TW202231755A - 製造可撓性發泡體之方法、由該方法製成之發泡體及包括該發泡體的物品 - Google Patents

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Abstract

一種用於製造可撓性發泡體的方法，其包括將母料材料引入擠製機中，該母料材料主要由經回收的、可回收的、生物可分解及/或可堆肥的一種或多種熱塑性聚合物組成；將該母料材料與惰性氣體混合；將該母料材料通過擠製機擠壓，以形成聚合物熔體；將該聚合物熔體通過模具，以形成擠製物；以及允許該擠製物膨脹成為發泡體。

Description

製造可撓性發泡體之方法、由該方法製成之發泡體及包括該發泡體的物品
[相關申請案之交叉參考]
本發明主張於2020年11月16日提交的美國臨時申請案第63/114,051號的優先權及權益，該專利申請的內容全部以引用方式整體併入本文中。
根據一些實施例，本發明係關於用於從經回收的、可回收的、生物可分解、生物衍生的及/或工業可堆肥的材料形成可撓性發泡體的方法。在一些實施例中，本發明提供一種用於形成可撓性發泡體的擠製方法。根據本發明之實施例所製造的發泡體可用於各種產業與終端產品，例如(但不限於)鞋類組件、座椅組件、保護裝置組件、車用組件、墊料及水上運動配件。
可撓性發泡體為藉由將氣包捕獲在液體或固體中形成的一類型物件，藉此所得發泡體部分由於其展性而據稱為可撓性的。可撓性發泡體典型被用於諸如鞋類、家具、墊料及其他運動用品的軟墊應用中。可撓性發泡體典型分成兩個種類：封閉氣孔可撓性熱塑性聚合物發泡體及開放氣孔可撓性聚氨酯發泡體。此等發泡體類型中每一個具有非常不同的製造方法。
封閉氣孔可撓性熱塑性聚合物發泡體通常在乾式製程中生產，其中合適的人工聚合物經選擇且與各種化學添加劑、交聯劑及化學起泡劑摻合以用於生產「麵糰」，該麵糰然後經揉合且經擠製成平坦薄板。然後將薄板堆疊在彼此的頂部上且在受控制的壓力下置放於熱壓機中。這種材料及化學起泡劑之混合物在熱壓機空腔內側反應且膨脹。結果為隨後經切片至厚度的封閉氣孔可撓性發泡體「小圓包」或「方塊」。相反，開放氣孔可撓性聚氨酯發泡體通常生產於液體澆注製程或液體模製製程中，其中人工聚醇、異氰酸鹽化學品及其他化學添加劑在經澆鑄或注射成模製成形狀諸如「小圓包」或「方塊」時一起反應。結果為隨後切片至厚度的開放氣孔可撓性發泡體。
現今市場上目前可利用的可撓性發泡體的問題是，這些發泡體在其製造中幾乎僅使用不可回收且不可堆肥的材料及/或環境有害的化學品。此外，由於在製造習知可撓性發泡體之以上所描述的方法中採用化學交聯的部分，使那些可撓性發泡體的物理結構不能輕易回收或堆肥。這在很大程度上是由於發泡體設計的化學組成及其無法分離回它們的前驅物的構成。亦即，在傳統可撓性發泡體壽命終止時，該傳統可撓性發泡體無法進一步被使用且無法以任何已知商業上可利的方法成功地重新處理成新材料。
根據一些實施例，本發明提供一種可撓性發泡體及製造方法，該製造方法可被利用來生產可回收、生物可分解、可堆肥、永續的及/或有利於環境的終端產品。在一些實施例中，發泡體材料及終端產品能夠永續使用、無斷裂，但在壽命終止之後可回收及/或可堆肥。
相較於較傳統的製造方法，本文揭露之製造方法的目的在於該製造方法產生了環保的終端產品。藉由選擇經回收的及/或可回收的或生物可分解及工業可堆肥的原料來生產聚合物，本發明的實施例可為所謂的循環經濟做出貢獻，並顯著減少每年最終進入垃圾掩埋場的廢物。在某些較佳的實施例中，可撓性發泡體係衍生自回收材料及在其使用壽命中止之後可回收的材料。因此，應謹慎考慮選擇用於製造終端產品的環境永續材料，並與終端產品的預期性能和使用壽命相平衡。
例如，跑步鞋為在相當長的時間內暴露於重複濫用的高技術產品，重複濫用包括：衝擊、磨損及所有環境暴露方式，跑步鞋取決於使用頻率可能使用1年至3年。當選則用於製造鞋底、中底，及/或用於跑步鞋之鞋內底之軟墊中的永續材料時，考慮以上要求為重要的。在故障之前無法應付重複濫用的材料將不能生產出令人滿意的一雙跑步鞋。此外，不可接受預定壽命終止之前，在正常產品使用期間具有分解或減弱至故障點之可能性的任何材料。
為解決此問題，本發明的實施例利用特定的材料，該材料提供技術性能特性以及永續層面的平衡。例如，這些永續層面包括諸如壽命終止管理的解決方案之可回收性或可堆肥性的特性。在一些實施例中，本發明所使用的材料為關於有害排放量淨中性的（或負的）。根據本發明的實施例所製造出包括可回收或可堆肥的可撓性發泡體的終端產品應在產品的使用壽命中性能表現良好，且僅在產品可用壽命終止時，材料具有經導向至用於「封閉迴路」廢棄物轉換之工業堆肥設置中的選擇權。
在某些實施例中，一種用於製造可撓性發泡體的方法包括將母料材料引入擠製機中，母料材料主要由經回收的、可回收的、生物可分解及/或可堆肥的一種或多種熱塑性聚合物組成；將惰性氣體與母料材料混合；將母料材料通過擠製機擠壓，以形成聚合物熔體；將聚合物熔體通過模具形成擠製物；以及允許擠製物膨脹成為發泡體。在一些實施例中，惰性氣體為氮氣。在其他實施例中，惰性氣體為二氧化碳。
在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物為聚醯胺或聚醯胺共聚物。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物為選自以下所組成之群組的聚醯胺：聚醚嵌段醯胺（PEBA）、聚醯胺6、聚醯胺6/6-6、聚醯胺12或含有其中一種或多種的摻合物。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物包括聚酯或聚酯共聚物。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物為選自以下所組成之群組的聚酯：聚己二酸對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚(L-乳酸)（PLLA）、聚(己二酸丁二酯-共-對苯二甲酸酯)（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚羥基烷酸酯（PHA）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚丁烯琥珀酸酯（PBS）、聚丁烯琥珀酸酯已二酸（PBSA）、聚丁烯已二酸（PBA）、熱塑性澱粉（TPS），及含有其中一種或多種的摻合物。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物為一種或多種回收的聚合物材料，或包括一種或多種回收的聚合物材料。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物包括一種或多種生物衍生的聚合物（即生物衍生的PBAT）。
