專利名稱：可降解聚羥基烷酸酯(pha)壓延膜制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料薄膜制造工藝及其產(chǎn)品，尤其涉及可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的壓延膜采用單層的PVC材料，經(jīng)壓延機壓延出膜后經(jīng)引取輪冷卻定型，再經(jīng)冷卻過渡，然后進行切邊，經(jīng)卷取成為壓延膜成品。這種壓延膜由于自身的強度較高，用作防老化的包裝是可行的，但從需要老化和需要降解的角度，這種材料是不可行的， 甚至?xí)o后續(xù)的可持續(xù)發(fā)展造成一定程度的損害，尤其會在一定程度上造成污染，也給污染的治理造成困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種可降解聚羥基烷酸酯 (PHA)壓延膜制造工藝，既要在一定時間段內(nèi)確保壓延膜的強度，以保證包裝的質(zhì)量，又要在規(guī)定的時間段之后，以可降解的形式自動降解和融合。本發(fā)明所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其配方包括有聚羥基烷酸酯、環(huán)氧大豆油、油酸酰胺、成核劑和白炭黑，具體的配方是
聚羥基烷酸酯 100
環(huán)氧大豆油 0. 5 10 油酸酰胺0. 3 1. 5
成核劑0. 1 1
白炭黑0.5 2
工藝流程及溫度工藝參數(shù)是以50°C 60°C溫度條件進行攪拌混合一以130°C 150°C溫度條件進行密煉混合塑化一以130°C 150°C溫度條件進行開煉塑化一以120°C 140°C溫度條件進行擠出喂料一以140°C 160°C溫度條件進行四輥壓延一以120°C 150°C溫度條件進行介脫剝離一以100°C 110°C溫度條件進行溫?zé)捊Y(jié)晶定型一以20°C 60°C溫度條件進行冷卻定型一以20°C 40°C溫度條件進行成品卷取。具體的工藝過程是 從配方設(shè)計開始，接下來是物料混合，下接物料塑煉，下接壓延成型，再下接物料剝離，物料剝離之后到雙向拉伸，由雙向拉伸再到薄膜結(jié)晶冷卻，從薄膜結(jié)晶冷卻之后并列連接設(shè)置有耳料回收和卷取，耳料回收接下來返回到物料塑煉，卷取則連接到PHA壓延膜成品，在 PHA壓延膜成品環(huán)節(jié)檢出的不合格品，則經(jīng)不合格品返制環(huán)節(jié)，返回到隨同物料混合環(huán)節(jié)， 進入到物料塑煉環(huán)節(jié)。本發(fā)明所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，所說的聚羥基烷酸酯(PHA)是一種新型的可完全生物降解的熱塑性塑料，具有生物兼容性、可降解性、壓電性、以及良好的使用性能，可替代絕大部分石油來源的塑料制品。其降解速度可根據(jù)不同的應(yīng)用需要，由其共聚物的組分來控制。降解后最終產(chǎn)物進入碳的生物循環(huán)，構(gòu)成完整的綠色循環(huán)經(jīng)濟體系。加工成薄膜后可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、包裝等領(lǐng)域，因PHA是一種新型材料，其成型時的物料流變性能，受設(shè)備剪切、加熱后的材料穩(wěn)定特性等均與傳統(tǒng)塑料存在較大差異，特別是材料成型后的結(jié)晶速度慢，在收卷時薄膜未完全結(jié)晶，非結(jié)晶狀態(tài)下薄膜產(chǎn)生粘連，致使產(chǎn)品無法開卷的使用，是加工面臨的最大困難。根據(jù)聚羥基烷酸酯(PHA) 材料的特點，本發(fā)明主要研究方向1、材料性能的研究通過轉(zhuǎn)矩流變儀、雙螺桿試驗機、 開放式煉塑試驗機等實驗室設(shè)備研究聚羥基烷酸酯(PHA)材料的粘度變化曲線和受熱、受剪切等對材料性能的影響；2、產(chǎn)品配方研究2. 