專利名稱：用于制造成型的泡沫制品的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成型的泡沫制品的成形方法，優(yōu)選為冷成形方法，其中改進(jìn)在于利用一種接近凈成型的(near net-shaped)的泡沫還料制造成型的泡沫制品。
背景技術(shù)：
工業(yè)中目前已知和采用多種方法和技術(shù)用于由熱塑性泡沫材料(例如，擠出的聚 苯乙烯(XPS)泡沫)形成制品。例如，如玩具和拼圖的形狀可以由泡沫沖切而成，該泡沫通過擠出含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂而形成。還有由泡沫片形成為制品的實(shí)例，如碟、杯、蛋盒(egg cartons)、托盤和各類食品容器(如，快餐盒(fast food clam shells)、外帶的/帶回家的容器等)。更復(fù)雜的成型泡沫體制品可以通過使熱塑性泡沫板熱成形制成。這些方法使其本身適合由通常薄的泡沫生產(chǎn)相對(duì)簡(jiǎn)單的成型制品，所述薄的泡沫可以方便地從制造它們所用的模具中取出。最近，在通過沖壓(或者有時(shí)被稱為冷成形)獨(dú)特的泡沫組合物和/或結(jié)構(gòu)而形成更復(fù)雜的(特別是更厚的熱塑性泡沫(即，超過Imm厚的泡沫))成型的制品方面已經(jīng)有了顯著的進(jìn)展，例如參見美國(guó)專利(USP)公開2009-0062410。然而，根據(jù)這種泡沫成型制品的厚度和/或復(fù)雜性，可能在例如在物理性質(zhì)方面(比如可能導(dǎo)致部件完整性降低的開裂)、在美學(xué)性質(zhì)方面(比如通讀特征(read-through)(成形相對(duì)側(cè)上的目視外觀特征)的存在)和/或符合關(guān)鍵的和/或一致的尺寸公差(例如部件翹曲或過大/過小的部件尺寸導(dǎo)致的尺寸公差)的能力方面存在局限性。此外，總是需要通過優(yōu)化材料消耗、廢料產(chǎn)生和/或工藝經(jīng)濟(jì)性來(lái)改善環(huán)境效率和生產(chǎn)效率。因此，需要一種用于制造成型的泡沫制品的改進(jìn)方法，所述制品具有一種或多種改良的物理性質(zhì)、美學(xué)性質(zhì)、尺寸公差/再現(xiàn)性、較低環(huán)境影響，和生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及這樣的一種成型泡沫制品的改進(jìn)的形成方法，所述成型的泡沫制品具有降低的翹曲、較少的開裂、較少的通讀特征的一種或多種性質(zhì)而同時(shí)優(yōu)化材料的利用并降低制品材料的總成本。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及生產(chǎn)一種或多種成型的泡沫制品的方法，其包括如下步驟(i)擠出具有發(fā)泡劑的熱塑性聚合物以形成熱塑性聚合物泡沫板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，其中所述表面位于由擠出方向和板材寬度所限定的平面內(nèi)，其中所述泡沫板材的垂直壓縮余量(vertical compressive balance)等于或大于0. 4, (ii)切割泡沫板材以形成具有一個(gè)或多個(gè)沖壓表面的接近凈成型的泡沫坯料，(iii)通過如下步驟使泡沫坯料的該一個(gè)或多個(gè)沖壓表面成型為一個(gè)或多個(gè)成型的泡沫制品以及包圍連續(xù)的未成型的泡沫坯料(ii) (a)使泡沫坯料的該一個(gè)或多個(gè)沖壓表面與模具接觸，所述模具包括一個(gè)或多個(gè)空腔，每個(gè)空腔具有限定所成型的泡沫制品的形狀的周界和空腔表面，和(ii) (b)用模具在外加應(yīng)變下沖壓所述泡沫坯料，由此形成一個(gè)或多個(gè)成型的泡沫制品。在上述方法的優(yōu)選實(shí)施方式中,所述泡沫的孔氣壓(cell gas pressure)等于或小于I個(gè)大氣壓。在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述熱塑性聚合物為聚乙烯、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，苯乙烯和丙烯腈的共聚物、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物、聚碳酸酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯，聚苯醚和聚苯乙烯混合物。在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述發(fā)泡劑為化學(xué)發(fā)泡劑、無(wú)機(jī)氣體、有機(jī)發(fā)泡劑、二氧化碳、水或其組合。在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于所形成的成型制品體積的I. 7倍。在上述方法的再另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，最大施加應(yīng)變等于或小于80%。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式是由上述方法制造的成型的泡沫制品。


圖I是本發(fā)明的成型泡沫制品的梯形變化的示意圖。圖2是泡沫板材的橫截面圖。圖3是經(jīng)切割以提供兩塊接近凈成型的泡沫坯料的泡沫板材的橫截面圖。圖4是STRY0F0AM R00FMATE SL-A絕緣泡沫板材的施加應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的曲線圖。圖5是成型工具與接近凈成型的泡沫坯料在成型前處于開放位置的截面圖。圖6是成型工具與修剪并成型的泡沫坯料處于閉合位置的橫截面圖。圖7是成型工具與成型的泡沫體制品在成型后處于開放位置的橫截面圖。圖8顯示直的、漸縮的和正弦曲線的成型泡沫坯料的頂部透視圖。圖9是顯示用于將泡沫板材沖壓成為類似于西班牙屋瓦(Spanish roofingtiles)板的成型泡沫制品的模具沖壓表面的照片復(fù)印件。圖10顯示比較例A及實(shí)施例I和2的成型制品的開裂程度。圖11顯示比較例A和實(shí)施例I和2的成型制品的通讀特征程度。圖12顯示比較例A和實(shí)施例I和2的成型制品的翹曲程度。發(fā)明詳述本發(fā)明為一種用于形成(優(yōu)選冷形成)成型泡沫制品的改進(jìn)方法，其中所述改進(jìn)包括利用接近凈成型的泡沫坯料制造成型的泡沫制品。本發(fā)明的改進(jìn)提供以下的一種或多種(1)提高的原料利用，(2)提高的生產(chǎn)效率，(3)較低的部件成本，(4)較小的部件密度/重量，(5)成型泡沫制品的改良的物理性質(zhì)，(6)成型泡沫制品的改良的美學(xué)性質(zhì)，和(7)成型泡沫制品的改進(jìn)的和/或更高再現(xiàn)性的公差。