專利名稱：以泡沫體絕緣并具有撓性外表皮的單元的制作方法
以泡沬體絕緣并具有撓性外表皮的單元背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施方式通常涉及絕緣(insulated)設(shè)備以及形成這些絕緣設(shè)備的方 法，更特別地為電冰箱、冷凍機(jī)、和冷卻器。相關(guān)技術(shù)描述絕緣裝置，如電冰箱和冷凍機(jī)，現(xiàn)今典型地由幾個(gè)基本組件制成外隔室和門、內(nèi) 隔室或襯墊、插入前述兩者之間的絕緣體、冷卻系統(tǒng)、制冷劑、和固定設(shè)備。隔室和門通常由 有時(shí)預(yù)涂漆的鋁制或鋼制片狀金屬制成。該金屬通常以卷材形式購入，其或直接進(jìn)料到制 造過程中，或切裁成某尺寸并一片接一片地進(jìn)料。內(nèi)隔室由片狀金屬制成，而像外隔室，則 由陶瓷或塑料制成。用于電冰箱的金屬片的處理和成型需要巨大和大規(guī)模的片狀金屬處理 設(shè)備，所述設(shè)備的冷卻裝置的制造是顯著的資本費(fèi)用。此外，當(dāng)使用片狀金屬作為所述裝置 的外部時(shí)，只有少數(shù)的設(shè)計(jì)是可實(shí)行的。因此，需要以更經(jīng)濟(jì)和更靈活的方式制備絕緣裝置的方法，所述絕緣裝置如電冰 箱、冷凍機(jī)、和冷卻器。概要本發(fā)明的實(shí)施方式總的提供包括以經(jīng)濟(jì)和靈活的方式制成的泡沫材料絕緣體的 設(shè)備。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，提供了絕緣裝置，其包括具有內(nèi)表面和外表面的內(nèi)襯， 其中布置所述內(nèi)表面以限定絕緣裝置的空腔。絕緣泡沫體置于內(nèi)襯的外表面上，并且該絕 緣泡沫體包括內(nèi)表面和外表面，并且該絕緣泡沫體的內(nèi)表面粘附于內(nèi)襯的外表面。外襯置 于絕緣泡沫體的外表面。所述外襯包括非自支承的撓性表皮，該表皮適合限定至少部分的 絕緣裝置的外表面并且粘附于絕緣泡沫體的外表面。在另一種實(shí)施方式中，組裝絕緣裝置的方法包括提供具有內(nèi)表面和外表面的內(nèi) 襯，其中布置所述內(nèi)表面以限定絕緣裝置的空腔；提供以空間分離的排列方式圍繞所述內(nèi) 襯的外表面布置的外襯，其中所述外襯包括適合于限定至少部分的所述絕緣裝置的外表面 的非自支承的撓性表皮，并且其中存在限定內(nèi)襯的外表面和外襯之間的體積的空間；和將 泡沫體形成制劑注入內(nèi)襯的外表面和外襯之間的體積中，以此使得泡沫體形成制劑起泡并 固化成絕緣泡沫體。附圖簡述為了可以詳細(xì)理解上述本發(fā)明的特征的方式，以上簡要總結(jié)的本發(fā)明的更具體的 描述可以參考實(shí)施方式，其中一些實(shí)施方式由附圖闡明。為了便于理解，當(dāng)可能時(shí)使用相同 的參考數(shù)字來指示各圖共有的相同要素?？梢灶A(yù)期的是，一種實(shí)施方式的要素和特征可以 有利地引入到其它實(shí)施方式中，而無需進(jìn)一步的說明。然而，需要注意的是，附圖僅闡明本 發(fā)明的示例性實(shí)施方式，因此不認(rèn)為其限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明可以允許其它等效的實(shí) 施方式。

圖1說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的絕緣裝置。
圖2說明圖1的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的絕緣裝置一角的橫截面。圖3說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的冷卻隔室之內(nèi)的加固元件。圖4A和4B說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的置于絕緣裝置上的框架。圖5說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的內(nèi)襯。圖6說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的內(nèi)襯和加固元件。圖7說明包覆在內(nèi)襯上的非自支承的撓性表皮，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的。圖8A和8B說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的非自支承的撓性表皮的橫截面。圖9說明冷卻隔室，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。圖10說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的附接在內(nèi)襯的橫截面的非自支承的撓性表皮的 橫截面。圖11說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的支撐非自支承的撓性表皮和內(nèi)襯的橫截面的模 具的橫截面。圖12說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的新穎形狀的冷卻隔室。