在一些實施例中，惰性氣體作為超臨界流體與母料材料混合。在一些實施例中，混合母料材料與超臨界流體以形成單相溶液。在其他實施例中，在將母料材料引入擠製機之前，將惰性氣體與母料材料混合。在一些實施例中，母料材料包括一種或多種熱塑性聚合物的顆粒，且將惰性氣體與母料材料混合包括：將惰性氣體注入一種或多種熱塑性聚合物的顆粒中。在一些實施例中，將惰性氣體注入一種或多種熱塑性聚合物的顆粒中造成一種或多種熱塑性聚合物的顆粒膨脹。在一些實施例中，將母料材料引入擠製機中包括將一種或多種熱塑性聚合物的經膨脹顆粒引入擠製機中。在一些實施例中，將母料材料通過擠製機擠壓，以形成聚合物熔體包括熔融一種或多種熱塑性聚合物的經膨脹顆粒。
在一些實施例中，一種用於製造可撓性發泡體的方法包括提供包含一種或多種熱塑性聚合物的複數個顆粒，該熱塑性聚合物為可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的；藉由將惰性氣體注入顆粒，使一種或多種熱塑性聚合物的顆粒膨脹；將經膨脹顆粒引入擠製機中；在擠製機中熔融經膨脹顆粒；以及使用擠製機通過模具將熔融的經膨脹顆粒擠製。在一些實施例中，一種或多種熱塑性為選自以下所組成之群組的聚合物，或包括選自以下所組成之群組的聚合物：聚己二酸對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚(L-乳酸)（PLLA）、聚(己二酸丁二酯-共-對苯二甲酸酯)（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚羥基烷酸酯（PHA）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚丁烯琥珀酸酯（PBS）、聚丁烯琥珀酸酯已二酸（PBSA）、聚丁烯已二酸（PBA）、熱塑性澱粉（TPS）及含有其中一種或多種的摻合物。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物為PBAT、PHA及/或PHB，或包括PBAT、PHA及/或PHB。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物包括一種或多種生物衍生的聚合物。在一些實施例中，一種或多種熱塑性聚合物為可回收的聚合物。惰性氣體可為(例如)氮氣或二氧化碳。在一些實施例中，惰性氣體在從75巴(bar)至200巴的範圍之飽和壓力下被注入顆粒中，例如，90巴至150巴。在一些實施例中，惰性氣體在從90˚C至200˚C的範圍之溫度下被注入顆粒中。
在一些實施例中，根據本文所描述的方法所製成的發泡體為可回收的、生物可分解及/或可堆肥的。在一些實施例中，發泡體不包括任何交聯劑。在一些實施例中，發泡體不包括能避免發泡體被回收或生物降解的任何交聯或交聯劑。在又一實施例中，根據本文所描述的方法所製成的發泡體可被塑形並用於製造各種物品，例如(但不限於)鞋類組件（例如內底或中底）、座椅組件（例如座墊）、保護裝置組件（例如襯墊）、車用組件、墊料組件、水上運動配件或其他包括發泡體組件的終端產品。
在一些實施例中，本發明提供一種可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體及其製造方法。根據本發明之實施例的發泡體可為封閉氣孔發泡體。在本發明的另一實施例中，發泡體可為開放氣孔發泡體。在各種實施例中，可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體可被製成與傳統不可回收的乙烯乙酸乙烯酯（EVA）發泡體或熱塑性聚氨酯（TPU）具有相似的性能與表現特徵，但含有高百分比的回收或生物衍生的成分。根據本發明之實施例所製造的發泡體可用於各種產業與終端產品，例如(但不限於)鞋類組件、座椅組件、保護裝置組件、車用組件、墊料及水上運動配件。
如本文所使用「生物可分解」一般指的是藉由特別是微生物之生物活性被分解能力。在一些實施例中，本發明所描述為生物可分解及/或工業可堆肥的材料與發泡體至少符合或超過以下一項標準中規定的要求：歐洲標準EN 13432、ASTM D6400或澳洲標準AS 4736。在一些實施例中，本發明所描述為生物可分解及/或工業可堆肥的材料與發泡體至少符合或超過歐洲標準EN 13432標準中規定的要求。在一些實施例中，本發明所描述為工業可堆肥的材料與發泡體經配置以展現在商業堆肥單元中堆肥後180天內至少有60%的生物降解（藉由生物活性至少有60%的材料被分解）。在一些實施例中，本發明所描述為工業可堆肥的材料與發泡體經配置以展現在商業堆肥單元中堆肥後180天內至少有90%的生物降解。
在一些實施例中，術語「可回收的」一般可指的是材料或產品可從廢棄流中被收集、分離或另以其他方式回收以再利用或用於製造或組裝成其他品項的能力。在一些實施例中，本發明中所描述可回收的聚合物與發泡體指的是組成材料回收的能力，例如藉由機械性回收、化學回收及/或生物性或有機回收。在一些實施例中，本發明中所描述可回收的聚合物與發泡體指的是使用標準塑膠回收方法將組成材料回收的能力，例如，如ISO 15270:2008中所描述。在一些實施例中，本文所描述之經回收的材料、發泡體及/或產品可根據Textile Exchange Recycled Claim Standard 2.0 (RCS, July 1, 2017)及/或Textile Exchange Global Recycle Standard 4.0 (GRS, July 1, 2017)中規定的要求生產。
在一些實施例中，根據本發明的用於形成擠製可撓性發泡體的方法一般包括以下步驟：將聚合物顆粒引入擠製機中；在擠製機中熔融聚合物顆粒以形成聚合物熔體；以及通過模具擠製聚合物熔體以形成擠製物。在一些實施例中，發泡劑被引入擠製機中，並允許發泡劑與聚合物熔體混合。在一些實施例中，發泡劑作為超臨界流體被引入，並與聚合物熔體形成單相溶液。在另一實施例中，在將聚合物顆粒引入擠製機中之前，以起泡劑飽和聚合物顆粒。如本文將進一步描述的，聚合物顆粒較佳由可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的一種或多種熱塑性聚合物組成。在一些實施例中，聚合物顆粒由生物衍生的熱塑性聚合物組成。在一些實施例中，聚合物顆粒由經回收的塑膠材料製成。
