專利名稱：熱塑性泡沫體及用二氧化碳生產(chǎn)這種泡沫體的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及熱塑性泡沫體及使用二氧化碳發(fā)泡劑制造這種熱塑性泡沫體的方法。更具體說，本發(fā)明涉及使用二氧化碳發(fā)泡劑制造泡沫體的方法，用這種方法使用某些添加劑制造出具有改進質(zhì)量的泡沫體。
一般以串聯(lián)擠塑的方法(兩臺擠塑機串聯(lián))制造熱塑性泡沫體。第一臺擠塑機使聚合物熔融，得到聚合物熔體。高壓計量泵在靠近第一擠塑機端部將發(fā)泡劑注入熔體，在這里開始了混合，然后進入第二擠塑機，在這里進一步混合，發(fā)生發(fā)泡劑和聚合物熔體的冷卻。在從第二擠塑機排出后，聚合物熔體通過一個一般是環(huán)形的口模，并在那里形成泡沫體結(jié)構(gòu)。這種泡沫體結(jié)構(gòu)一般呈環(huán)形管子的形狀，然后在成型模芯上牽伸。從模芯上下來的環(huán)狀管被縱向切開并打開，形成一個片，然后將其收集在一個或幾個輥上。卷在輥上的泡沫體片一般要陳化預(yù)定的一段時間，然后將其熱成型成為泡沫制品，比如包裝托盤。
目前最常使用的發(fā)泡劑包括脂族烴，比如C3-C6的烷烴、全鹵代或部分鹵代的烴類，比如氯代烴和/或氟代烴。這樣的常規(guī)發(fā)泡劑方法具有或者說會引起一種或多種不希望的發(fā)泡特性污染、對臭氧層有潛在的危害、易燃、熱成型性不好、太脆、成本高以及需要一個很長的陳化期，以使得一部分或全部發(fā)泡劑在熱成型之前從泡沫體片中擴散出去。因此，人們一直在尋找一種不同于上述發(fā)泡劑的發(fā)泡劑。
一種這樣的發(fā)泡劑就是二氧化碳，它避免了上述常規(guī)發(fā)泡劑的大多數(shù)或全部不希望的特性。然而，由于二氧化碳的揮發(fā)性極大，蒸氣壓又極高，這種發(fā)泡劑難于使用，經(jīng)常在泡沫體片中形成中斷的泡孔、表面缺陷(如裂紋)和褶皺，即在泡沫體片中的厚度變化，這都造成起伏和波浪狀的表面性狀。上述的每一件都有損于泡沫體的物理性能(比如強度)以及其外觀的美感。
因此，在先有技術(shù)中就需要一種改進的從二氧化碳發(fā)泡劑制造熱塑性泡沫體的方法，這種方法可以生產(chǎn)出高質(zhì)量，及極少有中斷泡孔、表面缺陷和褶皺的產(chǎn)品。
發(fā)明概述本發(fā)明滿足了這種需要，它提出了一種制造熱塑性泡沫體的方法，該方法包括(a)使熱塑性聚合物熔融，得到聚合物熔體；(b)向聚合物熔體內(nèi)加入含有二氧化碳的發(fā)泡劑；(c)在聚合物熔體中加入一種或幾種選自下面的添加劑(1)聚硅氧烷，和(2)礦物油，以及(d)將聚合物熔體、發(fā)泡劑和一種或幾種添加劑擠塑、發(fā)泡，得到熱塑性泡沫體。
發(fā)泡劑優(yōu)選基本由二氧化碳組成，即100％是二氧化碳。還優(yōu)選在聚合物熔體中既加入聚硅氧烷也加入礦物油。也可以在聚合物熔體中加入聚烯烴作為額外的添加劑。
按照本發(fā)明的另外一個側(cè)面，提供一種熱塑性泡沫體，它含有(a)一種包括了熱塑性聚合物和一種或幾種選自下面材料的聚合物基質(zhì)(1)聚硅氧烷，和(2)礦物油；以及(b)許多分布在聚合物基質(zhì)中的泡孔，其中含有包括了二氧化碳，優(yōu)選100％的二氧化碳的發(fā)泡劑。
這種熱塑性泡沫體可以加工成為熱塑性泡沫體制品，比如包裝托盤或碗。如果需要的話，可以在此熱塑性泡沫體上貼上不透氧的薄膜，得到具有氧阻隔性能的包裝托盤或碗。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由二氧化碳，特別是100％的二氧化碳發(fā)泡劑制造的泡沫體，在擠塑和發(fā)泡的過程中，通過加入一種或幾種上述的添加劑，即聚硅氧烷、礦物油和任選的聚烯烴到聚合物熔體中，可以明顯地改進泡沫體的質(zhì)量。與使用二氧化碳發(fā)泡劑，但缺少本發(fā)明的添加劑制造的相當(dāng)?shù)呐菽w相比，這樣的泡沫體很少有中斷的泡孔、表面裂紋和褶皺。與使用二氧化碳和脂族或鹵代發(fā)泡劑的混合物相反，當(dāng)使用100％的二氧化碳時，本發(fā)明的改進特別明顯。
附圖簡述

圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選的擠塑和發(fā)泡系統(tǒng)的示意圖；以及圖2是在圖1的系統(tǒng)上制造的熱塑性泡沫體的示意圖，它被切成兩片并卷在輥上，然后去熱成型。
優(yōu)選實施方案的詳細敘述參照圖1和圖2，將要敘述實施本發(fā)明方法的一個優(yōu)選擠塑/發(fā)泡系統(tǒng)。一般是粒狀的熱塑性聚合物通過料斗12加到第一擠塑機10當(dāng)中。該聚合物可以是任何能夠發(fā)泡的熱塑性聚合物，比如像聚苯乙烯、聚丙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯(如APET、CPET或PETG)。第一擠塑機10是一種螺桿型擠塑機，它將熱塑性聚合物加熱、混合和熔融，形成聚合物熔體。在料斗12中與聚合物一起，可以任選地將成核劑如檸檬酸、碳酸氫鈉或滑石粉加到第一擠塑機10中。
聚合物熔體按照在圖1中的箭頭所指的方向，通過第一擠塑機10、交叉段16和第二擠塑機20。二氧化碳發(fā)泡劑，即含有二氧化碳的發(fā)泡劑通過注入口14加到在第一擠塑機10中的聚合物熔體中。該發(fā)泡劑優(yōu)選主要含有二氧化碳。這就是說，該發(fā)泡劑優(yōu)選是100％的二氧化碳，盡管有任何少量雜質(zhì)或其它可能在二氧化碳中存在的物質(zhì)。優(yōu)選100％的二氧化碳使得可以避免如上面討論的常規(guī)脂族烴或鹵代烴發(fā)泡劑的不良作用。然而，如果需要的話，可以用或多或少數(shù)量的其它發(fā)泡劑與二氧化碳混合。這樣的其它發(fā)泡劑可以包括氮氣或通常的脂族烴或鹵代烴，比如二氟乙烷(已知的商品名為Freon152A)。
在聚合物熔體中的二氧化碳發(fā)泡劑是數(shù)量優(yōu)選為約0.1-約15％(重量)，更優(yōu)選為約1-約3％(重量)，重量百分數(shù)的基準(zhǔn)是聚合物熔體的總重量。二氧化碳發(fā)泡劑優(yōu)選通過泵系統(tǒng)送到注入口14中，該泵系統(tǒng)能產(chǎn)生約5,000-約5,500psi的壓力。
聚合物熔體在第一擠塑機10中與二氧化碳發(fā)泡劑混合，然后通過交叉段16進入第二擠塑機20中，在那里聚合物熔體/發(fā)泡劑混合物進一步混合并被冷卻。雖然在第一擠塑機和第二擠塑機中的精確溫度和壓力將取決于比如聚合物的種類、聚合物推入擠塑機的速度等而變化，在第一擠塑機10中的典型壓力為約1,800-約3,600psi，而在第二擠塑機20中的壓力為約1,800-約3,100psi。在第一擠塑機10中的溫度通常為約250-約440°F，而在第二擠塑機20中的溫度為約150-約300°F。
第二擠塑機20推動聚合物熔體/發(fā)泡劑混合物通過一個環(huán)狀口模30。環(huán)狀口模30的溫度一般為大約250-350°F，而壓力為約800-約2,000psi。在走出口模時，聚合物熔體/發(fā)泡劑混合物的溫度和壓力突然下降到環(huán)境的溫度和壓力。溫度和壓力的下降，引起聚合物熔體開始硬化成為聚合物基質(zhì)。同時，二氧化碳發(fā)泡劑在聚合物中的的溶解度也急劇下降。這兩個同時發(fā)生的現(xiàn)象的結(jié)果是，憑借著二氧化碳發(fā)泡劑膨脹成為在聚合物基質(zhì)中分布的許多泡孔，聚合物熔體/發(fā)泡劑混合物轉(zhuǎn)變成環(huán)狀泡沫體管40。
在送出口模30以后，環(huán)狀泡沫體管40在成型和冷卻模芯50上被牽伸(用虛線表示)。在模芯50上的泡沫體管40的直徑與剛排出口模30的管的直徑比，一般稱作吹漲比，可以為約2∶l-約10∶1，但是優(yōu)選約3.5∶1-約5∶1。
更清楚地如圖2所示，當(dāng)環(huán)狀泡沫體管40離開模芯50時，它被縱切機60切開成為兩個泡沫體片70和80。引出輥72、74和82、84分別引導(dǎo)泡沫體片70和80，并分別纏繞到纏繞輥76和86上。從輥76和86出來的泡沫體片70和80被熱成型，并被切割成發(fā)泡制品比如包裝托盤、果蔬容器等。最好是使用100％的二氧化碳發(fā)泡劑，只需要或根本不需要陳化時間，就能在熱成型之前使發(fā)泡劑從泡孔中擴散出去。使用通常的脂族烴或鹵代烴發(fā)泡劑，在泡沫體片能夠熱成型之前需要比如3-7天的陳化時間。
