專(zhuān)利名稱(chēng)：含有微珠的樹(shù)脂泡沫的制作方法
含有微珠的樹(shù)脂泡沬本發(fā)明涉及一種用于吸聲的包含具有柔性外層的中空微珠的開(kāi)孔泡沫，其中所述中空微珠的D5tl值為至少70 μ m且至多250 μ m,以及ー種生產(chǎn)所述開(kāi)孔泡沫的方法及其在吸聲和/或絕熱中的用途?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)用于吸聲和隔音的材料要求嚴(yán)格。吸聲和隔音材料用于改善立體聲效果，例如降低不希望的混響程度。為此通常使用塑料，這些材料由于具有優(yōu)異的粘弾性、易于加工和可商購(gòu)獲得而為合適的材料。這些塑料的使用形式通常為多孔泡沫形式。多孔材料的特征在于其在高頻率下顯示出良好吸聲，但在較低頻率下具有低吸收能力。塑料泡沫在較低頻率下的吸聲可例如通過(guò)使用薄膜和層(振動(dòng))或通過(guò)使用共振器而改善。然而，這些措施效果有限，因?yàn)轭l率范圍收到限制，而且還由于結(jié)構(gòu)限制如寬度和重量。 改善塑料隔音和吸聲性能的另ー可能性為將各種填料引入塑料中。US5, 378，733描述了用于減小聲音的聚氨酯組合物，所述組合物包含雙組分聚氨酷粘合劑、密度高于5的顆粒狀填料和作為第二種填料的密度低于O. 5的中空聚合物微珠。將所述中空微珠在使各組分反應(yīng)以獲得聚氨酯之前通過(guò)在多元醇組分中分散而引入。W02004/022298A1涉及ー種聲學(xué)隔斷材料，該材料通過(guò)熱塑性橡膠顆粒和PU塑料顆粒的擠出而生產(chǎn)，其中加入可發(fā)泡中空體作為發(fā)泡劑。W098/52997A1公開(kāi)了ー種由環(huán)氧樹(shù)脂和熱塑性材料的混合物制成的泡沫?？墒褂玫陌l(fā)泡劑尤其為可熱發(fā)泡的中空微珠。W098/52997中描述的泡沫尤其可在汽車(chē)中用作隔音元件。US5, 272，001涉及開(kāi)孔柔性聚氨酯泡沫，為了改善彈性和震動(dòng)吸收性能，其包含平均直徑為35-60 μ m的中空微珠。盡管迄今為止公開(kāi)了改性泡沫，但仍需要在相對(duì)低頻率范圍內(nèi)具有改善的吸聲和隔音性能的泡沫。本發(fā)明通過(guò)包含中空微珠且用于吸聲的泡沫實(shí)現(xiàn)該目的，所述泡沫基于聚合物泡沫和中空微珠的總重量包含 40-85重量％開(kāi)孔聚合物泡沫，和15-60重量％具有柔性外層的中空微珠，其中所述中空微珠的D5tl值為至少70 μ m且至多250 μ m。在約300-1600HZ的頻率范圍中，本發(fā)明泡沫與不包含或包含較低量中空微珠的相同泡沫相比具有較高的吸聲系數(shù)。令人驚訝地，泡沫中所包含的中空微珠的效果取決于其尺寸。中空微珠必須具有最小尺寸從而產(chǎn)生有利的效果，即所需吸聲性能的改善。D5tl值為約35-55 μ m的中空微珠對(duì)泡沫吸聲沒(méi)有影響，但不同的是如果泡沫包含D5tl值> 70 μ m的較大中空微珠，則它們顯示出較高吸聲系數(shù)和較高流阻，這同樣與隔音效果的改善有夫。令人驚訝地，盡管必須使用相對(duì)大的中空微珠，但中空微珠的存在對(duì)本發(fā)明泡沫的機(jī)械性能沒(méi)有或僅具有非常輕微的不利影響。下文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明泡沫包含基于開(kāi)孔聚合物泡沫和中空微珠的總重量為40-85重量％，優(yōu)選50-80重量％的開(kāi)孔聚合物泡沫。開(kāi)孔泡沫為其中泡沫結(jié)構(gòu)基本上由大量相互連接的三維支化泡孔壁構(gòu)成的那些。由聚合物膜密封的開(kāi)孔聚合物泡沫的面積越小，泡沫的彈性就越大。優(yōu)選使用本發(fā)明開(kāi)孔聚合物泡沫，所述泡沫包含大量相互連接的三維支化泡孔壁，其中壁的平均長(zhǎng)度與厚度之比大于10:1，優(yōu)選大于12:1，尤其是大于15:1，并且其中壁的密度大于I. lg/cm3,優(yōu)選大于L 2g/cm3,尤其是大于L 3g/cm3。
