一种压缩模塑半结晶聚合物的方法，包括以下操作：使该材料温度超过聚合物熔点Ｔ↓［Ｆ］；冷却该材料使之温度Ｔ↓［ＬＡＶ］接近但又高于冷却时开始结晶的温度Ｔ↓［ＩＣ］；注入测定量的材料至模具中，进行压缩操作；保持温度接近于Ｔ↓［ＩＣ］，成型制品；冷却该制品，并将其从模具中抽出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半结晶聚合物制品的制造。
技术介绍
这些聚合物的特征在于它们处于熔融状态时是完全无定形的，但在冷却时却结晶。尤其，对于这些材料，其熔点TF都超过冷却时结晶开始形成的温度TIC，在该熔点下晶相却被破坏。工业应用已知最多的这种半结晶材料是聚丙烯(以下称PP)、高密度聚乙烯(以下称HDPE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称PET)，这些材料一般用模具通过注射或压缩法成型为制品。这两种方法均使材料操作温度比其熔点TF高很多。注射法是将材料通过一个或多个喷嘴注入模具中的，其注入温度比熔点温度高许多，为的是保证该熔融物料流动性足以避免或减弱由于熔融物料高速通过此法所用小直径管型模具的通道而产生的剪切应力达到最大。压缩法是将测定量少的熔融状态材料放入模腔中，再将冲模推入其中，驱使材料上升，进入冲模和模腔之间的空隙中，构成形状(填模)，然后开始冷却模具中的物相。为了确保整个填模期间材料能充分保持流体状，已有技术的压缩模塑方法使材料所达到的温度总比熔点温度高许多，因为在成型阶段形成晶体是一种不希望有的干扰。首先，如果无定形和结晶相的粘度不同，晶体形成会导致模具充填不均匀。此外，在成型阶段形成的结晶在随后的冷却过程中会成为晶种(crystalline germ)，晶种会导致模制品结晶的不均匀分布。结果，由于制品收缩不均匀而呈现变形和畸形，同时由于一区与另一区之间不同的大分子结构会造成过大的碎性。特别值得关注的一种半结晶材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET，这种材料在对其熔融状态进行冷却过程中发生结晶，会改变其外观，由完全透明变为不透明，由于这个事实，直到现在它还限制着以PET制造透明制品的应用。在这两种已知方法中，半结晶材料成型持续周期是根据该周期起始温度TLAV(即材料充填至模具的温度)总比材料熔点温度TF高许多的事实来调节的，因此成型制品的冷却时间非常长。这种负面特性大都对注射法产生影响，但也构成了对压缩模塑方法的一个重要限制因素，尤其当要求保持其透明性时对聚对苯二甲酸乙二醇酯的限制，此后会显得更明显。本专利技术的目的在于提供一种对半结晶聚合物的压缩模塑方法，尤其对于聚对苯二甲酸乙二醇酯，与已知技术相比其周期较短，并可保持成型制品的物理和机械特性。专利技术公开本专利技术的方法是基于周期的起始温度TLAV不决定于材料流动性，而决定于在充模过程中保持无定形相的事实来达到这个目的的。对于所试验的材料，在冷却过程中，晶相在结晶起始温度TIC还远低于其熔点TF温度时就开始形成。因此按照本专利技术，在模具外使材料温度高于其熔点，而却在其温度低于熔点但又刚比TIC高的温度下将其注入模具中，从而减少了将材料从TF冷却到TIC所需的周期时间。这显然限制了本专利技术单独对压缩方法的应用性。如果要成型聚对苯二甲酸乙二醇酯PET的制品，同时又要保持其透明性，本专利技术的优点甚至更大。这种材料的一个独特特征在于，晶体形成是以不同速率在限制很明确的温度范围内进行的。从熔融状态的无定形相开始，晶体形成是在定义为TIC的结晶起始温度下进行冷却的过程中开始，而在定义为TFC的结晶终止温度下终止，而在TIC及TFC所限定范围的中间结晶形成达到最大值，然后沿其边缘逐渐减弱为零。因此，要获得完全透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET制品，必须大大缩短在TIC与TFC间范围内的停留时间，这样其起始温度可越高，要求冷却能力越大。晶体形成速率对温度的关系图形是一种基本对称的曲线形式，从零逐渐增加，然后减小趋于零，并固定在TIC和TFC之间的某个温度范围内，在其横轴代表温度及纵轴表示晶体形成速率的笛卡儿图形上，其位置受冷却速率的影响。随冷却速率增加，该曲线左移趋向低温，构成一个较窄构型。