微孔泡沫塑料的挤塑/吹塑方法和借此制作的制品技术

这项发明专利技术介绍一种微孔注坯吹塑系统和方法以及借此生产的微孔吹塑制品。这种系统是为挤塑微孔材料而配备的，它在保持恰好在挤出前的成核期间的恒定压降速率的同时按加工方向改变材料的厚度或密度或两者，从而提供生产均匀一致性与材料厚度无关的微孔材料的能力。这种系统和方法在生产强度高、薄壁、无液体渗透而且不含增强剂、发色团或残留的化学发泡剂或化学发泡剂副产物的不透明容器时特别有用。这项发明专利技术还提供了一种包含中等剂量成核剂的半结晶的微孔泡沫塑料及其生产方法。这种微孔泡沫塑料可以用典型的聚合物加工方法（如挤塑、注塑和吹塑）来生产。这种泡沫塑料呈现极好的机械性能并且可以在非常宽的密度范围内被制成许多种不同的泡沫塑料制品。这项发明专利技术还提供了一些高密度聚乙烯泡沫塑料以及适合与ＨＤＰＥ泡沫塑料一起使用的模头。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关的申请这份申请是美国专利申请第60/068,173号(1997年12月19日申请)和第60/107,754号(1998年11月10日申请)的部分继续申请，两者都是由Jeer R.Anderson等人申请的，两者的题目都是“Microcellular Extrusion/Blow Molding Process and ArticleMade Thereby(微孔挤塑/吹塑方法和借此制作的制品)”，在此通过引证把这两份申请并入本文。本专利技术的现有技术聚合物泡沫塑料在其聚合物基体中包括大量的空隙(也称之为泡孔)。通过用空隙代替固体塑料，聚合物泡沫塑料对于给定的体积所用的原材料比密实的塑料少。因此，在许多应用中用聚合物泡沫塑料代替密实的塑料将降低材料成本。微孔泡沫塑料与常规的聚合物泡沫塑料相比，它具有较小的泡孔尺寸和较高的泡孔密度。通常，微孔泡沫塑料被定义为平均泡孔尺寸小于100微米，且泡孔密度高于每立方厘米106个泡孔的固体塑料。在典型的连续形成微孔泡沫塑料的方法(如挤塑)中，作用在发泡剂和聚合物的单相溶液上的压力迅速下降以使这些泡孔成核。成核速率必须足够高才能形成微孔结构。几份专利介绍了微孔材料和微孔工艺的各个方面。美国专利第4,473,665号(Martini-Vvedensky等人，1984年9月25日)介绍了一种泡孔直径小于大约100微米的泡沫聚合物的制作方法。在Martini-Vvedensky等人的技术中，用发泡剂使材料母体饱和，把该材料置于高压下，然后使压力迅速下降，从而使发泡剂成核，并且为泡孔的形成创造条件。然后，将该材料迅速冻结以便保持所需的微泡分布。美国专利第5,158,986号(Cha等人，1992年10月27日)介绍了利用超临界流体作为发泡剂形成微孔聚合物材料的方法。在Cha等人的分批加工法中，塑料制品被浸没在高压超临界流体中并持续一段时间，然后迅速地返回环境条件从而引起溶解度变化和成核作用。在连续法中，聚合物片被挤塑成形，然后在高压下通过超临界流体容器中的辊隙，然后快速地暴露在环境条件中。在另一种连续法中，用超临界流体饱和的熔融聚合物形成物料流。该聚合物物料流被迅速加热，借此获得的热力学不稳定性(溶解度变化)形成成核作用部位，同时使该系统保持在压力下以阻止泡孔的充分增长。然后将该材料注射到模腔中，在那里压力被降低，从而为泡孔增长创造条件。国际专利公布号WO98/08667(Burnham等人)提供了一些生产微孔材料和微孔制品的方法和系统。在Burnham等人的一种方法中，泡沫聚合物母体和发泡剂的流体单相溶液被连续地成核，其方法是把物料流分成若干个分开的部分并且单独成核每个分开的部分。然后，被分开的物料流可以再次合并成一股成核的流体聚合物物料流。再次合并的物料流可以被塑造成所需的形状，例如通过成型模头。Burnham等人还介绍了一种有利于制作厚微孔制品的模头，该模头包括多路成核段。其它方法也介绍了非常薄的微孔产品的制作。具体地说，提供了一种方法，该方法适合连续地把微孔材料挤塑到金属丝上，从而导致紧固在金属丝上泡孔基本闭合的非常薄的微孔绝缘涂层。在一些其它方法中，压降速率是一个重要的特征，并且介绍了控制这个参数和其它参数的技术。聚合物的挤坯吹塑是一种已知的方法，在该方法中熔融聚合物材料作为型坯(基本呈圆筒形的聚合物套)从挤塑机的模头挤出。