纖維填充的含氟聚合物的熔融加工成形的製作方法

2023-05-19 05:28:31

專利名稱：纖維填充的含氟聚合物的熔融加工成形的製作方法
技術領域：
本發明涉及熔融加工包含高比例纖維的可熔融加工成形的含氟 聚合物。
背景技術：
玻璃纖維加入到可熔融加工成形的含氟聚合物可增加通常由擠 出、注塑和壓塑這些方法用所得組合物才莫塑的製品的剛度0莫量)。在 片莫塑中，施加機械壓力使熔融的組合物充分流動，以形成製品的所需 形狀。通常將組合物作為熔融成形的丸粒加入到這些過程中，這些丸 粒一般由組合物熔融擠成線料並將線料切斷而成，其中所得丸粒為約
3000至4000微米(11S至157密耳)直徑，和約2000至3500孩i米(80 至140密耳)長度。在組合物的玻璃纖維含量增加到使模塑製品的剛度 和尺寸穩定性增加時，例如基於玻璃纖維和可熔融加工成形的含氟聚 合物的組合重量至少15%重量，通常至少30%重量玻璃纖維，組合物 的熔體流動降低，使組合物難以擠成為線料。對於乙烯/四氟乙烯共聚 物(ETFE),加拿大專利900075公開熔體粘度從1.8x104泊(沒有玻璃纖 維填料)增加到6.49><104泊(26%重量玻璃纖維填料)。此難題延續到才莫 塑過程，表現為在注塑情況下才莫不完全填充，對壓塑避免模塑製品中 孔隙的周期較長，並且擠出速率l曼。
發明概述
本發明通過以下方法解決這一難題，所述方法包括模塑包含玻璃 纖維和可熔融加工成形的含氟聚合物的熔融組合物，以形成製品，所 述熔融組合物由熔融所述組合物的熔融成形顆粒獲得，所述顆粒具有不大於約70密耳(1784微米)的寬度。玻璃纖維混入此類含氟聚合物小 顆粒的方法也適用於熔融溫度高於含氟聚合物並且高於進行混入所 用熔融溫度的其他纖維。本發明所用的纖維可以為無機纖維，如玻璃 纖維，或有機纖維，如聚合物纖維，例如芳族聚醯胺纖維和PTFE(聚 四氟乙烯)纖維。也可以使用碳纖維；由於通常由烴聚合物衍生，也將 碳纖維認為是有機纖維。使用玻璃纖維以外的這些纖維提供類似於在
模塑過程中使用玻璃纖維的優點。
意外的是，本發明的高度纖維填充的小顆粒，類似於粗砂、顆粒， 尤其在使顆粒的寬度更小時，可通過很小直徑的擠出孔熔融擠出來成 形。這種意外是由於，纖維不堵塞產生小寬度顆粒所必需的小直徑擠 出孔，如在組合物中存在大量纖維所預料那樣，例如，基於纖維和可 熔融加工成形含氟聚合物的組合重量至少15%重量，或基於纖維和含 氟聚合物的組合體積至少10%體積。除非另外指明，以後提出的所有 %重量和％體積均根據此相同基準。實際上，觀察產生這些小顆粒的 擠出孔顯示，孔很小，導致認為纖維會堵塞擠出孔。本發明提供一種 特殊的擠出模設計避免這一結果，如以後解釋。
由具有這些纖維填充的很小顆粒產生的改良是使在使用組合物 的纖維填充的較大丸粒時出現的熔體流動降低減'J、到最低限度，其中 纖維填充的很小顆粒作為進料加入到包含纖維和可熔融加工成形含 氟聚合物的熔融組合物的模塑過程中，以使所述組合物形成製品。對 熔體流動性的這一影響與可熔融加工成形的含氟聚合物單獨經過相 同才莫塑條件相關。由本發明得到的改良表現為模塑效果，在注塑過程 中模完全填充，擠出速率更快，壓塑製造無孔隙製品的周期更快。本 發明的模塑方法全部包括將機械壓力施加到熔融組合物，以使組合物 形成所需的製品形狀。在注塑中，此機械壓力由螺杆泵施加，在壓塑 中由壓頭(ram)施加，而在擠出中由擠出螺杆施加。這種對由上述顆粒 形成的熔融組合物施加機械壓力 <吏本發明的更多流體組合物給予改 善的^t塑效果。對注塑的作用尤其值得注意，因為它使由於含氟聚合