1通過選擇合適的成核劑并通過試驗尋找合適的添加量，使薄膜成型后的結(jié)晶速度加快，同時保證產(chǎn)品的拉伸強度、斷裂伸長率、直角撕裂強度和抗沖強度，保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量符合客戶的使用要求。提高生產(chǎn)速度，從生產(chǎn)效率和能耗能滿足經(jīng)濟性的要求。2. 2選擇合適的潤滑劑和其他加工助劑，并通過試驗摸索出合適的添加量，從而保證物料的可加工型，能從設(shè)備順利剝離，且要保證添加后不會因析出、噴霜等對制品的外觀和后加工性產(chǎn)生影響。2.3選擇能改善薄膜的抗沖擊性能和提高韌性的增塑劑，保證增塑劑的環(huán)保安全性和對人畜的無毒無害，可改善薄膜的加工流變性；3、工藝路線和設(shè)備配置的研究制定合理的工藝路線和設(shè)備配置，通過試驗掌握物料的加工特性，選擇混煉設(shè)備如螺桿的壓縮比、長徑比、混煉特性性能，密煉機的轉(zhuǎn)速和速比， 開煉機的速比和轉(zhuǎn)速等，滿足物料的塑化均勻、物料加工時的溫度得到精準(zhǔn)控制，選擇溫?zé)捿伒闹睆胶蛡€數(shù)，確保薄膜剝離順利和厚薄尺寸的均勻穩(wěn)定，選擇冷卻系統(tǒng)，保證產(chǎn)品后結(jié)晶和冷卻定型完全，選擇薄膜收卷設(shè)備，保證產(chǎn)品的卷曲平整，質(zhì)量穩(wěn)定；4、最佳工藝條件的研究4. 1通過多次中試試驗，在前段混煉設(shè)備尋找材料的塑化流變特性和混煉的溫度、 時間、剪切速比等工藝參數(shù)；保證物料的均勻塑化和溫度一致，并配置能精確控制物料溫度的設(shè)施，保證物料的剪切熱及時散發(fā)。4. 2在壓延機驗證壓延機各輥的輥距、輥溫、輥速、速比、反彎曲壓力等工藝參數(shù)，并制定相應(yīng)的控制措施，保證薄膜的厚薄均勻，表面無氣斑、穿孔、流紋等不良現(xiàn)象。4. 3研究引離(介脫)輥在不同的溫度下結(jié)晶速度的差別、不同的工藝長度(輥的個數(shù))等參數(shù)對材料結(jié)晶速度和其他性能的影響。依此選擇介脫輥的個數(shù)或?qū)ΜF(xiàn)有的設(shè)備實施改造。4. 4研究觀察介脫輥表面的粘附情況，如粘附尋找防粘附材料如鍍鉻、鍍四氟乙烯、包覆耐熱紙等方法對介脫輥進行處理。4. 5研究不同的拉幅比例對產(chǎn)品縱橫向物理機械性能的影響，對產(chǎn)品厚薄均勻性的影響，觀察物料對拉幅機的粘附情況。4.6 試驗不同的冷卻溫度和冷卻梯度對產(chǎn)品結(jié)晶性能和內(nèi)在質(zhì)量的影響。4. 7研究試驗卷取機對新材料的適應(yīng)性，可選擇表面卷曲或中心卷曲的方式或選擇表面中心卷曲相結(jié)合的方式，調(diào)整適宜的卷曲張力和卷曲溫度，使產(chǎn)品卷取后無皺褶、無卷端錯位，外觀平整美觀；5、 產(chǎn)品的應(yīng)用研究根據(jù)產(chǎn)品的不同用途，調(diào)整配方，調(diào)整相應(yīng)的加工工藝和工藝路線，拓寬 PHA壓延降解薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足客戶的個性化需求；6、生產(chǎn)制造效率的研究制約降解材料應(yīng)用的一個重大因素是價格因素，提別是國內(nèi)市場，怎樣有效提高生產(chǎn)效率，降低材料消耗和降低設(shè)備能耗，從而降低產(chǎn)品的成本是一個永恒的話題。本項目通過不斷優(yōu)化工藝， 選用節(jié)能的工藝路線，保證產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)，生產(chǎn)的高效，從而保證產(chǎn)品的國際、國內(nèi)競爭能力。 