本發(fā)明的泡沫制品可以由任何泡沫組合物制成。泡沫組合物包含具形成于其中的孔的連續(xù)基質(zhì)材料。多孔的(泡沫)具有本領(lǐng)域技術(shù)人員通常了解的含義，其中由封閉或開放孔構(gòu)成的聚合物具有顯著降低的表觀密度。封閉孔意味著該孔內(nèi)的氣體通過形成孔的聚合物壁與其他孔隔離。開放孔意味著該孔內(nèi)的氣體沒有如此受到限制，并能夠在不經(jīng)過任何聚合物孔壁的情況下流入大氣中。本發(fā)明的泡沫制品可以為具有開放孔或封閉孔的。封閉孔的泡沫的開放孔含量小于30 %，優(yōu)選20 %或更少，更優(yōu)選10 %或更少，再更優(yōu)選5 %或更少，以及最優(yōu)選1%或更少。相反，開放孔的泡沫的開放孔含量為30%或更多，優(yōu)選50%或更多，再更優(yōu)選70 %或更多，還更優(yōu)選90 %或更多。開放孔的泡沫可以具有95 %或更多的開放孔含量。除非另有說(shuō)明，開放孔含量由美 國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)方法D6226-05所測(cè)定。理想地，泡沫制品包括聚合物泡沫，其為具有聚合的連續(xù)基質(zhì)材料(聚合物基質(zhì)材料)的泡沫組合物。任何聚合物泡沫包括擠出聚合物泡沫、膨脹聚合物泡沫和模制聚合物泡沫都是合適的。所述聚合物泡沫可以包括且理想地包括作為連續(xù)相的熱塑性或熱固性聚合物基質(zhì)材料。理想地，所述聚合物基質(zhì)材料具有熱塑性聚合物連續(xù)相。用于本發(fā)明的聚合物泡沫制品可以包括一種或多種熱固性聚合物、熱塑性聚合物或其組合或混合物或者由一種或多種熱固性聚合物、熱塑性聚合物或其組合或混合物構(gòu)成。合適的熱固性聚合物包括熱固性環(huán)氧樹脂泡沫、酚醛泡沫、脲醛泡沫、聚氨酯泡沫、聚異氰脲酸酯泡沫等。合適的熱塑性聚合物包括任何一種熱塑性聚合物或多于一種熱塑性聚合物的任何組合。烯類聚合物、烯基-芳香均聚物和包含烯類和烯基芳香成分的共聚物都是適合的。合適的烯類聚合物的實(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-芳香聚合物如聚苯乙烯和聚苯醚/聚苯乙烯混合物為特別適合用于本發(fā)明泡沫制品的聚合物。其它可用于本發(fā)明的泡沫的熱塑性聚合物可以包括高抗沖擊聚苯乙烯，苯乙烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，聚碳酸酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚氯乙烯及其混合物。理想地,所述泡沫制品包括具有聚合物基質(zhì)的聚合物泡沫,所述聚合物基質(zhì)包括一種或多于一種的烯基-芳香聚合物或由一種或多于一種的烯基-芳香聚合物構(gòu)成。烯基-芳香聚合物為含有聚合成為聚合物結(jié)構(gòu)的烯基芳香單體的聚合物。烯基-芳香聚合物可以為均聚物、共聚物或均聚物和共聚物的混合物。烯基-芳香共聚物可以為無(wú)規(guī)共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、橡膠改性的共聚物或其任意組合，且可以為線性的、支化的或其混合物。苯乙烯類聚合物是特別理想的烯基-芳香聚合物。苯乙烯類聚合物具有聚合成為聚合物骨架的苯乙烯和/或取代的苯乙烯單體(例如，α甲基苯乙烯)，且包括苯乙烯均聚物、共聚物及其混合物。聚苯乙烯和高抗沖擊改性聚苯乙烯為兩種優(yōu)選的苯乙烯類聚合物。適合用于本發(fā)明的苯乙烯類共聚物的實(shí)例包括苯乙烯與以下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)因其在成本和性能方面的良好平衡而成為用于本發(fā)明泡沫制品的優(yōu)選苯乙烯類聚合物。
苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)因其易于生產(chǎn)和單體的可獲得性而成為用于本發(fā)明泡沫制品的特別理想的烯基-芳香聚合物。SAN共聚物可以是嵌段共聚物或無(wú)規(guī)共聚物，也可以是線性的或支化的。SAN提供了比聚苯乙烯均聚物更高的水溶性，因此有助于使用水性發(fā)泡劑。SAN還具有比聚苯乙烯均聚物更高的熱變形溫度，這使得泡沫具有比苯乙烯均聚物泡沫更高的使用溫度。本發(fā)明方法的理想的實(shí)施方式使用包括、甚至由SAN構(gòu)成的聚合物組合物。該一種或多種烯基-芳香聚合物、甚至聚合物組合物本身可以包括或由SAN與另一種聚合物(如聚苯乙烯均聚物)的聚合物混合物構(gòu)成。無(wú)論聚合物組合物只含有SAN,還是含有SAN和其它聚合物，基于聚合物組合物中所有聚合物的重量，SAN的丙烯腈(AN)組分的濃度理想地為1% (重量)或更多，優(yōu)選5%(重量)或更多，更優(yōu)選10% (重量)或更多?；诰酆衔锝M合物中所有聚合物的重量，SAN的AN組分的濃度理想地為50% (重量)或更少，通常為30% (重量)或更少。當(dāng)AN的濃度小于1% (重量)時(shí)，除非存在另一種親水成分，相對(duì)于苯乙烯的水溶性提高最小。當(dāng)AN 的濃度大于50% (重量)時(shí)，所述聚合物組合物在擠出機(jī)的熔融相中時(shí)傾向于發(fā)生熱不穩(wěn)定性的問題。所述苯乙烯類聚合物可以具有任何可用的重均分子量(MW)。例如，苯乙烯類聚合物或苯乙烯類共聚物的分子量可以為10，000至1，000, 000。理想地，苯乙烯類聚合物的分子量理想地小于約200，000，這令人驚奇地該分子量有助于形成保持優(yōu)異的表面光潔度和尺寸控制的成型泡沫部件。進(jìn)一步優(yōu)選地，苯乙烯類聚合物或苯乙烯類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。為了清楚起見，除非另外明確說(shuō)明，此處分子量代表重均分子量。所述分子量可以通過任何合適的方法(如本領(lǐng)域中已知的方法)確定。苯乙烯類聚合物的橡膠改性的均聚物和共聚物為用于本發(fā)明泡沫制品的優(yōu)選苯乙烯類聚合物，特別在需要提高抗沖擊性時(shí)。這類聚合物包括橡膠改性的苯乙烯或α-甲基苯乙烯的均聚物和與可共聚合的共聚單體的共聚物。優(yōu)選的共聚單體包括丙烯腈，其可以單獨(dú)使用或與其他共聚單體(特別是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、富馬腈和/或N-芳基馬來(lái)酰亞胺如N-苯基馬來(lái)酰亞胺)組合使用。高度優(yōu)選的共聚物包含約70%至約80%的苯乙烯單體和30%至20%的丙烯腈單體。合適的橡膠包括眾所周知的共軛二烯(特別是丁二烯)的均聚物和共聚物；以及其它橡膠性聚合物(如烯烴聚合物，特別是乙烯、丙烯以及任選非共軛二烯的共聚物)；或丙烯酸酯橡膠(特別是烷基中具有4至6個(gè)碳的丙烯酸烷基酯的均聚物和共聚物)。