5物/玻璃纖維組合物不完全填充;^莫腔而不能由注塑熔融加工成形的制 品的才莫塑成為可能。加拿大專利900075中丸粒的常規尺寸，即3200 微米直徑x3200微米長度，其中有時稱為模製顆粒和模製粉末，使 ETFE/玻璃纖維組合物在實施例中只能由壓塑熔融加工成形。
本發明的另 一個實施方案是纖維填充的小顆粒自身，優選為包含 纖維和可熔融加工成形的含氟聚合物的組合物的熔融成形顆粒，所述
纖維佔所述纖維和所述可熔融加工成形含氟聚合物的組合重量至少 15%重量，至少80%重量所述顆粒具有不大於約70密耳(1784微米) 的寬度，和不大於約80密耳(2400微米)的長度。正如美國專利 6，632,902用TFE共聚物微立方體滾塑可能在尺寸(長度和寬度)上有一 些可變性一樣，本發明的纖維填充的顆粒也是如此。'632中公開的TFE 共聚物的擠出產生模口膨脹，即微立方體具有比擠出孔更大的直徑(跨 第2欄和第3欄句子)。在本發明通過將組合物擠成為線料且隨後將線 料切成顆粒而熔融成形的組合物中，纖維的作用基本防止模口膨脹， 並產生比擠出孔具有更小寬度(例如直徑)的顆粒。例如，64密耳(1631 微米)的擠出孔一般產生較小直徑的玻璃填充/可熔融加工成形的含氟 聚合物顆粒，例如小到45密耳(1147微米)。顆粒直徑從擠出孔直徑減 小非常意外，因為在擠出的線並+中存在纖維降低熔融擠出物的熔體強 度。與以上述常規丸粒大小提供的相同組合物比較，本發明的熔融成 形的顆粒顯示熔體流動性意外地增加。出乎意料的是，由減小3000 至4000微米直徑/1000至2000微米長度含氟聚合物/纖維組合物的顆 粒大小產生較佳的模填充，從而改善注塑性能。
附圖簡述


圖1為本發明的纖維填充/可熔融加工成形的含氟聚合物顆粒放 大100X的側^L照片。
圖2為本發明的纖維填充/可熔融加工成形的含氟聚合物顆粒放 大100X的端視照片。
6圖3為一種一般擠出模的示意側視橫截面圖，所述擠出模用於擠
出供切成丸粒使用的纖維填充/可熔融加工成形的含氟聚合物線料。
圖4為本發明所用擠出模的一個實施方案的示意側視^f黃截面圖。 發明詳述
圖1和圖2的本發明的纖維填充/可熔融加工成形含氟聚合物顆粒 的照相視圖顯示，顆粒近似為圓柱形，並且這種特定顆粒具有橢圓形 橫截面形狀，即使從圓形形狀的擠出孔4齊出。這種橢圓形是由於將擠 出的線料輸送到將線料切割成顆粒的切割機的方法。使擠出的線料下 垂進入伸長型水浴，水浴使線料淬火從而使線料固化。通過居間的一 對相對旋轉的壓料輥將冷卻的線料拉過水浴，並拉入切割機。
從圖1和圖2的照相視圖明顯看出，纖維佔據顆粒橫截面的相當 大部分。在這些圖中，纖維為玻璃纖維。可看到在圖1中從顆粒表面 (切割端)伸出大量的線料端，並且在圖2中與包圍玻璃纖維的較深色 含氟聚合物部分相比，可見這些纖維為淺色部分。此顆粒中的含氟聚 合物為乙烯/四氟乙烯共聚物，並且顆粒中玻璃纖維的量為30%重量。 從圖2明顯看出，顆粒完全被玻璃纖維"填充"。
