聚合物的熔点温度;
(5)、热拉伸:对热处理后的复合膜进行拉伸,使其产生拉伸变形,并使其达到设计的几何尺寸和厚度。
(6)、容器成型:拉伸变形至设计几何尺寸与厚度的复合膜通过热熔接、热成型、粘接等方法制成所需要形状的包装容器。
上述所说的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,特别是尺寸精度、表面质量要求高,或者颈口口径小于器身的容器,如罐、瓶等复合包装容器,还可以采取以下的方法制备,其具体制备加工方法流程图如图2所示,主要包括以下工艺步骤:
(1)、熔融塑化:将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物分别置入双料筒注射机的两个料筒中,加热至熔融状态塑化,在注射部件的推动下,经注射机喷嘴注射进入微层共注工序;
(2)、微层共注射:分别形成基底相聚合物层与附生相聚合物层的两股熔料流以预定的流率比同步定量注射进入分层共注射混料器,形成分层复合熔融料片,再进入层倍增器进行反复分割-重叠-汇合,使层数增加,层厚变薄;
(3)、容器型坯注射成型:由层倍增器流出的料流注射进入至少为一模一腔的容器型坯注射成型模具型腔中,并被冷却定型成为多层聚合物复合容器型坯;
(4)、容器型坯热处理调温:将冷却定型的复合容器型坯再进行加热处理,使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间,或者低于附生相聚合物的熔点温度;
(5)、拉伸吹塑成型:将热处理后的容器型坯放置入吹塑模具中,通过拉伸杆对热处理后的复合容器型坯进行拉伸并向型坯内部注入压缩空气,使型坯吹胀产生双轴拉伸变形,周向拉伸比控制在1.1~4,纵向拉伸比控制在1.5~10。吹胀后容器壁贴紧模具型腔内壁冷却成型为瓶、罐等容器形状,达到设计的几何尺寸和厚度。
在上述三种制备多层聚合物复合包装容器的方法中,当制备工艺步骤(4)中的加热处理温度低于附生相聚合物熔点温度时,还须将拉伸吹塑的复合容器再一次进行加热,使其温度升至高于附生相聚合物熔点而低于基底相聚合物熔点的温度进行一段时间的热处理。
上述所说的挤出机可以是单螺杆挤出机,也可以是双螺杆挤出机,注射成型机可以采用双料筒注射成型机,或者在普通单料筒注射成型机上增加安装一套注射装置。
上述所说的采用注射-拉伸-吹塑加工具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的方法,容器型坯的成型模具可以是普通形式的注射成型模具,也可以是热流道式的注射成型模具。
上述所说的分层共挤/共注摸具为至少两层,最好为三层,形成基底相和附生相的两种聚合物分别由两台挤出机定量输送进入模具,或者挤出机与熔体泵联用定量输送进入模具,或者注射机定量输送进入模具,使经共挤/共注摸具流出的基底相聚合物与附生相聚合物两股熔料流按照预定的组份比例汇合形成B-A-B三层结构熔体料片。所说的层倍增器为设计有2~8个料流通道的2~8阶的层倍增器,结构如图3所示。这里所说的阶是指分层结构熔体料片分割-重叠-汇合的次数,2阶是指分割-重叠-汇合2次,8阶是指分割-重叠-汇合8次。对复合膜、片、板进行拉伸时,纵向拉伸比控制在1.5~30。
聚合物的异相附生结晶是一种结晶聚合物在另一种结晶聚合物取向基底上的附生结晶现象。在附生相聚合物层与基底相聚合物层形成的聚合物复合包装容器中,其附生相聚合物层的片晶的c轴与基底相聚合物层的片晶的c轴呈大角度交角,聚合物复合包装容器器壁为纳米级层厚的编织结构,因此聚合物复合包装容器器壁纵横两向的强度、模量和延展性都大幅度提高。另外,由于两种聚合物片晶分别成为连结对方晶区和非晶区的桥梁,而非晶区又是材料力学性能的薄弱点,晶区的架桥连结可以使两者的弱点均得到加强,产生力学性能的正协同效应,使得聚合物复合包装容器器壁的力学性能、阻隔性和耐腐蚀性能得到进一步提高。本发明正是利用聚合物异相附生结晶这一原理开发出来的一种纳米层织构的多层聚合物复合包装容器。