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TW201615376A - 包括熱塑性粒子及中空微球之方法及組成物以及由其等製成之物件 - Google Patents

包括熱塑性粒子及中空微球之方法及組成物以及由其等製成之物件 Download PDF

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TW201615376A
TW201615376A TW104127387A TW104127387A TW201615376A TW 201615376 A TW201615376 A TW 201615376A TW 104127387 A TW104127387 A TW 104127387A TW 104127387 A TW104127387 A TW 104127387A TW 201615376 A TW201615376 A TW 201615376A
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TW104127387A
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貝里斯 亞新
克莉絲汀 拉維利 瑟霍斯特
伊布拉音姆 舍大特 葛尼斯
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３Ｍ新設資產公司
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Abstract

本揭露提供一種製作一模製物件之方法。該方法包括將包括熱塑性粒子及附著至其外表面的中空微球之組成物引入至一模具中、將該模具旋轉、及在該等熱塑性粒子熔化的溫度下加熱該模具。該等中空微球包括在該模製物件中。亦揭示模製物件。亦揭示一種粉末組成物，其包括熱塑性粉末粒子及附著至至少一些該等熱塑性粉末粒子之外表面的中空陶瓷微球。該等中空陶瓷微球用一液體黏附至至少一些該等熱塑性粉末粒子之該等外表面或嵌入至少一些該等熱塑性粉末粒子之該等外表面中。

Description

包括熱塑性粒子及中空微球之方法及組成物以及由其等製成之物件
具有小於約500微米之平均直徑的中空玻璃微球亦通常稱為「玻璃微泡(glass microbubbles)」、「玻璃泡(glass bubbles)」、「中空玻璃珠(hollow glass beads)」、或「玻璃球囊(glass balloons)」，其例如作為聚合組成物之添加物而廣泛用於工業中。在許多產業中，中空玻璃微球可用於例如減小重量並改良聚合組成物之處理、尺寸穩定性、及流動性質。
美國專利申請公開案第2001/0041233號(Rusche)及第2008/0224349號(Wang等人)中分別提出將中空陶瓷微球及中空玻璃微球摻入藉由旋轉模製製成的聚合物件中。
將中空微球摻入旋轉模製製程中的一個問題為中空微球可為顯著的粉塵來源。此外，吾等已發現，難以達成中空微球於旋轉 模製物件中之均勻分散。本揭露提供將中空微球設置於熱塑性粒子之外表面上之組成物及方法。該等組成物可用於例如旋轉模製物件。
在一個態樣中，本揭露提供一種製作模製物件之方法。該方法包括將包括熱塑性粒子及中空微球之組成物引入至一模具中、將模具旋轉、及在熱塑性粒子熔化的溫度下加熱模具。當將組成物引入至模具中時(即，在旋轉且加熱模具之前)，中空微球係附著至熱塑性粒子之外表面。
在另一態樣中，本揭露提供一種粉末組成物，其包括熱塑性粉末粒子及附著至至少一些熱塑性粉末粒子之外表面的中空陶瓷微球。中空陶瓷微球係用液體黏附至至少一些熱塑性粉末粒子之外表面。或中空陶瓷微球係嵌入至少一些熱塑性粉末粒子之外表面中且自外表面突出。
一般地且有利的是，當中空微球係附著至熱塑性粒子之外表面時，例如在將此組成物添加至用於旋轉模製之模具時，觀察到低粉塵。該等組成物一般可經運輸及使用，而無中空微球自熱塑性粒子之顯著分離。此外，在由此類組成物製成的物件中觀察到低度中空陶瓷微球破裂。
根據本揭露之組成物及方法允許在對粉塵之不利效應通常不提供保護的環境中大量地處理中空微球。因此，此等組成物及方法可用於旋轉模製大型物體。
在另一態樣中，本揭露提供一種包含中空微球的小輕艇(kayak)。
在另一態樣中，本揭露提供一種包含中空微球的壓力容器。
在另一態樣中，本揭露提供一種包含中空微球的垃圾收集車(garbage collection cart)。
在另一態樣中，本揭露提供一種包含中空微球的遊戲屋(playhouse)或其部分。
小輕艇、壓力容器或其部分、垃圾收集車、或遊戲室或其部分中任一者中之中空微球可為聚合微球或陶瓷(例如，玻璃)微球。在一些實施例中，中空微球為中空陶瓷微球。在一些此等實施例中，中空微球為中空玻璃微球。
在本申請案中，如「一(a/an)」及「該」之用語不僅意圖係指單數實體，並且包括其具體實例可被用來作為說明之整體類別。用語「一」及「該」與用語「至少一」可以互換使用。用在清單之後的片語「...中之至少一者」及「包含...中之至少一者」係指清單項目之任一者以及清單中兩個或更多個項目之任何組合。除非另外陳述，否則所有數值範圍皆包括其端點及在端點之間的整數及非整數值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、及5)。
如本文所用之用語「陶瓷」係指玻璃、結晶陶瓷、玻璃-陶瓷、及其組合。
本揭露之上述概述並非意欲說明本揭露之各個所揭示實施例或是各實施方案。以下的敘述更具體地例示說明性的實施例。因 此，應可以理解的是，以下說明不應以過度限制本揭露範疇的方式解讀。
圖1為與中空玻璃微球混合的高密度聚乙烯粉末在415倍放大率下的顯微圖；圖2為用礦物油黏附至高密度聚乙烯粉末粒子的中空玻璃微球在2060倍放大率下的顯微圖；及圖3為嵌入至高密度聚乙烯粉末粒子之外表面中的中空玻璃微球在1080倍放大率下的顯微圖。
亦通常稱為旋轉模製(rotomolding)的旋轉性模製(rotational molding)為一種用於使聚合物模製的製程，其可用於例如生產大型中空物體，諸如儲存槽(例如於RJ Crawford及JL Throne之權威教科書Rotational Molding Technology之第1章，WILLIAM ANDREW PUBLISHING,Norwich,New York,2002中所論述)。旋轉模製製程一般包括將呈固體或液體形式的熱塑性樹脂放置於密閉模具中，加熱模具直至樹脂熔化或獲得適當流動特性，旋轉模具(例如，圍繞兩個垂直軸旋轉，即雙軸地旋轉)直至樹脂均勻地塗布模具之內表面，將模具冷卻，及自模具將物件移除。
對於許多旋轉模製的物件，模具具有顯著大的體積(例如，至多100立方公尺)。在大多數操作中，在各模製循環之前將模 具手動地用聚合物粉末裝填，且大多數旋轉模製設備未裝備有局部排氣通風件。因此，潔淨的且基本上不含粉塵的旋轉模製操作為高度所欲的。
因為許多旋轉模製物件相當大，所以將中空微球摻入物件中可得到有利的重量減少。旋轉模製為一種低剪切及低壓力處理操作；因此，許多類型的中空微球可用於該製程中。然而，中空微球可為顯著的粉塵來源。就不同於旋轉模製(例如射出模製)的製程的情況而言，使用中空玻璃微球之當前技術為於雙螺桿擠壓機中的以聚合物丸粒的預先熔化配混步驟。隨後將由熔化配混獲得的包括聚合物及中空微球的九粒用於射出模製製程以產生含有中空微球的物件。然而，此預先配混提高最終物件之製造成本且使供應鏈操作複雜化。有利的是，在本揭露之組成物及方法中，在模製製程之前進行熔化配混雖然是可能的但為不需要的。
本揭露提供包括熱塑性粒子及中空微球的組成物，其可使用於例如旋轉模製或射出模製。取決於例如所欲的模製產品，所屬技術具有通常知識者可選擇合適的熱塑性塑膠。可用的熱塑性塑膠之實例包括聚烯烴(例如，聚丙烯、聚乙烯、及聚烯烴共聚物諸如乙烯-丁烯、乙烯-辛烯、及乙烯乙烯醇)；氟化聚烯烴(例如，聚四氟乙烯、四氟乙烯及六氟丙烯之共聚物(FEP)、全氟烷氧基聚合物樹脂(PFA)、聚三氟氯乙烯(pCTFE)、乙烯及三氟氯乙烯之共聚物(pECTFE)、及乙烯及四氟乙烯之共聚物(PETFE))；聚醯胺；聚醯胺-醯亞胺；聚醚-醯亞胺；聚醚酮樹脂；聚苯乙烯；聚苯乙烯共聚物(例 如，高抗沖聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS))；聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸酯；聚酯(例如，不飽和聚酯)；聚氯乙烯(PVC)；液晶聚合物(LCP)；聚苯硫醚(PPS)；聚碸；聚縮醛；聚碳酸酯；聚苯氧化物；及此類樹脂中之兩者或多者之摻合物。在一些實施例中，熱塑性粒子包含聚丙烯或聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP))、及聚烯烴共聚物(例如，丙烯及乙烯之共聚物)中之至少一者。在一些此等實施例中，熱塑性塑膠為聚乙烯(例如，超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、及直鏈低密度聚乙烯(LLDPE))。高密度聚乙烯一般具有約0.94g/cm3至約0.98g/cm3之密度，且直鏈或支鏈低密度聚乙烯一般具有約0.89g/cm3至約0.94g/cm3之密度。在一些實施例中，熱塑性塑膠為聚醯胺(例如，聚醯胺6或聚醯胺66)。
