通過連續(xù)填料漿料擠出的聚合物組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于生產(chǎn)聚合物組合物的創(chuàng)造性方法,所述方法包括將填料并入聚合物材料中,其中在填料并入期間的所述聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)并且其中所述填料以漿料形式被并入。
【專利說明】
通過連續(xù)填料漿料擠出的聚合物組合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法以及所述聚合物組合物的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 填料以及特別是礦物填料通常被用于由諸如聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚氨酯 (PU)或聚氯乙烯(PVC)的聚合物生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品,以例如減少更昂貴材料的消耗,改善材料 性能或減少熱收縮。
[0003] 聚合物產(chǎn)品生產(chǎn)成本的提高導(dǎo)致開發(fā)更為經(jīng)濟(jì)的提供聚合物組合物的方法。例 如,具有高填料含量的聚合物組合物也即聚合物母料(masterbatch)(有時(shí)也稱為聚合物濃 縮物)可與另一種聚合物材料一起擠出,以提高所得聚合物產(chǎn)品的填料含量。
[0004] 填料經(jīng)常地選自天然或合成材料,例如含碳酸鈣礦物,一般為白堊,石灰石,大理 石,白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,二氧化鈦或云母。
[0005] 在生產(chǎn)聚合物組合物的傳統(tǒng)方法中,聚合物材料和填料在例如通過使用擠出機(jī)使 所得干燥摻混物配混之前通常在獨(dú)立的混合步驟中進(jìn)行混合。
[0006] 在某些情況下,還可通過使用可讓填料并入熔融聚合物基質(zhì)的擠出機(jī)的側(cè)供料機(jī) 而將填料并入聚合物基質(zhì)。然而,在許多情況下預(yù)混合是必要的,以為了提供所得組合物的 均質(zhì)混合物。
[0007] 在現(xiàn)有技術(shù)中先前已經(jīng)描述了多種生產(chǎn)聚合物組合物的方法。
[0008] 例如,CH 415 041 A公開了生產(chǎn)著色聚乙烯或聚丙烯的方法,該方法包括混合聚 烯烴與包含微細(xì)分散形式的顏料的液體顏料分散體,然后通過干燥移除液體,以使得聚烯 烴保持為粉末形式。
[0009] US 6,239,196B1涉及制備待擠出的包含聚合物和固體粒子填料的組合物的方法, 該方法包括在低于所述聚合物熔點(diǎn)的情況下混合固體粒子填料與聚合物粒子或粒料的階 段。
[0010] 然而,在現(xiàn)有技術(shù)中所述的方法涉及在低于所述聚合物材料的熔點(diǎn)的溫度下將填 料添加至聚合物材料中。典型地,這種方法需要在將相應(yīng)干燥混合物供料到擠出機(jī)中之前 使所得混合物干燥。此外,現(xiàn)有技術(shù)方法通常還要求在混合裝置或擠出機(jī)上游的獨(dú)立的且 成本高的混合步驟,并且因而可能僅僅以不連續(xù)方式進(jìn)行。
[0011]因此需要提供一種可減少或避免上述經(jīng)濟(jì)或技術(shù)缺陷的方法。這種方法應(yīng)當(dāng)例如 為連續(xù)生產(chǎn)方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012] 因此本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)聚合物組合物的更為經(jīng)濟(jì)的方法。另一目的 可被視作提供容許連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法。
[0013] 再一目的在于提供一種生產(chǎn)聚合物組合物的方法,根據(jù)該方法可避免成本高的干 燥和混合程序。
[0014] -種或多種前述及其它目的可通過如本文中在獨(dú)立權(quán)利要求中所定義的主題得 以解決。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供一種連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法,該方法包括以 下步驟:
[0016] (a)提供填料;
[0017] (b)提供聚合物材料;
[0018] (c)通過使用擠出機(jī)形成包含步驟(a)的填料以及步驟(b)的聚合物材料的聚合物 組合物;
[0019]其特征在于所述方法包括將所述填料并入所述聚合物材料中,其中在填料并入期 間的所述聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)并且其中所述填料以漿料形式并入。
[0020] 根據(jù)另一方面,本發(fā)明涉及提供可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物。
[0021] 根據(jù)又一方面,本發(fā)明涉及包含所述聚合物組合物的聚合物產(chǎn)品。
[0022] 根據(jù)再一方面,本發(fā)明涉及所述聚合物組合物在生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品中的用途,其中 所述聚合物產(chǎn)品優(yōu)選選自以下的一種或多種:用于工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的軟包裝,包括卷筒材 料(roll stocks),袋子,小袋,標(biāo)簽,包裹物(wraps),封蓋(Iiddings),收縮套和拉伸膜;用 于工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的硬包裝,包括塑料瓶,杯子和容器;建筑和結(jié)構(gòu)材料,包括管子和管道, 覆層和型材,隔離絕緣材料,封條和墊圈,土工織物;農(nóng)業(yè)和園藝材料,包括溫室材料,地膜, 隧道,青貯料,捆裹包裝材料(bale wraps),盒子和板條箱;運(yùn)輸和汽車應(yīng)用,包括內(nèi)部配 件,如儀器和門板,控制面板,支柱和座椅;外部配件,如保險(xiǎn)杠,擋泥板,后擋板,以及引擎 蓋下的應(yīng)用,包括通風(fēng)管,進(jìn)氣歧管,散器熱和冷卻軟管;電氣和電子應(yīng)用,包括CD播放器, DVD系統(tǒng),個(gè)人計(jì)算機(jī)和電視機(jī),筆記本電腦,平板電腦,智能手機(jī),蒸煮器,冰箱和冷凍機(jī), 洗衣機(jī),洗碗機(jī),工具和辦公設(shè)備;醫(yī)療和健康應(yīng)用,包括一次性帽子,長袍,面罩,消毒服和 鞋套,窗簾,包裹物和包,海綿,敷料和擦拭巾,床用織物,污染控制服,檢查服,實(shí)驗(yàn)室外套, 隔離服,診斷醫(yī)療機(jī)械和醫(yī)療裝置;個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品,包括吸收性衛(wèi)生產(chǎn)品(AHP),嬰兒紙尿 褲,女性衛(wèi)生產(chǎn)品和成人失禁產(chǎn)品,紙巾,皮膚護(hù)理產(chǎn)品,脫毛膠帶;家用和家具產(chǎn)品,包括 木質(zhì)復(fù)合材料,裝飾箱,地板覆蓋物,地板材料,廚房用具,清潔器,寵物護(hù)理用品,草坪和園 藝制品;玩具,運(yùn)動(dòng)和休閑制品,包括玩具室(playhouses),建筑套件,播放媒體,運(yùn)動(dòng)和健 身裝置,鞋類,服裝和運(yùn)動(dòng)服,安全設(shè)備(頭盔,護(hù)膝),運(yùn)動(dòng)設(shè)備和手提箱。
[0023] 本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及呈漿料形式的填料用于生產(chǎn)聚合物組合物的用途,其通 過在擠出機(jī)內(nèi)將所述漿料并入呈至少部分熔融態(tài)的聚合物材料中來進(jìn)行。
[0024] 本發(fā)明方法的有利實(shí)施方案在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中定義。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案,填料漿料具有基于所述填料漿料總重量計(jì)從10 至90重量%,優(yōu)選從15至88.5重量%并且更優(yōu)選從20至78重量%的固體含量。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種實(shí)施方案,聚合物組合物的填料含量基于所述聚合物組 合物總重量計(jì)范圍為從0.5至90重量%,優(yōu)選從5至85重量%,更優(yōu)選從10至80重量%以及 最優(yōu)選從20至75重量%。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明方法的又一種實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料選自含碳酸鈣礦物,白 堊,石灰石,大理石,白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,二氧化鈦或其混合物,其中填料優(yōu) 選是含碳酸鈣礦物。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料是研磨碳酸鈣 (GCC),沉淀碳酸鈣(PCC),改性碳酸鈣(MCC)或其混合物。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施方案,沉淀碳酸鈣(PCC)在并入聚合物材料中 之前進(jìn)行研磨。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明方法的又一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料包括涂覆填料,未 涂覆填料或者二者的混合物,其中填料優(yōu)選包括未涂覆填料且更優(yōu)選包括未涂覆含碳酸鈣 礦物填料。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料具有范圍從0.001至50μ m,優(yōu)選從0.05至ΙΟμπι,更優(yōu)選從0.07至5μπι以及最優(yōu)選從0.1至2.5μπι的重量中值粒子尺寸 d50〇
[0032] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料具有范圍從0.25至50μ m,優(yōu)選從0 · 35至30μηι并且更優(yōu)選從0 · 4至15μηι的粒子頂切d98。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明方法的又一種實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物材料包括熱塑性樹 月旨,其中熱塑性樹脂優(yōu)選包括聚烯烴。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,聚烯烴選自聚乙烯的均聚物和/或共聚物, 聚丙烯的均聚物和/或共聚物,聚丁烯的均聚物和/或共聚物,或其混合物。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施方案,擠出機(jī)是雙螺桿擠出機(jī),其中螺桿優(yōu)選 為同向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)螺桿并且更優(yōu)選為同向旋轉(zhuǎn)螺桿。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物具有基于所 述聚合物組合物總重量計(jì)等于或小于2重量%,優(yōu)選等于或小于1重量%并且更優(yōu)選等于或 小于0.5重量%的水含量。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物被用于聚合 物產(chǎn)品的生產(chǎn)中,其中所述聚合物產(chǎn)品優(yōu)選包括聚烯烴制品,例如織造纖維,非織造纖維, 型材,纜線,薄膜或者模制產(chǎn)品。
