形成聚合物泡沫的方法及相關(guān)泡沫制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及聚合物泡沫，更具體地，涉及形成聚合物泡沫的方法及相關(guān)泡 沫制品。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚合物泡沫包含形成于聚合物基體內(nèi)的多個單元（或空隙）。通過用空隙替代無 孔塑料，在給定體積下聚合物泡沫所使用的原材料比無孔塑料少。因此，由于泡沫密度降 低，因而原材料的節(jié)約增加。
[0003] 將某些聚合物材料（例如低熔體強度聚合物材料）加工成泡沫會具挑戰(zhàn)性。例 如，當加工某些聚合物材料時，因為泡沫單元存在生長和/或變形的趨勢，保持單元結(jié)構(gòu)的 品質(zhì)（例如優(yōu)質(zhì)）和/或良好的表面外觀會具挑戰(zhàn)性。大的和/或變形的單元還會損害所 獲得泡沫的性能（例如強度）。
[0004] 因此，將期望一種用于生產(chǎn)具有一定品質(zhì)的單元結(jié)構(gòu)和/或良好的表面外觀的聚 合物泡沫的技術(shù)，特別是當聚合物材料的熔體強度低時。 發(fā)明概要
[0005] 本文描述了形成聚合物泡沫的方法及相關(guān)制品。
[0006] 在一個方面，提供了一種形成聚合物泡沫的方法。所述方法包括擠出第一流以及 至少第二流以形成擠出物。所述第一流包含聚合物材料和發(fā)泡劑，所述第二流包含聚合物 材料。所述擠出物包含聚合物泡沫層和聚合物皮層。所述方法還包括將聚合物泡沫層與聚 合物皮層分離；以及收集聚合物泡沫層。
[0007] 在一個方面，提供一種泡沫。所述泡沫包含未交聯(lián)的聚合物材料。所述聚合物材 料選自：聚酰胺、氟聚合物、PLA(聚乳酸）、脂肪族聚酯（PHA)、聚砜、聚氨酯及其共聚物和共 混物。所述泡沫的水蒸氣透過率大于150(g? 200 ym/m2 ? 24h)。
[0008] 在一個方面，提供一種包含非交聯(lián)聚醚-嵌段-酰胺泡沫的制品。
[0009] 在一個方面，提供一種形成非交聯(lián)聚醚-嵌段-酰胺泡沫的方法。所述方法包括 在擠出機中輸送包含聚醚-嵌段-酰胺聚合物材料和發(fā)泡劑的流。所述方法還包括通過模 頭將所述流擠出以形成包含聚醚-嵌段-酰胺聚合物泡沫的擠出物。
[0010] 當結(jié)合附圖考慮時，從本發(fā)明的下文詳述中將變得明顯的是本發(fā)明的其他方面、 實施方式和特征。附圖是示意性的，而非按照比例繪制。附圖中，在各個圖片中示出的每個 相同或?qū)嵸|(zhì)上類似的組件，都由單一的數(shù)字或符號表示。出于清楚的目的，并未將每個組件 都標示出在每幅圖片中。也未將本發(fā)明的每個實施方式的每個組件示出，為了讓本領(lǐng)域技 術(shù)人員理解本發(fā)明某些圖示是不必要的。本文中作為參考文獻引用的所有專利出版物，整 體全部并入作為參考。在所并入的參考文獻與本說明書所公開的內(nèi)容之間有沖突或不一致 的情況下，應(yīng)以本說明書為準。
【附圖說明】
[0011] 圖1示出根據(jù)一個實施方式的聚合物泡沫加工系統(tǒng)。
[0012] 圖2A為根據(jù)一個實施方式的與圖1的系統(tǒng)結(jié)合使用的模頭的示意圖。
[0013] 圖2B為圖2A中所示模頭的一部分。
[0014] 圖3為部分聚合物泡沫的示意圖。
[0015] 發(fā)明詳述
