專利名稱：阻隔型涂料桶及其制造方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種阻隔型中空容器及其制造方法；尤其是注塑成型形成層狀阻隔結構的高密度聚乙烯涂料桶及其制造方法和設備。
(二)、背景技術包裝一般使用鐵桶，其內部鍍鋅、鍍鎘或環氧烘漆。但連接處易滲漏或銹蝕，且包裝檔次低，外觀式樣陳舊。另外，金屬桶耗能高，金屬資源短缺。因此，迫切希望開發新一代高阻隔型中空容器，俗稱涂料桶。塑料涂料桶的綜合經濟效果比金屬桶廉價，且質輕，式樣美觀、易成型，密封性能(指桶蓋接縫處)優良，又能提高工效，節省人工、節約能源，消除污染等。如能增強其阻隔性能，一定會備受涂料市場的青睞。
高密度聚乙烯(HDPE)其成型方法主要是吹塑和注塑。歐美有40％的HDPE用于這一領域。國外提高HDPE中空容器阻隔性的主要方法有表面氟化或磺化、層狀共混、復合擠出。其中層狀共混因加工工藝簡單、節約原料，節能，廢舊容器易回收，阻隔性能好甚至接近于共擠出結構的制品阻隔性能，近年來發展迅速。
關于層狀共混阻隔容器，日本的Sezume，Tadashi等作了許多卓有成效的研究。他們在1994年2月8日發表的Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP0632,977專利中講述了抗溶劑塑料容器。這種抗沖且用于溶劑的容器和工具箱的容器，由含50-90％的PA，2-40％的改性聚烯烴或含≥1％改性聚烯烴的聚烯烴，和2-40％的改性聚烯烴彈性塑料或含≥1％改性聚烯烴彈性塑料的聚烯烴彈性塑料的100份共混物成份和3-80份無機填料模塑而成。這樣，將含60份尼龍6、30份馬來酸PP、10份馬來酸乙丙橡膠，和15份玻纖的混合物注塑制成彎曲模量為35000Kg/cm2(干)和26000Kg/cm2(濕)，Izod沖擊強度23℃時為20Kg.cm/cm，-30℃時為12Kg.cm/cm。，且有良好阻油性的樣品。
在1994年1月25日發表的Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP0616,930專利中講述了PA阻氣食物容器。這種抗沖擊阻水容器由(A)50-90％的PA，(B)2-40％的改性聚烯烴或含＞1％改性聚烯烴的混合物，(C)2-40％的改性烯烴彈性塑料，或含≥1％改性彈性塑料的烯烴彈性塑料混合物，和(D)3-80份無機填充劑制得。這樣，一種含60份A28(尼龍6)，30份C915XC(馬來酸PP)，10份HA75(馬來酸乙丙橡膠)，和15份CS03MAFT2A(玻璃纖維)的成分被揉制、造粒、且注塑，以得到測試片。測出在+23℃和-30℃時的Izod沖擊強度分別為20和13kg.cm/cm，80℃時的滲水能力為3.5g/m2一天，30℃時滲氧能力為300cm3/cm2一天，在一個大氣壓條件下，且有很好的阻水性。
Votanic，Takeshi在1992年7月9日發表的Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP04,191,029專利中講述了聚烯烴基汽油防滲油箱。這種油桶有一個連續的聚烯烴(如聚乙烯)基質相，一個二層以上不連續聚酰胺層。這些層沿著基質濃度存在于中心部分，且有些垂直于濃度方向。薄片顆粒(如云母)也沿著基質表面的方向分散。當扁平顆粒被不恰當處理時，它們就被用于完成層狀結構的功能。
Breck，Alan Keith在1988年8月31日發表的歐洲專利EP0280455A2中將含聚乙烯和尼龍的混合物加熱到所有組分的熔點以上的溫度，并盡可能降低攪拌速度。將均勻熔融混合物注射到模具中，得到具有阻氧等阻隔性的容器。
我國大約從1990年開始這方面的研究。目前，國內尚未見到高阻隔性涂料桶的研究報道。根據我國的技術水平和經濟狀況，層狀共混有很好的發展前景，成型涂料桶的方法有注射成型法和擠出吹塑法。由于擠出設備投資較高，質量控制項目多，原料成本也高。而注射成型法在整個過程中幾乎都不產生需要回爐處理的邊角廢料。制品后加工的工作量很少。
