CN1265955C - 微孔泡沫塑料的挤塑/吹塑方法和借此制作的制品 - Google Patents

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Abstract

这项发明介绍一种微孔注坯吹塑***和方法以及借此生产的微孔吹塑制品。这种***是为挤塑微孔材料而配备的，它在保持恰好在挤出前的成核期间的恒定压降速率的同时按加工方向改变材料的厚度或密度或两者，从而提供生产均匀一致性与材料厚度无关的微孔材料的能力。这种***和方法在生产强度高、薄壁、无液体渗透而且不含增强剂、发色团或残留的化学发泡剂或化学发泡剂副产物的不透明容器时特别有用。这项发明还提供了一种包含中等剂量成核剂的半结晶的微孔泡沫塑料及其生产方法。这种微孔泡沫塑料可以用典型的聚合物加工方法(如挤塑、注塑和吹塑)来生产。这种泡沫塑料呈现极好的机械性能并且可以在非常宽的密度范围内被制成许多种不同的泡沫塑料制品。这项发明还提供了一些高密度聚乙烯泡沫塑料以及适合与HDPE泡沫塑料一起使用的模头。

Description

微孔泡沫塑料的挤塑/吹塑方法和借此制作的制品
相关的申请
这份申请是美国专利申请第60/068,173号(1997年12月19日申请)和第60/107,754号(1998年11月10日申请)的部分继续申请，两者都是由Jeer R.Anderson等人申请的，两者的题目都是“Microcellular Extrusion/Blow Molding Process and ArticleMade Thereby(微孔挤塑/吹塑方法和借此制作的制品)”，在此通过引证把这两份申请并入本文。
本发明的现有技术
聚合物泡沫塑料在其聚合物基体中包括大量的空隙(也称之为泡孔)。通过用空隙代替固体塑料，聚合物泡沫塑料对于给定的体积所用的原材料比密实的塑料少。因此，在许多应用中用聚合物泡沫塑料代替密实的塑料将降低材料成本。
微孔泡沫塑料与常规的聚合物泡沫塑料相比，它具有较小的泡孔尺寸和较高的泡孔密度。通常，微孔泡沫塑料被定义为平均泡孔尺寸小于100微米，且泡孔密度高于每立方厘米106个泡孔的固体塑料。在典型的连续形成微孔泡沫塑料的方法(如挤塑)中，作用在发泡剂和聚合物的单相溶液上的压力迅速下降以使这些泡孔成核。成核速率必须足够高才能形成微孔结构。
几份专利介绍了微孔材料和微孔工艺的各个方面。美国专利第4,473,665号(Martini-Vvedensky等人，1984年9月25日)介绍了一种泡孔直径小于大约100微米的泡沫聚合物的制作方法。在Martini-Vvedensky等人的技术中，用发泡剂使材料母体饱和，把该材料置于高压下，然后使压力迅速下降，从而使发泡剂成核，并且为泡孔的形成创造条件。然后，将该材料迅速冻结以便保持所需的微泡分布。
美国专利第5,158,986号(Cha等人，1992年10月27日)介绍了利用超临界流体作为发泡剂形成微孔聚合物材料的方法。在Cha等人的分批加工法中，塑料制品被浸没在高压超临界流体中并持续一段时间，然后迅速地返回环境条件从而引起溶解度变化和成核作用。在连续法中，聚合物片被挤塑成形，然后在高压下通过超临界流体容器中的辊隙，然后快速地暴露在环境条件中。在另一种连续法中，用超临界流体饱和的熔融聚合物形成物料流。该聚合物物料流被迅速加热，借此获得的热力学不稳定性(溶解度变化)形成成核作用部位，同时使该***保持在压力下以阻止泡孔的充分增长。然后将该材料注射到模腔中，在那里压力被降低，从而为泡孔增长创造条件。
国际专利公布号WO98/08667(Burnham等人)提供了一些生产微孔材料和微孔制品的方法和***。在Burnham等人的一种方法中，泡沫聚合物母体和发泡剂的流体单相溶液被连续地成核，其方法是把物料流分成若干个分开的部分并且单独成核每个分开的部分。然后，被分开的物料流可以再次合并成一股成核的流体聚合物物料流。再次合并的物料流可以被塑造成所需的形状，例如通过成型模头。Burnham等人还介绍了一种有利于制作厚微孔制品的模头，该模头包括多路成核段。其它方法也介绍了非常薄的微孔产品的制作。具体地说，提供了一种方法，该方法适合连续地把微孔材料挤塑到金属丝上，从而导致紧固在金属丝上泡孔基本闭合的非常薄的微孔绝缘涂层。在一些其它方法中，压降速率是一个重要的特征，并且介绍了控制这个参数和其它参数的技术。
聚合物的挤坯吹塑是一种已知的方法，在该方法中熔融聚合物材料作为型坯(基本呈圆筒形的聚合物套)从挤塑机的模头挤出。这种型坯被放入模具，通常在该型坯足够热仍然柔软可模塑时让它承受圆筒内部足够高的气压，朝模具壁膨胀。许多通用制品(如饮料瓶、润滑油瓶、药物的包装、化妆品的包装以及类似的东西)是用这种技术制造的。
在许多案例中，型坯被挤塑成沿其长度具有厚度差异。比较厚的部分可以对应于该制品需要较大程度地增强的位置，或者需要提供比其它区域大的膨胀程度的部分(例如在塑料洗涤剂瓶的吹塑成形中)，同时保持该模塑制品上基本上恒定的厚度。
美国专利第4,444,702号(Thomas等人)介绍了一种生产热塑材料的管状挤出型坯的***，这种挤出型坯的壁厚是在挤塑期间改变的。
美国专利第3,939,236号(Hahn)介绍了一种涉及挤塑管状微孔聚合物型坯、然后吹塑该型坯的技术。
美国专利23,225,127号(Scott)介绍了一种方法，该方法涉及通过环形模孔挤塑包含发泡剂的熔融塑料以形成泡沫型坯，然后把该型坯放在吹塑模腔中并使该型坯在该模具内膨胀。
美国专利第4,874,649号(Daubenbuchel等人)指出了在使已经发泡的塑坯再膨胀的泡沫塑料制品挤坯吹塑法中存在的主要困难。Daubenbuchel等人指出仍然处于热塑条件的塑坯中已发泡的材料在塑坯的长度和周边上有一些呈现不同的强度值和发泡率值的区域，结果导致在内部压力的作用下在塑坯内形成若干薄弱点，这些薄弱点引起塑坯壁或由该塑坯生产的模塑制品撕裂而产生废品。Daubenbuchel等人声称通过共挤多层热塑塑坯(其中至少有一层是不可发泡的)解决了这个问题。据称，利用一层不发泡层为塑坯在材料已经发泡后再膨胀创造了条件，而没有形成薄弱点或穿透制品壁的孔的危险。当这个不可发泡层安排在制品的外面时该制品将具有平滑的外表面。Daubenbuchel等人还介绍了为了避免在已发泡的材料中因受压缩出现的泡泡或孔在数量级为100kPa或低于大约50kPa的压力下塑坯的吹塑膨胀，他们以其作为特征的压力显著地低于在常规的挤坯吹塑法中使用的压力。
在某些案例中，常规的发泡工艺在加工期间把成核剂(其中有一些是无机固体颗粒)并入聚合物熔体。这样的成核剂可以有各种各样的组成，例如滑石粉和碳酸钙。具体地说，成核剂通常以低于聚合物熔体重量的1％的剂量并入聚合物熔体，以便降低用于泡孔成核的能量。成核剂在聚合物混合物内的分散对于形成均匀的微孔结构往往是十分关键的。在某些案例中，不采用较高的剂量，因为颗粒形成絮团可能导致具有异常的大泡孔的不均匀的微孔结构。下面的美国专利介绍成核剂在发泡工艺中的运用。
美国专利第3,491,032号(Skochdopole等人，1970年1月20日)介绍一种制作微孔聚合物材料的方法。在Skochdopole的方法中，细碎的固体物质(如硅酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁和类似的东西可能有利于在膨胀前与聚合物或凝胶合并。这种细碎的物质有助于控制微泡的尺寸，其用量按聚合物重量计从大约0.01％重量百分比到大约2.0％重量百分比。
美国专利第5,116,881号(Park等人，1992年5月26日)介绍一种聚丙烯泡沫塑料片及其制造方法。在Park的方法中，成核剂被用于形成气泡开始出现的部位。优选的是成核剂的粒度范围从0.3微米至5.0微米以及成核剂的浓度按重量计小于每百份聚合物一份成核剂。按重量计，成核剂的浓度大于每百份聚合物五份成核剂将导致形成絮团，即成核物质的分散是如此不充分以致微泡直径变得更大。
在聚合物泡沫塑料中的填料添加量通常按聚合物重量计算至少是20％重量百分比，在许多案例中大于30％重量百分比。上述内容是在国际专利公布WO98/08667中介绍的，Burnham介绍了一些填料用量按聚合物重量计算至少为10％重量百分比的微孔材料实例，另一些实例填料用量按聚合物重量计算至少为25％重量百分比，另一些实例填料用量按聚合物重量计算至少为35％重量百分比，还有一些实例填料用量按聚合物重量计算至少为50％重量百分比。
高密度聚乙烯(HDPE)一直被认为是难以加工成泡沫塑料的材料。这部分地是由于HDPE的熔体强度低引起的。为了用高密度聚乙烯生产泡沫塑料已经开发了使用化学发泡剂的方法。此外，HDPE泡沫塑料通过分批工艺已被生产出来(例如，美国专利第5,158,986号)。但是，申请人不知道不用化学发泡剂或不添加20％以上类似低密度聚乙烯(LDPE)或线形低密度聚乙烯(LLDPE)的添加剂是否能用HDPE生产挤塑的或泡沫模塑的泡沫塑料。
此外，挤塑微孔材料通常可能是复杂的，因为均衡的压降速率、温度、发泡剂含量以及模头形状和设计都可能影响挤塑的微孔制品的性能和外观。
尽管用于泡沫聚合物材料的挤坯吹塑法是已知的，但是仍然存在对于用简化的方法生产具有良好物理质量的挤坯吹塑产品的需求。此外，虽然在生产泡沫塑料时已经采用了低重量百分比的成核剂以及在生产常规的泡沫塑料和微孔泡沫塑料时已经采用了高重量百分比的填料，但是发泡工艺尚未使用过中等剂量的成核剂。所以，本发明的目标是提供一些具有良好物理性能的挤坯吹塑的泡沫塑料制品和用于生产这些制品的技术。本发明的另一个目标是提供壁厚比较薄的挤坯吹塑的泡沫塑料制品以及生产这些涉及控制泡沫塑料的均匀性和密度的制品的技术。本发明第三个目标是提供一些在聚合物泡沫塑料中以最有利于结果的剂量存在的成核剂。本发明第四个目标是提供非分批生产高质量HDPE泡沫塑料的方法。
本发明的概述
本发明提供一系列与聚合物泡沫塑料的吹塑制品、包括成核剂的泡沫塑料以及非分批生产的HDPE泡沫塑料相关的制品、***、设备和方法。这些制品、***、设备和方法中有许多是可以彼此结合使用的。
一方面，本发明提供一种制品。在一个实施方案中，所提供的制品包括聚合物微孔泡沫塑料的吹塑制品。
在另一个实施方案中，本发明提供适合吹塑的挤塑微孔型坯。
另一方面，本发明提供一些***。一个***包括具有挤塑机的挤塑装置，其中所述挤塑机有为接收聚合物微孔材料的母体而设计的入口，而且其结构设计适合提供聚合物材料和发泡剂的单相非成核溶液。一个吹塑成形模头与该挤塑机流体连通，并且具有为释放微孔材料型坯而设计的出口。该装置包括一个把挤塑机的入口与吹塑成形模头的出口连接起来的封闭通道。该通道包括一个具有为在发泡剂与流体聚合物材料的单相非成核溶液中形成，其速率足以引起微孔成核作用的压降而选定的长度和横截面尺寸的成核通道。一个吹塑模具也包括在内，并且其位置是可调的，以便接收来自模头出口的微孔材料型坯。
在另一个实施方案中，所提供的***包括结构设计适合提供聚合物泡沫塑料母料的挤塑机和与所述挤塑机相关联的储料缸。该储料缸能够接收来自所述挤塑机的聚合物泡沫塑料母料和聚集聚合物泡沫塑料母料的装模料。在这个***中还提供了吹塑装置，该吹塑装置是可以借助成型模头定位的，以便接收储料缸的产品。这种吹塑装置的结构设计适合把材料吹塑成聚合物泡沫塑料的吹塑制品。