在这种包装容器中,基底相聚合物片晶的c轴与附生相聚合物片晶的c轴成30~60度大角度交叉,如图4所示。具有这种特殊形态结构的塑料复合包装容器,基底相聚合物晶体取向排列,附生相聚合物的有序片晶晶体c轴与基底相聚合物片晶的c轴成大角度交叉排列,在包装容器器壁内形成有序晶体增强相交叉编织结构,而且两相的层间粘结强度极高,极大的提高包装容器的纵向和横向的物理机械强度;同时两相晶区的互相架桥也极大的减少了非晶区缺陷,使复合包装容器的纵向和横向的强度、刚度、延展性都得到进一步提高。两相聚合物的晶区互相架桥、紧密连接,使二者的晶体互相封闭了对方的非晶区,这极大提高了复合包装容器的气体(氧气、二氧化碳等气体)阻隔性和防潮隔湿性能。
本发明提供的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器及其加工方法,可以在生产线上成型具有纳米层织构的多层聚合物复合箱、桶、罐、瓶、袋、包、盒等包装容器,工艺条件简单易于控制,切实可行,适合于工业化的大规模生产。
四、附图说明
图1、具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法流程图
图2、具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器(瓶、罐等)的加工方法流程图
图3、层倍增器结构原理示意图
图4、多层聚合物复合包装容器的纳米层织构的形态结构示意图
五、具体实施方式
下面给出的实施例是对本发明的具体描述,有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明做进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的非本质性的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例1:
具有纳米层织构的多层聚合物复合包装桶的制备。
1、聚合物材料:聚合物组合对为高密度聚乙烯/等规聚丙烯(HDPE/iPP);
2、熔融挤出:形成附生相(A)的聚合物(HDPE)和形成基底相(B)的聚合物(iPP)分别由两台双螺杆挤出机熔融塑化,其中HDPE的挤出温度为:190℃,iPP的挤出温度为220℃。经过挤出机熔融塑化挤出的熔体进入微层共挤工序;
3、微层共挤:由两台挤出机以流率比为10∶90的比率将HDPE/iPP的熔体同步送入一个设计有三层共挤摸具和4通道5阶层倍增器叠加组成的微层共挤机头中,在共挤模具内使两股熔料流汇合形成三层结构的熔体料片,挤出的熔体料片进入5阶层倍增器进行5次分割-重叠-汇合,使熔体料片的层数增加,层厚变薄。料流被反复分割和重叠组合,在最后一阶层数达到2049层。微层共挤机头的温度为220℃;
4、复合板材压延成型:由层倍增器流出的片状料流进入平缝式板材口模挤出,形成熔体状态的多层聚合物复合板坯料,经过一系列辊筒的压延、冷却形成复合板材;
5、复合板材的加热处理;复合板材前行进入隧道式红外加热烘箱,热处理温度为150℃;
6、复合板材的热拉伸:通过调整牵引辊筒的速比对加热至150℃的复合板材进行拉伸,使其产生拉伸变形,纵向拉伸比为10,拉伸后的复合板材冷却至室温卷取。
7、容器成型:切取一块板材,加热至100℃,置于桶的热成型模具型腔之上,周边压紧,型腔中抽真空,将板材吸塑成所需要形状的桶。
聚合物组合对高密度聚乙烯/等规聚丙烯(HDPE/iPP)经上述方法加工生产出的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装桶,包装桶材料的基底相聚合物的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴交叉,交角为50度,作为基底相聚合物层的等规聚丙烯(iPP)的各层累计厚度为复合包装桶壁总厚度的90%,作为附生相聚合物层的高密度聚乙烯(HDPE)层的各层累计厚度为复合包装桶壁总厚度的10%,且作为附生相聚合物层的高密度聚乙烯(HDPE)层的单层厚度约为100纳米。
