含热塑性塑料的模型结构和它的制造方法及应用技术

用挤压法制造的一种模塑结构１，例如膨化塑料膜、片材、型材或类似物质，其中含有至少１０％体积的开孔２，４，这些孔为多面体形且彼此相邻。在比挤压有闭孔结构的热塑性模塑结构时更高的温度下挤压，造成了孔的无变形的开口。孔壁５，６的网膜３保持形状完整，不管它们有开口７或是没有开口通道，于是保持了孔骨架或空间基体的机械强度。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种其中有至少10%体积开口孔的含热塑性塑料的模塑结构，它的制造方法及应用。这种模型结构是一种开孔的膨化塑料膜，与闭孔的膨化塑料膜不同，它能够吸收液体。膨化塑料膜早已为人所知，特别是，膨化聚苯乙烯膜有广泛的用途。例如，它们被用作包装外壳，以及用在建筑部门中，尤其是作为保温材料，例如作为壁纸的底衬。膨化塑料膜通常是将热塑性塑料与发泡剂(特别是气体发泡剂)由环形或狭缝形模具或共挤压模具中一起挤出而制得的。在离开挤压模具后不久，均匀分布在塑料中的发泡剂膨胀，结果在膨化的塑料模制品中形成很细小的气泡。根据温度和挤压速度等加工条件，可得到较小或较大的气泡。因此，这样制得的膨化塑料膜含有密堆积的封闭的充气小孔，封闭在孔内的气体一般是空气和/或发泡剂的残余物。膨化塑料膜的优异的保温性能主要是由于密堆积的封闭的充气小孔，它们在一定程度上形成了“固定的”气体(特别是空气)层。这种固定的空气层具有很差的热导率。膨化塑料膜中的孔若不是封闭而是开口的，即形成通路，则显示出完全不同的性质。例如，这种膨化的塑料膜能象海绵一样地贮存液体。在这种开孔泡沫体中，小孔通过气相彼此连接。在极端的情形，它们只由孔的网膜构成。专利文件WO 90/14159叙述了一种含有细分的聚乙烯泡沫的吸油材料，但是此文献未指出如何得到完整的吸收性膨化塑料膜。在膨化塑料膜上施加机械压力，可以将聚乙烯泡沫塑料中大部分原先封闭的孔打开。但是，膨化塑料膜的机械强度和稳定性大大降低，因为某些孔壁因机械压力而变形。这种膜可以包含50%以上的开孔。欧洲专利申请EP-A-0090507公开了用于快餐食品的壳形包装材料，这种包装包括一个开孔的膨化聚合物层和作为阻挡液体层的闭孔聚合物外层。例如，两层均用聚苯乙烯作为聚合物。开孔膨化塑料膜用挤压闭孔外层的同样方式形成，唯一的例外是，按照从0.8到1.2和从1.2到0.8的重量比加入过量的成核剂，例如碳酸氢钠和柠檬酸，但是免去了使用发泡剂。因为不用发泡剂，只需要用单个的混合箱和单个的挤压螺杆。在这种已知方法中，得到了开孔平均含量为50到90%体积的开孔膨化聚苯乙烯层。但是，这种已知方法没有得到其中的各个孔彼此连接的孔结构；只是膨化塑料膜的表面中的孔与相邻的下层孔连接，但没有得到其中的孔彼此直接连接，且彼此间只被孔壁隔开的那种孔结构。日本专利3-57348公开了一种吸湿性包装材料，其中含有一种模制品，模制品中包含由50至85%重量的乙烯聚合物和15至50%重量的吸附剂构成的均匀混合物，该吸附剂在吸收水时不溶胀。日本专利54-31026叙述了一种制造具有开孔结构的聚丙烯泡沫的方法，其中丙烯的均聚物或共聚物在加压或加热下胶凝，同时加入作为发泡剂或膨化剂的含氯氟烃和常规的成核剂。挤压出的聚丙烯泡沫材料有均匀和细小的孔结构，其平均孔径为0.5mm，密度约为0.028g/cm3。聚丙烯泡沫对水的吸收率为泡沫密度的3至7.6倍。本专利技术的目的是提供一种含膨化塑料的模塑结构，该结构具有可在很广范围内变化的开孔结构，各孔彼此连结，模塑结构内部的孔对介质可透，而孔壁无机械破坏。根据本专利技术，利用在开始时提到的那类模塑结构达到了这一目的，该结构的孔具有彼此相邻的多面体形状，排列成空间基体的多面体形小孔的网膜在形状上是完整的，而且每个开孔的至少两个壁有开口，同时还保持空间基体的机械强度。在本专利技术的另一实施方案中，模塑结构的一个表面的至少一部分是开口的，以便使邻近表面的孔可以接近液体。