发明名称 微胞孔材料之射出成型
摘要 本案提可用于制造微胞孔发泡材料之射出成型系统和方法,以及微胞孔物品。在若干具体例内,压力降速率和剪力率为重要特点,而本发明提供系统,在射出成型系统内控制此等参变数。次一要旨涉及的射出成型系统,含有成核器,为加压模型之上游。另一要旨涉及压出系统,有往复运动螺杆,形成非成核发泡剂与聚合物材料之单相溶液。又一要旨涉及极薄壁微胞孔材料和极薄壁聚合物材料。又一要旨提供一种方法,在极薄壁部份产生重量大减,而与非发泡部份并无显着差异。
申请公布号 TW424039 申请公布日期 2001.03.01
申请号 TW087104336 申请日期 1998.03.24
申请人 崔克赛尔公司 发明人 派利克;安德生;查苏格;史帝文生;莱恩
分类号 B29C44/00;B29C45/03 主分类号 B29C44/00
代理机构 代理人 李志鹏 台北巿民权东路三段一四四号一五二六室
主权项 1.一种成型微胞孔聚合物品,包括: 成型微胞孔聚合物品,具有基本上与成型室一致的 形状,含有一部份的断面积尺寸不超过约0.125寸者 。2.如申请专利范围第1项之物品,孔隙容积至少约 5%者。3.如申请专利范围第1项之物品,孔隙容积至 少约10%者。4.如申请专利范围第1项之物品,孔隙容 积至少约15%者。5.如申请专利范围第1项之物品,孔 隙容积至少约20%者。6.如申请专利范围第1项之物 品,孔隙容积至少约25%者。7.如申请专利范围第1项 之物品,孔隙容积至少约30%者。8.如申请专利范围 第1项之物品,其物品表面相当于成型室之内部表 面,无肉眼可见之歪斜和旋涡者。9.如申请专利范 围第1项之物品,孔隙容积至少约50%者。10.如申请 专利范围第1项之物品,含有残余化学发泡剂,或化 学发泡剂之反应副产品,其量低于以约0.1%重量%化 学发泡剂或以上吹制物品固有所见者。11.如申请 专利范围第1项之物品,含有至少一部份的断面积 尺寸不超过约0.100寸者。12.如申请专利范围第1项 之物品,含有至少一部份的断面积尺寸不超过约0. 075寸者。13.如申请专利范围第1项之物品,含有至 少一部份的断面积尺寸不超过约0.050寸者。14.如 申请专利范围第1项之物品,含有至少一部份的断 面积尺寸不超过约0.025寸者。15.如申请专利范围 第1项之物品,含有至少一部份的断面积尺寸不超 过约0.010寸者。16.如申请专利范围第1项之物品,平 均晶胞尺寸低于约30微米者。17.如申请专利范围 第1项之物品,最大晶胞尺寸约50微米者。18.如申请 专利范围第1项之物品,最大晶胞尺寸约5微米者。 19.如申请专利范围第1项之物品,其中微胞孔材料 基本上为密闭晶胞者。20.一种三维度微胞孔聚合 物品,包括: 三维度微胞孔聚合物品,具有三个交叉的主要轴线 ,相当于三个维度,维度之一与第一轴线有关,因沿 垂直的第二轴线的位置之因数而异,物品包含至少 一部份的断面积尺寸不超过约0.125寸者。21.一种 聚合物材料之成型方法,包括: 累积发泡聚合物材料母质和发泡剂之加料; 将限定为加料至少约2%的加料第一部份加热至比 加料的平均温度高至少约10℃;以及 将加料射入成型室内者。22.如申请专利范围第21 项之方法,包括提供累积器,藉喷嘴与成型室呈流 体相通;将加料累积在累积器和喷嘴内,加料的第 一部份位在喷嘴内;以及将喷嘴加热至比累积器为 高的温度,因而将加料的第一部份加热到比加料平 均温度高至少约10℃者。23.一种射出成型聚合物 材料之制造系统,包括: 累积器,具有进口,以接受发泡聚合物材料母质和 发泡剂,以及出口; 成型室,具有进口,与累积器的出口呈流体相通; 加热装置,与累积器相关,其构造和配置在于系统 操作中,可将接近成型室的累积器第一段加热到比 累积器平均温度高至少约10℃者。