例如，在冷却速率至少3.5℃/秒，优选冷却速率在4.0℃/秒和8.0℃/秒之间，基本可避免或减少晶体的形成至可忽略程度，这取决于制品的壁厚。对于较厚的制品，诸如预成型品，需要较高的冷却速率，而对于薄壁制品，诸如瓶盖，可采用较低的冷却速率。由技术专家按具体情况确定在上述范围内的适宜冷却速率。最后，因为由半结晶材料形成的制品的某些机械特性，尤其对PET，一般也取决于制品在模具中所保持的温度，本专利技术由于有可能使用冷却模具而使其优点更为明显，甚至可能将压缩法用于制造以前因技术原因而不能制备的制品。例如，在制造众所周知的PET饮料瓶的封闭瓶盖中，用PET代替PP或HDPE是极重要的。但由众所周知的PP或HDPE成型瓶盖所引起的最大问题之一是这种瓶盖不能与瓶子一起回收利用，因为PP和HDPE都不能与PET相相容。此外，PET对气体如O2和CO2有一种屏蔽作用，均因为其固有特征，和因为通过已知的等离子体处理可能增强所述特征的两个方面，这是不适合于其它所述的半结晶材料的。但是，在制造瓶盖中采用PET迄今由于种种原因是不可能的，其中最重要的一点是其弹性模量高，使瓶盖很难不经旋拧就沿轴向从冲模末端取出。本专利技术通过减少冷却时间及能量，做到可能利用PET成型封闭盖，这使材料降至其机械特性稳定温度以下(即80℃)变得更经济。在这方面，从比熔点温度高许多的温度开始，冷却至80℃以下，即使在TFC以下其冷却速率不是关键性的，但也会使这类材料成型的注射系统不经济。下表说明本专利技术所涉及的半结晶聚合物的某些主要参数，这些参数使由此构成的优点立即变得明显。表聚丙烯PP熔点，TF.PP165℃高密度聚乙烯HDPE熔点，TF.HPDE135℃聚对苯二甲酸乙二醇酯PET熔点，TF.PET270℃注射法PP操作温度，TLAV.I.PP220-230℃注射法HDPE操作温度，TLAV.I.HPDE170-230℃注射法PET操作温度，TLAV.I.PET290-320℃压缩法PP操作温度，TLAV.C.PP160-170℃压缩法HDPE操作温度，TLAV.C.HDPE130-140℃压缩法PET操作温度，TLAV.C.PET220℃PP结晶开始温度，TIC.PP125℃HDPE结晶开始温度，TIC.HDPE115℃PET结晶开始温度，TIC.PET210℃PET结晶终止温度TIC.PET120℃根据通过其非限制实施例并参考附形的方式所列举的以下综述说明三种实施方案的结果，本专利技术的这些优点和操作及结构特征都会是更明显的。附图说明图1是成型半结晶聚合物制品装置的一般流程图。图2是说明PP结晶随温度升高的熔化过程图。图3是说明HDPE结晶随温度升高的熔化过程图。图4是说明PP结晶随温度降低的结晶过程图。图5是说明HDPE结晶随温度降低的结晶过程图。图6是说明聚对苯二甲酸乙二醇酯PET随温度升高的结晶过程图。图7是说明聚对苯二甲酸乙二醇酯PET随温度降低的结晶过程图。图1显示连续进料器(1)将聚合物颗粒加入挤出机(3)的装料斗(2)中。如果用PP或HDPE，在挤出机内该材料达到温度比其熔点TF高，如所陈述TF是TF.HDPE＝135℃及TF.PP＝165℃。在计量泵(31)后的挤出机最后部分与一台热交换静态混合器(32)连接，该热交换静态混合器很快冷却该材料至温度TLAV，对PP为TLAV.C.PP＝150-160℃，对HDPE为TLAV.C.HDPE＝130-140℃。在此温度下该材料仍然没有结晶，并离开喷嘴(33)立即被分成测定量，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压缩模塑半结晶聚合物的方法，其特征在于包括以下操作： －使材料温度超过该聚合物熔点Ｔ↓［Ｆ］； －冷却该材料温度Ｔ↓［ＬＡＶ］达到接近但又高于其冷却过程中结晶开始的温度Ｔ↓［ＩＣ］； －注入测定量的材料至进行压缩操作的模具中； －保持温度接近于Ｔ↓［ＩＣ］，成型制品； －冷却该制品，并将其从模具中抽出。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：F帕里尼罗，
申请(专利权)人：萨克米伊莫拉机械合作社股份有限合作公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]
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