專利名稱：生產(chǎn)一種基于塑料的微孔結(jié)構(gòu)的方法
生產(chǎn)一種基于塑料的微孔結(jié)構(gòu)的方法 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)一種基于塑料的微孔結(jié)構(gòu)的方法，更具體地
是一種基于塑料的不等軸微孔結(jié)構(gòu)(anisometric cellular structure)。
在許多(汽車的，土木工程的，海軍的，等等)行業(yè)所遇到的一 種要求在于優(yōu)化所使用的結(jié)構(gòu)的機械性能/重量比。為達到此目的，并 且特別是為減輕塑料結(jié)構(gòu)，已經(jīng)開發(fā)了多種方法。這些方法大多或者 釆用機械形成的宏觀泡室(由固體或熔體流的組裝以形成作為"蜂窩" 結(jié)構(gòu)已知的微孔結(jié)構(gòu))，或者通過由氣體的釋放或膨脹而物理形成的 微觀泡室(使用物理或化學(xué)發(fā)泡劑的膨脹或發(fā)泡)。還想到了這兩類 方法的組合。
在專利EP-B -1009625 (1)和在2005年8月19日提交的專利申 請FR 05/08635 (2)中已經(jīng)提出了通過連續(xù)的擠出用于生產(chǎn)微孔結(jié)構(gòu) 的方法，其內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。
在專利(1)中所描述的方法包括
使用一個多縫隙的模具將熱塑性材料的多個平行的片連續(xù)擠出到 一個冷卻室中，通過在這些片的縱向邊緣以及室的壁之間產(chǎn)生一個密 封，不同的片在它們自己之間并與室的各個壁之間限定多個分隔間；
在此室中并從位置最接近模具的端部，以每隔開一個分隔間的方 式產(chǎn)生真空，以此使擠出的片變形并且成對的吸引以便在它們的整個 高度上進行局部的焊接；
從位置最接近模具的端部，對與先前的分隔間相交替的每個隔開 的分隔間使用一種冷卻劑進行填充，該冷卻劑實際上是水；并且
在每個分隔間中，交替地產(chǎn)生真空并且使用一種冷卻劑進行填充，
以便在冷卻室中獲得一種固化的微孔結(jié)構(gòu)，其中這些泡室是垂直于擠出方向的。
根據(jù)這個方法，得到的微孔結(jié)構(gòu)在離開冷卻室時是固體，并且此 外考慮模具下游存在的一個脫去單元時，它們的幾何形狀是它們的縱 向軸定向在擠出方向上。結(jié)果，所有微孔結(jié)構(gòu)的撓曲模量在橫向方向 (垂直于擠出方向)比在縱向("機器"方向，平行于擠出方向)上實質(zhì) 性地更高，限制了它們對某些應(yīng)用的利益并且阻止它們纏繞到一個巻 軸上。這是因為，當(dāng)希望縱向地彎曲他們時，它們在橫向上變形，當(dāng) 長的微孔結(jié)構(gòu)被連續(xù)擠出時，這構(gòu)成一個嚴重的實際缺點。
根據(jù)在專利申請(2)中所描述的方法
基于至少一種塑料材料的組合物的多個平行薄片在一個大致水平 的方向通過一個模具連續(xù)地擠出，該模具包括位于一種絕緣材料的直 接臨近區(qū)的多個平行的縫隙；
在離開模具時，在二個相鄰薄片之間的多個空間，在順序的多次 替換中，受到壓縮氣體的注入并受到真空，同一薄片的兩側(cè)在一側(cè)上 受到壓縮氣體的作用而在另一側(cè)受到真空的作用，并且在隨后的替換 過程中反轉(zhuǎn)過來，以此產(chǎn)生這些薄片的變形并且將它們成對地焊接， 在大致地平行于該擠出方向的一個平面中形成一種微孔結(jié)構(gòu)，組成該 微孔結(jié)構(gòu)的多個泡室垂直于該擠出方向而延伸；
將所述微孔結(jié)構(gòu)在它形成以后受到空氣噴射的作用。
根據(jù)這個方法，在離開模具時仍然處于融化或糊狀的狀態(tài)的這些 所得到微孔結(jié)構(gòu)最經(jīng)常是具有一個橢圓的截面，其主軸定向在擠出方 向上。其結(jié)果是，所有微孔結(jié)構(gòu)的撓曲模量在橫向方向比在縱向方向 ("機器"方向)實質(zhì)性地更高；形成每個泡室壁的旋轉(zhuǎn)的橢圓表面的高
度因而受到限制并且通常實質(zhì)性地低于所述泡室的縱向軸。根據(jù)這個 方法得到的微孔結(jié)構(gòu)因此遭受根據(jù)在專利(1)中描述的方法所獲得的 那些結(jié)構(gòu)的同樣缺點。本發(fā)明的目的是解決這些問題并且尤其是使之有可能獲得基于一 種塑料的不等軸的微孔結(jié)構(gòu)，其性質(zhì)是更加各向同性的，這些結(jié)構(gòu)比 已知的微孔結(jié)構(gòu)密度更小，并且它們可以纏繞到一個圓形巻軸上。
因此本發(fā)明主要地涉及用于生產(chǎn)一種基于塑料的微孔結(jié)構(gòu)的方 法，包括
一個步驟(a)，在其過程中，將基于至少一種熱塑性聚合物(P) 的一種組合物的多個平行的薄片通過包括多個平行縫隙的一個模具連 續(xù)地擠出，該熱塑性聚合物選自無定形的以及半結(jié)晶的聚合物類；
一個步驟(b)，在其過程中，在離開該模具時并在順序的多次替 換中，二個相鄰薄片之間的多個空間經(jīng)受一個流體(f)的注入并且經(jīng) 受一個真空，同一薄片的兩側(cè)是在一側(cè)受到該流體(f)的作用而在另 一側(cè)受到該真空的作用，并且在隨后的替換中反轉(zhuǎn)過來，以此產(chǎn)生這 些薄片的變形并且將它們成對地焊接，在大致平行與該擠出方向的一 個平面中形成一種微孔結(jié)構(gòu)，構(gòu)成該微孔結(jié)構(gòu)的多個泡室垂直于該擠
