用于生产热塑性聚合物粉末的方法
【专利说明】用于生产热塑性聚合物粉末的方法 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求于2012年12月21日提交的欧洲申请号12198855.4的优先权，将该申 请的全部内容通过引用结合在此。若任何通过引用结合在此的专利、专利申请、以及公开物 的披露内容与本申请的描述相冲突的程度到了可能导致术语不清楚，则本说明应该优先。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种用于生产热塑性聚合物粉末的方法，并且更具体地说涉及一种用 于生产在粉末涂覆应用中可用的热塑性粉末的方法。
【背景技术】
[0003] 热塑性聚合物粉末在粉末涂覆中的用途是本领域熟知的。在一种典型的粉末涂覆 方法中，聚合物颗粒被带上静电并且被沉积在一个热金属表面上，并且然后将由此获得的 涂层热固化至允许其流动并且形成一种硬成品（finish)。不像常规的液体漆，粉末涂覆不 要求一种溶剂来保持粘合剂和填充剂处于液体悬浮形式并且因此产生较少的有害有机废 弃物。作为超过常规液体漆一个附加的优点，粉末涂覆产生具有更均匀外观的较厚的涂层。
[0004] 尽管如此，通常在干燥并且冷却聚合产物之后获得的热塑性聚合物的粉状原料具 有低的本体密度并且因此导致对于粉末涂覆用途的存储和运输上的显著的不便。此外，还 发现这些粉状原料遭受差的粉末流动性，并且其结果是不能够形成一种可接受的、平滑的 粉末涂覆成品。
[0005] 为了缓解这些问题，EP 1120436A(细川美光公司（HOSOKAWA MICRONCORPORATION)) 8/1/2001提出了一种用于生产热塑性树脂颗粒的方法。所述方法包 括压缩模制一种热塑性树脂的粉状原料，该粉状原料是通过以下方式获得的：聚合多种材 料并且然后干燥所获得的聚合物，通过使该粉状原料在40°C或更高的温度下穿过两个在其 间具有微小间隙的平行安排的辊，并且将所获得的压缩模制的产物粉碎成具有I 0mm或更 小的颗粒直径的颗粒。尽管如此，通过这种方法获得的颗粒仍然不具有令人希望地高的本 体密度或者显著改进的表面粗糙度。
[0006] 此外，US 6376647B (大金工业株式会社（DAIKIN INDUSTRIES LTD.)) 10/30/1997 和EP 1398342B (大金工业株式会社）3/17/2004均描述了一种用于处理用于粉末涂覆的含 氟聚合物的原粉末的相同的方法。特别地，如在US 6376647中详述的，所述方法包括：使含 氟聚合物原粉末在允许其比重达到至少90%的真实比重的条件下使用辊致密化；然后粉 碎该致密化的材料；通过空气分级去除在该粉碎的材料的按重量计3%至40%整个粒径分 布范围内的细颗粒；并且进一步通过分级去除在该粉碎的材料的按重量计1%至20%整个 粒径分布范围内的粗颗粒。然而，当应用于获得一种较厚的薄膜（例如，一种具有超过30 微米厚度的平滑涂层）时，所述方法证明是无效的。
[0007] 类似地，US 7735759B (爱尔铃克铃尔股份公司（ELRINGKLINGER AG))2/7/2008 以 及相关的US 2008/0033132A (爱尔铃克铃尔股份公司）2/7/2008两者披露了一种用于生产 氟聚合物化合物的可流动粉末的方法，该方法包括将该粉末压制成手形状的块（"成块的、 手形状的中间产物"）并且然后粉碎该块，其中该压制步骤通过压制装置的至少一个辊进 行。然而，这种方法在提供在窄范围内具有均匀晶粒尺寸的聚合物粉末上不是充分有效的。