本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其主要創(chuàng)新點在于聚羥基烷酸酯(PHA)是一種新型的可完全生物降解的熱塑性塑料，加工成薄膜后可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、 包裝等領(lǐng)域，但其熔融粘度隨溫度和剪切變化敏感，特別是材料成型后的結(jié)晶速度慢，聚合物在熔融狀態(tài)下冷卻后保持了極大的粘性。本發(fā)明通過添加成核劑、潤滑劑和增塑劑，提高聚合物的結(jié)晶速度和可加工性。本發(fā)明主要利用塑化行業(yè)已經(jīng)相對成熟的壓延拉幅加工工藝進行改進，以適應(yīng)加工PHA材料的特殊要求，制作可完全生物降解材料PHA壓延膜產(chǎn)品。 根據(jù)PHA材料熔融粘度隨溫度和剪切變化敏感的特性，通過對混煉工序進行改進，可精準(zhǔn)控制物料塑化的溫度，受剪切的強度等，從而使輸送到壓延機的物料塑化均勻、溫度一致； 通過對引離輥的表面進行放粘處理，克服物料對引離輥的粘附；研究溫?zé)捿仭⒗鋮s輥不同溫度和工藝長度對結(jié)晶的影響，調(diào)整合適的溫度和輥筒個數(shù)，使膜片的結(jié)晶速度加快和結(jié)晶充分，從而保證生產(chǎn)的高速低耗運行。通過以上五個方面的創(chuàng)新研究，達到高效生產(chǎn)PHA壓延降解膜的要求，本發(fā)明的PHA壓延降解膜可廣泛應(yīng)用于包裝、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，研究方法和技術(shù)路線如下通過轉(zhuǎn)矩流變儀、雙螺桿試驗機、開放式煉塑試驗機等實驗室設(shè)備研究材料的結(jié)晶速度隨溫度、添加成核劑、潤滑劑等的變化規(guī)律；研究聚羥基烷酸酯(PHA)材料的粘度變化曲線和受熱、受剪切等對材料性能的影響；尋找能促進材料結(jié)晶速度的成核劑，摸索添加方式和添加量，研究添加成核劑后對產(chǎn)品機械性能、可降解性能和產(chǎn)品外觀的影響；尋找能改善材料加工性能的潤滑劑和增塑劑，能保證物料從加工設(shè)備順利剝離和改善物料的流動性。通過實驗室的各項試驗掌握PHA材料的初步性能。根據(jù)實驗室研究初步結(jié)論，設(shè)定工藝路線及工藝條件，到公司的中試壓延生產(chǎn)線投料中試，項目組全過程跟蹤控制，在前段混煉設(shè)備驗證材料的塑化流變特性和混煉的溫度、時間、剪切速比等工藝參數(shù)；在壓延機驗證壓延機各輥的輥距、輥溫、輥速、速比、反彎曲壓力等工藝參數(shù)，并根據(jù)現(xiàn)場觀察現(xiàn)象做相應(yīng)調(diào)整；驗證引離(介脫)輥的溫度、工藝長度等參數(shù)對材料結(jié)晶速度的其他性能的影響，觀察介脫輥表面的粘附情況，如粘附尋找防粘附材料對介脫輥進行處理；試驗不同的拉幅比例對產(chǎn)品縱橫向物理機械性能的影響，對產(chǎn)品厚薄均勻性的影響，觀察物料對拉幅機的粘附情況；試驗不同的冷卻溫度和冷卻梯度對產(chǎn)品結(jié)晶性能和內(nèi)在質(zhì)量的影響；試驗卷取機新材料的適應(yīng)性，調(diào)整適宜的卷曲張力和卷曲溫度。把中試的樣品送檢測室檢測，如符合設(shè)定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)送客戶試用。總結(jié)中試的過程和結(jié)果，充分分析影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵點，整改實驗室發(fā)現(xiàn)的配方、 設(shè)備、工藝等方面的不符合性，重新設(shè)定工藝流程和配置相應(yīng)的設(shè)備，如改變現(xiàn)設(shè)備的混煉階段設(shè)備配置高混-密煉-開煉-擠出喂料-開煉調(diào)整為高混-擠出或高混-密煉-擠出喂料；增加溫?zé)捄屠鋮s的流程長度；介脫輥表面的防粘涂層處理等；采用正交分解法反復(fù)試驗總結(jié)，直至設(shè)備配置、工藝流程和工藝條件最佳化，產(chǎn)品制造達到混煉效率高，結(jié)晶冷卻速度快，質(zhì)量穩(wěn)定，耗能低并符合包裝膜、農(nóng)用膜環(huán)保及滿足使用要求的壓延拉幅可降解薄膜。