專利名稱：固態(tài)拉伸層壓的聚合物坯料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于聚合物坯料的固態(tài)拉伸方法，以及得自所述拉伸方法的取向聚合物組合物。相關(guān)技術(shù)的描述聚合物組合物的截面尺寸在拉伸聚合物組合物時(shí)有必要減小。這意味著，最終的拉伸制品將具有比拉伸之前的聚合物組合物更小的截面尺寸。在拉伸膜或者小尺寸制品時(shí)，這樣的截面尺寸的減小并未特別成問題。然而，當(dāng)試圖將聚合物組合物拉伸為具有大截面尺寸的最終拉伸制品時(shí)，該方法可能變得棘手，原因在于其需要坯料在拉伸前具有非常大的尺寸。當(dāng)試圖將初始聚合物坯料的擠出和聚合物坯料的拉伸結(jié)合到連續(xù)過程中時(shí)，此問題是特別明顯的?？紤]例如用于制備取向聚合物組合物(OPC)形式的制品的固態(tài)拉伸方法。固態(tài)拉伸方法典型地需要擠出聚合物坯料，將該聚合物坯料調(diào)節(jié)至拉伸溫度，然后拉伸聚合物坯料以獲得0PC。通常，坯料在擠出時(shí)處于比坯料的目標(biāo)拉伸溫度更高的溫度，因此有必要熱調(diào)節(jié)坯料。調(diào)節(jié)坯料至均勻的拉伸溫度是在拉伸后所得的OPC中實(shí)現(xiàn)均勻取向所必需的。然而，將擠出的坯料快速冷卻至均勻的溫度隨著坯料的截面增加而變得越來越具有挑戰(zhàn)性。坯料的芯溫度取決于芯和表面之間溫度的差異、從表面至芯的距離、 坯料材料的傳熱系數(shù)和從坯料移除熱的表面處的傳熱系數(shù)。從表面至芯的距離越大，越過坯料截面達(dá)到均勻溫度(平衡溫度)所需時(shí)間越多。例如，具有無窮寬度(即，不考慮邊緣效應(yīng))的固體的冷卻速率與從表面至芯的距離的平方成比例{參見，例如，J.L. Throne的 THERM0F0RMING，第3章，第65頁，Hanser出版社，Numich，1987)。盡管如此，如果在連續(xù)過程中以合理的生產(chǎn)率并且在合理的設(shè)備占地面積的情況下同時(shí)進(jìn)行擠出和拉伸，則有必要將坯料快速冷卻至等于拉伸溫度的均勻截面溫度。在擠出時(shí)積極冷卻坯料的方法是已知的。例如，描述OPC拉伸方法的早期文獻(xiàn)描述了一拉伸就立即將聚合物坯料暴露于冷水浴(參見，Ward等的聚合物固相加工(SOLID PHASE ROCESSING OF POLYMERS)，Hanser 出版，Munich (2000)，第 9 章第 359 頁)。其它文獻(xiàn)僅描述了"調(diào)節(jié)坯料的溫度"達(dá)到拉伸溫度，一種典型地需要將坯料加熱至拉伸溫度的方法(參見，或例如，美國專利申請2005/0192382)。調(diào)節(jié)坯料表面的溫度可以相對快速地進(jìn)行，但是在坯料的表面和坯料的芯之間產(chǎn)生熱梯度。作為結(jié)果，調(diào)節(jié)坯料的溫度(或調(diào)整)至拉伸溫度一般需要過度冷卻坯料表面直至芯達(dá)到接近拉伸溫度的溫度然后再加熱坯料外部以使表面部分回升到拉伸溫度。冷卻坯料的芯隨著坯料的截面增加而花費(fèi)更多的時(shí)間。因此，調(diào)節(jié)坯料至拉伸溫度對于大截面的坯料可能是費(fèi)時(shí)的。
在連續(xù)工藝中，擠出的坯料在其從擠出機(jī)移動到拉伸裝置時(shí)，必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)以達(dá)到其拉伸溫度。因?yàn)橛糜跍囟日{(diào)節(jié)的時(shí)間隨著大截面的坯料增加，所以擠出機(jī)和拉伸裝置之間的距離也必須增加，或者生產(chǎn)速率必須放慢。因此，用于制備和拉伸大截面坯料的連續(xù)工藝可能需要極長的工產(chǎn)線或者極低的生產(chǎn)速率。需要以可以作為制備坯料且然后拉伸坯料以制備OPC的連續(xù)工藝的一部分的方式更有效地將擠出的坯料調(diào)節(jié)至拉伸溫度。發(fā)明概述本發(fā)明通過提供對于制備OPC有效的方法而發(fā)展了制備OPC的技術(shù)，所述方法減少了將坯料的溫度從其擠出溫度調(diào)節(jié)至拉伸溫度所需的時(shí)間。第一方面，本發(fā)明是一種方法，所述方法依次包括下列步驟，并且任選在任兩個(gè)步驟之間存在其它步驟(a)從擠出機(jī)擠出具有表面和芯的第一可取向聚合物組合物，其中所述第一可取向聚合物組合物，包括其表面和芯，處于擠出溫度；(b)冷卻所述第一可取向聚合物組合物，使得其表面處于低于所述擠出溫度的溫度；(C)提供第二聚合物組合物，并且將所述第二聚合物組合物粘合到所述第一可取向聚合物組合物的表面以形成層壓坯料； (d)如果所述層壓坯料并非已經(jīng)處于低于所述擠出溫度的拉伸溫度，則將所述層壓坯料調(diào)節(jié)至所述拉伸溫度，所述拉伸溫度；和(e)拉伸所述層壓坯料以形成取向聚合物組合物。任選另外的可以是可取向的聚合物組合物可以通過重復(fù)步驟(c)結(jié)合到層壓坯料中以在步驟(d)之前增加第三或第四或者任何數(shù)量的聚合物組合物。第一方面的實(shí)施方案可以包括下列特征中的任何一項(xiàng)或多于一項(xiàng)的組合第一可取向聚合物組合物連續(xù)地從所述擠出機(jī)中伸出直至步驟(e)后為止；第二聚合物組合物是可取向聚合物組合物；第一可取向聚合物組合物包括連續(xù)的可取向聚合物相，所述連續(xù)的可取向聚合物相包含聚丙烯、聚乙烯、聚酯和聚氯乙烯中的一種或多種；第二聚合物組合物具有與第一可取向聚合物組合物相同的組成；第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物兩者在擠出溫度從同一擠出機(jī)并且通過單個(gè)擠出模頭但通過該擠出模頭中的不同?？淄瑫r(shí)擠出，并且其中第二聚合物組合物在步驟(c)之前還經(jīng)歷冷卻步驟達(dá)到低于其擠出溫度的溫度；第二聚合物組合物在第二擠出溫度從第二擠出機(jī)出來并且在步驟(c)之前冷卻至低于第二擠出溫度的溫度；第二聚合物組合物具有與第一可取向聚合物組合物不同的組成；第二聚合物組合物不同于擠出的聚合物組合物；步驟(b)中的冷卻包括將流體冷卻介質(zhì)施用到第一可取向聚合物組合物上；在將所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物粘合到一起以形成層壓坯料之前，將它們都調(diào)節(jié)至所述拉伸溫度；所述第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物都具有軟化溫度，并且其中步驟(c)包括將這些聚合物組合物中的一種或兩種的表面加熱至高于其軟化溫度的溫度，然后使所述第一可取向聚合物組合物的表面與所述第二聚合物組合物接觸，以實(shí)現(xiàn)這兩種聚合物組合物之間的熔體熔合，并且任選地施加壓力以在所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物熔體熔合時(shí)將它們一起壓緊；所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物各自具有表面，并且步驟(c)包括將粘合劑施用到所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物中的一種或兩種的表面上，然后使所述表面在一起接觸，使得所述粘合劑將所述第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物粘合在一起；第一可取向聚合物組合物、第二聚合物組合物或兩者是層壓坯料；步驟(e)包括通過固態(tài)拉伸模頭拉伸層壓坯料； 步驟(e)至少在所述第一可取向聚合物組合物中同時(shí)引起取向和空穴化；并且所述第一可