[0016] 提供了形成聚合物泡沫的方法。如下文進一步描述的，所述方法可包括與一個或 更多個皮層共擠出泡沫層。在某些實施方式中，所述皮層會被移除（例如在剝離操作中）； 而在其他實施方式中，所述皮層可形成最終制品的一部分。所述方法特別適合于由本領(lǐng)域 技術(shù)人員認為較難發(fā)泡的聚合物材料（例如其中包含聚醚-嵌段-酰胺（例如PEBAX?)的低熔體強度聚合物材料）生產(chǎn)聚合物泡沫。所述聚合物泡沫可具有小的單元尺寸及高 品質(zhì)的表面。另外，在提供與泡沫材料相關(guān)的材料節(jié)約（與固體聚合物材料相比）的同時， 所述泡沫可具有引人注目的性質(zhì)（例如強度、高水蒸氣透過率等）。在某些實施方式中，所 述泡沫可為形成于吹塑膜或流延膜工藝中的膜；并且在其他實施方式中，所述泡沫可為片 狀。所述泡沫可用于各種應(yīng)用場合。
[0017]現(xiàn)參照圖1，示意性示出聚合物加工系統(tǒng)10。該系統(tǒng)包含擠出機12,擠出機12收 容有螺桿14,在機筒16中轉(zhuǎn)動以沿著下游方向18輸送位于螺桿和機筒之間的加工空間20 中的聚合物材料。可將發(fā)泡劑引入聚合物材料流中，例如通過發(fā)泡劑口 22引入。將聚合物 材料和發(fā)泡劑的流擠出通過與所述加工空間流體連接并固定于所述機筒的下游端的模頭 24。如下文進一步所述，在某些實施方式中可配置所述模頭以形成環(huán)狀泡沫擠出物。在其 他實施方式中，可配置所述模頭以形成片狀擠出物。
[0018] 在某些實施方式中，所述模頭被構(gòu)造成可與一個或更多個皮層一同共擠出擠出物 以制造多層擠出物。例如，兩個皮層（例如由固體聚合物材料制成）可分別形成于泡沫層的 任一側(cè)，從而使泡沫層布置于兩個皮層之間。在涉及共擠出的實施方案中，可使用一個或更 多個額外的擠出機（未示出）以加工形成一個或更多個皮層的材料。在某些實施方式中， 所述系統(tǒng)中的所有擠出機都連接到相同模頭上。在某些實施方式中，第一流擠出通過第一 模頭，而所述皮層擠出通過位于鄰近第一模頭的第二模頭，從而形成多層擠出物。第一模頭 可與第一擠出機聯(lián)用，第二模頭可與第二擠出機聯(lián)用。在包含多個擠出機的實施方式中，額 外的擠出機可不包含發(fā)泡劑口，特別是如果所述皮層由固體（即不發(fā)泡）聚合物材料形成 時更是如此。
[0019] 在包括一個或更多個皮層的實施方式中，所述工藝還可涉及剝離操作。所述剝離 操作通常涉及將皮層與泡沫層分離。在某些實施方式中，可單獨將所述各泡沫層和皮層例 如收集到各自的輥上。所述泡沫層可以層狀出售，和/或進一步加工成期望的泡沫制品再 出售。所述皮層也可以層狀出售，和/或進一步加工成期望的制品再出售。在某些實施方 式中，所述皮層隨后可被重新研磨并重新用于吹塑膜工藝中以形成上文所述的皮層。
[0020] 在某些實施方式中，所述剝離操作可與所述擠出工藝串聯(lián)進行。例如，所述剝離操 作可為擠出擠出物之后的下游步驟。盡管如此，應(yīng)當理解的是所述剝離操作可不與所述擠 出工藝串聯(lián)進行，其可在稍后的時間進行。也就是說，可收集、儲存和/或運輸包含所述聚 合物泡沫層和皮層的擠出物，在稍后的時間將所述泡沫層與所述皮層分離。在這些實施方 式中的一些實施方式中，可由不同于擠出物生產(chǎn)單位的其他單位將所述泡沫層與所述皮層 分咼。
[0021] 在其中存在所述皮層的某些實施方式中，不將所述泡沫層與所述皮層分離。在這 些實施方式中，所收集的擠出物包含泡沫層及例如粘合于泡沫層（設(shè)置于兩個皮層之間的 泡沫層）的皮層。所述擠出物可被加工成包含泡沫層及皮層的最終制品。
[0022] 一般而言，所述泡沫擠出物可為各種形式，其可依需要被進一步加工。在某些實施 方式中，所述泡沫擠出物為片狀，可利用傳統(tǒng)技術(shù)（例如輥）收集該泡沫片材。
