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PLA薄膜及片材的加工注意事项

2014-6-20 16:07:31      点击:

    PLA会快速吸收周围环境的水分,并且使用中的大多数问题都是由干燥不充分造成的。因此,在加工PLA前必须对其进行充分干燥。由于PLA是一种缩聚物,在熔融过程中即使存在微量水分也会引起聚合物降解,进而降低聚合物分子量及机械性能。通常,PLA的干燥必须至少达到含水量在250ppm以下的水平。根据加工要求和树脂品级的不同,PLA需要达到不同的干燥水平。PLA含水量在200ppm以下最好,因为这可以使熔体黏度更稳定。无定形级用于热封薄膜的PLA树脂需要在60℃下干燥4h,结晶级用于挤出片材和薄膜的PLA树脂需在80℃下干燥4h。对于纤维纺丝级PLA,则需要更长的停留时间和更高的温度,以使树脂水含量低于50ppm。像PET一样,PLA也会结晶,所以在干燥机中干燥时不会结块。

  由PLA薄膜制成的包装袋

PLA薄膜能够用通用的螺杆挤出,而使用特殊的低剪切螺杆会使产量更大。也就是说,使用短的低剪切PVC螺杆应该是最好的选择。一般,聚烯烃螺杆的动力不足,生产的产品性能不佳,因此尽量避免使用。PLA片材和发泡制品需要采用专用螺杆挤出。Xaloy开发了一种经过改进的组合螺杆,特别适用于加工PLA片材和发泡制品。此外,一种专为PLA发泡制品设计的特殊增强螺杆也被开发出来。该螺杆的混料段和模头前的静态混料器可使熔体的混合更加均匀。需要强调的是,挤出系统的温度必须得到精密控制,因为发生过热将会对PLA的加工造成致命的影响。

PLA薄膜的加工成本很大一部分消耗在边角废料上。取向薄膜生产商通常不能直接回收利用边角废料,然而这些废料可被重新造粒而应用在要求较低的应用场合。热成型片材废料可被制成粒料而得到重新使用,但是必须保证切粒机切刀与筛网距离恒定,从而不至于使薄片过热而发生降解或者熔融。

PLA片材

缠绕和收卷设备需要重新调整,料斗也需要增强以处理更大的重量。PLA的密度为1.24g/cm3,比PET (1.33)轻,但是比PP(0.90)和PS(1.04)要重。这意味着同样大小的PLA薄膜收卷辊要比OPP和PS承受更大的重量,同时由于PLA比OPP更致密,使得冷却辊对于同样厚的片材需要带走更多的热量。冷却通常是生物聚合物应用的一大障碍,因为生物聚合物的导热能力只有PS或者PP的30%~40%。

PLA的黏度对温度和湿度非常敏感,所以PLA有拉伸和不均匀松弛的倾向。PLA从熔体到固体时会收缩9%,密度从1.13g/ cm3增至1.24g/cm3。如果3个冷却辊以同样的速度运行,那么收缩会产生一定的张力。为释放这种张力,建议在温度最低的冷却辊上使用联轴器并使其变速运行。

虽然PLA非双轴取向薄膜生产线已被开发出来,不过现在PLA薄膜多采用改进的BOPET生产线来生产。因为这两种材料的纵向及横向拉伸比相近(都为3.5:1),而且PET加工设备也具有干燥能力。PLA也能够用BOPS薄膜设备进行生产,其典型的纵向拉伸比为2:1、横向拉伸比为4.5:1。PLA与PP不同,PP的纵向拉伸比为5:1、横向拉伸比为10:1,因此BOPP薄膜生产线不适于PLA薄膜的生产。此外,PLA的Tg较低(135~140℃),并具有很高的拉伸模量以及不同寻常的重叠性能。对此,加工商在PLA的片材加工中需要特别加以注意。