实施例1制备的HDPE/iPP多层复合包装桶,切取复合包装桶桶壁板材进行测试,沿板材挤出方向的纵向拉伸强度可达260MPa,断裂伸长率可达80%,横向拉伸强度可达100MPa,断裂伸长率可达25%。桶对烃类溶剂的阻隔性和耐腐蚀性有很大提高。
实施例2:
具有纳米层织构的多层聚合物复合包装袋的制备。
1、聚合物材料:聚合物组合对为线性低密度聚乙烯/等规聚丙烯(LLDPE/iPP);
2、熔融挤出:形成附生相(A)的聚合物(LLDPE)和形成基底相(B)的聚合物(iPP)分别由两台双螺杆挤出机熔融塑化,其中LLDPE的挤出温度为:160℃,iPP的挤出温度为200℃。经过挤出机熔融塑化挤出的熔体进入微层共挤工序;
3、微层共挤:由两台挤出机以流率比为40∶60的比率将LLDPE/iPP的熔体同步送入一个设计有三层共挤摸具和4通道4阶层倍增器叠加组成的微层共挤机头中,在共挤模具内使两股熔料流汇合形成三层结构的熔体料片,挤出的熔体料片进入4阶层倍增器进行4次分割-重叠-汇合,使熔体料片的层数增加,层厚变薄。料流被反复分割和重叠组合,在最后一阶层数达到513层。微层共挤机头的温度为200℃;
4、复合膜挤出、吹塑:在层倍增器最后一阶片状料流分成2股,经由2个进料通道进入2层共挤的管口模挤出,形成熔体状态的多层聚合物复合管坯,官坯离开口模后,被芯棒内部通入的压缩空气吹胀形成官状泡膜,由风环冷却,泡膜内熔体层数为1025层;
5、再加热处理:冷却的管状复合泡膜经由人字板、橡胶压辊、切割刀被沿纵向切开成为平膜,在牵引辊牵引下前行,进入隧道式红外加热烘箱进行热处理,热处理温度为130℃;
6、热拉伸:调整牵引辊的速比对热处理后的复合膜进行拉伸,使其产生纵向拉伸变形,纵向拉伸比控制在5,薄膜厚度100微米。
7、容器成型:将复合薄膜采用热熔接方法制成所需要形状的多层复合包装袋。
聚合物组合对线性低密度聚乙烯/等规聚丙烯(LLDPE/iPP)经上述方法加工生产出的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装袋,复合包装袋材料基底相聚合物的片晶c轴与附生相聚合物层的片晶c轴交叉,交角为50度,作为基底相聚合物层的等规聚丙烯(iPP)的各层累计厚度为复合包装袋壁总厚度的60%,作为附生相聚合物层的线性低密度聚乙烯(LLDPE)层的各层累计厚度为袋壁总厚度的40%,且作为附生相聚合物层的线性低密度聚乙烯(LLDPE)层的单层厚度约为80纳米。
实施例2制备的LLDPE/iPP多层复合包装袋,取复合包装袋的薄膜基材进行测试,纵向拉伸强度可达140MPa,断裂伸长率可达250%,横向拉伸强度可达80MPa以上,断裂伸长率可达150%。薄膜的氧气透过量为6.5cm3/m2·24h·0.1MPa,水蒸气透过量为0.7g/m2·24h。
实施例3:
具有纳米层织构的多层聚合物复合包装瓶的制备。
1、聚合物材料选定:聚合物组合对为等规聚丙烯与聚酰胺6(iPP/PA6);
2、熔融塑化:使用双料筒注射成型机,形成附生相(A)的聚合物等规聚丙烯(iPP)和形成基底相(B)的聚合物聚酰胺6(PA6)分别置入注射机的两个料筒中熔融塑化,其中iPP的注射温度为220℃,PA6的注射温度为260℃,在注射螺杆的推动下,经喷嘴注射进入后续装置;
3、微层共注射:iPP/PA6的熔体分别由两个料筒塑化,并以流率比为50∶50的比率同步注射进入一个三层共注射混料器形成三层复合熔融料片,再进入5阶4通道和最后一阶为2通道1阶的层倍增器叠加组成的微层共注射装置中,进行反复分割-重叠-汇合,在最后一阶层数达到4097层,层倍增器温度为260℃;
4、瓶坯注射成型:由层倍增器流出的料流进入一模两腔的瓶坯注射成型模具,并被冷却定型成为瓶壁内的层数为4097层的多层聚合物复合瓶坯;;
5、瓶坯热处理调温:将冷却定型的复合瓶坯置入热处理烘箱加热至180℃进行热处理;