5取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物中的任一種或兩種包含分散在其中的無機(jī)填料。第二方面，本發(fā)明是一種取向聚合物組合物，所述取向聚合物組合物包含至少兩種層壓的聚合物組合物，其中這些聚合物組合物中的至少一種是取向的。第二方面的實(shí)施方案可以包括下列特征中的任何一項(xiàng)或多于一項(xiàng)的任意組合至少一種取向聚合物組合物是空穴化的；兩種層壓聚合物組合物具有相同的組成并且都是取向的；所述層壓的聚合物組合物熔體熔合在一起，這通過在它們的界面處的熔體熔合線證明；以及兩種層壓的聚合物組合物的至少一種特性不同，所述至少一種特性選自取向程度、組成、顏色和空穴化程度。令人驚訝地，本發(fā)明的方法可以制備外觀和性質(zhì)類似于由單種擠出坯料制成的 OPC的外觀和性質(zhì)的0PC，然而使用這種方法將需要的占地面積的一小部分。而且，本發(fā)明的方法提供制備具有由單種擠出坯料制備的OPC不特有的結(jié)構(gòu)的 OPC的能力。例如，本發(fā)明允許連續(xù)制備具有不同材料區(qū)域的0PC，所述制備通過例如在剛將坯料拉伸成OPC之前將多層不同聚合物組合物層壓在一起以形成坯料。本發(fā)明可用于制備本發(fā)明的0PC。本發(fā)明的OPC可用于包括下列各項(xiàng)的應(yīng)用中 鐵路軌枕、大型板材、電線桿、壁板(Siding)、裝飾材料、圍欄材料、裝潢貼面(trim)材料， 以及基本上在任何木材應(yīng)用中作為木材替代品。發(fā)明詳述術(shù)語“聚合物組合物"包括含有至少一種聚合物組分并且可以含有非聚合物組分的連續(xù)聚合物相?！疤畛涞?聚合物組合物在聚合物組合物中包括不連續(xù)的添加劑，如無機(jī)填料和/或交聯(lián)的橡膠粒子?！翱扇∠蚓酆衔?是可以通過固態(tài)變形(例如，固態(tài)拉伸)而經(jīng)歷誘導(dǎo)的分子取向的聚合物?？扇∠蚓酆衔锟梢允欠蔷У幕蛘甙虢Y(jié)晶的(半結(jié)晶聚合物具有熔融溫度(Tm) 并且包括已知為"結(jié)晶"的那些聚合物)。適宜的可取向聚合物包括半結(jié)晶的聚合物，更加適宜的是線型聚合物(其中存在少于1/1，000聚合物單元的支化鏈的聚合物)。半結(jié)晶的聚合物是特別適宜的，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)致與非晶的聚合物組合物相比在強(qiáng)度和模量方面更大的增加。半結(jié)晶聚合物組合物在取向時(shí)比非晶聚合物組合物可以產(chǎn)生4-10倍的強(qiáng)度和撓曲模量的增加?！翱扇∠蚓酆衔锵?是可以通過固態(tài)變形(例如，固態(tài)拉伸)而經(jīng)歷誘導(dǎo)的分子取向的聚合物相。典型地，基于可取向聚合物相的總重量，可取向聚合物相中的75重量％ (wt% )以上，甚至90重量％以上或者95重量％以上的聚合物是可取向聚合物。可取向聚合物相中的聚合物全部都可以是可取向聚合物。可取向聚合物相可以包含一種或多種的聚合物和一種或多種的可取向聚合物?！翱扇∠蚓酆衔锝M合物"是在連續(xù)的可取向聚合物相中包含可取向聚合物和任選其它組分如添加劑的組合物。“取向聚合物組合物"和"0PC"是互換的并且是指具有已經(jīng)被取向以形成制品的可取向聚合物的可取向聚合物組合物。為了清楚起見，OPC是制品而非僅為聚合物組合物。OPC需要加工聚合物組合物以使其中的聚合物取向，并從而將該聚合物組合物轉(zhuǎn)化為制品 OPC。OPC的"截面"垂直于OPC的取向方向，除非提及截面時(shí)另有說明。截面具有形心 (centroid)、周長和貫穿形心并且連接周長上兩點(diǎn)的尺寸。截面尺寸在OPC的截面中以直線延伸，連接OPC表面上的兩點(diǎn)并且貫穿其所屬截面的形心。聚合物組合物的表面包括聚合物組合物的延伸出兩個(gè)以上尺寸的暴露部分。表面從該暴露部分朝向形心徑向延伸至0. 5厘米的深度或者到形心距離的三分之一，以較小者為準(zhǔn)。聚合物組合物的芯包括該聚合物組合物的任何截面的形心并且從形心朝向聚合物組合物的表面徑向延伸至厘米的距離或者到表面距離的三分之一，以較小者為準(zhǔn)?？紤]到所提及的聚合物組合物溫度，技術(shù)人員理解的是聚合物組合物典型地在加工過程中貫穿整個(gè)截面(即，沿著組合物的截面尺寸)具有不同的溫度變化。因此所提及的聚合物組合物的溫度是指沿該聚合物組合物的截面尺寸的最高和最低溫度的平均值。沿聚合物截面尺寸的兩個(gè)不同點(diǎn)處的溫度適宜地與沿截面尺寸的最高和最低溫度的平均溫度相差10%以下，優(yōu)選5%以下，更優(yōu)選1 %以下，最優(yōu)選0%。通過將熱電偶插入截面尺寸中不同的點(diǎn)測量沿截面尺寸的攝氏溫度CC )?！肮虘B(tài)"是處于低于聚合物(或聚合物組合物)軟化溫度的溫度的聚合物(或聚合物組合物)。因此，“固態(tài)拉伸"是指拉伸處于低于聚合物(或聚合物組合物)軟化溫度的溫度的聚合物或聚合物組合物。具有僅一種或者多于一種半結(jié)晶聚合物作為聚合物組分的聚合物或聚合物組合物的"軟化溫度"(Ts)是聚合物組合物的熔融溫度。半結(jié)晶聚合物的"熔融溫度"(Tm)是在以特定加熱速率加熱結(jié)晶的聚合物時(shí)通過差示掃描量熱法(DSC)測定的結(jié)晶至熔融相變化中的溫度。根據(jù)ASTM方法E794-06中的 DSC程序測量半結(jié)晶聚合物的Tm。聚合物的組合以及填充聚合物組合物的Tm同樣在ASTM方法E794-06中的相同測試條件下通過DSC測量。使用10攝氏度(V )/分鐘的加熱速率測量Tm。如果聚合物的組合或者填充聚合物組合物僅含有可混溶的聚合物，并且在其DSC曲線中僅顯示出一個(gè)結(jié)晶至熔融相變，則聚合物組合或填充聚合物的Tm是相變中的溫度。如果由于不混溶聚合物的存在而在DSC曲線中顯示出多個(gè)結(jié)晶至熔融相變，則聚合物組合或填充聚合物的Tm是連續(xù)相聚合物的Tm。