24.如申请专利 范围第23项之系统,其中第一段为喷嘴,连接累积器 至成型室者。25.如申请专利范围第24项之系统,又 包括压出机,其构造和配置在于将发泡聚合物材料 母质和发泡剂输送至累积器进口者。26.一种聚合 物材料之成型方法,包括: 在与成型室流体相连的累积器内累积加料,包含第 一部份,包括基本上不含发泡剂的流体聚合物材料 ,和第二部份,包括基本上混合发泡剂的流体聚合 物材料;以及 将加料从累积器射入成型室内者。27.如申请专利 范围第26项之方法,涉及提供成型系统,含有成型室 ,以及与成型室呈流体相通的累积器,具有接近成 型室的第一部份,和经第一部份隔离成型室之第二 部份,累积步骤包括在累积器的第一部份内累积加 料的第一部份,和在累积器的第二部份内累积加料 的第二部份者。28.一种射出成型聚合物材料之制 造系统,包括: 压出机,具有进口,以接受发泡聚合物材料母质,其 构造和配置在于从母质制造流体聚合物材料;第一 出口,位于从压出机输送第一聚合物材料,发泡剂 进口,在第一出口的下游,可连接至物理发泡剂源; 混合区,在发泡剂进口下游,构造和配置成制造流 体聚合物母质和发泡剂之混合物;和第二出口,在 混合区下游,位于输送流体聚合物母质和发泡剂之 混合物; 累积器,具有与压出机第一出口呈流体相连之第一 进口,以及与压出机第二出口呈流体相连之第二进 口者。29.一种射出成型微胞孔材料之制造系统,包 括: 压出机,在其出口端具有进口,设计成释出聚合物 材料和发泡剂的非成核、均质、流体、单相溶液; 成型室,具有进口,与压出机出口呈流体相通; 系统的构造和配置,在于将单相溶液从压出机出口 输送至成型室进口,而在成型室充填之际,使单相 溶液成核,在成型室内形成成核微胞孔聚合物材料 母质者。30.如申请专利范围第29项之系统,含有成 核途径,具备聚合物接受端,构造和配置成接受聚 合物材料和发泡剂之非成核均质流体单相溶液;成 核聚合物释放端,构造和配置成释放成核聚合物材 料;以及流体途径,连接接受端至释放端者。31.如 申请专利范围第30项之系统,其中释放端与成型室 相通者。32.如申请专利范围第31项之系统,其中释 放端形成成型室之孔口者。33.如申请专利范围第 32项之系统,其中与约6重量度CO2均匀混合的流体聚 合物,以每小时约40磅流体的流量通过途路,于通过 途路时受到至少约0.1 GPa/sec的可变压力降者。34. 如申请专利范围第29项之系统,又包括累积器,与封 闭通道和成型室呈流体相通,该累积器的构造和配 置在于累积预定量的成核聚合物材料,并将预定量 的成核聚合物材料射入成型室内者。35.如申请专 利范围第29项之系统,其中成型室之构造和配置,在 于含有升压的成核聚合物材料,因此在升压控制晶 胞成长者36.如申请专利范围第35项之系统,其中成 型室以流体加压,含有升压之成核聚合物材料者。 37.如申请专利范围第35项之系统,其中成型室以机 械加压,含有升压之成核聚合物材料者。38.一种压 出系统,包括: 筒部,具有设计成接受压出材料母质的进口,设计 成释放非成核发泡剂和母质之流体混合物的出口; 孔口,可连接至发泡剂源;以及 螺杆,安装成在筒部内往复作动者。39.如申请专利 范围第38项之压出系统,又包括至少二孔口,可连接 至发泡剂源者。40.如申请专利范围第39项之压出 系统,其中至少二孔口系沿筒部轴线在纵向配置者 。41.如申请专利范围第40项之压出系统,又包括机 构,在螺杆往复作动时,将非成核发泡剂依序引进 通过至少二孔口,进入筒部者。