CN107849303B - 聚(氯乙烯)基材及其制造方法 - Google Patents

聚(氯乙烯)基材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

描述了基于聚氯乙烯的基材的制造方法和制品。所述基材可用于各种消费者应用、工业应用、运输应用、建筑和结构应用以及农业应用中，并可包含再生聚(氯乙烯)。

Description

聚(氯乙烯)基材及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年5月20日提交的美国临时专利申请No.62/164,201的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
由聚(氯乙烯)化合物和再生聚(氯乙烯)化合物获得的基材的制造方法和制品。所述基材可用于各种消费者应用、工业应用、运输应用、建筑和结构应用以及农业应用中，更具体地说是用于天花板砖和休闲车应用中。
背景
聚(氯乙烯)(“PVC”)通常被用作消费品和工业产品的结构材料。PVC具有以下有利特征：低成本、耐用性、耐湿性、定制的刚度、尺寸稳定性和阻燃性。使用常规加工设备(例如挤出机和热压接合设备)容易将原始PVC加工成片材、管材和其他形式。报道的聚(氯乙烯)密度为1.45g/cm3。
已知PVC在不存在塑化剂的情况下是刚性的，可以将塑化剂添加到PVC中，以使其更柔韧并且更适合于甚至更广泛的应用，包括但不限于诸如管道和电力电缆绝缘的应用。添加塑化剂和其它这类增韧剂会降低PVC的模量和密度。
化学和物理惰性气体发泡剂的使用也可用于降低PVC基材的密度。
虽然PVC的许多首次应用商业用途是具有吸引力的，但是回收和再利用PVC用于随后的未来应用的机会是有限的。再生PVC的再循环具有固有的挑战，这归因于在首次应用期间可能已经使用的各种通常未知的添加剂和填料所引起的加工困难以及再生PVC的分选和分离以产生用于未来应用中的更均匀的原料。具体而言，大量再生PVC源包含其他材料或组分(例如颜料、着色剂、填料、塑化剂等)的混合物，其限制了PVC在未来应用中的潜在再利用。回收的PVC材料引入了原料可变性，出于这个原因常规的熔体加工可能不适合，并且所述原料可变性限制了PVC的未来应用的商业效用。随着人们尝试在常规加工方法中使用高比例的回收PVC，这一挑战变得更加严峻。
概述
本公开涉及连续制造具有受控和期望的特征的聚(氯乙烯)化合物和再生聚(氯乙烯)化合物基材的方法。各种实施方式涉及包含聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物的制品以及包括连续双带压机的连续制造方法。所描述的制品和方法的某些实施方式创新地通过将再生聚(氯乙烯)化合物基材改造为具有受控和期望的特征(包括较低密度、表面着色、表面粗糙度、翘弯及其组合)来成本有效地回收和再利用大量聚(氯乙烯)化合物。此外，所描述的制品和方法的某些实施方式可用于简化工艺并降低制造聚(氯乙烯)化合物基材的成本以具有这些相同的特征及其组合。
再生聚(氯乙烯)化合物和聚(氯乙烯)化合物可以非常适合形成用于消费品市场、工业市场、运输市场、建筑和结构市场、地板市场和农业市场中的各种应用中的基材。在某些实施方式中，使用加工设备(例如连续双带压机)将材料热压成期望平整度的板。在一个实施方式中，将聚(氯乙烯)化合物作为微粒散开到连续双带压机的下带上，并热压以在下游方向上形成具有期望平整度的连续板，然后分成较小的板。可以形成本公开的基材以服务于各种行业和最终用途应用。如本领域技术人员所知，可以使用各种添加剂、塑化剂、轻质填料、聚合物或不同类型再生PVC化合物的共混物。
本申请中使用的以下术语定义如下：
“粘合剂”是指用于连接两种基材的物质。
“纤维素材料”是指由纤维素获得的天然材料或人造材料。纤维素材料包括例如：木粉、木纤维、锯末、木屑、新闻纸、纸、亚麻、大麻、谷壳、洋麻、黄麻、剑麻、坚果壳、软木或其组合。
“共同散布”是指第一散布单元将聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物的微粒施加到连续双带压机的下带上。然后第二散布单元将聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物的附加微粒施加到第一散布微粒上。两次散布的微粒在组成、物理性质、美学或其组合方面可以不同。
“固结的”或“固结”是指已经以受控的时间量、温度和压力加热微粒材料，以使材料流动并形成基本上不存在气隙的基材。
“连续双带压机”是指热压接合过程，其包括上部连续带和下部连续带，通过控制时间、压力、温度和带分离，微粒材料在所述上部连续带和下部连续带之间形成为连续的片材。
“翘弯的”(cupped)或“翘弯”(cupping)描述了这样的基材，当以上凹的方向放置在平整表面上时，当在基材的矩形或方形截面中的四个角中的每一个处测量时，其显示出基材和平整表面之间至少一(1)毫米的分离。
“翘弯程度”(degree of cupping)被报告为来自平整表面的试验样品的四个角的平均分离距离(以毫米计)除以610并通过乘以100而被转换成百分比，其中试验样品为610mm×610mm并在室温下测量。
“膜”是指薄聚合物或薄纸，其任选地具有期望的颜色、设计、美学特征或耐磨特征。
“原料”是指引入到工艺中的原材料，所述工艺诸如挤出机、压铸模或热压铸模、共混机、混合机或其他工艺。
“首次应用”是指由原始材料制成的原始制品。
“熔融的”是指已经以受控的时间量、温度和压力对微粒状材料进行加热，以使颗粒能够流动和部分固结，以至于颗粒基本上失去其原始形状，同时保持得到的基材内高达50％的气隙，所述气隙是通过计算双组分体系中每种组分的体积分数而确定的，其中组分1是密度为1.45g/cm3的PVC，组分2是密度为0的空气。
