專利名稱：聚合物的發(fā)泡物品的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物發(fā)泡物品的制造方法，具體的說對于模塑與注射工藝中的微孔 或超微孔聚合物發(fā)泡物品的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，使用化學(xué)發(fā)泡劑或物理發(fā)泡劑之一與熔融聚合物母體混合，以獲得聚合 物的發(fā)泡成型。例如使用一般是低分子量有機化合物的化學(xué)發(fā)泡劑與熔融聚合物混合，并 加熱至一臨界溫度上釋放至少一種氣體，而使聚合物發(fā)泡成型。而物理發(fā)泡劑基本上在大 氣環(huán)境下為氣體，其在加工處理期間被引入與熔融聚合物混合，或在壓力下成為聚合物蘊 含的一種成份。早期標(biāo)準(zhǔn)發(fā)泡加工程序所獲得的聚合物發(fā)泡物品常具有相對大的空隙或氣 室，亦即，其氣室尺寸大于100微米，且在聚合物發(fā)泡物品中常有非一致的氣室尺寸分布與 氣室密度較低。大氣室的聚合物發(fā)泡物品雖早已被實施，在制造傳統(tǒng)發(fā)泡物品時，為幫助材料的 發(fā)泡成核，常加入成核劑至系統(tǒng)。但對于制造微孔發(fā)泡物品，因想要的氣室密度非常高，使 來自成核劑的貢獻(xiàn)毫無意義，故很少使用成核劑。為了獲得更強健與更輕的發(fā)泡物品，而有各種獲得更小氣室尺寸與更高氣室密度 的發(fā)泡成型加工程序被揭露。在一些方法中，為了降低氣室尺寸與提高氣室密度，除了被 描述的其它參數(shù)外，壓降速率是控制更小氣室尺寸的一重要特征和技術(shù)。例如，美國專利 4473665號揭露可用于擠出或注射成型技術(shù)的微孔聚合物制品的一種批次加工程序，該程 序獲得具有氣室尺寸小于約100微米的微孔聚合物；在該技術(shù)中，聚合物預(yù)先在高壓下被 飽和以一均勻濃度的氣體，且一突然被引起的壓力迅速下降以導(dǎo)致大量氣室的成核，然后 聚合物被迅速固化，以保持一想要的微孔氣室分布。而后有許多改進的技術(shù)被提供，其以一超臨界流體代替一氣體作為發(fā)泡劑，以便 增加微孔聚合物制品的氣室密度，與獲得更小氣室尺寸的微孔聚合物制品。為了降低氣室 尺寸與增加氣室密度，混合熔融聚合物與超臨界流體以形成一單相溶液，并藉由迅速降低 在單相溶液上的系統(tǒng)壓力，以誘導(dǎo)其氣室成核發(fā)生。傳統(tǒng)上，為了獲得更小氣室尺寸與更高氣室密度的聚合物發(fā)泡物品的關(guān)鍵之一， 是促進在聚合物與超臨界流體的溶液內(nèi)的氣室的成核作用速率；針對微孔材料的氣室尺 寸，其更高的氣室密度一般對應(yīng)至更小的氣室尺寸。其中，氣室的成核作用可視為；超臨界 流體的分子進入在聚合物中帶有清楚分界的穩(wěn)定氣穴的族群轉(zhuǎn)變。對于在一超臨界流體和 聚合物系統(tǒng)的溶液內(nèi)引起一非常高比率的氣室成核作用，是生產(chǎn)高氣室密度的主要關(guān)鍵之 一，其透過引起熱力學(xué)的不穩(wěn)定取得。而引起一熱力學(xué)的不穩(wěn)定，可透過迅速改變壓力、溫 度或兩者。因為在一聚合物內(nèi)的超臨界流體的溶解度，隨壓力和溫度而變。在古典成核作 用理論中，氣室成核作用率將隨壓降速率的增加而增加。因此，透過使聚合物與超臨界流體 溶液遭受到一迅速壓降，可促進一個高的氣室成核作用比率。理想上，希望壓降瞬間產(chǎn)生， 但這是不可能的。因而，實際上壓降必須經(jīng)過一個有限的時間段；其越更迅速的壓降以引起更大的熱力學(xué)不穩(wěn)定，使越更大數(shù)量的氣室被成核。為了改善批次發(fā)泡技術(shù)相對緩慢的加工程序，Park等人在美國專利5，866，053號 與6，051，174號中揭露用于擠出發(fā)泡技術(shù)的微孔聚合物制品的一種連續(xù)加工程序。此技術(shù) 以諸如二氧化碳的一超臨界流體飽和一種聚合物，因為二氧化碳的超臨界流體狀況相比于 其氣態(tài)，在聚合物中具有一更高溶解度。此技術(shù)引入超臨界流體至擠出機中與熔融聚合物 在高壓下混合，以獲得高壓下熔融聚合物與超臨界流體的一單相溶液，且藉由單相溶液遭 受一迅速壓降以誘導(dǎo)成核作用，以及在鋼模內(nèi)于一被選擇的壓力上產(chǎn)生溶液的擴張，直到 完成成型過程。在Park等人的專利中揭示超臨界流體的最大可溶總數(shù)量，取決于擠出機桶的工 作壓力和溫度。其揭示在相同溫度下更高壓力可促進更大的可溶解的氣體數(shù)量和成核作用 的氣室密度。例如，在工作壓力大于22MPa(3200psi)時，溶解在聚合物內(nèi)的超臨界二氧化 碳的最佳溶解度限制可達(dá)到被估計為按重量的約7. 5%。而且，當(dāng)工作壓力超過4000psi之 上時，溶解在聚合物內(nèi)的超臨界二氧化碳的最佳溶解度限制可達(dá)到被估計為按重量計的約 10 %。其發(fā)現(xiàn)在聚合物內(nèi)二氧化碳的最高溶解度，隨著工作壓力的增加而增加。其中，Park等人的專利中還提及，即使在相同的系統(tǒng)工作壓力下，隨著熔融聚合 物中超臨界流體的溶解度減少，其聚合物發(fā)泡物品中氣室密度也隨之降低。例如在Park 等人使用于擠出發(fā)泡系統(tǒng)的專利中揭示，藉由保持在聚合物混合物中的加工處理的壓力在 27. 6MPa(4000psi)下，且改變被注入至熔融聚合物中的超臨界流體二氧化碳的數(shù)量。當(dāng) 1%、5%、以及(按重量)10%的二氧化碳被注入時，氣室密度各自是107cellS/cm3、4倍的 108cellS/cm3、與6倍的109cellS/cm3。被注入至熔融聚合物中的超臨界流體數(shù)量對于發(fā)泡 產(chǎn)品的氣室密度的影響被調(diào)查，且被描繪例示在圖3里。因而，熔融聚合物中超臨界流體的 更高溶解度，是獲得更高氣室密度的另一關(guān)鍵。此外，以氣體的超臨界流體狀況作為物理發(fā)泡劑的方法，為了使超臨界狀況氣體 能順利溶解在熔融聚合物中，需要系統(tǒng)壓力維持在發(fā)泡劑的超臨界流體狀況的臨界壓力或 更高壓力之上，否則該發(fā)泡劑與熔融聚合物的聚合物混合物就分離為熔融聚合物與氣體。 雖然，系統(tǒng)工作壓力的進一步提高，可提高在聚合物混合物內(nèi)超臨界流體的溶解度；但與高 壓下較低的工作壓力相比，更高的工作壓力將使加工程序中的混合步驟變成較為困難與費 時。因而，此相對限制了系統(tǒng)工作壓力的進一步提高，而不利于在聚合物內(nèi)超臨界流體的更 高溶解度；而且，此種限制也顯現(xiàn)于發(fā)泡物品的傳統(tǒng)注射發(fā)泡技術(shù)中。而且，通常為了引入超臨界流體進入熔融聚合物中，其超臨界流體被提供的壓力 應(yīng)高于聚合物混合物上的壓力。此種情形，在聚合物混合物內(nèi)超臨界流體的更高溶解度需 求下，必需相應(yīng)進一步提高系統(tǒng)工作壓力，并使超臨界流體被提供的壓力必需配合進一步 提高，而相對困擾在聚合物內(nèi)超臨界流體的引入。雖然相對于擠出技術(shù)，因注射技術(shù)的注射時注射壓力提供，可引起更為巨大的壓 降速率，以有益于生產(chǎn)微孔發(fā)泡物品，特別是非常薄的物品。但注射機構(gòu)是一模一模地周期 性生產(chǎn)，使得每周期的塑料輸入的停頓，將容易引起聚合物混合物容腔中的壓力變動，而有 可能使殘留在容腔中未射出的聚合物混合物因氣體的分離成核，而干擾到聚合物混合物中 氣體的超臨界狀況，并影響到之后的發(fā)泡產(chǎn)品質(zhì)量。對于獲得更高氣室密度的聚合物發(fā)泡物品，傳統(tǒng)上已知熱力學(xué)的不穩(wěn)定與超臨界
