CN109849247B - 一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构及其制备工艺 - Google Patents

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本发明涉及一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构，包括预先形成于中空制件内部的一层与中空制件聚烯烃滚塑壁相容性良好的固定微纳层，所述固定微纳层与后续填充涂覆层形成稳定的多层结构。本发明的优点是工艺简单易操作，能够明显提高填充层或涂覆层的结构稳定性、热稳定性和抗冲击性能。

Description

一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构及其制备工艺，属于材料改性及高分子加工工艺技术领域。
背景技术
在滚动成型工艺中，形成的中空制件由于其聚烯烃壁表面与后续填充、涂覆等材料相容性差，且聚烯烃壁还具有高度光滑性、摩擦阻力低等特点。目前的传统工艺是对由滚塑制成的中空制件直接发泡，这就造成中空制件的内外温差大，在受到紫外线照射和冲击等因素的影响后会造成短时间内变形，最终导致中空制件无法使用。另外，还可以直接采用溶剂腐蚀，机器内部打磨等方法制造中空制件，除了这些工艺本身固有的工艺缺点会造成产品质量在一定程度上损坏外，还具有工艺条件难以控制，后续发泡与内壁相容效果不佳等问题。因此，有必要先对聚烯烃壁进行表面预处理，以大大降低生产时间和产品预处理过程的破坏程度，提高产品质量。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的不足，提出一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构及其制备工艺，该固定结构可与中空制件聚烯烃壁的后续填充涂覆层相互穿插，形成较小尺度下的互锁网络，进而在滚塑腔体中形成稳定、耐高温、耐冲击的填充涂覆层，最终大大降低了产品生产时间和产品预处理过程的破坏程度，提高了产品质量。
为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：
一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构，包括预先形成于中空制件内部的一层与中空制件聚烯烃滚塑壁相容性良好的固定微纳层，所述固定微纳层与后续填充涂覆层形成稳定的多层结构。
本发明的固定微纳层用于在聚烯烃滚塑壁表面涂膜、发泡工序中，形成稳定的多层结构，从而能够在滚塑腔体中形成稳定、耐高温、耐冲击的填充涂覆层。
进一步的，所述固定微纳层由一组大小不一的固定柱组成，该组固定柱的平均高度为1毫米，所述固定柱与后续填充涂覆层相互穿插形成较小尺度下的网络互锁结构。
本发明还提供一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，包括以下步骤：
第一步、按质量百分比取高分子量聚乙烯或高密度聚乙烯(HDPE)99.5％～99.8％，研磨成粉，使其粒径为80纳米～100微米，其中粒径为60微米的粉末重量占粉末总量的60％以上；
第二步、按质量百分比取低熔点聚酯0.2～0.5％，然后将低熔点聚酯与高分子量聚乙烯粉末或高密度聚乙烯粉末共混以得到聚烯烃滚塑壁的预处理料；
第三步、从滚塑机中将成型好的聚乙烯滚塑壳体取出后，放入壳体模具中，并保证聚乙烯滚塑壳体温度低于70℃；
第四步、将预处理料放入壳体模具的进料口中，采用高压喷枪，在1±0.5MPa压力条件下将预处理料分散至聚乙烯滚塑壳体内，形成与壳体内表面未完全融化的粉体颗粒层；
第五步、将壳体模具放入炉体内，升温至130～139℃，旋转状态下加热，时间不超过2min，随后壳体模具退出炉体，自然降至室温，即可得到形成于滚塑聚烯烃制件表面的固定结构。
总之，本发明将滚塑成型的中空制件退出加工炉体，该制件仍然具有120℃的余温，将与聚烯烃制件相容性良好的改性高密度聚乙烯(HDPE)或高分子量聚乙烯与低熔点聚酯共混物(熔点约为120～160℃)，通过加料口进入制件的内壁，单纯滚动融化，随后退出炉体，自然冷却，可形成致密、平均厚度为1毫米的表面固定柱。