圖1為根據本發明之某些例示性實施例之形成擠製可撓性發泡體的方法100之流程圖。在一些實施例中，在步驟102處，方法100包括提供一種或多種預選材料的母料。在一些實施例中，母料由顆粒、圓粒等形式的熱塑性聚合物材料組成。如上所述，根據一些實施例，一種或多種預選材料較佳為可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的一種或多種熱塑性聚合物。在一些實施例中，一種或多種預選材料衍生自經回收的塑膠廢棄材料。在一些實施例中，母料完全由一種或多種預選的生物可分解的材料（例如，生物可分解的熱塑性聚合物）組成。在一些實施例中，母料完全由一種或多種預選的可回收材料（例如，可回收的熱塑性聚合物）組成。
在方法100的步驟104處，混合惰性氣體與母料。在一些實施例中，在一種或多種擠製機中混合惰性氣體（例如，起泡劑）與母料。在一些實施例中，惰性氣體可作為超臨界流體與母料混合。在一些實施例中，熔融母料並與超臨界流體形成單相溶液。在其他實施例中，在將母料引入一種或多種擠製機中之前，以惰性氣體（例如，發泡劑）飽和母料。
在一些實施例中，以惰性氣體飽和母料的顆粒，使顆粒中被注入部分氣體，並造成顆粒的至少部分膨脹。在一些實施例中，以惰性氣體飽和母料的顆粒形成經膨化的（經膨脹的）或至少部分膨化的聚合物顆粒，隨後可將經膨化的或至少部分膨化的聚合物顆粒融合在一起（例如，經由擠製）。在一些實施例中，經膨化的（經膨脹的）聚合物顆粒具有從4 mm至10 mm的尺寸（例如，在最廣的尺寸中）。在一些實施例中，經膨化的（經膨脹的）聚合物顆粒具有從大約100 kg/m 3至大約200 kg/m 3的總體密度。在一些實施例中，聚合物顆粒具有在大約1.5至大約4.5的範圍之中的膨脹比。在一些實施例中，惰性氣體飽和壓力的範圍可從75巴至200巴，例如，90巴至150巴。在一些實施例中，取決於特定之生物可分解、工業可堆肥的及/或經回收的及/或可回收的聚合物落點與熔點，惰性氣體飽和溫度的範圍可從90˚C至200˚C。此外，在一些實施例中，發泡體的平均孔隙大小與氣孔密度可在一定程度上以調整飽和壓力來控制。在一些實施例中，高惰性氣體飽和壓力適於獲得小的平均孔隙大小與高氣孔密度。在又另一實施例中，聚合物可在發泡之前視需要地預乾燥與除溼。在一些實施例中，例如，預乾燥條件是以-40˚C的露點及低於0.05%的相對溼度，在65˚C至85˚C的範圍下4至6小時。
在步驟106處，母料與氣體混合形成的聚合物熔體可通過一種或多種擠製機擠製。一種或多種擠製機可為(例如)具有一種或多種擠製螺桿的螺桿擠製機，該擠製螺桿用於壓縮與輸送聚合物熔體。在步驟108處，聚合物熔體經擠製成微氣孔發泡體之薄板。在一些實施例中，聚合物熔體通過模具擠製，該模具經配置以將擠製物塑形。在一些實施例中，在聚合物熔體通過模具被擠製時，允許與聚合物熔體混合的氣體膨脹，從而產生可撓性發泡體。在又一實施例中，然後可撓性發泡體可經切割及/或塑形（例如，經由壓縮成型）成任何所需的型態。
現在將在下文描述的代表性實施例中更完整的描述本發明標的。然而，本發明標的可用不同形式體現，且不應被解釋為限於在此闡述的特定實施例。反之，提供這些實施例以描述並使本領域具有通常知識者能夠實施。
[熱塑性聚合物]
在一些實施例中，從經回收的及/或可回收的熱塑性聚合物，或可替代地，生物衍生的熱塑性聚合物中創造微氣孔擠製發泡體，始於選擇合適的高性能聚合物。根據本發明的實施例可利用之合適的熱塑性聚合物較佳應包括以下特徵：產生低密度的發泡體、具有適度的熔體流動率、發泡時產生高伸長率，且為100%可回收的及/或100%工業上可堆肥的。在一些非限制性實例中，合適的熱塑性聚合物將產生具有密度從0.15 g/cc至0.35 g/cc，較佳為從0.20 g/cc至0.25 g/cc的發泡體。在一些非限制性實例中，合適的熱塑性聚合物將具有從5 g/10 分鐘至30 g/10分鐘，較佳為從10 g/10 分鐘至20 g/10分鐘之範圍的熔體流動率。在其他實例中，熔體流動率可在從7 g/10 分鐘至15 g/10分鐘的範圍。在一些非限制性實例中，合適的熱塑性聚合物產生從150%至800%，較佳為從250%至450%之範圍的發泡伸長率。在一些實施例中，熱塑性聚合物可用經尺寸設定並被配置以進料之固體顆粒的形式供應至擠製機中。在本文中，進料至擠製機之聚合物材料的複數個顆粒也可稱為「母料」。
在一些實施例中，本發明用於製造可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體的熱塑性聚合物可任意選自許多聚醯胺或聚醯胺共聚物。合適的聚醯胺聚合物之非限制性實例包括聚醚嵌段醯胺（PEBA）、聚醯胺6、聚醯胺6/6-6、聚醯胺12及含有其中一種或多種的摻合物。合適的經回收的及/或可回收的聚合物之非限制性實例為由Nylon Corporation of America, Manchester, NH製造的PEBA。
在一些實施例中，本發明用於製造可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體的熱塑性聚合物可任意選自許多聚酯或聚酯共聚物，較佳為生物衍生的聚酯。合適的聚酯聚合物之非限制性實例包括聚己二酸對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚(L-乳酸)（PLLA）、聚(己二酸丁二酯-共-對苯二甲酸酯) （PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚羥基烷酸酯（PHA）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚丁烯琥珀酸酯（PBS）、聚丁烯琥珀酸酯已二酸（PBSA）、聚丁烯已二酸（PBA）、熱塑性澱粉（TPS），及含有其中一種或多種的摻合物。在一些實施例中，本發明選擇來用於可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體的熱塑性聚合物包括或完全由PBAT組成。在一些實施例中，本發明選擇來用於可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體的熱塑性聚合物包括或完全由PHA組成。
在一些實施例中，經回收的原料被用於生產本發明之可回收的聚合物或聚合物摻合物。某些實施例的目的將在任何可能的情況下使用經回收的聚合物原料。根據一些實施例，使用經回收的原料的實例為使用經收集、分類、熔化及再處理的工業後聚醯胺地毯纖維、經收集的海洋塑膠漁網或其他塑膠廢棄物材料。在一些這樣的實例中，經收集的廢棄物材料可經再處理成為原始品質的聚醯胺前驅物（例如，己內醯胺）。衍生自工業後聚醯胺地毯纖維與舊漁網之己內醯胺的實例為由Aquafil USA Inc., Cartersville, Georgia製造的Econyl。前面提到的熱塑性聚合物樹脂已展現在形成根據本發明最佳之微氣孔可撓性發泡體結構中的有利技術性質。這些技術性質中的一些包括異常老化性質、優良伸長、拉伸強度及壓縮變形以及其他效益。