在一些實施例中，可用於本文所揭示之組成物及方法中之粒子中之熱塑性塑膠為可交聯的，形成在最終模製物件中之熱固物。此類粒子之實例包括可熔化處理的環氧樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚脲樹脂、聚矽氧脂、多硫化物樹脂、及酚樹脂之粒子。在此等實施例中，可將合適的交聯劑添加至組成物或在模製製程期間添加合適的交聯劑以形成交聯的模製物件。在一些實施例中，可用於本文所揭示之組成物及方法中之粒子中之熱塑性塑膠為可交聯的聚烯烴。聚烯烴粒子可在過氧化物或磺醯肼交聯劑之存在下交聯，可在研磨之前或期間將過氧化物或磺醯肼交聯劑添加至聚烯烴粒子或粉 末。合適的交聯劑之實例包括二-基過氧化物(di-cumyl peroxide)、苯甲醯基過氧化物、1,10-癸烷-雙(甲磺醯肼)、1,1-二-三級-丁基過氧基-3,3,5-三甲基環己烷、2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷、三級-丁基-基過氧化物、α,α'-二(丁基過氧基)-二異丙基苯、及2,5-二甲基-2,5-二(三級-丁基過氧基)己炔。當將組成物加熱時，交聯劑分解以形成自由基物種，其可自聚烯烴鏈提取氫以形成交聯部位。用語「交聯」係指藉由共價化學鍵，經常經由交聯分子或基團將聚合物鏈接合在一起以形成網狀聚合物。因此，非化學交聯聚合物為缺乏藉由共價化學鍵接合在一起以形成網狀聚合物的聚合物鏈的聚合物。交聯聚合物大體上特徵在於不溶性，但在適當溶劑之存在下可為可膨脹的。非交聯聚合物在特定溶劑中一般為可溶的且一般為可熔化處理的。非化學交聯聚合物亦可稱為線性聚合物。非化學交聯的可熔化處理聚合物亦可稱為熱塑性塑膠。
有利的是，本文所揭示之組成物中之熱塑性粒子可有粉末之形式。粉末係指如所屬技術領域中具有通常技術者應理解的微細固體粒子。在粉末中，粉末粒子之大小大體上呈現分布狀態。可使用於實施本揭露之熱塑性粉末粒子之大小分布可為高斯(Gaussian)分布，常態分布、或非常態分布。非常態分布可為單峰的或多峰的(例如，雙峰的)。在一些實施例中，熱塑性粉末粒子可具有以體積計至多或小於1000微米(在一些實施例中至多750微米或500微米)的中位數大小。中位數大小亦稱為D50大小，其中分布中之熱塑性粉末粒子之50體積百分比小於所指示的大小。大小係指熱塑性粉末粒子之最大尺 寸。在一些實施例中，熱塑性粉末粒子之中位數體積大小在600微米至1000微米(亦即，約30目至約18目)、425微米至850微米(亦即，約40目至約20目)、300微米至600微米(亦即，約50目至約30目)、或300微米至1000微米(亦即，約50目至約18目)之範圍內。在一些實施例中，粉末粒子之球度(sphericity)(即，具有與粒子相同體積的球之表面積與粒子之表面積之比)為至少0.6(在一些實施例中，至少0.7、0.8、或0.9)。對於球形粉末粒子，應理解粒子之大小與粒子之高度及直徑同義。
大體上已知粉末粒子可與纖維及丸粒區別開。熱塑性九粒具有至少1000微米、2000微米、或3000微米或更大之中位數或平均粒子大小。熱塑性纖維具有至少10：1、20：1、60：1、或更高之定義為纖維長度對直徑之比的寬高比。使用九粒或纖維用於旋轉模製為不利的，因為此類材料難以熔化且熔合不均勻，因此無法製作包括延伸性空氣袋的模製部件。
粉末粒子可使用於旋轉模製，因為除了其他原因，粉末粒子可比九粒或纖維更容易熔化，伴以在模具中的低降解，可提供具有相對較少針孔的高品質表面，且可提供高初始散料密度(bulk density)。出於一些此等相同原因，粉末亦可用於一些其他聚合物處理方法(例如，射出模製)。然而，聚合物粉末比九粒更昂貴，可被視為具有爆炸風險，且存在處理難度。對於至少此等原因，當可容易地使用丸粒時有時會避免使用粉末。
根據本揭露之粉末組成物大體上可理解為乾燥粉末組成物。用語「乾燥」係指不分散於水或有機液體中的粉末組成物。處理乾燥粉末不同於處理呈液狀之粒子膏及漿料。可存在於根據本揭露之粉末組成物中的液體一般定位在中空微球與熱塑性粉末粒子之表面之間。在一些實施例中，以組成物之總重量計，根據本揭露之包括熱塑性粒子及中空微球的乾燥粉末組成物及組成物具有至多15(在一些實施例中，小於15或至多10、7.5、或5)重量百分比液體。在一些實施例中，根據本揭露之包括熱塑性粒子及中空微球的乾燥粉末組成物及組成物具有液體的重量百分比為組成物中中空微球的重量百分比至多2倍、1.5倍、或1倍。
根據本揭露及/或可用於實施本文所揭示之方法及物件的組成物亦包括中空微球。可用於實施本揭露的中空微球大體上為能夠經受住旋轉模製製程(例如，不會被壓碎或熔化)且因此可發現於模製物件中。模製物件中的較低密度可提供中空微球經受住該製程且發現於模製物件中的證據。可藉由切開模製物件且用顯微鏡觀察切面獲得模製物件中中空微球之結合的進一步證據。為了經受住旋轉模製製程，中空微球一般應具有高於熱塑性粒子的熔點且應能夠經得起旋轉模製中所用的通常長時間的加熱循環。可用的中空微球包括由特定聚合物及陶瓷(例如，玻璃)製成的中空微球。
在一些實施例中，可用於實施本揭露的中空微球為中空玻璃微球。可使用於根據本揭露的組成物及方法的中空玻璃微球可藉由所屬技術領域中熟知的技術製作(參見例如，美國專利第2,978,340 號(Veatch等人)；第3,030,215號(Veatch等人)；第3,129,086號(Veatch等人)；及第3,230,064號(Veatch等人)；第3,365,315號(Beck等人)；第4,391,646號(Howell)；及第4,767,726號(Marshall)；及美國專利申請公開案第2006/0122049號(Marshall等人)。用於製備中空玻璃微球的技術一般包括加熱碾磨的玻料(frit)，一般稱為「饋料(feed)」，其含有發泡劑(例如，硫或氧及硫之化合物)。可藉由在高溫下加熱玻璃之礦物組分直至形成熔融玻璃來製作玻料。
儘管玻料及/或饋料可具有能夠形成玻璃的任何組成，一般來說以總重量計，玻料包含50至90百分比SiO2、2至20百分比鹼金屬氧化物、1至30百分比B2O3、0.005-0.5百分比硫(例如，呈元素硫、硫酸鹽或亞硫酸鹽)、0至25百分比二價金屬氧化物(例如，CaO、MgO、BaO、SrO、ZnO、或PbO)、0至10百分比不同於SiO2的四價金屬氧化物(例如，TiO2、MnO2、或ZrO2)、0至20百分比三價金屬氧化物(例如，Al2O3、Fe2O3、或Sb2O3)、0至10百分比五價原子之氧化物(例如，P2O5或V2O5)、及0至5百分比氟(呈氟化物形式)，其可充當助熔劑以促進玻璃組成物之熔化。額外成分可使用於玻料組成物中且可包括於玻料中，例如，以向所得玻璃泡提供具體的性質或特性(例如，硬度或顏色)。
在一些實施例中，可用於根據本揭露之組成物及方法的中空玻璃微球之玻璃組成物所包含的鹼土金屬氧化物多於鹼金屬氧化物。在一些此等實施例中，鹼土金屬氧化物與鹼金屬氧化物之重量比 在1.2：1至3：1範圍內。在一些實施例中，以玻璃泡之總重量計，中空玻璃微球具有包含在2百分比至6百分比之範圍內的B2O3的玻璃組成物。在一些實施例中，中空玻璃微球具有包含以中空玻璃微球之總重量計至多5重量百分比之Al2O3的玻璃組成物。在一些實施例中，玻璃組成物基本上不含Al2O3。「基本上不含Al2O3」可意謂至多5、4、3、2、1、0.75、0.5、0.25、或0.1重量百分比之Al2O3。「基本上不含Al2O3」的玻璃組成物亦包括不具有Al2O3的玻璃組成物。在一些實施例中，可使用於實施本揭露的中空玻璃微球可具有化學組成，其中至少90%、94%、或甚至至少97%的玻璃包含至少67% SiO2、(例如，在70%至80%之範圍內的SiO2)、在8%至15%之範圍內的鹼土金屬氧化物(例如，CaO)、在3%至8%之範圍內的鹼金屬氧化物(例如，Na2O)、在2%至6%之範圍內的B2O3、及在0.125%至1.5%之範圍內的SO3。在一些實施例中，以玻璃組成物之總體計，玻璃包含在30%至40%之範圍內的Si、在3%至8%之範圍內的Na、在5%至11%之範圍內的Ca、在0.5%至2%之範圍內的B、及在40%至55%之範圍內的O。
中空玻璃微球之「平均真密度」為如藉由空氣比重瓶所量測之藉由將中空玻璃微球之樣本之質量除以該質量的中空玻璃微球之真體積所獲得的商。「真體積(true volume)」為中空玻璃微球之聚集總體積，而非散料體積(bulk volume)。可用於實施本揭露的中空玻璃微球之平均真密度為大體上至少0.20公克每立方公分(g/cc)、0.25g/cc、或0.30g/cc。在一些實施例中，可用於實施本揭露的中空玻璃 微球具有至多約0.65g/cc至平均真密度。「約0.65g/cc」意謂0.65g/cc±五百分比。在一些此等實施例中，本文所揭示之中空玻璃微球之平均真密度可在0.1g/cc至0.65g/cc、0.2g/cc至0.65g/cc、0.1g/cc至0.5g/cc、0.3g/cc至0.65g/cc、或0.3g/cc至0.48g/cc之範圍內。具有此等密度中之任一者的中空玻璃微球可使用於降低根據本揭露之模製物件之密度及/或根據本文所揭示之方法製作。
