專利名稱：擠出的膨脹聚合物織物的制作方法
發(fā)明的領域本發(fā)明涉及關于織物領域，尤其涉及這樣一種織物，其中一層聚合的“塑料”層粘結在底布上，所述塑料層是發(fā)泡基質形式。
發(fā)明的背景制備塑料涂層織物時，通常是由下列步驟之一來制成產品1)在布質載體上澆鑄一層糊狀的塑料層；2)利用壓延和/或使用粘合劑將一層預成型的塑料層粘結到布質載體上；和3)把一層熔融的塑料層擠出到布質載體上。
有人曾試圖提供一種因為內含充氣泡孔或空洞而“發(fā)泡”并具有彈性的塑料層，這種膨脹塑料基質通常分兩階段形成。首先，將一層含有處于抑制狀態(tài)的發(fā)泡劑的塑料層澆鑄到一布質載體上。接著，讓成型的復合織物受熱，致使氣體在塑料層內逸出-“發(fā)泡”過程。
后一過程的缺點在于促使發(fā)泡劑活化所需的熱度會讓布質載體的多種載體組分熔化，例如聚乙烯在175°F的溫度條件下即會熔化，反之有多種不同的化學發(fā)泡劑則需300°F以上的溫度始能形成發(fā)泡狀態(tài)。
有人曾試圖把一種發(fā)泡劑加入擠出的塑料中，據(jù)以形成一發(fā)泡塑料層，再將新擠出的發(fā)泡料壓制成一布料。然而，若使用常規(guī)的化學發(fā)泡劑，這過程所制備的織物會因發(fā)泡聚合層不耐壓碎，以致所形成的扁平聚合層在壓制成布料后，其結構內幾乎沒有或只有極少的發(fā)泡空洞。在標準的非發(fā)泡聚合物擠出程序中，采用驟冷的壓花輥將擠出的熔體片材壓制成一種由第二選擇性加熱的膠面軋輥支承的布質載體，塑料層則在這第二軋輥處固化及與織物粘結。用一般發(fā)泡劑所制備的擠出貼面織物，通常缺乏能從壓縮步驟復原的充分彈性，以致無法提供令人滿意的發(fā)泡織物。
發(fā)明的內容需求這樣的發(fā)泡塑料復合織物，它在可滲透的載體例如在機織、針織或非織造布料上形成，并具有低熔化溫度，同時在經(jīng)施加壓力后，還展現(xiàn)良好的復原力或彈性。本發(fā)明即可滿足這需求，并且提供其它優(yōu)點。
現(xiàn)先大體說明本發(fā)明，接著再配合附圖以具體實施例詳細說明其實現(xiàn)的情形。該實施例僅用以例證本發(fā)明的原理及其實現(xiàn)方法。最后再以各申請專利范圍進一步說明及定義本發(fā)明最廣義及具體的形式。
依據(jù)本發(fā)明，提供一種下述制備發(fā)泡片狀織物的方法1)從線性擠出模頭擠出一種具有兩面的片材或膜片形式的聚合物熔體，該熔體含有二種或多種膨脹劑(a)分散在該熔體內的第一擠出活性化氣體發(fā)生劑；和(b)分散在該熔體內并具有封閉外殼的可熱膨脹微球，每個微球內含有壓縮氣體；2)使所述膨脹劑膨脹，該氣體發(fā)生劑產生氣體而在熔體內形成一種可壓縮的發(fā)泡基質，并使微球膨脹成在發(fā)泡基質內懸浮的抗壓縮膨脹微球；3)將熔體置于可滲透的載體的表面上，并使發(fā)泡熔體部份滲入該表面；和4)將這樣成型的發(fā)泡聚合物組合物固化，以便提供一種具彈性和抗壓縮的發(fā)泡塑料層，該發(fā)泡塑料層粘結到載體上而形成織物。
適當?shù)妮d體包括機織、針織和非織造壓縮的和其它纖維基連續(xù)片材，以及可滲透的聚合物發(fā)泡料和紙。
擠出熔體在被鋪設到可滲透的載體之上時，宜在該載體上被載送通過兩個軋輥之間輥隙所界定的一旋轉澆口，而所述軋輥之一會被冷卻而使熔體固化。這樣就在織物上形成了發(fā)泡層的恒定高度。輸送載體的軋輥被供以動力，而第二冷卻軋輥則可被第一載體軋輥伸出的端緣牽引驅動離開該動力軋輥。
根據(jù)本發(fā)明形成的制品是具有可滲透的載體的織物(包括紙基制品)，其中當氣體發(fā)生劑膨脹時，發(fā)泡塑料層以熔融態(tài)膨脹進入載體的表面內。這樣載體的邊界表面至少有一部份嵌入發(fā)泡塑料層內。當形成的織物離開旋轉澆口時，載體上方和其內的發(fā)泡層仍可繼續(xù)膨脹。
熔體中若加入可熱膨脹的微球，發(fā)泡塑料層就含有熱膨脹中空微球的內含物，所述微球則具有在膨脹后抗壓縮的封閉外殼。這樣可使熔體壓入載體內，并同時實質保持熔體的膨脹狀態(tài)。微球的存在還用來提供織物最終發(fā)泡層的抗壓碎性。分散的氣體發(fā)生劑使發(fā)泡層具有屬于涂布織物高度期望的柔軟和彈性性質。
