用於形成成形泡沫體製品的改進方法

2023-10-05 22:39:09

專利名稱：用於形成成形泡沫體製品的改進方法
技術領域：
本發明涉及一種用於將成形泡沫體製品冷成形的改進方法，所述成形泡沫體製品具有高傾斜度的形狀，具有改善的審美外觀，尤其是減少了表面裂紋。改進包括具有減滑空腔表面的模具的使用。
背景技術：
目前在工業中已知並使用多種方法和技術用於由熱塑泡沫體材料，如擠出的聚苯乙烯(XPQ泡沫體成形製品。例如，可以從通過擠出含有發泡劑的熱塑性樹脂形成的泡沫體衝切如玩具和拼圖(puzzles)的形狀。也存在將泡沫體片材成形為以下製品的實例，如盤子、杯子、蛋盒、託盤，以及多種類型的食品容器，如蛤殼式快餐盒(fast food clam shell)、外賣/打包容器等。可以通過熱成形熱塑性泡沫體片材製備更複雜的成形泡沫體製品。這些方法自身適合於由通常的薄泡沫體製備相對簡單的成形製品，其易於從用於製備它們的模具抽出。最近，在以下方面上有顯著的進展通過壓制(或者有時稱作冷成形)獨特泡沫體組合物和/或結構體，成形更複雜，尤其是更厚的熱塑性泡沫體(即，厚度大於Imm的泡沫體)，即成形製品，例如參見美國專利公布2009-006M10。然而，已經發現當通過上述冷成形方法製備時，具有高傾斜度的形狀的簡單的和/或複雜的成形泡沫體製品傾向於裂開。 裂紋是不合乎需要的。取決於製品和/或應用，裂紋可以是審美上以及功能上不可接受的。 適宜的是有一種用於形成具有高傾斜度的形狀的較厚成形泡沫體製品的改進方法，所述方法最小化和/或消除了裂紋。發明概述本發明是這樣一種用於形成具有高傾斜度的形狀的較厚成形泡沫體製品的改進方法，所述方法最小化和/或消除了裂紋。在一個實施方案中，本發明是一種用於製備一個或多個成形泡沫體製品的方法， 所述方法包括以下步驟(i)將熱塑性聚合物與發泡劑一起擠出以形成熱塑性聚合物泡沫體板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，其中所述的這些表面位於由所述板材的擠出方向和寬度限定的平面內，其中所述泡沫體板材具有(i) (a)等於或大於0. 4的垂直壓縮平衡，和(i) (b) 一個或多個壓制表面；以及(ii)通過以下方式將所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面成形為一個或多個成形泡沫體製品和周圍的連續未成形泡沫體板材(ii) (a)使泡沫體板材的一個或多個壓制表面與模具接觸，所述模具包括一個或多個空腔，每個空腔具有限定所述成形泡沫體製品的形狀的周界和空腔表面和
(ii) (b)用所述模具壓制所述泡沫體板材，由此形成一個或多個成形泡沫體製品，其中，每個空腔表面具有減滑表面，所述減滑表面足以使所形成的成形泡沫體製品中的裂紋相對於通過具有平滑空腔表面的空腔壓制形成的成形泡沫體製品中的裂紋減少至少50%。本發明的另一個實施方案是一種用於製備一個或多個成形泡沫體製品的方法，所述成形泡沫體製品具有最大傾度角(θ )，所述方法包括以下步驟(i)將熱塑性聚合物與發泡劑一起擠出以形成熱塑性聚合物泡沫體板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，其中所述的這些表面位於由所述板材的擠出方向和寬度限定的平面內，其中所述泡沫體板材具有(i) (a)等於或大於0. 4的垂直壓縮平衡，和(i) (b) 一個或多個壓制表面，以及(ii)通過以下方式將所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面成形為一個或多個成形泡沫體製品和周圍的連續未成形泡沫體板材(ii) (a)使所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面與模具接觸，所述模具包括一個或多個空腔，每個空腔具有限定所述成形泡沫體製品的形狀的周界和減滑空腔表面，所述空腔表面與所述泡沫體板材之間具有靜摩擦係數(μ)，和(ii) (b)用所述模具壓制所述泡沫體板材，由此形成一個或多個成形泡沫體製品，其中所述最大傾度角與所述靜摩擦係數之間的關係由下式限定μ 彡 tan ( θ )。優選地，在上文公開的本發明的任一個實施方案中減滑空腔表面通過以下方式製造對所述空腔表面施用(apply)砂紙；將砂直接粘附至所述空腔表面上；化學侵蝕所述空腔表面；電腐蝕所述空腔表面；用橡膠、矽、等離子體、凸紋漆或粘性塗料塗覆所述空腔表面；紋飾所述空腔表面；噴砂處理所述空腔表面；噴介質處理所述空腔表面；將所述空腔表面進行壓紋；刮擦所述空腔表面；銑磨所述空腔表面；在所述空腔表面上形成突起，在所述空腔表面上形成壓痕；在所述空腔表面上形成微穿孔；在所述空腔表面上形成肋；在所述空腔表面上形成針狀體；在所述空腔表面上形成鋸齒刃；將所述泡沫體和/或所述模具的壓制表面加熱至所述泡沫體的壓制表面變粘的點；經由所述模具的壓制表面施加真空；或它們的組合。更優選，將每個空腔表面紋飾。優選地，在上文所公開的本發明的方法的每個實施方案中，該泡沫體具有等於或小於1個大氣壓的孔氣體壓力。優選地，在上文公開的本發明的任何一個實施方案中，熱塑性聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯與聚丙烯的共聚物、聚苯乙烯、高抗衝聚苯乙烯；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。優選地，在上文公開的本發明的方法的任何一個實施方案中，發泡劑為化學發泡劑、無機氣體、有機發泡劑、二氧化碳，或其組合。本發明的另一個實施方案是通過在上文公開的方法的任何一個製備的製品。附圖簡述

圖1是本發明的成形泡沫體製品的階梯式變化的說明。