6、拉伸吹塑:将瓶坯置入吹塑模具中,通过拉伸杆对热处理后的复合瓶坯进行纵向拉伸,纵向拉伸比控制在4,并向瓶坯内部吹入压缩空气,使瓶坯吹胀产生周向拉伸变形,周向拉伸比控制在1.5。吹胀后瓶壁贴紧模具型腔内壁冷却成型为瓶形状,瓶壁厚度0.4毫米。
聚合物组合对等规聚丙烯与聚酰胺6(iPP/PA6)经上述方法加工生产出的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装瓶,复合包装瓶材料的基底相聚合物晶体片晶c轴与附生相聚合物层的有序晶体的片晶c轴交叉,交角为50度,作为基底相聚合物层的聚酰胺6(PA6)各层累计厚度为复合包装瓶瓶壁总厚度的50%,作为附生相聚合物层的等规聚丙烯(iPP)各层累计厚度为复合包装瓶瓶壁总厚度的50%,且作为附生相聚合物层的等规聚丙烯(iPP)层的单层厚度约为100纳米。
实施例3制备的iPP/PA6多层聚合物复合包装瓶,切取瓶壁片材进行测试,纵向拉伸强度可达210MPa,断裂伸长率可达90%,环向拉伸强度可达160MPa,断裂伸长率可达50%。瓶壁片材的氧气透过量为0.87cm3/m2·24h·0.1MPa,水蒸气透过量为0.6g/m2·24h。
Claims (10)
1、一种具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,其特征在于复合包装容器器壁由可以形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的基底相聚合物层与附生相聚合物层晶向交错重叠构成,其中基底相聚合物层的晶体片晶c轴沿容器器壁轴向,其各层累计厚度为容器器壁总厚度的50-99%,附生相聚合物层的晶体片晶c轴与容器器壁轴相交,其各层累计厚度为容器器壁总厚度的1-50%,且附生相聚合物层的单层厚度为50-300纳米。
2、如权利要求1所述的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,其特征在于所说的可以形成非平行链异相附生结晶交叉编织结构的基底相聚合物层与附生相聚合物层的聚合物组合对选自聚乙烯/聚丙烯与聚丙烯/聚酰胺。
3、如权利要求2所述的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器,其特征在于所说的聚乙烯选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯,聚丙烯选自等规聚丙烯与间规聚丙烯,聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺11、聚酰胺12。
4、关于权利要求1至3所述具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)、熔融挤出:将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物分别置入不同的挤出机加热至熔融状态塑化挤出;
(2)、微层共挤:由挤出机挤出的分别形成基底相聚合物层与附生相聚合物层的两股熔料流以预定的流率比同步定量输送进入分层共挤摸具,形成分层复合熔融料片,再进入层倍增器进行反复分割-重叠-汇合,使层数增加,层厚变薄;
(3)、复合膜、复合片材、复合板材挤出、压延成型:由层倍增器流出的片状料流进入平缝式片、板口模挤出,形成熔体状态的多层聚合物复合片、板的坯料,经过一系列辊筒的压延、冷却形成复合膜、片、板;
(4)、再加热处理:将冷却定型的复合膜、片、板再进行加热处理,使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间,或者低于附生相聚合物的熔点温度;
(5)、热拉伸:对热处理后的复合膜、片、板进行拉伸,使其产生拉伸变形,并使其达到设计的几何尺寸和厚度。
(6)、容器成型:拉伸变形至设计几何尺寸与厚度的复合膜、复合片材、复合板材通过热熔接、热成型、粘接等方法制成所需要形状的包装容器。
