專利名稱：共擠出復(fù)合聚丙烯軟管及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合包裝軟管領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合聚丙烯軟管及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)用于化妝品等產(chǎn)品的共擠出多層復(fù)合軟管，一般采用聚乙烯樹脂(又 稱PE)，通過注塑成型或擠出成型制得。聚乙烯樹脂成型加工性能優(yōu)良，柔軟性良好，抗沖擊 韌性、耐低溫性優(yōu)異，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)秀，但耐熱性不高，抗環(huán)境應(yīng)力開裂性、粘附性、粘合性 以及印刷性差。對02丄02有很好的滲透性，但對水蒸汽、空氣的滲透性差。聚丙烯樹脂(又 稱PP)是塑料中除4_甲基-l-戊烯和聚異質(zhì)同晶體之外密度最輕的塑料，它具有優(yōu)異的抗 彎曲疲勞性，其制品在常溫下可彎折106次而不損壞，耐劃傷性好，對水蒸汽的阻隔性好，是 透明度很好的包裝材料。經(jīng)檢索知，除了本申請人外，國內(nèi)暫無采用聚丙烯材料來制備化妝 品包裝復(fù)合軟管的相關(guān)報道。 中國專利CN 1675298A公開了一種增塑聚烯烴組合物，其雖可提供一種具有改進(jìn) 的韌性，但不損害它的韌性和其他性能的丙烯聚合物，但增塑劑的添加無疑增加了成本，而 且一般的增塑劑均有毒，無毒的增塑劑其價格昂貴，所以增塑聚烯烴組合物用在化妝品包 裝等行業(yè)其安全性能值得擔(dān)憂。 中國專利CN1995124A所涉及的一種高韌聚丙烯材料其適用范圍為中央空調(diào)排風(fēng) 軟管制造方面。該配方中含很多加工助劑，其優(yōu)點(diǎn)之一是成本低廉，但是如果用在化妝品復(fù) 合軟管制造上，配方的安全性和污染性同樣值得考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的在于針對現(xiàn)有聚乙烯共擠出多層復(fù)合軟管存在的上述問題， 提供一種安全、環(huán)保，性能和聚乙烯復(fù)合軟管相同或更優(yōu)且可使軟管整體重量降低的共擠 出復(fù)合聚丙烯軟管。 本發(fā)明的第二個目的在于提供一種生產(chǎn)所述共擠出復(fù)合聚丙烯軟管的生產(chǎn)方法。 本發(fā)明的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，包括管頭和管身，所述管身為2 5層復(fù)合結(jié)
構(gòu)，其中至少有一層材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共混物，所述聚丙烯的原料采用熔
融指數(shù)為0. 5 2. 0g/10min，并且是由茂金屬催化劑催化的無規(guī)共聚聚丙烯。 所述軟管管身為兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)時，其中一層的材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的
共混物，另一層的材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共混物或聚乙烯，且兩層的材料不相同。 所述軟管管身為3 5層復(fù)合結(jié)構(gòu)時，其中至少有一層的材料為聚丙烯或聚丙烯 與聚乙烯的共混物；其余各層的材料為聚丙烯或聚乙烯或粘合劑或聚丙烯與聚乙烯的共混 物，或者在3 5層復(fù)合結(jié)構(gòu)中有一中間阻隔層，阻隔層材料一般采用乙烯_乙烯醇共聚物 (簡稱EVOH);相鄰兩層的材料不相同，并且粘合劑層不位于最外層或最內(nèi)層。
本發(fā)明中所述粘合劑最好采用酸酐改性的線形低密度聚乙烯聚合物。
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本發(fā)明中所述聚乙烯采用低密度聚乙烯較佳。因?yàn)榈兔芏染垡蚁┰蠟楦邏悍ê?br> 成，高壓聚乙烯其支鏈多，而支鏈的存在必然影響到分子鏈的反復(fù)折疊和緊密堆砌，最終導(dǎo)
致結(jié)晶度減少。結(jié)晶度減少，產(chǎn)品的透明性更好。本發(fā)明軟管管身的厚度一般為0. 2mm 1. 0mm。 本發(fā)明的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管的生產(chǎn)方法是 所述聚丙烯軟管的管身采用共擠出工藝生產(chǎn)，包括如下步驟將軟管管身各層的 原料從各料斗加入到各自的單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融后經(jīng)同一成型混合機(jī)頭共擠出，然后 經(jīng)拉伸、冷卻、真空定型，再依次經(jīng)熱處理、牽引、定長切割，即得管身；本發(fā)明中所述聚丙烯 軟管的聚丙烯原料采用熔融指數(shù)為0. 5 2. Og/10min，并且是由茂金屬催化劑催化的無規(guī) 共聚聚丙烯。 制得的軟管管身再經(jīng)成熟的注頭、印刷、后加工、包裝等工序后即得復(fù)合聚丙烯軟 管成品。 本發(fā)明方法中軟管管身的含聚丙烯的層(其材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙 烯的共混物)的擠出成型溫度最好為19(TC 23(TC。所述真空定型的真空氣壓在 0. 003 -0. OOlMPa之間。所述熱處理采用20°C -40。C熱水。