“熔融”是指产生熔融的基材的方法。
“轻质填料”是指比重小于0.7g/cm3的有机材料或无机材料，不包括引入空隙的发泡剂和结构要素。
“天然存在的无机材料”是指在自然界中发现的无机材料，例如火山灰或碳酸钙。
“非固结表面”描述了与可辨认微粒的存在有关的基材的粗糙表面，所述可辨认微粒基本上保留其微粒尺寸和形状，并与基材相连。
“不均匀的颜色或着色”是指在其一个或两个表面上具有受控的颜色或装饰图案的基材，所述受控的颜色或装饰图案与表征构成基材的散状材料的颜色或图案不同。
“微粒”是指可在连续双带压机上散布的粒料(pellet)、粉末、粒状物(granulate)或其组合。
“聚(氯乙烯)”或“PVC”是指由氯乙烯单体衍生得的并且不含添加剂或改性剂的未加工的聚合物。
“聚(氯乙烯)化合物”或“PVC化合物”是指这样的混合物，其主要包含PVC，并且任选地包含其它填料、轻质填料、添加剂、改性剂或其组合，不包含用引入空隙的化学发泡剂或结构要素。
“再生聚(氯乙烯)”或“再生PVC”是指由再循环或再生过程得到的PVC材料，主要是PVC。
“再生聚(氯乙烯)化合物”或“再生PVC化合物”是指这样的混合物，其主要包含回收的PVC并任选包含其他填料、轻质填料、添加剂、改性剂、聚合物、聚(氯乙烯)或其组合，其中不添加引入空隙的化学发泡剂或结构要素，例如微泡或微球。
“刚性基材”是指通过ASTM D790测量的挠曲模量在1000MPa和7600MPa之间的基材。
“基材”是指具有特定宽度、厚度和长度并具有上表面和下表面的物体，所述表面包括基材的大部分表面区域和四个边缘。
“热压接合”是指利用热、压力和时间来形成聚合制品的聚合物加工实践，而不必要求聚合物材料完全熔化或达到完全液态。
“未加工的聚合物”是指尚未形成制品或化合物的聚合物。
“粘弹性特性”是指材料在变形时展示出粘性和弹性两者。
“空隙”是指基材内的光学表观充气空间。
以上概述并不意图描述每个公开的实施方式或每种实现方式。下面的详细描述更具体地举例说明了实施方式。
附图说明
图1是代表适用于实施本公开的各种实施方式的连续双带压机的热压接合工艺的示意图；且
图2是基材的横截面的照片，其展示了从基材的一个表面移动到相对表面的变化的固结水平。
详细说明
本公开涉及热压接合聚(氯乙烯)化合物和再生聚(氯乙烯)化合物以形成具有有利的机械特性、物理特性和美学特性的刚性基材。各种实施方式具有最终用途应用所期望的属性，包括但不限于低密度、不均匀着色、表面粗糙度、翘弯以及这些属性的组合。许多这些独特的属性组合可以在不使用粘合剂的情况下实现。
在某些实施方式中，连续双带压机可被用作热压接合制造工艺。与常规的聚合物热处理方法(例如挤出或注塑成型)不同，连续双带压机工艺不要求精确的熔化状态性能，以产生板材或片材形式的所得基材。连续双带压机不需要复合聚合物来填充模或模具以形成其形状，因此它特别适合处理固有变化且不均匀的材料，例如本公开的再生聚(氯乙烯)化合物。连续双带压机能够实现这一结果，因为它只需要材料在其加工过程中部分熔化或部分液化，并有效地将聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物的微粒接合在一起，同时在热、压力和时间下控制任选的空隙以形成基材。这种方法使得不均匀的且经常变化的组成的再生材料能够被有效地熔化加工成宽度达到3米、厚度为0.5mm-25mm并且长度实际上无限的基材。
在某些实施方式中，热压接合微粒状聚(氯乙烯)化合物和微粒状再生聚(氯乙烯)化合物会导致熔融基材。形成熔融基材的能力提供了在所得物理特性方面的优点，例如与固结的基材相比降低的密度。密度降低使得能够减少每单位体积所用材料的质量，这导致制造和运输基材的成本更低。恰当设计的密度降低的基材保持足够的挠曲模量，这对于最终用途应用是有用的。
图1示出了连续双带压机工艺10的示意图。使用微粒散布装置12将期望的聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物作为微粒14散开到延伸的下带16上。上带18与靠近加热区20的下带16上的散布微粒14接触。受控的上加热压板和下加热压板所提供的热基本上软化或部分软化或熔化微粒14，并通过增加时间和压力，将它们接合或熔融在一起(未示出)。轧辊22施加压缩力以辅助将微粒14加工成无限长度的基材26，并且可以帮助定向任选的高纵横比填料以赋予有用的性质。退火区24包括受控温度的上冷却压板和下冷却压板，其用于在基材离开带16和18之前对其进行冷却。这种设备可以从Sandvik-TPS GmbH(Goppingen，德国)获得。从连续双带压机中取出无限长度的基材时，将基材分成用于最终用途应用的较小基材。
为了使聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物适于热压接合，所述化合物优选应为微粒形式。常规的复合、造粒和研磨技术都是可用于产生合适形式的用作热压接合的原料的聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物的实践。在某些实施方式中，可能期望将聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物研磨成或形成优选尺寸的微粒。或者，可以使用复合设备(例如挤出机、制粒机、Pallmann Paltruder或其他这类市售复合设备)来制备较大的微粒。可以使用常规共混设备共混用于制备复合物的材料，所述常规共混设备包括螺条共混机、v-共混机或能够产生各组分的均匀微粒分散体的任何共混设备。如本公开所述，可以使用连续双带压机将干共混物散布或涂布并加工成基材制品。