更進一步，在一些實施例中，生物衍生的聚合物被使用來生產本發明的可撓性發泡體。在一些實施例中，本文可使用術語「生物衍生的（bio-derived）」或「生物聚合物（bio-polymer）」或「生物塑膠（bioplastic）」來指衍生自生物性資源（例如，與基於石油的資源相反）的聚合物，或由衍生自生物性資源的前驅物材料（例如，單體）製成的聚合物。在一些這樣的實施例中，生物性資源可為可再生植物資源。用於本發明之合適的生物聚合物的一個非限制性的實例為由Novamont SpA, Novara, Italy製造的生物衍生的PBAT。此生物衍生的PBAT為生物可分解且工業可堆肥的，其中聚合物的前驅物，即壬二酸和生物衍生的生物丁二醇（bio-BDO）構成了聚合物的主要生物衍生的性質。此生物衍生的PBAT展現了在形成根據本發明之實施例的最佳之微氣孔可撓性發泡體結構上的所有有利技術性質。增強的技術性質中之一些包括異常老化性質、優良伸長、拉伸強度及壓縮變形以及其他效益。除了植物之外，在一些實施例中，「生物衍生的」或「生物聚合物」或「生物塑膠」材料的生物資源包括(例如)微生物（例如，細菌）、藻類、動物（例如，動物脂肪/脂質），及/或昆蟲。
在一些實施例中，可使用兩種或多種熱塑性聚合物的摻合物。在一些實施例中，兩種或多種熱塑性聚合物的摻合物可提供在單一聚合物中未發現的性質之組合。存在用以成功地將聚合物摻合在一起的許多方式。一種所述方式是使用雙螺桿擠製以使兩種或多種聚合物樹脂熔融在一起，且然後將熔融聚合物樹脂摻合物擠製成股線（strand），該股線經冷卻並進料至造粒機中用以生產稱為母料的一系列造粒件。聚合物樹脂摻合之另一方法將使用增容劑來在聚合物摻合物中將不同聚合物接合在一起。此方法也可使用雙螺桿擠製等將增容劑及兩種或多種聚合物熔融在一起，以形成摻合物。
[添加劑]
在某些實施例中，取決於應用，可視需要地在聚合物配方中加入一種或多種添加劑。例如，可包括一種或多種添加劑以調整所得發泡體的物理及/或化學性質。較佳地，在一些實施例中，一種或多種添加劑包括或由可回收的及/或可堆肥的材料組成。在一些實施例中，視需要地包括一種或多種生物可分解及/或可回收的黏結劑（黏合劑），以幫助將經澎化的顆粒融合在一起。在一些實施例中，可在擠製之前，將一種或多種添加劑加入聚合物中（例如，與母料混合）。在一些實施例中，可將一種或多種添加劑額外地或替代地加入擠製機中，並與聚合物在擠製機中混合（經由側進料至擠製機中）。
在一些實施例中，可視需要地將一種或多種填料加入聚合物，以降低部分成本。例如，在一些實施例中，一種或多種填料相較聚合物材料可具有低的單位重量成本，並可用於增加產品的物理體積和/或改善特定性能。在一些非限制性的實例中，當包括一種或多種填料時，可在負載重量比的1%至30%的範圍內添加。一種或多種填料可包括(例如)沉澱碳酸鈣、鮞狀霰石、澱粉、生物質等。在一些實施例中，選擇用於一種或多種填料的材料，以使得可撓性發泡體及/或終端產品維持可回收的及/或可堆肥的。
在一些實施例中，可包括成核劑，例如微葉片狀滑石或高深寬比鮞狀霰石。在某些實施例中，成核劑可藉由防止氣孔聚結（例如，氣泡合併）、降低塊體密度及改良回彈性以及其他有益地增強之屬性，大幅改良所得可撓性發泡體的關鍵性質。在一些這樣的實施例中，成核劑藉由增加發泡體材料中單個氣泡的數量來改善發泡。用於生產可撓性發泡體的成核劑之幾種非限制性的實例包括由Imerys Talc America Inc., Houston, Texas作為Mistrocell®發售的微葉片狀滑石及由Calcean Minerals & Materials LLC, Gadsden, Alabama作為OceanCal ®發售的高深寬比鮞狀霰石。在一些非限制性的實例中，當包括一種或多種成核劑時，可在負載重量比的0.1%至10%的範圍內添加。
在又一實施例中，可包括經配置以加速及/或改善發泡體成品之生物降解的一種或多種添加劑。在一個實例中，寡聚-聚(天冬氨酸-共-丙交酯)（poly(aspartic acid-co-lactide)；PAL）可視需要地化合至用於加速生物降解的母料中，以在某些情況下與特定的終端市場用途中適當地加速生物降解。
在一些實施例中，為了改變所得可撓性發泡體的顏色，可視需要地包括一種或多種著色劑。舉例而言，諸如染料或顏料的各種著色劑可視需要地包括在本發明的聚合物配方中。幾種非限制性的實例為經訂製以用於特定種類之熱塑性聚合物的顏料，例如，由Treffert GmBH & Co. KG, Bingen am Rhein, Germany提供的顏料或由Holland Colours Americas Inc., Richmond, Indiana提供的那些等。在一些非限制性的實例中，當包括一種或多種著色劑時，可在負載重量比的0.1%至5%的範圍內添加。
[發泡劑與起泡劑]
為了根據本發明的某些方法生產發泡體，將聚合物配方與發泡劑混合。廣泛已知用於傳統製造方法的發泡劑為偶氮二甲醯胺（azodicarbonamide；ADA）。ADA典型經預先浸漬至用於使用在傳統射出模製發泡體製程中的傳統熱塑性母料樹脂中。然而，ADA被認為對環境不友善，且為對人體可疑的致癌物。此外，使用ADA的傳統發泡製程在製造製程期間交聯，因此典型會產生不可回收的或不可堆肥的發泡體。因此，在較佳的實施例中，本發明的方法不使用ADA。
在一些實施例中，將惰性氣體使用作為本發明之發泡製程的發泡劑。在一些實施例中，用於本發明之實施例的發泡劑為氮氣（N 2）或二氧化碳（CO 2）。在一些實施例中，發泡劑作為超臨界流體（SCF）與聚合物材料混合。在一些實施例中，SCF與聚合物材料形成單相溶液。在一些實施例中，本發明的發泡製程包括將聚合物與超臨界流體（SCF）的單相溶液通過擠製機模具，以連續的形式形成擠製物。在一些實施例中，擠製物具有環狀形狀（annular shape）。在一些實施例中，將擠製物經製成平坦薄板。根據其他實施例也可能是其他形狀。在一些實施例中，在聚合物與超臨界流體的單相溶液通過擠製機模具時發生均質氣孔成核。在一些實施例中，在溶液離開擠製機模具時，壓力下降，從而使SCF離開溶液，產生氣孔核。然後氣孔生長直到材料膨脹，並消耗SCF的膨脹能力，從而穩定所得發泡體。如以下將進一步描述，根據一些實施例的方法可在擠製機上執行，該擠壓機已經修改以允許將惰性SCF計量、輸送並混合至聚合物中以產生單相溶液。
