造粒方法 |
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申请号 | CN200480037456.X | 申请日 | 2004-12-16 | 公开(公告)号 | CN1894080A | 公开(公告)日 | 2007-01-10 |
申请人 | 雷克特本克斯尔荷兰有限公司; | 发明人 | 弗兰切斯克·阿亚茨; 黛安娜·厄姆斯; 帕夫林卡·罗伊; 若尔迪·萨尔瓦多; 拉尔夫·维德曼; | ||||
摘要 | 本 发明 包含用于热塑性可挤出 树脂 组合物 造粒 的成形方法。所述树脂组合物含有热塑性 聚合物 、 增塑剂 和备选的其它添加剂。所述增塑剂含有在室温下为固体的组分。所述方法在高于增塑剂的熔点但低于热塑性聚合物的 熔化 /塑化 温度 的温度进行。 | ||||||
权利要求 | 1.用于热塑性可挤出树脂组合物造粒的成形方法,所述树脂组合物 含有热塑性聚合物、增塑剂和备选的其它添加剂,所述增塑剂含有室温 下为固体的组分,其中,所述方法在高于所述增塑剂的熔点但低于所述 热塑性聚合物的熔化/塑化温度的温度进行。 |
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说明书全文 | 技术领域背景技术在塑料工业中,热塑性可挤出聚合物的造粒方法是众所周知的。一 般而言,粒料为圆柱形,其直径约3mm,长度约3mm。很多种塑料制 品的制作方法中均采用粒料。 造粒方法一般包括塑化步骤。在该步骤中,将待造粒的配料熔化并 喂入双螺杆挤出机中。这种做法被认为是有益的,因为已经发现,由于 在挤出机中所有熔化组分均得到有效混合,从而所制得的粒料由粒料组 分的均匀混合物组成。 EP-A-0 415 357描述了通过熔融挤出制作含有聚乙烯醇(PVOH)的 粒料的方法,其中的挤出在150~195℃的温度范围内进行。 具有塑化步骤的造粒方法有与其相关的多个缺点。其中主要的缺点 是需要加热,这意味着这类方法的能耗很高。 此外,这类“热”法不适用于具有热敏性的聚合物(如聚乙烯醇), 因为此类物质在受热时会发生降解。而且,这类“热”法使聚合物经历 了受热过程,已经发现这会对聚合物的性质产生不利影响。对于聚乙烯 醇,已经发现受热过程对聚乙烯醇的水溶性有十分有害的影响。 在其它造粒方法中,在低温下对粒料组分进行干压。由此避免了上 述“热”法的缺陷。 WO-A-98/26911描述了一种制作聚乙烯醇粒料的低温方法。在该方 法中,粒料成分(此处为粉末状聚乙烯醇和诸如增塑剂等各种添加剂的 混合物)被送入两个滚筒之间而被压缩成粒料。由于粒料混合物中的聚 乙烯醇成分在该方法中未被熔化,因此避免了热降解问题。 此外,GB-937 057描述了这样一种低温压缩方法。首先在高温下混 合增塑剂和聚乙烯醇之后进行该低温压缩方法。 然而,尽管该方法(冷压缩方法)消除了聚合物的热致降解问题, 但是所制作的粒料还存在其它缺陷。 这些缺陷大多源于压缩方法的固有性质,更具体地讲,源于滚筒和 其中的粉末喂料。已经发现,很难保证将粉末喂料在滚筒上均匀散布。 其结果是很难控制粒料的大小,因此,粒料尺寸会有很大的差异。 而且,这种方法一般会形成很多粉尘。另外,由于这种粒料通常易 碎,完整性差,在相互摩擦的过程中很容易形成粉尘,从而加剧了起尘 问题。这两个问题均归因于不佳的散布和滚筒压缩技术。 另外,还发现该粒料的组成差异显著,均质性差。相信这些问题也 与粉末在滚筒上分布不匀有关。当该粒料被用于随后的加工步骤时,粒 料组成的变化性及均质性差的问题将会加剧。 这些种类的粒料(其中,粒料的热塑性聚合物组分是聚乙烯醇)被 用来通过挤出/注射成型法制作水溶性聚乙烯醇袋。例如,这种袋子一般 用来容纳用在自动洗涤机(洗衣机或洗碗机)中的洗涤剂组合物。