圖13說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的冷卻隔室的側(cè)視圖。詳述圖1描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的絕緣裝置100。所述絕緣裝置100可以是以絕 緣泡沫體絕緣的任何適宜的裝置。所述絕緣裝置100可以是熱絕緣裝置，如電冰箱、冷凍 機(jī)、和/或冷卻器。此外，本申請描述的絕緣裝置100的制備方法也可以用來制備聲絕緣設(shè) 備和加熱設(shè)備，如洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、和熱水器。絕緣裝置100包括隔室102和門104。隔室102和門104都包括具有內(nèi)表面和外 表面的內(nèi)襯106。隔室102的內(nèi)襯106的內(nèi)表面和門104限定適宜于儲(chǔ)存需要絕緣儲(chǔ)存的 物品的絕緣裝置100的內(nèi)空腔109。至少部分圍繞內(nèi)襯106的是非自支承的撓性表皮108， 該表皮限定至少部分的絕緣裝置100的外表面。非自支承的撓性表皮可以限定至少10%的 絕緣裝置100的外表面。在一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮覆蓋率為至少20%。在 另一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮覆蓋率為至少30%。在另一種實(shí)施方式中，非自支 承的撓性表皮覆蓋率為至少40%，在另一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮覆蓋率為至 少50%。在另一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮覆蓋率為至少60%。在另一種實(shí)施方 式中，非自支承的撓性表皮覆蓋率為至少70%。在另一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮 覆蓋率為至少80%。在另一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮覆蓋率為至少90%。在另 一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮108可以完全地限定絕緣裝置100的外表面，因此， 基本上替代了本領(lǐng)域已知的典型的金屬外襯。非自支承的撓性表皮108可以是單層材料或可以由多層制成。非自支承的撓性表 皮108可以是撓性的，原因在于，在分離中，該表皮可以是在室溫或常規(guī)操作溫度條件下使 用合理量的力容易彎曲，或者操作、扭曲、或定型而不易破裂。非自支承的撓性表皮108可 以是非自支承性的，原因在于，在分離中，當(dāng)在以其中該表皮由于結(jié)構(gòu)或幾何支撐可以支持 其重量的方式中未成型或定位時(shí)，該表皮可能因其自身重量而塌陷。此外，通過組裝，由于 表皮是絕緣裝置100的組裝部分，非自支承的撓性表皮108可能不會(huì)塌陷。作為實(shí)例，盡管 鋼的薄片可以是撓性的及可彎曲的，當(dāng)以適當(dāng)角度將其對墻壁布置時(shí)，其將保持斜靠著墻 壁的狀態(tài)。相反，當(dāng)試圖將類似厚度的非自支承的撓性表皮108的層斜靠著墻壁布置時(shí)，其將塌陷。圖2描述了絕緣裝置100的一部分，其為切掉的左上角部分，以顯示一部分具有內(nèi) 表面和外表面的絕緣泡沫體110。絕緣泡沫體110占據(jù)內(nèi)襯106的外表面和撓性表皮108之 間的體積，這使得絕緣泡沫體110的內(nèi)表面粘附于內(nèi)襯106的外表面，并且絕緣泡沫體110 的外表面粘附于非自支承的撓性表皮108。隔室102內(nèi)可以安置一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入孔112，通 過該孔電器部件和冷卻管道可以進(jìn)入絕緣裝置100。此外，在如圖3所示的絕緣裝置100的一種實(shí)施方式中，加固結(jié)構(gòu)件114a和114b 置于內(nèi)襯106和撓性表皮108之間所限定的體積內(nèi)。加固桿11 可以與絕緣裝置100的 邊緣鄰近并平行布置。此外，加固桿114b可以對角橫跨絕緣裝置100的表面布置。加固結(jié) 構(gòu)件的末端可以是獨(dú)立的或者它們的末端可以熔合在一起。加固桿114a和114b對絕緣裝 置100提供另外的結(jié)構(gòu)和支撐同時(shí)還能使裝置保持平齊。盡管如圖3所示的加固結(jié)構(gòu)件置于內(nèi)襯106和撓性表皮108之間所限定的體積 內(nèi)，該加固結(jié)構(gòu)件可以替換為布置在絕緣裝置100的非自支承的撓性表皮108的外表面上。 可替換地，該加固結(jié)構(gòu)件可以布置在絕緣裝置的內(nèi)襯106的內(nèi)表面上。再在另一種實(shí)施方 式中，可以模塑內(nèi)襯以限定其內(nèi)部可以布置加固結(jié)構(gòu)件的通道。加固桿可以位于通道內(nèi)，在 內(nèi)襯中對其做出適當(dāng)標(biāo)示，以便于在裝置壽命終結(jié)時(shí)將其取出以便于提供更簡單的循環(huán)方 式。圖4A和4B描述了具有框架116的絕緣裝置100的實(shí)施方式?？