此外，如果需要可以使用上述橡膠性聚合物的混合物。優(yōu)選的橡膠為丁二烯的均聚物和其共聚物，其存在量基于橡膠改性的苯乙烯聚合物的總重量為等于或大于約5% (重量)，優(yōu)選等于或大于約7% (重量)，更優(yōu)選等于或大于10% (重量)，甚至更優(yōu)選等于或大于12% (重量)。優(yōu)選地基于橡膠改性的苯乙烯類聚合物的總重量，橡膠存在量為等于或小于約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)，甚至更優(yōu)選等于或小于15% (重量)。所述橡膠共聚物可以為無(wú)規(guī)或嵌段共聚物，此外可以進(jìn)行氫化以消除殘留不飽和性。所述橡膠改性的均聚物或共聚物優(yōu)選通過接枝產(chǎn)生過程制備，如在橡膠性聚合物的存在下，通過共聚物的本體聚合或溶液聚合或者乳液聚合制備。根據(jù)泡沫制品所需的性質(zhì)，所述橡膠的粒徑可以大(例如大于2微米)或小(例如小于2微米)，且可以為單峰平均尺寸，或者多峰平均尺寸即不同尺寸橡膠粒徑的混合，例如大和小橡膠顆粒的混合物。在橡膠接枝過程中，還形成各種不同量的均聚物或共聚物未接枝基質(zhì)。在乙烯基芳香單體的橡膠改性(共)聚合物的溶液聚合或本體聚合中形成基質(zhì)(共)聚合物。所述基質(zhì)進(jìn)一步包含具有接枝其上并封閉于其內(nèi)的(共)聚合物的橡膠顆微。高抗沖擊聚苯乙烯(HIPS)因其良好的成本和性能的組合，是用于本發(fā)明泡沫制品的特別理想的橡膠-改性的烯基-芳香均聚物，從而需要改進(jìn)的沖擊強(qiáng)度。丁二烯、丙烯腈和苯乙烯(ABS)三元共聚物因其良好的成本和性能組合，是用于本發(fā)明泡沫制品的特別理想的橡膠-改性的烯基-芳香共聚物，從而需要改進(jìn)沖擊強(qiáng)度并改善熱性質(zhì)。用于本發(fā)明的泡沫制品可以通過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方法包括分批法(如膨脹珠泡沫蒸汽箱模塑法(expanded bead foam steamchest molding process))、半分批法(如累積擠出法)和連續(xù)法(如擠出泡沫法)。理想地，所述方法為半分批或連續(xù)擠出法。最優(yōu)選的方法包括擠出法，優(yōu)選通過單或雙螺桿擠出機(jī)。膨脹珠泡沫法為需要通過將發(fā)泡劑引入聚合物組合物的顆粒中(例如加壓下使發(fā)泡劑透入熱塑性聚合物組合物的顆粒)制備可發(fā)泡的聚合物組合物的分批法。每個(gè)珠粒成為可發(fā)泡的聚合物組合物。通常，盡管不是必需地，可發(fā)泡的珠粒至少經(jīng)歷兩個(gè)膨脹步驟。起始膨脹步驟通過將顆粒加熱到其軟化溫度以上并允許發(fā)泡劑使珠粒膨脹而發(fā)生。第二膨脹步驟常常通過使多個(gè)珠粒位于模具中，然后使珠粒暴露于蒸汽中以進(jìn)一步使它們膨脹并熔合在一起而進(jìn)行。在第二膨脹步驟前，通常將粘接劑涂覆于珠粒上以利于將珠粒粘接在一起。所得的膨脹的珠粒泡沫在整個(gè)泡沫中具有特有的聚合物表層的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。所述聚合物表層網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)于各單個(gè)珠粒的表面且在整個(gè)泡沫中包圍孔(cell)群。所述網(wǎng)絡(luò)比含有該網(wǎng)絡(luò)包圍的孔群的泡沫部分具有更高的密度。復(fù)雜的制品或塊可以通過蒸汽箱模塑制造。塊可以進(jìn)一步通過切削成型，例如通過CNC熱線(hot wire)切割成均勻厚度的薄片。結(jié)構(gòu)絕熱板(SIP)為切割成等厚度薄片并粘附于定向刨花板(OSB)或任何其它合適襯片上的蒸汽箱模塑的塊狀泡沫的實(shí)例。泡沫化的制品還可以由反應(yīng)性發(fā)泡法制成，其中前體材料在發(fā)泡劑存在下反應(yīng)形成多孔聚合物。這一類型的聚合物最普遍的為聚氨酯和聚環(huán)氧化物，尤其是例如USP5，234，965和6，423，755中所述的結(jié)構(gòu)性聚氨酯泡沫，這兩篇文獻(xiàn)都通過引用結(jié)合于此。通常，通過在至少一個(gè)方向上使膨脹的反應(yīng)混合物受到限制而允許其在至少一個(gè)正交方向上自由地或近乎自由地膨脹來(lái)將各向異性特征賦予這種泡沫。一種擠出方法在擠出機(jī)中通過如下過程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使其軟化，在避免發(fā)泡劑膨脹至任何有意義的程度(優(yōu)選地，避免任何發(fā)泡劑的膨脹)的混合溫度和混合壓力下將發(fā)泡劑組合物與軟化的熱塑性聚合物組合物混合在一起，和然后將可發(fā)泡的聚合物組合物通過模具擠出(排出)至 其溫度和壓力低于混合溫度和壓力的環(huán)境中。在將可發(fā)泡聚合物組合物擠出至較低壓力下時(shí)，發(fā)泡劑使熱塑性聚合物膨脹成為熱塑性聚合物泡沫。理想地，在混合后和通過模具排出之前，使所述可發(fā)泡聚合物組合物冷卻。在連續(xù)法中，可發(fā)泡聚合物組合物以基本上恒定速率排出至較低壓力中，以使得能夠基本上連續(xù)發(fā)泡。擠出的泡沫可以是連續(xù)的、無(wú)縫結(jié)構(gòu)(如薄片或型材)，這與珠粒泡沫結(jié)構(gòu)或者其它包含多個(gè)單獨(dú)泡沫的組合物相反，所述多個(gè)單獨(dú)泡沫組裝到一起以便使結(jié)構(gòu)完整性、隔熱性和減輕吸水能力最大化。擠出的泡沫薄片在需要時(shí)可以進(jìn)行擠出后修飾，例如邊緣處理(例如榫和槽)、厚度公差控制(例如經(jīng)由刨平或磨削表面)、對(duì)薄片頂部和/或底部的處理(如在表面中切割出槽)、層壓?jiǎn)纹幕驈?fù)合的薄膜和/或織物等。累積擠出為半連續(xù)擠出法，其包括1)混合熱塑性材料和發(fā)泡劑組合物以形成可發(fā)泡的聚合物組合物；2)將可發(fā)泡聚合物組合物擠出至溫度和壓力保持在不使可發(fā)泡聚合物組合物發(fā)泡的保持區(qū)域；該保持區(qū)域具有限定了向較低壓力區(qū)域內(nèi)開放的孔(在所述較低壓力下可發(fā)泡的聚合物組合物發(fā)泡)以及封閉模具孔的可打開閘口的模具；3)定期開放所述閘口而基本上同時(shí)通過可移動(dòng)撞錘向可發(fā)泡聚合物組合物施加機(jī)械壓力，以使其從保持區(qū)域經(jīng)過模具孔噴射進(jìn)入較低壓力區(qū)域中，和4)使噴出的可發(fā)泡聚合物組合物膨脹以形成泡沫。USP 4，323，528(通過引用結(jié)合于此)公開了制造聚烯烴泡沫情況中的這種方法，其也很容易適用于芳香族聚合物泡沫。