如果多于一種聚合物是連續(xù)的并且它們不混溶，則聚合物組合或填充聚合物的Tm是連續(xù)相聚合物的最低Tm。具有僅一種或多于一種非晶聚合物作為聚合物組分的聚合物或聚合物組合物的 Ts是聚合物組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。聚合物或聚合物組合物的〃玻璃化轉(zhuǎn)變溫度〃(Tg)是根據(jù)ASTM方法E1356-03中的程序通過DSC測定的。聚合物的組合和填充聚合物組合物的Tg同樣在ASTM方法E1356-03 中相同的測試條件下通過DSC測量。如果聚合物的組合或填充聚合物組合物僅含有可混溶聚合物，并且在DSC曲線中僅顯示出一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變相變，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tg是相變中的溫度。如果由于不混溶非晶聚合物的存在而在DSC曲線中顯示出多個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變相變，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tg是連續(xù)相聚合物的Tg。如果多于一種非晶聚合物是連續(xù)的并且它們不混溶，則聚合物組合物或填充聚合物組合物的Tg是連續(xù)相聚合物的最低Tg。如果聚合物組合物含有半結(jié)晶和非晶聚合物的組合，則聚合物組合物的軟化溫度是連續(xù)相聚合物或聚合物組合物的軟化溫度。如果半結(jié)晶和非晶聚合物相是共連續(xù)的，則組合的軟化溫度是兩相中較低的軟化溫度?！袄鞙囟取?Td)是在拉伸前調(diào)節(jié)聚合物的溫度范圍內(nèi)的溫度并且是聚合物在拉伸開始時(shí)所處的溫度?！爸亓堪俜?jǐn)?shù)"和"重量是可互換的，并且除非另有說明，是相對于聚合物總重量計(jì)的?！?ASTM 〃 是指美國測試和材料協(xié)會(American Society for Testing and Materials)的測試方法。方法的年份由方法號碼中帶連字符的后綴指明，或者在沒有這樣的指示的情況下，是在本申請申請日前最近的年份?！岸唷ū硎局辽贋??！昂蘌/或〃表示〃和，或作為備選〃。除非另有說明，范圍包括端點(diǎn)。本發(fā)明的方法是制備取向聚合物組合物(OPC)的方法。該方法在制備具有大尺寸的OPC時(shí)是特別有用的，所述大尺寸的OPC包括電線桿、鐵路軌枕和具有類似乃至更大尺寸的材料。但是，該方法也可用于比現(xiàn)有工藝更有效地制備具有小小尺寸的0PC。對于本發(fā)明方法可以制備何種尺寸的OPC沒有限制。方法需要下列步驟以特定的次序進(jìn)行。這意味著在次序中步驟之一不能在另一步驟之前進(jìn)行。然而，另外的步驟可以任選包含在任何兩個(gè)步驟之間，并且該兩個(gè)步驟仍被視為是依序進(jìn)行的。即，需要步驟依序進(jìn)行但是不需要步驟一個(gè)緊接著另一個(gè)進(jìn)行而沒有介入的步驟。第一個(gè)需要步驟是從擠出機(jī)擠出具有表面和芯的第一可取向聚合物組合物，其中第一可取向聚合物組合物，包括其表面和芯，處于擠出溫度。所述擠出溫度高于第一可取向聚合物組合物的軟化溫度并且是第一可取向聚合物組合物離開擠出機(jī)的溫度。通常，在通過其擠出第一可取向聚合物組合物的擠出機(jī)的一端存在某種擠出模頭。第一可取向聚合物組合物在離開擠出模頭時(shí)典型地處于擠出溫度。第一可取向聚合物組合物包括連續(xù)的可取向聚合物相?？扇∠蚓酆衔锵嘀械目扇∠蚓酆衔锟梢允欠蔷У?、半結(jié)晶的(半結(jié)晶聚合物是具有熔融溫度(Tm)的那些)，或者非晶和半結(jié)晶的組合。適宜地，可取向聚合物相包括一種或多于一種半結(jié)晶聚合物，并且優(yōu)選地，貫穿連續(xù)可取向聚合物相的連續(xù)的一種或多種半結(jié)晶聚合物。合適的可取向聚合物包括基于下列各項(xiàng)的聚合物和共聚物聚丙烯、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯)、聚甲基戊烷、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚環(huán)氧乙烷、聚甲醛、聚氯乙烯、重均分子量為200，000至800，000g/mol，優(yōu)選250，000至400，000g/mol的聚偏二氟乙烯聚合物、液晶聚合物和它們的組合。適宜的可取向聚合物包括基于下列各項(xiàng)的聚合物聚乙烯、聚丙烯、聚酯(例如， 聚對苯二甲酸乙二醇酯)和聚氯乙烯聚合物。如果第一聚合物包含第二聚合物的單體重復(fù)單元，則第一聚合物是"基于"第二聚合物的。例如，嵌段共聚物基于包含嵌段的聚合物。 更特別適宜的可取向聚合物包括重均分子量(Mw)為50，000至3，000，000g/mol ；尤其是 100，000 至 1，500，000g/mol，甚至 750，000 至 1，500，000g/mol 的線型聚乙烯。
特別適宜的可取向聚合物包括聚烯烴聚合物(聚烯烴類)。聚烯烴類趨向于更有可能發(fā)生空穴化，特別是在與填料粒子組合的情況下，推測是因?yàn)榫巯N類相對非極性并且由此較不容易與填料粒子粘合。線型聚合物(即，其中在少于1/1，000的聚合物單元中發(fā)生鏈支化的聚合物)是更加適宜的。聚丙烯(PP)基聚合物(即，基于PP的聚合物)特別適用于本發(fā)明中。PP基聚合物通常具有比其它可取向聚烯烴聚合物更低的密度。因此，與其它可取向聚烯烴聚合物相比，PP基聚合物容易得到更輕的制品。PP基聚合物還提供比其它可取向聚烯烴聚合物更大的熱穩(wěn)定性。因此，PP基聚合物還可以形成具有比其它聚烯烴聚合物取向制品更高熱穩(wěn)定性的取向制品。合適的PP基聚合物包括kigler Natta、金屬茂和后金屬茂(post-metallocene) 聚丙烯。合適的PP基聚合物包括PP均聚物；PP無規(guī)共聚物(以0. 1至15重量％的單體存在的乙烯或其它α-烯烴)；在反應(yīng)器內(nèi)制備的PP抗沖共聚物，具有基于抗沖共聚物的重量為50至97重量％ (wt% )PP均聚物或PP無規(guī)共聚物基體，以及基于抗沖共聚物重量具有以3至50重量％存在的乙烯丙烯共聚物橡膠，或者通過兩種以上在反應(yīng)器內(nèi)制備的 α烯烴的共聚而制備的抗沖改性劑或無規(guī)共聚物橡膠；PP抗沖共聚物，具有抗沖共聚物重量的50至97重量％的PP均聚物或PP無規(guī)共聚物基體，并且具有通過混合添加的以抗沖共聚物重量的3至50重量％存在的乙烯-丙烯共聚物橡膠，或者經(jīng)由混合添加的其它的通 akigler-Natta、金屬茂或單點(diǎn)催化共聚兩種以上α烯烴(如乙烯-辛烯)制備的橡膠 (抗沖改性劑)，所述混合例如為但不限于雙螺桿擠出工藝。特別適宜的是PP均聚物或具有0. 