氮氣及二氧化碳發泡劑之有效性的差異起源於其在聚合物熔體中的特性。在溫度與壓力高於其臨界點(大約31˚C及大約73巴)變成SCF流體的二氧化碳比在大約-147及大約34巴處變成超臨界流體的氮氣更可溶於聚合物中4倍至5倍。例如，取決於溫度及壓力條件，未填充聚合物中之飽和點為約1.5重量百分比至2重量百分比之氮氣，而二氧化碳之飽和度較接近於8重量百分比。二氧化碳亦在聚合物中展現較大遷移率，從而允許二氧化碳比氮氣遷移至現有氣泡中更遠。自氣孔成核之觀點，較大溶解度及遷移率意味較少的氣孔將成核，且成核的彼等氣孔將傾向於為較大的。
然而，當目標為黏度降低時，根據一些實施例溶解度變成優點。在一些實施例中，較低的黏度可有利於較低的份重。在一些實施例中，溶解在聚合物中的SCF充當增塑劑，從而降低聚合物的黏度。因為黏度降低部分地隨添加至聚合物的SCF之量而改變，且因為二氧化碳相較於氮氣具有較高的溶解度極限，所以以二氧化碳降低黏度之能力較大。
在一些實施例中，當生產零件所需要的氮氣量低至不可能一致地處理零件時，二氧化碳也適合作為發泡劑。在一些實施例中，有鑑於二氧化碳相較於氮氣在聚合物中具有較高的溶解度，所以較容易存在以低濃度運行二氧化碳的時機，即相較於使用小於0.05%的極低氮氣含量，更常存在使用0.15%或0.2%的二氧化碳的情況。這主要在軟材料及具有厚橫切面之零件的情況下發生。
在一些替代性實施例中，將一種或多種起泡劑使用於聚合物材料之預膨脹或預發泡的顆粒。在一些實施例中，起泡劑為惰性氣體。在一些這樣的實施例中，起泡劑可為氮氣或二氧化碳。在一些實施例中，預膨脹將氣體（例如，氮氣或二氧化碳）注入聚合物顆粒中，從而迫使他們單獨膨脹以形成預發泡的經膨化顆粒。在一些實施例中，這些預發泡的顆粒隨後被擠製成各種厚度及長度的連續片材以滿足所需。完成的熔融片顆粒是每個單獨預發泡顆粒熔融成複數個發泡與熔融顆粒的結果。然後，完成的均質片準備好藉由那些本領域傳統的常用手段模製切割或模製成型。
[擠製系統]
根據一些態樣，本發明提供用於生產可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的可撓性發泡體的系統。在各種實施例中，該系統可包括下列組件中的一種或多種：經配置以用於熔融與傳輸聚合物材料的至少一個擠製機、經配置以將聚合物材料導引至擠製機的漏斗（例如，以顆粒的形式）以及用於藉由擠製機擠製之材料成形的模具。在一些實施例中，前述的組件可被組合在單一設備中。在一些實施例中，根據本發明的系統進一步包括經配置以供應與聚合物材料混合之發泡劑或起泡劑（例如，氮氣或二氧化碳）的氣體源。在一些實施例中，系統進一步包括經配置以控制各種擠製系統之製程參數的控制系統，製程參數例如(但不限於)溫度、壓力、聚合物進料速度、氣體配料或擠製速度中的一種或多種。
在一些實施例中，至少一個擠製機可為螺桿擠製機。在一些這樣的實施例中，螺桿擠製機包括桶及經設置在桶內並經配置以在其中旋轉的至少一個螺桿。在一些實施例中，至少一個螺桿經配置以壓縮、熔融及傳輸被引入擠製機中的聚合物材料。在一些實施例中，可包含漏斗，用以將聚合物母料（例如，造粒聚合物材料）進料至擠製機的桶中。在一些實施例中，聚合物母料可從漏斗通過漏斗喉道重力進料至擠製機的桶及螺桿總成中。
在一些實施例中，至少一個螺桿可被一或多個馬達驅動。在一些實施例中，螺桿擠製機為具有超過一個旋轉螺桿的多螺桿擠製機。在一些這樣的實施例中，螺桿擠製機可為具有一對相互嚙合的平行螺桿的雙螺桿擠製機。在又一實施例中，螺桿可為往復螺桿。往復螺桿可包括三個區帶：進料區帶、壓縮（或轉變）區帶、及計量區帶。在一些實施例中，系統包括至少兩個擠製機。在一些實施例中，系統包括第一熔融擠製機，其將材料進料至第二冷卻擠製機。
在一些實施例中，可存在噴嘴，其中噴嘴將擠製機的桶與模具連接，並在桶與模具之間形成密封件。在一些實施例中，噴嘴的溫度可被設定為聚合物材料的熔融溫度或僅低於熔融溫度。在一些實施例中，模具包括澆口襯套，且噴嘴連接至澆口襯套。在一些實施例中，以可包括輸送系統。在一些實施例中，輸送系統提供熔融聚合物從噴嘴到模具的通路，且通常可包括澆口、冷料井、主澆道、分支澆道、閘等等。在一些實施例中，當桶處於其完全向前處理位置中時，噴嘴之半徑可嵌套且密封在具有定位環之澆口襯套中之凹形半徑中。在桶之沖洗期間（清洗），桶可自澆口收回，如此沖洗化合物可自噴嘴自由降落。
在又一態樣中，系統另外可包括超臨界流體（SCF）配料系統，該超臨界流體配料系統被配置以用於接收氣體（例如，氮氣或二氧化碳）且在條件下將所接收氣體引入擠製機的桶中，以便在該引入後生產超臨界流體。在一些實施例中，超臨界流體配料系統可經配置以變更所接收氣體的壓力及/或溫度，以使其超過該氣體的臨界點。在一些實施例中，例如，SCF配料系統可包括氣體供應（例如，氮氣或二氧化碳）、空氣壓縮機、SCF計量及控制裝置、SCF噴射器、及前單相閥及後單相閥。在一些實施例中，超臨界流體與熱塑性聚合物在擠製機的桶中混合。在一些實施例中，超臨界流體與熱塑性聚合物在擠製機的桶中形成單相溶液。在一些實施例中，其中SCF完全溶解且均勻地分散在熔融聚合物中的單相溶液之產生在謹慎控制的製程條件下發生在擠製機桶之內側。在一些實施例中，SCF應經精確地質量流量計量至聚合物中持續固定量的時間，且在配料週期之期間，必須在桶內建立特定的溫度、壓力及剪力條件。在一些實施例中，背壓、螺桿速度及桶溫度控制、以及SCF配料系統全部在建立產生單相溶液的製程條件中起作用。
在一些實施例中，製程設置程序圍繞在螺桿速度溫度及壓力條件下，建立經控制的SCF配料至擠出機桶，從而產生單相溶液。在一些實施例中，可調整以下系統參數中的一個或多個，以確保滿足SCF配料的基本條件： 1) SCF飽和壓力：在一些實施例中，惰性氣體飽和壓力及飽和溫度的影響在發泡體的膨脹率中扮演重要的角色。在一些非限制性實例中，飽和壓力的範圍可從75巴至200巴，較佳為90巴至150巴。取決於特定之生物可分解、工業可堆肥的及/或經回收的及/或可回收的聚合物落點與熔點，例如，惰性氣體飽和溫度的範圍可從90˚C至200˚C。此外，發泡體的平均孔隙大小與氣孔密度可在一定程度上以調整飽和壓力（惰性氣體飽和進入所選聚合物的壓力）來控制。高惰性氣體飽和壓力適於獲得小的平均孔隙大小與高氣孔密度。 2) SCF噴射器開放位置：此設定點設定SCF配料開始的螺桿位置。應設定位置以使得在螺桿復原期間桶中的壓力已在配料開始之前變得穩定。作為非限制實例，開放位置可在0.3吋與0.4吋的範圍內。 3) SCF百分比：此控制在每個循環期間配料的SCF之實際質量。作為非限制實例，SCF百分比可在0.45%與0.75%的範圍內。 4)配料最佳化：此藉由最大化配料時間且最小化流動速率(預計量壓力與輸送壓力之間的壓力差)實現。配料時間之非限制實例在1秒至2秒之間，且更佳地為1.7秒。在一些實施例中，單一聚合物熔體在模具中成核，並在模具出口作為單一聚合物熔體流釋放，其中釋放時間較佳為幾分之一秒。
