CN101198469B - 泡沫体-纸板层压体、掺入它的制品及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用就地发泡法制备的泡沫体-纸板层压体(泡沫体-纸板层压体)。通过在含湿的纸板上挤出LDPE聚合物，提供LDPE涂布的纸板材料，从而形成本发明的泡沫体-纸板层压体。一旦加热LDPE涂布的纸板，在纸板内的湿气产生蒸汽充当LDPE的发泡剂并获得LDPE泡沫体。通过物理粘合聚合物到纸板上，将该泡沫体粘合到纸板上。本发明的泡沫体-纸板层压体显示出绝缘和缓冲性能。泡沫体-纸板层压体适合于用于例如绝缘饮料杯、食品使用容器、包装材料和其中层压体可能有用的其他产品上。

Description

泡沫体-纸板层压体、掺入它的制品及其制备方法
相关申请的交叉参考 
本申请要求2005年6月17日提交的美国临时申请Nos.60/691404和2005年8月4日提交的60/705605的优先权。这些申请的每一篇的公开内容在此通过参考全文引入。 
发明领域
本发明涉及使用就地发泡工艺制备的泡沫体-纸板层压体。通过在含湿的纸板上挤出LDPE共聚物，形成本发明的泡沫体-纸板层压体，从而提供LDPE涂布的纸板材料。一旦加热LDPE涂布的纸板，在纸板内的湿气，尤其蒸汽充当LDPE的发泡剂并获得LDPE泡沫体。通过物理粘合聚合物到纸板上来粘合泡沫体。本发明的泡沫体-纸板层压体显示出绝缘和缓冲性能。泡沫体-纸板层压体适合于在例如绝缘饮料杯、食品使用容器、包装材料和其中绝缘和/或缓冲层压材料可能有用的其他产品内。 
发明背景 
通过使用就地发泡工艺制备的泡沫体-纸板层压体已知用于绝缘饮料杯，所述绝缘饮料杯被本发明的受让人在商业上以 
Figure GSB00000412894000011
销售。在Iioka的美国专利No.4435344中公开了制备杯子泡沫表面所使用的基础技术，其公开内容在此通过参考全文引入。 
为了制造这一产品，一般地，制造饮料杯以包括底板和侧壁，其中这二者均由纸板材料制成。在施加底板之前，挤出LDPE到侧壁材料的一个表面上。挤出LDPE和HDPE的共混物到侧壁材料的另一侧上。通过将未发泡的饮料杯置于烘箱内，并加热它到高于外部LDPE涂层的熔点，从而就地进行LDPE涂布的外部侧壁的发泡。在纸板内的湿气引起蒸汽形成，这是因为蒸汽占据比液体水更多的体积，产生压力，从而在LDPE涂布的外部杯表面上提供发泡作用。在杯子内部的 HDPE/LDPE层防止蒸汽逸向饮料杯的内部，导致外层优先发泡。按照这一方式制造的杯子显示出优越的绝缘性能，特别是相对于热的液体，例如咖啡、茶和类似物。该杯子也合适地用于冷饮。 
在Grishchenko等人的美国专利No.5993705(在此通过参考引入)中公开了就地发泡工艺的制造方面的改良。在‘705专利中，容器在传输带上传输通过烘箱，引起在容器上的可发泡材料发泡并变为绝热层。在传输带的各支架(holder)上承载容器，所述支架防止容器彼此接触，同时在容器壁的外部涂层发泡。还参见Grishchenko等人的美国专利No.6328557(在此通过参考引入)。 
尽管PerfecTouch绝缘杯制造了许多年，但最近这一产品经历巨大增加的需求。在尝试满足这一需求中，确定使用已有的方法与材料，使用大于约300英尺/分钟的基料速度下，不可能获得合适的泡沫体质量。 
因此确定希望开发改进的方法更加有效地进行就地发泡工艺。再进一步地，确定希望与使用以前的工艺和材料相比，尽可能少的聚合物来获得合适的泡沫体质量。本发明满足这些目的和其他目的。 
发明概述 
一方面，本发明提供由根据ASTM 1238测量的MI大于8到约20g/10min的LDPE制备的泡沫体-纸板层压体。在进一步的形式中，通过降低在纸板上涂布的挤出LDPE的取向的一种或更多种方法，制备本发明的泡沫体-纸板层压体的泡沫体方面。通过首先在纸板上挤出LDPE，提供LDPE涂布的纸板材料，获得泡沫体。然后加热该材料，提供从纸板中释放蒸汽。蒸汽起着发泡剂的作用，并使LDPE就地发泡。一旦完成发泡过程，则LDPE泡沫体物理地粘合到纸板上，以提供泡沫体-纸板层压体。本发明的泡沫体-纸板层压体适合于在绝缘饮料杯、包装材料以及许多其他产品中使用。使用此处规定的LDPE，已发现在与以前允许的相比，在显著较高的速度下制备泡沫体-制备层压体。此外，与使用现有技术的方法制备的泡沫体相比，根据本发明制备的泡沫体的特征得到显著改进。 
在随后的说明书中部分列出了本发明的额外优点，且根据说明书，部分是显而易见的，或者可通过实践本发明来知悉。通过在所附权利要求中特别地指出的要素和结合来实现并达到本发明的优点。要理解前述一般性说明和以下的详细说明二者仅仅是例举和说明且不是要求保护的本发明的限制。 
附图简述 
以下参考附图，详细地描述本发明，其中类似的数字表示类似的部件和其中： 
图1是由本发明的泡沫体-纸板层压体制备的饮料杯的纵剖面图和截面视图； 
图1a是图1的绝缘饮料杯的细节，它示出了在其中底板与纸板侧壁相连的区域内图示的各层。 
图2是阐述使用缝型模头装置，用LDPE涂布纸板的示意图。 
图2a是根据本发明的一个方面的泡沫体-纸板层压体的示意图，它包括在内部壁上的吸留层，和在另一侧上的LDPE泡沫层。 
图3是泡沫体-纸板截面的显微照片图，其中将熔体指数为5.7g/10min的LDPE以200ft/min的基料速度施加到纸板上。 
图4是泡沫体-纸板截面的显微照片图，其中将熔体指数为5.7g/10min的LDPE以450ft/min的基料速度施加到纸板上，其中没有优化挤出条件。 
图5是泡沫体-纸板截面的显微照片图，其中将熔体指数为5.7g/10min的LDPE以200ft/min的基料速度施加到纸板上。 
图6是泡沫体-纸板截面的显微照片图，其中将熔体指数为5.7g/10min的LDPE以450ft/min的基料速度施加到纸板上，其中没有优化挤出条件。 
图7是对于各种熔体温度和挤出速度来说，在5.7MI的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图8是对于各种熔体温度来说，在300fpm的挤出速度下，在5.7MI 的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图9是对于各种熔体温度来说，在450fpm的挤出速度下，在5.7MI的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图10是对于各种挤出速度来说，在5.7MI的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图11是对于各种挤出速度来说，在5.7MI的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图12是对于各种挤出速度来说，在4.5MI的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图13是对于各种挤出速度来说，在12.0MI的LDPE发泡之后，聚合物泡沫体的厚度相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。 
图14是对于各种MI的LDPE来说，在300fpm的基料速度下，平均聚合物泡沫体厚度(mil)相对于LDPE熔体指数所作的图表。 
图15A是使用40mil的模头间隙和5″的气隙，在450英尺/分钟的基料速度下，由5.7MI的LDPE生产的泡沫体-纸板层压体的显微照片图。 
图15B是图15A的泡沫体-纸板层压体的进一步的视图。 
图16A是使用20mil的模头间隙和9″的气隙，在450英尺/分钟的基料速度下，由5.7MI的LDPE生产的泡沫体-纸板层压体的显微照片图。 
图16B是图16A的泡沫体-纸板层压体的进一步的视图。 
图17A是使用20mil的模头间隙、13″的气隙和22磅/令的涂层重量，在450英尺/分钟的基料速度下，由5.7MI的LDPE生产的泡沫体-纸板层压体的显微照片图。 
图17B是图17A的泡沫体-纸板层压体的进一步的视图。 
图18A是使用20mil的模头间隙、13″的气隙和24磅/令的涂层重量，在450英尺/分钟的基料速度下，由13.7MI的LDPE生产的泡沫体 -纸板层压体的显微照片图。 
图18B是图18A的泡沫体-纸板层压体的进一步的视图。 
图19A是使用20mil的模头间隙、9″的气隙和22磅/令的涂层重量，在450英尺/分钟的基料速度下，由4.5MI的LDPE生产的泡沫体-纸板层压体的显微照片图。 
图20A是由MI为12.0的LDPE使用20mi l的磨头间隙，13″气隙和26磅/令的涂层重量在450英尺/分钟的基料速度下制备的泡沫-纸板层压板的显微照片。图20B是对图20A的泡沫-纸板层压体的另一视图。 
图20B是图20A的泡沫体-纸板层压体的进一步的视图。 
图21A和21B是各种泡沫体-纸板层压体的激光扫描的表面图像。图22A和22B是图21A和21B样品的各向同性的角度图表。 
图23是在11″的气隙和20mil的模头间隙下，在各种熔体温度和挤出速度下，13.7MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表。 
图24是在各种挤出速度下，各种MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表。 
图25是在各种烘箱温度和停留时间下，5.7MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表。 
图26是在各种烘箱温度和停留时间下，12.0MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表。 
图27是在各种烘箱温度和停留时间下，13.7MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表。 
图28是在各种烘箱温度和停留时间下，5.7MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表，其中烘箱温度高于图25的那些。 
图29是在各种烘箱温度和停留时间下，12.0MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表，其中烘箱温度高于图26的那些。 
图30是在各种烘箱温度和停留时间下，13.7MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的图表，其中烘箱温度高于图27的那些。 