平均長(zhǎng)度與厚度之比以顯微鏡測(cè)定且本文中壁的長(zhǎng)度和厚度通過(guò)統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)方法測(cè)定。本文中壁的長(zhǎng)度定義為兩個(gè)連接點(diǎn)中心之間的距離且本文中壁的厚度定義為壁的最窄點(diǎn)處的厚度，在每種情況下在顯微照片上測(cè)量。為了測(cè)定泡沫中壁的密度，將泡沫置于合適的液體中，用所述液體使其借助其開(kāi)孔性質(zhì)而完全飽和，液體實(shí)例為異丙醇。然后使用阿基米德原理測(cè)定泡孔壁的密度。在本發(fā)明中，優(yōu)選開(kāi)孔聚合物泡沫為彈性的。弾性泡沫在變形后具有高回弾力。稱(chēng)為彈性泡沫的泡沫尤其為當(dāng)經(jīng)受根據(jù)DIN53580的壓縮變形至其50%厚度時(shí)，不顯示出大于其起始體積的2%的殘留變形的那些(Rompp Chemie-Lexikon [RGmpp·化學(xué)百科全書(shū)]，1995年第9版，第4016頁(yè))。原則上，聚合物泡沫可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的適于生產(chǎn)開(kāi)孔聚合物泡沫的任意聚合物生產(chǎn)。優(yōu)選該聚合物泡沫選自熱固性泡沫，尤其優(yōu)選選自苯酚-甲醛樹(shù)脂泡沫、脲-甲醛樹(shù)脂泡沫和蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫，特別優(yōu)選蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫。合適蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫的生產(chǎn)例如描述于EP0017671B1中，且合適服-甲醛樹(shù)脂泡沫例如由EP0031513B1已知。可用于本發(fā)明中的熱固性泡沫如苯酚-甲醛樹(shù)脂泡沫的生產(chǎn)例如描述于EP0049768B1中。非常特別優(yōu)選在本發(fā)明中使用蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫例如如EP0017672B1所述和可以以商品名Basoteet 商購(gòu)獲得的那些。開(kāi)孔泡沫的包封密度通常為5-100g/l，優(yōu)選8_20g/l。拉伸強(qiáng)度優(yōu)選為100-150kPa，其中斷裂拉伸強(qiáng)度為8-20%。本發(fā)明泡沫包含15-60重量％，優(yōu)選20-50重量％具有柔性外層的中空微珠，其中所述中空微珠的D5tl值為至少70 μ m且至多250 μ m。所述中空微珠具有柔性外層，這意味著中空微珠易于壓縮，且具有足以經(jīng)受多次負(fù)載循環(huán)或壓力循環(huán)而不便其殼破裂的弾性。優(yōu)選使用具有由一種或多種均聚物和/或一種或多種共聚物形成的外層的中空微珠，其中這些的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于泡沫的使用溫度。特別優(yōu)選中空微珠的外層由ー種或多種熱塑性均聚物和/或共聚物形成。非常優(yōu)選本發(fā)明泡沫中所包含的中空微珠為已通過(guò)可發(fā)泡中空微珠的發(fā)泡而獲得的已發(fā)泡中空微珠。該類(lèi)型的中空微珠基本上由不漏氣的聚合物外層和包覆于其中的液態(tài)或氣態(tài)發(fā)泡劑構(gòu)成?？砂l(fā)泡和相應(yīng)的已發(fā)泡中空微珠的外層通常類(lèi)似于熱塑性材料，從而允許可發(fā)泡中空微珠在發(fā)泡劑因受熱而發(fā)泡時(shí)軟化并發(fā)泡。外層所用均聚物和/或共聚物可為線性、支化或交聯(lián)的聚合物。