聚合物的发泡物品的形成方法技术

聚合物的发泡物品的形成方法，步骤包括：在一聚合物加工设备中获得发泡剂与熔融聚合物的混合材料，以形成一种非成核、均质、流体、单相的溶液；注射该非成核、均质、流体、单相的溶液至成型室以形成该聚合物的发泡物品；该获得发泡剂与熔融聚合物的混合物材料以形成一种非成核、均质、流体、单相的溶液的步骤包含，获得该发泡剂与熔融聚合物的混合材料的一种流动混合物在一保持压力之上，而后提升在该流动混合物的该保持压力至提升保持压力。本发明专利技术的优点是：可获得发泡剂在聚合物内的更高溶解度，更易获得均匀且极小气室尺寸，得到高品质的超微孔材料；此外，还可解决注射工艺的周期性注射造成合物混合物容腔中压力周期性变动所产生的困扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物发泡物品的制造方法，具体的说对于模塑与注射工艺中的微孔 或超微孔聚合物发泡物品的生产。
技术介绍
传统上，使用化学发泡剂或物理发泡剂之一与熔融聚合物母体混合，以获得聚合 物的发泡成型。例如使用一般是低分子量有机化合物的化学发泡剂与熔融聚合物混合，并 加热至一临界温度上释放至少一种气体，而使聚合物发泡成型。而物理发泡剂基本上在大 气环境下为气体，其在加工处理期间被引入与熔融聚合物混合，或在压力下成为聚合物蕴 含的一种成份。早期标准发泡加工程序所获得的聚合物发泡物品常具有相对大的空隙或气 室，亦即，其气室尺寸大于100微米，且在聚合物发泡物品中常有非一致的气室尺寸分布与 气室密度较低。大气室的聚合物发泡物品虽早已被实施，在制造传统发泡物品时，为帮助材料的 发泡成核，常加入成核剂至系统。但对于制造微孔发泡物品，因想要的气室密度非常高，使 来自成核剂的贡献毫无意义，故很少使用成核剂。为了获得更强健与更轻的发泡物品，而有各种获得更小气室尺寸与更高气室密度 的发泡成型加工程序被揭露。在一些方法中，为了降低气室尺寸与提高气室密度，除了被 描述的其它参数外，压降速率是控制更小气室尺寸的一重要特征和技术。例如，美国专利 4473665号揭露可用于挤出或注射成型技术的微孔聚合物制品的一种批次加工程序，该程 序获得具有气室尺寸小于约100微米的微孔聚合物；在该技术中，聚合物预先在高压下被 饱和以一均勻浓度的气体，且一突然被引起的压力迅速下降以导致大量气室的成核，然后 聚合物被迅速固化，以保持一想要的微孔气室分布。而后有许多改进的技术被提供，其以一超临界流体代替一气体作为发泡剂，以便 增加微孔聚合物制品的气室密度，与获得更小气室尺寸的微孔聚合物制品。为了降低气室 尺寸与增加气室密度，混合熔融聚合物与超临界流体以形成一单相溶液，并藉由迅速降低 在单相溶液上的系统压力，以诱导其气室成核发生。传统上，为了获得更小气室尺寸与更高气室密度的聚合物发泡物品的关键之一， 是促进在聚合物与超临界流体的溶液内的气室的成核作用速率；针对微孔材料的气室尺 寸，其更高的气室密度一般对应至更小的气室尺寸。其中，气室的成核作用可视为；超临界 流体的分子进入在聚合物中带有清楚分界的稳定气穴的族群转变。对于在一超临界流体和 聚合物系统的溶液内引起一非常高比率的气室成核作用，是生产高气室密度的主要关键之 一，其透过引起热力学的不稳定取得。而引起一热力学的不稳定，可透过迅速改变压力、温 度或两者。因为在一聚合物内的超临界流体的溶解度，随压力和温度而变。在古典成核作 用理论中，气室成核作用率将随压降速率的增加而增加。因此，透过使聚合物与超临界流体 溶液遭受到一迅速压降，可促进一个高的气室成核作用比率。理想上，希望压降瞬间产生， 但这是不可能的。因而，实际上压降必须经过一个有限的时间段；其越更迅速的压降以引起更大的热力学不稳定，使越更大数量的气室被成核。为了改善批次发泡技术相对缓慢的加工程序，Park等人在美国专利5，866，053号 与6，051，174号中揭露用于挤出发泡技术的微孔聚合物制品的一种连续加工程序。此技术 以诸如二氧化碳的一超临界流体饱和一种聚合物，因为二氧化碳的超临界流体状况相比于 其气态，在聚合物中具有一更高溶解度。此技术引入超临界流体至挤出机中与熔融聚合物 在高压下混合，以获得高压下熔融聚合物与超临界流体的一单相溶液，且藉由单相溶液遭 受一迅速压降以诱导成核作用，以及在钢模内于一被选择的压力上产生溶液的扩张，直到 完成成型过程。在Park等人的专利中揭示超临界流体的最大可溶总数量，取决于挤出机桶的工 作压力和温度。