USP 3，268，636公開了發(fā)生在注塑機(jī)中且熱塑性 塑料與發(fā)泡劑注入模具中并使其發(fā)泡的方法，該方法有時(shí)被稱為結(jié)構(gòu)泡沫模塑。累積擠出法和擠出法產(chǎn)生沒有這種聚合物表層網(wǎng)絡(luò)的泡沫。合適的發(fā)泡劑包括以下物質(zhì)中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、具有一至九個(gè)碳的脂肪族烴和環(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)；完全和部分鹵化的具有一至五個(gè)碳的烷烴和烯烴，優(yōu)選不含氯的(例如，二氟甲烷(HFC-32)、全氟甲烷、氟乙烷(HFC-161)、1，1，-二氟乙烷(HFC-152a)、l，l，l-三氟乙烷(HFC_143a)、1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC_134a)、五氟乙烷(HFC-125)、全氟乙烷、2，2_ 二氟丙烷(HFC-272fb)、l，l，l-三氟丙烷(HFC_263fb)、1，I，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)、l，l，l，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)和 1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC_365mfc))；完全和部分齒化的聚合物和共聚物，理想地為氟化聚合物和共聚物，甚至更優(yōu)選不含氯的氟化聚合物和共聚物；具有一至五個(gè)碳的脂肪醇(如甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇)；含羰基的化合物(如丙酮、2-丁酮和乙醛)；含醚的化合物(如二甲醚、二乙醚、甲乙醚)；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(如偶氮甲酰胺、偶氮二異丁腈、苯磺酰肼、4，4_羥苯磺?；?卡巴肼、對(duì)甲苯磺?；?卡巴肼、偶氮二羧酸鋇、N，N' - 二甲基-N，N' -二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺、三肼基三嗪和碳酸氫鈉。近期的文獻(xiàn)揭示了氟化烯烴(氟烯烴(fluoroalkenes))在很多應(yīng)用(包括發(fā)泡劑)中都可以成為HFC的引人注目的替代，這是因?yàn)樗鼈兙哂辛愠粞跸臐撃?0DP)、比HFC低的全球變暖潛能(GWP)和高隔熱性能(低導(dǎo)熱性)。參見例如美國(guó)專利申請(qǐng)(USPA) 2004/0119047,2004/0256594,2007/0010592 和 PCT 公開文本 WO 2005/108523。這些參考文獻(xiàn)教導(dǎo)了氟化烯烴可以適合用于發(fā)泡劑并因其具有低于1000(優(yōu)選不大于75)的GffP而具有吸引力。USPA 2006/0142173公開了 GWP為150或更低的氟化烯烴并指出優(yōu)選的GWP為50或更少。特別地，理想的氟化烯烴包括那些描述于WO 2008/118627中的氟化烯烴。
根據(jù)熱塑性聚合物的類型、發(fā)泡劑的類型、泡沫制品的形狀/構(gòu)造和所需的泡沫密度，由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)于待發(fā)泡的熱塑性塑料可以確定發(fā)泡劑的量而不需要過多的實(shí)驗(yàn)。通常，泡沫制品可以具有每立方米約16千克(kg/m3)至約200kg/m3或更高的密度。所述泡沫密度通常依據(jù)具體應(yīng)用而選擇。優(yōu)選地，所述泡沫密度等于或小于約160kg/m3，更優(yōu)選等于或小于約120kg/m3，最優(yōu)選等于或小于約100kg/m3。如通過ASTM D-3576-98測(cè)量的，泡沫制品的孔的平均尺寸(最大維度)為約O. 05至約5. O毫米(mm),尤其是約O. I至約3. 0mm。當(dāng)如以下段落所述泡沫不具有至少O. 4的壓縮率時(shí)，具有較大平均孔尺寸的泡沫制品，尤其是最大維度為約1.0至約3. Omm或約1.0至約2. Omm的泡沫制品是特別有用的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方 式中，為了促進(jìn)沖壓成型泡沫板材(特別是包括封閉室的泡沫)后成型泡沫制品的形狀保持和外觀，希望平均孔氣壓等于或小于I. 4個(gè)大氣壓。在一個(gè)實(shí)施方式中，需要孔氣壓等于或小于大氣壓以使得沖壓后泡沫回彈的可能最小化，該回彈會(huì)引起低于期望的形狀保持。優(yōu)選地，封閉孔的平均壓力(即平均封閉孔氣壓)等于或小于I個(gè)大氣壓(101. 3千帕(kPa)或14. 7磅/平方英寸(psi)),優(yōu)選等于或小于O. 95個(gè)大氣壓,較優(yōu)選等于或小于O. 90個(gè)大氣壓,甚至更優(yōu)選等于或小于O. 85個(gè)大氣壓,且最優(yōu)選等于或小于O. 80個(gè)大氣壓?？讱鈮嚎梢杂蓸?biāo)準(zhǔn)孔壓對(duì)老化曲線確定?；蛘撸绻阎瞥膳菽某跏紩r(shí)間，就可以根據(jù)ASTM D7132-05確定孔氣壓。如果制成泡沫體的初始時(shí)間是未知的，那么可以使用以下替代經(jīng)驗(yàn)方法三個(gè)樣品的封閉孔平均內(nèi)部氣壓在測(cè)量為約50mm的泡沫立方體上測(cè)定。一個(gè)立方體置于溫度設(shè)置為85°C至少為I托或更低的真空下爐中，第二個(gè)立方體置于O. 5atm下溫度設(shè)置為85°C的爐中，第三個(gè)立方體置于大氣壓力下溫度為85°C的爐中。12小時(shí)后，將各個(gè)樣品在爐中冷卻至室溫而不改變爐中壓力。立方體冷卻后，將其從爐中移出，并測(cè)定其在各個(gè)正交方向上的最大尺寸改變。然后從測(cè)量值確定最大線性尺寸改變，并針對(duì)壓力作圖，然后利用線性回歸分析以直線擬合曲線，以平均內(nèi)部孔壓力為擬合的線具有零尺寸改變處的壓力。當(dāng)泡沫的壓縮強(qiáng)度在三個(gè)正交方向E、V和H方向測(cè)定時(shí)，就確定了泡沫制品的壓縮強(qiáng)度，其中E是擠出方向，V是離開擠出模具后泡沫垂直膨脹的方向，和H是離開擠出模具后泡沫水平膨脹的方向。這些測(cè)量的壓縮強(qiáng)度CE、CV和Ch分別與這些壓縮強(qiáng)度的總和Ct相關(guān)，以使得CE/CT、CV/CT和CH/CT中的至少一個(gè)的值為至少O. 4，優(yōu)選為至少O. 45，最優(yōu)選為至少O. 50。當(dāng)使用這種泡沫時(shí)，理想的是沖壓方向是平行于泡沫中最大值方向。