在另一个实施方案中，所提供的***包括上述的某些方面的组合。这个***包括挤塑机，该挤塑机具有接收聚合物微孔材料母体的入口，而且其结构设计适合提供聚合物材料和发泡剂的单相非成核溶液。同时还提供了储料缸，而且它是可定位的，以便接收来自所述挤塑机的聚合物泡沫塑料母料和聚集聚合物泡沫塑料母料的装模料。吹塑成形模头与所述储料缸流体连通，并且有为释放微孔材料型坯而设计的出口。吹塑模具是可定位的，以便接收来自模头出口的微孔材料型坯并且其结构设计适合形成聚合物微孔泡沫塑料的吹塑制品。该装置包括把挤塑机入口与模头出口连接起来的封闭通道，该通道包括前面定义的成核通道。
第三方面，本发明提供一种成形模头设备。这种模头包括在其上游端结构设计适合聚合物材料和在环境条件下呈气态的发泡剂的单相非成核溶液的入口，以及在其下游端用于定义模头间隙和释放聚合物泡沫材料的出口。流体通道把该入口与该出口连接起来，并且包括成核通道。该模头的结构设计适合在挤塑期间改变模头间隙的宽度同时保持恒定的成核通道间隙。
第四方面，本发明提供一系列方法。在一个实施方案中，所提供的方法涉及挤塑来自挤塑机模头的聚合物泡沫塑料挤出物，同时改变该挤出物的厚度。
在另一个实施方案中，所提供的方法包括提供聚合物微孔泡沫塑料挤出物型坯，并且让该型坯承受吹塑条件。
在另一个实施方案中，所提供的方法涉及按加工方向挤塑来自挤塑机模头的聚合物泡沫塑料挤出物，同时改变离开该模头的挤出物的温度。借此形成的挤出物具有第一部分和按加工方向与所述第一部分隔开的第二部分，第一部分和第二部分在材料密度上至少相差1.1倍。
在另一个实施方案中，所提供的方法涉及让聚合物泡沫塑料型坯承受比较严酷的吹塑条件，同时保持相对恒定的型坯密度。型坯可以承受至少103.3665kPa的吹塑条件，借此至少使一部分型坯在圆周方向至少膨胀50％。这发生在型坯密度保持相对恒定的时候，具体地说，该密度增加将不超过大约20％。
本发明的第五方面涉及生产包含中等剂量的成核剂的泡沫塑料和微孔泡沫塑料的方法。这些微孔泡沫塑料可以用常规的聚合物加工技术(如挤塑、注塑和吹塑)来生产。这些泡沫塑料呈现极好的机械性能，并且可以在各种各样的密度上构成许多不同的泡沫塑料制品。
在本发明的这个方面，提供一种微孔制品的成形方法。该方法包括在聚合物加工装置中朝下游方向输送聚合物材料。这种聚合物材料包括半结晶的聚合物和按聚合物的重量计含量介于大约2.5％重量百分比和大约7％重量百分比之间的成核剂。该方法进一步包括用该聚合物材料制成微孔制品。
在这个方面的某些实施方案中，该方法进一步包括一个在该聚合物加工装置中把按聚合物按重量计少于1.5％重量百分比的发泡剂引入聚合物材料，以形成发泡剂与聚合物材料的溶液的步骤。在某些实施方案中，该方法进一步包括一个在发泡剂和聚合物材料的溶液中引发低于1.0GPa/秒的压降速率的步骤。
第六方面，本发明提供一种微孔聚合物制品，该制品包括聚合物材料基体，在该基体中包含大量的平均尺寸小于大约60微米的微泡。这种聚合物材料包括半结晶的聚合物和按聚合物材料重量计含量介于大约2.5％重量百分比和大约7％重量百分比之间的成核剂。
在一些其它优点当中，本发明的某些实施方案提供一种有前途的生产微孔泡沫塑料制品的方法，由于存在成核剂该方法采用低发泡剂百分含量和/或低压降速率。采用低发泡剂百分含量导致节约与发泡剂相关的成本，并且可以改善最终的微孔制品的表面质量。与高压降速率相反，使用低压降速率可以为模头设计提供更大的自由度，并且在某些案例中允许生产横截面尺寸比较厚的泡沫塑料制品。
本发明的各种不同的实施方案还提供一些用各种不同的半结晶聚合物材料生产各种不同类型的泡沫塑料制品(如挤塑制品、吹塑制品和注塑制品)的方法。
此外，本发明提供一种包含成核剂的含量足够高(按聚合物材料的重量计介于2.5％重量百分比和7％重量百分比之间)的微孔泡沫塑料，以便以不可忽视的量取代固体塑料有效地起填料的作用。用这些成核剂取代固体塑料可以导致节约材料成本和改善机械性能。
此外，在许多案例中，这种微孔泡沫塑料不管是否存在无机颗粒都具有均匀而细小的微泡结构。在许多实施方案中，微泡之间的互连性是最小的。再者，这些泡沫塑料可以在各种各样的密度上生产。具体地说，可以生产性能与未发泡的密实塑料相当的密度比较高的泡沫塑料。
第七方面，本发明提供一种包括包含大量微泡的聚合物材料基体的泡沫塑料制品。该聚合物材料基本上是由高密度聚乙烯组成的，并且基本上没有残留的化学发泡剂和化学发泡剂的反应副产物。这种制品具有基本上与连续挤出物的形状或模具内腔形状一致的形状。
第八方面，本发明提供泡沫塑料制品的成形方法。这种方法包括在聚合物加工装置中朝下游方向输送聚合物材料的步骤。该聚合物材料基本上是由高密度聚乙烯组成的。这种方法进一步包括在聚合物加工装置中把物理发泡剂引入聚合物材料的步骤和用所述聚合物材料形成泡沫塑料制品的步骤。
本发明还提供用物理发泡剂生产HDPE泡沫塑料的方法。在许多发泡方法中，用物理发泡剂代替化学发泡剂是有利的。例如，物理发泡剂往往比化学发泡剂便宜。此外，物理发泡剂不会把可能妨碍制品有效再生的活性物质引入制品。最后，使用物理发泡剂的方法可以更有效、更可靠而且不必依靠化学反应地确定发泡工艺期间释放的发泡剂的量。
此外，本发明提供包含少量的或基本上没有残留的化学发泡剂和化学发泡剂的反应副产物的HDPE泡沫塑料。在某些案例中，材料中存在残留的化学发泡剂和化学发泡剂的反应副产物是有害的并且可能限制它的用途。按照本发明，HDPE泡沫塑料有利地适合各种应用(例如包装食品)并且更容易在不产生任何不利影响的案例中得到再生。
第九方面，本发明提供对制作高质量的微孔聚合物挤出物有用的特殊的模头设计。该模头可以作为挤塑***的一部分提供。该模头包括以大于4°的夹角朝下游方向使横截面递减的成核通道。
在另一个实施方案中，按照本发明这个方面的成型模头包括这样构成的成核通道，以致当聚合物材料和发泡剂的单相非成核溶液被引入该模头并以大约每小时45kg的流速通过该模头时，该溶液的成核作用发生，形成成核的聚合物物料流，该物料流在成核后用不超过大约0.002秒的时间周期从该模头中释放出来。
在本发明这个方面的另一个实施方案中，所提供的方法涉及把聚合物材料和发泡剂的单相非成核溶液引入聚合物成形模头。在这个模头内，溶液被成核形成成核的聚合物物料流。该物料流作为聚合物微孔挤出物在成核后用不超过0.002秒的时间周期从该模头出口被释放出来。
本发明的其它优点、新颖特征和目标通过结合附图考虑下面的详细说明将变得清晰起来，这些附图是示意图并且不倾向于按比例绘制。在这些附图中，用不同的附图图解说明的每个完全一致或几乎完全一致的零部件都用同一个数字表示。为了简明扼要，在不需要图解说明熟悉这项技术的人就能理解本发明的场合，既不在每张附图中标注每个零部件，也不展示本发明的每个实施方案的每个零部件。
附图简要说明
图1是本发明的注坯吹塑***的示意图；
图2是用于图1所示注坯吹塑***的模头示意图；
图3是为了挤塑比较厚的微孔材料经过调整的图2所示模头的示意图；
图4是图2所示模头的另一个实施方案的示意图；
图5图解说明多孔的发泡剂进料口布局和挤塑螺杆；
图6图解说明用于生产微孔泡沫塑料的挤塑***的替代实施方案。
图7是在实施例4中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
图8是在实施例5中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
图9是在实施例6中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
图10是在实施例7中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
图11是在实施例8中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
图12是在实施例9中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
图13是在实施例10中生产的材料的横截面的SEM显微照片的复制品。
本发明的详细叙述
共同拥有的未审国际专利申请WO98/08667号(1998年3月5日公布)、共同拥有的未审国际专利申请WO98/31521号(1998年7月23日公布)、共同拥有的未审美国临时专利申请60/068,173号(标题为“Microcellular Extrusion/Blow Molding Process andArticle Made Thereby(微孔挤塑/吹塑成形方法以及借此制作的制品)”1997年12月19日申请)、共同拥有的未审美国临时专利申请60/107,754号(标题为“Microcellular Extrusion/Blow MoldingProcess and Article Made Thereby(微孔挤塑/吹塑成形方法以及借此制作的制品)”1998年11月10日申请)在此全部通过引证并入。
依据下面的定义将更好地理解本发明的各种实施方案和各个方面。文中所用的术语“成核(作用)”定义一种方法，借助这种方法由在环境条件下呈气态的物种溶解在其中的聚合物材料的均匀的单相溶液将形成定义“成核部位”(微泡将从该部位开始生长)的该物种分子群蔟。换言之，“成核(作用)”意味着从均匀的单相溶液变成一种混合物，在这种混合物中形成聚集至少几个发泡剂分子的部位。成核作用定义了溶解在聚合物熔体中的气体从溶液中跑出来，在聚合物熔体内形成气泡悬浮液时出现的一种瞬时状态。通常，这种瞬时状态是由于聚合物熔体的溶解度从足以在溶液中包含某个数量的气体的溶解度状态变成不足以在溶液中包含同样数量的气体的溶解度状态而被迫发生的。成核作用可以受均匀的单相溶液所承受的快速的热力学不稳定性(例如快速的温度变化、快速的压降或两者)的影响。快速的压降可以利用下面定义的成核通道来实现。快速的温度变化可以利用挤塑机的受热部分、灼热的甘油浴或类似的东西来实现。
“成核剂”是一种分散在聚合物中并且能够促进在均匀的单相溶液中形成成核部位的制剂，例如滑石粉或其它填料颗粒。因此，“成核部位”并非定义成核剂在聚合物内的驻留位置。“填料”是为了代替密实塑料而添加的一种被分散的颗粒。
“成核的”指的是包含均匀的单相溶液(其中包括被溶解的在环境条件下呈气态的物种)的流体聚合物材料在某种导致形成成核部位的事件(通常是热力学不稳定性)之后的一种状态。“非成核的”指的是由聚合物材料和被溶解的在环境条件下呈气态的物种的没有成核部位的均匀的单相溶液定义的一种状态。“非成核的”材料可以包括成核剂(如滑石粉)。
“聚合物材料/发泡剂的混合物”可以是至少由这两者组成的非成核的单相溶液、至少由这两者组成的成核的溶液或者是一种发泡剂形成的微泡已开始生长的混合物。
“基本上封闭的微泡”微孔材料意味着定义一种材料，该材料在大约200微米厚度范围内不包含通过该材料连在一起的微泡通道。
“成核通道”指的是定义一段通道，该通道构成聚合物微孔泡沫塑料挤塑装置的一部分，并且在该通道中该***中与发泡剂混合的聚合物材料的单相溶液的压力在该装置的设计运行条件下(通常在成核剂(段)上游压力从大约10336.65kPa到大约206733kPa，流速大于大约每小时4.5kg磅聚合物材料)，以一种或多种有利于快速成核的速率下降到适合特定的发泡剂浓度的饱和压力以下。成核通道(非必选地与其它成核通道一起)定义了本发明的设备的成核作用部位即成核区域。
文中所用的术语“增强剂”指的是基本上呈固态的辅助材料，其结构设计适合增加材料的尺寸、稳定性、或强度、或韧性。这种制剂是以纤维材料为特征的，就象在美国专利第4,643,940号和第4,426,470号中所介绍的那样。“增强剂”按其定义并非必须包括结构设计不增加尺寸稳定性的填料、或其它添加剂。熟悉这项技术本领域的普通技术人员可以通过试验确定某种添加剂是否是某种特定材料的增强剂。
