[发明专利]复合泡沫产品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2010年2月22日提交的序列号为12/710,098的美国非临时申请并且要求了其优先权，该非临时申请在此引入作为参考。

发明领域

本发明总地涉及复合泡沫产品和制备所述复合泡沫产品的方法。

相关领域的描述

在坚固性方面，泡沫从适合于建筑应用的刚性材料到用于软垫和包装材料的柔性物质。在泡孔形成方面，这些泡沫的范围涵盖开孔或互通的泡孔泡沫到闭孔或单孔泡沫。泡孔结构可以从大到细。电、热、力学和化学性能可以在宽的范围内变化，这取决于选择产生泡沫的热塑性树脂组合物和方法。

泡沫产品可以通过广泛种类的方法制备。在一些方法中，在加工期间将气态“发泡剂”加入可发泡材料。其他方法涉及在加工期间在可发泡材料中制备气态发泡剂。发泡剂通常通过使热塑性树脂膨胀制得具有远远小于由其制备泡沫的树脂的密度的泡孔结构而工作。气泡在“成核点”周围形成并且通过热或减压或者通过其中涉及气体的化学反应过程而膨胀。可以将添加剂引入树脂以促进特定的发泡剂成核，并且因此得到更均匀的泡孔分布。

来自用于形成泡沫泡孔结构的发泡剂的气体可以最初在增压下留在大多数闭孔泡沫的泡孔中。然而当泡沫暴露于环境中时，气态发泡剂从泡沫泡孔结构中渗出同时环境空气的组分气体渗入泡沫泡孔结构。即，氮气和氧气从周围的空气流入泡沫，并且还有发泡剂从泡沫中流出。流入/流出速率取决于参数而变化，所述参数例如气态发泡剂的分子尺寸和极性、构成泡沫的聚合物类型、泡孔尺寸、泡孔结构、压力和温度，和环境条件。但是，最终结果是泡沫泡孔内气体内部的压力最终与环境压力达到平衡。这对于均匀闭孔泡沫正是如此，因为气体分子能够渗透并且移动通过构成泡沫的聚合物分子。

发明简述

本发明涉及包括具有多个泡孔的泡沫芯的改进的复合泡沫产品。不透气膜完全包围泡沫芯的外表面并且粘附于外表面。在发泡过程期间或者之后即刻，不透气膜施加于泡沫芯的外表面，使得发泡剂气体保留在不透气膜和多个泡孔中。复合泡沫产品内的压力因此超过环境压力。不需要泵、阀或其他设备在复合泡沫产品内提供希望的升高的压力。

在另一方面，本发明涉及“基本由被不透气膜包围的泡沫芯组成”的复合泡沫产品。因此，本发明基本由以下组成：具有多个呈闭孔结构的泡孔的泡沫芯，和紧密粘附于泡沫芯的整个外表面以使得发泡剂气体保留在不透气膜中的不透气膜。多个泡孔中的压力保持在超过环境压力的压力下。其他组分可以存在于泡沫芯中，例如弹性体组分、交联剂、热稳定剂、光稳定剂、填料、成核剂、抗氧剂、着色剂和颜料。然而，这些组分不必须将泡沫芯中的压力保持在环境压力之上，因为不透气膜提供了该功能。此外，术语“基本由…组成”排除加压泡沫芯的其他方法，例如泵、阀或其他机械设备。

在仍然另一方面，本发明涉及形成本文所述的复合泡沫产品的方法。一般而言，所述方法包括由可发泡材料和发泡剂形成泡沫芯的步骤。泡沫芯中具有多个泡孔，使得多个泡孔在高于环境压力的压力下将来自发泡剂的气体保留在其中。所述方法还包括将不透气膜粘附于泡沫芯外表面的步骤。粘附步骤与形成步骤同时进行或者在形成步骤之后即刻进行，以在高于环境压力的压力下将来自发泡剂的气体保留在泡孔中。可以任选使用粘合剂以更好地粘附泡沫芯和不透气膜。

在一个方面，泡沫芯通过将可发泡材料和所述发泡剂插入模具，并且然后跨越模具施加交变射频电介质场以加热所述可发泡材料而制备。例如，泡沫芯可以通过使用在第一顶部电极与第二底部电极之间产生的交变射频电介质场制备。在一个方面，不透气膜在形成泡沫芯后施加。在另一个方面，形成泡沫芯和将不透气膜粘附于泡沫芯外表面的步骤几乎同时进行。因此在一个方面，所述方法包括以下步骤：将可发泡材料和发泡剂插入模具，用不透气膜包围可发泡混合物和发泡剂，并且跨越模具施加交变射频电介质场以加热可发泡材料并且形成泡沫芯。交变射频电介质场的频率优选约为1MHz至100MHz，并且交变射频电介质场的电压优选约为1000－10,000V。

在一个方面，所述方法包括以下步骤：将不透气膜设置在具有上模具和底模具的流动模塑设备的模腔的底模具上；将发泡混合物放在模腔中的不透气膜上；将另外的不透气膜放在模腔中的发泡混合物上，使得不透气膜包围发泡混合物；和加热所述发泡混合物形成所述泡沫芯。所述流动模塑设备可以具有可移动的隔膜，所述隔膜将发泡混合物和所述不透气膜与可通过一个或多个出入口(port)移动的可置换液体分开。加热使发泡混合物膨胀并且因此使得可移动隔膜移动并且通过所述一个或多个出入口置换液体。