用于制造本發(fā)明泡沫制品的聚合物可以含有添加劑，其通常分散在連續(xù)的基質(zhì)材料中。常用的添加劑包括以下物質(zhì)中的任何一種或多于一種的任意組合紅外衰減劑(例如，炭黑、石墨、金屬薄片、二氧化鈦)；粘土如天然吸附劑粘土(例如，高嶺土和蒙脫土)以及合成粘土 ；成核劑(例如，滑石粉和硅酸鎂)填料(如玻璃纖維或聚合物纖維或玻璃珠或聚合物珠粒)；阻燃劑(例如，溴化阻燃物如溴化聚合物、六溴環(huán)十二烷，含磷阻燃物如磷酸三苯酯，以及可能包含增效劑如二異丙苯和多異丙苯的阻燃物組合)；潤(rùn)滑劑(例如，硬脂酸鈣和硬脂酸鋇)；除酸劑(例如，氧化鎂和焦磷酸四納)；uv光穩(wěn)定劑；熱穩(wěn)定劑；以及著色劑如染料和/或色素。最優(yōu)選的泡沫制品是可以由上文所述的發(fā)泡聚合物制備的成型泡沫制品，所述發(fā)泡聚合物為由泡沫板材20切割的接近凈成型的泡沫坯料26形式并進(jìn)一步成型得到成型泡沫體制品(圖5至7)。此處，術(shù)語(yǔ)板材的使用是為了方便，應(yīng)理解可以擠出和/或發(fā)泡為具有矩形橫截面平板以外的構(gòu)型(例如，擠出薄板、擠出型材、現(xiàn)場(chǎng)澆注的圓餅(bun)等)。一種泡沫制品成型的特別有用的方法始于由泡沫板材20切割的接近凈成型的泡沫坯料26，該泡沫板材20由包含發(fā)泡劑的熱塑性物質(zhì)擠出。按照常規(guī)，但不限于此，板材的擠出采取水平擠出(擠出方向與重力方向正交)。利用這種常規(guī)，板材的上表面21離地面最遠(yuǎn)，而板材的下表面22離地面最近，使得在擠出時(shí)泡沫的高度(厚度)23與地面正交。當(dāng)泡沫板材20被切割25時(shí)，所得切割的泡沫結(jié)構(gòu)被稱為“泡沫坯料”。所述泡沫坯料在成型前從泡沫板材移除和/或分離?？赡苄枰淮位蚨啻吻懈钜灾苽浣咏鼉舫尚偷呐菽髁系男螤?。泡沫坯料的切割表面中的至少一個(gè)成為第一沖壓表面30。該術(shù)語(yǔ)適用于無(wú)論泡沫板材切割成兩半(提供兩個(gè)泡沫坯料26和27，各具有第一沖壓表面)的情況，還是從泡沫板材的表面僅僅切除或移除幾毫米(提供具有單一沖壓表面的單一泡沫坯料)的 情況。從泡沫板材中可以切割多個(gè)(例如，2、3、4、5或更多個(gè))泡沫坯料。常規(guī)的泡沫坯料是矩形的，且由穿過并平行于泡沫板材上下表面的切割得到。當(dāng)切割泡沫板材以得到至少兩個(gè)接近凈成型的泡沫坯料26和27時(shí)，所述兩個(gè)接近凈成型的泡沫坯料可以同樣地成型為具有相同的規(guī)格，即，在15 = 29和18 = 28的情況下26 = 27，或者它們可以類似地成型為具有不同的規(guī)格，即在15 Φ 29和18 Φ 28的情況下26 Φ 27。本發(fā)明方法的改進(jìn)在于使用“接近凈成型的泡沫坯料”。術(shù)語(yǔ)“接近凈成型的泡沫坯料”用于描述泡沫板材20，其中第一切割25提供坯料的形狀以及沖壓表面。換句話說(shuō)，所述切割為泡沫坯料提供二維形狀，該形狀近似于(“接近”)最終(“凈”)成型泡沫制品26的形狀或輪廓。切割表面成為第一沖壓表面30，而如果坯料的相對(duì)面也被切割或移除，則所得表面成為第二沖壓表面。與傳統(tǒng)的坯料準(zhǔn)備相比，矩形泡沫坯料需要切割以準(zhǔn)備沖壓表面，因此在本發(fā)明的接近凈成型的泡沫坯料中的切割不需要額外的步驟。本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積取決于成型泡沫制品的最終形狀。然而，通常所述接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的2倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 9倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 8倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 7倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 5倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 4倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 3倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 2倍，更優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. I倍，以及最優(yōu)選地，本發(fā)明接近凈成型的泡沫坯料的體積等于或小于由其制成的所得泡沫成型制品體積的I. 05倍。在本發(fā)明一般的實(shí)施方式中，所述接近凈成型的泡沫坯料自泡沫板材切割，其中所述切割不與泡沫板材的上或下表面平行。對(duì)于限定為穿過泡沫板材的非平行平面的切害I]，產(chǎn)生兩個(gè)具有漸變形狀的接近凈成型的泡沫坯料。根據(jù)如何進(jìn)行切割(具體地說(shuō)切割穿過板材起始和停止時(shí)的角度和深度)，所得兩個(gè)漸變的接近凈成型的泡沫坯料可以具有相同規(guī)格或不同規(guī)格。與常規(guī)的矩形泡沫坯料相比，用于本發(fā)明方法的漸變的接近凈成型的泡沫坯料提高了材料的利用率并降低了材料的成本。例如，如果所需泡沫坯料需要深度db制成泡沫制品，那么兩個(gè)常規(guī)的矩形泡沫坯料將需要具有深度df等于或大于2db的泡沫板材，換句話說(shuō)，需要至少兩倍的材料。然而，由于接近凈成型的泡沫坯料可以是套疊的，或者在形狀上互補(bǔ)，因此，兩個(gè)接近凈成型的泡沫坯料可以切割自深度小于2db的泡沫板材。而且，由常規(guī)矩形泡沫坯料成型的泡沫制品的密度(重量)將大于由接近凈成型的泡沫坯料制成的成型泡沫制品的密度(重量)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，由泡沫板材切割的用于這種制品的接近凈成型的泡沫坯料為正弦曲線形坯料(例如用于制造西班牙屋瓦形狀的成型泡沫制品)。類似于上述漸變的接近凈成型的泡沫坯料的實(shí)例，正弦曲線切割可以由單一泡沫板材提供兩個(gè)相同的接近凈成型的泡沫坯料。對(duì)于這種形狀，兩個(gè)切割的接近凈成型的泡沫坯料有效地彼此“套疊”，并