對於本揭露之目的，平均真密度使用比重瓶根據ASTM D2840-69、「Average True Particle Density of Hollow Microspheres」量測。比重計可例如以商品名「ACCUPYC 1330 PYCNOMETER」自Micromeritics,Norcross,Georgia獲得或以商品名「PENTAPYCNOMETER」或「ULTRAPYCNOMETER 1000」自Formanex,Inc,San Diego,CA獲得。一般可在0.001g/cc之準確度下量測平均真密度。因此，上文所得到密度值之各者可為±五百分比。
各種大小的中空玻璃微球可為有用的。如本文所用，用語大小被視為等同中空玻璃微球之直徑及高度。在一些實施例中，中空玻璃微球可具有以體積計在14至70微米(在一些實施例中，15至65微米、15至60微米、或20至50微米)之範圍內的中位數大小。中位數大小亦稱為D50大小，其中分布中之中空玻璃微球之50體積百分比小於所指示的大小。對於本揭露之目的，藉由將中空玻璃微球分散於脫氣的去離子水中由雷射光繞射(laser light diffraction)確定以體積計的中位數大小。雷射光繞射粒子大小分析器可以商品名「SATURN DIGISIZER」購自Micromeritics。可用於實施本揭露之 中空玻璃微球之大小分布可為高斯分布，常態分布、或非常態分布。非常態分布可為單峰的或多峰的(例如，雙峰的)。
因為旋轉模製大體上為一種低剪切及低壓力製程，許多中空玻璃微球所具有的強度足以經受住旋轉模製製程。使10體積百分比中空玻璃微球崩塌的有用均靜壓(isostatic pressure)為至少約1.7(在一些實施例中，至少約2.0、3.8、5.0、或5.5)百萬帕(MPa)。「約1.7MPa」意謂1.7MPa±五百分比。相反地，為了經受住射出模製製程，使10體積百分比中空玻璃微球崩塌的有用的均靜壓一般為至少約17MPa。在一些實施例中，使10體積百分比中空玻璃微球崩塌的均靜壓可為至少17、20、或38MPa，其取決於最終模製物件之要求。在一些實施例中，使10體積百分比、或20體積百分比中空玻璃微球崩塌的均靜壓為至多250(在一些實施例中，至多210、190、或170)MPa。對於一些應用，使用將滿足最終模製物件之要求的最便宜的中空玻璃微球為有用的。因為中空玻璃微球之成本大體上隨壓碎強度降低而降低，所以在一些實施例中，使10體積百分比中空玻璃微球崩塌的均靜壓為至多17MPa、10MPa、7.5MPa、或5MPa。出於本揭露之目的，中空玻璃微球之崩塌強度使用ASTM D3102-72「Hydrostatic Collapse Strength of Hollow Glass Microspheres」於中空玻璃微球在甘油中之分散量測；例外的是，樣本大小(以公克為單位)等於玻璃泡之密度的10倍。一般可在±約五百分比之準確度下量測崩塌強度。因此，上文所得到之崩塌強度值之各者可為±五百分比。所屬技術領域中具有通常知識者應理解，並非具有相同密度的所有中 空玻璃微球具有相同崩塌強度，且密度之增加並非總是與崩塌強度之增加相關。
可用於實施本揭露的中空玻璃微球可為商購獲得的且包括由3M公司，St.Paul,MN以商標名「3M GLASS BUBBLES」銷售的中空玻璃微球(例如，等級K1、K15、S15、S22、K20、K25、S32、K37、S38、S38HS、S38XHS、K46、A16/500、A20/1000、D32/4500、H50/10000、S60、S60HS、iM30K、iM16K、S38HS、S38XHS、K42HS、K46、及H50/10000)。其他合適的中空玻璃微球可例如以商品名「SPHERICEL HOLLOW GLASS SPHERES」(例如，等級110P8及60P18)及「Q-CEL HOLLOW SPHERES」(例如，等級30、6014、6019、6028、6036、6042、6048、5019、5023、及5028)獲自Potters Industries,Valley Forge,PA(PQ公司之分支機搆)，以商品名「SIL-CELL」(例如，等級SIL 35/34、SIL-32、SIL-42、及SIL-43)獲自Silbrico Corp,Hodgkins,IL，以及以商品名「Y8000」獲自Sinosteel Maanshan Inst.of Mining Research Co.,Maanshan,China。
在一些實施例中，將可用於實施本揭露的中空玻璃微球表面處理。在一些實施例中，將中空玻璃微球用耦合劑諸如鋯酸鹽、矽烷、或鈦酸鹽表面處理。一般的鈦酸鹽及鋯酸鹽耦合劑為所屬技術領域中具有通常知識者已知且此等材料之用途及選擇準則之詳細概述可見於Monte,S.J.,Kenrich Petrochemicals,Inc.,“Ken-React® Reference Manual-Titanate,Zirconate and Aluminate Coupling Agents”,Third Revised Edition,March,1995。將合適的矽烷經由縮合反應耦合至玻璃表面以與矽質玻璃形成矽氧烷鍵聯。該處理使微球更具可濕性或提高材料向玻璃泡表面之黏著力。此提供在中空玻璃微球與有機基質之間的共價、離子或偶極鍵結的機制。可基於所要的具體功能性選擇矽烷耦合劑。合適的矽烷耦合策略概述於Silane Coupling Agents：Connecting Across Boundaries,by Barry Arkles,pg 165-189,Gelest Catalog 3000-A Silanes and Silicones：Gelest Inc.Morrisville,PA.中。在一些實施例中，有用的矽烷耦合劑具有胺基官能基(例如，N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷及(3-胺基丙基)三甲氧基矽烷)。當熱塑性粒子包括可交聯的基團時，使用含有可聚合部分的偶合劑為有用的，因此將材料直接摻入聚合物骨架中。可聚合部分之實例為含有烯烴官能性的材料諸如苯乙烯部分、乙烯基部分(例如，乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷)、丙烯酸及甲基丙烯酸部分(例如，3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧矽烷)。可參與交聯的有用的矽烷之其他實例包括3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧矽烷、雙(三乙氧基矽基丙基)四硫烷(例如，可以商品名「SI-69」購自Evonik Industries,Wesseling,Germany)、及硫基氰氧基丙基三乙氧基矽烷。若使用，則以泡之總重量計，通常包括約1重量%至3重量%之量的耦合劑。
在一些實施例中，可用於實施本揭露的中空微球為不同於上文所述的玻璃微球的中空陶瓷微球。在一些實施例中，中空陶瓷微球為自收集自燃煤發電站的粉煤灰提取的矽酸鋁鹽微球(亦即，微 珠(cenospheres))。有用的微珠包括由Sphere One,Inc.,Chattanooga,Tenn.，以商品名「EXTENDOSPHERES中空球」(例如，等級SG、MG、CG、TG、HA、SLG、SL-150、300/600、350及FM-1)銷售的微珠；及由SphereServices,Inc.,Oak Ridge,Tenn.，以商標名「RECYCLOSPHERES」、「SG500」、「Standard Grade 300」、「BIONIC BUBBLE XL-150」、及「BIONIC BUBBLE W-300」銷售的微珠。微珠一般具有在0.25g/cm3至0.8g/cm3之範圍內的真平均密度。
在一些實施例中，可用於實施本揭露的中空微球為中空聚合微球。有用的聚合微球包括可例如以商品名「PHENOSET」購自Asia Pacific Microspheres Sdn Bhd,Selangor Dural Ehsan,Malaysia的酚微球，，及可購自例如EPRUI Nanoparticles & Microspheres Co.,Ltd.Nanjing,China的交聯聚苯乙烯-共-二乙烯基苯中空微球。
為了減小最終模製物件之重量，以組成物之總重量計，中空微球以至少0.5重量百分比之含量存在於上文實施例中任一實施例中之本文所揭示之組成物中，該組成物包括熱塑性粒子及中空微球。在一些實施例中，以組成物之總重量計，中空微球以至少1、2、或3重量百分比存在於組成物中。在一些實施例中，以組成物之總重量計，中空微球以至多20、15、或10重量百分比之水準存在於組成物中。舉例而言，以組成物之總重量計，中空微球可以在0.5至20、1至20、或1至15重量百分比之範圍內存在於組成物中。
