DE69925919T2

DE69925919T2 - Polymerschaum enthaltende artikel und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE69925919T2
Application number: DE69925919T
Authority: DE
Inventors: D. Mark GEHLSEN; S. Bradley MOMCHILOVICH
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2019-07-31
Also published as: CA2339005A1; CA2339005C; JP2011006689A; EP2824137A2; KR20010085316A; CN1116345C; EP1102809A1; US7879441B2; BR9912629B1; DE69925919D1; BR9912629A; US20040197545A1; KR100614159B1; USRE45747E1; US6797371B1; EP1471105B1; EP2500375B1; ATE298355T1; EP2500375B9; ES2243065T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Herstellen von Gegenständen, die einen Polymerschaum umfassen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gegenstände, die einen Polymerschaumkern enthalten, sind bekannt. Der Schaum umfasst eine Polymermatrix und ist durch eine Dichte, die geringer ist als die Dichte der Polymermatrix selbst, gekennzeichnet. Die Dichtereduzierung wird auf verschiedene Art und Weisen erzielt, die durch Bildung von gasgefüllten Hohlräumen in der Matrix (z.B. mit Hilfe eines Treibmittels) oder Einschluss von polymeren Mikrokugeln (z.B. expandierbare Mikrokugeln) oder nichtpolymeren Mikrokugeln (z.B. Glasmikrokugeln) umfassen.
DE-A-19531631 offenbart ein Verfahren zum Produzieren eines thermoplastischen Polymerschaums durch Extrusion oder Spritzgießen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung ist ein Gegenstand nach Ansprüchen 15 bis 38 und ein Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 14.
In einem ersten Gesichtspunkt bietet die Erfindung einen Gegenstand, der einen Polymerschaum mit einer im Wesentlichen glatten Fläche umfasst. Der Schaum kann in einer eine Vielfalt von Formen bereitgestellt werden, die einen Stab, einen Zylinder, eine Folie usw. umfassen. In einigen Ausführungsformen, z.B. wenn der Schaum in der Form einer Folie bereitgestellt wird, weist der Schaum zwei Hauptflächen auf, von denen eine oder beide im Wesentlichen glatt sind. Der Schaum umfasst mehrere Mikrokugeln, von denen mindestens eine expandierbare polymere Mikrokugel ist.
Wie hierin verwendet, bezieht sich „Polymerschaum" auf einen Gegenstand, der eine Polymermatrix umfasst, wobei die Dichte des Gegenstandes geringer ist als die Dichte der Polymermatrix allein.
Eine "im Wesentlichen glatte" Fläche bezieht sich auf eine Fläche mit einem Ra-Wert von weniger als etwa 75 Mikrometer, gemessen durch Lasertriangulation-Profilmessung nach dem in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Verfahren. Die Fläche weist vorzugsweise einen Ra-Wert von weniger als etwa 50 Mikrometer, insbesondere weniger als etwa 25 Mikrometer, auf. Die Fläche ist auch durch die maßgebliche Abwesenheit von visuell wahrnehmbaren makroskopischen Fehlern, wie Falten, Riffelungen und Knitterfalten, gekennzeichnet. Des Weiteren ist die Fläche im Fall einer Klebefläche hinreichend glatt, dass sie angemessenen Kontakt und dabei Haftung auf einem Substrat, das von Interesse ist, aufweist. Der gewünschte Grenzbereich für den Haftungsgrad hängt von der speziellen Anwendung, für die der Gegenstand verwendet wird, ab.
Eine "expandierbare polymere Mikrokugel" ist eine Mikrokugel, die eine Polymerhülle und ein Kernmaterial in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Kombination davon, das beim Erwärmen expandiert, umfasst. Expansion dieses Kernmaterials führt wiederum dazu, dass die Hülle expandiert, mindestens bei der Erwärmungstemperatur. Eine expandierbare Mikrokugel ist eine Mikrokugel, wobei die Hülle anfänglich expandiert oder weiter expandiert werden kann, ohne zu reißen. Einige Mikrokugeln können Polymerhüllen aufweisen, die es dem Kernmaterial nur erlauben, bei oder in der Nähe der Erwärmungstemperatur zu expandieren.
Der Gegenstand kann ein Klebegegenstand oder ein nichtklebender Gegenstand sein. Ein "Klebegegenstand" ist ein Gegenstand mit einer Fläche, die zum Verkleben verfügbar ist, dass heißt entweder bei Raumtemperatur klebrig ist (d.h. Haftklebstoffgegenstände) oder beim Erwärmen klebrig wird (d.h. wärmeaktivierbare Klebstoffgegenstände). Ein Beispiel für einen Klebegegenstand ist ein Schaum, der selbst ein Klebstoff ist, oder ein Gegenstand, der eine oder mehrere separate Klebstoffzusammensetzungen, die mit dem Schaum verklebt sind, z.B. in der Form einer kontinuierlichen Schicht oder diskreter Strukturen (z.B. Streifen, Stäbe, Filament, usw.) umfasst, wobei in diesem Fall der Schaum selbst kein Klebstoff sein braucht. Beispiele für nichtklebende Gegenstände umfassen nichtklebende Schäume und Klebeschäume, die mit einer nichtklebenden Zusammensetzung, z.B. in der Form einer Schicht, eines Substrats, usw., auf allen Flächen, die zum Verkleben verfügbar sind, ausgestattet sind.
Der Schaum ist vorzugsweise im Wesentlichen frei von Urethan-Vernetzungen und Harnstoff-Vernetzungen, so dass keine Isocyanate in der Zusammensetzung benötigt werden. Ein Beispiel für ein bevorzugtes Material für den Polymerschaum ist ein Acrylpolymer oder -copolymer. In einigen Fällen, z.B. wenn hohe Kohäsionsfestigkeit und/oder hoher Modul benötigt wird, kann der Schaum vernetzt sein.
Der Polymerschaum umfasst mehrere expandierbare polymere Mikrokugeln. Der Schaum kann auch eine oder mehrere nicht expandierbare Mikrokugeln, die polymere oder nichtpolymere Mikrokugeln sein können (z.B. Glasmikrokugeln), umfassen.
Beispiele für bevorzugte expandierbare polymere Mikrokugeln umfassen die, wobei die Hülle im Wesentlichen frei von Vinylidenchlorideinheiten ist. Bevorzugte Kernmaterialien sind Materialien, mit Ausnahme von Luft, die beim Erwärmen expandieren.
Der Schaum kann zusätzlich zu den Mikrokugeln Mittel enthalten, deren Wahl durch die Eigenschaften, die für die vorgesehene Anwendung des Gegenstandes benötigt werden, vorgeschrieben wird. Beispiele für geeignete Mittel umfassen die, die aus Klebrigmachern, Weichmachern, Pigmenten, Farbstoffen, festen Füllstoffen und Kombinationen davon ausgewählt sind. Der Schaum kann auch gasgefüllte Hohlräume in der Polymermatrix umfassen. Solche Hohlräume werden typischerweise durch Beifügen eines Treibmittels zu dem Polymermatrixmaterial und dann Aktivieren des Treibmittels, z.B. durch Aussetzen des Polymermatrixmaterials zu Wärme oder Strahlung, gebildet.
Die Eigenschaften des Gegenstandes können durch Verkleben und/oder Coextrudieren von einer oder mehreren Polymerzusammensetzungen (z.B. in der Form kontinuierlicher Schichten oder diskreter Strukturen, wie Streifen, Stäbe, Filament, usw.) mit oder in den Schaum angepasst werden. Sowohl geschäumte als auch nicht geschäumte Zusammensetzungen können verwendet werden. Eine Zusammensetzung kann direkt oder indirekt, z.B. durch einen separaten Klebstoff, mit dem Schaum verklebt werden.
Der Gegenstand kann als ein Gegenstand zum „In-Situ-Schäumen" verwendet werden. Der Begriff In-Situ-Schäumen bezieht sich auf die Fähigkeit des Gegenstandes, expandiert oder weiter expandiert zu werden, nachdem der Gegenstand an einen gewünschten Ort gelegt worden ist. Solche Gegenstände werden dimensioniert und in ein ausgespartes Gebiet oder auf eine offene Fläche gelegt und dann Wärmeenergie (z.B. Infrarot-, Ultraschall-, Mikrowellen-, Widerstands-, Induktions-, Konvektionsenergie, usw.) ausgesetzt, um die expandierbaren Mikrokugeln oder das Treibmittel zu aktivieren oder weiter zu aktivieren. Solche ausgesparten Gebiete können einen Raum zwischen zwei oder mehr Flächen (z.B. parallele oder nicht parallele Flächen), wie er zum Beispiel zwischen zwei oder mehr gegenüberliegenden und auseinander angeordneten Substraten gefunden wird, ein Durchgangsloch oder einen Hohlraum umfassen. Solche offenen Flächen können eine flache oder unebene Fläche umfassen, auf der es wünschenswert ist, dass der Gegenstand expandiert, nachdem er auf die Fläche aufgebracht worden ist. Bei der Aktivierung expandiert der Schaum aufgrund der Expansion der Mikrokugeln und/oder des Treibmittels, wobei er dadurch die Aussparung oder den Raum teilweise oder vollständig füllt oder das Volumen (z.B. die Höhe) des Gegenstandes über der offenen Fläche erhöht.
Es kann wünschenswert sein, dass der Schaum ein im Wesentlichen unvernetztes oder thermoplastisches polymeres Matrixmaterial umfasst. Es kann auch wünschenswert sein, dass das Matrixpolymer des Schaums einen gewissen Vernetzungsgrad aufweist. Jegliche Vernetzung sollte den Schaum nicht wesentlich inhibieren oder ihn daran hindern, zu dem gewünschten Grad zu expandieren. Ein potentieller Vorteil solcher Vernetzung ist, dass der Schaum wahrscheinlich verbesserte mechanische Eigenschaften (z.B. erhöhte Kohäsionsfestigkeit) verglichen mit dem gleichen Schaum mit weniger oder keiner Vernetzung aufweisen wird.
Im Fall von Schäumen mit einer härtbaren Polymermatrix kann die Aussetzung zu Wärme auch die Aushärtung der Matrix initiieren.
Es kann ferner wünschenswert sein, dass der Gegenstand zum In-Situ-Schäumen mehrere Schichten, diskrete Strukturen oder eine Kombination davon (Siehe zum Beispiel die 4–6 und die nachstehende Erörterung davon) umfasst, wobei jede Schicht und diskrete Struktur einen Unterschied in der Art und Weise, wie sie in situ schäumt (z.B. unter Verwendung von expandierbaren Mikrokugeln, Treibmitteln oder einer Kombination davon), einen Unterschied in dem Grad, zu dem sie in situ expandiert werden kann oder eine Kombination davon aufweist. Zum Beispiel kann die Konzentration der expandierbaren Mikrokugeln und/oder der Treibmittel verschieden sein, die Art der expandierbaren Mikrokugeln und/oder Treibmittel kann verschieden sein, oder es kann eine Kombination davon verwendet werden. Des Weiteren können zum Beispiel eine oder mehrere der Schichten und diskreten Strukturen in situ expandierbar sein, während eine oder mehrere andere Schichten und diskrete Strukturen nicht in situ expandierbar sein können.
In einem zweiten Gesichtspunkt bietet die Erfindung einen Gegenstand (z.B. einen Klebegegenstand, wie oben definiert), umfassend einen Polymerschaum (wie oben definiert), der enthält: (a) mehrere Mikrokugeln, wobei mindestens eine davon eine expandierbare polymere Mikrokugel (wie oben definiert) ist, und (b) eine Polymermatrix, die im Wesentlichen frei von Urethan-Vernetzungen und Harnstoff-Vernetzungen ist. Die Matrix umfasst ein Gemisch aus zwei oder mehr Polymeren, wobei mindestens eins der Polymere in dem Gemisch ein Haftklebstoffpolymer ist (d.h. ein Polymer, das von Natur aus selbsthaftend ist, im Gegensatz zu einem Polymer, das mit einem Klebrigmacher kombiniert werden muss, um eine selbsthaftende Zusammensetzung zu bilden) und mindestens eins der Polymere aus ungesättigten thermoplastischen Elastomeren, acrylatunlöslichen gesättigten thermoplastischen Elastomeren und nicht selbsthaftenden thermoplastischen Klebstoffpolymeren ausgewählt ist.
Der Schaum weist vorzugsweise eine im Wesentlichen glatte Fläche (wie oben definiert) auf. In einigen Ausführungsformen weist der Schaum zwei Hauptflächen auf, von denen eine oder beide im Wesentlichen glatt sein kann. Der Schaum selbst kann ein Klebstoff sein.
Der Gegenstand kann auch eine oder mehrere separate Klebstoffzusammensetzungen, die mit dem Schaum verklebt sind, z.B. in der Form einer Schicht, aufweisen. Falls gewünscht, kann der Schaum vernetzt sein.
Der Polymerschaum umfasst mehrere expandierbare polymere Mikrokugeln. Er kann auch nicht expandierbare Mikrokugeln, die polymere oder nichtpolymere Mikrokugeln (z.B. Glasmikrokugeln) sein können, umfassen. Die Eigenschaften des Gegenstandes können durch direktes oder indirektes Verkleben von einer oder mehreren geschäumten oder nicht geschäumten Polymerzusammensetzungen mit dem Schaum angepasst werden.
Die Erfindung bietet auch Mehrschichtgegenstände, die die oben beschriebenen Schaumgegenstände, die auf einer Hauptfläche eines ersten Substrats bereitgestellt oder zwischen zwei Substraten angeordent sind, umfassen. Beispiele für geeignete Substrate umfassen Holzsubstrate, synthetische Polymersubstrate und Metallsubstrate (z.B. Metallfolien).
In einem dritten Gesichtspunkt bietet die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, das umfasst: (a) Schmelzmischen einer Polymerzusammensetzung und mehrerer Mikrokugeln, wobei eine oder mehrere davon eine expandierbare polymere Mikrokugel (wie oben definiert) ist, unter Prozessbedingungen, die Temperatur, Druck und Schergeschwindigkeit umfassen, die so gewählt werden, dass eine expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung entsteht; (b) Extrudieren der Zusammensetzung durch eine Düse, um einen Polymerschaum (wie oben definiert) zu bilden; und (c) mindestens teilweises Expandieren von einer oder mehreren expandierbaren polymeren Mikrokugeln, bevor die Polymerzusammensetzung aus der Düse austritt. Es kann vorzuziehen sein, dass die meisten, wenn nicht alle, der expandierbaren Mikrokugeln mindestens teilweise expandiert werden, bevor die Polymerzusammensetzung aus der Düse austritt. Durch Verursachen der Expansion der expandierbaren polymeren Mikrokugeln bevor die Zusammensetzung aus der Düse austritt, kann der resultierende extrudierte Schaum innerhalb engerer Toleranzen produziert werden, wie nachstehend in der ausführlichen Beschreibung beschrieben.
Die Polymerzusammensetzung ist im Wesentlichen lösemittelfrei. Das heißt, die Polymerzusammensetzung enthält weniger als 20 Gew.-% Lösemittel, vorzugsweise enthält sie im Wesentlichen kein bis nicht mehr als etwa 10 Gew.-% Lösemittel und insbesondere enthält sie nicht mehr als etwa 5 Gew.-% Lösemittel.
In einem vierten Gesichtspunkt bietet die Erfindung ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, das umfasst: (a) Schmelzmischen einer Polymerzusammensetzung und mehrerer Mikrokugeln, wobei eine oder mehrere davon eine expandierbare polymere Mikrokugel (wie oben definiert) ist, unter Prozessbedingungen, die Temperatur, Druck und Schergeschwindigkeit umfassen, die so gewählt werden, dass eine expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung entsteht; und (b) Extrudieren der Zusammensetzung durch eine Düse, um einen Polymerschaum (wie oben definiert) zu bilden. Nachdem der Polymerschaum aus der Düse ausgetreten ist, bleiben genug expandierbare polymere Mikrokugeln in dem Schaum nicht expandiert oder höchstens teilweise expandiert, um den Polymerschaum zu befähigen, in einer In-Situ-Schäumanwendung verwendet zu werden. Das heißt, dass der extrudierte Schaum zu einem beträchtlichen Grad zu einem späteren Zeitpunkt in der Anwendung noch weiter expandiert werden kann. Die expandierbaren Mikrokugeln in dem extrudierten Schaum behalten vorzugsweise den Großteil ihrer Expansionsfähigkeit.
In einem fünften Gesichtspunkt bietet die Erfindung ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, das umfasst: (a) Schmelzmischen einer Polymerzusammensetzung und mehrerer Mikrokugeln, wobei eine oder mehrere davon eine expandierbare polymere Mikrokugel (wie oben definiert) ist, unter Prozessbedingungen, die Temperatur, Druck und Schergeschwindigkeit umfassen, die so gewählt werden, dass eine expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung entsteht; und (b) Extrudieren der Zusammensetzung durch eine Düse, um einen Polymerschaum (wie oben definiert) mit einer im Wesentlichen glatten Fläche (wie oben definiert) zu bilden. Es ist auch möglich, Schäume mit zwei Hauptflächen herzustellen, wobei eine oder beide der Hauptflächen im Wesentlichen glatt sind.
Polymere, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können vorzugsweise ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens etwa 10.000 g/mol und insbesondere mindestens etwa 50.000 g/mol besitzen. Es kann auch vorzuziehen sein, dass die Polymere, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, Scherviskositäten, gemessen bei einer Temperatur von 175°C und einer Schergeschwindigkeit von 100 s^–1, von mindestens etwa 30 Pascal-Sekunden (Pa-s), noch bevorzugter mindestens etwa 100 Pa-s und insbesondere mindestens etwa 200 Pa-s aufweisen.