且可以使得原料利用率提高多達(dá)100%，同時(shí)切割原料成本降低一半。至于接近凈成型的泡沫坯料可以包括的形狀，以下形狀為代表性的，但該列表既非限制性的也非窮盡的錐形的、正弦曲線的、三角形的、階梯形的、“之”字形的、凹形的、凸形的等。接近凈成型的泡沫體的形狀是由成型的泡沫制品的形狀決定的，且不限于以上列舉的形狀。如本文所定義的，如圖I所示，成型的意思是泡沫化制品通常具有一個(gè)或多個(gè)輪廓，所述輪廓在具有最大厚度17的成型泡沫制品10中產(chǎn)生了高度32至少I毫米或更多的階梯變化(壓印)。成型泡沫制品具有至少一個(gè)非平面的表面。通過利用由泡沫板材2切割的接近凈成型的泡沫坯料26，令人驚奇地提高了成型泡沫制品的形成，所述泡沫板材2具有至少一個(gè)方向，其中CE/CT、CV/CT和CH/CT中的至少一個(gè)為O. 4所述CE/CT、CV/CT和CH/CT中的一個(gè)(壓縮余量)，CE,Cy和Ch為多孔聚合物在三個(gè)正交方向E、V和H中每個(gè)方向上的壓縮強(qiáng)度，其中，這些方向之一為泡沫中最大壓縮強(qiáng)度的方向，且Ct等于CE、Cv和Ch之和。泡沫板材形成后，通過在板材上下表面之間切割泡沫板材產(chǎn)生接近凈成型的泡沫還料26的形狀和第一沖壓表面30。通過從與切割表面相對(duì)的表面(原始板材的上或下表面)移除一層，可以在所得接近凈成型的泡沫坯料上產(chǎn)生第二沖壓表面?；蛘?，可以通過取得上述接近凈成型的泡沫坯料并將其進(jìn)行第二切割產(chǎn)生第二沖壓表面，從而得到具有兩個(gè)沖壓表面的第一接近凈成型的泡沫坯料和具有一個(gè)沖壓表面的第二泡沫坯料，所述第二泡沫坯料可以成型或未成型。適合用于切割泡沫板材和/或坯料并制造沖壓表面的合適的設(shè)備為帶鋸、計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)研磨線切割機(jī)、CNC熱線切割機(jī)、泡沫“磨削(skiving)”機(jī)(其通過使用楔塊分裂泡沫，所述楔塊用靜止的楔子和移動(dòng)的板材有效地分裂泡沫)等。當(dāng)移除一層時(shí)，可以用剛描述的相同切割方法和其他方法(如刨平、研磨或砂磨)。通常，在從泡沫板材的上和/或下表面移除一層和/或切割板材之后，所得的具有沖壓表面的坯料至少約為幾毫米厚至最多約60厘米厚。通常，當(dāng)從泡沫板材的上或下表面移除一層時(shí)，材料的量至少約為一毫米，且可以為任何可用于完成所述方法的量(如1.2、
I.4、I. 6、I. 8、2、2. 5、3、3. 5、4、5毫米)或任何確定有用的后續(xù)量(如用于去除任何作為擠出熱塑性泡沫的結(jié)果而形成的表層的量)，但通常不超過10毫米。在另一個(gè)實(shí)施方式中，切割泡沫板材并從切割表面相對(duì)的上或下表面移除一層以形成具有兩個(gè)沖壓表面的接近凈成型的泡沫坯料在特定實(shí)施方式中，具有沖壓表面30的接近凈成型的泡沫坯料26具有從沖壓表面30到接近凈成型的泡沫坯料22的相對(duì)表面的密度梯度。通常，理想的是從沖壓表面到泡沫板材的相對(duì)表面的密度梯度至少為5 %、10 %、15 %、25 %、30 %或甚至35 %。為了闡明密度梯度，如果表面處的泡沫密度(即在表面的一毫米或兩毫米內(nèi))為3. O磅/立方英尺(pcf)，則對(duì)于10%的梯度來(lái)說(shuō)，所述泡沫中心處的密度為2. 7或3. 3pcf。優(yōu)選地，在沖壓表面處的局部密度分別低于泡沫坯料的相對(duì)表面(非沖壓表面)處的局部密度。因此，當(dāng)非沖壓表面具有3pcf的密度時(shí)，對(duì)于沖壓表面來(lái)說(shuō)理想的密度為2. 7pcf。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，成型泡沫制品10可以在接近凈成型的泡沫坯料26中形成，并且在隨后的單獨(dú)步驟中，成型泡沫制品從連續(xù)的未成型泡沫坯料16分離或修整。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接近凈成型的泡沫坯料26在與成型工具接觸前可以切割以配合到成型工具中。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以由已沖壓的板材切割出最終形狀，例如，泡沫接近凈成型的泡沫坯料26可以在沖壓表面中沖壓以形成形狀，且隨后從沖壓的泡沫接近凈成型的泡沫坯料切割出成型泡沫制品。當(dāng)切割泡沫時(shí)，可以使用任何合適的方法，如本領(lǐng)域中已知的方法和前述用于切割泡沫以形成沖壓表面的方法。在再另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，隨著形成成型泡沫制品，用修邊肋(trimming rib) 51由連續(xù)的未成型的接近凈成型的泡沫坯料修剪成型泡沫制品。此外，由于在沖壓表面中已形成了沖壓形狀，也可使用涉及熱的方法以切割泡沫。本發(fā)明的方法可以使用模塑機(jī)(有時(shí)被稱為沖壓機(jī))以形成本發(fā)明的成型泡沫制品。該過程通常被稱為不連續(xù)的，因?yàn)槠溆蓪⒔咏鼉舫尚偷呐菽髁现糜陂_放模具中，關(guān)閉該模具以形成制品，然后在制品形成后打開模具，從模具中移除成型的泡沫制品，將新的接近凈成型的泡沫坯料插入模具中，并重復(fù)上述過程的循環(huán)組成。通常，沖壓機(jī)有靜止的壓板和可移動(dòng)的壓板，成型工具可以固定于可移動(dòng)壓板上。接近凈成型的泡沫坯料的沖壓表面與成型工具(如沖模面或模具)接觸。此處，沖模面和/或模具的意思是任何具有壓印形狀和/或空腔的工具，當(dāng)其壓入所述接近凈成型的泡沫坯料中時(shí)，會(huì)使泡沫呈現(xiàn)沖模面的形狀。即，構(gòu)成成型工具的材料使得其在壓向接近凈成型的泡沫坯料時(shí)不會(huì)變形，而是接近凈成型的泡沫坯料變形以形成并保持成型工具、沖模面和/或模具空腔的所需形狀。通常，模具包括空腔部分(cavity portion)或空腔半體(cavityhalf)和核心部分(core portion)或核心半體(core half)。模具的空腔半體可以固定于靜止壓板上，但更通常是固定于可移動(dòng)壓板上。下文中，當(dāng)具有空腔的模具半體固定時(shí)，可移動(dòng)壓板被稱為可移動(dòng)的成型表面，靜止壓板被稱為靜止的成型表面。靜止臺(tái)板可以具有或不具有帶有固定于其上的核心的模具半體。接近凈成型的坯料的兩側(cè)都可以成型。在該實(shí)施方式中，具有空腔的模具半體和具有核心的模具半體都賦予成型泡沫制品形狀。在另一個(gè)實(shí)施方式中，接近凈成型的泡沫坯料的僅一個(gè)表面成型。在該實(shí)施方式中，泡沫制品僅在用帶空腔的半個(gè)模具的壓板沖壓的一個(gè)表面上成型。在該實(shí)施方式中，可以用其它壓板或用帶固定于其它壓板上的核心的模具半體直接沖壓接近凈成型的泡沫坯料。通常在沖壓時(shí)，至少一部分泡沫被沖壓以使得泡沫被壓縮至厚度為待沖壓泡沫厚度17的95%或更低，如圖I所示，這相應(yīng)于剛好超過泡沫的屈服應(yīng)力(使泡沫彈性變形)。同樣，當(dāng)沖壓該部分時(shí)，泡沫的最大形變(使泡沫體彈性變形)通常不超過準(zhǔn)備沖壓的接近凈成型的泡沫坯料26的原始厚度15的約20%。