5流體在聚合物內(nèi)的溶解度是兩個主要關(guān)鍵。藉由注射成型工藝提供很高的壓降速率產(chǎn)生熱 力學(xué)的不穩(wěn)定，以及藉由很高的系統(tǒng)工作壓力提供高溶解度，已被發(fā)展。但是，那些申請人 沒有查覺到，如何在較低的系統(tǒng)工作壓力下，提供高于該系統(tǒng)工作壓力所能提供的超臨界 二氧化碳的最佳溶解度限制。例如提供在聚合物內(nèi)超臨界二氧化碳的10%溶解度，而系統(tǒng) 工作壓力為3000psi，以及超臨界流體被提供的壓力小于3500psi。甚至在超臨界流體被提 供的壓力小于3500psi下，提供在聚合物內(nèi)超臨界二氧化碳的溶解度超過一定程度的按重 量計的10%，或盡可能更大的溶解度。因此，有一種需要，發(fā)展一種有效技術(shù)，作為以實時方式提高聚合物混合物內(nèi)超臨 界流體的溶解度，以便在較低的超臨界流體被提供壓力下獲得較高聚合物混合物內(nèi)超臨界 流體的溶解度。此外，對于類似注射成型的發(fā)泡技術(shù)，發(fā)展一種有效技術(shù)，以解決聚合物混 合物容腔中周期性壓力變動產(chǎn)生的困擾，也是需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決現(xiàn)有發(fā)泡物品的形成方法中超臨界流體在聚合物內(nèi)的溶解度低的 缺點，提供一種可提高超臨界流體在聚合物內(nèi)的溶解度的聚合物的發(fā)泡物品的形成方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案可包括下述三個階段在聚合物加工設(shè)備中 引發(fā)泡劑進入聚合物材料；建立發(fā)泡劑與熔融聚合物材料的一種非成核、均質(zhì)、流體、單相 的溶液；注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至成型室以形成聚合物的發(fā)泡物品，其特征 在于該獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合物材料以形成一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶 液的步驟包含，獲得該發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種流動混合物在一保持壓力之 上，而后提升在該流動混合物的該保持壓力至提升保持壓力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的主要不同在于，該建立發(fā)泡劑與熔融聚合物材料的一種非成 核、均質(zhì)、流體、單相的溶液的階段為，建立該發(fā)泡劑與該聚合物材料的一種流動混合物在 一保持壓力之上，而后提升在該流動混合物的該保持壓力至提升保持壓力，以獲得發(fā)泡劑 與熔融聚合物材料的一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液。此外，該提升保持壓力的壓力相 對于保持壓力的壓力至少大于IOOOpsi之上，更佳的至少大于5000psi之上，更佳的甚至更 大于IOOOOpsi之上。而且，本發(fā)明的此種改進，可藉由注射活塞提供一提升保持壓力至更高壓力，甚至 超過28000psi的壓力；其不只可獲得更高發(fā)泡劑溶解度的單相溶液的生成，并可促使已成 核氣室再次溶入，以進一步穩(wěn)定儲料室中單相溶液的生成。本發(fā)明的一目標(biāo)在提供，更高的超臨界流體的溶解度，以獲得微孔發(fā)泡產(chǎn)品的更
尚氣室S度。本發(fā)明的另一目標(biāo)在提供，相對于某一保持壓力，以較低的保持壓力在發(fā)泡劑與 熔融聚合物材料的流動混合物上，并藉由提升保持壓力至更高壓力，而獲得的發(fā)泡劑溶解 度可高于在此較低保持壓力下的超臨界流體的最佳溶解度。本發(fā)明的另一目標(biāo)在藉由額外提升在發(fā)泡劑與熔融聚合物材料的流動混合物上 的保持壓力至提升保持壓力，以解決周期性注射造成的聚合物混合物容腔中周期性壓力變 動產(chǎn)生的困擾。本發(fā)明的另一目標(biāo)在提供，藉由較低的保持壓力在發(fā)泡劑與熔融聚合物材料的流動混合物上，并藉由提升保持壓力至更高壓力，以獲得所需發(fā)泡劑溶解度，使發(fā)泡劑引進可 在較低保持壓力下。本發(fā)明的聚合物的發(fā)泡物品的形成方法可用于模塑與注射工藝。本發(fā)明不同于現(xiàn) 有技術(shù)，其可獲得超臨界流體在聚合物內(nèi)的更高溶解度，而在熔融聚合物中超臨界流體的 更高溶解度是獲得極小氣室尺寸的關(guān)鍵因素之一。此外，透過本發(fā)明還可解決注射工藝的 周期性注射造成合物混合物容腔中壓力周期性變動所產(chǎn)生的困擾。因此，本發(fā)明的方法不 但可用于生產(chǎn)一般發(fā)泡制品，且本發(fā)明的方法可用于生產(chǎn)一種超微孔材料；通過本發(fā)明生 產(chǎn)的發(fā)泡制品，更易獲得均勻且極小氣室尺寸。在一些具體實施方案中，本發(fā)明提供的方法可直接獲得想要的聚合物的發(fā)泡物 品。例如，在一些情況下，使用本發(fā)明方法的發(fā)泡系統(tǒng)的未成核的單相溶液的聚合物可被注 射進入模具中。為了防止氣室在模具的腔中生長，模腔中的壓力必需維持在合適的壓力之 上，以便在合適的壓下控制容納在模腔中的成核聚合物材料的氣室生長，以獲得泡沫聚合 物材料的想要氣室尺寸。模腔中的壓力維持可藉由機械加壓或流體加壓達(dá)成，其中流體可 以是如氣體或液體。作為預(yù)加壓的流體在聚合物注射期間被排放，以便成核聚合物材料最 終布滿在整個模腔中，而后固化在模腔中的聚合物材料，使生產(chǎn)的聚合物制品與模腔的形 狀相同。其中，越更迅速的壓降，將引起一更大的熱力學(xué)不穩(wěn)定，使越更大數(shù)量的氣室被成 核。在另一些情況下，有時為了獲得大氣室尺寸的聚合物制品，聚合物材料被注入到一個壓 力被降低的模穴中，且允許在模穴中聚合物材料的氣室視需要增長。