圖2是具有泡沫體板材的成形模具的橫斷面視圖，所述成形模具處於成形之前的打開位置。圖3是具有修剪和成形的發泡板材的成形模具的橫斷面視圖，所述成形模具處於閉合位置。圖4是具有成形的泡沫體製品的成形模具的橫斷面視圖，所述成形模具處於成形之後的打開位置。圖5是描繪了當壓制時泡沫體經受的力之間的關係的自由體受力圖。圖6是顯示了用於將泡沫體板材壓制為類似於一塊西班牙屋瓦的成形泡沫體製品的模具壓制表面的照片複印件。圖7是來自未紋飾的模具壓制表面的類似於一塊西班牙屋瓦的成形泡沫體製品的照片複印件。圖8是來自紋飾的模具壓制表面的類似於一塊西班牙屋瓦的成形泡沫體製品的照片複印件。發明詳述在製備成形固體和/或泡沫體製品的方法中，傳統的模具製造常識指出模具成形表面要儘可能平滑。對於在模具表面上光潔度存在很多原因，例如，僅舉如下幾個例子在部件形成後改善部件從模具的釋放，更好地將模具形狀複製為模製品，光澤部分精加工，更長的模具預期壽命以及更少的保養。現有技術的模具通常由進一步拋光的不鏽鋼或鋁製成，或塗覆有低摩擦塗料如鍍鉻、特弗隆(TEFLON )、無電鍍氮化鎳硼或鎳-PTFE。出乎意料地，已經發現當將成形泡沫體製品冷成形時，隨著成形製品的形狀上的階梯變化(或傾度角)增加，成形泡沫體製品在成形過程中產生裂紋的可能性顯著地增加。對在成形為成形泡沫體製品的處理過程中泡沫體板材面對的摩擦力的深入的研究令人驚訝地將我們引導至本發明的方法，所述方法，如果不是完全消除也可以顯著地減少成形泡沫體製品中的裂紋。本發明是一種將成形泡沫體製品成形，優選冷成形的方法，其中模具的壓制表面與泡沫體的壓制表面之間的靜摩擦係數等於或大於成形泡沫體製品的最大傾度角的正切。可以由任意泡沫體組合物製備本發明的發泡製品。泡沫體組合物包含具有限定在其中的孔的連續基體材料。孔狀(泡沫體)具有本領域通常理解的含義，其中聚合物具有顯著降低的表觀密度，由閉孔或開孔組成。閉孔意指孔中的氣體通過形成孔的聚合物壁與另一個孔的氣體隔絕。開孔意指孔中的氣體不是那樣的受到限制，並且能夠不通過任何聚合物孔壁而流動至大氣中。本發明的泡沫體製品可以是開孔的或閉孔的。閉孔泡沫體具有少於30%，優選20%以下，更優選10%以下並且再更優選5%以下並且最優選以下的開孔率。相反地，開孔泡沫體具有30%以上，優選50%以上，再更優選70%以上，還更優選 90%以上的開孔率。開孔泡沫體可以具有95%以上的開孔率。除非另作說明，根據美國材料試驗協會(American Society for Testing and Materials, ASTM)方法 D62^_05 測定開孔率。適宜地泡沫體製品包括聚合泡沫體，所述聚合泡沫體是具有聚合連續基體材料 (聚合物基體材料)的泡沫體組合物。任何聚合泡沫體是適合的，包括擠出的聚合泡沫體、 膨脹的聚合泡沫體和模製的聚合泡沫體。聚合泡沫體可以包含，並且適宜地包含熱塑性或熱固性聚合物基體材料作為連續相。適宜地，聚合物基體材料具有熱塑性聚合物連續相。
本發明中使用的聚合泡沫體製品可以包括以下各項或由以下各項組成一種或多種熱固性聚合物、熱塑性聚合物，或其組合或共混物。合適的熱固性聚合物包括熱固性環氧樹脂泡沫體、酚醛樹脂泡沫體、脲醛樹脂泡沫體、聚氨酯泡沫體等。合適的熱塑性聚合物包括多於一種熱塑性聚合物的任意一種或任意組合。烯烴聚合物、烯基芳族均聚物和包含烯烴和烯基芳族組分兩者的共聚物是合適的。合適的烯烴聚合物的實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/聚苯乙烯共混物是用於本發明的泡沫體製品特別合適的聚合物。適宜地，泡沫體製品包括具有聚合物基體的聚合泡沫體，所述聚合物基體包含一種或多種烯基芳族聚合物或由一種或多種烯基芳族聚合物組成。烯基芳族聚合物是含有聚合成聚合物結構的烯基芳族單體的聚合物。烯基芳族聚合物可以是均聚物、共聚物或均聚物和共聚物的共混物。烯基芳族共聚物可以是無規共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、橡膠改性的，或其任意組合，並且可以是線性的、支鏈的或其混合物。苯乙烯類聚合物是特別適宜的烯基芳族聚合物。苯乙烯類聚合物具有聚合在聚合物骨架中的苯乙烯和/或取代的苯乙烯單體(例如，α甲基苯乙烯)並且包括苯乙烯均聚物、共聚物及其共混物。聚苯乙烯和高抗衝改性聚苯乙烯是兩種優選的苯乙烯類聚合物。適用於本發明的苯乙烯類共聚物的實例包括苯乙烯與以下各項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)、馬來酸、衣康酸、丙烯腈、馬來酐、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、醋酸乙烯酯和丁二烯。因為聚苯乙烯(PS)的成本與性能之間良好的平衡，它是對於在本發明的泡沫體製品中使用優選的苯乙烯類聚合物。因為苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)易於製備和其單體容易得到，它是對於在本發明的泡沫體製品中使用特別適宜的烯基芳族聚合物。SAN共聚物可以是嵌段共聚物或無規共聚物，並且可以是線性的或支鏈的。SAN提供比聚苯乙烯均聚物的水溶性更高的水溶性， 從而使水性發泡劑的使用變得容易。SAN還具有比聚苯乙烯均聚物的熱變形溫度更高的熱變形溫度，這提供了具有比聚苯乙烯均聚物泡沫體的使用溫度更高的使用溫度的泡沫體。 本方法的適宜實施方案使用包含SAN，甚至是由SAN組成的聚合物組合物。一種或多種烯基芳族聚合物，甚至聚合物組合物自身可以包含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。無論是聚合物組合物僅含有SAN,還是含有SAN與其它聚合物，基於聚合物組合物中所有聚合物的重量，SAN的丙烯腈(AN)組分適宜地以1重量％以上，優選5重量％以上， 更優選10重量％以上的濃度存在。基於聚合物組合物中所有聚合物的重量，SAN的AN組分適宜地以50重量％以下，典型地30重量％以下的濃度存在。當AN以少於1重量％的濃度存在時，除非存在另一種親水組分，否則相對聚苯乙烯的水溶性提高最低。當AN以大於 50重量％的濃度存在時，聚合物組合物當在擠出機中處於熔融相時傾向於受到熱不穩定性的困擾。苯乙烯類聚合物可以具有任何可用的重均分子量(MW)。例證性地，苯乙烯類聚合物或苯乙烯類共聚物的分子量可以是10，000至1，000, 000。苯乙烯類聚合物的分子量