在一些實施例中，一旦產生單相溶液產生，擠製機將溶液維持在加壓狀態中，直到開始擠製。在一些實施例中，擠製機經由壓力調節閥和熔體泵控制相結合來達成。在一些實施例中，壓力調節閥防止洩壓及過早發泡至模具元件中。在又一實施例中，主動或被動螺桿位置控制可被利用以藉由螺桿之向後移動防止洩壓。根據一些這樣的實施例，在主動螺桿位置控制期間，經連續地監測螺桿之位置，且施加至螺桿之背部的壓力經調節以維持位置設定點或在螺桿之背部上保持恆定壓力。在被動位置控制中，可用油來調節背壓，並防止在螺桿復原之終點處排至其槽。由於單相溶液之壓力，此殘油防止螺桿向後移動。
在一些實施例中，本發明的系統可進一步包括一或多個溫度感測器，溫度感測器經配置以用於監測及/或控制桶內或系統中其他組件的溫度。在一些實施例中，系統可包括一或多個壓力感測器，壓力感測器經配置以用於監測及/或控制桶內或系統中其他組件的壓力。因此，可包括具有一或多個微處理器的控制單元，控制單元被配置以用於根據一或多個系統參數控制一或多個擠製機與超臨界氣體配料系統。在一些實施例中，控制系統可經配置以在擠製機操作中提供一致性及可重複性。在一些實施例中，控制系統監測及控制處理參數，包括溫度、壓力、超臨界流體配料、射出速度、螺桿速度及位置、及液壓位置。控制系統的範圍可以從簡單的繼電器開/關控制到極其複雜的基於微處理器的閉環控制。
在一些實施例中，系統及/或其任何子系統可包括一或多個感測器，例如，溫度感測器、壓力感測器、加速度計、迴轉儀及定向感測器。在一些實施例中，一或多個感測器被配置成定位以與擠製系統的一個或多個其他組件通訊，諸如擠製機、模具等。在各種實施例中，一或多個感測器可為智慧感測器並包括配置以連接網路的通訊模組。在一些實施例中，通訊模組可進一步經配置以執行無線通訊。在一些實施例中，系統及/或其各種零件中的任何零件可包括通訊模組，該通訊模組可耦接至控制模組、SCF配料系統及氣體反壓力控制單元中的一或多個，諸如其中通訊模組被配置為用於執行一或多個無線通訊協定包括WIFI、藍牙、低能藍牙，及3G、4G，及5G蜂巢式通訊。
圖2繪示出用於生產根據一個非限制性實例之可撓性發泡體的系統200。在一些實施例中，在第一階段中，系統200包括經配置用以容納母料204顆粒的壓力容器202。顆粒可由任何一種或多種前述之熱塑性聚合物材料的非限制性實例組成。例如，顆粒可完全由一種或多種可回收的熱塑性聚合物組成，或可完全由一種或多種生物可分解的熱塑性聚合物（例如，一種或多種生物聚合物）組成。在一些實施例中，母料204顆粒可在壓力容器202內注入惰性氣體或以惰性氣體（例如，二氧化碳或氮氣）飽和。
在一些實施例中，惰性氣體飽和壓力及飽和溫度（例如，在壓力容器202中）的影響在發泡體的膨脹率中扮演重要的角色。在一些實施例中，飽和壓力的範圍可從75巴至200巴，較佳為90巴至150巴。取決於特定之生物可分解、工業可堆肥的及/或經回收的及/或可回收的聚合物落點與熔點，惰性氣體飽和溫度的範圍可從90˚C至200˚C。此外，發泡體的平均孔隙大小與氣孔密度可在一定程度上以調整飽和壓力－惰性氣體飽和進入所選聚合物的壓力。高惰性氣體飽和壓力是獲得小的平均孔隙大小與高氣孔密度的理想選擇。
在一些實施例中，在惰性氣體飽和後的第二階段，母料204顆粒被轉移到漏斗206，漏斗206被配置以將顆粒進料至擠製機208中。在以惰性氣體飽和之後，顆粒可處於膨脹狀態。在一些實施例中，擠製機208包括一或多個擠製螺桿210，擠製螺桿210被容納並配置為在桶212內旋轉。一或多個擠製螺桿210的旋轉可例如藉由馬達214驅動。在一些實施例中，一或多個擠製螺桿210經配置以在通過擠製機208擠出顆粒時將母料204的飽和顆粒輸送、壓縮和熔合在一起，形成聚合物熔體。在一些實施例中，可視需要地包括一種或多種生物可分解及/或可回收的黏結劑（黏合劑），以助於將顆粒融合在一起。
在一些實施例中，聚合物熔體藉由擠製機208通過模具216被擠製。在一些實施例中，模具216可被定位在擠製機208的一端，並被配置以當聚合物熔體通過模具216時將聚合物熔體成型。在一些實施例中，模具216的溫度設定至聚合物材料的熔融溫度或僅低於熔融溫度。在一些實施例中，聚合物熔體通過模具216被擠出，並穿通過校準器218。在一些實施例中，校準器218經配置以在通過模具擠製之後冷卻擠製物。在一些實施例中，校準器218連接至溫度控制單元220（例如，Thermolator ®牌溫度控制單元）。在一些實施例中，溫度控制單元220經配置以控制校準器218的溫度。在一些實施例中，校準器218及/或溫度控制單元220經配置以當擠製物穿通過校準器218時充分冷卻擠製物以固化擠製物。
在又一實施例中，校準器218經連接至真空系統222。在一些實施例中，真空系統222經配置以製造低壓區。當聚合物熔體離開模具216並暴露至低壓區時，併入到聚合物熔體中的空氣膨脹，形成擠製發泡體226。在又一實施例中，可包括拉動系統224以將擠製發泡體226送離模具216。例如，拉動系統224可包括經配置用以接收擠製發泡體226的一或多個滾輪。在一些實施例中，拉動系統224的滾輪助於擠製發泡體226成型（例如，成為平坦薄板）。
圖3繪示出用於生產根據另一個非限制性實例之可撓性發泡體的系統300。在一些實施例中，系統300包括漏斗302，該漏斗302經配置以將母料304顆粒進料至第一擠製機306中。該顆粒可由任何前述之熱塑性聚合物材料的非限制性實例組成。在一些實施例中，第一擠製機306為熔融擠製機。在一些實施例中，第一擠製機306包括一或多個擠製螺桿308，擠製螺桿308被容納並配置為在桶310內旋轉。一或多個擠製螺桿308的旋轉可例如藉由第一馬達312來驅動，該第一馬達312藉由第一齒輪系統314連接至擠製螺桿308。在一些實施例中，一或多個擠製螺桿308經配置以在通過擠製機306擠出顆粒時將母料304顆粒輸送、壓縮和熔融，形成聚合物熔體。
在一些實施例中，系統300包括超臨界流體（SCF）配料系統316，該超臨界流體配料系統316經配置以將惰性氣體傳送至第一擠製機306中與聚合物熔體混合。在一些這樣的實施例中，SCF配料系統316包括(例如)一或多個惰性氣體（例如，二氧化碳或氮氣）供應器318（例如，槽）、泵控制器320、用於控制惰性氣體流的閥322與閥324、以及用於將惰性氣體注射至第一擠製機306內的噴射管路326。在一些實施例中，SCF配料系統316經配置以將惰性氣體作為超臨界流體引入擠製機306中。在一些這樣的實施例中，SCF配料系統316經配置以在高於氣體之臨界點的壓力與溫度下，將惰性氣體注入第一擠製機306中。例如，在一些實施例中，SCF配料系統316經配置以在壓力範圍從大約150巴至大約300巴，及溫度範圍從大約150˚C至大約350˚C下引入超臨界流體。在一些實施例中，SCF配料系統316經配置以在壓力範圍從大約90巴至大約150巴，及溫度範圍從大約90˚C至大約200˚C下引入超臨界流體。在一些實施例中，第一擠製機306中的壓力與溫度適於將惰性氣體維持在其超臨界狀態。