蚣?16可以如圖 4A所示地完全包覆隔室102的前部，或者可替換地，框架116可以如圖4B所示地部分地包 覆隔室102的前部?？蚣?16可以粘附于非自支承的撓性表皮108的外表面?？商鎿Q地， 從非自支承的撓性表皮108內(nèi)部(S卩，絕緣泡沫體110與非自支承的撓性表皮108之間) 的平面角度看框架116可以是隱藏的。無論任一方式，框架116都可以確保在隔室102和 門104接觸以形成密封的區(qū)域內(nèi)得到平坦和規(guī)則的表面。絕緣裝置100也可以包括置于絕緣泡沫體110內(nèi)的真空絕緣板。相對于薄板真空 絕緣板顯示高R-值并且其是本領(lǐng)域普遍熟知的。所述R-值描述以單位K · m2/W計(jì)的絕緣 材料的絕緣性質(zhì)。R-值越高，絕緣性越高。真空絕緣板的芯是允許在組裝體中產(chǎn)生真空的 開孔材料。所述開孔材料可以是以下的至少一種聚苯乙烯、聚氨酯、以及硅石、二氧化鈦和 碳的組合。該芯包裝于金屬箔或MYLAR箔中，并施用真空。密封金屬膜以長時(shí)間地維持真 空。圖5-10闡明制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的絕緣裝置100的方法。在圖5中，組裝內(nèi) 襯106。該圖中內(nèi)襯106的視圖使得絕緣裝置100是電冰箱、冷凍機(jī)、或冷卻機(jī)。表面150 是絕緣裝置100的背部，表面152是絕緣裝置100的頂部或底部，和表面IM是絕緣裝置 100的側(cè)表面。內(nèi)襯106可以由本領(lǐng)域已知的任何適宜的材料制成，如鋁、鋼片、不銹鋼片、或真 空模塑或注塑的塑料。適宜的塑料包括聚苯乙烯，如高抗沖聚苯乙烯(HIPS)或丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯(ABQ?？商鎿Q地，內(nèi)襯106可以是多層的，其包括HIPS與苯乙烯類合金共擠 出的層、或HIPS與聚乙烯膜共壓制的層。當(dāng)用來制備絕緣泡沫體110的發(fā)泡劑對襯材料是 侵蝕性的時(shí)，這樣多層的內(nèi)襯可以是有益的。對于低成本的絕緣裝置100，內(nèi)襯可以由塑料 切片(如HIPS或ABS)制成，所述切片共同粘附于內(nèi)襯106。可以使用本領(lǐng)域已知的任何方法來將塑料片粘在一起，如使用包括膠、環(huán)氧化物、或膠帶的粘合劑。也可以將塑料片焊 縫、焊接、或超聲以便于使這些片牢固連接。在特別低成本的實(shí)施方式中，使用銀色寬膠布 (duct-tape)將塑料片粘在一起。此外，多層保護(hù)膜(未顯示)可以置于內(nèi)襯106之上，如描述于共同轉(zhuǎn)讓的美國專 利6，164，739?？梢允箖?nèi)襯106和/或多層保護(hù)膜經(jīng)受電暈處理以提供絕緣泡沫體可以粘 合的表面。非極性熱塑性膜表面的電暈處理以產(chǎn)生增強(qiáng)粘合性的極性表面的方法是熟知的 實(shí)踐。優(yōu)選地，電暈處理的量為約35達(dá)因 約65達(dá)因，更優(yōu)選地，電暈處理的量為約38達(dá) 因 約65達(dá)因。內(nèi)襯106和/或多層保護(hù)膜與絕緣泡沫體的這種粘合有助于隔室的穩(wěn)定 性并且減少或消除使用粘合性聚合物以促進(jìn)與絕緣泡沫體的良好粘合性的需要。圖6闡明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的加固結(jié)構(gòu)件114a和114b的布置。加固結(jié)構(gòu)件 114a和114b可以由本領(lǐng)域已知的任何適宜的材料制成，包括鐵、不銹鋼、碳鋼、黃銅或其它 合金、塑料、及復(fù)合材料。在一種實(shí)施方式中，將加固桿焊接在一起形成框架，并如圖6所示 置于內(nèi)襯之上。該框架可以用膠帶固定至內(nèi)襯106。在一種實(shí)施方式中，加固結(jié)構(gòu)件由鋼筋 混凝土結(jié)構(gòu)件(鋼筋)制成。在另一種實(shí)施方式中，加固結(jié)構(gòu)件可以是金屬絲網(wǎng)，如小雞金 屬絲(chicken wire)，其全部或部分地包覆內(nèi)襯106。真空絕緣板也可以置于內(nèi)襯之上。在圖7中，非自支承的撓性表皮108覆蓋在內(nèi)襯106及加固桿114a和114b之上。 非自支承的撓性表皮108中的孔170是為用來將絕緣泡沫體注入到由內(nèi)襯106和撓性表皮 108之間所限定的體積中的注嘴提供入口。孔170可以置于符合一個(gè)或多個(gè)進(jìn)入孔112中 的一個(gè)的區(qū)域?？商鎿Q地，為了用于絕緣泡沫體110的注入的多個(gè)注嘴，大多數(shù)孔170可以 位于撓性表皮108中。此外，如果需要，可以在襯106或非自支承的撓性表皮108中制做通 風(fēng)孔172，以便于使在絕緣泡沫體的噴涂過程中產(chǎn)生的氣體容易逸出。非自支承的撓性表皮108可以由任何適宜的材料制成?？梢赃x擇材料，這樣至少 與絕緣泡沫體110接觸的非自支承的撓性表皮108的表面是相容的，并且在絕緣泡沫體110 或用于制備絕緣泡沫體110的任何材料存在的情況下不會(huì)化學(xué)或物理降解。非自支承的撓 性表皮108可以是單層材料或可以由多層材料制得。在一種實(shí)施方式中，非自支承的撓性表皮108可以與加固結(jié)構(gòu)件組合。例如，非自 支承的撓性表皮108可以粘附于或者是布置于金屬絲網(wǎng)，如小雞金屬絲。