本申請主張于2014年6月13日提交的序列號為62/011,949的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其通過引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及熱塑性模塑組合物(thermoplasticmoldingcompositions)且特別涉及用可再生內(nèi)容物(renewablecontent)成形的熱塑性塑料(thermoplastics)。
背景技術(shù)：
：熱成型是將一塑料片材加熱至一柔韌的成型溫度以在一模具中形成一特定形狀且修整以產(chǎn)生一可用產(chǎn)品的一制造過程。當(dāng)涉及較薄規(guī)格和某些材料類型時，在一烘箱中將片材或“薄膜”加熱到一足夠高的溫度使得塑料可以拉伸到一模具中或一模具上并冷卻成一成品形狀。厚規(guī)格熱成型包括如車門和儀表板、冰箱襯里、多用途車床以及塑料托盤的多種部件。熱成型公司通常通過在一包裝機(jī)(balingmachine)中壓縮或通過進(jìn)料到一制粒機(jī)(研磨機(jī))以及生產(chǎn)磨碎的碎片(groundflake)以出售給再加工公司或在其自己的設(shè)備中重復(fù)使用來回收它們的廢料和廢塑料。通常，來自熱成型工藝的廢料和廢塑料被轉(zhuǎn)換回用于再次成型的擠出片材，以及用于注射成型(injectionmolding)的顆粒。聚丙烯(PP)是用于包括各種類型的包裝、紡織品、塑料部件和可重復(fù)使用的容器、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備以及汽車部件的各種應(yīng)用的一熱塑性聚合物。熱塑性塑料是當(dāng)加熱時變成一液體并在充分冷卻時凍結(jié)成一非常玻璃態(tài)(veryglassystate)的一聚合物。因熱塑性塑料可以重熔和再成型熱塑性聚合物不同于熱固性聚合物(膠木)(Bakelite)。一聚合物是由稱為單體的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的一大分子(高分子)。單體通常通過共價化學(xué)鍵彼此連接。聚丙烯具有基于單體的一線性結(jié)構(gòu)。在如氯化鈦的一催化劑存在下由丙烯氣體制備聚丙烯。因此，聚丙烯為石油精制過程的一副產(chǎn)物，且為石油基的。為了改變聚丙烯的一些材料性能，聚丙烯配方通常包括例如顏料、炭黑、橡膠、抗氧化劑以及UV穩(wěn)定劑的添加劑。聚丙烯可作為模塑粉末(moldingpowder)、擠出片材、流延膜、紡織纖維(textilestaple)以及連續(xù)長絲紗線(filamentyarn)。聚丙烯對一石油基的依賴性導(dǎo)致聚丙烯的價格隨油和油的可用性的價格上升和下降變化。因此，存在一種用于降低材料例如包括可壓模的長纖維熱塑性塑料(LFTD)的熱成型和可壓模的熱塑性塑料中低聚丙烯(virginpolypropylene)含量百分比以減少聚丙烯使用的需要。此外，通過使用“綠色”或基于農(nóng)業(yè)的產(chǎn)品聚丙烯含量的減少也具有一積極的環(huán)境影響。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：提供了一種包含聚丙烯、玻璃纖維以及用作一填料的一纖維素粉末的模塑組合物配方。本發(fā)明的模塑組合物配方的實(shí)施例可以具有為椰子殼粉末、核桃殼粉末或稻殼中的至少一種的一填料。本發(fā)明的模塑組合物配方還可以包括示例性地包括椰子纖維、竹纖維、甘蔗纖維或香蕉皮纖維中的至少一種的一天然纖維素纖維。在一具體實(shí)施方式中，本發(fā)明的模塑組合物為一可壓塑的長纖維熱塑性塑料(LFTD)。本發(fā)明的模塑組合物配方的實(shí)施方式可用于熱成型。在本發(fā)明模塑組合物的一個具體實(shí)施方式中，聚丙烯的配方比例為該配方的50％至60％；并且聚丙烯替代物為該配方的5％至15％。在本發(fā)明模塑組合物的一個具體實(shí)施方式中，聚丙烯的配方比例為40％至80％，纖維素粉末為1％至25％，玻璃纖維為1％至50％。提供了一種用于生產(chǎn)一模塑組合物包括混合和復(fù)合(mixingandcompounding)可再生內(nèi)容物以形成一聚丙烯替代組合物、以及結(jié)合該聚丙烯替代組合物與聚丙烯、一種或多種添加劑以及玻璃纖維的方法。