[发明专利]制造具有降低的熔体破裂的热塑性型材的方法

说明书

发明领域

本发明涉及热塑性聚合物的型材挤出以形成通常称作型材的成型制品。更具体地，本发明涉及聚酯的挤出以形成具有降低的熔体破裂的型材。

发明背景

热塑性材料通常用于制造各种成型制品，该类制品可用于如汽车部件、食品容器、标签、包装材料等产品。一种这类制品就是型材。型材是指具有特定形状和通过称作型材挤出的制造方法制得的制品。型材的普通形状是管子。型材不是膜或片材，因此制造型材的方法不包括压延辊或冷铸辊的使用。型材也不是采用注射模塑的方法生产。型材采用熔融挤出方法加工，该方法首先将热塑性熔体通过模头模孔挤出以形成能够保持希望的形状的挤出物。挤出物在保持希望的形状的同时，通常被拉伸到最终尺寸，然后在空气中或水浴中骤冷以固定该形状，由此制造型材。在简单型材的成型过程中，挤出物优选地保持形状，而不需要任何结构支撑。对于极其复杂的形状，常使用支撑设备以帮助保持形状。在任何一种情况下，对成型过程中所使用的热塑性树脂的类型和其熔体强度的要求是严格的。

通常用于生产型材的聚合物包括聚氯乙烯(PVC)、丙烯酸类聚合物和聚碳酸酯。这些聚合物中的每一种都有一个或多个缺点。例如，从环境角度考虑，PVC是不理想的。丙烯酸类制品是脆性的，当其掉落或与其它物体碰撞时会破碎。对于很多应用来说聚碳酸酯过于昂贵。

聚酯也用于制造型材，然而，由于在典型的型材加工温度480-550°F(250-290℃)下，不具备足够的熔体强度，因此，存在严重的加工问题。加工线速度依据型材形状而有很大变化。对于简单形状，如角防护装置(corner guard)，其典型线速度可以为约50-约70英尺/分钟。对于更复杂的形状，其加工线速度可低到1英尺/分钟，然而，采用某些类型的加工工艺制造极其简单的形状，其生产速度可高达100英尺/分钟。在型材制造商明显优选的较高速度下，不充分的熔体强度会产生骤冷前不能保持其形状的挤出物，因此产生变形。为了增加聚酯的熔体强度，采用较低的加工温度和速度。降低速度使使用聚酯的经济吸引性也随之降低。因此，型材挤出加工常常在最大速度条件下进行，该速度与最高温度和用于保持特定型材形状的最小熔体强度相关。任何速度的增加或温度的降低都可能引起模头中高剪切粘度的增加，从而可能引起不希望的称作熔体破裂的现象。

熔体破裂是流动不稳定的现象，该现象发生在热塑性聚合物的挤出过程中，发生在加工表面/聚合物熔体边界。熔体破裂的发生导致挤出物挤出模孔时，形成严重的表面不规整。肉眼会将这种现象检测为外观无光泽或表面消光，与没有熔体破裂而看起来透明的挤出物不同。降低熔体破裂的方法包括流道几何形状的流线化、增加模孔的截面面积、增加树脂温度、降低加工速度、降低树脂熔体粘度和使用外润滑剂。

因此，在现有技术中仍需要制造型材的聚酯组合物，该组合物在其挤出过程中具有改进的加工特性，能明显降低熔体破裂，而不牺牲熔体强度和速度。因此，本发明的主要目的在于提供这类组合物。

发明概述

在通过热塑性树脂型材挤出制造型材的方法中，热塑性树脂熔体通过模头挤出，形成型材。本发明是这类方法的改进，其中，热塑性树脂是一种组合物，所述组合物由重量百分数为约99.95-约98.0％的无定形或半结晶型聚酯与重量百分数为约0.05-约2.0％的有机酸锌盐组成。

在本发明的另一个实施方案中，用于降低由型材挤出制造的型材的熔体破裂的方法，包括以下步骤：(a)将重量百分数为约99.95-约98.0％的无定形或半结晶型聚酯与重量百分数为约0.05-约2.0％的有机酸锌盐混合形成熔体，(b)在一定温度和速度条件下，通过模头模孔挤出熔体，以形成具有一定形状的挤出制品，和(c)然后骤冷挤出制品以形成型材。同由包括不含有有机酸锌盐的聚酯的第二熔体在相同温度和相同速度下通过该模孔挤出制造的第二型材相比，该型材的熔体破裂得到了降低。发明详述

包含约99.95-约98.0％重量百分数为的无定形或半结晶型聚酯和约0.05-约2.0％重量百分数的有机酸锌盐的具体树脂组合物，在采用型材挤出方法制造型材中是有用的。采用相似于型材挤出工业中传统聚合物使用的温度和速度，可以很容易地将这些树脂组合物挤出成管和广泛的其它型材；这使本发明的聚酯成为这类传统聚合物的一种经济的代用品。在不存在熔体破裂问题的型材挤出方法中，有机酸锌盐的存在可使加工速度增加或聚酯熔体的温度降低。在存在熔体破球问题的型材加工中，有机酸锌盐的存在会降低熔体破裂的发生。