聚合物原料及其制法、PVA基塑料制品的制法制造技术

本发明专利技术提供了一种通过将各种成分冷压制成片剂或丸剂的混合聚合物原料。这避免了传统丸剂成形方法中加热的需要，并且特别适用于热敏材料、例如ＰＶＡ的混合。本发明专利技术还提供了一种新颖的片剂成形设备，其特别适用于形成大量经压制的混合聚合物原料以及原料片剂，还提供了采用片剂制造塑料制品的方法。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及塑料的制造，尤其是由在制造之前需要混合和/或对热处理敏感的聚合物来制造塑料，但并不限于此。许多聚合物由聚合反应器制成为比较粗的粉末或颗粒。在挤压或模塑形成最终的塑料制品之前，聚合物通常需要与其它成分混合，例如润滑剂、稳定剂、增塑剂、填料、起泡剂、着色剂、防燃剂、流动促进剂等。可以在挤压或模塑最终制品前一时刻将各成分混合形成粉末，或者在挤压材料时将各成分添加到材料中。然而，经常很难使所有添加剂可靠地分散在粉末中以获得均匀的制品。此外，粉末状材料难于处理并且趋向于形成搭接物并阻塞机器。粉末状材料还会产生灰尘，所以操作者需要戴上面罩和其它防护衣来处理材料。因此，如果可能的话，最好不采用粉末状材料。另一种方法是将所需成分混合，然后使之熔化并将该混合物挤压形成丸剂。丸剂可以由最终使用者可靠地送入一个挤压机中，并且较少需要特定的处理防护措施。此外，这些成分可以更加均匀地混合在片剂中。这种方法已成功地用于某些热塑性塑料、如聚乙烯。这种方法的一个问题是形成丸剂需要大量的能源，这导致最终制品的成本增加了。英国专利GB-1,397,127公开了一种制造片剂的方法，其中具有特定颗粒分布且熔化指数小于100的α-烯烃热塑性聚合物与玻璃纤维在一干燥混合器中混合并且被冷压制成丸剂；此处所公开的专利技术是为了避免产生在所形成的丸剂中具有水分的问题。另一个问题是许多组合物并不是完全热稳定的，而是对组合物的热历程敏感的。产生特定问题的这种聚合物是PVA(聚乙烯醇)和PVC(聚氯乙烯)，但是取决于聚合物和各混合成分的性质，可能在各种塑料中出现问题。这种热敏感的结果是制品受到形成片剂的初始方法和挤压方法中的变化的影响。尽管令人满意的挤压通常是通过调整最终挤压参数以及通过控制形成丸剂的方法(例如通过以较低的温度熔化丸剂并且快速冷却丸剂以尽可能减少热损失)来实现的，但当挤压参数优化时，占显著比例的制品可能会被废弃掉。这个问题对于特别是热敏性的制品、例如生物可降解制品或PVA基的粘接剂而言是更加严重的，在这些制品中通常在每次启动机器时会浪费大约第一个20分钟制造时间，并且在每次关机时可能需要清洗操作。对于每小时能挤压许多吨的机器而言，这体现出明显的浪费。由于要获得可靠挤压的问题，尽管用于PVC基的生物可降解塑料的基本成分是比较便宜的，但目前制品的最终成本显著高于聚乙烯基的制品，部分原因在于上述问题；如果这些问题能得到缓解，生物可降解塑料可以更为广泛地加以使用。本专利技术总体涉及一种能缓解部分上述问题或全部上述问题的聚合物原料，但并不限于此。聚合物原料是指一种包含聚合物的物质，其形式适于送入一个机器中，该机器最好是一种传统的挤压设备以用于制造最好为热塑性塑料的塑料制品。“混合”是指聚合物原料与添加剂混合以便在最终制品中提供所需性能或者影响制品的加工。根据第一方面，本专利技术提供了一种制造混合聚合物原料的方法，该方法包括对最好基本上是未混合且粉末状或颗粒状形式的聚合物与至少一种混合成分加以混合并且将此混合物冷压制以形成片剂或丸剂。该混合物优选包含用于粘接片剂或丸剂的水分。采用这种方法，各种成分可以以正确的比例均匀地混合和搀合以形成最终制品，并且被制成比粉末更易处理的形状。此外，由于混合物是被冷压制而不是被熔化的，热损失的问题或性能的变化减小了。这种方法不再需要依靠特定性能的α-烯烃聚合物以确保粘接，但最好是该方法用在诸如PVA等聚合物中，这类聚合物可以在存在少量水分的情况下在压力作用下很容易地粘接。术语“冷压制”意指对粉末施加压力以便产生聚结而不会使聚合物显著熔化。温度优选低于约100摄氏度，更优选低于约70-80摄氏度。