横向聚结的泡沫板转让专利

申请号 : CN201580057363.1

文献号 : CN107073900B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 詹姆斯·M·琼扎杰弗里·P·卡利什布莱恩·C·费萨尔布赖恩·L·克斯特

申请人 : 3M创新有限公司

摘要 :

本文公开了横向聚结的泡沫板以及用于制造和使用这种泡沫板的方法和设备(包括发泡模具)。

权利要求 :

1.一种横向聚结的有机聚合物泡沫板;

其中所述横向聚结的有机聚合物泡沫板是一体式泡沫板,所述一体式泡沫板是通过横向聚结和凝固熔融的流体流而在单个操作中制备的,并且若所述一体式泡沫板被拆分成多个部分,则会不可接受地受到损坏或破坏,并且,

其中所述一体式泡沫板的成分沿所述一体式泡沫板的长轴均匀分布,并且其中在沿着所述一体式泡沫板的横向轴横穿所述一体式泡沫板的宽度中遇到至少八个界面边界;并且,其中所述界面边界与所述一体式泡沫板的厚度轴至少大体上对齐。

2.根据权利要求1所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式泡沫板包括至少一个主要泡沫层,所述至少一个主要泡沫层包括聚酯泡沫或聚丙烯泡沫。

3.根据权利要求1所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式泡沫板基本上由单层的聚酯泡沫或单层的聚烯烃泡沫组成。

4.根据权利要求1所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中在沿着所述泡沫板的横向轴横穿所述泡沫板的宽度中遇到至少十二个界面边界;并且,其中所述界面边界与所述泡沫板的厚度轴至少大致上对齐。

5.根据权利要求1所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中在沿着所述泡沫板的横向轴横穿所述泡沫板的宽度中遇到至少二十个界面边界;并且,其中所述界面边界与所述泡沫板的厚度轴至少基本上对齐。

6.根据权利要求1所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,

其中所述泡沫板是包括主要有机聚合物泡沫相的一体式复合泡沫板,所述主要有机聚合物泡沫相构成所述一体式复合泡沫板的50体积%至所述一体式复合泡沫板的99.5体积%,并且其包含小于0.85的相对密度,其中所述一体式复合泡沫板包括次要有机聚合物致密相,所述次要有机聚合物致密相构成所述一体式复合泡沫板的0.5体积%至50体积%,并且其包含比所述主要有机聚合泡沫相的相对密度大至少50%的相对密度,并且其中所述主要相和所述次要相各自沿着所述一体式复合泡沫板的长轴连续延伸。

7.根据权利要求6所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要致密相热熔粘合到所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相。

8.根据权利要求7所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要致密相和所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相均由聚酯组成或者均由聚烯烃组成。

9.根据权利要求6所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述复合泡沫板的次要致密相为多个伸长构件的形式,所述多个伸长构件沿着所述泡沫板的横向轴间隔开并横贯所述泡沫板的宽度的至少70%,其中每个伸长构件沿着所述复合泡沫板的所述长轴连续延伸,并且其中每个伸长构件包含的相对密度是所述复合泡沫板的主要泡沫相的相对密度的至少四倍。

10.根据权利要求9所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中每个伸长构件为伸长横条的形式,所述伸长横条包含至少大致上与所述一体式复合泡沫板的厚度轴对齐的横条高度,和至少大体上与所述一体式复合泡沫板的横向轴对齐的横条宽度,并且其中所述横条高度是所述横条宽度的至少四倍,并且其中所述横条高度是所述一体式复合泡沫板的厚度的至少80%。

11.根据权利要求9所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中每个伸长构件基本上由热熔粘合到所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相的非泡沫材料组成。

12.根据权利要求6所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要致密相为次要表面层的形式,所述次要表面层为片状层,其提供了所述一体式复合泡沫板的主要外表面,并且其具有的厚度小于所述一体式复合泡沫板的总厚度的10%,并且其表现出的相对密度是所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相的相对密度的至少四倍。

13.根据权利要求12所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要表面层基本上由热熔粘合到所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相的非泡沫材料组成。

14.根据权利要求13所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要表面层和所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相均由聚酯组成或者均由聚烯烃组成。

15.根据权利要求6所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要致密相为以下的形式:第一次要表面层,所述第一次要表面层为第一片状层,其提供了所述一体式复合泡沫板的第一主要外表面,其具有的厚度小于所述一体式复合泡沫板的总厚度的10%,并且其表现出的相对密度是所述一体式复合泡沫板的主要相的相对密度的至少四倍;

和,

第二次要表面层,所述第二次要表面层为第二片状层,其提供了所述一体式复合泡沫板的第二主要外表面,其具有的厚度小于所述一体式复合泡沫板的总厚度的10%,并且其表现出的相对密度是所述一体式复合泡沫板的主要相的相对密度的至少四倍。

16.根据权利要求15所述的横向聚结的有机聚合物泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的所述第一次要表面层、所述一体式复合泡沫板的所述第二次要表面层,和所述一体式复合泡沫板的所述主要泡沫相均由聚酯组成或者均由聚烯烃组成。

17.一种制品,其包括根据权利要求1所述的一体式泡沫板,其中基底层压到所述一体式泡沫板的至少一个主表面。

18.根据权利要求17所述的制品,其中所述基底是一种双轴取向的聚合物膜,或者多个双轴取向的聚合物膜的层压叠层。

19.根据权利要求17所述的制品,其中所述基底选自纤维增强聚合物膜或片、织造织物、非织造物和金属箔。

说明书 :

横向聚结的泡沫板

背景技术

[0001] 发泡制品已广泛用于隔热或隔音、加固层和/或空间填充层等各种应用中。

发明内容

[0002] 概括地说,本文公开了横向聚结的泡沫板以及用于制造和使用这种泡沫板的方法和设备(包括发泡模具)。在以下具体实施方式中,这些方面和其他方面将显而易见。然而,在任何情况下,都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制,不论此类主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中给出还是在修订的专利申请的权利要求书中呈现,或者另外是在申请过程中呈现。

附图说明

[0003] 图1是沿着泡沫板长轴观察的示例性一体式泡沫板的平面图。
[0004] 图2是由示例性发泡模具生产的示例性泡沫板的前侧透视图。
[0005] 图3是沿着复合泡沫板长轴观察的示例性一体式复合泡沫板的平面图。
[0006] 图4是沿着复合泡沫板长轴观察的另一个示例性一体式复合泡沫板的平面图。
[0007] 在各图中,类似参考标号指示类似元件。一些元件可以相同或相等的倍数呈现;在此类情况下,参考标号可以仅指定一个或多个代表性元件,但应当理解,此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明,否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制,并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地,除非另外指明,否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸,并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。
[0008] 如本文所用,作为对特性或属性的修饰语,除非另外具体地定义,否则术语“大体上”意指该特性或属性将能容易被普通技术人员识别,而不需要较高的近似度(例如,对于可计量特性,在+/-20%内)。对于角度取向,术语“大体上”意指在顺时针或逆时针30度内。除非另外具体地定义,否则术语“大致上”意指高逼近程度(例如,在可定量特性的+/-10%内)。对于角度取向,术语“大致上”意指在顺时针或逆时针10度内。术语“基本上”意指在正或负2%(对于角度取向而言,在正或负2度)以内,并且应当理解,短语“至少基本上”包括“精确”匹配的特定情况。然而,即使是“精确”匹配,或使用术语例如相同、相等、一致、均匀、恒定等的任何其他特性描述的情况,也将被理解为在普通公差内,或在适用于特定情况的测量误差内,而非需要绝对精确或完全匹配。那些普通技术人员将会知道,本文中所使用的术语诸如“基本上不含”等并不排除存在一些含量极低(例如0.1%或更低)的材料,这可在例如使用经过惯常清洗工序的大规模生产设备时发生。本文中对于数值参数(尺寸,比率等)的所有引用都应理解为,可通过使用由参数的多个测量值推导出的平均值来计算(除非另有说明),对于变量型参数尤为如此(例如,对于宽度沿其长轴发生变化的孔来说,可在沿该孔长轴的几个位置处测量孔的宽度,并且使用平均值来计算纵横比)。

