CN107206632B - 玻璃纤维增强的粒料的生产方法 - Google Patents

Abstract

长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物的生产方法，所述聚丙烯组合物以其重量计包含10‑70wt％的玻璃纤维，所述方法包括如下步骤：a)提供至少一个连续的玻璃多纤维束，b)绕所述连续的玻璃多纤维束施用聚丙烯组合物护套，从而形成加护套的连续玻璃多纤维束，c)冷却所述加护套的连续玻璃多纤维束至切割温度，d)在所述切割温度下将所述加护套的连续玻璃多纤维束切割为粒料，其中在具体切割温度下应用旋转切割工具切割所述加护套的连续玻璃多纤维束。

Description

玻璃纤维增强的粒料的生产方法

本发明涉及长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物的生产方法，所述组合物包含以组合物的重计10-70wt％的玻璃纤维，所述方法包括如下步骤：a)提供至少一个连续的玻璃多纤维束，b)绕所述连续的玻璃多纤维束施用聚丙烯组合物护套，从而形成加护套的连续玻璃多纤维束，c)冷却所述加护套的连续玻璃多纤维束至切割温度。

长玻璃纤维增强的聚丙烯材料本身是已知的，和例如可由SABIC InnovativePlastics以商标名Stamax商购。这些长玻璃纤维增强的聚丙烯材料可以作为包含芯和包围所述芯的聚丙烯护套的粒料获得，其中所述芯包含沿所述粒料纵向延伸的玻璃纤维和浸渍剂。

制备这种材料的方法在现有技术中也是已知的。

例如，WO 2009/080281公开了所述类型的长玻璃纤维增强的聚丙烯材料的生产方法。该方法包括如下步骤：

a)解开包含至多2wt％施胶组合物的至少一个连续玻璃多纤丝束的包裹；

b)向所述至少一种连续玻璃多纤丝束施用0.5-20wt％的浸渍剂，以形成浸渍后的连续多纤丝束；

c)绕所述经过浸渍的连续多纤丝束施用热塑性聚合物护套，以形成加护套的连续多纤丝束；

特征在于所述浸渍剂是非挥发性的，其熔点比热塑性母体的熔点低至少20℃，在施用温度下的粘度为2.5-100cS，和其与待增强的热塑性聚合物相容。

按照WO 2009/080281，可以将加护套的连续玻璃多纤丝束切割成长度为2-50mm、优选5-30mm、更优选6-20mm和最优选10-15mm的粒料。

在WO2009/080821中应用的术语"多纤丝束"和这里应用的术语"多纤维束"或"连续的多纤维束"应该看作是同义词，和指同类物质，在应用玻璃的情况下，它们通常也称为粗纱或玻璃纤维纱。

制备长玻璃纤维增强的聚丙烯材料的另一种方法基于称作拉挤成型的方法。在这种方法中，以一定的方式将连续玻璃多纤维束推动通过熔融的树脂，从而使单个长丝完全分散入所述树脂中。这种方法的例子在EP1364760、NL1010646和WO 2008/089963中公开。

拉挤成型级长玻璃纤维增强的聚丙烯材料与按本发明方法制备的长玻璃纤维增强的聚丙烯材料的重要区别在于本发明中的玻璃纤维不分散在聚丙烯中。这种分散仅发生在下游转化方法如注塑中将材料膜制为成品或半成品部件时。

US 4,037,011公开了在热塑性树脂基质中包含以高度取向位置排布的不寻常高浓度增强玻璃丝的优越的颗粒状掺混浓缩物的制备方法，所述方法包括：

a.使多个纵向取向的玻璃丝连续通过含选自如下的热塑性树脂的液体池的区域：聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺和聚酯，

b.在所述区域中以树脂与玻璃约1-9和约3-7之间的重量比用热塑性树脂连续浸渍所述玻璃丝，

c.从所述区域连续地抽出用树脂浸渍后的玻璃丝，并使它们形成统一拉长的固体物质，其中所述玻璃丝沿与所述拉长的固体物质的纵向方向基本平行对齐延伸，和

d.使所述统一拉长的固体物质通过切割区，并保持所述物质在至少80℉的某种程度的高温下，同时将其横向切割为至少1/8英寸的短长度，从而在没有明显纵向分裂的情况下形成净自由流动的棒状颗粒。