在一些實施例中，超臨界流體與聚合物熔體在第一擠製機306中混合以形成單相溶液。在一些實施例中，單相溶液存第一擠製機306中擠出並經由管路328擠入第二擠製機330中。在一些實施例中，第二擠製機330為冷卻擠製機。在一些實施例中，第二擠製機330的使用有助於發泡體免於氣孔塌陷或收縮。在又一實施例中，第二擠製機330的使用有助於產生光滑均勻的發泡體結構。在一些實施例中，第二擠製機330包括一或多個擠製螺桿332，擠製螺桿332被容納並配置為在桶334內旋轉。一或多個擠製螺桿332的旋轉可例如藉由第二馬達336驅動，第二馬達336藉由第二齒輪系統338連接至擠製螺桿332。在一些實施例中，一或多個擠製螺桿332被內部冷卻（例如，經由水、油、或其他冷卻劑）。在一些這樣的實施例中，一或多個擠製螺桿332的冷卻可避免聚合物材料經由第二擠製機330被擠製時沾黏在一或複數個擠製螺桿332上。
在一些實施例中，第二擠製機330經配置以輸送及通過模具340擠製聚合物熔體。在一些實施例中，模具340經配置以在聚合物熔體通過模具340時將聚合物熔體成型。在一些實施例中，系統300包括設置在第二擠製機330與模具340之間的混合機342。在又一實施例中，系統300包括設置在第二擠製機330與模具340之間的熱交換器344。在又一實施例中，系統300包括設置在第二擠製機330與模具340之間的熔融泵346。在一些實施例中，熔融泵346經配置以精確地控制模具340的輸出。在一些這樣的實施例中，熔融泵346包括接收來自第二擠製機330之擠製材料的吸入側、以及將擠製材料輸出製模具340的排放側。在一些實施例中，擠製材料從第二擠製機330通過混合機342至熔融泵346。在一些實施例中，熔融泵346經配置以在更一致的壓力與體積下將擠製材料輸出至模具340。在一些實施例中，熱交換器344經配置以助於調整第二擠製機330、熔融泵346及/或模具340的溫度。在一些實施例中，當聚合物熔體離開模具340時，併入到聚合物熔體的氣體膨脹，形成擠製發泡體350。在一些實施例中，可包括拉動系統348以將擠製發泡體350送離模具340。
在一些實施例中，系統300可進一步包括一或多個感測器352，該感測器352耦接至系統的各種組件。例如，一或多個感測器352可包括壓力感測器、溫度感測器等，一或多個感測器352經配置以測量組件的各種操作參數。例如，一或多個感測器352可耦接至第一擠製機306、第二擠製機330及模具340中的一或多個。在一些實施例中，一或多個感測器352可進一步經配置以與控制系統（未圖示）通訊（例如，無線地），即經配置以對於一或多個感測器352所偵測到的參數反應，以控制系統300的組件的操作。例如，在一些實施例中，控制系統可仰賴來自一或多個感測器的回饋，以便在預定範圍的溫度及/或壓力下操作及/或維持系統300的某些組件。可藉由控制系統調整擠製機速度、溫度控制系統及/或其他組件。
如本文所述，根據本發明之實施例所製造的發泡體可用於各種產業與終端產品，例如但不限於鞋類組件（例如內底或中底）、座椅組件、保護裝置組件、車用組件、墊料組件、及水上運動配件。在一些實施例中，本發明的擠製發泡體可取決於預期的應用，以各種預定尺寸（例如，厚度、長度、寬度）形成。在又一實施例中，擠製發泡體可隨後被裁切或成型（例如，經由壓縮成型），以用於形成可用於製造終端產品的發泡體塊。例如，一片根據本發明之實施例製成的生物可分解及/或可回收發泡體可被模具材切成可用的小塊，這被稱為「坯鍛（blocker）」。隨後可將坯鍛壓縮模製以形成發泡體，如用於組裝鞋或其他鞋類的波狀鞋中底。
因為根據某些實施例的發泡體是由經回收的、可回收的、生物可分解及/或可堆肥的材料製成，沒有交聯，該發泡體提供了代替傳統發泡體材料（例如EVA或TPU發泡體）之環境友善的替代品。發泡體的可用壽命結束時，在生物可分解發泡體的情況下，發泡體可視需要地進行生物分解或堆肥，或者在可回收的發泡體的情況下被回收與再製（例如，成為新的發泡體）。在一些實施例中，由於缺乏交聯劑或其他阻礙性的化學添加劑，發泡體可解聚合回可用的前體成分。
應理解的是，在不背離所附申請專利範圍限定之本發明的精神和範圍的情況下，可以在本文中進行各種改變、替換和變更。也應清楚的是，本文中已認為屬於特定實施例的各個元件可以包括在本發明的其他實施例中。另外，本發明的範圍並不意於局限在本說明書中所描述之特定實施例中的方法、儀器、產品、組合物、方式、方法或步驟。如本領域具有通常知識者從本文所公開的內容中能夠輕易理解，可根據本發明採用與本文所述的相應實施例執行基本上相同的功能或實現基本上相同結果的現有或以後將開發出的方法、儀器、產品、組合物、方式、方法或步驟。
100:方法 102、104、106、108:步驟 200、300:系統 202:壓力容器 204、304:母料 206、302:漏斗 208:擠製機 210、332:擠製螺桿 212、310、334:桶 214:馬達 216、340:模具 218:校準器 220:溫度控制單元 222:真空系統 224、348:拉動系統 226、350:擠製發泡體 306:第一擠製機 308:擠製螺桿 312:第一馬達 314:第一齒輪系統 316:超臨界流體（SCF）配料系統 318:供應器 320:泵控制器 322、324:閥 326:噴射管路 328:管路 330:第二擠製機 336:第二馬達 338:第二齒輪系統 342:混合機 344:熱交換器 346:熔融泵 352:感測器
當結合所附圖式閱讀時，將更易於理解本發明前述的概要與以下的詳細描述。為了說明本發明，圖式中繪示了較佳的實施例。然而，應理解的是，本發明可為不同形式的實施例，而不應被解釋為限於本文中闡述的實施例。所附圖式可能未按比例繪製。
圖1為根據本發明的一些實施例之形成擠製可撓性發泡體的方法之流程圖。
圖2為說明根據本發明的一些實施例用於形成擠製可撓性發泡體的系統之示意圖。
圖3為說明根據本發明進一步實施例用於形成擠製可撓性發泡體的另一系統之示意圖。
100:方法
102、104、106、108:步驟

Claims (35)

  1. 一種用於製造可撓性發泡體之方法，所述方法包括以下步驟： 將母料材料引入擠製機中，所述母料材料主要由經回收的、可回收的、生物可分解及/或可堆肥的一種或多種熱塑性聚合物組成； 將惰性氣體與所述母料材料混合； 將所述母料材料通過擠製機擠壓，以形成聚合物熔體； 將所述聚合物熔體通過模具，以形成擠製物；以及 允許所述擠製物膨脹成為發泡體。