在优选实施方案中，本发明所提供的微孔材料具有小于60微米或50微米的平均微泡尺寸。在一些实施方案中，特别小的微泡尺寸是需要的，在这些实施方案中，本发明的材料具有小于大约30微米、优选小于大约20微米、更优选小于大约10微米、最优选小于大约5微米的平均微泡尺寸。这种微泡材料优选具有大约100微米的最大微泡尺寸或优选小于大约75微米。在一些需要微泡尺寸特别小的实施方案中，材料中的最大微泡尺寸可以是大约50微米、优选大约35微米、更优选大约25微米。一组实施方案包括这些显著的平均微泡尺寸和最大微泡尺寸的所有组合。例如，在这组实施方案中的一种组合包括一种平均微泡尺寸小于大约30微米而最大微泡尺寸大约50微米的微孔材料，而作为另一个实施例其平均微泡尺寸小于大约30微米、最大微泡尺寸大约35微米，等等。换言之，为各种不同目的设计的微孔材料，都可以生产而且可以具有为那个目的优选的平均微泡尺寸和最大微泡尺寸的特定组合。下面将更详细地介绍如何控制微泡尺寸。
一方面，本发明提供一些***和技术，这些***和技术可用于挤坯吹塑微孔的和其它的聚合物泡沫材料和适合吹塑的微孔型坯，换言之，可用于能承受文中介绍的吹塑条件生产文中介绍的制品的型坯。具体地说，本发明提供的技术适合生产重量轻、强度好的微孔制品，该微孔制品能通过吹塑成形形成壁特别薄的微孔聚合物吹塑制品。一个特点是本发明能够生产的制品没有为支撑该泡沫塑料制品而定位的非泡沫塑料的结构支撑。这意味着在生产诸如塑料瓶之类的东西时瓶壁可以完全与微孔泡沫塑料组成，而没有固体支撑塑料的辅助层。
本发明涉及一项发现，即微孔材料解决了一些与某些现有技术相关的的问题，具体地说是解决了那些在吹塑中与常规热塑性聚合物泡沫塑料固有的比较弱相关的问题。本发明的微孔材料令人惊喜地可以在比较高的压力下进行吹塑，具体地说，微孔型坯内部压力至少为大约150kPa，在一些案例中至少大约250kPa，在一些案例中至少大约500kPa，在一些案例中至少大约700kPa，在一些案例中至少大约1000kPa。这种强度即使在该微孔型坯甚至没有增强剂的案例中，至少包括一些部分具有至少大约5％、优选至少大约10％、优选至少大约20％、更优选至少大约30％、在某些案例中高达至少大约50％或至少大约70％的空隙率的时候，以及在形成薄壁(下面具体介绍其厚度)的微孔泡沫塑料终产品的时候也能实现。按这种考虑，所生产的微孔吹塑制品具有少于大约10％重量百分比的增强剂，优选具有少于大约5％重量百分比的增强剂，更优选具有少于大约2％重量百分比的增强剂，并且在特别优选的实施方案中本发明的制品基本上没有增强剂。
本发明的微孔泡沫塑料型坯能够在比较严酷的条件下进行吹塑，而且在材料的密度方面没有重大的变化也是一项令人惊喜的发现。具体地说，本发明的泡沫塑料型坯可以承受至少大约103.3665kPa或124.0398kPa或137.822kPa或文中介绍的其它压力的吹塑条件，借此至少使一部分型坯膨胀至少大约50％并形成吹塑制品，同时保持材料密度相对恒定不变，具体地说在从型坯变成吹塑制品时，型坯密度增加不超过大约20％。在优选实施方案中，至少有一部分型坯在圆周方向膨胀至少大约75％、100％、150％、200％、300％或至少大约400％，同时保持型坯密度的增加不超过大约15％、10％、8％、5％、或优选的3％。
在不指望与任何理论结合的案例中，我们相信本发明的微孔材料特别适用于比较苛刻的吹塑条件，因为本发明的尺寸非常小，微泡不容易被压碎或以其它方式破坏。我们还相信随着微泡尺寸减小，使各个微泡瘪缩所需要的力将显著增大。
本发明的模头可以为了生产具有厚度不同的横截面和空隙率不同的横截面的吹塑制品而加工成形和受控。例如，吹塑的方形瓶子可以成形，它具有比瓶壁的其余部分厚的拐角截面。举例说，比较厚的区域具有50％的空隙率，而比较薄的区域具有大约10％的空隙率。这些比较厚的区域是增强区域。增强区域也可以在定义瓶壁与瓶底之间或瓶壁与瓶顶之间的边界的拐角处或在垂直的拐角处或在所有这些拐角处提供。
本发明的一个特点是可以在不用遮光剂的案例中，生产不透明的高强度薄壁制品。这是因为聚合物泡沫塑料折射光线，因此它基本上是不透明的，并且具有白色的外观。本发明的一个特点是微孔泡沫塑料比常规的泡沫塑料相比更均匀、更不透明。这在与某些为了包装暴露于光线下时易于破坏的物质(如食品包装)而设计的制品结合时是一个显著的优点。这样的物质可能涉及供动物(如人)食用的食品，其中包含暴露于光线下可能遭破坏的维生素。在优选实施方案中，本发明提供数种微孔材料吹塑的牛奶容器，因为众所周知牛奶中的维生素在暴露于荧光光线下时可能丧失。有人向牛奶瓶的容器生产者建议把色素引入牛奶瓶(通常是高密度聚乙烯牛奶瓶)以便防止牛奶接触破坏维生素的光线。但是，含色素的聚合物材料不大适合再生。在一个实施方案中，本发明提供数种薄壁、不透明的吹塑容器，它们包含少于大约1％重量百分比的辅助遮光剂，优选少于大约0.05％重量百分比的辅助遮光剂，并且更优选基本上没有辅助遮光剂的材料。在本发明中“辅助遮光剂”指的是定义数种色素、模头、或特地为吸收光线而设计的其它物种、或滑石粉或其它能阻挡或折射光线的物质。熟悉这项技术的本领域的普通技术人员可以通过试验确定某种添加剂是否是遮光剂。本发明的微孔材料吹塑制品具有基本上密实的白色塑料制品的外观，它提供显著的商业吸引力。
在优选实施方案中，本发明的材料是用物理发泡剂(如大气气体，特别是二氧化碳)发泡的，因此在这个实施方案中不需要附加费用和复杂的配制包括化学发泡剂(即在挤塑条件下将发生反应形成发泡剂的物种)的聚合物母料。由于用化学发泡剂发泡的泡沫塑料在生产出最终的泡沫塑料产品后，固有地包含残留的未反应的化学发泡剂，以及形成发泡剂的反应副产物，所以在这组实施方案中本发明的材料包含残留的化学发泡剂或化学发泡剂的反应副产物，其含量小于在用0.1％重量百分比或更多化学发泡剂发泡的制品中必然发现的量，优选小于在用0.05％重量百分比或更多化学发泡剂发泡的制品中必然发现的量。在更优选的实施方案中，该材料的特点是基本上没有残留的化学发泡剂或没有化学发泡剂的反应副产物。换言之，这些材料包含比较少的在用任何化学发泡剂发泡的制品中固有发现的残留的化学发泡剂或其副产物。
不使用或使用非常小剂量的化学发泡剂的实施方案的一个优点是，产品的再生能力被最大化。使用化学发泡剂通常降低聚合物再生的吸引力，因为残留的化学发泡剂和发泡剂的副产物将对再生材料库中的非均质性作贡献。
如上所述，在一些实施方案中本发明是为吹塑空隙率比较高的薄壁制品准备的。具体地说，本发明的制品具有小于大约2.54毫米、更优选小于大约1.905毫米、更优选小于大约1.27毫米、更优选小于大约1.016毫米、并且在某些案例中低到0.635毫米、0.381毫米或0.254毫米或更小的壁厚。
在一组实施方案中，本发明表示除了在厚度或密度方面必须有所改变的微孔材料吹塑型坯之外，还解决了与挤塑形成具有各种各样的微泡尺寸的聚合物泡沫塑料型坯相关的问题。在本发明这组实施方案中，提供了用于生产聚合物泡沫塑料型坯的技术，该型坯可以是微孔的，并且其厚度和/或密度可以沿其长度变化。具体地说，优选的聚合物泡沫塑料挤塑型坯具有第一部分和在型坯的加工方向上与所述第一部分隔开的第二部分，所述的第一部分和第二部分在厚度上至少相差大约1.1倍。在其它优选实施方案中，第一和第二部分在厚度上至少相差大约1.3、1.5或1.7倍。第一和第二部分在材料密度上至少相差大约1.1倍，并且在其它优选实施方案中至少相差大约1.3、1.5或1.7倍。这种型坯适合吹塑成形，以便生产包括膨胀到第一程度的第一部分和至少膨胀1.5倍于第一程度的第二部分的制品。第一和第二部分在膨胀后，在厚度、材料密度和微泡密度每个方面相差都不超过大约5％。在这项技术中所提供的聚合物挤塑模头的结构设计适合使熔融的聚合物材料和在大气环境下呈气态的物理发泡剂的正在流动的单相溶液承受一致的压降速率同时改变在模头出口的环形间隙，以利于生产厚度沿其长度变化的聚合物微孔泡沫塑料型坯。这种模头由于实际上把成核与成形分开，所以在这种作业中是有效的。换言之，成核以一致的方式(基本上恒定的压降速率)在成形(段)上游发生，因此差分成形(differential shaping)本质上不影响微泡尺寸、微泡密度或材料密度。此外，该型坯可以在挤塑期间承受温度变化，从而导致在加工方向上随位置变化的局部材料密度。
现在参照图1，本发明的挤坯吹塑***6被示意地图解说明。***6包括与吹塑挤坯模头10流体连通的挤塑机30和可为接收来自所述模头出口的微孔材料型坯而定位的吹塑模具12。吹塑模具12可以是常规模具，因此，除了说一下本发明的泡沫塑料型坯可以在不加热的案例中吹塑，因而模具12不需要包括辅助加热***之外，在本文中不详细地介绍该模具。换言之，本发明的泡沫塑料型坯(优选微孔泡沫塑料型坯)可以先被挤塑成形，然后可以在不对模具12中的型坯加热的案例中用模具12吹塑成形。挤塑机30包括机筒39，该机筒有第一上游端37和连接模头10的第二下游端36。安装在机筒39内可旋转的是螺杆38，该螺杆在其上游端可操作地连接在驱动马达40上。虽然没有详细地展示，但是螺杆38包括进料段、过渡段、注气段、混合段和计量段。聚合物加工空间35被定义在螺杆和机筒之间，在该空间中聚合物材料朝下游推进。
非必选地沿着机筒39定位的是温度控制单元42。控制单元42可以是电加热器，可以包括供温控流体流动的通道和/或类似的东西。单元42可以用于给机筒内的粒状聚合物材料或流体聚合物材料加热以促进熔融，和/或冷却该物料流以控制粘度和在某些案例中控制发泡剂的溶解度。这个温控单元可以沿着机筒在不同位置以不同的方式运行，即可以在一个或多个位置加热和在一个或多个位置制冷。可以提供任何数量的温控单元。还可以提供为连接在该挤塑***上的模头加热的温控单元。
机筒39的结构设计适合接收聚合物材料的母料。文中所用的术语“聚合物材料的母料”意味着包括所有本身是流体或可以形成流体、并且本质上可以***形成微孔聚合物制品的材料。通常该母料是由热塑性聚合物粒料定义的，但是可以包括其它物种。例如，在一个实施方案中母料是由将在各种各样的条件下发生化学反应形成所述的微孔聚合物材料的物种定义的。本发明有意包含由任何能一起反应形成聚合物的物种的组合生产微孔材料，通常这些物种是混合在一起的，并且在发生反应时发泡的单体或低分子量的聚合物母料。优选的是热塑性聚合物或热塑性聚合物的组合选自无定形材料、半结晶材料和结晶材料，包括聚芳烃(例如包括聚苯乙烯在内的苯乙烯聚合物)、聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、含氟聚合物、可交联的聚烯烃和聚胺。
虽然母料可以是通过进料口注入的流体预聚物材料，并且借助(例如)辅助聚合剂在机筒内聚合，但是引入预聚物母料通常是利用装着准备通过进料口46添加到挤塑机机筒中的经过造粒的聚合物材料的标准加料漏斗44。就本发明而言，唯一重要的是聚合物材料的流体物料流是在***中形成的。从加料漏斗44接收的粒料进入螺杆的进料段，并且随着螺杆旋转在聚合物加工空间35中朝下游方向输送。来自挤塑机筒39的热量和由于螺杆旋转产生剪切力在过渡段内起使粒料软化的作用。通常，在靠近第一混合段的末端的地方，软化的粒料已被变成胶体，即被胶着在一起形成本质上没有夹气的均匀的流体物料流。