US 4,037,011公开了每根玻璃纤维基本上均被热塑性树脂润湿。因此，该现有技术没有公开具有如下特征的粒料：具有由玻璃纤维和任选的浸渍剂组成的芯和绕所述芯且由热塑性树脂组成的护套。

WO2007/008633公开了导电的长纤维热塑性浓缩物的制备方法，其中用含水的熔融捏合的热塑性分散体包覆所述导电的连续纤维束、干燥和短切。WO 2007/008633中公开的方法包括引导导电的纤维束或粗纱通过包含含水热塑性分散体的浴槽。在随后的步骤中，将包覆的粗纱干燥和短切为粒料。

为了在所述的下游转化方法中使玻璃纤维适当分散，所述粒料的芯不仅包含玻璃纤维而且包含称之为浸渍剂的物质。浸渍剂有利于在模塑(半)成品的过程中使玻璃纤维适当分散。浸渍剂是这些长玻璃纤维增强的聚烯烃材料的重要组分。

首先，如果在下游工艺中玻璃纤维分散不足，这会导致玻璃纤维在最终产品中聚集，导致明显差的外观,即所谓的"白点"，和甚至有可能损失或降低其机械性能。

其次，如果浸渍剂不能充分地使玻璃纤维相互偶合和然后偶合至聚烯烃护套，在使粒料经受重复的机械负载时，玻璃纤维可能会与粒料分离。这种重复的机械负载可能例如在运输粒料通过管道系统时发生，或者在振动输送设施如振动传输带上发生。当摇动多个粒料、搅动或当将粒料填充入合适的运输容器例如八角箱时，也会发生重复的机械负载。除此之外，运输容器在运输过程中可能经受振动，这可能是造成玻璃纤丝与粒料分离的另一个原因。应该理解的是上述例子中的几种振动也可以当作是重复性的机械负载。重复性的机械负载在自然界中通常是随机的。特别重要的是在运输粒料通过管道系统的过程中玻璃纤维与粒料分离，因为分离后的纤维丝可能会造成管道系统和/或管道系统中应用的过滤器、阀、出口等堵塞。这种堵塞可能造成设备停车和生产能力的可能损失。玻璃纤维与粒料分离的问题通常称之为"游离玻璃"问题。

因此施用浸渍剂具有至少两个关键功能，第一个是有效地使粒料中的玻璃纤维相互之间和与聚烯烃护套之间偶合，和第二个是在下游转化过程中提供玻璃纤维的充分分散。

合适浸渍剂的例子在WO 2009/080281中进行了公开。WO 2009/080281具体地公开了所述浸渍剂可以为30wt％超支化聚合物(Vybar 260，由Baker Hughes获得)与70wt％链烷烃(Paralux油，由Chevron获得)的掺混物。

按拉挤成型方法制备的束可以应用已知的切割技术进行切割，和其通常对于所采用的技术类型不太敏感。对此第一个原因相信是典型的拉挤成型方法具有相对低的生产速度，其通常在30m/min的数量级内。其次和按照本发明人来看，更重要的是拉挤产生的束在横截面方向上或多或少具有均匀的组成，也就是说，聚合物在其内包埋有玻璃纤维的束的整个横截面中形成了连续相。因此，纤维或多或少固定在聚丙烯基质内，从而切割通过或多或少均匀的材料进行。

相反，本发明方法的连续玻璃多丝纤束是芯-护套结构，其中聚合物组合物护套包围着含源自玻璃多纤维束(或粗纱)的玻璃纤维的芯。在一个实施方案中，在所述芯中还包含浸渍剂。换句话说，与拉挤成型级材料不同，加护套的玻璃多纤维束或线材包覆束的横截面在横截面上不是均匀的组成。具体地，聚丙烯组合物只能在护套中存在而不能存在于所述束的芯中。因此切割机理必须使得不仅对聚丙烯良好切割，而且对于玻璃多纤维束也要良好切割。最后，线材包覆方法，即WO2009/080821中的方法，在更高速度例如至少300m/min下运转。