具体实施方式

[0009] 术语表
[0010] 发泡模具是指,被构造成耐受在挤出熔融的可发泡流体流的过程中所存在压力的挤出模具。根据定义,发泡模具包括至少一个模腔,其被构造成从例如挤出机接收熔融流体流,并且包括与所述至少一个模腔流体连通的多个模孔。
[0011] 熔融的可发泡流体流是指,包含熔融的可发泡组合物的熔融流体流。在一些情况下,这种流体流可以是多层流体流,其中,例如仅一层流体流包含可发泡组合物。
[0012] 熔融的可发泡组合物是指包含发泡剂(例如,物理发泡剂,诸如气体或液体发泡剂;或化学发泡剂,其可在高温下化学分解,如后文所详述)的熔融的热塑性有机聚合物材料。
[0013] 不可发泡是指,熔融组合物至少基本上不含可活化的发泡剂(例如,使得熔融组合物的固化产物为相对密度至少基本上等于1.0的非泡沫材料)。
[0014] 泡沫是指,在发泡过程进行到所需程度之后,通过固化熔融的可发泡组合物而获得的有机聚合物泡沫。
[0015] 泡沫板是指,具有长度和长轴、横向宽度和横向轴,以及厚度和厚度轴的泡沫实体,这三个轴彼此正交,并且板的宽度大于板的厚度。根据定义,泡沫板的成分至少基本上沿其长轴均匀分布。只要致密材料与板的泡沫部分在同一操作中制造,泡沫板就允许存在致密化(例如非泡沫)材料作为板的一部分,使得这些部分共同构成一体式板。
[0016] 一体式是指,通过聚结和凝固熔融的流体流而在单个操作中制备的实体(例如,泡沫板),若该实体被拆分成多个部分,则会不可接受地受到损坏或破坏。只要实体的所有部分(例如,层、构件等)在单个(例如聚结/凝固)操作中得到制造并且彼此聚集在一起,使得这些部分不能彼此分离,也不能从彼此拆卸,则一体式实体就可以是复合实体。
[0017] 复合泡沫板是指,除了主要泡沫相之外还包括至少一个含有致密化材料的次要泡沫相的一体式泡沫板。
[0018] 术语“致密化”用于区分复合泡沫板的次要相与复合泡沫板的主要泡沫相,并且意指次要相所展现出的相对密度比主要泡沫相的相对密度高至少约15%。术语“致密化”为了便于描述而使用,其不表示“致密化”材料不能是泡沫,也不要求致密化材料必须是先以较低密度制备、而后进行加工以增加其密度的材料。
[0019] (例如泡沫材料的)相对密度是通过将材料(例如,含有空气填充的泡孔的泡沫)的总体密度除以构成该材料的泡孔壁的物质的密度,而获得的无量纲参数。相对密度有时称为折算密度。例如,聚酯泡沫的密度为0.5g/cc,并且其含有的泡孔壁由密度为1.35g/cc的聚酯制成,则相对密度为约0.37。对于常规的非泡沫(和非多孔)材料,相对密度将至少基本上等于1.0。
[0020] 横向聚结的泡沫板
[0021] 本文公开了横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板1100,如图1中的示例性实施方案中所示。泡沫板1100具有长轴(其对应于聚结形成板的流体流的挤出方向)、横向轴(ls)和横向宽度,以及厚度轴(t)和厚度(根据定义该厚度小于横向宽度)。横向聚结的是指,一体式泡沫板主要通过熔融挤出物流体流的横向聚结而制成,如下面详细定义的那样。
[0022] 此类泡沫板可以由图2中所示的示例性装置和工艺制成,该图示出了示例性整体泡沫板1100,其通过(横向)聚结和凝固从模具1的孔10排出的熔融可发泡挤出物流体流1010而制成。普通技术人员将理解,从沿着发泡模具的横向轴间隔开的多个模孔例如以横向对齐的图案排出熔融的可发泡挤出物流体流1010这一做法,可以得到主要通过横向聚结熔融可发泡挤出物流体流而形成的泡沫板1100,其中所述孔具有至少大致上沿着模具的高度轴取向的长轴。也就是说,泡沫板1100可以主要通过熔融流体流扩张(大部分是由于该流体流离开模孔时开始发泡)并且横向铺展(在图2的描述中向右和向左铺展)以致彼此相遇并聚结而形成。
[0023] 此类孔布置方式及其用途,以及所得到的泡沫板产品将不同于通过将熔融的可发泡挤出物流体流排出穿过少量狭槽孔(例如,一个孔)而制备泡沫板的布置方式,所述狭槽孔具有沿模具的横向轴取向的长轴(例如,如在常规“衣架”式模具/孔中那样)。普通技术人员将理解,在使用此类“衣架”式模具/孔设计时,可能几乎不或不发生横向聚结。
[0024] 可以例如通过界面边界1102(在图1和图2中以示例性理想化表示形式示出)来辨别横向聚结的泡沫板,该界面边界划定了相邻流体流的侧表面彼此相遇(在图2中示出了此类会合点1103)并彼此结合的位置。应当理解,由于例如在发泡工艺中可能发生横向铺展,因而在一些实施方案中,界面边界1102可以比相邻流体流1010所源自的模孔10的间隔分开得更多(跨过泡沫板1100的横向宽度(ls))。
[0025] 界面边界1102可以是模糊隐约的,这是本公开的一个优点,即流体流可按此类完整方式聚结形成一体式结构,由此使得来自不同流体流的所得泡沫板的各个部分彼此不能轻易分开,并且不能通过在横截面中切割板并且在视觉上检查暴露的表面这一简便手段来区分。(因此,此类横向聚结的泡沫板具有优于例如在授予Wiley的美国专利3573152中描述的某些泡沫板的优点,所述专利中泡沫板的单个部分可以容易地彼此分离。)然而,随着边界从任一侧接近,可以例如通过评价泡沫的泡孔的尺寸和/或形状来辨别此类界面边界。例如,可以使用(例如沿板的厚度轴的泡孔尺寸相对于沿着板的横向轴的泡孔尺寸的)纵横比或局部相对密度来辨别界面边界。或者,(例如由于两种流体流的横向最外侧的泡孔壁发生碰撞和合并)此类界面边界可以表现出使泡孔壁的厚度出现局部增加的情况。或者,泡孔打开或关闭的程度可以在此类界面处变得不同。一般来讲,任何合适的视觉或光学方法皆可用于任何此类表征。此类方法可依赖于检查(例如通过视觉检查、光学显微镜或电子显微镜)。或者,可以使用诸如反射计、高光谱成像、光散射、X射线散射、中子散射等方法。
[0026] 除了泡沫的这些特性之外,构成泡沫的泡孔壁的有机聚合物材料的其他特性(诸如结晶状态)可以在此类界面边界处发生改变。这可以例如通过(例如)熔融温度、玻璃化转变温度、损耗角正切值、结晶度百分比等的改变或间断来识别。界面边界也可以表现为例如边界区域的压痕硬度与(例如沿着泡沫的横向轴)远离该边界的区域的压痕硬度的差异。在涉及复合泡沫板的实施方案中,主要泡沫相和次要致密相之间的界面边界通常可以通过例如相对密度的变化来识别;主要泡沫相和次要非泡沫相之间的界面边界的特定情况可以通过从存在泡孔到不存在泡孔的变化来容易地识别。
[0027] 可凭借通过任何方法,在横越泡沫板时,通过监测泡沫的一种或多种特性来识别聚结的流体流的界面边界。在横向聚结的泡沫中,此类界面边界将主要在沿板的横向轴(ls)(即沿着板的宽度)横越泡沫板时发生相遇和交叉,而不是在沿着板的厚度轴线(t)横越泡沫板时发生相遇和交叉。具体地讲,此类界面边界将主要作为界面(例如,至少大致上平坦的界面)1102存在,它们与图1中所示板的厚度轴(t)至少大体对准(并且沿着板的长轴延伸)。相比之下,对于例如通过单个衣架式狭槽模具制备的泡沫来说,几乎不存在或根本不存在此类界面边界。进一步相比之下,对于通过将流体流挤出穿过常规排列的孔(诸如美国专利3573152的图2中所示的孔式样)这一方式制备的泡沫来说,在不沿板的横向轴方向上横越泡沫板时,能够遇到并交叉大量的界面边界。