本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，達到的主要技術(shù)指標(biāo)如下1、壓延可降解膜在水中穩(wěn)定，但在海水、土壤中能生物降解，在堆肥條件下3 6個月 90%以上可生物降解；2、拉伸強度縱向嘗15MPa，橫向嘗12MPa，斷裂伸長率嘗200%，直角撕裂強度3 45N/mm;3、產(chǎn)品厚度極限偏差控制在士 10%范圍內(nèi)，寬度極限偏差士 IOmm ;4、產(chǎn)品易開卷、不粘連；5、產(chǎn)品無穿孔、噴霜、析出等外觀缺陷；6、產(chǎn)品具有可印刷性；7、優(yōu)良的抗UV性能；8、每噸耗電控制在800度以下。9、每噸產(chǎn)品消耗原材料指標(biāo)控制在1.01噸以下。 隨著世界對環(huán)保問題的日益重視，人類對塑料包裝、地膜等的應(yīng)用不斷增加，出現(xiàn)環(huán)境污染和資源短缺兩個難以解決的問題，怎樣消除白色污染對環(huán)境和人類的危害，開發(fā)環(huán)境友好型材料和產(chǎn)品，成為人類發(fā)展的必然。目前PHA材料已成為全球生物降解塑料消費量最大的三類塑料品種之一。未來隨著能源漲價以及環(huán)境問題的日益凸顯，隨著PHA材料生產(chǎn)成本的不斷降低、世界范圍內(nèi)可降解生物材料替代傳統(tǒng)石油產(chǎn)品的步伐呈現(xiàn)出逐步加快的趨勢，再加上各國政府不斷推出優(yōu)惠政策和法律法規(guī)，鼓勵市場應(yīng)用，以PHA產(chǎn)品為代表的生物降解材料的大規(guī)模應(yīng)用前景樂觀。特別在歐美等發(fā)達國家，可降解塑料袋、包裝膜、地膜得到廣泛的應(yīng)用，對膜類的需求也不斷增加，全球范圍，據(jù)測算到2015年，降解塑料在政策的推動下能夠替代3%農(nóng)用塑料制品傳統(tǒng)塑料的需求；替代4%包裝用塑料制品傳統(tǒng)塑料的需求，則全球降解塑料的總需求量將達到440萬噸，相對于目前約80萬噸的世界總產(chǎn)能，未來5年具有廣闊的發(fā)展空間。可降解壓延拉幅膜相對于吹塑薄膜、流涎薄膜具有厚薄均勻，縱橫向強度差別小，外觀質(zhì)量優(yōu)異等特點，可占領(lǐng)降解膜領(lǐng)域的高端市場，因此具有廣闊的發(fā)展空間。本發(fā)明所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，工藝簡單，產(chǎn)品可靠，市場前景較好。


附圖1是本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝流程示意圖。1一配方設(shè)計2—物料混合3—物料塑煉4一壓延成型5—物料剝離6—不合格品返制 7—耳料回收8 — PHA壓延膜成品9一卷取10—薄膜結(jié)晶冷卻11一雙向拉伸。
具體實施例方式現(xiàn)參照附圖1，結(jié)合實施例說明如下本發(fā)明所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其配方包括有聚羥基烷酸酯、環(huán)氧大豆油、油酸酰胺、成核劑和白炭黑，具體的配方是
聚羥基烷酸酯 100
環(huán)氧大豆油 0. 5 10 油酸酰胺0. 3 1. 5
成核劑0. 1 1
白炭黑0.5 2