因此本发明人发现相比于切割拉挤成型基材料，切割加护套的玻璃多纤维束更加困难。

具体地，本发明人发现如果在切割所述束的位置处所述束的温度过高，则聚丙烯组合物可能会粘在刀片上，造成切割系统污染和/或造成不规则的切割粒料。同时本发明人发现相对低温可以提供良好质量的粒料，但获得这种低温限制了具有固定冷却能力(通常为水浴)的生产线的线速度。最后，本发明人发现可切割良好质量粒料的最大温度取决于玻璃纤维含量。

因此本发明的一个目的是提供带聚丙烯组合物护套的玻璃多纤束的良好质量粒料的制备方法。

本发明人发现应用旋转切割工具和当切割时加护套的玻璃多纤维束具有一定温度时，可以获得良好的粒料。

在这种程度上，本发明涉及长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物的生产方法，所述组合物以其重量计包含10-70wt％的玻璃纤维，所述方法包括如下步骤：

a)提供至少一个连续的玻璃多纤维束，

b)绕所述连续的玻璃多纤维束施用聚丙烯组合物护套，从而形成加护套的连续玻璃多纤维束，

c)冷却所述加护套的连续玻璃多纤维束至切割温度，

d)在所述切割温度下应用旋转切割工具将所述加护套的连续玻璃多纤维束切割为粒料，其中所述切割温度符合下式I、II和III

T_{_max}＝-0.625x GF+112.5 (I)

T_{_min}＝10 (II)

T_{_min}≤T_{_cut}≤T_{_max} (III)

其中：T_{_cut}为切割温度[℃]，T_{_max}为最大切割温度[℃]，T_{_min}为最小切割温度[℃]，和GF为以组合物重量计玻璃纤维的量[wt％]。

为了避免怀疑，应该理解术语切割温度指加护套的连续玻璃多纤维束的温度。这种温度可以通过接触方法如应用任何合适的热电偶、或通过非接触方法如应用红外温度测量进行测量。因为即使实践中可能，在粒料切割时测量切割温度也是困难的，切割温度可以在加护套的束进入或(作为粒料)离开旋转切割工具之前或之后立即进行测量。在本发明方法的高速情况下，切割粒料时的温度没有或至少没有明显的差别。

聚丙烯组合物

在这里应用的术语聚丙烯组合物应该理解为指原始的聚丙烯和按如下所述含有其它物质的聚丙烯。聚丙烯组合物可以基于丙烯均聚物、丙烯-α烯烃共聚物如丙烯-乙烯无规共聚物、抗冲丙烯共聚物(有时也称为多相丙烯共聚物)、丙烯嵌段共聚物。多种聚丙烯的混合物也是可能的。

聚丙烯组合物也可以进一步包含添加剂和/或稳定剂如抗氧化剂、UV稳定剂、阻燃剂、颜料、染料、粘合促进剂如改性的聚丙烯、特别是马来酸化的聚丙烯、抗静电剂、脱膜剂、成核剂等。

相比于在拉挤成型方法中应用的聚丙烯组合物，聚丙烯组合物通常具有明显更低的熔体流动速率(MFR)。按ISO 1133(2.16kg、230℃)测量，这种聚丙烯组合物的MFR可以为10-100g/10min，优选为30-80g/10min。优选的是在具有相对较低MFR的聚丙烯组合物中应用聚丙烯，因为这些材料本质上具有比高MFR聚丙烯材料改进的机械性能。

从排放性能角度看，即当存在暴露于高温时可能释放出来的低分子量物质时，优选的是所述聚丙烯为非流变控制或非减粘裂化的聚丙烯。这种聚丙烯对于汽车内件用途来说特别重要。

在一个特定的实施方案中，所述护套的聚丙烯组合物可以进一步包含增强添加剂如无机增强剂如滑石、高纵横比滑石、云母、短玻璃纤维和玻璃，或有机增强剂如聚酰胺纤维、聚酯纤维和碳纤维。通常护套材料以其重量计可含至多约30wt％的这种增强添加剂。

