用於模製擠出聚合物泡沫的低於常壓形態控制工藝及由此產生的製件的製作方法
2023-04-27 22:38:12 1
本發明涉及模製擠出聚合物泡沫技術領域，並且尤其涉及採用低於常壓工藝的吹模法，通過在基本製件形狀形成後施加特定壓力和熱邊界條件，低於常壓工藝既改善泡沫細胞的形態又改善製件壁的結構特性。特別是，泡沫樹脂製件形狀承受的包含極端低於常壓的精確壓力控制狀況能夠動態改變整個製件的細胞結構，並且因此提供多個處理優點和性能優點。
背景技術：
泡沫吹模技術領域的當前狀態包括引入如果需要具有相容樹脂和適當成核劑的擠出機內的化學或者物理髮泡劑。無論採用什麼方式，要求的結果都是產生單相流體，該單相流體在擠出系統中在溫度和壓力條件情況下均勻。在從擠出系統排出到模具端頭處的周圍環境中後，流體壓力的突然降低產生從來自一次單相聚合物熔融物的溶液出來的氣體並且在聚合物共混物固有的或者分散的成核劑固有的斷續處出現的成核點處形成充氣細胞。在理想情況下，細胞以球形生長，並且保持獨立，且數量眾多，因為操縱擠出部並且使其形成為其最終形狀。該過程是非常動態的、持久拉伸力、連續變化的非線性材料特性變化、溫度和壓力梯度、改變聚合物內的氣體的擴散性和溶解性、細胞內壓力、細胞聚結和破壞等等。通常，必須採用呈現熔體指數、熔體拉伸、應變硬化等等的特定組合的聚合物或者聚合物共混物，從而被正確擠出、發泡並且使得與預定製件形狀正確相符。，操縱相對於周圍大氣壓非常低壓力的空氣、張拉相對於周圍大氣壓非常低壓力的空氣以及將相對於周圍大氣壓非常低壓力的空氣吹入該型坯中，以在模製空腔上形成該型坯的過程自然使該細胞結構扁平並且變長，失去其更理想的圓形或者多面體形狀。
泡沫吹模技術現狀是將足夠的氣體送到聚合物，以在模具端頭處產生足夠多的泡沫，從而在保持最大量的鬆散泡沫細胞和低產品密度時，繼續存在從擠出型坯到形成商品的過度。因為在冷卻時，樹脂中的氣體的壓力、擴散性和溶解性發生變化，所以在冷卻和後續施加成形壓力時，因為氣體重新吸入樹脂中，一些細胞的體積簡單收縮甚至消失。通常，內部細胞壓力降低，在製件形成和冷卻時，導致細胞收縮和褶皺。在型坯膨脹到達到模型的壁時，細胞往往平行於在局部稱為材料面的製件的表面變得扁平並且變成長條。在施加成形壓力從而使製件輪廓清晰的情況下，這些扁平細胞能夠變得更扁平。通常，利用氣體含量、樹脂體系、擠出模具幾何結構、擠出物溫度和擠出速率、周圍空氣溫度和模型溫度、成形壓力和時間之間的精確平衡來保持該條件，從而確保最大殘餘泡沫細胞體積。按照慣例，必須非常平穩地處理泡沫樹脂，以在整個處理過程中，保持泡沫的完整性。最終製件常常聚集大體上扁平的細胞，許多具有塌陷細胞壁。這些細胞因為成形壓力、細胞內壓力降低以及冷卻有關材料收縮而稍許壓縮和塌陷，其常常具有通常與材料面平行地對齊的扁平並且褶皺的形狀。這種發泡結構常常既在撓曲方面又在材料面的法線方面具有不佳的材料特性。如果不仔細保持該條件，則許多細胞可能塌陷或者破裂，產生能夠形成非常粗糙的並且/或者多孔的表面的開孔泡沫。
授予kyoraku的美國專利8,517,059公開了一種吹模泡沫工藝，但是沒有公開在將製件形成為其最終形狀後而仍處於熔融狀態或者半熔融狀態時，利用內部真空條件和特定模型熱邊界條件來使泡沫製件壁的結構膨脹或者操縱泡沫製件壁的結構的低於常壓工藝。
授予jsp的美國專利us7,169,338公開了一種利用物理髮泡劑吹模聚乙烯泡沫的方法，該方法還說明出於使兩個對置壁非常接近，從而在內部熔合在一起，而不俘獲夾氣的目的，從形成的製件的內部抽出空氣。該專利未提及以任何方式利用內部真空調整或者控制泡沫結構，亦未提及球形細胞或者可變密度結構。
美國專利us8,535,598公開了一種用於生產低密度聚丙烯泡沫的方法，該方法中陳述了化學發泡劑不足以將密度降低到低於0.7g/cm3，其與1.29倍的膨脹係數有關，並且符合本發明之前的所有公知信息。該專利還公開了最大製件寬度與模具直徑比為1.5倍的限制。
標題為「polypropyleneresinhollowmoldedfoamarticleandaprocessfortheproductionthereof」的美國專利no.7,014,801描述了一種用於選擇並且共混不同性質的各種丙烯樹脂，以產生許多泡沫原料樹脂，用於採用二氧化碳氣體的物理髮泡。此外，還公開了通過將鬆散的層共擠為單個型坯製成的潛在多層發泡空腔製品。未提及通過操縱泡沫結構產生膨脹細胞，亦沒有提及由均質單層擠出型坯產生多層結構。