工藝流程及溫度工藝參數(shù)是以50°C 60°C溫度條件進行攪拌混合一以130°C 150°C溫度條件進行密煉混合塑化一以130°C 150°C溫度條件進行開煉塑化一以120°C 140°C溫度條件進行擠出喂料一以140°C 160°C溫度條件進行四輥壓延一以120°C 150°C溫度條件進行介脫剝離一以100°C 110°C溫度條件進行溫?zé)捊Y(jié)晶定型一以20°C 60°C溫度條件進行冷卻定型一以20°C 40°C溫度條件進行成品卷取。具體的工藝過程是 從配方設(shè)計1開始，接下來是物料混合2，下接物料塑煉3，下接壓延成型4，再下接物料剝離5，物料剝離5之后到雙向拉伸11，由雙向拉伸11再到薄膜結(jié)晶冷卻10，從薄膜結(jié)晶冷卻 10之后并列連接設(shè)置有耳料回收7和卷取9，耳料回收7接下來返回到物料塑煉3，卷取9 則連接到PHA壓延膜成品8，在PHA壓延膜成品8環(huán)節(jié)檢出的不合格品，則經(jīng)不合格品返制 6環(huán)節(jié)，返回到隨同物料混合2環(huán)節(jié)，進入到物料塑煉3環(huán)節(jié)。本發(fā)明所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，所說的聚羥基烷酸酯(PHA)是一種新型的可完全生物降解的熱塑性塑料，具有生物兼容性、可降解性、壓電性、以及良好的使用性能，可替代絕大部分石油來源的塑料制品。其降解速度可根據(jù)不同的應(yīng)用需要，由其共聚物的組分來控制。降解后最終產(chǎn)物進入碳的生物循環(huán)，構(gòu)成完整的綠色循環(huán)經(jīng)濟體系。加工成薄膜后可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、包裝等領(lǐng)域，因PHA是一種新型材料，其成型時的物料流變性能，受設(shè)備剪切、 加熱后的材料穩(wěn)定特性等均與傳統(tǒng)塑料存在較大差異，特別是材料成型后的結(jié)晶速度慢， 在收卷時薄膜未完全結(jié)晶，非結(jié)晶狀態(tài)下薄膜產(chǎn)生粘連，致使產(chǎn)品無法開卷的使用，是加工面臨的最大困難。根據(jù)聚羥基烷酸酯(PHA)材料的特點，本發(fā)明主要研究方向1、材料性能的研究通過轉(zhuǎn)矩流變儀、雙螺桿試驗機、開放式煉塑試驗機等實驗室設(shè)備研究聚羥基烷酸酯(PHA)材料的粘度變化曲線和受熱、受剪切等對材料性能的影響；2、產(chǎn)品配方研究2. 1 通過選擇合適的成核劑并通過試驗尋找合適的添加量，使薄膜成型后的結(jié)晶速度加快，同時保證產(chǎn)品的拉伸強度、斷裂伸長率、直角撕裂強度和抗沖強度，保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量符合客戶的使用要求。提高生產(chǎn)速度，從生產(chǎn)效率和能耗能滿足經(jīng)濟性的要求。2. 2選擇合適的潤滑劑和其他加工助劑，并通過試驗摸索出合適的添加量，從而保證物料的可加工型，能從設(shè)備順利剝離，且要保證添加后不會因析出、噴霜等對制品的外觀和后加工性產(chǎn)生影響。 2. 3選擇能改善薄膜的抗沖擊性能和提高韌性的增塑劑，保證增塑劑的環(huán)保安全性和對人畜的無毒無害，可改善薄膜的加工流變性；3、工藝路線和設(shè)備配置的研究制定合理的工藝路線和設(shè)備配置，通過試驗掌握物料的加工特性，選擇混煉設(shè)備如螺桿的壓縮比、長徑比、混煉特性性能，密煉機的轉(zhuǎn)速和速比，開煉機的速比和轉(zhuǎn)速等，滿足物料的塑化均勻、物料加工時的溫度得到精準(zhǔn)控制，選擇溫?zé)捿伒闹睆胶蛡€數(shù)，確保薄膜剝離順利和厚薄尺寸的均勻穩(wěn)定，選擇冷卻系統(tǒng)，保證產(chǎn)品后結(jié)晶和冷卻定型完全，選擇薄膜收卷設(shè)備，保證產(chǎn)品的卷曲平整，質(zhì)量穩(wěn)定；4、最佳工藝條件的研究4. 1通過多次中試試驗，在前段混煉設(shè)備尋找材料的塑化流變特性和混煉的溫度、時間、剪切速比等工藝參數(shù)；保證物料的均勻塑化和溫度一致，并配置能精確控制物料溫度的設(shè)施，保證物料的剪切熱及時散發(fā)。4. 