因為將中空微球附著至(例如，黏附至或嵌入於)熱塑性粒子(例如，粉末粒子)之外表面中，所以熱塑性粒子之大小大於中空微球之大小。在一些實施例中，熱塑性粒子之中位數大小大於中空微球之中位數大小至少3、5、或10倍。在一些實施例中，熱塑性粒子之中位數大小大於中空微球之中位數大小至多100、75、或50倍。在一些實施例中，熱塑性粒子之有效最大大小大於中空微球之有效最大大小至少3、5、或10倍。在一些實施例中，熱塑性粒子之有效最大大小大於中空微球之有效最大大小至多100、75、或50倍。有效最大大小係指分布中95體積百分比之熱塑性粒子或中空微球小於所指出大小的大小。
在一些實施例中，將中空微球(在一些實施例中，中空陶瓷微球)嵌入至少一些熱塑性粒子(例如，熱塑性粉末粒子)之外表面中。當將中空微球嵌入至少一些熱塑性粒子之外表面中時，至少一些中空微球自熱塑性粒子之外表面突出。此實施例之實例顯示於圖3顯微圖中，該顯微圖在1080倍放大率下取得。具有自熱塑性粒子之外表面突出的經嵌入中空微球的熱塑性粒子可藉由在足以軟化但不熔化熱塑性粒子的溫度及時間下將熱塑性粒子與中空微球混合，以使得中空微球變得嵌入於熱塑性粒子之外表面中。足以軟化但不熔化熱塑性粒子的溫度及時間取決於所選擇的熱塑性塑膠。為製作圖3中所示的組成物，在116℃下在60rpm下將高密度聚乙烯及中空微球之混合物混合15分鐘。
當混合熱塑性粒子及中空微球時，由於熱塑性塑膠未熔化，因此其外表面有中空微球嵌入且突出的熱塑性粒子之個別粒子不會熔合在一起。因此，其等之行為仍類似於粒子(例如，類似於粉末)且具有在熱塑性粒子(例如，粉末)之實施例中任一實施例中之上文所述的大小、形狀、及流動特性。個別粒子可自由獨立移動且旋轉。此等特性將此等粒子與用樹脂黏合劑熔合在一起的中空陶瓷微泡之複合材料區分。其外表面有中空陶瓷微球嵌入且突出的熱塑性粒子之結構相當令人意外。因為一般來說，當例如使用擠壓複合將中空陶瓷微球與熔化熱塑性塑膠組合，且隨後形成為九粒時，中空陶瓷微球將定位於丸粒之內部而不自九粒之外表面突出。此歸因於熱塑性塑膠相較於陶瓷(例如，玻璃)微球的較低表面能。為了降低系統之整體表面能，較低表面能熱塑性塑膠將定位於九粒之外部，且較高表面能陶瓷(例如，玻璃)將定位於丸粒之內部。
在一些實施例中，根據本揭露之組成物包括用以將中空微球黏附至熱塑性粒子之外表面的液體。在一些實施例中，液體為油，例如，使用於潤滑的任何合成潤滑油或礦物油。有用的油包括石蠟油、芳族油、環烷油諸如可購自例如Process Oils Inc.,Houston,Tex.的環烷油、及聚矽氧油。在一些實施例中，液體為礦物油。合適的礦物油之實例包括液體脂族烴樹脂、礦物油(例如，白色礦物油)、氫化芳族樹脂、及石蠟油。此類礦物油具有一般在約每莫耳500公克至每莫耳1000公克範圍內的分子量。合適的脂族烴樹脂之實例為具有每莫耳550公克至每莫耳約900公克之分子量的C-5石油烴 樹脂。合適的礦物油之實例為高度精製、低揮發性油，其為飽和脂族及脂環非極性烴之摻合物，具有每莫耳500公克至每莫耳約750公克之平均分子量。氫化芳族樹脂之實例為具有每莫耳約800公克至每莫耳1000公克之低分子量的樹脂，且來源於石油原料之氫化。有用的石蠟油之實例在約360℃至540℃之蒸餾範圍內具有65至95百分比飽和烴及6至30百分比芳族化合物。可用於實施本揭露的其他潤滑液體為磷酸烷基酯、矽酸烷基酯、聚乙二醇、聚酯、合成烴及二酯、及聚苯醚。在此等實施例中，用以將中空微球黏附至熱塑性粒子之表面的液體可被認為非反應性。
可用於旋轉模製處理的材料一般應具有足夠的熱穩定性以經受住在常用於旋轉模製的高溫下的長時間加熱循環。因此，用於將中空微球黏著至熱塑性粒子的適當液體可至少部分地基於所要的烘箱溫度及加熱循環時間來選擇。通常已知聚矽氧油相較於礦物油展現較優的熱穩定性且因此可用於較高溫度。舉例而言，礦物油可使用於在旋轉模製期間將中空微球黏附至聚乙烯粒子，但是由於聚醯胺粒子之較高熔化溫度，聚矽氧油可使用於在旋轉模製期間將中空玻璃微球黏附至聚醯胺粒子(例如，聚醯胺6或聚醯胺66)。上文所述之各種潤滑液體之熱穩定性論述於JACKSON,A.「Synthetic versus mineral fluids in lubrication」,Transactions of the Institution of Engineers,Australia.Mechanical engineering 14.1(1989)：47-56,figure 4中。
在根據本揭露之包括液體以將中空微球黏附至熱塑性粒子之外表面的組成物之一些實施例中(該組成物包括上文所述之任何 熱塑性粒子、中空微球、及液體)，以組成物之總重量計，組成物具有至多15(在一些實施例中，小於15或至多10、7.5、或5)重量百分比的液體。在一些實施例中，根據本揭露之包括熱塑性粒子及中空微球的組成物具有液體的重量百分比為組成物中中空微球的重量百分比至多2倍、1.5倍、或1倍。當將15重量百分比或更多的液體用於組成物中時，液體傾向於浮現(bloom)於模製物件之表面，引起表面感覺為濕的或油的。當液體以小於組成物中中空微球之重量百分比的1倍存在時，則無足夠液體可將中空微球黏附至熱塑性粒子之表面。
本文所揭示之包括熱塑性粒子及中空微球的組成物(包括乾燥粉末組成物)可包括其他成分。舉例而言，可將低熔固體諸如非常低密度聚乙烯、石油膠凍、烴蠟、或其混合物添加至組成物中以幫助中空微球之分散。在包括液體的組成物之實施例中，例如，液體可用以在模製製程的開始固定中空微球。在將模型加熱時，低熔固體可在熱塑性粒子之前熔化，從而提供在模製製程期間增加固定中空微球的機會。
在一些實施例中，根據及/或可用於根據本揭露的方法的組成物包括一或多種穩定劑(例如，UV穩定劑、抗氧化劑、或受阻胺光穩定劑(HALS))。任何類別的UV穩定劑可為有用的。可用類別的UV穩定劑之實例包括二苯基酮、苯并三唑、三氮雜苯(triazine)、桂皮酸酯、氰基丙烯酸酯、二氰基乙烯、水楊酸鹽、草醯胺苯、對胺基苯甲酸酯、及碳黑。在一些實施例中，UV穩定劑增進長波UV區(例如，315nm至400nm)中之光譜覆蓋區，使其阻擋 可造成聚合物黃變的高波長UV光。有用的抗氧化劑之實例包括受阻酚基化合物及磷酸酯基化合物(例如，可購自BASF,Florham Park,NJ，以商品名「IRGANOX」及「IRGAFOS」的抗氧化劑，諸如「IRGANOX 1076」及「IRGAFOS 168」，可購自Songwon Ind.Co,Ulsan,Korea，以商品名「SONGNOX」的抗氧化劑、及丁基化羥基甲苯(BHT))。當使用抗氧化劑時，以組成物之總重量計，抗氧化劑可以約0.001至1重量百分比的量存在。HALS一般為可清除自由基的化合物，其可起因於光衰解或其他衰解過程。合適的HALS包括癸二酸、雙(2,2,6,6-四甲基-1-(辛基氧基)-4-哌啶基)酯。合適的HALS包括以商品名「TINUVIN」及「CHIMASSORB」可購自例如BASF的HALS。當使用此類化合時，以組成物之總重量計，此類化合物可以約0.001至1重量百分比的量存在。
強化填充劑可用於根據及/或可用於根據本揭露的方法的組成物中。強化填充劑可用於例如增強組成物之拉伸、撓曲、及/或衝擊強度。可用的強化填充劑之實例包括二氧化矽(包括奈米二氧化矽)、其他金屬氧化物、金屬氫氧化物、及碳黑。其他有用的填充劑包括玻璃纖維、矽灰石、滑石、碳酸鈣、二氧化鈦(包括奈米二氧化鈦)、木粉、其他天然填充劑及纖維(例如，核桃殼、大麻、及玉米穗黃)、及黏土(包括奈米黏土)。然而，在一些實施例中，根據本揭露之組成物中此類強化填充劑之存在可引起組成物之密度的非所欲的增加。因此，在一些實施例中，組成物不含強化填充劑或以組成物之總重量計，含有至多5、4、3、2、或1重量百分比強化填充劑。
可將其他添加劑摻入至上文所述的實施例中任一實施例中之本文所揭示的組成物中。取決於最終模製產品之預期用途，可為有用的其他添加劑之實例包括相容劑(例如，包括極性官能基)、衝擊改質劑、防腐劑、混合劑、著色劑(例如，顏料或染料)、分散劑、浮劑或抗定型劑、助流劑或處理助劑、潤濕劑、抗臭氧化劑、及氣味清除劑。
上文所述的添加劑中之任一者(例如，穩定劑、填充劑、及其他添加劑諸如顏料)可以粉末形式使用。在一些實施例中，包括本文所揭示之粉末組成物之實施例中任一實施例，根據本揭露之粉末組成物包括添加劑粉末粒子，其中添加劑為上文所述之添加劑中之任一者。
藉由本文所揭示之組成物將中空微球摻入模製物件(例如，旋轉模製的物件)提供有利的重量減少。因此，不需要組成物發泡。因此，在一些實施例中，根據本揭露之組成物(例如，粉末組成物)及/或可用於實施本文所揭露的方法的組成物不含發泡劑。舉例而言，組成物可不含碳酸氫鈉、蘇打灰、氮氣、氮產生劑、及其混合中之任一者。此外，為了得到給定中空微球之最大可能的重量減少，在一些實施例中，中空微球(例如，中空玻璃或陶瓷微球)未經金屬塗布。
在根據本揭露之方法中，一般將模具在其加熱同時旋轉；然而，加熱及旋轉不必要同時起始，且旋轉或加熱可首先開始。旋轉可圍繞一個軸或兩個軸。在一些實施例中，旋轉可圍繞一個軸， 其中部分旋轉或搖動運動圍繞第二軸。在其他實施例中，可同時圍繞兩個軸進行旋轉。在此等實施例中任一實施例中，在進行加熱及旋轉之前將中空微球附著至至少一些熱塑性粒子之外表面。即，當將中空微球引入至模具時，中空微球已附著至至少一些熱塑性粒子之外表面。在本文所揭示之方法之一些實施例中，該方法進一步包括將模具冷卻。在一些實施例中，該方法進一步包括自模具移除模製的物件。