再生聚(氯乙烯)可由各种来源获得，例如来自热成型PVC复合制品的边缘修整料、来自PVC复合壁板的废料、来自PVC复合栅栏的废料、以及购买标志和展示的PVC复合点，此处仅举几例。在一个优选的实施方式中，再生聚(氯乙烯)化合物由蜂窝状结构的再生聚(氯乙烯)组成。文献中已知：在不存在任何填料、轻质填料、塑化剂、其它聚合物或添加剂的情况下，聚氯乙烯的密度为约1.45g/cm3。在不存在大量发泡剂或其它轻质填料或塑化剂或改性剂的情况下，再生聚(氯乙烯)的密度通常为约1.45g/cm3或更高。再生聚(氯乙烯)化合物可以单独使用或与聚(氯乙烯)化合物的混合物一起使用或甚至与其它聚合物、纤维素材料填料、天然存在的无机材料填料、轻质填料、改性剂、塑化剂和添加剂一起使用。在一些实施方式中，再生聚(氯乙烯)占热压接合基材的大于85重量％。
已经发现：热压接合是非常适合用聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物制造基材的一种方法，其中与常规制造的聚(氯乙烯)化合物相比，所得基材展示出期望的较低密度，并且保留用于预期最终用途应用的刚性。此外，热压接合使得能够通过受控地应用热、时间和压力将受控量的空气截留在基材中，而无需添加降低密度的添加剂，例如引入空隙的发泡剂或结构要素，例如微泡或微球。因此，热压接合工艺为生产熔融聚(氯乙烯)化合物和熔融再生聚(氯乙烯)化合物基材提供了某些优点。
在一个实施方式中，有效使用聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物以及受控工程可导致基材具有达到50％空隙以降低总密度并且仍然产生刚性基材。得到的刚性基材可以具有小于常规制造的聚氯乙烯制品的已知密度的密度，而无需使用已知的降低密度的添加剂，并且具有通过约1000MPa至约7600MPa的根据ASTM D790测量的挠曲模量展示的刚度。
在某些实施方式中，基材的密度值小于或等于1.35g/cm3。使用ASTM D792测量基材的密度。在某些实施方式中，使用常规热成型设备可以使基材热成型。低密度基材可以适合用作建筑材料、墙壁覆盖物、门覆盖物、家具材料、隔音板、地板基材、天花板砖、用于休闲车壁的板或用于层压结构的基底。
如本公开所述，可以通过热压接合多个微粒将聚(氯乙烯)化合物或再生聚(氯乙烯)化合物加工成基材。在一个具体的实施方式中，通过将微粒散布到第一转动带上来引发热压接合，所述微粒是通过将聚(氯乙烯)与任选的添加剂、填料、轻质填料、聚(氯乙烯)或其组合一起复合而形成的。然后在第一转动带和第二转动带之间进行热压接合微粒以形成基材。所得基材的密度是在允许控制量的熔融的处理过程中用于熔融微粒的时间、温度和压力的函数。也可以任选地共同散布各种尺寸和组成的微粒以进一步改造期望的产品特征。
在另一个实施方式中，可以以在所得基材上产生独特表面特征的方式操作连续双带式压机。例如，在将聚(氯乙烯)化合物微粒或再生聚(氯乙烯)化合物微粒散布到连续双带压机的下带上时，可利用振动力将各种微粒按尺寸至少部分地分离，然后使微粒与上带接触以施加压力。再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的较细微粒迁移到更靠近下带，再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的较大微粒迁移到更靠近下带上的散布微粒的上表面。随后，通过控制上带和下带的温度并限制通过双带压机的上带施加的压力，底部上的微粒被熔融，而顶部上的主要较大的微粒被接合但不完全地压到基材中，从而在基材上留下粗糙的上表面，其中上表面上的微粒基本保持其原始形状。
图2示出了利用这种技术生产的实施方式的横截面图。基材50在下表面54附近展示出大体熔融的厚度52，并且在上表面58上展示出向非固结表面56的过渡。在一个实施方式中，基材的横截面包含平均高度为至少0.2mm且至多5mm的熔融表面，并且构成基材总厚度的0.5％至50％，并且还包含非固结表面，其中总基材的厚度为2-25mm。用于在基材表面上赋予期望纹理的其他技术(例如在连续双带压机上使用纹理化带或使用压花辊)对于本领域技术人员来说是已知的，因此不是本发明的要素，但可能适合于本公开的某些实践。
另一个任选的实施方式涉及共同散布具有不同特性的再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒。在某些实施方式中，首先散布第一再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒，随后散布具有不同特性(例如不同的颜色，不同的微粒尺寸、模量、比重、热膨胀系数或其组合)的第二再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒。非限制性实例包括：首先散布黑色的再生聚(氯乙烯)化合物，然后散布再生的白色聚(氯乙烯)化合物，以形成具有一个黑色表面和一个白色表面的基材。利用这种方法制造的不均匀着色的基材使得基材能够以显示优选表面的方式被使用。好处是这样一种制品，其具有多种外观并且不需要粘合剂将来自每次散布的微粒接合在一起。该方法的单一步骤和连续性还使得能够节省成本。
为了实现本公开的目的，在形成基材之后，第一次散布和第二次散布可能不会呈现为不同且分离的层。微粒倾向于在界面处共混合，因此，在某些情况下，基材中存在从一种类型微粒到另一种类型微粒的过渡。在某些情况下，可能更优选首先或其次散布具有期望特征的微粒。