另一方面，本發(fā)明還提供一種方法，該方法還可藉由二個以上的聚合物加工設(shè)備 執(zhí)行本發(fā)明方法的步驟；例如，以二個聚合物加工設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明方法。其中第一個聚合 物加工設(shè)備實施本發(fā)明方法的發(fā)泡裝置，藉由額外提升在發(fā)泡劑與熔融聚合物材料的流動 混合物上的保持壓力至提升保持壓力，以在熔融聚合物中獲得想要的超臨界流體的高溶解 度的效應(yīng)；而另一聚合物加工設(shè)備則作為接收來自第一聚合物加工設(shè)備的單相溶液，以制 造想要的聚合物的發(fā)泡物品。例如，另一聚合物加工設(shè)備為含有另一注射發(fā)泡系統(tǒng)的裝置。 或者，另一聚合物加工設(shè)備也可以是一在高壓下的模具。因而，在另外一些情況下，使用本發(fā)明的發(fā)泡系統(tǒng)的未成核的單相溶液的聚合物 可被注射進入在高壓下的模具中，而此模具可用于模塑成型。在模具的腔中的壓力必需維 持在注射前的發(fā)泡劑溶解于熔融聚合物所需的溶解壓力之上，以便控制在模腔中的流動混 合物為近乎未成核的單相溶液。當(dāng)模腔中的聚合物材料的溫度下降與接近適合成核的玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度時，藉由模腔中的急速壓力下降，以控制模腔中的聚合物材料的氣室密度。在其 它一些情況下，在成核的單相溶液的聚合物被注入用于模塑成型的模具中之后，藉由模腔 中的急速壓力下降，與急速固化在模腔中的聚合物材料，以獲得想要的微孔泡沫聚合物材 料。在另一方面，本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)，使用本發(fā)明方法的該系統(tǒng)可包括，至少一臺 擠出機或一臺注塑機、額外儲料室、與具有儲料室的注射發(fā)泡裝置。其中，擠出機或注塑機 提供在高保持壓力下的發(fā)泡劑與熔融聚合物混合；額外儲料室接受由擠出機或注塑機提供 的發(fā)泡劑與熔融聚合物混合的流動混合物；而注射發(fā)泡裝置的儲料室則累積由額外儲料室 移交的聚合物混合物，且留存在儲料室中累積的熔體數(shù)量在每個操作瞬間都超過一次注射 的需求量。在一些情況下，此系統(tǒng)的額外儲料室中的壓力一直維持在高保持壓力之上，在每次注射之后快速移轉(zhuǎn)額外儲料室中的流動混合物至與儲料室中，而后提升儲料室中的壓力 由保持壓力至提升保持壓力直到制品冷卻固化結(jié)束后的下次注射。此種狀況，可使泡沫制 品生產(chǎn)的每周期需要時間，幾乎完全由產(chǎn)品固化的需要時間決定。在另外一些情況下，依據(jù)本發(fā)明方法，本發(fā)明提供的上述系統(tǒng)的操作還可進一步 改進。其中上述系統(tǒng)的儲料室中的壓力一直維持在提升保持壓力之上，而在每次進一步提 高壓力注射之后，額外儲料室中的壓力由保持壓力提升至超過提升保持壓力，以便移轉(zhuǎn)額 外儲料室中的流動混合物至與儲料室中；當(dāng)移轉(zhuǎn)額外儲料室中的流動混合物的動作完成 后，改變額外儲料室中的壓力為高保持壓力，以便額外儲料室接受由擠出機或注塑機提供 的發(fā)泡劑與熔融聚合物混合的流動混合物。此種情況，使額外儲料室中的壓力多數(shù)時間為 保持壓力，而儲料室中的壓力一直維持在提升保持壓力，其有利于更高發(fā)泡劑溶解度的單 相溶液的生成。此外，在本發(fā)明中，注射時的高壓、高速射出可有利于進一步增進發(fā)泡產(chǎn)品的特 性。對于注射發(fā)泡技術(shù)，其注射時的注射壓力提供進一步的提高，可引起更為巨大的壓降速 率，以有益于生產(chǎn)微孔發(fā)泡物品，特別是非常薄的物品。例如，注射發(fā)泡工藝對于本發(fā)明方 法，其可藉由供應(yīng)額外的蓄能器與注射時提供的高壓，以及選擇適當(dāng)?shù)某珊藞鏊?，使成核?所提供成核時的壓降速率至少大于約每秒15000psi，或至少大于約150000psi/s，或更佳 的大于約1500000psi/s，或更佳的甚至更大。本發(fā)明的優(yōu)點是可獲得發(fā)泡劑在聚合物內(nèi)的更高溶解度，更易獲得均勻且極小 氣室尺寸，得到高品質(zhì)的超微孔材料；此外，還可解決注射工藝的周期性注射造成合物混合 物容腔中壓力周期性變動所產(chǎn)生的困擾。


本發(fā)明可被描述以借助于伴隨的圖，其中圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一注射系統(tǒng)的注射混料部分的一概念示意圖；圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的另一注射系統(tǒng)的注射混料部分的一概念示意圖；；圖3顯示根據(jù)已知發(fā)泡工藝的具體化所得結(jié)果的一圖示，以描繪被注入的二氧化 碳超臨界流體的數(shù)量與發(fā)泡產(chǎn)品的氣室密度的一關(guān)系。
具體實施例方式在本發(fā)明的附圖中，為了清楚表達(dá)，以使熟悉此技術(shù)的人易于理解本發(fā)明，并未標(biāo) 示附圖中的每個零組件，以及也未全部展示每個實施例示中的每個零組件；而且在描述本 發(fā)明時，僅以示意性的附圖顯示，而未以實際尺寸繪制完整圖示。此外，在不同的附示 中，各個附圖中的每個相同或幾乎相同的零組件，都以相同數(shù)字表示。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的一注射系統(tǒng)的注射混料部分的一概念示意圖。如圖1中具 體化的概要地示意顯示，一注射成形機的一注射系統(tǒng)20包括具有其中被安置一可旋轉(zhuǎn)的 螺桿成員22的一料管21，而螺桿成員22的旋轉(zhuǎn)由一適當(dāng)?shù)尿?qū)動裝置23產(chǎn)生。并且如傳統(tǒng) 注射系統(tǒng)，有一未顯示的注射活塞連接于上，以視需要提供螺桿成員22的前進或后退，以 及提供在輸出方向的一想要壓力26。圖1中的螺桿成員22雖然未詳細(xì)顯示，但與傳統(tǒng)上用 于發(fā)泡成型技術(shù)的螺桿類似，螺桿成員22包括進料、傳輸、發(fā)泡劑引入、混合、與計量部分。與射嘴27連通的料管21的容室出口末端部分作為儲料室25，且有一閥門29控制射嘴27 的打開或關(guān)閉，并于射嘴27打開時連通儲料室25與模具41的模腔42。一種顆粒狀的聚 合物材料通常經(jīng)過一料斗24被引入料管21。藉由沿著料管21的位置上安置多個溫度控 制單元以加熱料管(未顯示)，該溫度控制單元可以是電熱器與具有溫度控制能力的類同 物。透過由螺桿成員22旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機械剪切力量造成在聚合物材料上的摩擦力，以及透 過在當(dāng)螺桿成員22載運聚合物材料通過料管時加熱料管，使在料管中的聚合物材料被加 熱到一個熔融狀況。