[0028] 因此,如本文所公开的那样,横向聚结的泡沫板是这样的板:其中沿其横向轴(ls)横越泡沫板的整个宽度中遇到多个(例如,至少四个)可辨识的界面边界;并且其中由组合中的板的所有界面边界表现出的总面积的至少约80%与泡沫板的厚度轴(t)至少大体对准。在各种实施方案中,可以存在至少6、8、10、12、14、16、20、25或30个此类界面边界(它们至少与泡沫板的厚度轴(t)大体对准)。在另外的实施方案中,可以存在至多约5000、2000、1000、500、200、100、50或20个此类界面边界。(应当理解,界面边界的数量通常可以是(n-
1),其中n是用来制造横向聚结的泡沫板的横向对准的模孔10的数量。)
[0029] 在各种实施方案中,板的所有界面边界的总面积的至少约80%、85%、90%、95%、98%或至少基本上100%,至少大体上、至少大致上或至少基本上与泡沫板的厚度轴(t)对准。图1的示例性表示形式示出了以下情况:其中在泡沫板1100中存在20个界面边界,并且其中所有界面边界的总组合区域的大约100%至少基本上与泡沫板的厚度轴(t)对准。也就是说,与例如美国专利3573152的图4中所示的聚结股线泡沫板相比之下,此类板的界面边界区域基本上都不与板的横向轴(ls)对准。
[0030] 在各种实施方案中,界面边界1102的(按数量计)至少大约60%、80%、90%或基本上100%,至少大体上沿着泡沫板的厚度轴(t)延伸超过泡沫板厚度的至少大约80%、90%、95%、98%或至少基本上100%。
[0031] 在一些实施方案中,一体式泡沫板是无槽道型泡沫板。无槽道型板几乎不具有或者不具有沿着所形成板的长轴延伸的肉眼可见的内部中空(例如,空气填充的)伸长槽道。(在一些情况下,由于在流体流发生凝固之前,至少一些熔融可发泡挤出物流体流的表面未能完全接触其他流体流的表面,因此可无意地形成或通过设计形成此类槽道。)此类无槽道型板是这样的板:如果沿与板的长轴(挤出方向)正交的平面的截面进行切割,板将基本上不具有(即平均小于1%,以该横截面暴露表面的总面积的百分比来衡量)此类肉眼可见的内部中空伸长槽道。(沿着板的长轴延伸的肉眼可见的内部中空伸长槽道不应与泡沫的实际泡孔混淆;而且沿着泡沫板的主表面或次边缘的轻微不规则部分不应被视为内部槽道。)[0032] 横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板可以由任何合适的有机聚合物材料构成,如本文别处详细讨论的那样。此类泡沫板可包括泡沫,该泡沫是开孔泡沫或闭孔泡沫;或者,可以存在两种泡孔类型的混合物。泡沫板的(或者例如,如果泡沫板是包括如本文别处讨论的非泡沫材料的复合泡沫板,则板的主要泡沫相的)相对密度可以具有任何合适的值。在各种实施方案中,相对密度可以小于约0.85、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1。在另外的实施方案中,相对密度可以大于约0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3或0.4。泡沫板(或(再次)复合泡沫板的主要泡沫相)可以表现出任何合适范围内的平均泡孔尺寸。在各种实施方案中,平均泡孔尺寸可以为至多约4000微米、2000微米、1000微米、800微米、600微米、400微米、200微米、100微米、80微米、60微米、40微米、20微米或10微米。在另外的实施方案中,平均泡孔尺寸可以为至少1微米、5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、40微米、50微米、100微米或200微米。
[0033] 在各种实施方案中,横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板可以表现出至少约1MPa、5MPa、10MPa、20MPa或30MPa的剪切模量。在各种实施方案中,横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板可以表现出至少约1MPa、5MPa、10MPa、20MPa或30MPa的压缩模量。应当理解,此类特性的泡沫板可以很适合用作(例如,至少半永久性的)结构性/加固部件,因此,其不同于例如非常薄弱以主要用于例如空间填充或包装应用的有机聚合物泡沫板。
[0034] 泡沫板1100可以是任何所需组合物,来源于例如包含任何所需有机聚合物材料与任何合适发泡剂的组合的任何合适的熔融可发泡组合物。合适的有机聚合物可以选自任何热塑性(可熔融挤出的)组合物,包括例如一种或多种均聚物、共聚物(无论是无规、嵌段、接枝等)、各种均聚物或共聚物的混合物或共混物等。在具体的实施方案中,如果需要,(例如,为提供更高的熔体强度)任何此类聚合物可以是支链的。合适的有机聚合物可以选自例如聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯等。只要某类添加剂不会不可接受地妨碍组合物的发泡能力,就可将任何合适的此类添加剂纳入在内。例如,可以使用一种或多种无机添加剂,诸如矿物填料、增强填料、颜料等(例如,滑石粉、二氧化硅、粘土、二氧化钛、玻璃纤维、玻璃泡、片晶、纳米粒子、纳米管等)。其他添加剂可以包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、扩链剂、抗静电剂、受阻胺光稳定剂、水解稳定剂、成核剂、加工助剂、阻燃剂、着色剂、滑爽剂等。可以采用任何所需的组合使用任何这些添加剂。
[0035] 在一些实施方案中,有机聚合物材料可以是聚烯烃材料。合适的聚烯烃材料的非限制性列表包括例如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)以及任何这些物质的共聚物和共混物。
[0036] 在一些实施方案中,有机聚合物材料可以是聚酯材料。“聚酯”是指其中有机聚合物材料的至少约70重量%为具有酯键的均聚物和/或共聚物的任何材料。在各种实施方案中,酯键聚合物链构成材料重量的至少约80%、至少约90%、至少约95%、至少约98%或至少99.5%。在各种实施方案中,聚酯为至少70重量%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、至少80重量%的聚对苯二甲酸乙二醇酯、至少90重量%的聚对苯二甲酸乙二醇酯,或至少95重量%的聚对苯二甲酸乙二醇酯。在另外的实施方案中,聚酯材料基本上由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成,这种情况将被理解为不排除存在少量(例如,不到约2.0摩尔%)的衍生自非乙二醇的二醇的单体单元。
[0037] 合适的聚酯包括例如通常通过含羟基的单体和/或低聚物(例如,扩链剂)与含聚酸或含聚酯的单体和/或低聚物(例如,二羧酸或二酯,诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸酯等)的缩聚而制备的那些。此类聚酯可由聚酸或由此类材料的任何成酯等同物(例如,由可以聚合从而最终提供聚酯的任何材料)制成。此类聚酯可由任何合适的含羟基扩链剂或扩链剂的组合制成。常用的扩链剂包括例如二碳二醇,乙二醇(2G,当与对苯二甲酸或酯聚合时得到聚酯“2GT”);三碳二醇,1,3-丙二醇(3G,当与对苯二甲酸或酯聚合时得到聚酯“3GT”);以及四碳二醇,1,4-丁二醇(4G,当与对苯二甲酸或酯聚合时得到聚酯“4GT”)。用于2GT的其他名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET,用于3GT的其他名称为对苯二甲酸三亚甲基酯(PTT)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT),并且用于4GT的其他名称为聚对苯二甲酸丁二醇酯或PBT。聚酯可例如由任何合适的含聚酸的或含聚酯的单体或低聚物或其组合制成。在一些实施方案中,可以对此类单体或低聚物进行选择,使得所得聚酯是芳族聚酯;在其他实施方案中,可以对其进行选择,使得所得聚酯是脂族聚酯。可以使用任何上述聚酯(例如,脂族与芳族)的共混物,也可以使用其脂族/芳族共聚物。