圖8A和8B闡明非自支承的撓性表皮108的實(shí)施方式的橫截面。在一種實(shí)施方式 中，撓性表皮108是雙層撓性表皮(圖8A)，在另一種實(shí)施方式中，撓性表皮108是三層撓性 表皮(圖8B)?？商鎿Q地，非自支承的撓性表皮108可以具有一層，或多于三層。在兩種實(shí) 施方式中，非自支承的撓性表皮108都具有形成絕緣裝置100外部的頂層180、和防止絕緣 氣體(如CO2、空氣、或物理發(fā)泡劑)從絕緣泡沫體110(泡沫體老化)泄露的阻擋層182。 在圖8B中，撓性表皮108也包括第三層184。例如，頂層180可以是聚乙烯層、噴涂聚氨酯 層、TP0/TPU熱成型撓性表皮、或PVC滾塑撓性表皮。也可以使用其它撓性材料，像紡織品 (基于天然或人造纖維)、或皮革(天然的和/或合成的)。這些表皮可以具有表面質(zhì)地 (如在汽車的儀表板中所見的那些)，或者可以具有毛皮狀的外觀(例如在人造豹皮中所見 的)。阻擋層通常是本領(lǐng)域已知的，并且適宜的材料包括聚乙烯、苯乙烯類合金、MYLAR箔、 和鋁箔。阻擋層182可以共壓制、共擠出、或者以其它方式附接到非自支承的撓性表皮108。頂層180本身可以是如在汽車工業(yè)中普遍熟知的例如熱塑性聚烯烴外表皮與聚乙烯泡沫體共壓制的多層或壓制層。非自支承的撓性表皮108可以是由多層材料的若干切片縫合而成的或成型為一 片。在非自支承的撓性表皮108的縫制實(shí)施方式中，縫制提供了令注入及隨后的絕緣泡沫 體的發(fā)泡過程中產(chǎn)生的氣體逸出的小孔。因此，在縫合實(shí)施方式中，縫制的孔的通氣可以以 某方式助于和/或代替孔172令氣體在以下描述的發(fā)泡過程中逸出?？梢栽黾拥谌龑?84來為非自支承的撓性表皮108提供質(zhì)地、觸感、或另外的感 覺。例如，如果需要軟觸感，第三層可以由軟的聚氨酯泡沫體(如粘彈性泡沫體)、乙烯-醋 酸乙烯基酯共聚物、或其它提供軟觸感的材料制成。另一方面，如果需要硬觸感，則紙板、刨 花板，木制板、HIPS片、ABS片、或其它材料可以用作第三層184。第三層184可以置于非自 支承的撓性表皮108上所選擇的位置，如圖9所示，其中第三層184建立表皮108上的壓花 區(qū)域184b。這樣所選擇的區(qū)域具有不同的觸覺和視覺，所述觸覺和視覺可以提供視覺效應(yīng) 并且可以用來將公司標(biāo)識(shí)或商標(biāo)壓花于絕緣裝置100的表面上?？商鎿Q地，第三層184可 以位于頂層180和阻擋層182之間。非自支承的撓性表皮108可以通過各種方法固定到內(nèi)襯106，如通過使用粘合劑、 釘、縫線、拉鏈、熔合等。在特別低成本的實(shí)施方式中，膠帶(如銀色寬膠布)可以用來將撓 性表皮108固定到內(nèi)襯106。圖10闡明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式將撓性表皮108固定到內(nèi)襯106的方法。附加裝 置186包括球188和窩190接合，并且其可以由與內(nèi)襯106相同的材料制成。球窩接合可 以由任何耐性塑料制成，并且可以通過以下方式與內(nèi)襯106和非自支承的撓性表皮108連 接縫制、膠合、釘住、使用環(huán)氧樹脂、以熱或超聲焊接、或以其它方式固定。球窩接合的部 分成形使得窩190咬住球188或繞球188滑動(dòng)達(dá)到至少部分覆蓋球188以便于將兩部分保 持在一起。由圖10還可以看出，選擇性地將第三層184置于鄰近撓性表皮108的部分的位 置。可替換地，第三層184可以置于比圖中所示更多或更少的位置。如果要使框架116從撓性表皮108的內(nèi)部(即在絕緣泡沫體110和非自支承的撓 性表皮108之間)看到的平面視圖是隱藏的話，可以先將框架116插入，然后再將非自支承 的撓性表皮108固定到內(nèi)襯106。框架116可以由本領(lǐng)域已知的任何適宜的材料制成。優(yōu) 選地，該框架是磁性金屬，這樣磁體可以置于門104內(nèi)從而使絕緣裝置100保持閉合和密 封。任選的重物可以，例如，置于隔室102的底面或置于隔室102該面的較低端部。這 樣的任選重物可以增加隔室102的較低端的重量從而降低隔室102的質(zhì)心。所述任選重物 可以是任何適宜的材料，如金屬、金屬廢料、混凝土板、石頭等。在將非自支承的撓性表皮108固定到內(nèi)襯106之后，將組裝物置于內(nèi)部模具、框 架、或箱192的頂部(圖11)。箱192提供結(jié)構(gòu)支撐并防止內(nèi)襯106在絕緣泡沫體110的形 成過程中變形。箱192可以由本領(lǐng)域已知的任何適宜的材料制成。在一種實(shí)施方式中，箱 192是木制箱。然后將組裝物以及箱192轉(zhuǎn)移到外部模具194中。在絕緣泡沫體110的形 成過程中，模具194也提供支撐并且確保非自支承的撓性表皮108形成平坦的或其它期望 形狀的表面。盡管圖11的箱192和模具194都基本上是正方形的，可以預(yù)期任何形狀，如 由圖12的瓶狀絕緣裝置100所示例的。模具194也可以是如本領(lǐng)域已知的加熱模具，以便 如果需要的化可以為絕緣泡沫體110的形成提供熱量。