該方法的一個優(yōu)點在于可以使用這樣的聚合物，例如橡膠(不論合成或天然)，陶氏化學公司制造的Engage-TM之類的彈性體，聚乙烯基化合物，聚丙烯，熱塑性聚氨酯，苯乙烯，聚乙烯之類的聚合物和其它常規(guī)聚合物，連同所述組分的混合物[以下稱為(適用聚合物)]，來提供發(fā)泡塑料層。
此外，所述織物可以制成在其聚合物表面上有一個整體成型的表皮區(qū)，相對于發(fā)泡層位在該表皮區(qū)和載體之間的中間區(qū)，該表皮區(qū)所含的空洞較少。將擠出熔體的擠出模頭冷卻，另在發(fā)泡層被施用到載體時利用冷卻的澆口軋輥來限定該發(fā)泡層，即可達成此舉。
該方法的另一優(yōu)點是能在較低溫度下制備一種實際上若以他法就會讓載體變形的織物，例如，可在低至華氏300度的溫度，甚至或華氏200度的溫度制備。
為了制備該織物，將一種適于形成發(fā)泡聚合物的組合物加入擠出機內，該組合物包含1)至少一種能被擠出的可膨脹熱塑性聚合物；2)分散在該聚合物內的第一擠出活性化氣體發(fā)生劑；和3)分散在該聚合物內的可熱膨脹抗壓縮微球；當所述氣體源及微球在加熱狀態(tài)下從增壓的擠出模頭擠出時，一經(jīng)受熱，就能使聚合物膨脹。
成品是發(fā)泡聚合物涂布的織物，該織物具有這樣的多孔載體，在發(fā)泡熔體仍熔融時即已膨脹進入該載體內和其上，以便提供一層位在上方和嵌入該載體邊界表面內的塑料層。該發(fā)泡塑料層含有分散的氣體發(fā)生劑和熱膨脹中空微球內含物所產生的空洞，所述微球則具有抗壓縮的封閉外殼。
以上描述了本發(fā)明的主要特征和其部分任選特征。下面通過對優(yōu)選實施方式的描述并結合附圖，來進一步詳細說明本發(fā)明。
附圖的簡要說明

圖1是一擠出涂布生產線的圖解側視圖；圖2是一擠出螺桿的剖面?zhèn)纫晥D，該螺桿將膨脹聚合物的熔體輸送到一對軋輥的輥隙，于該處讓熔體粘結到一布質載體；圖3是該對用以容置熔體和使其與布料結合的那對軋輥的仰視圖；圖4是粘結到布質載體的發(fā)泡聚合層的圖解剖面?zhèn)纫晥D；圖5所示是圖4的織物的剖面，其中有第二發(fā)泡層在第一發(fā)泡層的頂部；圖6所示是圖4的織物的剖面，其中在載體的上下兩邊存有發(fā)泡層；和圖7所示是圖4的織物的剖面，其中另存有一層實習表皮層。
圖中編號說明粉末塑料組合物 進料漏斗3 螺桿42螺槽5 出口6 熱源7熔體8 模頭9 模唇9A發(fā)泡熔體10 軋輥11，12載體料13源導輥14 輥隙15第一輥縫16發(fā)泡織物17 導輥18卷取輥19表皮20 橡膠環(huán)圈25界面26較佳實施例詳細說明在圖1及圖2中，將一種粉料/粒料形式的粉末塑料組合物2進給到一螺旋擠出機螺桿4的進料漏斗3中。螺桿4的各螺槽5周圍的間隙，其寬度可在朝著擠出機出口6前進時逐漸變小，以致對含于其內的熔體8逐漸增加壓力。熱是從熱源7，例如熱油、燃氣火焰、蒸汽或電熱器而由外部施加，以便把粉末組合物2變成熔體8。
熔融的塑料組合物或“熔體”8從擠出機出口6流到擠出模頭9和模唇9A，在該處將預先阻止氣體發(fā)生劑(圖2中未示出)釋放氣體的壓力予以放松，讓氣體發(fā)生劑“吹塑(blow)和產生一種發(fā)泡熔體10。接著將該發(fā)泡熔體10進給到兩個反向旋轉的軋輥11，12之間的輥隙15中。
如圖3所示，其中一個軋輥11，且其宜為動力軋輥11，會將一種宜為布或纖維狀基質，或紙或預涂布料的可粘合載體料13從載體源導輥14載送到輥隙15。另一個宜為利用動力軋輥11的摩擦而朝相反轉向驅動的從動軋輥12在輥隙15處設有具備預定尺寸的第一輥縫16，以供作為計量鋪設在承載片材13上的發(fā)泡熔體10厚度的澆口。動力軋輥11宜將一對凸出的周向端緣25裁切成一層例如橡膠的可壓縮表面層。這些端緣25設置抵住第一及第二軋輥11，12之間的一界面26，藉以產生一種牽引驅動作用，使速率同步而將施加到發(fā)泡層10的剪力最小。在第一軋輥11設置橡膠環(huán)圈25后，即可在不喪失同步化的情況下控制軋輥11，12之間的距離，據(jù)以調整輥縫16的寬度。