(三)、發明內容本發明的目的是充分利用高密度聚乙烯(HDPE)的性能價格比優的特點，用來制作中空容器，尤其是制作具有抗靜電的涂料桶，本發明的目的是提供一種加工性能良好，價格低廉，不僅耐水、防濕性能突出，且具有均衡而優良的物理機械性能的阻隔型中空容器及其制造方法，同時使其具有對氮氣、許多有機溶劑、油脂類以及香料等物質的阻隔性。
本發明的目的是這樣實現的阻隔型涂料桶，構成阻隔型涂料桶的配方如下(A)5-35％的PA，(B)55-93％的HDPE，(C)2-10％的相容劑；本發明的進一步改進是阻隔型涂料桶配方中含有(D)0.01-8％的抗靜電劑，另還可含有1-20％玻璃纖維。
相容劑為適應注塑成型形成層狀阻隔結構而采用特殊工藝制取；阻隔型涂料桶具有抗靜電性能，這是基于作油漆、油桶使用的安全性考慮；阻隔型涂料桶的制造方法及設備將高密度聚乙烯(HDPE)、尼龍、相容劑在高速混合機中混合1-10分鐘。上述混合物在塑料注塑成型機中注塑成型。注塑機各段溫度為230-250℃。注塑設備中，使用注塑成型機的螺桿部分不合止回環，螺桿頭部為尖錐形；使用注塑成型機的噴嘴孔橫截面為鍵槽形；使用模具的主流道橫截面為鍵槽形；使用模具的澆口形式為中心澆口。
本發明的特點是由聚乙烯和與其不相容的尼龍、相容劑、抗靜電劑等混合，將上述組成物經注射成型，加工成阻隔型涂料桶，其中尼龍以薄的、基本上二維的，平行的搭接層形式存在于桶壁中。PA加入量15％時，增加成本約15％。
本發明充分利用了高密度聚乙烯(HDPE)和尼龍材料的特點，用來制作中空容器，尤其是制作具有抗靜電的涂料桶，加工性能良好，價格低廉，不僅耐水、防濕性能突出，且能制成優良的物理機械性能的阻隔型中空容器，具有對氮氣、許多有機溶劑、油脂類以及香料等物質的阻隔性。選用相容劑有利于尼龍在制品中形成層狀阻隔結構。添加抗靜電劑，這是基于作油漆、汽油桶的安全性考慮。本發明具有良好的阻隔性指標HDPE涂料桶盛放溶劑的損失率指標為，室溫下貯存二甲苯，放置180天，損失率＜2％。而注射成型法在整個過程中幾乎都不產生需要回爐處理的邊角廢料。制品后加工的工作量很少，見效快，因此，本發明具有重要意義。
世界涂料總產量持續發展，總產量超過一億噸。我國塑料制品產量超過600萬噸，步入四大生產國之列，塑料包裝材料發展迅速，其產量已超過紙板和金屬居第一位。其增長速度是世界上最快的國家之一。而包裝是塑料消費的第一大用戶，約占塑料總消費的30％，并一直呈良好的增長勢頭。在國民經濟各部門的發展中，塑料工業的投資也比金屬低得多，生產1噸塑料的投資僅為有色金屬的1/2-1/3，若按體積來計算則更低(約為1/10)。加上塑料加工的高度機械化、自動化，加工中廢料很少，且大多可回收利用；而金屬加工不僅能耗高，工序繁雜，需要多種專用設備，而且廢品、邊角料高達50％。因此，工業部門綜合評定，1噸塑料可代替5-6噸鋼。
以下結合附圖并通過實施例作進一步說明
圖1為本發明注塑成型機的螺桿頭部示意圖，圖2為本發明注塑成型機噴咀剖面圖，圖3為本發明注塑成型機主流道襯套橫截面和垂直截面示意圖。
具體實施方式
如圖所示為有利于注塑成型形成層狀的阻隔結構，注塑成型機噴嘴、主流道襯套、螺桿為特殊設計的。
如圖所示，圖1-3所示，注塑成型機的噴嘴1為鍵槽形，注塑成型機的螺桿4前部不含止回環，螺桿頭部為尖錐形，噴咀孔的橫截面為鍵槽形。
模具的主流道襯套2橫截面為鍵槽形3，澆口形式為中心澆口。
與國外阻隔制品注射成型技術相比，以獲得注塑阻隔容器為目的而進行的特殊的相容劑研制及澆口、螺桿、噴嘴設計均未見報道。
注塑阻隔HDPE涂料桶質量輕，加工方便，造型美觀，正逐步取代金屬桶。增加其阻隔性能后，更會被廣泛應用。HDPE和PA共混制得的容器，阻隔性能、力學性能優良，價格限于比純HDPE高25％以內，性能價格比合理，能為使用廠家接受。涂料產量的迅速增加，為擴大涂料桶市場奠定了基礎。
應用實例試樣的制備將高密度聚乙烯(HDPE)、尼龍、相容劑在高速混合機中混合2分鐘。上述混合物加入上海塑料機械廠生產的型號為SZ-100/80塑料注塑成型機中。注塑機各段溫度為240℃，將混合物注射成型為0.3升制品。