所公開的是一種利用低於常壓工藝吹模的方法，該方法對製件提供與最新生產的非泡沫製件或者泡沫製件同樣平滑的或者比其更平滑的平滑內表面。
技術實現要素：
公開了一種用於帶改進型結構特性的重量輕的部件的吹模聚合物泡沫和產生密度梯度的皮上泡沫夾芯板構造的低於常壓處理方法。該方法用於產生由聚合物構成的並且利用化學發泡方法或者物理髮泡方法的作用發泡的吹模製品。該工藝能夠產生有皮的或者無皮的泡沫，該泡沫提供平滑內表面和平滑外表面、諸如細胞壁斷裂導致的無表面孔隙或者可控表面孔隙、預定厚度的皮、以及與材料面垂直膨脹和可取向的、自然有效球形的或者多邊形的、降低密度的、並且提供改善型撓曲和面內壓縮強度的泡沫細胞。
在此進行區別，將周圍條件定義為在模具端頭處擠出的發泡型坯的條件，其可以不純粹是自然溫度。相對於所述周圍條件保持術語低溫或者公知的真空或者負壓力。類似地，正壓力或者高溫壓力被看作這些相同周圍條件。
泡沫密度可以根據在這些成分中採用什麼材料體系改變。通常，為了基於泡沫含量做簡單比較，通常使用膨脹比，並且在此將膨脹比定義為未發泡樹脂的密度除以發泡樹脂的密度的比值。例如，如果泡沫樣品膨脹到其未發泡密度的一半，則膨脹比剛好是2，並且常常稱為具有2倍的筒狀部。
本發明的目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝減小或者消除因為模內加壓、細胞內壓力衰變、和成形誘發的細胞伸長和塌陷導致的泡沫細胞塌陷。
本發明的另一個目的是提供一種低於常壓吹模工藝，該低於常壓吹模工藝能夠實現遠超未採用該工藝的相同吹模工藝的能力的膨脹比。
本發明的又另一個目的是一種吹模工藝，該吹模工藝在沒有添加發泡劑的情況下在發泡前的或者充分充氣的樹脂上實現良好泡沫密度。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝能夠將發泡添加劑的用量減少50％或者更多，結果是改善對模具端頭處的泡沫膨脹的控制，改善樹脂體系的流變性、拉長性和獲得的可成形性。這允許形成更難形成的幾何形狀，因為泡沫在基本製件形狀已經形成之後而非之前膨脹到要求的減小密度。
本發明的又另一個目的是提供一種低於常壓吹模工藝，該低於常壓吹模工藝能夠抵消或者完全消除對諸如長鏈支化的、交聯的、共聚物、橡膠相添加劑、納米粘土等等昂貴的或者有問題的材料增強物的需要。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝均普遍地並且逐個地垂直於材料面拉長和預應變聚合物細胞壁，因此在剛性方面提供顯著改善。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝教導聚合物的拉長和對齊並且為了最佳增強而對礦物或者其他纖維或者微小增強物或者納米增強物定向。
本發明的再又一個目的是提供教導，其中處理溫度、階段定時、型坯厚度和真空水平和壓力水平能夠用於實現理想的細胞結構和從薄膜到毫米數量級的皮厚度。當實現材料性質、樹脂溫度、內部壓力和暴露時間的特定條件時，開孔結構也是有可能的。開孔結構能夠選擇性地形成於壁的內表面上、外表面上、芯的內部或者它們的組合上。對於特定情況下的聲音性質，開孔結構是有益的。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝能夠產生內表面，該內表面極平滑並且適合有效流體輸送；這是通過經過執行該工藝形成並且管理內皮實現的。
本發明的又另一個目的是提供一種壁，該壁在其整個厚度上具有可控密度梯度，有效通過夾心結構，該夾心結構具有不同性質的層，以從有皮面通過泡沫芯到對置皮面改變聲音的速度。對於其聲音特性，這種結構是有用的。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝包括夾芯板，該夾芯板能夠相對於簡單的發泡材料或者固體材料提供優良結構性能。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝能夠使聚合物泡沫體系動態膨脹，提供優良絕熱特性。
本發明的另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝通過模型局部施加熱量允許定位泡沫膨脹，例如，在泡沫膨脹階段，通過點加熱或者以更局限的方式對模型的特定區域絕熱，超厚泡沫墊可形成於適當位置。
本發明的又另一個目的是利用在內表面的表面積減小時，隨著體積向內增大，膨脹細胞樹脂內心移動來爭奪空間改善合模線，導致界面處升高的聚合物鏈纏結作為兩個鋒面會聚，該合模線經常被稱為截坯口。
