專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造成形泡沫復(fù)合材料制品的方法
用于制造成形泡沬復(fù)合材料制品的方法交叉引用聲明本申請(qǐng)要求于2008年7月M日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/083，216的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是制造成形泡沫復(fù)合材料制品的方法，特別是具有層壓表皮如實(shí)心熱塑性 片材的成形泡沫制品的方法。所述成形泡沫制品和表皮可以由相同或不同的材料制成。泡沫復(fù)合材料制品可以用于門(mén)、洗盆、淋浴和浴室擋板、制冷機(jī)和冷凍機(jī)窗格、沖 浪板、貨盤(pán)(pallet)、門(mén)、變壓器安裝墊板、汽車(chē)制品等。泡沫復(fù)合材料制品與單獨(dú)發(fā)泡或單 獨(dú)實(shí)心的對(duì)應(yīng)物相比顯示出許多優(yōu)點(diǎn)。例如，泡沫復(fù)合材料制品可以以更輕的重量和/或 更低的制造成本表現(xiàn)出更好的性能結(jié)合。一個(gè)獲得泡沫復(fù)合材料制品的方法是結(jié)構(gòu)泡沫成型，從而提供具有高密度殼和一 體的較低密度核的制品，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利3，268, 636。然而，通過(guò)此方法制備的制品在它們的 整個(gè)橫截面內(nèi)基本上具有相同的化學(xué)和視覺(jué)特性，從而所述高密度殼將具有與較低密度核 的性質(zhì)非常類(lèi)似的性質(zhì)。已知各種形成發(fā)泡復(fù)合材料制品的方法，其中發(fā)泡制品和層壓表面可以包括不同 的材料。例如，美國(guó)專(zhuān)利2，806，812公開(kāi)了用于制備包括熱塑性片材的平面泡沫復(fù)合材料 制品，所述熱塑性片材具有與其一體結(jié)合的樹(shù)脂泡沫。通過(guò)如下方法制成這些片材制備模 具組件，將可發(fā)泡樹(shù)脂珠粒置于其中，隨后將珠粒發(fā)泡，在容納有膨脹珠粒的模腔的上表面 疊置熱塑性樹(shù)脂片材，并且利用大氣壓力迫使所述熱塑性片材與所述樹(shù)脂泡沫的表面加壓 接合。美國(guó)專(zhuān)利4，350，730公開(kāi)了制備平面泡沫復(fù)合材料制品的方法，其中將兩個(gè)實(shí)心 熱塑性片材熔合到泡沫樹(shù)脂核上。美國(guó)專(zhuān)利4，944，416公開(kāi)了制備平面泡沫復(fù)合材料制品的方法，其中將聚合物珠 粒膨脹，然后壓縮至所需密度以形成發(fā)泡核，然后將表皮如FORMICA或塑性片材用粘合劑 粘合到該發(fā)泡核上。此方法局限于平面制品并且描述的程序是昂貴且耗費(fèi)時(shí)間的。美國(guó)專(zhuān)利5，401，456公開(kāi)了通過(guò)首先形成被置于真空成形的上下片材之間的基 本上扁平的發(fā)泡核而制成的貨盤(pán)。然而，此方法需要預(yù)成型表皮以及很專(zhuān)門(mén)的模塑設(shè)備，其 包括轉(zhuǎn)盤(pán)式機(jī)械裝置(carousel mechanism)等。美國(guó)專(zhuān)利3，090，078公開(kāi)了用于將樹(shù)脂在一對(duì)表皮表面之間原位發(fā)泡或膨脹的 方法。然而，此方法局限于其中可膨脹樹(shù)脂是采用水蒸氣用于吹制目的的類(lèi)型的平面應(yīng)用。美國(guó)專(zhuān)利3，910，747公開(kāi)了在熱成型或真空成型機(jī)內(nèi)通過(guò)如下形成成形發(fā)泡復(fù) 合材料制品的多步法首先在熱成型或真空成型機(jī)相應(yīng)的模面(die face)上熱成型或真 空成型上下熱塑性片材，然后將預(yù)成型的發(fā)泡沫制品插入成型的上下片材之間，之后壓機(jī) 閉合。此方法的缺點(diǎn)在于，其需要包括預(yù)成型表皮的多個(gè)步驟。美國(guó)專(zhuān)利4，053，545公開(kāi)了通過(guò)將熱塑性片材熱成型到所需制品的總體外輪廓 而形成成形發(fā)泡復(fù)合材料塑性器件的方法。隨后將熱成型的熱塑性片材置于加熱的模具的 模腔中并將可發(fā)泡聚合物注入模腔中。然而，由于加熱最后的模具的必要性，此方法是需要長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間的多步、多模具過(guò)程。美國(guó)專(zhuān)利5，811，039公開(kāi)了用于制造熱塑性材料的成形發(fā)泡復(fù)合材料制品的方 法，所述制品包括與相容性熱塑性片材結(jié)合的發(fā)泡核。首先將熱塑性材料的片材預(yù)熱，然后 真空成型于第一半模具上。將具有熱成型片材的第一半模具放置在第二半模具的對(duì)面，從 而在它們之間形成中空室。在對(duì)于允許可發(fā)泡材料膨脹并結(jié)合至熱成型片材足夠高的溫 度，將含有一種或多種液態(tài)烴的可發(fā)泡熱塑性材料注入中空的空間中。然而，對(duì)于這樣的方 法需要復(fù)雜的設(shè)備。此外，成形發(fā)泡制品局限于僅在一個(gè)表面上具有熱塑性片材。美國(guó)專(zhuān)利6，401，414公開(kāi)了制備平面發(fā)泡復(fù)合材料如門(mén)的方法，其中將熱塑性表 皮真空成型，隨后用粘合劑粘合至具有易碎泡孔的硬質(zhì)泡沫核，其中所述泡孔能夠通過(guò)在 壓縮下的破碎而符合在真空成型的表皮中的凹陷區(qū)域。此方法需要多個(gè)步驟，耗費(fèi)時(shí)間并 且局限于平面制品。除了通過(guò)熱成型或真空成型制備表皮或半殼(half shell)以外，還可以通過(guò)如下 制造發(fā)泡復(fù)合材料制品吹塑或注射成型兩個(gè)半殼，將兩個(gè)半殼通過(guò)膠合或焊接相互組裝； 隨后通過(guò)以眾所周知的反應(yīng)注射成型(RIM)技術(shù)，用泡沫如發(fā)泡聚氨酯填充兩個(gè)半殼之間 形成的中空室。這些專(zhuān)利示例了制造發(fā)泡復(fù)合材料制品的現(xiàn)有技術(shù)中的各種技術(shù)。然而，它們受 困于各種缺點(diǎn)。適宜的是具有制備泡沫復(fù)合材料制品的簡(jiǎn)單的、節(jié)省成本的方法，其中所述 制品優(yōu)選可以是但不限于成形的，而且表皮可以是與泡沫核不同的材料，并且所述方法不 需要結(jié)合昂貴和/或復(fù)雜的設(shè)備、多個(gè)步驟、多個(gè)模具、和/或?qū)⒁粋€(gè)或多個(gè)表皮結(jié)合到泡 沫核的粘合劑。發(fā)明概述本發(fā)明是這樣一種用于制造泡沫復(fù)合材料制品的簡(jiǎn)單的、節(jié)省成本的方法，優(yōu)選 用于制造成形泡沫復(fù)合材料制品的簡(jiǎn)單、有成本效益的方法。本發(fā)明的泡沫復(fù)合材料制品 消除了對(duì)于復(fù)雜設(shè)備、多個(gè)模具和長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間的需要。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種制造成形泡沫復(fù)合材料制品的方法，所述方法 包括以下步驟(i)制備包括多個(gè)穿孔的發(fā)泡制品，和(ii)將表皮真空成型到所述穿孔的 發(fā)泡制品上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法還包括以下步驟(i) (a)制備泡沫片材，(i) (b)將所述泡沫片材穿孔，和(i) (c)將穿孔的泡沫片材成形，優(yōu)選將所述穿孔的片材通過(guò) 線(xiàn)材切割、熱線(xiàn)材切割、模切、水射流切割、銑削、對(duì)模熱成型、連續(xù)式輥成型(continuous role forming)、壓縮或它們的組合成形。本發(fā)明方法的一個(gè)備選實(shí)施方案還包括以下步驟(i) (a)制備泡沫片材，(i) (d) 將所述泡沫片材成型，和(i) (e)將成形的泡沫片材穿孔，優(yōu)選將成形的泡沫片材通過(guò)線(xiàn)切 割、熱線(xiàn)切割、模切、水射流切割、銑削、對(duì)模熱成型、連續(xù)式輥成型、壓縮或它們的組合成型。