本發(fā)明的發(fā)泡劑可含化學(xué)發(fā)泡劑與成核劑，但更喜歡使用純物理發(fā)泡劑。因使用 化學(xué)發(fā)泡劑時，常在產(chǎn)品上留有未反應(yīng)的化學(xué)發(fā)泡劑與或化學(xué)發(fā)泡劑的化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物； 使得化學(xué)發(fā)泡劑的使用不利于產(chǎn)品的回收再利用，而且一般化學(xué)發(fā)泡劑的成本也較高。本發(fā)明可制造大氣室的聚合物泡沫材料，但當(dāng)本發(fā)明用于制造微孔泡沫材料時， 因想要的氣室密度非常高，使成核劑的成核貢獻(xiàn)毫無意義，故很少使用成核劑。在上述注射系統(tǒng)中提供與熔融聚合物一起混合的發(fā)泡劑在大氣條件下是一種氣 體。該物理發(fā)泡劑可以是在普通發(fā)泡技術(shù)中使用的已知的任何各種物理發(fā)泡劑，諸如二氧 化碳、氮、碳?xì)浠衔?、氯氟烴、與類同物、以及它們的混合物。其中，提供的發(fā)泡劑最好是二 氧化碳、或氮、或者其混合物。雖然相比于氣體發(fā)泡劑的加入，較喜歡加入液體發(fā)泡劑，但最 喜歡超臨界流體發(fā)泡劑的加入，特別是超臨界流體的二氧化碳、或氮、或者其混合物。衆(zhòng)所周知，物質(zhì)的超臨界相具有液體與氣體的特征，當(dāng)物質(zhì)的壓力與溫度保持在 大于該物質(zhì)材料的超臨界壓力與溫度時，其超臨界流體材料具有類似液體的溶解能力，且 表面張力大幅降低，使超臨界流體與其它不同溶液混合時，更易于形成均質(zhì)的單相混合物。 而且，對于使用超臨界流體作為發(fā)泡劑，以建立混合熔融聚合物材料和發(fā)泡劑為一種非成 核、均質(zhì)、流體、單相的溶液，可降低溶液的黏性程度。其中，諸如二氧化碳的超臨界相的 超臨界壓力與溫度分別約為31°C與1070psi，氮的超臨界相的超臨界壓力與溫度分別約 為-147°C與 500psi。在本發(fā)明的方法中，雖然如上述，二氧化碳或氮一的超臨界流體可與其它發(fā)泡劑 一起聯(lián)合被使用；但在最喜歡的方案里，僅僅分別使用二氧化碳或氮其中之一的超臨界流 體作為發(fā)泡劑。圖1中，藉由在普通發(fā)泡技術(shù)中使用的傳統(tǒng)合適加壓工具與計量工具(未 顯示)以提供一被計量數(shù)量的發(fā)泡劑，該被計量的發(fā)泡劑在一被控制的速率上經(jīng)由發(fā)泡劑 供應(yīng)口 51被提供至注射系統(tǒng)的料管21中，并藉由螺桿成員的攪拌，使被引入的發(fā)泡劑與熔 融聚合物混合在高保持壓力之上，以獲得含有發(fā)泡劑的熔融聚合物，然后在高壓下藉由切 變力被進一步混合，使發(fā)泡劑擴散且溶解進入聚合物材料，以便形成一聚合物的流動混合 物，并在可作為一般背壓的壓力30提供的高保持壓力下累積于儲料室25中。超臨界流體 發(fā)泡劑引入的位置，可視需要被選擇在沿著料管的一合適位置上，因此在加工程序的之后 剩下階段，在聚合物的流動混合物上必需一直保持一個合適與相當(dāng)高的保持壓力。當(dāng)儲料 室25在高壓下累積足夠的流動混合物時，提升壓力26的保持壓力至提升保持壓力并持續(xù) 一段適當(dāng)時間，以確保聚合物的流動混合物形成單相溶液，之后再把控制射嘴27的閥門29 打開，以便將儲料室25中的單相溶液經(jīng)過射嘴27通過迅速壓降注入模具41的模腔42內(nèi)。 其中，希望提升保持壓力的適當(dāng)持續(xù)保持時間最好至少大于1秒。本發(fā)明例示的螺桿成員如同現(xiàn)有發(fā)泡成型技術(shù)，以作為混合發(fā)泡劑與熔融聚合物
9之用，其在接近儲料室的部份有大量不規(guī)則葉片，螺桿成員不斷攪動摻雜發(fā)泡劑的熔融聚 合物，然后被提供到儲料室。在一些情況下，現(xiàn)有技術(shù)使用一標(biāo)準(zhǔn)螺桿替代該含不規(guī)則葉片 的螺桿，所產(chǎn)生的混合作用，即足以提供需要的混合。有時，簡單的螺桿運動不能完成足夠 的混合，必需在注射系統(tǒng)中引入各種各樣的混合部分，例如靜態(tài)混合器(未顯示)。而且，為 了迅速組成單相溶液，適宜地增加熔融聚合物的溫度也是必要的，因為隨溫度的增加而增 加，超臨界流體的擴散速率被提升，以進一步加速單相溶液的獲得。此外，在一聚合物內(nèi)的超臨界流體的溶解度隨壓力減少而減少，如果瞬間壓降產(chǎn) 生，造成在聚合物內(nèi)的超臨界流體溶解度的迅速下降，將使盡可能高的氣室密度，被生成在 其聚合物與超臨界流體溶液內(nèi)。本發(fā)明藉由現(xiàn)有知識的迅速壓降裝置，使儲料室中的單相 溶液經(jīng)過迅速壓降裝置注入作為成型室的模具模腔內(nèi)，在模腔內(nèi)的聚合物的發(fā)泡材料的前 驅(qū)物被固化以獲得高氣室密度的聚合物泡沫材料。其中本發(fā)明的迅速壓降裝置可以是一 狹窄信道的射嘴，此狹窄通道的射嘴可被定義為成核場所或成核路徑的一部分；其中，成核 場所的定義為，在此場所上氣室成核，且其上保持足夠的高壓，以防止已成核氣室的顯著增 長；而成核路徑的定義為，在路徑上保持足夠的高壓，以防止已成核氣室的顯著增長。因而， 成核場所基本上是成核路徑的一部分。圖1中射嘴27的狹窄通道可被設(shè)計作為成核場所，而其壓降速率的變量在射出壓 力固定的狀況下，可由射嘴的數(shù)量與射嘴的直徑和長度來決定。在使用一個射嘴的狀況下， 當(dāng)射嘴使用被選擇的直徑和長度，并配合系統(tǒng)的射出壓力時，可易于提供壓降速率大于約 15000psi/s。在其它情況下壓降速率可大于約150000psi/s，或是大于約1500000psi/s，或 是更大。而且，在所有其它條件不變的的狀況下，當(dāng)射嘴數(shù)量增加時，其壓降速率基本上相 對減少。相對于擠出系統(tǒng)，發(fā)泡成型技術(shù)中的注射技術(shù)，可引起更為巨大的壓降速率。此導(dǎo) 致在聚合物內(nèi)超臨界流體的溶解度的異常迅速的下降，以引起一更高的成核作用比率。為了獲得微孔聚合物制品的氣室尺寸更小與更均勻，有時也視模具的部分模腔為 成核路徑的一部分，其上被保持足夠的高壓，以防止聚合物的發(fā)泡材料的前驅(qū)物上氣室的 增長，直到該聚合物的發(fā)泡材料的前驅(qū)物在成型室內(nèi)固化，以使微孔聚合物制品的平均氣 室尺寸小于100微米，或甚至更小。當(dāng)然，有時為了獲得大氣室尺寸的聚合物制品，聚合物 材料被注入到一個壓力被降低的模穴中，且允許在模穴中聚合物材料的氣室視需要增長。 例如在很多現(xiàn)存技術(shù)中，聚合物材料被注入到以環(huán)境壓力為反壓的模腔內(nèi)之后，模具視需 要被擴張以控制材料的氣室增長，而后材料被固化?