出方向而延伸；
一個步驟(c),在其過程中，在步驟(b)中獲得的該微孔結(jié)構(gòu)
垂直于該擠出方向而受到拉伸。
在本說明中，術(shù)語"塑料"應(yīng)理解為是指任何無定形的或半結(jié)晶
的熱塑性聚合物(p)，包括熱塑性彈性體以及還有它們的摻合物。術(shù) 語"聚合物"應(yīng)理解為是指均聚物類以及共聚物類(尤其是二聚物類
或三聚物類)。這樣的共聚物的實例是，以一種非限制性方式無規(guī) 共聚物類、直鏈嵌段共聚物類、其他嵌段共聚物類以及接枝共聚物類。
在本說明中，術(shù)語"無定形的聚合物"應(yīng)理解為是指主要具有形 成它的大分子的一種無序排列的任何熱塑性聚合物(P)。換句話說，
此術(shù)語被應(yīng)理解為是指包含按重量計小于30%，優(yōu)選按重量計小于10%
的晶相的任何熱塑性聚合物(也就是說，相的特征為在差示熱分析
(DSC)測量過程中是一條熔化吸熱譜線)。在本說明中，術(shù)語"半結(jié)晶的聚合物"應(yīng)理解為是指具有處于一 個大比例的化學(xué)上以及幾何學(xué)上形成它的大分子的一個規(guī)則排列的任 何熱塑性聚合物(P)。換句話說，此術(shù)語被應(yīng)理解為是指包含按重量
計大于30%，優(yōu)選按重量計大于50%的晶相的任何熱塑性聚合物(也 就是說，相的特征為在差示熱分析(DSC)測量過程中是一條熔化吸熱 譜線)。
兩個特征溫度與熱塑性聚合物(P)相關(guān)聯(lián)它們是玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度(Tg)和熔化溫度(Tm) 。 Tg是低于此溫度一個聚合物的物質(zhì)具有 若干無機玻璃的性質(zhì)(包括硬度和剛度)的溫度。在Tg之上，聚合物 的物質(zhì)具有塑料或有彈性的特性并且稱之為處于橡膠樣或彈性狀態(tài)。 Tm在無定形的聚合物情況下也被稱為流動溫度并且在它是一個半結(jié)晶
聚合物的情況時它是直截了當(dāng)?shù)娜埸c。在Tm時(它實際上更是一個溫
度區(qū)或范圍)，存在聚合物物質(zhì)的固體元素以及熔化元素之間的平衡 的并且因此在此溫度范圍內(nèi)后者物質(zhì)更是一個黏性的液體。
其Tm在分解溫度之下的任何熱塑性聚合物或共聚物都可以用于 根據(jù)本發(fā)明的方法。具有超過至少10。C的熔化范圍的合成熱塑性材料 是特別合適的。這樣的材料的實例是那些其分子量具有多分散性的材 料。
尤其有可能使用聚烯烴類、聚乙烯基鹵化物類(例如PVC)或聚 偏二鹵乙烯類(例如PVDF)、熱塑性聚酯類、聚芳基醚砜類例如聚苯 砜類(PPSU)、聚酮類、聚酰胺類(PA)以及它們的共聚物。聚烯烴 類[并且特別是聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)]、聚芳基醚砜類例如聚 苯砜類(PPSU)、 PA、 PVC和PVDF以及給出了良好的結(jié)果。
為了本發(fā)明的目的， 一種聚芳基醚砜表示任何聚合物，其中按重 量計至少5%的重復(fù)單元是重復(fù)單元(R)，它對應(yīng)一個或多個化學(xué)式，該化學(xué)式包括至少一個亞芳基、至少一個醚基團(-0-)以及至少一個 砜基團[-S^0)2-]。
聚芳基醚砜可以特別是一種聚二苯基醚砜、 一種聚砜、 一種聚醚 砜、 一種聚亞胺基醚砜或者另外由選自上述聚芳基醚砜的聚芳基醚砜 類構(gòu)成的一種摻合物。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)非常合適的這樣的聚合物是
來自Solvay Advanced Polymers, L丄.C.的RADEL R聚苯砜類
是PPSU均聚物的實例；
在UDEI^商標下由Solvay Advanced Polymers, L丄.C.出售的聚砜 均聚物類；以及
在UDEI^的名稱下由Solvay Advanced Polymers, L丄.C.出售的聚 醚砜類。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的基于至少一種熱塑性聚合物(P)的 組合物(在下文中更加簡單地稱為"組合物")可以從一個單獨的聚 合物，從聚合物類或共聚物類的一個摻合物或者從一種或多種聚合材
料與不同的添加劑(穩(wěn)定劑；增塑劑；無機、有機和/或者天然或聚合 物的填充劑，等等)的一個摻合物形成。此組合物可以受到不同的處 理例如膨脹、定向等等。還可以存在發(fā)泡劑，使之能產(chǎn)生膨脹的或發(fā) 泡的微孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的這個變體的發(fā)泡劑可以是任何已知的類 型。它可能是一種"物理"發(fā)泡劑，也就是說氣體在壓力下溶解在塑