阻隔性能測試參照ASTMD2684-89標準采用失重法測定制品的滲透率。在稱量過的制品中注入總容量為50％的二甲苯，稱量后用鋁塑復合膜封口，冷卻后稱重，放置在常溫條件下，每隔3天稱重一次，阻隔性能出180天二甲苯的滲透率表示滲透率＝(180ΔG/測試時間/凈重)100％ΔG測試時間內滲透損失量表1
聚乙烯(HDPE)為揚子石化股份有限公司生產的2200J，熔體流動速率為5.0g/10min。尼龍為尼龍6，牌號為日本宇部公司生產的1013B。
相容劑型號A為熔融接枝1.2％wt馬來酸酐的熔體流動速率為2.30g/10min的聚乙烯。型號B熱引發接枝1.2％wt馬來酸酐的熔體流動速率為6.10g/10min的聚乙烯。實施例表明熱引發接枝方法制備的相容劑制備的制品具有更好的阻隔性能。
表2
表3
本實施例表明加入抗靜電劑可以降低制品表面電阻。
抗靜電劑采用常用的陰離子型抗靜電劑，種類較多。
相容劑的制備熱引發接枝方法制備的相容劑制備的制品具有更好的阻隔性能相容劑是一種反應接枝物，采用熱引發方式制備。
反應接枝的基礎樹脂包括HDPE、LDPE、LLDPE、EVA以及其中二種或二種以上的混和物，再加接枝單體馬來酸、富馬酸、丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物(酸酐、鹽、酰亞胺、酯)。也可以上述接枝單體相互混合物作為單體，如以丙烯酸、甲基丙烯酸之二者選一，馬來酸、富馬酸中亦二者選一。
熱引發接枝反應的設備以單螺桿或雙螺桿擠出機對物料進行塑化、輸送，熱引發接枝反應在靜態混合器中進行，反應時間由螺桿擠出機螺桿轉速決定。接枝單體加入量在0.1-10％wt的范圍，反應溫度在200-450℃范圍，反應時間0.5-15分。
熱引發接枝方法制備的相容劑制備的制品具有更好的阻隔性能。
熱引發接枝工藝過程是相容劑接枝單體＋接枝基礎樹脂＋其它助劑→螺桿擠出機→靜態混合器→接枝物(相容劑)熱引發接枝方法制備的相容劑制造實施例表
HDPE＋PA＋相容劑→異相熔融混合物→注塑→冷卻→取出制品相容劑為制造注塑成型形成層狀阻隔結構而制成
權利要求
1.阻隔型涂料桶，其特征是構成阻隔型涂料桶的配方如下(A)5-35％的PA，(B)55-93％的HDPE，(C)2-10％的相容劑，經異相熔融混合并經注塑而成。
2.由權利要求1所述的阻隔型涂料桶，其特征是阻隔型涂料桶配方中含有(D)0.01-8％的抗靜電劑，另還可設有1-20％玻璃纖維。
3.由權利要求1所述的阻隔型涂料桶，其特征是相容劑是熱引發接枝或熔融接枝方法制備的相容劑，配方包括基礎樹脂HDPE、LDPE、LLDPE、EVA以及其中二種或二種以上的混和物，再加接枝單體馬來酸、富馬酸、丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物(酸酐、鹽、酰亞胺、酯)及相互混合物。
4.阻隔型涂料桶制造設備，為常規注塑成型機，其特征是注塑成型機的螺桿頭部只有一尖錐形。
5.由權利要求1所述的阻隔型涂料桶制造設備，其特征是注塑成型機的噴嘴孔橫截面為鍵槽形；模具主流道橫截面為鍵槽形；使用模具的的澆口形式為中心澆口。
6.阻隔型涂料桶制造方法其特征是將高密度聚乙烯(HDPE)、尼龍、相容劑在高速混合機中混合1-10分鐘，上述混合物在塑料注塑成型機中注塑成型。
全文摘要
阻隔型涂料桶及其制造方法和設備,構成阻隔型涂料桶的配方如下(A)5－35%的PA,(B)55－93%的HDPE,(C)2－10%的相容劑,經異相熔融混合并經注塑而成。配方中含有(D)0.01－8%的抗靜電劑,另還可設有1－20%玻璃纖維。所述相容劑是熱引發接枝或熔融接枝方法制備的相容劑,配方包括基礎樹脂HDPE、LDPE、LLDPE、EVA以及其中二種或二種以上的混合物,再加接枝單體:馬來酸、富馬酸、丙烯酸及其衍生物及相互混合物。上述混合物在塑料注塑成型機中注塑成型。注塑成型機的噴嘴孔橫截面為鍵槽形;模具主流道橫截面為鍵槽形;使用模具的的澆口形式為中心澆口。
文檔編號B29C45/00GK1330024SQ0112702
公開日2002年1月9日 申請日期2001年7月25日 優先權日2001年7月25日
發明者洪小秋, 承民聯, 邢文, 丁永紅, 陸小義, 李萍, 田家薇, 俞強, 劉建威, 曾寶忠, 周素 申請人:揚子石油化工股份有限公司