CN107415133A - 形成天然纤维聚合物制品的方法 - Google Patents

Abstract

一种方法包括下述步骤：(a)将聚合物引入到挤出机的第一区中；(b)在第一区中将聚合物熔化，以形成向下游流道挤出机的第二区中的熔化了的聚合物；(c)将超临界流体引入到第二区中，以降低向下流流到挤出机的第三区中的熔化了的聚合物的温度；(d)将天然纤维引入到第三区中，以在低于聚合物的熔点的温度形成天然纤维聚合物混合物；(e)通过挤出机的出口挤出天然纤维聚合物混合物，以形成聚合物纤维复合物，聚合物纤维复合物具有利用步骤(a)、(b)和(d)而没有步骤(c)的第一颜色变化等级以及利用步骤(a)、(b)、(c)和(d)的第二颜色变化等级，第一颜色变化等级表现出比第二颜色变化等级强的可看到的颜色变化。

Description

形成天然纤维聚合物制品的方法

本申请是申请日为2013年12月11日、申请号为201310677051.3的发明专利申请“形成天然纤维聚合物制品的方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种形成天然纤维聚合物制品的方法。

背景技术

聚合材料尤其由于它们的重量轻而已经用于形成各种汽车部件。然而，期望改善聚合物的机械性质，以满足更严格的性能要求。这样的机械性质可以包括刚度、尺寸稳定性、模量、热变形温度、阻隔性质、耐蚀性和耐冲击性。改善的机械性质可以通过减小制造的部件的部件厚度和重量并缩短其制造时间来降低制造成本。存在改善聚合物的性质的许多方式，包括添加纤维尤其是天然纤维进行增强。以能量和成本有效的方法制造具有可接受的机械性质和轻质化的优点的聚合材料，提供这样的方法仍然面临挑战。

发明内容

一种形成天然纤维聚合物制品的方法包括下述步骤：将超临界流体和天然纤维聚合物复合物引入到注射成型机的筒中，以形成混合物，天然纤维聚合物复合物包括聚合物和天然纤维；以及加热注射成型机中的混合物，以形成天然纤维聚合物制品。

在某些情况下，注射成型机配有直接在线配料，从而以连续的流速引入超临界流体。超临界流体的流速小于天然纤维和聚合物的流速。在某些其它情况下，执行注射成型，从而在间歇工艺中引入超临界流体。

天然纤维聚合物复合物可以作为固体或液体而引入。在作为液体引入的情况下，可以从注射成型机上游的挤出机引入天然纤维聚合物复合物。

所述方法还可以包括：冷却天然纤维聚合物混合物。

天然纤维聚合物复合物可以包括聚酰胺聚合物。

天然纤维聚合物复合物可以包括尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,10和尼龙11聚合物中的至少一种。

天然纤维聚合物复合物可以包括少于10重量％的无机聚合物。

天然纤维聚合物复合物可以具有相对于聚合物复合物的重量百分比为10％至50％的天然纤维。

天然纤维聚合物复合物可以包括纤维素、大豆粉和椰子壳粉中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，所述方法包括：将超临界流体以第一流速和天然纤维聚合物复合物以不同于第一流速的第二流速引入到注射成型机上游的挤出机中，以形成混合物，天然纤维聚合物复合物包括聚合物和天然纤维；以及在低于复合物的标准熔化温度的温度下加热筒中的混合物，以形成成型的天然纤维聚合物制品。

第一流速可以小于第二流速。

引入步骤还可以包括：引入固体形式的天然纤维聚合物复合物。

根据本发明的另一方面，提供了一种通过注射成型机上游的挤出机形成天然纤维聚合物制品的方法，挤出机沿挤出方向包括第一入口和位于第一入口下游的第二入口，所述方法包括：通过第一入口以单位为重量/时间的第一流速将天然纤维聚合物复合物引入到挤出机中；通过第二入口以小于第一流速的、单位为重量/时间的第二流速将超临界流体引入到挤出机中，超临界流体与天然纤维聚合物复合物形成天然纤维聚合物混合物；保持温度低于所述复合物的标准熔化温度；以及将天然纤维聚合物混合物注射到模具中，以形成天然纤维聚合物制品。