外層通常使用包含丙烯酸、甲基丙烯酸、苯こ烯、偏氯こ烯、丙烯腈、甲基丙烯腈等或其混合物的聚合物和共聚物。所用發(fā)泡劑通常包含低級(jí)烴如丙烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷、正戊烷、新戊烷、己烷、庚烷和石油醚，以及鹵化烴如氯甲烷、ニ氯甲烷、三氯ー氟甲烷和ニ氯ニ氟甲烷?？砂l(fā)泡中空微珠可以由已知方法如US 3，615，972所述那些生產(chǎn)?？砂l(fā)泡中空微珠的平均直徑通常在發(fā)泡后増大4-6倍。呈可發(fā)泡和已發(fā)泡形式的合適中空微珠還可商購(gòu)獲得，例如以商品名“EXPANCEL ”由 Akzo Nobel 商購(gòu)獲得。在本發(fā)明中，泡沫中所包含的中空微珠的D5tl值為至少70μπι，優(yōu)選至少90μπι，非常特別優(yōu)選至少100 μ m。D50值為50%顆粒的直徑較小或50%顆粒的直徑較大的顆粒直徑。D5tl值可例如借助光散射測(cè)定。測(cè)定D5tl值的方法的實(shí)例描述于Akzo Nobel的TechnicalBulletins Νο·3Β 中。 在本發(fā)明中，優(yōu)選泡沫中所包含的中空微珠的D5tl值為至多250 μ m。所述中空微珠用于填充泡沫孔隙的體積，但不堵塞泡沫的孔隙和通道。在本發(fā)明中，優(yōu)選中空微珠的位置處于開(kāi)孔聚合物泡沫的孔隙內(nèi)。本發(fā)明進(jìn)ー步提供了一種生產(chǎn)包含中空微珠的泡沫的方法，尤其是生產(chǎn)包含上述中空微珠的泡沫的方法,所述方法包括如下步驟I)用包含可發(fā)泡中空微珠的液態(tài)分散體浸潰開(kāi)孔聚合物泡沫，II)合適的話，壓制/壓縮和/或干燥所述聚合物泡沫，和III)在高于可發(fā)泡中空微珠的發(fā)泡溫度且低于其分解溫度的溫度下熱處理經(jīng)浸潰的聚合物泡沫以使中空微珠發(fā)泡。在步驟I)中，用包含可發(fā)泡中空微珠的液態(tài)分散體浸潰開(kāi)孔聚合物泡沫。浸潰可用包含可發(fā)泡中空微珠的分散體經(jīng)由噴霧施加或浸沒(méi)和飽和進(jìn)行，例如通過(guò)初濕含浸法(incipient-wetness method),其中聚合物泡沫的孔隙體積由近似相同體積的浸潰溶液填充并干燥載體。還可用過(guò)量溶液操作，其中所述溶液的體積大于聚合物泡沫的孔隙體積。本文中使聚合物泡沫與浸潰溶液混合并攪拌足夠時(shí)間。用于浸潰方法的混合物包含基于液態(tài)分散體的總重量為O. 01-50重量％,優(yōu)選
1-10重量％的可發(fā)泡中空微珠和50-99. 99重量％，優(yōu)選90-99重量％的液態(tài)分散介質(zhì)。用于浸潰方法的混合物的濃度和量由本領(lǐng)域技術(shù)人員調(diào)節(jié)至適于待浸潰的聚合物泡沫和包含中空微珠的泡沫的所需構(gòu)造。例如具有低濃度中空微珠的浸潰混合物用于低密度聚合物泡沫。用于浸潰方法的可發(fā)泡中空微珠的D5tl值優(yōu)選>16 μ m,優(yōu)選>20 μ m,特別優(yōu)選>25 μ m0為了確保將中空微珠均勻摻入孔隙空間而不阻塞孔隙和通道，優(yōu)選使用D5tl值(100 μ m，特別優(yōu)選< 50 μ m的中空微珠，在每種情況下基于發(fā)泡方法之前的尺寸。所用分散介質(zhì)優(yōu)選包含水和/或C1-C4醇，并且這特別適用于其中聚合物泡沫選自極性聚合物的情況，非常特別是其中聚合物泡沫選自蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫、服-甲醛樹(shù)脂泡沫和苯酚-甲醛樹(shù)脂泡沫的情況。用于浸潰方法的混合物可包含其他組分，其實(shí)例為a)用于疏水化的含氟烴樹(shù)脂(參見(jiàn)W02008/037600)b)疏水化和阻燃物質(zhì)(參見(jiàn)W02007/023118)。