图31是在各种烘箱温度和停留时间下，12.0MI的LDPE的聚合物泡沫体厚度的视觉特征和厚度的比较。 
发明详述 
具体地说，本发明公开了以下内容： 
1.一种LDPE泡沫体-纸板层压体，它包括： 
a)含由根据ASTM 1238测量的熔体指数为8.0-20.0g/10min的LDPE制备的泡沫体的第一层； 
b)含纸板的第二层； 
其中通过就地法制备该层压体； 
其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少90％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。 
2.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中层压体包括第三层，所述第三层包括置于与泡沫层相对的纸板表面上的吸留层。 
3.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中LDPE的熔体指数为10.0-20.0g/10min。 
4.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中LDPE以小于30磅/令纸板存在于纸板上。 
5.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中LDPE以小于25磅/令纸板存在于纸板上。 
6.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中泡沫层的厚度小于15mil。 
7.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中泡沫层的厚度小于10mil。 
8.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中至少95％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。 
9.上款1的泡沫体-纸板层压体，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中泡沫体泡孔的平均MD比小于1.5。 
10.由上款1的泡沫体-纸板层压体制备的绝缘的容器。 
11.由上款1的泡沫体-纸板层压体制备的包装材料。 
12.由上款1的泡沫体-纸板层压体制备的抗滑材料。 
13.一种LDPE泡沫体-纸板层压体，它包括： 
a)含由根据ASTM 1238测量的熔体指数为8.0g/10min-20.0g/10min制备的泡沫体的第一层； 
b)合纸板的第二层； 
其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少90％的泡沫体泡孔的的平均MD比小于1.5，和其中通过就地法制备该层压体。 
14.制备泡沫体-纸板层压体的方法，该方法包括： 
a)提供具有外层和里层的纸板，其中纸板的含湿量为4-10％； 
b)提供根据ASTM 1238测量的熔体指数为至少8.0g/10min的熔融LDPE； 
c)使用挤出机，施加熔融的LDPE到纸板的外表面上，由此提供LDPE涂布的纸板材料，其中施加速度为至少350ft/min；和 
d)在220°F-330°F下加热纸板材料至少30秒，由此导致从纸板中以蒸汽形式释放湿气，其中蒸汽量足以提供LDPE泡沫体，和其中该泡沫体粘合到纸板表面上，从而提供泡沫体-纸板层压体。 
15.上款14的方法，其中在加热纸板材料之前，施加吸留层到纸板材料的内表面上。 
16.上款15的方法，其中吸留层包括聚烯烃。 
17.上款15的方法，其中吸留层包括LDPE、HDPE或其共混物。 
18.上款14的方法，其中在小于30磅/令下，施加熔融的LDPE到纸板上。 
19.上款14的方法，其中在小于25磅/令下，施加熔融的LDPE到纸板上。 
20.上款14的方法，其中挤出机具有9-20英寸的气隙距离。 
21.上款14的方法，其中挤出机具有10-25mil的模头间隙距离。 
22.上款14的方法，其中LDPE的熔融温度为575-625°F。 
23.上款14的方法，其中进行加热步骤45-180秒。 
24.上款14的方法，其中在250-325°F下进行加热步骤。 
25.上款14的方法，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少90％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。 
26.上款14的方法，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少95％ 的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。 
27.上款14的方法，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，和其中至少90％的泡沫体泡孔的MD比小于1.5。 
28.上款25的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于15mil。 
29.上款25的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于10mil。 
30.上款14的方法，其中在18-27磅/令的涂层重量下施加LDPE。 
31.制备LDPE泡沫体-纸板层压体的方法，该方法包括： 
a)提供具有内表面和外表面的纸板，其中纸板的含湿量为4％-10％； 
b)提供根据ASTM 1238测量的熔体指数为至少5.0g/10min的熔融LDPE； 
c)使用挤出机，施加熔融的LDPE到纸板的外表面上，其中LDPE以至少325英尺/分钟的基料速度施加，从而提供LDPE涂布的纸板材料； 
d)在220°F-330°F的温度下加热LDPE涂布的纸板材料至少30秒，由此提供在纸板中以蒸汽形式的湿气释放，其中蒸汽量足以导致LDPE发泡，和其中该泡沫体粘合到纸板材料表面上， 
由此提供含泡沫体泡孔的泡沫体-纸板层压体，其中至少90％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。 
32.上款31的方法，其中根据ASTM 1238测量，LDPE的MI为至少8.0g/10min。 
33.上款31的方法，其中在加热步骤之前，施加吸留层到纸板的内表面上。 
34.上款33的方法，其中吸留层包括聚烯烃。 
35.上款33的方法，其中吸留层包括LDPE、HDPE或其共混物。 
36.上款31的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于15mil。 
37.上款31的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于10mil。 
38.上款31的方法，其中挤出机的气隙距离为9-20英寸。 
39.上款31的方法，其中挤出机的模头间隙距离为10-25mil。 
40.上款31的方法，其中LDPE的熔融温度为575-625°F。 
41.上款31的方法，其中在18-27磅/令下施加LDPE到纸板上。 
42.上款31的方法，其中基料速度为350英尺/分钟-900英尺/分钟。 
43.上款31的方法，其中进行加热45-180秒。 
44.上款31的方法，其中在250-325°F下进行加热。 
通过参考本发明和此处提供的实施例中的下述详细说明，本发明将更加容易理解。在公开并描述本发明之前，要理解以下所述的各方面不限于所讨论的具体方法或材料，这当然可以变化。还要理解此处所使用的术语仅仅是描述特定方面的目的且不打算限制。 
此处所使用的术语具有其常见的含义。以下给出了在这一专利中所使用的术语的例举的定义。 
通常此处用“约”一个特定值和/或“约”另一特定值表达范围。当表达这一范围时，另一实施方案包括从一个特定值和/或到另一特定值。类似地，当通过在前使用“约”，近似地表达数值时，要理解特定值形成另一实施方案。进一步要理解每一范围的端点相对于另一端点和独立地其他端点均是重要的。 
根据ASTM 1238测量“熔体指数”，和单位为g/10min。为了简便起见，熔体指数此处可缩写为“MI”。还列出不具有单位的所述的熔体指数；然而，应当理解当没有单位地列出时，所述的熔体指数的单位为g/10min，和根据ASTM 1238测量熔体指数。 
“熔体温度”是指施加涂层到纸板上所使用的挤出模头处的温度。 
“每令”是指每3000英尺2的纸板，它是本领域的普通技术人员之一使用的常见测量方法。 
除非另有说明，所提到的ASTM试验方法是指2005年6月1日的生效变通方案，除非另有说明。在本申请中提到的每一ASTM在此通过参考全文引入。 
通过测量泡沫体-纸板层压体的总厚度来测定泡沫体-纸板层压体中的泡沫体厚度。以泡沫层、纸板层和在纸板内表面上的吸留层的总厚度(mil)形式列出此处所使用的泡沫体厚度。所有实例中使用的纸板层厚约15mil。吸留层的厚度可以忽略不计。因此，例如报道约25mil的厚度将具有约15mil的纸板厚度和约10mil的LDPE厚度。通常在样品上至少5个位置处测量总厚度并平均。 
“LDPE”是指“低密度聚乙烯”。LDPE也被称为“高压聚乙烯”，这是因为它典型地在范围为82-276MPA(800-2725atm)的压力下生产。通常以或者管状或者搅拌的高压釜反应器生产LDPE。常规地，LDPE定义为密度约0.915至0.940g/cm3的均聚物，然而在LDPE产品中有时使用共聚单体(密度在0.940g/cm3以上的产品被视为HDPE)。 
HDPE是指“高密度聚乙烯”。根据ASTM D 1248-84定义HDPE为乙烯聚合的产物，其密度为大于或等于0.940g/cm3。这一范围同时包括乙烯的均聚物和它与小量α-烯烃的共聚物。 
可在Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第4版，第17和19卷(Wiley 1996)中找到关于聚乙烯聚合物的进一步信息。 
“mil”是指千分之几英寸。 
“SEM”是指扫描电子显微图片。 
“FPM”是指英尺/分钟。 
本领域的普通技术人员之一要意识到，通常通过首先使LDPE发泡，提供泡沫体结构，从而制造没有使用就地工艺制备的泡沫体-纸板层压体。然后将这一泡沫体结构单独地例如用粘合剂粘合到纸板上，以提供层压体。这种发泡使用常规的发泡剂，例如气体(例如烃气体或CO2)或化学发泡剂，以制备泡沫体。采用这种泡沫体制造方法的情况下，发现发泡工艺的显著更好的控制。 