可以在将天然纤维引入到挤出机或注射成型机中之前或之后引入超临界流体。

附图说明

图1绘出用于形成天然纤维聚合物制品的非限制性方法的流程图；

图2绘出用于形成天然纤维聚合物制品的非限制性挤出方法的示意图；

图3绘出用于评价根据图1的方法形成的产品的特征的非限制性方法的流程图；

图4绘出在图3中提到的产品的弯曲模量和弯曲强度的图示；

图5绘出在图3中提到的产品的拉伸模量和拉伸强度的图示；

图6示出在图3中提到的产品的色貌。

具体实施方式

现在将详细描述发明人知晓的本发明的构成、实施例和方法。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅是对可以以各种替代方式实现的本发明的举例说明。因此，这里公开的具体细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以不同方式应用本发明的代表性基础。

除非明确指出，否则在此描述中指示材料的量或反应和/或使用条件的所有数量在描述本发明的最宽范围时应当被理解为由词语“大约”修饰。

与本发明的一个或更多个实施例有关的、适合于给定用途的一组或一类材料的描述意味着该组或类中的任意两个或更多个成员的混合物是适合的。化学术语中的组分的描述是指在添加到在描述中说明的任何组合中时的组分，不一定排除当混合时混合物的组分之间的化学相互作用。首字母缩略词或其它缩写词的第一次定义适用于相同缩写词的本文所有后续使用，并加以必要的变更，适用于最初定义的缩写词的常规文法变型。除非明确地做出相反陈述，否则性质的测量通过与用于相同性质的先前或随后提及的技术相同的技术来确定。

对于玻璃和矿物增强热塑性塑料，天然纤维增强热塑性塑料提供对环境更友好的替代方案。另外，天然纤维增强热塑性塑料在重量方面通常比玻璃和矿物增强复合物轻。增强热塑性塑料材料可以通过熔体挤出来形成，其中，在挤出机中使热塑性塑料呈熔融状态，并通过筒内的螺杆的剪切来混合增强纤维或颗粒。通过使天然纤维热塑性塑料材料呈熔融状态并在注射成型机的模中凝固来形成制品。然而，在挤出和注射成型工艺期间，热塑性塑料的高熔化温度会使天然纤维劣化，并且会产生对于内饰汽车应用和其它外观应用而言不可接受的气味和颜色。

在一个或更多个实施例中，本发明的优点在于提供一种由预制的天然纤维聚合物复合物来形成天然纤维聚合物制品的方法。可以通过在具有美国专利申请序列号13/710,540且相应的文件编号为83236024/FMC4077PUS的相关专利申请中公开的方法来形成天然纤维聚合物复合物，通过引用将上述申请全部并入本文。形成天然纤维聚合物制品的方法包括使用超临界流体(SCF)来降低处理温度，继而可以限制热劣化程度。当将超临界流体混合到处于熔融状态的热塑性塑料树脂中时，由于用超临界流体进行溶胀，所以树脂的粘度和/或熔点可减小，其中，超临界流体用作溶剂。这使得处理温度在引入超临界流体之后在该区域中降低，并允许在充分地低于正常范围的温度下进行处理。对于许多热塑性塑料树脂，可实现的温度也将在天然材料的热稳定性以下。

如果实体成型部件是期望的，则可以调节射出量(shot size)和保压(pack/hold)，从而在成型之后，形成完全紧致(packed)的部件，并且超临界流体从实体部件扩散出去。如果微孔发泡部件是期望的，则可以使用根据典型的微孔注射成型条件的成型。

根据一个实施例，提供了形成天然纤维聚合物制品(NFPA)的方法，其可用于形成汽车组件。如在图1和图2中示例性地绘出的，总体上用100示出形成天然纤维聚合物制品的方法。如在本文其它地方详述的，方法100准许通过在线挤出(in-line extrusion)或间歇过程的注射成型来形成天然纤维聚合物制品，其中，工艺温度可以在形成聚合制品的纯聚合物材料的熔点以下。因此，通过使用超临界流体，可以在比当前可行的温度低的挤出和成型温度下采用更高熔点的聚合物。更高熔点的聚合物的使用允许聚合物的更大选择，而至少在形成天然纤维聚合物复合物的情况下，这些高熔点的聚合物中的某些聚合物的使用当前是不易实现的。