合適的話，將浸潰的聚合物泡沫在步驟II)中壓制或壓縮并干燥，這優(yōu)選在低于可發(fā)泡中空微珠發(fā)泡溫度的溫度下進(jìn)行。壓制方法可以例如如EP0451535A所述進(jìn)行，通過(guò)使泡沫通過(guò)在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的平行輥之間的確定狹縫中壓制。除使泡沫通過(guò)兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)輥之間的狹縫外，另ー種可能性是通過(guò)通過(guò)在傳送帶上運(yùn)輸經(jīng)浸潰的泡沫并將以與泡沫運(yùn)動(dòng)相同的圓周速率旋轉(zhuǎn)的輥壓在泡沫上而施加必要的壓力。在對(duì)泡沫施加壓カ的另一方法中，將泡沫例如置于撞擊壓制泡沫的壓制機(jī)中。然而，在這種情況下，連續(xù)壓制是不可能的。在本發(fā)明方法的步驟III)中，在高于可發(fā)泡中空微珠的發(fā)泡溫度且低于中空微珠的分解溫度的溫度下熱處理經(jīng)浸潰的聚合物泡沫使得中空微珠發(fā)泡。準(zhǔn)確的熱處理溫度取決于所用的可發(fā)泡中空微珠以及熱處理時(shí)間。以上對(duì)包含中空微珠的本發(fā)明泡沫所述的生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于其能確保保留所用開(kāi)孔聚合物泡沫的結(jié)構(gòu)。在發(fā)泡方法之前較小的中空微珠在浸潰步驟中均勻分布于聚合物泡沫孔隙內(nèi)并在孔隙內(nèi)發(fā)泡。由于本發(fā)明使用具有柔性外層的中空微珠，在發(fā)泡方法后中空微珠還可以完全填充各孔隙而不破壞聚合物泡沫的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樗鑫⒅榭梢允蛊浔旧磉m合各孔隙。本發(fā)明還提供了上述包含中空微珠的泡沫在吸聲、隔音和絕熱，尤其是在機(jī)動(dòng)車(chē)輛建造、有軌交通工具建造、造船和飛機(jī)建造中以及在太空中的用途。本發(fā)明還提供了吸聲和絕熱元件，該元件包含上述泡沫，其實(shí)例為墻板和天花板。下文實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例I (本發(fā)明)將蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫(Basoteet G，密度為7. 3g/l，BASF SE)用可發(fā)泡中空微珠的水溶液飽和。該中空微珠為Akzo Nobel的；EXPANCEL 091DU140。珠外層由丙烯酸酯、偏氯こ烯和丙烯腈的共聚物構(gòu)成。中空微珠包含包覆的發(fā)泡劑(異丁烷或異戊烷)。根據(jù)生產(chǎn)商的信息，可發(fā)泡顆粒的D5tl值為35-45 μ m。將經(jīng)浸潰的聚合物泡沫在100° c下于烘箱中干燥，然后在130° c下I小時(shí)，此時(shí)EXPANCEl/:中空微珠發(fā)泡至約100-150 μ m的尺寸。實(shí)施例2 (對(duì)比)程序如實(shí)施例1，不同的是所用的可發(fā)泡中空微珠包含EXPAINCEL 820SL40，其D5tl值為10-16 μ m且在發(fā)泡方法之后D5tl值為約35-55 μ m。實(shí)施例3測(cè)量吸聲系數(shù)根據(jù)ISO 10534-2測(cè)定來(lái)自實(shí)施例I和2的用中空微珠浸潰的聚合物泡沫的吸聲。表I給出實(shí)施例I的結(jié)果且表2給出實(shí)施例2的結(jié)果。 表I來(lái)自實(shí)施例I (本發(fā)明)的聚合物泡沫的吸收系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種包含中空微珠且用于吸聲的泡沫，其基于聚合物泡沫和中空微珠的總重量包含: 40-85重量％開(kāi)孔聚合物泡沫，和 15-60重量％具有柔性外層的中空微珠，其中所述中空微珠的D5tl值為至少70微米且至多250微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的泡沫，其中所述開(kāi)孔聚合物泡沫的密度為5-100g/l。