在这 些用途中,粒料必需具有高度的均一性,以保证所制作的袋子具有良好 的完整性,从而在贮存中稳定,并具有预期的水溶性。 如前所述,利用冷压缩方法制作的粒料通常无法满足制作袋子所需 的均质性。 发明内容本发明的一个目的是消除或缓解上面所列的问题。 本发明提供了用于热塑性可挤出树脂组合物造粒的成形方法,所述 树脂组合物含有热塑性聚合物、增塑剂和备选的其它添加剂,所述增塑 剂含有室温下为固体的组分,其中,所述方法在高于所述增塑剂的熔点 但低于所述热塑性聚合物的熔化/塑化温度的温度进行。 所述成形方法可包括压制、挤出、压延和/或压实。最优选该成形方 法包括挤出。 已经发现本发明的方法克服了现有技术的缺点。首先,由于该方法 在低于热塑性聚合物的熔化/塑化温度的温度进行,因此发现该方法非常 节能。另外,由于在低温下加工,所以树脂混合物中热敏性物质的热降 解大大减少。 另外,由于该方法在增塑剂的熔点以上进行(之后使之冷却以形成 固体粒料),所以粒料的易碎性很低。因此,这种粒料因摩擦而释放粉尘 的可能性很小。 而且,由于粒料在增塑剂成分的熔点以上的温度制作,因此发现其 具有优异的均质性。更具体地讲,发现每颗粒料的总体组成和粒料内各 个组分的分布都具有高度的可预测性,而且其偏差很小。当粒料用于诸 如二次挤出加工(如,注射成型)等进一步加工步骤中以制作含有热塑 性聚合物的塑料物品时,这种性质尤其重要。 具体实施方式通常,组分以颗粒形式输送到该方法中所使用的成形设备中。 已经发现,用于制作粒料的原料的颗粒尺寸应该较小。这是为了保 证粒料具有高的均质性。所用原料的颗粒尺寸优选小于2000μm,更优选 小于1200μm,更优选小于400μm,最优选约200μm。 组合物中增塑剂的含量至少为5%,更优选10%,最优选15%。 在任何时候,挤出机中原料的温度优选不超过热塑性聚合物熔化/塑 化温度以下10℃的温度。更优选该温度不超过热塑性聚合物的熔化/塑化 温度以下15℃的温度,更优选不超过热塑性聚合物的熔化/塑化温度以下 30℃的温度,最优选不超过热塑性聚合物的熔化/塑化温度以下45℃的温 度。然而,理想的是,原料的温度高于环境空气的温度。挤出机中原料 的温度优选为至少40℃,更优选至少45℃,最优选至少50℃。 在优选的操作温度下,增塑剂必须至少部分熔化。增塑剂组分的熔 点优选比热塑性聚合物的熔化/塑化温度低至少15℃,更优选比热塑性聚 合物的熔化/塑化温度低至少30℃,最优选比热塑性聚合物的熔化/塑化温 度低至少45℃。 增塑剂优选含有碳水化合物。 碳水化合物通常由通式Cx(H2O)y表示。此处的术语也涵盖了性质上 与碳水化合物类似的物质,例如葡萄糖酸或氨基糖,它们不能完全用该 通式来表示。该术语包括例如糖醇等其他碳水化合物的衍生物,所述糖 醇有例如山梨糖醇、葡萄糖醇、甘露醇、半乳糖醇、卫矛醇、木糖醇、 赤藓糖醇、异麦芽糖(isomaltutose)及异麦芽酮糖醇(isomalt)等。 最优选的碳水化合物包括热稳定性更高的碳水化合物,如山梨糖醇、 葡萄糖醇、甘露醇、半乳糖醇、卫矛醇、木糖醇、赤藓糖醇、异麦芽糖 及异麦芽酮糖醇。 其它优选的增塑剂体系包括固体脂肪酸烷氧基酯、脂肪醇烷氧基酯 或聚亚烷基二醇(例如长链聚乙二醇)。 增塑剂还可以包含辅助成分。优选的辅助成分包括甘油、乙二醇、 丙二醇、二甘醇、二乙二醇、二丙二醇、三乙醇胺、二乙醇胺和甲基二 乙胺等。 特定的线材或每股线材一旦从挤出机中挤出,可以使之在环境状况 下自然冷却。另外,也可以辅助冷却。这样做的一种方法是,采用冷金 属带,将特定的线材或每股线材挤出到该金属带上。这样做的另一种方 法是,在挤出机的下游采用冷流体,优选冷空气。还有一种方法是沿特 定的线材或每股线材的横向吹送流体,优选吹风。