[发明专利]一种制造耐热聚乳酸水瓶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料成型加工方法，更具体的说，它涉及一种制造耐热聚乳酸水瓶的方法，本发明属于高分子材料及其加工应用领域。

背景技术

聚乳酸是一种以乳酸为单体经化学合成或生物合成得到的一类高分子材料，无毒无刺激性，具有优异的透明性和生物降解性能，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，最终形成二氧化碳和水，从而不对环境造成影响。其原料多为植物淀粉、纤维，可再生性强，不依赖石油，目前已经初步形成上下游产业链，实现持续良性发展。聚乳酸被认为是最有希望替代石油基传统塑料的材料之一，在医药、容器、薄膜等包装领域，服装、地毯、汽车装饰品等纤维领域，及电子电器外壳等成型材料方面广泛应用。

聚乳酸具有良好的可加工性，适应注塑、吹塑、吸塑、挤出等各种成型工艺。但由于其结晶速率很慢且结晶度较低，使得聚乳酸成型加工时周期较长、尺寸稳定性较差。典型聚乳酸的玻璃化温度(Tg)在50～80℃，常规加工方法获得的聚乳酸制品的热变形温度不超过60℃，远远无法满足很多产品的正常使用甚至运输温度，因此耐热性是制约聚乳酸应用的一大因素。

提高聚乳酸耐热性的主要技术是改善聚乳酸的结晶性能，提高聚乳酸的结晶度。另外，还有将聚乳酸与高玻璃化温度(Tg)高分子材料共混，引入交联结构，纤维增强以及纳米复合技术等方法。

目前的耐热聚乳酸加工工艺多以直接注塑为主，采用添加成核剂及无机填充(滑石粉)等方法有限的提高其耐热温度，其产品一般壁厚较厚，结构简单，无法满足日益丰富的市场需求。同时，这类直接注塑产品由于尺寸精度要求较低，多采用模外加热、保温方法，进一步提高其结晶度，从而进一步提高制品的耐热温度。从工艺上讲，提高耐热聚乳酸制品的结晶度的办法一般有模内结晶和膜外结晶两种。模内结晶是指在脱模前对已经成型的产品进行保温，使其充分结晶，这种方法所得产品尺寸精确度好，不易变形，但是产品周期较长；模外结晶是指成品脱模后，通过烘箱、烘道炉等进一步加热、保温，使其充分结晶，这种方法注塑效率高，但是二次结晶时产品尺寸、形状容易发生改变，适用于对尺寸精确度要求不高或者壁厚较厚的产品。

目前的聚乳酸耐热产品主要是注塑类的水杯、一次性刀叉勺、一次性餐盒等，一些纺丝、薄膜类的产品也能通过加热后的拉伸取向结晶实现一定程度的耐热。而耐热聚乳酸产品是聚乳酸改性配方、设备乃至工艺共同作用的结果，通过对近年专利检索以及市场调查可以发现，聚乳酸相关专利主要集中在原料聚合、改性增强领域，而在下游的成型加工特别是工艺改善方面，涉及较少。如何将聚乳酸这一种新材料嫁接到现有塑料加工产业基础，并扩大产能规模是当前亟需考虑的问题。特别的，在采用注吹二步法制造聚乳酸水瓶的过程中，由于加工性能特别是结晶性能的差异，以及制品对耐热性能需求，聚乳酸与传统塑料的成型加工工艺有着明显的区别。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术局限，改进设备模具，改善聚乳酸水瓶的加工成型工艺，并采用成核剂提高聚乳酸的结晶速度，最终提出了一种基于传统注吹二步法的切实有效的聚乳酸耐热水瓶的制造方法。

本发明一种制造耐热聚乳酸水瓶的方法，其特征在于所述方法通过注吹二步法成型，具体按照下述步骤进行：提供一成核剂添加比例在0.5％～2％之间的聚乳酸粒子；提供一水瓶瓶胚注塑设备，采用带加热功能的模具；提供一瓶胚吹塑设备，采用带加热功能的模具；将聚乳酸粒子经由所述注塑设备注塑成型，形成瓶胚，脱模前在模具内对瓶胚的瓶口部位进行加热、保温，使其充分结晶，模具内温度为100～110℃，保温时间1～10分钟；将此瓶胚经由所述吹塑设备吹塑成型，脱模前在模具内对瓶胚的瓶口以及瓶身部位进行加热、保温，使其充分结晶，模具内温度为100～110℃，保温时间1～10分钟；

其中所述注塑过程和吹塑过程中对瓶胚的瓶口的加热工序可以同时存在于生产流程中，或只进行其中之一的加热、保温步骤；

其中所述成核剂为有机或无机成核剂，所述聚乳酸粒子由成核剂与聚乳酸原料通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒制得，挤出温度为160～190℃；

其中所述瓶胚注塑模具和吹塑模具是可以加热、保温的，

其中所述注塑过程中在瓶胚的注塑成型后、脱模前，对其瓶口部分进行加热、保温处理，使其充分结晶；

其中所述吹塑过程中在水瓶的吹塑成型后、脱模前，对其瓶口及瓶身部分进行加热、保温处理，使其充分结晶；

其中所述水瓶指采用注吹二步法成型的水瓶，也指采用同样方法成型的瓶状容器，如奶瓶等；

其中所述模具的加热方法为电阻丝加热或热油流道加热；