这种型坯被放入模具，通常在该型坯足够热仍然柔软可模塑时让它承受圆筒内部足够高的气压，朝模具壁膨胀。许多通用制品(如饮料瓶、润滑油瓶、药物的包装、化妆品的包装以及类似的东西)是用这种技术制造的。在许多案例中，型坯被挤塑成沿其长度具有厚度差异。比较厚的部分可以对应于该制品需要较大程度地增强的位置，或者需要提供比其它区域大的膨胀程度的部分(例如在塑料洗涤剂瓶的吹塑成形中)，同时保持该模塑制品上基本上恒定的厚度。美国专利第4,444,702号(Thomas等人)介绍了一种生产热塑材料的管状挤出型坯的系统，这种挤出型坯的壁厚是在挤塑期间改变的。美国专利第3,939,236号(Hahn)介绍了一种涉及挤塑管状微孔聚合物型坯、然后吹塑该型坯的技术。美国专利第3,225,127号(Scott)介绍了一种方法，该方法涉及通过环形模孔挤塑包含发泡剂的熔融塑料以形成泡沫型坯，然后把该型坯放在吹塑模腔中并使该型坯在该模具内膨胀。美国专利第4,874,649号(Daubenbuchel等人)指出了在使已经发泡的塑坯再膨胀的泡沫塑料制品挤坯吹塑法中存在的主要困难。Daubenbuchel等人指出仍然处于热塑条件的塑坯中已发泡的材料在塑坯的长度和周边上有一些呈现不同的强度值和发泡率值的区域，结果导致在内部压力的作用下在塑坯内形成若干薄弱点，这些薄弱点引起塑坯壁或由该塑坯生产的模塑制品撕裂而产生废品。Daubenbuchel等人声称通过共挤多层热塑塑坯(其中至少有一层是不可发泡的)解决了这个问题。据称，利用一层不发泡层为塑坯在材料已经发泡后再膨胀创造了条件，而没有形成薄弱点或穿透制品壁的孔的危险。当这个不可发泡层安排在制品的外面时该制品将具有平滑的外表面。Daubenbuchel等人还介绍了为了避免在已发泡的材料中因受压缩出现的泡泡或孔在数量级为1bar或低于大约0.5bar的压力下塑坯的吹塑膨胀，他们以其作为特征的压力显著地低于在常规的挤坯吹塑法中使用的压力。在某些案例中，常规的发泡工艺在加工期间把成核剂(其中有一些是无机固体颗粒)并入聚合物熔体。这样的成核剂可以有各种各样的组成，例如滑石粉和碳酸钙。具体地说，成核剂通常以低于聚合物熔体重量的1％的剂量并入聚合物熔体，以便降低用于泡孔成核的能量。成核剂在聚合物混合物内的分散对于形成均匀的微孔结构往往是十分关键的。在某些案例中，不采用较高的剂量，因为颗粒形成絮团可能导致具有异常的大泡孔的不均匀的微孔结构。下面的美国专利介绍成核剂在发泡工艺中的运用。美国专利第3,491,032号(Skochdopole等人，1970年1月20日)介绍一种制作微孔聚合物材料的方法。在Skochdopole的方法中，细碎的固体物质(如硅酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁和类似的东西可能有利于在膨胀前与聚合物或凝胶合并。这种细碎的物质有助于控制微泡的尺寸，其用量按聚合物重量计从大约0.01％重量百分比到大约2.0％重量百分比。美国专利第5,116,881号(Park等人，1992年5月26日)介绍一种聚丙烯泡沫塑料片及其制造方法。在Park的方法中，成核剂被用于形成气泡开始出现的部位。优选的是成核剂的粒度范围从0.3微米至5.0微米以及成核剂的浓度按重量计小于每百份聚合物一份成核剂。按重量计，成核剂的浓度大于每百份聚合物五份成核剂将导致形成絮团，即成核物质的分散是如此不充分以致微泡直径变得更大。在聚合物泡沫塑料中的填料添加量通常按聚合物重量计算至少是20％重量百分比，在许多案例中大于30％重量百分比。上述内容是在国际专利公布WO98/08667中介绍的，Burnham介绍了一些填料用量按聚合物重量计算至少为10％重量百分比的微孔材料实例，另一些实例填料用量按聚合物重量计算至少为25％重量百分比，另一些实例填料用量按聚合物重量计算至少为35％重量百分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，包括： 聚合物微孔泡沫塑料吹塑制品。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里R安德森，理查德S斯特拉福，凯尔文奥克蒙托，肯特布利泽德，戴维皮尔瑞克，
申请(专利权)人：特瑞塞尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]