42.如申请专利范围 第38项之压出系统,又包括第二筒部,与第一筒部串 联,第二筒部具有进口,设计成接受非成核发泡剂 和母质之流体混合物;以及 螺杆,安装在筒部内往复作动者。43.一种微胞孔聚 合物材料之成型方法,包括: 将发泡聚合物材料母质和发泡剂的流体单相溶液, 从与压出装置呈流体相通的累积器射入成型室内, 同时使溶液成核,产生成核混合物;以及 容许混合物在成型室内凝固成聚合物微胞孔物品 者。44.如申请专利范围第43项之方法,包括容许成 核混合物进行晶胞成长,容许混合物以容器形状凝 固形成容器形状的微胞孔聚合物品,并从容器除去 微胞孔聚合物品,而容许物品保持容器形状者。45. 如申请专利范围第44项之方法,包括令流束以足以 造成成核的流量连续经降压,并通过容器,使流束 连续成核者。46.如申请专利范围第43项之方法,又 包括: 从容器除去凝固的微胞孔物品;以及 在约10分钟以下的期间内,在容器内提供第二成核 混合物,令第二混合物凝固成容器形状,并从容器 除去第二凝固微胞孔物品者。47.如申请专利范围 第46项之方法,其中期间在约1分钟以下者。48.如申 请专利范围第46项之方法,其中期间在约20秒以下 者。49.如申请专利范围第43项之方法,又包括将容 器部份加热者。50.如申请专利范围第43项之方法, 又包括将容器全部加热者。51.如申请专利范围第 50项之方法,又包括令混合物部份凝固为容器形状, 形成容器形状的第一微胞孔聚合物品,从容器除去 微胞孔聚合物,并容许部份第一微胞孔聚合物品膨 胀,进一步形成微胞孔聚合物品,形状较容器形状 为大者。52.一种聚合物材料之压出方法,包括: 将发泡剂射入聚合物压出装置的压出机筒部内,同 时压出螺杆即在筒部内轴向运动者。53.如申请专 利范围第52项之方法,包括从接近螺杆混合区的压 出机筒部内的孔口,将发泡剂射入流体聚合物品母 质,同时螺杆在筒部内的基部运动,而流体母质基 本上在轴向静止,为时足以在接近孔口产生流体母 质之富发泡剂区,同时在富发泡剂区上游建立流体 母质之寡发泡剂区;以及 把螺杆末梢推进到孔口下游寡发泡剂区之位置者 。54.如申请专利范围第53项之方法,包括在螺杆末 梢推进中,先将寡发泡剂母质,再将富发泡剂母质, 射入容器内,并容许母质在容器内凝固者。55.如申 请专利范围第54项之方法,包括在接近容器内壁建 立寡发泡剂母质区,同时在容器的中央部建立富发 泡剂母质区者。56.如申请专利范围第53项之方法, 包括在螺杆末端推进中,先将富发泡剂母质,再将 寡发泡剂母质,射入容器内,并容许母质在容器内 凝固者。57.如申请专利范围第56项之方法,包括在 接近容器内壁建立富发泡剂母质区,同时在容器的 中央部建立寡发泡剂母质区者。58.一种聚合物材 料之压出方法,包括: 将发泡剂从压出螺杆射入聚合物压出装置之筒部 内者。59.如申请专利范围第58项之方法,包括从压 出螺杆射出发泡剂同时螺杆在筒部内往复作动者 。60.如申请专利范围第58项之方法,包括从压出螺 杆射出发泡剂,进入筒部内的聚合物品之流体母质 内者。61.一种压出螺杆,构造和配置成在聚合物压 出装置的筒部内转动,在螺杆内含有腔口,与螺杆 表面的孔口相通者。62.如申请专利范围第61项之 压出螺杆,构造和配置成在聚合物压出装置的筒部 内往复作动者。63.如申请专利范围第61项之压出 螺杆,包含连接于转动驱动源之基端,和带有旋沟 的末梢部,可供搅拌流体聚合物品母质,并在筒部 内推进流体母质,其中孔口是位在螺杆末梢部表面 者。64.如申请专利范围第63项之压出螺杆,腔口从 螺杆基端通至孔口者。65.如申请专利范围第61项 之压出螺杆,其中孔口在螺杆旋沟之外表面者。