，F(xiàn)有技術(shù)中，已知對于發(fā)泡產(chǎn)品，其在加工過程中氣室尺寸與氣室密度的控制，除 了成核時的熱力學(xué)的不穩(wěn)定因素之外，在聚合物混合物中所含發(fā)泡劑的溶解度也是重要影 響因素之一。例如在圖3中顯示，當(dāng)熔融聚合物中超臨界流體的溶解度減少時，聚合物泡沫 材料中氣室密度隨之降低。此外，在Park等人使用于擠出發(fā)泡系統(tǒng)的專利中揭示，在200°C 溫度下的多數(shù)聚合物，當(dāng)工作的保持壓力大于22MPa(3200psi)時，溶解在聚合物內(nèi)的超臨 界二氧化碳被估計為按重量的7. 5% ；而且，當(dāng)工作的保持壓力超過4000psi之上時，溶解 在聚合物內(nèi)的超臨界二氧化碳被估計為按重量計超出10%。其被注意到二氧化碳的最佳可 溶解度，隨著加工處理的保持壓力的增加而增加。這些趨勢被應(yīng)用至本發(fā)明中。在單相溶液中發(fā)泡劑的更高最佳溶解度，往往對應(yīng)于其工作在更高的工作保持壓 力下；但作用于單相溶液的更高工作保持壓力，造成螺桿的攪拌較為困難，且常需相對增高發(fā)泡劑的注入壓力。此外，在相同的螺桿攪拌旋轉(zhuǎn)力矩下，更高工作保持壓力下獲得的相同 數(shù)量的單相溶液需要更長的時間，其將不利于微孔加工過程的總的周期時間。因而，不利于 以實時方式連續(xù)生產(chǎn)微孔泡沫材料。例如在本發(fā)明的注射系統(tǒng)例示中，當(dāng)提供的最大螺桿 攪拌旋轉(zhuǎn)力矩為50dn-m，且聚合物為聚丙稀時，為了供應(yīng)某一定量的單相溶液，作為工作保 持壓力的背壓大于1520psi時，約需耗時80s ；作為工作保持壓力的背壓大于3200psi時， 約需耗時120s ；作為工作保持壓力的背壓大于3800psi時，約需耗時180s。雖然，為了因應(yīng)單相溶液工作在更高工作保持壓力下而不需增加工作耗時，理論 上可利用適當(dāng)配合的各種設(shè)計，例如增大螺桿攪拌旋轉(zhuǎn)力矩、或特殊配合設(shè)計的螺桿。但實 際上因提高設(shè)計上的考慮，終究有其限制，例如增大螺桿攪拌旋轉(zhuǎn)力矩通常伴隨螺桿驅(qū)動 裝置的成本與體積的增加，特殊設(shè)計的螺桿也仍然有其最大耐受旋轉(zhuǎn)力矩限制。因而在現(xiàn) 實上，更高工作保持壓力下將增加工作耗時，而延長微孔加工過程的總的周期時間，且當(dāng)其 超過螺桿所能承受的最大力矩限制時可能使螺桿毀損。使得以實時方式連續(xù)生產(chǎn)微孔泡沫 材料的技術(shù)中，在螺桿工作時的保持壓力有所限制。本發(fā)明的方法不同于現(xiàn)有技術(shù)的限制，與現(xiàn)有技術(shù)的工作保持壓力與超臨界流體 的最佳可溶解度的關(guān)系相比，可在較低的工作保持壓力下，獲得與現(xiàn)有技術(shù)相同的最佳可 溶解度，或甚至更高；或是在相同的工作保持壓力下，獲得比現(xiàn)有技術(shù)更高的最佳可溶解度。而且本發(fā)明的方法，在不考慮在某一壓力下的最佳可溶解度時，較低的工作保持 壓力可加速發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合過程，之后的提升保持壓力也有助于混合后未完全 溶解的發(fā)泡劑溶解進入熔融聚合物中，此有益于較低較低的工作保持壓力而可獲得更高的 最佳可溶解度。例如，3000psi的工作保持壓力且配合4500psi的提升保持壓力，溶解在聚 合物內(nèi)的超臨界二氧化碳的最佳溶解度限制可達(dá)到被估計為按重量計約8%以上，且?guī)缀?不需增加額外的加工過程的總的周期時間；甚至在混合較均勻的狀況下，超臨界二氧化碳 的最佳溶解度限制可達(dá)到被估計為按重量計約11%，或更大。然而，圖1例示的一注射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因聚合物的熔融、攪拌與儲料均在同一料管 容室內(nèi)，使容室內(nèi)的零組件必需承受高的提升保持壓力與甚至更高的射出壓力，因而需要 特別注意其中零組件與機構(gòu)耐壓的設(shè)計，而增加了此方法的執(zhí)行困擾。為了避免料管內(nèi)零組件承受過高壓力造成困擾，依據(jù)兩階段成形的概念，另一具 體化的示意安排例示在圖2中，圖中例示根據(jù)本發(fā)明的另一注射系統(tǒng)的注射混料部分的一 概念示意圖。其中，一球式止逆閥37位于接近儲料室35的儲料室35與料管31間的連接 通道36上，其作為控制聚合物混合物的流動方向，以導(dǎo)引聚合物混合物進入儲料室，以便 在聚合物上分別進行熔融、攪拌混合與提升保持壓力、射出。這樣安排，對在聚合物上進行 熔融、攪拌步驟的容室承受的最大壓力可大為降低，使其中零組件與機構(gòu)耐壓的設(shè)計可大 為容易；而且對于進行加壓與射出步驟的容室，因結(jié)構(gòu)簡單也易于承受較大的加壓。此種安 排，與圖1的例示類同，為本發(fā)明的另一實施概念例示。當(dāng)本發(fā)明用于一注塑技術(shù)時，如圖2中注射系統(tǒng)30的例示，較喜歡均勻的預(yù)加熱 聚合物，而后由一料斗2被引入料管31。藉由沿著料管31的位置上安置多個溫度控制單元 以加熱料管(未顯示)，該溫度控制單元可以是電熱器與具有溫度控制能力的類同物。透 過由螺桿成員22旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機械剪切力量造成在聚合物材料上的摩擦力，以及透過在當(dāng)螺桿成員22載運聚合物材料通過料管時加熱料管，使在料管中的聚合物材料被熔融。而 且，熔融聚合物的高溫也有助于提升超臨界流體的擴散速率。并藉由螺桿成員22的攪拌， 使熔融聚合物與由發(fā)泡劑供應(yīng)口 51提供的被計量數(shù)量的發(fā)泡劑可藉由切變力混合在高保 持壓力之上。發(fā)泡劑因而擴散且溶解，而形成聚合物的一流動混合物，并在可作為背壓的壓 力62提供的高保持壓力下累積于儲料室35中。螺桿成員22的旋轉(zhuǎn)由一適當(dāng)?shù)尿?qū)動裝置 23產(chǎn)生。其中，壓力62由具有注射活塞61的注射裝置60供給。當(dāng)儲料室35在高壓下累積足夠的的流動聚合物混合物時，提升壓力62的保持壓 力至提升保持壓力并持續(xù)一段適當(dāng)時間，以確保流動混合物形成單相溶液，之后再把控制 作為出口的射嘴27的閥門29打開，以便將儲料室35中的單相溶液經(jīng)過射嘴27的迅速壓 降注入作為成型室的模具41的模腔42內(nèi)。雖然未顯示，在另一具體化的安排中，與圖2的安排類同，圖2中料管31可由含發(fā) 泡劑引入裝置的一擠出機或一注塑機替代，以提供注射系統(tǒng)30需要的聚合物的流動混合 物。