Der Gegenstand kann ein Klebegegenstand (wie oben definiert), z.B. ein Haftklebstoffgegenstand oder ein wärmeaktivierbarer Klebstoffgegenstand, sein. In einigen Ausführungsformen ist der Schaum selbst ein Klebstoff.
Sowohl die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung als auch der extrudierte Schaum umfassen vorzugsweise mehrere expandierbare polymere Mikrokugeln (wie oben definiert). Der extrudierte Schaum und die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung können auch eine oder mehrere nicht expandierbare Mikrokugeln, die polymere oder nichtpolymere Mikrokugeln (z.B. Glasmikrokugeln) sein können, umfassen.
Die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung kann mit einer oder mehreren zusätzlichen extrudierbaren Polymerzusammensetzungen coextrudiert werden, z.B. um eine Polymerschicht auf einer Fläche des resultierenden Schaums zu bilden. Die zusätzliche extrudierbare Polymerzusammensetzung kann zum Beispiel eine Klebstoffzusammensetzung sein. Andere geeignete zusätzliche extrudierbare Polymerzusammensetzungen umfassen zusätzliche mikrokugelhaltige Zusammensetzungen.
Das Verfahren kann auch das Vernetzen des Schaums umfassen. Der Schaum kann zum Beispiel im Anschluss an die Extrusion thermischer, photochemisch wirksamer oder ionisierender Strahlung oder Kombinationen davon ausgesetzt werden, um den Schaum zu vernetzen. Das Vernetzen kann auch durch das Verwenden chemischer Vernetzungsverfahren, die auf ionischen Wechselwirkungen basieren, bewerkstelligt werden.
Die Erfindung stellt schaumhaltige Gegenstände und ein Verfahren zum Herstellen solcher Gegenstände bereit, wobei die Gegenstände so gestaltet werden können, dass sie eine große Vielfalt an Eigenschaften, in Abhängigkeit von der endgültigen Anwendung, für die der Gegenstand vorgesehen ist, aufweisen. Der Schaumkern kann zum Beispiel allein oder in Kombination mit einer oder mehreren Polymerzusammensetzungen, z.B. in der Form von Schichten, um Mehrschichtgegenstände zu bilden, produziert werden. Die Fähigkeit, den Schaum mit zusätzlichen Polymerzusammensetzungen zu kombinieren, bietet erhebliche Gestaltungsflexibilität, da eine Vielfalt von verschiedenen Polymerzusammensetzungen verwendet werden kann, die Klebstoffzusammensetzungen, zusätzliche Schaumzusammensetzungen, entfernbare Zusammensetzungen, Schichten mit verschiedenen mechanischen Eigenschaften, usw. umfassen. Des Weiteren ist es durch vorsichtige Steuerung des Schäumungsvorgangs möglich, einen Schaum mit einem Muster von Bereichen mit verschiedenen Dichten zu produzieren.
Sowohl dünne als auch dicke Schäume können produziert werden. Des Weiteren können sowohl klebende als auch nichtklebende Schäume produziert werden. Im letzteren Fall kann der Schaum mit einer oder mehreren separaten Klebstoffzusammensetzungen kombiniert werden, um einen Klebegegenstand zu bilden. Des Weiteren ist es möglich, Schäume aus einer Reihe von verschiedenen Polymermatrizen herzustellen, die Polymermatrizen umfassen, die mit Schaumherstellungsverfahren, die auf durch photochemisch wirksame Strahlung induzierte Polymerisation von mikrokugelhaltigen photopolymerisierbaren Zusammensetzungen beruhen, unvereinbar sind. Beispiele für solche Polymermatrixzusammensetzungen umfassen ungesättigte thermoplastische Elastomere und acrylatunlösliche gesättigte thermoplastische Elastomere. In ähnlicher Weise ist es möglich, Additive, wie ultraviolettabsorbierende Pigmente (z.B. Schwarzpigmente), Farbstoffe und Klebrigmacher, beizufügen, die in auf photochemisch wirksamer Strahlung basierenden Schaumverfahren nicht effektiv verwendet werden könnten. Es ist ferner möglich, im Gegensatz zu lösemittelbasierenden und auf photochemisch wirksamer Strahlung basierenden Schaumverfahren, Schäume mit im Wesentlichen homogener Verteilung der Mikrokugeln herzustellen. Des Weiteren kann der vorliegende expandierte Schaum (d.h. ein Schaum, der Mikrokugeln, die mindestens teilweise expandiert worden sind, enthält) eine gleichmäßige Größenverteilung der expandierten Mikrokugeln von der Oberfläche zum Mittelpunkt des Schaums aufweisen. Das heißt, es gibt keinen Gradienten der Größen der expandierten Mikrokugeln von der Oberfläche zum Mittelpunkt des Schaums, wie z.B. der, der in expandierten Schäumen gefunden wird, die in einer Presse oder einer Form hergestellt werden. Expandierte Schäume, die einen solchen Gradienten der Größenverteilung ihrer expandierten Mikrokugeln besitzen, können schwächere mechanische Eigenschaften besitzen als solche Schäume, die eine gleichmäßige Größenverteilung der expandierten Mikrokugeln aufweisen. Ofenschäumen dieser Schaumzusammensetzungen erfordert, aufgrund schlechter thermischer Leitfähigkeit der Schäume, lange Verweilzeiten in dem Hochtemperaturofen. Lange Verweilzeiten bei hohen Temperaturen können zur Zersetzung des Polymers und Trägers (z.B. Trennlage) führen. Des Weiteren kann schlechte Wärmeübertragung auch zu Schäumen führen, die eine ungleichmäßige Expansion enthalten, was einen Dichtegradienten verursacht. Ein solcher Dichtegradient kann die Festigkeit wesentlich verringern und die Eigenschaften des Schaums anderweitig nachteilig beeinflussen. Das Verfahren, das mit Ofenschäumen verbunden ist, ist zudem kompliziert und erfordert gewöhnlich einzigartige Verfahrensausrüstungen, um Riffelung und Knickung der planaren Folie in großem Umfang zu eliminieren. Für eine Referenz zum Ofenschäumen siehe zum Beispiel Handbook of Polymeric Foams & Foam Technology, Herausgeber: D. Klempner & K. C. Frisch, Hanser Publishers, New York, NY, 1991.
Schäume mit einer im Wesentlichen glatten Fläche können in einem einzigen Schritt produziert werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, zusätzliche Schichten auf den Schaum zu kleben, um einen glattflächigen Gegenstand zu erzielen. Im Wesentlichen glattflächige Schäume sind aus einer Reihe von Gründen wünschenswert. Wenn der Schaum an ein anderes Substrat laminiert wird, minimiert die im Wesentlichen glatte Fläche zum Beispiel Lufteinschluss zwischen dem Schaum und dem Substrat. Darüber hinaus maximiert die im Wesentlichen glatte Fläche im Fall von Klebstoffschäumen den Kontakt mit einem Substrat, auf das der Schaum aufgetragen wird, was zu guter Haftung führt.
Das Extrusionsverfahren ermöglicht die Herstellung von Mehrschichtgegenständen oder Gegenständen mit diskreten Strukturen in einem einzigen Schritt. Des Weiteren ist es möglich, falls gewünscht, wenn das Schäumen während der Extrusion stattfindet, separate Nachproduktions-Schäumprozesse zu eliminieren. Darüber hinaus ist es möglich, durch Manipulieren der Ausgestaltung der Extrusionsdüse (d.h. der Form der Düsenöffnung), Schäume mit einer Vielfalt von Formen zu produzieren.
Des Weiteren kann das vorliegende Verfahren Erwärmen des Gegenstandes nach der Extrusion, um weitere Expansion zu verursachen, umfassen. Die zusätzliche Expansion kann auf die Mikrokugelexpansion, Aktivierung eines Treibmittels oder eine Kombination davon zurückzuführen sein.
Es ist auch möglich, Gegenstände zum „In-Situ-Schäumen" durch derartiges Steuern der Verfahrenstemperatur während der anfänglichen Schaumherstellung, dass die Expansion der Mikrokugeln minimiert oder unterdrückt wird, herzustellen. Der Gegenstand kann dann an einen Verwendungsort oder eine Anwendungsstelle (z.B. in ein ausgespartes Gebiet oder auf eine offene Fläche) gelegt und erwärmt oder einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, um Mikrokugelexpansion zu verursachen. Gegenstände zum "In-Situ-Schäumen" können auch durch Beifügen eines Treibmittels zu der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung und Ausführen des Extrusionsverfahrens unter Bedingungen, die nicht ausreichend sind, um das Treibmittel zu aktivieren, hergestellt werden. Im Anschluss an die Schaumherstellung kann das Treibmittel aktiviert werden, um zusätzliches Schäumen zu verursachen.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon und aus den Ansprüchen deutlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1(a) ist eine graphische Darstellung, die den durch Lasertriangulation-Profilmessung erhaltenen Ra-Wert für die in Beispiel 12 beschriebene Probe zeigt.
1(b) ist eine mikrophotographische Aufnahme, die durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) der Oberfläche der in Beispiel 12 beschriebenen Probe erhalten wurde.
2(a) ist eine graphische Darstellung, die den durch Lasertriangulation-Profilmessung erhaltenen Ra-Wert für die in Beispiel 58 beschriebene Probe zeigt.
2(b) ist eine durch SEM erhaltene mikrophotographische Aufnahme der Oberfläche der in Beispiel 58 beschriebenen Probe.
3 ist eine perspektivische Zeichnung, die einen Schaum mit einer gemusterten Fläche zeigt.
4 ist eine perspektivische Zeichnung eines Gegenstandes, der einen Schaum, der mit einer zusätzlichen Polymerzusammensetzung kombiniert ist, aufweist.
5 ist eine perspektivische Zeichnung eines Gegenstandes, der einen Schaum, der mit zwei zusätzlichen Polymerzusammensetzungen kombiniert ist, aufweist.
6 ist eine perspektivische Zeichnung eines Gegenstandes, der einen Schaum, der mit mehreren zusätzlichen Polymerzusammensetzungen kombiniert ist, aufweist.
7 ist eine schematische Zeichnung eines Extrusionsverfahrens zum Herstellen von Gegenständen gemäß der Erfindung.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Schälkraft, die in einer Richtung (MD) parallel zu der Filamentrichtung angewandt wurde, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 73, 77 und 78 zeigt.
9 ist eine graphische Darstellung, die die Schälkraft, die in einer Richtung (CD) senkrecht zu der Filamentrichtung angewandt wurde, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 73, 77 und 78 zeigt.
10 ist eine graphische Darstellung, die die Schälkraft, die in einer Richtung (MD) parallel zu der Filamentrichtung angewandt wurde, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 72, 79, 80 und 81 zeigt.
11 ist eine graphische Darstellung, die die Schälkraft, die in einer Richtung (CD) senkrecht zu der Filamentrichtung angewandt wurde, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 72, 79, 80 und 81 zeigt.
12a–12b sind durch SEM erhaltene mikrophotographische Aufnahmen der Querschnitte, betrachtet in der Maschinenrichtung (MD) beziehungsweise Querrichtung (CD), des in Beispiel 86 beschriebenen unorientierten Schaums.
12c–12d sind durch SEM erhaltene mikrophotographische Aufnahmen der Querschnitte, betrachtet in der Maschinenrichtung (MD) beziehungsweise Querrichtung (CD), des in Beispiel 86 beschriebenen axial orientierten Schaums.
13a–13b sind durch SEM erhaltene mikrophotographische Aufnahmen der Querschnitte, betrachtet in der Maschinenrichtung (MD) beziehungsweise Querrichtung (CD), des in Beispiel 23 beschriebenen Polymergemischschaums.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Gegenstand
Die Erfindung bietet Gegenstände, die einen Polymerschaum, der eine Polymermatrix und eine oder mehrere expandierbare Polymermikrokugeln aufweist, umfassen. Die Untersuchung des Schaums durch Elektronenmikroskopie lässt erkennen, dass die Mikrostruktur des Schaums durch mehrere vergrößerte polymere Mikrokugeln (in Bezug auf ihre ursprüngliche Größe), die innerhalb der Polymermatrix verteilt sind, gekennzeichnet ist. Mindestens eine der Mikrokugeln (und vorzugsweise mehr) ist noch expandierbar, d.h. bei der Anwendung von Wärme expandiert sie weiter, ohne zu reißen. Dies kann durch Aussetzen des Schaums zu einer Wärmebehandlung und Vergleichen der Größe der Mikrokugeln, die durch Elektronenmikroskopie erhalten wurde, mit ihrer Größe vor der Wärmebehandlung (auch durch Elektronenmikroskopie erhalten), demonstriert werden.
Der Schaum ist ferner durch eine Fläche gekennzeichnet, die im Wesentlichen glatt ist, wie in der obigen Kurzdarstellung der Erfindung definiert. Die Ergebnisse der Lasertriangulation-Profilmessung und rasterelektronenmikrophotographische Aufnahmen sind in den 1 und 2 für repräsentative Acrylschäume mit im Wesentlichen glatten Flächen gezeigt, die wie in den nachstehend ausführlicher beschriebenen Beispielen 12 beziehungsweise 58 beschrieben hergestellt wurden. Jede der mikrophotographischen Aufnahmen der 1(b) und 2(b) umfasst einen 100 Mikrometer langen Messbalken B.
Jede der Proben in den 1(b) und 2(b) wurde geschnitten, wobei der Oberflächenteil hell ist und der abgeschnittene Teil dunkel ist.
Der Schaum kann in einer Vielfalt von Formen bereitgestellt werden, die eine Folie, einen Stab oder Zylinder umfassen. Des Weiteren kann die Fläche des Schaums gemustert sein. Ein Beispiel für einen solchen Schaum ist in 3 gezeigt. Der Schaum 100 ist in der Form einer Folie mit einem gleichmäßigen Muster von Erhebungen 102, die auf der Fläche des Schaums angeordnet sind. Solche Gegenstände werden durch differentielles Schäumen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, hergestellt. Das differentielle Schäumungsverfahren erzeugt Erhöhungen 102 mit einer Dichte, die von der Dichte der umliegenden Gebiete 104 verschieden ist.
Eine Vielfalt von verschiedenen Polymerharzen, sowie Gemischen davon, kann für die Polymermatrix verwendet werden, solange die Harze für die Schmelzextrusionsverarbeitung geeignet sind. Es kann zum Beispiel wünschenswert sein, zwei oder mehr Acrylatpolymere mit verschiedenen Zusammensetzungen zu mischen. Eine große Vielfalt an physikalischen Schaumeigenschaften kann durch Manipulierung der Art und Konzentration der Gemischkomponenten erhalten werden. Das spezielle Harz wird basierend auf den gewünschten Eigenschaften des endgültigen schaumhaltigen Gegenstandes ausgewählt. Die Morphologie des unmischbaren Polymergemischs, das die Schaummatrix umfasst, kann das Verhalten des resultierenden Schaumgegenstandes verbessern. Die Morphologie des Gemischs kann zum Beispiel kugelförmig, ellipsenförmig, faserartig, cokontinuierlich oder Kombinationen davon sein. Dieses Morphologien können zu einer einzigartigen Reihe von Eigenschaften führen, die durch ein Einkomponenten-Schaumsystem nicht erhältlich sind. Solche einzigartigen Eigenschaften können zum Beispiel anisotrope mechanische Eigenschaften, erhöhte Kohäsionsfestigkeit umfassen. Die Morphologie (Form und Größe) des unmischbaren Polymergemischs kann durch Erwägungen der freien Energie des Polymersystems, die relativen Viskositäten der Komponenten und vor allem die Verarbeitungs- und Beschichtungscharakteristiken gesteuert werden. Durch richtige Steuerung dieser Variablen kann die Morphologie des Schaums manipuliert werden, um den vorgesehenen Gegenstand mit besseren Eigenschaften auszustatten.
Die 13a und 13b zeigen durch SEM erhaltene mikrophotographische Aufnahmen der Mikrostruktur des unmischbaren Polymergemischs von Beispiel 23 (d.h. 80 Gew.-% der Heißschmelzzusammensetzung 1 und 20 Gew.-% Kraton^TM D1107). Das Kraton^TM D1107 wurde mit OsO₄ angefärbt, um weiß zu erscheinen, was es dieser Phase ermöglich, betrachtet zu werden. Diese Figuren demonstrieren, dass die Kraton^TM D1107-Phase eine komplexe Morphologie ist, die aus faserartigen Mikrostrukturen besteht, wobei die Größen ungefähr 1 μm betragen. In 13a sind die faserartigen Kraton^TM D1107-Phasen im Querschnitt gezeigt und erscheinen kugelförmig.
Eine Klasse nützlicher Polymere umfasst Acrylat- und Methacrylatklebstoffpolymere und -copolymere. Solche Polymere können durch Polymerisieren von einem oder mehreren monomeren Acryl- oder Methacrylestern von nichttertiären Alkylalkoholen gebildet werden, wobei die Alkylgruppen 1 bis 20 Kohlenstoffatome (z.B. 3 bis 18 Kohlenstoffatome) aufweisen. Geeignete Acrylatmonomere umfassen Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Laurylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Cyclohexylacrylat, iso-Octylacrylat, Octadecylacrylat, Nonylacrylat, Decylacrylat und Dodecylacrylat. Die entsprechenden Methacrylate sind ebenfalls nützlich. Aromatische Acrylate und Methacrylate, z.B. Benzylacrylat and Cyclobenzylacrylat, sind auch nützlich.