在在线连续挤出工艺的背景下描述方法100。然而，认识到，方法100可以在诸如注射成型工艺的间歇工艺中执行，其中，可基于所用的具体注射成型机获得独特形状的最终产品。

在步骤102，提供天然纤维聚合物复合物(NFPC)，例如，通过入口208将天然纤维聚合物复合物(NFPC)提供到注射成型机200中。NFPC可以采用任何适当的几何形状中的一种或更多种几何形状的聚合物粒的形式。该方法尤其用于需要相对较高的温度来熔化的那些固体聚合物材料，并且在这些较高的温度下，将天然纤维直接添加到熔融的聚合物材料中将产生难闻的气味。

聚合物材料可以包括一种或更多种热塑性塑料聚合物。聚合物材料的非限制性示例包括：聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯；聚酰胺(尼龙)，例如聚己内酰胺(尼龙6)、聚己二酰己二胺(尼龙6,6)、聚癸二酰己二胺(尼龙6,10)和聚亚癸基甲酰胺(poly(decamethylenecarboxamide))(尼龙11)；聚氯乙烯；聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯；含氟聚合物；聚甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚苯硫醚(PPS)，等。

在一个或更多个实施例中，本发明提供了主要从高熔点聚合物形成聚合复合物的方法，至少由于这些高熔点聚合物通常需要比天然纤维的热稳定性明显高的熔化温度，所以这些高熔点聚合物不能通过特定的传统方法来供应。在这一点上，NFPC可以包括熔化温度不大于185℃、175℃、165℃或155℃的少于10重量％的低熔点聚合物。这些低熔点聚合物的非限制性示例包括聚丙烯和聚乙烯。在特定情况下，固体聚合物材料包括尼龙6和尼龙6,6中的至少一种。

在步骤104，使在步骤102提供的NFPC经受在熔化温度以上的高温，以形成熔融的聚合物材料。此步骤可以在注射成型机200的部分202处执行。

在步骤106，引入超临界流体，超临界流体将最终进入并接触熔融的聚合物材料。可以在部分202下游的部分204处将超临界流体引入到注射成型机200中。

超临界流体可以以任何适当的重量比引入，并且关于熔化工艺是在熔体挤出中发生还是在注射成型中发生，超临界流体可以改变。例如，相对于NFPC，超临界流体可以以不小于0.2％、1.0％、1.5％、2.5％或5％且不大于20％、15％、10％或7.5％的重量比引入。在某些具体情况下，相对于NFPC，超临界流体可以以0.2％至5％、5％至20％、5％至15％、5％至10％或10％至20％的比率引入。

当超临界流体在其临界温度和临界压力之上时，超临界流体可以作为具有液体和气体两者的性质的流体存在。在不希望受限于任何具体理论的情况下，认为超临界流体在其超临界条件下具有能够穿透许多材料的气体性质和能够使材料溶于其组分中的液体性质。超临界流体的非限制性示例是二氧化碳。超临界流体的其它示例可以包括甲烷、乙烷、氮、氩、一氧化二氮、烷基醇、乙烯丙烯共聚物、丙烷、戊烷、苯、吡啶、水、乙醇、甲醇、氨、六氟化硫、六氟乙烷、三氟甲烷和/或氯三氟甲烷。

尽管不希望受限于任何具体的理论，但是认为超临界流体的低粘度和高扩散能力使得超临界流体在超临界条件期间设置在天然纤维聚合物混合物中，从而提供聚合材料的溶胀的增加。

超临界流体可以包括近临界流体，近临界流体具有诸如稍微偏离于其临界条件的压力或温度的压力或温度之类的参数。例如，二氧化碳的临界压力为73.8巴，并且其临界温度为301K。对于氮，其临界压力为33.999巴，其临界温度为126.15K。在比它们的临界压力低5巴至10巴之间的压力和比它们的临界温度低5度至10度之间的温度下，这些流体可以具有近临界条件。流体在其近临界条件下通常经历诸如提高的可压缩性和低表面张力(仅举几例)的性质。按照定义，在材料的临界点以上的温度和压力是超临界的。所有这些条件限定了二氧化碳的超临界条件，由此聚合物材料可以溶于超临界二氧化碳中。然而，其它范围可以用于其它超临界流体，而未落在本发明的范围或精神之外。可以通过任何传统的手段实现利用超临界流体对材料进行加压和加热。