本發(fā)明具有如下技術(shù)效果 (1)本發(fā)明軟管的管身材料含有由茂金屬催化劑催化制得的新一代無規(guī)共聚聚丙 烯。這種無規(guī)共聚聚丙烯較傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化技術(shù)制得的聚丙烯，其分子鏈鏈長 均勻，分子量分布窄，結(jié)晶度低，而結(jié)晶度的降低帶來的是產(chǎn)品透明性的提高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表 明，當(dāng)茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯和均聚聚丙烯彎曲彈性模量均為2100MPa左右時，茂 金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯擠出產(chǎn)品的霧度約在6.5%，而均聚聚丙烯制備的產(chǎn)品其霧度 為15%。霧度又稱濁度，是反映透明或不透明材料不清晰的程度。顯然，茂金屬催化的無規(guī) 共聚聚丙烯其透明性更好。在霧度相同的情況下例如為6.5%時，茂金屬催化的無規(guī)共聚聚 丙烯彎曲彈性模量為2100MPa，而傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化制得的聚丙烯，其彎曲彈性模 量僅為1500MPa。彎曲彈性模量是材料剛性的反映，故茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯制得的 產(chǎn)品比傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化制得的聚丙烯產(chǎn)品更剛硬。另外，無規(guī)共聚聚丙烯與傳 統(tǒng)的Ziegler-Natta催化技術(shù)制得的聚丙烯和均聚聚丙烯相比具有更低的熱封溫度等突 出的優(yōu)點(diǎn)。 (2)本發(fā)明方法在現(xiàn)有聚乙烯復(fù)合管的成型工藝基礎(chǔ)上，在機(jī)頭共擠出、冷卻定型 工序之后，在牽引拉伸工序之前，采用20°C -40°〇的熱水處理，可消除復(fù)合管內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力， 改善了制品的韌性，同時也有利于印刷性能的提高。 (3)本發(fā)明的軟管在滿足化妝品等包裝復(fù)合軟管各性能的基礎(chǔ)上，軟管重量降低， 并且能減少原料用量，從而節(jié)約成本。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對比，規(guī)格為D1腫84軟管，內(nèi)外為聚乙烯層， 中間為聚丙烯層的本發(fā)明的復(fù)合軟管，其重量在1.96g左右，而同等規(guī)格聚乙烯軟管，當(dāng)采 用低密度時管重量為2. 09g，高密度時管重量為2. 17g。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中復(fù)合聚丙烯軟管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是實(shí)施例一中一段軟管管身的縱剖視結(jié)構(gòu)圖。
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圖3是實(shí)施例二中一段軟管管身的縱剖視結(jié)構(gòu)圖。 圖4是實(shí)施例三中一段軟管管身的縱剖視結(jié)構(gòu)圖。 圖5是實(shí)施例四中一段軟管管身的縱剖視結(jié)構(gòu)圖。 圖6是實(shí)施例五中一段軟管管身的縱剖視結(jié)構(gòu)圖。 圖7是實(shí)施例五中生產(chǎn)軟管管身所用的擠出設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一至實(shí)施例五的共擠出多層復(fù)合聚丙烯軟管的結(jié)構(gòu)參見圖l，它包括管身 14和與之注塑在一起的管頭13，其整體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的包裝軟管相同，不同之處在于管身14 的結(jié)構(gòu)和所用材料。具體闡述如下 參見圖1至圖5，實(shí)施例一至實(shí)施例四中軟管的管身14均為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)施 例一中軟管管身的內(nèi)層3和外層2均為茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯層，中間層1為粘合 劑層。實(shí)施例二中軟管管身的內(nèi)層6和外層5均為茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯層，中間 層4為聚乙烯層。實(shí)施例三中軟管管身的內(nèi)層9為茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯層，外層 8為聚乙烯層，中間層7為粘合劑層。實(shí)施例四中軟管管身的內(nèi)層12為聚乙烯層，外層10 為茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯層，中間層11為粘合劑層。 