Gegebenenfalls können ein oder mehrere monoethylenisch ungesättigte Comonomere mit den Acrylat- oder Methacrylatmonomeren polymerisiert werden, wobei die spezielle Menge an Comonomer basierend auf den gewünschten Eigenschaften des Polymers gewählt wird. Eine Gruppe nützlicher Comonomere umfasst die, die eine Glasübergangstemperatur des Homopolymers aufweisen, die größer ist als die Glasübergangstemperatur des Acrylathomopolymers. Beispiele für geeignete Comonomere, die in diese Gruppe fallen, umfassen Acrylsäure, Acrylamid, Methacrylamid, substituierte Acrylamide, wie N,N-Dimethylacrylamid, Itaconsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylacetat, N-Vinylpyrrolidon, Isobornylacrylat, Cyanethylacrylat, N-Vinylcaprolactam, Maleinsäureanhydrid, Hydroxyalkylacrylate, N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Diethylacrylamid, beta-Carboxyethylacrylat, Vinylester von Neodecansäure, Neononansäure, Neopentansäure, 2-Ethylhexansäure oder Propionsäure (z.B. von Union Carbide Corp. aus Danbury, CT unter der Bezeichnung "Vynate" erhältlich), Vinylidenchlorid, Styren, Vinyltoluen und Alkylvinylether.
Eine zweite Gruppe monoethylenisch ungesättigter Comonomere, die mit den Acrylat- oder Methacrylatmonomeren polymerisiert werden können, umfassen die, die eine Glasübergangstemperatur des Homopolymers aufweisen, die niedriger ist als die Glasübergangstemperatur des Acrylathomopolymers. Beispiele für geeignete Copolymere, die in diese Klasse fallen, umfassen Ethyloxyethoxyethylacrylat (Tg = –71°C) und ein Methoxypolyethylenglycol-400-acrylat (Tg = –65°C; von Shin Nakamura Chemical Co., Ltd. unter der Bezeichnung "NK Ester AM-90G" erhältlich).
Eine zweite Klasse von Polymeren, die für die Polymermatrix des Schaums nützlich sind, umfassen acrylatunlösliche Polymere. Beispiele umfassen teilkristalline Polymerharze, wie Polyolefine und Polyolefin-Copolymere (z.B. basierend auf Monomeren mit zwischen 2 und 8 Kohlenstoffatomen, wie Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Copolymere, usw.), Polyester und Copolyester, Polyamide und Copolyamide, fluorierte Homopolymere und Copolymere, Polyalkylenoxide (z.B. Polyethylenoxid und Polypropylenoxid), Polyvinylalkohol, Ionomere (z.B. Ethylen-Methacrylsäure-Copolymere, die mit einer Base neutralisiert sind) und Celluloseacetat. Andere Beispiele für acrylatunlösliche Polymere umfassen amorphe Polymere mit einem Löslichkeitsparameter (gemessen nach dem Fedor-Verfahren) von weniger als 8 oder größer als 11, wie Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, thermoplastische Polyurethane, aromatische Epoxidharze, Polycarbonat, amorphe Polyester, amorphe Polyamide, ABS-Copolymere, Polyphenylenoxid-Legierungen, Ionomere (z.B. Ethylen-Methacrylsäure-Copolymere, die mit einem Salz neutralisiert sind), fluorierte Elastomere und Polydimethylsiloxan.
Eine dritte Klasse von Polymeren, die für die Polymermatrix des Schaums nützlich sind, umfasst Elastomere, die ultraviolettstrahlungsaktivierbare Gruppen enthalten. Beispiele umfassen Polybutadien, Polyisopren, Polychloropren, statistiche und Blockcopolymere von Styren und Dienen (z.B. SBR) und Ethylen-Propylen-Dien-Monomerkautschuk.
Eine vierte Klasse von Polymeren, die für die Polymermatrix des Schaums nützlich sind, umfassen Haft- und Schmelzklebstoffe, die aus nicht photopolymerisierbaren Monomeren hergestellt werden. Solche Polymere können Klebstoffpolymere (d.h. Polymere, die von Natur aus klebend sind) sein, oder Polymere, die nicht von Natur aus klebend sind, jedoch dazu in der Lage sind, Klebstoffzusammensetzungen zu bilden, wenn sie mit Klebrigmachern compoundiert werden. Spezifische Beispiele umfassen Polyalphaolefine (z.B. Polyocten, Polyhexen und ataktisches Polypropylen), blockcopolymerbasierende Klebstoffe (z.B. Diblock-, Triblock-, Sternblockcopolymere und Kombinationen davon), natürliche und synthetische Kautschuke, Siliconklebstoffe, Ethylen-Vinylacetat und epoxyhaltige strukturelle Klebstoffgemische (z.B. Epoxy-Acrylat- und Epoxy-Polyester-Gemische).
Die expandierbaren Mikrokugeln weisen eine flexible, thermoplastische, polymere Hülle und einen Kern, der eine Flüssigkeit und/oder ein Gas enthält, die bzw. das beim Erwärmen expandiert, auf. Das Kernmaterial ist vorzugsweise eine organische Substanz, die einen niedrigeren Siedepunkt als die Erweichungstemperatur der polymeren Hülle aufweist. Beispiele für geeignete Kernmaterialien umfassen Propan, Butan, Pentan, Isobutan, Neopentan und Kombinationen davon.
Die Wahl des thermoplastischen Harzes für die polymere Hülle beeinflusst die mechanischen Eigenschaften des Schaums. Dementsprechend können die Eigenschaften des Schaums durch geeignete Mikrokugelwahl oder durch das Verwenden von Mischungen verschiedener Mikrokugelarten angepasst werden. Acrylnitrilhaltige Harze sind zum Beispiel nützlich, wenn hohe Zugfestigkeit und Kohäsionsfestigkeit gewünscht werden, insbesondere wenn der Acrylnitrilgehalt mindestens 50 Gewichts-% des Harzes, noch bevorzugter mindestens 60 Gewichts-% und insbesondere mindestens 70 Gewichts-% beträgt. Im Allgemeinen steigen sowohl Zugfestigkeit als auch Kohäsionsfestigkeit mit steigendem Acrylnitrilgehalt. In einigen Fällen ist es möglich, Schäume mit höherer Zugfestigkeit und Kohäsionsfestigkeit als die Polymermatrix allein herzustellen, obwohl der Schaum eine niedrigere Dichte als die Matrix aufweist. Dies stellt die Fähigkeit, Gegenstände mit hoher Festigkeit und niedriger Dichte herzustellen, bereit.
Beispiele für geeignete thermoplastische Harze, die als die Hülle verwendet werden können, umfassen Acryl- und Methacrylsäureester, wie Polyacrylat; Acrylat-Acrylnitril-Copolymer und Methacrylat-Acrylsäure-Copolymer. Vinylidenchloridhaltige Polymere, wie Vinylidenchlorid-Methacrylat-Copolymer, Vinylidenchlorid-Acrylnitril-Copolymer, Acrylnitril-Vinylidenchlorid-Methacrylnitril-Methylacrylat-Copolymer und Acrylnitril-Vinylidenchlorid-Methacrylnitril-Methylmethacrylat-Copolymer, können auch verwendet werden, sind jedoch nicht bevorzugt, wenn hohe Festigkeit gewünscht wird. Im Allgemeinen weist die Mikrokugelhülle, wenn hohe Festigkeit gewünscht wird, nicht mehr als 20 Gewichts-% Vinylidenchlorid, insbesondere nicht mehr als 15 Gewichts-% Vinylidenchlorid, auf. Noch bevorzugter für Anwendungen mit hoher Festigkeit sind Mikrokugeln mit im Wesentlichen keinen Vinylidenchlorideinheiten.
Beispiele für geeignete, im Handel erhältliche, expandierbare polymere Mikrokugeln umfassen die, die von Pierce Stevens (Buffalo, NY) unter den Bezeichnungen "F30D", "F80SD" und "F100D" erhältlich sind. Geeignet sind auch expandierbare polymere Mikrokugeln, die von Akzo-Nobel unter den Bezeichnungen "Expancel 551", "Expancel 461" und "Expancel 091" erhältlich sind. Jede dieser Mikrokugeln weist eine acrylnitrilhaltige Hülle auf. Des Weiteren weisen die Mikrokugeln F80SD, F100D und Expancel 091 im Wesentlichen keine Vinylidenchlorideinheiten in der Hülle auf.
Die Menge an expandierbaren Mikrokugeln wird basierend auf den gewünschten Eigenschaften des Schaumprodukts gewählt. Im Allgemeinen gilt, je höher die Mikrokugelkonzentration, desto niedriger die Dichte des Schaums. Die Menge an Mikrokugeln liegt im Allgemeinen im Bereich von etwa 0,1 Gewichtsteile bis etwa 50 Gewichtsteile (bezogen auf 100 Teile Polymerharz), insbesondere von etwa 0,5 Gewichtsteile bis etwa 20 Gewichtsteile.
Der Schaum kann auch eine Reihe von anderen Additiven umfassen. Beispiele für geeignete Additive umfassen Klebrigmacher (z.B. Harzester, Terpene, Phenole und aliphatische, aromatische oder Mischungen aus aliphatischen und aromatischen synthetischen Kohlenwasserstoffharzen), Weichmacher, Pigmente, Farbstoffe, nicht expandierbare polymere oder Glasmikrokugeln, Verstärkungsmittel, hydrophobes oder hydrophiles Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Schlagzähigkeitsverbesserer, Feuerhemmer, Antioxidationsmittel, fein gemahlene polymere Teilchen, wie Polyester, Nylon oder Polypropylen, Stabilisatoren und Kombinationen davon. Chemische Treibmittel können ebenfalls zugegeben werden. Die Mittel werden in Mengen zugegeben, die hinreichend sind, um die gewünschten endgültigen Eigenschaften zu erhalten.
Die Eigenschaften des Gegenstandes können durch Kombinieren von einer oder mehreren Polymerzusammensetzungen mit dem Schaum angepasst werden. Diese zusätzlichen Zusammensetzungen können verschiedene Formen annehmen, die Schichten, Streifen, usw. umfassen. Sowohl geschäumte als auch nichtgeschäumte Zusammensetzungen können verwendet werden. Eine Zusammensetzung kann direkt oder indirekt, z.B. durch einen separaten Klebstoff, mit dem Schaum verklebt werden. In einigen Ausführungsformen ist die zusätzliche Polymerzusammensetzung entfernbar mit dem Schaum verklebt, solche Zusammensetzungen können anschließend von dem Schaum abgezogen werden.
Beispiele für Gegenstände, die Kombinationen von einem Schaum und einer oder mehreren zusätzlichen Polymerzusammensetzungen aufweisen, sind in den 4–6 gezeigt. Bezug nehmend auf 4, ist ein Gegenstand 200 gezeigt, der mehrere Schaumstreifen 202 aufweist, die in einem Muster angeordnet und innerhalb einer separaten Polymerschicht 204 kombiniert sind. Die Dichte der Streifen 202 ist von der Dichte der Polymerschicht 204, die die Streifen umgibt, verschieden.
5 stellt einen weiteren Gegenstand 300 dar, wobei mehrere Schaumstreifen 302 in einem Muster angeordnet und innerhalb einer separaten Polymerschicht 304 kombiniert sind. Die Schicht 304 ist wiederum mit noch einer weiteren Polymerschicht 306 auf ihrer gegenüberliegenden Fläche verklebt. Die Dichte der Streifen 302 ist von der Dichte der Schicht 304, die die Streifen umgibt, verschieden.
6 stellt noch einen weiteren Gegenstand 400 dar, wobei mehrere Schaumstreifen 402 innerhalb einer Mehrschichtstruktur, die die Polymerschichten 404, 406 und 408 aufweist, eingebettet sind. Die Dichte der Streifen 402 ist von der Dichte der Schichten 404, 406 und 408 verschieden.
Die zusätzlichen Polymerzusammensetzungen werden vorzugsweise mit dem Schaumkern durch Coextrudieren der extrudierbaren mikrokugelhaltigen Zusammensetzung mit einer oder mehreren extrudierbaren Polymerzusammensetzungen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, verklebt. Die Anzahl und Art der Polymerzusammensetzungen wird basierend auf den gewünschten Eigenschaften des endgültigen schaumhaltigen Gegenstandes ausgewählt. Im Fall von nichtklebenden Schaumkernen kann es zum Beispiel wünschenswert sein, den Kern mit einer oder mehreren Klebstoffpolymerzusammensetzungen zu kombinieren, um einen Klebegegenstand zu bilden. Andere Beispiele für Polymerzusammensetzungen, die durch Coextrusion hergestellt werden, umfassen Polymerzusammensetzungen mit verhältnismäßig hohem Modul zum Versteifen des Gegenstandes (teilkristalline Polymere, wie Polyamide und Polyester), Polymerzusammensetzungen mit verhältnismäßig geringem Modul zum Erhöhen der Flexibilität des Gegenstandes (z.B. plastifiziertes Polyvinylchlorid) und zusätzliche Schaumzusammensetzungen.
Extrusionsverfahren
Bezug nehmend auf 7, ist eine Extrusionsverfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, der einen Polymerschaum enthält, der eine Polymermatrix und eine oder mehrere expandierbare Polymermikrokugeln aufweist, gezeigt. Gemäß dem Verfahren wird Polymerharz zunächst in einen ersten Extruder 10 (typischerweise ein Einschneckenextruder) eingespeist, der das Harz erweicht und in kleine Teilchen zermahlt, die zur Extrusion geeignet sind. Das Polymerharz bildet letztendlich die Polymermatrix des Schaums. Das Polymerharz kann in den Extruder 10 in einer beliebigen geeigneten Form, die Kügelchen, Puppen, Packungen, Fäden und Stränge umfasst, gegeben werden.
Als nächstes werden die Harzteilchen und alle Additive mit Ausnahme der expandierbaren Mikrokugeln in einen zweiten Extruder 12 (z.B. ein Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder) an einem Punkt unmittelbar vor dem Knetabschnitt des Extruders eingespeist. Sobald sie vereinigt sind, werden die Harzteilchen und Additive in die Knetzone des Extruders 12 eingespeist, wo sie gut gemischt werden. Die Mischbedingungen (z.B. Schneckengeschwindigkeit, Schneckenlänge und Temperatur) werden gewählt, um optimales Mischen zu erzielen. Das Mischen wird vorzugsweise bei einer Temperatur ausgeführt, die nicht ausreichend ist, um Mikrokugelexpansion zu verursachen. Es ist auch möglich, Temperaturen, die höher als die Mikrokugelexpansionstemperatur sind, zu verwenden, wobei in diesem Fall die Temperatur im Anschluss an das Mischen und vor dem Eintragen der Mikrokugeln erniedrigt wird.
Wenn kein Mischen nötig ist, z.B. wenn es keine Additive gibt, kann der Knetschritt weggelassen werden. Des Weiteren kann, wenn das Polymerharz bereits in einer Form ist, die für die Extrusion geeignet ist, der erste Extrusionsschritt weggelassen werden und das Harz direkt in den Extruder 12 eingetragen werden.
Nachdem die Harzteilchen und Additive ausreichend gemischt worden sind, werden expandierbare polymere Mikrokugeln zu der resultierenden Mischung zugegeben und schmelzgemischt, um eine expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung zu bilden. Der Zweck des Schmelzmischschritts ist es, eine expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung herzustellen, wobei die expandierbaren polymeren Mikrokugeln und anderen Additive, zu dem Umfang, in dem sie vorliegen, im Wesentlichen homogen innerhalb des geschmolzenen Polymerharzes verteilt sind. Der Schmelzmischvorgang verwendet typischerweise einen Knetblock, um ausreichendes Mischen zu erhalten, obwohl einfache Förderelemente ebenfalls verwendet werden können. Die Temperatur, der Druck, die Schergeschwindigkeit und die Mischzeit, die während des Schmelzmischens eingesetzt werden, werden gewählt, um diese expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung herzustellen, ohne dass Expandieren oder Reißen der Mikrokugeln verursacht wird, nachdem sie gerissen sind, sind die Mikrokugeln nicht in der Lage, zu expandieren, um einen Schaum zu erzeugen. Spezifische Temperaturen, Drücke, Schergeschwindigkeiten und Mischzeiten werden basierend auf der speziellen Zusammensetzung, die verarbeitet wird, gewählt.
Im Anschluss an das Schmelzmischen wird die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung in die Extrusionsdüse 14 (z.B. eine Kontakt- oder Tropfdüse) durch eine Übertragungsschlauchlänge 18 unter Verwendung einer Zahnradpumpe 16, die als ein Ventil zur Steuerung des Düsendrucks fungiert und dadurch eine vorzeitige Expansion der Mikrokugeln verhindert, dosiert. Die Temperatur innerhalb der Düse 14 wird vorzugsweise bei im Wesentlichen der gleichen Temperatur wie die Temperatur innerhalb des Übertragungsschlauchs 18 gehalten und so gewählt, dass sie bei oder über der Temperatur, die erforderlich ist, um die Expansion der expandierbaren Mikrokugeln zu verursachen, liegt. Obwohl die Temperatur innerhalb des Schlauchs 18 hinreichend hoch ist, um Mikrokugelexpansion zu verursachen, hindert sie jedoch der verhältnismäßig hohe Druck innerhalb des Übertragungsschlauchs am Expandieren. Sobald die Zusammensetzung in die Düse 14 eintritt, fällt der Druck jedoch ab. Der Druckabfall, gekoppelt mit Wärmeübertragung von der Düse, führt dazu, dass die Mikrokugeln expandieren und die Zusammensetzung innerhalb der Düse schäumt. Der Druck innerhalb der Düse fällt weiter ab, während sich die Zusammensetzung dem Ausgang nähert, was weiter zur Mikrokugelexpansion innerhalb der Düse beiträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Polymers durch den Extruder und die Düsenaustrittsöffnung werden derartig beibehalten, dass während die Polymerzusammensetzung durch die Düse verarbeitet wird, der Druck in dem Düsenhohlraum hinreichend niedrig bleibt, um Expansion der expandierbaren Mikrokugeln zu ermöglichen, bevor die Polymerzusammensetzung die Austrittsöffnung der Düse erreicht.