在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，泡沫片材(i) (a)包括發(fā)泡熱固性聚合物，優(yōu) 選通過(guò)RIM制備的發(fā)泡熱固性聚合物，更優(yōu)選泡沫片材(i) (a)包括發(fā)泡熱塑性聚合物，所 述泡沫熱塑性聚合物是通過(guò)膨脹珠粒發(fā)泡法或更優(yōu)選使用化學(xué)發(fā)泡劑、無(wú)機(jī)氣體、有機(jī)發(fā) 泡劑或它們的組合通過(guò)擠出制備的，其中所述熱塑性聚合物優(yōu)選為聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的共聚物；聚苯乙烯，高抗沖聚苯乙烯；苯乙烯和丙烯腈共聚物，丙烯腈、丁二烯 和苯乙烯三元共聚物，聚碳酸酯；聚氯乙烯；聚苯醚和聚苯乙烯共混物。在本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，表皮是熱塑性片材、熱固性片材、金屬膜、木 板(wood venire)、布、纖維墊、皮革或它們的組合。在本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，熱塑性片材表皮包括聚苯乙烯；高抗沖聚苯 乙烯；苯乙烯和丙烯腈共聚物；丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物；聚苯醚；聚碳酸酯；聚 對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；PE與C3至C2tl α -烯烴的共聚物，高密度聚 乙烯，低密度聚乙烯，線(xiàn)型低密度聚乙烯，基本上線(xiàn)型的乙烯聚合物，線(xiàn)型乙烯聚合物 ’聚丙 烯均聚物；聚丙烯的無(wú)規(guī)共聚物；聚丙烯的嵌段共聚物；丙烯與C4至C2tl α -烯烴的共聚物； 熱塑性聚烯烴；烯烴類(lèi)熱塑性彈性體；氯化聚乙烯；聚氯乙烯；聚四氟乙烷；聚氨酯；熱塑 性聚氨酯；聚丙烯酸；聚丙烯酸丁酯；聚甲基丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺；和它 們的共混物。在本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，將表皮通過(guò)以下手段粘附到成形的泡沫制 品熱手段、機(jī)械手段、物理手段、化學(xué)手段、粘合手段或它們的組合。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是通過(guò)上文所公開(kāi)的方法制成的成形泡沫復(fù)合材料制
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ΡΠ O附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的成形泡沫制品中的階段變化的示例。圖2是用于形成本發(fā)明的成形泡沫制品的第一成型工具的照片。圖3是用于形成本發(fā)明的成形泡沫制品的第二成型工具的照片。圖4是使用本發(fā)明方法制成的第一成形泡沫制品的照片。圖5是使用本發(fā)明方法制成的第二成形泡沫制品的照片。圖6是使用本發(fā)明方法制成的成形泡沫復(fù)合材料制品的照片。發(fā)明詳述本發(fā)明的發(fā)泡制品可以由任何泡沫組合物制成。泡沫組合物包括其中限制有泡孔 的連續(xù)基體材料。多孔狀(Cellular)(泡沫)具有本領(lǐng)域中通常理解的含義，其中聚合物 具有由閉孔或開(kāi)孔組成的顯著低的表觀密度。閉孔表示在所述泡孔內(nèi)的氣體被形成該泡孔 的聚合物壁與另一個(gè)泡孔隔離。開(kāi)孔表示該泡孔中的氣體未被這樣限制，而能夠在不穿過(guò) 任何聚合物泡壁的情況下流動(dòng)到大氣中。本發(fā)明的泡沫制品可以是開(kāi)孔的或閉孔的。閉孔 泡沫具有小于30%，優(yōu)選20%以下，更優(yōu)選10%以下，仍然更優(yōu)選5%以下并且最優(yōu)選
以下的開(kāi)孔率。閉孔泡沫可以具有0%開(kāi)孔率。相反地，開(kāi)孔泡沫具有30%以上，優(yōu)選50% 以上，更加優(yōu)選70%以上，還更優(yōu)選90%以上的開(kāi)孔率。開(kāi)孔泡沫可以具有95%以上乃至 100%的開(kāi)孔率。除非另有說(shuō)明，根據(jù)美國(guó)試驗(yàn)和材料協(xié)會(huì)(American Society for Testing andMaterials) (ASTM)方法 D62^_05 來(lái)確定開(kāi)孔率。適宜的是，泡沫制品包括聚合物泡沫，所述聚合物泡沫為具有聚合物連續(xù)基體材 料(聚合物基體材料)的泡沫組合物。任何聚合物泡沫都是適合的，包括擠塑聚合物泡沫、 膨脹聚合物泡沫和模塑聚合物泡沫。聚合物泡沫可以包含并且適宜包含作為連續(xù)相的熱塑 性或熱固性聚合物基體材料。適宜的是，聚合物基體材料具有熱塑性聚合物連續(xù)相。用于本發(fā)明中的聚合物泡沫制品可以包含一種或多種熱固性聚合物、熱塑性聚合物或它們的組合或共混物或可以由一種或多種熱固性聚合物、熱塑性聚合物或它們的組合 或共混物組成。合適的熱固性聚合物包括熱固性環(huán)氧泡沫、酚醛泡沫、脲甲醛泡沫、聚氨酯 泡沫等。合適的熱塑性聚合物包括任何一種熱塑性聚合物或任何多于一種熱塑性聚合物 的組合。烯烴類(lèi)聚合物、烯基-芳族均聚物和同時(shí)包含烯烴類(lèi)和烯基芳族組分的共聚物是 合適的。合適的烯烴類(lèi)聚合物的實(shí)例包括乙烯和丙烯的均聚物和共聚物(例如，聚乙烯、聚 丙烯，以及聚乙烯和聚丙烯的共聚物)。烯基-芳族聚合物如聚苯乙烯和聚苯醚/聚苯乙烯 共混物是特別適合用于本發(fā)明泡沫制品的聚合物。適宜的是，泡沫制品包括具有包含一種或多于一種烯基-芳族聚合物或者由一種 或多于一種烯基-芳族聚合物組成的聚合物基體的聚合物泡沫。烯基-芳族聚合物是含有 聚合到聚合物結(jié)構(gòu)中的烯基芳族單體的聚合物。烯基-芳族聚合物可以為均聚物、共聚物 或者均聚物和共聚物的共混物。烯基-芳族共聚物可以是無(wú)規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共 聚物、橡膠改性的或它們的任意組合，并且可以為線(xiàn)型的、支化的或它們的混合物。 苯乙烯類(lèi)聚合物是特別適宜的烯基-芳族聚合物。苯乙烯類(lèi)聚合物具有聚合在聚 合物主鏈中的苯乙烯和/或取代的苯乙烯單體(例如，α -甲基苯乙烯)并且都包括苯乙 烯均聚物、共聚物和它們的共混物。聚苯乙烯和高抗沖改性的聚苯乙烯是兩種優(yōu)選的苯乙 烯類(lèi)聚合物。適合于本發(fā)明的苯乙烯類(lèi)共聚物實(shí)例包括包苯乙烯與下列各項(xiàng)中的一種或多種 的共聚物丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸(ethacrylic acid)、馬來(lái)酸、衣康酸、丙烯腈、 馬來(lái)酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸 乙烯酯和丁二烯。聚苯乙烯(PS)是用于本發(fā)明的泡沫制品中的優(yōu)選苯乙烯類(lèi)聚合物，這是由于它 們?cè)诔杀竞托再|(zhì)性能之間良好的平衡。苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)是用于本發(fā)明的泡沫制品中特別適宜的烯基-芳族 聚合物，這是由于其制造的容易性和單體的可獲得性。SAN共聚物可以是嵌段共聚物或無(wú)規(guī) 共聚物，并且可以是線(xiàn)型的或支化的。SAN提供比聚苯乙烯均聚物的水溶性更好的水溶性， 從而有利于水性發(fā)泡劑的使用。SAN還具有比聚苯乙烯均聚物的熱畸變溫度更高的熱畸變 溫度，這提供了使用溫度比聚苯乙烯均聚物泡沫的使用溫度更高的泡沫。本發(fā)明方法的適 宜實(shí)施方案采用包含SAN的聚合物組合物，甚至由SAN組成的聚合物組合物。所述的一種 或多種烯基-芳族聚合物，甚至聚合物組合物本身可以包含SAN與另一種聚合物如聚苯乙 烯均聚物的聚合物共混物，或者由SAN與另一種聚合物如聚苯乙烯均聚物的聚合物共混物 組成。無(wú)論聚合物組合物僅含有SAN，或者含有SAN與其它聚合物，基于所有聚合物的重 量，SAN的丙烯腈(AN)組分都適宜以1重量％以上、優(yōu)選5重量％以上、更優(yōu)選10重量％ 以上的濃度存在于聚合物組合物中。基于所有聚合物的重量，SAN的AN組分適宜以50重 量％以下、典型地30重量％以下的濃度存在于聚合物組合物中。當(dāng)AN以小于1重量％的 濃度存在時(shí)，除非存在另一種親水性組分，否則對(duì)于聚苯乙烯的水溶性改善是最小的。當(dāng)AN 以大于50重量％的濃度存在時(shí)，聚合物組合物當(dāng)在擠出機(jī)中處于熔融相時(shí)傾向于受困于 熱不穩(wěn)定性。