66. 一种聚合物材料之压出方法,包括: 在压出装置的筒部内,建立流体聚合物品母质; 从筒部抽出一部份流体母质; 令一部份流体母质与发泡剂混合,形成发泡剂与部 份流体母质之混合物;以及 将混合物引进筒部内者。67.如申请专利范围第66 项之方法,包括在从筒部内第一孔口抽出部份母质 的同时,将混合物通过第一孔口下游的第二孔口引 进筒部内,于是在流体母质的寡发泡剂部下游,建 立流体母质之富发泡剂部者。68.如申请专利范围 第67项之方法,又包括将流体母质的富发泡剂和寡 发泡剂部射入模型内者。69.一种射出成型材料用 的系统,包括: 压出机,具有压出机筒部,构造和配置成提供流体 成型材料母质; 成型室,具有所需微胞孔聚合物品之内部形状;以 及 混合室,与筒部内上游第一孔口、筒部内下游第二 孔,及发泡剂源呈流体相通者。70.一种成型聚合物 泡绵物品,厚度在0.025寸以下者。71.如申请专利范 围第70项之成型物品,其中物品为微胞孔性者。72. 如申请专利范围第71项之成型物品,具有晶胞密度, 每立方公分至少约107晶胞者。73.一种成型聚合物 组件之形成方法,包括: 将与超临界流体添加剂相混的聚合物材料,引进模 型内,其一部份内部尺寸在约0.125寸以下;以及 容许聚合物材料在模型内凝固,引进和容许步骤发 生在10秒以下期间内者。74.如申请专利范围第73项 之方法,包括将与超临界流体相混的聚合物材料引 进模型内,含有一部份内部尺寸在约0.050寸以下者 。75.一种成型聚合物组件之形成方法,包括: 将与超临界流体相混的聚合物材料引进模型内,含 有一部份内部尺寸在约0.125寸以下,以及 容许聚合物材料在模型内凝固者。76.如申请专利 范围第75项之方法,包括并制造与超临界流体相混 的聚合物材料进入模型内,含有一部份内部尺寸在 约0.050寸以下者。77.一种成型聚合物组件之形成 方法,包括: 建立至少二种不相似的熔体聚合物成份与超临界 发泡剂之混合物;以及 将混合物压出,形成至少二种成份之不脱层泡绵者 。78.如申请专利范围第77项之方法,涉及建立至少 二种聚合物成份与超临界流体发泡剂的单相非成 核溶液,并令溶液经快速降压,使溶液成核者。79. 如申请专利范围第78项之方法,至少二种不相似成 份各存在量至少约1%重量者。80.如申请专利范围 第77项之方法,涉及将单相溶液压入成型室内,同时 使溶液成核,并容许在成型室内形成泡绵者。81.一 种微胞孔聚合物品之成型方法,包括: 将聚合物材料和发泡剂的单相溶液,射入开启模型 内,再合模,并以模型形状形成微胞孔物品者。82. 一种微胞孔聚合物品之成型方法,包括: 建立聚合物材料和发泡剂的单相非成核溶液; 将溶液引进成型室内,同时使溶液成核; 裂开模型,因而容许晶胞发生成长;以及 将形状与成型室相似,但较成型室为大之微胞孔聚 合物品回收者。83.一种射出成型微胞孔材料之制 造系统,包括: 压出机,在其出口端具有出口,设计成释出微胞孔 聚合物材料母质和发泡剂;以及 成型室,具有进口,与压出机出口呈流体相通; 系统构造和配置成将微胞孔聚合物材料母质和发 泡剂循环射入成型室内者。84.一种微胞孔聚合物 品之成型方法,包括: 在压出机内形成微胞孔聚合物材料母质和发泡剂 之非成核、均质、流体、单相溶液; 以溶液充填于成型室内,同时使溶液成核,在成型 室内形成成核微胞孔聚合物材料母质者。85.一种 射出成型聚合物品,包括: 射出成型聚合物组件,长对厚度比至少约50:1,而聚 合物的熔体指数在约10以下者。86.如申请专利范 围第85项之物品,其中聚合物品包括聚苯乙烯者。 87.如申请专利范围第85项之物品,其中长对厚度比 至少约75:1者。