制造具有增加填料含量的復合聚合物材料的方法
【專利說明】制造具有増加填料含量的復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合聚合物材料的方法和所述復合聚合物材料 的用途。 制造聚合物的成本日益增加推動了在復合聚合物材料中提供更高填料水平的方法的 開發(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-冷混合機中混 合以形成聚合物干混物。然后，通常以氣動方式將聚合物干混物輸送至混煉機（通常為擠 出機），在其中形成復合聚合物材料。 具有增加填料含量的復合聚合物材料和用于制造所述復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公開了母料丸粒，其包含熱塑性樹脂和共混于熱塑性樹脂中的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 樹脂組合物。 IE 930545公開了母料材料的用途，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規(guī)氯化烯烴聚合物。任選地，該組 合物的無機填料水平可為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。該文獻還公開了一種方法，根據(jù)該方法，采用兩個步驟（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的溫度下進行。 根據(jù) H. Muller 的 Kunststoffe International 12/2006,62-66,公開了包含碳酸?丐 的聚氯乙烯，其中在擠出機之前將所述碳酸鈣通過直接添加技術(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合聚合物材料的常規(guī)方法在應用于制造具有增加填料 含量的復合聚合物材料時具有若干缺點。通常，當填料含量高于20份至30份時，用于制造 復合聚合物材料的常規(guī)方法開始出現(xiàn)問題。 例如，當應用常規(guī)方法時，將增加量的填料材料（即高于20份至30份的量）添加至聚 合物會導致混合時間增加。 當將常規(guī)方法應用于制造具有增加填料含量的復合聚合物材料時，另一缺點是在 熱-冷混合機的壁上形成填料材料沉積物。 當將常規(guī)方法應用于制造具有增加填料含量的復合聚合物材料時，又一缺點是當以氣 動方式將通過熱-冷混合而獲得的干混物輸送至混煉機時干混物中聚合物材料和填料材 料的離析。這進而導致所制造的復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合聚合物材料的方法仍為技術(shù)人員所 關(guān)注。 因此，一個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間。由 于通過直接添加技術(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方式將從熱-冷混合機中獲 得的干混物輸送至混煉機時的離析問題。 又一目的是提供具有增加填料含量的復合聚合物材料，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)至預定值，并且可 被精確而均勻地配給。 上述和其他目的通過本文在獨立權(quán)利要求中限定的主題得以實現(xiàn)。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于制造復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； (d) 在所述混煉機中形成復合聚合物材料； 其中以使得所產(chǎn)生的復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使用直接 添加技術(shù)來進行。 根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及提供通過本發(fā)明方法可獲得的復合聚合物材料。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了復合聚合物材料，其包含礦物填料材料和聚合物材料， 其中復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)明的復合聚合物材料在聚合物產(chǎn)品中的用途，其中復合材 料優(yōu)選用作母料。 本發(fā)明方法的有利實施方案在對應的從屬權(quán)利要求中限定。 根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方案，所產(chǎn)生的復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)明方法的另一實施方案，步驟（d)中復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)明方法的又一實施方案，使所獲得的復合聚合物材料微細化以產(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優(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)選包含微細化的回收聚合物材料。 根據(jù)本發(fā)明方法的另一實施方案，所述混煉機為擠出機，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?；酆衔铩⒈；簿畚铩⒙然垡蚁┘捌浠旌衔锏木酆衔?，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)明的復合聚合物材料的另一實施方案，復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)明的復合聚合物材料的又一實施方案，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)明的復合聚合物材料的另一實施方案，聚合物材料包含選自乙烯基聚合物、 乙烯基共聚物、丙烯?；酆衔铩⒈；簿畚铩⒙然垡蚁┘捌浠旌衔锏木酆衔?，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)明的復合聚合物材料的另一實施方案，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。 應理解，為了本發(fā)明的目的，以下術(shù)語具有以下含義： 術(shù)語"礦物填料材料"在本發(fā)明的含義中是指礦物來源的物質(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"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 規(guī)共聚物和交替共聚物、異相共聚物和無規(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％。 本申請中所使用的"復合聚合物材料"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)本申請的"混煉機"可為適合用于使一種或更多種聚合