[0038] 根據(jù)呈漿料形式的填料的用途的一種實(shí)施方案,漿料具有基于所述漿料總重量計(jì) 從10至90重量%,優(yōu)選從15至88.5重量%并且更優(yōu)選從20至78重量%范圍的固體含量。
[0039] 根據(jù)所述用途的另一種實(shí)施方案,聚合物組合物的填料含量基于所述聚合物組合 物總重量計(jì)的范圍為從0.5至90重量%,優(yōu)選從5至85重量%,更優(yōu)選從10至80重量%以及 最優(yōu)選從20至75重量%。
[0040] 根據(jù)所述用途的又一種實(shí)施方案,填料選自含碳酸鈣礦物,白堊,石灰石,大理石, 白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,云母,二氧化鈦或其混合物,其中填料優(yōu)選是含碳酸鈣 礦物。
[0041] 根據(jù)所述用途的再一種實(shí)施方案,填料是研磨碳酸鈣(GCC),沉淀碳酸鈣(PCC),改 性碳酸鈣(MCC)或其混合物。
[0042] 根據(jù)所述用途的一種實(shí)施方案,沉淀碳酸鈣(PCC)在并入聚合物材料中之前進(jìn)行 研磨。
[0043] 根據(jù)所述用途的另一種實(shí)施方案,填料包括涂覆填料,未涂覆填料,或二者的混合 物,其中填料優(yōu)選包括未涂覆填料且更優(yōu)選包括未涂覆含碳酸鈣礦物填料。
[0044]根據(jù)所述用途的另一種實(shí)施方案,填料具有范圍從0.001至50μπι,優(yōu)選從0.05至10 μπι,更優(yōu)選從0.07至5μπι以及最優(yōu)選從0.1至2.5μπι的重量中值粒子尺寸d50。
[0045] 根據(jù)所述用途的又一種實(shí)施方案,填料具有范圍從0.25至50μπι,優(yōu)選從0.35至30μ m并且更優(yōu)選從0 · 4至15μηι的粒子頂切d98。
[0046] 根據(jù)所述用途的另一種實(shí)施方案,聚合物材料包括熱塑性樹脂,其中熱塑性樹脂 優(yōu)選包括聚烯烴。
[0047]在所述用途的一些實(shí)施方案中,聚烯烴選自聚乙烯的均聚物和/或共聚物,聚丙烯 的均聚物和/或共聚物,聚丁烯的均聚物和/或共聚物,或其混合物。
[0048] 根據(jù)所述用途的另一種實(shí)施方案,擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī),其中螺桿優(yōu)選為同向 旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)螺桿并且更優(yōu)選為同向旋轉(zhuǎn)螺桿。
[0049] 應(yīng)理解,出于本發(fā)明的目的,以下術(shù)語具有以下含義:
[0050] 術(shù)語"聚合物組合物"指的是包含至少一種添加劑(例如,至少一種填料)以及至少 一種聚合物材料的復(fù)合材料,其可用于聚合物產(chǎn)品的生產(chǎn)。也被稱作"聚合物母料"的具有 相對(duì)高填料含量(例如,基于聚合物組合物總重量計(jì)35至90重量% )的聚合物組合物可在加 工期間被添加到未填充或低填充的聚合物中,以達(dá)到較高填料含量。盡管如此,也被稱作 "聚合物配混物"的具有相對(duì)低填料含量(例如,基于聚合物組合物總重量計(jì)0.5至45重 量%)的聚合物組合物也可直接用于聚合物產(chǎn)品的生產(chǎn)。因此,在本文中所用的術(shù)語"聚合 物組合物"包括聚合物母料以及聚合物配混物二者。
[0051] 在本發(fā)明含義中的術(shù)語"填料"是指可被添加到諸如聚合物、彈性體、油漆或粘合 劑的材料中以例如降低較昂貴材料的消耗或改善所得產(chǎn)物的材料或機(jī)械性能的物質(zhì)。本領(lǐng) 域技術(shù)人員非常熟悉在相應(yīng)領(lǐng)域中使用的典型礦物填料。
[0052]本文中所用的術(shù)語"礦物"涵蓋了具有有序原子結(jié)構(gòu)的非生物源(abiogenic)和固 體的材料。
[0053]在本發(fā)明含義中的術(shù)語"漿料"是指包含至少一種不溶性固體和至少一種液體如 水的懸浮液。所述懸浮液可任選地包含其它添加劑。漿料通常含有大量的固體并且比形成 其的液體更為粘稠且通常具有更高的密度。在本領(lǐng)域中公認(rèn)的是,一般性術(shù)語"分散體"尤 其涵蓋"懸浮液"作為特定類型的分散體。
[0054] 在本申請(qǐng)中使用的"聚合物材料"包括均聚物,共聚物如嵌段、接枝、隨機(jī)和交替共 聚物,雜相共聚物以及隨機(jī)雜相共聚物以及聚合物摻混物,改性物以及其混合物。本文中所 用的術(shù)語"聚合物材料"可類似地包括再循環(huán)利用的聚合物材料。聚合物材料中的再循環(huán)利 用的聚合物含量可以在0.01至100重量%的范圍內(nèi)。
[0055] 根據(jù)本申請(qǐng)的"擠出機(jī)"可以是適合用于配混一種或多種聚合物與一種或多種添 加劑如礦物填料的任何裝置。
[0056] 在本發(fā)明含義中的"研磨碳酸鈣"(GCC)為自天然來源(例如石灰石、大理石、方解 石或白堊)獲得的碳酸鈣,并且其通過濕式和/或干式處理如研磨、篩選和/或分級(jí)(例如借 助于旋風(fēng)器或分級(jí)器)進(jìn)行加工。
[0057]在本發(fā)明含義中的"沉淀碳酸鈣"(PCC)為合成材料,通常通過二氧化碳與氫氧化 鈣(熟石灰)在水性環(huán)境中反應(yīng)之后沉淀,或通過水中的鈣與碳酸根源沉淀而獲得。此外,沉 淀碳酸鈣也可以是將鈣和碳酸鹽、氯化鈣和碳酸鈉引入例如水性環(huán)境中的產(chǎn)物。PCC可以是 球霰石、方解石或文石。PCC被描述于例如EP 2 447 213 Al、EP 2 524 898 Al、EP 2 371 766 Al或未公開歐洲專利申請(qǐng)No. 12 164 041.1中。
[0058] 在本發(fā)明含義中的"改性碳酸鈣"(MCC)可表現(xiàn)的特征為具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)改性或其表 面反應(yīng)產(chǎn)物的天然研磨或沉淀碳酸鈣,例如在US 6,666,953、EP 2 264 109 Al和EP 2 264 108 Al中所述的表面反應(yīng)碳酸鈣。
[0059] 在本發(fā)明含義中的術(shù)語"涂覆(的)"是指例如具有脂肪酸、表面活性劑、硅氧烷、聚 合物或其混合物的礦物填料的任何涂層,優(yōu)選目的在于疏水化所述礦物填料的表面。因此, 術(shù)語"未涂覆(的)"是指不存在這種疏水性表面層。
[0060] 在本文件通篇中,填料材料的"粒子尺寸"通過其粒子尺寸分布來描述。值dx表示X 重量%的粒子的直徑小于dx所相對(duì)的直徑。這意味著d2Q值為所有粒子的20重量%所小于的 粒子尺寸,且d 98值為所有粒子的98重量%所小于的粒子尺寸。cMt也被稱作"頂切"。cMt 因此為重量中值粒子尺寸,也即,所有顆粒的50重量%大于或小于此粒子尺寸。出于本發(fā)明 的目的,除非另有指示,否則將粒子尺寸規(guī)定為重量中值粒子尺寸d 5Q。為了確定重量中值粒 子尺寸d5〇值或頂切粒子尺寸d98值,可使用美國Micromeritics公司的Sedigraph 5100或 5120裝置。
[0061 ]在談?wù)搯螖?shù)名詞時(shí)使用不定冠詞或定冠詞如"a"、"an"或"the"的情況下,這包括 了該名詞的復(fù)數(shù),除非另外具體指出。
[0062]當(dāng)在本說明書和權(quán)利要求書中使用術(shù)語"包括或包含(comprising)"時(shí),其并不排 除其它要素。出于本發(fā)明的目的,術(shù)語"由……構(gòu)成(consisting of)"被認(rèn)為是術(shù)語"包括 或包含(comprising of)"的優(yōu)選實(shí)施方案。如果在下文中定義一個(gè)組集(group)包括至少 一定數(shù)目的實(shí)施方案,則這也被理解為公開了一個(gè)組集,其優(yōu)選僅由這些實(shí)施方案構(gòu)成。
[0063] 諸如"可獲得(obtainable)" 或"可定義(definable)" 及"獲得(的)(obtained)" 或 "定義(的)(defined)"的術(shù)語被互換使用。這例如意味著,除非上下文另外明確指出,否則 術(shù)語"獲得(的)"并不意味著指示例如一種實(shí)施方案必須通過例如術(shù)語"獲得(的)"之后的 步驟順序來獲得,雖然術(shù)語"獲得(的)"或"定義(的)"總是包括此類限制性理解作為優(yōu)選實(shí) 施方案。
[0064] 根據(jù)本發(fā)明,連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法包括以下步驟:
[0065] (a)提供填料;
[0066] (b)提供聚合物材料;
[0067] (c)通過使用擠出機(jī)形成包含步驟(a)的填料以及步驟(b)的聚合物材料的聚合物 組合物;
[0068] 其特征在于所述方法包括將所述填料并入所述聚合物材料,其中在填料并入期間 的所述聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)且其中所述填料以漿料形式并入。
[0069] 本發(fā)明人令人驚訝地發(fā)現(xiàn),本發(fā)明方法步驟(a)中提供的填料可以漿料形式被并 入,也即以固體填料與通常為水的液體的混合物形式并入。為此目的,合適地將填料漿料直 接注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域。在擠出機(jī)的注射區(qū)域中,步驟(b)中提供的聚合物處于至少部 分熔融態(tài),以允許注射的填料漿料與聚合物熔融物的充分混合。在混合之后,使任何液體 (例如水)根據(jù)本發(fā)明方法經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)大氣或真空排氣口蒸發(fā)??赏ㄟ^本發(fā)明方法獲得 的聚合物組合物具有優(yōu)良的材料性能,例如填料在聚合物基質(zhì)中的非常良好的分散,并且 可能不含水或基本上不含水。
[0070] 在下文中,將更詳細(xì)地揭示用于連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施 方案。
[0071] 要理解的是,這些技術(shù)細(xì)節(jié)以及實(shí)施方案也適用于聚合物組合物,包含聚合物組 合物的聚合物產(chǎn)品,所述聚合物組合物的用途以及呈漿料形式的填料在用于生產(chǎn)這種聚合 物組合物的方法中的用途。
[0072] 步驟(a)的表征:
[0073] 根據(jù)用于連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的本發(fā)明方法的步驟(a),提供填料。
[0074] 本發(fā)明含義中的填料可被添加到諸如紙、聚合物、橡膠、油漆或粘合劑的材料中, 例如用以降低更昂貴材料的消耗或改善所得產(chǎn)物的材料或機(jī)械性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員非常 熟悉在相應(yīng)領(lǐng)域中使用的典型填料。
[0075]步驟(a)中提供的填料可以是在本領(lǐng)域中已知并且適合作為本發(fā)明填料的任何材 料。
[0076] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料選自含碳酸鈣礦物,白 堊,石灰石,大理石,白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,云母,二氧化鈦,水滑石,蒙脫石, 膨潤土,貝得石(beidelite),云母(glimmer),鋰膨潤石(hectorite),阜石,綠脫石,鋅蒙脫 石(sauconite),輕石,伊利石,麥輕娃鈉石(megadite),水輕娃鈉石(kenyaite),斯蒂文石 (stevensite),絡(luò)膨潤石,長石高嶺石,菱鎂礦(magnesite),白云母,碳|丐鎂礦(huntit),或 其混合物。