料中，并且當(dāng)塑料離開擠出機時引起它膨脹。此類氣體的例子的是C02、 氮氣、蒸汽、氫氟垸類或者HFC(例如作為SOLKANE XG87由Solvay 出售的87/13 wt % CF3-CH2F/CHF2-CH3混合物)，烴類(例如丁烷和 戊垸)或它們的一個混合物。它還可以是一種"化學(xué)"發(fā)泡劑，也就 是說在，溶解或分散在塑料中的一種物質(zhì)(或物質(zhì)的一個混合物)在 溫度的作用下釋放出用于塑料的膨脹的一種氣體或多種氣體。這樣的 物質(zhì)的例子是偶氮二酰氨以及碳酸氫鈉與檸檬酸的混合物。后者產(chǎn)生良好的結(jié)果。
在根據(jù)本發(fā)明的這個變體的方法中所使用的發(fā)泡劑的量對于存在 的聚合物的特性(尤其是動態(tài)粘度)以及對于所希望的最終密度必須 是優(yōu)化的(尤其是根據(jù)它的性質(zhì))。大體上，該含量是大于或等于0.1%， 優(yōu)選0.5%，甚至是1%。
應(yīng)理解，以上列出的聚合物中可以加入與后者相容或不相容的其 他的聚合物并且除任選的增塑劑類之外，還包括用于處理聚合物的通 常添加劑，例如像內(nèi)部和外部潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、無機、 有機和/或者天然的填充劑、顏料等等。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施意味著基于至少一種熱塑性聚合物(P)
的組合物的平行的薄片在一個步驟(a)的過程中通過包括多個平行縫 隙的一個模具連續(xù)被擠出。在專利(1)以及在專利申請(2)中描述 了適用于此實施的擠出裝置的例子。
在專利(1)中描述的裝置包括一種擠出機，它將熔化的組合物送 到包括多個平行縫隙的一個衣架式模具中，每一個縫隙旨在用于連續(xù) 形成一個薄片，每一個縫隙由錐體的形狀的兩個部件所限定，這些部 件由一種熱絕緣的材料生產(chǎn)，在每一個之中都切入一個凹槽。
在專利申請(2)中描述的裝置本質(zhì)上包括
(A) —個片材模具，優(yōu)選地具有一個擴大的開口，該開口將熔化 的組合物送到多個刀片上，用于形成必須被焊接的熔化的組合物的多 個薄片。這個模具被設(shè)置為使熔化的組合物在一個大致地水平的方向 被擠出；
(B) 多個刀片，這些刀片使之有可能形成必須進行焊接的熔化的 組合物的這些薄片。這些刀片可以由任何耐受熔化的組合物的處理溫 度的材料構(gòu)成。它們可以至少部分地由一種熱傳導(dǎo)材料例如鋼、銅或者金屬合金或者至少部分地由一種熱絕緣的材料，例如陶瓷或任選地 用玻璃纖維增強的聚酰亞胺樹脂類，或者具有令人滿意的機械強度以 及耐熱性的任何其他的材料制成。因為模具的前面事實上包括上述的 刀片組，它們或者整個地由一種熱絕緣的材料制成，或者讓它們的下 游端(也就是說它們的外部的面)基于或嵌入到一種熱絕緣材料中。
這些刀片通常定位在多個平行的垂直面中并且大致地等距離地分 開。在它們之間，它們限定了流動通道，這些通道在熔化的組合物的 流動方向上具有一個會聚的第一部分以及此后的一個基本上直的部 分，后者形成模具的每個組成縫隙的側(cè)壁。
然后根據(jù)本發(fā)明的方法的實施意味著進行一個步驟(b)，在其過 程中，在離開該模具時并在順序的多次替換中，在二個相鄰薄片之間 的多個空間受到一個流體(f)的一個注入并且受到一個真空，同一薄 片的兩側(cè)在一側(cè)受到該流體(f)的作用而在另一側(cè)受到該真空的作用， 并且在隨后的一次替換中反轉(zhuǎn)過來，以此產(chǎn)生這些薄片的變形并且將 它們成對地焊接，在大致地平行于該擠出方向的一個平面中形成一種 微孔結(jié)構(gòu)，組成該微孔結(jié)構(gòu)的多個泡室垂直于該擠出方向而延伸。
例如，在專利(1)和專利申請(2)中也描述了步驟(b)的實際 的實施方案。
在該流體(f)是用于微孔結(jié)構(gòu)的形成過程中的一種冷卻劑并且特 別是水的情況下，優(yōu)選專利(1)中描述的實施方案。它意味著切入模 具的每個縫隙的每個圓錐形部件的每一個凹槽被依次相連到一個真空 源以及一個冷卻劑源。微孔結(jié)構(gòu)的成型是通過兩個成型組件來進行， 包括附加到模具的圓錐形部件上的并且垂直地安裝在模具上(也就是 說在所要形成的結(jié)構(gòu)的泡室的方向上)的多個圓錐形部件，以便允許 控制它的厚度。兩個成型組件由它們的相對的表面限定了垂直于這些 泡室的微孔結(jié)構(gòu)的兩個面的支持區(qū)域。這些表面從模具的出口向一個
1室匯聚用于微孔結(jié)構(gòu)的成型以及冷卻，該室是管狀具有一個長方形截 面并且具有與所獲得的結(jié)構(gòu)的高度相等高度(在后者泡室的方向上)， 并且具有等于該結(jié)構(gòu)的一個寬度。
一個冷卻劑池(用一個泵從其中抽
出該流體)， 一個真空泵以及一個分配器(它連接至這兩個泵并且還 連接至一個網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將它連接到位于薄片兩側(cè)的不同分隔間上， 旨在順序地將每一個分隔間與真空源以及冷卻源相連接)使該裝置完 整，這使得本實施方案能夠?qū)嵤?br> 在該流體(f)是一種氣體，例如一種惰性氣體、惰性氣體的混合 物或空氣的情況下，優(yōu)選專利申請(2)中描述的實施方案。它要求在
用于擠出組合物的裝置中存在兩個短的定尺寸單元(sizing unit)，這 些定尺寸單元總體上是以金屬塊的形式置于包括由垂直刀片所確定的