在將組裝物和箱192置于模具194中之后，可以將氣體(如壓縮空氣)吹入進(jìn)孔 170中以便使撓性表皮108變平以防止最終產(chǎn)品中的裂縫折疊、視覺缺陷、美學(xué)?？商鎿Q地， 可以在非自支承的撓性表皮108的外面施用輕微的真空或抽氣來將非自支承的撓性表皮 108定位于遠(yuǎn)離襯一段距離的位置。然后將泡沫體形成制劑注入到內(nèi)襯106和非自支承的 撓性表皮108之間的體積之中，如本領(lǐng)域所已知地形成絕緣泡沫體110。絕緣泡沫體110可以由本領(lǐng)域已知的任何適宜的材料制成。在本發(fā)明的實(shí)施方式 中，適宜的材料可以是與內(nèi)襯及外襯相容的?？梢赃x擇泡沫體形成制劑，使得得到的泡沫體 是半-硬質(zhì)的、硬質(zhì)的、或粘彈性的泡沫體。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，硬質(zhì)絕緣泡沫體由閉 孔或開孔的微孔聚氨酯、聚異氰尿酸酯、或聚苯乙烯制成。在一種實(shí)施方式中，硬質(zhì)絕緣泡 沫體110是聚氨酯泡沫體。這樣的聚氨酯材料具有高耐熱性、和足以對墻壁的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度提供益處的高耐壓強(qiáng)度。該聚氨酯聚合物可以通過以下過程制備在適宜的反應(yīng)條件及 在膨脹劑存在的情況下，使有機(jī)多異氰酸酯與多元醇充分混合，并將泡沫形成混合物引入 到內(nèi)襯106和非自支承的撓性表皮108之間的空間。膨脹劑的有利的使用量是足以為泡沫 體有利地提供10 200kg/m3的總體堆積密度，優(yōu)選提供15 100kg/m3的總體堆積密度。 在一種實(shí)施方式中，總體堆積密度為約60kg/m3或更少。當(dāng)使有機(jī)多異氰酸酯與多元醇反應(yīng)時(shí)，或者當(dāng)混合反應(yīng)物或可替換地通過與反應(yīng) 物流中的一種或多種預(yù)混合時(shí)，可以引入二氧化碳(液化的或氣態(tài)的)?？商鎿Q地，當(dāng)制備 聚氨酯時(shí)可以原位生成二氧化碳。二氧化碳可以通過多異氰酸酯與水(如當(dāng)制備聚氨酯時(shí) 可以存在的)的化學(xué)反應(yīng)原位生成。二氧化碳也可以通過已知能夠得到二氧化碳的物質(zhì)的 熱分解原位生成。聚氨酯形成反應(yīng)的放熱足以使包括物質(zhì)熱分解，所述物質(zhì)包括例如，碳酸 銨和胺/ 二氧化碳絡(luò)合物，如描述于美國專利4，500, 656和4，735，970。優(yōu)選使用通過原 位過程、特別是通過多異氰酸酯/水反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳。針對此目的，水的存在量為0 10重量份每100重量份的多元醇，優(yōu)選0. 1 8重量份每100重量份的多元醇，并且更優(yōu)選 0. 5 5重量份每100重量份的多元醇。當(dāng)膨脹劑也包含物理發(fā)泡劑時(shí)，這樣的發(fā)泡劑通常是在760mm/Hg的常壓沸點(diǎn)為 約-50°C 約100°C的有機(jī)化合物。適宜的物理發(fā)泡劑包括脂族或脂環(huán)族C3 C8烷烴、氫 氯氟碳化合物(HCFCs)、包括全氟烷烴的多氟代烷烴(HFC' S)、或包括全氟醚的多氟代醚。 示例性的和優(yōu)選的是脂族或脂環(huán)族烷烴，其包括戊烷、己烷、(甲基)環(huán)戊烷、或環(huán)己烷或兩 種或更多種此發(fā)泡劑的混合物。用于制備聚氨酯泡沫體的多元醇包括具有兩個(gè)或更多個(gè)基團(tuán)的那些物質(zhì)，所述基 團(tuán)包含可以與異氰酸酯反應(yīng)的活性氫原子，如描述于美國專利4，394，491。在這樣的多元醇 化合物中優(yōu)選的是每分子具有至少兩個(gè)羥基、伯胺或仲胺、羧酸、或硫醇基團(tuán)的那些。多元 醇，g卩，每分子具有至少兩個(gè)羥基基團(tuán)的化合物可以因它們與多異氰酸酯的期望的反應(yīng)性 而成為優(yōu)選的。制備硬質(zhì)聚氨酯的適宜的多元醇包括當(dāng)量為50 700的聚醚多元醇、聚酯多元 醇、多羥基封端的縮醛樹脂、羥基封端的胺和多胺，優(yōu)選當(dāng)量為70 300的那些，并且更有 選當(dāng)量為100-200的那些。這樣的異氰酸酯反應(yīng)性物質(zhì)也有利地具有至少2的官能度，優(yōu) 選具有3的官能度，具有至多16的官能度，優(yōu)選具有至多8的官能度。這些和其它適宜的 異氰酸酯反應(yīng)性物質(zhì)的實(shí)例更詳盡地描述于美國專利4，394，491，特別是其3-5卷。基于性能、實(shí)用性和成本，制備硬質(zhì)泡沫體最優(yōu)選的是具有2 8個(gè)活性氫原子/分子的聚醚多元 醇或聚酯多元醇，優(yōu)選具有3 8個(gè)活性氫原子/分子的聚醚多元醇或聚酯多元醇。示例性 的這樣的聚醚多元醇包括以商標(biāo)V0RAN0L可從商業(yè)得到的那些，所述商標(biāo)如V0RAN0L 202、 V0RAN0L 360、V0RAN0L 370、V0RAN0L 446、V0RAN0L 490、V0RAN0L 575、和 V0RAN0L 800，其 全部由 Dow Chemical Company 所售。典型地，適宜于制備硬質(zhì)聚氨酯的多元醇包括平均分子量為100 10，000的那 些，并且優(yōu)選分子量為200 7，000的那些。有利地，這樣的多元醇的官能度為至少2個(gè)活 性氫原子/分子，優(yōu)選3個(gè)活性氫原子/分子，并且至多8個(gè)活性氫原子/分子。對于半-硬 質(zhì)泡沫體的制備，優(yōu)選使用羥值為30 300的三官能的多元醇。