苯乙烯類(lèi)聚合物可以具有任何有用的重均分子量(MW)。示例性地，苯乙烯類(lèi)聚 合物或苯乙烯類(lèi)共聚物的分子量可以為10，000至1，000, 000。苯乙烯類(lèi)聚合物的分子量 適宜小于約200，000，這令人驚訝地有助于形成保持優(yōu)異的表面光潔度和尺寸控制的成形 泡沫部件。以遞增的進(jìn)一步優(yōu)選的方式，苯乙烯類(lèi)聚合物或苯乙烯類(lèi)共聚物的分子量小 于約 190，000、180，000、175，000、170，000、165，000、160，000、155，000、150，000、145，000、 140，000、135，000、130，000、125，000、120，000、115，000、110，000、105，000、100，000、 95，000和90，000。為清楚起見(jiàn)，本文中的分子量報(bào)道為重均分子量，除非另外明確說(shuō)明。分 子量可以通過(guò)任何合適的方法如本領(lǐng)域已知的那些來(lái)確定。苯乙烯類(lèi)聚合物的橡膠改性的均聚物和共聚物是用于本發(fā)明的泡沫制品中的優(yōu) 選苯乙烯類(lèi)聚合物，特別是當(dāng)需要改善的抗沖擊性時(shí)。這樣的聚合物包括苯乙烯或α-甲 基苯乙烯與可共聚的共聚用單體的橡膠改性的均聚物和共聚物。優(yōu)選的共聚用單體包括丙 烯腈，其可以被單獨(dú)采用或者與其它共聚用單體組合使用，所述其它共聚用單體特別是甲 基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、富馬二腈(fumaronitrile)和/或N-芳基馬來(lái)酰亞胺如N-苯 基馬來(lái)酰亞胺。高度優(yōu)選的共聚物含有約70至約80%苯乙烯單體和30至20%丙烯腈單 體。合適的橡膠包括眾所周知的共軛雙烯特別是丁二烯的均聚物和共聚物，以及其它 橡膠狀聚合物如烯烴聚合物，特別是乙烯、丙烯和任選的非共軛雙烯的共聚物，或者丙烯酸 酯橡膠，特別是丙烯酸烷基酯的均聚物和共聚物，在所述烷基中有4至6個(gè)碳。此外，如有 需要可以采用前述的橡膠狀聚合物的混合物。優(yōu)選的橡膠是丁二烯的均聚物及其共聚物， 基于橡膠改性的苯乙烯類(lèi)聚合物的總重量，所述橡膠的量為等于或大于約5重量％、優(yōu)選 等于或大于約7重量％、更優(yōu)選等于或大于約10重量％，并且乃至更優(yōu)選等于或大于12重 量％?；谙鹉z改性的苯乙烯類(lèi)聚合物的總重量，優(yōu)選的橡膠存在的量為等于或小于約30 重量％、優(yōu)選等于或小于約25重量％、更優(yōu)選等于或小于約20重量％，并且乃至更優(yōu)選等 于或小于15重量％。這樣的橡膠共聚物可以是無(wú)規(guī)共聚物或嵌段共聚物，并且除此之外還 可以被氫化以去除殘留的不飽和度。橡膠改性的均聚物或共聚物優(yōu)選通過(guò)接枝生成法制備，如通過(guò)共聚物在橡膠狀聚 合物的存在下的本體聚合或溶液聚合或者乳液聚合。取決于所需的泡沫制品的性質(zhì)，橡膠 粒子的大小可以是大的(例如大于2微米)或是小的(例如小于2微米)，并且可以是單 峰的(monomodal)平均尺寸或多峰的(multimodal)，即不同大小橡膠粒子大小的混合物， 例如，大和小橡膠粒子的混合物。在橡膠接枝法中，也形成各種量的均聚物或共聚物的未接 枝基體。在乙烯基芳族單體的橡膠改性的(共)聚合物的溶液聚合或本體聚合中，形成基 體(共)聚合物。所述基體還含有橡膠粒子，所述橡膠粒子具有在其上接枝并封閉在其中 的(共)聚合物。高抗沖聚苯乙烯(HIPS)是用于本發(fā)明泡沫制品中的特別適宜的橡膠改性烯 基-芳族均聚物，這是因?yàn)槠湓诔杀竞托枰纳频臎_擊強(qiáng)度的性能性質(zhì)的良好結(jié)合。丁二烯、丙烯腈和苯乙烯(ABQ三元共聚物是用于本發(fā)明的泡沫制品中的特別適 宜的橡膠改性烯基-芳族共聚物，這是因?yàn)槠湓诔杀竞托枰纳频臎_擊強(qiáng)度和改善的熱性 質(zhì)的性能性質(zhì)的良好結(jié)合。用于本發(fā)明中的泡沫制品可以通過(guò)任何可以想到的方法制備。用于制備聚合物泡沫制品的合適的方法包括間歇法(如膨脹珠粒發(fā)泡法)、半間歇法(如累積擠出法)和連續(xù) 法如擠出發(fā)泡法。適宜地，所述方法是半間歇或連續(xù)擠出法。最優(yōu)選方法包括擠出法。膨脹珠粒發(fā)泡法是需要通過(guò)將發(fā)泡劑結(jié)合到聚合物組合物的顆粒中制備可發(fā)泡 聚合物組合物(例如，在壓力下使熱塑性聚合物組合物的顆粒吸入發(fā)泡劑)的間歇法。每 個(gè)珠粒變?yōu)榭砂l(fā)泡聚合物組合物。通常，盡管并不是必須的，可發(fā)泡珠粒經(jīng)受至少兩個(gè)膨脹 階段。通過(guò)將顆粒加熱至高于它們的軟化溫度并且允許發(fā)泡劑使珠粒膨脹來(lái)進(jìn)行首次膨 脹。二次膨脹通常是通過(guò)將許多珠粒置于模具中并隨后將珠粒暴露于蒸汽以進(jìn)一步使它們 膨脹并將它們?nèi)酆显谝黄鸲M(jìn)行的。在二次膨脹前一般在珠粒上涂覆粘合劑以促進(jìn)珠粒粘 合在一起。所得膨脹的珠粒泡沫具有遍及泡沫的聚合物表皮的特征性連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。聚合物表 皮網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)于每個(gè)單獨(dú)珠粒的表面并且包圍遍布泡沫的泡孔群。所述網(wǎng)絡(luò)具有比含有該網(wǎng) 絡(luò)所包圍的泡孔群的泡沫的部分更高的密度。累積擠出和擠出法產(chǎn)生沒(méi)有這樣的聚合物表 皮網(wǎng)絡(luò)的泡沫。泡沫制品還可以在反應(yīng)性發(fā)泡法中制備，其中前體材料在發(fā)泡劑的存在下反應(yīng)而 形成多孔聚合物。這種類(lèi)型的聚合物最通常是聚氨酯和聚環(huán)氧化物，特別是如例如美國(guó)專(zhuān) 利5，234，965和6，423，755中描述的結(jié)構(gòu)聚氨酯泡沫，這兩篇美國(guó)專(zhuān)利都通過(guò)引用結(jié)合在 本文中。典型地，通過(guò)將膨脹反應(yīng)混合物限制在至少一個(gè)方向同時(shí)允許其在至少一個(gè)正交 方向自由膨脹或接近自由膨脹，從而賦予這樣的泡沫各向異性的特征。擠出法在擠出機(jī)中如下制備熱塑性聚合物與發(fā)泡劑的可發(fā)泡聚合物組合物加熱 熱塑性聚合物組合物以將其軟化，將發(fā)泡劑組合物與軟化的熱塑性聚合物組合物在混合溫 度和排除發(fā)泡劑膨脹至任何有意義的程度(優(yōu)選地，所述壓力排除任何的發(fā)泡劑膨脹)的 混合壓力混合在一起，然后將可發(fā)泡聚合物組合物通過(guò)模頭擠出(排出)到溫度和壓力低 于混合溫度和壓力的環(huán)境中。通過(guò)將可發(fā)泡聚合物組合物排出到較低壓力，發(fā)泡劑使熱塑 性聚合物膨脹為熱塑性聚合物泡沫。適宜地，將可發(fā)泡聚合物組合物在混合后和將其通過(guò) 模頭排出前冷卻。在連續(xù)法中，將可發(fā)泡聚合物組合物以基本上恒定的速率排出到較低的 壓力中以使基本上連續(xù)的發(fā)泡成為可能。擠出的泡沫可以是連續(xù)的、無(wú)縫的結(jié)構(gòu)，如片材或 型材，這與珠粒泡沫結(jié)構(gòu)或其它包括組合在一起以便使結(jié)構(gòu)完整性和絕熱能力最大化的多 個(gè)單獨(dú)泡沫的組合物截然相反。