相反，就地方法生产泡沫体的主要机理是通过从纸板中蒸发水产生蒸汽。本发明的发明人发现这种就地方法要求LDPE性能、挤出的涂层性能和纸板性能的仔细平衡，以提供具有本发明进一步讨论的满意泡沫体的泡沫体-纸板层压体，其中在没有施加单独的粘合剂的情况下，泡沫体合适地粘合到纸板表面上。 
为了制备本发明的泡沫体-纸板层压体的泡沫体方面，将LDPE挤出到在其内具有一定湿气量的纸板材料上。然后将该泡沫体-纸板层压体置于烘箱内或者其他类型的加热系统内。在加热过程中，聚合物软化，和在纸板内的湿气转化成蒸汽。蒸汽引起LDPE涂层软化且蒸汽充当发泡剂使LDPE涂层发泡，提供泡沫体泡孔。 
发明人确定适合于提供满意的泡沫体形成的LDPE性能显著不同于挤出的LDPE涂布的纸板结构的一般应用，例如在包装应用中使用的那些所要求的性能。特别地，发明人确定挤出的LDPE涂层的性能对于获得满意的LDPE母体来说是高度重要的。通过LDPE本身的性能，以及还通过本发明进一步讨论的加工参数来决定本发明中LDPE涂层的性能。 
如前所述，发明人的受让人曾经使用就地发泡方法制造绝缘饮料杯。然而，当最近这一产品的销售量增加时，在获得较高体积的泡沫体-纸板层压体(它是绝缘饮料杯的主要组分)方面遇到显著的难题。最初尝试增加所制造杯子的体积有点不成功。也就是说，当挤出速度增加同时保持所有其他变量(例如，LDPE的MI、挤出参数、烘箱温度等)相同时，得到不满意的产品质量。通过此处将详细地描述的实验，确定获得满意的LDPE泡沫体性能所需的聚合物性能与导致良好挤出的LDPE涂层所了解的性能不相匹配。 
本领域的普通技术人员之一会理解，使用低熔体指数的LDPE聚合物制备挤出涂层；较高熔体指数的聚合物(它通常“软化(softer)”聚合物并显示出较好的流动性能)用于注塑应用。本领域的普通技术人员之一通常不会寻求使用较高熔体指数的聚合物用于挤出涂布，这是因为所得涂层被视为太软，以致于无法提供具有有用性能的制品。 
尽管本发明的泡沫体-纸板层压体掺入挤出的LDPE聚合物涂层，但需要进一步加工这一挤出的涂层，以提供泡沫体-纸板层压体的泡沫体方面。现有技术因此指示应当使用较低熔体指数的聚合物制备挤出的LDPE涂层。然而，当在高的挤出速度(这是满足绝缘饮料杯增加的体积所需的)下运行时，低熔体指数的LDPE提供不了合适的发泡。所得泡沫体例如显示出低的长径比和差的粘合性。 
发明人深入研究表明提供良好的挤出涂层所需的性能必须与提供合适的泡沫体的聚合物性能平衡。这些性能进一步受到就地发泡法的局限性影响，其中发泡剂的效率是在纸板内湿气量的函数。在发泡工艺过程中和之后的挤出涂层的粘合性也与所得泡沫体的质量有关，这增加了获得良好结果的客体额外的变量。简而言之，发明人确定存在多个变量影响获得此处所述和要求保护的泡沫体-纸板层压体的能力。 
本发明提供使用就地发泡法制备的泡沫体-纸板层压体。一般地，在这一方法中，将LDPE聚合物挤出到具有合适量湿气的纸板材料上，提供LDPE涂布的纸板材料。然后将这一材料置于烘箱内，由此纸板内的湿气变为蒸汽。这一蒸汽然后充当LDPE的发泡剂，以提供LDPE泡沫体。一旦完成发泡过程，则泡沫体粘合到纸板表面上，提供本发明的泡沫体-纸板层压体、 
发明人发现为了获得本发明的泡沫体-纸板层压体，挤出的LDPE涂层必须包括足够“软”以便提供具有合适长径比的泡沫体的涂层。在发泡之后，挤出的LDPE泡沫体还必须合适地粘合到纸板表面上，以提供良好的泡沫体质量。 
令人惊奇地发现，当由此处所述的挤出的LDPE连同在其内包括合适量湿气的纸板材料制备本发明的泡沫体-纸板层压体时，可使用比以前可能的速度显著高的速度操作，获得本发明的泡沫体-纸板层压体。此外，与使用美国专利No.4435344(在此通过参考引入)中公开的现有技术的就地发泡法可获得的质量和一致性相比，本发明的泡沫体-纸板层压体中的泡沫体方面具有较好的质量和一致性，该专利公开 的内容在此通过这一参考全文引入。此处获得的泡沫体的改进的质量允许泡沫体-纸板层压体提供较高的绝缘性能。此外，层压体的表面在外观和质量上更加一致。因此与以前可获得的泡沫体-纸板层压体相比，本发明的泡沫体-纸板层压体在美学上更加吸引人。再进一步地，由于本发明的泡沫体-纸板层压体中的泡沫体方面的一致性得到改进，因此预期本发明的泡沫体-纸板层压体的缓冲性能也得到改进。 
鉴于上述，发明人确定为了使用就地法获得合适的泡沫体，需要提供LDPE涂层，其中最小化该聚合物的分子取向。然而，在尝试增加泡沫体-纸板层压体的制造体积，以便提供绝缘饮料杯时发现，在没有改性任何其他变量的情况下，基料速度的加速将导致增加的LDPE取向，这种增加的取向反过来降低LDPE发泡和/或在发泡之后合适地粘合到纸板表面上的能力。因此确定为了在泡沫体-纸板层压体上提供合适的泡沫体，需要确保在就地发泡法的条件(它本身受到限制)下，LDPE涂层没有取向到防止涂层合适地发泡的程度。 
第一方面，发明人确定与制备挤出的LDPE涂层典型地使用的低熔体指数的LDPE相反，可由具有较高熔体指数的LDPE聚合物合适地制备泡沫体-纸板层压体。发现这是由于下述事实导致的：当进行高速工艺时，就地发泡法受到使用低熔体指数聚合物的负面影响，这是当进行高速挤出工艺时，LDPE的取向增加导致的。 
在没有束缚于理论的情况下，认为对于特定的LDPE聚合物来说特定的LDPE的各种性能(例如，熔体指数)可影响发泡之前LDPE涂层的残留应变量。再进一步地，还认为挤出工艺参数将影响发泡之前LDPE涂层的残留应变量。认为这种较高的残留应变将抑制发泡(例如，LDPE过度取向，以致于在就地发泡工艺条件下无法发泡)。 
由于一方面确定在就地发泡工艺中，较高的熔体指数得到较好质量的泡沫体，因此本发明涉及由根据ASTM 1238测量的MI为8.0到约20g/10mi n的LDPE制备的泡沫体-纸板层压体。在进一步的方面中，本发明的LDPE基本上由根据ASTM 1238测量的MI为8.0到约20g/10min的LDPE组成。当在大于约350英尺/分钟的速度下进行挤 出工艺时，发现具有这一MI的LDPE显著较少地取向。正如所讨论的，认为这一较少的取向导致在本发明的就地工艺中形成较高的泡沫体质量。 
再进一步地，由根据ASTM 1238测量的MI大于8.0、8.5、9.0、9.5或10.0g/10min的LDPE制备本发明的泡沫体-纸板层压体。再进一步地，由根据ASTM 1238测量的MI为约8.5、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0、14.0、15.0、16.0、17.0、18.0、19.0或20.0g/10min的LDPE制备本发明的泡沫体-纸板层压体，其中任何所述的数值视需要包括上限或下限的端点。这一聚合物例如可获自WestlakeChemical(Houston，TX)。 
在制备本发明的泡沫体-纸板层压体中，将MI符合此处列出的规定范围的熔融LDPE挤出到纸板基底上。以下将更详细地讨论适合于本发明的挤出的熔体温度。 
还认为可在本发明中使用形成合适的分子取向以允许制备泡沫体的其他聚乙烯材料。关于这一点，基本上直链的乙烯聚合物可用作挤出的聚乙烯材料。在美国专利Nos.5272236和5278272中公开了这种聚合物，其公开内容在此通过参考全文引入。基本上直链的乙烯聚合物的合适的实例获自Dow Global Technologies(Freeport，TX)。 
在本发明中使用的尤其合适的纸板基底是固体漂白的硫酸盐纸板(“SBS”)。这一纸板以“杯子原料(cupstock)”或“板原料(platestock)”形式获自Georgia-PacificCorporation(Atlanta，GA)。SBS显示出良好的表面性能(例如光滑度)，结果发明人发现泡沫体和纸板之间的粘合性非常好。 
目前还认为其他类型的纸板合适地制备本发明的泡沫体-纸板层压体，只要这种纸板产品包括合适量的湿气充当LDPE的发泡剂(正如此处更加详细地讨论的)且具有合适的表面性能，在泡沫体和纸板表面之间提供充足的粘合性即可。例如，涂布的未漂白的牛皮纸板可用于本发明。再进一步地，也可合适地使用回收纸板(消费之前或之后回收的纸板中的任何一种或这两种)。 
一方面，LDPE不含外加的粘合剂材料，例如马来酸酐接枝共聚物或其他类型的粘合剂聚合物。正因为如此，LDPE对纸板的粘合通过LDPE涂层粘合到纸板上而发生。这是通过LDPE组分本身，物理固定挤出的LDPE到纸板表面上。为了提供合适的粘合性，认为纸板表面必须有点粗糙，以便提供LDPE充足的固定点。认为一定的表面粗糙度提供LDPE涂层与纸板表面接触更多的表面积。然而，认为纸板的表面粗糙度仅仅是影响LDPE粘合到纸板表面上的一个因素。 
尽管挤出的LDPE涂层坚固地固定到纸板表面上，但要理解当产生泡沫体时，LDPE以显著不同于LDPE挤出涂布的方式固定到纸板表面上。也就是说，当将LDPE的挤出涂层施加到表面上，以提供层压体(例如，在涂布的包装材料中)时，LDPE的基本上全部内表面与纸板相应的表面共同扩张(coextensive)。当由这一LDPE涂层制备泡沫体时，LDPE以显著较小扩张的方式将固定到纸板上，这是因为确定泡沫体泡孔的气孔代表LDPE涂层接触的损失。 
在进一步的方面中，可在将LDPE挤出到纸板表面上之前，通过施加表面处理剂到纸板表面上，改进LDPE粘合到纸板表面上。例如，可在LDPE挤出之前，对纸板进行电晕处理。也可使用提供纸板表面氧化效果的化学处理剂以促进粘合。再进一步地，可施加衔接层到纸板表面上，改进LDPE对纸板的粘合性。可通过本领域的普通技术人员之一在没有过度实验的情况下，鉴定合适的衔接层材料。 
发明人目前认为纸板材料的厚度对于所得泡沫体质量不是特别重要。因此认为具有宽泛范围厚度(厚度)的纸板可用于制备本发明的泡沫体-纸板层压体。作为非限定性实例，认为在此处可合适地使用约10-约50mil，或者约15-约30mil的纸板。本发明所得泡沫体-纸板层压体的厚度很大部分由所使用的纸板厚度来决定，这是因为泡沫体-纸板层压体的厚度包括所使用的泡沫体和纸板厚度之和。 
再进一步地，认为在本发明中合适地使用的纸板的基重没有显著影响所得泡沫体-纸板层压体的性能。正因为如此，所使用的纸板的基重通常由泡沫体-纸板层压体的所需最终用途来决定。例如，若使 用泡沫体-纸板层压体制备饮料杯，则纸板所需的基重为约100-约220磅/令或约140-约180磅/令。若使用泡沫体-纸板层压体制备一次性板或容器，则纸板所需的纸张基重为约100-约280磅/令或约160-约220磅/令。本领域的普通技术人员之一在没有过度实验的情况下，可测定合适的进一步的纸板基重。 