使用超临界流体的优点还可在于，最终聚合产品的重复利用能力被最大化。相反，化学发泡剂通常减小了聚合物在重复利用方面的吸引力，因为残余的化学发泡剂和发泡剂副产物导致总体上不均匀的可重复利用的材料池。这是因为利用化学发泡剂形成的制品固有地包括残余的、未反应的化学发泡剂以及形成发泡剂的反应的化学副产物。因为超临界流体通过例如蒸发离开最终的聚合物产品，所以最终的聚合物产品不太可能含有如化学发泡剂的情形下的任何不期望的化学物。在这一点上，超临界流体可以被视为物理发泡剂。可以使用诸如氦、烃、含氯氟烃、氮、二氧化碳等的多种多样的物理发泡剂中的任何物理发泡剂。

当使用二氧化碳作为超临界流体时，可以通过注射二氧化碳或作为超临界流体的其它溶胀剂，或者注射作为气体或液体的二氧化碳并使得挤出机内的条件使溶胀剂在许多情况下在几秒内呈超临界态，来将超临界二氧化碳引入到注射成型机200中并使超临界二氧化碳与聚合材料快速地形成单相溶液。以这种方式形成的超临界二氧化碳和聚合材料的单相溶液可以具有非常低的粘度，其有利地允许较低温度下的成型，以及快速地填充具有紧容差(close tolerance)的模具以形成非常薄的成型部件。

一旦被引入到注射成型机200中，应当以如下方式引导超临界流体，即，使超临界流体返回到部分202中的流动最小化或防止超临界流体流回部分202中。

返回参照图2，温度控制装置230、232可用于调节注射成型机200内的温度。例如，装置230可用于将注射成型机200的部分202加热到聚合物材料熔化的温度。再例如，装置232可用于冷却注射成型机200的部分206，使得天然纤维可以在相对较低的温度下与聚合物材料混合。

压力和计量装置234可以设置在超临界流体源236和用于溶胀剂的入口238之间。计量装置234可用于计量超临界流体的质量，以控制挤出机内的聚合流中的溶胀剂的量，从而以期望的水平保持溶胀剂。

在步骤108，降低聚合物混合物的温度。在不希望受限于任何具体理论的情况下，认为一旦与超临界流体混合，聚合材料的粘度便降低，并且熔化温度降低到纯聚合物的那些值以下。因此，需要较少的外部能量来引起并保持聚合物的熔化。粘度和熔化温度的降低使步骤108的处理温度实质上降低到其它方式的标准/典型的处理温度以下，甚或纯聚合物的熔化温度以下。术语“实质上”可以指比其它方式的标准/典型的处理温度或纯聚合物的熔化温度低至少10°F、20°F、30°F、40°F、50°F、60°F、70°F、80°F或多达90°F的温度降低。可以通过任何适当的方法来确定给定组合物的熔化温度。该方法的一个非限制性示例为差示扫描量热法(DSC)。

在下面的表1中列出了特定聚合物的标准/典型的熔化温度和处理温度。以范围的形式提供了标准/典型的处理温度，这些范围的程度考虑到了诸如挤出机的处理机的不同区。在给定挤出机的给定区内，标准/典型的处理温度不应变化过大。由于如本文详述的本发明的在一个或更多个实施例中的优点，对于挤出机的该给定区保持的实际处理温度可以降低至比表1中例示的标准/典型的处理温度低至少10°F、20°F、30°F、40°F、50°F、60°F、70°F、80°F或90°F的温度。当温度降低足够显著时，实际处理温度可以在纯聚合物自身的标准/典型的熔化温度以下。