[0077] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料選自含碳酸鈣礦物, 白堊,石灰石,大理石,白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,云母,二氧化鈦或其混合物。
[0078] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料可為礦物填料,例如具 有有序原子結(jié)構(gòu)的非生物源的固體材料。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料是含碳酸鈣礦物填料。
[0080] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料是研磨碳酸 鈣(GCC),沉淀碳酸鈣(PCC),改性碳酸鈣(MCC),或其混合物。
[0081] 在本發(fā)明含義中的研磨碳酸鈣(GCC)是得自于天然來源的碳酸鈣,其可例如通過 濕式和/或干式的研磨、篩選和/或分級(jí)(例如借助于旋風(fēng)器或分級(jí)器)來加工。優(yōu)選地,天然 碳酸鈣來源選自白堊,石灰石,大理石,白云石,或其混合物。
[0082]已知天然或研磨碳酸鈣以三種類型的晶體多晶型物存在:方解石、文石和球霰石。 方解石為最常見的晶體多晶型物,其被認(rèn)為是碳酸鈣的最穩(wěn)定的晶形。文石較為少見,其具 有離散或叢集的針狀斜方晶晶體結(jié)構(gòu)。球霰石為最罕見的碳酸鈣多晶型物,且通常不穩(wěn)定。
[0083] 術(shù)語GCC同樣地包括具有納米范圍粒子尺寸的GCC,其也被稱為超細(xì)GCC或納米-GCC0
[0084] 在本發(fā)明含義中的沉淀碳酸鈣(PCC)是合成材料,通常通過在二氧化碳和氫氧化 鈣(熟石灰)在水性環(huán)境中反應(yīng)之后沉淀,或者通過鈣及碳酸鹽源在水中沉淀而獲得。另外, 沉淀碳酸鈣也可以是將鈣以及碳酸鹽、氯化鈣以及碳酸鈉導(dǎo)入例如水性環(huán)境中的產(chǎn)物。
[0085] 沉淀碳酸鈣(PCC)的合成最常通過合成沉淀反應(yīng)而發(fā)生,其包括使二氧化碳與氫 氧化鈣溶液接觸的步驟,后者最常以氧化鈣的水性懸浮液形式提供,其也被稱作燒石灰 (burnt Iime),且其懸浮液常被稱作石灰乳。取決于反應(yīng)條件,這種PCC能夠以各種形式出 現(xiàn),包括穩(wěn)定與不穩(wěn)定的多晶形物二者。的確,PCC常常代表熱動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定的碳酸鈣材料。 當(dāng)在本發(fā)明的上下文中談及時(shí),PCC應(yīng)被理解為是指合成碳酸鈣產(chǎn)物,其優(yōu)選通過氫氧化鈣 漿料的碳酸化而獲得,當(dāng)衍生自在水中的細(xì)分氧化鈣顆粒時(shí),氫氧化鈣漿料在本領(lǐng)域中常 被稱作石灰漿料或石灰乳。優(yōu)選的合成碳酸鈣是包含文石型、球霰石型或方解石型礦物晶 形或其混合物的沉淀碳酸鈣。
[0086]術(shù)語PCC同樣地包括具有納米范圍粒子尺寸的PCC,其也被稱作超細(xì)PCC或納米-PCC0
[0087]沉淀碳酸鈣(PCC)可在并入聚合物材料中之前通過本領(lǐng)域中已知的任何方法進(jìn)行 粉碎。優(yōu)選地,沉淀碳酸鈣(PCC)可在并入聚合物材料中之前例如通過干和/或濕研磨進(jìn)行 研磨。
[0088]在本發(fā)明含義中的改性碳酸鈣(MCC)可以以具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)改性或表面反應(yīng)產(chǎn)物的 天然研磨或沉淀碳酸鈣為特征,即表面反應(yīng)碳酸鈣。
[0089] 根據(jù)本發(fā)明的填料可具有范圍從Ο.ΟΟΙμπι至100μπι的重量中值粒子尺寸d50。
[0090] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料具有范圍從0.001至 50μπι以及優(yōu)選從0.005至20μπι的重量中值粒子尺寸d 50。
[0091] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料具有范圍從0.01 至ΙΟμL?,優(yōu)選從0.07至5μπι并且更優(yōu)選從0.1至2.5μπι的重量中值粒子尺寸d 50。
[0092] 已發(fā)現(xiàn)納米-PCC也可被用作本發(fā)明方法中的填料,即使是在相當(dāng)高填料負(fù)載的情 況下,而不會(huì)面臨并入高含量這種納米填料時(shí)一般會(huì)發(fā)生的問題且不會(huì)面臨在現(xiàn)有技術(shù)方 法中可獲得的聚合物組合物的相對(duì)差的機(jī)械性能。
[0093] 通常,如果納米-PCC被用作步驟(a)中提供的填料,則這是指具有范圍從約0.001 至約0·07μπι的重量中值粒子尺寸d 5Q的PCC,而超細(xì)PCC指的是具有范圍從約0.07至約Iym的 重量中值粒子尺寸d5Q的PCC。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方案,本發(fā)明方法的步驟(a)中提供的填料 為納米-PCC,優(yōu)選具有范圍從0 · 001至0 · 07μπι、更優(yōu)選從0 · 002至0 · 06μπι以及最優(yōu)選從0 · 005 至0.05μπι的重量中值粒子尺寸d50。
[0094] 根據(jù)本發(fā)明的填料可具有范圍從0.5μηι至200μηι的粒子頂切d98。
[0095] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料具有范圍從0.25至 50μηι,優(yōu)選從0.35至30μηι并且更優(yōu)選從0.4至15μηι的粒子頂切d98。
[0096] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一種實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料包括表面處理或涂覆 填料、未涂覆填料或二者的混合物。
[0097] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中,該填料為表面處理或涂覆的礦物填料。例如,如果礦 物填料為含碳酸鈣礦物填料,則這可指的是研磨(GCC),沉淀(PCC)或改性碳酸鈣(MCC),其 包含任何本領(lǐng)域中已知的表面處理或涂覆,例如利用一種或多種脂肪酸、表面活性劑、硅氧 烷、聚合物或其混合物來進(jìn)行。含碳酸鈣礦物填料可因而利用能夠形成不溶于水的鈣鹽的 陰離子進(jìn)行表面處理或涂覆,其中該陰離子可包括以下的一種或多種:包含磷酸根的陰離 子如PO 43以及HPO42,草酸根陰離子(C2O 42 ),呈CO32形式的包含碳酸根的陰離子,膦酸根陰 離子,琥珀酸根陰離子或氟根陰離子。含碳酸鈣礦物填料的表面處理或涂覆可進(jìn)一步包括 使含碳酸鈣填料的表面與單取代琥珀酸酐接觸并且任選地與單取代琥珀酸接觸的步驟,以 使得形成處理層,所述處理層包含單取代琥珀酸酐和任選的單取代琥珀酸和/或其含鹽反 應(yīng)產(chǎn)物。
[0098] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料包括未涂覆填料并 且更優(yōu)選包括未涂覆的含碳酸鈣礦物填料。
[0099] 根據(jù)本發(fā)明方法的又一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料包括未涂覆研磨 碳酸鈣(GCC)、未涂覆沉淀碳酸鈣(PCC)、未涂覆改性碳酸鈣(MCC)或其混合物。
[0100] 根據(jù)本發(fā)明方法的再一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料是研磨碳酸鈣 (GCC)、沉淀碳酸鈣(PCC)、改性碳酸鈣(MCC)或其混合物。
[0101] 根據(jù)本發(fā)明方法的又一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(a)中提供的填料是未涂覆研磨碳 酸鈣(GCC)、未涂覆沉淀碳酸鈣(PCC)、未涂覆改性碳酸鈣(MCC)或其混合物。
[0102] 本發(fā)明的步驟(a)中提供的填料任選地可包含一種或多種本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的 添加劑。
[0103] 步驟(b)的表征:
[0104] 根據(jù)用于連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的本發(fā)明方法的步驟(b),提供聚合物材料。
[0105] 本申請(qǐng)中所用的聚合物材料包括均聚物、共聚物如嵌段、接枝、隨機(jī)和交替共聚 物,雜相共聚物以及隨機(jī)雜相共聚物以及聚合物摻混物,改性物,或者其混合物。本文中所 用的術(shù)語"聚合物材料"可同樣地包括再循環(huán)聚合物材料。聚合物材料中的再循環(huán)聚合物材 料的含量可在0.01至100重量%的范圍內(nèi)。
[0106] 在形成聚合物組合物之前,步驟(b)中提供的聚合物材料可以是凈或原生聚合物 材料或者可以已經(jīng)包含從以上針對(duì)步驟(a)所定義的實(shí)施方案中選擇的填料。然而,任何其 它適合的填料可供使用。
[0107] 根據(jù)一種實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物材料中存在的礦物填料材料與步驟 (a)中提供的礦物填料礦物材料相同。
[0108] 根據(jù)另一實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物材料中存在的填料與步驟(a)中提供 的礦物填料材料不同。
[0109] 本發(fā)明的步驟(b)中提供的聚合物材料任選地可包含一種或多種本領(lǐng)域技術(shù)人員 所熟知的添加劑。
[0110] 這類添加劑包括但不限于:UV吸收劑,光穩(wěn)定劑,加工穩(wěn)定劑,抗氧化劑,熱穩(wěn)定 劑,成核劑,金屬去活化劑,沖擊改性劑,增塑劑,潤滑劑,流變改性劑,加工助劑,顏料,染 料,光學(xué)增亮劑,抗微生物劑,抗靜電劑,光滑劑,抗結(jié)塊劑,偶聯(lián)劑,分散劑,增容劑,氧清除 劑,酸清除劑,標(biāo)示劑,抗霧劑,表面改性劑,阻燃劑,發(fā)泡劑,消煙劑,增強(qiáng)劑如玻璃纖維、碳 纖維和/或玻璃泡,或前述添加劑的混合物。
[0111] 優(yōu)選地,該添加劑選自基于長鏈羧酸的鹽如硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅以及乳 酸鈣的酸清除劑類別,或者可以是水滑石,選自基于酚類抗氧化劑、苯并呋喃酮、羥基胺、硝 酮、硫增效劑以及亞磷酸酯/亞膦酸酯的穩(wěn)定劑類別,選自基于位阻胺(HALS)的光穩(wěn)定劑類 另IJ,選自金屬去活化劑類別,選自分散劑、偶聯(lián)劑或增容劑類別,或者任何前述添加劑的混 合物。
[0112] 合適的酚類抗氧化劑例如是:十八基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯,季 戊四醇-四[3-(3,5_二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯,三(3,5_二-叔丁基-4-羥基苯基)異氰 尿酸酯,1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基)苯,三乙二醇-雙[3-( 3-叔 丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯,N,N己烷-I,6-二基-雙[3-(3,5-二-叔丁基-4-羥基苯 基)丙酰胺。
[0113]合適的亞磷酸酯/亞膦酸酯例如是:三_(2,4_二-叔丁基-苯基)亞磷酸酯,3,9_雙 (2,4_二-叔丁基苯氧基)_2,4,8,10-四氧雜_3,9_二-勝螺[5.5]十一稀,四(2,4_二-叔丁基 苯基)[I,1 -聯(lián)苯]-4,4 二基雙亞膦酸酯。
