[发明专利]用具有改善的冷却性的模具制备的热塑性树脂微孔泡沫及其制备方法

说明书

对相关申请的参考

本申请要求于2005年11月30日在韩国工业产权局一起提交的韩国专利申请10-2005-0115637和10-2005-0115638号的优先权和权益，为了在此全面阐述的各种目的，因此引入上述两个专利申请作为参考。

技术领域

本发明涉及一种热塑性树脂微孔泡沫及其制备方法，更具体而言，涉及一种具有低比重但机械性能与常规非发泡片材的机械性能相当的热塑性树脂微孔泡沫及其制备方法。

背景技术

通过使用物理或化学起泡剂制成的泡沫在隔音材料、隔热材料、建筑材料、轻质结构框架、填充材料、绝缘材料、缓冲垫层、防振材料、鞋等中可用于隔热、吸声、浮力、弹性、减重、隔音等。

物理起泡剂的例子是二氧化碳、氮气、含氢氟代烃等，而化学起泡剂的例子是如偶氮二酰胺的可产生气体的有机材料。

根据美国专利6,225,365号，可用物理起泡剂获得优异的泡沫，且丝毫没有残余物，而化学起泡剂在其分解后会在泡沫中留下残余物。但是，所得的泡沫由于其大孔径(约100μm或更大)和高孔隙率(约50％或更高)而趋于具有差的机械强度和韧性。

为了解决此问题，美国专利4,473,665号披露了开发具有大的孔密度与小的孔径的微孔泡沫。

许多其它用于连续制备具有微结构的泡沫的方法已被提出。美国专利5,866,053号披露了一种用于制备微孔泡沫的连续方法，其特征在于，通过快速降低包括起泡剂和聚合物的单相溶液的压力产生成核流体(anucleated stream)，且在方法中保持足够高的成核速率以在最终产物内获得微孔结构。

韩国专利公开2004-34975号披露了一种制备微孔纤维的方法，其特征在于步骤为：通过在挤出机中熔化形成纤维的聚合物，并将超临界气体供料进该挤出机中而制备出具有均一浓度的单相聚合物熔化物-气体溶液；通过快速压降制备微孔材料，用冷却剂快速冷却该微孔材料，并以10～6,000m/min的速率将所得纤维卷绕，使得纺丝头拉伸为2～300。

日本专利3,555,986号披露了一种制备具有细且均一微孔的热塑性树脂泡沫的方法，该方法包括以下步骤：将惰性气体或起泡剂注入到被第一挤出机和与其相连的混合器熔化的热塑性树脂中，在保持所施加的压力的同时用第二挤出机将上述熔化的树脂冷却，通过快速压降形成许多的孔核(pore nuclei)，同时控制孔径均一。

日本公开专利2004-322341号披露了一种制备微孔泡沫的方法，该方法包括以下步骤：将包含结晶热塑性树脂的模塑材料熔化，将熔化的模塑材料与惰性流体混合，并在比结晶温度高0.5～5℃的温度下挤出该惰性流体和该模塑材料的混合物。

日本公开专利2004-338396号披露了一种制备微孔泡沫的挤出起泡法，该方法包括以下步骤：将包含热塑性树脂的模塑材料熔化，将该熔化的模塑材料与惰性流体混合，在比设定温度高的温度下挤出该惰性流体和该模塑材料的混合物使得实际上没有形成泡沫或在挤出瞬间形成少量的泡沫，然后向该挤出的模塑材料施加外力。

但是，上述专利制备的所有产品的机械性能比非泡沫对应物的机械性能差。

发明内容

本发明致力于解决上述问题，且本发明的一个目的是提供一种微孔泡沫，其具有低比重和与非泡沫对应物机械性能相当的机械性能，并且具有厚的表层，且核心层内有被控制的微孔尺寸和分布。

本发明的另一目的是提供一种制备这样一种微孔泡沫的方法，该方法通过在压降结束且冷却开始时快速改温度来增加表层的厚度并控制核心层内的微孔尺寸和分布。

为达到所述目的，本发明提供一种微孔泡沫，其包括孔隙率低于5％的表层和孔隙率至少5％的核心层，其中该表层的厚度占总厚度的5～50％。

本发明同时提供一种制备微孔泡沫的方法，该方法包括以下步骤：a)用挤出机将塑化的热塑性聚合物树脂和起泡剂混合，b)通过使该塑化的混合物通过挤出模具的压降区形成微孔，以及c)使其通过挤出模具的冷却区来冷却熔化的混合物，其中该压降区末端与该冷却区开始处之间的温差为30～200℃。

附图说明

当结合附图考虑时，参照下面的详细描述，对本发明的更完全的了解和许多随之产生的优势将会容易的显示出来，同时也会变得更易理解。

图1为一种示例性的挤出模具的截面视图，该挤出模具包括压降区、温度变化区和冷却区。

图2为一种示例性的挤出模具的截面视图，该挤出模具包括压降区、温度变化区和冷却区，并包括多种冷却部件与加热部件。