Click to edit Master title style Click to edit Master subtitle style BEA Confidential 1 可降级塑料PLA餐具 的注射成型工艺 v背景 vPLA环保生物降解塑料餐具示例 v聚乳酸 PLA 概述 v注射成型工艺 v注意事项 目录 背景 正当塑料工业蓬勃发展之际 当今的化学家和生态学家却忧心忡忡 塑料 的发展面临着两道难题 一是原料有限 二是污染环境 塑料材料由于受到本身和外界的作用及影响 如光 热 电 机械 化学 介质 霉菌等 将逐渐老化而成为废弃物 成为社会巨大的污染源 庞 大的难降解的 白色污染 物 塑料严重污染环境是一个摆在人们面前的 现实问题 现较有效的方法的有 土埋和焚烧 开发新型 对环境友好的塑料材料 发展非石油基聚合物迫在眉睫 聚乳酸 PLA 作为可降解塑料的成员 应用前途广大 聚乳酸已成为21世纪最具发展前景的绿色环保材料 受到了各国政府和世人的关 注 成为普通塑料的理想替代品 和普通的塑料相比 聚乳酸主要有以下几个特点 1 原材料来源充足 生产聚乳酸的原料为玉米等可再生性资源 而无需采用石油 木材等珍贵的自然资源 因而对日渐枯竭的石油资源将起到很的保护作用 对于 石油日渐吃紧的中国也有独特的战略意义 2 可生物降解性 聚乳酸最大的特点就是具有优越的生物可降解性 被废弃后可在 自然界中分解为乳酸 最终水解为二氧化碳和水 通过植物的光合作用 二氧化 碳和水又可变成淀粉 这样在自然界中循环 形成生态平衡 用聚乳酸替代普通 塑料可解决当今捆扰全世界的白色污染问题 3 能耗低 在聚乳酸的生产过程中 它使用的能耗明显低于PET PA等石油基树脂 只相当于后者的20 50 PLA环保生物降解塑料餐具示例 聚乳酸 PLA 概述 聚乳酸全名为 Poly Lactic Acid PLA 又名 玉米淀粉树酯 学名为 Polylactide 是一种 丙交酯聚酯 聚乳酸为一多用途可堆肥的高分子聚合物 完全由植物中萃取出淀粉 经过发酵 去水 聚合等过程制造而成 无毒性 聚乳酸 PLA 作为可降解材料便体现出它的优 势 它具有良好的生物兼容性和生物降解性 且来源于由可再生能源农副产品制得的乳 酸 是比较有前途的合成类可生物降解的高 分子材料 PLA分子结构式 PLA的优点 机械性能及物理性能良好 聚乳酸适用于多种加工方法 加工方便 应用 十分广泛 同时具有良好的抗拉强度及延展度 聚乳酸也可以各种普通加 工方式生产 生物相容性与可降解性良好 聚乳酸也拥有良好的光泽性和透明度 和利用聚苯乙烯所制的薄膜相当 是其它生物可降解产品无法提供的 聚乳酸 PLA 薄膜具有良好的透气性 透氧性及透二氧化碳性 它也具 有隔离气味的特性 聚乳酸是唯一具有优良抑菌及抗霉特性的生物可降解 塑料 当焚化聚乳酸 PLA 时 是焚化传统塑料 如聚乙烯 的一半 而且焚 化聚乳酸绝对不会释放出氮化物 硫化物等有毒气体 PLA的缺点 1 抗冲击能力差 2 易水解 PLA的酯键在水中会断开 抗冲击改性剂PARALOIDBPM 520 可提升不透明 注塑成型 的聚乳酸 PLA 制品的抗冲击 性能 但不影响产品的热变形温 度和刚性 干燥 注射成型是聚乳酸加工过程中使用最广泛的方式 特别是对于那些 形状复杂 尺寸精度要求高的热塑性塑料制品 大多数基于聚乳酸 注塑加工的注射成型机都是往复式螺杆注射机 一个典型的注塑循环通常都是以紧密的模具作为一个注塑周期的开 始 模具夹紧后 立即行动 打开喷嘴和螺杆向前移动 注入聚合 物熔体进入模腔 在物质收缩补偿和模具冷却过程中 螺杆保留住 前部的控制压力 在该控压阶段结束时 喷嘴关闭 而模具冷却到 一定程度后开模 由于注射成型是一种十分成熟的成型方式 一般聚乳酸的注射成型 也相对比较简单 注射成型 注射模具加工PLA 树脂的物理性能和加工性能 性能指标 密度 g cm 31 21 MFR 190 2 16kg g 