包括不同类型的发泡剂的聚合物泡沫处理制造技术

本文中描述了用于形成聚合物泡沫制品(例如，微孔泡沫制品)的注射模制方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括不同类型的发泡剂的聚合物泡沫处理
本专利技术总体上涉及聚合物泡沫加工方法和相关制品，并且更具体地涉及使用不同的发泡剂类型的注射模制方法和相关的注射模制的聚合物泡沫制品。
技术介绍
聚合物泡沫在聚合物基质中包括多个空隙，所述空隙也称为孔。许多用于处理聚合物材料泡沫的技术都使用挤出机，该挤出机通过机筒内螺杆的旋转来塑炼聚合物材料。通常，聚合物泡沫处理将发泡剂引入挤出机内的流体聚合物材料中。发泡剂和聚合物材料的混合物可以被处理(例如，注射模制)以形成所需的聚合物泡沫制品。
技术实现思路
本文中描述了注射模制方法和相关的聚合物泡沫制品。一方面，提供了一种模制微孔泡沫制品的方法。该方法包括：将包含聚合物材料和化学发泡剂的混合物在挤出机的机筒中沿下游方向输送。化学发泡剂能够分解以形成二氧化碳，且存在量为基于聚合物材料的总重量的0.20％重量百分比至3.00％重量百分比。该方法还包括将包含氮的物理发泡剂引入混合物中。氮的存在量为基于聚合物材料的总重量的0.025％重量百分比至1.50％重量百分比。该方法还包括将混合物注入模具的模腔中以及从模腔中回收注射模制的微孔泡沫制品。一方面，提供了一种模制微孔泡沫制品的方法。该方法包括将包含聚合物材料和化学发泡剂的混合物在挤出机的机筒中沿下游方向输送。化学发泡剂能够分解以形成二氧化碳。该方法还包括将包含氮的物理发泡剂引入混合物中、将混合物注入模具的模腔中以及从模腔中回收注射模制的微孔泡沫制品。制品的厚度小于3mm，表皮厚度大于制品的厚度的25％，空隙体积百分比在2％至15％之间。一方面，提供了一种注射模制的微孔泡沫制品。该制品包括半结晶聚合物材料。该制品具有小于100微米的平均孔尺寸、小于5mm的厚度、大于厚度的25％的表皮厚度、介于2％和15％之间的空隙体积百分比以及5％和200％之间的延伸百分比。当结合附图考虑时，根据本专利技术的以下详细描述，其他方面和特征将变得明显。附图说明图1示出了可以与本文中描述的方法一起使用的聚合物泡沫处理系统的实施方式。具体实施方式本文中描述了用于形成聚合物泡沫制品(例如，微孔泡沫制品)的注射模制方法。所述方法包括将两种不同类型的发泡剂引入聚合物材料中以形成发泡剂和聚合物材料的混合物。例如，发泡剂类型可以包括化学发泡剂(例如，能够分解以形成二氧化碳)和物理发泡剂(例如，氮)。聚合物材料和发泡剂的混合物可以在挤出机中处理(例如，以形成单相溶液)并注入模具中。可以通过打开模具来回收注射模制的聚合物泡沫制品。如下文进一步描述的，专利技术人已经认识到，使用一定量的化学发泡剂和物理发泡剂可以使得能够生产高质量的注射模制的泡沫制品，所述制品可以具有期望的特性，包括以下特性中的一种或多种：小孔尺寸、厚表皮和高延伸率。这样的方法和制品可以用于例如各种消费品和工业品，包括汽车部件、包装和/或其他注射模制制品。图1图示了可以在本文描述的方法中使用的注射模制系统10的实施方式。在该实施方式中，注射模制系统包括挤出机12和模具14。如图所示，料斗15向挤出机提供聚合物材料(例如，以小球的形式)。化学发泡剂(例如，以小球、颗粒、粉末、液体的形式)和其他添加剂(例如，成核剂、填料、着色剂等)也可以经由料斗或其他方式引入挤出机中。挤出机包括螺杆16，螺杆16设计成在机筒18内旋转以处理聚合物材料。热量(例如，由挤出机机筒上的加热器19提供)和剪切力(例如，由旋转螺杆提供)起到融化聚合物材料的作用，从而形成流体聚合物流，该流体聚合物流通过螺杆的旋转被沿下游方向17输送。这种热和剪切力还导致化学发泡剂反应(例如，通过分解)以形成二氧化碳，该二氧化碳可以存在于挤出机内的超临界状态流体流中。在所图示的实施方式中，发泡剂引入系统18包括物理发泡剂源20，该物理发泡剂源20连接至挤出机中的一个或多个端口22。物理发泡剂(例如氮)从该源引入到流体流中，该流体流成为包含聚合物材料和两种类型的发泡剂的混合物。当混合物在挤出机内输送到下游时，混合物可以被进一步混合。在一些实施方式中，混合物是单相溶液，其中二氧化碳(来自化学发泡剂)和氮在聚合物材料注入模具之前被溶解在聚合物材料中。在所图示的实施方式中，在挤出机的出口与模具的入口之间布置有阀24。混合物(例如，单相溶液)可以在挤出机内螺杆的下游积聚，从而使螺杆在机筒内沿上游方向缩回。在合适的时间，螺杆停止缩回和旋转，并且可以在阀24打开时被迫向下游以将混合物注入模具的模腔26中。混合物在注射过程中经受压降，该压降使大量的孔成核，并且在模具中形成聚合物泡沫制品。螺杆再次开始旋转，并且通常重复该方法以生产另外的泡沫制品。应理解，聚合物泡沫加工系统可以包括图中未示出的许多常规部件。例如，该系统可以包括控制系统，该控制系统除了其他操作之外，还有助于控制诸如发泡剂计量系统的操作、螺杆的旋转和运动以及阀的打开和关闭之类的不同部件的操作。通常，本文描述的方法可以利用能够在挤出机中的条件下产生二氧化碳的任何合适的化学发泡剂。当在挤出机中被加热时，化学发泡剂可以经历反应(例如，分解反应)以形成二氧化碳。合适的化学发泡剂可以包括酸和/或碱。在一些实施方式中，合适的化学发泡剂可以包括柠檬酸、碳酸氢钠、柠檬酸单钠、二亚硝基五亚甲基四胺(DPT)、氧代双(苯磺酰肼)(OBSH)、对甲苯磺酰肼(TSH)、对甲苯磺酰氨基脲(TSS)和碳酸钙。应当理解，产生二氧化碳的反应也可能产生其他副产物，这些副产物在最终模制制品中是可检测的。如本文所述，专利技术人已经认识到，可以优选使用一定量的化学发泡剂(例如，与一定量的氮物理发泡剂结合使用)以形成具有所需特性的注射模制制品。例如，可以优选地使化学发泡剂的重量百分比在基于聚合物材料的总重量的约0.20％重量百分比至3.00％重量百分比之间。在这些实施方式中的一些实施方式中，化学发泡剂的重量百分比可以大于或等于基于聚合物材料的总重量的0.3％重量百分比，可以大于或等于基于聚合物材料的总重量的0.35％重量百分比或大于或等于基于聚合物材料的总重量的0.50％重量百分比；并且在一些实施方式中，重量百分比可以小于或等于基于聚合物材料的总重量的2.0％重量百分比和/或小于或等于基于聚合物材料的总重量的0.5％重量百分比。应当理解，可以使用由上述最小值和最大值限定的任何合适的范围(例如，在0.30％重量百分比至2.00％重量百分比之间；在基0.50％重量百分比至1.5％重量百分比之间，等等)。在本文描述的方法中使用的化学发泡剂可以具有任何合适的形式。在某些情况下，化学发泡剂可以是小球形式。在某些情况下，化学发泡剂可以是颗粒形式。诸如薄片、粉末或液体之类的其他形式也可能是合适的。还应该理解的是，除了化学发泡剂之外，小球和/或颗粒(或其他形式)还可以包括其他组分(例如，非反应性组分)。在一些情况下，颗粒可以具有小的粒度，诸如小于10微米和/或小于1微米。例如，一些这样的化学发泡剂颗粒已经在美国专利No.8,563,621中描述，该专利的全部内容通过参引整体并入本文。...