本發明的再又另一個目的是提供一種吹模工藝，該吹模工藝對採用單擠出機的諸如具有單層吹模系統、共擠吹模系統、直列單片或者多片擠出和模製系統、單片或者多片熱成型、壓塑、抽吸吹模等等的常用處理裝備行得通。
本發明的再又另一個目的是產生具有拉脹或者負泊松比、在冷卻時因為泡沫的正確分段膨脹和再壓塑導致的特性的泡沫結構。通過改變獲得的結構的動態響應行為，拉脹泡沫提供聲和振動益處。
本發明的再又另一個目的是在製件已經形成之後，對仍熔融的充氣樹脂中的新細胞成核，因此，允許附加密度降低，而不承受由此通常承受的過度發泡型坯的問題和處理問題。
本發明的優點包含位於垂直於壁厚的平面中的大體上球形的或者多邊形的細胞結構，其包括至少10％的壁厚，至多100％；具有球形細胞結構的吹塑聚烯烴聚合物和聚烯烴共混物；具有球形細胞結構的非聚烯烴性質的吹塑泡沫；在相鄰層之間具有1.1:1至4:1的可變平均密度的壁結構；由單擠出層有效產生功能皮層；向著每個表面具有閉孔結構的芯中的開孔結構；內層上在外層上或者具有開孔的或者具有閉孔的內層的閉孔細胞的的開孔細胞內層；包括具有拉脹性質的細胞結構的芯層；內層和芯層都包括具有拉脹性質的細胞結構；在發泡製件的不同區域中具有從1.1倍到4倍的可變膨脹比的結構；利用熱量控制和壓力控制，包含低壓加壓，使發泡製件的細胞結構變體，以賦予改善型細胞結構和結構特性。
該工藝允許在吹模或者直列擠出片形成中形成含有球形的或者多邊形的細胞的結構；產生具有與單層擠出系統顯著不同的功能層的可變密度泡沫產品的工藝；用於將化學發泡劑的膨脹比從通常最大的1.33改善到1.33倍與2倍之間的工藝；用於將化學發泡劑的膨脹比從通常最大的1.33改善到2倍與4倍之間的工藝；用於在閉孔泡沫的層之間產生開孔泡沫的工藝；在外層上具有閉孔泡沫的情況下，用於在內層上產生開孔泡沫的工藝；用於採用吹模等等產生具有拉脹特性的結構的工藝。
根據下面的描述、示例和權利要求，與本發明關聯的其他目的和進一步優點和益處對於本技術領域內的技術人員顯而易見。
附圖說明
圖1是由以獨佔改進型樹脂體系為特徵的吹模泡沫技術製成的、具有1.76倍的膨脹比和2.1mm的厚度的現有技術產品的扁平細胞結構的截面的放大照片；
圖2是在不採用低於常壓處理的情況下，在傳統吹模條件下，由當前非增強的hdpe樹脂和市售的化學發泡體系製成的並且具有1.3倍的膨脹比和1.6mm的厚度的產品的截面的放大照片；
圖3是利用低於常壓工藝的厚內部薄膜形成變型由本發明的吹模泡沫技術製成的、具有1.68倍的膨脹比和1.7mm的厚度的產品的截面的放大照片；
圖4是利用低於常壓工藝的最小薄膜形成變型由本發明的吹模泡沫技術製成的、具有2.67倍的膨脹比和2.5mm的厚度的產品的截面的放大照片；
圖5是具有雙插針或者雙針直通冷卻的一些實施例的處理流程圖；
圖6是用於實現基本低於常壓工藝的處理循環和處理時間的狀態圖；
圖7是為了參考圖6中的控制元件注釋的最簡單並且最基本形式的低於常壓循環裝置的原理圖；
圖8是由本吹模法形成的右側去霧器管道的圖；
圖9是由本吹模法形成的左側去霧器管道的圖；
圖10是低於常壓工藝步驟的流程圖；
圖11a是型坯形成的圖片；
圖11b是型坯形成的圖片；
圖12是示出示例1的稀少扁平細胞結構的冷凍破裂樣品的腔壁的截面的圖片；
圖13是示例1的扁平細胞結構的示意圖；
圖14是示例2的示出大體上球形的或者多邊形的細胞結構的冷凍破裂樣品的截面的圖片；
圖15是示例2的具有大體上球形的或者多邊形的細胞結構的腔壁的示意圖；
圖16是示例3的示出位於中心的球形細胞結構而且具有經過處理時間形成的固體內皮的冷凍破裂樣品的截面的圖片；
圖17是示例3的具有球形細胞結構具有厚內皮的腔壁的示意圖；
圖18是示例4的呈現高泡低密度芯夾在中間的緻密低泡外皮的剃刀切割樣品的截面的圖片；
圖19是為了露出皮上泡沫夾心結構具有染色細胞的剃刀切割的自然有色泡沫產品的截面的圖片。對於示例4，該樣品具有的比重為0.34、膨脹比約為2.8、以及厚度約為3.5mm；
圖20是示例4的具有厚外皮和厚內皮的腔壁的示意圖；
圖21是示例5的呈現從發泡內壁到位於對模型表面上施加局部加熱的地點處的固體皮的泡沫內壁過度的剃刀切割管道壁的截面的圖片；
圖22是示例5的具有硬皮上泡沫區域的腔壁的示意圖；
圖23是示例5的具有柔軟區的腔壁的示意圖；
圖24是示例5的具有利用厚內皮增強的完全膨脹泡沫的局部外部區的腔壁的示意圖；
圖25是示例6的在壁的中心呈現存在被在中心線的上方和下方均具有皮的閉孔結構包圍的開孔網絡結構的冷凍破裂樣品的截面的圖片；