圖3顯示利用或不利用纖維擠出可熔融加工成形的含氟聚合物線 料的常規擠出模2。在此模中，在擠出孔4之上是向外漸細的錐形部 分6,隨後是與擠出機(未顯示)排出端連通的圓柱形進料部分8。錐形 部分6與孔4的中心線12形成45°的角10。錐形部分6引導熔融的聚 合物進入擠出孔，作為線料擠出用於切割成上述大丸粒(3000至4000 微米(118至157密耳)直徑和1000至2000微米(39至78密耳)長度)。 這種模設計也已用於形成供切割成美國專利6,632,902所公開微立方 體使用的擠出線料。
儘管圖3的模設計已用於製備大的玻璃填充的丸粒，即熔融的線 料可連續擠出，但它不用於製備本發明的熔融成形的纖維填充/可熔融 加工成形的含氟聚合物顆粒。如所預料那樣，擠出的線料被纖維堵塞，導致擠出的線料斷續地斷裂。
圖4顯示能夠擠出小直徑纖維填充/可熔融加工成形的線料的擠
出才莫設計，由這種擠出才莫設計擠出的線料然後可切成本發明的熔融成
形顆粒。在此設計中，模20包括小直徑的才齊出孔22、錐形漸細部分 24和圓柱形進料部分26。如圖3那樣，錐形漸細部分24與通過擠出 孔22的中心線30形成45。的角28。與圖3衝莫設計的區別是4是供在錐 形部分24和孔22之間形成過渡的較小角度的錐形漸細部分32。錐形 部分32與中心線30形成20。的角34。不是小直徑的孔與纖維叢橋連 以致中斷熔融線料流，錐形部分32使聚合物分子以流動方向排列， 這又引導纖維以縱向進入孔中，使它們以一個方向(流動(擠出)方向) 排列，並通過孔，由熔融的含氟聚合物包圍。因此，纖維/可熔融加工 成形的含氟聚合物組合物的線料被擠出，並且組合物中的纖維在擠出 期間以擠出方向排列。設想部分24和/或部分32中的其他低角度和/ 或另外錐形錐度也會提供此效果。
將從圖4的模設計得到的固化線料切開提供本發明的顆粒，其中 纖維在顆粒內以 一個方向排列。此排列不是本發明方法中顆粒功能性 或其使用所必須，而是得到本發明和本發明所用纖維填充可熔融加工 成形的含氟聚合物顆料的最方《更和經濟方式寺齊出的結果。在隨後才莫塑 過程中使用此顆粒時，產生的熔融過程使小顆粒一起流動，形成其中 纖維以多個方向延伸的熔融物質。
意外的是，得到的熔融物質具有比由纖維填充/可熔融加工成形的 較大含氟聚合物丸粒獲得的熔融物質更佳的優良熔體流動性，並且這 有利於通過對此熔融物質施壓來模塑製品。此改良自身表現為(即，尤 其可見)注塑複雜的製品，如含薄壁的那些製品。對於此類製品，當有 時或始終使用纖維填充/可熔融加工成形的大丸粒使才莫不完全填充時， 使用本發明的纖維填充/可熔融加工成形的含氟聚合物小顆粒使模一 致填充。
可在本發明中使用任何玻璃纖維。這些玻璃纖維耐高溫，使得纖維不在所用特定含氟聚合物使用的熔融加工溫度熔融或軟化，以致失
去纖維形狀。用於製成纖維的優選玻璃為E-玻璃，這是一種低鹼硼矽
酸鹽玻璃。玻璃纖維的旦尼爾數細得足以使顆粒中存在的所有纖維的
橫截面積不大於擠出孔橫截面面積的約50%。玻璃纖維一般具有5至 50微米的直徑，更優選5至20微米。本發明不限於玻璃纖維上的任 何特定塗飾劑(偶合劑)。通常利用或不利用塗飾劑的玻璃纖維與含氟 聚合物不相容，即不^皮含氟聚合物溼潤。這與粘著到用塗飾劑(偶合劑) 塗覆的玻璃纖維的烴聚合物(如聚烯烴和聚醯胺)大不相同。優選玻璃 纖維不含偶合劑。