10min 110 30 熔点 145 180 拉伸强度 MPa48 断裂伸长率 2 5 冲击强度 J m 10 16 弯曲强度 MPa83 弯曲模量 MPa3828 3051D注射成型工艺参数 加工前真空干燥 喂料口温度45 进料段180 压缩段190 熔融段200 计量段200 喷嘴190 螺杆转速20 100rpm 注射压力54Pa 模具温度30 定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件 取出塑件后 又再闭模 进行下一个循环 脉动压力诱导注射成型加工技术 脉动压力诱导注射成型加工技术是在传统的注射成型过 程中引入振动 使注射螺杆在振动力的作用下产生轴向 脉动 成型过程中机筒及模腔中熔体的压力将发生脉动 式变化 通过调控外加振动力的振动频率与振幅 可以 使注射成型制品品质得到提高 性能得到很好的改善和 优化 液压脉动注射成型使PLA的拉伸强度有所提高 在振动频率为15Hz 振幅为0 8mm时 PLA的拉伸强度达到最大值74 89MPa 比普通注射成型的PLA 67 69MPa 提高了10 6 同时 PLA的拉伸强度对于振动频率和振幅的响应规律有 所不同 PLA拉伸强度随振动频率的变化规律受振幅影响 规律不一 PLA拉 伸强度随着振幅的变化很有规律 拉伸强度的振幅响应最佳范围在0 6 0 8mm 之间 液压脉动注射成型对PLA冲击强度的影响很大 引入脉动后 很大程度地提高了PLA制品的冲击性能 当振动频率为15Hz 振幅为0 8mm时 相对于普通注射成型PLA冲击强度提高很多 模具要求 注射成型PLA树脂时 对模具有一定的要求 这包括 模具的冷却效果要好 必须配备 冷水机 如200g的注射成型机 配备2kW的冷水机 由于厚壁制品的注射速度相对薄壁 制品的来说比较慢 因此模具的设计要把制品厚度控制在4mm以下 且模具的型芯 型 腔或前后模板 滑动块都需要通水加以冷却 模具温度需控制在20 30 之间 干燥条件 PLA树脂在使用前必须进行干燥处理 为了预防熔体粘度的降低 应将湿度控制在 0 025 250ppm 以下 典型的干燥条件是 空气温度80 真空干燥2 3h 干燥后 的树脂不能暴露于空气中 需放在充有氮气的铝箔袋中 外加盒子或袋子保护 使用前 应保持包装的密封 使用后迅速密封未使用的物料 若物料在空气中暴露时间超过1h 需按上述方法重新干燥 生产中必须使用干燥除湿机 以保证加入料斗的PLA树脂 在加工过程中不吸潮 建议使用信易牌SD H系列蜂巢转轮除湿设备或有相同效果的其 他设备 注意事项 注塑加工 在注射成型PLA树脂之前 要使用低粘度聚苯乙烯或聚丙烯清洗注塑机 然后将温度 保持在稳定状态下 确保加料斗内的空气湿度达到露点 40 以下 且要避免灰尘污染 在符合上述条件的前提下 将PLA树脂倒入注塑机中 最后调节设备温度至PLA树 脂的加工温度 在成型过程中 如果需要短时间 一般是半个小时以内 停机时 务必要先将料斗底 部的挡板封上 再将料筒内的剩料排空 以防喂料喉堵塞 当确认要重新开始生产时 方可打开挡板加入物料 如果在加工过程中出现物料变色及降解现象时 应立即排空料筒储料 再加入新料 观察物料的状态 看是否恢复正常 如正常可继续生产 如不正常 则要做相应的调 整 生产完需要关机的时候 要使用高粘度的聚苯乙烯或聚丙烯清洁机器 再生料回收处理 PLA树脂的再生料回收处理有两种方式 一种是在生产过程中 直接粉碎 通过自动 上料的方式 输送到料斗内 与新料混合使用 这种方式因为效率比较高 另一种是 累积存放 之后统一粉碎干燥 再与新料掺混使用 注意 回收料的干燥条件与新料 是不同的 停留时间需延长到4 6h 空气温度需下降到45 Click to edit Master title style Click to edit Master subtitle style BEA Confidential 17 。