5、关于权利要求1至3所述具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)、熔融挤出:将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物分别置入不同的挤出机,加热至熔融状态塑化挤出;
(2)、微层共挤:由挤注机挤注出的分别形成基底相聚合物层与附生相聚合物层的两股熔料流以预定的流率比同步定量输送进入分层共挤摸具,形成分层复合熔融料片,再进入层倍增器进行反复分割-重叠-汇合,使层数增加,层厚变薄;
(3)、复合膜挤出、吹塑:由层倍增器流出的片状料流分成至少2股,经由至少2个进料通道进入至少为2层共挤的管口模挤出,形成熔体状态的多层聚合物复合管坯,管坯离开口模后,被内部通入的压缩空气吹胀形成管状泡膜,由风环冷却;
(4)、再加热处理:将冷却的复合管状泡膜沿纵向切开成为平膜,再进行加热处理,使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间,或者低于附生相聚合物的熔点温度;
(5)、热拉伸:通过调整牵引辊的速比对热处理后的复合膜进行拉伸,使其产生拉伸变形,并使其达到设计的几何尺寸和厚度,纵向拉伸比控制在1.5~30。
(6)、容器成型:拉伸变形至设计几何尺寸与厚度的多层复合膜通过热熔接、热成型、粘接等方法制成所需要形状的容器。
6、关于权利要求1至3所述具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)、熔融塑化:将选定的聚合物组合对中的基底相聚合物与附生相聚合物分别置入双料筒注射机的两个料筒中,加热至熔融状态塑化,在注射部件的推动下,经注射机喷嘴注射进入微层共注工序;
(2)、微层共注射:分别形成基底相聚合物层与附生相聚合物层的两股熔料流以预定的流率比同步定量注射进入分层共注射混料器,形成分层复合熔融料片,再进入层倍增器进行反复分割-重叠-汇合,使层数增加,层厚变薄;
(3)、容器型坯注射成型:由层倍增器流出的料流注射进入至少为一模一腔的容器型坯注射成型模具中,并被冷却定型成为多层聚合物复合容器型坯;
(4)、容器型坯热处理调温:将冷却定型的复合容器型坯再进行加热处理,使其温度升至附生相聚合物熔点温度与基底相聚合物熔点温度之间,或者低于附生相聚合物的熔点温度;
(5)、拉伸吹塑:将容器型坯置入吹塑模具中,通过拉伸杆对热处理后的复合容器型坯进行纵向拉伸并向容器型坯内部注入压缩空气使容器型坯吹胀,产生双轴拉伸变形,周向拉伸比为1.1~4,纵向拉伸比为1.5~10,吹胀后容器壁贴紧模具型腔内壁冷却成型为所需要的容器形状。
7、如权利要求4或5或6所述的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于当复合膜、片材、板材加热处理和拉伸温度低于附生相聚合物熔点温度时,还须将拉伸后的复合膜、片材、板材再一次进行加热,使其温度升至高于附生相聚合物熔点而低于基底相聚合物熔点的温度进行热处理。
8、如权利要求4或5或6所述的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于两种聚合物熔料流的流率控制方式为挤出机、注射机直接定量输送或挤出机与熔体泵联用定量输送。
9、如权利要求4或5或6所述的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于所说的分层共挤/共注摸具为三层共挤/共注摸具,在共挤/共注摸具内使基底相聚合物与附生相聚合物两股熔料流汇合形成三层结构熔融料片。
10、如权利要求6所述的具有纳米层织构的多层聚合物复合包装容器的加工方法,其特征在于复合包装容器注射成型的型坯模具,选自普通注射成型模具和热流道注射成型模具。
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