[0008] US 6518349B(杜邦公司（E. I. DU PONT NEMOURS AND COMPANY))5/29/2000披露了 用于制备氟聚合物的可喷射粉末的再另一种方法，该方法包括喷雾干燥非可纤丝的氟聚合 物的初级颗粒的液体悬浮液并且使该通过喷雾干燥形成的颗粒致密化，优选通过机械压实 辊。尽管如此，这样一种方法要求巨大的设施和高的成本，并且其生产力是低的。
[0009] 因此，仍然需要提供一种用于生产为粉末涂覆应用定制的具有改进的特性的热塑 性聚合物粉末的方法。特别地，将会有利的是具有一种生产具有均匀尺寸分布和较高本体 密度，与较好可流动性以及最小化的表面粗糙度组合的热塑性聚合物粉末的方法。 发明概述
[0010] 为了满足以上要求，本发明提供了一种用于生产热塑性聚合物粉末的方法，该方 法包括以下步骤： (i) 将一种热塑性聚合物的粉状原料通过压片机压缩模制成小片；并且， (ii) 将这些小片粉碎成该热塑性聚合物粉末。
[0011] 本申请人已经发现，使用本发明的方法，有可能获得具有IOOym或更小粒径的热 塑性聚合物粉末。有利地，与热塑性聚合物的粉状原料相比，通过本发明方法获得的粉末具 有更均匀的粒径分布、显著更高的本体密度、以及更好的可流动性以及降低的表面粗糙度。 此外，使用通过本发明方法获得的聚合物粉末，本领域普通技术人员在一种标准的静电粉 末涂覆程序中可以容易地获得一种较厚的涂层。
[0012] 出于本发明的目的，术语"热塑性的"指的是以下聚合物，如果该聚合物是无定形 的它们在室温并且低于它们的玻璃化转变温度下存在或者如果聚合物是半晶质的，它们在 低于它们的熔点存在。这些热塑性聚合物当它们被加热时具有变软的特性并且当它们被冷 却时具有再次变硬的特性，而不存在可感知的化学变化。
[0013] 如在本发明中使用的热塑性聚合物的"粉状原料"可以通过在聚合之后干燥热塑 性树脂获得。可替代地，所述粉末原料可以通过在聚合之后干燥并且然后冷却热塑性树脂 获得。
[0014] 因此，在本发明的一个实施例中，本发明方法任选地包括在该压缩模制步骤（i) 之前的一个附加的步骤，即，通过在聚合之后干燥热塑性树脂提供一种热塑性聚合物的粉 末原料。
[0015] 本发明方法的步骤（i)中使用的"压片机"可以是本领域中制造小片产物的所使 用的任何装置，并且总体上指的是将粉末或颗粒材料在至少一个由两个冲头（punch)与一 个冲模形成的腔中压缩成小片的机械装置，其中这些冲头使用大的力压制到一起来将该材 料熔融在一起。
[0016] 特别地，在本发明方法中使用的压片机可以是一种单冲压片机或旋转式压片机， 两者在化学领域中均是熟知的。
[0017] 在本发明的一个示例的实施例中，单冲压片机被用于在步骤（i)中形成小片并且 以下描述了该小片形成的方法。首先，将该粉状原料填充在一个进料托架（shoe)中，然后 将其倒空至该单冲压片机的一个模腔中。随后，撤回该进料托架并且从该模腔刮掉所有过 量粉末。然后一个上冲头压缩在该模腔内的粉末。在压缩之后，撤回该上冲头并且升起低 的冲头并且喷射该小片。当该进料托架返回填充该模腔时，它推动该压缩的小片离开该模 具。