多個縫隙的模具的前面，如上所述該前面可以用絕緣材料的片材覆蓋。 這些定尺寸單元被置于這些模具縫隙的每一側(cè)， 一個在它們之上而另 一個在它們之下。它們總體上可以在相對的方向上垂直運動，以便限 定擠出的薄片的高度并因此限定最終的微孔結(jié)構(gòu)的高度。
在這些定尺寸單元的每一個中切出兩個室，多個管狀的通道從這 些室開始，它們終止在以大體上圓形孔口中，這些孔口出現(xiàn)在這些模 具縫隙之間的空間附近，并且因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施的過程 中在擠出的薄片之間的空間的附近。
每一個定尺寸單元的每個室被交替地連接到一個真空泵或到一個 壓縮氣體回路上。因此，二個相鄰的擠出薄片之間的空間在順序的多 次替換中受到一個壓縮氣體的注入以及受到一個真空，任何一個薄片 的兩側(cè)是在一側(cè)受到該壓縮空氣的作用而在另一側(cè)受到該真空的作 用，并且在隨后的一次替換中反轉(zhuǎn)過來，以此產(chǎn)生這些薄片的變形并 且將它們成對地焊接，在大致地平行于該擠出方向的一個平面中形成 一種微孔結(jié)構(gòu)，組成該微孔結(jié)構(gòu)的多個泡室垂直于該擠出方向而延伸。每個定尺寸單元優(yōu)選被設(shè)置在低于Tstniet，但高于T化uet- 80。C的
一個溫度，優(yōu)選地高于Tstniet - 50°C，甚而高于T
struct
-25。C，其中Tstruct
是對應(yīng)于Tg的一個結(jié)構(gòu)溫度(如果該組合物包含一種無定形的聚合物)
并且是對應(yīng)于Tm (如果該組合物包含一種半結(jié)晶的聚合物)。
根據(jù)這一實施方案，可以將氣體加熱。氣體的溫度優(yōu)選大于或等
于塑料的處理溫度(Tp) - 100°C，優(yōu)選地大于或等于Tp-50°C，甚至 大于或等于Tp- 20°C。
在專利(1)中所描述的步驟(b)的實用實施方案優(yōu)選應(yīng)用于無 定形的熱塑性聚合物(P)，該無定形熱塑性聚合物在其處理溫度(也 就是說在它們擠出以轉(zhuǎn)換成微孔結(jié)構(gòu)時所處的溫度)并且以小于0.1 rad/s的角速度時具有2000 Pa.s，優(yōu)選小于1000 Pa.s.的動態(tài)熔體粘度(常 規(guī)地通過在流變儀上的剪切應(yīng)力和張力的測量來測出)。此外，優(yōu)選 地，這些聚合物具有常規(guī)地由DSC (根據(jù)ISO 11357-2標準)測量的小 于60。C的一個溫度Tg，優(yōu)選地小于50。C。
適合以上定義和限制的無定形的聚合物的非限制實例是熱塑性彈 性體以及它們的慘合物；熱塑性聚酯類以及從氯乙烯衍生的均聚物和 共聚物類，以及它們的摻合物。在可以使用的從氯乙烯衍生的均聚物 和共聚物之中，由單聚的或多聚的增塑劑增塑的均聚物和共聚物是更 特別優(yōu)選的。作為這樣增塑劑的非限制的實例可以提及鄰苯二甲酸酯 類、癸二酸酯類、己二酯類、偏苯三酸酯類、均苯四酸酯類、檸檬酸 酯類以及聚酯類例如聚(e-己內(nèi)酯)以及它們的摻合物。這些均聚物和 共聚物通常按重量計每100份聚合物包含按重量計至少10份并且多達 75份增塑劑。還有可能使用由氯乙烯與增塑劑共聚單體類共聚得到的 氯乙烯聚合物，稱為"內(nèi)部增塑聚合物"，例如像，丙烯酸乙基己基 酯，或者另外通過共聚接枝到作為"彈性劑"已知的聚合物類例如聚(e-己內(nèi)酯)上。在專利申請(2)中所描述的步驟(b)的實用實施方案優(yōu)選應(yīng)用
于熱塑性聚合物(P)，該熱塑性聚合物具有大于或等于2500 Pa.s，優(yōu) 選地大于或等于3000 Pa.s的熔體粘度(在處理溫度和在0.1 rad/s下測 量)。這一實用實施方案還有利地應(yīng)用于組合物，其半結(jié)晶的或無定 形的組成聚合物(P)具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，該溫度可以達到并 且甚而超過80。C，優(yōu)選在大約40之間和大約60。C之間。這一實用實 施方案用包括例如以上提到的那些發(fā)泡劑的塑料組合物也產(chǎn)生了良好 的結(jié)果，這些發(fā)泡劑使之能夠產(chǎn)生膨脹的或發(fā)泡的微孔結(jié)構(gòu)。這是因 為使用一個壓縮氣而不是水作為流體(f)的事實使之有可能通過最少 冷卻來改進泡沫的泡室的拉伸并且通過這樣做來改進它的質(zhì)地。
根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(a)以及(b)的操作條件特別與基于 塑料的組合物的性質(zhì)相適配。尤其應(yīng)該確保這一組合物在模具出口處 的溫度被調(diào)適為在沒有因重力而變形的情況下能夠焊接這些泡室、適 當(dāng)時能夠膨脹該組合物，等等。還應(yīng)該保證交替的壓力和真空值、并 且還有周期的持續(xù)時間被調(diào)適為使焊接最佳化。實際上，優(yōu)選使用大 于或等于0.5巴相對值或甚至大于或等于1.5巴的壓力。此壓力總體上 小于或等于6巴，甚至小于或等于4巴或甚至更小于或等于2巴。關(guān) 于真空，這總體上大于或等于lOOmmHg絕對值，甚至大于或等于400 mmHg。最終，周期的持續(xù)時間(壓力/真空交替)通常是大于或等于 0.3 s，甚而大于或等于0.4s，并且優(yōu)選地大于或等于0.5 s。這一持續(xù) 時間優(yōu)選地是小于或等于3 s，甚而小于或等于2 s并且甚至更小于或 等于ls。