7適宜地少於約200，000，這出乎意料地有助於形成保持出色的表面光潔度和尺寸控制的成形泡沫體部件。以更好的優選方案中，苯乙烯類聚合物或苯乙烯類共聚物的分子量少於約 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。要澄清的是，除非另外明確的聲明，否則本文的分子量以重均分子量報告。可以通過任意合適的方法如本領域中已知的那些測定分子量。苯乙烯類聚合物的橡膠改性均聚物和共聚物是在本發明的泡沫體製品中使用的優選的苯乙烯類聚合物，尤其是當需要提高的抗衝性時。這樣的聚合物包括橡膠改性均聚物和苯乙烯或α-甲基苯乙烯與可共聚的共聚單體的共聚物。優選的共聚單體包括丙烯腈，可以將它單獨使用或以其它共聚單體尤其是以下各項結合使用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、富馬腈和/或N-芳基馬來醯亞胺如N-苯基馬來醯亞胺。高度優選的共聚物含有約70至約80%的苯乙烯單體和30至20%的丙烯腈單體。合適的橡膠包括共軛二烯，尤其是丁二烯的眾所周知的均聚物和共聚物，以及其它橡膠聚合物如烯烴聚合物，尤其是乙烯、丙烯和任選地非共軛二烯的共聚物，或丙烯酸酯橡膠，尤其是在烷基中具有4至6個碳的丙烯酸烷基酯的均聚物和共聚物。此外，如果需要，可以使用上述橡膠聚合物的混合物。優選的橡膠是丁二烯的均聚物和其共聚物，基於橡膠改性的苯乙烯類聚合物的總重量，其量等於或大於約5重量％，優選等於或大於約7重量％，更優選等於或大於約10重量％並且再更優選等於或大於12重量％。基於橡膠改性的苯乙烯類聚合物的總重量，優選的橡膠存在量等於或小於約30重量％，優選等於或小於約25重量％，更優選等於或小於約20重量％並且再更優選等於或小於15重量％。這種橡膠共聚物可以是無規或嵌段共聚物，並且此外可以被氫化以去除殘留的不飽和鍵。橡膠改性均聚物或共聚物優選通過接枝產生工藝製備如通過共聚物在橡膠聚合物的存在下的本體或溶液聚合或乳液聚合。取決於泡沫體製品的所需性質，橡膠粒子尺寸可以大(例如大於2微米)或小(例如少於2微米)並且可以是單峰的平均大小或多峰的， 艮口，不同大小的橡膠粒子大小的混合物，例如大和小橡膠粒子的混合物。在橡膠接枝工藝中還形成不同量的未接枝均聚物或共聚物的基體。在乙烯基芳族單體的橡膠改性(共)聚合物的溶液或本體聚合中，形成基體(共)聚合物。該基體還含有具有接枝在其上並且封閉在其中的(共)聚合物的橡膠粒子。因為高抗衝聚苯乙烯(HIPS)的良好的成本和需要提高的抗衝強度的性能的組合，所述高抗衝聚苯乙烯(HIPS)是對於在本發明的泡沫體製品中使用特別適宜的橡膠改性烯基芳族均聚物。因為丁二烯、丙烯腈和苯乙烯(ABS)三元共聚物的良好的成本和需要提高的抗衝強度和提高的熱性能的性能的組合，所述丁二烯、丙烯腈和苯乙烯(ABQ三元共聚物是對於在本發明的泡沫體製品中使用特別適宜的橡膠改性烯基芳族共聚物。在本發明中使用的泡沫體製品可以通過任何可以想到的方法製備。用於製備聚合泡沫體製品的合適方法包括分批工藝(如膨脹珠粒泡沫體蒸汽室模製工藝)、半分批工藝 (如累積擠出工藝)和連續工藝如擠出泡沫體工藝。適宜地，該工藝是半分批或連續擠出工藝。最優選該工藝包括擠出工藝。膨脹珠粒泡沫體工藝是需要通過將發泡劑結合至聚合物組合物粒料(例如，在壓力下使熱塑性聚合物組合物粒料吸收有發泡劑)製備可發泡聚合物組合物的分批工藝。每個珠粒成為可發泡聚合物組合物。通常，雖然不是必須的，可發泡珠粒經歷至少兩個膨脹階段。通過加熱粒料使其超過它們的軟化溫度並允許發泡劑使珠粒膨脹而進行初始膨脹。通常在模具中用多個珠粒並且之後將珠粒暴露至水蒸汽以進一步使它們膨脹並將它們熔合在一起，從而完成第二次膨脹。通常在第二次膨脹之前將粘合劑塗布在珠粒上以促進珠粒粘合在一起。所得到的膨脹珠粒泡沫體具有遍布該泡沫體的聚合物皮層的特徵性連續網絡。聚合物皮層網絡對應於每個單獨珠粒的表面並且包圍遍布該泡沫體的多組孔。該網絡具有比含有該網絡所包圍的多組孔的泡沫體部分的密度更高的密度。可以通過蒸汽室模製製備複雜製品或部件。可以通過例如用CNC熱線切割而將部件進一步成形為均勻厚度的片材。結構隔熱面板(SIP)是將蒸汽室模製部件泡沫體切割為均勻厚度片材的實例。也可以在反應性發泡過程中製備發泡製品，其中前體材料在發泡劑的存在下反應以形成孔狀聚合物。該類型的聚合物最通常是聚氨酯和聚環氧化物，尤其是例如在都通過引用被結合在此的USP5，234，965和6，423，755中描述的結構聚氨酯泡沫體。典型地，通過在至少一個方向約束膨脹的反應混合物，同時使其在至少一個正交方向自由或接近自由地膨脹，從而將各向異性特性賦予這種泡沫體。擠出工藝通過以下方式在擠出機中製備具有發泡劑的熱塑性聚合物的可發泡聚合物組合物加熱熱塑性聚合物組合物以使其軟化，將發泡劑組合物與軟化的熱塑性聚合物組合物在混合溫度和防止了發泡劑膨脹至任何有意義的程度(優選，防止了任何發泡劑膨脹)的混合壓力下混合在一起，並且之後將可發泡聚合物組合物通過模頭擠出(排出) 至溫度和壓力低於混合溫度和壓力的環境中。在將可發泡聚合物組合物排出至較低壓力下時，發泡劑就將熱塑性聚合物膨脹為熱塑性聚合物泡沫體。適宜地，在混合之後並且在將其通過模頭排出之前將可發泡聚合物組合物冷卻。在連續工藝中，將可發泡聚合物組合物以基本上恆定的速率排出至較低壓力下以使得基本上連續地發泡。擠出泡沫體可以是連續、 無縫的結構體，如片材或型材，這與珠粒泡沫體結構體或其它包含多個單獨泡沫體的組合物相反，所述多個單獨泡沫體被組合在一起以便最大化結構完整性和熱絕緣能力。擠出泡沫體片材可以按所需對其進行擠出後改進，例如邊緣處理(例如，舌和凹槽)，厚度公差控制(例如，通過設計或切削表面)，對片材的頂部和/或底部的處理，如在表面中切割出凹槽寸。累積擠出是半連續擠出工藝，所述工藝包括1)將熱塑性材料與發泡劑組合物混合以形成可發泡聚合物組合物；幻將所述可發泡聚合物組合物擠出至保持在一定溫度和不使可發泡聚合物組合物發泡的壓力下的保持區；所述保持區具有限定了開放至較低壓力區的模孔的模頭和封閉模頭模孔的可打開間門，在所述較低壓力下所述可發泡聚合物組合物發泡；幻周期性地打開間門，同時基本上同時通過可移動壓頭在可發泡聚合物組合物上施加機械壓力以將其從保持區通過模頭模孔排出至較低壓力區中，以及4)使得排出的可發泡聚合物組合物膨脹以形成泡沫體。通過引用被結合在此的美國專利4，323，528在製備聚烯烴泡沫體的內容中公開了這種工藝，而所述工藝容易適用於芳族聚合物泡沫體。美國專利3，268, 636公開了在注射模塑機中進行，並且將具有發泡劑的熱塑性塑料注入模具中並且使其發泡的工藝，有時將該工藝稱作結構泡沫體模塑。累積擠出和擠出工藝製備了沒有這種聚合物皮層網絡的泡沫體。