圖26是示例6的具有拉脹特性的細胞的腔壁的示意圖；
圖27是示例6的具有包括全部壁結構的芯和最內層二者的開孔網絡的腔壁的示意圖；
圖28是示出當前公知的或者實驗獲得的採用化學發泡劑時的發泡厚度與在沒有發泡情況下的標稱厚度的關係的曲線圖。
具體實施方式
在此描述本發明的詳細實施例，然而，應當明白，所公開的實施例僅是舉例說明本發明，可以以各種方式實施本發明。因此，不將在此公開的具體功能細節和結構細節看作限制，而僅看作權利要求的基礎和對本技術領域內的技術人員講述以各種方式將本發明實際應用於任何適當詳細結構中的說明基礎。
用於帶改進型結構特性的重量輕的部件的吹模聚合物泡沫和皮上泡沫夾芯板構造的低於常壓處理法。
開發了低於常壓處理方法，該方法提供用於產生由聚合物構成的並且利用化學發泡方法或者物理髮泡方法的作用發泡的吹模製品的高度可配置方法。該工藝能夠產生有皮的或者無皮的泡沫，該泡沫提供平滑內表面和平滑外表面、無表面孔隙或者可控表面孔隙、預定厚度的皮、以及與材料面垂直膨脹和取向的、自然有效球形的、並且提供改善型撓曲和壓縮強度的泡沫細胞。當前的開發集中於諸如汽車暖通空調管道的空心零件，但是容易擴展到進氣管、底部護板、和其他吹模聚合物產品。
在此建議的本發明的工藝與傳統的泡沫吹模工藝的不同之處在於其採用真空壓力循環，以首先形成製件的基本形狀，然後，使仍熔融的材料壁中的至今扁平的泡沫細胞膨脹為大體上球形的或者多邊形的一個或者多個細胞，其被垂直於材料面拉長。由於在內部膨脹力、張力的作用下泡沫固化，所以在膨脹的最大體積狀態下，而非褶皺狀態下，使正常布置的細胞壁預應變和固化，對結構提供顯著加強並且製件的集體細胞體積膨脹，顯著降低製件的密度。該工藝是可變的，並且能夠用於具體修改細胞泡沫的性質且既能夠在製件的內表面上又能夠在其外表面上產生固體外皮，因此，提供具有平滑、無孔壁的夾芯板，並且提供通常與泡沫芯的夾芯板關聯的優良結構性質。
具體地說，與當前技術相比，該工藝提供如下優點：
a)低於常壓處理扭轉了因為模內加壓、細胞內壓力衰變、和成形誘發的細胞伸長導致的泡沫細胞塌陷的趨勢。在現有細胞的隨後體積膨脹的情況下，其使得細胞從局部膨脹達到完全膨脹，並且在保持充滿氣體的聚合物時產生新細胞試圖與新施加的環境平滑；因此，遠超傳統方式降低製件密度。在對樹脂和化學發泡系統採用該工藝的情況下，已經觀察到至多3倍的膨脹比，在標準hdpe吹模實踐中－在半模已經閉合後，在在沒有從外部施加內部吹塑壓力的情況下，公知該化學發泡系統實現僅1.37的膨脹比。公知任何量值的正內部吹塑壓力用於進一步降低可實現的膨脹比。
b)利用適當成核劑，在不添加化學發泡劑的情況下，已經觀察到該工藝在之前的發泡粉碎物料上實現良好泡沫密度。當滿足適當細胞成核條件或者存在添加劑時，利用該系統，這種系統中非常少量的附加化學或者物理髮泡劑產生令人佩服的泡沫膨脹。
c)最初對諸如hdpe和pp的聚烯烴開發的系統能夠與許多類型的聚合物和共混物、發泡劑、細胞成核劑和增強劑一起使用；每個分別提供特殊性質。
d)允許使用最少量的發泡添加劑，因為泡沫細胞在該壓力下增大到最大而非減小。這樣能夠將發泡添加劑的用量減小50％或者更多。
e)降低發泡添加劑量，使得初始擠出細胞體積降低、改善材料性質和樹脂體系的可成形性，並且維持泡沫的突出閉孔性質，因此，允許形成更難的幾何形狀，因為泡沫在製件形成之後膨脹。
f)由於標準樹脂的低於常壓處理提供膨脹處理窗口，所以該方式能夠抵消或者完全消除對諸如長鏈支化的、交聯的、共聚物、橡膠相添加劑、納米粘土的奇特的、昂貴的或者有問題的材料增強物的需要。
g)均普遍地並且逐個地垂直於材料面拉長和預應變聚合物細胞壁，因此在剛性方面提供顯著改善。這樣拉長或者對齊聚合物還優先地為了最佳增強而對礦物或者其他微小的或者納米增強物定向。
h)局部施加的或者整個製件迅速模型加熱和冷卻技術的許多不同實施能夠應用於該工藝，以施加該工藝對泡沫結構操縱和縮短循環時間的最佳冷卻二者所需的熱邊界條件。這些方法包含但並不局限於誘導、蒸氣、油、電加熱器筒、紅外線、內部熱氣體注入等等。
i)處理溫度、階段定時、型坯厚度和真空水平和壓力水平既能夠用於實現理想的細胞結構，又能夠用於在兩個材料面中的任何一個上或者二者上存在皮和皮的厚度。皮的厚度可從薄膜到毫米數量級。開孔的拉脹細胞結構也可承受適當階段的模內低溫和高溫加壓條件。
j)該工藝由於能夠形成皮所以能夠產生極平滑性質的內表面。對於有效流體輸送是重要的。
k)配置該工藝，以根據採用的溫度控制、階段定時和真空壓力水平，垂直於材料面產生泡沫密度梯度。