2在壓延機驗證壓延機各輥的輥距、輥溫、輥速、速比、反彎曲壓力等工藝參數(shù)，并制定相應(yīng)的控制措施，保證薄膜的厚薄均勻，表面無氣斑、穿孔、流紋等不良現(xiàn)象。4. 3研究引離(介脫)輥在不同的溫度下結(jié)晶速度的差別、不同的工藝長度(輥的個數(shù))等參數(shù)對材料結(jié)晶速度和其他性能的影響。依此選擇介脫輥的個數(shù)或?qū)ΜF(xiàn)有的設(shè)備實施改造。4. 4研究觀察介脫輥表面的粘附情況，如粘附尋找防粘附材料如鍍鉻、鍍四氟乙烯、包覆耐熱紙等方法對介脫輥進行處理。4.5研究不同的拉幅比例對產(chǎn)品縱橫向物理機械性能的影響，對產(chǎn)品厚薄均勻性的影響，觀察物料對拉幅機的粘附情況。4. 6試驗不同的冷卻溫度和冷卻梯度對產(chǎn)品結(jié)晶性能和內(nèi)在質(zhì)量的影響。4. 7研究試驗卷取機對新材料的適應(yīng)性，可選擇表面卷曲或中心卷曲的方式或選擇表面中心卷曲相結(jié)合的方式，調(diào)整適宜的卷曲張力和卷曲溫度，使產(chǎn)品卷取后無皺褶、無卷端錯位，外觀平整美觀；5、產(chǎn)品的應(yīng)用研究根據(jù)產(chǎn)品的不同用途，調(diào)整配方，調(diào)整相應(yīng)的加工工藝和工藝路線，拓寬PHA壓延降解薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域，滿足客戶的個性化需求；6、生產(chǎn)制造效率的研究制約降解材料應(yīng)用的一個重大因素是價格因素，提別是國內(nèi)市場，怎樣有效提高生產(chǎn)效率，降低材料消耗和降低設(shè)備能耗，從而降低產(chǎn)品的成本是一個永恒的話題。本項目通過不斷優(yōu)化工藝，選用節(jié)能的工藝路線，保證產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)，生產(chǎn)的高效，從而保證產(chǎn)品的國際、國內(nèi)競爭能力。本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其主要創(chuàng)新點在于聚羥基烷酸酯(PHA)是一種新型的可完全生物降解的熱塑性塑料，加工成薄膜后可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、包裝等領(lǐng)域，但其熔融粘度隨溫度和剪切變化敏感，特別是材料成型后的結(jié)晶速度慢，聚合物在熔融狀態(tài)下冷卻后保持了極大的粘性。 本發(fā)明通過添加成核劑、潤滑劑和增塑劑，提高聚合物的結(jié)晶速度和可加工性。本發(fā)明主要利用塑化行業(yè)已經(jīng)相對成熟的壓延拉幅加工工藝進行改進，以適應(yīng)加工PHA材料的特殊要求，制作可完全生物降解材料PHA壓延膜產(chǎn)品。根據(jù)PHA材料熔融粘度隨溫度和剪切變化敏感的特性，通過對混煉工序進行改進，可精準(zhǔn)控制物料塑化的溫度，受剪切的強度等，從而使輸送到壓延機的物料塑化均勻、溫度一致；通過對引離輥的表面進行放粘處理，克服物料對引離輥的粘附；研究溫?zé)捿?、冷卻輥不同溫度和工藝長度對結(jié)晶的影響，調(diào)整合適的溫度和輥筒個數(shù)，使膜片的結(jié)晶速度加快和結(jié)晶充分，從而保證生產(chǎn)的高速低耗運行。通過以上五個方面的創(chuàng)新研究，達到高效生產(chǎn)PHA壓延降解膜的要求，本發(fā)明的PHA壓延降解膜可廣泛應(yīng)用于包裝、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，研究方法和技術(shù)路線如下通過轉(zhuǎn)矩流變儀、雙螺桿試驗機、開放式煉塑試驗機等實驗室設(shè)備研究材料的結(jié)晶速度隨溫度、添加成核劑、潤滑劑等的變化規(guī)律；研究聚羥基烷酸酯(PHA) 材料的粘度變化曲線和受熱、受剪切等對材料性能的影響；尋找能促進材料結(jié)晶速度的成核劑，摸索添加方式和添加量，研究添加成核劑后對產(chǎn)品機械性能、可降解性能和產(chǎn)品外觀的影響；尋找能改善材料加工性能的潤滑劑和增塑劑，能保證物料從加工設(shè)備順利剝離和改善物料的流動性。