累積擠出是半連續(xù)擠出法，所述方法包括1)將熱塑性材料和發(fā)泡劑組合物混合以形成可發(fā)泡聚合物組合物；幻將所述可 發(fā)泡聚合物組合物擠出到保持區(qū)(holding zone)，所述保持區(qū)保持在不允許可發(fā)泡聚合物 組合物發(fā)泡的溫度和壓力；所述保持區(qū)具有模頭和可開(kāi)啟的門(mén)，所述模頭限定通向可發(fā)泡 聚合物組合物發(fā)泡的較低壓力區(qū)的?？祝⑶宜隹砷_(kāi)啟的門(mén)關(guān)閉?？祝?)周期性地開(kāi)啟 所述門(mén)，同時(shí)借助于活動(dòng)式柱塞(movable ram)在可發(fā)泡聚合物組合物上基本上同步地施 加機(jī)械壓力，以將其從保持區(qū)通過(guò)?？讎娚涞捷^低壓力區(qū)中，和4)允許噴射的可發(fā)泡聚合 物組合物膨脹已形成泡沫。通過(guò)引用結(jié)合在本文中的美國(guó)專(zhuān)利4，323，528在制備聚烯烴泡 沫的內(nèi)容中公開(kāi)了這樣的方法，其還容易地適用于芳族聚合物泡沫。美國(guó)專(zhuān)利3，268，636 公開(kāi)了在注模機(jī)中進(jìn)行并且將具有發(fā)泡劑的熱塑性材料注入到模具中并使其發(fā)泡的方法， 此方法有時(shí)被稱(chēng)為結(jié)構(gòu)泡沫成型。合適的發(fā)泡劑包括下列各項(xiàng)中的一種或多于一種的任意組合無(wú)機(jī)氣體如二氧化碳、氬氣、氮?dú)夂涂諝?；有機(jī)發(fā)泡劑如水，具有1至9個(gè)碳的脂族或環(huán)狀烴，包括甲烷、乙 烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷；具有1至5個(gè)碳的全 部或部分鹵化的烷烴和烯烴，優(yōu)選不含氯(例如，二氟甲烷(HFC-32)、全氟甲烷、氟代乙烷 (HFC-161)、1，1，_ 二氟乙烷(HFC-152a)、l，l，l-三氟乙燒(HFC_143a)、1，1，2，2-四氟乙烷 (HFC-134)、1，1，1，2四氟乙烷(HFC_134a)、五氟乙燒(HFC-125)、全氟乙烷、2，2-二氟丙烷 (HFC-272fb) ,1,1,1-三氟丙烷(HFC-263fb)、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC_227ea) ,1,1, 1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)和1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC_365mfc))；全部或部分鹵化的 聚合物和共聚物，適宜地為氟化聚合物和共聚物，更加優(yōu)選不含氯的氟化聚合物和共聚物； 具有1至5個(gè)碳的脂族醇如甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇；含羰基化合物如丙酮、2-丁酮和 乙醛；含醚化合物如二甲醚、二乙醚、甲基乙基醚；羧酸酯化合物如甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙 酸乙酯；羧酸和化學(xué)發(fā)泡劑如偶氮二酰胺、偶氮二異丁腈、苯磺酰胼、4，4_氧苯磺?；被?脲、對(duì)甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸鋇、N，N' - 二甲基-N，N' -二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺、三 胼基三嗪和碳酸氫鈉。對(duì)于給定的將要發(fā)泡的熱塑性材料，可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員基于熱塑性聚合 物的類(lèi)型、發(fā)泡劑的類(lèi)型、泡沫制品的形狀/結(jié)構(gòu)以及所需的泡沫密度來(lái)確定發(fā)泡劑的量 而不用進(jìn)行過(guò)度的實(shí)驗(yàn)。通常，泡沫制品可以具有16千克每立方米(kg/m3)至約200kg/m3 以上的密度。典型地，泡沫密度根據(jù)具體應(yīng)用選擇。優(yōu)選泡沫密度為等于或小于約160kg/ m3，更優(yōu)選等于或小于約120kg/m3，并且最優(yōu)選等于或小于約100kg/m3。泡沫制品的泡孔可以具有約0. 05至約5. 0毫米(mm)、特別是約0. 1至約3. Omm的 如通過(guò)ASTM D-3576-98測(cè)量的平均大小(最大尺寸)。當(dāng)泡沫不能具有如以下幾段所述 的至少0. 4的壓縮比時(shí)，具有較大平均泡孔大小的泡沫制品，尤其是最大尺寸為約1. 0至約 3. Omm或約1. 0至約2. Omm的泡沫特別有用。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，為了有利于壓制成形的泡沫板條(plank)之后的成 形泡沫制品的外形保留性和外觀，所述的成形的泡沫板特別是包含閉孔的泡沫，適宜的是 平均泡孔氣體壓力等于或小于1.4個(gè)大氣壓。在一個(gè)實(shí)施方案中，適宜的是泡孔的氣體壓 力等于或小于大氣壓，以將泡沫在壓制之后回彈從而導(dǎo)致比所需差的外形保留性的可能性 最小化。優(yōu)選地，閉孔的平均壓力(即，平均閉孔氣體壓力)等于或小于1個(gè)大氣壓，優(yōu)選 等于或小于0. 95個(gè)大氣壓，更優(yōu)選等于或小于0. 90個(gè)大氣壓，更加優(yōu)選等于或小于0. 85 個(gè)大氣壓，并且最優(yōu)選等于或小于0. 80個(gè)大氣壓。泡孔氣體壓力可以從標(biāo)準(zhǔn)泡孔壓力相對(duì)于老化的曲線(xiàn)確定。備選地，如果已知制 備泡沫的初始時(shí)間，則可以根據(jù)ASTM D7132-05確定泡孔氣體壓力。如果制備泡沫的初始 時(shí)間是未知的，則可以使用以下備選的經(jīng)驗(yàn)方法基于測(cè)量約50mm的泡沫立方體確定來(lái)自 三個(gè)樣品的閉孔的平均內(nèi)部氣壓。將一個(gè)立方體置于在至少1托以下的真空下的設(shè)定為 85°C的爐中，將第二個(gè)立方體置于處于0. 5atm的設(shè)定為85°C的爐中，并且將第三個(gè)立方體 置于處于大氣壓的設(shè)定為85°C的爐中。12小時(shí)后，允許每個(gè)樣品在爐中冷卻至室溫而不改 變爐中的壓力。立方體冷卻后，將其從爐中移出并且確定在每個(gè)正交方向上的最大尺寸變 化。然后最大線(xiàn)性尺寸變化從測(cè)量值確定并且相對(duì)于壓力繪圖，并利用線(xiàn)性回歸分析使用 直線(xiàn)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，其中平均內(nèi)部泡孔壓力為擬合線(xiàn)具有0尺寸變化時(shí)的壓力。在三個(gè)正交方向Ε、V和H評(píng)價(jià)泡沫的壓縮強(qiáng)度時(shí)確定泡沫制品的壓縮強(qiáng)度，其中E是擠出方向，V是在其離開(kāi)擠出模頭后的垂向膨脹方向并且H是泡沫在離開(kāi)擠出模頭后的 其水平膨脹方向。這些分別測(cè)定的壓縮強(qiáng)度CE、CV和Ch與這些壓縮強(qiáng)度的總和Ct有關(guān)，以 使得CE/CT，CV/CT和CH/CT中的至少一個(gè)具有至少0. 40的值，優(yōu)選至少0. 45的值并且最優(yōu) 選至少0. 50的值。當(dāng)使用這樣的泡沫時(shí)，施壓方向適宜地平行于泡沫中的最大值。用于制造本發(fā)明的泡沫制品的聚合物可以含有添加劑，所述添加劑典型地分散在 連續(xù)基體材料內(nèi)。通常的添加劑包括以下添加劑中的任何一種或多于一種的組合紅外衰 減劑(infrared attenuating agent)(例如，炭黑、石墨、金屬薄片、二氧化鈦)；粘土如天 然吸收性粘土(例如，高嶺土和蒙脫石)和合成粘土 ；成核劑(例如，滑石和硅酸鎂)；填料 如玻璃或聚合物纖維，或者玻璃或聚合物珠粒；阻燃劑(例如，溴化阻燃劑如溴化聚合物、 六溴環(huán)十二烷，磷阻燃劑如磷酸三苯酯，以及阻燃劑包(flame retardant package)，所述 阻燃劑包可以包括增效劑如，或例如，二枯基和多枯基(polycumyl))；潤(rùn)滑劑(例如，硬脂 酸鈣和硬脂酸鋇)；除酸劑(例如，氧化鎂和焦磷酸四鈉)；UV光穩(wěn)定劑；熱穩(wěn)定劑；和著色 劑如染料和/或顏料。