Die Form des Schaums wird durch die Form der Austrittsöffnung der Düse 14 vorgeschrieben. Obwohl eine Vielfalt von Formen produziert werden kann, wird der Schaum typischerweise in der Form einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Folie produziert. Die Extrusionsdüse kann eine Tropfdüse, Kontaktdüse, Profildüse, Ringdüse oder eine Gießdüse, zum Beispiel wie in Extrusion Dies: Design & Engineering Computation, Walter Michaelis, Hanser Publishers, New York, NY, 1984, beschrieben, die hierin durch eine Referenz in ihrer Gesamtheit einbezogen ist, sein.
Es kann vorzuziehen sein, dass die meisten, wenn nicht alle, der expandierbaren Mikrokugeln teilweise oder größtenteils expandiert werden, bevor die Polymerzusammensetzung aus der Düse austritt. Durch Verursachen der Expansion der expandierbaren polymeren Mikrokugeln bevor die Zusammensetzung aus der Düse austritt, kann der resultierende extrudierte Schaum innerhalb engerer Dichte- und Dicke- (Stärke-) Toleranzen produziert werden. Eine engere Toleranz wird als die Maschinen- (oder longitudinale) Richtungs- und Quer- (oder transversale) Richtungsstandardabweichung der Dichte beziehungsweise Dicke über die durchschnittliche Dichte beziehungsweise Dicke (σ/x) definiert. Das σ/x, das gemäß der vorliegenden Erfindung erhältlich ist, kann weniger als etwa 0,2, weniger als etwa 0,1, weniger als etwa 0,05 und sogar weniger als etwa 0,025 betragen. Ohne jegliche Absicht, darauf beschränkt zu werden, werden die engeren Toleranzen, die gemäß der vorliegenden Erfindung erhältlich sind, durch die folgenden Beispiele bewiesen.
Wie in 7 gezeigt, kann der Schaum gegebenenfalls mit einer Trennlage 20 kombiniert werden, die von einer Speisewalze 22 ausgegeben wird. Geeignete Materialien für die Trennlage 20 umfassen silikonisierte Trennlagen, Polyesterfolien (z.B. Polyethylenterephthalatfolien) und Polyolefinfolien (z.B. Polyethylenfolien). Die Trennlage und der Schaum werden dann zwischen zwei Andruckwalzen 24 zusammenlaminiert. Im Anschluss an die Lamination oder nachdem er extrudiert worden ist, jedoch vor der Lamination, wird der Schaum gegebenenfalls Strahlung von einer Elektronenstrahlquelle 26 ausgesetzt, um den Schaum zu vernetzen, wobei andere Strahlungsquellen (z.B. Ionenstrahl-, thermische und ultraviolette Strahlung) ebenfalls verwendet werden können. Das Vernetzen verbessert die Kohäsionsfestigkeit des Schaums. Im Anschluss an die Bestrahlung wird das Laminat auf eine Aufwickelwalze 28 gewickelt.
Falls gewünscht, kann die Glätte einer oder beider Schaumflächen durch Verwenden einer Andruckwalze, um den Schaum gegen eine Kühlwalze zu pressen, nachdem der Schaum aus der Düse 14 austritt, erhöht werden. Es ist auch möglich, ein Muster auf eine oder beide Flächen des Schaums durch Kontaktieren des Schaums mit einer gemusterten Walze, nachdem er aus der Düse 14 austritt, zu prägen, wobei dies unter Verwendung herkömmlicher Mikroreplikationsverfahren geschieht, wie zum Beispiel denen, die in den US-Patentschriften Nr. 5,897,930 (Calhoun u.a.), 5,650,215 (Mazurek u.a.) und der PCT Patentveröffentlichung Nr. WO 98/29516A (Calhoun u.a.) offenbart sind. Das Replikationsmuster kann aus einer großen Vielfalt an geometrischen Formen und Größen in Abhängigkeit von der gewünschten Verwendung des Schaums ausgewählt werden. Die im Wesentlichen glatte Fläche des extrudierten Schaums ermöglicht die Mikroreplikation der Schaumfläche zu einem höheren Grad an Genauigkeit und Exaktheit. Eine solche hochwertige Mikroreplikation der vorliegenden Schaumfläche wird auch durch die Fähigkeit des Schaums, dem Zerdrücktwerden durch den Druck, der während des Mikroreplikationsprozesses auf den Schaum ausgeübt wird, zu widerstehen, erleichtert. Mikroreplikationsverfahren können verwendet werden, ohne dass der Schaum wesentlich zerdrückt wird, da der Schaum expandierbare Mikrokugeln umfasst, die nicht unter dem Druck der Mikroreplikationswalze zusammenfallen, verglichen mit Schaummitteln wie Gas.
Das Extrusionsverfahren kann verwendet werden, um Gegenstände zum In-Situ-Schäumen herzustellen. Solche Gegenstände finden zum Beispiel Anwendung als Dichtungsringe oder andere fugenabdichtende Gegenstände, schwingungsdämpfende Gegenstände, Klebebandträger, Träger einer reflektierenden Folie, ermüdungsbeständige Vliese, Schleifgegenstandsträger, Klebefelder von erhöhten Fahrbahnmarkierungen, usw. Gegenstände zum In-Situ-Schäumen können durch derartiges vorsichtiges Steuern des Drucks und der Temperatur innerhalb der Düse 14 und dem Übertragungsschlauch 18, dass keine Mikrokugelexpansion zu einem nennenswerten Ausmaß stattfindet, hergestellt werden. Der resultierende Gegenstand wird dann in ein gewünschtes Gebiet gelegt, z.B. in ein ausgespartes Gebiet oder auf eine offene Fläche und bei einer Temperatur erwärmt, oder einer Temperatur ausgesetzt, die hinreichend hoch ist, um Mikrokugelexpansion zu verursachen.
Gegenstände zum In-Situ-Schäumen können auch durch Inkorporieren eines chemischen Treibmittels, wie 4,4'-Oxybis(benzensulfonylhydrazid), in die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung hergestellt werden. Das Treibmittel kann im Anschluss an die Extrusion aktiviert werden, um weitere Expansion zu verursachen, wobei es dem Gegenstand dadurch ermöglicht wird, das Gebiet, in das er gelegt wird, zu füllen.
Das Extrusionsverfahren kann auch verwendet werden, um gemusterte Schäume mit Gebieten mit verschiedenen Dichten herzustellen. Nach dem Punkt, an dem der Gegenstand aus der Düse austritt, kann der Gegenstand zum Beispiel selektiv erwärmt werden, z.B. unter Verwendung einer gemusterten Walze oder Infrarotmaske, um Mikrokugelexpansion in bestimmten Gebieten des Gegenstandes zu verursachen.
Der Schaum kann auch mit einer oder mehreren zusätzlichen Polymerzusammensetzungen kombiniert werden, z.B. in der Form von Schichten, Streifen, Stäben, usw., vorzugsweise durch Coextrudieren zusätzlicher extrudierbarer Polymerzusammensetzungen mit den mikrokugelhaltigen extrudierbaren Zusammensetzungen. 7 veranschaulicht ein bevorzugtes Coextrusionsverfahren zum Produzieren eines Gegenstandes, der einen zwischen zwei Polymerschichten angeordneten Schaum aufweist. Wie in 7 gezeigt, wird das Polymerharz gegebenenfalls in einen ersten Extruder 30 (z.B. ein Einschneckenextruder) gegeben, wo es erweicht und schmelzgemischt wird. Das schmelzgemischte Harz wird dann in einen zweiten Extruder 32 (z.B. ein Einschnecken- oder Doppelschneckenextruder) eingespeist, wo es mit beliebigen gewünschten Additiven gemischt wird. Die resultierende extrudierbare Zusammensetzung wird dann in die geeigneten Kammern der Düse 14 durch den Übertragungsschlauch 34 unter Verwendung einer Zahnradpumpe 36 dosiert. Der resultierende Gegenstand ist ein Dreischichtgegenstand, der einen Schaumkern mit einer Polymerschicht auf jeder seiner Hauptflächen aufweist.
Es ist auch möglich, das Coextrusionsverfahren derartig durchzuführen, dass ein Zweischichtgegenstand produziert wird, oder derartig, dass Gegenstände mit mehr als drei Schichten (z.B. 10–100 Schichten oder mehr) produziert werden, durch Ausstatten der Düse 14 mit einem geeigneten Coextrusionsadapter oder durch Verwenden einer Düse mit mehreren Flügeln oder einer Düse mit getrennten Zuführkanälen. Verbindungsschichten, Grundierungsschichten oder Sperrschichten können auch enthalten sein, um die Zwischenschichthaftung zu erhöhen oder Diffusion durch den Aufbau zu reduzieren. Des Weiteren können wir auch die Zwischenschichthaftung eines Aufbaus mit mehreren Schichten (z.B. A/B) verschiedener Zusammensetzungen durch Mischen eines Teils des Materials A in die Schicht B (A/AB) verbessern. In Abhängigkeit von dem Grad der Zwischenschichthaftung wird die Konzentration von A in der Schicht B vorgeschrieben. Mehrschichtschaumgegenstände können auch durch Laminieren zusätzlicher Polymerschichten an den Schaumkern oder an beliebige der coextrudierten Polymerschichten, nachdem der Gegenstand aus der Düse 14 austritt, hergestellt werden. Andere Verfahren, die verwendet werden können, umfassen Beschichten des extrudierten Schaums (d.h. Extrudats) mit Streifen oder anderen diskreten Strukturen.
Nachbearbeitungsverfahren, die Lamination, Prägen, Extrusionsbeschichten, Lösemittelbeschichten oder Orientierung umfassen können, können an dem Schaum durchgeführt werden, um bessere Eigenschaften zu verleihen. Die Schäume können uniaxial oder multiaxial orientiert werden (d.h. in einer oder mehreren Richtungen verstreckt werden), um Schaumstrukturen zu produzieren, die Mikrohohlräume zwischen oder eine Trennung der Schaummatrix und der expandierbaren Mikrokugeln (Siehe Beispiele 85–92) enthalten. Die 12a–12d zeigen durch SEM erhaltene mikrophotographische Aufnahmen der Mikrostruktur des Schaums von Beispiel 86 vor (12a und 12b) und nach (12c und 12d) uniaxialer Orientierung. Die 12a und 12c sind Querschnittsansichten der Mikrostruktur des Schaums, wie sie in der Maschinenrichtung (MD) zu sehen sind. Das heißt, dass für die 12a und 12c der Schaum senkrecht zu der Richtung, in der der Schaum fließt, wenn er aus der Düse austritt, geschnitten und in der Flussrichtung betrachtet wurde. Die 12b und 12d sind Querschnittsansichten der Mikrostruktur des Schaums, wie sie in der Querrichtung (CD) zu sehen sind. Das heißt, dass für die 12b und 12d der Schaum parallel zu der Richtung, in der der Schaum fließt, wenn er aus der Düse austritt, geschnitten und in der Richtung senkrecht zur Flussrichtung betrachtet wurde.
Die Wahl der Schaummatrix, Art/Konzentration der expandierbaren Mikrokugeln und Orientierungsbedingungen kann die Fähigkeit, mit Mikrohohlräumen versehenen Schaummaterialien zu produzieren, beeinflussen. Die Orientierungsbedingungen umfassen die Temperatur, Verstreckungsrichtung(en), Verstreckungsgeschwindigkeit und den Verstreckungsgrad (d.h. das Orientierungsverhältnis). Man nimmt an, dass die Grenzflächenhaftung zwischen der Schaummatrix und den expandierbaren Mikrokugeln derartig sein sollte, dass sie erlaubt, dass beim Verstrecken (d.h. der Orientierung) mindestens etwas Ablösung um die Mikrokugeln stattfindet. Man nimmt auch an, dass eine schlechte Grenzflächenhaftung vorzuziehen sein kann. Darüber hinaus ist es wünschenswert gefunden worden, dass die Schaummatrix in der Lage ist, eine verhältnismäßig hohe Dehnung (z.B. mindestens 100%) zu untergehen. Die Orientierung der Schaumproben kann aufgrund der Bildung von Mikrohohlräumen zwischen der Schaummatrix und den Mikrokugeln, die sich während der Orientierung bilden, eine Reduktion der Dichte des Schaums (z.B. bis zu etwa 50%) verursachen. Die Mikrohohlräume können nach dem Verstreckungs(Orientierungs-) -prozess verbleiben oder sie können verschwinden (d.h. zusammenfallen, wobei die Grenzfläche unverbunden bleibt). Des Weiteren kann die Schichtentrennung zwischen der Schaummatrix und den Mikrokugeln, mit oder ohne eine merkliche Dichtereduktion, zu einer bedeutsamen Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Schaums (z.B. Erhöhung der Flexibilität, Reduktion der Steifheit, eine Erhöhung der Weichheit des Schaums, usw.) führen. In Abhängigkeit von der endgültigen Anwendung des Schaums können die Materialauswahl und die Orientierungsbedingungen gewählt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu generieren.
Es kann wünschenswert sein, dass die extrudierbare Polymerzusammensetzung vernetzbar ist. Das Vernetzen kann die Kohäsionsfestigkeit des resultierenden Schaums verbessern. Es kann wünschenswert sein, dass das Vernetzen des extrudierbaren Polymers mindestens zwischen dem Schmelzmischschritt und dem Austreten des Polymers durch die Düsenöffnung, vor, während oder nach dem Schäumen, beginnt, wie zum Beispiel durch die Verwendung von thermischer Energie (d.h. wärmeaktiviertes Aushärten). Alternativ oder zusätzlich kann die extrudierbare Polymerzusammensetzung nach dem Austreten aus der Düse vernetzt werden, wie zum Beispiel durch Aussetzen zu thermischer, photochemisch wirksamer oder ionisierender Strahlung oder Kombinationen davon. Das Vernetzen kann auch durch das Verwenden chemischer Vernetzungsverfahren, die auf ionischen Wechselwirkungen basieren, bewerkstelligt werden. Der Vernetzungsgrad kann gesteuert werden, um die Eigenschaften des fertigen Schaumgegenstandes zu beeinflussen. Wenn das extrudierte Polymer laminiert wird, wie hierin beschrieben, kann das Polymerextrudat vor oder nach der Lamination vernetzt werden. Geeignete thermische Vernetzungsmittel für den Schaum können Epoxidharze und Amine umfassen. Die Konzentrationen sind vorzugsweise hinreichend gering, um übermäßiges Vernetzen oder Gelbildung zu vermeiden, bevor die Zusammensetzung aus der Düse austritt.
Verwendung
Die schaumhaltigen Gegenstände sind in einer Vielfalt von Anwendungen nützlich, die zum Beispiel Luftfahrt-, Fahrzeug- und medizinische Anwendungen umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind. Die Eigenschaften der Gegenstände werden maßgeschneidert, um die Anforderungen der gewünschten Anwendungen zu erfüllen. Spezifische Anwendungsbeispiele umfassen schwingungsdämpfende Gegenstände, medizinische Verbände, Klebebandträger, Träger einer reflektierenden Folie, ermüdungsbeständige Vliese, Schleifgegenstandsträger, Klebefelder von erhöhten Fahrbahnmarkierungen, Dichtungsringe und Abdichtmittel.
Die Erfindung wird jetzt durch die folgenden Beispiele weiter beschrieben.
BEISPIELE
Prüfverfahren
Oberflächenrauheit
Die Oberflächenstruktur als Funktion der Messstrecke wurde unter Verwendung eines Lasertriangulation-Profilmessgeräts (Cyberscan 200, erhältlich von Cyberoptics aus Minneapolis, MN) gemessen. Alle Messungen wurden bei Raumtemperaturen unter Verwendung eines HeNe-Lasers (654 nm) mit einer Punktbereichselektorauflösung von 1 Mikrometer (PRS-40). Der Laser war programmiert, um sich in diskreten Sprüngen von 25 Mikrometer bei insgesamt 50 Sprüngen (Gesamtlänge = 1.250 Mikrometer) über die Probe zu bewegen. Die Probengröße betrug 1.250 × 1.250 Mikrometer. Die Rauheitsdaten wurden durch Subtrahieren einer linearen Regressionsanpassung der Daten und Positionieren des Durchschnitts bei Null ausgeglichen. Die Oberflächenrauheit Ra wurde unter Verwendung der folgenden Beziehung berechnet:
wobei R_a die Oberflächenrauheit, L_m die Gesamtmessstreckenlänge und z die Höhe bei einer Messstrecke von x ist.
90°-Schälfestigkeit
Eine Haftklebstoffschaumfolie wird auf eine Folie aus 0,127 mm dickem anodisierten Aluminium laminiert. Ein Bandstreifen mit den Abmaßen 1,27 cm mal 11,4 cm wird aus der Folie geschnitten und auf ein Metallsubstrat, das mit einer Grundstrich/Klarlackdeckschicht-Autolackzusammensetzung (RK-7072 von DuPont Co.) lackiert wurde, aufgetragen. Der Streifen wird dann unter Verwendung von insgesamt vier Passierungen unter Verwendung einer 6,8 kg schweren Metallrolle niedergewalzt. Die Probe wird bei einer der folgenden Bedingungen vor dem Prüfen gealtert:
1 Stunde bei Raumtemperatur (22°C)
3 Tage bei Raumtemperatur (22°C)
7 Tage bei 70°C
5 Tage bei 100°C und 100% Feuchtigkeit
Nach dem Altern wird die Platte in einem Instron^TM-Zugfestigkeitsprüfgerät so montiert, dass das Band bei einem Winkel von 90 Grad bei einer Geschwindigkeit von 30,5 cm pro Minute abgezogen wird. Die Ergebnisse werden in Pfund pro 0,5 Inch bestimmt und in Newton pro Dezimeter (N/dm) umgerechnet.