l)夾芯結構改變來自有皮表面的聲音通過泡沫芯到達對置皮面的速度；產生一系列阻抗不匹配。這對於聲和結構振動性能是有益的。
m)有皮泡沫芯包括夾芯板，公知相對於簡單發泡材料或者固體材料，該夾芯板提供優良重量規度的結構性能。
n)該工藝能夠使聚合物泡沫體系動態膨脹，提供優良熱絕緣性。
o)該工藝允許在通過模型局部加熱的情況下定域泡沫膨脹，例如，通過在泡沫膨脹階段點加熱或者選擇性地與聚合物模型熱傳遞、模型的特定區域隔絕，能由適當物質形成附加厚泡沫墊。
p)在吹模技術中的經常被稱為截坯口的合模線常常被增強，因為泡沫的體積膨脹到製件空腔的內部。隨著樹脂向內移動，其爭奪空間，因為內表面積縮小，導致界面處升高的聚合物鏈纏結作為兩個鋒面會聚和互相摻和。
q)儘管該工藝最初是對單擠出機單層吹模系統開發的，但是其對共擠吹模系統和單片或者多片熱成型、直接擠出片成形和壓塑行得通。
圖1是利用美國專利8,517,059和8,535,589參考的現有吹模發泡技術並且呈現1.76倍的膨脹比和2.1mm的厚度的扁平細胞結構的放大照片。
圖2是在不採用低於常壓處理的情況下，在傳統吹模下，由當前樹脂和化學發泡體系製成的並且具有1.3倍的膨脹比和1.6mm的厚度的產品的截面的放大照片。對於扁平的大量塌陷細胞，這與傳統吹模泡沫結構象什麼類似。
圖3是利用低於常壓工藝的厚內部薄膜形成變型由本發明的吹模泡沫技術製成的、具有1.68倍的膨脹比和1.7mm的厚度的產品的放大照片。尤其是，薄皮形成於應該表面上，並且厚皮形成於另一個表面上，同時從每個表面到壁厚度的中心形成陡峭的泡沫密度梯度。
圖4是利用低於常壓工藝的最小薄膜形成變型由本發明的吹模泡沫技術製成的、具有2.67倍的膨脹比和2.5mm的厚度的產品的放大照片。請注意，位於頂表面和底表面上的平滑皮覆蓋高度膨脹的泡沫芯；
圖5是具有允許調節直通冷卻的雙插針或者雙針布置的優選實施例的處理流程圖。此外，還示出閥門和調節器的計算機可編程操作的連接，以施加必要處理條件；
圖6是用於實現最簡單的並且最基本的低於常壓工藝的處理循環和處理時間的狀態圖。示出了預吹脹循環、內部真空循環、後吹脹循環、模型真空循環和吹插針壓力保持循環；
圖7是採用圖7所示邏輯/時序圖的最簡單並且最基本形式的低於常壓循環裝置的原理圖；
圖8是由本吹模法形成的右側去霧器管道的圖；
圖9是由本吹模法形成的左側去霧器管道的圖；
圖10是低於常壓工藝步驟的流程圖；
低於常壓工藝包括如下步驟：
1.通過採用的用於特定樹脂的裝備的最佳過程、發泡劑和成核劑，擠出型坯(10)。該泡沫型坯不應當過發泡，而僅稍許膨脹的細胞簡單發泡。過發泡將產生細胞聚結、塌陷和弱型坯。與模具的尺寸、模具間隙和擠出速率有關的較厚型坯將對皮厚和芯泡沫性質提供改善控制。
2.如果需要，在頂部和底部採用適當預吹脹，從而使型坯和緩地膨脹並且提供某種程度的內部冷卻，以開始形成內皮。
3.隨著模型開始閉合，開啟排氣道處的兩個模內真空並且以低壓和適當流速管理頂部預吹脹和底部預吹脹，以和緩地抽出與模型表面緊密的材料。排氣道處的真空能夠被分區或者慢化，以控制型坯移動，而另外為了建立最大製件輪廓並且停留在模型表面上，應當是儘可能完整的真空。
4.模型以結合通過模型排氣管抽成的並且在內部施加壓力(相對於模型的表面處保持的真空水平)的真空工作的排定速率完全閉合，以對模型上的型坯提供最佳抽吸。
5.在為了建立製件輪廓和內皮和外皮而抽真空和預吹脹的情況下經過預定保持時間後，從形成的製件的內部排洩壓力。
6.在不在內部擠壓泡沫細胞時，在為了使得更完全形成外皮而排氣之後，能夠採用0.1秒到幾秒的延遲。
7.根據需要施加預定水平的真空，以使暖泡沫芯膨脹，仔細慢化內部真空，以防止從模型表面拉開塑料製品。建議真空水平從製件的內部到外部的1－2」hg的差異足以使泡沫膨脹並且防止製件塌陷，而且能夠改變該差異，以調節到改變樹脂的性質或者調整到特定模型的趨勢，從而在成形時從該表面釋放製件。在適當溫度和材料性質條件下，能夠有效利用內部真空持續的時間、斜率和程度在芯內部產生開孔結構，而內表面和外表面保持固體薄膜或者閉孔結構。如果要求，則還能夠對最內層提供開孔結構。
8.為了實現要求的泡沫膨脹，使模型內部的真空保持預定時間周期。根據要求的厚度，可認為10－30秒對當前產品有效。在該階段中，仍熔融樹脂中的所有氣體細胞開始以通常與細胞所在的樹脂的溫度成正比的速率生長。甚至不可見的、高倍放大的細胞將生長並且變得明顯；能夠達到新細胞能夠由非泡沫樹脂的富氣區成核的程度。如果希望該階段的內部冷卻，則能夠靜態地，也能夠在諸如空氣的適當冷卻介質流過製件的內部時，保持製件內的極低壓或者真空。