进一步的，所述高分子量聚乙烯的分子量为300万～500万，其密度为0.92～0.96g/m3；所述高分子量聚乙烯的软化温度为0.46MPa压力条件下85℃，熔点为130～136℃。
进一步的，其特征在于，所述低熔点聚酯为聚乙烯成核剂。
进一步的，所述聚乙烯成核剂为美利肯公司的hyperform hpn-20E。
进一步的，第四步中，所述预处理料的用量为150g/㎡，即每平方米的待处理聚烯烃滚塑壁加入150g预处理料。
本发明的优点是通过对聚烯烃滚塑表面进行预处理，可将聚乙烯滚塑表面改性的成功性提高至100％；可将聚乙烯滚塑表面与发泡、涂层结构的稳定性提高，有效避免70℃高温以下造成的变形，同时避免外界冲击下造成的产品变形；也能够消除内外温差在60℃的聚合物应力松弛下的材料变形和脱泡等现象；采用本发明的工艺使得填充聚氨酯的保温设备隔温性能提高400％；与传统方法相比，在工序时间上至少减少了80％；由于不需要使用其他机械和设备，仅在滚塑基础上进行操作，只需配备简单的喷枪，因此工艺非常简便，操作简单；不需要溶剂，绿色环保。
总之，本发明的工艺简单易操作，能够明显提高填充层或涂覆层的结构稳定性、热稳定性和抗冲击性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图中：1.聚烯烃滚塑壁，2.固定柱。
具体实施方式
本发明提供一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构，其结构如图1所示，包括通过特殊配方预先形成于滚塑冷藏箱或其他滚塑中空制件内部的一层固定微纳层，该固定微纳层与中空制件的聚烯烃滚塑壁1相容性良好，并且固定微纳层可与后续填充涂覆层形成稳定的多层结构。固定微纳层由若干个大小不一的固定柱2组成，该组固定柱2的平均高度为1毫米，固定柱2可与后续填充涂覆层相互穿插形成较小尺度下的网络互锁结构，以便固定微纳层与后续填充涂覆层形成稳定的结构。
一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，包括以下步骤：
第一步、按质量百分比取高分子量聚乙烯或高密度聚乙烯(HDPE)99.5％～99.8％，研磨成粉，使其粒径为80纳米～100微米，其中粒径为60微米的粉末重量占粉末总量的60％以上；高分子量聚乙烯的分子量为300万～500万，其密度为0.92～0.96g/m3；高分子量聚乙烯的软化温度为0.46MPa压力条件下85℃，熔点为130～136℃。
第二步、按质量百分比取低熔点聚酯0.2～0.5％，然后将低熔点聚酯与高分子量聚乙烯粉末或高密度聚乙烯粉末共混以得到聚烯烃滚塑壁的预处理料；低熔点聚酯为聚乙烯成核剂，聚乙烯成核剂为美利肯公司的hyperform hpn-20E。
第三步、从滚塑机中将成型好的聚乙烯滚塑壳体取出后，放入壳体模具中，并保证聚乙烯滚塑壳体温度低于70℃。
第四步、将预处理料放入壳体模具的进料口中，采用高压喷枪，在1±0.5MPa压力条件下将预处理料分散至聚乙烯滚塑壳体内，形成与壳体内表面未完全融化的粉体颗粒层；预处理料的用量为150g/㎡，即每平方米的待处理聚烯烃滚塑壁加入150g预处理料。
第五步、将壳体模具放入炉体内，升温至130～139℃，旋转状态下加热，时间不超过2min，随后壳体模具退出炉体，自然降至室温，即可得到形成于滚塑聚烯烃制件表面的固定结构。
实施例1
按质量百分比取高分子量聚乙烯99.5％，研磨成粉，使其粒径为80纳米～100微米，其中粒径为60微米的粉末重量占粉末总量的60％以上。再按质量百分比取聚乙烯成核剂hyperform hpn-20E 0.5％，然后将聚乙烯成核剂hyperform hpn-20E与高分子量聚乙烯粉末共混以得到聚烯烃滚塑壁的预处理料。
从滚塑机中将成型好的聚乙烯滚塑壳体取出后，放入壳体模具中，并保证聚乙烯滚塑壳体温度低于70℃。将300g预处理料放入壳体模具的进料口中，采用高压喷枪，在1MPa压力条件下将预处理料分散至聚乙烯滚塑壳体内，形成与壳体内表面未完全融化的粉体颗粒层；预处理料的用量为150g/㎡，即每平方米的待处理聚烯烃滚塑壁加入150g预处理料。将壳体模具放入炉体内，升温至130℃，旋转状态下加热，时间为2min，随后壳体模具退出炉体，自然降至室温，即可得到形成于滚塑聚烯烃制件表面的固定结构。
实施例2