T-Schälfestigkeit
Diese Prüfung wird nach ASTM D3330-87 durchgeführt, mit den angegebenen Ausnahmen. Ein Schaumbandstreifen mit Abmaßen 11,43 cm mal 1,27 cm breit wird zwischen zwei anodisierte Aluminiumstreifen (10,16 cm lang mal 1,59 cm breit mal 0,127 mm dick) laminiert. Die laminierte Prüfprobe wird für mindestens 1 Stunde bei Raumtemperatur (22°C) konditioniert und dann auf Kohäsionsfestigkeit unter Verwendung eines Instron^TM-Zugfestigkeitsprüfgeräts bei einer 180°-Abschälung und einer Prüfgeschwindigkeit von 30,48 Inch pro Minute geprüft. Die Prüfergebnisse werden in Pfund pro 1/2 Inch Breite aufgezeichnet und die Ergebnisse in Newton/Dezimeter (N/dm) umgerechnet.
Zugfestigkeit und Dehnung
Diese Prüfung wird nach ASTM D412-92 durchgeführt, mit den angegebenen Ausnahmen. Eine Probe des Schaums wird in eine "Hundeknochen"-Form mit einer Breite von 0,635 mm in dem mittleren Teil geschnitten. Die Enden der Probe werden in einem Zugfestigkeitsprüfgerät von Instron eingespannt und bei einer Prüfgeschwindigkeit von 50,8 cm pro Minute auseinandergezogen. Die Prüfung misst die Spitzenbeanspruchung (in Pfund pro Quadratinch und umgerechnet in Kilopascal (kPa)), das Ausmaß der Dehnung oder die Spitzenverformung (in % der Ursprungslänge) und die Spitzenenergie (in Fuß-Pfund und umgerechnet in Joule (J)).
Statische Scherfestigkeit
Ein 2,54 cm mal 2,54 cm großer Streifen eines Haftklebstoff-Schaumbands wird auf eine 0,51 mm dicke anodisierte Aluminiumplatte mit Abmaßen von etwa 2,54 cm mal 5,08 cm laminiert. Eine zweite Platte der gleichen Größe wird so über das Band gelegt, dass eine 2,54 cm Überlappung besteht und die Enden der Platten jeweils auf den einander gegenüberliegenden Seiten hinausragen. Die Probe wird dann mit einer 6,8 kg schweren Metallrolle so niedergewalzt, dass das Gesamtkontaktgebiet der Probe mit der Platte 2,54 cm mal 2,54 cm betrug. Die hergestellte Platte wird bei Raumtemperatur, d.h. etwa 22°C, für mindestens 1 Stunde konditioniert. Die Platte wird dann in einen Ofen mit einer Temperatur von 70°C gehangen und 2 Grad von den Vertikalen positioniert, um ein Schälmodusbruch zu verhindern. Ein 750 Gramm schweres Gewicht wird an das freie Ende der Probe gehangen. Die Zeit, die dafür erforderlich ist, dass die beschwerte Probe von der Platte abfällt, wird in Minuten aufgezeichnet. Wenn innerhalb von 10.000 Minuten kein Bruch stattgefunden hat, wird die Prüfung abgebrochen und die Ergebnisse als 10.000+ Minuten aufgezeichnet.
Heißschmelzzusammensetzung 1
Eine Haftklebstoffzusammensetzung wurde durch Mischen von 90 Teilen IOA (Isooctylacrylat), 10 Teilen AA (Acrylsäure), 0,15 Teilen 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (Irgacure^TM 651, erhältlich von Ciba Geigy) und 0,03 Teilen IOTG (Isooctylthioglycolat) hergestellt. Die Zusammensetzung wurde in Verpackungen gelegt, wobei die Abmaße der Packungen ungefähr 10 cm mal 5 cm mal 0,5 cm dick waren, wie in der US-Patentschrift Nr. 5,804,610, eingereicht am 28. August 1997, erteilt am 8. September 1998, beschrieben. Die Verpackungsfolie war ein 0,0635 dickes Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (VA-24 Folie, erhältlich von CT Film aus Dallas, TX). Die Packungen wurden in ein Wasserbad eingetaucht und gleichzeitig Ultraviolettstrahlung bei einer Intensität von 3,5 Milliwatt pro Quadratzentimeter und einer Gesamtenergie von 1.627 Millijoule pro Quadratzentimeter, gemessen in NIST-Einheiten, ausgesetzt, um einen verpackten Haftklebstoff zu bilden. Der resultierende Klebstoff wies eine IV (Grenzviskosität) von etwa 1,1 Deziliter/Gramm, ein Mw von 5,6 × 10⁵ g/mol und Mn von 1,4 × 10⁵ g/mol auf.
Heißschmelzzusammensetzung 2
Ein verpackter Klebstoff wurde hergestellt, indem dem Verfahren für die Heißschmelzzusammensetzung 1 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 97 Teile IOA und 3 Teile AA verwendet wurden.
Heißschmelzzusammensetzung 3
Ein verpackter Klebstoff wurde hergestellt, indem dem Verfahren für die Heißschmelzzusammensetzung 1 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 80 Teile IOA und 20 Teile AA verwendet wurden.
Heißschmelzzusammensetzung 4
Eine Heißschmelzhaftklebstoffzusammensetzung mit 96 Teilen IOA und 4 Teilen Methacrylsäure wurde hergestellt, indem dem Verfahren gefolgt wurde, das in der US-Patentschrift Nr. 4,833,179 (Young u.a.), die hierin durch eine Referenz in ihrer Gesamtheit einbezogen ist, beschrieben ist.
Heißschmelzzusammensetzung 5
Ein verpackter Klebstoff wurde hergestellt, indem dem Verfahren für die Heißschmelzzusammensetzung 1 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 46,25 Teile Isooctylacrylat, 46,25 Teile n-Butylacrylat (nBA) und 7,5 Teile Acrylsäure verwendet wurden. Die verpackten Klebstoffe wurden dann in einem Doppelschneckenextruder mit 17% Escorez^TM 180 Klebrigmacher (erhältlich von Exxon Chemical Corp.) compoundiert, um die Heißschmelzzusammensetzung 5 zu bilden.
Heißschmelzzusammensetzung 6
Eine Heißschmelzklebstoffzusammensetzung wurde hergestellt, indem dem Verfahren für die Heißschmelzzusammensetzung 5 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass für die verpackte Klebstoffzusammensetzung 45 Teile IOA, 45 Teile nBA und 10 Teile AA verwendet wurden.
Heißschmelzzusammensetzung 7
Eine verpackte Heißschmelzzusammensetzung wurde hergestellt, indem dem Verfahren für die Heißschmelzzusammensetzung 1 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung in den Verpackungen auch 0,25 Teile Acryloxybenzophenon pro einhundert Teile Acrylat umfasste.
Heißschmelzzusammensetzung 8
Eine Heißschmelzzusammensetzung mit 90 Teilen IOA und 10 Teilen AA wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 1 der US-Patentschrift Nr. 5,637,646 (Ellis), die hierin in ihrer Gesamtheit durch eine Referenz einbezogen ist, gefolgt wurde.
Heißschmelzzusammensetzung 9
Eine Heißschmelzzusammensetzung mit 95 Teilen IOA und 5 Teilen AA wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Heißschmelzzusammensetzung 1 gefolgt wurde.
Heißschmelzzusammensetzung 10
Eine Heißschmelzzusammensetzung mit 90 Teilen 2-Ethylhexylacrylat und 10 Teilen AA wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Heißschmelzzusammensetzung 1 gefolgt wurde.
Extrusionsverfahren
Die verpackte Heißschmelzzusammensetzung wurde in einen 51 mm Einschneckenextruder (Bonnot) eingespeist und compoundiert. Die Temperaturen in dem Extruder und dem flexiblen Schlauch am Austrittsende des Extruders waren alle auf 93,3°C eingestellt und die Fließgeschwindigkeit wurde mit einer Zenith-Zahnradpumpe gesteuert. Der compoundierte Klebstoff wurde dann in einen 30 mm Gleichdrall-Doppelschneckenextruder mit drei Additiv-Einlassöffnungen (Werner Pfleider), der bei einer Schneckengeschwindigkeit von 200 U/min mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 10 Pfund/Stunde (4,5 Kilogramm/Stunde) betrieben wurde, eingespeist.
Die Temperatur für alle Zonen in dem Doppelschneckenextruder war auf die spezifischen Temperaturen, die in den spezifischen Beispielen angegeben sind, eingestellt. Expandierbare polymere Mikrokugeln wurden hinter der dritten Eintragsöffnung eingetragen, etwa drei Viertel des Weges entlang des Extruderzylinders. Die Schlauch- und Düsentemperaturen wurden auf die Temperaturen, die für die spezifischen Beispiele angegeben sind, eingestellt. Das Extrudat wurde zu einer 15,24 cm breiten Tropfdüse gepumpt, die durch eine Ausgleichsscheibe auf eine Dicke von 1,016 mm gebracht wurde. Die resultierenden Schaumfolien wiesen eine Dicke von etwa 1 mm auf. Die extrudierte Folie wurde auf eine Kühlwalze gegossen, die auf 7,2°C eingestellt war, auf etwa 25°C abgekühlt und dann auf eine 0,127 mm dicke Polyethylen-Trennlage übertragen.
Beispiele 1–5
Die Schaumfolien für die Beispiele 1–5 wurden unter Verwendung der Heißschmelzzusammensetzung 1 in dem oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung variierender Mengen an expandierbaren polymeren Mikrokugeln mit einer Hüllenzusammensetzung, die Acrylnitril und Methacrylnitril (F100D, erhältlich von Pierce Stevens, Buffalo, NY) enthielt, hergestellt. Die Mengen der Mikrokugeln in Gewichtsteilen pro 100 Teile der Klebstoffzusammensetzung (EMS – pph) sind in Tabelle 1 gezeigt. Die Extrudertemperaturen waren auf 93,3°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193,3°C eingestellt. Nach dem Abkühlen wurden die extrudierten Schaumfolien auf eine 0,127 mm dicke Polyethylenfolie übertragen und unter Verwendung einer Elektronenstrahlverarbeitungseinheit (ESI Electro Curtain), die bei einer Beschleunigungsspannung von 300 keV und bei einer Geschwindigkeit von 6,1 Meter pro Minute betrieben wurde, vernetzt. Die gemessene Elektronenstrahldosis betrug 4 Megarad (mrad). Alle Schäume waren klebrig. Die Schaumfolien in den Beispielen 1, 2, 4 und 5 wurden mit einer Zweischicht-Klebstofffolie unter Verwendung des Drucks von einer Andruckwalze verklebt (z.B. laminiert), um ein Band herzustellen. Die erste Schicht der Klebefolie wurde durch Auflösen von 10 Teilen Polyamid (Macromelt 6240 von Henkel) in einem Lösemittelgemisch aus 50 Teilen Isopropanol und 50 Teilen n-Propanol, Auftragen der Lösung auf eine Trennlage und Trocknen in einem Ofen bei 121°C für etwa 15 Minuten hergestellt. Die zweite Schicht der Klebefolie war ein lösemittelbasierender Haftklebstoff mit einer Zusammensetzung aus 65 Teilen IOA, 30 Teilen Methylacrylat und 5 Teilen AA, der nach dem in Re24906 (Ulrich) offenbarten Verfahren hergestellt wurde. Eine Trennlage wurde dann über den lösemittelbasierenden Haftklebstoff gelegt und die Polyamidseite der Klebefolie wurde auf den Schaum unter Druck laminiert. Die Bänder wurden auf 90°-Schälfestigkeit, T-Schälfestigkeit, Zugfestigkeit und Dehnung und statische Scherfestigkeit geprüft. Die Prüfergebnisse und Schaumdichten für alle Beispiele sind in Tabelle 1 gezeigt.
Der Schaum von Beispiel 1 wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 29 Mikrometer auf.
Beispiel 6
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 3 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen auf 121°C eingestellt wurden und die Schlauch- und Düsentemperaturen auf 177°C eingestellt wurden. Nach dem Abkühlen wurde der Schaum mit einer Dosis von 8 mrad vernetzt.
Beispiele 7–9
Mit Haftklebstoff beschichtete Schaumbänder wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 1 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen auf 121°C eingestellt wurden und die Mengen an Mikrokugeln 6, 8 bzw. 10 pph für die Beispiele 7, 8 bzw. 9 betrugen.
Beispiele 10–13
Schaumfolien wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 3 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen auf 82°C eingestellt wurden, die Schlauch- und Düsentemperaturen auf 104°C eingestellt wurden und in Übereinstimmung mit den nachstehend angegebenen Bedingungen gearbeitet wurde.
Für Beispiel 10 wurden 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F50D, erhältlich von Pierce Stevens) verwendet und die Extruderfließgeschwindigkeit betrug 4,08 kg pro Stunde.
Für Beispiel 11 wurden 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln mit einer Hüllenzusammensetzung, die Acrylnitril, Vinylidenchlorid und Methylmethacrylat (Expancel 461 verkapselte Mikrokugeln, erhältlich von Akzo Nobel) enthielt, verwendet.
Für Beispiel 12 wurden 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln mit einer Hüllenzusammensetzung, die Acrylnitril, Methacrylnitril und Methylmethacrylat (Expancel 091, erhältlich von Akzo Nobel) enthielt, verwendet; die Extrudertemperaturen waren auf 93,9°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193,3°C eingestellt. Der Schaum wurde auf mittleren freien Zwischenraum vermessen. Die Oberflächenrauheit (R_a) betrug 14 Mikrometer und ein Teil des Schaums ist in 1(a) und 1(b) gezeigt.
Beispiel 13 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 12 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass es 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln mit einer Hülle, die Acrylnitril, Methacrylnitril und Methylmethacrylat (F80SD Mikrokugeln, erhältlich von Pierce Stevens) enthielt, verwendete und die Extrudertemperaturen auf 93,3°C eingestellt waren. Des Weiteren wurden 0,15 Gewichtsteile pro einhundert Teile 2,4-Bis(trichlormethyl)-6-4-methoxyphenyl)-s-triazin mit den expandierbaren polymeren Mikrokugeln gemischt und in den Extruder eingetragen. Der resultierende Schaum wurde mit einer Quecksilberdampflampe mit einer Energie von 500 Millijoule/Quadratzentimeter (NIST-Einheiten) vernetzt. Der Schaum wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 33 Mikrometer auf.
Beispiele 14–15
Haftklebstoffschaumbänder wurden hergestellt, indem den Verfahren für die Beispiele 2 beziehungsweise 3 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen auf 121°C eingestellt waren und 10 Gewichts-% eines geschmolzenen Klebrigmachers (Escorez^TM 180, erhalten von Exxon Chemical Co.) in die erste Einlassöffnung des Extruderzylinders eingetragen wurden. Die Fließgeschwindigkeit des Extrudats betrug 4,08 kg pro Stunde compoundiertes Acrylat und 0,45 kg pro Stunde Klebrigmacher. Der abgekühlte Schaum wurde mit einer Dosis von 8 mrad vernetzt.
Beispiel 16
Ein Haftklebstoffschaumband wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 2 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 0,2 Teile pro einhundert Teile Acrylat eines chemischen Treibmittels (4,4'-Oxybis(benzensulfonylhydrazid), erhalten als Celogen OT von Uniroyal Chemical Co.) mit den Mikrokugeln gemischt und in den Extruder eingetragen wurde.
Beispiel 17
Ein Haftklebstoffschaumband wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 2 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen bei 110°C gehalten wurden. Eine Mischung aus 50 Gewichtsteilen F80SD expandierbare polymere Mikrokugeln und 50 Teilen eines gemischten chemischen Treibmittels (BIH, eine Mischung aus 85% Natriumbicarbonat und 15% Zitronensäure, erhältlich von Boehringer-Ingelheim) wurden bei einer Geschwindigkeit von 2 pph eingetragen. Die Extruderfließgeschwindigkeit betrug 3,54 kg pro Stunde. Der resultierende Schaum wurde wie in Beispiel 1 bei einer Dosis von 6 mrad vernetzt.
Beispiel 18
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 3 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 1,6 pph F80SD expandierbare polymere Mikrokugeln sowie 0,4 pph Glashohlkügelchen (S-32, erhältlich von Minnesota Mining & Manufacturing Company) eingetragen wurden. Die Mikrokugeln und Glashohlkügelchen wurden vor dem Eintragen in den Extruder miteinander gemischt.
Der Schaum wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 24 Mikrometer auf einer Hauptfläche und 21 Mikrometer auf der anderen Hauptfläche auf.
Beispiele 19–20
Schaumfolien wurden hergestellt, indem dem obigen Extrusionsverfahren unter Verwendung der Heißschmelzzusammensetzung 3 und mit 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F80SD) gefolgt wurde. Die Extrudertemperaturen waren auf 110°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193°C eingestellt. Die Einspeisungsgeschwindigkeit des Extruders betrug 3,58 kg/h. Beispiel 20 umfasste auch einen Weichmacher (Santicizer 141, erhältlich von Monsanto), der bei 0,36/h in den Extruder eingespeist wurde. Die Schäume wurden vernetzt, indem dem Verfahren in Beispiel 1 gefolgt wurde. Beispiel 19 wurde ferner auf die Klebefolie von Beispiel 1 laminiert.