[0038] (不仅用于可发泡组合物,而且用于致密组合物,例如不可发泡组合物的)可用聚酯的进一步细节在2015年2月19日作为美国专利申请公开2015/0047774公布的标题为“Methods of Bonding Polyester Substrates(键合聚酯基材的方法)”的美国专利申请14/363132中有所描述,该专利申请的全部内容以引用方式并入本文。在将聚酯用于可发泡组合物的特定情况下,可能有利的是,(例如为了提高熔融组合物的熔体强度)可发泡组合物包含扩链剂。通常为此类目的,使用诸如邻苯二甲酸酐、马来酸酐或均苯四酸二酐(PMDA)的酸酐,和/或诸如某些氮丙啶、环氧化物和二胺的化合物。
[0039] 制得泡沫板1100的熔融可发泡组合物,可包括任何有效量的任何合适的发泡剂(有时被称为起泡剂)。此类发泡剂通常大致分类为物理发泡剂(意指经历物理相变(例如挥发或蒸发)而没有发生任何化学反应的分子),或分类为化学发泡剂(其中通常发生化学反应以释放气态或挥发性分子)。物理发泡剂的非限制性示例包括各种气体(例如氩气、氦气、氮气、二氧化碳等)。另外的示例包括可挥发液体,包括诸如各种丙烷、丁烷、戊烷、庚烷等的烃类。化学发泡剂的非限制性实例包括,例如偶氮二甲酰胺、氧双(苯磺酰肼)、苯基四唑和包含例如碳酸钠和/或碳酸氢钠的碱金属碳酸盐。
[0040] 在一些实施方案中,横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板1100可基本上由有机聚合物泡沫组成。也就是说,此类泡沫板将至少基本上由在板的整个长度、宽度和厚度(除了如上所述的界面边界)上均匀延伸的单个单层泡沫均匀制成,不存在其他材料的次要相(例如,横条和/或片状层)。在图1的示例性实施方案中描述了这类单层泡沫板1100。
[0041] 在其他实施方案中,横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板1100可以是一体式复合泡沫板1140,如图3和图4的示例性实施方案所示。根据定义,复合泡沫板包含至少一个主要有机聚合物泡沫相1150和至少一个次要有机聚合物致密相1200。根据定义,每个相(包括次要相)都是沿着复合泡沫板的长轴连续延伸并且至少大致上与板的长轴对准的宏观相(例如,如图3所示的横条,或如图4所示的片状表面层)。(通常,此类次要相将至少基本上与板的长轴对准。)除此之外,根据定义,每个次要相具有延伸(例如,在为横条的情况下沿着泡沫板的厚度轴延伸,或者在为片状表面层的情况下沿着泡沫板的横向轴延伸)至少约2mm距离的第二尺寸,所述距离沿着板的长轴至少大体上是恒定的。
[0042] 此类宏观次要相不能由诸如颗粒(例如,矿物填料、玻璃珠、微球、冲击改性剂等)、晶须、纤维或线等微观实体提供。此类次要相也不能通过存在不同域(例如,片晶、球晶等)等来提供,所述域在例如半结晶聚合物中在微观尺度上发生是众所周知的。也就是说,虽然在次要相中允许任何此类实体并且可存在任何此类实体,但是此类实体本身的存在不能提供本文所公开的一体式复合泡沫板的次要相。此外,根据定义,此类次要相不包括以预先存在(固体)的形式被引入熔融挤出物流体流中的任何已形成的实体,诸如被引入熔融挤出物流体流当中使得流体流将实体至少部分地包封在由此形成的泡沫板内的任何类型的预先存在的构件、棒、线、丝、网等。
[0043] 如术语表中所述,泡沫板的致密次要相将呈现出比板的主要泡沫相的相对密度高至少约15%的相对密度。例如,致密次要相可来源于与用来提供泡沫板的主要泡沫相类似或相同的熔融有机聚合物材料,但是其具有较低量的发泡剂,以便提供较低的发泡程度。应当强调,术语“致密”不表示或不要求任何特定的绝对密度,而仅仅表示次要相的相对密度比复合泡沫板的主要泡沫相高至少约15%。然而,在一些特定实施方案中,次要致密相可采取相对密度至少基本上为1.0的非泡沫相的形式。
[0044] 在一些实施方案中,致密次要相可在化学组成上不同于泡沫板的主要泡沫相。在一些实施方案中,此类差异可相对较小,这样可有利地促进或增强组合物在聚结过程中彼此混合和/或彼此物理或化学粘合的能力。在具体实施方案中,致密次要相和主要泡沫相可彼此熔融粘合。
[0045] 在各种实施方案中,致密相可具有比主要泡沫相的相对密度高至少约50%、高至少约100%(即,为其两倍)或为其3、4、8、16、32或64倍的相对密度。在另外的实施方案中,致密相可具有为主要泡沫相的相对密度的至多约32、16、8、4或2倍的相对密度。应当注意,非泡沫(通常无孔)材料的相对密度将至少基本上为1.0。
[0046] 在各种实施方案中,泡沫板的主要泡沫相可构成复合泡沫板的至少约40、50、60、80、90、95、98或99体积%。在另外的实施方案中,泡沫板的主要泡沫相可构成复合泡沫板的至多约99.5、99、97、95、90、80或70体积%。在各种实施方案中,泡沫板的次要致密相可构成复合泡沫板的至多约60、50、40、20、10、5、2、1或0.5体积%。(术语“主要”和“次要”用于方便描述以区分泡沫相和致密相,不一定要求“主要”相必须构成复合泡沫体板的例如50体积%以上。)
[0047] 在另外的实施方案中,泡沫板的次要致密相可构成复合泡沫板的至少约0.2、0.5、1.0、3.0、5、10、20或30体积%。(所有此类计算均基于主要相和次要相的标称肉眼可见体积。)
[0048] 在一些实施方案中,复合泡沫板可包括单个连续实体形式的主要泡沫相,所述单个连续实体不被任何介于其间的次要相的存在打断。图4的示例性复合泡沫板就是这种类型的示例。在其他实施方案中,复合泡沫板可包括至少部分被介于其间的次要相打断的主要泡沫相。图3的示例性实施方案就是这种类型的示例。在具体实施方案中,主要泡沫相可以多种实体的形式存在,这些实体例如完全被介于其间的次要相打断。如果至少一些次要相实体1250完全延伸到泡沫板的第一主表面1111和第二主表面1113,则图3的示例性实施方案将是这种类型。在此类实施方案中,如果需要,主要泡沫相1150的实体可全部来源于相同的熔融组合物,因此可全部表现出相同的特性(例如,相对密度)。
[0049] 类似地,在一些实施方案中,复合泡沫板可包括单个连续实体形式的次要致密相,所述单个连续实体不被任何介于其间的主要相的存在打断。图4的示例性复合泡沫板就是这种类型的示例。在其他实施方案中,复合泡沫板可包括至少部分被介于其间的主要泡沫相打断的次要相。图3的示例性实施方案就是这种类型的示例。图3示出了这样的布置:其中次要相1200作为多个离散实体1250存在。因此应当清楚,本文使用的术语“相”因而包括其中相作为多个离散实体存在的情况。在一些实施方案中,如果需要,次要相的实体可全部来源于相同的熔融组合物,因此可全部表现出相同的特性(例如,相对密度)。在一些实施方案中,一体式复合泡沫板的次要致密相可被熔融粘合到复合板的主要泡沫相。在特定实施方案中,次要致密相和主要泡沫相均可由聚酯组成。