上述實(shí)施例一至實(shí)施例四中多層復(fù)合聚丙烯軟管的軟身采用共擠出工藝制備而 成，具體步驟如下將軟管管身各層所用的原料分別從各料斗加入到各自的單螺桿擠出機(jī) 中，經(jīng)軟化熔融后經(jīng)同一成型混合機(jī)頭共擠出，然后經(jīng)拉伸、冷卻、真空定型，再依次經(jīng)熱處 理、牽引、定長切割，即得軟管管身。經(jīng)上述方法制得的軟管管身再經(jīng)成熟的注頭、印刷、后 加工、包裝等工序后即得復(fù)合聚丙烯軟管成品。 上述實(shí)施例中軟管管身的聚丙烯層的擠出成型溫度為190°C 23(TC，聚乙烯層 的成型溫度為140°C 19(TC，粘合劑層的成型溫度為17(TC 21(TC。真空定型的真空氣 壓在O. 003 -0. 001MPa之間。熱處理采用20°C -4(TC熱水，該工序設(shè)置于冷卻工序之后， 牽引工序之前。即經(jīng)冷卻后的塑料管在牽引力的作用下以一定的速度向切割臺方向前進(jìn)， 當(dāng)進(jìn)入熱處理水箱時，已開啟的熱水循環(huán)系統(tǒng)將熱水噴淋至塑料管圓周表面。整個熱處理 過程中，塑料管處于勻速運(yùn)動狀態(tài)，噴淋裝置靜置于熱處理水箱中，從而保證了塑料管熱處 理性能的穩(wěn)定性。增設(shè)這一工序的優(yōu)點(diǎn)是相對未經(jīng)過熱處理的塑料管來說，管內(nèi)殘存的內(nèi) 應(yīng)力大大減少，具體表現(xiàn)為印刷前處理時間縮短，印刷過程中由于內(nèi)應(yīng)力的存在而發(fā)生管 身變形的現(xiàn)象減少。 參見圖6，實(shí)施例五中軟管管身為五層復(fù)合結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層19和最外層15為茂金屬 催化的無規(guī)共聚聚丙烯層，中間層17為聚乙烯層，最內(nèi)層19與中間層17之間為內(nèi)粘合劑 層18，最外層15與中間層17之間為外粘合劑層16。 參見圖7，實(shí)施例五采用的多層復(fù)合軟管成型設(shè)備共包含四臺單螺桿擠出機(jī)，由內(nèi) 層螺桿擠出機(jī)25、外層螺桿擠出機(jī)21、中間層螺桿擠出機(jī)20以及粘合層螺桿擠出機(jī)22組 成。其中粘合層螺桿擠出機(jī)22擠出的物料分流為外粘合劑層料流23和內(nèi)粘合劑層料流24 兩部分。 實(shí)施例五中軟管管身五層所用原料分別從各料斗加入到各自的單螺桿擠出機(jī)中， 經(jīng)軟化熔融后經(jīng)同一成型混合機(jī)頭共擠出，然后經(jīng)拉伸、冷卻、真空定型，再依次經(jīng)熱處理、牽引、定長切割，即制得軟管管身。詳細(xì)的制作過程如下
1、起動電源開關(guān)(主控制箱及切刀控制箱)。
2、判定各馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確。 3、開啟壓出機(jī)加熱片(螺桿及模頭)，預(yù)熱約60分鐘。
4、稱量準(zhǔn)備好各層料斗所需原料量，混合均勻。 5、螺桿擠出機(jī)到設(shè)定的溫度后(聚乙烯層的成型溫度為140°C 19(TC，茂金屬 催化的無規(guī)共聚聚丙烯或茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯與聚乙烯的共混物的成型溫度在 19(TC 23(TC。)，加入原料，裝上所需尺寸之定徑套、固定套、刮水圈、切刀銅套及切刀導(dǎo)套。 6、開啟各部位之冷卻水管。 7、開啟冷凍機(jī)，溫度設(shè)定在5t: l(TC。 8、開啟牽引馬達(dá)，在切臺控制箱上設(shè)定所需的管長長度及其他參數(shù)。 9、啟動螺桿馬達(dá)，原料經(jīng)加熱軟化熔融后，由各自的螺桿擠出機(jī)輸送進(jìn)入共同的
擠出機(jī)頭。觀察物料出料情況，初期以慢速押出為宜，待物料擠出后再慢慢加速。 10、熔融后的塑料經(jīng)共擠出模頭擠出后成管狀，將塑料往牽引機(jī)方向拉伸，穿過定
徑套固定套、刮水圈進(jìn)行冷卻定型及熱處理工序，再被牽引機(jī)夾持住朝切臺方向前進(jìn)。真空
冷卻定型所用氣壓為-0. 003 0. OOlMPa，熱處理采用20°C 40。C的循環(huán)熱水。 11、調(diào)整牽引馬達(dá)速度及壓合間隙，以牽引皮帶不打滑為原則。 12、啟動真空馬達(dá)后，以手轉(zhuǎn)輪將整個水槽往模頭方向靠近至適當(dāng)位置。 13、關(guān)上水箱蓋，打開冷水閥門，初期閥門全開，待水淹過塑料軟管后調(diào)小至半開位置。 14、打開水箱前潤滑水閥。以水能把塑料管圓周包覆環(huán)繞住為原則。
15、打開熱水閥門，使熱水均勻地噴淋在外圓周表面上。 16、成型后，再次調(diào)整牽引機(jī)及螺桿馬達(dá)之速度使之成型。具體調(diào)節(jié)原則為螺桿 轉(zhuǎn)速增加，管壁厚度增大，反之亦然。牽引速度提高，管壁厚度減少；牽引速度減慢，管壁厚 度增大。 17、啟動切刀馬達(dá)開關(guān)，再開啟追剪鍵，進(jìn)行塑料管的切斷動作既制得塑料軟管管 體。 將所得軟管管身再經(jīng)成熟的注頭、印刷、后加工、包裝等工序后即得復(fù)合聚丙烯軟 管成品。 上述實(shí)施例中的原料茂金屬催化的無規(guī)共聚聚丙烯購自廠家Hongkong King
Pacific (International) Limited,型號為BSPP01，熔融指數(shù)介于0. 5 2. 0g/10min。上述