尽管目前认为纸板的厚度和基重对本发明的泡沫体-纸板层压体的性能来说不是重要的，但发明人确定所使用的纸板在加热之前必须在纸板内包括合适量的湿气，以便允许足够的蒸汽从纸板中逃逸，以便作为LDPE的发泡剂作用，导致发泡。在一些方面中，湿气的量对所得泡沫体质量来说是高度重要的。对于SBS纸板来说，已发现，在板内的湿气量应当为约4-约10％，这通过板的重量来测量。再进一步地，板内的湿气量可以是约5-约7％，这通过板的重量来测量。再进一步地，湿气量可以是约4、5、6、7、8、9或10％，这通过板的重量来测量，其中任何数值视需要可以是上限或下限端点。 
可使用任何合适的挤出设备涂布纸板；例如一种合适的涂布装置是配有36英寸宽EDI模头的Egan 34(Egan，Sommerville，NJ)挤出涂布机，所述模头具有带螺杆进料Cloeren组合块料的多层结构。 
在制备本发明的泡沫体-纸板层压体的泡沫体方面之前，将具有以上列出性能的LDPE挤出到具有前面所述特征的纸板上。已发现许多参数对提供具有良好泡沫体质量的泡沫体-纸板层压体来说是重要的。认为各种挤出参数显著影响发泡之前，LDPE涂层的所得取向。 
特别地，发明人确定重要的挤出参数至少包括：模头间隙、气隙(h)、旋转速度，即聚合物流出模头的速度(v0)和基料速度(v1)。已发现，这些参数通过挤出聚合物时经历的伸长应变ε影响发泡程度，认为这是由于横向(“MD”)分子取向导致的。 
在没有束缚于理论的情况下，发明人认为为了改进泡沫体的厚度和泡沫体泡孔的质量，必须最小化LDPE聚合物的伸长应变。如前所述，当在大于约350英尺/分钟的速度下进行挤出工艺时，可通过使用MI大于约8.0的LDPE来最小化伸长应变。然而，已发现，当改性数个挤 出参数时，可降低伸长应变量。正因为如此，发现可使用就地发泡法和MI为低至约5.7的LDPE来制备良好的泡沫体。此外，发现甚至当使用MI大于约8.0的LDPE时，这些挤出参数是有用的。发现当LDPE流出挤出机时，基料速度与旋转速度之比(v1/v0)：螺杆旋转速度与基料速度之比影响LDPE的牵伸。关于本发明的泡沫体-纸板层压体中的泡沫体方面，已发现增加这一比值(亦即挤出较高体积的LDPE到纸板表面上同时保持基料速度恒定)将增加LDPE层的挠曲劲度，而挠曲劲度的增加将产生更加一致的发泡。因此，本发明中必须考虑螺杆的旋转速度，以便在所需的基料速度下获得合适的涂层重量，以获得良好质量的LDPE泡沫体、 
模头间隙和气隙：发明人还确定降低模头间隙将降低LDPE的牵伸比，并因此降低LDPE的伸长应变。在没有束缚于理论的情况下，确定在到达挤出机辊隙之前，增加气隙将允许更多的时间供分子松弛。认为这将导致聚合物内较少的取向，所述较少的取向反过来在就地发泡工艺条件下导致较好的发泡。 
根据这一发现，气隙(挤出机辊隙和基料之间的距离)可以是约9-约20英寸，或者约10-约13英寸。再进一步地，气隙可以是9、10、11、12、13、14、15、17或20英寸，其中任何数值可视需要充当上限或下限端点。 
挤出机的模头间隙可以是约10-约25mil或约13-约17mil，其中任何数值可视需要充当上限或下限端点。再进一步地，挤出机的模头间隙可以是约10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、22或25mil，其中任何数值可视需要充当上限或下限端点。 
发现在大于约350英尺/分钟的基料速度下，这些所述的模头间隙和/或气隙参数当与MI低至约5.7的LDPE一起使用时，导致良好的泡沫体质量。这与现有技术的就地法所使用的模头间隙和气隙相反，当基料速度大于约350英尺/分钟时，在采用MI低至约5.7的LDPE的情况下，现有技术的就地法没有提供良好质量的泡沫体。 
在没有束缚于理论的情况下，认为较小的模头间隙可降低在挤出 工艺过程中LDPE聚合物链校准的倾向，从而通常增加LDPE挤出涂层内无定形区域的数量。认为这反过来导致“比较柔软”的LDPE挤出涂层，当置于就地工艺的条件下时，所述“比较柔软”的LDPE挤出涂层将改进LDPE聚合物的可发泡性和粘合性。 
聚合物厚度：发明人发现增加在纸板上挤出的LDPE的厚度将降低牵伸比(当所有其他变量保持恒定时)，已发现牵伸比的下降将降低发泡之前挤出的LDPE涂层内的残留聚合物应变。发明人还发现，较厚的LDPE涂层显示出较高的挠曲劲度，而较高的挠曲劲度通常抑制泡沫体的形成。当制备本发明的泡沫体-纸板层压体时，应当考虑这两个参数。 
在没有束缚于理论的情况下，认为降低牵伸比和较高的挠曲劲度这些相反的因素提供特定的涂层厚度，在所述特定的涂层厚度下，可在就地发泡法的条件下获得最大泡沫体厚度。重要的是，在就地发泡法中，存在通过纸板内包含的湿气提供的发泡剂作用最大量。简而言之，考虑到纸板内存在的湿气量，存在蒸汽发泡剂可有效地作用的涂层厚度上限。可行的聚合物厚度上限随着所使用的LDPE性能和随着挤出的LDPE挤出涂布粘合到纸板表面上的程度而变化。 
对于较低劲度的LDPE(例如，MI大于约8.0g/min的LDPE)来说，挤出的涂层重量可以小于约30磅/令，以获得合适的泡沫体。特别地，涂层重量可以小于约27磅/令。再进一步地，涂层重量为约15-约27磅/令。仍进一步地，涂层重量为至少约15、17、19、21、23、25或小于约27磅/令，其中任何数值可视需要充当上限或下限端点。注意该涂层重量值假设聚合物均匀地施加到纸板表面上。 
对于具有所述MI值的LDPE的聚合物厚度来说，这些所述的数值显著不同于现有技术的就地LDPE发泡法。特别地，本发明的受让人进行了就地发泡法的唯一已知的商业应用：由这一方法制造 
Figure GSB00000412894000181
饮料杯。然而，在本发明的改进之前，认为需要大于或等于30磅/令的LDPE涂层重量以获得合适的发泡。(使用小于约300英尺/分钟的基料速度进行这一方法) 
在本发明中，已发现，当使用大于约350英尺/分钟的速度时，可利用本发明的就地发泡法，使用显著较低的LDPE涂层重量，获得优良的泡沫体。在本发明中，较低的聚合物重量导致显著的成本节约。此外，较低的聚合物重量导致显著的节能。 
挤出熔体温度：认为增加熔体温度会增加挤出机辊隙处LDPE的温度。认为这种较高的LDPE温度导致LDPE的挤出涂层较好地粘合到纸板表面上。进一步认为这改进粘合性。另外，在较高的温度下，认为存在聚合物链松弛的增加和伸长应变的下降。 
在没有束缚于理论的情况下，认为预期这些特征将改进LDPE涂层发泡的能力，这是由于在发泡之前聚合物涂层粘合性改进导致的。LDPE的熔体温度可以是约550-约650°F或约580-约620°F。 
基料(web)速度：本发明的重要方面是使用具有本发明规定特征和方法的LDPE，基料速度可在比现有技术显著更快的速度下进行，同时在本发明的泡沫体-纸板层压体中仍然获得优良的泡沫体质量。根据本发明的这一方面，基料速度大于约325英尺/分钟。进一步地，基料速度大于约350英尺/分钟。再进一步地，基料速度为约350-约900英尺/分钟。基料速度可以是约325、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850或900英尺/分钟，其中任何数值可视需要充当上限或下限端点。 
由于在制造PerfecTouch饮料杯中观察到的加工难度，因此令人惊奇的是，基料速度可大于300英尺/分钟。使用现有技术的LDPE和就地发泡方法，认为需要保持基料速度显著较低。本发明一个方面的较高速度使得可在显著较高的体积下制造本发明的泡沫体-纸板层压体，而这将大大地增加本发明的泡沫体-纸板层压体的工业效用。认为通过改变挤出涂布工艺的参数，较少的聚合物链校准将导致允许较好的可发泡性涂层，而这反过来导致“比较柔软”的涂层。 
正如所讨论的，典型地通过添加化学发泡剂或物理发泡剂，制备用于制备LDPE泡沫体的泡沫体。就地法的唯一已知用途是本发明的受让人进行的 
Figure GSB00000412894000191
饮料杯法。在这一方法中，用于LDPE涂层 的发泡剂来自于蒸汽的生成(水从纸板中蒸发)。为了提供本发明的泡沫体-纸板层压体中的泡沫体，在纸板内必须存在足量的湿气，在LDPE表面下方产生蒸汽压，引起涂层变形，这种变形将以泡沫形式显现在最终的泡沫体-纸板层压体内。然而，发明人确定纸板内过量的湿气可增加合适地加热纸板和形成蒸汽所要求的时间。这会浪费能源，因为正如所理解的，若施加更多的热量到该体系上，则要求更多的能量。 
关于发泡工艺本身，将具有所述量湿气的LDPE涂布的纸板材料置于烘箱内，提供泡沫体。烘箱温度可以是约200-约330°F。再进一步地，烘箱温度可以是约245-约275°F。 
停留时间(也就是说，使LDPE涂布的层压体进行加热，以便提供泡沫体的时间)可以是约30-约120秒。再进一步地，停留时间可以是60-约90秒。为了提供泡沫体的高速生产，可希望降低LDPE涂布的纸板材料的停留时间。在保持所有变量相同的情况下，可通过降低烘箱温度来降低停留时间。然而，正如本发明别处所讨论的，尽管较高的烘箱温度导致比较快速地形成蒸汽，因此涂层比较快速地活化，但若LDPE涂布的纸板材料加热太快，则所得泡沫体的质量常常是不合适的。因此必须调节烘箱温度，以便提供合适质量的泡沫体。 
在施加LDPE涂层到纸板上之后，可立即使用这一材料制备本发明的泡沫体-纸板层压体。或者，可储存LDPE涂布的纸板以供以后制备泡沫体-纸板层压体，只要在发泡工艺之前，该纸板保留或者提供了合适的湿气即可。 
应当注意，以上所述的湿气百分数与当在LDPE涂布的纸板表面相对的纸板表面上提供有吸留层相关。例如，当由本发明的泡沫体-纸板层压体制备绝缘的饮料杯时，聚烯烃，例如LDPE和HDPE的共混物的吸留层可挤出到纸板的一侧上。这一HDPE涂布的内表面变为在使用过程中与液体接触的杯子侧面。在形成泡沫体的加热工艺过程中，HDPE层防止纸板内的湿气通过HDPE涂布的表面离开纸板。此刻还出现累积的压力。正因为如此，当用吸留层(所述吸留层也可以是其他聚合物材 料、蜡等)如此涂布纸板的内表面时，发现前面所述量的湿气(例如，纸板重量的约4-约10wt％)提供合适的发泡。 
含本发明的泡沫体-纸板层压体的单独的泡沫体泡孔可以是平均约40-约150微米2。再进一步地，含本发明的泡沫体-纸板层压体的单独的泡沫体泡孔可以是平均约40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190或200微米2，其中任何数值可视需要形成上限或下限端点。再进一步地，至少约90％或至少约95％单独的泡沫体泡孔符合规定的尺寸范围。应当理解，并不是认为小的泡沫体泡孔是非所需的，只要长经比为此处列出的即可。然而，认为本发明的就地发泡法通常不允许形成非常小的泡沫体泡孔，这是由于泡沫发泡剂的特征导致的局限性所致。认为落在规定范围以外的泡沫体泡孔将在所述范围的高端值上下降。 