Beispiel 21
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 20 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Heißschmelzzusammensetzung 4 direkt in den Doppelschneckenextruder eingespeist wurde und 4 pph F80SD expandierbare polymere Mikrokugeln verwendet wurden.
Beispiele 22–27
Haftklebstoffschaumfolien mit der Klebefolie von Beispiel 2 wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 2 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass F80 expandierbare polymere Mikrokugeln anstelle von F100D verwendet wurden und die Extrudertemperaturen auf 104°C eingestellt waren. Additive wurden auch in die erste Extrudereinlassöffnung eingespeist, wobei die Art und Menge für jedes Beispiel wie folgt war:
Beispiel 22 – 10 Gewichts-% des Extrudats an Polyethylen (Engage^TM 8200, erhältlich von Dow Chemical Co.) wurden in den Extruder bei einer Geschwindigkeit von 0,45 kg/h in die erste Einlassöffnung eingetragen.
Beispiel 23 – 20 Gewichts-% des Extrudats an Styren-Isopren-Styren-Blockcopolymer (Kraton^TM D1107, erhältlich von Shell Chemical Co.) wurden in den Extruder bei einer Geschwindigkeit von 0,9 kg/h eingetragen. Der Schaum wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 25 Mikrometer auf einer Hauptfläche und 19 Mikrometer auf der anderen Hauptfläche auf.
Beispiel 24 – Das Gleiche wie Beispiel 23, mit der Ausnahme, dass kein weiterer Klebstoff auf den Schaum laminiert wurde.
Beispiel 25 – 25 Gewichts-% des Extrudats an Polyester (Dynapol^TM 1402, erhältlich von Huls America) wurden in den Extruder bei einer Geschwindigkeit von 1,13 kg/h eingetragen.
Beispiel 26 – Das Gleiche wie Beispiel 25, mit der Ausnahme, dass kein weiterer Klebstoff auf den Schaum laminiert wurde.
Beispiel 27
Eine Haftklebstoffschaumfolie wurde unter Verwendung der Heißschmelzzusammensetzung 7 und 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F80SD) hergestellt. Die Extrudertemperaturen waren auf 104°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193°C eingestellt. Der resultierende Schaum wurde abgekühlt und mit einer Elektronenstrahldosis von 4 mrad bei einer Beschleunigungsspannung von 300 Kiloelektronenvolt (keV) vernetzt.
Beispiel 28
Eine Einschichtschaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 3 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass eine 25,4 cm breite Flügel-Extrusionsdüse anstelle einer Tropfdüse verwendet wurde, die Extrudertemperatur auf 104°C eingestellt war und F80SD expandierbare polymere Mikrokugeln verwendet wurden. Es gab keinen Materialfluss durch die äußeren Flügel. Der abgekühlte Schaum wurde mit einer Elektronenstrahldosis von 6 mrad bei einer Beschleunigungsspannung von 300 keV vernetzt.
Beispiel 29
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 28 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Heißschmelzzusammensetzung 2 verwendet wurde.
Beispiel 30
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 29 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass F100D expandierbare polymere Mikrokugeln verwendet wurden.
Beispiele 31–33
Schaumfolien wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 28 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die äußeren Flügel offen waren und eine Schicht der Heißschmelzzusammensetzung 5 auf jeder Hauptfläche der Schaumfolie coextrudiert wurde. Die Dicke der Schicht der Zusammensetzung 3 betrug 50 Mikrometer, 100 Mikrometer bzw. 150 Mikrometer (d.h. 2 mil, 4 mil bzw. 6 mil) für die Beispiele 31, 32 bzw. 33. Die Extruder- und Schlauchtemperaturen für die zusätzlichen Schichten waren auf 177°C eingestellt. Die Schaumfolie von Beispiel 31 wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 24 Mikrometer auf.
Beispiel 34
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 31 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen auf 93,3°C eingestellt waren und die Schlauch- und Düsentemperaturen auf 171°C eingestellt waren und ein Klebrigmacher eingetragen wurde. Die Einspeisungsgeschwindigkeit des Extruders betrug 4,08 kg/h für Zusammensetzung 1 und 0,45 kg/h für einen Klebrigmacher (Escorez^TM 180). Die Heißschmelzzusammensetzung 5 wurde zu einer Dicke von 100 Mikrometer auf jeder Hauptfläche des Schaums coextrudiert. Der coextrudierte Verbund wurde mit einem Elektronenstrahl bei einer Beschleunigungsspannung von 275 keV und einer Dosis von 8 mrad vernetzt.
Beispiel 35
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 34 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass anstelle des Klebrigmachers Polyethylen niedriger Dichte (Dowlex^TM 2517, erhältlich von Dow Chemical Co.) in den Extruder bei einer Einspeisungsgeschwindigkeit von 1,36 kg/h eingetragen wurde und die Zusammensetzung 1 bei einer Geschwindigkeit von 3,18 kg/h eingespeist wurde. Die Heißschmelzzusammensetzung 6 wurde zu einer Dicke von 50 Mikrometer auf jeder Hauptfläche des Schaums coextrudiert. Der resultierende coextrudierte Verbund wurde abgekühlt und mit einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung von 250 keV und einer Dosis von 6 mrad vernetzt.
Beispiele 36–37
Haftklebstoffschaumfolien wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 31 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die verwendeten Mikrokugeln ein 50/50-Gemisch aus F80SD und F100D Mikrokugeln waren und die Extrudertemperaturen auf 93°C eingestellt waren und die Schlauch- und Düsentemperaturen auf 171°C eingestellt waren. Beispiel 36 wurde mit einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung von 250 keV und einer Dosis von 6 mrad vernetzt. Die äußeren Flügel der Düse waren offen für Beispiel 37 und der Schaum wurde mit einer 0,15 mm dicken Schicht aus Polyethylen niedriger Dichte (Dowlex^TM 2517) auf einer Hauptfläche des Schaums coextrudiert. Nach dem Abkühlen konnte die Polyethylenschicht von dem Klebstoff entfernt werden. Dieses Beispiel veranschaulicht den Haftklebstoffschaum mit einer Trennlage. Darüber hinaus kann der Zweischichtverbund mit einem Elektronenstrahl vernetzt werden, um den Schaum permanent mit dem Polyethylen zu verbinden.
Beispiel 38
Eine Haftklebstoffschaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 28 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Heißschmelzzusammensetzung 8 direkt in den Doppelschneckenextruder eingespeist wurde.
Beispiel 39
Eine Haftklebstoffschaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 19 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Heißschmelzzusammensetzung 9 verwendet wurde und die Einspeisungsgeschwindigkeit des Extruders 4,5 kg/h betrug.
Beispiele 40–42
Schaumfolien wurden durch Extrudieren der Zusammensetzung 1 mit Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) hergestellt. Das EVA, das für die Beispiele 40, 41 bzw. 42 verwendet wurde, war Elvax^TM250 (Schmelzindex von 25, Vinylacetatgehalt von 28%), Elvax^TM 260 (Schmelzindex von 6,0, Vinylacetatgehalt von 28%) bzw. Elvax^TM 660 (Schmelzindex von 2,5, Vinylacetatgehalt von 12%). Alle EVAs wurden von DuPont Co. erhalten. Die Zusammensetzung 1 wurde bei einer Geschwindigkeit von 2,7 kg/h in den Extruder eingespeist und das EVA wurde bei einer Geschwindigkeit von 1,8 kg/h eingespeist. Eine Beschickung von 3 pph F100D expandierbare polymere Mikrokugeln wurde verwendet. Die Extrudertemperaturen waren auf 104°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193°C eingestellt. Des Weiteren wurden die Beispiele 40 und 41 mit einer 0,064 mm dicken Schicht der Heißschmelzzusammensetzung 1 auf beiden Hauptflächen des Schaums coextrudiert. Alle coextrudierten Schäume wurden mit einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung von 300 keV und einer Dosis von 6 mrad vernetzt. Die Oberflächenrauheit (R_a) von Beispiel 40 betrug 27 Mikrometer.
Beispiel 43
Eine nichtklebrige Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 40 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass nur EVA (Elvax^TM250) mit 3 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F100D) extrudiert wurde. Die Oberflächenrauheit (R_a) betrug 23 Mikrometer auf einer Hauptfläche des Schaums und 27 Mikrometer auf der anderen Hauptfläche des Schaums.
Beispiel 44
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 40 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass anstelle von EVA Polyethylen hoher Dichte (Dowlex^TMIP-60, erhältlich von Dow Chemical Co.) verwendet wurde. Die Einspeisungsgeschwindigkeiten der Zusammensetzung 1 bzw. des Polyethylens betrugen 3,63 kg/h bzw. 0,91 kg/h.
Beispiel 45
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 44 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass ein Polyethylen niedriger Dichte (Dowlex^TM2517) verwendet wurde. Die Einspeisungsgeschwindigkeiten der Zusammensetzung 1 bzw. des Polyethylens betrugen 3,18 kg/h bzw. 1,36 kg/h.
Beispiel 46
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 44 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Heißschmelzzusammensetzung 9 mit einem Polyester (Dynapol^TM1157, erhältlich von Huls) und 3 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F80) extrudiert wurde. Die Extrudertemperatur war auf 93°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 171°C eingestellt. Die Endplatten der Düse waren auf eine Temperatur von 199°C eingestellt, um eine einheitliche Dicke über die Folie zu bilden. Die Einspeisungsgeschwindigkeiten der Zusammensetzung 9 bzw. des Polyesters betrugen 3,18 kg/h bzw. 1,36 kg/h. Der resultierende Schaum wurde abgekühlt und dann mit einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung von 275 keV und einer Dosis von 6 mrad vernetzt.
Beispiel 47
Eine nichtklebrige Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 46 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass nur Polyester (Dynapol^TM 1157) mit 4 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F80SD) extrudiert wurde. Der Schaum wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 27 Mikrometer auf.
Beispiel 48
Ein zylindrischer Schaum mit einem Durchmesser von 2,54 cm wurde hergestellt, indem dem Verfahren von Beispiel 44 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass sowohl die Heißschmelzzusammensetzung 1 als auch das Polyethylen hoher Dichte bei einer Geschwindigkeit von 2,27 kg/h mit 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F80SD) in den Extruder eingespeist wurden. Die Düse wurde entfernt, so dass der Schaum aus dem Schlauch in einer zylindrischen Form extrudiert wurde.
Beispiel 49
Ein zylindrischer Schaum mit einem Durchmesser von 1,27 cm wurde hergestellt, indem dem Verfahren von Beispiel 23 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass sowohl die Heißschmelzzusammensetzung 1 als auch das Blockcopolymer bei einer Geschwindigkeit von 2,27 kg/h mit 2 pph expandierbare polymere Mikrokugeln (F80SD) in den Extruder eingespeist wurden. Die Düse wurde entfernt und der Schaum aus dem Schlauch in einer zylindrischen Form extrudiert.
Beispiele 50–52
Eine Schaumfolie für Beispiel 50 wurde durch Einspeisen eines Styren-Isopren-Styren-Blockcopolymers (Kraton^TM D1107) in den Doppelschneckenextruder von Beispiel 1 bei einer Einspeisungsgeschwindigkeit von 1,8 kg/h hergestellt. Ein Klebrigmacher (Escorez^TM 1310 LC, erhältlich von Exxon Chemical Co.) wurde in die erste Einlassöffnung bei einer Einspeisungsgeschwindigkeit von 1,8 kg/h eingespeist und expandierbare polymere Mikrokugeln (F80SD) wurden in die dritte Einlassöffnung bei einer Geschwindigkeit von 2 Teilen pro einhundert Teile Blockcopolymer und Klebrigmacher eingespeist. Die Extrudertemperaturen waren auf 121°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193°C eingestellt. Der resultierende Schaumklebstoff wies eine Dichte von 33,7 lbs/ft³ (539,2 kg/m³) auf. Diese Probe besaß dehnungsaktivierte Trenn- (d.h. dehnungstrennbare) Charakteristiken, wie die, die in der US-Patentschrift Nr. 5,507,464 von Bries u.a., die hierin durch eine Referenz einbezogen ist, beschrieben sind.
In Beispiel 51 wurde eine Schaumfolie hergestellt, indem dem Verfahren von Beispiel 51 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 8 pph F80SD expandierbare polymere Mikrokugeln verwendet wurden. Der resultierende Schaumklebstoff wies eine Dichte von 16,5 Pfund/Kubikfuß (264 kg/m³) auf.
In Beispiel 52 wurde eine Schaumfolie hergestellt, indem dem Verfahren von Beispiel 51 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass das Blockcopolymer Styren-Ethylen- Butylen-Styren-Blockcopolymer (Kraton G1657, erhältlich von Shell Chemical Co.) und der Klebrigmacher Arkon P-90 (erhältlich von Arakawa Chemical, USA) war. Der resultierende Schaumklebstoff wies eine Dichte von 36,9 Pfund/Kubikfuß (590,4 kg/m³) auf. Diese Probe besaß auch dehnungsaktivierte Trenncharakteristiken, wie in der oben einbezogenen US-Patentschrift und veröffentlichten PCT-Anmeldungen von Bries u.a. beschrieben.
Beispiel 53
Eine Schaumfolie wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 31 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Extrudertemperaturen auf 93°C eingestellt wurden und die Schlauch- und Düsentemperaturen auf 171°C eingestellt wurden. Der Schaum wurde mit einer 0,1 mm Klebstoffschicht auf jeder Hauptfläche der Folie coextrudiert. Der Klebstoff war ein klebrig gemachtes Styren-Isopren-Styren-Blockcopolymer (HL2646, erhältlich von HB Fuller) Der resultierende Schaum wies eine Dichte von 29 Pfund/Kubikfuß (464 kg/m³) auf.
Beispiele 54–57
Schaumfolien wurden durch Einspeisen von Polyhexen mit einer Grenzviskosität von 2,1 in den Doppelschneckenextruder bei einer Geschwindigkeit von 4,5 kg/h und expandierbaren polymeren Mikrokugeln (F100D) bei einer Geschwindigkeit von 2 pph für Beispiel 54 und 4 pph für Beispiel 55 hergestellt. Die Schaumfolien für die Beispiele 56 bzw. 57 wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 54 bzw. 55 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass das Polyhexen bei einer Geschwindigkeit von 3,31 kg/h in den Extruder eingespeist wurde und ein Klebrigmacher (Arkon P-115, erhältlich von Arakawa Chemical, USA) in die erste Einlassöffnung bei einer Geschwindigkeit von 1,63 kg/h eingespeist wurde und die expandierbaren polymeren Mikrokugeln mit 0,3 pph 2,4-Bis(trichlormethyl)-6,4-methoxyphenyl)-s-triazin gemischt wurden, bevor sie in den Extruder eingetragen wurden.
Beispiel 58
Die Heißschmelzklebstoffzusammensetzung 1 wurde in einem 10,16 mm Bonnot-Einschneckenextruder verarbeitet. Der Extruder wurde bei Raumtemperatur betrieben, wobei sich nur auf mechanisch erzeugte Wärme verlassen wurde, um die Zusammensetzung zu erweichen und mischen. Die Mischung wurde dann in Zone 1 eines Doppelschneckenextruders (40 mm Berstorff (ZE-40) Gleichdrall-Doppelschneckenextruder) eingespeist, wo sie mit expandierbaren polymeren Mikrokugeln (F100) gemischt wurde. Eine Normalausführung der Compoundierungschnecke wurde verwendet, mit Vorwärtskneten in Zone 2, Rückwärtskneten in Zone 4, Zone 6 und Zone 8 und mit selbstabwischenden Förderelementen in den verbleibenden Zonen. Die Schneckengeschwindigkeit betrug 125 U/min, was zu Arbeitsdrücken von 52,7 Kilopascal und Gesamtfließgeschwindigkeiten von 11,3 kg/h führte. Die Temperaturen in dem Extruder waren auf 104°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193°C eingestellt. Dieses Temperaturprofil verhinderte die Expansion während des Compoundierens und minimierte das Zerreißen der expandierbaren polymeren Mikrokugeln. Das Fließen des Extrudats wurde unter Verwendung einer Normag-Zahnradpumpe gesteuert. Die expandierbaren polymeren Mikrokugeln wurden unter Verwendung einer Einspeisungsvorrichtung von Gehricke (GMD-60/2) bei Geschwindigkeiten von 0,23 kg/h in Zone 7 des Doppelschneckenextruders dosiert. Eine 15,24 cm breite Tropfdüse, die durch eine Ausgleichsscheibe auf 1 mm gebracht wurde, wurde bei 193°C betrieben. Die Bahn wurde auf eine gekühlte Gießwalze gegossen und auf eine Trennlage bei einer Geschwindigkeit von 1,5 Meter pro Minute laminiert. Im Anschluss an das Beschichten wurde die Schaumfolie unter Verwendung eines ESI Electro Curtain bei einer Dosis von 8 mrad bei einer Beschleunigungsspannung von 300 keV mit einem Elektronenstrahl vernetzt. Der resultierende Schaum ist in 2(a) und 2(b) gezeigt. Der Schaum wies eine Oberflächenrauheit (R_a) von 37 Mikrometer auf.