最優(yōu)選的泡沫制品是可以由上述發(fā)泡聚合物制造并且進(jìn)一步成形而得到成形泡 沫制品10的成形泡沫制品。如在本文中所定義，成形的表示發(fā)泡制品典型地具有在如圖1 中所示的具有厚度15的成型泡沫制品10中產(chǎn)生高度30為至少1毫米以上的階躍(壓痕) 的一種或多種外形。成形制品具有至少一個(gè)非平面的表面。將泡沫制品成形可以通過(guò)任何本領(lǐng)域內(nèi)已知的手段完成。例如，可以例如通過(guò)如 下將成形的泡沫制品發(fā)泡為所需形狀，使用部分發(fā)泡的所需熱塑性材料珠粒，所述部分發(fā) 泡的珠粒仍含有一定量的發(fā)泡劑和由于泡沫12小時(shí)至7天的老化而擴(kuò)散在其中的空氣。 然后將珠粒放置于模具中并且充分加熱以使珠粒進(jìn)一步膨脹，以便它們填滿(mǎn)模具并且彼此 接合(weld)。例如，這種方法制成的發(fā)泡聚苯乙烯典型地稱(chēng)作膨脹型聚苯乙烯(EPS)，并且 EPS泡沫成形制品的普通實(shí)例為咖啡杯、自行車(chē)頭盔等。另一種適于制備成形泡沫制品的方法是反應(yīng)注射成型(RIM)。RIM是其中將兩種 低分子量、高反應(yīng)性、低粘性液體以高壓注射進(jìn)入小的混合室中，然后注入模腔中的方法。 在模具中，聚合物反應(yīng)隨著形成所述泡沫成形制品而發(fā)生。優(yōu)選的兩組分體系包括一種或 多種多元醇和一種或多種異氰酸酯以形成聚氨酯。備選地，泡沫制品可以由泡沫板條通過(guò)磨蝕線(xiàn)材切割(abrasive wire cutting)、 熱線(xiàn)材切割、模切、水射流切割、銑削、對(duì)模熱成型、連續(xù)式輥成型(有時(shí)被稱(chēng)為壓花)或它 們的組合成形。術(shù)語(yǔ)板條在本文中的使用僅是為了方便使用的，理解的是可以擠出和/或 發(fā)泡不同于具有矩形橫截面的平板的結(jié)構(gòu)(例如，擠塑片材、擠塑型材、就地灌注泡沫塊 (pour-in-place bun)等)。特別有用的成形泡沫制品的方法是從由包含發(fā)泡劑的熱塑性 材料擠出的泡沫板條開(kāi)始的。根據(jù)慣例，但不受其所限，板條的擠出采取水平擠出(擠出的 方向與重力方向正交)。使用這樣的慣例，當(dāng)擠出時(shí)，板條的頂表面是距地最遠(yuǎn)的表面，而板 條的底表面是距地最近的表面，其中泡沫的高度(厚度)與地正交。成形泡沫制品的成型令人驚訝地通過(guò)使用如下這樣的泡沫板條增強(qiáng)，所述泡沫板 條具有在CE/CT、CV/CT和CH/CT中的至少一個(gè)至少為0. 4的情況下的至少一個(gè)方向，所述Ce/ CT> CV/CT ^P CH/CT中的一個(gè)(壓縮比)中，CE、CV* Ch是多孔聚合物在三個(gè)正交方向E、V和 H中的每一個(gè)上的壓縮強(qiáng)度，其中這些方向中的一個(gè)是泡沫中最大壓縮強(qiáng)度的方向，并且Ct等于&、(；與01的總和。在形成泡沫板條之后，通過(guò)例如如下產(chǎn)生壓制表面從頂表面或底表面移除一 層或在頂表面和底表面之間切割泡沫板條，以產(chǎn)生與頂表面和底表面相反的兩個(gè)壓制表 面?？赡苡杏玫暮线m的方法為使用設(shè)備如帶鋸、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)的磨蝕線(xiàn)材切割機(jī) (abrasive wire cutting machines)、CNC熱線(xiàn)材切割設(shè)備(hot wire cutting equipment) 等的切割。當(dāng)移除一層時(shí)，可以使用剛剛描述的相同的切割方法，并且可以使用其它方法例 如刨平、研磨或砂磨。典型地，在移除或切割之后，板條為至少約幾個(gè)毫米厚至至多約60厘米厚。通常， 當(dāng)移除一層時(shí)，材料的量為至少約1毫米，并且可以為任何可用于進(jìn)行所述方法的量，例如 1. 2,1. 4,1. 6,1. 8、2、2· 5、3、3· 5、4、5毫米，或任何確定為可用的后續(xù)量，比如移除由于擠出 熱塑性聚合物泡沫而形成的任何表皮的量，但是典型地不大于10毫米。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，將泡沫切割并且從與切割表面相反的頂表面或底表面移除一層，從而形成兩個(gè)壓制表在一個(gè)特殊的實(shí)施方案中，具有壓制表面的泡沫板條具有從泡沫板條的壓制表面 至相反表面的密度梯度。通常，適宜的是從泡沫板條的壓制表面至相反表面具有至少5%、 10%、15%、25%、30%或甚至35%的密度梯度。為了示例密度梯度，如果在表面(即，在表 面的1或2毫米內(nèi))處的泡沫密度為3.0磅/立方英尺(pcf)，則在泡沫的中心處的密度將 為10%的梯度即2. 7或3. 3pcf。盡管在壓制表面處的泡沫密度可以小于或大于在泡沫中 心處的密度，但是在壓制表面處的泡沫密度優(yōu)選小于在所述泡沫板條的中心處的密度。同 樣，如果泡沫板條具有兩個(gè)壓制表面，則兩個(gè)均適宜地具有上述密度梯度?？梢詫⑴c成型工具接觸之前的板條切割以適應(yīng)工具，或可以同時(shí)切割，例如在模 切中同時(shí)切割，其中設(shè)置模切裝置使得在切割法中將形狀同時(shí)壓制到壓制表面中，換言之， 將泡沫壓縮為所需形狀。最后，可以從壓制部件切割出最終的形狀，例如，可以將泡沫板條 進(jìn)行輥壓，以將形狀形成到壓制表面中，接著切割。當(dāng)切割泡沫時(shí)，可以使用任何合適的方 法，例如本領(lǐng)域中已知的那些和之前對(duì)于切割泡沫以形成成形泡沫制品和/或壓制表面所 述的那些。此外，還可以使用涉及加熱的方法來(lái)切割泡沫，因?yàn)橐呀?jīng)將壓制的形狀形成在壓 制表面中。將板條的一個(gè)或多個(gè)壓制表面與成型工具如模頭面(例如參見(jiàn)圖2和幻接觸。本 文中，模頭面表示任何具有壓痕形狀的工具，當(dāng)所述工具壓制到泡沫板條中時(shí)將使泡沫呈 現(xiàn)模頭面的形狀。也就是說(shuō)，構(gòu)成模頭面的材料是這樣的材料，即它在壓制在泡沫板條上時(shí) 不變形，但是泡沫板條變形從而形成并且保持所需的模頭面形狀。典型地，當(dāng)壓制時(shí)，壓制泡沫的至少一部分使得如圖1中所示，泡沫被壓縮至將要 壓制的泡沫厚度(初始泡沫板條厚度)的95%以下的厚度，這對(duì)于一些泡沫對(duì)應(yīng)于恰好超 過(guò)泡沫的屈服應(yīng)力。同樣，當(dāng)壓制部件時(shí)，泡沫的最大變形(泡沫的彈性變形)典型地不大 于準(zhǔn)備好被壓制的泡沫的初始厚度的約20%。因?yàn)樾筒氖亲罱?jīng)常需要的，所以成型工具如模頭面典型地具有如圖1中所示的外 形，所述外形在具有厚度15的成形泡沫制品10中產(chǎn)生高度30為至少1毫米的壓痕(階 躍)。壓痕的高度/深度30可以使用任何合適技術(shù)如接觸測(cè)量技術(shù)(例如，坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、直 讀式厚度計(jì)、仿形模板(contour templates))和非接觸技術(shù)如包括激光方法在內(nèi)的光學(xué)方法來(lái)測(cè)量。階躍30的高度可以大于1毫米，例如1·5、2、2·5、3、3·5、4、5、6、7、8、9和10毫 米至達(dá)到不再有泡沫泡孔坍塌因而壓制進(jìn)一步開(kāi)始使泡沫的塑料(聚合物)彈性變形的點(diǎn) 的高度。令人驚訝地，階躍可以在泡沫經(jīng)歷剪切的情況下形成。例如，在階躍30中泡沫可 以具有約45°至約90°的從成形泡沫制品10的壓制表面40的剪切角20。應(yīng)當(dāng)理解，剪切 角可以不是線(xiàn)性的，但是可以具有一些曲率，在這些情況下所述角度為在曲率上的平均值。 令人驚訝地，所述角度可以大于60°、75°或甚至90°，而仍保持優(yōu)異的表面光潔度和外 觀。在本發(fā)明的另一方面，將在泡沫的表面處的開(kāi)孔的濃度比泡沫內(nèi)的開(kāi)孔的濃度高 的熱塑性泡沫接觸并且壓制，以成型型材。在本發(fā)明的此方面，泡沫可以為任何熱塑性泡 沫，例如上述擠塑苯乙烯系聚合物泡沫。其還可以是任何其它苯乙烯系聚合物泡沫，例如本 領(lǐng)域中已知的那些，包括例如典型地在壓力下將發(fā)泡劑加入聚合物珠粒中的那些，如由美 國(guó)專(zhuān)利4，485，193所描述的。