合適的發泡劑包括以下各項的一種或多於一種的任意組合無機氣體如二氧化碳、氬氣、氮氣和空氣；有機發泡劑如水，具有1至9個碳的脂族和環狀烴類，包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、環丁烷和環戊烷；具有1至5個碳的完全和部分滷化的烷烴類和烯烴類，其優選不含氯(例如，二氟甲烷(HFC-32)、全氟甲烷、乙基氟(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)、l，l，l-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))；全部或部分滷化的聚合物和共聚物、適宜地氟化的聚合物和共聚物、再更優選不含氯的氟化聚合物和共聚物；具有1至5個碳的脂族醇類如甲醇、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；以及化學發泡劑如偶氮二甲醯胺、偶氮二異丁腈、苯磺醯胼、4，4_羥苯磺醯基氨基脲、對甲苯磺醯基氨基脲、偶氮二甲酸鋇、N, N' - 二甲基-N，N' - 二亞硝基對苯二甲醯胺、三胼基三嗪和碳酸氫鈉。對於所要發泡的給定熱塑性塑料，基於熱塑性聚合物的類型、發泡劑的類型、泡沫體製品的形狀/構造以及所需的泡沫體密度，不需要過多的實驗，本領域技術人員就可以確定發泡劑的量。通常，泡沫體製品可以具有約16千克/立方米(kg/m3)至約200kg/m3以上的密度。典型地，依賴於特定應用選擇泡沫體密度。優選泡沫體密度等於或小於約160kg/ m3，更優選等於或小於約120kg/m3，並且最優選等於或小於約100kg/m3。泡沫體製品的孔可以具有如依照ASTM D-3576-98所測量的約0. 05至約5. 0毫米(mm)，尤其是約0.1至約3. Omm的平均大小(最大尺寸)。當泡沫體未能具有如在以下數段中描述的至少0. 4的壓縮比時，具有更大的平均孔大小，尤其是最大尺寸為約1. 0至約 3. Omm或約1. 0至約2. Omm的泡沫體製品具有特殊的用途。當在三個正交方向Ε、V和H評估泡沫體的壓縮強度時，確定泡沫體製品的壓縮強度，其中E是擠出方向、V是在泡沫體離開擠出模頭之後垂直膨脹的方向並且H是泡沫體離開擠出模頭之後水平膨脹的方向。這些測得的壓縮強度CE、Cv *CH，分別與這些壓縮強度的總和Ct相關，以使得CE/CT、CV/CT和CH/CT的至少一個具有至少0. 40的值，優選至少0. 45 的值並且最優選至少0. 50的值。當使用這樣的泡沫體時，壓制方向適宜地平行於泡沫體中的最大值。用於製備本發明的泡沫體製品的聚合物可以含有添加劑，其典型地分散在連續基體材料中。通用的添加劑包括以下各項的任意一種或多於一種的組合紅外衰減劑(例如， 炭黑、石墨、金屬薄片、二氧化鈦)；粘土如天然吸附劑粘土(例如，高嶺石和蒙脫石)和合成粘土；成核劑(例如，滑石和矽酸鎂)；填料如玻璃或聚合纖維或玻璃或聚合珠粒；阻燃劑(例如，溴化阻燃劑如溴化聚合物、六溴環十二烷，含磷阻燃劑如磷酸三苯酯，以及可以包含協同劑例如二枯基和聚枯基的阻燃劑成套試劑)；潤滑劑(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光穩定劑；熱穩定劑；以及著色劑如染料和 /或顏料。最優選的泡沫體製品是成形泡沫體製品，所述成形泡沫體製品可以如上所述以泡沫體板材的形式由發泡聚合物製備，並且將其進一步成形以給出成形泡沫體製品。在這裡術語板材的使用僅僅為了方便而使用，應理解為除平面板以外的具有矩形橫截面的構造， 可以是擠出的和/或發泡的(例如，擠出片材、擠出型材、原位注入泡沫體膠塊等)。成形泡沫體製品的尤其可用的方法是從泡沫體板材開始，所述泡沫體板材由包含發泡劑的熱塑性塑料擠出。按照慣例，但是不受其限制，將板材的擠出視為水平擠出(擠出方向正交於重力方向)。使用這樣的慣例，當擠出時，板材的上表面是離地面最遠的表面，並且板材的下表面是與地面最近的表面，而泡沫體的高度(厚度)與地面正交。如這裡所定義的，成形意指發泡製品典型地具有一種或多種輪廓，所述輪廓如圖1中所示在具有厚度17的成形泡沫體製品10中在高度32上產生至少1毫米以上的階梯式變化(印痕)。成形製品具有至少一個非平面表面。通過使用這樣的泡沫體板材1令人驚訝地增強了成形泡沫體製品的成形，所述泡沫體板材具有CE/CT、CV/CT和CH/CT的至少一個為至少0. 4的至少一個方向，所述CE/CT、Cv/ Ct和CH/CT (壓縮平衡)的一個，CE、Cv和Ch為孔狀聚合物在三個正交方向Ε、V和H各自的壓縮強度，其中這些方向的一個為泡沫體中最大壓縮強度的方向並且Ct等於CE、CV和Ch之禾口。在泡沫體板材1成形後，例如通過從泡沫體板材的上或下表面移除層或者通過在上和下表面之間切割泡沫體板材以產生與上和下表面相反的兩個壓制表面，產生了壓制表面30。可用於製備壓制表面的合適的設備是帶鋸、計算機數控(CNC)砂輪線切割機、CNC熱線切割設備等。當移除層時，可以使用與剛才所述的相同的切割方法，並且可以使用其他方法如刨削、銑磨或砂紙打磨。典型地，在從泡沫體板材的上和/或下表面移除層和/或切割板材之後，所得到的具有壓制表面的板材為至少約數毫米厚至最多約60釐米厚。通常，當移除層時，材料的量為至少約一毫米並且可以是可用於進行該方法的任意量如1. 2,1. 4,1. 6,1. 8、2、2. 5、3、 3. 5、4、5毫米或者確定可用的任意後面的量如移除作為擠出熱塑性泡沫體的結果所形成的任意皮層的量，但是典型地不多於10毫米。在另一個實施方案中，將泡沫體切割並且從與切割表面相反的上或下表面移除層以形成兩個壓制表面。在特定的實施方案中，具有壓制表面的泡沫體板材1具有從壓制表面30至泡沫體板材的相反表面34的密度梯度。通常，適宜地是從壓制表面至泡沫體板材的相反表面具有至少5 %、10 %、15 %、25 %、30 %或甚至35 %的密度梯度。為說明密度梯度，如果在表面 (即，在表面的1毫米或2毫米內)的泡沫體的密度是3. 0磅/立方英尺(pcf)，對於10% 的梯度，在泡沫體的中心密度將是2. 7或3. 3pcf。在本發明的一個實施方案中，成形泡沫體製品10可以被形成為泡沫體板材1並且在後繼的並且分離的步驟中，將成形泡沫體製品從連續未成形泡沫體板材16分離或修剪出來。在另一個實施方案中，在與模具接觸之前可以將板材切削1以配合到成形模具中，切削髮泡板材有時稱作泡沫體板材。