[0050] 在一些实施方案中,作为一体式复合泡沫板1140的一体式泡沫板1100可包括主要泡沫相1150和次要致密相1200,所述次要致密相是多个伸长构件1250的形式,所述多个伸长构件跨越泡沫板至少70%的宽度并沿着泡沫板的横向轴间隔开,其中每个伸长构件沿着复合泡沫板的长轴连续延伸。图3示出了这种类型的示例性设计。在各种实施方案中,此类伸长构件可跨越复合泡沫板至少约80、85、90或95%的宽度间隔开。在各种实施方案中,每个次要相伸长构件1250可包括为复合泡沫板1100的主要泡沫相1150的相对密度的至少约两倍、四倍、六倍或八倍的相对密度。
[0051] 在一些实施方案中,伸长构件可以是伸长横条1250的形式,所述伸长横条包括至少大致上与一体式复合泡沫板的厚度轴对准的横条高度和至少大体上与一体式复合泡沫板的横向轴对准的横条宽度。在这种情况下,横条高度将是沿着横条(沿着板的厚度轴)测量的端到端距离,并且将对应于次要相的定义中提到的第二尺寸(其值为至少约2mm)。根据定义,横条高度大于横条厚度。在各种实施方案中,横条高度可以是横条厚度的至少约1.5、2、4、6、8或10倍(在例如横条厚度沿着横条高度变化的情况下,使用平均横条高度和横条厚度)。
[0052] 横条高度可以是相对于一体式复合泡沫板的厚度的任何合适的值。在各种实施方案中,横条高度可以是一体式复合泡沫板的厚度的至少约20、40、60、80、90或95%。在另外的实施方案中,横条高度可以是板的厚度的至多约100、99、98、95或90%。尽管在图3的示例性实施方案中示出了相同的横条高度,但不是所有横条1250都必须具有相同或甚至类似的横条高度。在一些实施方案中,伸长构件(例如,横条)1250可在横条的至少一端(沿着板的厚度轴)“内埋”。这是指构件的该端不提供复合泡沫板的主表面的任何部分。相反,主要泡沫相1150的一部分可覆盖在横条上,如图3所示。对于所有横条1250,图3的示例性实施方案示出了横条1250的两端均是内埋端的布置。在以这种方式内埋伸长构件的特定实施方案中,复合泡沫板的主表面(在这种情况下,其可由泡沫本身的主表面提供)至少基本上不会发生“透印”,“透印”现象被定义为在主要泡沫表面中形成块或凸起,这是由于在块或凸起区域中存在内埋在主要泡沫表面之下的伸长构件(例如,横条)而引起的。
[0053] 伸长构件(例如,伸长横条)可在一体式复合泡沫板中发挥任何有用功能。普通技术人员应当理解,例如此类横条可用作有利地增强一体式泡沫板的弯曲刚度、硬度、结构完整性等的加固横条。
[0054] 在一些实施方案中,作为一体式复合泡沫板1140的一体式泡沫板1100可包括主要泡沫相1150和次要致密相1200,所述次要致密相为次要表面层1270的形式,所述次要表面层是提供复合泡沫板的主要外表面1111的片状层,如图4中的示例性实施方案所示。应当理解,此类片状表面层1270通常将沿着泡沫板1140的长轴连续延伸。此类片状表面层可具有相对于所需的主要泡沫相1150的横向宽度的任何横向宽度。图4示出了其中表面层1270的横向宽度至少基本上等于主要泡沫相1150的横向宽度的具体实施方案。然而,在其他实施方案中,表面层1270可具有为主要泡沫相1150的横向宽度的至少约50、60、70、90或95%的横向宽度。在另外的实施方案中,表面层1270可具有为主要泡沫相1150的横向宽度的至多约100、99、98、95、90、80或70%的横向宽度。可以方便地提供表面层1270作为单个实体,所述单个实体延伸横贯由此形成的一体式复合泡沫板的至少基本上整个横向宽度,如图4所示。然而,如果需要,可以提供多个表面层1270(例如,作为条带),所述多个表面层间隔开并横贯主要泡沫相1150的横向宽度。在各种实施方案中,此类片状表面层1270可具有小于复合泡沫板的总厚度的约25、20、15、10、5、3、2或1%的厚度(例如,平均厚度)。在各种实施方案中,片状表面层1270可包括为复合泡沫板1100的主要泡沫相1150的相对密度的至少约两倍、四倍、六倍或八倍的相对密度。
[0055] 应当理解,具有这种一般类型的次要致密表面层的一体式复合泡沫板将包括主要泡沫相与次要致密相之间的界面边界。该界面边界将至少大体上沿着泡沫板的横向轴取向。然而,主要泡沫相仍将显示足够数量的界面边界,所述界面边界至少大体上与泡沫板的厚度轴(t)对准,使得复合泡沫板是本文所定义的横向聚结的泡沫板。
[0056] 图4的描述示出了其中一体式复合泡沫体板1140具有第一次要相表面层和第二次要相表面层1270(分别位于中心主要泡沫相1150的每一侧上)的实施方案。在这种情况下,第二此类表面层可具有任何上述特性和属性。在具体实施方案中,第二此类表面层可具有与第一表面层的组成和/或特性至少大体上相似、至少大致上相似或至少基本上相同的组成和/或特性。
[0057] 一个或多个片状表面层可在一体式复合泡沫板中发挥任何有用功能。普通技术人员应当理解,例如此类层可用作粘结层,所述粘结层提供具有主外表面1111的泡沫板,所述主外表面比主要泡沫层1150本身的(原有)最外层表面更易于粘合。例如,如果主要泡沫层1150由聚酯组成,则可使用次要相表面层,例如二醇改性的聚酯。相比于将此类膜直接粘合到聚酯主要泡沫层1150本身的主表面,此类材料可更易于将例如双轴取向的聚酯膜熔融粘合到所述聚酯主要泡沫层本身的主表面。(不管是作为粘结层的补充还是替代)片状表面层可提供加固或加强功能。例如,图4所示的一般类型的一体式复合泡沫板可提供夹层型泡沫复合材料,其中两个相对高密度的相对较薄的表面层(因此例如固有地具有较高刚度(并且其可有利地由非泡沫材料组成))外面夹着较低密度的内部泡沫芯。此外,一个或多个片状表面层1270可来源于熔融组合物,所述熔融组合物为气体和/或蒸气通道提供比来源于主要泡沫相1150的熔融组合物更高的阻隔。在这种情况下,发泡剂从初始泡沫的生长泡孔中(例如,在至少大体上沿着初始泡沫板的厚度轴的方向上)扩散逃逸的程度可比在没有初始片状表面层的情况下的程度有所降低。这可例如使得泡沫中的泡孔生长受限或减少,从而可有利地产生(平均)泡孔尺寸较小的泡沫(例如,微孔泡沫)。
[0058] 在具体实施方案中,一体式复合泡沫板可以至少一个片状表面层的形式和多个伸长构件的形式呈现出次要相。此类次要相可包含或可不包含相同的组成。
[0059] 横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板(例如,一体式复合泡沫板)可通过任何合适的方法制备,只要该方法能提供满足本文之前提供的定义的产品即可。在一些实施方案中,此类泡沫板可通过使用在与本申请同日提交的标题为“FOAMING DIE AND METHOD OF USE”(发泡模具及使用方法)的美国临时专利申请序列号62/067,888(代理人档案号75375US002)中描述的一般类型的发泡模具来制备,该专利申请的全文以引用方式并入本文。在一些实施方案中,此类泡沫板可通过使用在与本申请同日提交的标题为“SHIM-STACK FOAMING DIE”(垫片堆叠件发泡模具)的美国专利申请序列号62/067,890(代理人档案号
75788US002)中描述的一般类型的发泡模具来制备,该专利申请的全文以引用方式并入本文。
[0060] 在一些实施方案中,可将基底(例如,片状基底)层压到一体式泡沫板1100的主表面。这可使用任何所需的层压方法以任何合适的方式进行,例如通过使用粘合剂等。在具体实施方案中,可以有利地进行此类内嵌式层压,这意味着通过使用层压装置(与用于制备板1100的发泡模具1物理地内嵌式共同定位),在通过聚结流体流1010生成板1100之后,基本上立即将基底层压到板1100。