[0023] 在某些實施方式中，所述泡沫擠出物可為泡形式，其可被吹塑并進一步加工成吹 塑膜。在這些實施方式中，可將空氣注入所述泡中（例如經(jīng)由通過模頭中心的通道），以提 供導(dǎo)致泡膨張的壓力。進入泡的空氣替代離開泡的空氣，從而可維持相對恒定的壓力以促 進形成均勻厚度。通過一系列輥可將所述泡拖離模頭。當泡被拖離時，可利用冷卻裝置（例 如冷卻環(huán)）從外部和內(nèi)部冷卻泡，以固化吹塑泡沫膜。在該實施方式中，上述系列中第一組 輥用于將泡變平從而形成兩個平面膜結(jié)構(gòu)。所述膜結(jié)構(gòu)可切成一個或兩個膜。
[0024] 在某些實施方式中，所述泡沫擠出物可流延成流延膜。在這些實施方式中，所述膜 可擠出通過狹縫至冷卻的高度拋光的轉(zhuǎn)向輥上，其中該膜從一側(cè)驟冷。所述膜可穿過一系 列額外的輥，并可在卷繞到最終輥上之后進行收集。
[0025] 如上所述，本發(fā)明所述方法特別適合于由本領(lǐng)域技術(shù)人員認為利用傳統(tǒng)手段較難 發(fā)泡的聚合物材料來形成泡沫。這樣的聚合物材料包括，例如某些低熔體強度聚合物材料。 其中，適用于利用本發(fā)明所述方法加工的聚合物材料包括：聚酰胺（例如尼龍、聚醚-嵌 段-酰胺（例如PEBAX?))、氟聚合物（例如聚偏氟乙烯（PVDF))、PLA(聚乳酸）、脂肪 族聚酯（PHA)、聚砜、聚氨酯及其共聚物和共混物。
[0026] 有利地是，所述方法可將材料加工形成高品質(zhì)的泡沫，而無需交聯(lián)這些材料，否則 會增加成本及工藝復(fù)雜性。也就是說，所述泡沫可包含非交聯(lián)材料（即實質(zhì)上無交聯(lián)的材 料）。
[0027] 在某些實施方式中，所述材料可優(yōu)選為聚醚-嵌段-酰胺（例如PEBAX?)，特 別是非交聯(lián)聚醚-嵌段-酰胺（例如PEBAX?)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，聚醚-嵌 段-酰胺（例如PEBAX?)是一種包含聚酰胺嵌段及聚醚嵌段的共聚物。
[0028] 應(yīng)當理解的是，在某些情況下，所述聚合物材料可與其他聚合物材料和/或添加 劑混合或以其他方式組合。例如，在某些情況下，所述聚合物材料可包括成核劑（例如滑 石）。
[0029] 如上文所述，某些實施方式使用與聚合物泡沫層共擠出的一個或更多個皮層。在 不受任何理論限制的情況下，認為所述皮層可導(dǎo)致多種有益效果，包括：提供支撐結(jié)構(gòu)以防 止泡沫層可能膨張；包封泡沫層（例如當設(shè)置上皮層和下皮層時）以提高冷卻速度；并且， 當共擠出時，提高模頭中的壓力從而在離開模頭時能導(dǎo)致更大的壓降，進而能改善泡沫單 元成核過程。這些效果可限制單元生長和/或聚結(jié)，從而有助于形成高品質(zhì)的泡沫單元結(jié) 構(gòu)。
[0030] 在包含皮層的實施方式中，所述皮層可由不同于形成泡沫層所用的聚合物材料的 聚合物材料來形成。在某些實施方式中，所述皮層材料與聚合物泡沫材料是不混溶的。所 述皮層材料還應(yīng)當與其目的相符。例如，所述皮層材料應(yīng)為在剝離操作（如果需要）中易 于與所述聚合物泡沫材料分離的材料。在某些情況下，所述皮層材料可為相對較便宜的聚 合物。適當?shù)钠硬牧峡砂ň巯?，例如聚乙烯（例如低密度聚乙烯）和聚丙烯。在?述皮層作為最終制品的一部分被保留的實施方式中，可選擇所述皮層材料以賦予所述制品 期望的特性（例如剛性）。
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