在一具體實(shí)施方式中的混合和精梳(combing)方法為用一雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行的。在本發(fā)明方法的一具體實(shí)施方式中，可再生內(nèi)容物為一纖維素天然填料，其可以為椰子殼粉末、胡桃殼粉末或稻殼中的至少一種。在本發(fā)明方法的一具體實(shí)施方式中，可再生內(nèi)容物為一天然纖維素纖維，其可以為椰子纖維、竹纖維、甘蔗纖維或香蕉皮纖維中的至少一種。本發(fā)明方法的實(shí)施方式可用于生產(chǎn)為一可壓塑的長纖維熱塑性塑料(LFTD)的一組合物。本發(fā)明方法的實(shí)施方式可用于生產(chǎn)用于熱成型的一組合物。在本發(fā)明方法的一具體實(shí)施方式中使用的配方比例可以為配方的50％至60％的聚丙烯，其中聚丙烯替代物為配方的5％至15％。在本發(fā)明方法的一具體實(shí)施方式中使用的配方比例可以為配方的40％至80％的聚丙烯，其中纖維素粉末為1％至25％，以及玻璃纖維為1％至50％。附圖說明在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中特別指出并明確要求保護(hù)的被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的前述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，其中：圖1為碳酸鈣與椰子殼基填料的片材模塑組合物(SMC)的密度對裝載量(loading)(重量％)的一曲線圖；圖2為椰子殼與碳酸鈣的重量節(jié)省對填料裝載量的百分比的一曲線圖；圖3示出一大豆基填料和椰子殼基填料的一SMC材料的機(jī)械性能的一對比表；圖4示出了一5％和一10％椰子殼基填料的長纖維熱塑性塑料(D-LFT)的機(jī)械性能的一對比表；圖5為主要由聚丙烯和玻璃纖維形成的可壓塑的長纖維熱塑性塑料的一現(xiàn)有技術(shù)配方和方法的一框圖；以及圖6為一部分聚丙烯由可再生內(nèi)容物替代的用于可壓塑的長纖維熱塑性塑料的一本發(fā)明配方和方法的一框圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明作為降低在熱成型和可壓塑的熱塑性塑料中的聚丙烯(PP)含量的一經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的替代品而具有實(shí)用性。再循環(huán)的和可再生內(nèi)容物代替聚丙烯的引入，減少了較高成本的聚丙烯的使用，并且有助于減少在聚丙烯生產(chǎn)期間可能釋放到環(huán)境中的潛在污染。熱塑性塑料的熱成型、注射和壓塑均受益于本發(fā)明的包含物。將纖維素粉末填料引入熱成型和可壓塑的熱塑性材料中作為基礎(chǔ)配方中聚丙烯含量的一替代物。在此有效的這種纖維素天然填料示例性地包括椰子殼粉末；堅(jiān)果(treenutshellpowder)殼粉末；花生殼；谷物殼以及示例性地包括稻、小麥的外殼、以及椰子殼纖維。典型的粉末具有5微米至200微米的一粒度分布，且更優(yōu)選在15微米至100微米之間。也可以將纖維素纖維與纖維素粉末填料一起引入熱成型、注射成型以及可壓塑的熱塑性材料中作為基礎(chǔ)配方中聚丙烯含量的一替代物。在此有效的纖維素天然纖維示例性地包括椰子纖維、竹纖維、甘蔗纖維、香蕉皮纖維、大麻、甘蔗(cane)、黃麻、蠶絲和椰子殼?！熬G色”農(nóng)業(yè)纖維素基填料和纖維的使用用于降低材料密度和成本同時仍滿足成品熱成型和可壓模的制品和部件的特定機(jī)械要求。例如，相比于礦物填料例如碳酸鈣(CaCO3)從椰子殼獲得的填料提供高達(dá)百分之五十六(56％)的密度-1.2g/cc椰子殼相對于2.7g/cc碳酸鈣。較低的材料密度有助于降低部件重量，這對于車輛和其它應(yīng)用中的能量效率是重要的。此外，天然填料具有各向同性的機(jī)械性能。圖1為碳酸鈣相對于椰子殼基填料的片材模塑組合物(SMC)的密度對裝載量(％重量)的一曲線圖。圖2為椰子殼基相對于碳酸鈣的重量節(jié)省對填料裝載量的百分比的一曲線圖?；谝託さ奶盍夏蜌馕逗兔棺?，并為復(fù)合材料提供各向同性性質(zhì)、剛度和良好的熱性能。此外，椰子殼基填料具有比其它測試的天然填料(例如胡桃殼、稻殼灰、木粉、山核桃殼、蛋殼等)一更低的吸水率，并且比傳統(tǒng)的低密度(LD)填料更為經(jīng)濟(jì)競爭性。