根据本发明的泡沫体-纸板层压体，大于约90％的泡沫体泡孔包括远离纸板延伸的伸长结构，其中其长径比大于约2，和小于约10％的泡孔为长径比小于2的大泡孔形式。“长径比”是指在泡沫体-纸板层压体的单一样品中，泡沫体泡孔的高度除以泡孔平均的水平跨度之比。因此，长径比大于约2是指泡沫体泡孔的高度至少为泡孔宽度的约2倍。再进一步地，小于或等于5％的泡沫体泡孔的长径比小于约2。 
进一步合适的泡沫体具有规则的微结构，其中泡孔的平均MD之比小于约1.5或小于约1.25。MD之比是通过表面SEM观察到的横向上泡孔长度除以通过表面SEM观察到的纵向上泡孔长度。 
根据ASTM试验方法，ASTM 2732-03测定在110℃下不受限制的MD线性抗热收缩率，所不同的是在110℃下的抗热收缩率以样品起始长度的百分数形式表示。例如，在热浴内浸渍之前长度为100mm和在浸渍10秒之后MD长度为90mm的样品，其不受限制的MD线性抗热收缩率为约90％。认为这一参数与由挤出的LDPE生产的泡沫体的泡沫质量重要地相关，这根据下文随后的讨论会理解到。根据随后的数据，还要理解，抗收缩性对板基料横向行进时的速度以及当施加LDPE涂层 时的其他变量敏感。一般地，MD收缩率值为约80％一直到约100％提供良好质量的泡沫体(其中100％代表没有收缩，因此在挤出的LDPE涂层内基本上没有取向)。 
可通过在挤出之前将Kevlar或其他LDPE涂层置于纸板上，以便泡沫体样品可容易地与纸板相分离，从而获得抗收缩性测试用的泡沫体-纸板层压体样品。或者，可通过硫酸溶液从涂布的板上取下样品。如通过硫酸溶液获得样品，则使用6英寸×0.5英寸的模切机切割MD样品。纸板劈成两半，从而暴露纸张纤维，和保留仅仅具有挤出的LDPE的一半。将该样品置于用72％H2SO4水溶液覆盖的800ml烧杯内，并在偶尔搅拌下静置5-8小时。在抗收缩性测试之前，用自来水洗涤样品，并干燥。 
可用油墨或矿物油印刷本发明的泡沫体-纸板层压体的泡沫体表面，以便例如提供吸引人且可模拟例如浮雕或debos sment的设计。在这一方面中，引人关注的是下述美国专利(其公开内容在此通过参考全文引入)：Iioka等人的美国专利No.5490631、Ishii等人的美国专利No.5725916；Geddes等人的美国专利No.5766709；Geddes等人的美国专利No.5840139；Geddes等人的美国专利No.6030476；Schmelzer等人的美国专利No.6139665；Schmelzer等人的美国专利No.6308883；和Geddes等人的美国专利No.6319590。 
本发明的泡沫体-纸板层压体适合于在许多不同的应用中使用。重要的用途是发明人的受让人在商业上以PerfecTouch形式销售的绝缘饮料杯。在下述美国专利中详细地公开了制备这种杯子所使用的工艺与方法(其公开内容在此通过参考全文引入)：Fredericks等人的美国专利No.6129653；Breining等人的美国专利No.6416829；Fredericks等人的美国专利No.6482481；Fredericks等人的美国专利No.6565934；Breining等人的美国专利No.6663927；Breining等人的美国专利No.6676586；Breining等人的的美国专利No.6703090；和Breining等人的美国专利申请公布No.US2004/0126517。 
正如以上提到的与PerfecTouch相关的专利中所公开的，可通过 用适量HDPE掺杂LDPE层，促进杯子的密封，其中用HDPE涂布里层，以充当吸留层。只要吸留的涂层和可发泡的涂层均为LDPE基，则当熔融粘结时，这两种涂层将很好地粘合到彼此上。含HDPE的改性LDPE在使LDPE外部涂层发泡所使用的条件下没有发泡。还认为当本发明的泡沫体-纸板层压体转化成例如包装材料，例如盒子或具有一起粘合的边缘或表面的其他类型的结构时，这种掺杂是可行的。然而，当密封泡沫体-纸板层压体时，认为存在MI的上限，因为若LDPE聚合物太软，则可能难以获得在杯子上良好的密封。还认为例如通过单独施加粘合剂密封的其他形式在本发明中具有功效。 
结合图1、1a和随后的附图，进一步阐述和说明在绝缘的饮料杯中所使用的本发明。 
图1和1a示出了纸板杯子10，它包括底板12以及侧壁14和卷曲的杯边16。底板12具有聚合物吸留层18以及纸板层20，所述聚合物吸留层18可以是例如LDPE和HDPE的共混物。面板12中的纸板层20的底侧不具有吸留层，这是因为它典型地没有发泡。观察由本发明的泡沫体-纸板层压体制备的最终的杯子，根据图1a会理解到在侧壁和底板的固定区域内各层尤其集中。在接缝区域内，这一结构变得甚至更加复杂，这是本领域的普通技术人员之一会理解的。在合适的形式中，吸留层18主要是LDPE/HDPE的共混物，和侧壁14的泡沫层22基本上由LDPE组成，以便当它们在接缝(未示出)处接触时，这两层容易熔体粘结。 
关于泡沫体-纸板层压体的结构，侧壁14包括发泡层22，所述发泡层22包括就地发泡的LDPE涂层。侧壁14还包括纸板层24以及在其内表面上的吸留层26。层26合适地为掺入约10wt％HDPE的改性LDPE。任何合适的聚合物组合物，合适地在杯子外侧上的的就地发泡的涂层发泡所使用的条件下没有发泡的聚合物组合物可用作吸留层。 
除了绝缘的饮料杯以外，本发明的泡沫体-纸板层压体还具有许多用途。例如，本发明的泡沫体-纸板层压体可用作外卖食品，例如汉堡或夹层的“蛤壳(clamshell)”用容器。本发明的泡沫体-纸板层 压体也可用作聚苯乙烯泡沫体外卖容器的替代品。认为本发明的泡沫体-纸板层压体的绝缘质量适合于在热的食品应用中使用。此外，由于本发明的泡沫体-纸板层压体主要包括纸板材料，因此它们可分解。在其中通常不希望泡沫体废物的食品应用领域中，本发明的泡沫体-纸板层压体是完全理想的。 
对于其中希望绝缘的包装类型来说，泡沫体-纸板层压体提供效用。例如，可使用本发明的泡沫体-纸板层压体包装冷冻食品，例如冰淇淋、蔬菜、正餐、比萨饼、肉和类似物。此外，由于泡沫体-纸板层压体耐热，因此也可使用该泡沫体-纸板层压体加热冷冻食品以供最终使用。泡沫体-纸板层压体也可用于其中希望绝缘的食品，例如黄油、奶酪等的包装。 
泡沫体-纸板层压体的绝缘特征也使得它们适合于用作热饮的绝缘套。这一实例是热的杯套。 
泡沫体-纸板层压体还耐油脂和脂肪，这是因为涂层的聚合物性质导致的，这还使得这些材料适合于包装诸如黄油、奶酪和类似物之类的产品。 
泡沫体-纸板层压体也可用作绝缘套或盒子，以辅助输送冷冻或冰冻物品。例如，绝缘套或盒子可被消费者等用于输送热和冷的物品从百货商店到民宅。 
再进一步地，本发明的缓冲特征使得本发明的泡沫体-纸板层压体适合于在其中希望缓冲的包装材料中使用。例如，泡沫体-纸板层压体可用作发脆物品，例如盘子或其他器皿的垫子。泡沫体-纸板层压体也可用作缓冲运输封皮，例如用于运输CD或照片或类似物。 
泡沫体-纸板层压体也可用作包装材料内侧的缓冲或绝缘材料。例如，当泡沫体材料位于盒子内侧时，缓冲材料将提供保护避免容易损坏产品的划伤或毁坏。 
本发明的泡沫体-纸板层压体也可用于其中以前使用由塑料制造的相当薄的泡沫层压体的任何应用中。由于本发明的泡沫体-纸板层压体可分解，因此预期当希望降低塑料废物时，本发明的这些材料具 有效果。当用阻挡材料，例如HDPE涂布时，可预期泡沫体-纸板层压体甚至在潮湿的环境内很好地充当一次性产品。为此，本发明的泡沫体-纸板层压体可用作鞋垫(shoe insert)、凉鞋或类似物。 
再进一步地，由于本发明的泡沫体-纸板层压体中的泡沫体方面具有纹理，因此，本发明的泡沫体-纸板层压体可有效地用于其中希望增加物品抗滑性的应用中。为此，泡沫体-纸板层压体可用于制备抗滑的饮料纸盒或其中希望夹紧力的其他应用中。 
再进一步地，本发明的泡沫体-纸板层压体可用作食品使用容器用于油脂食品，例如爆玉米花或油炸食品。若容器的外表面变得多油，则容器的起纹表面辅助其保持。此外，涂布的容器抗油脂，从而使得容器对容器内的油脂食品基本上不渗透。 
本发明的泡沫体-纸板层压体具有可描述为“珍珠”或“珠光”的外观。这种外观使得本身成为其中美学的理想度具有高度价值的高级包装材料。为此，本发明的泡沫体-纸板层压体适合于在其中不轻易需要绝缘或缓冲的“高端”包装材料中使用。这种潜在的应用包括香水和/或珠宝包装。 
泡沫体-纸板层压体也可用作一次性切割板，这是因为该泡沫体抗切割导致的。泡沫体-纸板层压体也可用作一次性trivet，这是由于它耐热的质量导致的。泡沫体-纸板层压体也可用于安全地储存刀。再进一步地，泡沫体-纸板层压体可用作货架衬里、餐位餐具垫、墙壁覆盖层、墙壁或底板的声音阻挡层、地垫和抛光材料。 
关于本发明的泡沫体-纸板层压体的各层，除了主要的聚合物材料以外，还可添加额外的组分；例如稳定剂、成核剂、填料、在聚合物内共混的相容剂等等，只要额外的成分没有改变泡沫体-纸板层压体的基本和新型特征即可，亦即它能就地发泡。同样，诸如LDPE或HDPE之类的聚合物除了含有乙烯(它是主要的单体)以外，还可含有适量的共聚单体。 
形成侧壁14所使用的泡沫体-纸板层压体包括纸板层24、阻挡层26和可发泡的涂布层22a。可在图2部分图示的装置上生产泡沫体- 纸板层压体。在图2a中示出了在发泡之前泡沫体-纸板层压体的结构。 
关于挤出工艺，图2示出了涂布站30，它包括在支持辊34和骤冷辊36之间确定的涂布辊隙32。涂布站30还包括进料缝型模头40的挤出机38，所述挤出机38具有在42处所示的模头间隙或宽度。模头位于附图所示的辊隙32中心以上的高度44处(也称为气隙44)。 
为了涂布纸板24，将纸板24的基料50以箭头25所示的方向横向进料到辊隙内，同时熔融的LDPE的幕帘(curtain)32从模头42喂入到板上。当聚合物粘附到板上时，骤冷辊36冷却聚合物。幕帘52因此变为可发泡的LDPE层22a，正如图2a所示。 
实施例
列出下述实施例，以便提供本领域的普通技术人员全面的公开和说明如何实践本发明，以及解释、使用和评价相关的工艺和方法，并打算作为本发明的纯粹例举，和不打算限制发明人视为其发明的范围。努力确保数值的精度(例如用量、温度等)，但应当考虑一些误差和偏差。除非另有说明，份是重量份，温度如所规定的或者为环境温度，和压力是大气压或者接近大气压。 
A.由本发明的泡沫体-纸板层压体制备绝缘饮料杯 
通常利用以上所述的装置和工序，制备一系列挤出涂布的LDPE制备样品，并在约130℃的温度下就地发泡约1分钟-约2分钟。所使用的纸板的厚度为约15mil。在一侧上，在约5磅/令下用90％LDPE/10％HDPE挤出涂布纸板。这一涂层的厚度为约0.4mil。在以下详细地列出的不同的基料速度、气隙、模头间隙、熔体温度和不同熔体指数的聚合物下，在约18和约35磅/令下用LDPE涂布纸板的其他侧。 