在熱成型工藝中，一卷泡沫體片被送入一個烘箱中，加熱使其接近軟化點。然后把熱的泡沫體片被真空、壓縮空氣或機械壓力送入一個模具(比如托盤模具)中。然后將模壓的泡沫體片送入沖邊機中，在那里沖頭和口模機械刀將單個的熱成型制品從泡沫體片上切下。
如上所述，二氧化碳是一種很難于使用的發(fā)泡劑，主要是由于它的揮發(fā)性極大，在給定溫度下的蒸氣壓極高。當(dāng)如上面所敘述的在工業(yè)串聯(lián)擠塑/發(fā)泡系統(tǒng)使用二氧化碳發(fā)泡劑時，經(jīng)常會導(dǎo)致具有中斷泡孔，以及褶皺、表面裂紋和其它缺陷的泡沫體片。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在擠塑的過程中向聚合物熔體中加入一種或多種選自聚硅氧烷、礦物油和任選地聚烯烴時，就消除了，至少是明顯地減輕了與二氧化碳發(fā)泡劑有關(guān)的上述的問題。用這種方法可以用二氧化碳發(fā)泡劑生產(chǎn)出高質(zhì)量的泡沫體。
雖然通過使用上述的添加劑改善泡沫體質(zhì)量的原因還不清楚，從理論上講，添加劑是通過降低聚合物熔體的凈(sheer)能來降低擠塑機中的熱積累。凈能是由于二氧化碳與聚合物熔體混合并溶解于其中時，由于二氧化碳穿過聚合物分子而產(chǎn)生的摩擦力而引起的。一般說來，發(fā)泡劑的蒸氣壓正比于聚合物熔體的溫度，而聚合物熔體的粘度反比于聚合物熔體的溫度。如果二氧化碳發(fā)泡劑的蒸氣壓太高，而聚合物熔體的粘度太低，則二氧化碳將具有迅速地從排出口模的泡沫體中擴散出的傾向，這樣就會導(dǎo)致中斷的泡孔、褶皺和斷裂或開裂的表面外觀。由于二氧化碳的揮發(fā)性極大，它就具有即使在適中的溫度下也產(chǎn)生很高的蒸氣壓的傾向。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在第二擠塑機20中就難于充分地冷卻聚合物熔體/發(fā)泡劑混合物，難于避免二氧化碳迅速地從泡沫體中擴散出去。然而，使用一種或幾種上述的本發(fā)明添加劑，表現(xiàn)出能“潤滑”聚合物，由于降低了在聚合物熔體中的摩擦力(凈能)，使得二氧化碳能伴隨者較少的產(chǎn)熱來與聚合物熔體混合并溶解于其中。這樣一來，就能夠更好地控制聚合物熔體的粘度和發(fā)泡劑的蒸氣壓。用這種方法，當(dāng)泡沫體管擠出口模時，二氧化碳就膨脹進入比較小而且均勻的泡孔中，沒有中斷的泡孔，也不會在泡沫體的表面上產(chǎn)生開裂和/或褶皺。結(jié)果，按照本發(fā)明制造的泡沫體是高質(zhì)量的，即它具有高度的泡孔完整性和光滑性，具有美觀悅目的外觀。
這些添加劑也意外地使得用二氧化碳發(fā)泡劑制造出更厚的、密度更低的泡沫體，而不會產(chǎn)生褶皺。一般地會發(fā)現(xiàn)，由于用二氧化碳制造的泡沫體密度較小而且較厚時，褶皺的嚴(yán)重性會增大。然而發(fā)現(xiàn)，使用一種或更多種本發(fā)明的添加劑會避免此情況發(fā)生，因此可以用二氧化碳發(fā)泡劑制造較厚的(即120-150mil)的泡沫體而沒有褶皺。在本發(fā)明的一個實施方案中，加入到聚合物熔體中的添加劑是聚硅氧烷。優(yōu)選的聚硅氧烷是聚二甲基硅氧烷，特別優(yōu)選的聚硅氧烷是在機改性的聚二甲基硅氧烷，它購自聯(lián)合碳化物化學(xué)藥品和塑料公司(UnionCarbide Chemicals and Plastics Co.)商品名UCARSILTMPA-1PA-1可以以在線型低密度聚乙烯載體上的形式而得到，同時與硅藻土和二氧化硅在一起，購自西弗吉尼亞州，頓巴爾市，249信箱的專用聚合物公司(Speciality Polymer Co.)，商品名SPC-D55。發(fā)現(xiàn)SPC-D55可以作為成核劑(而且由于它含有PA-1可以提高泡沫體的質(zhì)量)。因此，當(dāng)使用SPC-D55(與硅藻土和二氧化硅在一起的有機改性聚二甲基硅氧烷)作為本發(fā)明方法的添加劑時，就不需要額外的成核劑如檸檬酸或碳酸氫鈉。
