[发明专利]由泡沫聚合物材料压缩成型塑料盖的方法

说明书

技术领域

本发明大致涉及由聚合物材料压缩成型物品例如塑料盖及类似物，并且更具体地涉及由泡沫聚合物材料压缩成型物品例如塑料盖的方法，从而理想地实现重量和成本的节省，同时提供具有预期结构和相关性能特征的成型盖。

背景技术

成型的塑料盖，例如在盛有碳酸和非碳酸饮料以及其它食物和非食物产品的容器上使用，已经在市场上得到了普遍认可。事实证明这种塑料盖的压缩成型是非常经济有效的，允许具有必须的结构和密封性能的盖高速经济地形成，从而允许它们经济有效地使用在各种饮料和其它产品上。

泡沫聚合物材料的使用，例如用于形成注射成型的物品，在本领域内广泛已知了。通过制造两相聚合物材料，包括由聚合物材料和气穴形成的多孔结构，可以实现预期的材料节省，同时仍能提供具有必要结构特征的物品。用于制造这种泡沫聚合物物品的技术包括将化学发泡或“起泡”剂引入到聚合物熔化液流中，以及将气体注射到聚合物熔融物内。在典型的过程中，通过在聚合物材料被输送到相关模具时控制聚合物材料的压力来控制气体在聚合物材料内的膨胀。也可以采用化学成形剂，因为此处理有助于物品的注射成型，例如用于填充和平滑地减少痕迹和隐藏的缺陷。

典型的回转式压缩成型工具技术需要将聚合物或塑料熔融材料的被计量过的填料输送到打开的模具。然后闭合模具，并且阳芯销被插入到模具空间内，从而将被测量的塑料填料迁移形成预期的产品形状。有时这被称为“力驱动”系统。塑料材料在成形和最终冷却时产生的“液力”反作用力平衡用于驱动芯销的力，并且停止芯销到模具空间内的深入。因此，施加于芯销上的成形压力典型地约2,000psi，在这部分的初始成形过程中此力被全部传递到塑料填料上。

此回转式压缩成型工具对于由非发泡型聚合物材料成形盖来说工作良好，并且在商业上已经很成功地用于制造这种产品。但是，当相同的技术被用于由非牛顿或非各向同性且高度可压缩性的预发泡的塑料熔融物填料形成盖，结果便是初始施加全部芯销成形载荷影响成型的物品中的气泡的保持，并且大大限制了预期的降低盖密度的能力。事实上，成型的力超过了被成型的物品的某些部分的承载能力，“压制”或减少了泡沫聚合物的膨胀。

在使用泡沫材料的回转式压缩成型中，预发泡的塑料填料在大气压下被输送至开放的腔，并且在模具被闭合之前在此环境下保持很短的一段时间，并且芯销的作用使填料形成预期的最终产品的形状。在暴露于大气压下的这段时间(典型地被称为“停留时间”)中，混合在聚合物中的气体已经形成气泡并且膨胀所测量的塑料熔融物填料。因此，当成形销将全部初始成形载荷施加到预发泡的塑料填料上时，直接传递至聚合物上的载荷大小大到足以对成型物品中气泡的保持造成限制，并且有力地压制所有进一步发泡作用，即使在模具空间通过预定的工具作用被快速且精确地膨胀时。本发明指向压缩成型塑料物品的方法，使得在使用预发泡的被测量的塑料熔融物填料时显著降低产品的密度。

如上所述，希望使用泡沫聚合物材料通过大大降低材料密度而大大降低塑料盖产品的重量。预期地，这导致在从聚合物材料制造物品的过程中显著节省材料成本。在上下文中，预期的目的包括“再使用”、“再循环”和“降低”，本发明预期地通过使用初始形成预期的盖产品的更少材料“降低”也就是实现“污染源减少”。

本发明的另一个方面涉及获得预期的可发泡的熔化的聚合物材料。在使回转式压缩成型中使用的聚合物材料发泡的过程中，非常希望保持充足的压力，以将气体保持在挤出的聚合物熔融物液流的溶液内，一直到熔融物离开压缩成型喷嘴。一旦熔融物液流离开喷嘴，其被分割成单体的泡沫颗粒，并且单体的泡沫颗粒被输送至模腔，用于通过压缩成型而形成最终的盖产品。保持充足的气体压力可以通过减小压缩成型喷嘴中的孔尺寸/面积而最容易地实现。减小了的孔尺寸/面积将提供足够的流阻，用于将喷嘴上游的熔融物压力增加到足以将大部分气体保持在溶液中的水平。

不利地，简单地减小孔尺寸/面积大致改变了被分割的泡沫颗粒的物理尺寸和纵横比(aspect ratio)。小到足以保持充足的气体压力的孔尺寸/面积导致实质上不可能适应于模腔的可用空间的颗粒尺寸和纵横比。因此，简单地减小喷嘴的孔尺寸/面积以保持充足的气体压力不能呈现用于在典型的回转式压缩成型工艺中制造聚合物泡沫材料的可行制造方法。