[0114] 合適的位阻胺例如是:1,1_雙(2,2,6,6_四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,雙(2,2,6, 6-四甲基-4-哌啶基)琥珀酸酯,雙(1,2,2,6,6_五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯,雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-n-丁基-3,5-二-叔丁基-4-羥基芐基丙二酸酯,1-(2-羥基乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-羥基哌啶和琥珀酸的 縮合產(chǎn)物,N,N' -雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺和4-叔辛基氨基-2,6-二氯-1,3,5-三嗪的直鏈或環(huán)狀縮合產(chǎn)物,三(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)次氮基三醋酸酯,四 (2,2,6,6_四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4_ 丁烷四羧酸酯,1,Γ-(1,2-乙烷二基)-雙(3,3,5, 5-四甲基哌嗪酮),4-苯甲酰基-2,2,6,6-四甲基哌啶,4-硬脂?;趸?2,2,6,6-四甲基哌 啶,N,N ' -雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)六亞甲基二胺和4-嗎啉代-2,6-二氯-1,3,5-三嗪 的直鏈或環(huán)狀縮合產(chǎn)物,7,7,9,9-四甲基-2-環(huán)十一基-1-氧雜-3,8-二氮雜-4-氧雜螺 [4.5]癸烯和表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0115]合適的分散劑例如是:聚丙烯酸酯,例如具有長側(cè)鏈的共聚物,以及聚丙烯酸酯嵌 段共聚物;烷基酰胺,例如Ν,Ν'-1,2-乙烷二基雙十八烷酰胺;脫水山梨糖醇酯,例如單硬脂 基脫水山梨糖醇酯;酞酸酯以及鋯酸酯;反應(yīng)性共聚物,例如聚丙烯-丙烯酸共聚物;聚丙 烯-順丁烯二酸酐共聚物;聚乙烯-縮水甘油基-甲基丙烯酸酯共聚物;聚苯乙烯-順丁烯二 酸酐-聚硅氧烷交替共聚物,例如二甲基硅烷二醇-環(huán)氧乙烷共聚物;聚苯基硅氧烷 (siloxan)共聚物;兩親性共聚物,例如聚乙烯-聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物;以及樹狀聚合物, 例如包含羥基的樹狀聚合物。
[0116]合適的金屬去活化劑可例如是:Ν,Ν'_雙(3,5_二-叔丁基-4-羥基苯基丙?;?肼。 根據(jù)另一種實(shí)施方案,金屬去活化劑可選自以下結(jié)構(gòu)中的一種或多種:
[0119] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物材料包括熱塑性樹脂, 其中熱塑性樹脂優(yōu)選包括聚烯烴。
[0120] 適合用于本發(fā)明的這種熱塑性樹脂可包括但不限于:
[0121] a)來自烯烴以及二烯烴的聚合物,例如聚乙烯(LDPE,LLDPE,VLDPE,ULDPE,MDPE, HDPE,UHMWPE),聚丙烯,聚異丁烯,聚-4-甲基-戊烯-1,聚丁二烯,聚異戊二烯,聚環(huán)辛烯,以 及無規(guī)或嵌段共聚物,例如乙烯/ 丁-1-烯共聚物,乙烯-己烯共聚物,乙烯-甲基戊烯共聚 物,乙烯-辛烯共聚物,聚丙烯-聚乙烯(EP),EPM,EPDM,乙烯-醋酸乙烯基酯(EVA),以及乙 烯-丙烯酸酯共聚物,
[0122] b)聚苯乙烯,聚甲基苯乙烯,苯乙烯-丁二烯共聚物(SB),苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 (SBS)以及其氫化聚合物(SEBS),苯乙烯-異戊二烯,苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS),苯乙 烯-丁二烯-丙烯腈(ABS),苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯(ASA),苯乙烯-順丁烯二酸酐,以及接 枝聚合物,例如苯乙烯-接枝丁二烯,順丁烯二酸酐-接枝SBS,或接枝聚合物,來自甲基丙烯 酸甲酯,苯乙烯-丁二烯以及ABS(MABS),
[0123] c)含鹵素聚合物,例如聚氯乙烯,聚氯丁二烯,聚偏二氯乙烯,氯化聚乙烯,或聚四 氟乙烯,
[0124] d)來自不飽和酯的聚合物,例如聚丙酸酯,或聚甲基丙烯酸酯,例如聚甲基丙烯酸 甲酯,聚丙烯腈,聚丙烯酰胺,聚丙烯酸丁酯,
[0125] e)衍生自不飽和醇的聚合物,例如聚乙烯醇,聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇縮丁醛 (PVB),
[0126] f)聚縮醛,例如聚甲醛以及其共聚物,
[0127] g)聚苯醚以及聚苯乙烯或其聚酰胺摻混物,
[0128] h)聚氨酯(PU),特別是直鏈聚氨酯(TPU),
[0129] i)聚酰胺(PA),例如PA-6,PA-6 · 6,PA-6 · 10,PA-4 · 6,PA-4· 10,PA-6 · 12,PA-12 · 12, PA-11,PA-12以及部分芳香的聚酰胺(例如聚鄰苯二甲酰胺),
[0130] j)聚酰亞胺,聚酰胺酰亞胺,聚醚酰亞胺,聚酮,聚砜,聚醚砜,以及聚苯硫醚,
[0131] k)聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET),聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT),聚對(duì)苯二甲酸丙二酯, 聚萘二甲酸乙二醇酯,
[0132] 1)聚碳酸酯,
[0133] m)纖維素衍生物,例如硝酸纖維素,醋酸纖維素或丙酸纖維素
[0134] η)部分或完全生物基聚合物,其衍生自可再生生物質(zhì)來源,例如植物脂肪和油,玉 米淀粉,豌豆淀粉,或微生物群,脂族生物聚酯,例如聚羥基烷酸酯(PHA),聚羥基丁酸酯 (PHB),聚羥基戊酸酯(PHV),聚羥基己酸酯(PHH),或聚酯如聚乳酸(PLA),
[0135] 〇)摻混物、混合物、合金以及組合,其包含以上聚合物中的至少之一。
[0136] 根據(jù)一種實(shí)施方案,聚烯烴選自聚乙烯的均聚物和/或共聚物,聚丙烯的均聚物 和/或共聚物,聚丁烯的均聚物和/或共聚物,或其混合物。
[0137] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案,聚烯烴包括聚乙烯,聚丙烯,聚丁烯,或其混合 物。
[0138] 根據(jù)本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(c)中提供的聚合物材料選自聚乙烯, 聚丙烯,聚丁烯,或其混合物,其中聚合物材料優(yōu)選為聚乙烯。
[0139]根據(jù)一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物包含低密度聚乙烯 (LDPE)和/或直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)。
[0140]根據(jù)另一特別優(yōu)選的實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物是低密度聚乙烯(LDPE) 和/或直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)。
[0141]根據(jù)又一特別優(yōu)選的實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物是具有從0.910至 0.940g/cm3范圍的密度的LDPE,具有從0.915至0.925g/cm3范圍的密度的LLDPE,具有從 0.880至0.915g/cm3范圍的密度的VLDPE,或其混合物。
[0142] 步驟(c)的表征:
[0143] 根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(c),聚合物組合物通過使用擠出機(jī)而形成,其中所述聚合 物組合物包含步驟(a)中提供的填料以及步驟(b)中提供的聚合物材料。
[0144] 根據(jù)本發(fā)明步驟(c)的擠出機(jī)可為任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的擠出機(jī)。
[0145] 根據(jù)一種實(shí)施方案,擠出機(jī)為螺桿擠出機(jī),其中螺桿擠出機(jī)優(yōu)選為單螺桿擠出機(jī)、 雙螺桿擠出機(jī)或多螺桿擠出機(jī)。
[0146] 根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方案,擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī),其中螺桿優(yōu)選為同向旋轉(zhuǎn)或反 向旋轉(zhuǎn)螺桿并且更優(yōu)選為同向旋轉(zhuǎn)螺桿。
[0147] 這類(雙螺桿)擠出機(jī)典型地被設(shè)計(jì)為模塊系統(tǒng)。因此擠出方法可被分為一系列的 個(gè)別步驟,它們由擠出機(jī)的不同加工區(qū)域反映。這些區(qū)域可包括例如供料區(qū)域,熔融/塑化 區(qū)域,填料供料區(qū)域,一般的側(cè)供料區(qū)域,分散區(qū)域,均質(zhì)化區(qū)域,具有例如一個(gè)或多個(gè)大氣 或真空排氣口的脫氣區(qū)域,以及排放區(qū)域。
[0148] 除非另外指出,本文所用術(shù)語"注射區(qū)域"指的是擠出機(jī)內(nèi)聚合物材料以至少部分 熔融態(tài)或完全熔融態(tài)存在的任何區(qū)域。尤其是,術(shù)語"注射區(qū)域"包括熔融/塑化區(qū)域,填料 供料區(qū)域,一般的側(cè)供料區(qū)域,分散區(qū)域以及均質(zhì)化區(qū)域。
[0149] 典型地,這種(雙螺桿)擠出機(jī)的加工區(qū)域,其總體布置也被稱為"螺筒 (cylinder)",可由可以模塊方式安裝加工區(qū)域的不同筒(barrel)所組成。這些筒可具有特 定設(shè)計(jì)以滿足明確定義的加工需求:
[0150] 供料筒:供料筒具有在上側(cè)的開口以將固體組分(例如聚合物材料,粉末或添加 劑)供料至擠出機(jī)。供料開口可置于筒的上游或下游,或可置于筒中央。
[0151] 封閉及正常筒
[0152] 具有在上側(cè)的螺桿開口的筒:這些筒具有螺桿開口,容許用于連接壓力或溫度 傳感器。通過使用這種傳感器,聚合物熔融物的加工參數(shù)如壓力或溫度可在加工期間進(jìn)行 監(jiān)控。這種螺桿開口也可用于連接噴嘴,以將液體或漿料注射入擠出機(jī)。
[0153] 具有側(cè)供料機(jī)開口的筒:這種筒在一側(cè)通常具有一個(gè)開口,容許連接側(cè)供料裝 置。另外,這個(gè)筒可在頂側(cè)具有脫氣開口。這種開口可用于進(jìn)行空氣脫氣,所述空氣可能是 在經(jīng)由側(cè)供料機(jī)供應(yīng)諸如粉末或纖維時(shí)已被引入到該過程中的。另外可選地或額外地,這 種側(cè)供料機(jī)和側(cè)供料筒也可用于脫氣步驟,而不將其用于側(cè)供料。在這方面,術(shù)語"脫氣"可 指的是移除任何呈氣態(tài)的物質(zhì)。
[0154] 具有在上側(cè)的脫氣開口的筒:這些筒被用于移除空氣、水分或一般的水、揮發(fā)性 釉料(glazes)或呈氣態(tài)的任何其它材料。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是,可以使用 這種脫氣區(qū)域的不同設(shè)計(jì)。這種脫氣步驟因此可通過使用大氣排氣口或真空排氣口來進(jìn) 行。對(duì)于真空脫氣而言,需要將獨(dú)立的真空栗塞至真空排氣口。
[0155] 排放筒:這些筒具有開口,容許從擠出機(jī)排放主要聚合物產(chǎn)品并且將所述主要 產(chǎn)物供料至后續(xù)加工步驟。例如,所述后續(xù)步驟可進(jìn)一步包括通過使用標(biāo)準(zhǔn)造粒生產(chǎn)線或 通過使用水下造粒裝置的加工。