在本公开的另一任选特征中，使用热压接合通过如下来形成具有不均匀颜色的再生聚(氯乙烯)化合物基材或具有不均匀颜色的聚(氯乙烯)化合物基材：以连续工艺同时形成基材并将膜附着在基材的一个表面或两个表面上。优选地，不使用粘合剂来使膜附着。在一个实施方式中，在散布再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物微粒之前，将具有期望的颜色、图案或美学特征的膜放置在下带上，随后如前所述在连续双带压机中加工。在另一个实施方式中，将再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物微粒散布在连续双带压机的下带上，然后将具有期望的颜色、图案或美学特征的膜放置在散布微粒之上，随后如前所述在连续双带压机中加工。或者，将具有期望的颜色、图案或美学特征的第一膜放置在下带上，然后将再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物微粒散布到第一膜上，接着将具有期望的颜色、图案或美学特征的第二膜放置在散布微粒之上，随后如前所述在连续双带压机中加工。在另一个实施方式中，所述膜可用于使再生聚(氯乙烯)中可能固有的颜色变化均匀。当目标是使表面颜色均匀时，优选与散布微粒的颜色相似的膜。在另一个实施方式中，可以使用两种膜来向基材的两个表面添加独特的或期望的设计、颜色或美学特征，其中这两种膜可以是相同的或不同的。
在另一个实施方式中，可将微粒散布在具有期望的颜色、图案、美学特征、耐磨特征或其组合的聚(氯乙烯)膜之上。在另一个实施方式中，公开了：可以首先放置耐磨层膜，随后放置着色的、有图案的或美观的层，随后放置散布的再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的层。例如，可以在单个步骤中制造这样的聚(氯乙烯)化合物基材，该基材具有耐磨层保护表面，并具有用于地板应用的木纹外观。单膜和双膜基材的组成和制造方法不同于将一种或多种膜层压到再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物基材上，因为本公开的实施方式可以利用不需要粘合剂且不需要预制的再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物基材的连续的一步法。任选地，在一些实施方式中，可优选使用允许气体通过带排出的带，以使这种气体可能赋予表面的任何美学影响最小化。
任选地，再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物基材可被改造成具有永久且受控的翘弯或弯曲。该特征是通过使用冷却步骤产生的，其中基材在受控的厚度之间被冷却以解决在热压接合装置(在一些实施方式中是连续双带压机)内的翘弯程度。在某些实施方式中，基材具有至少0.15％且至多5％的翘弯程度。例如，可以制造宽度为610mm且长度为610mm的基材，当凹面朝上放置在平整表面上时，四个角向上翘弯1-30mm。
翘弯可用于某些应用，例如天花板砖，使用时，重力在天花板砖上施加恒定向下的力，该力可通过砖的翘弯程度来平衡，以使砖具有基本上水平和平直的取向，而不是下垂取向。可以使用再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物。一次散布的翘弯不需要添加的填料、平衡或相对的层，或随后的热处理步骤来影响翘弯。受控的翘弯方法利用了连续双带压机工艺的独特特征，并可用于其他聚合物化合物。翘弯程度受到退火区的温度、压力、压板间隙和时间的控制。已经发现：退火区内冷却压板的温度以及上冷却压板与下压板之间的空间可用来控制翘弯程度。
在一个实施方式中，可以通过以下方法形成具有受控翘弯的基材：将上冷却压板升高与下冷却压板相距优选的距离，下带置于所述下冷却压板上，从而使得能够以较少物理限制的方式冷却基材以产生期望的翘弯程度。在一个实施方式中，将再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物微粒散布在连续双带压机的下带上，并通过使用受控的温度、压力和时间来形成熔融基材。在退火区内，上冷却压板与下冷却压板分开超出基材厚度至少1mm。在某些实施方式中，首先散布第一再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒，随后散布具有不同颜色的第二再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒。非限制性实例包括首先散布黑色的再生聚(氯乙烯)化合物微粒，然后散布白色的聚(氯乙烯)化合物的微粒，以形成具有黑色下表面和白色上表面并且翘弯在白色表面的方向上的基材。着色膜的使用也可以用于美学目的。
也可通过使用两次散布来引入翘弯，其中与每次散布有关的再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物具有不同的热膨胀系数(CTE)。在一个实施方式中，首先散布第一再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒，随后散布具有不同的热膨胀系数以及可能的其他差异(例如颜色、微粒尺寸、模量、比重或其组合)的第二再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的微粒。在连续双带压机中处理之后，冷却的基材具有凹形表面，其与较高CTE的层是同一表面，因此，这种实施方式中的基材将朝向上表面翘弯或朝向下表面翘弯，这取决于高CTE的层在上表面还是下表面。非限制性实例包括：首先散布与木材或矿物填料复合的CTE较低的白色的再生聚(氯乙烯)的微粒，随后散布CTE较高的黑色的再生聚(氯乙烯)化合物的微粒，以形成具有一个黑色表面和一个白色表面并且翘弯朝向黑色的CTE更高的表面的基材。这种方法也可以用来控制利用其他聚合物对的翘弯程度。