5至5重量％乙烯的丙烯無規(guī)共聚物(PP基共聚物)。合適的PP基聚合物可以是紫外線(UV)穩(wěn)定化的，并且適宜地也可以是抗沖改性的。特別適宜的PP基聚合物是用有機(jī)穩(wěn)定劑穩(wěn)定化的。UV穩(wěn)定化的PP基聚合物可以沒有二氧化鈦顏料，從而允許使用較少的顏料而得到全光譜顏色中的任何一種。除了可取向聚合物以外，第一可取向聚合物組合物可以包含一種或多于一種添加劑或填料。填料可以是有機(jī)的、無機(jī)的或有機(jī)和無機(jī)的組合。纖維素類填料是有機(jī)填料中的一種。纖維素類填料如木纖維和粉末在具有大截面 (即，截面尺寸都大于1. 5mm)的取向聚合物組合物中是已知的。然而，木纖維和纖維素類材料通常在暴露于陽光時(shí)易于褪色，并且易于分解、長霉(mold)和發(fā)霉，并且甚至在用作聚合物組合物內(nèi)的填料時(shí)在暴露于潮濕的情況下也易受微生物活動影響。這些特征是可能導(dǎo)致纖維素類不適合在暴露于陽光和潮濕的填充聚合物組合物中使用的缺陷。無機(jī)材料不受纖維素缺陷所困。因此，無機(jī)填料可能比纖維素類填料更適宜用于取向填充聚合物組合物中。無機(jī)填料可以是反應(yīng)性的或惰性的。反應(yīng)性填料與水反應(yīng)并且包括諸如波特蘭水泥(Portland cement)和石膏這樣的材料。惰性填料與水不反應(yīng)。惰性無機(jī)填料對于獲得穩(wěn)定的聚合物組合物密度是更適宜的，因?yàn)榕c具有反應(yīng)性填料的情況相比，含有該填料的聚合物組合物在暴露于濕氣時(shí)密度更不容易變化。合適的惰性無機(jī)填料包括滑石(包括通常已知并且可作為"滑石"獲得的材料等級中的任一或組合)、粉煤灰、 碳酸鈣、粘土(例如，高嶺土)、白云石、玻璃珠粒、二氧化硅、云母、金屬、長石、炭黑、納米纖維、硅灰石、玻璃纖維、金屬纖維和硼纖維、特別適宜的無機(jī)填料包括滑石和碳酸鈣。在本方法的聚合物組合物中填料的最佳量取決于最終取向聚合物組合物的目標(biāo)性質(zhì)。低水平的填料導(dǎo)致低水平的空穴化(即，低的歸因于空穴化的空隙體積)。過多水平的填料在聚合物在聚合物組合物中變得不連續(xù)的情況下可能降低聚合物組合物的強(qiáng)度。典型地，填料的量為20重量％ (wt% )以上、優(yōu)選30重量％以上、更優(yōu)選40重量％以上并且最優(yōu)選45重量％以上。填料可以以60重量％以上、甚至70重量％以上的量存在。通常填料的量為90重量％以下。如果填料以超過90重量％的濃度存在，則聚合物組合物趨向于不適宜地喪失結(jié)構(gòu)完整性。基于聚合物組合物在拉伸前的重量確定填料的重量％。本方法的第二步驟是冷卻第一可取向聚合物組合物，使得其表面處于低于擠出溫度的溫度。理想地，冷卻步驟實(shí)現(xiàn)充分地冷卻第一可取向聚合物組合物，使得其芯在拉伸溫度的20°C內(nèi)，優(yōu)選15°C內(nèi)，更優(yōu)選10°C內(nèi)并且還更優(yōu)選5°C內(nèi)。冷卻步驟的目的是使第一可取向聚合物組合物在通過層壓增加其厚度前接近所需的拉伸溫度。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是， 與厚度等于多種可取向聚合物組合物的組合的單種可取向聚合物組合物相比，可以更快地將多種可取向聚合物組合物冷卻至接近所需拉伸溫度的溫度。與將厚的可取向聚合物組合物作為單個(gè)組合物擠出并冷卻的情況相比，將可取向聚合物組合物單獨(dú)冷卻然后將它們的層壓在一起使得厚的可取向聚合物組合物在接近所需拉伸溫度的制備更快。冷卻步驟之后可以立即將可取向聚合物組合物的表面在第三步驟之前加熱至接近拉伸溫度(20°C以內(nèi)， 優(yōu)選15°C以內(nèi)，更優(yōu)選10°C以內(nèi)，并且還更優(yōu)選5°C以內(nèi))的溫度。冷卻和加熱一起充當(dāng)溫度調(diào)節(jié)步驟。以多種方式中的任一種或者通過多種方式的組合冷卻可取向聚合物組合物。一種適宜的冷卻方法是將冷卻流體噴射到可取向聚合物組合物上。另一種適宜的冷卻方法是傳遞可取向聚合物組合物通過冷卻流體浴。合適的冷卻流體包括水、水基溶液、油、以及空氣或其它氣體。本方法中的第三步驟是提供第二聚合物組合物，并且將該第二聚合物組合物粘附到第一可取向聚合物組合物的表面以形成層壓坯料。在本文中，“層壓坯料"僅表示包含兩種以上粘合在一起的組合物的坯料。適宜地，而非必要地，在層壓坯料中一種聚合物組合物完全地覆蓋另一種聚合物組合物的表面。第二聚合物組合物可以是可取向聚合物組合物(第二可取向聚合物組合物)或者可以不同于可取向聚合物組合物。如果第二聚合物組合物是第二可取向聚合物組合物，其遵從與第一可取向聚合物組合物的相同的組成教導(dǎo)。盡管如此，在這些教導(dǎo)的范圍內(nèi)，第二聚合物組合物可以具有與第一可取向聚合物組合物相同的組成或者不同的組成。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二聚合物組合物是第二可取向聚合物組合物，并且第一和第二可取向聚合物組合物在彼此粘合以形成層壓坯料之前都調(diào)節(jié)至拉伸溫度。第二可取向聚合物組合物可以與第一可取向聚合物組合物相同。事實(shí)上，第一和第二可取向聚合物組合物兩者都可以從同一擠出機(jī)通過具有兩個(gè)以上?？椎哪ｎ^中出來， 其中第一可取向聚合物組合物通過一個(gè)?？纂x開擠出機(jī)，并且第二可取向聚合物組合物通過另一個(gè)?？纂x開擠出機(jī)。第一和第二可取向聚合物組合物都適宜地在彼此粘合在一起以形成層壓坯料之前經(jīng)過冷卻達(dá)到低于擠出溫度的溫度。在備選的實(shí)施方案中，第二可取向聚合物組合物可以是擠出的聚合物組合物，其在第二擠出溫度從第二擠出機(jī)出來，并且在與第一可取向聚合物組合物的表面粘合之前， 甚至在即將粘合之前冷卻至低于第二擠出溫度的溫度。在此實(shí)施方案中，兩種可取向聚合物組合物可以具有相同或不同的組成，盡管它們都是可取向的。第二聚合物組合物無須是可取向聚合物組合物。第二聚合物組合物可以是不可取向聚合物坯料(即，不具有可取向聚合物連續(xù)相的坯料)或者可以是可取向聚合物坯料 (組合物)。第二聚合物組合物還可以是聚合物膜乃至以噴霧或者其它涂布形式涂覆的聚合物涂層。將第二聚合物組合物與第一可取向聚合物組合物粘合優(yōu)選通過熔體熔合或者通過使用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┻M(jìn)行。將兩種相容的聚合物組合物通過使它們的表面在表面處于或者適宜地高于它們的軟化溫度的同時(shí)接觸在一起而熔體熔合在一起。適宜地具有高于它們軟化溫度至少10°c的表面溫度以使熔體熔合的強(qiáng)度最佳。當(dāng)來自一種聚合物組合物的聚合物鏈與來自另一種聚合物組合物的聚合物鏈纏在一起時(shí)發(fā)生熔體熔合，反之亦然。