为了避免怀疑，应理解术语"护套"被认为是紧密包容所述芯的层。

玻璃纤维

在本发明方法中，长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物以其总重量计包含10-70wt％的玻璃纤维。组合物中玻璃纤维的量优选为20-60wt％，如30-60wt％。玻璃纤维含量高于50wt％的组合物通常作为浓缩物与未增强的热塑性塑料(特别是聚丙烯)组合(即稀释)而应用，而含至多40wt％玻璃纤维的组合物可以直接用于生产玻璃纤维增强的制品。

在本发明中应用的玻璃纤维通常具有5-50微米的直径，优选10-30微米，如15-25微米。更薄的玻璃纤维通常会导致由玻璃纤维增强组合物制备的最终产品中玻璃纤维的纵横比(长度与直径的比)更高，同时更薄的玻璃纤维可能更难生产和/或处理。在本发明方法中，优选的是玻璃纤维源自玻璃多纤维束，也称为玻璃粗纱。

所述玻璃多纤维束或粗纱每束优选包含500-10000根玻璃纤丝，更优选为每束2000-5000根玻璃纤丝。玻璃多纤维束的线性密度优选为1000-5000tex，这对应于每1000米1000-5000克。线性密度优选为1000-3000tex。通常玻璃纤维为圆形横截面，这意味着上文定义的厚度为平均直径。

粗纱通常可获得和对于本领域熟练技术人员来说是公知的。合适的粗纱的例子有例如指定为SE4220、SE4230或SE4535和由Binani 3B Fibre Glass company获得的Advantex产品、作为1200或2400tex或TUFRov 4575、TUFRov 4588由PPG Fibre Glass获得的产品。最优选应用线性密度为3000tex的粗纱。

粒料

按本发明方法生产的组合物为粒料的形式。粒料优选具有5-40mm的长度，如8-20mm和优选10-18mm。本领域熟练技术人员将会理解所述粒料优选基本为具有圆形横截面的圆柱状，而其它横截形状例如椭圆形或(圆角)正方形也在本发明的范围内。

在粒料中，由于相互之间基本平行布置，玻璃纤维通常沿纵向方向延伸。沿纵向延伸的玻璃纤维的长度为粒料长度的95-105％，更具体为99-101％。理想地，纤维长度与粒料长度基本相同，但由于一些不重合、扭曲或工艺不精确，所述长度可能在上述范围内变化。

在本发明的上下文中，图1给出了几种质量较差的粒料。图1a所示的粒料称作“双粒料”，即两个连续切割的粒料相互粘连。图1b所示的粒料称作“粒料串”，即多个连续切割的粒料相互粘连。图1c所示的粒料以更加无规的方式相互粘连。也可以存在这些类型的缺陷的几种变化。另一种缺陷，称作为“斑马状”，其中粒料护套沿粒料纵向方向或多或少地撕裂，从而含玻璃纤维的芯被更多地暴露。这种类型的缺陷是特别不希望的，因为玻璃纤维可能很容易与粒料分离。

方法

本发明方法通常称为线材包覆方法。线材包覆通过使连续玻璃多纤维束(粗纱)通过线材包覆模头来实施。所述模头连接于挤出机，所述挤出机通过基于垂直于玻璃多纤维束经过模头方向的开口提供熔融聚丙烯组合物。这样热塑性聚合物基本保护或包裹作为"线材"被"包覆"的玻璃多纤维束。这种方法也在WO 99/00543和WO 2009/080281中进行了公开，这些公开的主要区别在于WO 99/00543在用热塑性聚烯烃加护套前不需施用浸渍剂。

在本发明的方法中优选的是为一个连续的玻璃多纤维束加护套，或者为两个连续的玻璃多纤维束一起加护套。后者特别地与具有相对高含量玻璃纤维(例如40-70wt％或50-70wt％)的组合物有关。

所述方法的线速度可以为至少100m/min或至少200m/min或至少300m/min或至少400min。通常所述线速度可以为100-600m/min，条件是生产线的冷却能力足以将加护套的束冷却至所需的切割温度。