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的泡沫，其中所述聚合物泡沫選自苯酚-甲醛樹(shù)脂泡沫、脲-甲醛樹(shù)脂泡沫和蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫，優(yōu)選蜜胺-甲醛樹(shù)脂泡沫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的泡沫，其中所述中空微珠的外層由一種或多種玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于泡沫使用溫度的均聚物和/或共聚物形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的泡沫，其中所述中空微珠的D5tl值>90微米。
6.一種生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的包含中空微珠的泡沫的方法，包括如下步驟 I)用包含可發(fā)泡中空微珠的液態(tài)分散體浸潰開(kāi)孔聚合物泡沫， II)合適的話，壓制/壓縮和/或干燥所述聚合物泡沫，和 III)在高于可發(fā)泡中空微珠的發(fā)泡溫度且低于其分解溫度的溫度下熱處理經(jīng)浸潰的聚合物泡沫以使中空微珠發(fā)泡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中用于浸潰方法的可發(fā)泡中空微珠的D5tl值>16微米且^ 100 u m,優(yōu)選< 50 u m。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中在步驟I)中用于浸潰方法的混合物包含基于液態(tài)分散體總重量為0. 01-50重量％的可發(fā)泡中空微珠和50-99. 99重量％的液態(tài)分散介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)的方法，其中在步驟I)使用水和/或C1-C4醇作為分散介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的包含中空微珠的泡沫在吸聲和/或絕熱中的用途。
11.一種包含根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的包含中空微珠的泡沫的吸聲和/或絕熱元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含微珠且用于吸聲的泡沫，該泡沫包含相對(duì)于聚合物泡沫和微珠的總重量為40-85重量%開(kāi)孔聚合物泡沫和15-60重量%具有柔性外層的微珠，其中該微珠的D50值為至少70微米且不大于250微米，以及一種生產(chǎn)所述泡沫的方法，該方法包括如下步驟I)用包含可發(fā)泡微珠的液態(tài)分散體浸漬開(kāi)孔聚合物泡沫，II)任選地，壓制/壓縮和/或干燥聚合物泡沫，和III)在高于可發(fā)泡微珠的發(fā)泡溫度且低于其分解溫度的溫度下熱處理經(jīng)浸漬的聚合物泡沫以使微珠發(fā)泡。
文檔編號(hào)C08J9/00GK102639620SQ201080052601
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者A·阿爾特黑爾德, H·褒姆伽特爾, H-J·夸德貝克-西格, K·哈恩, M·佩雷托奇, M·蘭夫特, T·H·施泰克, T·尤拉諾瓦 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司