通過實驗室的各項試驗掌握PHA材料的初步性能。根據(jù)實驗室研究初步結(jié)論，設(shè)定工藝路線及工藝條件，到公司的中試壓延生產(chǎn)線投料中試，項目組全過程跟蹤控制，在前段混煉設(shè)備驗證材料的塑化流變特性和混煉的溫度、時間、剪切速比等工藝參數(shù)；在壓延機驗證壓延機各輥的輥距、輥溫、輥速、速比、反彎曲壓力等工藝參數(shù)，并根據(jù)現(xiàn)場觀察現(xiàn)象做相應(yīng)調(diào)整；驗證引離(介脫)輥的溫度、工藝長度等參數(shù)對材料結(jié)晶速度的其他性能的影響，觀察介脫輥表面的粘附情況，如粘附尋找防粘附材料對介脫輥進行處理；試驗不同的拉幅比例對產(chǎn)品縱橫向物理機械性能的影響，對產(chǎn)品厚薄均勻性的影響，觀察物料對拉幅機的粘附情況；試驗不同的冷卻溫度和冷卻梯度對產(chǎn)品結(jié)晶性能和內(nèi)在質(zhì)量的影響；試驗卷取機新材料的適應(yīng)性，調(diào)整適宜的卷曲張力和卷曲溫度。把中試的樣品送檢測室檢測，如符合設(shè)定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)送客戶試用?？偨Y(jié)中試的過程和結(jié)果，充分分析影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵點，整改實驗室發(fā)現(xiàn)的配方、設(shè)備、工藝等方面的不符合性，重新設(shè)定工藝流程和配置相應(yīng)的設(shè)備，如改變現(xiàn)設(shè)備的混煉階段設(shè)備配置高混-密煉-開煉-擠出喂料-開煉調(diào)整為高混-擠出或高混-密煉-擠出喂料；增加溫?zé)捄屠鋮s的流程長度； 介脫輥表面的防粘涂層處理等；采用正交分解法反復(fù)試驗總結(jié)，直至設(shè)備配置、工藝流程和工藝條件最佳化，產(chǎn)品制造達到混煉效率高，結(jié)晶冷卻速度快，質(zhì)量穩(wěn)定，耗能低并符合包裝膜、農(nóng)用膜環(huán)保及滿足使用要求的壓延拉幅可降解薄膜。本發(fā)明所述可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，達到的主要技術(shù)指標(biāo)如下1、壓延可降解膜在水中穩(wěn)定，但在海水、土壤中能生物降解，在堆肥條件下3 6個月90%以上可生物降解；2、拉伸強度縱向 ^ 15MPa，橫向會12MPa，斷裂伸長率會200%，直角撕裂強度會45N/mm ；3、產(chǎn)品厚度極限偏差控制在士 10%范圍內(nèi)，寬度極限偏差士 IOmm ;4、產(chǎn)品易開卷、不粘連；5、產(chǎn)品無穿孔、噴霜、 析出等外觀缺陷；6、產(chǎn)品具有可印刷性；7、優(yōu)良的抗UV性能；8、每噸耗電控制在800度以下。9、每噸產(chǎn)品消耗原材料指標(biāo)控制在1. 01噸以下。 隨著世界對環(huán)保問題的日益重視，人類對塑料包裝、地膜等的應(yīng)用不斷增加，出現(xiàn)環(huán)境污染和資源短缺兩個難以解決的問題，怎樣消除白色污染對環(huán)境和人類的危害，開發(fā)環(huán)境友好型材料和產(chǎn)品，成為人類發(fā)展的必然。目前PHA材料已成為全球生物降解塑料消費量最大的三類塑料品種之一。未來隨著能源漲價以及環(huán)境問題的日益凸顯，隨著PHA材料生產(chǎn)成本的不斷降低、世界范圍內(nèi)可降解生物材料替代傳統(tǒng)石油產(chǎn)品的步伐呈現(xiàn)出逐步加快的趨勢，再加上各國政府不斷推出優(yōu)惠政策和法律法規(guī)，鼓勵市場應(yīng)用，以PHA產(chǎn)品為代表的生物降解材料的大規(guī)模應(yīng)用前景樂觀。