在聚合物熔體中的聚硅氧烷的數(shù)量可以是任何達到所需泡沫體質(zhì)量水平的有效數(shù)量。以重量百分數(shù)計，聚合物熔體中的聚硅氧烷優(yōu)選為1.0％或更少，更優(yōu)選以聚合物熔體重量計的大約2×10-5至大約0.1％。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，使用礦物油即液體石油衍生物或提取液作為由二氧化碳發(fā)泡劑制造泡沫體的添加劑。任何礦物油都可以使用。在聚合物熔體中的礦物油的數(shù)量可以是任何達到所需泡沫體質(zhì)量水平的有效數(shù)量。但是若以聚合物熔體的重量為基礎(chǔ)，優(yōu)選大約0.03至大約0.5％，礦物油的含量更優(yōu)選大約為0.2％。除了改善由二氧化碳發(fā)泡劑制造的泡沫體質(zhì)量以外，還發(fā)現(xiàn)礦物油有利于改善泡沫體的柔軟性，所以泡沫體就不脆。
在一個最優(yōu)選的實施方案中，在聚合物熔體中既加入聚硅氧烷也加入礦物油，各自的加入量都在上述的各自給定的重量百分數(shù)范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，與聚硅氧烷和/或礦物油在一起，在聚合物熔體中還包括一種或幾種聚烯烴。該聚烯烴可以選自乙烯/α一烯烴共聚物、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和乙烯/乙烯醇共聚物。在聚合物熔體中的聚烯烴的數(shù)量可以是任何達到所需泡沫體質(zhì)量水平的有效數(shù)量。但是若以聚合物熔體的重量為基礎(chǔ)，優(yōu)選大約1％至大約15％(重量)，加入的聚烯烴的量更優(yōu)選大約為8.5％(重量)。
再參照圖1，將要敘述向聚合物熔體中加入本發(fā)明的添加劑。一般說來，可以在工藝的任意方便的一點上加入添加劑。然而更優(yōu)選地是在注入口14加入二氧化碳發(fā)泡劑的同時或以前向聚合物熔體加入添加劑。
在使用聚硅氧烷時，此添加劑優(yōu)選在加入二氧化碳發(fā)泡劑之前加入到聚合物熔體中。在料斗12中將聚硅氧烷與熱塑性聚合物一起加到第一擠塑機就最方便做到這一點。這可以將聚硅氧烷(或者在SPC-D55中的聚硅氧烷混合物)在聚合物加入到料斗之前與聚合物顆?；旌蟻碜龅?，也可以將聚硅氧烷與聚合物同時，但分別加入到料斗中來做到。
在使用礦物油時，優(yōu)選將此添加劑與加入二氧化碳發(fā)泡劑同時在注入口14加入到聚合物熔體中。為此，可以在注入口14上加一個T形接斗(圖上未表示)，藉此由T形物的一個分支注入二氧化碳，而通過T形物的另一個分支將礦物油進入注入口。二氧化碳和礦物油優(yōu)選用分別的泵系統(tǒng)輸送到注入口14，它們能產(chǎn)生大約5,000-5,500psi的壓力。在這樣的壓力下，可以給聚合物熔體供應(yīng)所需體積的二氧化碳和礦物油。
向聚合物熔體提供聚烯烴的最方便的形式是回收并加到料斗12中的“阻隔泡沫體托盤”邊角粒料，它可以單獨使用，也可以與新鮮熱塑性聚合物的顆?；旌鲜褂?，得以加工成為本發(fā)明方法的泡沫體。阻隔泡沫體托盤是一種泡沫體包裝托盤，在其上面粘有一層柔軟的氧阻隔膜，由此就提供了一種具有氧阻隔性能的包裝托盤。在比如美國專利4,847,148和4,935,089中，以及未決美國專利No.08/326,176中都敘述了泡沫體阻隔托盤，他們都引在本文作為參考。
這種氧阻隔薄膜一般含有一種或更多種聚烯烴，包括以聚烯烴為主要成分的共聚物，比如乙烯/α-烯烴共聚物、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和乙烯/乙烯醇共聚物(一種優(yōu)選的氧阻隔材料)。用以粘結(jié)到泡沫體包裝托盤上的氧阻隔薄膜優(yōu)選包括苯乙烯/丁二烯共聚物和/或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的粘結(jié)層(這一層與泡沫體托盤相接觸并提供對托盤的粘結(jié))、乙烯/乙烯醇共聚物、1，1-二氯乙烯及其與丙烯腈的共聚物、和/或聚酰氨的氧阻隔層，以及聚乙烯、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物和乙烯/α-烯烴共聚物的外層，后者包括均質(zhì)的和非均質(zhì)的乙烯/α-烯烴共聚物，比如線型低密度聚乙烯。其他的比如聚烯烴內(nèi)層包括烯烴共聚物，如線型低密度聚乙烯或乙烯/醋酸乙烯酯共聚物可以被包括在氧阻隔薄膜中，以賦予所需的加工優(yōu)越性或最終使用性能。用于粘結(jié)到聚苯乙烯泡沫體托盤上的一種特別優(yōu)選的氧阻隔薄膜包括苯乙烯/丁二烯共聚物的粘結(jié)層、乙烯/乙烯醇共聚物的氧阻隔層和線型低密度聚乙烯或苯乙烯/丁二烯共聚物的外層。