9.使空腔的內部通到周圍條件，以解除真空。
10.對空腔的內部施加正壓力，從而有助於與模型壁建立固體接觸，用於改善冷卻，直到製件充分冷卻到脫模。在諸如空氣的適當冷卻介質流過內部從而加速冷卻時，這也能夠得到保持，但是僅保持在比在上面的步驟8採用的絕對壓力高的絕對壓力。如果在正確的時間施加足夠大的正壓力，則在芯內的泡沫保持軟化、尚未熔融狀態時，能夠在壓縮狀態下冷卻芯內的泡沫，這樣能夠產生具有拉脹結構的泡沫細胞。
11.關閉模內排氣管的內部壓力和真空並且通到周圍條件，以解除製件上的所有壓力。
12.打開模型並且拔出形成的發泡製件。
參考圖10，低於常壓工藝由下面的步驟定義：
由聚合物材料擠出一件型坯(10)；
使該型坯膨脹並且提供某種程度的內部冷卻，以開始形成內皮(12)；
形成模內真空並且和緩地抽出與模型表面緊密的聚合物材料(14)；
相對於模型的表面處保持的真空水平，施加在內部施加的壓力(16)；
在抽真空和預吹脹的情況下使所述模型保持預定保持時間，以在從形成的製件的內部解除壓力時，建立製件輪廓和內皮和外皮(18)；
以足以使暖泡沫芯膨脹的預定水平施加真空(20)；
以預定時長調節模內的真空，以實現要求的泡沫膨脹(22)；
扎通空腔內部，以解除真空(24)；
對空腔內部施加正壓力(26)；
關閉正壓力和模內真空(28)；
從模型拔出形成的發泡製件(30)。
在本發明的另一個實施例中，在直通冷卻空心製件內部的情況下，在泡沫膨脹時，在模型不迅速加熱或者不對型坯二次附加加熱的情況下，最大可能發泡，包括步驟：
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯，從而足以產生1.5mm厚的發泡製件。
b.對鋁模型配置至少兩個吹脹插針、吹脹針或者組合。在要求最大泡沫配置的所有區域中，利用諸如熱障油漆或者硬鍍膜陽極化作用的表面導熱率降低塗層，處理模型。這樣能夠減少在發生泡沫膨脹之前從型坯到模型的熱損失並且有助於使內部冷卻速率與外壁冷卻速率平衡。模型被保持在80f。在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到最大可實現設定或者29.5」hg。
c.從模具端頭擠出型坯。撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針在2－5psig以足夠高的流速預吹脹，從而適當預膨脹型坯。半模移動到閉合。
d.模型閉合於型坯上。使空腔內的壓力保持最可能短的時間，直到型坯完全空腔接觸，優選地短於2秒。
e.解除插針插針壓力並且在不從空腔壁拉開型坯的情況下，以最大可實現真空水平，通常約為27.5」hg通過插針插針對空腔抽真空。保持真空，直到泡沫膨脹並且開始冷卻和穩定，通常10－15秒。
f.利用筒裝吹脹針號召在製件的末端使用第二吹脹插針，刺穿形成的製件，以開始使大體積/低壓力空氣流過，用於內部冷卻，使製件的內部保持至少25」hg的真空，直到泡沫完全固化，約15秒。
g.將頂部吹脹插針從真空切換到與周圍壓力自由連通。提高吹脹插針流速和壓力，從而足以在製件的內部與外壁之間實現冷卻速率平衡，以減小翹曲和收縮。保持20秒。
h.關閉模型空腔抽真空並且歸一化壓力。解除二次吹脹插針或者針氣流並且歸一化壓力。
i.從模型中拔出製件。對於1.5mm厚的泡沫，典型的循環時間應當是～秒，其將膨脹，使得製件壁的密度從非泡沫壁截面減小>50％。
j.獲得的細胞結構以球形的或者多邊形的細胞形狀以從製件壁的模型側上的較低發泡膨脹到中心的較高發泡膨脹到該壁的內表面上的稍低膨脹的小梯度發泡膨脹高度發泡。內面和外面二者上的皮薄，除了極少在表面上沒有開孔仍是連續的。對於這種製件，根據實際樹脂的厚度和任何特定地點的皮與泡沫厚度之間的比，泡沫的膨脹比通常在2倍與3.5倍之間。這樣，比重通常落在0.48與0.27之間。在泡沫膨脹時，在強制加熱型坯的情況下，或者通過利用模型表面上非常有效的保溫來保持熱量，可以設想，對於當前的化學發泡劑，這種區域中的膨脹比接近4倍，並且當採用物理髮泡方法時，或許更大。較高的發泡膨脹和獲得的厚度將延長循環時間，因為在發泡樹脂自保溫並且較長時間保持熱量時未有效冷卻。
示例1－標準泡沫吹模法的最小泡沫－之後為0.0psi標註低壓的低壓預吹脹.請參考圖12和13.
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。