按质量百分比取高分子量聚乙烯99.8％，研磨成粉，使其粒径为80纳米～100微米，其中粒径为60微米的粉末重量占粉末总量的60％以上。按质量百分比取聚乙烯成核剂hyperform hpn-20E 0.2％，然后将聚乙烯成核剂hyperform hpn-20E与高分子量聚乙烯粉末共混以得到聚烯烃滚塑壁的预处理料。
从滚塑机中将成型好的聚乙烯滚塑壳体取出后，放入壳体模具中，并保证聚乙烯滚塑壳体温度低于70℃。按150g/㎡的量将预处理料放入壳体模具的进料口中，采用高压喷枪，在1.5MPa压力条件下将预处理料分散至聚乙烯滚塑壳体内，形成与壳体内表面未完全融化的粉体颗粒层。将壳体模具放入炉体内，升温至139℃，旋转状态下加热，时间不超过1min，随后壳体模具退出炉体，自然降至室温，即可得到形成于滚塑聚烯烃制件表面的固定结构。
实施例3
按质量百分比取高密度聚乙烯(HDPE)99.65％，研磨成粉，使其粒径为80纳米～100微米，其中粒径为60微米的粉末重量占粉末总量的60％以上。按质量百分比取聚乙烯成核剂hyperform hpn-20E0.35％，然后将聚乙烯成核剂hyperform hpn-20E与高密度聚乙烯粉末共混以得到聚烯烃滚塑壁的预处理料。
从滚塑机中将成型好的聚乙烯滚塑壳体取出后，放入壳体模具中，并保证聚乙烯滚塑壳体温度低于70℃。按150g/㎡的量将预处理料放入壳体模具的进料口中，采用高压喷枪，在0.5MPa压力条件下将预处理料分散至聚乙烯滚塑壳体内，形成与壳体内表面未完全融化的粉体颗粒层。将壳体模具放入炉体内，升温至135℃，旋转状态下加热，时间2min，随后壳体模具退出炉体，自然降至室温，即可得到形成于滚塑聚烯烃制件表面的固定结构。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、按质量百分比取高分子量聚乙烯或高密度聚乙烯99.5%～99.8%，研磨成粉，使其粒径为80纳米～100微米，其中粒径为60微米的粉末重量占粉末总量的60%以上；
第二步、按质量百分比取低熔点聚酯0.2～0.5%，然后将低熔点聚酯与高分子量聚乙烯粉末或高密度聚乙烯粉末共混以得到聚烯烃滚塑壁的预处理料；
第三步、从滚塑机中将成型好的聚乙烯滚塑壳体取出后，放入壳体模具中，并保证聚乙烯滚塑壳体温度低于70℃；
第四步、将预处理料放入壳体模具的进料口中，在1±0.5MPa压力条件下将预处理料分散至聚乙烯滚塑壳体内，形成与壳体内表面未完全融化的粉体颗粒层；
第五步、将壳体模具放入炉体内，升温至130～139℃，旋转状态下加热，时间不超过2min，随后壳体模具退出炉体，自然降至室温，即可得到形成于滚塑聚烯烃制件表面的固定结构。
2.根据权利要求1所述一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，所述固定结构包括预先形成于中空制件内部的一层与中空制件聚烯烃滚塑壁相容性良好的固定微纳层，所述固定微纳层与后续填充涂覆层形成稳定的多层结构。
3.根据权利要求2所述一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，所述固定微纳层由一组大小不一的固定柱组成，该组固定柱的平均高度为1毫米，所述固定柱与后续填充涂覆层相互穿插形成网络互锁结构。
4.根据权利要求3所述一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，所述高分子量聚乙烯的分子量为300万～500万，其密度为0.92-0.96g/m³；所述高分子量聚乙烯的软化温度为0.46MPa压力条件下85℃，熔点为130-136℃。
5.根据权利要求4所述一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，所述低熔点聚酯为聚乙烯成核剂。
6.根据权利要求5所述一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，所述聚乙烯成核剂为美利肯公司的hyperform hpn-20E。
7.根据权利要求6所述一种滚塑聚烯烃制件表面上的固定结构的制备工艺，其特征在于，第四步中，所述预处理料的用量为150g/㎡。
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