在另一個實施方案中，可以從壓制的板材切削出最終形狀，例如，可以將泡沫體板材1壓制以在壓制表面中形成形狀並且隨後將成形泡沫體製品從壓制的泡沫體板材切削出來。當切削泡沫體時，可以使用任意合適的方法，如本領域中已知的那些和之前描述的用於切削泡沫體以形成壓制表面的方法。在再另一個優選的實施方案中，在成形泡沫體製品的形成的同時通過切邊凸稜51將成形泡沫體製品從連續未成形泡沫體板材切下。此外，因為在壓制表面中已經形成了壓制的形狀，也可以使用包括加熱的方法以切削泡沫體。本發明的方法可以使用成型機(有時稱作壓機)以形成本發明的成形泡沫體製品。該方法通常被稱為非連續的，因為它由以下循環組成將泡沫體板材放置在打開的模具中，將模具關閉以形成製品，接下來在形成製品之後將模具打開。將成形泡沫體製品從模具移出，將新的泡沫體板材插入至該模具中並且重複該過程。典型地，壓機具有固定壓板和可以固定有成形模具的可移動壓板。板材的壓制表面與成形模具如模頭面或模具接觸。這裡模頭面和/或模具意指任意具有壓印形狀和/或空腔的模具，其當壓入泡沫體板材中時將使得泡沫體具有模頭面的形狀。換言之，構成成形模具的材料是使得當壓向泡沫體板材時不變形而泡沫體板材變形以形成並保持成形模具、 模頭面和/或模具空腔的所需形狀的材料。典型地，模具包括腔部或半陰模，以及陽模部或半陽模。模具的半陰模可以固定至固定壓板，但是更經常地固定至可移動壓板。在下文中， 當將具有空腔的半模固定時，可移動壓板稱作可移動成形表面，並且固定壓板稱作固定成形表面。固定壓板可以具有也可以不具有固定有陽模的半模。備選地，本發明的方法可以使用壓延機，有時稱作輥壓機，形成本發明的成形泡沫體製品。通常將該方法稱作連續的，因為它包括使泡沫體板材通過一個或多個連續循環的將形狀壓至成形泡沫體製品中的輥(未畫出)。在輥成形中，使板材的一個或多個壓制表面與成形輥的輥面接觸。這裡輥面意指任何具有確定形狀的輥，所述輥當壓至泡沫體板材中時將使得泡沫體採取輥面的形狀。換言之，製成輥面的材料是使得當壓向泡沫體板材時不變形，但是泡沫體板材變形以形成並保持所需的輥面形狀的材料。輥速將依賴於所成形的泡沫體板材的詳細情況而改變，例如泡沫體的組成、泡沫體板材的厚度、賦予泡沫體板材的形狀等。優選地，輥速儘可能快以提供可接受的成形泡沫體製品。優選輥速等於或大於5英尺/分鐘(fpm)，更優選等於或大於IOfpm，再更優選等於或大於25fpm，並且再更優選等於或大於40fpm。輥直徑，尤其是成形輥直徑，等於或大於泡沫體板材的厚度。優選地，多個輥獨立地為等於或大於泡沫體板材的厚度的2倍，更優選4倍，再更優選6倍，再更優選8倍，再更優選泡沫體板材的厚度的10倍。輥甚至可以大於泡沫體板材的厚度的10倍，輥直徑的尺寸僅由輥成形設備的任意實用限制所限定。設定輥隙以使得該空隙小於泡沫體板材的厚度。優選設定該空隙以使得施加應變與壓縮變形比等於或小於10，更優選等於或小於2. 5，再更優選等於或小於1. 5，並且再更優選等於或小於1。從實用的角度，不應將輥隙設定至導致在泡沫體板材的表面上的成形壓力大於1，200磅/平方英寸(psi)的厚度。在非連續的和/或連續的任何一種工藝中，可以將泡沫體板材兩側都成形，在這個實施方案中具有空腔的半模和具有陽模的半模兩者都賦予成形泡沫體製品形狀，或者兩個輥都賦予成形泡沫體製品形狀。在另一個實施方案中，僅將泡沫體板材的一個表面成形。 在這個實施方案中，僅在通過具有帶有空腔的半模的壓板或通過單個輥壓制的一個表面上將泡沫體製品成形。在這個實施方案中，用於非連續工藝，可以將泡沫體板材直接壓向另一個壓板或者壓向具有固定至另一個壓板的具有陽模的半模。
1
典型地，當壓制時，將泡沫體的至少一部分壓制以使得將泡沫體壓縮至如圖1中所示的所要壓制的泡沫體厚度17的95%以下的厚度，這典型地對應於剛超過泡沫體的屈服應變(使泡沫體彈性變形)。同樣地，當壓制該部分時，泡沫體的最大變形(使泡沫體彈性變形)典型地不多於所要壓制的泡沫體板材1的初始厚度15的約20%。換言之，壓制泡沫體的最終厚度(成形泡沫體製品)等於或小於泡沫體板材的初始厚度的80%。因為通常需要一定形狀，成形模具或輥典型地具有輪廓，所述輪廓如圖1中所示在具有厚度15的泡沫體10中在高度32上產生至少1毫米的印痕(階梯式變化)。可以使用任何合適的技術如接觸測量技術(例如，坐標測量機、直讀式厚度計、輪廓卡規)和非接觸技術如包括雷射方法的光學方法測量印痕的高度/深度32。階梯式變化的高度32可以大於1毫米如1. 5、2、2. 5、3、3. 5、4、5、6、7、8、9和10至這樣的高度在這一點上沒有更多的泡沫體孔破裂以使得壓制進一步開始使泡沫體的塑料(聚合物)彈性變形。令人驚訝地，階梯式變化可以在泡沫體經過剪切處形成。例如，在高度33的階梯式變化中，泡沫體相對於泡沫體10的壓制表面30可以具有約45°至約90°的剪切角或傾度角33(θ)。應該明白的是剪切角θ可以不是線性的，而是可以具有一些彎曲部分，在這些情況下該角是在該彎曲部分上的平均值。令人驚訝地該角可以大於60°、75°或甚至 90°，同時仍然保持出色的光潔度和外觀。沿模具表面任意點處的傾度角被定義為在模具的那個位置所取的角的正切。在本發明的另一個方面，將具有比泡沫體中的開孔濃度更高的泡沫體表面開孔濃度的泡沫體接觸並壓制以形成形狀。在本發明的這個方面中泡沫體可以是任意泡沫體，優選苯乙烯類泡沫體，如上面描述的擠出苯乙烯類聚合物泡沫體。它也可以是任意其他的苯乙烯類聚合泡沫體如本領域中公知的那些，包括，例如，如通過美國專利4，485，193和上文中引用的每個美國專利所述的典型地在壓力下將發泡劑加入聚合物珠粒的情況。對於開孔梯度，該梯度與上面對於密度梯度所描述的那些相同，這裡開孔的濃度 (如果用顯微鏡測定)為表面上按全部孔計的開孔數目。通常，在本發明的這個方面，在表面上開孔的量為至少5%直至完全開孔。適宜地， 表面上的開孔按下列增加的順序為至少6%、7%、8%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、 70%、80%、90%和在表面上完全開孔。泡沫體可以具有通過機械裝置如上面描述的那些(例如，刨削/機械加工或切削) 在表面上形成的開孔，或者所述開孔可以通過化學方式產生，例如，通過使用合適的表面活性劑以使在表面的閉孔破裂。將具有較高開孔濃度的泡沫體表面與成形模具接觸並如上所述壓制。在優選的實施方案中，對於這樣的泡沫體，將成形模具的一或兩側，例如，模頭表面和/或模具的兩側加熱，但是不加熱泡沫體(環境15-30°C )並且將泡沫體壓制。令人驚訝地，與用在表面上不具有這種開孔的泡沫體進行相同的操作(在此情況下，泡沫體的外觀退化)比較，加熱帶有在表面上具有開孔的泡沫體的模頭表面產生出色的表面輪廓和外觀。在本發明的另一個實施方案中，可以將成形泡沫體製品穿孔。這樣的製品可以具有多個穿孔。這裡將穿孔定義為意指一個或多個從一個表面至另一個表面，即，從上表面至下表面穿過泡沫體板材/成形製品的孔。可以在任何時刻出現穿孔，換言之，可以在成形為成形泡沫體製品之前對泡沫體板材進行穿孔，或者將兩者組合。穿孔貫穿成形泡沫體製品，