未加工聚合物的CTE的文献值以及供应商提供的复合聚合物的CTE值可用于确定合适的材料对以实现这种实施方式。可以根据热膨胀系数试验来测定PVC化合物和再生PVC化合物的CTE。通过以下程序进行该试验：切割标称125平方厘米的样品，然后用千分尺测量其长度和宽度，接着将其加热至70℃持续1小时，然后使它们冷却至室温持续至少1小时。用千分尺再次测量其长度和宽度以确定任何收缩。然后将样品再次加热至70℃，1小时后，将它们从烘箱中取出并立即测量其长度和宽度，以将维度变化除以初始值和温度变化来确定其CTE(单位为m/(m*C))。
本发明的再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物可以与添加剂组合以获得特定的性能或特性，例如但不限于阻燃性、柔韧性、耐磨性、对紫外光的稳定性、热膨胀系数或着色。本公开所预期的添加剂的非限制性实例包括无机填料、有机填料、高纵横比填料、轻质填料、纤维素材料、改性剂、天然存在的无机材料、偶联剂、润滑剂、抗微生物剂、无机抗氧化剂、光稳定剂、纤维、抗结块剂、热稳定剂、冲击改性剂、杀生物剂、增容剂、阻燃剂、塑化剂、颜料、着色剂、加工助剂、润滑剂、颜料和其它塑料或其组合。再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物中可以包含量为总重量的2-80％的添加剂。对于某些实施方式，特别是对于例如更改热膨胀系数、降低总成本、改变模量、调节密度或其组合的用途，膨胀的火山灰、碳酸钙、木粉、滑石、软木、塑化剂或纤维素纤维或其组合可能是特别期望的。组合物中常规添加剂的量和类型可以因混合的范围和成品基材的期望物理性质而异。本领域技术人员能够选择添加剂的合适的量和类型以获得特定性能。
热压接合的再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的所得基材或片材可用于各种最终用途应用，部分归因于其物理特性和化学特性。基材耐用、防潮、坚硬、可接合、可热成型，并具有聚(氯乙烯)化合物的固有阻燃性能以及低热膨胀系数。在一些实施方式中，基材展示出小于10％、通常小于1％的吸水率，所述吸水率如在室温下浸入水中24小时之后所示。
在其他实施方式中，基材理想地适用于热成形应用。热塑性聚(氯乙烯)化合物领域的普通技术人员能够选择合适厚度和组成的基材以满足给定应用的特定要求。其他非限制性实例包括地板基材、屋顶板、天花板砖、天花板空气扩散器、户外用品、船用板、混凝土模板、墙板、门板、汽车板、航空航天板、休闲车侧壁、前壁或后壁部件或标牌板。本公开的各种实施方式可被组合成一种实施方式，例如已经在本公开中描述的那样。例如，共同散布再生聚(氯乙烯)化合物或聚(氯乙烯)化合物的不同颜色微粒可用于形成具有不均匀颜色的基材，其中基材是低密度、可热成型、翘弯的或其组合。作为另一个非限制性实例，可以使用连续双带压机的连续制造一个表面上具有着色膜的低密度再生聚(氯乙烯)化合物基材或聚(氯乙烯)基材，而不需要粘合剂。
实施例
表1.材料
Figure BDA0001549057640000121
Figure BDA0001549057640000131
实施例1
使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机(Reduction Engineeringpass grinder)将表1的材料#2转化为粉状微粒。使用连续双带压机将微粒制成均匀的熔融PVC片材制品。连续双带压机(CDBP)由德国Goppingen的Sandvik-TPS公司制造。它具有3个均长约5米的加热区和两个均长约5米的冷却区。加热区和冷却区合起来的总长度(包括轧辊和其他机械设备的长度)为约27米。在加热区和冷却区之前放置两个散布单元，其能够跨越长达1.5米的距离施加精确量的粉末或粒料。对于该实施例，将材料#2散布在以3米/分钟移动的涂有聚四氟乙烯的带上。在该实施例中，只使用了一个散布单元。散布到涂有聚四氟乙烯的带上之后，散布微粒的高度为约13mm。设置CDBP，使得第一加热区中的上加热压板和下加热压板的温度均为220℃，将第二加热区设置为上加热压板和下加热压板的温度均为220℃，将第三加热区设置为上加热压板和下加热压板的温度均为220℃。将两个冷却区都设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为20℃。紧接在加热区1之后，对直径为15cm的轧辊设置2bar的压力。在施加压区压力后，材料穿过剩余的加热区，并且样品进入第一冷却区，其被设置为上冷却压板和下冷却压板均为40℃，而第二冷却区被设置为上冷却压板和下冷却压板均为20℃。加热区1中的压板之间的间隙为15mm，加热区2中的压板之间的间隙为13mm，加热区3和两个冷却区中的压板之间的间隙为8mm。所得到的片材制品具有3mm的厚度和通过根据ASTM D792的浮力法测定为1.25g/cm3的密度。根据ASTM D790，基材具有约2760MPa的挠曲模量。
实施例2
