用于制备热塑性弹性体泡沫和发泡物品的工艺制造技术

热塑性弹性体泡沫通过以下来制造：在压力下将气态发泡剂或超临界发泡剂并入包含聚合物晶畴的熔融热塑性弹性体中，然后释放压力以使热塑性弹性体发泡。

Process for preparing thermoplastic elastomer foams and foamed articles

The thermoplastic elastomer foam is made by adding the gaseous foaming agent or the supercritical foaming agent into the molten thermoplastic elastomer containing the polymer domain under pressure and then releasing the pressure to make the thermoplastic elastomer foaming.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备热塑性弹性体泡沫和发泡物品的工艺本公开内容的领域和背景本公开内容涉及用于制造热塑性弹性体泡沫和发泡物品的方法。本部分提供关于本公开内容的背景信息，但其可以是或可以不是现有技术。聚氨酯泡沫通常通过使用在聚合期间被混入或注入单体反应物中的化学作用发泡剂或物理作用发泡剂来制备。作为实例，化学发泡剂如水或甲酸通过与异氰酸酯基团反应来形成气态产物，而物理发泡剂被溶解或乳化在单体中并且在聚氨酯聚合条件下蒸发。其他聚合物泡沫可以使用偶氮化合物、肼或碳酸氢钠来制备。物理发泡剂的实例包括烃、卤代烃和二氧化碳。通常，将物理发泡剂在线即直接地引入到混合头(mixinghead)中，或者在分批操作中经由储罐引入。这样的工艺例如在Bruchmann等人的美国专利申请公布第US2011/0275732号中描述。泡沫的许多物理性质很大程度上取决于泡沫的泡孔形态(cellmorphology)，包括压缩强度、导热性、尺寸稳定性和吸水率。然而，当制造未交联的(热塑性)泡沫时，难以将聚合物发泡控制到对于一致地产生将产生特定的泡沫性质的泡孔形态所需的程度，所述泡沫性质例如良好的压缩强度。制造具有合意的泡孔形态的泡沫微观结构的现有技术尝试包括使用粉末成核剂。在这些成核剂中，已经使用了诸如滑石、二氧化钛和高岭土的无机氧化物。成核效率以及因此的泡孔尺寸和形状取决于成核剂的粒度、形状以及在正被发泡的材料中的表面处理和分布。然而，加入这些成核剂可能不利地影响其他泡沫性质。仍然需要形成提供用于改进的性质的泡孔结构的聚氨酯泡沫、特别是发泡的热塑性聚氨酯的改进的方法。附图本文所描述的附图仅仅用于所选定的方面而并非所有可能的实施方式的说明目的，并且不意图限制本公开内容的范围。图1示出了与现有技术泡沫的扫描电子显微镜图像A相比，所公开的热塑性弹性体泡沫的扫描电子显微镜图像B-D。描述公开的是通过在整个热塑性弹性体组合物中形成提供成核位点的聚合物晶畴(polymericcrystallinedomains)来形成具有给定平均泡孔尺寸的泡沫的方法。具有聚合物晶畴的热塑性弹性体组合物在压力下与物理发泡剂组合。在低于聚合物晶畴的结晶温度的温度释放压力，以使热塑性弹性体发泡并且形成热塑性弹性体泡沫。聚合物晶畴在发泡期间充当成核位点，并且分布在热塑性弹性体中的聚合物晶畴的量被选择为提供一定的平均泡孔尺寸。现在公开的方法和技术提供了一种制备具有更均匀尺寸和均匀分布的泡沫泡孔的泡沫，并且在不使用填料的情况下以直接的方式可靠地控制泡孔尺寸和分布的有效的方法。一个方面是制造热塑性弹性体泡沫的方法，该方法包括在压力下将气态发泡剂或超临界发泡剂，例如气态或超临界二氧化碳或氮气，并入包含聚合物晶畴的热塑性弹性体组合物中，然后释放压力以使热塑性弹性体组合物发泡。晶畴应当均匀地分布在整个热塑性弹性体组合物中，并且畴通常可以具有均匀或近似均匀的尺寸。聚合物晶畴的含量和发泡剂的量可以在热塑性弹性体泡沫中产生从1微米至20微米的平均泡孔尺寸。