[发明专利]生产低密度泡沫聚乙烯的工艺

说明书

在各种状况下，浮升、抗寒以及防水性的覆层材料是非常需要的。用具有所有这些性能的制服外套配备的军事人员，将发现它们的优越性，例如：在不平的地带、不利的条件下，由于士兵的衣服具有抗寒，保护穿着者抵抗自然环境以及同样地由于它的浮升和防水性能顺利地穿越江河或涉过小溪使士兵的灵活性得到加强。当在一切可能的未预料情况下穿越江河、遭遇洪水或抗寒时，爬山者和步行者将发现这种外衣同样的优点。为了获得它们的最大的用途，这种外衣不仅必须具有这些性能，而且它们也必须是舒适的而不笨重或累赘的。

水上运动同样急切要找到这样的特殊优点的包皮。对许多活动，事实上具有浮升、抗寒和防水性能的覆层将是理想的并获得巨大的用途。

业已知道，用泡沫材料提供的许多覆层用作热绝缘体。由此，美国专利2，976，539揭示了一种具有发泡的、闭孔的多孔状材料的热绝缘覆层，用作衬里以聚氯乙烯为好。该覆层厚和笨重的，并不具备支持在水中的人的重量的足够的浮力。同样，美国专利3，511，743揭示了作为空间和潜水衣服的一种热绝缘体夹层材料，夹层材料的芯层是开孔的或是闭孔的海棉或泡沫体。一种不透性的橡胶或塑料面层是必须的。这种夹层材料给出中等的灵活机动性，但是仍是十分笨重的并不具有作为救生用具的足够的浮力。

业已建议泡沫聚乙烯作为绝缘体或救生衣和外套的填充物。美国专利3，067，147建议一种低密度聚乙烯泡沫用作此目的，它是以1，2-二氯四氟乙烷作为该工艺的发泡剂。聚乙烯和发泡剂在压力下加热，并挤压，在大气中膨胀形成发泡的海绵状物料。在实际应用时，该产品是体积庞大和笨重的。同样，美国专利3，819，543揭示了一种模塑的氯代的交联的泡沫聚乙烯，用作生产浮具和衣服的衬里。各种已知的发泡和交联剂被建议用在该发明中，该模塑产品是厚的和笨重的。

除了这些进展外，仍旧需要一种薄的、轻质的材料用作覆层的衬里和户外装备，它具有超级浮力、抗寒和耐水的综合性能，而不妨害穿着者的灵活性。

本发明的目的是通过提供一种具有超级浮力和耐热特性的发泡的低密度泡沫聚乙烯以克服上述提到的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种生产具有超级浮力和耐热特性的发泡的低密度泡沫聚乙烯的方法。

本发明的又一个目的是提供一种薄的和轻质的用作覆层和运动、商业、军事和其它有关装备的衬里，它既不笨重也不累赘，而是超级浮力和耐热特性二者两结合的。

根据本发明的这些和其它目的，通过包括与发泡剂、表面活性剂以及分离剂混合的低密度聚乙烯，加热所得的混合物形成软化的物料，升高软化物料的温度使发泡剂气化，用以造成聚乙烯发泡和气孔膨胀，降低发泡和膨胀的聚乙烯的温度，得以部份收缩和硬化聚乙烯气孔，在聚乙烯物料内导入气体发泡剂导致附加的发泡和聚乙烯气孔的膨胀，冷却物料至适合的切割温度，挤压该物料切割并加热物料至适合挤出的温度，挤出该物料，物料形成片材或管材，室温下冷却该片材或管材24小时，形成具有超级浮力和耐热特性的低密度聚乙烯片材或管材。

本发明进一步包括根据本发明的工艺生产的发泡的和膨胀的低密度聚乙烯片材或管材。

本发明进一步包括一种结合有厚度范围从约0.5毫米至1毫米的衬里的覆层以及其浮力为约300克衬里将保持大约130公斤重量的浮力。

根据本发明在较佳具体实施例中，偶氮二羰酰胺为发泡剂、氧化锌为表面活性剂、碳化锌（ZnC）为分离剂、氟里昂为气体发泡剂以及形成的发泡的和膨胀的低密度聚乙烯片材用作需要浮升、拒水和耐热特性的覆层的衬里。

为了更好理解本发明，将通过以下较佳具体实施例的给予详细说明。

根据本发明，通过传统的工艺制备的一种低密度聚乙烯，例如在一料斗中，和第一发泡剂、表面活性剂以及较佳地和一种分离剂混合以形成一种干燥的混合物。该干的混合物送入一密闭的热烘道，在烘道中通过一系列的不同的温度阶段。在热烘道中可以用通常的热电偶控制箱保持每一工艺阶段特殊的所需温度。

该混合物用通常的盘管式或螺杆输送通过热烘道的第一部份。在热烘道的进入端的一个压缩箱提供压缩空气以帮助该混合物通过热烘道。

在热烘道的第一阶段，例如，该混合物被加热至约170℃以形成熔融和软化的聚乙烯物料。在热烘道的第二阶段，该熔融物料的加热温度，取决于发泡剂气化的温度，以充分气化该发泡剂和进一步熔融该物料，该发泡剂和空气开始穿透熔融的低密度聚乙烯物料的气孔以及使气孔发生胀大。一定的发泡剂气化释放氮气和一氧化碳，一氧化碳反应形成二氧化碳。该二氧化碳然后穿透低密度聚乙烯的气孔，由于气孔的起泡和膨胀，即：发泡。