在一些實施例中，根據本揭露之方法包括將第二組成物引入至模具中以最後提供多層物件。舉例而言，當部件之內部及外部之性質不同為所欲時，或當僅需要一個層由某種材料製成，同時部件之剩餘由較便宜的材料製成時，多層物件為可用的。舉例而言，雙層汽油槽(或其他燃料槽)可製造為具有很低汽油(或其他燃料)穿透性的內層及具有高抗衝擊性的外層。
旋轉模製多層物件一般需要多個步驟。舉例而言，旋轉模具裝填有包括熱塑性粒子的組成物，將該等熱塑性粒子熔化且旋轉，隨後冷卻以形成兩層部件之外層。隨後，將包括熱塑性粒子的不同組成物饋入模具中、旋轉、且冷卻以形成內層。內聚合物可具有低於外聚合物的熔點，且第二步驟中模具之內部溫度可保持在兩種聚合物之熔點之間，以使得外層保持固體同時內層旋轉地模製。當外層之熱塑性粒子具有低於內層之熱塑性粒子的熔化溫度時，單裝填處理亦可為可能的。將旋轉模具用兩種熱塑性粒子裝填且隨後加熱且旋轉模具以自單次裝填形成部件可為可能的。低熔熱塑性粒子首先熔化且黏至模具之壁，同時較高熔熱塑性粒子保持固體。隨後，較高熔粒子熔 化，且繼續旋轉直至達成均勻的內部塗層。第二組成物可具有大於第一組成物的粒子，以使得大粒子能夠離開外層。在其他實施例中，可將第二組成物放置於塑膠袋中，其在第一組成物之前熔化。在根據本揭露之方法中，第一組成物及第二組成物可包括相同或不同熱塑性粒子，且第二組成物可包括或可不包括其實施例中任一實施例中如上文所述的中空微球。中空微球可用於降低模製產品之重量，即使其等在多層產品之僅一個層中。
一般地且有利的是，當中空微球係附著至熱塑性粒子之外表面時，可在例如將此組成物添加至用於旋轉模製之模具時觀察到低粉塵。以下旋轉模製實例1與說明性旋轉模製實例B、旋轉模製實例2與說明性旋轉模製實例C、及旋轉模製實例3與比較性旋轉模製實例D之比較證明，礦物油之存在防止將玻璃泡放置於模具中時玻璃泡之粉塵。旋轉模製實例4與說明性旋轉模製實例F之比較證明，聚矽氧油之存在亦防止將玻璃泡放置於模具中時玻璃泡之粉塵。
根據本揭露之組成物及方法允許在對粉塵之不利效應通常不提供保護的環境中大量地處理中空微球。因此，此等組成物及方法可用於旋轉模製很大的物體諸如壓力容器(例如，氣體儲存容器)或其組件(例如，複合壓力容器之聚合襯裡)、燃料槽(例如，汽車燃料槽)、水槽、大型收集車(例如，垃圾收集車)、小輕艇及休閒船、遊戲屋、及戶外家具。
該等組成物一般可經運輸及使用，而無中空微球自熱塑性粒子之顯著分離。以下實例中所述的旋轉模製物件具有中空微球遍 及旋轉模製部件之良好分布。此外，在旋轉模製的物件中觀察到低度中空微球破裂。
有利的是，本文所揭示之組成物及方法可排除在旋轉模製之前於混合器或擠壓機中將熱塑性塑膠及中空微球配混及微粒化之需要。因為並非所有中空微球將經受住混合、擠壓、及微粒化，此等製程一般限制可使用的中空微球。此外，避免此等昂貴且費時的步驟可提供更有成本效益的製造製程。
同樣有利的是，因為在本文所揭示之粉末組成物之實施例中任一實施例中之粉末組成物可對中空微球自熱塑性粒子之顯著分離具有抗性，且可降低中空陶瓷微球在一些情況中的破裂，可將其於擠壓機(例如，單螺桿或雙螺桿擠壓機)中配混，因此排除在熱塑性饋料之下游側饋入中空陶瓷微球的需要。
本揭露之一些實施例
在第一實施例中，本揭露提供一種製作一模製物件之方法，該方法包含：將包含熱塑性粒子及中空微球之一組成物引入至一模具中，其中該等中空微球係附著至至少一些該等熱塑性粒子之外表面；將該模具旋轉；以及在該等熱塑性粒子熔化的一溫度下將該模具加熱以形成包含該等中空微球的該模製物件。
在第二實施例中，本揭露提供第一實施例之方法，其中在將該組成物引入至該模具中之前，將該等中空微球用一液體黏附至至少一些該等熱塑性粒子之該等外表面。
在第三實施例中，本揭露提供第二實施例之方法，其中該液體為一非反應性液體。
在第四實施例中，本揭露提供第二或第三實施例之方法，其中該液體為一油。
在第五實施例中，本揭露提供第二至第四實施例中任一實施例之方法，其中該液體包含礦物油、聚矽氧油、石蠟油、芳族油、環烷油、液體烴類樹脂、氫化的芳族樹脂、磷酸烷基酯、矽酸烷基酯、聚乙二醇、聚酯、合成二酯、或聚苯醚中之至少一者。
在第六實施例中，本揭露提供第二至第五實施例中任一實施例之方法，其中該液體為礦物油或聚矽氧油。
在第七實施例中，本揭露提供第二至第六實施例中任一實施例之方法，其中以該組成物之總重量計，該組成物包含小於15重量百分比之該液體。
在第八實施例中，本揭露提供第一實施例中方法，其中該等中空微球係嵌入至少一些該等熱塑性粒子之該等外表面中且自該等外表面突出。
在第九實施例中，本揭露提供第八實施例之方法，其進一步包含將該等熱塑性粒子與該等中空微球在低於該等熱塑性粒子之 一熔化溫度的一溫度下混合，其中該等中空微球變成嵌入於該等熱塑性粒子之該等外表面中。
在第十實施例中，本揭露提供第一至第九實施例中任一實施例之方法，其中該等熱塑性粒子包含聚烯烴、氟化聚烯烴、聚醯胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、或丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物中之至少一者。
在第十一實施例中，本揭露提供第一至第十實施例中任一實施例之方法，其中該等熱塑性粒子包含聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺6、或丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。
在第十二實施例中，本揭露提供第一至第十一實施例中任一實施例之方法，其中該等熱塑性粒子為熱塑性粉末粒子。
在第十三實施例中，本揭露提供第十二實施例之方法，其中該等熱塑性粉末粒子之中位數體積大小在300微米至1000微米之範圍內。
在第十四實施例中，本揭露提供第十二實施例之方法，其中該等熱塑性粉末粒子之中位數體積大小在300微米至600微米之範圍內。
在第十五實施例中，本揭露提供第一至第十四實施例中任一實施例之方法，其中使十體積百分比之中空微球崩塌的一均靜壓為至少1.7MPa。
在第十六實施例中，本揭露提供第一至第十五實施例中任一實施例之方法，其中使十體積百分比之中空微球崩塌的一均靜壓為至多17MPa。
在第十七實施例中，本揭露提供第一至第十六實施例中任一實施例之方法，其中該等中空微球具有在14至70微米之範圍內的中位數體積大小。
在第十八實施例中，本揭露提供第一至第十七實施例中任一實施例之方法，其中該等熱塑性粒子之一中位數大小大於該等中空微球之一中位數大小至少3、5、或10倍。
在第十九實施例中，本揭露提供第一至第十八實施例中任一實施例之方法，其中該等中空微球在該溫度下不熔化。
在第二十實施例中，本揭露提供第一至第十九實施例中任一實施例之方法，其中該等中空微球為中空陶瓷微球。
在第二十一實施例中，本揭露提供第二十實施例之方法，其中該等中空陶瓷微球為中空玻璃微球。
在第二十二實施例中，本揭露提供第一至第二十一實施例中任一實施例之方法，其中以該組成物之總重量計，該等中空微球以在0.5重量百分比至20重量百分比之範圍內存在於該組成物中。
在第二十三實施例中，本揭露提供第一至第二十二實施例中任一實施例之方法，其中該組成物進一步包含交聯劑，且其中該模製物件經交聯。
在第二十四實施例中，本揭露提供第二十三實施例之方法，其中該交聯劑為有機過氧化物。
在第二十五實施例中，本揭露提供第一至第二十四實施例中任一實施例之方法，其進一步包含將該模具冷卻。
在第二十六實施例中，本揭露提供第一至第二十五實施例中任一實施例之方法，其進一步包含將該模製物件自該模具移除。
在第二十七實施例中，本揭露提供第一至第二十六實施例中任一實施例之方法，其進一步包含：將包含第二熱塑性粒子的一第二組成物引入至該模具中；將該模具旋轉；以及在該等第二熱塑性粒子熔化的一溫度下將該模具加熱。
在第二十八實施例中，本揭露提第二十七實施例之方法，其中該第二組成物進一步包含中空微球。
在第二十九實施例中，本揭露提供第二十七或第二十八實施例之方法，其中該等第一熱塑性粒子及該等第二熱塑性粒子為相同的。
在第三十實施例，本揭露提供第二十七或二十八實施例之方法，其中該等第一熱塑性粒子及該等第二熱塑性粒子為不同的。
在第三十一實施例中，本揭露提供第一至第三十實施例中任一實施例之方法，其中該模製物件為一壓力容器或一壓力容器之組件、一燃料槽、一水槽、一垃圾收集車、一小輕艇、一遊戲屋、或戶外家具。
在第三十二實施例中，本揭露提供一種粉末組成物，其包含熱塑性粉末粒子及附著至該等熱塑性粉末粒子之外表面的中空陶瓷微球，其中該等中空陶瓷微球係用液體黏附至至少一些該等熱塑性粉末粒子之外表面或嵌入至少一些該等熱塑性粉末粒子之外表面中且自該等外表面突出。
在第三十三實施例中，本揭露提供一種粉末組成物，其包含熱塑性粉末粒子及中空陶瓷微球之混合物，其中該等中空陶瓷微球係用液體黏附至該等熱塑性粉末粒子之外表面。
在第三十四實施例中，本揭露提供第三十二或第三十三實施例之粉末組成物，其中該液體為一非反應性液體。
在第三十五實施例中，本揭露提供第三十四實施例之粉末組成物，其中該液體為一油。
在第三十六實施例中，本揭露提供第三十二至第三十五實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該液體包含礦物油、聚矽氧油、石蠟油、芳族油、環烷油、液體烴類樹脂、氫化的芳族樹脂、磷酸烷基酯、矽酸烷基酯、聚乙二醇、聚酯、合成二酯、或聚苯醚中之至少一者。