軋輥12宜為溫控式，例如利用致冷液態(tài)冷卻劑(未顯示)的循環(huán)，或擠出方法已知的其它適宜的正常冷卻方法變冷。為易于傳熱，可讓發(fā)泡織物17部分卷繞住軋輥12?；蛘?，可視環(huán)境需要而選擇性將動力軋輥11加熱或冷卻。
模頭9也宜冷卻，例如以冷卻空氣、油或其它手段冷卻，以便在發(fā)泡熔體10離開模頭9時，于其上形成一層如圖4所示的表皮20面。這表面20的空洞比發(fā)泡層的芯層少，例如，約在其50％或以下。
發(fā)泡熔體10在輥縫16中繼續(xù)膨脹，并在其于輥縫中繼續(xù)固化時，業(yè)已滲入載體13的邊界表面或與其混合。這復合織物17從兩個軋輥11，12軋出后，就使一連串的輸送和/或冷卻導輥18載運到織物卷取輥19。當織物17在輸送導輥18之上時，發(fā)泡層10可能發(fā)生局部膨脹。同樣地，在載體內的膨脹也可能繼續(xù)進行。
在上述方法中，塑料組合物2可納入或包含橡膠(天然與合成二者，例如丁腈橡膠)，像陶氏化學公司(Dow Chemicals)制造的Engage-TM之類的彈性體，聚乙烯基化合物，聚丙烯化合物，聚乙烯化合物，熱塑性聚氨酯，苯乙烯或其它已知或常規(guī)的聚合料，或它們的組合物，它們都適于制造發(fā)泡塑料涂布的織物或載體。尤其，塑料組合物2可含有雙膨脹劑，其包括1)一種分散的發(fā)泡劑或氣體發(fā)生劑，例如偶氮二羰酰胺或其它化學發(fā)泡劑或注射壓縮氣體和/或揮發(fā)液體；和2)一種微型包封膨脹劑，例如EXPANCEL-TM(瑞典Casco Nobel AB公司制造，美國第5,858,119號專利)或在發(fā)泡時能在最終織物17的塑料層內提供抗壓縮微球的其它包封膨脹劑。
作為化學發(fā)泡劑的一種替代品或補充品，該化合物可包括一種氣體或揮發(fā)液體形式的注射發(fā)泡劑。
本發(fā)明可擠出的典型組合物可包括一種或多種常規(guī)添加劑，例如填充劑、塑料、著色劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、抗氧化劑、潤滑劑和各種加工助劑。所述添加劑的用量可以是用以配制出一種可擠出組合物的常規(guī)用量。作為添加劑，該組合物2亦可含有常規(guī)的粘結劑，例如丙烯酸類和/或丁腈橡膠等，以便用來約束和延遲發(fā)泡熔體10的膨脹。
作為例證，表1示出了據(jù)認為能夠用于本發(fā)明的PVC組合物(聚氯乙烯)的典型配方。較佳的配方業(yè)已制備出令人滿意的樣品。該組合物的所有添加劑和組分宜為不含氯。表2所示是可提供令人滿意的不含氯制品的較佳熱塑性烯烴組合物的配方，以及據(jù)認為適于制備該制品的配方。所用的正確配方將由本行業(yè)內普通技術人員進行測試以獲得合適的結果。
表1在混合物中的重量化合物較佳者范圍
表2化合物 在混合物中的重量
由此形成的織物17就具有彈性和抗壓碎性。這種織物可利用壓力和/或真空成型或注塑成型予以進一步加工，不會壓碎或毀壞發(fā)泡層。
圖4所示是一樣品織物17，其中發(fā)泡層10被粘結到載體13。利用致冷作用，例如利用冷卻澆口軋輥12，業(yè)已產生一層細薄的熱成型表皮20。這發(fā)泡層10內共有兩種空洞發(fā)泡基質中由分散氣體發(fā)生劑所產生的空洞21；和膨脹微球23中所存在的空洞22。每個微球23均有一個彈性的和抗壓縮材質的封閉外殼。這兩種空洞21，22存在時，即改善了最終織品17的性質和“觸感”。
我們原先曾觀察到可將聚合物熔體鋪設到已含有一層發(fā)泡層10的載體13上。另如圖5和圖6所示，可將一層第二發(fā)泡層25鋪設在該第一發(fā)泡層10上，或作為一層發(fā)泡層26鋪設在載體13的背面，例如鋪設在其余外露載體層13上。就第一情況而言，可使用預涂載體13來產生一種具有不同撓性程度的加厚發(fā)泡層。而在第二情況下，則是產生一種能提供優(yōu)良平臺的夾芯結構，以便與現(xiàn)場灌塑的聚氨基甲酸酯發(fā)泡料合用。這道添加的發(fā)泡層26可用來保護易碎的載體層13免于遭受液態(tài)聚氨基甲酸酯的損害。