玻璃纖維的熱需要與其他無機纖維和有機纖維相同，如碳纖維(例 如購自Toray Carbon Fibers, Decatur Alabama USA)、芳力笑聚醯胺(如 Kevlar⑧和Nomex ,購自DuPont， Wilmington Delaware USA)和PTFE 纖維(如TFA Teflon PTFE纖維，購自Toray Fluorofibers(America), Decatur Alabama USA)。
本發明使用的含氟聚合物優選為部分結晶性，並且可熔融加工成 形，這意味它們在可由加壓模塑方法加工的熔融態可充分流動(力。熱高 於熔融溫度)，加壓模塑方法如擠出、注塑和壓塑。可用根據ASTM D-1238測定的熔體流速描述含氟聚合物的熔體流動性，本發明使用的 含氟聚合物優選具有在特定含氟聚合物所用標準溫度測定的至少 lg/10min的熔體流速(MFR),參見例如ASTM D 2116a和ASTM D 3159-91a。熔體粘度(MV)(用泊表示)用測定的MFR如下計算 MV=53170/MFR(g/min)，如美國專利4,380,618所公開(co1.3, 1.50-52)。 因此，文獻報告的熔體粘度可回算成MFR。例如，加拿大專利900075 的實施例2和3中所述的3.04xl0、泊和4.3xl0"自的熔體粘度分別相 當於 17.5g/10min 和 12.4g/10min 的 MFR(計算 MFR(g/10min—531700/3.04xl04泊)。測定含氟聚合物MFR的方法對 (尤其是對)含氟聚合物是唯一的，因為與烴基聚合物相比含氟聚合物 的熔體粘度高。聚四氟乙烯(PTFE)—般不可熔融加工，即，在高於其熔點的溫度不流動，因此，此聚合物是不可熔融加工成形的。低分子
量PTFE可以作為PTFE微粉末獲得，其分子量低得足以使該聚合物 在熔融時能夠流動，但由於低分子量，產生的模製品沒有強度。沒有 強度由製品的脆度顯示。如果用微粉末形成薄膜，則在撓曲時破裂。 相反，本發明所用的可熔融加工成形的含氟聚合物可形成在不破裂下 重複撓曲的薄膜。此柔韌性可進一步由MIT抗撓壽命表徵，抗撓壽命 為至少500個周期，優選至少1000個周期，最優選至少2000個周期， 抗撓壽命利用ASTM D-2176F所述的標準MIT耐折試驗儀對在冷水 中淬火的8密耳(0.2mm)厚壓塑薄膜檢測。
用於本發明的優選可熔融加工成形的含氟聚合物包含一種或多 種選自-CF2-CF2.、 -CF2-CF(CF3)-、 -CF2-CH2-、 -CH2-CHF^。-CH2-CH2-的重複單元，這些重複單元及其組合的選擇條件是含氟聚合物包含至 少35%重量氟，優選至少50%重量。因此，儘管在形成聚合物的碳原 子鏈中可存在烴單元，但在聚合物鏈中有足夠的氟取代的碳原子，以 提供存在的氟的所需最小量，使含氟聚合物顯示化學惰性。含氟聚合 物也優選具有至少15(TC的熔融溫度，優選至少200°C，更優選至少 240°C。
全氟聚合物，即除了在聚合物鏈端基中存在其他原子的可能性 外，其中連接到碳原子的單價原子全部為氟，其實例包括四氟乙烯 (TFE)與一種或多種具有3至8個碳原子的全氟烯烴(優選六氟丙烯 (HFP》的共聚物。TFE/HFP共聚物可包含其他共聚的全氟單體，如全 氟(烷基乙烯基醚)，其中烷基包含1至5個碳原子。優選的此類烷基 為全氟(曱基乙烯基醚)、全氟(乙基乙烯基醚)和全氟(丙基乙烯基醚)。 一般共聚物的HFP含量為共聚物總重量的約7至17%重量，更一般9 至17%重量(計算HFP指數(HFPI)x3.2)，存在時，其他共聚單體為 約0.2至3%重量。具有和不具有其他共聚的單體的TFE/HFP共聚物 通常#1稱為FEP。