在第三十七實施例中，本揭露提供第三十二至第三十六實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該液體為礦物油或聚矽氧油。
在第三十八實施例中，本揭露提供第三十二至第三十七實施例中任一實施例之粉末組成物，其中以該組成物之總重量計，該組成物包含小於15重量百分比之該液體。
在第三十九實施例中，本揭露提供一種粉末組成物，其包含熱塑性粉末粒子及中空陶瓷微球之混合物，其中該等中空陶瓷微球係嵌入至少一些該等熱塑性粉末粒子之該等外表面中且自該等外表面突出。
在第四十實施例中，本揭露提供第三十二至第三十九實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等熱塑性粉末粒子包含聚烯烴、氟化聚烯烴、聚醯胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、或丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物中之至少一者。
在第四十一實施例中，本揭露提供第三十二至第四十實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等熱塑性粉末粒子包含聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺6、或丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。
在第四十二實施例中，本揭露提供第三十二至第四十一實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等熱塑性粉末粒子之中位數體積大小在300微米至1000微米之範圍內。
在第四十三實施例中，本揭露提供第三十二至第四十一實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等熱塑性粉末粒子之中位數體積大小在300微米至600微米之範圍內。
在第四十四實施例中，本揭露提供第三十二至第四十三實施例中任一實施例之粉末組成物，其中使十體積百分比之中空陶瓷微球崩塌的一均靜壓為至少1.7MPa。
在第四十五實施例中，本揭露提供第三十二至第四十四實施例中任一實施例之粉末組成物，其中使十體積百分比之中空陶瓷微球崩塌的一均靜壓為至多17MPa。
在第四十六實施例中，本揭露提供第三十二至第四十五實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等中空陶瓷微球具有在14至70微米之範圍內的中位數體積大小。
在第四十七實施例中，本揭露提供第三十二至第四十六實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等熱塑性粉末粒子之一中位數大小大於該等中空陶瓷微球之一中位數大小至少3、5、或10倍。
在第四十八實施例中，本揭露提供第三十二至第四十七實施例中任一實施例之粉末組成物，其中該等中空陶瓷微球為中空玻璃微球。
在第四十九實施例中，本揭露提供第三十二至第四十八實施例中任一實施例之粉末組成物，其中以該組成物之總重量計，該等中空陶瓷微球以在0.5重量百分比至20重量百分比之範圍內存在於該組成物中。
在第五十實施例中，本揭露提供第三十二至第四十九實施例中任一實施例之粉末組成物，其進一步包含交聯劑。該交聯劑可為粉末形式。
在第五十一實施例中，本揭露提供第五十實施例之粉末組成物，其中該交聯劑為有機過氧化物。
在第五十二實施例中，本揭露提供第三十二至第五十一實施例中任一實施例之粉末組成物，其進一步包含以粉末形式的穩定劑、填充劑、或顏料中之至少一者。
在第五十三實施例中，本揭露提供第一至第五十二實施例中任一實施例之方法或粉末組成物，其中該等熱塑性粒子之中位數大小大於該等中空微球之中位數大小至多100、75、或50倍。
在第五十四實施例中，本揭露提供第一至第五十三實施例中任一實施例之方法或粉末組成物，其中該組成物或粉末組成物不包括發泡劑。
在第五十五實施例中，本揭露提供第一至第五十四實施例中任一實施例之方法或粉末組成物，其中該等中空微球未經金屬塗布。
在第五十六實施例中，本揭露提供一種包含中空微球的小輕艇。該等中空微球可為聚合或陶瓷(例如，玻璃)微球。
在第五十七實施例中，本揭露提供一種包含中空微球的壓力容器。該等中空微球可為聚合或陶瓷(例如，玻璃)微球。該等 中空微球可存在於該壓力容器之至少一個組件中諸如複合壓力容器之襯裡中。該壓力容器可為氣體儲存容器。
在第五十八實施例中，本揭露提供一種包含中空微球的垃圾收集車。該等中空微球可為聚合或陶瓷(例如，玻璃)微球。
在第五十九實施例中，本揭露提供一種包含中空微球的遊戲屋或其部分。該等中空微球可為聚合或陶瓷(例如，玻璃)微球。
實例
以下特定但非限制性實例將用於說明本揭露。
測試方法 密度
使用以下程序確定模製部件之密度。首先，將模製部件於烘箱(Nabertherm® N300/14)中暴露至高溫以使聚合物樹脂揮發。將烘箱以一溫度升高輪廓(temperature ramp profile)設定，以在5小時內自200℃運行至550℃。在溫度達到550℃之後，將其保持恆定12小時。使用以下方程式用燃燒製程之前及之後模製部件之已知量計算玻璃泡之重量百分比：玻璃泡之重量%=(燃燒之後殘餘無機物之重量)/(燃燒之前模製材料之重量)×100
吾等隨後使用氦氣比重瓶(Micromeritics之AccuPcy 1330)確定玻璃泡殘餘物之密度(dGB)。最後，用已知的玻璃泡殘餘物之重量百分比(W% GB)、聚合物相之重量百分比(1-w% GB)、玻璃泡殘餘物之密度(dGB)及供應商資料表之已知的聚合物密度(d聚合物)計算模製部件密度。
形態
用FEITM之掃描電子顯微鏡(SEM)系統(Hillsboro,Oregon)檢驗玻璃泡(GB)及聚合物之混合物之形態。
說明性粉末實例
將在190℃下且在2.16kg之負載下具有2.0之熔化流動指數的23.75磅(10.77kg)具有己烯的高密度聚乙烯樹脂(HDPE)(以粉末之形式以商品名「HDPE HD8660」獲自EXXONMOBIL Chemical Company,Houston,Tex.)及具有0.49g/cc之密度的1.25磅(0.567kg)玻璃泡(GB)(以商品名「iM16K GLASS BUBBLES」獲自3M Company,St.Paul,Minn.)放置於混合器(獲自Littleford Day,Inc.,Florence KY之130-Liter Pilot Batch Mixer/Dryer，型號FM-130-D Ploughshare)中。將HDPE/GB混合物在25℃下在60rpm下混合5分鐘。混合5分鐘之後，將自混合器取出混合物且收集樣本用 於SEM分析。觀察到HDPE/GB混合物為自由流動的粉末。然而，當第一次將混合室打開時觀察到空浮粉塵形成。圖1中所示的形態指出，在GB粒子與HDPE粉末之間無顯著物理或化學鍵結。觀察到GB-1粒子定位於存在於原樣(as-received)HDPE粉末粒子上的孔腔中。
粉末組成物實例1
使用說明性實例之方法，在以下修改之情況下，將實例1製備、混合、且藉由SEM分析。使用22.5磅(10.2kg)HDPE。將1.25磅(0.567kg)U.S.P.級礦物油(獲自Paddock Laboratories公司，Minneapolis,Minn.，名為「N.D.C.0574-0618-16」)傾倒至混合器中之粉末混合物上。在混合之後，觀察到HDPE、GB、及礦物油之混合物為自由流動的粉末。當第一次將混合室打開時未觀察到空浮粉塵形成。圖2中所示的形態指出礦物油促進玻璃泡鍵結至HDPE粉末粒子上。
粉末組成物實例2
使用說明性實例之方法，在以下修改之情況下，將實例1製備、混合、且藉由SEM分析。將HDPE及玻璃泡之混合物在116℃下在60rpm下混合15分鐘。混合15分鐘之後，將自混合器取出混合物且收集樣本用於SEM分析。觀察到HDPE及玻璃泡之混合物為自由流動的粉末。當第一次將混合室打開時未觀察到空浮粉塵形成。 圖3中所示的形態指出在116℃下混合促進玻璃泡意外地鍵結至HDPE粉末粒子上。
比較性旋轉模製實例A
將具有30.5×30.5×30.5cm之內部尺寸且具有1cm之模具壁厚度的箱形鑄鋁模具用於旋轉模製實例中。將模具蓋用螺釘可移動地附著至模具之其餘部分，以使得其用於模具的裝載及卸載可完全移去。將裝備有天然氣燃燒烘箱、冷卻風扇、水冷卻噴霧、及外部氮氣供應管線的梭型旋轉模製機(Plastics Consulting Inc,Palm City,FL之「Shuttle PD」)用於旋轉模製實例中。用裝備有RF發射器的資料記錄器(以商品名「Tpaq 21」可購自DATAPAQ Inc.,Derry,NH,USA)即時追蹤模具、烘箱、及模具內的氣溫。將即時記錄的溫度資料遠程發射至連接至電腦的RF接收器。將資料記錄器放置於保護外殼中且將兩個冷凍的冷凍器組放置於資料記錄器之兩側以保護資料記錄器之敏感的電子部件免受烘箱中的高溫。將模具裝備有由聚(四氟乙烯)(PTFE)製成的兩個通氣管，將該等通氣管附著至模具蓋且將其填充有玻璃絨。