代表性的多元醇包括聚醚 多元醇、聚酯多元醇、Marmich多元醇、多羥基封端的縮醛樹脂、羥基封端的胺和多胺?？梢?基于其阻燃性質(zhì)來選擇多元醇。在一種實(shí)施方式中，多元醇是用來制備"撓性"泡沫體的聚醚多元醇或聚酯多元 醇與用來制備"硬質(zhì)"泡沫體的多元醇的混合物。通常，撓性多元醇的羥值為25 75，官 能度為2 3。通常，用于硬質(zhì)泡沫體的多元醇的羥值為150 800，官能度為2 8。當(dāng)使 用這樣的共混物時(shí)，該共混物具有如上所述的平均分子量和平均官能度。對于粘彈性泡沫體，可以使用羥值大于150的短鏈多元醇。適宜于用在本發(fā)明的實(shí)踐中制備聚氨酯的多異氰酸酯包括芳族、脂族和脂環(huán)族多 異氰酸酯及其組合。代表性的這些類型是二異氰酸酯，如間二亞苯基二異氰酸酯或?qū)Χ?苯基二異氰酸酯、甲苯-2，4- 二異氰酸酯、甲苯-2，6- 二異氰酸酯、六亞甲基-1，6- 二異氰 酸酯、四亞甲基-1，4- 二異氰酸酯、環(huán)己烷-1，4- 二異氰酸酯、六氫甲苯二異氰酸酯(及 異構(gòu)體)、亞萘基-1，5- 二異氰酸酯、1-甲基苯基-2，4-苯基二異氰酸酯、二苯基甲烷_4， 4' -二異氰酸酯、二苯基甲烷_2，4' - 二異氰酸酯、4，4'-亞聯(lián)苯基二異氰酸酯、3， 3' -二甲氧基_4，4'-亞聯(lián)苯基二異氰酸酯和3，3' -二甲基二苯基丙烷-4，4' -二異 氰酸酯；三異氰酸酯(如甲苯_2，4，6-三異氰酸酯)和多異氰酸酯(如4，4' -二甲基二 苯基甲烷_2，2' ,5' ,5'-四異氰酸酯和不同的聚亞甲基聚苯基多異氰酸酯)。粗多異氰 酸酯也可以用于本發(fā)明的實(shí)踐中，如通過甲苯二胺的混合物的光氣化作用得到的粗甲苯二 異氰酸酯、或通過粗二苯基甲烷二胺的光氣化作用得到的粗二苯基甲烷二異氰酸酯。特別 優(yōu)選的是亞甲基-橋接的聚苯基多異氰酸酯，這是因?yàn)樗鼈兘宦?lián)聚氨酯的能力。除了前述的組分，在制備微孔聚氨酯中，可以期望使用某些其它的成分。這樣的 另外的成分包括催化劑、表面活性劑、阻燃劑、防腐劑、著色劑、抗氧化劑、增強(qiáng)劑、和填料。 當(dāng)期望制備開孔泡沫體時(shí)，有利地可以存在開孔劑。這樣的開孔劑和制備開孔泡沫體的 技術(shù)描述于公開文獻(xiàn)和各種專利公開中，其包括，例如，美國專利5，284，882 ；5, 350，777 ； 5，318，997 ；5，248，704 ；和 3，694，385 ；G. B. 1102，391 ；G. B. 1，065，590 ；EP-622, 388-A ； EP-610, 734-A ；EP-547, 515-A ；和 EP-A-188, 806。當(dāng)制備聚氨酯泡沫體時(shí)，可以優(yōu)選使用少量的表面活性劑以穩(wěn)定發(fā)泡反應(yīng)混合物 直到其固化。這樣的表面活性及包括液態(tài)或固態(tài)的有機(jī)硅表面活性劑。其它的表面活性劑 包括長鏈醇的聚乙二醇醚、叔胺或長鏈烷基酸硫酸酯的鏈烷醇胺鹽、長鏈烷基磺酸酯的鏈 烷醇胺鹽和長鏈烷基芳基磺酸的鏈烷醇胺鹽。這樣的表面活性劑的使用量是足以穩(wěn)定發(fā)泡 反應(yīng)混合物，使其不會(huì)塌陷和形成大的不均勻的孔。典型地，針對此目的，0. 2 5重量份的表面活性劑每100總重量份的所存在的包含活性氫的化合物通常是足夠的。有利地使用一種或多種用于包含活性氫的化合物與多異氰酸酯的反應(yīng)的催化劑。 可以使用任何適宜的聚氨酯催化劑，包括叔胺化合物和金屬有機(jī)化合物。示例性的叔胺 化合物包括三亞乙基二胺、N-甲基嗎啉、五甲基二亞乙基三胺、四甲基亞乙基二胺、1-甲 基-4-二甲基氨基乙基哌嗪、3-甲氧基-N-二乙基丙胺、N-乙基嗎啉、二乙基乙醇胺、N-椰 油基嗎啉，N，N-二甲基-N' , N' - 二甲基異丙基亞丙基二胺、N，N-二乙基-3-二乙基 氨基丙胺、二甲基芐胺、或N，N-二甲基環(huán)己胺。示例性的金屬有機(jī)催化劑包括有機(jī)汞、有 機(jī)鉛、有機(jī)鐵和有機(jī)錫催化劑，其中在這些催化劑之中有機(jī)錫催化劑是優(yōu)選的。適宜的錫 催化劑包括氯化亞錫；羧酸的錫鹽，如二-2-乙基己酸二丁基錫，以及如披露于美國專利 2，846，408的其它金屬有機(jī)化合物。本申請可以任選地使用多異氰酸酯的三聚反應(yīng)催化劑， 如堿金屬醇鹽。這樣的催化劑的使用量是其能夠顯著的增加多異氰酸酯的反應(yīng)速率。典型 的量為0. 001 4重量份的催化劑每100總重量份的存在的多元醇。在制備聚氨酯泡沫體中，使多元醇、多異氰酸酯和其它組分(包括水)接觸、充分 混合并令其反應(yīng)和令其膨脹和固化成微孔聚合物。異氰酸酯指數(shù)(異氰酸酯的當(dāng)量與包含 活性氫的基團(tuán)的當(dāng)量的比例，包括如可以存在的水)可以為0. 9 5. 0，優(yōu)選為0. 9 3. 0， 更優(yōu)選為1. 0 1. 5。具體的混合設(shè)備并不是關(guān)鍵的，而便利地使用各種類型的混合頭及注 入設(shè)備。在多異氰酸酯和包含活性氫的組分反應(yīng)之前預(yù)共混一定量的原料通常是便利的， 但不是必需的。例如，通常有用的是，將多元醇、水、表面活性劑、催化劑和除多異氰酸酯外 的其它組分共混，并然后將該混合物與多異氰酸酯接觸。可替換地，所有的組分可以單獨(dú)地 引入到多異氰酸酯和多元醇接觸的混合區(qū)內(nèi)。