CN103080232A - 回收聚酰胺安全气囊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备聚酰胺组合物的方法，特别是模制，通过混合聚酰胺材料、从安全气囊残余物制成的粉末、以及任选的增强填料而制备。本发明尤其涉及回收已用安全气囊的方法。

Description

回收聚酰胺安全气囊
本发明涉及一种聚酰胺组合物的生产方法，特别是通过模制，通过混合聚酰胺材料和安全气囊残留物的粉末以及任选的增强填料获得。本发明尤其涉及在安全气囊使用寿命结束时对其回收的方法。
先有技术
安全气囊，通常也称为气囊或气袋，是用于保护车辆中的乘客的充气的保护袋，其中气体通过爆发性化学反应非常迅速地注入以便充气并且因此吸收撞击。当与位于发动机罩前端和挡风玻璃底端的撞击检测传感器连接时，它们充气并且减少与行人或车辆撞击过程中严重损伤的风险。这些物质一般包含基于聚酰胺的袋，通常以编织纤维的形式，若干个层，以及一面上的硅氧烷涂层。气囊主要是通过将可交联的硅氧烷组合物沉积以形成一薄层硅氧烷而生产的。
产生了回收这些物品的组分并且特别是回收塑料材料的问题。具体的是，非常困难从塑料材料中机械地分解该硅氧烷材料。对此存在化学途径，但是它们有实施上的缺陷并且它们通常损坏该热塑性材料的特性。
因此需要开发一种最佳回收这些物品的操作简单的方法，特别是没有相反地影响或降解该塑性基质；并且任选地同时避免额外的处理步骤。
从日本专利申请JP 2003-191239中已知的方法是将基于聚酰胺的气囊切成碎片并且挤出以形成颗粒，这些颗粒直接可以用于生产模制物品。但是，从已用过的聚酰胺材料获得的这些物品没有令人满意的机械特性。
因此需要升级基于聚酰胺的气囊，这些气囊是工业废物或者在使用寿命结束的气囊，用于生产具有与通常的聚酰胺配方相似或相当的性能的聚酰胺配方。
发明
因此本发明的目的是一种聚酰胺组合物的生产方法，该生产方法使得有可能回收安全气囊残留物，这些安全气囊残留物目前实际上没有回收并且作为废物扔掉，除了这样处置发生的费用之外，还引起环境保护问题。
这个方法包含无需加热或者在熔化状态下混合聚酰胺材料与不同量的安全气囊残留物的粉末，以及任选地添加剂和增强填料或填充填料，来制备基于聚酰胺的组合物。
根据本发明的组合物可以是例如用于制备物品或者这些物品本身的组合物。本发明还涉及能够通过先前描述的方法获得的聚酰胺组合物。
这个简单且经济的方法使得有可能获得具有良好机械性能的用于各种技术领域中的各种用途的聚酰胺组合物，尤其是安全气囊残留部分的功能。另外还完全出人意料地显示出添加安全气囊残留物粉末使得有可能增加其所添加的聚酰胺组合物的机械特性，特别是弹性模量，极限应力和撞击强度。因此本发明还涉及安全气囊残留物的粉末用于增强聚酰胺组合物的机械特性的用途。
发明的详细描述
为了本发明的目的，表达“安全气囊残留物”是指生产废物，例如剪切块或边角料，尤其是在涂覆或剪切步骤过程中产生的，或者不能上市的次品，或者可替代地在其使用寿命结束后的物品或物品碎片。
这些残留物通常从基于热塑性塑料树脂的安全气囊获得，该热塑性塑料是例如聚酰胺，比如聚己二酰丁二胺、聚酯、聚丙烯或聚氨酯。这些物品通常处于编织纤维的形式，一层或多层，并且通常包含基于硅氧烷、聚氯丁二烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、弹性体聚合物、例如橡胶、聚烯烃、氟化弹性体、EPDM或基于聚氯丁二烯橡胶的涂层。安全气囊一般不包含任何增强填料和/或填充填料。
特别优选使用基于聚酰胺的安全气囊残留物。尤其优选使用包含基于硅氧烷涂层的基于聚酰胺的残留物。
根据本发明有可能使用气囊本身，并且还有可能然后进行一个处置步骤来除去涂层。从构成该涂层的材料分离聚酰胺材料的各种物理或化学处理方法是已知的。对此尤其可以提及专利申请WO 2007/135140。
安全气囊残留物，例如气囊或气囊残余部分或者气囊剪切片或边角料，一般被切碎或者碾压然后制成粉末。
所述粉末优选地为测微粉末并且有利地具有在50μm和400μm之间的粒度分布，更加优选地在100μm和350μm之间，更加优选在50μm和400μm之间的粒度分布D50并且更加优选在100μm和350μm之间。
物体的粒度分布可以通过激光散射测量获得，特别为来自Malcern的颗粒测量仪，例如使用湿途径模块。筛目尺寸d50是50％的颗粒小于该尺寸而50％的颗粒大约该尺寸的尺寸。通过激光散射得到的这个粒度分析可以按照AFNOR标准ISO 13320-1指示进行。