紧接在图1所示螺杆38的下游端48的下游的是区域50，该区域是一个温度调节和控制区、辅助混合区、辅助泵送区、或类似的东西。例如，区域50可以包括温控单元，以便象下面介绍的那样，在成核前调节流体聚合物物料流的温度。区域50可以包括替代的或外加的额外的标准混合单元(未示出)，或诸如齿轮泵之类的流动控制单元(未示出)。在另一个实施方案中，区域50可以被可以包括冷却区的一前一后的第二螺杆代替。
按照本发明，微孔材料的生产优选采用物理发泡剂，即在环境条件下呈气态的发泡剂。但是，化学发泡剂也可以使用并且可以与被引入加料漏斗44的聚合物粒料一起配制。适当的化学发泡剂通常包括那些在临界温度或另一种在挤塑时能实现的条件下分解并释放诸如氮气、二氧化碳或一氧化碳之类的一种或多种气体的、分子量比较低的化合物。实例包括偶氮化合物，例如偶氮二酰胺。
在一个使用物理发泡剂的实施方案中，沿着挤塑机30的机筒有一个与物理发泡剂源56流体连通的口54。就本发明而言，熟悉这项技术的人已知的任何物理发泡剂(例如烃类、含氯氟烃、氮气、二氧化碳和类似的东西以及它们的混合物)都可以使用，并且按照优选实施方案，气源56提供二氧化碳或氮气或它们的混合物作为发泡剂。超临界的流体发泡剂是优选的，特别是超临界的二氧化碳和/或氮气。在特别优选的实施方案中，只单独使用二氧化碳或氮气。在使用超临界的流体发泡剂的案例中，形成了聚合物材料和发泡剂的单相溶液，其粘度已降低到即使用熔体流动指数不超过0.2g/10min的材料也能轻易地完成挤塑和吹塑的程度。加压和计量设备58通常是在发泡剂源56和口54之间。设备58可以用于计量发泡剂，以便控制在挤塑机内聚合物物料流中发泡剂的量，使发泡剂的含量维持在特定的水平。在优选实施方案中，设备58计量发泡剂的质量流速。发泡剂通常少于聚合物物料流和发泡剂之和的大约15％重量百分比。按照一组实施方案，发泡剂的添加量以聚合物和发泡剂的总重量为基础介于大约1％重量百分比和15％重量百分比之间、优选介于大约3％重量百分比和12％重量百分比之间，更优选介于大约5％重量百分比和10％重量百分比之间，最优选介于大约7％重量百分比和9％重量百分比之间。在另一些实施方案中，非常低的发泡剂水平是适当的，例如发泡剂水平低于大约3％重量百分比、低于大约2％重量百分比或低于大约1.5％重量百分比。这些发泡剂水平在某些使用成核剂的实施例中可以找到用途。
本发明的***和方法允许在不使用成核剂的案例中形成微孔材料。但是这样的制剂可以使用，并且在一些实施方案中包括诸如滑石粉之类的成核剂的聚合物材料被吹塑成形。业已发现，按照本发明包括诸如滑石粉之类的填料的聚合物材料增大了在较高的压力下制作比较厚的部分的能力，并且改善了微泡结构。虽然不指望结合任何理论，但是我们相信使用诸如滑石粉之类的成核剂将降低所需的发泡剂(如二氧化碳或氮气)的用量，因此该材料将具有比较高的粘度(因为二氧化碳或氮气降低这种材料的粘度)。所以，可以增大成核通道和出口间隙的尺寸，同时以其它方式维持类似的挤塑条件，从而导致(形成)比较厚的部分。此外，诸如滑石粉之类的成核剂将增大熔融的聚合物材料固有的粘度，从而为形成比较厚的部分创造了条件。在本发明的这个实施方案中，成核剂(如滑石粉)的添加量至少是1％、或2％、或4％、或5.5％、甚至7％或更多。在一个实施方案中，滑石粉的添加量在2.5％至7％的范围内，它给出下面将全面介绍的特殊优点。
在一些实施方案中，二氧化碳与其它发泡剂(如氮气)结合使用，而在另一些实施方案中，单独使用二氧化碳，不存在其它发泡剂。在另一些实施方案中，只要其它的发泡剂本质上不改变发泡过程，二氧化碳就与其它发泡剂一起使用。类似地，在使用氮气时它可以单独使用，或者与另一种提高或改变该发泡剂性能的发泡剂结合使用，或者与另一种本质上不改变发泡过程的发泡剂结合使用。
为了非常精确地控制发泡剂在流体聚合物的混合物中的重量百分数，加压和计量设备可以与控制器(未示出)相连，而该控制器还可以与驱动马达40和/或齿轮泵的驱动机构(未示出)相连，以便控制与聚合物材料的流动有关的发泡剂的计量。
上述安排使按照本发明的几个实施方案实践与吹塑结合的方法变得比较容易。该方法涉及用少于大约1分钟的时间周期，把在环境条件下呈气态的发泡剂引入正在以至少大约4.5kg/小时的流速流动的流体聚合物材料，从而形成发泡剂流体的聚合物单相溶液。在这种安排中，发泡剂流体在该溶液中的量至少是该溶液重量的大约2.0％重量百分比。在优选实施方案中，流体聚合物的流速是至少大约18或27kg/hr，更优选至少大约36kg/hr，在特别优选的实施方案中将大于至少大约45kg/hr，而且在1分钟之内把发泡剂流体添加进去并形成单相溶液，其中发泡剂是以至少大约3％重量百分比、更优选至少大约5％重量百分比、更优选至少大约7％重量百分比、更优选至少大约10％重量百分比的量存在于溶液中的(虽然如所述在另一组一些实施方案中使用的发泡剂水平比较低)。在这些安排中，每小时至少有大约1.08kg的发泡剂(优选CO2)被引入流体物料流并且被混入其中形成单相溶液。引入发泡剂的速率是与聚合物的流速相匹配的，以便获得最佳的发泡剂浓度。
虽然口54可以沿着机筒定位在任何位置，但是按照优选实施方案它定位在刚好在螺杆混合段60的上游并且螺杆螺纹未断的位置62。
现在参照图2，本发明的模头10示意地用横截面予以图解说明，该模头包括环绕着内模头体24的环形外模头体26以及依次被内模头体环绕着的内型芯31。该模头包括由挤塑机30的注射出口和模头侧壁流入口定义的流体入口14，其结构设计适合接收聚合物流体和在环境条件下呈气态的发泡剂组成的均匀的单相溶液。流体入口14与在外模头体和内模头体之间的环形的环状空隙18连通，该空隙与作为内模头体24与外模头体26之间的间隙定义的环形通道20流体连通。通道20与模头的环形段28流体连通，该环形段的宽度比通道20大。环形段28依次与定义具有间隙22的成核通道的变窄的环形部分29连通，该间隙的尺寸形成有利于喂入该模头的单相溶液成核的快速压降。在其下游端成核通道29与具有间隙34的模头出口32流体连通。如图所示，成核通道29沿其长度具有基本不变的横截面尺寸。该通道也可以沿其长度改变其横截面尺寸，例如朝下游方向逐渐减小横截面尺寸，以便提供特别高的压降速率，就象在通过引证并入的美国专利申请第08/777,709号和国际专利申请第PCT/US97/15088号中揭示的那样。在通道横截面尺寸朝下游方向递减的案例中，单相溶液可以连续地成核，因为该单相物料流是以递增的速率流动的，所以其源源不断的连续部分将经历连续递减的压力。
模头10是这样构成的，以致内模头体24可以相对外模头体26轴向移动。如图2所示，内模头体24可以从上游位置移到下游位置，在该位置它几乎填满标注成25的区域。因此，当内模头体24定位在上游位置(如图2所示)时，区域25定义了储料缸。
在操作时，聚合物材料和发泡剂的单相溶液23从挤塑机30喂入模头10，作为未成核的单相溶液首先进入环形环18，然后通过通道20进入储料缸25(达到内模头体24在上游定位的程度)和模头的环形段28，通过在成核通道29发生的快速压降成核，然后在出口32处作为适合吹塑的型坯被挤出。在需要使用模头10的聚集特征时，出口32可以被关闭(下面介绍)，于是聚合物材料和发泡剂的未成核的单相溶液23可以从挤塑机30喂入储料缸25，而内模头体24朝上游方向移动。在这个过程中，在下游方向上对内模头体24施加载荷，以便在储料缸25中维持基本不变的压力，该压力将使聚合物/发泡剂溶液维持在未成核的单相条件下。然后，打开出口32并且朝下游方向驱动内模头体24，以便成核和挤出微孔型坯。这个特征为挤塑机连续运行而型坯挤出定期发生创造了条件。
尽管在某些实施方案中在成核通道29中成核的聚合物材料可以包括成核剂，但是在另一些实施方案中不使用成核剂。无论在哪种案例中，该通道都被构成，以便不管是否有成核剂存在，都能够在缺乏成核剂的案例中形成成核部位。具体地说，该成核通道具有通过该通道形成所需的压降速率的尺寸。在一组实施方案中，压降速率是比较高的，并且范围相当宽的压降速率是可实现的。在与大约6％重量百分比的CO2均匀混合后，聚合物材料熔体可以以每小时大约18kg的速率通过该成核通道，通过该通道可以形成的压降速率至少是大约0.1GPa/sec.。优选的是在这些条件下通过调整该通道尺寸使通过该通道所形成的压降速率为至少大约0.3GPa/sec.，更优选至少大约1GPa/sec.，更优选至少大约3GPa/sec.，更优选至少大约5GPa/sec.，更优选至少大约7、10或15GPa/sec.。该成核段的结构设计适合使流动的物料流承受足以形成密度达到至少大约107、优选108sights/cm3的成核部位的压降速率。这种装置的结构设计适合使以至少9kg/hr、优选至少大约18kg/hr、更优选至少大约27kg/hr、更优选至少大约36kg/hr、更优选至少大约45、90甚至180kg/hr的速度流动的聚合物材料和发泡剂的单相溶液的流体物料流连续成核。
模头10具有这样的结构：以致型芯31可以相对该模头的其余部分轴向移动。这为关闭出口32创造了条件，如果需要可以朝上游方向移动型芯31，使模口的内唇缘抵住模头的外唇缘形成密封。
现在参照图3，图解说明模头10，其中型芯31朝远端延伸，以致出口32包括一个间隙33，该间隙相对图2所示间隙34变得相当宽。在维持模头成核段29的间隙22不变时，这种设计可能是有效的。这样，当该模头生产厚度发生变化的型坯时，聚合物/发泡剂单相流体物料流的成核作用可以在恒定的压降速率下发生。上面介绍的是利用模头10生产的厚度在加工方向上发生变化的同时，具有基本上均匀一致的微孔结构的微孔产品。
本发明还允许共挤泡沫塑料制品或微孔泡沫塑料制品。虽然没有图解说明适合挤塑这种两层或多层制品的模头，但是参照图2可以清楚地理解这种模头。在一个实施方案中，多层挤塑模头包括多个共轴的独立定义成核段的通道，它们一起把物料送入单一的出口32。换言之，该模头包括图2所示的成核段29和从成核段29朝外径向隔开的、并且由类似于环形段28的环形段喂料的附加成核段。在分开的各层同时独立地成核之后，在间隙32之前或在该间隙处把成核的各层接合起来发生诸层的合并和诸层的成形和注射。
按照本发明的另一方面，可以挤塑材料密度沿其长度有所不同的微孔聚合物型坯。在这个实施方案中，型坯的厚度也可以沿其长度有所不同。这可以利用图4所示***予以实现，在该***中提供的模头10类似于前几张图中的模头。为了生产厚度发生变化的型坯，模头10并非必须包括能在挤塑期间轴向移动的型芯但包括风环52，以便使该型坯在挤塑期间承受变化的冷却条件。这个风环可以使型坯的不同部分承受不同的冷却条件，因此可以使型坯的某些部分的微泡生长相对其它部分有所下降。以类似的方式，型坯的内表面的选定部分可以通过使空气通过在型芯31的内型芯部分61和外型芯部分64之间形成的通道63得到冷却。内部的空气冷却可以与借助风环52实现的外部空气冷却交替使用或结合使用。这样得到的型坯可以被吹塑成形并且可以使某些部分的材料密度比其它部分高。由于挤塑后立即承受不同的冷却的各个部分经历了不同的微泡成长过程，所以有不同的密度。
图4所示***还可以用于生产在需要高强度的位置具有增加的密度的吹塑制品。例如，在装饮料的塑料容器上有往上拧螺纹盖的螺纹嘴，人们或许希望该螺纹嘴具有比该塑料瓶其余部分高的材料密度以便增加强度。
本发明的特征之一是：本发明的微孔挤塑型坯与现有技术的泡沫塑料型坯相比更能经得起吹塑条件。这是因为比较小的微泡对吹塑期间施加的压力有更大的承受力。许多现有技术的泡沫塑料暴露在吹塑条件下时将呈现瘪泡。但是随着微泡尺寸减小，引起瘪泡需要更大的压力。