优选的是，热量并不直接施加到混合物上。然而，可以由混合和/或压制产生热量，并且这可以用来使混合物温热，或者也可以采用冷却操作。如果需要的话可以将某些热量直接施加以便粘接。聚合物或其它成分可能发生某种程度上的熔化，特别是由于相邻颗粒之间的界面上的压力作用的原因发生显微级别的熔化，但是重要的是大部分聚合物颗粒不会液化。优选地，混合物例如在片剂压制机中以离散状态被压制成片剂或丸剂；这可以提供更为可靠的聚结。然而，可以使混合物在压力作用下通过小孔，混合物从小孔排出之后就形成丸剂。在这种情况下，优选在混合物被挤压或者在各组分的初始混合之后，可以将粘接剂或水分加到混合物中。优选地，混合物基本上是干燥的，但是含有足够的残余水分以便在压制时粘接片剂或丸剂。这避免了增加单独粘接剂的需要，并且当片剂或丸剂进入挤压机时通过进一步将其干燥可以使其更易于裂开。当粘接取决于水分时，需要(尽管并不是绝对重要的)确保片剂或丸剂在挤压之前经过干燥，例如在40-80摄氏度下干燥4-8小时；这缓解了在挤压过程中出现的形成蒸汽的问题。水分含量是形成片剂所需的，但在形成后，在大多数情况下片剂应该保持其形状，甚至在干燥时也应如此。优选地，水分含量小于重量百分比约10％，且优选大于重量百分比0.1％，更优选为至少约1％且优选不超过5％。然而，如果丸剂或片剂被挤压或在较低压力下以其它方式形成，那么水分含量可以约为20％或者更高以确保粘接。如果丸剂太湿，它们可能会趋于粘连在一起，限制流动，并且在成形之后可能需要干燥。水分可包括在聚合物或者一种或多种混合成分中的残余水分。这样，可以通过在混合之前不完全地干燥各成分来自动简单地提供水分。所述至少一种混合成分优选包括润滑剂、滑移剂或流动促进剂。优选地，各混合成分被供给到压制设备以形成呈自由流动的粉末状片剂或丸剂。这例如通过使粉末在重力作用下被供给而有利于粉末的压制。所述至少一种混合成分可以包括下述的至少一种作为任选成分稳定剂、填料、着色剂、增塑剂、起泡剂、防燃剂。尽管混合成分的具体特性可以根据不同申请而有变化，但混合物最好包括至少两种混合成分，优选为润滑剂或流动促进剂或滑移剂以及稳定剂、增塑剂和填料中的至少一种。将这些混合物预成形为片剂或丸剂可有利于随后的挤压加工。可以理解，混合物中的某些其它成分可用于增强粘接；并不排除其它粘接剂的存在，本专利技术主要是采用水分来助于粘接的。聚合物和所有的混合成分优选为可食用(food-grade)的和/或生物可降解的。这使得所得到的丸剂能更广泛地用作聚合物原料。然而，该方法可以包括在成形之前将生物不可降解的和/或不可食用的成分加入片剂或丸剂中。所述方法还可包括熔化片剂或丸剂的步骤以及将混合物挤压或模塑以形成制品的步骤。选择性地可以添加其它成分。可以在挤压模塑之前实行干燥步骤。当片剂或丸剂包含至少一种热敏成分、特别是PVC或PVA、最显著地为PVA时，这种方法是特别有用的。“热敏”意味着如果混合物被熔化且之后被冷却，则各成分的性能易于变化，例如在常规的丸剂挤压加工中所发生的。然而，应当指出，即使不包括热敏成分，也可以获得那些优点(例如在能源节省方面)。在一个相关但独立的方面，本专利技术提供了一种制造塑料制品的方法，该方法包括接收包含一种聚合物和至少一种混合成分的经冷压制的片剂或丸剂作为聚合物原料，并且将该聚合物原料熔化和挤压或者模塑以形成制品。这种方法可以包括在挤压之前干燥所述片剂的步骤。另一方面，本专利技术提供了一种经冷压制的丸剂或片剂以用作聚合物原料，该丸剂或片剂包括一种聚合物和至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造混合的聚合物原料的方法，包括：将一种聚合物与至少一种混合成分混合并且将该混合物冷压制形成片剂或丸剂，其特征在于，在混合物中存在水分以粘接片剂或丸剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HG斯特文斯，
申请(专利权)人：PVAXX技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]