為了使熔體熔合發(fā)生，聚合物組合物必須是相容的。兩種聚合物組合物在它們的聚合物鏈將彼此混合的情況下是相容的。聚合物組合物的表面將適宜地處于低于軟化溫度的溫度，因此表面的加熱通常是必須的。任何加熱方法都是可接受的，包括暴露于熱空氣、輻射熱、乃至與熱元件如加熱臺的直接接觸。在它們處于高于其軟化點(diǎn)溫度的同時(shí)使表面接觸在一起，并且優(yōu)選地，施加壓力以將表面壓在一起一定的時(shí)期(例如，至多60秒)以實(shí)現(xiàn)熔體熔合。一種施加壓力的方法是使兩種組合物在夾持輥或者間隔分開的相對帶之間通過。粘合劑的使用是較不適宜的但是可能的由第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物形成層壓坯料的方法。使用粘合劑的挑戰(zhàn)是選擇與第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物兩者都粘合并且在整個(gè)層壓坯料的拉伸期間都保持粘合的粘合劑。適當(dāng)粘合劑的選擇將取決于該粘合劑將以粘合方式接合的兩種聚合物組合物的組成。選擇與兩種聚合物組合物都粘合的粘合劑。此外，選擇在固體拉伸步驟中可以變形而不破裂或斷裂的粘合劑。粘合劑適宜地為熱塑性材料，或者至少在整個(gè)拉伸過程中具有熱塑性性質(zhì)。當(dāng)使用粘合劑時(shí)，將粘合劑施用給所要粘合在一起的一個(gè)或優(yōu)選兩個(gè)表面，然后使表面彼此接觸，優(yōu)選同時(shí)施加壓力。粘結(jié)層(tie layer)的使用對于粘合不相容的坯料材料可能是適宜的。例如，粘結(jié)層可以粘附于具有一種粘合劑的一種坯料和具有不同粘合劑的另一種坯料，從而將坯料彼此粘合。提供第二聚合物組合物并且將其粘附至第一聚合物組合物表面的第三步驟提供預(yù)拉伸坯料的組成靈活性，這在其它情況下還是未知的。例如，通過本發(fā)明的方法可以獲得含有多種聚合物組合物的拉伸前的坯料，如同在OPC的特定部位包含多種聚合物組合物的拉伸0PC。層壓坯料可以包含以多種適宜構(gòu)成與第一可取向聚合物組合物粘合的多種聚合物組合物，以便在OPC截面中的多個(gè)部位提供所需性質(zhì)。當(dāng)然，即使粘合在一起以形成層壓坯料的聚合物組合物是相同的，本發(fā)明仍然提供了這樣優(yōu)點(diǎn)在拉伸溫度提供大尺寸預(yù)拉伸坯料比可能的通過直接從擠出機(jī)提供具有相同大尺寸的單個(gè)坯料更快。令人驚訝地，所得層壓坯料可以在沒有斷裂或破損的情況下拉伸為0PC，盡管坯料在拉伸過程中經(jīng)受極端的力。第四所需步驟是如果層壓坯料并非已經(jīng)處于拉伸溫度，則將該層壓坯料調(diào)節(jié)至低于擠出溫度的拉伸溫度。有可能在形成層壓坯料時(shí)，層壓坯料已經(jīng)處于拉伸溫度。然而，還可能的是，層壓坯料需要調(diào)節(jié)至拉伸溫度。必須調(diào)節(jié)層壓聚合物坯料的溫度以達(dá)到拉伸溫度。適宜地，當(dāng)溫度更改幾乎都在形成層壓坯料之前適宜地完成時(shí)，調(diào)節(jié)(即使有的話)幾乎不必要。本方法中的第五步驟是拉伸層壓坯料以形成取向聚合物組合物。拉伸層壓坯料需要對該層壓坯料施加張力并且在張力方向上拉伸層壓坯料。拉伸工藝與僅施加壓力以擠出聚合物組合物的取向工藝不同。張力拉伸聚合物組合物，引起聚合物取向同時(shí)也促進(jìn)聚合物組合物在取向過程中的空穴化。本方法需要施加張力。在坯料處于固態(tài)時(shí)拉伸層壓坯料。固態(tài)拉伸適宜地導(dǎo)致可取向聚合物在層壓坯料中的排列或取向。第一可取向聚合物組合物的可取向聚合物相中的可取向聚合物在拉伸過程中經(jīng)歷取向。如果第二聚合物組合物也包含可取向聚合物，則它們在拉伸過程中也適宜地經(jīng)歷取向。在優(yōu)選實(shí)施方案中，在拉伸過程中在層壓坯料中發(fā)生空穴化?？昭ɑ窃诶炀酆衔镫x開填料粒子、聚合物微晶或聚合物組合物中的其它異質(zhì)物質(zhì)時(shí)，分散在聚合物組合物內(nèi)的空隙體積的引入?？昭ɑ梢栽跇?gòu)成層壓坯料的一種聚合物組合物或者多于一種聚合物組合物中發(fā)生。例如，在拉伸過程中取決于聚合物組合物的組成和拉伸條件(例如， 較快的拉伸速率比較慢的拉伸速率更可能引入空穴化)，空穴化可以僅發(fā)生于第一可取向聚合物組合物中，僅發(fā)生于第二聚合物組合物中或者同時(shí)在第一和第二聚合物組合物中。在優(yōu)選實(shí)施方案中，通過固態(tài)拉伸模頭拉伸層壓的聚合物組合物。固態(tài)拉伸模頭具有漸縮模頭通道，通過該模頭通道拉伸聚合物組合物。所述模頭通道的形狀在拉伸過程中引導(dǎo)聚合物組合物為特定的形狀。固態(tài)拉伸模頭提供比自由拉伸工藝更大的控制。自由拉伸工藝是在拉伸過程中拉伸聚合物組合物離開施加在聚合物組合物上的約束力的那些工藝。典型地，聚合物組合物離開拉伸模頭后在模頭拉伸工藝中進(jìn)行一些自由拉伸，從而實(shí)現(xiàn)模頭拉伸和自由拉伸的組合。拉伸速率足以誘導(dǎo)聚合物組合物的取向，并且將取決于聚合物組合物、拉伸溫度和所得OPC的所需性質(zhì)。適宜地，拉伸速率為至少2. M厘米(1英寸)/分鐘并且典型地為 91厘米(36英寸)/分鐘以上。特別適宜的是至少127厘米(50英寸)/分鐘的拉伸速率， 因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)在該速率空穴化程度穩(wěn)定，因此在127厘米(50英寸)/分鐘以上的拉伸速率更可能產(chǎn)生一致的OPC密度。(參見，例如，美國專利申請2008-0111278中的教導(dǎo)，其以其全部內(nèi)容結(jié)合在本文中)。拉伸速率的上限主要受對于獲得特定拉伸速率所必需的拉伸力所限。拉伸力應(yīng)當(dāng)小于聚合物組合物的張力，以避免使聚合物組合物破裂。典型地拉伸速率為30. 5米(1200英寸)/分鐘以下，更典型地9米(360英寸)/分鐘以下。本發(fā)明的方法制備包含至少兩種層壓聚合物組合物的取向聚合物組合物，其中， 聚合物組合物中的至少一種、優(yōu)選兩種是取向的。取向聚合物組合物適宜地是空穴化的。層壓聚合物組合物可以都是取向的并且可以具有相同的組成，甚至從同一擠出機(jī)通過一個(gè)分瓣模擠出。備選地，層壓聚合物組合物可以在選自取向程度、組成、顏色和空穴化程度中的至少一種特性方面不同。當(dāng)在工藝中將聚合物組合物熔體熔合在一起時(shí)，在層壓聚合物組合物的界面處存在熔體熔合線。此熔體熔合線在取向聚合物組合物的截面的放大下是明顯的，并且在一些情況下可能對于肉眼也是明顯的。雖然本方法在層壓兩種聚合物組合物(第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物)的上下文中進(jìn)行了描述，但是可以想到的并且完全在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，該方法包括在拉伸之前形成具有多于兩種層壓在一起的聚合物組合物的層壓坯料。