可以采用上述方法的 一种或几种。 在制作过程中,优选将特定的线材或每股线材断裂成粒料。 优选通过切割的方式将该线材断裂成粒料。不过,也不排除其它断 裂方法,如绞扭法。可以考虑这样的方法:趁线材尚具塑性时,以一定 间隔对其进行绞扭,从而形成一串“香肠”,连结处一旦变得更脆,即可 将其断开。还可以通过局部切割、挤压、夹压或打孔(所有这些方法在 此总称为“刻痕”)形成可发生脆性断裂的“蹼(web)”,从而形成粒料 前体。可以在制造过程中或由消费者使粒料前体断裂而形成粒料,所提 供的前体具有可操作的长度,消费者根据需要从其上断开或扭下粒料。 例如,粒料的前体可以是直排粒料,可以按需要断开。 挤出压力可以是以有效方式实施该方法的任何压力。比较适宜的压 力是大于3巴(0.3兆帕),优选大于5巴(0.5兆帕),更优选大于8巴 (0.8兆帕)。更优选大于12巴(1.2兆帕)。最优选大于40巴(4兆帕)。 不过,挤出压力优选不超过100巴(10兆帕),更优选不超过60巴(6 兆帕)。 一般而言,粒料在注射成型方法中使用。优选采用注射成型方法来 制造水溶性小袋,这种小袋用来容纳自动洗衣机或自动洗碗机中所用的 洗涤制剂。因此,粒料优选含有水溶性或水分散性热塑性聚合物。 已经发现,在这一应用中,按照本发明所制作的粒料的有利性质(特 别是高均质性)非常有益。据信该性质最为有益,因为注射成型产品的 完整性依赖于被注射成型组合物的这种高度的均质性,否则,低均质性 会反映在注射成型的产品中。已经发现,高均质性可以使注射成型的产 品具有可预测的水溶性。 水溶性/水分散性热塑性聚合物优选含有聚乙烯醇或其衍生物。 在该方法中可以采用其它水溶性/水分散性聚合物来替代聚乙烯醇, 或与聚乙烯醇一同使用。优选的例子有聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚 马来酸、纤维素衍生物(如纤维素醚或羟丙基甲基纤维素)、聚乙交酯、 聚乙醇酸、聚丙交酯、聚乳酸及其共聚物。 被加工的混合物中可以含有加工助剂。优选的加工助剂包括一元羧 酸、二元羧酸、三元羧酸或其盐、如硬脂酸等脂肪酸或其盐、单酸甘油 酯、二酸甘油酯、三酸甘油酯或其盐、气相二氧化硅(aerosil)、无机颜 料和有机颜料。 现在,参考下面的非限定性实施例来阐明本发明。 实施例 实施例1: 在挤出机(双螺杆挤出机,由意大利米兰的ICMA S.Giorgio公司制 造,该公司致力于塑料共混物和塑料合金的加工)中进行造粒。 挤出机具有如下特性: 螺杆直径:35mm 螺杆长度:40cm 加工压力:30bar(巴) 输出:5kg/h.(千克/小时) 温度区域:6(T1=50℃,T2=60℃,T3=T4=90℃,T5=105℃以及 T6(口模)=105℃) 挤出机与作为冷却源的双辊设备连接,并且连接到粒料切割机上。 将下面的粉末状配料喂入挤出机中: 原料 % 聚乙烯醇树脂 85.0 山梨醇 11.0 加工助剂 4.0 合计 100.0 将所得到的粒料冷却到室温。利用此配料得到的固体粒料具有低的 脆性。 实施例2: 在颗粒压制机(Universal Milling Technologies的V3-75型)上进行 造粒。 该压制机具有如下特性: 口模直径:350mm 孔直径:2mm 孔长度:3mm 料斗:45° 口模/滚筒间距:1.5mm 口模速度:5m/s(米/秒) 电动机:30kW 温度:98~102℃ 将下面粉末状配料喂入压制机中: 原料 配料1 配料2 配料3 聚乙烯醇树脂 81.0 87.0 85.0 山梨醇 15.0 11.0 11.0 加工助剂 4.0 2.0 4.0 合计 100.0 100.0 100.0 将所得到的粒料冷却到室温。每种配料所得到的固体粒料具有低的 脆性。 |