Beispiele 59–61
Diese Beispiele veranschaulichen Schäume, die zur Verwendung in In-Situ-Schäumanwendungen geeignet sind. Eine Schaumfolie für Beispiel 59 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 3 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass es 10 pph F80SD expandierbare polymere Mikrokugeln enthielt und die Extruder-, Schlauch- und Düsentemperaturen alle auf 88°C eingestellt waren, um die Expansion des Schaums in der Düse zu minimieren. Der Schaum wurde nicht vernetzt und wies eine Dichte von 55 Pfund/Kubikfuß (880 kg/m³) auf. Nach anschließendem Erwärmen auf eine Temperatur von 193°C für fünf Minuten hatte sich die Dichte auf 13 Pfund/Kubikfuß (208 kg/m³) reduziert. Ein Schaum für Beispiel 60 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 59 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Heißschmelzzusammensetzung 2 verwendet wurde und die Extruder-, Schlauch- und Düsentemperaturen alle auf 104°C eingestellt waren. Nach dem Abkühlen wies der Schaum eine Dichte von 60 Pfund/Kubikfuß (960 kg/m³) auf. Nach anschließendem Erwärmen auf eine Temperatur von 193°C für fünf Minuten hatte sich die Dichte auf 15 Pfund/Kubikfuß (240 kg/m³) reduziert. Eine Schaumfolie für Beispiel 61 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 59 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass Polyester (Dynapol^TM 1157) bei einer Geschwindigkeit von 9 kg/h in den Extruder eingespeist wurde und die Temperaturen für den Extruder, Schlauch und die Düse alle auf 110°C eingestellt waren. Die 1,14 mm dicke Schaumfolie wurde mit einer Elektronenstrahlbeschleunigungsspannung von 275 keV und einer Dosis von 6 mrad vernetzt.
Beispiele 62–70 und Vergleichsbeispiel C1
Haftklebstoffschäume wurden hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 3 gefolgt wurde, wobei die in Tabelle 2 gezeigten variierenden Mengen an expandierbaren polymeren Mikrokugeln eingesetzt wurden. Die Extrudertemperaturen waren auf 104°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 193°C eingestellt. Die Beispiele 62–66 enthielten F100D Mikrokugeln und die Beispiele 67–70 enthielten F80SD Mikrokugeln. Das Vergleichsbeispiel C1 enthielt keine Mikrokugeln. Keine der Beispiele wurden vernetzt. Die Daten der Zugfestigkeits- (Spitzenbeanspruchung), Dehnungs- und Überlappungsscherfestigkeitsprüfungen zeigen, dass die Eigenschaften des Schaums durch die Menge an expandierbaren Mikrokugeln gesteuert werden können und dass die Zugabe der Mikrokugeln die Festigkeit des Schaums gegenüber der gleichen Zusammensetzung, die keine Mikrokugeln aufweist, erhöht. Die verwendete Überlappungsscherfestigkeitsprüfung ist die gleiche, wie die, die oben beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die Probengröße 2,54 cm × 1,27 cm betrug, wobei eine Last von 1.000 g bei 25°C verwendet wurde.
Tabelle 2
Beispiel 71
Ein Haftklebstoffschaum wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 28 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass 5 pph F100D expandierbare polymere Mikrokugeln mit der Heißschmelzzusammensetzung 2 verwendet wurden und ein Kohlenwasserstoff-Klebrigmacher (Foral^TM 85, erhältlich von Hercules, Inc. aus Wilmington, Delaware) eingetragen wurde. Die Heißschmelzzusammensetzung wurde bei einer Geschwindigkeit von 2,9 kg/h in den Extruder eingespeist und der Klebrigmacher wurde bei einer Geschwindigkeit von 1,7 kg/h in den Extruder eingespeist. Die Extrudertemperaturen waren auf 93°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 177°C eingestellt. Der resultierende Schaum war ungefähr 0,38 mm dick und wurde anschließend mit einer Elektronenstrahldosis von 8 mrad bei einer Beschleunigungsspannung von 300 keV vernetzt. Der Klebstoffschaum wurde auf eine flexible retroreflektierende Folienbahn, die in der US-Patentschrift Nr. 5,450,235 (Smith u.a.) beschrieben ist, die hierin durch eine Referenz in ihrer Gesamtheit einbezogen ist, laminiert.
Die retroreflektierende Folienbahn mit dem geschäumten Klebstoff wurde bei Raumtemperatur auf eine Polyethylen-Tonne (erhalten von Traffix Devices, Inc. aus San Clemente, California) aufgebracht. Die Tonne wurde für 3 Tage in einen Ofen mit einer Temperatur von etwa 49°C gestellt. Die Tonne wurde aus dem Ofen entfernt und für etwa 24 Stunden bei Raumtemperatur gehalten. Die Tonne wurde dann für eine Woche in einen Lastkraftwagen gestellt, bei einer Temperatur von etwa –1°C. Die untersuchte Folienbahn mit dem Klebstoff zeigte keine Abschichtung oder Abwölbung von der Tonne am Ende des Prüfzeitraums.
Einschluss-Coextrusion
Schälfestigkeit
Die Einschluss-Coextrusionsschaumprobe wurde auf ein 0,127 mm dickes anodisiertes Aluminiumstück laminiert. Ein Streifen des Bandes mit den Abmaßen 1,27 cm mal 11,4 cm wurde aus der Folie geschnitten und auf ein Edelstahlsubstrat aufgebracht. Der Streifen wurde dann unter Verwendung von insgesamt vier Passierungen unter Verwendung einer 6,8 kg schweren Metallrolle niedergewalzt. Die Proben wurden für 1 Tag bei 22°C und 50% relativer Feuchtigkeit gealtert. Nach dem Altern wird die Platte in einem Zugfestigkeitsprüfgerät von Instron so montiert, dass das Band bei einem Winkel von 90 Grad bei einer Geschwindigkeit von 12 Inch/Minute (30,5 cm/min) abgezogen wird. Die Proben wurden sowohl in der Maschinenrichtung (d.h. der Richtung, in der der Schaum aus der Düse fließt, oder MD) wobei die Schälrichtung parallel zu den Filamenten ist, als auch in der Querrichtung (d.h. der Richtung, die senkrecht zur Fließrichtung ist, oder CD), wobei die Schälrichtung senkrecht zu den Filamenten ist, geprüft. Die Ergebnisse werden in Pfund pro 0,5 Inch bestimmt und in Newton pro cm (N/cm) umgerechnet.
Zugfestigkeit und Dehnung
Diese Prüfung wurde nach ASTM D412-92 durchgeführt, mit den angegebenen Ausnahmen. Eine Probe des Schaums wurde in eine "Hundeknochen"-Form mit einer Breite von 2,54 cm in dem mittleren Teil geschnitten. Die Enden der Probe wurden in einem Zugfestigkeitsprüfgerät von Instron eingespannt und bei einer Prüfgeschwindigkeit von 12 Inch pro Minute (30,5 cm/min) auseinander gezogen. Die Prüfung misst die Spitzenbeanspruchung (in Pfund pro Quadratinch und umgerechnet in Kilopascal (kPa)) und das Ausmaß der Dehnung oder die Spitzenverformung (in % der Ursprungslänge).
Statische Scherfestigkeit
Ein 2,54 cm mal 2,54 cm großer Streifen eines Haftklebstoffschaumbands wurde auf eine 0,51 mm dicke Edelstahlplatte mit Abmaßen von etwa 2,54 cm mal 5,08 cm laminiert. Eine zweite Platte der gleichen Größe wurde so über das Band gelegt, dass eine 2,54 cm Überlappung bestand und die Enden der Platten jeweils auf den einander gegenüberliegenden Seiten hinausragen. Die Probe wird dann mit einer 6,8 kg schweren Metallrolle so niedergewalzt, dass das Gesamtkontaktgebiet der Probe mit der Platte 2,54 cm mal 2,54 cm betrug. Die hergestellte Platte wurde bei Raumtemperatur, d.h. etwa 22°C, für mindestens 24 Stunde konditioniert. Die Platte wurde dann in einen Ofen mit einer Temperatur von 25°C gehangen und 2 Grad von den Vertikalen positioniert, um einen Schälmodusbruch zu verhindern. Ein 1.000 Gramm schweres Gewicht wurde an das freie Ende der Probe gehangen. Die Zeit, die dafür erforderlich war, dass die beschwerte Probe von der Platte abfiel, wurde in Minuten aufgezeichnet. Die statischen Scherfestigkeitsproben wurden bis zum Bruch geprüft und jede geprüfte Probe wies einen Kohäsionsbruchmodus auf.
Beispiele 72–84
Schaumproben, die eingebettete thermoplastische Filamente enthielten, wurden durch eine kontinuierliche Extrusion, die unter Verwendung einer speziell entworfenen Coextrusionsdüse, wie in einer US-Pantentanmeldung, eingereicht am 30. Juli 1999, betitelt POLYMERIC ARTICLES HAVING EMBEDDED PHASES, mit den folgenden genannten Erfindern: Scott G. Norquist, Dennis L. Krueger, Alan J. Sipinen, Robert H. Menzies, Thomas P. Hanschen, Ronald P. Leseman, Sharon N. Mitchell, James C. Nygard, Victor P. Thalacker und Jan Ockeloen, die an den gleichen Rechtsnachfolger wie die vorliegende Anmeldung übertragen wird, und mit einem Aktenzeichen des Anwalts von 54324USA4A, die hierin durch eine Referenz in ihrer Gesamtheit einbezogen ist, ausgeführt wurde, hergestellt. Ein schematisches Diagramm dieser Proben ist in 4 gezeigt. Die kontinuierliche Schaummatrix bestand aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 mit einer IOTG-Konzentration von 0,1 Gew.-% und 2 pph F100D expandierbare Mikrokugeln. Der Klebstoff wurde in Zone 1 eines 34 mm völlig ineinandergreifenden Leistritz^TM-Gleichdrall-Doppelschneckenextruders, der von American Leistritz Extruder Corp., Somerville, New Jersey, erhältlich ist und mit einer Zahnradpumpe ausgestattet war, eingetragen. Die Mikrokugeln wurden dann unter Verwendung einer Einspeisungsvorrichtung von Gericke (GMD-60) in Zone 9 des Doppelschneckenextruders eingetragen. Das Temperaturprofil des Doppelschneckenextruders betrug: Zone 1 = 93°C (200°F) und Zonen 2–12 = 104°C (220°F). Die Schneckenkonfiguration dieses Extruders wies zwei Knetbereiche vor der Mikrokugelzugabe und einen Knetbereich nach der Mikrokugelzugabe auf, während der Rest der Schnecke Förderelemente waren. Der Doppelschneckenextruder wies eine Schneckengeschwindigkeit von 100 U/min, eine Zahnradpumpengeschwindigkeit von 7 U/min und einen Extruderkopfdruck von 9,1 MPa (1.320 psi) auf, was Fließgeschwindigkeiten von 13,6 kg/h (30 lb/h) bereitstellte. Das Filamentmaterial war ein Polyethylen-Polyocten-Copolymer (Engage^TM 8200), das unter Verwendung eines 32 mm (1.25 Inch) Killion^TM-Einschneckenextruders (Modell KTS-125, erhältlich von Davis-Standard Killion Systems, Cedar Grove, New Jersey) mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 24:1 und drei Zylinderzonen, die mit einem Temperaturprofil von Zone 1 – 193°C (380°F), Zone 2 – 210°C (410°F) und Zonen 3 und 4 – 232°C (450 °F) betrieben wurden, der Coextrusionsdüse zugeführt wurde. Die Schnecke wies ein Mischelement von Saxton mit einem Kompressionsverhältnis von 3:1 auf. Der 32 mm Extruder wurde bei 10 U/min mit einem Extruderkopfdruck von 5,1 MPa (740 psi) gefahren, was Fließgeschwindigkeiten von 0,9 kg/h (2 lb/h) bereitstellte. Die Filamente wurden so coextrudiert, dass sie unter Verwendung einer 45 cm (18 in) breiten Cloeren^TM-Zweischicht-Coextrusionsdüse mit getrennten Zuführkanälen (erhältlich als Modell 96-1502 von Cloeren Co., Orange, Texas), die modifiziert worden war, in den Schaum eingebettet wurden. Der Flügel war ausgehöhlt worden, wie in dem vorher einbezogenen Fall mit dem Aktenzeichen des Anwalts 54324USA4A gezeigt, und die Vorderkante oder Spitze war abgeschnitten worden, um einen Flügelverteiler herzustellen. Die Flügelspitze wies kreisförmige Öffnungen auf, wobei jede Öffnung einen Durchmesser von 508 Mikrometer (20 mil) aufwies und durch einen Zwischenraum von 4,1 mm (0,160 in) separiert war und von der Flügelspitze 2,5 mm (0,100 in) in den Matrixfluss hineinreichte. Die Düse wurde bei 193°C (380°F) betrieben. Der Schaum wurde bei einer Abziehgeschwindigkeit von 1,2 m/min (4 Fuß pro min) auf eine Papiertrennlage gegossen, was zu einer Gesamtdicke von 625 Mikrometer (25 mil) führte. Die Proben wurden anschließend unter Verwendung eines ESI Electrocure-Elektronenstrahls bei einer Beschleunigungsspannung von 300 keV und einer Dosis von 6 Megarad elektronenstrahlgehärtet.
Beispiel 72 wurde unter Verwendung der oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix, die aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) und 2 pph F100D bestand, hergestellt. Es lagen keine Filamente vor. Dies wurde bewerkstelligt, indem der Satelliten-Extruder KTS-125 nicht betrieben wurde.
Beispiel 73 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 1 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Konzentration von F100D 4 pph betrug.
Beispiel 74 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 2 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 10 Gew.-% DOW^TM Engage 8200 Polyolefinelastomer.
Beispiel 75 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 2 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 20 Gew.-% Dow^TM Engage 8200 Polyolefinelastomer.
Beispiel 76 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 2 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 30 Gew.-% Dow^TM Engage 8200 Polyolefinelastomer.
Beispiel 77 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 4 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 10 Gew.-% Dow^TM Engage 8200 Polyolefinelastomer.
Beispiel 78 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 4 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 20 Gew.-% Dow^TM Engage 8200 Polyolefinelastomer.
Beispiel 79 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 2 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 10 Gew.- % des thermoplastischen Elastomers Shell Kraton D 1107.
Beispiel 80 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 2 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 20 Gew.-% des thermoplastischen Elastomers Shell Kraton D 1107.
Beispiel 81 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 2 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 30 Gew.-% des thermoplastischen Elastomers Shell Kraton D 1107.
Beispiel 82 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 4 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 10 Gew.-% Exxon Escorene Polypropylen 3445.
Beispiel 83 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 4 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 20 Gew.-% Exxon Escorene Polypropylen 3445.
Beispiel 84 wurde bei den oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix aus der Heißschmelzzusammensetzung 1 (IOTG = 0,1%) mit 4 pph F100D hergestellt. Die Filamente bestanden aus 30 Gew.-% Exxon Escorene Polypropylen 3445.
Tabelle 3
Erörterung von Tabelle 3 und den 8–10
Tabelle 3 zeigt eine Zusammenfassung der Ergebnisse für die Dichte, Schälfestigkeit, statische Scherfestigkeit und Zugfestigkeit/Dehnung für die Beispiele 72–84. Nur unvernetzte Einschluss-Coextrusionsproben wurden auf statische Scherfestigkeit untersucht. Nur vernetzte Proben wurden auf Dichte, Schälfestigkeit und Zugfestigkeit/Dehnung untersucht.
8 zeigt die Schälkraft, angewandt in einer Richtung (MD) parallel zu der Filamentrichtung, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 73, 77 und 78. Diese Figur demonstriert, dass wenn das Filamentmaterial von 0 bis 20 Gew.-% zunimmt, die Schälfestigkeit im Wesentlichen konstant bleibt. 9 zeigt die Schälkraft, angewandt in einer Richtung (CD) senkrecht zu der Filamentrichtung, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 73, 77 und 78. Beispiel 73 zeigt keine Struktur, während Beispiel 77 und 78 dramatisch unterschiedliches Verhalten zeigen, dass durch eine charakteristische Frequenz und Amplitude gekennzeichnet ist. Die Frequenz zwischen Maxima in den Beispielen 77 und 78 ist genau der Abstand zwischen Filamenten, wobei zur Kenntnis zu nehmen ist, dass diese Periode sich nicht mit der Konzentration verändert. Die Amplitude zwischen Minima und Maxima verändert sich jedoch dramatisch, wenn die Filamentkonzentration von 10% auf 20% ansteigt. Darüber hinaus sind die Haftungswerte in der CD-Richtung höher als in der MD-Richtung. Durch Manipulierung der Filamentkonzentration und des Abstands zwischen den Filamenten kann man daher Schälverhalten mit verschiedenen Qualitäten in sowohl der Richtung parallel als auch senkrecht zu der Filamentrichtung ausbilden.
10 zeigt die Schälkraft, angewandt in einer Richtung (MD) parallel zu der Filamentrichtung, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 72, 79, 80 und 81. Diese Figur demonstriert, dass wenn das Filamentmaterial von 0 bis 30 Gew.-% zunimmt, die Schälfestigkeit leicht reduziert wird. 11 zeigt die Schälkraft, angewandt in einer Richtung (CD) senkrecht zu der Filamentrichtung, als eine Funktion der Schälstrecke für die Beispiele 72, 79, 80 und 81. Beispiel 72 zeigt keine Struktur, während Beispiele 79, 80 und 81 dramatisch unterschiedliches Verhalten zeigen, dass durch eine charakteristische Frequenz und Amplitude gekennzeichnet ist. Die Frequenz zwischen Maxima in den Beispielen 79, 80 und 81 ist genau der Abstand zwischen Filamenten, wobei zur Kenntnis zu nehmen ist, dass diese Periode sich nicht mit der Konzentration verändert. Im Gegensatz zu 9 verändert sich die Amplitude zwischen Maxima und Minima der Kraft jedoch nicht, wenn die Filamentkonzentration zunimmt. Die Filamentart spielt daher beim Bestimmen der Charakteristiken der Beziehung zwischen Schälkraft und Schälstrecke auch eine Rolle. Obwohl wir nicht durch Theorie gebunden sein wollen, nehmen wir an, dass wenn die Filamentmaterialcharakteristiken der Schaummatrix unähnlicher werden, die Amplitude zwischen Maxima und Minima zunimmt.