88.如申请专利范围第85项之物品,其 中长对厚度比至少约100:1者。89.如申请专利范围 第85项之物品,其中长对厚度比至少约150:1者。90. 一种射出成型聚合物品,包括: 射出成型聚合物组件,长对厚度比至少约120:1,而聚 合物的熔体指数在约40以下者。91.如申请专利范 围第90项之物品,其中聚合物材料为聚烯烃者。92. 如申请专利范围第90项之物品,其中长对宽度比至 少约150:1者。93.如申请专利范围第90项之物品,其 中长对宽度比至少约175:1者。94.如申请专利范围 第90项之物品,其中长对宽度比至少约200:1者。95. 如申请专利范围第90项之物品,其中长对宽度比至 少约250:1者。96.一种射出成型聚合物品,包括射出 成型聚合物泡绵,孔隙容积至少约5%,物品表面未有 肉眼可见的歪斜和旋涡者。97.一种聚合物品之成 型方法,包括将流体聚合物材料/发泡剂混合物,射 入成型室内,并容许混合物在成型室内凝固成聚合 物泡绵物品,从成型室除去凝固泡绵物品;以及 在约10分钟以下的期间内,提供第二聚合物/发泡剂 混合物进入室内,并容许混合物在室内凝固成发泡 聚合物品,从室取出物品者。98.如申请专利范围第 97项之方法,其中期间在约1分钟以下者。99.如申请 专利范围第97项之方法,其中期间在约20秒以下者 。100.一种聚合物品之成型方法,包括把聚合物/发 泡剂混合物在约400℉以下的熔点,射入成型室内; 以及 在室内成型固体发泡聚合物品,孔隙容积至少约5%, 而长对厚度比至少约50:1者。101.如申请专利范围 第100项之方法,其中熔点在约380℉以下者。102.如 申请专利范围第100项之方法,其中熔点在约350℉以 下者。103.如申请专利范围第100项之方法,其中熔 点在约320℉以下者。104.如申请专利范围第100项之 方法,其中长对厚度比至少约100:1者。105.如申请专 利范围第82项之方法,包括在模型裂开后,把溶液连 续引进成型室内者。图式简单说明: 第一图为本发明微胞孔射出或压出成型系统,包含 压出系统,具有成核途径,形成成型室的孔口; 第二图为含有累积器之本发明微胞孔射出成型系 统; 第三图为含有活动壁之成型系统的成型室具体例; 第四图为成型室系气体加压模型之成型室另一具 体例; 第五图为系统操作之一阶段,供微胞孔材料累积和 射出成型,形成具有实体壁和微胞孔内部(富发泡 剂和寡发泡剂),其中累积器是在射出之前充填; 第六图为第五图系统在刚射出后的操作阶段; 第七图为第五图系统在一射出循环后,于累积器充 填之际的操作阶段; 第八图为微胞孔射出成型系统,供形成熔化聚合物 的富发泡剂区和寡发泡剂区,系统包含熔体泵、气 体射出口和混合器; 第九图为射出成型系统或其他压出系统所用螺形 螺杆,含有腔口,通过螺杆旋沟,并与发泡剂源呈流 体相通,以便在压出机的筒部内分布发泡剂; 第十图为使用本发明系统和方法所形成的射出成 型品之显微照片; 第十一图为本发明微胞孔射出成型品之显微照片; 第十二图为本发明另一微胞孔射出成型品之显微 照片; 第十三图为本发明另一微胞孔射出成型品之显微 照片; 第十四图为本发明另一微胞孔射出成型品之显微 照片; 第十五图为本发明另一微胞孔射出成型照片; 第十六图为前案对照的实体非发泡射出成型品表 面之显微照片; 第十七图为本发明微胞孔射出成型品表面之显微 照片,具有平滑表面,由肉眼看不出歪斜和旋涡; 第十八图为射出成型泡绵聚合物品表面之显微照 片,含有肉眼可见的旋涡。
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