在此具體化中，先在該擠出機或該注塑機中建立發(fā)泡劑與熔融聚合物的一種流動聚合 物混合物在一保持壓力之上，以及該流動混合物由一通道經(jīng)過一閥門進入如圖2中的儲料 室，而后提升在儲料室中的該流動混合物由保持壓力至提升保持壓力，以形成一種均勻的 單相熔液，之后儲料室中的單相溶液經(jīng)過射嘴的迅速壓降注入作為成型室的模腔內(nèi)。此外， 類同于此具體化中，該擠出機或該注塑機可用混料裝置或類同物替代，以提供注射系統(tǒng)需 要的發(fā)泡劑與熔融聚合物的一種流動聚合物混合物；其中，所需的流動混合物可在混料裝 置中形成。雖然未顯示，但在另一具體化的安排中，為了提高注射系統(tǒng)的儲料室中聚合物混 合物的累積速度，可將儲料室與多個混料裝置連通。此外，在另一具體化的安排中，可在 儲料室與多個混料裝置之間增加與儲料室連通的一額外儲料室，以使混料裝置可以連續(xù)運 轉(zhuǎn)，以有利于在該混料裝置中引發(fā)泡劑進入聚合物材料，而后累積發(fā)泡劑與熔融聚合物的 混合材料。其中的混料裝置可以是擠出機。在每周期期間中，儲料室的單相溶液注入模腔 后，接著將額外儲料室中在高保持壓力下累積的聚合物的流動混合物快速進入儲料室，之 后藉由儲料室中提升保持壓力以使的混合物形成一種均勻的單相熔液，待模腔42中固化 的微孔聚合物產(chǎn)品取出后，即可進行下一周期的操作。其中，藉由額外儲料室與儲料室，完 成本發(fā)明方法的獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合物材料以形成一種非成核、均質(zhì)、流體、單 相的溶液的步驟；例如，一直維持儲料室在提升保持壓力之上，而先進行在額外儲料室中獲 得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種流動混合物在一保持壓力之上，而后提升在額外 儲料室中的該保持壓力高于儲料室中的提升保持壓力，以便轉(zhuǎn)移額外儲料室中累積的聚合 物混合物至儲料室內(nèi)。在此種狀況下，泡沫制品生產(chǎn)的每周期需要時間，主要是由模腔42 中產(chǎn)品固化的需要時間決定。其中對于發(fā)泡劑的高溶解度需求，提升保持壓力的適當(dāng)持續(xù)保持時間，是由保持 壓力大小及在保持壓力與提升保持壓力之間的壓力差距值決定。例如，保持壓力在約為 500psi與1500psi之間，或保持壓力在約為1500psi之上，或保持壓力在約為3000psi之 上；對于較小的保持壓力，需要較高的提升保持壓力，與較長的提升保持壓力的持續(xù)保持時 間。而且，越高的超臨界流體溶解度，在相同的保持壓力下，也需要較高的提升保持壓力，與 較長的提升保持壓力的持續(xù)保持時間。此外，相較于較小的保持壓力，保持壓力越大，及在保持壓力與提升保持壓力之間的壓力差距值也越大，需要的提升保持壓力的適當(dāng)持續(xù)保持 時間越短?；蚴?，相較于較小的保持壓力與提升保持壓力之間的壓力差距值，保持壓力越 大，提升保持壓力的適當(dāng)持續(xù)保持時間越短。然而，希望提升保持壓力的適當(dāng)持續(xù)保持時間 最好至少大于1秒。若以現(xiàn)有技術(shù)在上述額外連通的儲料室中累積的聚合物混合物于高壓下快速進 入儲料室時，常會因壓力波動而導(dǎo)致部份成核。而現(xiàn)有技術(shù)藉由高的保持壓力控制先成核 的氣室生長，但成核氣室的內(nèi)部壓力將與環(huán)境飽和壓力相同，因此若環(huán)境壓力下降且聚合 物很柔軟，先成核氣室將試圖擴張，并造成先成核氣室附近的氣體濃度降低，使先成核氣室 的生長與新氣室的成核之間會產(chǎn)生氣體競爭，而不利于低濃度區(qū)域的氣室成核。此外，現(xiàn)有 技術(shù)對于輸送生成的單相溶液累積至儲料室的路徑中，若發(fā)生有因環(huán)境溫度波動或壓力波 動造成的熱力學(xué)不穩(wěn)定而導(dǎo)致部份成核時，也可能在射出壓降發(fā)生時不利于氣室成核，特 別是當(dāng)超臨界流體溶解度越接近其在聚合物內(nèi)最佳溶解度時。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同?，F(xiàn)有技術(shù)的注射活塞對儲料室中物質(zhì)施加可作為背壓的 一定保持壓力，以維持儲料室中物質(zhì)為未成核的單相熔液。而本發(fā)明技術(shù)的注射活塞，除了 作為對儲料室中物質(zhì)施加可作為背壓的較低保持壓力與作為射出加壓之外，其可進一步提 升壓力至更高的提升保持壓力且維持提升保持壓力一段適當(dāng)時間。本發(fā)明技術(shù)的注射活塞 對儲料室中物質(zhì)依需要提供不同階段的保持壓力需求，有助于發(fā)泡劑在較低的足夠保持壓 力下引進，并藉由更高的提升保持壓力促使已成核氣室的再溶入，與促成更高的發(fā)泡劑溶 解度的單相溶液的生成。此外，對于發(fā)泡劑的選擇也將影響保持壓力的選擇，例如選擇超 臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑時，則保持壓力最好至少大于IlOOpsi之上；選擇超臨界氮作為 發(fā)泡劑時，則保持壓力最好至少大于500psi之上。而且，提升保持壓力的壓力相對于其保 持壓力的壓力至少大于IOOOpsi之上，或更佳的至少大于5000psi之上，或甚至更大。此外，如現(xiàn)有技術(shù)，實施于本發(fā)明方法的液壓系統(tǒng)的所有零組件可被改進，以具 有承受30000psi的壓力。然而，現(xiàn)有技術(shù)的此種改進，目的在藉由活塞提供射出時至少 IOOOpsi至28000psi的增壓壓力，以便控制熔體射出速度，以及維持整個系統(tǒng)的適當(dāng)壓力 以阻止先成核氣室生長。但對于現(xiàn)有技術(shù)，在射出前已存在的氣室，于熔體射出后，已存在 氣室將因壓降而試圖擴張，而不利于氣室成核。而現(xiàn)有技術(shù)未發(fā)現(xiàn)，活塞提供的壓力，除了可作為背壓與射出增壓之外，還可藉由 活塞提供提升保持壓力。本發(fā)明的此種改進，藉由活塞提供持續(xù)一段時間的一提升保持壓 力至更高壓力，甚至更超過28000psi的壓力；其除了可獲得更高發(fā)泡劑溶解度的單相溶液 的生成，并可促使已成核氣室再次溶入，以進一步穩(wěn)定儲料室中單相溶液的生成。無論如何，聚合物的單相溶液的任何氣室成核越接近希望發(fā)生成核作用的場所， 對系統(tǒng)的困擾基本上越少。當(dāng)然，最好是希望無任何氣室成核發(fā)生在成核作用的場所之前， 并在成核場所上瞬時使氣室同時成核。而且，成核場所的位置越接近成型室越佳。此外，雖然未顯示，在本發(fā)明的方法中，為了減少泡沫制品的生產(chǎn)周期時間，以加 速生產(chǎn)泡沫制品，可將圖2例示的兩階段成形的概念，增加額外的階段。例如增加額外的儲 料室，在與射嘴連通的儲料室及一混料裝置之間；此混料裝置作為將發(fā)泡劑與熔融聚合物 混合以建立一種流動聚合物混合物。而額外增加的儲料室，在作為流動混合物的累積與發(fā) 泡劑的進一步溶入聚合物中；故額外的儲料室可外加加熱裝置，且在流動混合物上施加作