圖3為一大豆基填料和一椰子殼基填料的SMC的機(jī)械性能的一對比表。即使天然填料的百分比從2.5％的大豆增加到10％的椰子基填料，SMC的強(qiáng)度也得到保持或改善。在沒有模塑或可涂飾性的變化、具有一相等的表面外觀情況下綠色含量的400％增加提供一10％的重量節(jié)省。圖4為具有一5％和一10％椰子殼基填料的長纖維熱塑性塑料(D-LFT)的機(jī)械性能的一對比表。D-LFT為與長玻璃纖維的在線復(fù)合熱塑性塑料。D-LFT產(chǎn)生能夠模塑復(fù)雜零件幾何形狀的高強(qiáng)度和高沖擊復(fù)合材料。如圖4所示，代替聚丙烯的椰子殼形式的綠色內(nèi)容物的引入沒有導(dǎo)致機(jī)械性能降低，并且產(chǎn)生了材料撓曲性能的一增加。圖5為主要由聚丙烯10和玻璃纖維14形成的可壓塑的長纖維熱塑性塑料的一典型配方和方法的一框圖。在圖5的標(biāo)準(zhǔn)配方中，聚丙烯10和添加劑12在雙螺桿擠出機(jī)16中混合和復(fù)合，然后并在擠出機(jī)18中與玻璃纖維14結(jié)合。圖5的用于可壓塑的長纖維熱塑性塑料(LFTD)的現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)配方為在一給定裝載量下例如45至80份為大多數(shù)的聚丙烯10，且在圖5所示的實(shí)施例中的63份總熱塑性組合物。玻璃纖維14通常以介于10和40份之間的一裝載量提供以賦予所得制品以強(qiáng)度。如圖5所示，玻璃纖維14以35份存在。任選地提供少量添加劑12以控制聚丙烯的材料性質(zhì)。添加劑12通常以介于0至10份的一裝載量提供。如圖5所示，添加劑12以2份存在。典型的和優(yōu)選的現(xiàn)有技術(shù)配方提供于下表1中：表1.常規(guī)PP壓縮模塑組合物材料典型重量份圖1中實(shí)施例的重量份聚丙烯45～8063添加劑0～102玻璃纖維10～4035圖6為用于一熱成型和可壓塑長纖維熱塑性塑料的聚丙烯10的一部分由可再生內(nèi)容物例如纖維素粉末填料代替形成的本發(fā)明的配方和方法的一框圖。纖維素纖維22通常以介于0至15重量份的一裝載量提供。如圖6所示，纖維素纖維22以6重量份存在。一代表性的纖維素纖維22為椰子和/或竹纖維。纖維22在一擠出機(jī)中與聚丙烯20(6份)混合且復(fù)合以形成顆粒18A以形成一替代組合物24。擠出機(jī)18A為一另外的常規(guī)擠出機(jī)，例如一單螺桿或一雙螺桿擠出機(jī)，可以理解，通過操縱擠出機(jī)的操作參數(shù)來控制均勻度。隨后使用雙螺桿擠出機(jī)16將顆粒形式24的替代組合物與聚丙烯10和添加劑12結(jié)合以形成一均勻的組合物。擠出機(jī)18將玻璃纖維14與其它組分結(jié)合以形成本發(fā)明的用于模塑和進(jìn)一步加工的LFTD。進(jìn)一步加工優(yōu)選包括熱成型或壓塑以在一模具中形成一制品。圖6中示出了各種部件的示例性裝載量。應(yīng)當(dāng)理解，玻璃纖維14可以為示例性地包括短切纖維、粗紗以及墊子(mats)的多種形式。圖5中使用由可再生內(nèi)容物形成的替代組合物24使得在本發(fā)明的LFTD中相對于傳統(tǒng)LFTD的原始聚丙烯10的量的一降低。相對于表1的常規(guī)組合物本發(fā)明組合物提供于表2中。表2.一本發(fā)明組合物的典型值。材料量典型重量份圖4中實(shí)施例的重量份聚丙烯表1量的35～80％7036添加劑表1量的0％～10％22玻璃纖維表1量的15％～50％3035纖維素粉末0％～25％56纖維素纖維0％～25％56注意，根據(jù)LFTD的預(yù)期應(yīng)用本發(fā)明的LFTD的單獨(dú)組分的配方百分比可以在不同的實(shí)施方式中變化。說明書中提及的專利文獻(xiàn)和出版物指示本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員的水平。這些文獻(xiàn)和出版物通過引用并入本文，其程度如同每個單獨(dú)的文獻(xiàn)或出版物通過具體和單獨(dú)地引用并入本文。前述描述是對本發(fā)明的特定實(shí)施例的說明，但不意味著對其實(shí)踐的限制。以下權(quán)利要求書(包括其所有等同物)旨在限定本發(fā)明的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3