在本发明的一个实施方案中，微孔型坯是与聚合物辅助层共挤成形的，该辅助层可以是该微孔型坯的内部或外部或两者。辅助材料既可以是泡沫塑料也可以不是泡沫塑料，而且为了形成特定的外观(例如在需要有颜色的制品时微孔泡沫塑料芯可以用共挤的着色层覆盖)可以添加辅助材料层。再者，为了在制品上提供良好的印刷能力或提供特定的表面纹理，可以添加共挤层。其它特征(例如化学相容性和类似的特征)也得到认真考虑。在某些案例中，共挤层可以用在微孔型坯芯的内侧或外侧，以便把芯与制品里面装的东西或外部环境隔离。在优选实施方案中，共挤的辅助层大于结构支撑不是必不可少的。换言之，微孔型坯可以被吹塑成形并且将为它自己提供适当的结构支撑，而共挤层仅仅用于表面修饰目的。在一个实施方案中，非泡沫塑料的非结构支撑辅助层紧邻泡沫塑料制品。这个膜层是为提供特殊的壁垒性能(例如为了与准备装在该制品中的物质相兼容、联邦法律的要求等等)而设计的。
按照本发明生产吹塑的微孔聚合物制品是令人惊奇的，因为就吹塑而言符合要求的聚合物特征不同于典型的挤塑工艺所要求的那些特征。就吹塑而言，为了成功地经受吹塑条件通常需要高分子量的高粘度聚合物。与之相反，在标准的挤塑工艺中使用分子量比较低、粘度比较低的聚合物是符合高挤出量要求的。因此，挤坯吹塑包括固有的二重性，在使用泡沫塑料时这种二重性使问题变得更加复杂化。就受控的发泡而言，分子量比较高、粘度比较高的聚合物对于防止导致开孔材料的非受控的发泡是有利的。
本发明提供成功的高挤出量的微孔聚合物挤坯吹塑，因为可以使用分子量比较高的聚合物同时借助并入超临界的流体发泡剂降低粘度。借助把超临界流体发泡剂用于高挤出量的挤塑降低了分子量比较高的聚合物的粘度，而在挤塑和发泡剂气化时高分子量的聚合物提供成功地控制微泡发泡所需要的强度。所以，如上所述聚合物泡沫塑料材料(优选聚合物微孔泡沫塑料材料)的挤塑和吹塑可以用熔体流动指数不超过大约0.2g/10min、优选不超过大约0.12g/10min、更优选不超过大约0.1g/10min的材料来实现。
另一方面，本发明提供具有中等水平的成核剂的半结晶的微孔泡沫塑料。这种泡沫塑料中这些制剂的水平介于大约2.5％重量百分比和大约7％重量百分比之间。在优选实施方案中，该泡沫塑料包括大约3％重量百分比至大约7％重量百分比的成核剂，在一些实施方案中，包括大约5％重量百分比至大约7％重量百分比的成核剂。在本发明的泡沫塑料中成核剂的水平通常高于在常规泡沫塑料加工中作为成核剂、阻燃剂或色素使用的水平。就上述的本发明的任何吹塑方面而言，这些包含2.5-7％重量百分比成核剂的半结晶微孔泡沫塑料都可以使用。
成核剂可以是技术上已知的任何材料，并且可以有任何种不同的形式。在某些实施方案中，成核剂是技术上通用的那些无机固体，例如滑石粉、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)和硫化锌(ZnS)。在某些实施方案中，有机固体(如纤维素类纤维)可以起成核剂作用。在某些案例中，泡沫塑料可以包括一种以上类型的成核剂，以致所有成核剂的总和介于2.5％重量百分比和7％重量百分比之间。具体地说，包含滑石粉和二氧化钛两者的微孔泡沫塑料已经在生产。
虽然在某些案例中成核剂可以是纤维状的或具有其它形式，但是成核剂通常是颗粒。成核剂可以有各种各样的形状，如球形、圆柱形或片形。通常，颗粒的尺寸在大约0.01微米至大约10微米范围内，而更经常介于大约0.1微米和大约1.0微米之间。在一些实施方案中，颗粒可以用表面活性剂进行处理，以便提高它在聚合物熔体内的分散性和防止颗粒聚集。
在某些案例中，成核剂依据它们的组成还可以起色素、阻燃剂或任何其它添加剂的作用。在2.5-7％重量百分比的范围内，该制剂还可以充当填料。换言之，成核剂以不可忽视的量代替固体塑料，在某些实施方案中这将导致节约成本，因为填料比固体塑料便宜。在某些实施方案中，该制剂还可以提高微孔泡沫塑料的机械性能。在在某些案例中，这些颗粒可以提高结晶性。
本发明包含2.5-7％重量百分比成核剂的微孔泡沫塑料，至少可以部分地由任何半结晶聚合物组成。典型的半结晶聚合物包括、但不限于下述物质：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乳酸、尼龙6、尼龙6/6、聚乙烯、聚丙烯、间同立构聚苯乙烯和聚缩醛。在某些案例中，半结晶聚合物可以与非半结晶聚合物共混。半结晶聚合物还可以与其它半结晶聚合物共混。在优选的案例中，半结晶聚合物是聚烯烃。在某些案例中，半结晶聚合物是聚丙烯。聚丙烯可以作为多种聚合物成分之一存在。在其它实施方案中，聚合物材料可以基本上由聚丙烯组成，换言之，该聚合物不包括不同于聚丙烯的其它聚合物成分，但除了添加成核剂之外还可以包括其它添加剂，下面将进一步介绍。在另一组优选实施方案中，半结晶材料是高密度聚乙烯。在某些案例中，高密度聚乙烯是作为多种聚合物成分之一存在的。在优选的案例中，高密度聚乙烯的重量百分数占聚合物材料的80％重量百分比以上。在某些优选的案例中，高密度聚乙烯的重量百分数占聚合物材料的90％重量百分比以上。在特别优选的案例中，聚合物材料基本上是由高密度聚乙烯组成的，换言之，该聚合物不包括不同于高密度聚乙烯的其它聚合物成分，但除了添加成核剂之外还可以包括其它添加剂，下面将进一步介绍。
除了成核剂之外，泡沫塑料组合物还可以非必选地包括技术上已知的其它添加剂。这类添加剂可以是工艺助剂，如增塑剂(例如低分子量的有机化合物)、润滑剂、流动改进剂和抗氧化剂。在许多优选的案例中，聚合物材料基本上没有残留的化学发泡剂和反应副产物，因为在这种方法中只使用物理发泡剂。具体地说，许多高密度聚乙烯泡沫塑料基本上没有残留的化学发泡剂和反应副产物。
出人意料的是即使成核剂的量大于2.5％重量百分比泡沫塑料依然具有比较均匀而细小的微泡结构。成核剂没有导致异常的大泡在泡沫塑料中出现。按照本发明的这个方面，泡沫塑料制品具有小于60微米的平均微泡尺寸，或具有上述的其它优选的平均微泡尺寸或最大微泡尺寸或两者的组合。
微孔泡沫塑料的微泡结构优选的是封闭的微泡结构。我们认为封闭的微泡结构可以对提高泡沫塑料的机械性能产生有利的影响，因为没有长的互连通道，这种通道可能起导致材料过早破损的部位的作用。
按照本发明的这个方面，微孔泡沫塑料可以在相当宽的密度范围上生产。在许多实施方案中，空隙率大于10％，在其它实施方案中大于20％，而在另一些实施方案中大于50％。在另一组实施方案中，微孔泡沫塑料空隙率小于50％，在另一些实施方案中小于30％。在特别优选的实施方案中，微孔泡沫塑料具有介于10％和50％之间的空隙率。空隙率在这个优选的范围(10％至50％)内的泡沫塑料呈现极好的机械性能，例如拉伸强度和拉伸模量，同时仍然具有比固体塑料低得多的密度。
种类繁多的半结晶微孔泡沫塑料制品被本发明的这个方面所包围。制品可以被挤塑、吹塑、注塑成层出不穷的形状和形态。挤塑的片材还可以热塑成形。在某些实施方案中，这种发泡的制品通常比常规的泡沫塑料制品薄，因为在微孔泡沫塑料制品中，微泡尺寸比在常规的泡沫塑料中的微泡尺寸小。在某些案例中，制品至少有一部分的厚度小于2.54毫米，在另一些案例中小于1.27毫米，而在另一些案例中小于0.254毫米，在许多案例中，微孔泡沫塑料制品具有需要的表面质量，因为该制品可能是在低发泡剂百分比的情况下生产的，因此限制了通过泡沫塑料表面扩散的气体量。正象在微孔泡沫塑料加工领域中众所周知的那样，在某些案例中大量的气体通过表面扩散可能导致表面粗糙和不完整性。
用于生产具有中等剂量成核剂的微孔泡沫塑料的挤塑***可以是类似于带吹塑模模头10和用于回收未充分进一步加工的挤出物的带挤塑模头的吹塑模装置12的非必选的替代品和/或用于注塑的模具的图1所示***。
正象在技术上已知的那样，在某些案例中成核剂可以在与半结晶聚合物的浓缩共混物中以粒料形式添加。换言之，成核剂可以以浓缩的百分比(例如40％重量百分比)分散在半结晶聚合物的粒料中。这种浓缩的粒料可以与适当数量的半结晶粒料共混，以生产具有2.5％重量百分比至7％重量百分比成核剂的聚合物材料。以这种方式，在聚合物材料的组成中，滑石粉的百分比可以通过控制浓缩物与纯聚合物粒料的比例进行调整。在熟悉这项技术的人所熟知的其它实施方案中，成核剂可以以颗粒形式直接添加到聚合物材料中。任何技术上众所周知的其它技术也都可以用于把成核剂以可控制的量并入聚合物的组合物。
令人惊奇的是：业已发现在某些实施方案中本发明的微孔半结晶泡沫塑料可以用比较低的发泡剂百分比制成。我们认为成核剂的存在增强了成核作用的驱动力，因此使微孔泡沫塑料的生产能在低发泡剂百分比下进行，例如按聚合物物料流和发泡剂的重量计使用低于1.5％重量百分比的发泡剂。在优选的实施方案中，该方法涉及添加少于1.0％重量百分比的发泡剂，并且在另一些优选的案例中，该方法涉及按聚合物物料流和发泡剂的重量计添加少于0.1％重量百分比。
现在参照图5，更详细地图解说明发泡剂口的优选实施方案，此外展示在机筒相对的顶面和底面上的两个口。在这个优选实施方案中，口154定位在螺杆的注气段，它位于螺杆38(包括断头螺纹)的混合段60的上游区距混合段上游端不足4个全螺槽、优选不足2个全螺槽或不足1个全螺槽。这样定位，注入的发泡剂被非常迅速非常均匀地混合到流体聚合物物料流中，以促进形成发泡材料母体与发泡剂的单相溶液。
在图解说明的优选实施方案中，口154是一个多孔口，它包括许多连接发泡剂源与挤塑机机筒的小孔164。如图所示，在实施方案中围绕着挤塑机机筒提供许多在不同位置的径向口154，而且这些口可以彼此纵向对齐。例如，许多口154可以围绕着挤塑机机筒安排在12点、3点、6点和9点的位置，每个口都包括许多个小孔164。以这种方式，在把每个小孔164都看作是一个发泡剂孔时，本发明包括具有至少大约10个、优选至少大约40个、更优选至少大约100个、更优选至少大约300个、更优选至少大约500、更优选至少大约700个与挤塑机机筒流体连通的发泡剂孔使该机筒与发泡剂源流体连通的挤塑装置。
在这些优选实施方案中还包括一种设计(如图5所示)，在这种设计中发泡剂孔沿着挤塑机机筒定位在这样的的位置，即当优选的螺杆安装在该机筒中时发泡剂孔与全断头螺纹165相邻。以这种方式，在螺杆旋转时每个螺纹都定期地通过或“擦刮”每个小孔。这种擦刮增进发泡剂与流体发泡材料母体的迅速混合，在一个实施方案中基本上是通过迅速地打开和关闭每个小孔来促进迅速混合的，因为当螺纹相对小孔足够大足以在它与小孔对齐时完全阻断小孔，因而可以定期地阻断每个小孔。结果是一种分布，即在注入后混合前立即出现的一种被分得相当细碎的发泡剂孤立区域在流体聚合物材料中的分布。在这种设计中，在大约30rpm的标准螺杆旋转速度下，螺纹将以至少大约每秒0.5次、更优选至少大约每秒1次、更优选至少大约每秒1.5次、更优选至少大约每秒2次的速度通过每个小孔。在优选实施方案中，小孔154定位在距离螺杆始端(在上游端34)大约15至大约30个机筒直径的位置。
再次参照图1，螺杆38的混合段60(在注气段后面的)，是为了使发泡剂与聚合物物料流混合，促进形成发泡剂与聚合物的单相溶液而构成的。该混合段包括断头螺纹，它将割断物料流以促进混合。在混合段下游，进料段在聚合物-发泡剂物料流中建立压力。在把母体用于按照模头形状释放成形挤出物的场合，该模头包括具有某种形状和尺寸(模头几何尺寸)的内部通道以控制挤出物的形状。在这个实施方案中，模头可以具有任何技术上已知的构型，以便生产特定形状的微孔泡沫塑料，例如片材、型材或线材。可以使用在通过引证并入的国际专利申请第WO98/08667号中介绍的那些模头。除了使从这样的模头中释放的挤出物定型之外，模头还可以完成使聚合物材料和发泡剂的单相溶液成核的功能。正象前面关于图2至图4的介绍那样，当单相溶液流过模头的内部通道时随着该溶液中的压力下降，发泡剂在聚合物中的溶解度也跟着下降，这是微泡成核作用的驱动力。压降的程度取决于通道的尺寸。具体地说，影响压降的尺寸包括通道形状、通道长度和通道厚度。在各种加工条件下，跨模头的压降通常都大于6891.1kPa、优选大于13782.2kPa、更优选大于20673.3kPa。