例如，粒度分布可以通过下面的方案测量：使用装备有氢S模块的Malvern Mastersizer 2000光散射粒度仪，之后在乙醇中悬浮该样本。测量条件如下：在粒度仪比色皿中搅拌：1400rpm；Frauhofer光学模式；测量范围：100nm至3000μm。
粉末可以特别地根据通常已知的方法获得，尤其是在造纸工业领域已知的方法，例如微粉化、机械性摩擦、或使用热磨机。
例如有可能进行安全气囊残留物的微粉化，这些残留物通常被预先碾压，通过装配有格栅的刮刀或者盘式微粉磨机进行微粉化。该格栅可以具有50μm和500μm之间的筛目尺寸。根据这样的方法，在微粉化后通常观察到两种类型的颗粒：球形颗粒和纤维颗粒。
根据本发明的粉末可以包含球形或者基本上球形的颗粒和/或纤维颗粒。根据本发明的粉末可以包含具有15μm和200μm之间的直径的球形颗粒以及200μm和1100μm之间长度的纤维颗粒。
为了除去水的目的可以干燥该粉末以便在随后的熔化过程中不会发生聚酰胺的水解。
该聚酰胺材料可以尤其是粉末或颗粒形式。该聚酰胺材料可以特别地以未被处理的聚酰胺颗粒的形式加入到气囊残留物粉末中，或者以包含增强填料或填充填料或者常规用于该领域的各种其他添加剂的颗粒形式加入到气囊残留物粉末中。
可以提及的聚酰胺类型的实例包括半晶质或无定形的聚酰胺，例如脂肪族或半芳香族聚酰胺。特别可以提及(共)聚酰胺类6；6.6；4.6；6.10；6.12；11和12，和/或混合物，例如聚酰胺6/6.6。
为了改进根据本发明的聚酰胺组合物的机械性能，可以有利地添加至少一种增强填料和/或填充填料，优选地选自由以下项组成的组：纤维填充剂，例如玻璃纤维、碳纤维和芳香聚酰胺纤维，以及非纤维矿物填充剂，例如粘土、高岭土、云母、硅灰石和硅石。增强填料和/或填充填料的掺入程度是与复合材料领域的标准相一致的。例如，相对于该组合物的总重量，填充剂含量可以从1％到80％，优选从10％至70％并且特别是在20％和50％之间。
根据本发明的组合物可以额外地包括通常在预期进行模制的聚酰胺组合物的制造中使用的添加剂。因此，可以提及润滑剂、阻燃剂、塑化剂、成核剂、催化剂、弹性增强剂，例如任选接枝的弹性体、光稳定剂和/或热稳定剂、抗氧化剂、抗静电剂、染料、颜料、消光剂、助模添加剂或其他常规添加剂。
还可以在聚酰胺材料和残留物之间添加增容剂，例如氨基硅烷偶联剂或马来酸酐接枝的聚合物。
为了制备聚酰胺组合物，这些填充剂和添加剂可以通过适合每种填充剂或添加剂的常规方式添加到聚酰胺中，例如在聚合过程中或者作为熔化的混合物。这些填充剂优选地通过熔化的途径添加到聚酰胺中，特别是在聚酰胺挤出步骤的过程中，或者在机械混合器中通过固体途径，同时作为安全气囊残留物粉末；然后可以将该固体混合物熔化，例如通过挤出工序。
该安全气囊残留物粉末能够以各种方式与聚酰胺材料进行混合。例如有可能没有加热下进行混合，特别是在机械混合器内，并且然后熔化该混合物，特别是该聚酰胺，例如来生产颗粒，特别是通过使用挤出机。也有可能在没有加热的情况下将所述混合物放置入注塑压机内来制备这些物品。
也有可能在加热下混合该安全气囊残留物粉末和该聚酰胺材料，特别是在挤出机中或者注塑压机中；用来制备颗粒或物品。为此目的，有可能，例如同时或者以延迟的方式添加，安全气囊残留物粉末和该聚酰胺。有可能，例如，将该粉末作为熔化的矿脉(veine)添加进该挤出机中。
有可能，例如，在挤出机内混合熔化的聚酰胺材料与安全气囊残留物粉末，以及任选的添加剂和增强填料或填充填料，用来制备基于聚酰胺的组合物，特别是颗粒。
有可能通过除气去除水，特别是在聚酰胺材料和残留物粉末的混合物熔化的过程中，特别是在挤出机内。
通常添加相对于该组合物总重量的按重量计从0.5％至70％并且优选从按重量计15％至50％的安全气囊残留物粉末。
根据本发明的组合物可以用作起始材料，例如作为基质，特别是在工业塑料领域中，例如用来通过模制、通过注塑模制、通过注射吹气模制、通过挤出或者通过挤出吹气模制、或者通过旋压等制备获得的物品，或者用于获得薄膜。例如该组合物可以用于通过挤出生产单丝、长丝、纱线和纤维。这些物品还可以是可以机加工的很宽范围尺寸的半成品。例如，可以通过焊接或压焊生产组件。通过挤出制备的物品可以特别是管、棒条、异型材、板、片材和/或空心体。
通过熔化以上制造的颗粒并且将熔化的组合物送进注塑模制设备中来制备模制的组分。通过注塑模制制备的物品可以是机动车辆、建筑物或电气设备中的成分。
为了便于理解本发明的原理，本说明书中使用了特定措辞。然而，应理解这种特定措辞的使用并没有限制本发明的范围。修订、改进和完善应该特别是熟悉本相关技术领域的技术人员在其自身通用知识基础上所理解的。
术语“和/或”包括含义“和”、“或”以及这个术语所连接的要素的所有其他可能组合。