在制造阻隔泡沫體托盤時，泡沫體片是按照上面的敘述得到的。然后將柔軟的氧阻隔薄膜粘結(jié)到泡沫體片上，粘結(jié)的方法是在熱和壓力下，同時使用電暈處理或適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑將薄膜層合到泡沫體片上。然后將得到的泡沫體片/薄膜復(fù)合物進行熱成型成為托盤等制品，再將托盤從泡沫體片上切下。泡沫體片的剩下部分，即將托盤切下并除去后的部分成為需要回收的邊角料。另外的可回收邊角料來自由于質(zhì)量管理原因而丟棄的和由擠塑機中由于開車和尺寸差或顏色差而丟棄的托盤。這些邊角料被研碎并造粒，由此得到再生的顆粒料。這種再生粒料包括形成泡沫體的材料，比如聚苯乙烯，以及聚烯烴及其他形成氧阻隔薄膜的材料。然后將這種再生粒料放入料斗12中，可以同時加入也可以不同時加入新鮮聚合物粒料，進行擠塑并發(fā)泡成為泡沫體片，這種泡沫體片含有聚烯烴以及主要用其形成泡沫體的熱塑性聚合物。在美國專利5,118,561和5,330,596中進一步詳細地敘述了上述的回收方法，它們的內(nèi)容都引入本文作為參考。
讓人驚奇而意外地發(fā)現(xiàn)，用如同前面剛剛敘述的回收阻隔泡沫體托盤，使用二氧化碳發(fā)泡劑，特別是100％二氧化碳發(fā)泡劑制造的泡沫體好于用新鮮聚合物(即不使用回收阻隔泡沫體材料，因此不含有聚烯烴)制造的二氧化碳泡沫體。這就是說，發(fā)現(xiàn)了通過再生粒料加入到聚合物熔體中的聚烯烴消除或減輕了表面裂紋、褶皺和泡孔中斷的發(fā)生。當(dāng)在聚合物熔體中還存在著聚硅氧烷和/或礦物油時，這種改善特別明顯。如果需要的話，可以在聚合物熔體中加入純的，即不是呈再生粒料形式的聚烯烴。
無論使用上述的哪一種或哪幾種添加劑，本發(fā)明的方法都導(dǎo)致了熱塑性泡沫體，優(yōu)選是泡沫體片，它們含有的聚合物基質(zhì)包括了熱塑性聚合物和一種或更多種選自聚硅氧烷、礦物油和任選地聚烯烴的材料。許多均勻地分布在整個聚合物基質(zhì)中的(非中斷)泡孔，至少在剛剛發(fā)泡后含有優(yōu)選是100％二氧化碳的二氧化碳發(fā)泡劑。這些泡孔的尺寸優(yōu)選為約0.25-約0.45mm。然而，也可以形成更大或更小的泡孔，這取決于熱塑性聚合物的種類、發(fā)泡劑的種類、添加劑的種類和加工條件等。泡沫體片的厚度可以為約40-約200mil，但優(yōu)選約100-約140mil(1mil＝0.001英寸)。
泡沫體片可以熱成型為各種泡沫體制品，比如包裝托盤或碗，用于比如肉類、禽類、果蔬、乳酪等。按照所包裝的產(chǎn)品對氧的敏感性不同，可能希望泡沫制品具有如上所述的粘結(jié)于其上的氧阻隔薄膜。
在下面的實施例中將要更具體地敘述本發(fā)明，它只是用于說明而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例在下面的每個實施例當(dāng)中，按照如上所述的，在圖1和圖2中說明的優(yōu)選擠塑/發(fā)泡方法制造出泡沫體片。在這些實施例當(dāng)中，泡沫體片產(chǎn)品或熱成型制品的“質(zhì)量”指的是定性的從1到5的數(shù)字標(biāo)度，其中1表示質(zhì)量很差，5表示質(zhì)量優(yōu)異。
實施例1(對照例)二氧化碳發(fā)泡劑不加添加劑聚合物a.成分聚苯乙烯b.流量6951b/hr(PPH)發(fā)泡劑a.成分100％二氧化碳b.數(shù)量2.8％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)添加劑無成核劑a.檸檬酸(0.7PPH)b.碳酸氫鈉(0.49PPH)加工條件a.第一擠塑機1)溫度范圍355-415°F2)壓力3600psib.第二擠塑機1)溫度范圍180-270°F2)壓力3700psic.口模1)溫度270°F2)壓力2500psi泡沫體片產(chǎn)品a.平均泡孔尺寸0.25mmb.平均片材厚度100milc.質(zhì)量1)褶皺22)開口泡孔1
