[发明专利]一种聚乳酸PLA片材的生产工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及高新科技中以可再生生物资源制成的聚乳酸树脂为原料制作聚乳酸PLA片材的技术方案，具体是一种聚乳酸PLA片材的生产工艺及设备。

背景技术

聚乳酸PLA(Polylactic acid)属线型脂肪族聚酯，是一种无毒、无剌激性的迄今认为最具市场潜力的完全可生物降解塑料，聚乳酸PLA片材及其制成品在微生物的作用下，最终可100％降解成为二氧化碳和水，这是其它塑料无可比拟的，深受欧美国家青睐。这种全新的可生物降解材料在机械性能和生物可降解性能方面具有突出的优点。

目前，世界各国对环保呼声高涨，而且，全球原油资源持续紧张，造成石油基塑料原材料价格飚升，使得聚乳酸的开发和利用成为发达国家力争的热门课题，现在关于聚乳酸PLA树脂生产仅在美国和中国，而中国的聚乳酸PLA树脂及其制成品的开发尚处于初级阶段，国内有不少厂家正在计划投入、开发研究聚乳酸PLA树脂生产和制成品生产工艺及设备。

已知的聚乳酸薄膜，如中国专利CN1182183C公开了一种层合生物降解性薄膜的贴窗膜，但是作为二次热成型材料的聚乳酸PLA片材，比薄膜厚，其生产工艺比薄膜生产难度大。

申请号200710057285.2公布的聚乳酸片材及生产设备的发明，其中所提供的冷却辊筒工艺温度为60℃-80℃，但是，聚乳酸PLA的玻璃化转变温度≤60℃，因此，如采用上述冷却温度，从挤出机模头挤出的PLA熔膜会粘附在辊上，不可能在冷却辊上冷却定型为片材。

要生产出具有良好的机械性能及二次加工性能的、能够完全可生物降解的聚乳酸PLA片材，冷却是一个十分重要环节，而干燥又是一个首先的、重要的环节。由于聚乳酸PLA树脂极易吸收空气中的水分，在高温挤出过程中，水份的存在会使聚乳酸PLA高分子降解成为较低的分子，从而使聚乳酸PLA片材的物理机械性能变差而失去实用意义。

聚乳酸PLA片材生产对原料聚乳酸PLA树脂的含水量要求严格，其片材的生产工艺对干燥设备要求很高，在过去有关的发明专利申请中，往往容易忽视或轻视这道环节，得不到理想的、机械物理性能良好的聚乳酸PLA片材。

发明内容

本发明的目的是：提供一种聚乳酸PLA片材的生产工艺及设备的技术方案，采取积极措施把握干燥、冷却等关键环节，达到产出优质的、二次加工性能优良的聚乳酸PLA片材。

本发明的技术方案通过下列的工艺流程实现；

原材料聚乳酸PLA树脂通过装有分子筛的除湿干燥器进行干燥，使原材料的含水量达到工艺要求，干燥工艺条件是：干燥空气温度在80℃-130℃之间，干燥空气露点在-20℃至-55℃之间。

干燥后的原材料进入挤出机，原材料经挤出机螺杆机筒与物料聚乳酸PLA磨擦、剪切及机筒外加热，使原料聚乳酸PLA树脂充分熔融塑化，从挤出机里挤出成为熔融聚乳酸PLA熔体，经过过滤网除去熔体中杂质及不熔物，然后通过熔体泵均匀持续地将熔体泵入分配器、模头，从模头挤出的熔体膜铸入冷却辊；三个冷却棍可以垂直排列、水平排列或45度排列，把熔膜温度急冷至20℃-59℃之间，轧光成型为聚乳酸PLA片材。成型的PLA片材经测厚仪在线测出片材厚度，经切边机切去多余的边料，在牵引装置牵引下至卷取机，卷成一定规格片卷，或用切片机在线切成一定规格的平片。

整个生产工艺进行的同时，产生一定量的边角料；二次热成型时也会产生不合格的制品及边框料，由于原材料价格高，将这些边框边角料的回收利用是十分重要的。这些边框边角料均是非晶的，在投入干燥前必须先结晶，提高其耐热程度以适应干燥工艺要求。其结晶工艺流程为：回收边框边角料，经粉碎机粉碎后的粉碎料进入带有搅拌器的结晶器，通以热空气加热进行结晶。结晶工艺温度为80℃-120℃。

为了改变聚乳酸PLA片材的物理性能和表面性能，可以采用多台挤出机进行同步挤出，成为共挤聚乳酸PLA复合片材。在共挤聚乳酸PLA片材表面层添加抗静电剂/防粘剂/抗紫外线剂等助剂，使片材具有抗静电/防粘/抗紫外线等功能性共挤聚乳酸PLA复合片材；若是在工艺中加入阻隔材料，则需要添加粘结剂，使产品成为高阻隔性能的聚乳酸PLA复合片材。

本发明按照上述工艺技术方案进行，采取积极措施把握干燥、冷却等关键环节，达到产出优质的、二次加工性能优良的聚乳酸PLA片材的目的。

附图说明