  2. 如請求項1所述之方法，其中，所述惰性氣體為二氧化碳。
  3. 如請求項1所述之方法，其中，所述惰性氣體為氮氣。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括聚醯胺或聚醯胺共聚物。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括選自以下所組成之群組的聚醯胺：聚醚嵌段醯胺（PEBA）、 聚醯胺6、聚醯胺6/6-6、聚醯胺12及含有其中一種或多種的摻合物。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括聚酯或聚酯共聚物。
  7. 如請求項1至3及6中任一項所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括選自以下所組成之群組的聚合物：聚己二酸對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚(L-乳酸)（PLLA）、聚(己二酸丁二酯-共-對苯二甲酸酯)（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚羥基烷酸酯（PHA）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚丁烯琥珀酸酯（PBS）、聚丁烯琥珀酸酯已二酸（PBSA）、聚丁烯已二酸（PBA）、熱塑性澱粉（TPS）及含有其中一種或多種的摻合物。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括一種或多種經回收的聚合物材料。
  9. 如請求項1至7中任一項所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括一種或多種生物衍生的聚合物。
  10. 如請求項9所述之方法，其中，一種或多種所述生物衍生的聚合物包括生物衍生的PBAT。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之方法，其中，所述惰性氣體作為超臨界流體與所述母料材料混合。
  12. 如請求項11所述之方法，其中，所述母料材料與所述超臨界流體混合以形成單相溶液。
  13. 如請求項1至10中任一項所述之方法，其中，在將所述母料材料引入所述擠製機中之前，將所述惰性氣體與所述母料材料混合。
  14. 如請求項13所述之方法，其中，所述母料材料包括一種或多種所述熱塑性聚合物的顆粒，且其中將所述惰性氣體與所述母料材料混合包括：將所述惰性氣體注入一種或多種所述熱塑性聚合物的顆粒中。
  15. 如請求項14所述之方法，其中，將所述惰性氣體注入一種或多種所述熱塑性聚合物的所述顆粒中造成一種或多種所述熱塑性聚合物的所述顆粒膨脹。
  16. 如請求項15所述之方法，其中，將所述母料材料引入所述擠製機中包括：將一種或多種所述熱塑性聚合物的經膨脹顆粒引入所述擠製機中。
  17. 如請求項16所述之方法，其中，將所述母料材料通過所述擠製機擠壓，以形成聚合物熔體包括：熔融一種或多種所述熱塑性聚合物的所述經膨脹顆粒。
  18. 一種發泡體，其藉由如請求項1至17中任一項所述之方法製成。
  19. 如請求項18所述之發泡體，其中，所述發泡體是可回收的、生物可分解及/或可堆肥的。
  20. 如請求項18或19所述之發泡體，其中，所述發泡體不包括任何交聯劑。
  21. 一種物品，其包括藉由如請求項1至17中任一項所述之方法製成的發泡體。
  22. 如請求項21所述之發泡體，其中，所述物品為鞋類組件、座椅組件、保護裝置組件、車用組件、墊料或水上運動配件。
  23. 一種用於製造可撓性發泡體之方法，所述方法包括以下步驟： 提供包含一種或多種熱塑性聚合物的複數個顆粒，所述熱塑性聚合物為可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的； 藉由將惰性氣體注入所述顆粒，使一種或多種所述熱塑性聚合物的所述顆粒膨脹； 將經膨脹顆粒引入擠製機中； 在所述擠製機中熔融所述經膨脹顆粒；以及 使用所述擠製機通過模具將熔融的膨脹顆粒擠製。
  24. 如請求項23所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括選自以下所組成之群組的聚合物：聚己二酸對苯二甲酸丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、聚(L-乳酸)（PLLA）、聚(己二酸丁二酯-共-對苯二甲酸酯)（PBAT）、聚己內酯（PCL）、聚羥基烷酸酯（PHA）、聚羥基丁酸酯（PHB）、聚丁烯琥珀酸酯（PBS）、聚丁烯琥珀酸酯已二酸（PBSA）、聚丁烯已二酸（PBA）、熱塑性澱粉（TPS）及含有其中一種或多種的摻合物。
  25. 如請求項23所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物為PBAT。
  26. 如請求項23所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物為PHA。
  27. 如請求項23所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物為PHB。
  28. 如請求項23所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物包括一種或多種生物衍生的聚合物。
  29. 如請求項23所述之方法，其中，一種或多種所述熱塑性聚合物為可回收的聚合物。
  30. 如請求項23至29中任一項所述之方法，其中，所述惰性氣體為二氧化碳。
  31. 如請求項23至29中任一項所述之方法，其中，所述惰性氣體為氮氣。
  32. 一種發泡體，其藉由如請求項23至29中任一項所述之方法製成。
  33. 如請求項32所述之發泡體，其中，所述發泡體為可回收的、生物可分解及/或工業可堆肥的。
  34. 如請求項32所述之發泡體，其中，所述發泡體不包括任何交聯劑。
  35. 一種包括如請求項33所述之發泡體的物品，其中，所述物品為鞋類組件、座椅組件、保護裝置組件、車用組件、墊料或水上運動配件。
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