本发明的模头也可以象技术上已知的那样，为了在单相溶液流经该通道时提供压降速率(dP/dt)而构成。取决于模头几何尺寸和流速的压降速率还影响微泡成核过程。通常，为了实现适合微孔材料的成核条件必须引发相当大的压降速率。我们认为成核剂以2.5％重量百分比至7％重量百分比的量存在，将降低对压降速率的要求。在某些案例中，使用低压降速率的工艺是需要的。低压降速率通常允许模头结构和最终制品尺寸的更大的自由度。在某些案例中，溶液中的压降速率低于1.0GPa/s，在一些实施方案中低于0.10GPa/s，在一些实施方案中低于0.05GPa/s。在另一些实施方案中，利用比较高的压降速率，例如在生产某种薄产品时。在一些案例中压降速率高于1.0GPa/s，在另一些案例中高于5.0GPa/s，在另一些案例中高于10.0GPa/s。
在另一个实施方案中(未图解说明)，压降速率是在模头前或模头内，用至少一个成核通道引发的。在未审的国际专利申请第WO98/08667号(1997年3月5日公布)中介绍了这种构型，在此通过引证将它并入。
由于升高的温度，从模头挤出的挤出物通常被软化到足以致使成核的微泡生长的程度。当挤出物在大气中冷却并且变成更多的固体时，微泡的生长受到抑制。在某些实施方案中，提供外部冷却装置以加快挤出物的冷却速度是有利于。例如，在这些实施方案中，冷却可以通过朝挤出物吹风、使挤出物接触冷表面或者把挤出物浸没在液体介质中来完成。在需要时，可以在模头下游使用其它设备把挤出物进一步塑造成最终的形状。
参照图6，按照本发明生产微孔泡沫塑料的另一种挤塑***170包括串联式挤塑机生产线。该串联式生产线包括按平行配置安排并通过转移管176连接的主挤塑机172和辅挤塑机174。如上所述，粒料通过漏斗44供应给主挤塑机。在一些实施方案中，辅挤塑机包括发泡剂注入口54，如图所示。在另一些实施方案中，主挤塑机包括发泡剂注入口。
在其它实施方案中，图5和图6所示***象技术上已知的那样经过修改以充当注射模塑***。特别优选的注射模塑***是通过引证并入的国际专利申请第WO98/31521号中介绍的***。通常，注坯吹塑***不包括挤塑模头，而是包括与聚合物加工空间流体连通的通道，通过该通道聚合物与发泡剂的溶液被注入模具。
另一方面，本发明提供数种特殊的模头设计，这些设计对于制作高质量的微孔聚合物挤出物是有用的。一般的说，该模头是为了提供HDPE片材或薄壁管材而设计的。更具体地说，该模头可以为了提供适合吹塑应用的HDPE型坯而构成。在这个方面，本发明涉及一项发现，即供微孔聚合物成核的模头有一个特定的锥角范围，这个锥角范围提供在挤塑过程中不破损或撕裂并且具有更均匀的表面外观的HDPE挤出物，包括适合吹塑的型坯。
具体地说，在这方面提供一种聚合物成型模头，该模头包括一个横截面以大于4°的夹角朝下游方向逐渐减小的成核通道。优选的是该夹角大于6°。在一个实施方案中，该角度介于4°和18°之间、优选介于4°和8°之间。文中所用的术语“夹角”意味着下游方向锥度的总角度。例如，在环形模头中其外壁向内以4°锥角逐渐变细而由型芯外部定义的内壁没有锥度，那么该夹角是4°。在同样的情况下，如果型芯向外以2°锥角逐渐变细，那么该夹角将是6°。
本发明的模头锥角定义从开始在模头中成核到从模头出口释放之间的特定时间，而且这种定时定义了本发明的另一个方面。具体地说，提供了一种涉及在聚合物材料和发泡剂的未成核的单相溶液在模头内成核后的不足0.001秒的时间周期里把成核的物料流作为微孔聚合物挤出物从模头出口释放的方法。
本发明包括发现在挤塑HDPE片材和型材中存在的问题。业已发现，在微孔挤塑条件下，在使用并行的成核段时挤出物(特别是用于吹塑的HDPE型坯)倾向于在挤塑期间破损。在这些案例中，正常的微孔条件是通过使用成核段(它创造形成小微泡所需要的必要的压降速率)和使用典型条件的发泡剂含量和熔体温度来描述的。破损被定义为一种条件，在该条件下挤出物在离开模头时沿着模头长度在一个或多个位置撕破。这种撕裂妨碍均匀挤出物的形成，导致形成又长又薄的条形微孔材料。每条都是在每个观察到撕裂的位置完全切断挤塑的结果。这种现象用HDPE已被观察到，而采用其它受试材料(包括聚丙烯)尚未观察到，并且被认为是由于HDPE分子的高度线形特性和在低作用力下分子易于相对滑移引起的。
按照本发明HDPE的破损问题是通过使用夹角范围非常特殊的带锥度的模头(横截面朝下游方向逐渐减小的模头)得以缓和的。该锥角的最小值是通过解决这个破损问题并且仍然提供制作微孔材料必不可少的最小压降速率的能力来确定的。角度小于4°不以商业上所需的合理的速率和可接受的总压降产生微孔材料需要的压降速率。角度等于和大于6°，可以实现充分的压降速率并且可以完全解决破损问题。存在一个仍然能制成可接受的结构的最大角度。角度大于大约18°，微孔结构倾向于把它自己吹掉，导致适合吹塑目的的微孔结构非常缺乏。
防止破损的结果是出乎意料的。虽然不指望与任何理论结合，但是我们认为因为存在一个成核作用开始发生的临界位置，所以锥形模头起作用。这个位置是由聚合物/发泡剂熔体(聚合物材料和发泡剂的未成核的单相溶液)中的压力降低到发泡剂在聚合物中的饱和压力以下的那个点定义的。如果这个位置离模头出口太远(不是用距离度量的，而是用驻留时间即成核的聚合物从成核作用的起始点行进到释放聚合物挤出物的模头末端所花费的时间来度量的)，那么当作用在正在生长的微泡时的剪切力持续太长的时间，导致熔体撕裂时破损就会发生。如果该位置比这个临界点更接近出口，那么发泡熔体不经受足以引起撕裂的剪切。在压降速率在整个成核作用区的长度上始终保持恒定并且在整个成核段上压力线性下降的并行的成核段中，成核作用起始点离模头出口太远。在压降速率在整个成核段上递增并且在最接近模头出口的地方压力下降的锥形模头中，成核作用点非常接近模头出口。结果是剪切仅仅在短暂的时间周期内起作用并且不发生破损。被提议的理论使人不得不选择既消除破损又虑及使压降速率的标准条件得到满足的特殊的锥角。
按照本发明生产的微孔材料可以在吹塑工艺中使用，例如生产吹塑的瓶子。此外，微孔聚合物材料(包括微孔HDPE)的片材既可用扁平的模头设计也可用环形模头设计来生产。用本发明的***制作的材料还可以热塑成形。在一个实施方案中，本发明的模头提供通过相对外模头体移动模头的内销改变型坯厚度的能力。
除了模头的角度和间隙开度之外，特殊的模头还可以用制作无缺陷的微孔型坯所需的压力和压降速率来描述。
在一组实施方案中，基本上由高密度聚乙烯(HDPE)组成的泡沫塑料制品可以在不使用化学发泡剂的情况下成形。文中所述的高密度聚乙烯指的是密度高于0.94g/cm3的聚乙烯。低密度聚乙烯指的是密度低于0.94g/cm3的聚乙烯。在这些制品中，HDPE基本上是唯一的聚合物成分，但是该制品包括各种各样技术上已知的添加剂，例如成核剂。因此，这种制品基本上没有残留的化学发泡剂及其反应副产物。在这组实施方案的一些实施方案中，HDPE泡沫塑料制品是平均微泡尺寸小于100微米的微孔泡沫塑料。在某些案例中，微孔泡沫塑料具有小于50微米的平均微泡尺寸，在一些案例中小于20微米.。在这组的其它实施方案中，HDPE泡沫塑料是常规泡沫塑料，其平均微泡尺寸大于100微米。这些制品可以在相当宽的密度范围上生产。在某些实施方案中，空隙率大于10％，在一些实施方案中，空隙率大于20％，在另一些实施方案中，空隙率大于50％。在一组优选的实施方案中，制品具有介于10％和40％之间的空隙率。
高密度聚乙烯泡沫塑料制品的成形方法包括使用上述的物理发泡剂。在这组实施方案中，所生产的HDPE泡沫塑料制品具有与连续挤出物基本上一致的形状或者与模具内腔基本上一致的形状。换言之，这些泡沫塑料制品是通过挤塑或模塑(包括吹塑)生产的。虽然一部分微泡生长可能发生在挤塑之后或模塑之后，但是制品保持着记忆中接近挤出物或模具的形状。这将区别于象在采用现有技术的分批工艺中发生的那样，通过诸如用发泡剂饱和、然后膨胀之类的方法在未发泡的状态下挤塑或模塑然后进行后期发泡的制品。
本发明的这些和其它实施方案的功能和优点通过下面的实施例将被更全面地理解。下面的实施例倾向于诠释本发明的益处，但不作为本发明完整范围的例证。
实施例1：用于吹塑的***
包括一台2.5mm 32∶1 L/D单螺杆主挤塑机(Akron Extruders，Canal Fulton，OH)和一台3 36∶1L/D单螺杆辅挤塑机(AkronExtruders，Canal Fulton，OH)的串联式挤塑生产线***是按直角配置安排的。一台能够以不超过30lb/hr的速度供料的定容喂料器安装在主挤塑机的进料喉上，以致配混的滑石粉添加剂粒料能够经过计量进入主挤塑机。用于把CO2注入辅机的注射***被放在距辅机入口大约8个直径的地方。这个注射***包括4个沿着圆周等间隔径向定位的口，每个口包括176个小孔，每个小孔的直径都是0.508毫米，总共704个小孔。该注射***包括一个气动阀，以便精确地计量在37901.05kPa的压力下以0.09至5.4kg/hr的速度流动的发泡剂的质量流速。
主挤塑机的螺杆是特殊设计的螺杆，以便在把发泡剂分散到聚合物中的混合段前面提供聚合物/滑石粉母料的进料、熔化和混合。这台主挤塑机的出口利用大约609.6毫米长的转移管连接到辅挤塑机的入口上。
辅挤塑机配备了特殊设计的深螺槽多螺纹螺杆结构，以便在发泡剂的注射口与通向安装在辅机出口上的齿轮泵(LCI公司，Charlotte，NC)的入口之间冷却聚合物并且维持微孔材料母体的压力分布。该齿轮泵配备了用于加热/制冷的整体式夹套并且为了以112.5kg/hr的最大产出量、68911kPa额定的最大卸载压力运行对尺寸做了调整。
该***在齿轮泵出口配备了模头接套和垂直安装的吹塑模头(Magic公司，Monza，意大利)。该模头接套配备了用于测量熔体刚好在进入模头前的温度和压力的旋塞。该吹塑机头包括常规的支架型流料分配槽和模头调整***，后者允许模头相对固定的定位尖梢移动以便提供取决于选定的加工的各种各样的出口间隙。
剖开式瓶子模具安装在夹具上，以便手动模塑样品瓶子作为辅助方法。一半模具用夹具安装在辅机上，而另一半安装在线性滑块上。安装在辅机那半个模具上的快速合模器提供撞击合模的机构。利用一段软管把磨尖的短钢管安装到0至344.555kPa的调压器上提供吹塑***。模具直径从瓶盖区的大约25.4毫米变化到瓶体部分的50.8至76.2毫米。瓶子模具模腔的总长度大约254毫米。
实施例2：型坯和瓶子成形
高密度聚乙烯粒料(Equistar LR 5403)被引入实施例1介绍的挤塑生产线的主加料漏斗，而预先配制的滑石粉母料(50％滑石粉在HDPE基础中)被引入添加剂喂料器加料漏斗。安装在吹塑机头上的模具包括出口直径16.8402毫米、锥角6.2°的模头和出口直径16.8402毫米、锥角2°的尖梢。这种尖梢与模头的组合提供8.2°的聚流夹角。
挤塑机和齿轮泵的转速被调节到在主机转速大约为78rpm、辅机32rpm、齿轮泵50rpm时提供大约94.5kg/hr的挤出量。辅机机筒温度被调整，以便保持熔体温度在模头入口为大约157.2℃。添加剂喂料器经过调整提供大约4.95kg/hr的输出能力，从而导致在材料中按聚合物重量计包含2.7％重量百分比的滑石粉。二氧化碳发泡剂以1.485kg/hr的额定速率注入，从而导致在材料中按聚合物重量计包含1.6％重量百分比的发泡剂。