根據(jù)本發(fā)明方法的實施可以有利地包括，在進行的步驟(b)之后 和在進行的步驟(c)之前， 一個任選的步驟(b2)，在其過程中使步 驟(b)中所獲得的微孔結(jié)構(gòu)達到一個溫度(T。，使得Tg《Ti^Tg十 40。C，Tg是該熱塑性聚合物(P)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(如果它是無定形)，
或者達到一個溫度(T2)，使得Tm^T^Tm-50。C， Tm是該熱塑性聚
合物(P)的熔點(根據(jù)ASTM D 3417標準測量的)(如果它是半結(jié)晶的)。
步驟(b2)可以在靜態(tài)或動態(tài)的條件下進行，也就是說，它可以 在微孔結(jié)構(gòu)擠出(以及其成型)之后固定的微孔結(jié)構(gòu)上或在其擠出以 及其成型之后保持移動的微孔結(jié)構(gòu)上進行。步驟(b2)可以通過使用 任何已知的用于對塑料加熱的裝置來進行例如，有可能使用一個電 烘箱，具有一種液體或固體燃料的烘箱，并且有可能通過輻射，通過 紅外輻射等等加熱塑料。
在一種無定形的熱塑性聚合物(P)的情況下，優(yōu)選L在(Tg + 10°C)
和(Tg + 35。C)之間。如果T^太低(典型地，小于聚合物的Tg)，聚合 物則太粘，而如果Ti太高，聚合物太具流體性以至于不能由根據(jù)本發(fā) 明的方法正確地使用。在一個連續(xù)方法(步驟(b2)在步驟(b)之后 不久進行)的情況下，本發(fā)明的這個變體總體上意味著將該結(jié)構(gòu)在其 擠出(步驟(b))之后重新加熱。
在半結(jié)晶熱塑性聚合物(P)的情況下，優(yōu)選丁2在0 - 10°C)和 Crm-40°C)之間。如果L太高，聚合物的熔體行為不允許它被正確地 轉(zhuǎn)換成根據(jù)本發(fā)明的方法的最終微孔結(jié)構(gòu)。典型地，它必須接近聚合 物的結(jié)晶溫度。在一個連續(xù)方法情況下，可以進行本發(fā)明的這個變體 而無需在該結(jié)構(gòu)擠出以后重新加熱。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括一個步驟(c)，在其過程中，優(yōu)選地根據(jù) 可任選的步驟(b2)進行熱調(diào)節(jié)的微孔結(jié)構(gòu)橫向地被拉伸，也就是說 垂直于擠出方向拉伸。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的方法不限于以所述的 順序依次進行該可任選的步驟(b2)(當(dāng)它進行時)以及步驟(c); 這些步驟可以至少部分地同時地進行，而沒有多達以致處于本發(fā)明的 范圍之外。本發(fā)明的范圍還擴展到那些方法，其中將根據(jù)順序的步驟 (a)以及(b)連續(xù)地生產(chǎn)的一個微孔結(jié)構(gòu)首先儲備或存儲以便然后將 其順序地或，至少部分地，同時地進行步驟(b2)以及步驟(c)。最后，本發(fā)明的范圍還擴展到那些方法，其中在步驟(C)的過程中，順 序地或同時地進行一個橫向的拉伸(垂直于擠出方向)以及一個縱向 拉伸(平行于擠出方向)。
無論對于步驟(C)使用何種實用實施方案，微孔結(jié)構(gòu)在步驟(C) 的過程中所受到的橫向拉伸比(表達為拉伸之后該微孔結(jié)構(gòu)最終的加
工寬度與其初始寬度之比)是至少等于1.2/1，優(yōu)選地1.5/1，特別是2/1， 甚致2.5/1。拉伸可以通過任何已知的技術(shù)進行。例如，有可能使用由 BriicknerMaschinenebauGmbH出售的拉制線(drawing lines)，其中
橫向拉伸或縱向拉伸可以同時地或順序地進行。這些拉制線一般由多 個鏈的一個體系組成，在這些鏈上設(shè)置有多個爪，這些爪通過其兩側(cè) 的端部夾緊該微孔結(jié)構(gòu)，并且在所述微孔結(jié)構(gòu)前進的過程中一旦該微 孔結(jié)構(gòu)已經(jīng)達到在步驟(b2)中所設(shè)定的溫度(當(dāng)后一步驟進行時， 如已經(jīng)說明的，在步驟(c)之前或過程中有可能達到此溫度)這些爪 即移動分開。術(shù)語"拉伸后的加工寬度"應(yīng)該理解為是指無這些拉伸 爪時可銷售的寬度。
在步驟(c)過程中所施加的橫向以及可任選地縱向的實際拉伸條 件優(yōu)選被選擇為使在最終微孔結(jié)構(gòu)上測量的(根據(jù)ISO 1209-2標準的 三點彎曲試驗)的平行于擠出方向(縱向方向)、以及垂直于擠出方 向(橫向方向)的表觀撓曲模量之比小于10，優(yōu)選地小于5，最特別 地小于2。在基于某些半結(jié)晶的熱塑性聚合物(P)，例如像PP的微孔 結(jié)構(gòu)的情況下，這個比率可以甚至是小于一的。對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員一些常規(guī)測試即足以確定取決于所希望表觀模量比例這些實際 的拉伸條件。