使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机将表1的材料#1和#2转化为粉状微粒。利用实施例1中所述的连续双带压机，使用两种微粒来制造不均匀着色的熔融PVC片材制品。对于该实施例，将材料#1从第一散布单元散布到以4米/分移动的涂有聚四氟乙烯的带上，使用第二散布单元将材料#2散布在材料#1之上。在该实施例中，依次使用了2个散布单元。第一散布单元被设置为使得散布的全部材料的约20％是材料#1，而第二散布单元被设置成使得散布的全部材料的约80％是材料#2。从两个散布单元散布到移动的涂有聚四氟乙烯的带上后，散布微粒的总高度为约13mm。设置CDBP，使得加热区1中的上加热压板和下加热压板的温度均为220℃，将第二加热区设置为上加热压板和下加热压板的温度均为220℃，将第三加热区设置为上加热压板和下加热压板的温度均为220℃。将冷却区1设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为70℃。将冷却区2设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为55℃。紧接在加热区之后，将直径为61厘米的动力轧辊升高25厘米，紧接着的直径为15cm的轧辊具有0.5bar的压力。加热区1中的压板之间的间隙为15mm，加热区2中的压板之间的间隙为10mm，加热区3和两个冷却区中的压板之间的间隙为3mm。所得到的片材制品的厚度为2.85mm。没有使用粘合剂。发现得到的基材具有不均匀的颜色，其在一个表面上包含白色，而在相对表面上包含黑色。整个厚度的颜色不一。
实施例3
使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机将表1的材料#1转化为粉状微粒。使用实施例1中所述的CDBP。对于该实施例，将材料#3展开到涂有聚四氟乙烯的下带上。将材料#1从散布单元散布到材料#3上，材料#3在涂有聚四氟乙烯的下带之上。涂有聚四氟乙烯的带以4米/分移动。散布到材料#3上的微粒的高度为约9mm。设置CDBP，使得加热区1、加热区2和加热区3中的上加热压板的温度为235℃，且下加热压板的温度为225℃。将第一冷却区设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为40℃。将第二冷却区设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为30℃。紧接在加热区1之后，将直径为15cm的轧辊设置为0.1bar。紧接在加热区3之后，将直径为15cm的轧辊设置为4bar。将紧接着的直径为61厘米的动力轧辊设置为3bar。加热区1中的压板之间的间隙为7.5mm，加热区2中的压板之间的间隙为4.5mm，加热区3中的压板之间的间隙为4.5mm，两个冷却区中的压板之间的间隙均为1.4mm。所得到的片材具有1.5mm的厚度和均匀的白色。没有使用粘合剂。
实施例4
对于该实施例，使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机将表1的材料#1转化为粉状微粒。使用实施例1中所述的CDBP。将材料#1从散布单元散布到以4米/分移动的涂有聚四氟乙烯的下带上。散布的微粒的高度为约10mm。设置CDBP，使得加热区1、加热区2和加热区3中的上加热压板的温度为235℃，且下加热压板的温度为225℃。将冷却区1设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为60℃。将冷却区2设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为40℃。紧接在加热区1之后，将直径为15cm的轧辊设置为0.1bar。紧接在加热区3之后，将直径为15cm的轧辊设置为4bar。将紧接着的直径为61厘米的动力轧辊设置为3bar。加热区1中的压板之间的间隙为7.5mm，加热区2中的压板之间的间隙为4.5mm，加热区3中的压板之间的间隙为4.5mm，两个冷却区中的压板之间的间隙均为1.4mm。所得到的翘弯片材的厚度为1.6mm，翘弯程度被测定为0.76％。
实施例5
对于该实施例，使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机将表1的材料#1转化为粉状微粒。使用实施例1中所述的CDBP。将材料#1从散布单元散布到以4米/分移动的涂有聚四氟乙烯的下带上。散布的材料1的微粒的高度为约10mm。设置CDBP，使得加热区1、加热区2和加热区3中的上加热压板的温度为230℃，且下加热压板的温度为225℃。将冷却区1设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为45℃。将冷却区2设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为25℃。紧接在加热区1之后，将直径为15cm的轧辊设置为0.1bar。紧接在加热区3之后，将直径为15cm的轧辊设置为4bar。将紧接着的直径为61厘米的动力轧辊设置为3bar。加热区1中的压板之间的间隙为8.5mm，加热区2中的压板之间的间隙为4.5mm，加热区3中的压板之间的间隙为4.5mm，两个冷却区中的压板之间的间隙均为1.9mm。所得到的翘弯片材的厚度为1.9mm，翘弯程度被测定为1.32％。
实施例6
对于该实施例，使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机将表1的材料#2转化为粉状微粒。此外，通过以下方法产生材料#4粉状微粒：将90重量份的粉状材料#2与10重量份的可从American Wood Fibers商购的Maple Flour 4010混合，然后使用PallmannPalltruder Model 250制造复合粒料。随后使用叶片之间具有2mm间隙的还原工程通过研磨机将材料#4复合粒料制成粉状微粒。利用实施例1中所述的连续双带压机，使用材料#2和材料#4的微粒来制造在每个表面上含有具有不同CTE的材料的熔融PVC片材制品。将材料#2从第一散布单元散布到以4米/分移动的涂有聚四氟乙烯的带上，使用第二散布单元将材料#4散布在材料#2之上。在该实施例中，依次使用了2个散布单元。第一散布单元被设置为使得散布的全部材料的约50％是材料#2，而第二散布单元被设置成使得散布的全部材料的约50％是材料#4。