也可以使全部或部分的包含活性氫的化合物 與多異氰酸酯預(yù)反應(yīng)以形成預(yù)聚物。在隔室102形成之后，可以安裝電力部件和冷卻部件。這樣的部件通常是本領(lǐng)域 已知的，并且包括照明設(shè)備、壓縮機(jī)、冷卻旋管、鼓風(fēng)機(jī)等。許多的部件可以置于隔室102的 背部。圖13闡明了隔室102的側(cè)視圖，其中底端背部部件具有弧形198以便于得以布置電 力和冷卻部件。部件連接可以通過進(jìn)入孔112進(jìn)入隔室102的內(nèi)部。進(jìn)入孔112可以穿過 內(nèi)襯106、硬質(zhì)絕緣泡沫體110、并且穿過表皮108的孔170?？商鎿Q地，內(nèi)襯可以具有在組 裝之前預(yù)鉆的進(jìn)入孔112，在這種情況下，在注入硬質(zhì)絕緣泡沫體110之前，必須將進(jìn)入孔 112覆蓋。門104可以通過與上述相同的方法制備。門104可以具有與隔室102相同的內(nèi)襯 106，并且可以具有相同的撓性表皮108?？商鎿Q地，不同的材料可以針對可替換的設(shè)計(jì)用于 隔室102和門104。本申請描述的方法提供了制備冷卻隔室的新方法，其較少依賴于需用來將金屬板 成型為冷卻隔室內(nèi)襯和/或外襯的大型機(jī)械。這樣的機(jī)械通常需要巨大的制備電冰箱和冷 凍機(jī)的起動(dòng)資金。因此，通過排除對這種重型機(jī)械的需要，電冰箱和冷凍機(jī)的制造場所的簡 易化使得負(fù)擔(dān)更小并且在勞動(dòng)力成本低的地方更易進(jìn)行。此外，本申請描述的方法取消了為冷卻隔室涂漆的需要，因?yàn)樵撗b置的圖案和顏 色可以取決于撓性表皮的圖案和顏色。此外，本申請描述的方法提供了幾乎100%的可循環(huán)的絕緣裝置。絕緣裝置一旦報(bào) 廢，可以將部件從該裝置中移出，并且可以在裝置的策略位置做出約9 約15個(gè)切口以便容易將加固結(jié)構(gòu)件與硬質(zhì)絕緣泡沫體和非自支承的撓性表皮層隔開。該裝置可以具有所附 的顯示何處及如何切割的循環(huán)用指南，從而取出所有可循環(huán)部件。一旦將金屬部件移開，可 以將該裝置剩余的部分切成碎片，該碎片可以用作，例如，為建筑物提供另外的熱絕緣性的 建筑用磚的填充物。也可以預(yù)期循環(huán)材料的其它用途。盡管上述實(shí)施方式已經(jīng)涉及絕緣裝置，可以使用以上的實(shí)施方法來制備其它的制 造制品。例如，實(shí)施方法可以用來制備家具、其它家用電器、廚房家具、門等。在一種實(shí)施方 式中，實(shí)施方法可以用來制造床頭和床踏板。在一種實(shí)施方式中，實(shí)施方法可以用于座位、 睡椅、蒲團(tuán)等的剛性部件。在一種實(shí)施方式中，以上的實(shí)施方法可以用來制備，例如，整體廚 具，其中絕緣裝置100的外部與碗柜、洗碗機(jī)等等的外部門相連。
實(shí)施例實(shí)施例1內(nèi)襯由利用銀色寬膠布捆綁在一起的HIPS的片材制成。內(nèi)襯的高為135cm、寬為 45cm、深35cm。加固結(jié)構(gòu)件是典型地用于城市建設(shè)中的混凝土增強(qiáng)件的鋼筋3/8 “棒材。將 加固桿的末端焊接在一起以形成捆綁于內(nèi)襯的框架。本實(shí)施例的非自支承的撓性表皮層由 典型用于卡車裝料遮蔽物的普通聚乙烯組成。將聚乙烯縫制成袋，所述袋包覆在內(nèi)襯周圍 并利用銀色寬膠布捆綁于內(nèi)襯。在袋上切出排氣孔并用銀色寬膠布將其加固。使用自制低 成本的木制模具。該模具由夾具中的木質(zhì)表面、和包覆該木質(zhì)表面的非加熱鋼組成。使用Cannon A-200注射機(jī)來注入泡沫體形成制劑。使用的多元醇是V0RAN0L 360(基于蔗糖的聚醚多元醇，得自Dow Chemical Corporation)，并以有機(jī)硅表面活性劑、 水、和胺類催化劑作為添加劑。物理發(fā)泡劑是HFC-13^(得自Du Pont)，異氰酸酯是PAPI 27 (聚亞甲基二苯基二異氰酸酯，得自Dow Chemical Company)。V0RAN0L、和PAPI是Dow Chemical Company的商標(biāo)。多元醇和異氰酸酯溫度為71 °F (21. 7°C )，多元醇/異氰酸酯 比重為1. 094/1. 24，并且多元醇和異氰酸酯注入壓力為1200psi (8，274kPa)。泡沫體形成 制劑的膠凝時(shí)間為37秒，消粘時(shí)間為43秒，并且自由起發(fā)密度為Mkg/m3。得到的隔室是 適宜于用作電冰箱或冷凍機(jī)裝置的硬質(zhì)和實(shí)心隔室。實(shí)施例2以與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行操作，但此外將30CmX30CmX0. 5cm的粘彈性泡沫 片捆綁于聚乙烯袋內(nèi)，從而得到與粘彈性泡沫體相應(yīng)的隔室的背部的壓花部分。該壓花部 分具有軟觸感。實(shí)施例3以與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行操作，但此外將30CmX30CmX0. 5cm的常規(guī)板料撓 性泡沫片捆綁于聚乙烯袋內(nèi)，從而得到與常規(guī)板料撓性泡沫體相應(yīng)的隔室的背部的壓花部 分。該壓花部分具有軟觸感。盡管前述的闡述本發(fā)明的實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下可以設(shè) 計(jì)其它和進(jìn)一步的本發(fā)明的實(shí)施方式，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種絕緣裝置，其包括包括內(nèi)表面和外表面的內(nèi)襯，其中布置所述內(nèi)表面以限定 所述絕緣裝置的空腔；置于所述內(nèi)襯的外表面的絕緣泡沫體，其中所述絕緣泡沫體包括內(nèi) 表面和外表面，并且所述絕緣泡沫體的內(nèi)表面粘附于所述內(nèi)襯的外表面；和置于所述絕緣 泡沫體的外表面上的外襯，其中所述外襯包括適合于限定至少部分的所述絕緣裝置的外表 面并粘附于所述絕緣泡沫體的外表面的非自支承的撓性表皮。