表1

以聚丙烯为例，在步骤108的实际处理温度可以比395°F至420°F的标准/典型的处理温度低80°F，从而达到315°F至340°F的温度，这甚至低于聚丙烯的标准/典型的熔化温度。换言之，在一个或更多个实施例中，利用本发明，可以在比聚丙烯的标准/典型的熔化温度低的温度下处理聚丙烯。这意味着可以有效地将该处理区中的温度降低到比纯形式的给定聚合物的标准/典型的处理温度或熔化温度低的温度，其中，在该降低后的温度下，如果没有如本文详述的本发明在一个或更多个实施例中给出的优点，则给定聚合物将不能被处理。

在步骤110，可以在部分204下游的部分206内对超临界流体和NFPC的混合物进一步进行共混。可以通过温度控制装置232调节加热，之后形成天然纤维聚合物制品，并从注射成型机200的出口210挤出。形状适配器(未示出)可以设置在出口210处，以赋予最终产品与注射成型机200的剖面形状不同的独特形状。另外，可以在适当的位置处向注射成型机中引入诸如颜色颜料和光亮效果剂的添加剂，以将颜色和光亮赋予到最终产品上。

增强纤维可以完全是可再生资源，具体地为天然纤维。在这一点上，排除诸如玻璃纤维的不可再生纤维、金属粉末或陶瓷粉末，如果偶然地包括它们的话，则它们小于最终聚合制品的总重量的20重量％、10重量％、1重量％、0.1重量％或0.05重量％。

天然纤维来自于诸如动物和植物的天然源。天然纤维在本源上是植物或动物。一些天然纤维(如植物纤维)获自于植物的各个部位。它们由自然界以现成的形式提供。其包括诸如羊毛和丝的蛋白质纤维以及诸如棉和亚麻的纤维素纤维。

植物纤维主要由纤维素构成，其非限制性示例包括棉、黄麻、亚麻、苎麻、剑麻和大麻。种子纤维从种子或种壳收集，例如棉和木棉。叶纤维从叶收集，例如菲奎叶纤维(fique)、剑麻、芭蕉属和龙舌兰属。韧皮纤维从包围其相应植物的茎干的皮或韧皮收集。果实纤维从植物的果实收集，例如椰子纤维。植物纤维从植物的茎杆收集，植物的茎杆包括小麦、稻、大麦、竹子和草的杆以及树木。

动物纤维可以包括诸如胶原质、角蛋白和丝蛋白的蛋白质，其非限制性示例包括丝、筋(sinew)、羊毛、肠线、安哥拉山羊(兔、猫)毛、马海毛和羊驼毛。

在特定情况下，天然纤维包括大豆纤维，大豆纤维包括大豆粕(soy meal)、大豆粉(soy flour)和大豆壳中的至少一种。大豆粕可以指从大豆薄片以溶剂萃取出油之后剩余的、具有特定百分数的大豆蛋白含量的材料。粕可以用湿蒸气“烘烤”，并在锤磨机中研磨。大豆粉可以指脱脂大豆，并且是用于生产大豆浓缩品和大豆蛋白分离物的原料。大豆粉可以用传统方法制得。具体地讲，脱脂大豆粉从溶剂萃取过的薄片获得，并包含少于1％的油。

聚合物材料还可以包括一种或更多种无机填料。无机填料的非限制性示例为炭黑、二氧化硅、云母(mica)、滑石(talc)、碳酸钙、绢云母、氧化铝、碳酸镁、氧化钛、粘土、氧化镁和氢氧化铝。

聚合物材料可以不包括任何实质量的无机聚合物，例如，无机聚合物可以是具有不包括碳原子的骨架结构的聚合物。无机聚合物的非限制性示例包括Si、S、N、P和/或B。

已经总体上描述了本发明的若干实施例，可以通过参考特定的具体示例获得进一步的理解，除非另外指出，否则特定的具体示例在这里仅是为了举例说明的目的而提供的，并不意图是限制性的。