可用於本發明的烴/氟碳聚合物(以後稱為"氫氟聚合物")的實例包括偏二氟乙烯聚合物(均聚物和共聚物)，通常稱為PVDF;乙烯(E)與 TFE的共聚物， 一般含40至60%摩爾各單體，總共100%摩爾，並且 優選包含其他共聚的單體，如全氟烷基乙烯，優選全氟丁基乙烯。這 些共聚物通常被稱為ETFE。雖然ETFE主要由組成聚合物鏈的乙烯 和四氟乙烯重複單元組成，但一般也存在其他單元或不同的氟化單 體，以提供共聚物所需的熔融、外觀和/或物理性質，例如避免高溫脆 性。其他單體的實例包括全氟烷基乙烯，例如全氟丁基乙烯、全氟(乙 基或丙基乙烯基醚)、六氟異丁烯和CH產CFRf，其中Rf為C2-do氟烷 基，如CH2=CFC5F1H、六氟丙烯和偏二氟乙烯。 一般這些其他單體 以四氟乙烯和乙烯總摩爾數的0.1%摩爾至10%摩爾存在。此類共聚物 進一步描述於美國專利3,624,250、 4,123，602、 4,513,129和4,677,175。 其他氫氟聚合物包括EFEP和TFE、 HFP與偏二氟乙烯的共聚物(通常 稱為THV)。優選ETFE的MFR不大於約10g/10min。不管這種低MFR， 與前述常規玻璃纖維填充的ETFE丸粒比豐支，本發明的才莫塑方法和其 中所用小顆粒熔融成形的顆粒提供改善的熔體流動性。
本發明所用含氟聚合物均具有高熔融溫度特徵，例如至少約 175°C, —般至少約200。C，最經常至少約225。C。才莫塑這些含氟聚合 物在顯著更高溫度進行， 一般大於300°C，最經常大於約325°C。甚 至在這些極高溫度，纖維也保持與含氟聚合物不相容，降低在纖維填 充的顆粒形成前得到的熔融混合物的熔體流速。
本發明的熔融成形的纖維填充/可熔融加工成形的含氟聚合物顆 粒可包含其他成分，例如以有效量使顆粒著色並因此使由顆粒模塑的 製品著色的顏料。為了著色或為了給予顆粒和由顆粒模塑的製品充分 導電性以使製品耗散靜電荷，也可存在炭黑顏料。
可通過以下步驟製備本發明使用的纖維填充/可熔融加工成形的 含氟聚合物顆粒，將切成所需長度的纖維(例如100至300密耳(2550 至7650微米)與熔融成形的丸粒(例如測量125密耳(3185微米)直徑和 175密耳(4460微米)長度)幹混，然後熔融混合所得組合物，並通過如
ii圖4所示的模設計擠出，以形成在含氟聚合物中包圍的纖維的炫融線 料。線料的切開(切斷)一般對固化的線料進行，而不對熔融線料進行， 以避免在顆粒上形成"尾"。通過在重力作用下使線料向下下垂進入含 冷水的伸長型槽(浴)，可方便地使線料固化。線料在槽的一端進入冷 水，並在槽的相對端通過旋轉的壓料輥，壓料輥將淬火的線料拉過槽 中的水。通常，壓料輥前面的空氣流(氣刀)將表面水從線料吹走。已 經發現，儘管擠出的線料用纖維高度填充，但壓料輥可以比擠出速率 更快的速率操作，以在某種程度拉伸擠出的線料，產生比擠出孔直徑 更小直徑的線料(和顆粒)。壓料輥將冷卻的線料送入常規切割機，隨 後，切割機將線料切成本發明使用的熔融成形的顆粒。顆粒的熔融成 形是由於前面的熔融混合/4齊出過程，並且顆粒由切割步驟產生。