特別在歐美等發(fā)達國家，可降解塑料袋、包裝膜、地膜得到廣泛的應(yīng)用，對膜類的需求也不斷增加，全球范圍，據(jù)測算到2015年，降解塑料在政策的推動下能夠替代3%農(nóng)用塑料制品傳統(tǒng)塑料的需求；替代4%包裝用塑料制品傳統(tǒng)塑料的需求，則全球降解塑料的總需求量將達到440萬噸，相對于目前約80萬噸的世界總產(chǎn)能，未來5年具有廣闊的發(fā)展空間?？山到鈮貉永は鄬τ诖邓鼙∧ぁ⒘飨驯∧ぞ哂泻癖【鶆?，縱橫向強度差別小，外觀質(zhì)量優(yōu)異等特點，可占領(lǐng)降解膜領(lǐng)域的高端市場，因此具有廣闊的發(fā)展空間。本發(fā)明所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，工藝簡單，產(chǎn)品可靠，市場前景較好。
權(quán)利要求
1.可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其特征在于具體的配方是聚羥基烷酸酯 100環(huán)氧大豆油 0. 5 10 油酸酰胺0. 3 1. 5成核劑0. 1 1白炭黑0.5 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其特征在于工藝流程及溫度工藝參數(shù)是以50°C 60°C穩(wěn)定條件進行攪拌混合一以130°C 150°C溫度條件進行密煉混合塑化一以130°C 150°C溫度條件進行開煉塑化一以120°C 140°C溫度條件進行擠出喂料一以140°C 160°C溫度條件進行四輥壓延一以120°C 150°C溫度條件進行介脫剝離一以100°C 110°C溫度條件進行溫?zé)捊Y(jié)晶定型一以20°C 60°C溫度條件進行冷卻定型一以20°C 40°C溫度條件進行成品卷取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其特征在于具體的工藝過程是從配方設(shè)計(1)開始，接下來是物料混合(2)，下接物料塑煉(3)，下接壓延成型(4)，再下接物料剝離(5)，物料剝離(5)之后到雙向拉伸(11)，由雙向拉伸(11)再到薄膜結(jié)晶冷卻(10)，從薄膜結(jié)晶冷卻(10)之后并列連接設(shè)置有耳料回收(7)和卷取(9)，耳料回收(7)接下來返回到物料塑煉(3)，卷取(9)則連接到PHA壓延膜成品(8)，在PHA壓延膜成品(8)環(huán)節(jié)檢出的不合格品，則經(jīng)不合格品返制(6)環(huán)節(jié)，返回到隨同物料混合(2)環(huán)節(jié)，進入到物料塑煉(3)環(huán)節(jié)。
全文摘要
可降解聚羥基烷酸酯(PHA)壓延膜制造工藝，其配方包括有聚羥基烷酸酯、環(huán)氧大豆油、油酸酰胺、成核劑和白炭黑，工藝流程及溫度工藝參數(shù)是以50℃～60℃溫度條件進行攪拌混合→以130℃～150℃溫度條件進行密煉混合塑化→以130℃～150℃溫度條件進行開煉塑化→以120℃～140℃溫度條件進行擠出喂料→以140℃～160℃溫度條件進行四輥壓延→以120℃～150℃溫度條件進行介脫剝離→以100℃～110℃溫度條件進行溫?zé)捊Y(jié)晶定型→以20℃～60℃溫度條件進行冷卻定型→以20℃～40℃溫度條件進行成品卷取?？山到鈮貉永は鄬τ诖邓鼙∧?、流涎薄膜具有厚薄均勻，縱橫向強度差別小。本發(fā)明工藝簡單，產(chǎn)品可靠，市場前景較好。
文檔編號B29C55/12GK102492274SQ20111041545
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者吳寶生, 張召鐸, 李化超, 王西海, 王長青, 石靜 申請人:王長青