表1-WESTLAKE EC 476 LDPE的典型物理性能 
  性能   数值   ASTM方法
  熔体指数(gm/10min)   13.7   D1238
  密度(gm/cc)   0.9165   D1505
  最终拉伸(psi)   1300   D638
  伸长率(％)   450   D638
  拉伸模量(psi)   14,000   D1709
  维卡软化点(℃)   87   D1525
表2-WESTLAKE EC 478 LDPE的典型物理性能 
  性能   数值   ASTM方法
  熔体指数(gm/10min)   4.5   D1238
  密度(gm/cc)   0.923   D1505
  最终拉伸(psi)   1600   D638
  伸长率(％)   450   D638
  拉伸模量(psi)   36,000   D1709
  维卡软化点(℃)   100   D1525
表3-WESTLAKE EC 479 LDPE的典型物理性能 
  性能   数值   ASTM方法
  熔体指数(gm/10min)   5.7   D1238
  密度(gm/cc)   0.921   D1505
  最终拉伸(psi)   1450   D638
  伸长率(％)   475   D638
  拉伸模量(psi)   20,000   D1709
  维卡软化点(℃)   92   D1525
表4-WESTLAKE EC 482 LDPE的典型物理性能 
  性能   数值   ASTM方法
  熔体指数(gm/10min)   12.0   D1238
  密度(gm/cc)   0.9183   D1505
  最终拉伸(psi)   1400   D638
  伸长率(％)   500   D638
  拉伸模量(psi)   20,000   D1709
  维卡软化点(℃)   88   D1525
下表和它附带的图3-20B中列出了细节和结果。在全部泡沫体、纸板和吸留层中报道了泡沫体厚度。 
表5-挤出的LDPE纸板复合材料-实验参数 
Figure GSB00000412894000281
Figure GSB00000412894000291
表6在不同的基料速度和熔体温度、11″气隙、20mil的模头间隙下，5.7MI的LDPE的泡沫体厚度 
表7在不同的熔体温度、11″气隙、20mil的模头间隙、300fpm的基料速度下，5.7MI的LDPE的泡沫体厚度 
Figure GSB00000412894000311
表8在不同的熔体温度、11″气隙、20mil的模头间隙、450fpm的基料速度下，5.7MI的LDPE 
表9在不同挤出速度下5.7MI的LDPE 
Figure GSB00000412894000331
表10：13.7MI的LDPE的泡沫体厚度 
表11：4.5MI的LDPE的泡沫体厚度 
Figure GSB00000412894000351
表13各种MI的聚合物的泡沫体厚度比较 
  聚合物   熔体指数(g/10min)   在发泡之后的平均厚度(mils)
  478   4.5   24.6
  479   5.7   28
  482   12   30.9
  476   13.7   31.3
在表13中，在450fpm下，在25磅/令下施加LDPE聚合物。 
图3-6是发泡的复合材料的显微照片图。在图3中，示出了如上所述涂布，随后在烘箱内在约130℃下发泡约1-2分钟的泡沫体-纸板层压体。图3和4所使用的可发泡的LDPE是MI为5.7g/10min的LDPE。在200ft/min下涂布图3的样品，而图4所示的样品在450ft/min的基料速度下涂布。根据显微照片图要理解，图3的泡沫体具有规则 的泡沫体结构，其中泡孔具有类似的水平跨度和相对高的长径比(平均长径比大于约2.5，这通过在SEM上，在100X或500X确定的区域内，横跨泡沫体-纸板层压体的截面测量)。此处提到的长径比是远离纸板的泡孔的高度除以其平均跨度(水平或平行于板)。 
在图4中，看出在没有优化挤出条件下。在较高速度下用LDPE挤出涂布的板导致具有不规则图案的泡沫体。该泡沫体以大孔(macrovoid)形式观察到，所述大孔包括具有相当大且具有低长径比的聚集或合并的泡孔。这些大孔具有比泡沫体的其余部分大得多的水平跨度。 
图5和6是MI为5.7的LDPE的显微照片图。在发泡之前，在200ft/min下涂布图5的样品，而图6的样品在450ft/min的基料速度下涂布。此处看出，甚至在450ft/min的高速下，由MI为12.0的制备的泡沫体通常具有基本上由较高长径比的泡沫体泡孔组成的规则结构。 
图7示出了对于MI为5.7的聚合物来说，在不同的涂布速度下，在11英寸的气隙和20mil的挤出机模头间隙下，在发泡之后的厚度(mil)相对于LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。在图7中看出，在300ft/min下涂布的MI为5.7的LDPE在发泡之后通常具有比在约22磅/令以上的涂层重量下，在450ft/min下涂布的纸板要高的厚度。在图7中还看出，在任何LDPE涂层重量下，在涂布过程中熔体温度下降会负面影响厚度。 
图8是发泡之后泡沫体-纸板层压体的厚度(mil)相对于挤出的LDPE的涂层重量(磅/令)所作的图表。此处也看出在所有其他事项相同的情况下，较低的熔体温度通常也降低厚度。 
图9是对于MI为5.7的LDPE来说，发泡之后的厚度相对于聚合物涂层重量(磅/令)所作的图表。图9证明较高的熔体温度产生较高的厚度，一直到LDPE的涂层重量为约28磅/令。 
图10是对于MI为5.7的LDPE来说，在优化的模头间隙和气隙条件下，发泡之后的厚度(mil)相对于LDPE挤出涂层重量(磅/令)所作的 另一图表。此处看出，采用低的涂层重量，实现相对高的厚度。这是预料不到且非常有用的结果；特别地在聚合物成本增加的情况下。 
图11是对于MI为13.7的LDPE来说，发泡之后厚度(mil)所作的图表。此处看出涂层重量对泡沫体厚度的影响是比较重要的。特别地，在较低的涂层重量下，较高熔体指数的聚合物就地产生厚度令人惊奇地高的泡沫体-纸板层压体。此外，重要的是，当使用一直到约450fpm的基料速度涂布时，这一较高熔体指数的聚合物很好地发泡。前面的实验表明较高的基料速度导致泡沫体高度和质量劣化。 
图12是对于所测试的MI为4.5的LDPE来说，泡沫体-纸板层压体发泡之后的厚度相对于涂层重量所作的图表。此处看出与较高熔体指数的聚合物相反，厚度相当低，且与涂层重量无关。 
图13是对于MI为约12.0的LDPE来说，泡沫体-纸板层压体发泡之后的厚度相对于涂层重量所作的另一图表。此处看出采用低于25磅/令的涂层重量下，在300ft/min和450ft/min的基料速度下实现高的厚度。 
图14是泡沫体-纸板层压体发泡之后的平均厚度相对于聚合物熔体指数(g/10min)所作的图表。此处看出当在类似和优选的工艺条件下，LDPE的熔体指数增加时，在发泡之后平均厚度显著增加。这一实施例中LDPE的涂层重量为25磅/令。 
通过考虑图15A-20B将进一步了解聚合物涂层重量的选择和涂布条件对随后通过加热所制造的容器产生的就地发泡特征的影响。 
图15A是发泡的复合材料的表面SEM，其中由涂层重量为30磅/令、挤出涂布的MI为5.7的LDPE生产发泡涂层。使用40mil的模头间隙和5″的气隙，在450英尺/分钟的基料速度下，施加LDPE到板上。根据图15A看出，泡沫体的泡孔具有显著大的MD比，也就是说，当从照片的顶部到底部观察时横向延长。 
图15B(对比)是图15A的泡沫层的截面视图，其中横向为从左到右，和其中看出泡沫体不规则，其中较大的泡沫体具有低的长径比。 
图16A是使用与图15A和15B相同的MI为5.7的LDPE，在相同 的涂层重量和涂布速度下，发泡的复合样品的表面SEM，然而气隙增加到9″和模头间隙减小到20mil。此处看出泡沫体泡孔伸长率小得多的MD比(在照片中从顶部到底部)。图16B是图16A的泡沫体截面的SEM(纵向从左到右)并看出泡沫体的微孔结构显著低更加规则。 
图17A-20B进一步阐述了聚合物的选择和涂层重量对所得泡沫体-纸板层压体的影响。图17A、18A、19A和20A是表面SEM，其中纸板基料的横向是从顶部到底部，而图17B、18B、19B和20B是泡沫体截面的SEM，其中横跨涂布基料的纵向是从左到右。下表14中列出了在每一情况下所使用的聚合物和涂布条件。在所有情况下，模头间隙为20mil。 
表14挤出的LDPE涂层比较 
  附图   聚合物   涂层重量   气隙   基料速度
  17A、17B   MI为5.7的LDPE(对比)   22磅/令   13″   450fpm
  18A、18B   MI为13.7的LDPE   24磅/令   13″   450fpm
  19A、19B   MI为4.5的LDPE(对比)   22磅/令   9″   450fpm
  20A、20B   MI为12.0的LDPE   26磅/令   13″   450fpm
在图17A和17B中，看出使用大的气隙、小的模头间隙和450ft/min的涂布速度，采用MI为5.7的LDPE生产良好质量的涂层。同样，在图18A和18B中看出，在类似的条件下采用MI为13.7的LDPE生产良好质量的涂层。另一方面，在图19A和19B中看出，在这些条件下，熔体指数为4.5的LDPE没有合适地发泡；存在大面积未发泡的聚合物。最后，在图20A和20B中看出，MI为12.0的LDPE由在450fpm下涂布的挤出涂层产生优良的就地发泡的涂层。 
在商业设施上测试本发明，以便证明可根据本发明增加制造速度。复合材料的生产速度增加到400fpm。气隙增加，模头间隙降低，以便实现递增的生产量。 
在不打算束缚于理论的情况下认为涂层对纸板的粘合以及聚合物的取向、涂层重量和熔体粘度影响由就地法制备的泡沫体-纸板层压体中聚合物涂层的发泡性能。 
在文献中报道了聚合物的取向与伸长应变高度相关；参见Toft，N.和Rigdahl，M.，“Influence of Extrusion Coating Conditions onStructure and Tensile Properties of Polyetylenes(挤出涂布条件对聚乙烯的结构和拉伸性能的影响)”，International Journal ofPolymeric materials，53：809-828(2004)；其中注意到： 