在纖維為玻璃時，優選在可熔融加工成形含氟聚合物顆粒中填充 的纖維的部分為至少15%重量纖維，更優選至少20%重量，甚至更優 選至少25%重量纖維，增加纖維量用於相應提高最終由顆粒模塑的制 品的剛性和尺寸穩定性。 一般不多於顆粒的40%重量為玻璃纖維。
其他填料，如芳族聚醯胺纖維，具有比含氟聚合物(密度約1.7至 2.15)和玻璃(密度約2.5)更低的密度(g/cc)(注意此密度是指製成纖維的 物質的密度，而不是所使用無論什麼物理形式的纖維的體積密度)，其 密度為約1.5,並且碳纖維(約1.85)和PTFE(密度2.15)的密度與所述含 氟聚合物接近或相同。在這種填料纖維的不同密度的情況下，所有纖 維填料的高度填充條件較佳表示為％體積，而不表示為％重量。關於 這一點，含氟聚合物顆粒中纖維填料的優選。/。體積為至少10%體積， 優選至少15%體積，更優選至少18%體積，甚至更優選至少22%體積。 —般不多於含氟聚合物顆粒的50%體積為纖維填料。所有的％體積均 基於顆粒中含氟聚合物與纖維填料的總體積。
優選顆粒的寬度(為擠出/淬火線料的直徑)不大於約60密耳(1530 微米)，更優選不大於約50密耳(1275微米)。顆粒的最小寬度取決於 存在的纖維的％重量，即較小％重量的纖維能夠擠出較小直徑的線料。通常最小寬度為至少約25密耳(637微米)，優選至少40密耳(1020微 米)，更優選至少45密耳(1147微米)，以有利於擠出加工纖維填充的 顆粒而不堵塞擠出孔，尤其在含氟聚合物中纖維的填充量增加時。在 有兩個寬度尺寸時，例如在圖2中所示的橢圓形橫截面顆粒的情況下， 準確寬度為兩個直徑的平均值。由單一線料得到的顆粒由於熔融線料 直徑的變化顯示不同直徑。例如，從64密耳(1631微米)直徑的孔擠出 的30個顆粒的直徑的微米測量結果顯示45到60密耳(1147至1520 微米)直徑變化。
優選纖維填充/可熔融加工成形的含氟聚合物顆粒的長度不大於 約80密耳(2400微米)，更優選不大於約70密耳(1784微米)。在切開 纖維填充/可熔融加工成形含氟聚合物組合物的熔融/淬火擠出線料的
實際操作中，顆粒的長度也有改變，即使切割機為單一長度設定。例 如，上述30個顆粒顯示長度為62至69密耳(1590至1770微米)。優
選纖維填充的含氟聚合物顆粒具有小的長寬比(長度尺寸與寬度尺寸 之比)，這有利於顆粒加入到模塑設備而進料不被連橋中斷。因此，顆 粒的長寬比優選不大於2:1，優選不大於1.5:1。
由於這種顆粒大小(長度和寬度)的變化，本文表示的顆粒大小適 用於至少80%重量顆粒，更優選至少90%重量，甚至更優選適用於所 有的顆粒。通過比較至少30個隨機選擇的顆粒樣品的規定顆粒大小 顆粒的計數與超出規定大小範圍的顆粒的計數，或者由下一段落中所 述的分級方法，可估計超出規定顆粒大小的顆粒的數目。為了更精確 測定，可比較這些計數顆粒的重量。
顆粒大小(長度和寬度)可用測微計實際測量確定，或者用對顆粒 放大照片應用的測量確定。也可用美國專利6,632,902中所述的過篩 (分級)方法進行初步測定，這可排除需要直接測量。根據過篩方法， 如果80%重量的很多顆粒的代表樣品通過70密耳(1784微米)開孔的 篩，並且保留在25密耳(637微米)開孔的篩上，則80%重量的這些顆 粒在637微米至1784微米的大小範圍內。根據測定顆粒大小的這種檢測方法，優選本發明的和本發明使用的至少80%重量玻璃填充/可熔 融加工成形的含氟聚合物顆粒在500微米至1800微米的大小範圍內， 更優選在500微米至1500微米大小範圍內。