本发明的其他细节和优势通过指示以如下单纯给出的实例而变得更加清晰明显。
实验部分
实例中所用化合物如下：
-PA 66：聚酰胺66，罗地亚公司(Rhodia)销售的名为StabamidTM27AE1
-大小约为1cm2的安全气囊残留物。所用安全气囊是使用寿命终止时的废物，碾压成碎片，基于聚酰胺66并且在一面上涂覆交联的硅氧烷。残余物通过在包含一排固定刀片的Herbold碾磨机中研磨而得。该硅氧烷聚合物的含量为按重量计10％。
-已经被微粉化的安全气囊残留物粉末然后通过100μm格栅筛分，具有100μm的粒度分布d50。硅氧烷聚合物的含量为按重量计10％。
-E型标准玻璃纤维
-添加剂：热稳定剂和抗氧化剂
该安全气囊残留物粉末通过预先将所述约1cm2大小的安全气囊残留物微粉化而获得，使用一个具有一排固定刀片以及一排活动刀片的Herbold微粉磨机，该机器具有最大转速大约1500rpm，以及100μm格栅。
实例1：制备基于PA 66的填充的配方，包含按重量计0和30％之间的使用寿命结束后的安全气囊
这些实验在Leistritz实验室双螺杆挤出机上进行(螺旋直径D为34mm，轴分离30mm以及长度35mm)。
在螺杆的整个长度上鞘温度一直保持在285℃。设计该螺旋型材以便以熔化的矿脉形式引入安全气囊残留物或者引入安全气囊残留物粉末并且因此在该挤出机尾部进行除气。对于每一次测试，该螺杆转速为290rpm并且挤出机的处理量为10kg/h。
挤出之后，将这些颗粒注入Arburg压机(闭合力为35t，螺杆直径为30mm，螺杆长度为15mm，最大熔化压力为1290bar)。
每个组分都在285℃的熔化温度和80℃的模制温度下制备。所有配方都包含按重量计30％的玻璃纤维。
在DAM组分上根据ISO标准527/1A(Zwick 1464)按照以下条件评估抗拉特征：伸长计L0＝25mm，模制过程中的速度：1mm/分钟，在0.05％和0.25％的应变之间测定模数，测试速度：5mm/分钟)。
各种配方的特征在下面表1中进行对照。
表1
Figure BPA00001687630800071
当与添加简单碾压的安全气囊残留物相比时，因此观察到包含涂覆的安全气囊粉末的根据本发明的配方维持了这些机械特性。

Claims (12)

1.生产聚酰胺组合物的方法，包括至少一个混合步骤，在没有加热或者在熔化的状态下，混合聚酰胺材料与安全气囊残留物粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述粉末从基于聚酰胺、聚酯、聚丙烯或聚氨酯的安全气囊中获得。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于这些残留物包含基于硅氧烷、聚氯丁二烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯或弹性体聚合物的涂层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于该粉末具有在50μm和400μm之间的粒度分布。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于该粉末具有球形或基本球形颗粒和/或纤维颗粒。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于该混合在没有加热下进行并且之后熔化该混合物。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于该混合在加热下进行。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于对相对于该组合物的总重量的按重量计从0.5％至70％的残留物进行混合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于将该聚酰胺材料以未加工的聚酰胺颗粒或以包含增强填料或填充填料和其他添加剂的颗粒形式添加至这些残留物中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于还添加了选自由以下组成的组的增强填料或填充填料：纤维填料，例如玻璃纤维、碳纤维和芳香聚酰胺纤维，以及非纤维矿物填料，例如粘土、高岭土、云母、硅灰石和硅石。
11.聚酰胺组合物，该酰胺组合物能够通过权利要求1至10中任一项所述的方法获得。
12.模制的物品，该制的物品通过注塑模制将权利要求11所述的组合物成形而获得。
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