b.在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯。鋁模型溫度為80f。
c.在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到～hg。
d.撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針以2－5psi和20cfm預吹脹，從而預膨脹型坯。半模開始移動到閉合。
e.模型閉合於型坯上。解除內部壓力/通過頂部吹脹插針的氣流。
f.關閉模型空腔抽真空並且歸一化壓力。
g.使製件保持在模型中，直到冷卻到足以脫模。關閉模型空腔抽真空並且歸一化壓力。循環時間總共接近68秒。
h.獲得的細胞結構稀疏，其中細胞扁平並且沿著垂直於厚度方向到壁拉長。
i.對於～1.33的膨脹比，獲得的材料的平均比重是0.72。
示例2－高度膨脹泡沫。請參考圖14和15。
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。
b.在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯。鋁模型溫度為80f。
c.在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到～hg。
d.撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針以2-5psi和20cfm預吹脹，從而預膨脹型坯。半模開始移動到閉合。
e.模型閉合於型坯上。解除內部壓力/通過頂部吹脹插針的氣流2秒。
f.通過頂部吹脹插針對製件的內部施加～20」hg(英寸汞柱)水平的真空30秒。關閉並且歸一化頂部吹脹插針真空。
g.使製件保持在模型中直到冷卻到足以脫模。關閉模型空腔抽真空並且歸一化壓力。循環時間接近72秒。
h.獲得的細胞結構被緻密發泡，其中細胞實質上通常是球形的或者多邊形的，到靠近外(模型側)表面的稍許扁平的細胞具有稍許平緩的梯度。
i.對於～2.13的膨脹比，獲得的材料的平均比重是0.45。
示例3－僅內表面上的結構皮。請參考圖16和17。
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。
b.在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯。鋁模型溫度為80f。
c.在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到～hg。
d.撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針以2－5psi和20cfm預吹脹，從而預膨脹型坯。半模開始移動到閉合。
e.模型閉合於型坯上。解除內部壓力/通過頂部吹脹插針的氣流2秒。
f.通過頂部吹脹插針對製件的內部施加～20」hg水平的真空20秒。關閉頂部吹脹插針真空，並且在製件內壁的最內層仍熔融時，施加30psi的壓力。
g.使製件保持在模型中直到冷卻到足以脫模。關閉模型空腔抽真空和吹脹插針壓力；歸一化壓力。循環時間接近70秒。
h.獲得的細胞結構被緻密發泡，其中細胞實質上通常是球形的或者多邊形的，到靠近外(模型側)表面的稍許扁平的細胞具有稍許平緩的梯度，而且在製件的內表面上具有厚皮。
i.對於～1.68的膨脹比，獲得的材料的平均比重是0.57。
示例4－泡沫結構上的皮。請參考圖18和20。
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。
b.在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯。鋁模型溫度為80f。
c.在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到～hg。
d.撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針以2－5psi和20cfm預吹脹，從而預膨脹型坯。半模開始移動到閉合。
e.模型閉合於型坯上。解除內部壓力/通過頂部吹脹插針的氣流6秒。
f.通過頂部吹脹插針對製件的內部施加～20」hg水平的真空20秒。在製件內壁的最內層仍然熔融時，關閉頂部吹脹插針真空並且施加30psi的壓力。
g.使製件保持在模型中直到冷卻到足以脫模。關閉模型空腔抽真空和吹脹插針壓力；並且歸一化壓力。循環時間接近72秒。