13例如對於由泡沫體板材製成的成形泡沫體製品，貫穿泡沫體板材的深度。可以通過任何可以接受的方式將泡沫體穿孔。將泡沫體製品穿孔可以包括用一個或多個尖的、鋒利的物體如針、銷、刺、釘等將泡沫體製品刺穿。然而，可以通過除了鋒利、尖銳的物體以外的其他方式如鑽、雷射切割、高壓流體切割、氣槍、射彈等完成穿孔。可以以與通過引用結合在此的美國專利5，424，016中所公開的類似的方式製造穿孔。當用加熱的成形模具壓制時，與泡沫體的接觸時間典型地為約0. 1秒至約60秒。 優選停留時間為至少約1秒到至多約45秒。當用加熱的成形模具壓制時，成形模具的溫度不能過熱或者保持過長時間以使得泡沫體劣化。典型地，成形模具的溫度為約50°C至約200°C。優選該溫度為至少約60°，更優選至少約70°C，再更優選至少約80°C並且最優選至少約90°C至優選至多約190°，更優選至多約180°，再更優選至多約170°C並且最優選至多約160°C。成形模具對成形泡沫體製品提供形狀。成形模具或輥包括成形空腔(形狀)和所有用於溫度控制、修剪、排出等所需的設備。最經常的情況是，成形模具，如模具，包括兩個半部，一個可以是固定壓板60或者被安裝在固定壓板(有時稱作陽模側或固定成形表面) 上，另一個半模50安裝至可移可移動壓板70 (有時稱作腔側或可移動成形表面)並且隨其移動。製品的形狀將決定成形模具的設計和複雜度。在最簡單的情況下，將具有腔的半模固定至可移動壓板並且固定成形表面為固定壓板自身60 (圖2至圖4)。在本發明的優選實施方案中，固定成形表面是平的，換言之，對泡沫體板材不賦予形狀，以及可移動成形表面， 或者空腔，具有當壓印在泡沫體板材上時賦予泡沫體板材壓制表面30的限定形狀(圖2至圖4)。在本發明的另一個實施方案中(未在附圖中描繪)，成形模具的固定和可移動成形表面兩者都賦予泡沫體板材形狀。在本發明的一個實施方案中，本發明的成形/修剪步驟，將泡沫體板材與泡沫體板材的一個或多個壓制表面30相反的表面34放置在固定成形表面，如固定壓板60上。可以朝向或遠離其上放置有板材的固定壓板移動的可移動壓板70包括成形模具50，例如，單腔模具或任選的多腔模具的可移動成形表面。為成形泡沫體，可移動壓板朝向固定壓板移動以使板材的一個或多個壓制表面30與成形模具50的可移動成形表面接觸並壓制。對於多腔模具，每個空腔可以在形狀方面相同或者可以具有與腔數一樣多的不同形狀，也可以存在具有相同的第一形狀的多個腔與具有一個或多個與第一形狀不同的形狀的多個腔結合的組合。在多腔模具中空腔的布置可以是並排、一前一後、或者任何其他所需的構造。在每個模製循環中，多腔模具在板材中製造多於一個的成形製品。我們發現形成具有一個或多個大傾度角的成形泡沫體製品的方法中，在壓制泡沫體步驟的過程中，泡沫體的壓制表面可能相對於模具壓制表面滑動，導致泡沫體壓制表面的結構完整性上的缺陷。當由泡沫體的壓制表面經受的橫向力超過發泡的熱塑性塑料的極限拉伸應變時產生缺陷。缺陷會將其自身表現為裂紋、泡沫體的切斷、泡沫體表面分離，或其組合，其中的任何一種導致審美上和/或功能上不可接受的成形泡沫體製品。自由體受力5中描述了在成形為成形泡沫體製品的過程中泡沫體板材經受的摩擦力。在圖5中使用了以下縮寫/約定F。壓縮力Ff摩擦力
W 重量N法向力μ泡沫體板材與模具表面之間的靜摩擦係數θ剪切(傾斜)角g重力加速度。兩個固體表面之間的靜摩擦係數(μ )定義為產生滑動所需要的切向力(ig除以表面之間的法向力(N)的比μ = Ff/N(1)對於水平表面，移動放在平坦表面上的固體的水平力(Ff)為Ff = μ* 固體的質量 *g。(2)如果將物體放在傾斜平面上，該物體因為摩擦阻力而免於滑下。如果平面的角度增加，存在物體開始從該平面滑下的角度。這就是休止角(Θ)並且該角度的正切與摩擦係數(μ)相同μ = tan( θ )。(3)因此，為了使物體不從平面滑下，靜摩擦係數必須等於或大於該角度的正切μ > tan( θ )。(4)在本發明的方法的一個實施方案中，模具表面的壓制表面與泡沫體的壓制表面之間的靜摩擦係數優選等於或大於該角的正切。增加泡沫體與模具的壓制表面之間的摩擦的目的是減少橫向力。當將模具壓至在非平坦區域帶有低摩擦的泡沫體中時，由該模具施加至泡沫體的法向力不在所需的成形方向上。這在橫向上產生橫向力並且我們相信它是擴大裂紋的貢獻因素之一，如果不是主要貢獻因素。泡沫體與模具的壓制表面之間的高摩擦界面產生抵消橫向力的摩擦力，消除了橫向上的力並且從而消除了裂紋。靜摩擦係數被分類為「系統性質」。對於特定的模具和特定的泡沫體，它依賴於系統變量如模具/泡沫體溫度、壓機/輥速度、模具/泡沫體表面粗糙度、泡沫體密度、泡沫體孔眼大小等。可以通過實驗測量靜摩擦係數，而無法計算得出。更粗糙的表面傾向於具有更大的有效值。經驗上，靜摩擦係數必須等於或大於成形泡沫體製品中最大傾度角的正切。 實際上，為獲得泡沫體壓制表面完整性，必須最小化模具中泡沫體板材的滑動。如果泡沫體壓制表面沿模具表面的界面滑動，產生可能導致泡沫體的最終破壞並產生表面裂紋的橫向應變。如果將泡沫體壓制表面滑動減少或消除，將減少橫向應變並可以避免最終的缺陷。優選地，當將模具的壓制表面壓至泡沫體板材中時所賦予的拉伸應變小於熱塑泡沫體的極限拉伸應變。可以採用減少表面滑動的任何方式，如，但是不限於，在泡沫體壓制表面與模具壓制表面之間增加摩擦、機械聯鎖、化學粘附，或其組合。對於本發明的方法，必須將泡沫體的壓制表面與模具的壓制表面之間的滑動最小化。換言之，模具必須具有有效地「抓住」泡沫體的壓制表面的減滑或止滑表面，以便將相對於模具的滑動減少或消除。如果當將模具的壓制表面壓至泡沫體板材中時所賦予的拉伸應變小於熱塑泡沫體的極限拉伸應變，滑動最小化並且可以將成形泡沫體製品的裂紋減少或消除。