●在挤出过程中增加基料速度(v1)会增加MD方向上的％收缩率。收缩率％的这一增加与在较高的基料速度下产生的聚合物取向有关。 
●聚合物取向与伸长应变(ε)高度相关，其中伸长应变是气隙(h)、挤出机的旋转速度(v0)和基料速度(v1)的函数。可如下所述表达该关系式： 
ε＝(v1/h)(ln(v1/v0)) 
在数据，尤其表的5数据中看出，在挤出过程中增加基料速度会增加MD方向上的收缩率％。认为这种收缩率的增加或者抗收缩性的下降与在较高的基料速度下产生的聚合物取向有关。在任何情况下，发明人发现抗收缩性通常与泡沫体厚度正相关。 
发现LDPE的熔体温度强烈地影响最终的泡沫体质量，从而加强了下述定性观察结果：坚固地粘合到纸板上的涂层倾向于产生较好的泡沫体。可使用的促进粘合的方法包括增加涂层重量、增加熔体温度或(例如通过电晕处理)处理纸板表面。尽管对于优异的泡沫体来说，粘合的精确阈值可根据所使用的材料和条件而变化，但认为在发泡的涂层和纸板基底之间接触点越多，泡沫体的质量越好，和对于给定厚度来说所要求的材料越少。若在发泡之前涂层强烈地粘合，则在LDPE发泡之后可能存在更多的接触点。优选未发泡涂层粘合性超过所谓的“纤维撕裂”强度，其中在没有除去显著量纤维的情况下，涂层没有与基底相分离。若源自纸板的剥离涂层含有源自板表面的纤维(它容易观察到)，则对于良好的发泡来说，涂层和板之间的粘合可能充足。 
熔体指数和涂层重量的结果表明当就地发泡时，聚合物涂层内的抗流动性同样扮演重要的作用。当所有其他变量保持恒定时，较高熔体指数的泡沫体预料不到地优异。较薄的涂层(特别是熔体指数越高， 涂层越薄)倾向于比类似较厚的涂层更好地发泡，从而在较低的涂层重量下产生较厚的涂层。此处这一预料不到的结果再次表明熔体流变学的影响是重要的，且可通过降低涂层重量压倒任何对粘合性的负面影响，条件是粘合性充足。涂层重量对就地发泡的影响可涉及未发泡涂层的劲度，而后者与厚度强烈地相关。弯曲劲度通常与涂层厚度的三次方成正比。因此，小于约25磅/令的涂层重量是可能的，其中约20-约25磅/令的质量对于获得良好质量的泡沫体来说是合适的(也就是说，具有良好粘合性的高长径比的泡沫体)。这一涂层重量显著低于现有技术的就地法的涂层重量(其中规定约30磅/令的涂层重量)。 
B.由泡沫体-纸板层压体制备的饮料杯的激光形貌图 
使用配有10mm三角测量尺的Taylor Hobson-Talysurf CLI 1000Scanning Laser Profilometer，激光描绘具有如上所述制备的就地发泡的LDPE发泡涂层的杯子表面。在MD和CD这两个方向上，使用5微米的横向分辨率和0.17微米的尺子分辨率，收集5mm×5mm的表面。用相当于横向的X轴取向样品(在横向上的原料曲线)。 
在数据收集之后，采用如下所述的标准软件，加工每一样品的数据组：1)使用以下技术：利用表面形态的扩大(dilation)操作和以由空白点的附近计算的光滑形状内推为基础的取代，填充空白数据；2)通过拟合2级多项式到表面上，除去原料曲线；3)翻转Z轴，以便呈现正像的数据；4)在空间上过滤数据组(中值3×3中心，以消除超微规模的纹理。 
纹理的长径比Str假设0至1之间的数值，其中1代表各向同性表面。此处所使用的该术语“各向同性”是指如上所述测量的激光Str值，或者可以用％(Str×100％)表达。例如，Str值为0.75的样品的各向同性为0.75或75％。纹理的方向Std假设-90至90之间的数值，其中0与横向一起校准。这一参数具有当Str小于0.5的数值时的含义。 
通过所形成表面的高度Sdr来评估平面度。这一参数假设平坦表面为0％的数值：表面越回旋，Sdr值越高。峰密度SPc测量在C2以 上和C1以下延伸的每mm2上的峰的个数。C2和C1二者均相对于表面平均面表达。对于C2和C1来说，分别使用0.01mm和0.001mm的缺陷值。这一参数测量相对于规定阈值的C2和C1来说表面的均匀度。 
下表15中出现了特定样品和结果的细节。 
表15激光成像数据 
Figure GSB00000412894000411
根据表15看出，激光表面轮廓仪分析与由显微照片图的观察结果一致。一般地，满意的泡沫体的Str(各向同性)值为约0.4和0.75。大于约0.45或0.5的数值提供特别良好的泡沫体。一致地实现Str值为0.55和更大。良好的涂层典型地具有小于20个峰/mm2表面积的0.01/0.001mm的峰密度。尤其良好的泡沫体具有小于约15个峰/mm2的0.01/0.001mm的峰密度，其中一些特别合适的挤出LDPE涂层显示 出5至10个峰/mm2。 
通过参考图21A-21B将进一步了解杯子表面的激光轮廓。图21A是显示大且不规则的泡孔的样品46(MI4.5，450fpm)的就地发泡表面的激光扫描表面图像。图21B是显示各向同性非常低的角图。 
图22A是样品50(MI12，450fpm)泡沫体的激光扫描表面图像，它显示出比图21A精细得多的微结构。图22B是角图，它显示出比图21B的气孔各向同性得多的表面；从而证明表15和所附的纤维照片图中观察到的结果。 
C.检验挤出参数对泡沫体-纸板层压体性能的影响 
1-加工参数对发泡的影响 
进行实验，测定气隙、模头间隙、挤出速度和LDPE类型对发泡程度的影响。所测量的应变量参数是泡沫厚度(这通过总的层压体厚度来测量)，而自变量是： 
模头间隙：20mil和40mil 
气隙：5.25″和9.25″ 
挤出速度：200fpm和450fpm 
聚合物：MI为5.7的LDPE聚合物(EC479，WestlakeChemical，Houston，TX)和MI为10.0的LDPE聚合物(EC471，Westlake) 
表16中列出了在这一实验中所使用的聚合物的性能。 
表16：471和EC479 LDPE(Westlake Chemical)的分析 
  性能   单位   Westlake EC471AA   Westlake EC479AA
  熔体指数2.16   g/10min   10.0   5.7
  熔体指数21.6   g/10min   342.0   226.3
  MFR(21.6/2.16)   -   34.2   39.7
  密度   g/cc   0.9181   0.9215
  起始张力     34   63
  挤出系数     340   359
  DSC熔点   ℃   106.8   110.7
  熔融热   J/c   105.8   115.1
  数均分子量     21800   21200
  重均分子量     361700   253600
  分子量分布     16.6   12.0
发明人观察到在所有其他事项相同的情况下，较高熔体指数的聚合物通常提供增加的泡沫体厚度。 
2-挤出熔体温度和涂层重量对泡沫体厚度的影响 
图23示出了对于MI为5.7的LDPE(Westlake EC479)的聚合物来说，在两种不同的挤出速度和两种不同的熔体温度下，泡沫体厚度作为涂层重量的函数。结果证明增加熔体温度对泡沫体厚度具有正面的影响。发明人因此确定通过增加微型(micro-level)粘合以及允许分子松弛，增加聚合物流出模头时的温度(挤出熔体温度)将改进泡沫体厚度。然而，需要熔体温度低于聚合物的分解温度。 
当LDPE涂层厚度(这通过涂层重量来测量)增加时，泡沫体的厚度增加。然而，在一定厚度下，泡沫体的厚度达到最大值，并在较高的LDPE涂层厚度下下降。认为这是两种相反因素的结果导致的：涂层厚度越低，涂层的弯曲劲度越低和它变形越容易。然而，当涂层厚度降低时，牵伸比增加，从而导致在挤出的LDPE涂层内较高的残留应变和降低泡沫体厚度。 
3-聚合物性能对泡沫体厚度的影响 
表17：聚合物性能对最终挤出的LDPE涂层性能的影响 
Figure GSB00000412894000441
发明人研究了LDPE的挤出涂布性能对泡沫体的形成来说是重要的。发现这些包括：劲度越低，牵伸力越高和熔体强度越高。 
应当注意，当对于标准包装等级的LDPE挤出涂布应用(亦即，其中LDPE没有发泡的情况)来说，挤出LDPE时，分子取向是理想的，因为它增加诸如劲度、抗撕裂性和拉伸强度之类的性能以及改进氧气和水蒸气渗透速度。对于制备本发明的泡沫体-纸板层压体来说，这些性能是不令人感兴趣的，和事实上是非所需的。发现增加分子取向会 导致较低的泡沫体厚度。 
基于上述信息，确定有益的是增加LDPE聚合物的MI以改进所得泡沫体的性能。为此选择两种以前未检验过的MI较高的LDPE聚合物以供进一步的研究。 
表18：Westlake 482和476LDPE聚合物的分析 
  性能   单位   Westlake EC482AA   Westlake EC476AA
  熔体指数2.16   g/10min   12.0   13.7
  熔体指数21.6   g/10min   391.2   453.4
  MFR(21.6/2.16)   -   32.6   33.1
  密度   G/cc   0.9183   0.9180
  起始张力     28   28
  挤出系数     336   384
  DSC熔点   ℃   106.2   104.9
  熔融热   J/c   115.4   114.8
  数均分子量     18200   18000
  重均分子量     291900   289700
  分子量分布     16.0   16.1
基于发明人的前述测定：熔体指数和分子量分布对泡沫体厚度的有点反直觉的效果，发明人研究了与以前使用过的聚合物相比，在相同的速度下，这些参数对泡沫体厚度的影响。发明人确定使用这些较高MI的聚合物，可在较高的挤出速度下，使用较少的聚合物获得较高的泡沫体厚度，正如本发明进一步详述的。 
4-聚合物类型和厚度对泡沫体厚度的影响 
为了测试在不同聚合物厚度下聚合物类型对泡沫体厚度的影响，测试具有以上表18中列出的熔体指数的LDPE。图24示出了对于MI为12.0的LDPE和MI为13.7的LDPE聚合物来说，基料速度没有影响泡沫体的厚度，这与采用具有较低MI的MI为5.7的LDPE聚合物观察到的一样。另外，当与较低MI的MI为12.0的LDPE聚合物相比时，在相当的基料速度和挤出涂层厚度下，MI为13.7的LDPE聚合物提供较高的泡沫体厚度。 
在获得这些初步结果之后，发明人对MI为12.0的LDPE和MI为 13.7的LDPE聚合物均进行了研究并在制备环境内测试这些聚合物。在Georgia-Pacific挤出设备处的转化试验证明实验室规模的实验结果有效。在仅仅25磅/令LDPE下，MI为12.0的LDPE聚合物产生约30mi l的目标泡沫体厚度(纸板和泡沫体)，而MI为13.7的LDPE聚合物产生仅仅约20磅/令的LDPE的目标泡沫体厚度。总之，这些制造规模结果表明可通过使用较轻的LDPE的挤出涂层重量，获得良好的泡沫体质量。 