13為高保持壓力的背壓，以加速發(fā)泡劑的溶入。其中，混料裝置可以是擠出機或注塑機或其它 類似物。此種狀況，有利于與射嘴連通的儲料室中一直維持在非常高的提升保持壓力之上， 以便確保其發(fā)泡劑更高溶解度的單向溶液的獲得，而且額外儲料室中累積的流動混合物， 可在泡沫制品冷卻固化期間，藉由提升額外儲料室中保持壓力至所需的更高壓力，以在注 射之后快速轉(zhuǎn)移額外儲料室中的流動混合物至與射嘴連通的儲料室中，并在其后的制品冷 卻固化時間對與射嘴連通的儲料室中的熔體提供所需的提升保持壓力。當(dāng)然，本發(fā)明也可 改變轉(zhuǎn)移額外儲料室中的流動混合物至與射嘴連通的儲料室中的步驟成為，先提升額外儲 料室中保持壓力至某提升保持壓力之上以獲得單向溶液，而后進行轉(zhuǎn)移額外儲料室中的單 向溶液至與射嘴連通的儲料室中；此種狀況中，與射嘴連通的儲料室中的提升保持壓力不 需要相同于額外儲料室中的該提升保持壓力，且與射嘴連通的儲料室中的高提升保持壓力 有助于促使因壓力波動而導(dǎo)致的部份已成核氣室再次溶入，以穩(wěn)定與射嘴連通的儲料室中 的單相溶液。此外，還可藉由在與射嘴連通的儲料室中累積的熔體數(shù)量高于每周期由射嘴 注射的單向溶液數(shù)量，使得在每次注射后，留存在與射嘴連通的儲料室中累積的熔體數(shù)量 超過一次注射的需求量，以更進一步確保發(fā)泡劑更高溶解度的獲得。此種狀況，可進一步使 泡沫制品生產(chǎn)的每周期需要時間，幾乎完全由模腔42中產(chǎn)品固化的需要時間決定。而且，雖然仍未顯示，對于本發(fā)明方法的其它具體化安排，可藉由二個以上的聚合 物加工設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明方法的步驟；例如，以二個聚合物加工設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明方法。在此 例示中，共有第一、第二聚合物加工設(shè)備。先在第一聚合物加工設(shè)備中執(zhí)行下述步驟在第 一聚合物加工設(shè)備中引發(fā)泡劑進入聚合物材料；建立發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一 種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液；注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至第二加工設(shè)備 中；其中，該建立發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液的 步驟包含，建立該發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種流動混合物在一保持壓力之上， 而后提升在該流動混合物的該保持壓力至提升保持壓力。而后在第二加工設(shè)備中以來自第 一聚合物加工設(shè)備的溶液制造聚合物的發(fā)泡材料。其中例如，第一聚合物加工設(shè)備的模具 被以第二加工設(shè)備的一儲料室替代，而第二加工設(shè)備為含有另一注射發(fā)泡系統(tǒng)的裝置。或 者，第二加工設(shè)備也可以是一在高壓下的模具，第一聚合物加工設(shè)備的未成核的單相溶液 可在高壓下被注射進入模具中，而此模具可用于模塑成型。在模具的腔中的壓力必需維持 在注射前的發(fā)泡劑溶解于熔融聚合物所需的溶解壓力之上，以便控制在模腔中的流動混合 物為近乎未成核的單相溶液。而后藉由控制模腔中近乎未成核的單相溶液的熱力學(xué)不穩(wěn) 定狀況，以獲得想要的微孔泡沫聚合物材料。此例示中作為第二加工設(shè)備的模具可與第一 聚合物加工設(shè)備分開，以便多個模具配合一第一聚合物加工設(shè)備使需冷卻時間較長的厚壁 泡沫聚合物制品的生產(chǎn)加速。在這些例示中，第一聚合物加工設(shè)備中的保持壓力最好大于 維持所使用的物理發(fā)泡劑的超臨界壓力之上，而且，該保持壓力至少大于約500psi，與其 提升保持壓力的壓力相對于其保持壓力的壓力至少大于IOOOpsi之上，或更佳的至少大于 5000psi之上，或甚至更大。而且，對于實現(xiàn)一想要的氣室密度與氣室尺寸，單相溶液的成核作用步驟也是極 重要的。當(dāng)成核作用發(fā)生在非常高溫上時，其氣室密度通常較高且氣室成長快速，因而不易 控制氣室成長與氣室接合。故可藉由上述的二個以上的聚合物加工設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明方法， 其中例如第一聚合物加工設(shè)備的發(fā)泡劑在單相溶液中更高溶解度的獲得，以及第二加工設(shè)備的近乎未成核的單相溶液的成核與固化。本發(fā)明方法不同于傳統(tǒng)的技術(shù)，因為我們藉由發(fā)泡劑的更高溶解度以獲得比傳統(tǒng) 更高的氣室密度。此外，我們的技術(shù)可解決注射機構(gòu)因每周期的停頓，而影響到殘留在注射 容腔中未射出的聚合物混合物上的壓力變動，所造成的成核作用。因此，本發(fā)明產(chǎn)生的泡沫 材料是更堅韌的。在本發(fā)明的具體實施例的具體化展示及描述，并經(jīng)由澈底地仔細(xì)思考本發(fā)明所作 說明，本發(fā)明的額外優(yōu)點，將很快且明顯地變成易于實施的工藝。當(dāng)本發(fā)明在實際施行之 際，本發(fā)明可以有其它各式各樣且不完全一樣的實體化措施；其能僅修整數(shù)個本發(fā)明的細(xì) 節(jié)，而不偏離本發(fā)明所敘述權(quán)利要求所記載的各項技術(shù)事項的觀點說明，來實行本發(fā)明。因 而，本發(fā)明所作描述及繪圖僅只是在此被視為本質(zhì)上的說明，而非實際實行限制。本發(fā)明方法的前述各種實行形態(tài)與實施方案，系作為一例示來闡明本發(fā)明，但本 發(fā)明并不受到該等例示限制。在本次公開中，僅只顯示且描述本發(fā)明少量的各式各樣的一 些例示。本發(fā)明能夠應(yīng)用在各式各樣的其它組合及環(huán)境中，而且能夠在不超過類似于上述 說明的本發(fā)明概念的范圍內(nèi)改變或修正。
權(quán)利要求