[0061] 根据需要,可将任何所需的基底层压到任何泡沫板。合适的基底可选自例如金属箔、金属网、无机纤维幅材(诸如,玻璃纤维或岩棉)等。在一些实施方案中,要层压的基底可以是有机聚合物基底。在特定实施方案中,此类基底可以是纤维材料,例如任何合适组成的织物、非织造幅材、机织幅材或针织幅材、稀松布或网等。在一些实施方案中,此类基底可以是用反应性材料预浸渍的纤维材料(例如,其可以是包含诸如环氧树脂的“预浸渍体”的玻璃纤维基底)。在一些实施方案中,基底可以是任何合适组成的有机聚合物膜或片(包括例如纤维增强膜或片)。在特定实施方案中,此类膜可以是聚酯膜,例如双轴取向的聚酯膜。在具体实施方案中,要层压到泡沫板的聚合物膜可以是经闪光灯照射的膜。可将膜经闪光灯照射的详细过程在2015年2月19日公开的标题为“Methods of Bonding Polyester Substrates”(粘合聚酯基材的方法)的美国专利申请序列号14/363132(美国专利申请公开2015/0047774)中有所描述,该专利申请的全文以引用方式并入本文。
[0062] 在一些实施方案中,层压有基底的一体式泡沫板可以是包含至少主要泡沫相和次要致密相的一体式复合泡沫板,所述次要致密相可例如由非泡沫材料制成。在一些实施方案中,此类复合泡沫板的次要相可采取本文所述的一个或多个伸长构件的形式。在一些实施方案中,此类复合泡沫板的次要相可采取层压有基底的至少第一表面层(和任选的第二表面层)的形式。可能特别有利的是,此类表面层功能(例如,作为粘结到特定基底的粘结层)可比其粘合到泡沫相更容易地粘合。例如,在具体实施方案中,例如当聚对苯二甲酸乙二醇酯主要泡沫相(层)具有层压到其上的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底(例如,膜或非织造幅材)时,可使用包含例如乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯的粘结层。在一些实施方案中,可将第一基底层压(例如,经由熔融粘合的内嵌式层压)到板1100的第一主表面,并且可将第二基底类似地层压到板1100的第二主表面。
[0063] 示例性实施方案列表
[0064] 实施方案1是横向聚结的一体式有机聚合物泡沫板。实施方案2是根据实施方案1所述的一体式泡沫板,其中所述一体式泡沫板包括至少一个主要泡沫层,所述至少一个主要泡沫层包括聚酯泡沫或聚丙烯泡沫。实施方案3是根据实施方案1所述的一体式泡沫板,其中所述一体式泡沫板基本上由单层的聚酯泡沫或单层的聚烯烃泡沫组成。
[0065] 实施方案4是根据实施方案1-3中任一项所述的一体式泡沫板,其中在沿着所述泡沫板的横向轴横穿所述泡沫板的宽度中遇到至少八个界面边界;并且,其中所述界面边界与所述泡沫板的厚度轴至少大体上对齐。实施方案5是根据实施方案1-3中任一项所述的一体式泡沫板,其中在沿着所述泡沫板的横向轴横穿所述泡沫板的宽度中遇到至少十二个界面边界;并且,其中所述界面边界与所述泡沫板的厚度轴至少大致上对齐。实施方案6是根据实施方案1-3中任一项所述的一体式泡沫板,其中在沿着所述泡沫板的横向轴横穿所述泡沫板的宽度中遇到至少二十个界面边界;并且,其中所述界面边界与所述泡沫板的厚度轴至少基本上对齐。
[0066] 实施方案7是根据实施方案1-6中任一项所述的一体式泡沫板,其中所述泡沫板是包括主要有机聚合物泡沫相的一体式复合泡沫板,所述主要有机聚合物泡沫相构成所述板的约50体积%至所述板的约99.5体积%,并且其包含小于约0.85的相对密度,其中所述一体式复合泡沫板包括次要有机聚合物致密相,所述次要有机聚合物致密相构成所述一体式复合泡沫板的约0.5体积%至约50体积%,并且其包含比所述主要有机聚合泡沫相的相对密度大至少约50%的相对密度,并且其中所述主要相和所述次要相各自沿着所述一体式复合泡沫板的长轴连续延伸。
[0067] 实施方案8是根据实施方案7所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的所述次要致密相热熔粘合到所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相。实施方案9是根据实施方案8所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的所述次要致密相和所述一体式复合泡沫板的所述主要泡沫相,均由聚酯组成或者均由聚烯烃组成。
[0068] 实施方案10是根据实施方案7-9中任一项所述的一体式复合泡沫板,其中所述复合泡沫板的次要致密为多个伸长构件的形式,所述多个伸长构件沿着所述泡沫板的横向轴间隔开并横贯所述泡沫板的宽度的至少70%,其中每个伸长构件沿着所述复合泡沫板的所述长轴连续延伸,并且其中每个伸长构件包含的相对密度是所述复合泡沫板的所述主要泡沫相的相对密度的至少约四倍。实施方案11是根据实施方案10所述的一体式复合泡沫板,其中每个伸长构件为伸长横条的形式,所述伸长横条包含至少大致上与所述一体式复合泡沫板的厚度轴对齐的横条高度,和至少大体上与所述一体式复合泡沫板的横向轴对齐的横条宽度,并且其中所述横条高度是所述横条宽度的至少四倍,并且其中所述横条高度是所述一体式复合泡沫板的厚度的至少约80%。实施方案12是根据实施方案10-11中任一项所述的一体式复合泡沫板,其中每个伸长构件基本上由热熔粘合到所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相的非泡沫材料组成。
[0069] 实施方案13是根据实施方案7-9中任一项所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要致密相为次要表面层的形式,所述次要表面层为片状层,其提供了所述一体式复合泡沫板的主要外表面,并且其具有的厚度小于所述一体式复合泡沫板的总厚度的约10%,并且其表现出的相对密度是所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相的相对密度的至少约四倍。实施方案14是根据实施方案13所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的所述次要表面层,基本上由热熔粘合到所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相的非泡沫材料组成。实施方案15是根据实施方案13-14中任一项所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的所述次要表面层和所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相,均由聚酯组成或者均由聚烯烃组成。
[0070] 实施方案16是根据实施方案7-9中任一项所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的次要致密相为第一次要表面层和第二次要表面层的形式,所述第一次要表面层为第一片状层,其提供了所述一体式复合泡沫板的第一主要外表面,其厚度小于所述一体式复合泡沫板的总厚度的约10%,并且其表现出的相对密度是所述一体式复合泡沫板的所述主要相的相对密度的至少约四倍;并且所述第二次要表面层为第二片状层,其提供了所述一体式复合泡沫板的第二主要外表面,其具有的厚度小于所述一体式复合泡沫板的总厚度的约10%,并且其表现出的相对密度是所述一体式复合泡沫板的所述主要相的相对密度的至少约四倍。实施方案17是根据实施方案16所述的一体式复合泡沫板,其中所述一体式复合泡沫板的所述第一次要表面层、所述一体式复合泡沫板的所述第二次要表面层,和所述一体式复合泡沫板的主要泡沫相,均由聚酯组成或者均由聚烯烃组成。