从两个散布单元散布到移动的涂有聚四氟乙烯的带上后，散布微粒的总高度为约11mm。设置CDBP，使得三个加热区中的每一个的上加热压板的温度均为235℃，且下加热压板的温度均为225℃。将第一冷却区设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为55℃，将第二冷却区设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为35℃。紧接在加热区1之后，将直径为15cm的轧辊设置为0.1bar。将加热区之后的直径为61厘米的动力轧辊升高5厘米，并将压力设置为4bar。将直径为61厘米的动力轧辊之后的直径为15cm的轧辊设置为0.5bar。加热区1中的压板之间的间隙为8.5mm，加热区2中的压板之间的间隙为4.8mm，加热区3中的压板之间的间隙为4.8mm，两个冷却区中的压板之间的间隙均为2mm。所得到的翘弯片材的厚度为29mm，翘弯程度被测定为2.81％。
实施例7
可从Jamplast Corporation以碎片形式获得的多色的再生PVC(材料#5)具有尺寸从长15mm到粉末的微粒。大部分微粒的长度和宽度尺寸为5mm或更小。将材料散布到连续双带压机的下带上至约17mm的高度。使用实施例1中所述的连续双带压机。在该实施例中，振动台被设置为30。设置CDBP，使得三个加热区中的每一个的上加热压板的温度均为220℃，且下加热压板的温度均为220℃。将两个冷却区均设置为上冷却压板和下冷却压板的温度为20℃。加热区1中的压板之间的间隙为14.5mm，加热区2中的压板之间的间隙为9.5mm，加热区3中的压板之间的间隙为6mm，两个冷却区中的压板之间的间隙均为4mm。具有非固结表面的所得片材的最大总厚度为4mm，并且发现其具有熔融的下表面和非固结的上表面。横截面的光学测量显示：熔融的下表面占最大总厚度的约10％至20％。非固结表面的厚度构成样品的其余部分。
本文引用的所有专利、专利申请和出版物以及电子可用材料的完整公开内容通过引用并入本文。前面的详细描述和实施例仅仅是为了清楚的理解而给出的。不应由其理解出不必要的限制。本发明不限于所示出和描述的确切细节，并且对本领域技术人员而言很明显的变化可被包括在由权利要求限定的本发明内。在一些实施方式中，在缺乏本文未具体公开的任何要素的情况下，可适当地实施本文示例性公开的发明。

Claims (20)

1.一种制品，其包含由热压接合微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物获得的基材，所述基材具有空隙以提供小于或等于1.35g/cm3的通过ASTM D792测量的密度，以及1000MPa至7600MPa的通过ASTM D790测量的挠曲模量；其中所述微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物组成两个共同散布的微粒层，每个所述微粒层具有不同的热膨胀系数，并且所述基材展示出至少0.15％且至多5％的翘弯程度。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材包含大于85重量％的再生聚(氯乙烯)。
3.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材具有不均匀的颜色。
4.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材是可热成型的。
5.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材包括建筑材料、墙壁覆盖物、用于休闲车壁的板或用于层压结构的基底。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材包括家具材料、隔音板或天花板砖。
7.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材包括门覆盖物。
8.根据权利要求1所述的制品，其还包含在所述基材的至少一个表面上的膜，其中在所述热压接合之前添加所述膜。
9.根据权利要求1所述的制品，其还包含无机填料、有机填料、高纵横比填料、轻质填料、纤维素材料、改性剂、天然存在的无机材料无机抗氧化剂、光稳定剂、纤维、抗结块剂、热稳定剂、冲击改性剂、杀生物剂、增容剂、阻燃剂、塑化剂、着色剂、加工助剂、润滑剂、和其它塑料或其组合。
10.根据权利要求1所述的制品，其还包含偶联剂、润滑剂、抗微生物剂、颜料或其组合。
11.一种方法，其包括：
(a)提供微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，
(b)将所述微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述再生聚(氯乙烯)微粒状化合物散布到双带压机的下带上，
(c)共同散布第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物；
(d)使所述微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述微粒状再生聚(氯乙烯)化合物和第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物与双带压机上的上带接触并热压接合，以形成具有空隙的基材，以提供小于1.35g/cm3的通过ASTM D792测量的密度，以及通过1000MPa至7600MPa的根据ASTM D790测量的挠曲模量展示的刚度；