聚合物的發(fā)泡物品的形成方法，步驟包括在一聚合物加工設(shè)備中獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料，以形成一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液；注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至成型室以形成該聚合物的發(fā)泡物品；其特征在于該獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合物材料以形成一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液的步驟包含，獲得該發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種流動混合物在一保持壓力之上，而后提升在該流動混合物的該保持壓力至提升保持壓力。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的步驟 包含，在該聚合物加工設(shè)備中引發(fā)泡劑進入聚合物材料，而后獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的 混合材料。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至成型 室的步驟包含，藉由一成核途徑使該非成核、均質(zhì)、流體、單相的單向溶液在足夠數(shù)量上成 核，以獲得該聚合物的發(fā)泡物品的前驅(qū)物。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于該使該非成核、均質(zhì)、流體、單相的單向溶液在足 夠數(shù)量上成核的步驟包含，在該非成核、均質(zhì)、流體、單相的單向溶液通過該成核途徑至成 型室時，藉由超過至少約每秒15000psi的壓力下降速率以成核。
5.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于包含有壓力在該成型室內(nèi)的該聚合物的發(fā)泡物 品的前驅(qū)物上，以在該聚合物上的溫度降至熔點以下之前，控制該聚合物的 氣室。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中包含在注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至成型室 之前積累其數(shù)量。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中在該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液的積累區(qū)域有一個 由閥控制的出口連接至成型室的入口。
8.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該保持壓力在約為500psi與1500psi之間。
9.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該保持壓力在約為1500psi之上。
10.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該提升保持壓力的壓力相對于該保持壓力的壓 力至少大于IOOOpsi之上。
11.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該提升保持壓力的壓力相對于該保持壓力的壓 力至少大于5000psi之上。
12.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于該發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合物材料在擠出機 中形成。
13.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該提升保持壓力的保持時間至少大于約1秒。
14.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于發(fā)泡劑是一種物理發(fā)泡劑。
15.如權(quán)利要求14的方法，其特征在于該物理發(fā)泡劑在大氣環(huán)境條件下呈氣態(tài)。
16.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于發(fā)泡劑含有二氧化碳。
17.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于發(fā)泡劑含有氮氣。
18.如權(quán)利要求1的方法，其中使該聚合物的發(fā)泡物品的前驅(qū)物在成型室內(nèi)固化，以形 成平均泡孔尺寸小于100微米的一微孔聚合物制品。
19.一種聚合物的發(fā)泡物品的形成方法，步驟包括在一聚合物加工設(shè)備中引發(fā)泡劑進入聚合物材料；建立發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液； 注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至一加工設(shè)備中以制造聚合物的發(fā)泡物品；其 特征在于該建立發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液的步驟 包含，建立該發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種流動混合物在一保持壓力之上，而后 提升在該流動混合物的該保持壓力至提升保持壓力，而且，該保持壓力至少大于約500psi， 與該提升保持壓力的壓力相對于該保持壓力的壓力至少大于約IOOOpsi。
全文摘要
聚合物的發(fā)泡物品的形成方法，步驟包括在一聚合物加工設(shè)備中獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料，以形成一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液；注射該非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液至成型室以形成該聚合物的發(fā)泡物品；該獲得發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合物材料以形成一種非成核、均質(zhì)、流體、單相的溶液的步驟包含，獲得該發(fā)泡劑與熔融聚合物的混合材料的一種流動混合物在一保持壓力之上，而后提升在該流動混合物的該保持壓力至提升保持壓力。本發(fā)明的優(yōu)點是可獲得發(fā)泡劑在聚合物內(nèi)的更高溶解度，更易獲得均勻且極小氣室尺寸，得到高品質(zhì)的超微孔材料；此外，還可解決注射工藝的周期性注射造成合物混合物容腔中壓力周期性變動所產(chǎn)生的困擾。
文檔編號C08J9/12GK101879768SQ200910098358
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者陸孝庭, 陸緯庭 申請人:聯(lián)塑(杭州)機械有限公司;陸孝庭