5-烘箱温度和停留时间对发泡的影响 
在使用MI为5.7的LDPE制造PerfecTouch绝缘饮料杯中，事先测定到停留时间和烘箱温度对泡沫体厚度和外观具有影响，然而此刻发现不可能预测这些因素对所得泡沫体的影响。在较低的烘箱温度下，观察到泡沫体并不总是满足厚度和质量目标。 
发明人检验了烘箱参数对所得泡沫体厚度的影响，以便获得在烘箱内发泡机理的更好理解和鉴定产生一致的泡沫体外观的工艺。 
基于发现较高MI的LDPE的行为如何，发明人假设可使用较短的停留时间和/或烘箱温度生产目标厚度的泡沫体。为了测试这一假设，在25磅/令下在SBS上挤出MI为5.7、MI为12.0和MI为13.7的LDPE聚合物。在各种烘箱温度和停留时间下分析所得泡沫体厚度。 
最初，所测试的烘箱停留时间范围为60秒-180秒，和温度范围为235°F-265°F。(以前的制造条件为使用MI为5.7的LDPE，255°F的烘箱温度和120秒的停留时间)。图25-27示出了对于三种聚合物来说，R&D泡沫体厚度的测量结果。 
对于所检验的所有类型的LDPE来说，在较低的烘箱温度(235°F)下，需要＞180秒的长的停留时间引发挤出的聚合物变形。在245°F下，仅仅“比较柔软”的聚合物(MI12.0)观察到聚合物的变形和气泡的形成。245°F的温度太低，以致于无法产生最佳的泡沫体厚度。 
增加温度到255°F和265°F导致在快至90秒内气泡高度的显著增加。与MI为12.0的LDPE和MI为5.7的LDPE相比，在类似的条件下，MI为13.7的LDPE导致较高的泡沫体厚度。 
图25-27示出了若烘箱温度相应地增加，则可降低停留时间。然 而，需要理解增加烘箱温度的局限性及其对泡沫体厚度和外观的影响。 
为此，在高至300°F的烘箱温度下重复实验，其结果示于图28-30中。应当仔细地解释图28-30。与MI为12.0的LDPE聚合物(它具有比前面使用的MI为5.7的LDPE聚合物高的厚度)相比，MI为13.7的LDPE聚合物达到较高的泡沫体厚度。还观察到在一定的停留时间下，所测试的所有LDPE聚合物达到最大的厚度，这取决于聚合物的类型和烘箱温度。例如，对于MI为12.0的LDPE聚合物来说，在265°F和275°F的较低烘箱温度下，在60秒之后达到最大厚度。对于285°F和300°F的烘箱温度来说，这一时间下降到45秒。 
根据这些结果，可看出若烘箱温度增加，则烘箱的停留时间可显著下降。然而，发明人发现泡沫体的外观和绝缘程度可受到温度增加的负面影响。 
特别地，确定较高的烘箱温度可引起在聚合物涂布表面下方蒸汽压突然增加(亦即，蒸汽形成和从纸板中释放太快)。这反过来导致泡沫体质量的损失，此外，可发现较高温度降低了聚合物粘度，从而导致在气泡的表面下方聚集或者导致气泡爆破。 
可在图31中列出的SEM中观察到这些结果。当在285°F和300°F的烘箱温度下，比较60秒的显微照片图与120秒的显微照片图时，可观察到较低的泡沫体质量。 
尽管结合许多实施例描述了本发明，但在本发明的精神和范围内的这些实施例的改性对于本领域的技术人员来说是显而易见的。鉴于前述讨论、本领域的相关知识和与背景技术和详细说明相关的参考文献，其中包括以上讨论的悬而未决的申请(其公开内容在此通过参考全部引入)，进一步的描述被视为不需要。 

Claims (44)

1.一种LDPE泡沫体-纸板层压体，它包括：
a)含由根据ASTM 1238测量的熔体指数为8.0-20.0g/10min的LDPE制备的泡沫体的第一层；
b)含纸板的第二层；
其中通过就地法制备该层压体；
其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少90％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。
2.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中层压体包括第三层，所述第三层包括置于与泡沫层相对的纸板表面上的吸留层。
3.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中LDPE的熔体指数为10.0-20.0g/10min。
4.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中LDPE以小于30磅/令纸板存在于纸板上。
5.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中LDPE以小于25磅/令纸板存在于纸板上。
6.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中泡沫层的厚度小于15mil。
7.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中泡沫层的厚度小于10mi l。
8.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中至少95％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。
9.权利要求1的泡沫体-纸板层压体，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中泡沫体泡孔的平均MD比小于1.5。
10.由权利要求1的泡沫体-纸板层压体制备的绝缘的容器。
11.由权利要求1的泡沫体-纸板层压体制备的包装材料。
12.由权利要求1的泡沫体-纸板层压体制备的抗滑材料。
13.一种LDPE泡沫体-纸板层压体，它包括：
a)含由根据ASTM 1238测量的熔体指数为8.0g/10min-20.0g/10min制备的泡沫体的第一层；
b)含纸板的第二层；
其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少90％的泡沫体泡孔的的平均MD比小于1.5，和其中通过就地法制备该层压体。
14.制备泡沫体-纸板层压体的方法，该方法包括：
a)提供具有外层和里层的纸板，其中纸板的含湿量为4-10％；
b)提供根据ASTM 1238测量的熔体指数为至少8.0g/10min的熔融LDPE；
c)使用挤出机，施加熔融的LDPE到纸板的外表面上，由此提供LDPE涂布的纸板材料，其中施加速度为至少350ft/min；和
d)在220°F-330°F下加热纸板材料至少30秒，由此导致从纸板中以蒸汽形式释放湿气，其中蒸汽量足以提供LDPE泡沫体，和其中该泡沫体粘合到纸板表面上，从而提供泡沫体-纸板层压体。
15.权利要求14的方法，其中在加热纸板材料之前，施加吸留层到纸板材料的内表面上。
16.权利要求15的方法，其中吸留层包括聚烯烃。
17.权利要求15的方法，其中吸留层包括LDPE、HDPE或其共混物。
18.权利要求14的方法，其中在小于30磅/令下，施加熔融的LDPE到纸板上。
19.权利要求14的方法，其中在小于25磅/令下，施加熔融的LDPE到纸板上。
20.权利要求14的方法，其中挤出机具有9-20英寸的气隙距离。
21.权利要求14的方法，其中挤出机具有10-25mi l的模头间隙距离。
22.权利要求14的方法，其中LDPE的熔融温度为575-625°F。
23.权利要求14的方法，其中进行加热步骤45-180秒。
24.权利要求14的方法，其中在250-325°F下进行加热步骤。
25.权利要求14的方法，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少90％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。
26.权利要求14的方法，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，其中至少95％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。
27.权利要求14的方法，其中泡沫层包括泡沫体泡孔，和其中至少90％的泡沫体泡孔的MD比小于1.5。
28.权利要求25的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于15mi l。
29.权利要求25的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于10mi l。
30.权利要求14的方法，其中在18-27磅/令的涂层重量下施加LDPE。
31.制备LDPE泡沫体-纸板层压体的方法，该方法包括：
a)提供具有内表面和外表面的纸板，其中纸板的含湿量为4％-10％；
b)提供根据ASTM 1238测量的熔体指数为至少5.0g/10min的熔融LDPE；
c)使用挤出机，施加熔融的LDPE到纸板的外表面上，其中LDPE以至少325英尺/分钟的基料速度施加，从而提供LDPE涂布的纸板材料；
d)在220°F-330°F的温度下加热LDPE涂布的纸板材料至少30秒，由此提供在纸板中以蒸汽形式的湿气释放，其中蒸汽量足以导致LDPE发泡，和其中该泡沫体粘合到纸板材料表面上，
由此提供含泡沫体泡孔的泡沫体-纸板层压体，其中至少90％的泡沫体泡孔的长径比大于或等于2.0。
32.权利要求31的方法，其中根据ASTM 1238测量，LDPE的MI为至少8.0g/10min。
33.权利要求31的方法，其中在加热步骤之前，施加吸留层到纸板的内表面上。
34.权利要求33的方法，其中吸留层包括聚烯烃。
35.权利要求33的方法，其中吸留层包括LDPE、HDPE或其共混物。
36.权利要求31的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于15mil。
37.权利要求31的方法，其中泡沫层的厚度为小于或等于10mil。
38.权利要求31的方法，其中挤出机的气隙距离为9-20英寸。
39.权利要求31的方法，其中挤出机的模头间隙距离为10-25mil。
40.权利要求31的方法，其中LDPE的熔融温度为575-625°F。
41.权利要求31的方法，其中在18-27磅/令下施加LDPE到纸板上。
42.权利要求31的方法，其中基料速度为350英尺/分钟-900英尺/分钟。
43.权利要求31的方法，其中进行加热45-180秒。
44.权利要求31的方法，其中在250-325°F下进行加热。
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