在開始循環之前，將1.6kg HDPE(在190℃下且在2.16kg之負載下具有2.0之熔化流動指數的具有己烯的共聚物，以粉末之形式以商品名「HDPE HD8660」獲自EXXONMOBIL Chemical Company)放置於模具中。當將粉末放置於模具中時未觀察到大量的粉塵形成。將烘箱溫度設定成343℃，且將其用資料記錄器監測。在 旋轉模製期間，將臂速(arm speed)設定成8rpm且將板速(plate speed)設定成2rpm。當模具內的氣溫(內部氣溫-IAT)達到204℃時，將模具移動至冷卻室。在冷卻室中，使用三步驟冷卻過程。首先，冷卻循環之初始12分鐘，在環境溫度下於模具上使用風扇吹動空氣。在實驗期間量測實驗室中的環境氣溫為大致24℃。在整個冷卻循環中，將模具之旋轉速率保持與加熱循環中所用的旋轉速率相同。12分鐘之後，起始冷卻循環之第二步驟。將風扇關閉且開始將25℃的水霧噴射於模具上。水噴霧使模具更快速地冷卻。再將水噴射8分鐘。8分鐘之後，起始冷卻循環之第三步驟。將水噴霧關閉且將風扇打開以使留在模具上的水乾燥。冷卻循環之第三步驟持續3分鐘。在冷卻循環之第三步驟完成之後，將風扇關閉，停止模具旋轉，且將部件取出模具。隨後，將部件切開且分析。部件之密度顯示於表1中。
說明性旋轉模製實例B
如比較性旋轉模製實例A所述進行說明性旋轉模製實例B，加以修改，即在模製之前，將以商品名「iM16K GLASS BUBBLES」獲自3M Ccompany的80公克玻璃泡與1.52kg HDPE藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時觀察到大量的粉塵形成。部件之密度顯示於表1中。
旋轉模製實例1
如比較性旋轉模製實例A所述進行旋轉模製實例1，加以修改，即在模製之前，將以商品名「iM16K GLASS BUBBLES」獲自3M Company的80公克玻璃泡及以「N.D.C.0574-0618-16」獲自Paddock Laboratories,Inc.的80公克礦物油與1.44kg HDPE藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時未觀察到大量的粉塵形成。部件之密度顯示於表1中。
說明性旋轉模製實例C
如比較性旋轉模製實例A所述進行說明性旋轉模製實例C，加以修改，即在模製之前，將以商品名「K1 GLASS BUBBLES」獲自3M Company的具有0.125g/cc之密度的16公克玻璃泡與1.58kg HDPE藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時觀察到大量的粉塵形成。部件之密度顯示於表1中。
旋轉模製實例2
如比較性旋轉模製實例A進行旋轉模製實例2，加以修改，即在模製之前，將以商品名「K1 GLASS BUBBLES」獲自3M Company的16公克玻璃泡及以「N.D.C.0574-0618-16」獲自Paddock Laboratories,Inc.的240公克礦物油與1.34kg HDPE藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放 置於模具中。當將粉末放置於模具中時未觀察到大量的粉塵形成。部件之密度顯示於表1中。模製的物件展示顯著非均勻的填充劑分散。未分散的填充劑黏聚物在物件中為視覺上明顯的。此外，以徒手檢查模製的物件顯示部件表面上存在大量的礦物油。
說明性旋轉模製實例D
如比較性旋轉模製實例A所述進行說明性旋轉模製實例C，加以修改，即在模製之前，將以商品名「110P8」獲自Potters Industries LLC,Valley Force,Penn.的具有1.10g/cc之密度的80公克中空玻璃微球與1.52kg HDPE藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時觀察到大量的粉塵形成。部件之密度顯示於表1中。
旋轉模製實例3
如比較性旋轉模製實例A進行旋轉模製實例3，加以修改，即在模製之前，將以商品名「110P8」獲自Potters Industries LLC的80公克中空玻璃微球及以「N.D.C.0574-0618-16」獲自Paddock Laboratories Inc.的80公克礦物油與1.44kg HDPE藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時未觀察到大量的粉塵形成。部件之密度顯示於表1中。
比較性旋轉模製實例E
如針對比較性旋轉模製實例A進行比較性旋轉模製實例E，加以下修改。在開始循環之前，將以商品名「ICORENE FUEL LOCK 7620」獲自Koninklijke DSM N.V.,The Netherlands的在190℃下且在2.16kg之負載下具有2.0之熔化流動指數的1.6kg聚醯胺6放置於模具中，而不是放置HDPE。當將粉末放置於模具中時未觀察到大量的粉塵形成。將烘箱溫度設定成371℃，且將其用資料記錄器監測。當模具內的氣溫達到218℃時，將模具移動至冷卻室。使用與比較性模製實例A中所述相同的三個冷卻循環，除了將水霧噴霧15分鐘。部件之密度表示於表1中。旋轉模製的部件展現淡黃棕色變色。如相較於在內表面所觀察到的顏色，在外表面上觀察到的顏色顯著較淺。
說明性旋轉模製實例F
如比較性旋轉模製實例E所述進行說明性旋轉模製實例F，加以修改，即在模製之前，將以商品名「K1 GLASS BUBBLES」獲自3M Company的16公克玻璃泡與1.58kg聚醯胺6藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時觀察到大量的粉塵形成。在氮氣流下進行整個加熱循環。將7kPa的氮氣流經由氮氣流管線供應至模具中，該氮氣流管線經由通氣管中之一者連接至模具。氮氣流實質防止內表面上的變色。部件之密度顯示於表1中。
旋轉模製實例4
如比較性旋轉模製實例F進行旋轉模製實例4，加以修改，即在模製之前，將以商品名「K1 GLASS BUBBLES」獲自3M Company的16公克玻璃泡及以商品名「SYLTHERM 800」獲自Dow Chemical Company,Midland,Mich.的80公克聚矽氧流體與1.50kg聚醯胺6藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時未觀察到大量的粉塵形成。在比較性旋轉模製實例F中所述的氮氣流下進行整個加熱循環。部件之密度顯示於表1中。
說明性旋轉模製實例G
如說明性旋轉模製實例F所述進行說明性旋轉模製實例G，加以修改，即在模製之前，將以商品名「iM16K GLASS BUBBLES」獲自3M Company的80公克玻璃泡與1.52kg聚醯胺6藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子一分鐘來混合。隨後將混合物放置於模具中。當將粉末放置於模具中時觀察到大量的粉塵形成。在說明性旋轉模製實例F中所述的氮氣流下進行整個加熱循環。部件之密度顯示於表1中。
說明性旋轉模製實例H
此實例之目標為製作多層旋轉模製的物件。藉由順序地裝載模具獲得此實例中所述的物件。在說明性旋轉模製實例H中，使用比較性實例A中所述的相同模型及裝備。
在模製之前，製備兩批材料。第一，將910公克初始HDPE(在190℃下且在2.16kg之負載下具有2.0之熔化流動指數的具有己烯的共聚物，以粉末以商品名「HDPE HD8660」獲自EXXONMOBIL Chemical Company)稱重以獲得第一批。第二，將以商品名「iM16K GLASS BUBBLES」獲自3M Company的34公克玻璃泡與646公克HDPE(HDPE HD8660)藉由將其等放置於塑膠袋中且充分搖晃袋子來混合以獲得第二批。將第一批初始HDPE放置於模具中。將烘箱溫度設定成343℃，且將其用資料記錄器監測。在第一批之旋轉模製期間，將臂速設定成8rpm且將板速設定成2rpm。當模具內的氣溫(內部氣溫-IAT)達到193℃時，將模具移動至冷卻室且將模具旋轉停止。將第二批(HDPE+玻璃泡粉末混合物)藉助於漏斗 穿過模具蓋上的小穿孔裝載至模具，該穿孔可手動地打開及閉合。在裝入第二批之後，將蓋上的穿孔閉合，將模具送回烘箱，且使模具旋轉再次起始。在24℃之環境溫度下將模具移除出烘箱且裝入第二批降低IAT。在將模具移回烘箱之後，保持監測IAT且當其一旦再次達到193℃時，將模具移回冷卻室。使用比較性實例A中所述的三步冷卻循環。在冷卻循環之第三步驟完成之後，將風扇關閉，停止模具旋轉，且將部件取出模具。隨後，將部件切開且分析。觀察到兩層結構。藉由如上文所述依需要盡可能多次地向模具添加額外批可簡單地獲得含有超過兩層的多層物件。
本揭露不限於上文所述的實施例，但受以下申請專利範圍及其任何等同物中的限制控制。本揭露可不需本文未具體揭示之任何元件而適當地實施。

Claims (16)

  1. 一種製作一模製物件之方法，該方法包含：將包含熱塑性粒子及中空微球之一組成物引入至一模具中，其中該等中空微球係附著至至少一些該等熱塑性粒子之外表面；將該模具旋轉；以及在該等熱塑性粒子熔化的一溫度下將該模具加熱以形成包含該等中空微球的該模製物件。