其中所述第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)具有与微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物不同的热膨胀系数，并且所述基材展示出至少0.15％且至多5％的翘弯程度。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：(i)在(b)之前，向所述下带上施加膜；或(ii)在(d)之前，在所述散布的微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物上施加膜；或(i)和(ii)两者，以形成多层的基材。
13.根据权利要求11所述的方法，其还包括：在热压接合期间冷却所述基材，其中所述冷却包括冷却压板，并且所述冷却压板的间隙比所述基材的厚度大至少1mm。
14.一种方法，其包括：
(a)提供微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，其具有包含一定尺寸和形状范围的微粒，
(b)将所述微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述微粒状再生聚(氯乙烯)化合物散布到双带压机的下带上，
(c)共同散布第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，
(d)施加振动力以至少部分分离符合尺寸的微粒，其中较小的微粒迁移到更靠近所述下带，
(e)使所述微粒与双带压机上的上带接触，其中所述双带压机的上带上的压缩力受到限制，
(f)热压接合所述微粒以形成基材，其中最接近所述下带的微粒被熔融，而最接近所述上带的微粒形成非固结表面，
其中所述第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)具有与微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物不同的热膨胀系数，并且所述基材展示出至少0.15％且至多5％的翘弯程度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述基材包含平均高度为至少0.2mm且至多5mm的熔融表面，并且还包含非固结表面，其中总基材的厚度为2mm至25mm。
16.一种方法，其包括：
(a)将微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物散布到双带压机的下带上，
(b)共同散布第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，
(c)使所述微粒与双带压机上的上带接触并热压接合所述颗粒以形成基材，和
(d)在热压接合期间冷却所述基材，其中所述冷却包括冷却压板，并且所述冷却压板的间隙比所述基材的厚度大至少1mm，其中所述基材在冷却后展示出至少0.15％且至多5％的受控的翘弯程度，
其中所述第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)具有与微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物不同的热膨胀系数。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述基材具有不均匀的颜色。
18.一种方法，其包括：
(a)提供第一微粒状聚(氯乙烯)化合物或第一微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，
(b)提供第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，其中(a)和(b)具有不同的热膨胀系数，
(c)将所述第一微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述第一微粒状再生聚(氯乙烯)化合物散布到双带压机的下带上，
(d)共同散布所述第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，和
(e)使所述第二微粒状化合物与双带压机上的上带接触，并热压接合所述第一微粒状化合物和第二微粒状化合物，其中所述基材展示出至少0.15％且至多5％的翘弯程度。
19.一种方法，其包括：
(a)提供微粒状聚(氯乙烯)化合物或微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，
(b)将所述微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述微粒状再生聚(氯乙烯)化合物散布到双带压机的下带上，
(c)共同散布第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物，
(d)(i)在(b)之前，向所述下带上施加膜；或(ii)在所述散布的微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述微粒状再生聚(氯乙烯)化合物上施加膜；或(i)和(ii)两者，并
(e)使所述微粒状聚(氯乙烯)化合物或所述微粒状再生聚(氯乙烯)化合物和第二微粒状聚(氯乙烯)化合物或第二微粒状再生聚(氯乙烯)化合物与双带压机上的上带接触并并热压接合，以形成多层的基材。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述膜在一侧包含耐磨层，并且所述方法还包括：将所述耐磨层侧定向到所述双带压机的下带上。
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