h.獲得的細胞結構被緻密發泡，其中細胞實質上通常是球形的或者多邊形的，到靠近外(模型側)表面的稍許扁平的細胞具有稍許平緩的梯度。
i.對於～1.6的膨脹比，獲得的材料的平均比重是0.6。
示例5－局部皮。請參考圖21－24。
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。
b.在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯。鋁模型溫度為80f。
c.在模型表面上的局部區域中安置絕熱體或者熱源，以保持樹脂的熱量。
d.在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到～hg。
e.撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針以2－5psi和20cfm預吹脹，從而預膨脹型坯。半模開始移動到閉合。
f.模型閉合於型坯上。解除內部壓力/通過頂部吹脹插針的氣流2秒。關閉局部熱源，允許開始冷卻。
g.通過頂部吹脹插針對製件的內部施加～20」hg水平的真空20秒。關閉並且歸一化頂部吹脹插針真空。使製件保持在模型中直到冷卻到足以脫模。關閉模型空腔抽真空並且歸一化壓力。循環時間接近74秒。
h.獲得的細胞結構從通常的出口反轉，其中高度膨脹的並且大致球形的細胞位於靠近模型的表面上，而非扁平的，並且靠近壁的中心。局部發泡皮形成於內表面上，這樣在製件中提供根據需要布置的剛性增強件。
示例6－開孔泡沫。請參考圖25－27。
a.型坯由吹模級預發泡82.5％的hmwhdpe粉碎物料、15％的純淨hmwhdpe、0.5％的炭黑色母料和2％的吸熱化學發泡劑構成。原料樹脂共混物的比重是0.96。較低熔體強度的材料優選地用於產生開孔泡沫。
b.在420f擠出對汽車氣候控制管道優化的型坯。鋁模型溫度為80f。
c.頂部吹脹插針應當延長並且在型坯擠出時，以2－5psi和<20cfm吹空氣，以開始冷凍型坯非常內部的表面。
d.在與型坯接觸之前，起動模型空腔抽真空。真空被設定到～hg。
e.撬棍閉合在型坯的底部上，以關閉型坯。在與模型接觸之前，通過頂部吹脹插針以2－5psi和20cfm預吹脹，從而預膨脹型坯。半模開始移動到閉合。
f.模型閉合於型坯上。使5－20psi的低內部壓力保持8－10秒，以迅速冷凍內表面和外表面上的皮層。
g.通過頂部吹脹插針對製件的內部施加27.5」hg的真空10秒，以使仍暖的內層迅速膨脹，足以使中心層中的許多細胞壁破裂；在樣品的整個芯上產生開孔流道。保持到芯幾乎沒有熔融的狀態。
h.關閉頂部吹脹插針真空並且重新加壓到20－30psi，以重新壓縮開孔泡沫，以在芯中產生凹腔拉脹結構的許多細胞。使製件保持在模型中直到冷卻到足以脫模。關閉模型空腔抽真空並且歸一化壓力。循環時間接近68秒。
i.獲得的結構產生閉孔外皮，每個接近30％的壁厚。內部40％的壁厚含有40－80％的高比例的開孔網絡結構。如果在芯固化之前對製件重新加壓，則芯的容積壓縮產生拉脹性質的凹腔細胞。芯中的開孔結構特別是如果由半拉脹製成，則能夠有效產生半耦合的、雙壁結構，其具有聲傳輸和振動傳輸好處。當產生1.5－2.0mm的壁厚時，對於1.6倍至2.5倍的有效膨脹比，這種結構的比重通常在0.6至0.4的範圍內。
圖28是示出利用承載吸熱化學發泡劑的co2的低於常壓吹模技術，當前通過實驗獲得的發泡能力的曲線圖。已知該工藝與物理髮泡技術的工作類似，而且整個能力範圍尚未得到開發。
本說明書中提及的所有專利和公布指出本發明所屬技術領域內的技術人員的技術水平。應當明白，儘管說明了本發明的特定形式，但是其並不局限於在此描述的和示出的具體形式或者布置。本技術領域內的技術人員應當明白，可以進行各種變更，而不脫離本發明的範圍，並且不認為本發明局限於說明書中和在此包含的任何圖和附圖示出了什麼和描述了什麼。
本技術領域內的技術人員容易理解，本發明非常適合執行這些目的並且實現提及的以及其固有的目的和優點。在此描述的實施例、方法、過程和技術當前代表優選實施例，旨在舉例說明，並且無意限制該範圍。本技術領域內的技術人員想到包括在本發明的精神內並且由所附權利要求書的範圍限定的對此變更和其他用途。儘管結合特定優選實施例描述了本發明，但是應當明白，要求保護的本發明不應當不適當地局限於這些特定實施例。的確，本技術領域內的技術人員顯而易見的對所描述的本發明的實施方式的各種修改旨在落入下面的權利要求的範圍內。