  2. 如請求項1之方法，其中在將該組成物引入至該模具中之前，將該等中空微球用一液體黏附至至少一些該等熱塑性粒子之該等外表面。
  3. 如請求項2之方法，其中該液體為一油。
  4. 如請求項2之方法，其中以該組成物之總重量計，該組成物包含小於15重量百分比之該液體。
  5. 如請求項1之方法，其中該等中空微球係嵌入至少一些該等熱塑性粒子之該等外表面中且自該等外表面突出。
  6. 如請求項5之方法，其進一步包含將該等熱塑性粒子與該等中空微球在低於該等熱塑性粒子之一熔化溫度的一溫度下混合，其中該等中空微球變成嵌入於該等熱塑性粒子之該等外表面中。
  7. 如請求項1之方法，其中該等熱塑性粒子為具有在300微米至1000微米之一範圍內的一中位數體積大小的熱塑性粉末粒子。
  8. 如請求項1之方法，其進一步包含：將包含第二熱塑性粒子之一第二組成物引入至該模具中；將該模具旋轉；以及在該等第二熱塑性粒子熔化的一第二溫度下將該模具加熱。
  9. 如請求項1之方法，其中該模製物件為一壓力容器或一壓力容器之 組件、一燃料槽、一水槽、一垃圾收集車(garbage collection cart)、一小輕艇(kayak)、一遊戲屋(playhouse)或其部分、或戶外家具。
  10. 一種粉末組成物，其包含熱塑性粉末粒子及附著至至少一些該等熱塑性粉末粒子之外表面的中空陶瓷微球，其中該等中空陶瓷微球係用一液體黏附至至少一些該等熱塑性粉末粒子之該等外表面或嵌入至少一些該等熱塑性粉末粒子之該等外表面中。
  11. 如請求項10之粉末組成物，其中該等熱塑性粉末粒子具有在300微米至600微米之一範圍內的一中位數體積大小。
  12. 如請求項1至11中任一項之方法或粉末組成物，其中該等熱塑性粒子包含聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺6、或一丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。
  13. 如請求項1至11中任一項之方法或粉末組成物，其中該等中空微球為中空玻璃微球。
  14. 如請求項1至11中任一項之方法或粉末組成物，其中使十體積百分比之該等中空微球崩塌的一均靜壓(isostatic pressure)為至多17MPa。
  15. 如請求項1至11中任一項之方法或粉末組成物，其中該組成物進一步包含一交聯劑、一穩定劑、或一顏料中之至少一者。
  16. 如請求項1至11中任一項之方法或粉末組成物，其中該等熱塑性粒子之一中位數大小大於該等中空微球之一中位數大小至少3倍。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102812819B1 (ko) 2016-12-13 2025-05-28 삼성전자주식회사 복합 전해질 구조체 및 이를 포함하는 리튬금속전지
CN113166462B (zh) * 2018-12-05 2023-06-20 Sabic环球技术有限责任公司 可膨胀、贮存稳定的聚合物珠
US11021603B2 (en) * 2019-01-03 2021-06-01 Nan Ya Plastics Corporation White polyester film with properties of lightweight and low-shrinkage
EP4211187A1 (en) * 2020-09-14 2023-07-19 Basf Se Optimum composition of tpu product for tires
CN112708202A (zh) * 2021-01-11 2021-04-27 郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司 汽车仪表板料的制备方法和汽车仪表板
CN116141557B (zh) * 2021-09-27 2025-11-11 陈强 一种气瓶内胆及其制备方法和应用
CN115447033A (zh) * 2021-10-19 2022-12-09 天津德高化成新材料股份有限公司 一种用于半导体封装模具的润模树脂及其应用

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3976821A (en) * 1973-05-14 1976-08-24 Phillips Petroleum Company Rotationally molding a multilayered article
US3985702A (en) * 1975-05-27 1976-10-12 Shell Oil Company Dry blending and molding process
US4252193A (en) * 1979-06-11 1981-02-24 Standard Oil Company (Indiana) Low density cement slurry and its use
US5123659A (en) * 1991-03-01 1992-06-23 Wilson Sporting Goods Co. Game ball
JP3319703B2 (ja) * 1997-02-26 2002-09-03 三ツ星ベルト株式会社 パウダースラッシュ成形方法
US6894109B1 (en) * 1998-12-11 2005-05-17 Borealis Technology Oy Method of producing pelletized polyolefin
EP1029644B1 (en) * 1999-02-17 2004-11-17 Ferro Corporation Method for preparing colorant coated polymeric resin powder for rotational moulding
US6716384B2 (en) * 1999-03-23 2004-04-06 Teresa Banks Process for the rotational molding of polyurethane articles
US7037865B1 (en) * 2000-08-08 2006-05-02 Moldite, Inc. Composite materials
US7247266B2 (en) * 2002-04-10 2007-07-24 Thomas & Betts International Inc. Lubricating coating and application process for elastomeric electrical cable accessories
US6982057B2 (en) * 2002-11-15 2006-01-03 Solar Plastics, Inc. Multi-layer rotational plastic molding
US20050019509A1 (en) * 2003-06-17 2005-01-27 Gardner Joseph B. Calcium ion stable emulsion polymers and uses thereof
US7041716B2 (en) * 2003-07-11 2006-05-09 National Research Council Of Canada Cellulose filled thermoplastic composites
US20090062413A1 (en) * 2003-10-24 2009-03-05 Crane Building Products Llc Composition of fillers with plastics for producing superior building materials
CN1898301A (zh) * 2003-12-23 2007-01-17 镇泰有限公司 干粉着色剂混合和分配方法
CN101432132B (zh) * 2004-09-20 2012-11-28 迈图专业化学股份有限公司 用作支撑剂或用于砾石充填的颗粒，及其制造和使用方法
GB2420165A (en) * 2004-11-10 2006-05-17 Wavin Bv Jetting resistant sewer pipe fittings
US8106105B2 (en) * 2007-01-29 2012-01-31 Interfacial Solutions Ip, Llc Compositions and methods for producing high strength composites
MX345815B (es) * 2010-02-23 2017-02-17 Grupo Rotoplas S A De C V * Metodo y aparato para moldeo rotacional.

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