在一个优选的实施方案中，本发明方法还包括在步骤b)之前，即施用聚丙烯组合物护套之前，为所述至少一个连续的玻璃多纤维束施用以组合物的重量计0.5-20wt％的浸渍剂的步骤。

浸渍剂的存在使得在下游转化过程如注塑过程中玻璃纤维很好地分散于聚丙烯组合物中。除此之外，浸渍剂还使玻璃纤维相互偶合和在一定程度上与所述护套相互偶合，这使得在切割过程中更少的玻璃纤维与护套相互分离。换句话说，浸渍剂的存在使得切割过程更可靠。

本发明不限于某种浸渍剂，但非常优选的是应用在WO 2009/080821中定义的浸渍剂。也就是说，所述浸渍剂是非挥发性的，其熔点比聚丙烯组合物护套的熔点低至少约20℃和在施用温度下的粘度为2.5-100cS。浸渍剂在施用温度下的粘度低于100cS，优选低于75cS和更优选低于25cS。浸渍剂在施用温度下的粘度高于2.5cS，优选高于5cS，和更优选高于7cS。粘度高于100cS的浸渍剂难以施用于连续的玻璃纤维束。为了促进玻璃纤维良好的润湿性能，需要低粘度，但粘度低于2.5cS的浸渍剂很难处理，例如很难控制所施用的量。浸渍剂的熔点比聚丙烯组合物护套的熔点低至少约20℃，优选至少25℃或至少30℃。选择浸渍剂的施用温度从而获得理想的粘度范围。浸渍剂的施用量主要取决于护套应用的热塑性聚合物、玻璃纤维的量、连续束的玻璃纤维的尺寸(直径)以及玻璃纤维表面上施胶的类型。按照本发明，施加到连续的玻璃纤维束上的浸渍剂的量基于玻璃纤维重量(包括施胶组合物)计应该大于0.5wt％，优选大于2wt％，更优选大于4wt％，更优选大于6wt％。浸渍剂的量应该小于20wt％，优选小于18wt％，更优选小于15wt％，更优选小于12wt％。为了有助于在模塑过程中玻璃纤维在热塑性聚合物基质中均匀分散，需要某一最小量的浸渍剂。过量的浸渍剂可能会导致模塑制品机械性能降低。与作为护套材料的聚丙烯组合应用的浸渍剂的合适例子可以包括高度支化的聚(α-烯烃)如聚乙烯蜡、改性的低分子量聚丙烯、矿物油如链烷烃或硅以及这些化合物的任意混合物。优选地，所述浸渍剂包括高度支化的(α-烯烃)，更优选地，所述浸渍剂为高度支化的聚乙烯蜡。所述蜡可以任选与烃油或蜡如链烷烃油混合以达到所需的粘度。WO 2009/080281公开了30wt％的Vybar 260(由Baker Petrolite提供的超支化聚合物)与70wt％的Paralux油(由Chevron提供的链烷烃)的掺混物作为浸渍剂。术语非挥发性指在所采用的施用和处理条件下所述浸渍剂不蒸发。在本发明的上下文中，"基本不含溶剂"指所述浸渍剂包含少于10wt％的溶剂，优选少于5wt％的溶剂。最优选地，所述浸渍剂不含任何溶剂。所述浸渍剂还可以与本领域中已知的其它添加剂混合。