對於PS苯乙烯類泡沫體板材、SAN苯乙烯類泡沫體板材和/或PS或SAN的衝擊改性的苯乙烯類泡沫體板材，當將模具的壓制表面壓至泡沫體板材中時所賦予的拉伸應變優選小於或等於極限應變，更優選小於或等於極限應變的80%，並且再更優選小於或等於極限應變的60%。任何對模具空腔的壓制表面賦予足以減少泡沫體板材在壓制過程中的滑動的減滑或止滑表面例如，粗糙的空腔表面的方法是可以接受的。例如，可以將砂紙施用於模具成形表面或者將砂或等價物直接粘附至該表面；可以將模具成形表面化學侵蝕或電腐蝕； 可以將模具成形表面用橡膠、矽、等離子體(Plasma)、凸紋漆或任意種類的粘性(引起摩擦的)塗料塗覆；通過紋飾、噴砂、噴介質、壓紋、刮擦、銑磨等實現表面粗糙化；可以在模具成形表面上製成突起、壓痕、微穿孔、肋、針狀體、鋸齒刃；將模具的壓制表面和/或泡沫體加熱至泡沫體的壓制表面變粘的點；通過模具的壓制表面施加真空；或其組合。優選，將模具的壓制表面紋飾。如本文所定義的，平滑空腔表面是這樣的在泡沫體與模具空腔之間出現的機械聯鎖可以忽略不計。傳統上，平滑空腔表面是機械加工過的、拋光的表面、塗鉻的、塗特弗隆 (TEFLON)的等。當使用帶有平滑空腔表面的模具壓制本發明的泡沫體為具有30°以上的剪切角的成形泡沫體製品時(因為空腔表面是平滑的，這不是本發明的實施例)，在壓制過程中可能出現泡沫體板材的滑動，產生成形泡沫體製品中的裂紋。優選地，本發明的模具的空腔表面具有這樣的表面粗糙度，該表面粗糙度足以使所形成的成形泡沫體製品中的裂紋相對於通過帶有平滑空腔表面的空腔壓制的成形泡沫體製品中的裂紋減少至少50 %，更優選至少60 %，再更優選至少70 %，再更優選至少80 %， 再更優選至少90%，再更優選至少95%，並且最優選相對於通過帶有平滑空腔表面的空腔壓制的成形泡沫體製品減少至少98%。測試方法使用QMS 密度分布儀(型號 QDP-OIX，來自 Quintek Measurement Systems, Inc.Knoxville, TN)測試沿每個泡沫體板材的厚度上的密度分布。將高壓kV控制(High Voltage kV Control)設定為 90%，將高壓電流控制(High Voltage Current Control)設定為23%並且檢測器電壓(Detector Voltage)為大約8v。在泡沫體的整個厚度上每隔 0. 06mm收集數據點。在χ射線路徑平面上泡沫體樣品的近似厚度為2英寸。基於測得的所測試的泡沫體部分的線性密度，對於每個樣品單獨計算質量吸收係數。將表皮密度P <&以最大值報告，而將芯密度P Ε在大約5mm範圍內平均。之後根據以下公式計算以百分比為單位的密度梯度
密度梯度(百分比)= 100 ·("芯-"表皮)
"表皮使用配備有5.0位移卡和4，OOOlbf負荷卡的材料測試系統(Materials Test System)測量每個材料的壓縮響應。將測量每個板材的近似厚度的立方體樣品以0. 06 .1 的壓縮應變速率壓縮。因此，根據以下公式設定以英寸/分鐘為單位的MTS的十字頭速度十字頭速度=應變速率*厚度*60這裡以英寸為單位測量泡沫體試樣的厚度。根據ASTM D1621計算每個泡沫體試樣的壓縮強度，同時如下計算總壓縮強度Cst Cst — CSV+CSE+CSH
其中Csv、Cse和Csh分別對應於垂直方向、擠出方向和水平方向上的壓縮強度。因此，可以如下所示計算每個方向上的壓縮平衡R Rv = CSV/CSTRe = CSE/CSTRh = CSH/CST在25mmx25mmx50mm樣品上通過使用阿基米德(Archimedes)方法測量開孔率。雖然在下面的實施例中描述了本發明的特定實施方案，顯而易見的是可以在不偏離如通過下列權利要求的適當解釋所定義的本發明的範圍的情況下對這些特定實施方案進行大量的變化和修改。可以通過下式由粗糙裂紋值I 。v與平滑裂紋值S。v之比確定裂紋減少百分比C；Cr = (1_RCV/SCV)*100其中通過以下方式對於由帶有平滑空腔表面的模具壓制的成形泡沫體製品手工計算裂紋值S。v 首先測量由帶有平滑空腔表面的模具製成的成形泡沫體製品(或其特定部分)中每個裂紋的長度，並且之後將每個單獨的裂紋長度相加在一起以得到以長度為單位的總平滑裂紋值S。v。通過以下方式對於由帶有減滑空腔表面的模具壓制的成形泡沫體製品手工計算裂紋值R。v 首先測量由帶有減滑空腔表面的模具製成的成形泡沫體製品(或與在由帶有平滑空腔表面的模具壓製成的成形泡沫體製品中所使用的相同的特定部分)中每個裂紋(如果有)的長度，並且之後將每個單獨的裂紋長度相加在一起以得到以長度為單位的總減滑裂紋值R。v。
實施例對於比較例A和實施例1，使用可得自陶氏化學公司(Dow Chemical Co.), Midland，MI的IMPAXX 300泡沫體板材。IMPAXX 300泡沫體板材是具有在長度、寬度和厚度方向分別測量為2，200mmX600mmX110mm的尺寸的擠出聚苯乙烯泡沫體。IMPAXX 300泡沫體板材具有約-18. 6%的密度梯度，約4. 9的開孔率，和約0. 6大氣壓(atm)的孔氣體壓力。通過從IMPAXX 300泡沫體板材的頂部和底部刨削移除約7毫米(mm)的層。之後將刨削的IMPAXX 300泡沫體板材切割以提供刨削表面(上或下)與切割表面(芯)相反的，在長度、寬度和厚度方向分別測量為大約355mmXMlmmX50mm的泡沫體板材。之後在環境溫度下將泡沫體板材的切割，或芯表面靠著包含西班牙屋瓦(圖6)形狀的模具空腔的可移動成形表面壓縮，直至可移動上壓板接觸到一系列的19mm止位塊。一旦接觸止位塊，壓板打開並且將類似於一塊西班牙屋瓦的成形泡沫體製品從鑄造模具的表面移出而不具有在模具中駐留或停留的時間。在壓制過程中，泡沫體經受約60至約65%的最大施加壓縮應變。通過帶有銑成西班牙屋瓦形的壓制表面的鋁壓縮夾具(模具)壓制泡沫體坯料。 所得到的成形泡沫體製品是帶有西班牙屋瓦外觀的測量為997mmX600mmX78mm的板。模具空腔/板的周界由測量為約0.38英寸(in.)寬並且約1，125英寸長的鑲邊肋界定。將夾具安裝至MTS Millutensil修整衝模壓力機的移動板。將Millutensil設定為12英寸 /分鐘(in./min.)的十字頭速度，並且將泡沫體樣品壓縮2. 25in.(即，移動板離固定板 0.75in.)。對於比較例A，模具空腔的壓制表面由鋁的實心坯機械加工而成，得到平滑的機械加工表面。之後將其送至Plymouth MI的Sun Coating Co.，以將其用特弗隆(TEFLON )塗覆，得到平滑空腔表面。對於實施例1，將模具空腔的壓制表面通過以下方式紋飾用裝有SN-460鋼塊(Steel Nugget)介質的Wheelabrator 48英寸Spin Blast介質噴射機進行介質噴射。將該模具在Wheelabrator內處理數(a couple of)分鐘以充分地紋飾表面。 裂紋減少80%。 圖7是用平滑壓制表面製成的成形泡沫體製品的照片(比較例A)。圖8是用紋飾的壓制表面製成的成形泡沫體製品的照片(實施例1)。如可以看出的，本發明的實施例證明了在成形泡沫體製品中表面裂紋的出色的減少。