[0156] 螺桿配置(configuration)可包括不同螺桿元件且可被分類為不同的類型:
[0157] 輸送元件:這種元件具有將固體或至少部分熔融聚合物材料從加工區(qū)域輸送至 另一加工區(qū)域且最終將主要產(chǎn)物從排放區(qū)域輸送的功能。根據(jù)輸送速率或壓力累積,這些 元件具有不同形狀和漂移(drifts)。還有一些反輸送元件,其目的在于增加在特定加工區(qū) 域的停留時(shí)間。
[0158] 混合元件:這種元件被用于熔融聚合物材料并且用于分布性和分散性混合聚合 物材料與任何其它材料如填料或添加劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉目前存在許多不同的混合元 件。例如,塊捏合元件和齒形混合元件可用于此目的。
[0159] 擠出過程的典型特征為L/D比率。L/D比率描述了螺桿長度與螺桿直徑之間的比 率。L/D比率典型地為40至50并且優(yōu)選從42至46的范圍。然而,在一些情況下,這個(gè)值可能較 低,例如在從35至40的范圍,而在其它情況下則可能要求50至60的甚至更高的值。
[0160] 根據(jù)本發(fā)明的步驟(c),填料被并入聚合物材料中,其中在并入所述填料期間的所 述聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)。
[0161] 在本發(fā)明方法的特定實(shí)施方案中,填料被并入聚合物材料中,在并入所述填料期 間的所述聚合物材料處于完全熔融態(tài)。
[0162] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案,所述填料可被直接注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域。
[0163] 本發(fā)明方法的特征在于它包括將所述填料并入所述聚合物材料中,其中在并入填 料期間的聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)并且其中所述填料以漿料形式被并入。
[0164] 出于本發(fā)明的目的,術(shù)語"漿料"指的是包含所述填料以及至少一種液體的任何懸 浮液,其中填料在所述至少一種液體中是至少部分不溶性的。漿料通常含有大量的固體并 且比形成其的液體更為粘稠且通常具有更高的密度。
[0165] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,漿料的至少一種液體在該過程期間被移除。這種液 體可包括但不限于,例如質(zhì)子性溶劑(例如水,醇以及類似物)或非質(zhì)子性溶劑(例如醚,酮, 酯,內(nèi)酯以及類似物),或者其任何合適的混合物。
[0166] 根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選實(shí)施方案,漿料為水性漿料,也即可在該過程期間被 移除的至少一種液體是水,例如自來水或去離子水。
[0167] 根據(jù)本發(fā)明的漿料可進(jìn)一步包含在本領(lǐng)域中已知或可改善所述漿料的特性的任 何添加劑。例如可存在分散劑和/或適合用于降低所述漿料的粘度的任何其它添加劑。
[0168] 根據(jù)一種實(shí)施方案,填料漿料具有基于所述填料漿料總重量計(jì)范圍從10至90重 量%,優(yōu)選從15至88.5重量%并且更優(yōu)選從20至78重量%的固體含量。
[0169] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案,填料漿料具有基于所述填料漿料總重量計(jì)范圍從15 至85重量%,優(yōu)選從20至80重量%并且更優(yōu)選從25至75重量%的固體含量。
[0170] 在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中,填料漿料具有容許將所述填料特別均質(zhì)地并入聚合 物材料中的粘度。
[0171 ]出于本發(fā)明的目的,術(shù)語"粘度"是指動(dòng)態(tài)粘度,也被稱為剪切粘度。動(dòng)態(tài)粘度被定 義為當(dāng)維持與流體相距單位距離時(shí),以單位速度使一個(gè)水平面相對(duì)于另一水平面移動(dòng)所需 的每單位面積的切向力。根據(jù)此定義,具有IPa · s的粘度、置于兩個(gè)平板之間且其中以IPa 的剪切應(yīng)力側(cè)向推動(dòng)一個(gè)平板的流體將導(dǎo)致在一秒中移動(dòng)等于所述平板之間的層厚度的 距離(The Rheology Handbook,Thomas G.Mezger,Vincentz Verlag 2002,第21 頁)。動(dòng)態(tài) 粘度可用同軸圓柱體測(cè)量系統(tǒng)(例如用來自Paar Physica的Physica MCR 300流變儀,其配 備有測(cè)量溫度控制單元TEZ 150P-C及同軸圓柱體CC 27測(cè)量系統(tǒng))在1001/min的恒定轉(zhuǎn)速 下測(cè)量。
[0172] 布氏粘度(Brookfield viscosity)被定義為通過布氏粘度計(jì)在20°C ±2°C下以 IOOrpm測(cè)量的粘度并且以mPa · s指示。
[0173] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,被注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域的填料漿料具有在20 °C 測(cè)量的范圍從20至2000mPa · s,更優(yōu)選從100至1500mPa · s以及最優(yōu)選從200至1000 mPa · s 的布氏粘度。
[0174] 本發(fā)明方法的特征在于它包括將所述填料并入所述聚合物材料,其中在并入填料 期間的聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)且其中所述填料以漿料形式被并入,所述漿料可被 直接注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域。
[0175] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案中,本發(fā)明方法包括將所述填料并入所述聚合物材 料,其中在并入填料期間的聚合物材料處于完全熔融態(tài)且其中所述填料以漿料形式被并 入,所述漿料被直接注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域。
[0176] 根據(jù)本發(fā)明的另一特別優(yōu)選的實(shí)施方案,提供一種通過使用擠出機(jī)連續(xù)生產(chǎn)聚合 物組合物的方法,所述聚合物組合物包含步驟(a)中提供的填料和步驟(b)中提供的聚合物 材料,其特征在于在并入填料期間的聚合物材料處于完全熔融態(tài),其中所述填料以漿料形 式被并入,填料漿料包含所述填料以及至少一種液體且其中所述填料漿料可被直接注射入 擠出機(jī)的注射區(qū)域。
[0177] 根據(jù)本發(fā)明的又一特別優(yōu)選的實(shí)施方案,提供一種通過使用擠出機(jī)連續(xù)生產(chǎn)聚合 物組合物的方法,所述聚合物組合物包含步驟(a)中提供的填料,步驟(a)中提供的所述填 料是含碳酸鈣礦物填料,以及步驟(b)中提供的聚合物材料,步驟(b)中提供的所述聚合物 材料是聚烯烴,其特征在于在并入填料期間的聚合物材料處于完全熔融態(tài),其中所述填料 以漿料形式被并入,填料漿料包含所述填料以及水,并且其中所述填料漿料可被直接注射 入擠出機(jī)的注射區(qū)域。
[0178] 在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中,填料漿料可被注射入注射區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)(例如 兩個(gè)或三個(gè))不同位置。該一個(gè)或多個(gè)不同位置可沿著和/或橫向于生產(chǎn)流來布置。
[0179]根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方案,一個(gè)或多個(gè)大氣或排空排氣口位于填料漿料的注射點(diǎn)的 下游。
[0180]根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,擠出機(jī)的所述注射區(qū)域內(nèi)的壓力高到足以防止填料 漿料的至少一種液體在注射后立即蒸發(fā),以容許聚合物與所述填料漿料的充分混合。合適 地,擠出機(jī)的注射區(qū)域內(nèi)的壓力高于該至少一種液體在擠出機(jī)加工溫度下的蒸氣壓,其中 用于蒸發(fā)填料漿料的至少一種液體的相應(yīng)大氣排氣口或真空排氣口可優(yōu)選位于漿料填料 的該一個(gè)或多個(gè)注射點(diǎn)的下游。
[0181]優(yōu)選地,填料漿料通過使用噴嘴被直接注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域,其中注射壓力 高到足以防止所述注射噴嘴內(nèi)的至少一種液體蒸發(fā)。合適地,噴嘴內(nèi)的注射壓力高于該至 少一種液體在擠出機(jī)加工溫度下的蒸氣壓。例如,如果填料漿料的至少一種液體為水,則擠 出機(jī)的注射區(qū)域內(nèi)的壓力以及噴嘴內(nèi)的注射壓力高于在擠出機(jī)加工溫度下的水蒸氣壓。為 此目的,提供足夠高壓力及填料漿料通過量的任何栗可供使用。合適地,可使用膜栗,具有 一個(gè)或多個(gè)腔室的活塞栗,齒輪栗,徑向流栗或軟管栗。
[0182] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案,擠出機(jī)的注射區(qū)域內(nèi)的壓力以及噴嘴內(nèi)的注射壓力 的范圍為從1至50巴,更優(yōu)選從5至40巴以及最優(yōu)選從10至30巴。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方 案,注射區(qū)域內(nèi)的壓力等于或小于200巴,優(yōu)選等于或小于150巴以及最優(yōu)選等于或小于100 巴。合適地,擠出機(jī)的注射區(qū)域內(nèi)的壓力低于噴嘴中的注射壓力。
[0183] 根據(jù)又一實(shí)施方案,本發(fā)明方法包括將填料并入聚合物材料,其中在并入所述填 料期間的聚合物材料處于至少部分熔融或完全熔融態(tài)且其中所述聚合物材料的溫度使其 呈至少部分熔融或完全熔融態(tài)。
[0184]通常,如果使用無定形聚合物,則將填料并入至少部分熔融聚合物材料在比玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度高50至150Γ的溫度下進(jìn)行。在其它情況下,如果聚合物材料為至少部分結(jié)晶聚 合物,則溫度比熔點(diǎn)高10至50°C。
[0185] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方案,步驟(b)中提供的聚合物材料為至少部分結(jié)晶 聚合物材料,例如聚乙烯,聚丙烯,聚丁烯或其混合物,其中在所述填料并入期間的該至少 部分結(jié)晶聚合物材料處于至少部分熔融或完全熔融態(tài)且其中處于至少部分熔融或完全熔 融態(tài)的所述聚合物材料的溫度范圍為從120°C至280°C以及優(yōu)選從150至250°C。
[0186] 根據(jù)又一實(shí)施方案,本發(fā)明方法包括將填料并入聚合物材料,其中在所述填料并 入期間的聚合物材料處于至少部分熔融或完全熔融態(tài)且其中處于至少部分熔融或完全熔 融態(tài)的所述聚合物材料的溫度范圍為從20至250°C,優(yōu)選從30至200°C,更優(yōu)選從40至150°C 以及最優(yōu)選從50至130 °C。
[0187] 在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方案中,處于至少部分熔融或完全熔融態(tài)的所述聚合物 材料的溫度范圍為從50至300°C,優(yōu)選從100至250°C并且更優(yōu)選從150至200°C。