例如，第一可取向聚合物組合物本身可以是包含以上彼此粘合的聚合物組合物的層壓坯料。類似地，第二聚合物組合物可以是包含兩種以上彼此粘合的聚合物組合物的層壓坯料。在本方法中可以存在另外的步驟，所述另外的步驟包括將一種或多于一種另外的聚合物組合物粘附至第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物中的一種以上。例如，在從第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物形成層壓坯料的第三步驟之后，可以存在一個(gè)以上的與第二和第三步驟類似的步驟的組合，其中可以將第三聚合物組合物、第四聚合物組合物、第五聚合物組合物等粘附至層壓坯料以在拉伸之前形成又一種更復(fù)雜的層壓坯料。所述第三、第四、 第五等聚合物組合物可以與關(guān)于第二聚合物坯料所描述的相同，并且可以與層壓坯料中的任何其它聚合物組合物相同或不同。本方法適宜為連續(xù)方法。這意味著第一可取向聚合物組合物保持作為連續(xù)的坯料從擠出機(jī)中伸出直至拉伸發(fā)生后。當(dāng)聚合物截面尺寸變大時(shí)，由于在拉伸前將聚合物坯料從其擠出溫度調(diào)節(jié)至拉伸溫度所需的時(shí)間，這樣的連續(xù)方法的構(gòu)建變得特別有挑戰(zhàn)性。擠出大截面聚合物組合物將需要長時(shí)間來將組合物的溫度調(diào)節(jié)至拉伸溫度。通過將多種聚合物組合物在調(diào)節(jié)它們的溫度以后層壓在一起，在擠出和拉伸之間所需的時(shí)間顯著降低，因?yàn)檎{(diào)節(jié)在較小截面聚合物組合物中進(jìn)行，在那里熱傳遞可以比在較大截面組合物中進(jìn)行得更快。本發(fā)明的方法制備包含多種層壓聚合物組合物的本發(fā)明的0PC，其中，聚合物組合物中的至少一種是取向的。適宜地，構(gòu)成OPC的聚合物組合物中的多種、甚至全部都是取向的。本發(fā)明的OPC通常具有特征層壓線，在那里聚合物組合物粘合在一起。層壓線通常僅在放大下明顯(例如，10倍放大)。適宜地，層壓線僅是OPC中的對肉眼不明顯的細(xì)微特征。令人^C訝地，甚至在拉伸后，層壓材料也保持完整并且具有從單種坯料拉伸的OPC相同的性質(zhì)，所述單種坯料具有該層壓坯料的尺寸。為了減少用于大型坯料的擠出和拉伸之間的溫度調(diào)節(jié)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的方法可用于從小尺寸的坯料生產(chǎn)大型坯料。在這樣的情況下，第二聚合物組合物也是坯料。當(dāng)大型坯料的全部截面尺寸都超過5厘米O英寸)時(shí)，該方法以此方式提供最多的優(yōu)勢，當(dāng)大型坯料的全部截面尺寸都為10厘米以上時(shí)更是如此，并且當(dāng)坯料的全部截面尺寸都為 15厘米以上時(shí)尤其如此。本發(fā)明的方法還可用于通過使用用于第二聚合物組合物的功能表皮在拉伸之前制備包含功能表皮的坯料。例如，第二聚合物組合物可以是保護(hù)涂層(protective covering)，諸如耐擦傷和損傷的層或膜、抗紫外線(吸收劑)層或膜、著色層或膜、或者提供這些或其它功能的任何組合的層或膜。生產(chǎn)具有一種以上功能表皮的坯料在許多應(yīng)用中都是適宜的。例如，著色劑可以富集在功能表皮中，其中當(dāng)膜下面的坯料可能沒有著色劑 (由于其不可見)時(shí)其將是明顯的。作為另一個(gè)實(shí)例，橡膠粒子或其它耐擦傷添加劑可以富集在坯料上的功能表皮中而非浪費(fèi)在坯料芯內(nèi)部，在所述坯料的功能表皮處需要擦傷和損傷耐受性。當(dāng)然，該方法可以通過將多種聚合物組合物層壓在一起而同時(shí)提供這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 所述多種聚合物組合物中的至少兩種是坯料并且至少一種是功能表皮。本發(fā)明的方法還可用于將再循環(huán)的聚合物組合物結(jié)合到OPC中。再循環(huán)的聚合物組合物可以包括再循環(huán)的0PC、再循環(huán)的坯料和其它再循環(huán)的聚合物材料中的任何一種或多于一種的組合。在許多應(yīng)用中，OPC的顏色是重要的，所述應(yīng)用為諸如裝飾、圍欄、壁板和
13其它暴露的應(yīng)用。將再循環(huán)聚合物結(jié)合到OPC中是適宜的，以將浪費(fèi)最小化。然而，可能難以使再循環(huán)的聚合物組合物與"原始的"(非再循環(huán)的)聚合物組合物的顏色匹配，特別是在結(jié)合具有與原始的聚合物組合物的顏色不同或者與所得OPC所需顏色不同的再循環(huán)聚合物組合物的情況下。本發(fā)明的一個(gè)適宜的實(shí)施方案排除了對于再循環(huán)聚合物組合物與原始的聚合物組合物的顏色匹配的任何需要，并從而方便將再循環(huán)的聚合物組合物結(jié)合到任何OPC中。適宜的實(shí)施方案在層壓材料和所得OPC中將再循環(huán)聚合物組合物夾在原始的聚合物組合物中。甚至更適宜地，該方法沿OPC并且優(yōu)選地層壓坯料的整個(gè)長度尺寸將再循環(huán)的聚合物組合物封入原始的聚合物中。制備具有夾在原始的聚合物組合物之間的再循環(huán)的聚合物組合物的層壓聚合物坯料的一種方式是通過制備具有至少三種成層的聚合物組合物的層壓聚合物坯料，使得一種聚合物組合物是內(nèi)部聚合物組合物。將內(nèi)部聚合物組合物與另外兩種聚合物組合物兩者同時(shí)層壓并且留在另外兩種聚合物組合物之間。—種制備其中用原始的聚合物組合物沿整個(gè)長度尺寸封住再循環(huán)的聚合物組合物的層壓聚合物坯料的方式是將再循環(huán)的聚合物組合物層壓到具有互補(bǔ)輪廓(profile) 的兩種原始的聚合物組合物之間，這意味著當(dāng)將原始的聚合物組合物層壓在一起時(shí)，它們遮蓋再循環(huán)聚合物組合物的整個(gè)長度尺寸。然后將原始的聚合物組合物適宜地彼此以及與再循環(huán)的聚合物組合物層壓。設(shè)想的是，原始的聚合物組合物在與再循環(huán)的聚合物組合物層壓后完成它們互補(bǔ)的輪廓，這通過以下方式進(jìn)行例如，將延伸超過該再循環(huán)聚合物組合物的尺寸的原始聚合物組合物折疊到再循環(huán)聚合物組合物上，以將再循環(huán)的聚合物組合物沿其整個(gè)長度尺寸封住。技術(shù)人員應(yīng)理解的是，形成層壓材料的許多變化都是可能的，包括許多以下的方式將再循環(huán)的聚合物組合物置于層壓材料中以使其在得自拉伸層壓材料的OPC中顯現(xiàn)最少。例如，再循環(huán)的聚合物組合物可以是以任何所述方式夾在原始的聚合物組合物之間的多于一種的聚合物組合物之一。如果需要，再循環(huán)的聚合物組合物也可以在層壓坯料中可見。在層壓坯料中，聚合物組合物中的任何一種或多于一種可以是取向聚合物組合物。特別地，當(dāng)層壓坯料包含三種以上層壓聚合物組合物時(shí)，內(nèi)部聚合物組合物可以是可取向聚合物組合物。