權利要求
1.一種用於製備一個或多個成形泡沫體製品的方法，所述方法包括以下步驟(i)將熱塑性聚合物與發泡劑一起擠出以形成熱塑性聚合物泡沫體板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，其中所述的這些表面位於由所述板材的擠出方向和寬度限定的平面內，其中所述泡沫體板材具有(i) (a)等於或大於0. 4的垂直壓縮平衡，和(i)(b) 一個或多個壓制表面， 以及( )通過以下方式將所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面成形為一個或多個成形泡沫體製品和周圍的連續未成形泡沫體板材(ii)(a)使所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面與模具接觸，所述模具包括一個或多個空腔，每個空腔具有限定所述成形泡沫體製品的形狀的周界和空腔表面，和(ii) (b)用所述模具壓制所述泡沫體板材，由此形成一個或多個成形泡沫體製品， 其中每個空腔表面具有減滑表面，所述減滑表面足以使所形成的成形泡沫體製品中的裂紋相對於通過具有平滑空腔表面的空腔壓制形成的成形泡沫體製品中的裂紋減少至少 50%。
2.一種用於製備一個或多個成形泡沫體製品的方法，所述成形泡沫體製品具有最大傾度角(θ )，所述方法包括以下步驟(i)將熱塑性聚合物與發泡劑一起擠出以形成熱塑性聚合物泡沫體板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，其中所述的這些表面位於由所述板材的擠出方向和寬度限定的平面內，其中所述泡沫體板材具有(i) (a)等於或大於0. 4的垂直壓縮平衡，和(i)(b) 一個或多個壓制表面， 以及(ii)通過以下方式將所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面成形為一個或多個成形泡沫體製品和周圍的連續未成形泡沫體板材(ii) (a)使所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面與模具接觸，所述模具包括一個或多個空腔，每個空腔具有限定所述成形泡沫體製品的形狀的周界和減滑空腔表面，所述空腔表面與所述泡沫體板材之間具有靜摩擦係數(μ )，和(ii) (b)用所述模具壓制所述泡沫體板材，由此形成一個或多個成形泡沫體製品， 其中所述最大傾度角與所述靜摩擦係數之間的關係由下式限定 μ 彡 tan ( θ )。
3.權利要求1或2所述的方法，其中所述減滑空腔表面通過以下方式製造對所述空腔表面施用砂紙；將砂直接粘附至所述空腔表面上；化學侵蝕所述空腔表面；電腐蝕所述空腔表面；用橡膠、矽、等離子體、凸紋漆或粘性塗料塗覆所述空腔表面；將所述空腔表面進行紋飾；噴砂處理所述空腔表面；噴介質處理所述空腔表面；將所述空腔表面進行壓紋；刮擦所述空腔表面；銑磨所述空腔表面；在所述空腔表面上形成突起，在所述空腔表面上形成壓痕；在所述空腔表面上形成微穿孔；在所述空腔表面上形成肋；在所述空腔表面上形成針狀體；在所述空腔表面上形成鋸齒刃；將所述模具的壓制表面和/或所述泡沫體加熱至所述泡沫體的壓制表面變粘的點；經由所述模具的壓制表面施加真空；或它們的組口 O
4.一種用於製備一個或多個成形泡沫體製品的方法，所述方法包括以下步驟(i)將熱塑性聚合物與發泡劑一起擠出以形成熱塑性聚合物泡沫體板材，所述板材具有厚度、上表面和下表面，其中所述的這些表面位於由所述板材的擠出方向和寬度限定的平面內，其中所述泡沫體板材具有(i) (a)等於或大於0. 4的垂直壓縮平衡，和(i)(b) 一個或多個壓制表面， 以及( )通過以下方式將所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面成形為一個或多個成形泡沫體製品和周圍的連續未成形泡沫體板材(ii)(a)使所述泡沫體板材的所述一個或多個壓制表面與模具接觸，所述模具包括一個或多個空腔，每個空腔具有限定所述成形泡沫體製品的形狀的周界和空腔表面，其中將每個空腔表面進行紋飾，禾口(ii) (b)用所述模具壓制所述泡沫體板材，由此形成一個或多個成形泡沫體製品。
5.權利要求1或4所述的方法，其中所述泡沫體具有等於或小於1個大氣壓的孔氣體壓力。
6.權利要求1或4所述的方法，其中所述熱塑性聚合物是聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯與聚丙烯的共聚物；聚苯乙烯，高抗衝聚苯乙烯；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；聚氯乙烯；聚苯醚和聚苯乙烯共混物。
7.權利要求1或4所述的方法，其中所述發泡劑是化學發泡劑、無機氣體、有機發泡劑、 二氧化碳或它們的組合。
8.—種通過權利要求1或4所述的方法製備的成形泡沫體製品。
全文摘要
本發明涉及一種用於將成形泡沫體製品冷成形的改進方法，所述成形泡沫體製品具有高傾斜度的形狀，具有改善的審美外觀，尤其是減少了表面裂紋，本發明還涉及由其所製備的製品。改進是使用帶有減滑空腔表面，優選紋飾的空腔表面的模具。
文檔編號B29C44/56GK102470574SQ201080030579
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月1日 優先權日2009年7月8日
發明者查德·舒特, 凱西·菲廷, 薩瑪爾·泰利, 邁倫·毛雷爾, 阿蘭·薩尼亞爾, 馬修·米塔格 申請人:陶氏環球技術有限責任公司