換句話說(shuō)，沖壓的泡沫(成型泡沫制品)的最終厚度等于或小于接近凈成型的泡沫坯料的原始厚度的80%。由于形狀通常是最需要的，因此，如圖I所示，成型工具一般具有在具有厚度17的成型泡沫制品10中產(chǎn)生至少一毫米的高度32的壓印(階梯變化)的輪廓。壓印的高度/深度32可以利用任何合適的技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，如接觸測(cè)量技術(shù)(例如坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備、測(cè)微儀、輪廓模板)和非接觸技術(shù)(如包括激光方法的光學(xué)方法)。階梯變化的高度32可以大于I毫米，如I. 5、2、2. 5、3、3. 5、4、5、6、7、8、9和10毫米至達(dá)到不再有泡沫孔塌陷以致進(jìn)一步?jīng)_壓使泡沫的塑料(聚合物)開始彈性變形的點(diǎn)的高度。出乎意料地，階梯變化可以在泡沫經(jīng)歷剪切的情況下形成。例如，在高度33的階梯變化中，泡沫可以具有與成型泡沫制品10的沖壓表面30形成的約45°至約90°的剪切角或斜度角33(θ)。應(yīng)理解，剪切角Θ可以不是線性的，而是可以具有某種曲率，在這些情況中該角為整個(gè)曲率上的平均值。出乎意料地，該角可以大于60°、75°或甚至達(dá)90°而仍舊保持優(yōu)異的光潔度和外觀。沿模具表面的任意點(diǎn)處的斜度角定義為在模具的該位置處所取角度的切線。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，泡沫表面的開放孔濃度高于泡沫內(nèi)部的開放孔濃度的泡沫接觸并沖壓以形成形狀。在本發(fā)明的這一方面，泡沫可以為任何泡沫，優(yōu)選為苯乙烯類泡沫，如上述擠出的苯乙烯類聚合物泡沫。它還可以為任何其他苯乙烯類聚合物泡沫，如本領(lǐng)域已知的那些，例如包括通常發(fā)泡劑加入聚合物珠粒中(在壓力下)的情況，如記載于USP4，485，193以及上文引述的各美國(guó)專利中。關(guān)于這一開放孔梯度，該梯度如以上對(duì)于開放孔的濃度以顯微方式測(cè)定并且是開放孔數(shù)/表面的總孔數(shù)的情況下的密度梯度所述。通常，在本發(fā)明的該方面中，表面的開放孔數(shù)量至少為完全開放孔的5%。理想地，表面的開放孔至少按照 6%,7%,8%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%和表面的完全開放的孔的上升順序。泡沫可以通過機(jī)械方法，如上述方法(例如刨平/機(jī)械加工或切割)或化學(xué)誘導(dǎo)方法(例如利用合適的表面活性劑以使表面的封閉孔破裂)，在表面處形成開放孔。
如上所述，具有較高開放孔濃度的泡沫表面與成型工具接觸并進(jìn)行沖壓。在這類泡沫的優(yōu)選的實(shí)施方式中，加熱成型工具的一面或兩面(例如沖模面和/或模具的兩面)，但“主體(bulk) ”泡沫(即大于50% )不加熱(環(huán)境溫度15-30°C )，并沖壓泡沫。出乎意料地，與表面具有開放孔的泡沫一起加熱沖模面導(dǎo)致相比于與表面沒有這種開放孔的泡沫的同樣處理，更好的表面輪廓和外觀在表面沒有開放孔的泡沫的情形中，泡沫的外觀變差了。外加的應(yīng)變隨泡沫坯料的初始厚度和泡沫被工具壓縮時(shí)經(jīng)歷的壓縮或形變程度而變化。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較低的外加應(yīng)變與改進(jìn)的成型泡沫制品質(zhì)量、外觀、性質(zhì)和性能之間的重要關(guān)系。應(yīng)力對(duì)外加應(yīng)變的典型曲線描繪于圖4中。隨著外加應(yīng)變?cè)黾?，孔皺縮(buckling)或變形過渡到整體材料(bulk material)致密化。換句話說(shuō)，主要的變形模式由孔變形過渡為在較高應(yīng)變下整體材料壓縮或致密化。整體材料致密化可以在最終成型泡沫制品中導(dǎo)致一種或多種不希望的效果，如開裂、卷曲、通讀特征等。優(yōu)選地，制備(切割以成型)接近凈成型的泡沫坯料以便在沖壓過程中施加的最大局部外加應(yīng)變等于或小于約80%，更優(yōu)選地等于或小于約75%，更優(yōu)選地等于或小于約70%，更優(yōu)選地等于或小于約65%，更優(yōu)選地等于或小于約60%，更優(yōu)選地等于或小于約55%，更優(yōu)選地等于或小于約50%，更優(yōu)選地等于或小于約45%，和甚至更優(yōu)選地等于或小于約40%。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，成型泡沫制品可以進(jìn)行穿孔。這種制品可以具有多個(gè)穿孔。此處定義的穿孔意思是 從接近凈成型的泡沫坯料/成型制品的一個(gè)表面穿過到另一個(gè)表面(即從上表面到下表面)的一個(gè)或多個(gè)孔洞。穿孔可以發(fā)生于任何時(shí)間，換句話說(shuō)，可以對(duì)成型之前的接近凈成型的泡沫坯料，對(duì)成型泡沫制品，或?qū)τ谶@兩者的組合進(jìn)行穿孔。所述穿孔延伸穿過所述成型泡沫制品，例如，對(duì)于由接近凈成型的泡沫坯料制成的成型泡沫制品來(lái)說(shuō)，穿孔穿過整個(gè)接近凈成型的泡沫坯料的深度。泡沫可以通過任何可接受的方式進(jìn)行穿孔。對(duì)泡沫制品進(jìn)行穿孔可以包括以一個(gè)或多個(gè)具有針、銷栓、長(zhǎng)釘、釘子等的性質(zhì)的尖銳、鋒利的物品刺穿泡沫制品。然而，除了鋒利、尖銳的物品外，還可以通過其他方式完成穿孔，如鉆孔、激光切割、高壓流體切割、氣槍、射彈等。穿孔可以通過USP5，424，016中記載的同樣方法進(jìn)行，該專利通過引用結(jié)合于此。當(dāng)以加熱的成型工具沖壓時(shí)，其與泡沫的接觸時(shí)間通常約為O. I秒至約60秒。優(yōu)選地，停留時(shí)間為至少約I秒到至多約45秒。停留時(shí)間定義為成型工具保持靜止以使泡沫經(jīng)受最大外加應(yīng)變的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)以加熱的成型工具沖壓時(shí)，成型工具的溫度不要太熱或保持太長(zhǎng)時(shí)間以致泡沫降解。通常，成型工具的溫度為約50°C至約200°C。所述溫度優(yōu)選為至少約60°C，更優(yōu)選為至少約70°C，甚至更優(yōu)選為至少約80°C，且最優(yōu)選為至少約90°C，到優(yōu)選為至多約190°C，更優(yōu)選為至多約180°C，甚至更優(yōu)選為至多約170°C，且最優(yōu)選為至多約160°C。成型工具為成型泡沫制品提供形狀。成型工具包括成型空腔(形狀)和用于溫度控制、修整、排出等的所有必要裝置。