[0188] 漿料的該至少一種液體可在本發(fā)明方法的步驟(c)期間被移除。優(yōu)選地,在直接將 填料漿料注射至擠出機(jī)的注射區(qū)域之后且在充分混合之后,使填料漿料的該至少一種液體 蒸發(fā)。
[0189] 在一種優(yōu)選實(shí)施方案中,經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)(例如兩個(gè)或三個(gè))大氣或真空排氣口使 填料漿料的該至少一種液體蒸發(fā)。然而,小百分比的該至少一種液體可留在可通過本發(fā)明 方法獲得的聚合物組合物中。除了一個(gè)或多個(gè)大氣或真空排氣口之外,或者對(duì)于一個(gè)或多 個(gè)大氣或真空排氣口另外可替代地,在注射入擠出機(jī)的注射區(qū)域之后,供料裝置可被用于 蒸發(fā)填料漿料的該至少一種液體。
[0190] 根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(c),通過使用擠出機(jī)使聚合物組合物成形,其中所述聚合 物組合物包含步驟(a)中提供的填料以及步驟(b)中提供的聚合物材料。如果需要,本領(lǐng)域 技術(shù)人員已知的任何添加劑也可已經(jīng)存在于步驟(a)中提供的填料和/或步驟(b)中提供的 聚合物材料中。
[0191 ]然而,在本領(lǐng)域中已知的其它添加劑可在步驟(c)中添加。這種添加劑可在步驟 (C)期間的任何時(shí)間并且在擠出機(jī)的任何部分中添加。非限制性地,所述添加劑可選自例如 在步驟(a)和(b)的詳細(xì)描述中具體說明的任何添加劑中的一種或多種。
[0192] 用于連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的本發(fā)明方法具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0193] 根據(jù)本發(fā)明,提供的生產(chǎn)聚合物組合物的方法可以連續(xù)方式操作。
[0194] 本發(fā)明方法的特征在于它包括將所述填料并入所述聚合物材料,其中在并入填料 期間的聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)且其中所述填料以漿料形式被并入,所述漿料可被 直接注射至擠出機(jī)的注射區(qū)域。填料漿料包含所述填料和至少一種液體,該至少一種液體 可在該方法的步驟(C)期間被移除。優(yōu)選地,在直接將填料漿料注射至擠出機(jī)的注射區(qū)域之 后并且在充分混合之后,使填料漿料的該至少一種液體蒸發(fā)。根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)生產(chǎn)聚合 物組合物的方法因此不需要任何額外的且成本高的加熱步驟以在被注射之后移除填料漿 料的該至少一種液體。
[0195] 根據(jù)本發(fā)明方法的填料以漿料形式被并入,所述漿料可被直接注射至擠出機(jī)的注 射區(qū)域,從而允許有更準(zhǔn)確且更均勻的填料劑量。為此目的,例如,雙活塞膜栗可被用于將 填料漿料注射至擠出機(jī)的所述注射區(qū)域。
[0196] 聚合物組合物:
[0197] 根據(jù)本發(fā)明,提供一種通過使用擠出機(jī)連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法,所述聚合 物組合物包含步驟(a)的填料以及步驟(b)的聚合物材料。
[0198] 根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(c),漿料的該至少一種液體可在本發(fā)明方法的步驟(c)期 間被移除。然而,小百分比的該至少一種液體可留在可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合 物中。
[0199] 根據(jù)一種實(shí)施方案,該至少一種液體可存在于聚合物組合物中,其量基于所述聚 合物組合物總重量計(jì)為等于或小于5重量%,優(yōu)選等于或小于1重量%,更優(yōu)選等于或小于 〇. 5重量%以及最優(yōu)選等于或小于0.2重量%。
[0200] 如果水被用作該至少一種液體,則可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物具有基 于所述聚合物組合物總重量計(jì)等于或小于2重量%,優(yōu)選等于或小于1重量%并且更優(yōu)選等 于或小于0.5重量%的總水含量。
[0201] 如以上所述,填料漿料的該至少一種液體可以是水,其可在步驟(c)期間被移除。 然而,小百分比的水可留在聚合物組合物中,這也被稱為總水含量或總殘留水分。根據(jù)本發(fā) 明方法的聚合物組合物的總水含量或總殘留水分因此一方面包含填料漿料的該至少一種 液體的殘留物,并且另一方面包含已存在于步驟(b)中提供的聚合物材料中的殘留水,二者 在步驟(c)期間未被完全移除。
[0202 ]任選地,聚合物組合物的水分含量可進(jìn)一步通過本領(lǐng)域中已知的任何方法予以減 少。為此目的,例如可以使用熱空氣干燥機(jī)。
[0203]根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物的總水含量或總殘留水分通過使用AquatracPLUS設(shè) 備(Brabender Messtechnik GmbH&Co.KG,Duisburg,德國)測(cè)定。
[0204] 在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中,填料漿料的該至少一種液體(例如水)在本發(fā)明方法 的步驟(C)期間被完全移除。
[0205] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物的填料可以在寬范圍內(nèi)存在。因此,可通過本發(fā)明方 法獲得的聚合物組合物可以是聚合物配混物或聚合物母料。根據(jù)一種實(shí)施方案,該聚合物 組合物為聚合物配混物。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案,該聚合物組合物為聚合物母料。
[0206] 與聚合物組合物可被用作配混物或母料的事實(shí)無關(guān),聚合物組合物的填料含量基 于所述聚合物組合物總重量計(jì)的范圍可為從0.5至90重量%,優(yōu)選從5至85重量%,更優(yōu)選 從10至80重量%以及最優(yōu)選從20至75重量%。
[0207] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,聚合物組合物的填料含量因此基于所述聚合物組合 物總重量計(jì)的范圍可為從0.5至45重量%,優(yōu)選從1至42重量%,更優(yōu)選從2至40重量%以及 最優(yōu)選從5至35重量%。具有這種較低填料含量的聚合物組合物在本文中被稱為"聚合物配 混物"且優(yōu)選被用于直接生產(chǎn)最終產(chǎn)物。如果需要的話,填料含量可通過在加工成最終產(chǎn)物 之前與額外的聚合材料配混而進(jìn)一步減少。
[0208] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案,聚合物組合物的填料含量基于所述聚合物組合物總 重量計(jì)的范圍可為從35至90重量%,優(yōu)選從大于42至90重量%,更優(yōu)選從65至90重量%以 及最優(yōu)選從70至85重量%的。具有如此高填料含量的聚合物組合物在本文中被稱為"聚合 物母料"且優(yōu)選被相應(yīng)地使用,也即母料的填料含量可在加工成最終產(chǎn)物之前通過與額外 的聚合材料配混而進(jìn)一步減少。然而,根據(jù)本發(fā)明的聚合物母料也可直接用于生產(chǎn)最終產(chǎn) 物。
[0209] 通過本發(fā)明方法,提供聚合物組合物。所述聚合物組合物可以以具有限定形狀的 材料形式獲得,例如丸劑,球體,珠粒(pearls),球粒(beads),小球(prills),薄片,小片或 塊狀(slugs),或者是具有未限定形狀的材料,例如碎肩(crumbles)。另外可選地,聚合物組 合物可以是限定形狀和未限定形狀的材料二者的混合物。
[0210] 本發(fā)明人令人驚訝地發(fā)現(xiàn),可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物的用途提供多 個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0211] 例如,根據(jù)本發(fā)明的用于連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法得以提供更均質(zhì)的材料。
[0212] 而且,用于連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的本發(fā)明方法導(dǎo)致所得聚合物熔融物在生產(chǎn)期 間降低的過濾壓力值,證明相比于傳統(tǒng)方法的更高的分散程度。
[0213] 根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物在生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品中的用途進(jìn)一步導(dǎo)致所述聚合物 產(chǎn)品改善的材料或機(jī)械性能,所述聚合物產(chǎn)品例如是粒料,管道,工業(yè)型材(t e c h n i c a 1 profiles),壁嵌板,天花板嵌板,包覆嵌板,電線或電纜絕緣物,薄膜(例如吹制薄膜),片 材,纖維或非織造物。所述聚合物產(chǎn)品的這種改善的材料或機(jī)械性能指的是例如灰分含量, 屈服應(yīng)力,屈服伸長率,斷裂應(yīng)力,斷裂力,斷裂伸長率,拉伸模量,抗撕裂蔓延性以及落鏢 下落重量。
[0214] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案,提供包含可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物的 聚合物產(chǎn)品。
[0215] 根據(jù)另一實(shí)施方案,可根據(jù)本發(fā)明方法的獲得的聚合物組合物可用于生產(chǎn)聚合物 產(chǎn)品。
[0216] 然而,根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物并不限于與另外的聚合物材料混合。在本發(fā)明 的某些實(shí)施方案中,聚合物組合物(例如為粒料或類似形式)因而可直接被用于生產(chǎn)聚合物 產(chǎn)品,也即沒有使用或混合額外的聚合物材料。
[0217] 根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方案,本發(fā)明的聚合物組合物可用于生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品,其中聚 合物組合物被添加到至少另外的聚合物材料中,例如在擠出之前。
[0218] 根據(jù)另一實(shí)施方案,可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物可用于生產(chǎn)聚合物產(chǎn) 品,其中所述聚合物產(chǎn)品優(yōu)選包括聚烯烴制品,例如織造纖維,非織造纖維,型材,纜線,薄 膜或模制產(chǎn)物。
[0219] 包含根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物的產(chǎn)物可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法 生產(chǎn)。
[0220] 在本領(lǐng)域中,用于生產(chǎn)聚合物產(chǎn)物的許多方法是已知的。這類方法包括但不限于 熔融加工技術(shù),例如型材擠出(用于管道,片材和中空片材),電纜擠出,薄膜擠出(用于鑄制 薄膜和吹制薄膜),模塑(例如注塑,滾塑,吹塑和熱成形),纖維紡絲(例如熔融紡絲,濕式紡 絲,干式紡絲和結(jié)構(gòu)化纖維),共捏合和拉擠成型(pultrusion)。最終制品可提供單層或多 層結(jié)構(gòu)。