在上述条件下生产的型坯厚度1.143毫米、直径33.02毫米、密度0.74g/cm3。根据额定的固体材料密度0.95g/cm3，实现的密度下降为23％。
样品瓶子是以下述方式生产的：挤塑出长度为大约406.4毫米的型坯，然后手工操作直接把该型坯从挤塑机移到模具中定位。将两半模具迅速闭合并完成合模。空气调节器设定在137.822kPa，然后用磨尖的钢管在模具的顶端刺入型坯并且把空气引入现在被封闭在模具末端的型坯的ID。
在上述条件下生产的瓶子厚度大约0.381毫米、直径大约63.5毫米、密度0.7g/cm3。
实施例3：型坯和瓶子成形
高密度聚乙烯粒料(Equistar LR 5403)被引入实施例1介绍的挤塑生产线的主加料漏斗，而预先配制的滑石粉母料(50％滑石粉在HDPE基础中)被引入添加剂喂料器加料漏斗。安装在吹塑机头上的模具包括出口直径17.145毫米、锥角4.0°的模头和出口直径16.8402毫米、锥角2°的尖梢。这种尖梢与模头的组合提供6.0°的聚流夹角。
挤塑机和齿轮泵的转速被调节到在主机转速大约为66rpm、辅机30rpm、齿轮泵40rpm时，提供大约81kg/hr的挤出量。辅机机筒温度被调整，以便保持熔体温度在模头入口为大约154.4℃。添加剂喂料器经过调整提供大约8.1kg/hr的输出能力，从而导致在材料中按聚合物重量计包含5.3％重量百分比的滑石粉。氮气发泡剂以0.27kg/hr的额定速率注入，从而导致在材料中按聚合物重量计包含0.33％重量百分比的发泡剂。
在上述条件下生产的型坯厚度2.032毫米、直径30.48毫米、密度0.69g/cm3。根据额定的固体材料密度0.95g/cm3，实现的密度下降为29％。
样品瓶子是以下述方式生产的：挤塑出长度为大约406.4毫米的型坯，然后手工操作直接把该型坯从挤塑机移到模具中定位。将两半模具迅速闭合并完成合模。空气调节器设定在275.644kPa，然后用磨尖的钢管在模具的顶端刺入型坯并且把空气引入现在被封闭在模具末端的型坯的ID。
在上述条件下生产的瓶子厚度大约0.9398毫米、直径大约50.8毫米、密度0.79g/cm3。
实施例4：挤塑不含填料的微孔聚丙烯材料
串联式挤塑生产线(Akron Extruders，Canal Fulton，OH)被设计成包括一台63.5毫米32/1L/D主挤塑机和一台76.2毫米34/1L/D辅挤塑机。用于把CO2注入辅机的注射***被放在距离喂料段大约20个直径的地方。这个注射***包括4个沿着圆周等间隔径向定位的口，每个口包括176个小孔，每个小孔的直径都是0.508毫米，总共704个小孔。
主挤塑机的螺杆配备了两级螺杆，包括常规的第一级喂料段、过渡段和计量段，后面是用于发泡剂分散的多螺纹(四螺纹)混合段。这种螺杆是为高压注入发泡剂同时使第一级的计量段与发泡剂注入点之间的压降减至最小而设计的。混合段包括4条在注入口处断开的断头螺纹，以使这些小孔被螺纹刮擦(打开和关闭)。在螺杆转速为80rpm时，每个小孔被螺纹以每秒5.3次的频率刮擦。该混合段和注入***考虑到非常迅速地形成发泡剂和聚合物材料的单相溶液。
注射***包括气动控制阀以便精确地计量在不超过37901.05kPa压力下以0.09至5.4kg/hr的速率流动的发泡剂的质量流速。
辅挤塑机配备了带断头螺纹的深螺槽三螺纹冷却螺杆，它提供在注入发泡剂与进入成核点(在这种情况下是模头)之间维持微孔材料母体的压力分布曲线变化不超过大约10336.65kPa，并且在大多数情况下要远远小于这个值。
该***包括允许测量熔体流压力和温度的测量仪器，从恰好在发泡剂注入口前面的那个位置到进入模头的那个点在该串联***上至少分布6个测量点，以便监视材料状况。沿着螺杆用红外设备测量熔体温度以避免干扰熔体流。
聚丙烯粒料靠重力从加料漏斗喂入该挤塑***。所用的品级是名义熔体流动指数为0.5g/10min的标准均聚物树脂，Montell’s6823。这种聚合物材料基本上没有成核剂。主机螺杆转速为90rpm从而提供大约37.8kg/hr物料的总挤出量。辅机螺杆转速为5rpm。辅挤塑机的机筒温度经过调整，以便在辅挤塑机末端测量的维持熔体温度为196.67℃。二氧化碳发泡剂以101.6kg/hr的速率注入，从而导致熔体中有4.8％的发泡剂。在辅挤塑机出料口的模头接套被连接在具有114.3毫米宽的模头出口和0.8636毫米的间隙的平片T型模头上。在该模头内包括一长度为12.7毫米间隙逐渐减小到出口尺寸0.381毫米的独立的成核点。该模头有熔体指示器和压力指示器。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在14609.132kPa至24049.939kPa之间。
图7是该片材截面的SEM照片的复制品，表明平均直径为大约25微米的微泡是均匀分散的。该片材的厚度大约为0.033英寸(0.83mm)。这种微孔泡沫塑料的密度是大约0.63g/cm3(39lbs/ft3)。
实施例5：挤塑无填料的微孔聚丙烯片
在这个实施例中使用与实施例4完全相同的挤塑***、模头和聚丙烯品级。这种聚合物材料基本上没有成核剂。主机螺杆转速为75rpm，提供大约27kg/hr物料的总挤出量。辅机螺杆转速为20rpm。辅挤塑机的机筒温度经过调整，以便维持在辅挤塑机末端测量的熔体温度为181.1℃。二氧化碳发泡剂以1.125kg/hr的速率注入，从而导致熔体中有4.2％的发泡剂。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在15022.598kPa至25152.515kPa之间。
利用三辊式堆片机收集片材，该三辊式堆片机利用循环油维持在37.78℃的温度下。收卷速度大约为9.15m/min，以便最终得到厚度大约为0.036英寸(0.93mm)的片材。图8是该片材截面的SEM照片的复制品，表明呈现不均匀的非微孔结构。平均微泡直径大约为65微米，最大直径为120微米。实测材料密度为0.79g/cm3(49.3lbs/ft3)。
实施例5生产的片材与实施例4生产的片材相比前者具有比较大的平均微泡尺寸，这在很大程度上是由于在实施例5中在不使用成核剂的情况下采用了比较低的发泡剂浓度。
实施例6：挤塑具有滑石粉填料的微孔聚丙烯
使用与实施例4所介绍的完全相同的聚丙烯材料和挤塑***，聚丙烯粒料靠重力从加料漏斗喂入该挤塑***。主机螺杆转速为48rpm，提供大约45kg/hr物料的总挤出量。辅机螺杆转速为16rpm。螺旋喂料器被用于把滑石粉/PP粒状母料(EP5140 A1，来自Spartech Polycom)喂入加料漏斗。螺旋喂料器上的螺杆转速被调整到以5.625kg/hr的速率把滑石粉母料输送到加料漏斗中。这种速率对应于基于总物料挤出量的12.5％。由于这种母料包含40％重量百分比的滑石粉，所以最终的配方中包含大约5％重量百分比的滑石粉。辅挤塑机的机筒温度经过调整，以便维持在辅挤塑机末端测量的熔体温度为217.78℃。二氧化碳发泡剂以0.225kg/hr的速率注入，从而导致熔体中有0.5％的发泡剂。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在10887.938kPa至13093.09kPa之间。安装在辅挤塑机末端的模头是具有279.4毫米宽乘0.762毫米间隙的开口的t型扁平模头。模唇是平行的，并且具有0.225毫米最终成形段长度。跨模唇的压降速率为0.0/GPa/s。
利用维持在37.78℃下同样的三辊式堆片机以3.477m/min的收卷速度收集片材，从而导致片材厚度大约为0.038英寸(0.97mm)。图9是该片材截面的SEM照片的复制品，表明相当均匀以闭孔为主的微孔结构，其平均微泡直径大约为50微米。最终片材密度为0.71g/cc(44.3lbs/ft3)。
实施例6说明利用比较低的气体百分比和比较低的压降速率生产包括中等水平滑石粉作为成核剂的微孔聚丙烯。
实施例7：挤塑具有滑石粉知二氧化钛填料的微孔聚丙烯片材
除了把二氧化钛/PP母料按4份滑石粉母料对1份二氧化钛(TiO2)母料的比例与滑石粉母料手工操作混合之外，所用的***与实施例6介绍的***完全相同。由于二氧化钛母料也包含大约40％重量百分比的TiO2，所以这种填料由大约80％的滑石粉和大约20％的TiO2组成。主机螺杆转速为48rpm，提供大约45kg/hr物料的总挤出量。螺旋喂料器以5.625kg/hr的速率喂入浓缩粒料的共混物，从而导致在聚合物基体中包含大约5％成核剂的最终配方。辅挤塑机的机筒温度被调整，以维持在辅挤塑机末端测量的熔体温度为217.78℃。二氧化碳发泡剂以0.27/hr的速率注入，从而导致熔体中有0.6％的发泡剂。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在10681.205kPa至13093.09kPa之间。安装在辅挤塑机末端的模头在各个方面都与实施例6介绍的模头完全一致。跨模唇的压降速率为大约0.07GPa/s。
利用同样的三辊式堆片机，以3.5685m/min的收卷速度导致片材厚度大约为0.040英寸(1.0mm)、密度为0.73g/cc(45.6lbs/ft3)。图10是该片材截面的SEM照片的复制品，表明相当均匀以闭孔为主的微孔结构，其平均微泡直径大约为40微米。
实施例7说明包括滑石粉和TiO2作为成核剂的微孔聚丙烯的生产。
实施例8：填充5％滑石粉的微孔聚丙烯管状产品
单一的NRM(Pawcatuck，CT)63.5毫米44/1L/D长挤塑生产线配备了把CO2注入辅机的注射***，该***被置于距离喂料段大约25个直径的地方。这个注射***包括4个沿着圆周等间隔径向定位的口，每个口包括417个小孔，每个小孔的直径都是0.508毫米，总共1668个小孔。
该挤塑机配备了两级螺杆，包括常规的第一级喂料段、屏障式螺杆过渡段和计量段，后面是用于发泡剂分散的多螺纹(六螺纹)混合段。这种螺杆是为高压注入发泡剂同时使第一级的计量段与发泡剂注入点之间的压降减至最小而设计的。该螺杆的第二级包括6条螺纹在注入口处断开的混合段，以使这些小孔被螺纹刮擦(打开和关闭)。在螺杆转速为80rpm时，每个小孔被螺纹以每秒8次的频率刮擦。该混合段和注入***考虑到非常迅速地形成发泡剂和聚合物材料的单相溶液。注射***包括气动控制阀以便精确地计量在不超过37901.05kPa的压力下以0.09至22.5kg/hr的速率流动的发泡剂的质量流速。
该螺杆的第二级还配备了带断头螺纹的深螺槽三螺纹冷却段，它提供冷却聚合物熔体流的能力。
该***在挤塑机末端包括模头接套和间隙8.636毫米、内径10.16毫米、成形段长度50.8毫米的圆柱(芯)环形模头，该模头接套配备了用于测量熔体恰好在进入模头前的温度和压力的旋塞。
该***包括允许测量熔体流压力和温度的测量仪器，从恰好在发泡剂注入口前面的那个位置到进入模头的那个点在***上至少分布7个测量点，以便精确监视材料状况。沿着螺杆用红外设备测量熔体温度以避免干扰熔体流。