實(shí)施例中的聚乙烯采用低密度聚乙烯，由中國石油化工股份有限公司茂名分公司提供。上
述實(shí)施例中的粘合劑采用酸酐改性的線性低密度聚乙烯聚合物(簡稱ADMER)。 為方便理解，僅以上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。凡在本發(fā)明基礎(chǔ)上所做的同等
變換或修正均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之類。
權(quán)利要求
一種共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，包括管頭和管身，其特征在于所述管身為2～5層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中至少有一層材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共混物，所述聚丙烯材料采用熔融指數(shù)為0.5～2.0g/10min，并且是由茂金屬催化劑催化的無規(guī)共聚聚丙烯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，其特征在于所述管身為兩層復(fù)合 結(jié)構(gòu)，其中一層的材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共混物，另一層的材料為聚丙烯或聚 丙烯與聚乙烯的共混物或聚乙烯，且兩層的材料不相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，其特征在于所述管身為3 5層 復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中至少有一層的材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共混物，其余各層的材料為聚丙烯或聚乙烯或粘合劑或聚丙烯與聚乙烯的共混物，或者3 5層復(fù)合結(jié)構(gòu)中有一中 間阻隔層；相鄰兩層的材料不相同，并且粘合劑層不位于最外層或最內(nèi)層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，其特征在于所述粘合劑采用酸酐 改性的線形低密度聚乙烯聚合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，其特征在于所述聚 乙烯為低密度聚乙烯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管，其特征在于所述軟 管管身的厚度為0. 2mm 1. Omm。
7. —種權(quán)利要求1或2或3或4所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管的生產(chǎn)方法，其特征在 于所述軟管的管身采用共擠出工藝生產(chǎn)，包括如下步驟將軟管管身各層的原料從各料斗 加入到各自的單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融后經(jīng)同一成型混合機(jī)頭共擠出，然后經(jīng)拉伸、冷卻、 真空定型，再依次經(jīng)熱處理、牽引、定長切割，即得軟管管身；所述聚丙烯軟管的聚丙烯原料 采用熔融指數(shù)為0. 5 2. Og/10min，并且是由茂金屬催化劑催化的無規(guī)共聚聚丙烯。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管的生產(chǎn)方法，其特征在于所述軟管 管身的含聚丙烯的層的擠出成型溫度為190°C 230°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 真空定型的真空氣壓在0. 003 -0. OOlMPa之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的共擠出復(fù)合聚丙烯軟管的生產(chǎn)方法，其特征在于所述 熱處理采用20°C -4(TC熱水。
全文摘要
本發(fā)明為一種共擠出復(fù)合聚丙烯軟管及其生產(chǎn)方法，所述共擠出復(fù)合聚丙烯軟管包括管頭和管身，管身為2～5層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中至少有一層材料為聚丙烯或聚丙烯與聚乙烯的共混物，聚丙烯的原料采用熔融指數(shù)為0.5～2.0g/10min，并且是由茂金屬催化劑催化的無規(guī)共聚聚丙烯。軟管的管身采用共擠出工藝生產(chǎn)，具體是將軟管管身各層的原料從各料斗加入到各自的單螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融后經(jīng)同一成型混合機(jī)頭共擠出，經(jīng)拉伸、冷卻、真空定型、熱處理、牽引、定長切割，即得管身，管身再經(jīng)成熟的注頭、印刷、后加工、包裝等工序后即得復(fù)合聚丙烯軟管成品。本發(fā)明生產(chǎn)的聚丙烯復(fù)合軟管透明性高，比現(xiàn)有產(chǎn)品更剛硬，并且軟管整體重量降低。
文檔編號B29C47/92GK101761707SQ20091023905
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者林茂青, 陳壽, 陳文濤 申請人:上海通產(chǎn)麗星包裝材料有限公司