在本专利技术的一项实施方案中，模塑结构是至少一种塑料的热塑性泡沫体，该塑料选自聚烯烃，例如聚乙烯(高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯)、氯化聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚丙烯共聚物(PPC)、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和卤化聚烯烃；苯乙烯聚合物，例如聚苯乙烯(PS)、聚苯乙烯共聚物(PSC)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯/马来酸酐和耐冲击聚苯乙烯(HIPS)；聚酯类，例如聚对苯二甲酸亚烷基酯；乙烯/丙烯三元共聚物和聚氯乙烯(PVC)；以及/或聚苯醚。这种膨化塑料最好含有热塑性聚合物或是热塑性聚合物(包括CO聚合物)的掺混物，或者含有热塑性与非热塑性聚合物的掺混物。在另一项实施方案中，膨化塑料的原料是至少一种聚合物和一种气体发泡剂以及/或一种成核剂。成核剂也可以起气体发泡剂的作用，反过来，气体发泡剂也可以作为成核剂使用。需要至少一种聚合物和气体发泡剂，如果需要，还使用孔结构调节剂。具体地说，聚合物是聚苯乙烯，其数量最高为95%重量。成核剂为数量最高达3%(重量)的滑石、白垩、碳酸钠、碳酸氢钠和/或柠檬酸，发泡剂则是数量最高达6%重量的丁烷、丙烷、CO2或它们的混合物。各组分的用量具体取决于所用挤压机的类型。在本专利技术这一实施方案中，用重量为同一量级的外加的聚合物代替一定重量的聚合物。其用量可低于聚合物重量，一般为0.2-9%(重量)，以2-5%(重量)为宜。在本专利技术的这一实施方案中，膨化塑料含有约90%(重量)，优选87%的聚苯乙烯颗粒、约3%(重量)滑石、最多4%(重量)选自丁烷、丙烷和含氢氟代链烷的发泡剂和最多3%(重量)的外加聚合物作为起始物料。外加聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚氨酯。必要时还可加入极性润湿剂，如3%(重量)链烷磺酸酯。模塑结构的密度为0.020至0.350克/立方厘米，膨化塑料对极性和非极性液体的吸收率为泡沫密度的1到30倍，特别是8到10倍，孔的最大尺寸≤1.0毫米，特别是≤0.4毫米。利用改变膨化塑料膜的原料的用量(重量)，可以在很广的范围内改变开孔结构的比例。由于后处理的结果，膜在后处理的一面比未处理的一面上有较大比例的开孔。本专利技术的优点在于，即使开孔结构的比例至少为50%体积，与主要是闭孔结构的同类膨化塑料膜相比，刚性的膨化塑料膜的力学性质(例如抗拉强度和弹性模量)基本上没有区别。这是由于，虽然膨化塑料膜的孔是开口的，但是保留了实际的孔骨架，它没有发生机械的或受热的形变或破坏。术语“孔”意味着包含在膨化塑料膜中的空穴。当围绕空穴的孔壁是由未贯穿的或者对于介质是不能以另一种方式穿透的塑料构成时，孔是闭合的。当围绕孔穴的孔壁中至少两个有开口并因此在相邻的孔之间可以进行物质交换(特别是流体介质交换)时，则使用开孔一词。闭孔或开孔的数目可以用测定刚性泡沫体中开孔和闭孔的体积分数的标准方法确定(例如按照德国工业标准DIN 4590)。所述的开孔的体积%在每种情形均以有代表性的体积单元的总体积为基准。本专利技术的另一目标是提供一种制造含膨化塑料的模塑结构的方法，与常规的挤压膨化塑料膜的方法相比，它仅对加工步骤略作修改。其作法是将含有至少一种聚合物和成核剂的聚合物熔体在第一步挤压中于最高达300℃的温度下熔化，在第一步挤压结束时在最高达350巴的高压下向聚合物熔体中注入发泡剂并与聚合物熔体均匀混合；在第二步挤压中，在挤压前将聚合物熔体冷却到120℃到250℃，此熔体温度比闭孔膨胀塑料挤压时的熔体温度高10-20%。这些膨化塑料是能够在很广的温度范围内形成稳定泡沫体的聚合物，即，它们是无定形的聚合物。例如聚苯乙烯。在结晶聚合物的情形，将温度调节到结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含热塑性塑料的模塑结构，其中含有至少１０％体积的开口孔，孔（２，４）具有多面体形状且彼此相邻，多面体形孔（２，４）的壁面（３）排列成形状完整的空间基体（８），每个开孔（４）的至少两个壁（５，６）有开口（７），同时保持空间基体（８）的机械强度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HAG沃肯，HJ芒坦达姆，JVD霍文，U皮奥，
申请(专利权)人：迪普隆有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]