[0018] 优选地，在步骤（i)中使用旋转式压片机形成小片。旋转式压片机的一个经典的 实例在US 3255716 (E.L.KNOECHEL ET AL)中进行了描述，其发布于1966年6月14日。此 类旋转式压片机实质上包括一个主要的操作单元，该操作单元具有一个设计为使粉末产物 容量加入至多个冲模中成为可能的中央旋转转台，这些冲模位于一个第一旋转盘中并且围 绕该盘的圆周均匀分布。在一个使用此类旋转压制的标准小片形成程序中，一对相对的凸 轮操作的冲头将每一个冲模中的粉末压缩成一种单独的小片。该旋转转台安排允许多个冲 头和冲模组（die sets)围绕该圆形路径连续产生小片，接着通过顺序地接触升起并且降低 这些冲头的转台上方和下方的凸轮安排而旋转压制。
[0019] 在本发明方法的步骤（i)中，优选地在(TC至150°C、优选5°C至80°C、更优选10°C 至50°C的温度下生产这些小片。
[0020] 总体上，在本发明方法的步骤（i)中获得的这些小片是圆柱形状的，具有从3mm至 25mm、优选5mm至15mm、并且更优选在8mm至12mm之间的直径。这些圆柱形小片的高度通 过调节压缩力和该压片机的每个模具中的负载量变化，并且典型地是在从Imm至25mm、优 选从2mm至15mm、并且更优选从3mm至IOmm的范围内。
[0021] 在本发明方法的粉碎步骤（ii)中，可以将从步骤（i)中获得的这些小片通过一个 研磨机或碾磨机器形成为一种热塑性聚合物粉末。
[0022] 在本发明方法的一个具体的实施例，该粉碎步骤（ii)包括使用一个粉碎机粉碎 这些小片并且然后通过一个研磨机或碾磨机器研磨这些粉碎的小片。
[0023] 可替代地，本发明方法的粉碎步骤（ii)仅包括研磨这些小片。该研磨通常使用一 个机械研磨机进行。该机械研磨机的实例包括冲击式研磨机，诸如切碎机、锤磨机、针磨机、 喷射磨机等，以及使用由旋转叶片和外围定子产生的剪切力研磨材料的碾磨式研磨机。为 了获得高的研磨效率，优选的是高剪切类型的研磨机（miller)。该研磨温度是从_200°C至 +100°C。在冻结研磨中，该温度通常是从_200°C至_100°C，对此经常使用液氮。然而，考虑 到冻结研磨的巨大设施和高成本，本发明方法的小片的研磨通常在室温（l〇°C至30°C)下 进行以保持整个方法简单并且经济。
[0024] 典型地，从本发明方法的步骤（ii)中获得的热塑性聚合物粉末具有100 μπι或更 小粒径，具有均匀的粒径分布。
[0025] 任选地，在该粉碎步骤（ii)之后，本发明方法包括一个以下的分级步骤（iii): (iii)将该热塑性聚合物粉末分级以去除具有在预定范围内尺寸的颗粒并且获得一种 分级的粉末。
[0026] 特别地，所述分级步骤（iii)可包括以下一个或多个步骤： (iii-a)通过分级去除具有小于1 μπι尺寸的细颗粒，和/或 (iii-b)通过分级去除具有大于100 μ m尺寸的粗颗粒， 其中步骤（iii-a)和步骤（iii-b)的顺序是可交换的。
[0027] 优选地，步骤（iii-a)是一个去除具有小于5 μ m尺寸的细颗粒的步骤。更优选地， 步骤（iii-a)是一个去除具有小于10 μ m尺寸的细颗粒的步骤。
[0028] 还优选地，步骤（iii-b)是一个去除具有大于80 μ m尺寸的粗颗粒的步骤。更优 选地，步骤（iii-b)是一个去除具有大于60 μ m尺寸的粗颗粒的步骤。
[0029] 如所述，如果步骤（iii-a)和步骤（iii-b)两者都存在于本发明方法中，它们的顺 序是可交换的。在本发明方法的一个实施例中，步骤（iii-a)在步骤（iii-b)之后进行。
[0030] 总体上，对于在步骤（iii-a)中的细颗粒的分级，使用空气分级。在此类空气分级 中，将所研磨的颗粒提供于一个具有空气在减压下的圆柱形分级室中，并且使