3)表面裂紋2熱成型未試驗實施例2聚合物a.成分聚苯乙烯b.流量7791b/hr(PPH)發(fā)泡劑a.成分100％二氧化碳b.數(shù)量3.3％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)添加劑成分礦物油數(shù)量20-25PPH成核劑a.成分檸檬酸和碳酸氫鈉b.數(shù)量0.025％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)加工條件a.第一擠塑機1)溫度范圍356-444°F2)壓力2923psib.第二擠塑機1)溫度范圍150-270°F2)壓力2183psic.口模1)溫度260°F2)壓力1348psi泡沫體片產(chǎn)品a.平均泡孔尺寸0.1225mmb.平均片材厚度74milc.質(zhì)量1)褶皺32)開口泡孔3
3)表面裂紋3熱成型未試驗實施例3聚合物a.成分聚苯乙烯b.流量2381b/hr(PPH)發(fā)泡劑a.成分100％二氧化碳b.數(shù)量1.5％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)添加劑成分有機改性的聚二甲基硅氧烷(聯(lián)合碳化物公司的UCARSILTMPA-1)，與LLDPE、硅藻土和二氧化硅混合(來自SpecialityPolymer Co．，商品名SPC-D55)數(shù)量8×10-4％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)成核劑無加工條件a.第一擠塑機1)溫度范圍295-355°F2)壓力3000psib.第二擠塑機1)溫度范圍182-212°F2)壓力2900psic.口模1)溫度310°F2)壓力2000psi泡沫體片產(chǎn)品a.平均泡孔尺寸0.35-0.41mmb.平均片材厚度140milc.質(zhì)量1)褶皺3
2)開口泡孔33)表面裂紋4熱成型a.熱成型制品托盤b.質(zhì)量4實施例4聚合物a.成分聚苯乙烯b.流量2401b/hr(PPH)發(fā)泡劑a.成分100％二氧化碳b.數(shù)量1.5％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)添加劑-下面的混合物a.有機改性的聚二甲基硅氧烷(聯(lián)合碳化物公司的UCARSILTMPA-1)，與LLDPE、硅藻土和二氧化硅混合(來自Speciality Polymer Co．，商品名SPC-D55)，聚合物熔體中的含量，0.0025％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)b.礦物油在聚合物熔體中的數(shù)量0.2％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)成核劑無加工條件a.第一擠塑機1)溫度范圍297-349°F2)壓力3100psib.第二擠塑機1)溫度范圍164-196°F2)壓力2900psic.口模1)溫度范圍278-302°F泡沫體片產(chǎn)品a.平均泡孔尺寸0.37-0.47mm
b.平均片材厚度140milc.質(zhì)量1)褶皺52)開口泡孔53)表面裂紋5熱成型a.熱成型制品托盤b.質(zhì)量5實施例5聚合物a.成分聚苯乙烯b.流量2501b/hr(PPH)發(fā)泡劑a.成分100％二氧化碳b.數(shù)量2.4％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)添加劑，下面的混合物a.聚烯烴；在聚合物熔體中的數(shù)量15％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)b.礦物油；在聚合物熔體中的數(shù)量0.4％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)成核劑a.成分滑石粉b.數(shù)量0.19％(重量)(基于聚苯乙烯的流量)加工條件a.第一擠塑機1)溫度范圍250-348°F2)壓力2300psib.第二擠塑機1)溫度范圍174-217°F2)壓力2300psic.口模1)溫度范圍306-314°F