Andere einzigartige Eigenschaften, die durch ein Einkomponenten-Schaumsystem nicht erhältlich sind, jedoch durch Einschluss-Coextrusion von eingebetteten diskreten Strukturen erhältlich sind, können zum Beispiel handzerreißbar in der Längsrichtung entlang und zwischen Filamenten, verstreckungsablösbar, erhöhte Zugfestigkeitseigenschaften, maßgeschneiderte Haftung (siehe 9 und 11 und die entsprechende Erörterung) umfassen.
Einschluss-Coextrusion von thermoplastischen Filamenten in Schaummaterialien kann die Zugkraft und Dehnungscharakteristiken der Materialien dramatisch erhöhen. Diese Eigenschaften können durch Auswählen des optimalen Filamentmaterials und der optimalen Filamentkonzentration manipuliert werden, um Zugfestigkeitseigenschaften, die von hohe Beanspruchung/geringe Dehnung bis geringe Beanspruchung/hohe Dehnung variieren, zu produzieren. Das Haftungsverhalten in der Richtung sowohl parallel als auch senkrecht zu der Filamentrichtung kann durch Verändern des Filamentmaterials, des Filamentabstands und der Filamentkonzentration manipuliert werden.
Orientierte Schaumbeispiele 85–92
Einschicht- (B) und Dreischicht- (ABA) Schaumproben wurden wie in Beispiel 1, oben, hergestellt, mit den nachstehend vermerkten Ausnahmen. Die Schicht A ist eine ungeschäumte Haftklebstoffhautschicht, die unter Verwendung der Heißschmelzzusammensetzung 10 gebildet wurde. Die Schicht B ist eine geschäumte Schicht, die unter Verwendung der Heißschmelzzusammensetzung 10, verschiedener thermoplastischer Polymergemischkomponenten und verschiedener expandierbarer Mikrokugeln, erhältlich von Pierce Stevens, Buffalo, NY, gebildet wurde. Die Schicht A war ungefähr 2,5 mil dick und die Schicht B war ungefähr 40 mil dick. Die Extrudertemperaturen waren auf 93,3°C eingestellt und die Schlauch- und Düsentemperaturen waren auf 176,7°C eingestellt. Die thermoplastischen Gemischkomponenten wurden in verschiedenen Konzentrationen in Zone 1 eingetragen, die Heißschmelzzusammensetzung 10 wurde in Zone 3 eingetragen und die expandierbaren Mikrokugeln wurden in Zone 9 eingetragen. Das Haftklebstoffmaterial in den Schichten A wurde unter Verwendung eines 2 Inch Einschneckenextruders (SSE) von Bonnot eingespeist.
Sowohl die Schicht A als auch die Schicht B wurde von den Extrudern in einen Mehrschicht-Coextrusionsadapter unter Verwendung eines flexiblen Schlauchs mit einem äußeren Durchmesser von 0,5 Inch (1,27 cm) gepumpt. Die Schichten A und B wurden in einer ABA-Anordnung unter Verwendung eines Dreischichten-Coextrusionsadapters von Cloeren (Cloeren Company, Orange, TX, Modell 96-1501) mit einer ABA-Verteilerkassette kombiniert. Nachdem die Schichten in dem Coextrusionsadapter kombiniert worden waren, wurden die Materialien unter Verwendung einer 10 Inch (25,4 cm) breiten Ultraflex 40 Düse (Extrusion Dies Incorporated, Chippawa Falls, WI) zu einer planaren Folie geformt. Der Coextrusionsadapter und die Düse wurden beide bei Temperaturen von etwa 176°C betrieben. Der ABA-Aufbau trat aus der Düse aus und wurde auf eine temperaturgeregelte Edelstahl-Gießtrommel, die bei 7°C gehalten wurde, gegossen. Nach dem Abkühlen wurde der Schaum auf eine 0,127 mm dicke Polyethylen-Trennlage übertragen und auf einem Folienwickler gesammelt. Einschichtschaumaufbauten wurden hergestellt, indem der SSE von Bonnot außer Betrieb genommen wurde. Die Schaumproben wurden bei Raumtemperatur bei einem Verhältnis im Bereich von 2,5:1 bis 8:1 uniaxial orientiert (d.h. verstreckt im Bereich von 2,5- bis 8-mal ihre Länge).
Beispiel 85 wurde unter Verwendung der oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix, die aus 80 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 1, 20 Gew.-% Dow Engage 8200 und 4 pph F100D bestand, hergestellt. Es lagen keine Klebstoffhautschichten (d.h. Schichten A) vor. Die unvernetzten Schaumproben wurden bei Raumtemperatur uniaxial orientiert oder 2,5-mal ihre ursprüngliche Länge gestreckt (Verhältnis von 2,5:1).
Beispiel 86 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 85 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung der Schaummatrix 40 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 1, 60 Gew.-% Dow Engage 8200 und 4 pph F100D betrug.
Beispiel 87 wurde unter Verwendung der oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix, die aus 25 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 10, 75 Gew.-% Shell Kraton D 1107 und 4 pph F80S0D bestand, hergestellt. Es lagen keine Klebstoffhautschichten vor. Die unvernetzten Schaumproben wurden bei Raumtemperatur bei einem Verhältnis von 8:1 uniaxial orientiert.
Beispiel 88 wurde unter Verwendung der oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix, die aus 50 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 10, 50 Gew.-% DuPont Elvax 260 und 4 pph F80S0D bestand, hergestellt. Klebstoffhautschichten der Heißschmelzzusammensetzung 10 lagen vor (ABA). Die unvernetzten Schaumproben wurden bei Raumtemperatur bei einem Verhältnis von 2,8:1 uniaxial orientiert.
Beispiel 89 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 88 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung der Schaummatrix 50 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 10, 50 Gew.-% DuPont Elvax 260 und 6 pph F80SD betrug. Diese Proben besaßen minimale Dehnung und konnten nicht bei Raumtemperatur orientiert werden.
Beispiel 90 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 88 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung der Schaummatrix 50 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 10, 50 Gew.-% DuPont Elvax 260 und 9 pph F80SD betrug. Diese Proben besaßen minimale Dehnung und konnten nicht bei Raumtemperatur orientiert werden.
Beispiel 91 wurde unter Verwendung der oben erwähnten Bedingungen mit einer Schaummatrix, die aus 50 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 10, 50 Gew.-% Shell Kraton D 1107 und 4 pph F80SD bestand, hergestellt. Klebstoffhautschichten der Heißschmelzzusammensetzung 10 lagen vor (ABA). Die unvernetzten Schaumproben wurden bei Raumtemperatur bei einem Verhältnis von 6:1 uniaxial orientiert.
Beispiel 92 wurde hergestellt, indem dem Verfahren für Beispiel 91 gefolgt wurde, mit der Ausnahme, dass die Zusammensetzung der Schaummatrix 50 Gew.-% Heißschmelzzusammensetzung 10, 50 Gew.-% Shell Kraton D 1107 und 6 pph F80SD betrug. Klebstoffhautschichten der Heißschmelzzusammensetzung 10 lagen vor (ABA). Die Proben wurden bei Raumtemperatur bei einem Verhältnis von 6:1 uniaxial orientiert.
Tabelle 4
Thermische Vernetzerbeispiele 93–96
In Beispiel 93 wurden 100 Teile der Heißschmelzzusammensetzung 10 mit 2 Teilen F80 expandierbare Mikrokugeln und 5 Teilen des Vernetzungsmittels N,N,N',N-Tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamid (erhältlich als Primid XL-552 von EMS Chemie) gemischt und bei einer niedrigeren Temperatur als die Aktivierungstemperatur des Vernetzers durch eine Düse zu einer Dicke von etwa 1 mm extrudiert. Der resultierende Schaum wies eine geringe Menge an Gelteilchen auf, verhinderte jedoch nicht die Bildung und Extrusion des Schaums. Der Schaum wurde auf eine silikonisierte Polyester-Trennlage laminiert und abgekühlt. Eine zweite silikonisierte Polyester-Trennlage wurde auf den Klebstoff laminiert und das Laminat für 30 Minuten in einem Ofen, der auf 177°C eingestellt war, gehärtet. Nach dem Abkühlen wurden die Proben auf 90°-Schälfestigkeit gemäß der oben beschriebenen Prüfung geprüft, mit der Ausnahme, dass die Proben auf ein Metallsubstrat, das mit einem DCT5002 Autolack beschichtet war, aufgebracht wurden und das Altern wie folgt geändert wurde. Die Prüfergebnisse in Newton/Dezimeter nach dem Altern betrugen:
20 Minuten bei 22°C – 37,8 N/dm
3 Tage bei 22°C – 90,0 n/dm
3 Tage bei 100°C/100% Feuchtigkeit – 186,3 N/dm
3 Tage bei 70°C – 565 N/dm
In den Beispielen 94–96 wurden die Klebstoffe gemäß dem Verfahren von Beispiel 93 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die verwendeten Vernetzungsmittel und Zusammensetzungen wie folgt sind:
In Beispiel 94, 50,7 Gramm Heißschmelzzusammensetzung 10, 1,1 Gramm F80 expandierbare Mikrokugeln und 5 Gramm Diglycidylether von Bisphenol A (erhältlich als Epon^TM 828 von Shell Chemical Co.).
In Beispiel 95, 39 Gramm Heißschmelzzusammensetzung 10, 0,8 Gramm F80 expandierbare Mikrokugeln, 4 Tropfen eines cycloaliphatischen Epoxidharzes (erhältlich als SarCat K126 von Sartomer), 1 Tropfen Tris-2,4,6-(dimethylaminomethyl)phenol (erhältlich als K-54 von Anchor Corp.
In Beispiel 96, 39,2 Gramm Heißschmelzzusammensetzung 10, 0,8 Gramm F80 expandierbare Mikrokugeln, 0,1 Gramm N,N,N',N-Tetrakis(2-hydroxyethyl)adipamid, gelöst in 2 Tropfen Wasser.
Andere Ausführungsformen sind innerhalb der folgenden Ansprüche.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Polymerschaums, wobei das Verfahren umfasst: (a) Bereitstellen von mehreren expandierbaren polymeren Mikrokugeln und einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung, die weniger als 20 Gew.-% Lösemittel enthält, wobei jede expandierbare polymere Mikrokugel eine Polymerhülle und ein Kernmaterial in der Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer Kombination davon umfasst, das beim Erwärmen expandiert, wobei die Expansion des Kernmaterials wiederum dazu führt, dass die Hülle expandiert; (b) Schmelzmischen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung und der mehreren expandierbaren polymeren Mikrokugeln unter Prozessbedingungen, die Temperatur und Schergeschwindigkeit umfassen, die so gewählt werden, dass eine expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung entsteht; (c) Extrudieren der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung durch eine Düse, um den Polymerschaum zu bilden; und (d) mindestens teilweises Expandieren von mehreren der expandierbaren polymeren Mikrokugeln, bevor die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung aus der Düse austritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schritts des mindestens teilweise Expandierens die expandierbaren polymeren Mikrokugeln größtenteils expandiert werden, bevor die expandierbare, extrudierbare Zusammensetzung aus der Düse austritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schritts des mindestens teilweise Expandierens die mehreren expandierbaren, polymeren Mikrokugeln nach dem Schmelzmischschritt, und bevor die expandierbare extrudierbare Zusammensetzung aus der Düse austritt, mindestens teilweise expandiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Erwärmen des Polymerschaums umfasst, um mehrere der polymeren Mikrokugeln, die nach dem Austreten aus der Düse expandierbar sind, mindestens teilweise zu expandieren.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Vernetzen der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung oder des Polymerschaums umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Coextrudieren der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung mit mindestens einer anderen extrudierbaren Polymerzusammensetzung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Coextrudieren der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung mit mindestens einer anderen extrudierbaren Polymerzusammensetzung, die eine Klebstoffpolymerzusammensetzung ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Coextrudieren der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung mit mindestens einer anderen extrudierbaren Polymerzusammensetzung in der Form von mehreren diskreten Strukturen, die mit dem Polymerschaum verklebt oder darin eingebettet sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerzusammensetzung eine Scherviskosität, gemessen bei einer Temperatur von 175°C und einer Schergeschwindigkeit von 100 s^–1, von mindestens etwa 30 Pascal-Sekunden aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerzusammensetzung nicht mehr als 10 Gew.-% Lösemittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die expandierbaren polymeren Mikrokugeln im Wesentlichen homogen innerhalb der expandierbaren, extrudierbaren Zusammensetzung verteilt sind.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner Kleben des Polymerschaums auf eine Fläche, um eine Klebeverbindung zu bilden, und Erwärmen des Polymerschaums, um die polymeren Mikrokugeln, die nach dem Austreten aus der Düse expandierbar sind, mindestens teilweise zu expandieren, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner Positionieren des Polymerschaums auf einer Fläche und dann mindestens teilweise Expandieren der mehreren polymeren Mikrokugeln, die nach dem Austreten aus der Düse expandierbar sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens eine düsengeformte Fläche des Polymerschaums glatt ist mit einem Ra-Wert von weniger als 75 Mikrometern, gemessen durch Lasertriangulation-Profilmessung.
Gegenstand, der den Polymerschaum, der nach dem Verfahren nach Anspruch 1 erhältlich ist, umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum ein Gemisch aus zwei oder mehr Polymeren, die hinreichend frei von Urethan-Vernetzungen und Harnstoff-Vernetzungen sind, so dass keine Isocyanate in dem Polymerschaum benötigt werden, umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum aus einer extrudierbaren Zusammensetzung mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 10.000 g/mol hergestellt ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum ein Gemisch, das ein Klebstoffpolymer umfasst, ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum mehrere der expandierbaren polymeren Mikrokugeln, die immer noch mindestens teilweise expandierbar sind, aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum zwei oder mehr Polymere aufweist und mindestens ein Polymer eine Morphologie, die aus kugelförmig, ellipsenförmig, faserartig, cokontinuierlich oder Kombinationen davon ausgewählt ist, aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum ein Haftklebstoffpolymer umfasst und mindestens eins der Polymere aus ungesättigten thermoplastischen Elastomeren, acrylatunlöslichen gesättigten thermoplastischen Elastomeren, acrylatunlöslichen teilkristallinen Polymeren, acrylatunlöslichen amorphen Polymeren, Elastomeren, die ultraviolettstrahlungsaktivierbare Gruppen enthalten, und Haftklebstoffen und Schmelzklebstoffen, die aus nicht photopolymerisierbaren Monomeren hergestellt sind, ausgewählt ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Gegenstand ein Klebegegenstand, Dichtungsring, fugenabdichtender Gegenstand, schwingungsdämpfender Gegenstand, Klebebandträger, ein Träger einer reflektierenden Folie, ein ermüdungsbeständiges Vlies, Schleifgegenstandsträger, Klebefeld von erhöhten Fahrbahnmarkierungen, medizinischer Verband oder Abdichtungsgegenstand ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum axial orientiert ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum ein Klebstoff ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum vernetzt ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Gegenstand mindestens eine andere Polymerzusammensetzung in der Form von mehreren diskreten Strukturen, die mit dem Polymerschaum verklebt oder darin eingebettet sind, umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 15, der ferner ein erstes Substrat, das an dem Polymerschaum anhaftet, umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 15, der ferner ein erstes und zweites Substrat umfasst, wobei der Polymerschaum zwischen dem ersten und zweiten Substrat angeordnet ist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum eine Fläche, die gemustert ist, aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum eine gleichmäßige Größenverteilung der polymeren Mikrokugeln aufweist.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei mindestens eine düsengeformte Fläche des Polymerschaums glatt ist mit einem Ra-Wert von weniger als 75 Mikrometern, gemessen durch Lasertriangulation-Profilmessung.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei die polymeren Mikrokugeln im Wesentlichen homogen innerhalb des Polymerschaums verteilt sind.
Gegenstand nach Anspruch 15, der ferner eine Klebstoffschicht, die an dem Polymerschaum klebt, umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 33, wobei die Klebstoffschicht einen Haftklebstoff oder einen wärmeaktivierbaren Klebstoff umfasst.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Polymerschaum mindestens einen Teil eines Gegenstandes zum Ausschäumen von Hohlräumen umfasst.
Gegenstand, umfassend: eine Aussparung; einen Gegenstand zum Ausschäumen von Hohlräumen, umfassend einen Polymerschaum, der durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erhältlich ist, umfassend eine polymere Matrix und mehrere mindestens teilweise expandierte polymere Mikrokugeln und gegebenenfalls ein aktiviertes Treibmittel, wobei der Gegenstand zum Ausschäumen von Hohlräumen in der Aussparung positioniert ist und die Aussparung teilweise oder vollständig füllt.
Gegenstand nach Anspruch 36, wobei der Gegenstand zum Ausschäumen von Hohlräumen ein Klebegegenstand ist.
Gegenstand nach Anspruch 36, wobei die Aussparung durch mindestens eines der Folgenden definiert ist: einen Zwischenraum zwischen zwei oder mehr Flächen, zwei oder mehr gegenüberliegende und auseinander angeordnete Substrate, ein Durchgangsloch oder einen Hohlraum.