示例

对于配料，使用具有Maddock混合部分的单螺杆挤出机。将固体粒形式的聚合物材料与天然纤维一起引入到挤出机中，并将作为超临界流体的超临界CO₂引入到用于聚合物粒的入口的下游。以5重量％至20重量％的比率(该比率被定义为相对于聚合物粒和天然纤维的组合材料的总干重的超临界流体的重量)引入超临界流体。可以在在线工艺中执行配料，其中，连续地供给材料，并连续地收集形成的产品，并且连续地使形成的产品移离挤出机。在这一点上，可以将5重量％至20重量％的比率定义为超临界流体的重量相对于从挤出机出来的天然纤维热塑性塑料复合物的重量。

对于注射成型，使用80吨BOY注射成型机，并使用用于超临界流体的注射单元。将由示例1形成的天然纤维聚合物复合物以固体粒的形式引入到BOY机中，并在聚合物材料入口的下游引入超临界流体。可以在采用重量百分比为0.2％至5％的超临界流体的情况下执行注射成型。与超临界流体在挤出成型中的用量相比，可以减少超临界流体在注射成型中的用量，从而在作为实体部件的最终产品中会捕获相对少的气体。然而，当相对发泡的部件(其中，在发泡部件中可允许更多的气体空穴)是期望的时，可以使用重量百分比更高的超临界流体。

通过使用Instron Model 3366来确定挤出的产品的机械性质。根据标准协议ISO178执行三点弯曲测试。根据标准协议ISO 527-1执行拉伸测试。还执行颜色测试。在图4和图5中绘出了拉伸测试和弯曲测试的结果。

用于评价的聚合物材料是装载有20％的纤维的聚丙烯。在测试中使用的三种不同类型的天然纤维是纤维素、大豆粉和椰子壳粉。

在下面的表2中示出了四个不同的组合。

表2

如在表2中示出的，且还参见图3，术语“C,C”是指在熔体挤出和注射成型中都未使用超临界流体(对照)的对比组；术语“C,S”是指在熔体挤出中未使用超临界流体(对照)但在注射成型中使用SCF的对比组；术语“S,C”是指在熔体挤出中使用超临界流体但在注射成型中未使用超临界流体的对比组；术语“S,S”是指在熔体挤出和注射成型中均使用超临界流体的对比组。

在下面的表3中列出了聚丙烯和椰子壳粉配料条件。

表3

如在表3中示出的，第一行开头为“对照”的列是指在熔体挤出中未使用超临界流体(对照)的对比组中的参数；第一行开头为“具有SCF的样品(S)”的列是指在熔体挤出中使用超临界流体的对比组中的参数。在“具有SCF的样品(S)”组中，以0.4lbs/hr的速率施加超临界流体，以8.8lbs/hr的速率施加包括聚合物粒和天然纤维的固体材料。因此，以相对于聚合物和天然纤维的固体重量的5wt％的重量百分比施加超临界流体。

如进一步在表3中示出的，在引入超临界流体的位置下游的区中，即，在区5、区6、夹具区域、适配器区域和模具区域中，报告了处理温度的显著降低。例如，在区5中，处理温度从375°F降低至307°F，后者在所用的聚合物(即，聚丙烯)的熔化温度以下。因为会需要较少的能量来保持挤出机筒内部的相对较低的处理温度，所以这是重要的。

在下面的表4中列出了聚丙烯和椰子壳粉的注射处理条件。术语“模具温度”是指模具的温度；术语“注射时间”是指熔体注射到模具中所用的时间；术语“冷却时间”是指材料在模具中凝固所用的时间；术语“部件重量”是指包括聚丙烯和椰子壳粉的实体部件的最终重量。

表4

机器参数	C,C	C,S	S,C	S,S
					模具温度(°F)	75	75	75	75
注射时间(s)	1.1	1.8	1.0	2.2
					冷却时间(s)	15	25	15	25
部件重量(g)	25	25	25	25
					SCF(lbs/hr)5％	0	0.4	0	0.4