[0221] 根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案,可通過本發(fā)明方法獲得的聚合物組合物可有利地用 于制備用于塑料應(yīng)用的各種成形制品。實(shí)例包括用于工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的軟包裝,包括卷筒 材料,袋子,小袋,標(biāo)簽,包裹物,封蓋,收縮套和拉伸膜;用于工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的硬包裝,包 括塑料瓶,杯子和容器;建筑和結(jié)構(gòu)材料,包括管子和管道,覆層和型材,隔離絕緣材料,封 條和墊圈,土工織物;農(nóng)業(yè)和園藝材料,包括溫室材料,地膜,隧道,青貯料,捆裹包裝材料, 盒子和板條箱;運(yùn)輸和汽車應(yīng)用,包括內(nèi)部配件,如儀器和門板,控制面板,支柱和座椅;外 部配件,如保險(xiǎn)杠,擋泥板,后擋板,以及引擎蓋下的應(yīng)用,包括通風(fēng)管,進(jìn)氣歧管,散器熱和 冷卻軟管;電氣和電子應(yīng)用,包括CD播放器,DVD系統(tǒng),個(gè)人計(jì)算機(jī)和電視機(jī),筆記本電腦,平 板電腦,智能手機(jī),蒸煮器,冰箱和冷凍機(jī),洗衣機(jī),洗碗機(jī),工具和辦公設(shè)備;醫(yī)療和健康應(yīng) 用,包括一次性帽子,長袍,面罩,消毒服和鞋套,窗簾,包裹物和包,海綿,敷料和擦拭巾,床 用織物,污染控制服,檢查服,實(shí)驗(yàn)室外套,隔離服,診斷醫(yī)療機(jī)械和醫(yī)療裝置;個(gè)人護(hù)理產(chǎn) 品,包括吸收性衛(wèi)生產(chǎn)品(AHP),嬰兒紙尿褲,女性衛(wèi)生產(chǎn)品和成人失禁產(chǎn)品,紙巾,皮膚護(hù) 理產(chǎn)品,脫毛膠帶;家用和家具產(chǎn)品,包括木質(zhì)復(fù)合材料,裝飾箱,地板覆蓋物,地板材料,廚 房用具,清潔器,寵物護(hù)理用品,草坪和園藝制品;玩具,運(yùn)動(dòng)和休閑制品,包括玩具室,建筑 套件,播放媒體,運(yùn)動(dòng)和健身裝置,鞋類,服裝和運(yùn)動(dòng)服,安全設(shè)備(頭盔,護(hù)膝),運(yùn)動(dòng)設(shè)備和 手提箱。
【具體實(shí)施方式】
[0222] 在以下旨在例示本發(fā)明實(shí)施方案的實(shí)施例的基礎(chǔ)上可以更好地理解本發(fā)明的范 圍和益處。不過,它們并不被解讀為以任何方式限制權(quán)利要求的范圍。
[0223] 實(shí)施例
[0224] 測(cè)量
[0225] ?灰分含量
[0226] 灰分含量測(cè)試通過在570°C燃燒5至30克相應(yīng)聚合物組合物120分鐘而進(jìn)行。
[0227] ?過濾壓力值(FPV)
[0228] 過濾壓力值測(cè)試使用商業(yè)可獲得的Collin Pressure Filter Test Teach-Line FT-E20T-IS進(jìn)行。根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13900-5對(duì)每一種相應(yīng)聚合物組合物(16g有效碳酸鈣/ 200g最終樣品,稀釋劑:LLDPE ExxonMobil LL 1001VX)進(jìn)行該測(cè)試方法,使用14μπι型30過 濾器(GKD Gebr.Kufferath AG,Diiren,德國),其中未使用熔體栗,擠出機(jī)速度被保持在 I OOrpm,且其中熔融溫度為 225 至 230 °C (溫度設(shè)定:190 °C/21 (TC/230 °C/230 °C/230 °C)。
[0229] ?擠出模擬
[0230] 開發(fā)擠出模擬以評(píng)估聚合物組合物中的礦物分散。測(cè)試設(shè)備與條件與用于過濾壓 力值測(cè)試的相同。使用25μηι型30過濾器(GKD Gebr .Kufferath AG,Diiren,德國)測(cè)量每種相 應(yīng)聚合物組合物(215g有效碳酸鈣/400g最終樣品,稀釋劑:LLDPE ExxonMobil LL 1001VX)。結(jié)果以巴表示并且可通過將聚合物組合物的最終熔融物壓力(經(jīng)純聚合物材料沖 洗5分鐘后測(cè)定)從起始?jí)毫χ袦p去來計(jì)算。
[0231] ?屈服應(yīng)力
[0232] 根據(jù)ISO 527-3進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)定。薄膜樣品寬度為15mm且測(cè)試長度為5cm。
[0233] ?屈服伸長率
[0234] 根據(jù)ISO 527-3進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)定。薄膜樣品寬度為15mm且測(cè)試長度為5cm。
[0235] ?斷裂應(yīng)力
[0236] 根據(jù)ISO 527-3進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)定。薄膜樣品寬度為15mm且測(cè)試長度為5cm。
[0237] ?斷裂力
[0238] 根據(jù)ISO 527-3進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)定。薄膜樣品寬度為15mm且測(cè)試長度為5cm。
[0239] ?斷裂伸長率
[0240] 根據(jù)ISO 527-3進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)定。薄膜樣品寬度為15mm且測(cè)試長度為5cm。
[0241] ?拉伸E-模量
[0242] 根據(jù)ISO 527-3進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)定。薄膜樣品寬度為15mm且測(cè)試長度為5cm模 量對(duì)應(yīng)于在伸長率為0.02 %和2 %的點(diǎn)之間的拉伸測(cè)試曲線的傾角。
[0243] ?薄膜的視覺評(píng)價(jià)
[0244] 將薄膜樣品置于光學(xué)顯微鏡下。碳酸鈣附聚物在從下方照明時(shí)呈黑色并且在從上 方照明時(shí)呈白色。
[0245] ?抗撕裂蔓延性
[0246] 根據(jù)ISO 6383進(jìn)行測(cè)定。
[0247] 落鏢測(cè)試
[0248] 根據(jù)ASTMD 1709A進(jìn)行測(cè)量。
[0249] 聚合物組合物的總水含量
[0250]根據(jù)本發(fā)明的聚合物組合物的總水含量或總殘留水分通過使用AquatracPLUS設(shè) 備(Brabender Messtechnik GmbH&Co.KG,Duisburg,德國)測(cè)定。聚合物組合物的水分(水) 與氫化鈣反應(yīng),導(dǎo)致壓力增加,由于形成氣態(tài)氫而與經(jīng)分析材料的水含量成正比。通過使用 測(cè)量杯B,測(cè)試溫度為130 °C。樣品重量為15g的相應(yīng)聚合物組合物。
[0251]材料:
[0252] 填料:〇myalite?9〇-〇M
[0253] 研磨碳酸鈣,從瑞士Omya AG商業(yè)獲得;粒子尺寸dso: 1. Ιμπι;頂切d98:3.5um;未涂 覆的D
[0254] 填料:Otnvalitev^ST-OM
[0255] 研磨碳酸|丐,從瑞士Omya AG商業(yè)獲得;粒子尺寸d5Q: 1. ΙμL?;頂切d98:3.5ym;涂覆 的。
[0256] 填料衆(zhòng)料:Omyalite*90-0M 74%
[0257] 研磨碳酸|丐,從瑞士Omya AG商業(yè)獲得;粒子尺寸d5〇: 1. Ιμπι;頂切d98:3.5ym;未涂 覆的;固體含量:74重量%。
[0258] BDowlex? NG 5056G
[0259] 線性低密度聚乙烯(LLDTO),從Dow Chemical商業(yè)獲得;熔體流動(dòng)指數(shù):1. Ig · 10minD1( 190°C,2 · 16kg);密度:0 · 919g · cm-3,數(shù)據(jù)來自 TDS(技術(shù)數(shù)據(jù)表)。
[0260] 實(shí)施例1 -聚合物組合物的生產(chǎn)(比較實(shí)施例):
[0261] 將LLDPE供應(yīng)到擠出機(jī)(Coperion ZSK-18,Coperion GmbH,德國)的供料區(qū)域,所 述擠出機(jī)具有以下配置:
[0269]在所述區(qū)域中具有相應(yīng)溫度指示的溫度區(qū)域顯示相應(yīng)筒的溫度分布。
[0Z70]然后聚合物在恪融/塑化區(qū)域中通過使用三線螺紋(triple-thread)捏合元件而 熔融。這些元件確保在擠出期間平順熔融過程。在短輸送部分之后,螺桿配備有類型為KB 45/5/16以及KB 45/5/24的另外的捏合元件。之后,將側(cè)供料機(jī)連接至擠出機(jī)筒編號(hào)6并且 將未涂覆碳酸鈣粉末(Omyalite_?9〇-〇M)供應(yīng)到擠出機(jī)中。注射區(qū)域配備有捏合元件用于 分散混合并且配備有左旋元件以增加在此部中的停留時(shí)間,以確保聚合物材料與填料的良 好混合。在短輸送部分之后,螺桿配備有齒形元件以確保填料在聚合物基質(zhì)中的分布性混 合。在脫氣區(qū)域之后,聚合物在造粒之前被排放到水浴中。
[0271]以丸劑獲得以下樣品:
[0273] 表1.比較樣品1-3的填料含量、過濾壓力值(FPV)、灰分含量和水分含量。
[0274] 對(duì)于樣品3的生產(chǎn),螺桿速度降低至550min-、
[0275] 實(shí)施例2-聚合物組合物的生產(chǎn)(比較實(shí)施例):
[0276] 將LLDPE供應(yīng)到擠出機(jī)的供料區(qū)域(Coperion ZSK-18 ,Coperion GmbH,德國),所 述擠出機(jī)具有實(shí)施例1中所述的配置。通過使用擠出機(jī)的側(cè)供料機(jī),將涂覆碳酸鈣粉末( Omyalite?95T-〇M)供應(yīng)到擠出機(jī)中,并且使其在排料和造粒之前與聚合物熔融物混合。
[0277] 以丸劑獲得以下樣品:
[0279] 表2.比較樣品4-6的填料含量、過濾壓力值(FPV)、灰分含量和水分含量。
[0280] 對(duì)于樣品6的生產(chǎn),螺桿速度降低至550min-1。
[0281] 實(shí)施例3-聚合物組合物的生產(chǎn)(本發(fā)明):
[0282] 將LLDPE供應(yīng)到擠出機(jī)的供料區(qū)域(Coperion ZSK-18,CoperionGmbH,德國),所述 擠出機(jī)具有以下配置:
[0290] 將注射噴嘴置于擠出機(jī)的供料和熔融/塑化區(qū)域的下游。將具有較低漂移的螺桿 元件直接置于注射噴嘴的上游,以增加注射點(diǎn)的壓力并且減少流向聚合物供料區(qū)域的上游 水流。然后使用所述注射噴嘴通過注射水性漿料(Omvalite5i 90-0M 74%)將未涂覆碳酸 鈣供應(yīng)到擠出機(jī)中。填料漿料的劑量確定和注射使用差示劑量確定尺度(F D - D K M - 3, Brabnder,德國)與單活塞薄膜栗(計(jì)量栗,LEWA,德國)的組合在20至25巴壓力下進(jìn)行。衆(zhòng)料 的固體含量基于漿料總重量計(jì)為74重量%。經(jīng)過聚合物供料區(qū)域的脫氣排氣口,經(jīng)過側(cè)供 料機(jī)的脫氣排氣口以及在漿料注射之后經(jīng)過在擠出機(jī)下游末端的脫氣區(qū)域,使?jié){料的水蒸 發(fā)。在排放和造粒之前,使填料漿料充分地與聚合物熔融物混合。
[0291] 以丸劑獲得以下樣品:
[0293] 表3.本發(fā)明樣品7-9的填料含量、過濾壓力值(FPV)、灰分含量和水分含量。
[0294] 根據(jù)實(shí)施例3的過濾壓力值(FPV)相對(duì)于使用相同填料類型和填料含量的實(shí)施例1 減少。
[0295] 實(shí)施例4-壓板的生產(chǎn):
