[发明专利]含超临界流体聚合物颗粒及其制造方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料消费品和个人护理用品，尤其涉及消费品和个人护理用品和及其包装中使用的微孔塑料泡沫制造中的方法和材料。

背景技术

很多个人用品、消费品以及包装由塑料材料制成。其中的一种材料为通过物理转化当受热时融化和流动，冷却时又可重新凝固的热塑性塑料。且这个过程可重复发生。另外一种塑料材料为可通过化学反应经反应和交联而形成固体的热固性塑料。两种塑料材料均可通过使用一种或多种具有特殊化学性质的聚合物制成，而且在该制造过程中还可以加入各种添加剂（如着色剂，和类似物等）。

用于加工上述任何一种塑料，特别是热塑性塑料，制成个人和消费用品以及包装的方法典型的为使用一种或多种聚合物使用诸如注塑成型、吹塑成型、挤出成型、加热成型等方法以及类似加工方法。这些方法典型的是批加工。这些工艺均采用微孔技术，用于将气体分散入聚合物中，使得聚合物“发泡”。由一种或多种此类方法形成的“发泡”聚合物中包含有大量气体。当该气体受热或被处理时，可以以气泡或空洞的形式进入所要制备的塑料件或包装中。此种发泡过程与其他通过使用气体替代热融物位置，从而在最终成型件的某一部位形成中空结构的方法不同。例如，在气体辅助注塑成型工艺中存在在将聚合物加热到高温时，在其中引入气体（如空气）。通过这些气体的引入，聚合物被替代并体积变大。这两种方法均可使所制备的塑料件中的聚合物用量减少、重量较轻和成本较低。

虽然这些方法已获得非常广泛的应用，但其本身以及由其所制备的产品中均存在着各种缺陷。特别是，上述气体辅助注塑成型工艺的限制主要体现于，由该方法制备的产品具有较厚的侧壁部分，或部分允许所建的厚侧壁部分作为多个气道。更具体而言，气体辅助注塑成型工艺和由其所获的制造公差的能力对制备具有中空体积（空洞）的薄壁部分通常是不足够的。时常，用于个和消费者个人的护理用品通常具有壁薄的几何特点。例如，卫生棉条施用器通常具有非常薄的瓣片，其厚度较佳的小于约0.015英寸以利于无需太大的推力便可置入吸收棉条。当需要在这些薄壁瓣片结构中形成中空微槽时，由于因空洞尺寸的微小控制而变得非常困难。因此，即使在优化的工艺条件下，也难于获得优良的部分质量，和尺寸再现度高的部分，和翘曲度和收缩率低的产品。

使用上述工艺或以超临界流体作为物理发泡剂的微孔注塑工艺所制成的产品及包装的缺点在于此类产品和包装会出现不合预期的表面特征。这种不合预期的表面特征典型的是出现漩涡状斑痕或粗沙纹理等缺陷，此类缺陷为快速的泡孔成核速度以及泡孔在后续工艺中破裂或塑料-模具界定的界面处被拉挤拽伸所致。在微孔注塑工艺中，分散在聚合物内部的涌现的气体所形成的泡孔以快速成核，而且成核和扩散在溶化前端处的泡孔将紧接着以喷泉流的方式被推至上述塑料-模具界面。这些泡孔受到进来的溶化塑料的挤压和拉伸，而形成典型的漩涡状以及银纹状泡沫部分。例如，当扩散的气体是超临界流体时，在聚合物中过高的浓度导致漩涡状斑痕的产生。上述漩涡状斑痕或粗沙纹理导致所制备的产品美观性差以及/或者颜色部分不均匀。

发明内容

本发明涉及含超临界流体（以下称“SCF”）颗粒的制备和使用。所述颗粒基本处于“未发泡”的状态，而且其内部具有多个含超临界流体的孔泡。当所述孔泡在后续步骤中开始成核时，可使所述颗粒“发泡”。此颗粒可用于制备重量轻、品质高的塑料件，如消费品和个人护理用品及其包装等。本发明一方面，提供了一种塑料件制造工艺，其包括如下步骤：提供一种聚合物；加热所述聚合物；将一种气体或超临界流体引入所述聚合物中；将所述聚合物与所述气体混合，以形成第一融化物；挤出所述第一融化物；将挤出后的所述第一融化物制成颗粒；将所述颗粒转化成第二融化物；以及将所述第二融化物形成所述塑料件。此处，所谓“气体”包括超临界流体，而所谓“含气颗粒”包括含超临界流体颗粒。在所述第一融化物被制成颗粒的过程中，多个含有上述气体的孔泡被引入所生成的颗粒中。而且在这些孔泡发生成核前，所述聚合物被快速硬化，从而将该气体保持在孔泡内部。进一步的，在聚合物被制成颗粒后，所生成的颗粒仍基本处于未发泡状态。另外，在将所述第二融化物成型以形成所述塑料件的过程中，通过设定合适的工艺条件和/或额外添加孔泡成核剂，从而使得所述第二融化物发泡。

在本发明的另一个方面，提供了一种含气聚合物颗粒的制造工艺，包括如下步骤：提供一种聚合物；将一种气体引入所述聚合物中；加热所述聚合物及气体（并混合至所需的），以形成融化物；以及将所述融化物以未发泡状态挤出。