圖4所示的表皮20可用如圖7所示的實心(未膨脹)表皮材質的第二層20A予以強化。該保護皮20A可經(jīng)由擠出涂布生產線多道形成，或疊壓形成。它也可以利用共擠出法形成，其中可用兩臺或多臺擠出機來提供一個疊壓站點。
上述內容描述了說明如何實施本發(fā)明并投入使用的具體實施方式

。這些實施方式僅是示范性的。本發(fā)明的最寬范圍和更具體的方面都在所附權利要求中進一步得到描述和限定。
以上所舉實施例僅用以說明本發(fā)明而已，非用以限制本發(fā)明的范圍。舉凡不達本發(fā)明精神所從事的各種修改或變化，俱屬本發(fā)明申請專利范圍。
權利要求
1.一種發(fā)泡片狀織物的制備方法，它包括1)從線型擠出模頭擠出一種具有兩面的片狀或膜狀的聚合物熔體，該熔體含有兩種或多種的膨脹劑(1)分散在該熔體內的第一擠出活性化氣體源；和(2)分散在該熔體內并具有封閉外殼的可熱膨脹微球，所述每個微球內都含有壓縮氣體；2)使該膨脹劑膨脹，讓氣體發(fā)生劑產生氣體而在熔體內形成可壓縮發(fā)泡基質，并使微球膨脹成在發(fā)泡基質內懸浮的抗壓縮膨脹微球；3)將熔體置于一可滲透的載體的表面上，由此使發(fā)泡熔體部分滲入該表面；和4)讓如此成型的發(fā)泡聚合物組合物固化，以便提供具有彈性和抗壓縮的發(fā)泡塑料層，該發(fā)泡塑料層粘結到載體上形成織物。
2.如權利要求1所述的方法，它與所述擠出模頭的冷卻裝置結合，由此使片材或膜片從模頭擠出時，可在它的表面上形成一層半固化熔體的表皮層。
3.如權利要求1所述的方法，它與成對的反向轉動軋輥結合，所述軋輥之間形成一輥縫，其中第一輥將可滲透的載體載送到一個在輥隙處的接觸區(qū)，以便與熔體接觸，其中所述膨脹熔體的片材或膜片進入輥隙的接觸區(qū)接觸并滲入載體的表面。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于所述第二軋輥是由冷卻裝置冷卻。
5.如權利要求3或4所述的方法，其特征在于所述熔體在接觸和滲入可滲透的載體的表面時，即會通過輥隙，該輥隙用作由兩個軋輥之間的固定間隔所界定的旋轉澆口，由此限定置于載體上的熔體的高度。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述第一軋輥被供以動力并具有凸出的周向端緣，用以抵住第二軋輥，由此利用牽引作用而促動第二軋輥。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述第一軋輥具有抵住第二軋輥的彈性端緣，而以同步速率驅動第二軋輥，使施加到膨脹熔體片材或膜片的剪切力最小。
8.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述置于載體上的熔體在通過澆口后仍保持足夠高的溫度，使該熔體在通過澆口后繼續(xù)在載體內膨脹，并使它的高度膨脹到高出載體。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熔體包括橡膠或彈性體，還包括選自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、熱塑性聚氨酯及其組合物的聚合物組分，作為所述橡膠或彈性體之外的另一主要聚合物組分。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于所述熔體中除橡膠或彈性體之外的主要聚合物組分，主要包括聚氯乙烯與添加劑的組合物。
11.如權利要求9所述的方法，其特征在于所述熔體的聚合物組分基本不含氯。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述熔體中除橡膠或彈性體之外的主要聚合物組分，主要包括聚丙烯與添加劑的組合物。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述熔體中除橡膠或彈性體之外的主要聚合物組分，主要包括聚乙烯與添加劑的組合物。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述熔體中除橡膠或彈性體之外的主要聚合物組分，主要包括苯乙烯與各種添加劑的組合物。