[0071] 实施方案18是一种制品,其包括根据实施方案1-17中任一项所述的一体式复合泡沫板,其中基底层压到所述一体式复合泡沫板的至少一个主表面。实施方案19是根据实施方案18所述的制品,其中所述基底是一种双轴取向的聚合物膜,或者多个双轴取向的聚合物膜的层压叠层。实施方案20是根据实施方案18所述的制品,其中所述基底选自纤维增强聚合物膜或片、织造织物、针织织物、非织造物和金属箔。
[0072] 实施例
[0073] 代表性的工作实施例
[0074] 将垫片堆叠件发泡模具组装成与本申请同一日期提交的标题为“Shim-Stack Foaming Die”(垫片堆叠件发泡模具,代理人档案号75788US002)的共同待审的美国临时专利申请62/067,890中所描述的一般类型。该发泡模具带有五十个横向对准的伸长孔,在如此形成的发泡模具的整个横向宽度上在单个行中间隔开来,每个孔具有16密耳的孔宽度(Wo)和625密耳的孔高度(Ho)。该实施例中并未使用单个带孔垫片(厚度为16密耳)来提供该孔宽度,而是使用了带孔垫片串,每串由4密耳厚的四个带孔垫片组成。使用间隔垫片以约60密耳的边缘到边缘距离(de)使孔间隔开来(从而提供76密耳的中心到中心孔距离(dc))。
该实施例中并未使用单个间隔垫片,而是使用了间隔垫片串,每串由20密耳厚的三个垫片组成。
[0075] 因此,垫片堆叠件发泡模具总共具有347个垫片(50串带孔垫片,每串4个垫片,总共200个带孔垫片,以及49串间隔垫片,每串3个垫片,总共147个间隔垫片),它们总共限定了50个模孔;该模具还具有与第一模腔流体连通的第一组25个孔,以及与第二模腔流体连通的第二组25个孔。在该代表性工作实施例中,熔融的可发泡流体流仅供给到第一模腔(并从该第一模腔流到与模腔流体连接的第一组25个“有效”模孔)。因此应当理解,每对最近邻的有效模孔都穿插有无效(未使用)模孔,而挤出物不会穿过无效模孔排出。(严格地说,在该操作模式中,每对有效模孔不单单由间隔垫片间隔开,还由在其间提供了无效模孔的带孔垫片间隔开。)
[0076] 因此总的来说,发泡模具限定了25个有效模孔,这些模孔以大约136密耳的边缘到边缘间距(和大约152密耳的中心到中心间距)排布,以提供大约3.74英寸的有效模宽度Wd。(孔高度Ho和模高度Hd不受到仅使用一个模腔这一事实的影响。)
[0077] 所有垫片均由已进行过EDM(放电加工)的不锈钢制成,这些不锈钢被切割成所需的形状并根据需要提供切口。所有垫片凭借穿过垫片堆叠件中切口的四个螺栓保持在一起。使用气动扭矩扳手以尽可能多的扭矩拧紧这些螺栓。边缘加热器连接到模具的顶部和底部。以常规方式使用热电偶监测温度。
[0078] 制备可发泡组合物,其包含95重量%的热塑性聚酯(PET)树脂(POLYCLEAR 1101;美国北卡罗来纳州夏洛特,Auriga公司(Auriga,Charlotte,NC))、2重量%的化学发泡剂(Sukano TA17-10;南卡罗来纳州邓肯(Duncan,SC))、以及3重量%的链增长剂(Sukano Tme S606)。将可发泡组合物装入1.25"单螺杆挤出机的料斗中,并在表1所列的条件下挤出:
[0079] 表1
[0080]
[0081] 模具被取向为使其横向轴大致水平于地表。接取带被定位在模具的工作表面下方几厘米处,并被取向为大致水平于地表。模具被取向为使得熔融挤出物流出模孔的流动方向朝向收集带的上表面稍微向下成角度(以低于水平面大约15度的角度),使得熔融挤出物在接取带上得到收集。接取带速度为大约0.6英尺/分钟。
[0082] 在这些条件下,估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几个(例如1-3)mm内。这样形成的横向聚结的整体型泡沫板具有0.35g/cc密度、5.8英寸宽度和1.3英寸厚度的近似(平均)值。
[0083] 工作实施例2
[0084] 使用代表性实施例中描述的一般类型的垫片堆叠件发泡模具,不同之处在于,该模具带有五十个有效孔,每个孔宽度为24密耳,高度为625密耳。该实施例中并未使用单个带孔垫片,而是使用了带孔垫片串,每串由4密耳厚的六个带孔垫片组成。使用间隔垫片以约80密耳的边缘到边缘距离(de)使孔间隔开来(从而提供104密耳的中心到中心孔距离(dc))。该实施例中并未使用单个间隔垫片,而是使用了间隔垫片串,每串由20密耳厚的四个垫片组成。
[0085] 该模具设计总共具有496个垫片并且为5.1英寸宽。制备两种可发泡组合物,二者的组成均与代表性实施例相同。将两种可发泡组合物分别装入1.25"单螺杆挤出机的料斗中;以如下方式使用两个挤出机:一个挤出机进料至第一模腔和第一模孔组,第二个挤出机进料至第二模腔和第二模孔组。因此,在该实施例中,所有模孔都是有效孔,并且所有模孔都供给相同的熔融的可发泡组合物(尽管来自两个不同的挤出机。)
[0086] 将两种组合物在表2所列的条件下挤出(挤出机的构型不相同,因此它们在略微不同的条件下操作):
[0087] 表2
[0088]
[0089] 接取带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下,估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几个(例如1-3)mm内。这样形成的横向聚结的整体型泡沫板具有0.36g/cc密度、5.5英寸宽度和1.4英寸厚度的近似(平均)值。
[0090] 工作实施例3
[0091] 使用实施例2的垫片堆叠件发泡模具。制备两种相同的可发泡组合物,二者各自包含98重量%的高熔体强度聚丙烯(Borealis WB140HMS;奥地利维也纳(Vienna,Austria))和2重量%的化学发泡剂(Reedy FPE-50;美国北卡罗来纳州夏洛特(Charlotte,NC))。将可发泡组合物以与工作实施例2相同的方式分别装入两个1.25"单螺杆挤出机之一的料斗中,每个挤出机进料至不同的模腔。
[0092] 将这两种组合物在表3所列的条件下挤出:
[0093] 表3
[0094]
[0095] 接取带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下,估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几个(例如1-3)mm内。这样形成的横向聚结的整体型泡沫板具有0.54g/cc密度、3.8英寸宽度和0.6英寸厚度的近似(平均)值。
[0096] 工作实施例4
[0097] 组装了代表性实施例中所述类型的垫片堆叠件发泡模具,不同之处在于,该模具带有五十个有效孔,每个孔宽度为16密耳,高度为625密耳。该实施例中并未使用单个带孔垫片,而是使用了带孔垫片串,每串由4密耳厚的四个带孔垫片组成。使用间隔垫片以约60密耳的边缘到边缘距离(de)使孔间隔开来(从而提供76密耳的中心到中心孔距离(dc))。该实施例中并未使用单个间隔垫片,而是使用了间隔垫片串,每串由20密耳厚的三个垫片组成。
