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生产新一代PLA瓶

时间: 2011-07-05 15:00 来源: 作者: 奈斐耐驰特注塑机器(上海)有限公司&nb 点击:
与品牌名称相比,Netstal PET-LINE系统更能够加工聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以外的材料,并且这不仅限于那些来自于常见资源、用于容器生产的(如聚丙烯)。目前,取自可再生原料(如玉米)的生物塑料的可使用性正处于研究阶段。第一种成功上市的生物塑料是从乳酸中提炼出来的聚乳酸(PLA)。

PLA是一种工业用生物可降解材料,是从玉米或其他每年再生一次的原料中提取出来的。PLA以极佳的透明度、高光泽度以及良好的阻隔性而著称,并且拥有类似于聚丙烯的氧气阻隔性。

基本上,PLA是利用植物在光合作用期间从空气中吸取的碳生产而成,并作为谷类淀粉储存。这种谷类淀粉以后可以分解成天然植物糖(葡萄糖)。在主要使用天然植物糖的碳成分时,天然植物糖会通过发酵、蒸馏和聚合过程转变为聚乳酸(PLA)。PLA拥有与传统热塑性塑料相似的特性。

PLA已获得纽约生物降解产品协会的认可。这意味着在温暖(50~60℃)潮湿且含有微生物的环境下,PLA可以在75~80天内分解。私人花园的堆制肥料不太适合此过程,因为想要达到所需的温度是不切实际的。

先前可用的材料仍然显示出令人不满意的蠕变效应,直到现在使用还仅限于非碳酸饮料。由于PLA还无法像PET那样很好地应用于瓶胚的生产,吹瓶过程数据并不一致。然而,伸展度大体相同,因而PET瓶胚的几何形状可用于初始阶段。这意味着用于PET的注塑系统可用于PLA的加工。

在初始引进阶段,PLA是相当昂贵的。此后,该材料的价格向PET靠拢。现在这两种材料的价格几乎相同。然而,价格日益增长的PET在经济效益方面越来越落后于价格相对稳定的PLA。与价格发展趋势和由此带来的需求上涨相关的另一问题将是材料的可得性。根据市场的需求情况,可能会出现材料供不应求的现象。PLA的加工基本上可以在标准的Netstal PET-LINE系统上执行。然而,应考虑PLA的诸多特征,它们会使加工程序发生长期变化。

PLA的加工特征

PLA的熔化温度为145~155℃,玻璃化温度为55~58℃,结晶温度为95~120℃。在熔融状态下,PLA很容易粘附到纤维、木材和金属上。在干燥过程中,还需要考虑温度明显低于PET的这一特性。

● 干燥过程

PET所用的现有干燥器将完全适用于PLA的干燥。但是,干燥系统不得被PET或任何其他材料污染,这一点至关重要。干燥温度在90~100℃左右,干燥时间不会比PET长。最多会产生100ppm的残留水分。

● 塑化过程

与干燥过程一样,塑化装置的温度曲线明显低于PET。因此,将给料段加热到180℃左右,将压缩和计量段加热到210~220℃左右。Netstal能够使用其标准的PET螺杆,利用其理想的形状减少加工PET时的乙醛积聚,确保最低的剪修率,实现最佳的均质化。被称为“侵入”的Netstal特殊程序为螺杆切割的卓越特性提供额外的支持。这意味着如果使用熔体储能器,螺杆便可以在基本稳定的条件下持续塑化——螺杆速度在整个循环中几乎保持稳定。这样的益处是显而易见的:由于条件稳定,产生的熔体非常平滑,而且均质性良好。这些非常重要,尤其是在使用液态添加剂方面。这些添加剂能够极其均匀地分布在熔体中,这对PLA非常有利。因为如果没有这些添加剂,PLA几乎无法形成空心物。

● 模具

在通常情况下,可以使用加工PET所用的现有模具。PLA的伸展度类似于PET,而密度为1.25g/cm3,比PET低。带有喷嘴关闭销的热流道系统适用于PLA。但是,应当询问模具制造商:热流道在温度降至220℃左右(因流道板的热膨胀减少所致)时运行是否会造成泄漏。

在熔融条件下,如果模具表面非常冷,则PLA容易分离出乳酸。只有温度高于25℃时才可以避免这种情况发生。因此,模具温度不能降至25℃以下,这一点非常重要。这种温度不可避免地会延长周期时间,而这可以通过强型后冷却过程再次缩短。强型后冷却过程是所有Netstal PET-LINE系统不可缺少的一部分。

● 后冷却

由于模具温度较高(25℃),并且周期时间要尽可能短,所以瓶胚在脱模后极易被刮伤,并且往往会直接粘附。在独特的Netstal PET-LINE系统后冷却过程中,对瓶胚表面的冷却是极其有效的:在第一个循环阶段,瓶胚停留在带有定制冷却套且经冷却的可拆卸夹持器中;在随后四个循环阶段,停留在后面的冷却块(同样配有定制冷却套)中。可拆卸夹持器和冷却块可以冷却到比模具低得多的温度。各自采用的冷却套可用于与加工相关的收缩阀针。这意味着可拆卸夹持器的冷却套和冷却块上的冷却套不必一致。除了对瓶胚进行强冷却外,还应在可拆卸夹持器中对其进行校准,以避免各种各样的变形。冷却后的效果是瓶胚表面非常冷、比较硬且持久耐用。

合理利用添加剂

PLA等生物聚合物本身的性质会使成型的瓶胚或容器带有黄色。然而,如果使用了所谓的“防黄”添加剂,这种添色现象便会大大减少。通过液态染料给PLA染色也不是毫无问题的。许多生产商可提供最适宜与生物塑料混合且耐褪色的特殊添加剂。

为了应对PLA的低IR吸收值,以改善吹风机的热吸收能力,已经研制出了一种带有碳粒子的特殊添加剂。可用于生物塑料再加热的这种添加剂可以根据客户要求进行生产,并且显著减少瓶胚褪色现象。

PLA也容易粘附到其他表面上。例如,ColorMatrix提供了“eze”生物产品系列,用于改变聚合物的表面能,从而改善摩擦性能,降低加工成本。在与ColorMatrix联合开展的试验中,Netstal成功采用并加工了各种添加剂,吹塑而成的瓶子在质量和外观上都比较理想。Netstal PET-LINE系统以稳定的工艺过程和生产程序适用于PET瓶胚的生产,在加工PLA时,也无须对该系统进行其他改造。(end)

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