最常見的情況，成型工具，如模具，包括兩個(gè)半體，其中一個(gè)可以為靜止壓板60或安裝于靜止壓板上(有時(shí)稱為核心側(cè)或靜止成型表面)，另一個(gè)模具半體50安裝于可移動(dòng)壓板70上(有時(shí)稱為空腔側(cè)或可移動(dòng)成型表面)并隨之移動(dòng)。制品的形狀將制約成型工具的設(shè)計(jì)和復(fù)雜程度。在最簡(jiǎn)單的情況中，具有空腔的模具半體固定于可移動(dòng)壓板上，而靜止成型表面為靜止壓板60本身(圖5至圖7)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，靜止成型表面是平坦的，換句話說(shuō)，不會(huì)賦予接近凈成型的泡沫坯料26形狀，而可移動(dòng)成型表面或空腔具有規(guī)定的形狀，其為在壓印到接近凈成型的泡沫坯料上時(shí)賦予接近凈成型的泡沫坯料沖壓表面30的形狀(圖5至圖7)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式(未在附圖中示出)中，成型工具的靜止的和可移動(dòng)的成型表面都賦予接近凈成型的泡沫坯料形狀。常規(guī)的構(gòu)成材料用于模具如，但不限于鋁、復(fù)合材料(即環(huán)氧樹脂)、木材、金屬、多孔器具(porous tooling)(如 METAP0R )等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的成型/修整步驟中，與接近凈成型的泡沫坯料的沖壓表面30相對(duì)的接近凈的泡沫坯料的表面置于靜止的成型表面上，如靜止壓板60上?？梢韵蛑螂x開靜止壓板(接近凈成型的泡沫坯料置于其上)移動(dòng)的可移動(dòng)壓板70包括成型工具50 (例如，單空腔模具或任選地多空腔模具)的可移動(dòng)成型表面。為了使泡沫成型，可移動(dòng)壓板向著靜止壓板移動(dòng)以便接近凈成型的泡沫坯料的沖壓表面30與成型工具50的可移動(dòng)成型表面接觸并被沖壓。對(duì)于多空腔模具來(lái)說(shuō)，各個(gè)空腔可以在形狀上相同，或者可以有與空腔一樣多的不同形狀，或者可以有具有相同的第一形狀的多個(gè)空腔與具有一種或多種與第一形狀不同的形狀的多個(gè)空腔的組合。空腔在多空腔模具中的布置可以為并排的、串列的或任何其他需要的配置。每個(gè)模塑周期，一個(gè)多空腔模具在板材中制造出多于一個(gè)成型制品。測(cè)試方法利用QMS 密度剖面儀(QMS Density Profiler,型號(hào) QDP-01X，購(gòu)自 QuintekMeasurement Systems, Inc. Knoxville, TN)測(cè)試各個(gè)泡沫還料整個(gè)厚度上的密度分布。高壓 kV 控制(High Voltage kV Control)設(shè)為 90%,高壓電流控制(High Voltage CurrentControl)設(shè)為23%，且檢測(cè)器電壓(Detector Voltage)約為8v。數(shù)據(jù)點(diǎn)在整個(gè)泡沫厚度上每隔0.06mm采集。在x射線路徑的平面中，泡沫樣品的大致厚度為2英寸?；谒鶞y(cè)量的待測(cè)試泡沫部件的線性密度，獨(dú)立地計(jì)算各個(gè)樣品的質(zhì)量吸收系數(shù)。表層密度，Pskin，記錄最大值，而核心密度，P。_，在約5mm范圍內(nèi)平均。然后，根據(jù)以下公式計(jì)算出密度梯度，其以百分比為單位
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)一種或多種成型泡沫制品的方法，包括以下步驟 (i)擠出具有發(fā)泡劑的熱塑性聚合物以形成熱塑性聚合物泡沫板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，在板材中所述表面位于由擠出方向和板材寬度定義的平面中，其中所述泡沫板材的垂直壓縮余量等于或大于O. 4， ( )切割泡沫板材以形成具有一個(gè)或多個(gè)沖壓表面的接近凈成型的泡沫坯料， (iii)通過以下步驟使泡沫坯料的一個(gè)或多個(gè)沖壓表面成形為一個(gè)或多個(gè)成型泡沫制品以及包圍連續(xù)的未成型的泡沫坯料 (ii)(a)使泡沫坯料的該一個(gè)或多個(gè)沖壓表面與模具接觸，所述模具包括一個(gè)或多個(gè)空腔，每個(gè)空腔具有限定成型泡沫制品的形狀的周界和空腔表面，且 (ii)(b)用模具在外加應(yīng)變下沖壓所述泡沫坯料，由此形成一個(gè)或多個(gè)成型泡沫制品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述泡沫的孔氣壓等于或小于I個(gè)大氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述熱塑性聚合物為選自如下的一種或多種聚合物聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯的共聚物,聚苯乙烯、高抗沖擊聚苯乙烯,苯乙烯和丙烯腈的共聚物、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物、聚碳酸酯，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯，聚苯醚和聚苯乙烯混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述發(fā)泡劑為化學(xué)發(fā)泡劑、無(wú)機(jī)氣體、有機(jī)發(fā)泡劑、二氧化碳、水或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述接近凈成型泡沫坯料的體積等于或小于已經(jīng)形成的成型制品體積的I. 7倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，最大外加應(yīng)變等于或小于80%。
7.一種由權(quán)利要求I所述的方法制成的成型泡沫制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的成型泡沫制品的冷形成方法，其中所述改進(jìn)是利用一種由具有等于或大于0.4的垂直壓縮余量的泡沫板材切割的接近凈成形的泡沫坯料以制造所述成型泡沫制品。
文檔編號(hào)B29C44/56GK102655998SQ201080055246
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者A·薩尼亞爾, C·舒特, C·菲訂, M·米塔格, M·莫雷爾 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司