以與較大丸粒相同的方式在^t塑方法中使用上述纖維填充/可熔 融加工成形的顆粒，以便與用較大丸粒進行^t塑時比較，得到由增加 熔融組合物熔體流動性改善的結果。
實施例
在這些實施例中使用的含氟聚合物是作為TEFZEL 200 ETFE 含氟聚合物購自E. I. du Pont de Nemours and Company的ETFE,所述 聚合物具有在297。C測定的7g/10min的熔體流速，並且為約125密耳 (3185微米)直徑和175密耳(4460微米)長度的擠出熔融成形丸粒形式。 在實施例中使用的纖維為玻璃纖維，但可用任何上述其他纖維得到類 似結果。所用玻璃纖維作為910級短切E-玻璃纖維線料購自St. Gobain/Ve加tex，纖維長度為約188密耳(4.5mm),纖維直徑為10微 米。製備含30%重量玻璃纖維和70%重量ETFE丸粒的千混組合物。 將此組合物加入到在10rpm操作並加熱到5M。F(3(TrC)熔融溫度的單 螺杆Brabender⑧混合機，混合機將熔融組合物通過圖4所示的才莫擠出， 模具有64密耳(1631微米)的孔直徑。擠出的線料由壓料輥拉過淬火水 浴，壓料輥又將經淬火的固化線料送到為了將線料切成62密耳(1590
微米)長度設定的旋轉切割機。在放大下觀察時，所得玻璃纖維填充的 顆粒顯示只從各顆粒兩個切端伸出的玻璃纖維殘根，表明纖維在顆粒 內以一個方向排列。對這些顆粒的寬度和長度用測微計測量顯示，寬 度為45至60密耳(1147至1520微米)，長度為62至69密耳(1590至 1770微米)。
將這些顆粒加到注塑機，其中待成形的製品為在底部具有孔並且 具有從杯形頂部向外延伸的圍裙的薄壁杯的形狀。圍裙的直徑為約 4mm,杯的外徑為約2mm，杯的深度約與其外徑相同，壁厚為約
142.5mm。模具在圍裙的相對側上具有雙口 ，並且各注塑周期同時用含 氟聚合物/玻璃纖維組合物填充多個模具。這意味熔融組合物必須通過 流道流到各才莫具的各口，然後進入各模具。注塑的結果是，各模具用 熔融組合物在每個周期完全填充，從而得到完全成形的薄壁製品。除 了各才莫具完全填充外，得到的製品還具有實質均勻的壁厚。
在用與初始丸粒(125密耳(3185微米)直徑和175密耳(4460微米) 長度)接近相同大小的玻璃填充的ETFE的丸粒(30%重量玻璃纖維)重 復此注塑時，其中丸粒由Brabender處理和熔融淨齊出ETFE丸粒與玻 璃纖維的乾燥混合物並且通過圖3設計的125密耳(3185微米)直徑擠 出模獲得，結果是模具不完全填充。在Brabender擠出的玻璃填充的 丸粒被磨光到略小尺寸時，注塑結果幾乎相同，但增加的缺點是丸粒 S皮磨掉的部分代表浪費和加到注塑機的磨光丸粒的汙染物。這些玻璃 填充的含氟聚合物較大丸粒的其他缺點是，與使用本發明的玻璃填充 含氟聚合物顆粒比較，對注塑機的筒和螺杆過度磨損。