例如，可以通过基于总聚合物重量的从0.1wt％至20wt％的半结晶聚合物(或者基于总聚合物重量，从0.1wt％或从0.5wt％或从1wt％至多达5wt％或至多达10wt％或至多达15wt％或至多达20wt％的半结晶聚合物)来提供聚合物晶畴，其中半结晶聚合物在压力被释放以使热塑性弹性体发泡时处于低于结晶温度(Tc)的温度。并入到热塑性弹性体组合物中的半结晶聚合物的量，或由混合在整个热塑性弹性体组合物中的半结晶聚合物提供的聚合物结晶区域的浓度和尺寸，可以基于为泡沫产生的平均泡孔尺寸和半结晶聚合物的结晶含量来选择。半结晶聚合物的聚合物晶畴充当成核剂。半结晶聚合物可以选自乙烯与至少一种乙烯基共聚单体的共聚物、聚酰胺、聚酯以及这些的组合，例如尼龙11、尼龙12和乙烯-乙烯醇共聚物，并且热塑性弹性体可以是热塑性聚氨酯弹性体。由该方法形成的热塑性聚氨酯泡沫可以具有160kg/m3至300kg/m3的密度，并且可以是闭孔泡沫或开孔泡沫。泡沫可以在发泡期间或之后被模制，或者在发泡成物品之后以其他方式被形成，所述物品例如衣服物品、鞋类物品、防护设备物品、带子或这些中的一种的部件。还公开的是通过以下制备热塑性弹性体泡沫的方法：提供包含热塑性弹性体和基于总聚合物重量从0.1wt％至20wt％的半结晶聚合物的聚合物混合物；在该热塑性弹性体被熔融并且低于半结晶聚合物的结晶温度的温度，在压力下将气态发泡剂或超临界发泡剂并入到混合物中；并且释放压力以使混合物发泡，由此形成热塑性弹性体泡沫。聚合物混合物可以通过将熔融的热塑性弹性体和基于总聚合物重量从0.1wt％至20wt％的熔融的半结晶聚合物例如在挤出机中组合而形成。将发泡剂并入到聚合物混合物中，然后可以在温度低于半结晶聚合物的结晶温度并且压力被释放后使聚合物混合物发泡。再次，半结晶聚合物可以选自乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物、聚酰胺、聚酯以及这些的组合，例如尼龙11、尼龙12和乙烯-乙烯醇共聚物，并且热塑性弹性体可以是热塑性聚氨酯弹性体。由该方法形成的热塑性聚氨酯泡沫可以具有160kg/m3至300kg/m3的密度，并且可以是闭孔泡沫或开孔泡沫。泡沫可以在发泡期间或之后被模制，或者在发泡成物品之后以其他方式被形成，所述物品例如衣服物品、鞋类物品、防护设备物品、带子或这些中的一种的部件。在另一方面中，制备热塑性弹性体泡沫的方法包括形成包含熔融的热塑性弹性体和从0.1wt％至20wt％的熔融的半结晶聚合物的混合物，所述熔融的半结晶聚合物在热塑性弹性体中是可混溶的以形成聚合物熔体。气态发泡剂或超临界发泡剂在压力下被并入到混合物中。将混合物冷却至低于半结晶聚合物的结晶温度的温度，以使半结晶聚合物的结晶区域与混合物相分离。当混合物包含这些结晶区域时释放压力，并且热塑性弹性体被发泡以形成具有提供成核位点的结晶区域的热塑性弹性体泡沫。在又一方面中，制备热塑性弹性体泡沫的方法包括将包含从0.1wt％至20wt％的半结晶聚合物的热塑性弹性体冷却至低于半结晶聚合物的结晶温度的温度，其中半结晶聚合物的结晶区域与热塑性弹性体相分离。在结晶区域相分离之前、期间或之后，在压力下将气态发泡剂或超临界发泡剂并入到热塑性弹性体中。在存在结晶区域的温度释放压力，并且使热塑性弹性体发泡以形成热塑性弹性体泡沫。聚合物混合物应当是均匀的，使得结晶区域均匀地分布在热塑性弹性体中。结晶区域的量及其浓度可以通过所使用的一种或更多种半结晶聚合物的性质和量来控制。这里给出了许多具体细节，以提供对现在公开的技术的透彻理解。可以在没有具体细节中的一个或更多个的情况下或利用其他方法、部件、材料等来实施各方面。在其他情况下，没有详细示出或描述熟知的结构、材料或操作，以避免模糊各方面中的方面。在整个本说明书中，对“一个方面(oneaspect)”、“一方面(anaspect)”或“各方面(aspects)”的提及意味着特定的特征、结构或特性被包括在至少一个方面中。因此，在整个本说明书中，在各种地方的措辞“在一个方面中”或“在一方面中”的出现不一定全部指的是相同的方面。