在一个优选的实施方案中，所述浸渍剂以其重量计包含至少70wt％的微晶蜡。在这个方面，应理解所述微晶蜡可以为单微晶蜡或几种微晶蜡的掺混物。微晶蜡是公知的材料。通常，微晶蜡是固体饱和脂肪烃的炼制混合物，和通过由来自石油炼制过程的某些馏分脱油而产生。微晶蜡与炼制的链烷烃蜡的区别在于分子结构更加支化和烃链更长(更高的分子量)。因为微晶蜡的晶体结构比链烷烃蜡细得多，这将直接影响这种材料的许多机械性能。相比于链烷烃蜡，微晶蜡更韧、更柔软和通常熔点更高。细晶体结构也使得微晶蜡粘接溶剂或油，并因此防止从组合物中渗出。可以应用微晶蜡来调节链烷烃蜡的晶体性质。微晶蜡也非常不同于所谓的异构-聚合物。首先，微晶蜡是石油基的，而异构-聚合物是聚-α-烯烃。其次，异构-聚合物具有大于95％的非常高的支化度，而微晶蜡的支化量通常为40-80wt％。最后，相对于微晶蜡的熔点，异构-聚合物的熔点通常相对较低。总之，微晶蜡形成与链烷轻或异构-聚合物都不同的另一类物质。剩余的至多30wt％的浸渍剂可以包含天然或合成的蜡或异构-聚合物。典型的天然蜡有：动物蜡如蜂蜡、羊毛脂和牛脂，植物蜡如棕榈蜡、小烛树蜡、大豆，矿物蜡如石蜡、地蜡和褐煤蜡。典型的合成蜡包括烯属聚合物如聚乙烯蜡或多元醇醚-酯蜡、氯代的萘和费托衍生蜡。异构-聚合物或超支化聚合物的典型例子为上面提到的Vybar 260。在一个实施方案中，剩余部分的浸渍剂包含一种或多种高度支化的聚-α-烯烃，如聚乙烯蜡、链烷烃。

在一个优选的实施方案中，所述浸渍剂包含至少80wt％、更优选至少90wt％或甚至至少95wt％或至少99wt％的微晶蜡。最优选浸渍剂基本上由微晶蜡组成。在一个实施方案中，所述浸渍剂不包含链烷烃。术语“基本由…组成”应理解为浸渍剂以其重量计包含至少99.9wt％的微晶蜡。

微晶蜡优选具有一种或多种如下性能：

-按ASTM D127测定的滴熔点为60-90℃，

-按ASTM D938测定的冷凝点为55-90℃，

-按ASTM D1321测定的在25℃下的笔尖针入度为7-40/10mm，

-按ASTM D445测定的在100℃下的粘度为10-25mPa.s，

-按ASTM D721测定的油含量为微晶蜡重量的0-5wt％，优选为0-2wt％。

在一个甚至更优选的实施方案中，所述微晶蜡具有所有这些性质的组合。

本领域熟练技术人员将会理解包含玻璃纤维和浸渍剂的所述粒料的芯只在纵向上被聚烯烃护套包覆。因此，所述粒料的芯在两个切割平面处暴露于周围环境中，或者对应于切割所述粒料的位置处的横截面暴露于周围环境中。因为这个原因使玻璃纤维与聚烯烃护套偶连不充分，造成玻璃纤维可能与粒料分离，形成上文所述的游离玻璃。

旋转切割工具

旋转切割工具或或旋转刀具本身是已知的，和例如在EP 1920846、US 2010/0189519、US 6,202,525中进行了公开。

通常，旋转刀具包括切割轮和引导器，二者相互合作从而可以将加护套的玻璃多纤维束切割为粒料。

切割轮包括支撑多个切割刀片的圆柱形支撑主轴。这些切割刀片基本相互平行布置，和进一步以相对于支撑主轴的轴0-30°角、更优选0-15°角、甚至更优选5-12°的角进行布置。因此，在一个优选的实施方案中，所述切割刀片螺旋状设置于主轴上。为了确保获得具有相同长度的粒料，使所述切割刀片相互之间均匀地间隔开。这种构造的一个例子可以在US 2010/0189519中找到，该文献在这里作为参考全文引用。

为了本发明的目的，切割轮的详细结构不太相关。但优选的是所述切割刀片由在主轴中机加工的插槽固定。这种构造使得可以替换单个切割刀片，例如用于磨快，而不需要对整个切割轮进行操作。所述切割刀片可以应用适合于切割加护套的玻璃多纤维束的任何材料制成。优选的是所述刀片由基于碳化钨的硬质合金、高速钢或高强度钢、金刚石、可能覆盖有单层或多层氮化钛或氮化钛铝、碳氮化钛或氮化铬的陶瓷或金属陶瓷制成。