關(guān)于此開(kāi)孔梯度，所述梯度如以上對(duì)于密度梯度所述，其中開(kāi)孔的濃度被(if)在 微觀上確定并且為開(kāi)孔數(shù)目/表面處的全部泡孔。通常，本發(fā)明的此方面中在表面處的開(kāi)孔的量至少為5%至完全開(kāi)孔。適宜地，表 面處的開(kāi)孔以遞增的次序?yàn)橹辽?%、7%、8%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、 80%、90%和在表面處完全開(kāi)孔。泡沫可以具有在表面處通過(guò)機(jī)械手段例如以上描述的那些(例如，刨平、機(jī)械加 工、切割等)形成的開(kāi)孔，或可以化學(xué)地導(dǎo)致，例如通過(guò)使用合適的表面活性劑將表面處的 閉孔爆破而化學(xué)地導(dǎo)致的開(kāi)孔。將具有較高開(kāi)孔濃度的泡沫表面如上所述地與模頭面接觸和壓制。在一個(gè)用于這 種泡沫的優(yōu)選實(shí)施方案中，模頭面被加熱，但是泡沫不被加熱(環(huán)境15-30°C )并且壓制泡 沫。令人驚訝地，被加熱的熱模頭面導(dǎo)致優(yōu)良的表面外形和外觀，而當(dāng)使用在表面處沒(méi)有這 樣的開(kāi)孔的泡沫進(jìn)行相同的處理時(shí)，泡沫的外觀變差。當(dāng)用加熱的成型工具如模頭面壓制時(shí)，與泡沫的接觸時(shí)間典型地為約0. 1秒至約 60秒。優(yōu)選地，壓合時(shí)間(dwell time)為至少約1秒至至多約45秒。當(dāng)用加熱的成型工具如模頭面壓制時(shí)，模頭面的溫度不是如此熱或保持太長(zhǎng)時(shí)間 而使得泡沫降解。取決于所采用的熱塑性材料，模頭面的溫度為約50°C至約200°C。優(yōu)選 地，所述溫度為至少約60°，更優(yōu)選至少約70°C，還更優(yōu)選至少約80°C，并且最優(yōu)選至少約 90°C至優(yōu)選至多約190°，更優(yōu)選至多約180°，還更優(yōu)選至多約170°C，并且最優(yōu)選至多約 160 "C。泡沫制品的形狀僅受使泡沫成型的能力所限，泡沫制品，特別是成形泡沫制品可 以具有一個(gè)或多個(gè)表面，例如如果型泡沫制品是球形，則其將有一個(gè)表面。更復(fù)雜的成形泡 沫制品將具有多于1個(gè)表面，例如如果成形泡沫制品是保齡球瓶(bowling ball pin)則將 具有兩個(gè)表面，連續(xù)的表面和瓶的底部。棒材將具有3個(gè)表面，三面角錐體或擠塑板條有4 個(gè)表面，四面角錐體有5個(gè)表面等。取決于成形泡沫制品的形狀，其可以具有1、2、3、4、5、6、 7、8、9、10個(gè)或更多的表面。從一個(gè)表面向另一表面的過(guò)渡可以被良好地限制，如立方體的6個(gè)表面，或者它們可以不受良好地限制，如復(fù)雜形狀比如成形為如圖5中所示的屋頂蓋板瓦(roofing shake shingles)的形式的泡沫制品的表面。優(yōu)選的成形泡沫制品是這樣的成形泡沫制品 其中，上面真空成型了表皮的表面是成形的并且相反的表面是平坦的，例如，如果泡沫板條 的一個(gè)表面(例如，板條的頂表面)是成形的，則相反的表面(例如，板條的底表面)不是 成形的，參見(jiàn)圖6，本發(fā)明的表皮可以是任何能夠被真空成型的材料。真空成型是眾所周知的。如名 稱(chēng)所暗示，真空成型是通過(guò)施加壓力使材料成型或成形，其中壓力是通過(guò)在材料的另一側(cè) 的真空帶來(lái)的。取決于材料的組成，典型地，還施加熱。任何被能夠真空成型的材料適用于 本發(fā)明的表皮。例如，表皮可以包含熱固性片材、金屬膜、木板(wood venire)、玻璃、布、纖 維墊、陶瓷、皮革、易燃涂層等。優(yōu)選地，表皮是包含熱塑性聚合物的片材。表皮材料可以單 獨(dú)地使用或以它們的組合或混合物使用，例如合適的表皮可以是具有2個(gè)以上(3、4、5、6、 7、8、9、10等)熱塑性層的共擠塑片材，所述2個(gè)以上熱塑性層可以具有相同或不同的熱塑 性材料；或者表皮可以是不同材料如織物和皮革或者金屬膜和熱塑性片材的層壓體。根據(jù) 慣例，等于或大于Imm厚的材料稱(chēng)為片材或片料(sheeting)，并且小于Imm厚的材料稱(chēng)為 膜。任何熱塑性聚合物都適于用作本發(fā)明中的表皮。優(yōu)選地，本發(fā)明的表皮包 括聚苯乙烯(PS)；高抗沖聚苯乙烯(HIPS)；苯乙烯和丙烯腈共聚物(SAN)；丙烯腈、 丁二烯和苯乙烯三元共聚物(ABS)；聚苯醚(polyphenyleneoxide)，有時(shí)稱(chēng)為聚苯醚 (polyphenylenether) (ΡΡ0或PPE)；聚碳酸酯(PC)；聚酯(PES)如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯(PET)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；聚乙烯(PE)，包括PE的均聚物或PE與C3至 C2tlCi-烯烴的共聚物，高密度聚乙烯(HDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，線(xiàn)型低密度聚乙烯 (LLDPE)，基本上線(xiàn)型的乙烯聚合物(SLEP)，線(xiàn)型乙烯聚合物(LPE)；聚丙烯(PP)如PP的均 聚物或PP與α -烯烴、優(yōu)選C2或C4至C2tl α -烯烴的共聚物，例如無(wú)規(guī)或嵌段共聚物；熱塑 性聚烯烴(TPO)；烯烴類(lèi)熱塑性彈性體(TPE)；氯化聚乙烯(CPE)；聚氯乙烯(PVC)；聚四氟 乙烷(PTFE)；聚氨酯(PU)；熱塑性聚氨酯(TPU)；聚丙烯酸酯如聚丙烯酸(PAA)，聚丙烯酸 丁酯(PBA)，聚甲基丙烯酸酯(PMA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚酰胺(PA)；和它們的共 混物，例如PC/ABS。用于本發(fā)明中的熱塑性表皮的形式可以是膜或片材。所述膜或片材可以是單層 的，或是共擠出的，具有多個(gè)層，即2、3、4、5、6，7、8、9、10個(gè)或更多的層。如果使用共擠塑片 材，則一個(gè)或多個(gè)層可以是發(fā)泡的。用作本發(fā)明的表皮的熱塑性聚合物可以含有添加劑，所述添加劑典型地分散在熱 塑性聚合物中。通常的添加劑包括以下添加劑中的任何一種或多于一種的組合紅外衰減 劑(例如，炭黑、石墨、金屬薄片、二氧化鈦)；粘土如天然吸收性粘土(例如，高嶺土和蒙脫 石)和合成粘土 ；成核劑(例如，滑石和硅酸鎂)；填料如玻璃或聚合物纖維，或者玻璃或聚 合物珠粒；阻燃劑(例如，溴化阻燃劑如溴化聚合物、六溴環(huán)十二烷，磷阻燃劑如磷酸三苯 酯，以及阻燃劑包(flame retardant package)，所述阻燃劑包可以包括增效劑，如或例如 二枯基和多枯基)；潤(rùn)滑劑(例如，硬脂酸鈣和硬脂酸鋇)；除酸劑(例如，氧化鎂和焦磷酸 四鈉)；UV光穩(wěn)定劑；熱穩(wěn)定劑；和著色劑如染料和/或顏料。通過(guò)任何可接受的手段將成形泡沫制品穿孔，以通過(guò)制品提供足夠的真空，從而允許將表皮真空成型到其多個(gè)表面中的一個(gè)表面的一部分、一個(gè)表面或多于一個(gè)表面上。 成形泡沫制品具有多個(gè)穿孔。穿孔延伸通過(guò)成形泡沫制品，例如對(duì)于由泡沫板條制成的成 形泡沫制品，通過(guò)泡沫板條的深度以便允許通過(guò)成形泡沫制品抽真空。將泡沫制品穿孔可 以包括用本質(zhì)為針(needle)、別針(pin)、長(zhǎng)釘(spike)、釘子(nail)等的尖銳、鋒利物體將 泡沫制品刺穿。然而，穿孔可以通過(guò)不同于鋒利、尖銳物體的手段如鉆孔、激光切割、高壓流 體切割、氣槍、射彈(projectile)等完成。穿孔可以以與美國(guó)專(zhuān)利5，424，016中所公開(kāi)的 方式類(lèi)似的方式進(jìn)行，所述美國(guó)專(zhuān)利通過(guò)弓I用結(jié)合在本文中。在本發(fā)明的方法中，將穿孔的成形泡沫制品置于裝備有抽真空裝置如真空入口的 固定設(shè)備中。通過(guò)本發(fā)明的穿孔的成形泡沫制品的穿孔抽真空。