實(shí)施例下列實(shí)施例用來進(jìn)一步示例本發(fā)明的實(shí)施方案。比較例A-單種大尺寸聚合物坯料通過以下方法制備可取向聚合物組合物將M重量％聚丙烯(INSPIRE D404 樹脂，INSPIRE是陶氏化學(xué)公司(The Dow Chemical Company)的商標(biāo))和46重量％滑石 (來自Luzenac的TC-100)在40毫米(mm)的共旋雙螺桿擠出機(jī)中合并，然后將聚合物組合物造粒。將聚合物和填料以規(guī)定的重量比通過標(biāo)準(zhǔn)失重進(jìn)料器進(jìn)料。將聚合物在混合擠出機(jī)中熔融并且將填料混入聚合物基體中，以形成聚合物/填料混合物。將聚合物/填料混合物從混合擠出機(jī)進(jìn)料到合適的泵送裝置(例如，單螺桿擠出機(jī)或齒輪泵)中，然后通過多孔線料模頭以制備聚合物/填料混合物的多條線材。將線材在水下冷卻并且將它們切割為粒料。通過以下方法由可取向聚合物組合物的粒料制備坯料將粒料進(jìn)料到擠出機(jī)中， 在198°C (高于可取向聚合物組合物的軟化溫度約30°C)的溫度塑煉該粒料，并且將塑煉的可取向聚合物組合物通過矩形坯料模頭擠出，所述矩形坯料模頭具有5. 08厘米O英寸) 寬X 1.52厘米(0.6英寸)高的尺寸。將擠出的可取向聚合物組合物通過具有5. 08厘米 O英寸)X 1.52厘米(0.6英寸)開口尺寸的校準(zhǔn)器進(jìn)料到牽引裝置(例如，帶式牽引機(jī) (belt puller))中，并且將可取向聚合物組合物以足以將該組合物拉細(xì)為如下尺寸的速率牽引出對于適合通過將在下一個(gè)步驟用于將坯料拉伸的固態(tài)拉伸模頭而言足夠小，并且對于通過固態(tài)模頭延伸至拉伸牽引機(jī)而言足夠長。在獲得足夠長度的拉細(xì)坯料時(shí)，逐漸減緩牽引速率以使坯料獲得逐漸增大的截面積，直至獲得滿5. 08厘米X 1.52厘米截面尺寸。 當(dāng)坯料達(dá)到滿截面尺寸時(shí)，其接觸校準(zhǔn)器的壁，這使得坯料的表面平滑為均勻的矩形。在獲得具有滿截面尺寸的坯料的長度以后切割坯料，所述坯料為大約4米(13英尺)長。對用于實(shí)施例和比較例中的每個(gè)坯料重復(fù)該過程。坯料具有可忽略的空隙體積。因此，在所得 OPC中的任何空隙體積都?xì)w因于空穴化(即，OPC空隙體積是空穴化的空隙體積)。通過固態(tài)拉伸模頭拉伸聚合物坯料。用于拉伸過程中的固態(tài)拉伸模頭是成比例拉伸模頭，盡管成比例拉伸模頭對于本發(fā)明方法的最寬范圍不是必要的。在成比例拉伸模頭中，成形通道壁限制從入口向出口延伸的聚合物組合物拉伸路徑，其中聚合物組合物的全部截面具有基本上成比例的非圓形截面形狀，并且具有落在平行于拉伸方向延伸的大致直線(“形心線〃)上的形心。成形通道的全部截面相互成比例，并且成形通道壁朝向形心線沿成形通道連續(xù)地遞減。成形通道(對應(yīng)于初始坯料的1. 52厘米尺寸)“側(cè)面"的成形通道壁朝向成形通道的形心線以15°角遞減。在成形通道(對應(yīng)于初始坯料的5. 08厘米尺寸)的"頂部"和"底部"的成形通道壁朝向成形通道的形心線以4. 6°角遞減。將每個(gè)坯料通過固態(tài)拉伸模頭拉伸以形成0PC。將坯料的狹窄部分通過拉伸模頭、 通過1. 5米(5英尺)長的23°C噴水罐進(jìn)料到坯料牽引機(jī)中。將每個(gè)坯料調(diào)節(jié)至拉伸溫度 (Td)并且將拉伸模頭設(shè)置為Td。Td比構(gòu)成坯料的聚合物組合物的軟化溫度低15°C。在整個(gè)拉伸過程中將拉伸模頭之前的坯料和拉伸模頭保持在拉伸溫度。通過逐漸增加坯料牽引機(jī)移動坯料通過拉伸模頭的速率(拉伸速率)，直至達(dá)到5. 8米(19英尺)/分鐘的拉伸速率，而通過拉伸模頭拉伸坯料。逐漸增加拉伸速率，直至足以避免離開拉伸模頭的OPC破裂。在拉伸過程中，坯料在其經(jīng)歷取向時(shí)經(jīng)歷空穴化。實(shí)施例1-具有與比較例A坯料類似尺寸的層壓坯料除了通過高度為6. 35mm的模頭擠出聚合物組合物以制備具有比較例A的坯料的大約一半高度(厚度)的坯料以外，以與用于比較例A的坯料類似的方式制備兩個(gè)初始坯料。通過將兩個(gè)初始坯料熔體熔合在一起制備層壓坯料。在輥的傳送系統(tǒng)上將兩個(gè)大約20英尺長的初始坯料彼此對準(zhǔn)。使用引導(dǎo)在表面上的熱空氣將兩個(gè)初始坯料的相互面對的表面(相對表面)加熱至熔體熔合溫度，所述熔體熔合溫度比它們的軟化溫度高大約 10°C。當(dāng)表面達(dá)到熔融溫度時(shí)通過引導(dǎo)初始坯料穿過相對的壓輥然后通過牽引帶傳送初始坯料，使得處于熔體熔合溫度的表面相互接觸，并且將初始坯料壓在一起大于45秒。產(chǎn)品是包含熔體熔合在一起的兩種初始坯料的層壓坯料。所得層壓坯料具有與比較例A中的坯料類似的尺寸。以類似于比較例A的方式拉伸層壓坯料以制備包含兩種層壓聚合物組合物的本發(fā)明的0PC。令人驚訝地，層壓坯料制成沒有熔體熔合缺陷的0PC。而且，層壓坯料制成具有與比較例A的單種聚合物組合物坯料類似強(qiáng)度和性質(zhì)的0PC。表1顯示比較例A(Comp ExA)和實(shí)施例1 (Ex 1)的密度和分離強(qiáng)度性質(zhì)。層壓坯料在拉伸之前的密度是1. 31克/ 立方厘米。表 權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法依次包括下列步驟，并且任選在任意兩個(gè)步驟之間存在其它步驟a.從擠出機(jī)擠出具有表面和芯的第一可取向聚合物組合物，其中所述第一可取向聚合物組合物，包括其表面和芯，處于擠出溫度；b.冷卻所述第一可取向聚合物組合物，使得其表面處于低于所述擠出溫度的溫度；c.提供第二聚合物組合物，并且將所述第二聚合物組合物粘合到所述第一可取向聚合物組合物的表面上以形成層壓坯料；d.如果所述層壓坯料并非已經(jīng)處于低于所述擠出溫度的拉伸溫度，則將所述層壓坯料調(diào)節(jié)至所述拉伸溫度；和e.拉伸所述層壓坯料以形成取向聚合物組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將步驟(c)重復(fù)任意次數(shù)以形成層壓坯料，該層壓坯料具有多于兩種彼此層壓的聚合物組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中重復(fù)步驟(c)以提供層壓坯料，該層壓坯料包含與至少兩種其它聚合物組合物層壓的至少一種內(nèi)部聚合物組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物中的至少一種包括再循環(huán)的聚合物組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物從所述擠出機(jī)中連續(xù)地伸出直至步驟(e)之后為止。