切割引导器优选为包括具有覆盖一层弹性体材料的平坦表面的圆柱状辊的胶辊轮。虽然其它材料也可能是合适的，但优选应用聚氨酯弹性体。因为胶辊轮的弹性体覆盖层将用作切割粒料的引导器，需要一定硬度的材料。一方面所述材料不应该太硬，否则的话覆盖层将会磨损太快，而另一方面所述覆盖层应该足够硬以有效切割粒料。最优的硬度取决于整个系统，包括切割刀片的类型和位置以及待切割的材料。本领域熟练技术人员能够选择最合适的材料。胶辊轮例如在美国专利US 4,083,279和US 6,202,525中进行了公开，虽然它们在其中称作备用辊或胶辊。

在应用中，切割轮和胶辊轮一起作用，从而使连续的玻璃多纤维束切割为粒料。这在图2中进行了描述。图2示意性给出了连续的玻璃多纤维束3的示意性切割过程。将所述束通过切割轮1和胶辊轮2拉入旋转切割工具。切割轮1包含圆柱状主轴和以基本平行方式均匀间隔且螺旋状位于主轴上的多个切割刀片(未示出)。均匀间隔的切割刀片之间的距离决定了待切割粒料的长度。切割轮和胶辊轮相互合作，从而不仅切割了粒料，而且也将所述束拉入旋转切割工具。虽然本发明不局限于这种构造，但它带来的附加优点是不需要其它设施来输送连续的玻璃多纤维束至旋转切割工具。

因此，在一个优选的实施方案中，本发明方法包括应用旋转切割工具切割加护套的连续玻璃多纤维束，所述旋转切割工具包含切割轮和切割引导器，其中：

-切割轮包括支撑多个切割刀片的圆柱状支撑主轴，这些切割刀片基本相互平行和彼此均匀间隔设置，和进一步以相对于支撑主轴的轴0-30°角设置，

-切割引导器为包括具有覆盖一层弹性体材料的平坦表面的圆柱状辊的胶辊轮，

其中在应用中，旋转切割轮和切割引导器互相合作从而将连续的玻璃多纤维束切割为粒料。

应用

通过已知的下游处理技术可以将本发明方法生产的玻璃纤维增强的聚丙烯组合物用于生产制品或结构部件。这种技术包括注塑、挤塑、压塑等。

本发明组合物的典型用途为需要高硬度的结构部件。

例如，可以应用本发明的组合物制备汽车部件象保险杠、仪表盘载体、门模块、后档板、前端模块、油门踏板盒、安全气囊壳、空气导管、天窗结构、电池盒等。

替代地，可以将本发明的组合物用于生产汽车或非汽车的任何结构用途的棒、片材、管道或管子形成的基础构件。

另外，本发明组合物可以用于生产家用电器象洗衣机、烘干机、电器象咖啡机、烤面包机、冷箱、吸尘器等。

下面基于如下实施例解释本发明，所述实施例不以任何方式对本发明构成限制。

实施例1

利用WO 2009/080281概述公开的线材包覆方法制备包含60wt％玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯组合物。

所述聚烯烃护套材料为由SABIC获得的SABIC PP579S聚丙烯，其按ISO 1133(2.16kg，230℃)测定的熔体流动值为47g/10min。

启动所述方法从而在约55℃的切割温度下切割粒料。

接下来，逐渐提升所述束切割时的温度(切割温度)，和视觉观察粒料的质量。通过减小水冷浴的停留时间和/或线速度来提高温度。

粒料的切割温度通过测量紧跟在旋转切割工具后设置的收集容器中收集的多个粒料的温度来确定。通过在收集容器中的粒料间放置热电偶并读取温度来实施所述测量。本发明人发现，因为收集容器紧跟在旋转切割工具后设置，因此所测量的温度虽然不等同但非常接近于实际切割时粒料的温度。

已经发现当温度高于75℃时，粒料的质量开始变差，而且观察到有些粒料在粒料长度方向上护套(部分)撕裂。这种粒料是不希望的，因为它们可能会导致玻璃纤维与粒料分离。这个问题对具有含高含量玻璃纤维的粒料来说更加突出。