在拉伸驟(c)之后，微孔結(jié)構(gòu)的厚度可以使用任何適當(dāng)?shù)难b置 (例如，像加熱的圓筒)來整平(也就是說使這些構(gòu)造泡室的高度統(tǒng) 一)。得到的微孔結(jié)構(gòu)可以通過環(huán)境空氣、通過用冷空氣的噴射來吹 掃，通過噴灑水霧等等進行冷卻。冷空氣的噴射產(chǎn)生良好的結(jié)果。在冷卻之后，可能被拉制線的爪咬合的邊緣可以進行切除并且回收。
得到微孔結(jié)構(gòu)然后可以由一個取出單元取走。尤其是根據(jù)這些泡 室的大小和厚度以及還有根據(jù)所希望的形狀對拖出速度和擠出比率進
行最佳化。
在離開取出單元時，最終的微孔結(jié)構(gòu)可以容易地纏繞到一個軸上。 可替換地，它可以經(jīng)受一種表面處理(例如電暈處理)，以便特別是 改進其粘附性質(zhì)，并且用一個非紡織布的或用頂部或底部的面層來襯 墊。在這些可任選的操作結(jié)束之后，將最終板材在縱向以及橫向上切 成所希望的尺度的片并且進行存放。
生產(chǎn)碎料可以在最終處理操作之前或之后取走并在生產(chǎn)中再循環(huán) 利用。
由本發(fā)明的方法形成的結(jié)構(gòu)的泡室的形狀最經(jīng)常是大致多邊形 的，優(yōu)選大致地六邊形的，所形成的多角形的邊被是非等量的，也就 是說邊的長度是不等的。
這些大體上六邊形的泡室最經(jīng)常具有的它們的長度L (在擠出方 向)與它們的寬度l(在擠出平面上但沿一個與擠出方向垂直的方向)
之比是小于2.5，優(yōu)選小于1.5，甚至等于l。
泡室的長度L總體上是大于或等于10mm，甚至大于或等于甚而 15 mm，但總體上小于或等于30 mm。
關(guān)于泡室的壁厚度，這通過基本的微孔結(jié)構(gòu)的壁的厚度以及通過 在橫向以及可任選地縱向的拉伸過程中施加的拉伸比進行調(diào)整。實際 上，它總體上是大于或等于100 pm，甚至大于或等于200或者250 pm。 然而有利的是，它不超出lmm，甚至0.8并且優(yōu)選0.6mm，從而不至于使結(jié)構(gòu)過重。實事上下限取決于能夠產(chǎn)生基本的微孔結(jié)構(gòu)的模具的 實施方案，并取決于所使用的拉伸比。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點之一在于，事實上，無論什么拉伸條件， 拉伸的微孔結(jié)構(gòu)的壁的厚度不小于基礎(chǔ)微孔結(jié)構(gòu)壁厚度的90%，優(yōu)選
地它是不小于該厚度的95%。
從上文中可以得出本發(fā)明使之有可能得到微孔結(jié)構(gòu)，其長度可以 在一個非常大的尺寸上進行改變，并且對于一個寬范圍的基于塑料的 組合物以及已經(jīng)調(diào)配過的組合物也是如此。
根據(jù)本發(fā)明的方法得到的微孔結(jié)構(gòu)有利地用于建筑業(yè)(地板、輕 質(zhì)天花板、隔板、門、混凝土箱，等等)，用于家具，用于包裝(側(cè) 向保護，物體包裹等等)，用于機動車輛(包裹架、門襯層，等等) 等等。這些結(jié)構(gòu)特別適合于家具和建筑物，例如用于永久性遮蔽體(居 所)或臨時性遮蔽體(例如硬質(zhì)的帳篷或人道救助遮蔽體)。它們也 適合作為體育館地板的組成物。
它們可以在其中直接使用，或者作為夾層板使用，其中它們被安 置在叫做面層的兩個片材之間。后一變體是有利的，并且在這種情況 下有可能的通過焊接，粘合等等，或者組裝面層以及適合于塑料的芯 板(使用冷的或剛擠出的熱的)的任何其他方法來生產(chǎn)夾層板。生產(chǎn) 所述夾層板的一個有利的方法包括將面層焊接到多孔芯板上。任何焊 接方法都可以適用于此目的，在對電磁輻射至少是部份地透明的結(jié)構(gòu) /面層的情況下使用電磁輻射的方法產(chǎn)生良好的結(jié)果。申請
FR 03/08843中描述了這樣一種方法，為此目的將其內(nèi)容通過引用結(jié)合 在本申請中。
本發(fā)明以一種非限制性的方式通過以下實例進行說明 實例1R (比較實例，并非根據(jù)本發(fā)明)在以下說明的條件下并且使用以下所描述的裝置擠出寬25 cm和 高10mm的一個微孔結(jié)構(gòu)
■ SCAMEX45擠出機，配備有五個分離的加熱區(qū)域(Z1到Z5) 并且裝備有一個260mm寬的片材模具，裝備有多個不銹鋼刀片，其前 面用聚酰亞胺絕緣材料進行涂敷，使用多個18 mm長的不銹鋼定尺寸 單元，使用一臺壓縮空氣發(fā)生器以及一臺真空泵。這些刀片之間的距 離是0.3 mm。
■擠出機中的溫度輪廓線
Zl: 130°C
Z2: 180°C
Z3: 1卯。C
Z4: 190°C
Z5: 192。C
■ 組合物基于PVC，由Solvin在BENVIC IR047名稱下出售； ■在模具入口處的材料溫度190°C;
■模具的溫度包括4個區(qū)
側(cè)頰面192°C
中央?yún)^(qū)182°C;以及
唇緣192°C; ■擠出壓力134巴；
■ 螺旋速度40rpm;■壓縮空氣壓力1.2巴絕對值；
■ 真空700mmHg;
■壓力/真空周期的持續(xù)時間1.25s/1.25s;以及
■ 縱向拖出速度lm/min。
得到了具有以下特性的 一 種微孔結(jié)構(gòu)
■ 堆密度0.185 kg/dm3;
泡室的長度21mm;以及