[0296] 通過使用IOt壓機(jī)(Dr .Collin GmbH,德國)在主動(dòng)冷卻下在180°C下,由上述樣品 生產(chǎn)壓板。壓制時(shí)間為3分鐘且厚度分別為2和4mm。通常,相比于樣品1-6,樣品7-9顯得較少 結(jié)構(gòu)化并且更為均質(zhì)。
[0297] 實(shí)施例5-吹制薄膜樣品的生產(chǎn):
[0298] 使用74重量%的LLDPE Dowlex? NG 5056G以及26重量%的LLDPE聚合物組合物 (根據(jù)以上實(shí)施例),生產(chǎn)具有填料含量為15重量%的吹制薄膜。在Dr. Co 11 in吹制薄膜擠出 生產(chǎn)線(60mm環(huán)形模頭,1.2mm模隙,30mm螺桿直徑,L/D比值=30,具有混合元件的螺桿)上 生產(chǎn)薄膜。薄膜以2.2的BUR(吹脹比)進(jìn)行加工并且霜白線高度被保持在16cm高(與模頭的 距離)。
[0299] 擠出機(jī)具有以下配置:
[0301] 表4 ·擠出機(jī)配置。[0302] 制備以下樣品:
[0304]表5.吹制薄膜樣品B1-B3的填料含量。
[0305]擠出機(jī)速度恒定地保持在60rpm并且平均薄膜克重通過生產(chǎn)線速度的合適調(diào)節(jié)被 設(shè)定為35g/m2。另外,冷卻空氣流也被相應(yīng)地調(diào)節(jié)以保持霜白線在相同位置。
[0306]實(shí)施例6-吹制薄膜樣品的材料和機(jī)械性能:
[0308]表6.吹制薄膜樣品B1-B3的材料和機(jī)械性能;a MD =機(jī)器方向,CD =橫向。[0309]與粉末狀填料(項(xiàng)目Bl和B2)相比,通過使用填料漿料(項(xiàng)目B3)所生產(chǎn)的本發(fā)明聚 合物組合物顯示出更好的礦物分散,這通過薄膜視覺分析并且通過擠出模擬測(cè)試期間較低 的壓力增加所確認(rèn)。而且還發(fā)現(xiàn)改善的機(jī)械薄膜性能,例如落鏢下落重量、應(yīng)力、力以及斷 裂伸長率。這些結(jié)果顯示出盡管沒有填料涂覆但仍有較高的礦物分散程度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 連續(xù)生產(chǎn)聚合物組合物的方法,所述方法包括以下步驟: (a) 提供填料; (b) 提供聚合物材料; (c) 通過使用擠出機(jī)形成包含步驟(a)的填料以及步驟(b)的聚合物材料的聚合物組合 物; 其特征在于所述方法包括將所述填料并入所述聚合物材料中,其中在填料并入期間的 所述聚合物材料處于至少部分熔融態(tài)并且其中所述填料以漿料形式并入。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于填料漿料基于所述填料漿料總重量計(jì)具有從10 至90重量%,優(yōu)選從15至88.5重量%并且更優(yōu)選從20至78重量%范圍的固體含量。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)的方法,其特征在于聚合物組合物的填料含量基于所述聚 合物組合物總重量計(jì)的范圍為從0.5至90重量%,優(yōu)選從5至85重量%,更優(yōu)選從10至80重 量%以及最優(yōu)選從20至75重量%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法,其特征在于步驟(a)中提供的填料選自含碳酸鈣礦 物,白堊,石灰石,大理石,白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,云母,二氧化鈦或其混合物, 其中填料優(yōu)選是含碳酸鈣礦物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法,其特征在于步驟(a)中提供的填料是研磨碳酸鈣 (GCC),沉淀碳酸鈣(PCC),改性碳酸鈣(MCC)或其混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其特征在于沉淀碳酸鈣(PCC)在并入聚合物材料中之前進(jìn)行 研磨。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的方法,其特征在于步驟(a)中提供的填料包括涂覆填料, 未涂覆填料或二者的混合物,其中填料優(yōu)選包括未涂覆填料并且更優(yōu)選包括未涂覆含碳酸 鈣礦物填料。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法,其特征在于步驟(a)中提供的填料具有范圍從 0.001至50μπι,優(yōu)選從0.05至ΙΟμπι,更優(yōu)選從0.07至5μπι以及最優(yōu)選從0.1至2.5μπι的重量中 值粒子尺寸d5〇。9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的方法,其特征在于步驟(a)中提供的填料具有范圍從0.25 至50μηι,優(yōu)選從0.35至30μηι并且更優(yōu)選從0.4至15μηι的粒子頂切d98。10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的方法,其特征在于步驟(b)中提供的聚合物材料包括熱 塑性樹脂,其中熱塑性樹脂優(yōu)選包括聚烯烴。11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法,其特征在于聚烯烴選自聚乙烯的均聚物和/或共聚物,聚 丙烯的均聚物和/或共聚物,聚丁烯的均聚物和/或共聚物,或其混合物。12. 根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)的方法,其特征在于擠出機(jī)是雙螺桿擠出機(jī),其中螺桿優(yōu) 選同向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)螺桿并且更優(yōu)選同向旋轉(zhuǎn)螺桿。13. 可通過根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)的方法獲得的聚合物組合物。14. 根據(jù)權(quán)利要求13的聚合物組合物,其特征在于所獲得的聚合物組合物具有基于所 述聚合物組合物總重量計(jì)為等于或小于2重量%,優(yōu)選等于或小于1重量%并且更優(yōu)選等于 或小于0.5重量%的水含量。15. 包含根據(jù)權(quán)利要求13或14任一項(xiàng)的聚合物組合物的聚合物產(chǎn)品。16. 根據(jù)權(quán)利要求13或14任一項(xiàng)的聚合物組合物在生產(chǎn)聚合物產(chǎn)品中的用途,其中所 述聚合物產(chǎn)品優(yōu)選選自以下的一種或多種:用于工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的軟包裝,包括卷筒材料, 袋子,小袋,標(biāo)簽,包裹物,封蓋,收縮套和拉伸膜;用于工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的硬包裝,包括塑料 瓶,杯子和容器;建筑和結(jié)構(gòu)材料,包括管子和管道,覆層和型材,隔離絕緣材料,封條和墊 圈,土工織物;農(nóng)業(yè)和園藝材料,包括溫室材料,地膜,隧道,青貯料,捆裹包裝材料,盒子和 板條箱;運(yùn)輸和汽車應(yīng)用,包括內(nèi)部配件,如儀器和門板,控制面板,支柱和座椅;外部配件, 如保險(xiǎn)杠,擋泥板,后擋板,以及引擎蓋下的應(yīng)用,包括通風(fēng)管,進(jìn)氣歧管,散器熱和冷卻軟 管;電氣和電子應(yīng)用,包括CD播放器,DVD系統(tǒng),個(gè)人計(jì)算機(jī)和電視機(jī),筆記本電腦,平板電 腦,智能手機(jī),蒸煮器,冰箱和冷凍機(jī),洗衣機(jī),洗碗機(jī),工具和辦公設(shè)備;醫(yī)療和健康應(yīng)用, 包括一次性帽子,長袍,面罩,消毒服和鞋套,窗簾,包裹物和包,海綿,敷料和擦拭巾,床用 織物,污染控制服,檢查服,實(shí)驗(yàn)室外套,隔離服,診斷醫(yī)療機(jī)械和醫(yī)療裝置;個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品, 包括吸收性衛(wèi)生產(chǎn)品(AHP),嬰兒紙尿褲,女性衛(wèi)生產(chǎn)品和成人失禁產(chǎn)品,紙巾,皮膚護(hù)理產(chǎn) 品,脫毛膠帶;家用和家具產(chǎn)品,包括木質(zhì)復(fù)合材料,裝飾箱,地板覆蓋物,地板材料,廚房用 具,清潔器,寵物護(hù)理用品,草坪和園藝制品;玩具,運(yùn)動(dòng)和休閑制品,包括玩具室,建筑套 件,播放媒體,運(yùn)動(dòng)和健身裝置,鞋類,服裝和運(yùn)動(dòng)服,安全設(shè)備(頭盔,護(hù)膝),運(yùn)動(dòng)設(shè)備和手 提箱。17. 呈漿料形式的填料用于生產(chǎn)聚合物組合物的用途,其通過在擠出機(jī)內(nèi)將所述漿料 并入呈至少部分熔融態(tài)的聚合物材料中來進(jìn)行。18. 根據(jù)權(quán)利要求17的用途,其特征在于漿料具有基于所述漿料總重量計(jì)范圍從10至 90重量%,優(yōu)選從15至88.5重量%并且更優(yōu)選從20至78重量%的固體含量。19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18任一項(xiàng)的用途,其特征在于聚合物組合物的填料含量基于所 述聚合物組合物總重量計(jì)的范圍為從0.5至90重量%,優(yōu)選從5至85重量%,更優(yōu)選從10至 80重量%以及最優(yōu)選從20至75重量%。20. 根據(jù)權(quán)利要求17-19任一項(xiàng)的用途,其特征在于填料選自含碳酸鈣礦物,白堊,石灰 石,大理石,白云石,硫酸鋇,滑石,高嶺土,粘土,云母,二氧化鈦或其混合物,其中填料優(yōu)選 是含碳酸鈣礦物。21. 根據(jù)權(quán)利要求17-20任一項(xiàng)的用途,其特征在于填料是研磨碳酸鈣(GCC),沉淀碳酸 鈣(PCC ),改性碳酸鈣(MCC)或其混合物。22. 根據(jù)權(quán)利要求21的用途,其特征在于沉淀碳酸鈣(PCC)在并入聚合物材料中之前進(jìn) 行研磨。23. 根據(jù)權(quán)利要求17-22任一項(xiàng)的用途,其特征在于填料包括涂覆填料,未涂覆填料或 二者的混合物,其中填料優(yōu)選包括未涂覆填料并且更優(yōu)選包括未涂覆含碳酸鈣礦物填料。24. 根據(jù)權(quán)利要求17-23任一項(xiàng)的用途,其特征在于填料具有范圍從0.001至50μπι,優(yōu)選 從0.05至ΙΟμπι,更優(yōu)選從0.07至5μπι以及最優(yōu)選從0.1至2.5μπι的重量中值粒子尺寸d 50。25. 根據(jù)權(quán)利要求17-24任一項(xiàng)的用途,其特征在于填料具有范圍從0.25至50μπι,優(yōu)選 從0.35至30μηι并且更優(yōu)選從0.4至15μηι的粒子頂切d98。26. 根據(jù)權(quán)利要求17-25任一項(xiàng)的用途,其特征在于聚合物材料包括熱塑性樹脂,其中 熱塑性樹脂優(yōu)選包括聚烯烴。27. 根據(jù)權(quán)利要求26的用途,其特征在于聚烯烴選自聚乙烯的均聚物和/或共聚物,聚 丙烯的均聚物和/或共聚物,聚丁烯的均聚物和/或共聚物,或其混合物。28.根據(jù)權(quán)利要求17-27任一項(xiàng)的用途,其特征在于擠出機(jī)是雙螺桿擠出機(jī),其中螺桿 優(yōu)選同向旋轉(zhuǎn)或反向旋轉(zhuǎn)螺桿并且更優(yōu)選同向旋轉(zhuǎn)螺桿。
【文檔編號(hào)】C08J3/205GK105934322SQ201480070466
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日
【發(fā)明人】M·廷克, M·布儒納, R·伯克哈特, T·福爾納, G·斯基羅西, R·普芬德, J·巴斯, B·蒂爾曼, H·道爾瑞
【申請(qǐng)人】Omya國際股份公司, 弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)