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物組合物是可取向聚合物組合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物包含連續(xù)的可取向聚合物相，所述連續(xù)的可取向聚合物相包含聚丙烯、聚乙烯、聚酯和聚氯乙烯中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物組合物具有與所述第一可取向聚合物組合物相同的組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物在擠出溫度從同一擠出機(jī)并且通過單個(gè)擠出模頭但通過所述擠出模頭中不同的?？淄瑫r(shí)擠出，并且其中所述第二聚合物組合物在步驟(c)之前還經(jīng)歷冷卻步驟而達(dá)到低于其擠出溫度的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物組合物在第二擠出溫度從第二擠出機(jī)出來，并且在步驟(C)之前冷卻至低于所述第二擠出溫度的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物組合物具有與所述第一可取向聚合物組合物不同的組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二聚合物組合物不同于擠出的聚合物組合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)中的冷卻包括將流體冷卻介質(zhì)施用到所述第一可取向聚合物組合物上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在將所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物粘合到一起以形成層壓坯料之前，將它們都調(diào)節(jié)至所述拉伸溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物都具有軟化溫度，并且其中步驟(C)包括將這些聚合物組合物中的一種或兩種的表面加熱至高于其軟化溫度的溫度，然后使所述第一可取向聚合物組合物的表面與所述第二聚合物組合物接觸，以實(shí)現(xiàn)這兩種聚合物組合物之間的熔體熔合。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括施加壓力以在所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物熔體熔合時(shí)將它們一起壓緊。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物各自具有表面，并且步驟(c)包括將粘合劑施用到所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物中的一種或兩種的表面上，然后使所述表面在一起接觸，使得所述粘合劑將所述第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物粘合在一起。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物、所述第二聚合物組合物或兩者是層壓坯料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(e)包括通過固態(tài)拉伸模頭拉伸所述層壓坯料。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(e)至少在所述第一可取向聚合物組合物中同時(shí)引起取向和空穴化。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一可取向聚合物組合物和所述第二聚合物組合物中的任一種或兩種包含分散在其中的無機(jī)填料。
22.—種取向聚合物組合物，所述取向聚合物組合物包含至少兩種層壓的聚合物組合物，其中這些聚合物組合物中的至少一種是取向的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中至少一種取向聚合物組合物是空穴化的。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中兩種層壓的聚合物組合物具有相同的組成并且都是取向的。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中所述層壓的聚合物組合物熔體熔合在一起，這通過在它們的界面處的熔體熔合線證明。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中兩種層壓的聚合物組合物的至少一種特性不同，所述至少一種特性選自取向程度、組成、顏色和空穴化程度。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中所述取向聚合物組合物包含至少三種層壓的聚合物組合物，其中至少一種內(nèi)部聚合物組合物粘合到至少兩種其它聚合物組合物上，并且其中聚合物組合物層中的至少一個(gè)是取向的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的取向聚合物組合物，其中至少一種內(nèi)部聚合物組合物是同時(shí)取向并且空穴化的。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中第一可取向聚合物組合物和第二聚合物組合物中的至少一種包括再循環(huán)的聚合物組合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的取向聚合物組合物，其中該聚合物組合物沿層壓的聚合物組合物之間的界面的分離強(qiáng)度等于或超過由任一種層壓的聚合物組合物組成的取向聚合物組合物的分離強(qiáng)度。
全文摘要
固態(tài)拉伸層壓聚合物坯料以制備取向聚合物組合物，所述層壓聚合物坯料含有兩種以上彼此層壓的聚合物組合物。
文檔編號B29C55/02GK102438810SQ201080011793
公開日2012年5月2日 申請日期2010年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者凱文·尼克爾斯, 安德魯·格雷厄姆, 布雷特·伯徹梅爾, 霍安·彭, 馬克·巴格 申請人:伊歐維新有限責(zé)任公司