制造具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料的方法
【專利說(shuō)明】制造具有増加填料含量的復(fù)合聚合物材料的方法 本發(fā)明涉及制造具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料的方法和所述復(fù)合聚合物材料 的用途。 制造聚合物的成本日益增加推動(dòng)了在復(fù)合聚合物材料中提供更高填料水平的方法的 開(kāi)發(fā)。所述填料通常選自天然礦物或合成礦物例如碳酸鈣、白堊、石灰石、大理石、白云石、 二氧化鈦、硫酸鋇、滑石、粘土或云母。 在制造復(fù)合聚合物材料的常規(guī)方法中，聚合物材料和填料材料可在熱-冷混合機(jī)中混 合以形成聚合物干混物。然后，通常以氣動(dòng)方式將聚合物干混物輸送至混煉機(jī)（通常為擠 出機(jī)），在其中形成復(fù)合聚合物材料。 具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料和用于制造所述復(fù)合聚合物材料的方法在現(xiàn)有 技術(shù)中是已知的。 EP 1 584 650 A1公開(kāi)了母料丸粒，其包含熱塑性樹(shù)脂和共混于熱塑性樹(shù)脂中的2重 量％至60重量％的白色燃燒催化劑。該母料丸粒適合用于制造表現(xiàn)出促燃效果的熱塑性 樹(shù)脂組合物。 IE 930545公開(kāi)了母料材料的用途，其可被添加至擠出裝置的超粒徑材料回收線。 EP 1 421 136 B1公開(kāi)了用于制造母料載體的方法，該方法包括使至少一種氯化聚烯 烴、至少一種丙烯酸類加工助劑、至少一種丙烯酸類沖擊改性劑共混，和使共混物形成為成 型體。特別地，該方法涉及提供適用于聚氯乙烯著色的母料的方法。所述母料還可包含填 料。 US 2003/0144423 A1涉及具有改良沖擊強(qiáng)度的聚氯乙烯組合物。該組合物可包含氯乙 烯聚合物、至少一種乙烯/ a -烯烴共聚物和至少一種無(wú)規(guī)氯化烯烴聚合物。任選地，該組 合物的無(wú)機(jī)填料水平可為5份（phr)至50份。 TO 2010/049530 A2涉及由發(fā)泡聚氯乙烯制成的型材，其包含至少40份、優(yōu)選至少60 份的天然礦物填料，和k值為50至58的聚氯乙烯。填料優(yōu)選為滑石和/或云母，更優(yōu)選為 滑石。該文獻(xiàn)還公開(kāi)了一種方法，根據(jù)該方法，采用兩個(gè)步驟（第一和第二混合步驟）以減 少例如離析和質(zhì)量損失的問(wèn)題。將填料的主要部分在所述第二混合步驟中添加，所述第二 混合步驟在高于180°C的溫度下進(jìn)行。 根據(jù) H. Muller 的 Kunststoffe International 12/2006,62-66,公開(kāi)了包含碳酸?丐 的聚氯乙烯，其中在擠出機(jī)之前將所述碳酸鈣通過(guò)直接添加技術(shù)直接添加至聚氯乙烯干混 物。根據(jù)所述方法，可添加5份至50份的碳酸鈣。 然而，本領(lǐng)域已知的用于制造復(fù)合聚合物材料的常規(guī)方法在應(yīng)用于制造具有增加填料 含量的復(fù)合聚合物材料時(shí)具有若干缺點(diǎn)。通常，當(dāng)填料含量高于20份至30份時(shí)，用于制造 復(fù)合聚合物材料的常規(guī)方法開(kāi)始出現(xiàn)問(wèn)題。 例如，當(dāng)應(yīng)用常規(guī)方法時(shí)，將增加量的填料材料（即高于20份至30份的量）添加至聚 合物會(huì)導(dǎo)致混合時(shí)間增加。 當(dāng)將常規(guī)方法應(yīng)用于制造具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料時(shí)，另一缺點(diǎn)是在 熱-冷混合機(jī)的壁上形成填料材料沉積物。 當(dāng)將常規(guī)方法應(yīng)用于制造具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料時(shí)，又一缺點(diǎn)是當(dāng)以氣 動(dòng)方式將通過(guò)熱-冷混合而獲得的干混物輸送至混煉機(jī)時(shí)干混物中聚合物材料和填料材 料的離析。