所述固定設(shè)備可以是平坦 的或者具有符合成形泡沫制品的一個(gè)或多個(gè)表面的外形。安裝在固定設(shè)備內(nèi)的穿孔的成形 泡沫制品的一個(gè)或多個(gè)表面是其上沒(méi)有真空成型表皮的一個(gè)或多個(gè)表面。換言之，本發(fā)明 的成形泡沫復(fù)合材料制品的至少一個(gè)表面一部分、一個(gè)表面或多于一個(gè)表面沒(méi)有被真空成 型的表皮覆蓋(這被稱(chēng)作一個(gè)或多個(gè)無(wú)表皮結(jié)合的表面)。此外，在本發(fā)明的方法中，將成 形泡沫制品的一個(gè)表面的一部分、一個(gè)表面或多于一個(gè)表面用表皮真空成型，以制備本發(fā) 明的成形泡沫復(fù)合材料制品(這被稱(chēng)作一個(gè)或多個(gè)表皮結(jié)合的表面)。優(yōu)選地，真空壓力為 至少5psi，更優(yōu)選為至少7psi并且最優(yōu)選為IOpsi以上。優(yōu)選地，真空持續(xù)時(shí)間小于1秒 并且最優(yōu)選小于至少2秒。當(dāng)表皮是一個(gè)或多個(gè)熱塑性片材、一個(gè)或多個(gè)共擠塑片材或它們的組合時(shí)，必須 施加足夠的熱量以軟化片材形成預(yù)熱的片材，隨后可以將所述預(yù)熱的片材真空成型到穿孔 的成形泡沫制品上。溫度將取決于所采用的熱塑性材料而變化；然而，合適的溫度優(yōu)選接 近、等于或高于將要真空成型的熱塑性片材的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。這樣的手段對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是眾所周知的夾緊、加熱和操縱軟化的熱 塑性片材進(jìn)入相對(duì)于包括穿孔成形泡沫制品的固定設(shè)備適宜的位置中，以允許將預(yù)熱的片 材真空成型到穿孔成形泡沫制品上。例如通過(guò)固定設(shè)備進(jìn)入預(yù)熱的熱塑性片材中的液壓傳 動(dòng)(hydraulic actuation)，使所述包括穿孔成形泡沫制品的固定設(shè)備和軟化的熱塑性片 材緊密配合，并施加足夠的真空以將預(yù)熱的熱塑性片材吸引到穿孔的成形泡沫制品的一個(gè) 或多個(gè)表面上，從而形成本發(fā)明的成形泡沫復(fù)合材料制品。允許成形泡沫復(fù)合材料制品冷 卻并從固定設(shè)備中移走，圖6。如有必要，從成形泡沫復(fù)合材料制品修剪掉過(guò)多的表皮。優(yōu)選表皮直接與成形泡沫制品結(jié)合，換言之，沒(méi)有插入材料層。表皮和成形泡沫制 品之間的粘合可以從以下機(jī)理中的一種或者多于一種的組合產(chǎn)生熱、機(jī)械、物理或化學(xué)。 例如，表皮和成形泡沫制品之間適當(dāng)?shù)恼澈峡梢詮囊韵赂黜?xiàng)產(chǎn)生熱相容性(即，加熱的 表皮的聚合物線(xiàn)料與加熱的成形泡沫制品的聚合物線(xiàn)料混合形成熔體結(jié)合)、物理相容性 (即，加熱的表皮的聚合物線(xiàn)料被吸進(jìn)成形泡沫制品的多孔結(jié)構(gòu)中形成機(jī)械結(jié)合)、壓力接 合(pressured engagement)、熔融結(jié)合、它們的組合等。還可以使片材與成形泡沫的表面一 致，然后以機(jī)械手段如夾子、固定器(fastener)等附著。然而，在非熱塑性表皮(例如，熱固性片材、金屬膜、木板、布、纖維墊、皮革等)和 /或非熱塑性泡沫(即，熱固性)的情況下，和/或當(dāng)表皮是熱塑性片材，然而其中熱和機(jī) 械結(jié)合不足以提供其與成形泡沫制品之間的適當(dāng)結(jié)合時(shí)，可以在表皮和成形泡沫制品之間 采用粘合劑。任何能夠結(jié)合具體的成形泡沫制品/表皮組合的粘合劑都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。對(duì)于給定的表皮/泡沫組合，可以由本領(lǐng)域技術(shù)普通技術(shù)人員確定粘合劑的有效類(lèi)型 和量，而不用進(jìn)行過(guò)度實(shí)驗(yàn)。在不限于以下粘合劑的情況下，合適的粘合劑可以是化合物(例如化學(xué)粘合劑， 例如其可以為一部分或多部分粘合劑)、膜如雙面膠帶(double sided tape)，或另外的包 含與成形泡沫制品的泡沫和表皮都相容(即，與其結(jié)合)的材料的層或膜，以便在兩者真空 成型時(shí)膜將兩者結(jié)合在一起。對(duì)于用作粘合劑或用于粘合劑層中的合適的材料包括本領(lǐng)域已知可與塑性膜和 泡沫一起使用的那些粘合劑材料，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利5，695，870，其通過(guò)引用結(jié)合在本文中。實(shí) 例包括聚烯烴共聚物如乙烯/乙酸乙烯酯、乙烯/丙烯酸、乙烯/丙烯酸正丁酯、乙烯/丙烯 酸甲酯、乙烯離子交聯(lián)聚物、以及乙烯或丙烯接枝酸酐。其它有用的粘合劑包括氨基甲酸酯 類(lèi)，共聚酯和共聚酰胺，苯乙烯嵌段共聚物如苯乙烯/ 丁二烯和苯乙烯/異戊二烯聚合物， 丙烯酸類(lèi)聚合物等。粘合劑可以是熱塑性或可固化的熱固性聚合物，并且可以包括粘性的 壓敏粘合劑。粘合劑或粘合劑層優(yōu)選在泡沫板制造方法中可再循環(huán)。粘合劑材料必須不能 對(duì)泡沫的物理整體性或性質(zhì)產(chǎn)生顯著程度的負(fù)面影響。例如，合適的粘合劑是泡沫工藝(craft)粘合劑如3M泡沫聚苯乙烯噴霧粘合劑 (3M Styrofoam Spray Adhesive)，基于分散體的粘合劑，例如獲自BASF的ACR0NAL 丙 烯酸酯分散體(ACRONAL Acrylate Dispersions)，單組分聚氨酯粘合劑如獲自陶氏化學(xué) 公司(The Dow Chemical Company)的INSTASTIK ，熱熔性粘合劑，潮氣固化型粘合劑如 通過(guò)引用結(jié)合在本文中的US7217459B2中描述的那些，基于聚氨酯樹(shù)脂或基于環(huán)氧樹(shù)脂的 單-或優(yōu)選雙-組分粘合劑，參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利20080038516A1，其通過(guò)引用結(jié)合在本文中，等寸。在將表皮真空成型到成形泡沫制品之前，可以對(duì)成形泡沫制品的表皮結(jié)合用表 面、表皮的表皮結(jié)合用表面、或成形泡沫制品的表皮結(jié)合用表面和表皮的表皮結(jié)合用表面 這兩個(gè)表面涂覆粘合劑?？梢酝ㄟ^(guò)任何手段自動(dòng)或手動(dòng)地涂覆粘合劑，如噴霧、刷涂、機(jī)器 人分配(robotically dispensing)、浸漬、傾倒、定位(positioning)、膠粘等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，如果成形泡沫制品結(jié)合的表面粗糙，例如在織構(gòu)化 工具(textured tool)中成型的成形泡沫制品，或者在粘合前將結(jié)合表面磨損(例如，用粗 銼、銼刀、砂紙等)、擦損、噴砂、噴粒等，則可以增強(qiáng)表皮與成形泡沫制品之間的粘合。本發(fā)明的方法包括以下步驟(i)提供穿孔的成形泡沫制品，和(ii)將表皮成型 到所述穿孔的成形泡沫制品上，以提供成形泡沫復(fù)合材料制品。成形泡沫制品可以通過(guò)以 下方法制成(1)直接將成形泡沫制品發(fā)泡，或O)由泡沫板條通過(guò)任何合適的方法成形制 品，即，通過(guò)磨蝕線(xiàn)材切割、熱線(xiàn)材切割、模切、水射流切割、銑削、對(duì)模熱成型、連續(xù)式輥成 型、壓縮或它們的組合。關(guān)于將泡沫制品(a)成形和(b)穿孔的步驟的順序不重要，只要在 真空成型步驟前將成形泡沫制品充分地穿孔即可。例如，本發(fā)明方法的第一實(shí)施方案是形 成成形泡沫制品，隨后將其穿孔以提供穿孔的成形泡沫制品，本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方 案是由泡沫板條成形泡沫制品，隨后將成形泡沫制品穿孔以提供穿孔的成形泡沫制品，本 發(fā)明方法的又另一個(gè)實(shí)施方案時(shí)將泡沫板條穿孔，然后將穿孔的泡沫板條成形以提供穿孔 的成形泡沫制品。