如在表4中示出的，以0.4磅/小时的速率并以相对于聚丙烯和椰子壳粉的组合总和的5％的重量浓度引入超临界流体。

在下面的表5中进一步列出了聚丙烯和椰子壳粉的注射处理条件。

表5

如在表5中进一步示出的，在引入超临界流体的位置下游的区中，即，在区4和喷嘴尖端/主体中，报告了处理温度的显著降低。例如，在区4中，处理温度从380°F降低至350°F，后者在所用的聚合物(即，聚丙烯)的熔化温度以下。因为会需要较少的能量来保持注射成型筒内部的相对较低的处理温度，所以这是重要的，并且这可以显著减小或消除纤维的热劣化。

如在图4和图5中示出的，超临界流体的使用看起来并未改变这些试验样品的某些机械性质，其中，机械性质被认为包括弯曲模量、弯曲强度、拉伸模量和拉伸强度。

可以通过视觉检查来执行颜色评价。可在下面示出的表6中描述颜色等级，其中，颜色变化是相对于纯聚合物。

表6

等级	描述
		1	没有可被察觉的颜色变化
2	轻微的、但能察觉到的颜色变化
		3	明确的颜色变化，但不足以强到明显不同
4	强的可看到的颜色变化
		5	非常强的可看到的颜色变化

图6示出了聚丙烯纤维素复合物在不用超临界流体处理的情况下具有颜色等级3且在用超临界流体处理的情况下具有颜色等级1，聚丙烯大豆粉复合物在不用超临界流体处理的情况下具有颜色等级5且在用超临界流体处理的情况下具有颜色等级3，聚丙烯椰子复合物在不用超临界流体处理的情况下具有颜色等级5且在用超临界流体处理的情况下具有颜色等级3。

在图6中示出的这些结果表明，天然纤维聚合物复合物在使用超临界流体进行熔体处理之后具有相对较小的颜色变化。在这些示例中，纯聚丙烯利用诸如椰子壳粉、大豆粉和纯化的纤维素纤维的天然纤维来增强。纯聚丙烯是无色的且半透明的。当与椰子壳粉、大豆粉或纯化的纤维素组合时，复合物不仅呈现天然纤维材料的颜色，而且由于纤维劣化而变暗。当使用超临界流体处理时，温度的降低引起较小的纤维劣化，因此得到颜色较浅的复合物材料。未使用超临界流体加工的椰子壳粉和聚丙烯复合物具有暗褐色，而经超临界流体加工的复合物具有中等的褐色。

尽管已经详细地描述了用于实施本发明的最佳模式，但是对于本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将认识到用于实践如由权利要求所限定的本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种方法，所述方法包括下述步骤：

(a)将聚合物引入到挤出机的第一区中；

(b)在第一区中将聚合物熔化，以形成向下游流到挤出机的第二区中的熔化的聚合物；

(c)将超临界流体引入到第二区中，以降低向下游流到挤出机的第三区中的熔化的聚合物的温度；

(d)将天然纤维引入到第三区中，以低于聚合物的熔点的温度形成天然纤维聚合物混合物；

(e)通过挤出机的出口挤出天然纤维聚合物混合物，以形成聚合物纤维复合物，聚合物纤维复合物具有利用步骤(a)、(b)和(d)而没有(c)的第一颜色变化等级以及利用步骤(a)、(b)、(c)和(d)的第二颜色变化等级，第一颜色变化等级表现出比第二颜色变化等级强的可看到的颜色变化。

2.如权利要求1所述的方法，其中，天然纤维聚合物混合物在第三区中的温度为比聚合物的熔点低至少10°F。

3.如权利要求1所述的方法，其中，天然纤维聚合物混合物在第三区中的温度为比比聚合物的熔点低至少80°F。

4.如权利要求1所述的方法，其中，在引入天然纤维之前使用温度控制装置冷却第三区中的熔化的聚合物。

5.如权利要求1所述的方法，其中，超临界流体为CO₂。

6.如权利要求1所述的方法，其中，以固体形式将聚合物引入到第一区中。

7.如权利要求1所述的方法，其中，第二区中超临界流体与熔化的聚合物的重量比不大于20％。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括由天然纤维聚合物混合物形成天然纤维聚合物粒。

9.如权利要求1所述的方法，其中，聚合物包括聚酰胺聚合物。

10.如权利要求1所述的方法，其中，聚合物包括尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,10和尼龙11聚合物中的至少一种。