這進(jìn)而導(dǎo)致所制造的復(fù)合聚合物材料中填料含量不均勻。 鑒于上文，改良用于提供具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料的方法仍為技術(shù)人員所 關(guān)注。 因此，一個(gè)目的是提供一種方法，根據(jù)該方法可以減少昂貴且能量密集的混合時(shí)間。由 于通過(guò)直接添加技術(shù)而引入的礦物填料材料未必需要加熱步驟和后續(xù)冷卻步驟，因而可以 減少例如在熱-冷混合期間電能的消耗。 另一目的是提供一種方法，根據(jù)該方法可以避免在熱-冷混合機(jī)內(nèi)形成填料材料沉積 物。 另一目的是提供一種方法，根據(jù)該方法可以避免在以氣動(dòng)方式將從熱-冷混合機(jī)中獲 得的干混物輸送至混煉機(jī)時(shí)的離析問(wèn)題。 又一目的是提供具有增加填料含量的復(fù)合聚合物材料，其可被并入到聚合物產(chǎn)品，從 而增加所述聚合物產(chǎn)品的填料含量。 還期望提供復(fù)合聚合物材料，其允許將聚合物產(chǎn)品的填料含量調(diào)節(jié)至預(yù)定值，并且可 被精確而均勻地配給。 上述和其他目的通過(guò)本文在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的主題得以實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于制造復(fù)合聚合物材料的方法，其包括以下步 驟： (a) 提供礦物填料材料； (b) 提供聚合物材料； (c) 將步驟（a)的礦物填料材料和步驟（b)的聚合物材料輸送至混煉機(jī)； (d) 在所述混煉機(jī)中形成復(fù)合聚合物材料； 其中以使得所產(chǎn)生的復(fù)合聚合物材料中礦物填料含量的范圍為60份至900份的量將 步驟（a)的礦物填料材料添加至步驟（b)的聚合物材料，以及其中所述添加通過(guò)使用直接 添加技術(shù)來(lái)進(jìn)行。 根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及提供通過(guò)本發(fā)明方法可獲得的復(fù)合聚合物材料。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了復(fù)合聚合物材料，其包含礦物填料材料和聚合物材料， 其中復(fù)合聚合物材料呈平均粒徑小于4mm、優(yōu)選小于3mm、最優(yōu)選小于2mm的顆粒形式，并且 其中復(fù)合聚合物材料中填料含量的范圍為60份至900份。 根據(jù)本發(fā)明的還一方面，提供了包含本發(fā)明復(fù)合聚合物材料的聚合物產(chǎn)品。 本發(fā)明的另一方面涉及本發(fā)明的復(fù)合聚合物材料在聚合物產(chǎn)品中的用途，其中復(fù)合材 料優(yōu)選用作母料。 本發(fā)明方法的有利實(shí)施方案在對(duì)應(yīng)的從屬權(quán)利要求中限定。 根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案，所產(chǎn)生的復(fù)合聚合物材料的礦物填料含量的范圍為 150份至800份、優(yōu)選為160份至700份，更優(yōu)選為170份至600份。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案，步驟（d)中復(fù)合聚合物材料以平均粒徑為2至8mm、 優(yōu)選3至7mm、更優(yōu)選4至6mm的顆粒形式被制成。 根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施方案，使所獲得的復(fù)合聚合物材料微細(xì)化以產(chǎn)生小于4mm、 優(yōu)選小于3mm、最優(yōu)選小于2mm的平均粒徑。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案，步驟（b)中所提供的聚合物材料包含礦物填料材 料，其中聚合物材料中礦物填料材料的含量?jī)?yōu)選為1份至70份，優(yōu)選為5份至60份，更優(yōu) 選為10至50份。