接下来逐渐降低切割所述束时的束温度(切割温度)，并视觉观察粒料的质量。没有发现粒料质量的变化。

实施例2

用与实施例1相同的线材包覆方法生产含20wt％玻璃纤维的玻璃纤维增强的聚丙烯组合物。

启动所述方法从而在约85℃的切割温度下切割粒料。

接下来，逐渐提高切割所述束时的束温度(切割温度)，和视觉观察粒料的质量。

以与实施例1相同的方式确定切割温度。

发现当温度为约100℃时，粒料的质量开始变差，和观察到一些粒料成对粘连在一起(称作“双粒料”)或其中多个粒料粘连在一起(称为“粒料串”)或者几个粒料以无规的方式相互粘连在一起。

接下来逐渐降低切割所述束时的束温度(切割温度)，并视觉观察粒料的质量。没有发现粒料质量的变化。

基于实施例1和2，本发明人得到的结论是当应用旋转切割工具时，最大切割温度不仅由切割粒料时的温度决定，而且由玻璃纤维的量决定。

Claims (15)

1.长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物的生产方法，所述聚丙烯组合物以其重量计包含10-70wt％的玻璃纤维，所述方法包括如下步骤：

a)提供至少一个连续的玻璃多纤维束，

b)绕所述连续的玻璃多纤维束施用聚丙烯组合物护套，从而形成加护套的连续玻璃多纤维束，

c)冷却所述加护套的连续玻璃多纤维束至切割温度，

d)在所述切割温度下应用旋转切割工具将所述加护套的连续玻璃多纤维束切割为粒料，其中所述切割温度符合下式I、II和III

T_{_max}＝-0.625x GF+112.5 (I)

T_{_min}＝10 (II)

T_{_min}≤T_{_cut}≤T_{_max} (III)

其中：T_{_cut}为切割温度[℃]，T_{_max}为最大切割温度[℃]，T_{_min}为最小切割温度[℃]，和GF为以组合物重量计玻璃纤维的量[wt％]。

2.如权利要求1的方法，进一步包括在步骤b)之前向所述至少一个连续的玻璃多纤维束施用基于组合物重量0.5-20wt％的浸渍剂的步骤。

3.如权利要求1或2的方法，其中所述聚丙烯组合物按ISO 1133在2.16kg和230℃下测定的熔体流动速率为10-100g/10min。

4.如权利要求3的方法，其中所述聚丙烯组合物按ISO 1133在2.16kg和230℃下测定的熔体流动速率为30-80g/10min。

5.如权利要求1或2的方法，其中所述玻璃多纤维束的线性密度为1000-5000tex。

6.如权利要求5的方法，其中所述玻璃多纤维束的线性密度为1000-3000tex。

7.如权利要求1或2的方法，其中为一个玻璃多纤维束加护套或者为两个玻璃多纤维束一起加护套。

8.如权利要求1或2的方法，其中在玻璃多纤维束中所述玻璃纤维的直径为5-50微米。

9.如权利要求8的方法，其中在玻璃多纤维束中所述玻璃纤维的直径为15-25微米。

10.如权利要求1或2的方法，其中在步骤d)中将所述粒料切割为5-40mm的长度。

11.如权利要求10的方法，其中在步骤d)中将所述粒料切割为10-18mm的长度。

12.如权利要求10的方法，其中在所述粒料中，玻璃纤维沿所述粒料纵向延伸和其长度为所述粒料长度的95-105％。

13.如权利要求1或2的方法，其中所述旋转切割工具包括：

-包括圆柱状支撑主轴和位于所述主轴外表面上的几个切割刀片的旋转切割轮，和

-切割引导器，

其中在应用中，所述旋转切割轮与所述切割引导器相互合作，从而将连续的玻璃多纤维束切割为粒料。

14.如权利要求1或2的方法，其中所述长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物以其重量计包含20-60wt％的玻璃纤维。

15.如权利要求14的方法，其中所述长玻璃纤维增强的聚丙烯组合物以其重量计包含20-50wt％的玻璃纤维。

Images