2.權(quán)利要求1中所述的絕緣裝置，其中所述絕緣泡沫體是硬質(zhì)泡沫體。
3.權(quán)利要求1中所述的絕緣裝置，其進(jìn)一步包括鄰近下列中的至少一種進(jìn)行布置的加 固結(jié)構(gòu)件所述內(nèi)襯的內(nèi)表面、所述內(nèi)襯的外表面、和所述絕緣裝置的外表面。
4.權(quán)利要求3中所述的絕緣裝置，其中所述加固結(jié)構(gòu)件包括排列以形成置于所述硬質(zhì) 絕緣泡沫體之內(nèi)的框架的加固桿。
5.權(quán)利要求1中所述的絕緣裝置，其中所述非自支承的撓性表皮包括下列中的至少一 種的至少一層撓性聚合物、天然纖維、或人造纖維。
6.權(quán)利要求5中所述的絕緣裝置，其中所述非自支承的撓性表皮包括選自下列中的至 少一種的層噴涂聚氨酯層、熱塑性聚烯烴層、熱塑性聚氨酯、聚氯乙烯滾塑層。
7.權(quán)利要求6中所述的絕緣裝置，其中所述非自支承的撓性表皮進(jìn)一步包括氣體阻擋層。
8.權(quán)利要求7中所述的絕緣裝置，其中所述氣體阻擋層包括下列中的至少一種聚乙 烯、苯乙烯類合金、和鋁。
9.權(quán)利要求1中所述的絕緣裝置，其進(jìn)一步包括置于所述硬質(zhì)絕緣泡沫體的外表面與 所述撓性表皮之間的層。
10.一種組裝絕緣裝置的方法，其包括提供包括內(nèi)表面和外表面的內(nèi)襯，其中布置所 述內(nèi)表面以限定所述絕緣裝置的空腔；提供以空間分離的排列方式圍繞所述內(nèi)襯的外表面 布置的外襯，其中所述外襯包括適合于限定至少部分的所述絕緣裝置的外表面的非自支承 的撓性表皮，并且其中存在限定內(nèi)襯的外表面和外襯之間的體積的空間；和將泡沫體形成 制劑注入到所述內(nèi)襯的外表面與所述外襯之間的體積中，其中使得所述泡沫體形成制劑起 泡并固化成絕緣泡沫體。
11.權(quán)利要求10中所述的方法，其中所述絕緣泡沫體是硬質(zhì)泡沫體。
12.權(quán)利要求10中所述的方法，其進(jìn)一步包括在注入所述泡沫體形成制劑之前將加固 結(jié)構(gòu)件鄰近于下列中的至少一種進(jìn)行布置所述內(nèi)襯的內(nèi)表面、所述內(nèi)襯的外表面、和所述 絕緣裝置的外表面。
13.權(quán)利要求12中所述的方法，其中所述加固結(jié)構(gòu)件包括排列以形成置于所述硬質(zhì)絕 緣泡沫體之內(nèi)的框架的加固桿。
14.權(quán)利要求10中所述的方法，其中所述非自支承的撓性表皮包括下列中的至少一種 的至少一層撓性聚合物、天然纖維、或人造纖維。
15.權(quán)利要求14中所述的方法，其中所述非自支承的撓性表皮包括選自下列中的至少 一種的層噴涂聚氨酯層、熱塑性聚烯烴層、熱塑性聚氨酯、聚氯乙烯滾塑層。
16.權(quán)利要求15中所述的方法，其中所述非自支承的撓性表皮進(jìn)一步包括氣體阻擋層。
17.—種包括如權(quán)利要求1中所定義的絕緣裝置的器具設(shè)備。
18.權(quán)利要求17中所述的器具設(shè)備，其為以下中的一種電冰箱、冷凍機(jī)、洗碗機(jī)、冷卻 器、和熱水器。
19.一種制造制品，其包括包括內(nèi)表面和外表面的內(nèi)襯，其中布置所述內(nèi)表面以限定 所述絕緣裝置的空腔；置于所述內(nèi)襯的外表面的泡沫體，其中所述絕緣泡沫體包括內(nèi)表面 和外表面，并且所述泡沫體的內(nèi)表面粘附于所述內(nèi)襯的外表面；和置于所述泡沫體外表面 上的外襯，其中所述外襯包括適合于限定至少部分的所述絕緣裝置的外表面并粘附于所述 泡沫體的外表面的非自支承的撓性表皮。
20.權(quán)利要求1中所述的制造制品，其中所述制造制品是下列中的至少一種床頭板、 床踏板、座位、睡椅、蒲團(tuán)、門、備餐間、和碗碟隔室。
全文摘要
提供了包括具有內(nèi)表面和外表面的內(nèi)襯的絕緣裝置，其中布置所述內(nèi)表面以限定所述絕緣裝置的空腔。將絕緣泡沫體置于所述內(nèi)襯的外表面上，所述絕緣泡沫體包括內(nèi)表面和外表面，并使所述絕緣泡沫體的內(nèi)表面粘附于所述內(nèi)襯的外表面。將外襯置于所述絕緣泡沫體的外表面上。所述外襯包括適合于限定至少部分的所述絕緣裝置的外表面并粘附于所述絕緣泡沫體的外表面的非自支承的撓性表皮。
文檔編號F25D23/06GK102066859SQ200980122407
公開日2011年5月18日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月21日
發(fā)明者朱利奧·莫塔羅蒂 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司