■ 泡室的寬度8mm。在這個結(jié)構(gòu)上平行于擠出方向并且垂直于擠出方向進行根據(jù)ISO 1209-2標準的三點彎曲試驗。所測量的表觀撓曲模量是
平行于擠出方向(縱向方向)2.6MPa;以及 垂直于擠出方向(橫向方向)135.6MPa。
因此可見微孔結(jié)構(gòu)的撓曲模量在橫向方向是實質(zhì)性地更高于在縱 向方向上，妨礙了它們纏繞到軸上，因為當(dāng)希望縱向地彎曲它們時， 它們橫向地變形。
實例2 (根據(jù)本發(fā)明)
在實例1描述的裝置的出口處形成的微孔結(jié)構(gòu)在一個KARO拉制 機中在以下條件下橫向地被拉伸
爐溫U0。C;
材料溫度107。C;
調(diào)節(jié)時間8分鐘；以及 . 拉伸比100%。
獲得的產(chǎn)品具有以下特征
堆密度0.098 kg/dm3;
泡室的長度21mm;以及
泡室的寬度16mm。
在這個結(jié)構(gòu)上平行并且垂直于擠出方向進行的三點彎曲試驗(ISO 1209-2標準)給出以下的結(jié)果
平行于擠出方向所測量的撓曲模量12MPa;以及 垂直于擠出方向所測量的撓曲模量8.7MPa。
因此可見根據(jù)本發(fā)明的方法使之有可能獲得一種更輕的微孔結(jié) 構(gòu)，其中構(gòu)造泡室的尺寸更均等并且其中在橫向方向以及在縱向方向上的撓曲模量具有同樣的數(shù)量級大小，使它們能纏繞到一個軸上。 實例3R (對比實例，并非根據(jù)本發(fā)明)
在通常的條件下并且使用在實例1R中所描述的裝置擠出寬25 cm 和高5mm的一個微孔結(jié)構(gòu)，但是在以下的具體條件下
■ 擠出壓力142巴；
■ 壓縮空氣壓力1.4巴絕對值；
■ 壓力/真空周期的持續(xù)時間0.7S/0.7S;以及
■ 縱向拖出速度1.8m/min。
得到了具有以下特性的一種微孔結(jié)構(gòu)
■ 堆密度0.193 kg/dm3;
■泡室的長度22 mm;以及
■ 泡室的寬度8mm。
在這個結(jié)構(gòu)上平行并且垂直于擠出方向進行的三點彎曲試驗(ISO 1209-2標準的)給出以下的結(jié)果
平行于擠出方向測量的撓曲模量1.3MPa;以及 垂直于擠出方向測量的撓曲模量181.5 MPa。
因此再一次注意到該微孔結(jié)構(gòu)的撓曲模量在橫向方向是實質(zhì)性地 高于縱向方向。
實例4 (根據(jù)本發(fā)明)
在實例3R中描述的裝置的出口處形成的微孔結(jié)構(gòu)在一個KARO 拉制機中在實例2所確定的條件下進行橫向拉伸。
獲得的產(chǎn)品具有以下特征
堆密度0.108 kg/dm3;
泡室的長度22 mm;以及 泡室的寬度14mm。
在這個結(jié)構(gòu)上平行并且垂直于擠出方向進行的三點彎曲試驗(ISO 1209-2標準)給出以下結(jié)果
平行于擠出方向所測量的撓曲模量26.8 MPa;以及 垂直于擠出方向所測量的撓曲模量22.5 MPa。
由根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的優(yōu)點再一次可見更輕的微孔結(jié)構(gòu)，
更均等的構(gòu)造泡室的尺寸，在縱向方向和橫向方向上的撓曲模量具有 同樣的數(shù)量級大小。
實例5R (對比實例，并非根據(jù)本發(fā)明)
在通常的條件下并且使用在實例1R中所描述的裝置擠出寬25 cm 和高10mm的一個微孔結(jié)構(gòu)，但是在以下的具體條件下 ■在擠出機中的溫度輪廓線 Zl: 130。C Z2: 180。C Z3:湧。C Z4: 190°C Z5: 192°C
■ 組合物基于PP，由Innovene在201 GB 02的名稱下出售； ■在模具入口處的材料溫度1S0。C;
■模具的溫度包括4個區(qū)域
側(cè)頰面180°C
中央?yún)^(qū)180°C;以及
唇緣180°C; ■擠出壓力95巴； ■壓縮空氣壓力1巴絕對值；
■ 真空800mmHg;
壓力/真空周期的持續(xù)時間1.9S/1.9S;以及■ 縱向拖出速度0.5m/min。
得到了具有以下特性的一種微孔結(jié)構(gòu)-
■ 堆密度0. 108 kg/dm3;
■泡室的長度20 mm;以及
■ 泡室的寬度8mm。
在這個結(jié)構(gòu)上平行并且垂直于擠出方向進行的三點彎曲試驗(ISO 1209-2標準)給出以下的結(jié)果
平行于擠出方向測量的撓曲模量0.2MPa;以及 垂直于擠出方向測量的撓曲模量40.3 MPa。
實例6 (根據(jù)本發(fā)明)
在實例5中描述的裝置的出口所形成的微孔結(jié)構(gòu)在一個KARO拉 制機上在以下條件下橫向地被拉伸 . 爐溫130°C;
材料溫度127°C;
. 調(diào)節(jié)時間8分鐘；以及
拉伸比100%。
所獲得的產(chǎn)品具有以下特征-
堆密度0.060 kg/dm3;
泡室的長度17 mm;以及
泡室的寬度17 mm。
在這個結(jié)構(gòu)上平行并且垂直于擠出方向進行的三點彎曲試驗(ISO 1209-2標準)給出以下的結(jié)果
平行于擠出方向所測量的撓曲模量1.4MPa;以及 垂直于擠出方向所測量的撓曲模量2.6 MPa。再一次，這個實例說明了根據(jù)本發(fā)明的方法所獲得的優(yōu)點，這次 是在半結(jié)晶聚合物情況下微孔結(jié)構(gòu)更輕，泡室的尺寸是更加均等， 并且在縱和橫方向上的撓曲模量具有相同的數(shù)量級大小。