[0098] 该模具设计总共具有347个垫片并且为3.74英寸宽。制备与代表性工作实施例中相同组成的第一可发泡组合物。制备第二组合物,即PET-G(二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯;EASTAR共聚酯6763,田纳西州金斯波特的伊斯特曼化学公司(EASTAR Copolyester 6763,Eastman Chemical,Kingsport,TN))。第二组合物不是可发泡组合物。将第一组合物和第二组合物分别进料至第一1.25"挤出机和第二1.25"挤出机,并在表4所列的条件下加工:
[0099] 表4
[0100]
[0101] 接取带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下,估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几个(例如1-3)mm内。这样形成的横向聚结的整体型复合泡沫板具有0.32g/cc密度、5.8英寸宽度和0.75英寸厚度的近似(平均)值。
[0102] 工作实施例5
[0103] 组装了代表性实施例中所述类型的垫片堆叠件发泡模具。使用单个1.25"挤出机以与代表性工作实施例中相同的方式,将与代表性工作实施例中相同的可发泡组合物进料到模具的单个腔和模具组中。在表5所列的条件下处理可发泡组合物:
[0104] 表5
[0105]参数 值
螺杆转速RPM 102
区域1(F) 450
区域2(F) 517
区域3(F) 500
调整(F) 500
颈管(F) 520
模具(F) 490
模具边缘加热器(F) 500
压力(psi) 3000
[0106] 在以2.5ft/min运行的双带层压机(Meyer KFE-E 1500;德国 的Meyer GmbH公司(Meyer GmbH, Germany))上取走熔融挤出物。下带稍微朝向模具的工作表面延伸,并且位于工作表面下方几厘米处,使得熔融挤出物收集在下带上,然后被带入下带和上带之间的间隙中。将两个双向取向的PET膜展开到双带层压机中,使得熔融挤出物/初始泡沫体夹在上下PET膜之间,其中PET膜层压到所得PET泡沫的每个主表面上。每个PET膜中与熔融挤出物接触的表面已按照题为“Methods of Bonding Polyester Substrates”(聚酯衬底的粘结方法)的美国专利申请序列号14/363132中公开的通用方式经闪光灯照射。
[0107] 双带层压机在表6所列的条件下操作:
[0108] 表6
[0109]参数 值
皮带高度(mm) 12
内部辊隙(mm) 1.5
层压机1区(C) 190
层压机2区(C) 120
层压机3区(C) 23
[0110] 带高度是指双带层压机的顶带和底带之间的间隔距离。双带层压机在其长度的大约一半处具有内部辊隙。内部辊隙参数被定义为辊隙压缩带的量。例如,10mm的带高度将间隙设置为10mm,在具有1mm的内部辊隙设置的情况下,则将辊隙处的间隙设置为9mm。
[0111] 这样形成的横向聚结的整体型泡沫板具有约0.40g/cc(泡沫芯)密度、6.0英寸宽度和0.25英寸厚度的近似(平均)值(已受到双带层压机的带的限制,从而不会膨胀到与例如代表性工作实施例中相同的程度)。
[0112] 工作实施例6
[0113] 组装了工作实施例4中所述类型的垫片堆叠件发泡模具。通过第一挤出机和第二挤出机来加工如工作实施例4中的组成相同的第一组合物和第二组合物。然而,本实施例并未采用将第一流体流和第二流体流进料到不同模腔/模孔组的方式,而是将第一(可发泡)熔融流体流和第二(不可发泡PET-G)熔融流体流在共用入口处合并到模具中,以形成多层流体流,其包括可发泡组合物内层,以及PET-G上下层。在表7所列的条件下,对第一组合物和第二组合物进行处理,并将所得的熔融挤出物与经闪光灯照射的PET膜的顶层和底层一起收集在双带层压机中(以与工作实施例5中相似的方式)
[0114] 表7
[0115]
[0116] 因此将经闪光灯照射的PET膜,层压到存在于由此形成的泡沫板的每个主表面上的PET-G表面层上。这样形成的横向聚结的整体型复合泡沫板(具有层压在其上的PET膜)具有0.45g/cc(泡沫芯)密度、3.0英寸宽度和0.375英寸厚度的近似(平均)值。
[0117] 工作实施例7
[0118] 组装了代表性实施例中所述类型的垫片堆叠件发泡模具。制备可发泡组合物,其包含96重量%的高熔体强度聚丙烯(Borealis WB140HMS)和4重量%的化学发泡剂(新泽西州罗克威的Polyfil公司的EcoCell化学发泡剂(EcoCell Chemical Blowing Agent;Polyfil,Rockaway,NJ))。在表8所列的条件下处理可发泡组合物:
[0119] 表8
[0120]参数 值
螺杆转速RPM 100
区域1(F) 350
区域2(F) 420
区域3(F) 400
调整(F) 400
颈管(F) 390
模具(F) 390
模具边缘加热器(F) 390
压力(psi) 3680
[0121] 在以2.7ft/min运行的双带层压机上取走熔融挤出物。下带稍微朝向模具的工作表面延伸,并且位于工作表面下方几厘米处,使得熔融挤出物收集在下带上,然后被带入下带和上带之间的间隙中。将两个玻璃纤维增强聚丙烯(GFPP)膜展开到双带层压机中,使得熔融挤出物/初始泡沫夹在上下GFPP膜之间,其中每个GFPP膜层压到熔融挤出物的主表面上。(在标准流延膜挤出装置(单螺杆挤出机,3辊浇铸台和卷绕机)中使用Borealis Fibremod GB306SAF(35重量%玻璃纤维)树脂粒料制备GFPP膜。)这样形成的横向聚结的整体型泡沫板(具有层压在其上的GFPP膜)具有0.50g/cc(泡沫芯)密度、2.5英寸宽度和0.375英寸厚度的近似(平均)值。
[0122] 提供上述实例的只是为了清楚地理解本发明,而不应理解为不必要的限制。在实例中所描述的测试和测试结果为例示性而非预测性的,且测试工序的变化可预计得到不同的结果。实例中所有定量值均应理解为根据所使用工序中所涉及的通常所知公差的近似值。对于本领域的技术人员将显而易见的是,本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构造等在许多实施例中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内,而不仅仅是被选择充当示例性图示的那些代表性设计。因此,本发明的范围不应当限于本文所述的特定例示性结构,而应当至少延展至权利要求的语言所描述的结构以及那些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可以根据需要以任何组合明确地包括于权利要求中或从权利要求排除。以开放式语言(例如,由其构成和由其衍生)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如,由……组成和由其衍生)并且以部分封闭式语言(例如,基本由……组成和由其衍生)另外地引用。虽然本文可能已经讨论了各种理论和可能的机理,但在任何情况下都不应将此类讨论用于限制可受权利要求书保护的主题。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文档中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾之处,则以所写的本说明书为准。