15.一種發(fā)泡聚合物織物，它具有發(fā)泡熔體在熔融態(tài)時可膨脹進入的多孔載體，以提供嵌入載體邊界表面的上方塑料層，所述發(fā)泡塑料層內含有熱膨脹中空微球，所述微球則具有抗壓縮的封閉外殼。
16.如權利要求15所述的織物，它含有橡膠或彈性體，其特征在于所述發(fā)泡塑料層包括選自聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，苯乙烯，熱塑性聚氨酯及其組合物的聚合物，作為橡膠或彈性體之外另一主要聚合物組分。
17.如權利要求16所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡塑料層的聚合物組分主要由聚氯乙烯與添加劑的組合物組成。
18.如權利要求16所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡塑料層的聚合物組分不含氯。
19.如權利要求18所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡塑料層除橡膠或彈性體之外，主要包括聚丙烯與不含氯的添加劑的組合物。
20.如權利要求18所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡塑料層除橡膠或彈性體之外，主要包括聚乙烯與不含氯的添加劑的組合物。
21.如權利要求18所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡聚合層除橡膠或彈性體之外，主要包括苯乙烯與不含氯的添加劑的組合物。
22.如權利要求15-21中任一項所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡塑料層具有一個與載體相對的表面，該表面上有一個整體形成的表皮區(qū)，該表皮區(qū)所含的空洞比位于表皮區(qū)和載體之間的中間區(qū)少。
23.如權利要求23所述的織物，其特征在于所述表皮區(qū)的空洞百分率低于中間區(qū)空洞百分率的50％。
24.如權利要求15-21中任一項所述的織物，其特征在于所述發(fā)泡塑料層在其與載體相對的表面上有聚合物表皮層，該表皮層實質無空洞。
25.如權利要求15-21中任一項所述的織物，其特征在于所述上方的塑料層是第一發(fā)泡層，所述織物在與第一發(fā)泡層相對的載體上有第二發(fā)泡層。
26.如權利要求15所述的織物，其特征在于所述載體是纖維狀基質。
27.如權利要求15所述的織物，其特征在于所述載體是紙。
28.如權利要求15-27中任一項所述的織物，其特征在于所述載體在300度華氏溫度以上的溫度下即變形。
29.如權利要求28所述的織物，其特征在于所述載體在200度華氏溫度以上的溫度下即變形。
30.一種適于形成發(fā)泡聚合物的組合物，它包含1)至少一種能被擠出的可膨脹熱塑性聚合物；2)分散在該聚合物內的第一擠出活性化氣體發(fā)生劑；和3)分散在該聚合物內的可熱膨脹抗壓縮微球；當所述氣體源及微球在加熱狀態(tài)下從增壓的擠出模頭擠出時，一經(jīng)受熱，就能使聚合物膨脹。
31.如權利要求30所述的組合物，它還包含至少一種選自填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑、抗氧化劑、抗靜電劑、消霧劑、加工助劑、著色劑和潤滑劑的添加劑。
32.如權利要求30所述的組合物，其特征在于所述聚合物包含橡膠或彈性體，還包含選自聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯聚合物或共聚物、苯乙烯或它們的組合物的組分，作為橡膠或彈性體之外另一主要組分。
全文摘要
一種將發(fā)泡塑料擠出成型于布質載體的方法，它利用分散的膨脹劑和微球膨脹劑等二種以上膨脹劑進行，其成品受壓時具有良好的回彈特性。
文檔編號B32B5/22GK1413143SQ00817752
公開日2003年4月23日 申請日期2000年12月22日 優(yōu)先權日1999年12月24日
發(fā)明者D·R·迪伯庫馬 申請人:模本公司