【技术保护点】
1.一种模制微孔泡沫制品的方法，所述方法包括：/n将包含聚合物材料和化学发泡剂的混合物在挤出机的机筒中沿下游方向输送，其中，所述化学发泡剂能够分解以形成二氧化碳，并且存在量介于基于聚合物材料的总重量的0.20％重量百分比至3.00％重量百分比之间；以及/n将包含氮的物理发泡剂引入所述混合物中，所述氮的存在量介于基于聚合物材料的总重量的0.025％重量百分比至1.50％重量百分比之间；以及/n将所述混合物注入模具的模腔中；以及/n从所述模腔中回收注射模制的微孔泡沫制品。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180320 US 15/926,8821.一种模制微孔泡沫制品的方法，所述方法包括：
将包含聚合物材料和化学发泡剂的混合物在挤出机的机筒中沿下游方向输送，其中，所述化学发泡剂能够分解以形成二氧化碳，并且存在量介于基于聚合物材料的总重量的0.20％重量百分比至3.00％重量百分比之间；以及
将包含氮的物理发泡剂引入所述混合物中，所述氮的存在量介于基于聚合物材料的总重量的0.025％重量百分比至1.50％重量百分比之间；以及
将所述混合物注入模具的模腔中；以及
从所述模腔中回收注射模制的微孔泡沫制品。


2.一种模制微孔泡沫制品的方法，所述方法包括：
将包含聚合物材料和化学发泡剂的混合物在挤出机的机筒中沿下游方向输送，其中，所述化学发泡剂能够分解以形成二氧化碳；
将包含氮的物理发泡剂引入所述混合物中；以及
将所述混合物注入模具的模腔中；以及
从所述模腔中回收注射模制的微孔泡沫制品，所述制品的厚度小于5mm，表皮厚度大于所述制品的所述厚度的25％，空隙体积百分比介于2％至15％之间。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述微孔泡沫制品的平均孔尺寸小于100微米。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述混合物是在注入所述模具之前包含所述聚合物材料、氮和二氧化碳的单相溶液。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，包含氮发泡剂的所述物理发泡剂的存在量介于基于所述聚合物材料的总重量的0.25％重量百分比至1.00％重量百分比之间。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，包含氮发泡剂的所述物理发泡剂的存在量介于基于所述聚合物材料的总重量的0.30％重量百分比至0.75％重量百分比之间。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述化学发泡剂的存在量介于基于所述聚合物材料的总重量的0.35％重量百分比至2.00％重量百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔·爱德华·迪克斯，利维·A·科史鲍格，
申请(专利权)人：特瑞赛尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US