2)壓力1900psi泡沫體片產(chǎn)品a.平均片材厚度125milb.質(zhì)量1)褶皺42)表面裂紋4熱成型a.熱成型制品托盤b.質(zhì)量3上面的實施例說明使用本發(fā)明的添加劑制造的二氧化碳泡沫體優(yōu)于不使用這樣的添加劑制造的二氧化碳泡沫體。
雖然參照說明性的實施例敘述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的專業(yè)人員都理解，只要不超出如下的權(quán)利要求的范圍，可以對上述本發(fā)明進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種制造熱塑性泡沫體的方法，它包括(a)使熱塑性聚合物熔融，得到聚合物熔體；(b)向所述聚合物熔體內(nèi)加入含有二氧化碳的發(fā)泡劑；(c)在所述聚合物熔體中加入一種或更多種選自下面的添加劑(1)聚硅氧烷，和(2)礦物油；以及(d)將所述聚合物熔體、發(fā)泡劑和一種或更多種添加劑擠塑、發(fā)泡，得到熱塑性泡沫體。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述發(fā)泡劑基本上由二氧化碳組成。
3.如權(quán)利要求1的方法，進一步還包括將所述熱塑性泡沫體熱成型成為泡沫制品的步驟。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中熱塑性泡沫體含有許多尺寸為約0.25-約0.45mm的泡孔。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中所述發(fā)泡劑在所述聚合物熔體中的含量以所述聚合物熔體的重量為基礎(chǔ)，為約0.1-約15％(重量)。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中所述熱塑性聚合物選自聚苯乙烯、聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的聚硅氧烷是用有機化合物改性的聚二甲基硅氧烷。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的聚硅氧烷在所述聚合物熔體中的含量，以所述聚合物熔體的重量為基礎(chǔ)是不大于約1.0％(重量)。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的一種或更多種添加劑同時包含聚硅氧烷和礦物油。
10.如權(quán)利要求1的方法，其中所述礦物油在所述聚合物熔體中的數(shù)量，以所述聚合物熔體的重量為基礎(chǔ)，是約0.03-約0.5％(重量)。
11.如權(quán)利要求1的方法，還包括在所述聚合物熔體中加入聚烯烴。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中所述聚烯烴選自乙烯/α-烯烴共聚物、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和乙烯/乙烯醇共聚物。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中所述聚烯烴在所述聚合物熔體中的數(shù)量，以所述聚合物熔體的重量為基礎(chǔ)，是約1-約15％(重量)。
14.如權(quán)利要求1的方法，其中在將所述發(fā)泡劑加入到所述聚合物熔體之前將所述一種或更多種添加劑加入到所述聚合物熔體中。
15.如權(quán)利要求1的方法，其中在將所述發(fā)泡劑加入到所述聚合物熔體中的同時將所述一種或更多種添加劑加入到所述聚合物熔體中。
16.如權(quán)利要求1的方法，進一步還包括在所述熱塑性泡沫體上粘結(jié)上氧阻隔薄膜的步驟。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中所述的氧阻隔薄膜包括(a)包含選自苯乙烯/丁二烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和上述材料混合物的材料的粘結(jié)層；(b)包含選自乙烯/乙烯醇共聚物、1，1-二氯乙烯及其與丙烯腈的共聚物、聚酰胺和上述的材料混合物的材料的氧阻隔層；以及(c)包含選自聚乙烯、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、乙烯/α-烯烴共聚物和上述材料混合物的材料的外層。