其揭示在相同温度下更高压力可促进更大的可溶解的气体数量和成核作用 的气室密度。例如，在工作压力大于22MPa(3200psi)时，溶解在聚合物内的超临界二氧化 碳的最佳溶解度限制可达到被估计为按重量的约7. 5%。而且，当工作压力超过4000psi之 上时，溶解在聚合物内的超临界二氧化碳的最佳溶解度限制可达到被估计为按重量计的约 10 %。其发现在聚合物内二氧化碳的最高溶解度，随着工作压力的增加而增加。其中，Park等人的专利中还提及，即使在相同的系统工作压力下，随着熔融聚合 物中超临界流体的溶解度减少，其聚合物发泡物品中气室密度也随之降低。例如在Park 等人使用于挤出发泡系统的专利中揭示，藉由保持在聚合物混合物中的加工处理的压力在 27. 6MPa(4000psi)下，且改变被注入至熔融聚合物中的超临界流体二氧化碳的数量。当 1%、5%、以及(按重量)10%的二氧化碳被注入时，气室密度各自是107cellS/cm3、4倍的 108cellS/cm3、与6倍的109cellS/cm3。被注入至熔融聚合物中的超临界流体数量对于发泡 产品的气室密度的影响被调查，且被描绘例示在图3里。因而，熔融聚合物中超临界流体的 更高溶解度，是获得更高气室密度的另一关键。此外，以气体的超临界流体状况作为物理发泡剂的方法，为了使超临界状况气体 能顺利溶解在熔融聚合物中，需要系统压力维持在发泡剂的超临界流体状况的临界压力或 更高压力之上，否则该发泡剂与熔融聚合物的聚合物混合物就分离为熔融聚合物与气体。 虽然，系统工作压力的进一步提高，可提高在聚合物混合物内超临界流体的溶解度；但与高 压下较低的工作压力相比，更高的工作压力将使加工程序中的混合步骤变成较为困难与费 时。因而，此相对限制了系统工作压力的进一步提高，而不利于在聚合物内超临界流体的更 高溶解度；而且，此种限制也显现于发泡物品的传统注射发泡技术中。而且，通常为了引入超临界流体进入熔融聚合物中，其超临界流体被提供的压力 应高于聚合物混合物上的压力。此种情形，在聚合物混合物内超临界流体的更高溶解度需 求下，必需相应进一步提高系统工作压力，并使超临界流体被提供的压力必需配合进一步 提高，而相对困扰在聚合物内超临界流体的引入。虽然相对于挤出技术，因注射技术的注射时注射压力提供，可引起更为巨大的压 降速率，以有益于生产微孔发泡物品，特别是非常薄的物品。但注射机构是一模一模地周期 性生产，使得每周期的塑料输入的停顿，将容易引起聚合物混合物容腔中的压力变动，而有 可能使残留在容腔中未射出的聚合物混合物因气体的分离成核，而干扰到聚合物混合物中 气体的超临界状况，并影响到之后的发泡产品质量。对于获得更高气室密度的聚合物发泡物品，传统上已知热力学的不稳定与超临界5流体在聚合物内的溶解度是两个主要关键。藉由注射成型工艺提供很高的压降速率产生热 力学的不稳定，以及藉由很高的系统工作压力提供高溶解度，已被发展。但是，那些申请人 没有查觉到，如何在较低的系统工作压力下，提供高于该系统工作压力所能提供的超临界 二氧化碳的最佳溶解度限制。例如提供在聚合物内超临界二氧化碳的10%溶解度，而系统 工作压力为3000psi，以及超临界流体被提供的压力小于3500psi。甚至在超临界流体被提 供的压力小于3500psi下，提供在聚合物内超临界二氧化碳的溶解度超过一定程度的按重 量计的10%，或尽可能更大的溶解度。因此，有一种需要，发展一种有效技术，作为以实时方式提高聚合物混合物内超临 界流体的溶解度，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚合物的发泡物品的形成方法，步骤包括：在一聚合物加工设备中获得发泡剂与熔融聚合物的混合材料，以形成一种非成核、均质、流体、单相的溶液；注射该非成核、均质、流体、单相的溶液至成型室以形成该聚合物的发泡物品；其特征在于：该获得发泡剂与熔融聚合物的混合物材料以形成一种非成核、均质、流体、单相的溶液的步骤包含，获得该发泡剂与熔融聚合物的混合材料的一种流动混合物在一保持压力之上，而后提升在该流动混合物的该保持压力至提升保持压力。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆孝庭，陆纬庭，
申请(专利权)人：联塑杭州机械有限公司，陆孝庭，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]