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案，步驟（b)中所提供的聚合物材料包含回收的聚合物 材料，其中回收的聚合物材料優(yōu)選包含微細(xì)化的回收聚合物材料。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案，所述混煉機(jī)為擠出機(jī)，其中聚合物熔體的溫度優(yōu)選 保持在低于205°C。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實(shí)施方案，礦物填料材料選自碳酸鈣、白堊、石灰石、大理石、白 云石、二氧化鈦、硫酸鋇、滑石、粘土或云母，及其混合物，其中礦物填料材料優(yōu)選為碳酸鈣 和/或白云石。 根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案，礦物填料材料選自研磨白云石、研磨碳酸鈣（GCC)、 沉淀碳酸鈣（PCC)、改性碳酸鈣（MCC)、或其混合物。 根據(jù)本發(fā)明方法的又一實(shí)施方案，聚合物材料包含選自乙烯基聚合物、乙烯基共聚物、 丙烯酰基聚合物、丙烯?；簿畚?、氯化聚乙烯及其混合物的聚合物，其中聚合物材料優(yōu)選 包含乙烯基聚合物和/或乙烯基共聚物，更優(yōu)選為聚氯乙烯。 根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合聚合物材料的另一實(shí)施方案，復(fù)合聚合物材料的礦物填料含量的范 圍為150份至800份，優(yōu)選為160份至700份，更優(yōu)選為170份至600份。 根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合聚合物材料的又一實(shí)施方案，礦物填料材料選自碳酸鈣、白堊、石灰 石、大理石、白云石、二氧化鈦、硫酸鋇、滑石、粘土或云母，及其混合物，其中礦物填料材料 優(yōu)選為碳酸鈣和/或白云石。 根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合聚合物材料的另一實(shí)施方案，聚合物材料包含選自乙烯基聚合物、 乙烯基共聚物、丙烯?；酆衔?、丙烯酰基共聚物、氯化聚乙烯及其混合物的聚合物，其中 聚合物材料優(yōu)選包含乙烯基聚合物和/或乙烯基共聚物，更優(yōu)選包含聚氯乙烯。 根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合聚合物材料的另一實(shí)施方案，聚合物材料的k值范圍為30至100,優(yōu) 選為45至70,最優(yōu)選為50至68,其中聚合物材料優(yōu)選為聚氯乙烯。 根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，聚合物產(chǎn)品為顆粒、窗型材、管材、技術(shù)型材（technical profile)、墻板、頂棚板（ceiling panel)、覆蓋面板（cladding panel)、電線或電纜絕緣 層、薄膜、片材、纖維或非織造物。 應(yīng)理解，為了本發(fā)明的目的，以下術(shù)語(yǔ)具有以下含義： 術(shù)語(yǔ)"礦物填料材料"在本發(fā)明的含義中是指礦物來(lái)源的物質(zhì)，其可被添加至諸如紙 張、聚合物、橡膠、涂料或粘合劑的材料，例如以減少更昂貴的材料的消耗和/或以提高產(chǎn) 品的技術(shù)性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知在各自領(lǐng)域中所使用的典型填料。 本文中所使用的術(shù)語(yǔ)"礦物"包括具有有序原子結(jié)構(gòu)的非生物成因的（abiogenic)固 體材料。 本申請(qǐng)中所使用的"聚合物材料"包括均聚物、共聚物例如嵌段共聚物、接枝共聚物、無(wú) 規(guī)共聚物和交替共聚物、異相共聚物和無(wú)規(guī)異相共聚物、以及聚合物共混物、其改性物及混 合物。本文中所使用的術(shù)語(yǔ)聚合物材料同樣可包括回收的聚合物材料，例如回收聚氯乙烯。 聚合物材料中回收的聚合物材料的含量范圍可為〇. 1重量％至100重量％。 本申請(qǐng)中所使用的"復(fù)合聚合物材料"為包含至少一種聚合物和至少一種礦物填料材 料的材料。 根據(jù)本申請(qǐng)的"混煉機(jī)"可為適合用于使一種或更多種聚合