18.一種熱塑性泡沫體，它包括(a)一種包含熱塑性聚合物和一種或更多種選自下面材料的聚合物基質(zhì)(1)聚硅氧烷，和(2)礦物油；以及(b)許多分布在所述聚合物基質(zhì)中，其中含有包括二氧化碳的發(fā)泡劑的泡孔。
19.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中所述發(fā)泡劑基本上由二氧化碳組成。
20.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中所述熱塑性泡沫體是一種熱成型的制品。
21.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中所述的熱塑性泡沫體含有許多尺寸為約0.25-約0.45mm的泡孔。
22.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中所述熱塑性聚合物選自聚苯乙烯、聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯。
23.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中所述聚硅氧烷是用有機化合物改性的聚二甲基硅氧烷。
24.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中在所述聚合物基質(zhì)中同時含有聚硅氧烷和礦物油。
25.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中所述的聚合物基質(zhì)中進一步還包括聚烯烴。
26.如權(quán)利要求25的熱塑性泡沫體，其中所述的聚烯烴選自乙烯/α-烯烴共聚物、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和乙烯/乙烯醇共聚物。
27.如權(quán)利要求18的熱塑性泡沫體，其中還進一步包括粘結(jié)在所述熱塑性泡沫體上的氧阻隔薄膜。
28.如權(quán)利要求26的熱塑性泡沫體，其中所述的氧阻隔薄膜包括(a)包含選自苯乙烯/丁二烯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物和上述材料混合物的材料的粘結(jié)層；(b)包含選自乙烯/乙烯醇共聚物、1，1-二氯乙烯及其與丙烯腈的共聚物、聚酰胺和上述材料混合物的材料的氧阻隔層；以及(c)包含選自聚乙烯、聚丙烯、丙烯/乙烯共聚物和乙烯/α-烯烴共聚物和上述材料混合物的材料的外層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造熱塑性泡沫體的方法,它包括:(a)使熱塑性聚合物熔融,得到聚合物熔體;(b)向所述聚合物熔體內(nèi)加入二氧化碳發(fā)泡劑;(c)在所述聚合物熔體中加入一種或更多種選自下面的添加劑:(1)聚硅氧烷,和(2)礦物油,以及(d)將所述聚合物熔體、發(fā)泡劑和一種或更多種添加劑擠塑、發(fā)泡,得到熱塑性泡沫體。得到的熱塑性泡沫體可以熱成型成為各種泡沫體制品,比如泡沫體包裝托盤。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),通過在擠塑和發(fā)泡的過程中,向聚合物熔體中加入了一種或更多種上述的添加劑,即聚硅氧烷、礦物油和任選地加入聚烯烴明顯地改善了用二氧化碳發(fā)泡劑,特別是100%二氧化碳制造的泡沫體的質(zhì)量。與使用二氧化碳發(fā)泡劑而不使用本發(fā)明的添加劑制造的相應(yīng)泡沫體相比較,這樣的泡沫體中斷的泡孔、表面裂紋和褶皺都大為減少。
文檔編號C08J9/12GK1209148SQ96180047
公開日1999年2月24日 申請日期1996年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月18日
發(fā)明者G·G·古薩瓦格, H·G·施爾梅, T·A·赫森 申請人:克里奧瓦克公司