名义熔体流动指数为5g/10min的标准均聚物树脂，Solvay’sHB 1301，被用作基础树脂。由40％重量百分比滑石粉分散在均聚物聚丙烯基体中形成的粒料组成的滑石粉母料(Montell Astryn65I24-4)利用失重型混合***与HB 1301混合，以产生包含5％重量百分比滑石粉(12.5％滑石粉母料)的混合物。然后，这种混合物靠重力从加料漏斗喂入挤塑***。主螺杆转速为50rpm，提供大约24.3kg/hr物料的总挤出量。辅挤塑机的机筒温度经过调整，是在挤塑机末端测量的熔体温度维持在216.67℃。二氧化碳发泡剂以0.135kg/hr的速率注入，从而导致熔体中有0.55％的发泡剂。安装在挤塑机出料口上的模头接套连接在间隙为0.635毫米、外径4.572毫米、成形段长度3.81毫米的圆柱(芯)环形模头上。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在16745.373kPa至24394.494kPa之间。跨模头的压降速率为11.2GPa/s。
图11是该片材截面的SEM照片的复制品，表明遍布管壁横截面的通常呈球形的微泡平均直径大约为50微米。产品壁厚大约为0.008英寸(0.21mm)。产品外径大约为0.26英寸(6.60mm)。材料密度大约为0.51g/cm3(32lbs/ft3)。
实施例8说明在利用剂量比较低的发泡剂和比较高的压降速率的同时，利用中等水平剂量的滑石粉作为成核剂生产薄壁微孔聚丙烯材料。
实施例9：填充3％滑石粉的微孔聚丙烯管状产品
基础聚丙烯树脂品级与实施例8完全相同但包含3％滑石粉(7.5％滑石粉母料)的树脂配方经共混后靠重力从加料漏斗喂入挤塑***。主螺杆转速为50rpm，提供大约24.3kg/hr物料的总挤出量。机筒温度经过调整，使在挤塑机末端测量的熔体温度维持在219.44℃。二氧化碳发泡剂以0.1215kg/hr的速率注入，从而导致熔体中有0.5％的发泡剂。在实施例8中介绍的模头被安装在挤塑机出料口上。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在18261.415kPa至26875.29kPa之间。跨模头的压降速率为12.4GPa/s。
图12是该挤出物截面的SEM照片复制品，表明遍布管壁横截面的通常是直径大约为60微米的球形微泡。产品壁厚大约为0.010英寸(0.25mm)。产品外径大约为0.26英寸(6.60mm)。材料密度大约为0.52g/cm3(32.4lbs/ft3)。
实施例9生产的材料与实施例5生产的材料相比具有比较大的平均微泡尺寸，这是因为在实施例6中存在较少的成核剂。
实施例10：填充1％滑石粉的非微孔聚丙烯管状产品
基础聚丙烯树脂品级与实施例8完全相同但包含1％滑石粉(2.5％滑石粉母料)的树脂配方经共混后靠重力从加料漏斗喂入挤塑***。主螺杆转速为50rpm，提供大约24.3kg/hr物料的总挤出量。机筒温度经过调整，使在挤塑机末端测量的熔体温度维持在220℃。二氧化碳发泡剂以0.216kg/hr的速率注入，从而导致熔体中有0.9％的发泡剂。在实施例8中介绍的模头被安装在挤塑机出料口上。在注射口与模头入口之间的压力分布曲线被维持在17916.86kPa至26737.468kPa之间。跨模头的压降速率大约为12.4GPa/s。
图13是该挤出物截面的SEM照片复制品，表明遍布管壁横截面的通常是直径大约为150微米的球形微泡。产品壁厚大约为0.018英寸(0.46mm)。产品外径大约为0.26英寸(6.60mm)。材料密度大约为0.53g/cm3(33.1lbs/ft3)。
实施例10用低于中等水平的成核剂(1％滑石粉)生产的材料不是微孔材料。
实施例11-14：高密度聚乙烯微孔泡沫塑料
包括一台2.5mm 32∶1L/D单螺杆主挤塑机(Akron Extruders，Canal Fulton，OH)和一台3 36∶1L/D单螺杆辅挤塑机(AkronExtruders，Canal Fulton，OH)的串联式挤塑生产线是按直角配置安排的。一台能够以不超过13.5kg/hr的速度供料的定容喂料器安装在主挤塑机的进料喉上，以致配混的滑石粉添加剂粒料能够经过计量进入主挤塑机。用于把CO2注入辅机的注射***被放在距离辅机入口大约8个直径的地方。这个注射***包括4个沿着圆周等间隔径向定位的口，每个口包括176个小孔，每个小孔的直径都是0.508毫米，总共704个小孔。该注射***包括一个气动阀以便精确地计量在不超过37901.05kPa的压力下以0.09至5.4kg/hr的速度流动的发泡剂的质量流速。
主挤塑机的螺杆是特殊设计的螺杆，以便在把发泡剂分散到聚合物中的混合段前面提供聚合物/滑石粉母料的进料、计量和混合。这台主挤塑机的出口利用大约24英寸长的转移管连接到辅挤塑机的入口上。
辅挤塑机配备了特殊设计的深螺槽多螺纹螺杆结构，以便在发泡剂的注射口与通向安装在辅机出口上的齿轮泵(LCI公司，Charlotte，NC)的入口之间冷却聚合物并且维持微孔材料母体的压力分布。该齿轮泵配备了用于加热/制冷的整体式夹套，并且为了以112.5kg/hr的最大产出量、68911kPa额定的最大卸载压力运行对尺寸做了调整。
该***在齿轮泵出口配备了模头接套和垂直安装的吹塑模头(Magic Company，Monza，Italy)。该模头接套配备了用于测量熔体刚好在进入模头前的温度和压力的旋塞。该吹塑机头包括常规的支架型流料分配槽和模头调整***，后者允许模头相对固定的定位尖梢移动以便提供取决于选定的加工的各种各样的出口间隙。
上述的***被用于生产包括实施例11-14所描述的中等水平的发泡剂的HDPE微孔泡沫塑料样品。用于实施例上11-14的加工条件和所得到的产品特性也被扼要地列入下表：
  实施例11   实施例12   实施例13   实施例14
  滑石粉％   2.5   6.5   2.5   5.0
  气体类型   CO2   CO2   N2   N2
  气体％   1.3   1.3   0.33   0.33
  熔体温度(℃)   155   155   158.89   158.89
  挤出量(kg/hr)   54   54   97.65   98.1
  dP/dt(GPa/s)   3.9   3.9   3.5   3.5
  微泡尺寸(微米)   53   29   50   34
实施例15：微泡挤塑***
除了辅挤塑机配备了深螺槽多螺纹螺杆结构，以便在发泡剂的注射口与通向模头接套和垂直安装的吹塑模头(Magic公司，Monza，意大利)的入口之间，冷却聚合物并且维持微孔材料母体的压力分布之外，使用在实施例1中介绍的串联式挤塑生产线。模头接套配备了用于测量熔体刚好在进入模头前的温度和压力的旋塞。吹塑机头包括常规的支架型流料分配槽和模头调整***，后者允许模头相对固定的定位尖梢移动以便提供取决于选定的加工的各种各样的出口间隙。
实施例16：对比实验...破损型坯的形成
高密度聚乙烯(Equistar LR 5403)粒料被引入实施例15所介绍的挤塑生产线的主加料漏斗。附着在吹塑机头上的模具包括出口直径为1.227的模头和出口直径1.181且带2°锥角的尖梢。这种模具构型提供0.5842毫米的出口间隙和2°锥形夹角。
该挤塑机经过调整在主机转速大约为58rpm、辅机转速大约为25rpm时提供大约63kg/hr的挤出量。辅机机筒温度经过调整，以维持在模头入口处的熔体温度大约为151.67℃。关闭定容喂料器，不再添加混配的滑石粉。将二氧化碳发泡剂以2.16kg/hr的名义速率注入，从而导致按聚合物重量计在该材料中包含3.4％的发泡剂。
在上述条件下，从聚合物的成核点到模头出口的时间大约是0.060秒。这些条件导致产品的破损。
实施例17：多用途挤塑***
除了把齿轮泵(LCI公司，Charlotte，NC)安装在辅机出口和机头入口之间之外，使用实施例15中的***。该齿轮泵配备了用于加热/制冷的整体式夹套并且为了以112.5kg/hr的最大产出量、68911kPa额定的最大卸载压力运行对尺寸做了调整。
实施例18：型坯的形成
高密度聚乙烯(Equistar LR 5403)粒料被引入实施例17介绍的挤塑生产线的主加料漏斗。附着在吹塑机头上的模具包括出口直径为0.685的模头和出口直径0.623且带2°锥角的尖梢。这种模具构型提供0.7874毫米的出口间隙和4°锥形夹角。
该挤塑机和齿轮泵经过调整在主机转速大约为78rpm、辅机转速约为32rpm、齿轮泵转速为50rpm时，提供大约97.2kg/hr的挤出量。辅机机筒温度经过调整，以维持在模头入口处的熔体温度大约为157.22℃。调整添加剂喂料器以提供大约4.95kg/hr的输出量，从而导致按聚合物重量计在材料中包含2.7％的滑石粉。将二氧化碳发泡剂以0.99kg/hr的名义速率注入，从而导致按聚合物重量计在该材料中包含1.0％的发泡剂。
在上述条件下，从聚合物的成核点到模头出口的时间大约是0.002秒。这些条件导致平均微泡尺寸大约为70微米且没有破损的好泡沫塑料。
实施例19：型坯的形成
高密度聚乙烯(Equistar LR 5403)粒料被引入实施例17介绍的挤塑生产线的主加料漏斗。附着在吹塑机头上的模具包括出口直径为0.661且带4°锥角的模头以及出口直径为0.633且带2°锥角的尖梢。这种模具构型提供0.3556毫米的出口间隙和6°锥形夹角。
该挤塑机和齿轮泵经过调整在主机转速大约为62rpm、辅机转速大约为37rpm、齿轮泵转速为50rpm时提供大约95.4kg/hr的挤出量。辅机机筒温度经过调整，以维持在模头入口处的熔体温度大约为157.22℃。调整添加剂喂料器以提供大约4.95kg/hr的输出量，从而导致按聚合物重量计在材料中包含2.7％的滑石粉。将二氧化碳发泡剂以1.44kg/hr的名义速率注入，从而导致按聚合物重量计在该材料中包含1.5％的发泡剂。
在上述条件下，从聚合物的成核点到模头出口的时间大约是0.003秒。这些条件导致平均微泡尺寸大约为19微米且没有破损的好泡沫塑料。
本领域的技术人员将很容易意识到本文中列出的所有参数都仅仅是示范性的，而实际参数将取决于使用本发明的方法和装置的特定应用。所以，应当理解上述的实施方案仅仅是通过实例的一种表达，而且在权利要求书及其等价文件的范围内本发明可以以不同于本说明书介绍的方式予以实现。

Claims (13)

1.一种形成吹模的、泡沫、微孔聚合物物品方法，包括：
提供挤出的聚合物微孔泡沫塑料型坯；以及
对所述型坯吹模以形成吹模的、泡沫、微孔聚合物物品，
所述物品具有小于100微米的平均泡孔尺寸。
2.根据权利要求1的方法，其中泡沫塑料型坯的孔隙度至少是10％。
3.根据权利要求第1至2中任何一项的方法，其中型坯具有不足2.54毫米的预吹厚度。
4.根据权利要求第1的方法，该方法包括把聚合物材料与超临界发泡剂的单相溶液挤塑成型坯。
5.根据权利要求4的方法，其中发泡剂包括二氧化碳。
6.根据权利要求5的方法，其中发泡剂包括氮气。
7.根据权利要求第1的方法，该方法涉及在型坯内部施加至少150千帕的压力。
8.根据权利要求7的方法，该方法涉及在型坯内部施加至少250千帕的压力。
9.根据权利要求8的方法，该方法涉及在型坯内部施加至少500千帕的压力。
10.根据权利要求9的方法，该方法涉及在型坯内部施加至少1000千帕的压力。
11.根据权利要求第1的方法，包括：
提供挤出的聚合物泡沫塑料型坯，该型坯具有第一部分
和在型坯的加工方向上与第一部分隔开的第二部分，第一和第二部分在厚度上至少相差1.1倍；以及
使该型坯承受吹塑条件。
12.根据权利要求11的方法，其中第一和第二部分在厚度上至少相差1.3倍。
13.根据权利要求第1的方法，包括：
提供熔体流不超过0.2g/10min的聚合物材料的挤塑型坯；以及
使该型坯承受吹塑条件。
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