本發明使用的玻璃填充的含氟聚合物顆粒的較佳熔體流動性不 僅提供較佳注塑製品，而且能夠使每個注塑操作周期模塑的製品數目 增加。因此，對於能夠用較大大小的玻璃填充的含氟聚合物丸粒模塑 的製品，使用本發明的玻璃填充的含氟聚合物顆粒能夠每個周期填充 更多數目的模具，從而提高注塑操作的生產能力。在用諸如芳族聚醯 胺纖維、碳纖維或PTFE纖維代替玻璃纖維時得到類似結果。
權利要求
1. 一種模塑熔融組合物以使組合物形成製品的方法，所述熔融組合物包含纖維和可熔融加工成形的含氟聚合物，其中與所述可熔融加工成形含氟聚合物單獨的熔體流動性比較，在所述組合物中存在所述纖維降低所述組合物的熔體流動性，其改良包括對由熔融所述組合物的熔融成形顆粒獲得的組合物進行模塑，其中至少80％重量所述顆粒具有不大於約70密耳(1784微米)的寬度，從而使所述組合物的熔體流動降低減小到最低限度。
2. —種模塑熔融組合物以形成製品的方法，所述熔融組合物包含 纖維和可熔融加工成形的含氟聚合物，所述熔融組合物由熔融所述組 合物的熔體成形顆粒獲得，所述顆粒具有不大於約70密耳(1784微米) 的寬度。
3. 權利要求2的方法，其中所述^f莫塑為注塑。
4. 權利要求2的方法，其中所述顆粒通過將所述組合物擠出成線 料，在所述擠出期間使所述纖維以所述擠出方向排列，並且切開所述 線料來獲得。
5. 權利要求2的方法，其中至少80%重量所述顆粒具有不大於約 60密耳(1530微米)的寬度。
6. 權利要求2的方法，其中至少80%重量所述顆粒具有不大於約 80密耳(2400微米)的長度。
7. 權利要求l的方法，其中所述纖維為有機纖維或無機纖維。
8. 權利要求7的方法，其中所述纖維為玻璃纖維、芳族聚醯胺纖 維、PTFE纖維或碳纖維。
9. 一種組合物的熔融成形顆粒，所述組合物包含纖維和可熔融加 工成形的含氟聚合物，所述纖維佔所述纖維和所述可熔融加工成形含 氟聚合物的總重量至少約10%體積，至少約80。/。重量所述顆粒具有不 大於約70密耳(1784微米)的寬度和不大於約80密耳(2400微米)的長度。
10. 權利要求9的熔融成形顆粒，其中所述纖維為玻璃，並且佔 所述總重量的至少約15%重量。
11. 權利要求9的熔融成形顆粒，其中存在最多約40%重量所述纖維。
12. 權利要求9的熔融成形顆粒，其中所述纖維以一個方向排列。
13. 權利要求9的熔融成形顆粒，其中所述纖維為有機纖維或無 機纖維。
14. 權利要求13的熔融成形顆粒，其中所述纖維為芳族聚醯胺纖 維、PTFE纖維或碳纖維。
15. 權利要求13的熔融成形顆粒，其中所述纖維為玻璃纖維。
16. 權利要求15的熔融成形顆粒，其中所述玻璃纖維不含偶合劑。
17. 權利要求9的熔融成形顆粒，所述顆粒具有不大於2:1的長寬比。
全文摘要
本發明提供一種組合物的模塑方法，所述組合物包含纖維(如玻璃纖維、芳族聚醯胺纖維、PTFE纖維或碳纖維)和可熔融加工成形的含氟聚合物，其中通過以至少80％重量顆粒具有不大於約70密耳(1784微米)寬度的熔融成形顆粒形式將組合物提供到工藝過程，可使在組合物作為常規大小的熔融成形丸粒提供到工藝過程時出現的組合物的熔體流動性降低減小到最低限度。
文檔編號C08K7/14GK101454391SQ200780018891
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月23日 優先權日2006年5月25日
發明者J·拉希賈尼 申請人:納幕爾杜邦公司