實(shí)施例通過(guò)刨削從獲自密歇根州米德蘭的陶氏化學(xué)公司(The Dow ChemicalCo.)的 IMPAXX 300泡沫板條(R)am Plank)的頂部和底部去除約5毫米(mm)的層。此泡沫板條 是測(cè)定在厚度、寬度和長(zhǎng)度方向的尺寸分別為IlOmmX600mmX 2，200mm的擠塑聚苯乙烯泡 沫。使用裝備有一系列長(zhǎng)度為約8. 5英寸(in.)的2. Omm直徑針的離線(xiàn)穿孔器對(duì)刨平的板 條進(jìn)行穿孔。針以約0.5in.間隔開(kāi)并且將穿孔機(jī)的頻率設(shè)定在約20赫茲(Hz)，從而得到 用于泡沫板條的0.5in. X0. 75in.的矩形穿孔圖案。將板條縱向送入通過(guò)穿孔機(jī)，從而，分 別將0. 5in.間隔施加到板條的寬度方向而將0. 75in.間隔施加到板條的長(zhǎng)度方向。接下來(lái)，將穿孔的IMPAXX 300泡沫板條切割以得到測(cè)定在長(zhǎng)度、寬度和厚度方向 分別為約20in. X20in. X2in.的泡沫毛坯。隨后在環(huán)境溫度將泡沫毛坯的切口或芯表面 壓緊在蓋板瓦形狀的原型鑄塑工具的表面上，直至上壓板接觸一系列的0. 75in.觸止塊。 一旦接觸了觸止塊，就將壓板打開(kāi)并將穿孔的成形泡沫制品從鑄塑工具的表面移走。在壓 制過(guò)程中，泡沫經(jīng)受約60至約65%的外加應(yīng)變(applied strain)。將成型的穿孔成形泡沫制品置于木制固定設(shè)備中，在所述固定設(shè)備的底部裝備有 真空入口。表皮包括Min. X24in. X0. 080in.厚的共擠塑STYR0N 1170高抗沖聚苯乙烯 (HIPS)樹(shù)脂(STYR0N 1170 High Impact Polystyrene Resin)。共擠塑的片材是三層結(jié) 構(gòu)(即，ABA)，其具有實(shí)心表皮(S卩，A層)和用化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡的處于中心的材料(即B 層)。將共擠塑的片材邊緣夾緊，并且使用AVT梭式熱成型機(jī)將其預(yù)熱至約400 T。在達(dá)到 所需表面溫度時(shí)，將片材在穿孔的成形泡沫制品上穿梭移動(dòng)，通過(guò)使用液壓傳動(dòng)將所述成 形泡沫制品垂直地塞在預(yù)熱的片材中。施加真空，并將預(yù)熱的片材吸引到成型部分表面上 并且允許使用多個(gè)扇冷卻。以約0. 5個(gè)大氣壓(即7. 3psi)施加真空12秒。穿孔的成形 泡沫制品和熱塑性表皮之間的化學(xué)相容性導(dǎo)致在泡沫-片材界面處的優(yōu)越粘附。復(fù)合泡沫 板的照片顯示在圖6中。雖然在前述實(shí)施例中描述了本發(fā)明的某些實(shí)施方案，但是將明顯的是可以在不偏 離本發(fā)明如由后附權(quán)利要求的適當(dāng)?shù)慕忉屗薅ǖ姆秶那闆r下，對(duì)這些具體實(shí)施方案做 出相當(dāng)多的改變和改良。
權(quán)利要求
1. 一種制造成形泡沫復(fù)合材料制品的方法，所述方法包括以下步驟 (i)制備包含多個(gè)穿孔的成形發(fā)泡制品，和( )將表皮真空成型到穿孔的成形發(fā)泡制品上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(i)包括 (i) (a)制備泡沫片材，(i) (b)將所述泡沫片材穿孔， 禾口(i) (c)將穿孔的泡沫片材成形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中將穿孔的片材通過(guò)線(xiàn)材切割、熱線(xiàn)材切割、模切、 水射流切割、銑削、對(duì)模熱成型、連續(xù)式輥成型、壓縮或它們的組合成形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟i)包括 (i) (a)制備泡沫片材，(i) (d)將所述泡沫片材成形， 禾口(i) (e)將成形的泡沫片材穿孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述成形的泡沫片材通過(guò)線(xiàn)材切割、熱線(xiàn)材切割、 模切、水射流切割、銑削、對(duì)模熱成型、連續(xù)式輥成型、壓縮或它們的組合成形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2和4所述的方法，其中所述泡沫片材(i)(a)包括使用化學(xué)發(fā)泡劑、 無(wú)機(jī)氣體、有機(jī)發(fā)泡劑或它們的組合通過(guò)擠出制備的發(fā)泡熱塑性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求2和4所述的方法，其中所述發(fā)泡片材包括熱塑性聚合物或熱固性聚 合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述熱塑性聚合物是聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯和聚 丙烯的共聚物；聚苯乙烯，高抗沖聚苯乙烯；苯乙烯和丙烯腈共聚物，丙烯腈、丁二烯和苯 乙烯三元共聚物，聚碳酸酯；聚氯乙烯；聚苯醚和聚苯乙烯共混物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述泡沫制品包含通過(guò)膨脹珠粒發(fā)泡法制備的發(fā) 泡熱塑性材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述泡沫制品包含通過(guò)RIM制備的發(fā)泡熱固性聚 合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述表皮是熱塑性片材、熱固性片材、金屬膜、木 板、布、纖維墊、皮革，或它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述熱塑性片材是聚苯乙烯；高抗沖聚苯乙烯； 苯乙烯和丙烯腈共聚物；丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物；聚苯醚；聚碳酸酯；聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯；聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯；PE與C3至C2tl α -烯烴的共聚物，高密度聚乙烯， 低密度聚乙烯，線(xiàn)型低密度聚乙烯，基本上線(xiàn)型的乙烯聚合物，線(xiàn)型乙烯聚合物；聚丙烯均 聚物；聚丙烯的無(wú)規(guī)共聚物；聚丙烯的嵌段共聚物；丙烯與C4 MC20Q-烯烴的共聚物；熱塑 性聚烯烴；烯烴類(lèi)熱塑性彈性體；氯化聚乙烯；聚氯乙烯；聚四氟乙烷；聚氨酯；熱塑性聚 氨酯；聚丙烯酸；聚丙烯酸丁酯；聚甲基丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺；和它們的 共混物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述表皮通過(guò)熱手段、機(jī)械手段、物理手段、化學(xué)手段、粘合手段或它們的組合粘附至成形的泡沫制品上。
14. 一種通過(guò)權(quán)利要求1所述的方法制成的成形泡沫復(fù)合材料制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造成形泡沫復(fù)合材料制品的方法及由其制成的制品。特別地，具有層壓表皮如實(shí)心熱塑性片材的成形泡沫制品。成形泡沫制品(10)和表皮可以由相同或不同的材料制成。所述方法包括(i)制備具有多個(gè)穿孔的成形發(fā)泡制品和(ii)將表皮真空成型到穿孔的成形發(fā)泡制品上。
文檔編號(hào)B29C44/56GK102105283SQ200980129030
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者保羅·萬(wàn)托, 克勞德·布朗, 加文·沃格爾, 蒂莫西·波普, 邁倫·毛雷爾 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司