權(quán)利要求
1. 用于生產(chǎn)一種基于塑料的微孔結(jié)構(gòu)的方法，包括步驟(a)，在其過程中，將基于至少一種熱塑性聚合物(P)的組合物的多個平行的薄片通過包括多個平行縫隙的模具連續(xù)地擠出，該熱塑性聚合物選自無定形的以及半結(jié)晶的聚合物；步驟(b)，在其過程中，在離開該模具時并在順序的多次替換中，二個相鄰薄片之間的多個空間經(jīng)受流體(f)的注入并且經(jīng)受真空，同一薄片的兩側(cè)在一側(cè)受到該流體(f)的作用而在另一側(cè)受到該真空的作用，并且在隨后的替換中反轉(zhuǎn)過來，以此產(chǎn)生這些薄片的變形并且將它們成對地焊接，在大致平行于該擠出方向的平面中形成微孔結(jié)構(gòu)，構(gòu)成該微孔結(jié)構(gòu)的多個泡室垂直于該擠出方向而延伸；步驟(c)，在其過程中，在步驟(b)中獲得的該微孔結(jié)構(gòu)垂直于該擠出方向而受到拉伸。
2. 根據(jù)前項權(quán)利要求所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的方法，其特 征在于該流體(f)是用于該微孔結(jié)構(gòu)的形成過程中的冷卻劑。
3. 根據(jù)前項權(quán)利要求所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的方法，其特 征在于該冷卻劑是水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于該流體(f)是氣體。
5. 根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的方法， 其特征在于它此外還包括步驟(b2)，在其過程中，如果該熱塑性聚 合物(P)是無定形的，使步驟(b)中獲得的微孔結(jié)構(gòu)達到一個溫度(T。，使得Tg^T^Tg + 40。C， Tg是它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或者如 果該熱塑性聚合物(P)是半結(jié)晶的，達到一個溫度(T2)，使得 Tm2T22Tm —50°C, 丁m是半結(jié)晶它的熔點。
6. 根據(jù)前項權(quán)利要求所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的方法，其特 征在于該熱塑性聚合物(P)是無定形的，并且該溫度(Ti)使得Tg+ 10°C《T^Tg+35。C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的方法，其特征 在于該熱塑性聚合物(P)是半結(jié)晶的，并且該溫度(T2)使得Tm —10°C^T"Tm— 40。C。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的 方法，其特征在于在步驟(d)的過程中平行于該擠出方向進行拉伸， 順序地或同時地垂直于該擠出方向拉伸。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的 方法，其特征在于，垂直于在步驟(c)的過程中該微孔結(jié)構(gòu)所受到的 垂直于該擠出方向的拉伸比，表達為拉伸之后該微孔結(jié)構(gòu)最終的加工 寬度與其初始寬度之比，至少等于1.2/1。
10. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的用于制造一種微孔結(jié)構(gòu)的 方法，其特征在于選擇在步驟(c)的過程中所施用的拉伸條件使得在 最終微孔結(jié)構(gòu)上，平行于該擠出方向(縱向方向)與垂直于該擠出方 向(橫向方向)，微孔結(jié)構(gòu)所測量的表觀撓曲模量之比小于10。
全文摘要
生產(chǎn)一種基于塑料的微孔結(jié)構(gòu)的方法，包括一個步驟(a)，在其過程中將基于至少一種熱塑性聚合物(P)的一種組合物的多個平行的薄片連續(xù)地通過包括多個平行縫隙的一個模具擠出，該熱塑性聚合物選自無定形的以及半結(jié)晶的聚合物類；一個步驟(b)，在其過程中，在離開該模具時并在順序的多次替換中，在二個相鄰薄片之間的多個空間受到一個流體(f)的一個注入并且受到一個真空，同一薄片的兩側(cè)是在一側(cè)受到該流體(f)的作用而在另一側(cè)受到該真空的作用，并且在隨后的一次替換中反轉(zhuǎn)過來，以此產(chǎn)生這些薄片的變形并且將它們成對地焊接，在大致地平行于該擠出方向的一個平面中形成一種微孔結(jié)構(gòu)，組成該微孔結(jié)構(gòu)的多個泡室垂直于該擠出方向而延伸；一個步驟(c)，在其過程中在步驟(b)中獲得的該微孔結(jié)構(gòu)垂直于該擠出方向而受到拉伸。
文檔編號B29C47/12GK101415532SQ200780011704
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者克洛德·德埃諾, 多米尼克·格朗讓, 菲利普-杰克斯·萊恩, 費德里克·布里肯斯 申請人:索維公司