此外，特定的特征、结构或特性可以在其他方面中组合。如在本说明书中所使用的，“一(a)”、“一(an)”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造热塑性弹性体泡沫的方法，包括：提供包含热塑性弹性体和基于总聚合物重量从0.1wt％至20wt％的半结晶聚合物的聚合物混合物，所述半结晶聚合物形成所述热塑性弹性体中的聚合物晶畴；在压力下将气态发泡剂或超临界发泡剂并入所述聚合物混合物中；以及释放所述压力并且使所述聚合物混合物发泡以形成所述热塑性弹性体泡沫。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.19 US 62/206,9061.一种制造热塑性弹性体泡沫的方法，包括：提供包含热塑性弹性体和基于总聚合物重量从0.1wt％至20wt％的半结晶聚合物的聚合物混合物，所述半结晶聚合物形成所述热塑性弹性体中的聚合物晶畴；在压力下将气态发泡剂或超临界发泡剂并入所述聚合物混合物中；以及释放所述压力并且使所述聚合物混合物发泡以形成所述热塑性弹性体泡沫。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过以下形成所述聚合物混合物：将熔融的热塑性弹性体和基于总聚合物重量从0.1wt％至20wt％的熔融的半结晶聚合物组合，然后将所组合的聚合物冷却至低于所述半结晶聚合物形成聚合物晶畴时的温度。3.根据权利要求1或权利要求2中任一项所述的方法，其中所述半结晶聚合物包括选自由乙烯和至少一种乙烯基共聚单体的共聚物、聚酰胺、聚酯、以及其组合组成的组的成员。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述半结晶聚合物包括选自由尼龙11、尼龙12和乙烯-乙烯醇共聚物组成的组的成员。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯弹性体。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述发泡剂包括呈气态或超临界状态的二氧化碳。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中在所述发泡步骤期间，将所述聚合物混合物浸入加热的流体中，所述加热的流体处在比所述热塑性弹性体的玻璃化转变温度高至少80°并且小于所述聚合物晶畴的结晶温度的温度。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述热塑性弹性体泡沫具有至多20微米的平均泡孔尺寸。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述热塑性弹性体泡沫具有至多20微米的平均泡孔尺寸。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述热塑性弹性体泡沫具有从160kg/m3至300kg/m3的密度。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述热塑性弹性体泡沫其中大部分泡孔是封闭的。11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述冷却步骤包括将所述聚合物混合物形成为呈小球、珠、颗粒、线带、缎带、绳、膜、股线或纤维的形状的物品。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述混合物在挤出机中被形成，然后被挤出并且在所述冷却步骤期间被制成小球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怡华，理查德·L·沃特金斯，
申请(专利权)人：耐克创新有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国,US