CN101027172B - 在模塑制品表面形成硬化表层的方法 - Google Patents

Abstract

一种在模塑制品表面形成硬化表层的方法。在示例性方法中，将可成型材料与发泡剂混合以生成泡沫材料(20)。将所述泡沫材料(20)置于传递模塑装置(10)中，以使所述泡沫材料的顶面与所述装置的顶塑模(16)接触，且所述泡沫材料的底面与所述装置的底塑模(18)接触。操作中，经由所述泡沫材料20施加交变介电场，以生成所述模塑制品。在模塑周期结束时，将所述泡沫材料(20)的底面保持在低于所述发泡剂分解温度，以使得在所述模塑制品上形成硬化表层。

Description

在模塑制品表面形成硬化表层的方法

发明领域

本发明广泛地涉及传递模塑(flow molding)领域，且更具体地涉及一种在模塑制品表面形成硬化表层(hardened skin)的独特的传递模塑方法。

背景技术描述

本领域已知各种使用介电加热由可成型塑料材料模塑塑料部件的传递模塑装置。所有这些装置中，在两电极之间放置所述塑料材料，以使得所述材料能有效地成为电容器的电介质。所述电极之间产生的交变介电场(alternating electric field)会使得所述塑料材料内的极性分子被该电场快速变化的极性吸引或排斥。由这种分子运动产生的摩擦导致所述塑料材料整块变热，从而生成所述模塑制品。

本领域已知用于制备塑料部件的一种传递模塑装置包括，顶电极和底电极，以及位于其中间的顶塑模(mold)和底塑模。所述顶塑模和底塑模限定了可将塑料材料放入其中的模腔。优选地，所述电流场线沿其表面完全垂直于所述塑料材料各点，从而使所述材料整体温度均一。另外，所述顶电极和底电极与所述要装配的塑料部件的构造基本匹配，因此所述电极间距恒定，以对所述塑料材料进行均匀加热。操作中，经由所述模腔施加交变介电场，由此形成所述塑料部件。美国专利No.4,268,238中公开了这类传递模塑装置的例子。

本领域已知的用于制备塑料部件的另一传递模塑装置包括，顶电极和底电极，以及位于其间的塑模。所述塑模的厚度不均匀，以便由位于所述塑模和顶电极之间的塑料材料模塑不均匀塑料部件。为使所述塑料材料整体加热均匀，保持所述塑料部件各不同厚度部分的电容不变。这可通过使所述塑料材料和塑模之间的相对介电常数相等来实现，优选通过使用添加剂来改变所述塑模的相对介电常数。或者，可通过改变所述塑料部件不同厚度部分中所述顶电极和底电极之间的间距来平衡所述电容。美国专利No.4,441,876中公开了这类传递模塑装置的例子。

本领域已知用于制备泡沫塑料部件的另一传递模塑装置包括，顶电极和底电极，以及位于其间的塑模。可在所述塑模腔中放入泡沫塑料材料，并在加热周期内进行挤压。当所述加热结束后，使所述挤压的泡沫塑料材料在冷却时膨胀，以符合所述塑模的形状，并由此形成所述发泡塑料部件。美国专利No.4,524,037中公开了这类传递模塑装置的例子。

本领域已知用于制备发泡塑料部件的另一传递模塑装置包括，顶电极和底电极，以及位于其间的两片式塑模。所述塑模上有一隔膜，由此可在所述隔膜和底塑模之间放入泡沫塑料材料。经由所述塑模的隔膜以上注入流体，以便开始使所述隔膜倾斜，并由此由所述塑模中基本排出全部空气。然后在加热周期内从所述塑模中去除该流体，从而导致所述塑模内成真空，由此有助于所述泡沫塑料材料的膨胀。美国专利No.4,851,167中公开了这类装置的例子。

上述传递模塑装置和相应的方法适用于生产包括发泡塑料部件在内的许多不同类型塑料部件。许多发泡塑料部件都根据这些方法来制备，然而，当正常使用所述部件时其不能持久耐磨，也不易清洗，不能根据需求进行纹理化，和/或不能按具体应用的要求包含不滑面。因此，本领域需要一种能克服与生成上述泡沫塑料部件的所述方法相关的所述一或多个问题的模塑方法。

发明概要

本发明涉及在模塑制品的一个或多个表面上形成硬化表层的方法。根据该方法，将可成型材料与发泡剂混合，以形成泡沫材料。然后让所述泡沫材料放入传递模塑装置中，在其中经由所述泡沫材料施加交变介电场，从而形成所述模塑制品。重要的是，在模塑周期结束时，一部分所述泡沫材料保持在发泡剂的分解温度以下，以在所述模塑制品的表面形成硬化表层。本发明方法能够制备具备硬化表层的模塑制品，所述制品能够持久耐受正常使用下的磨损，易于清洗，能根据需求进行纹理化，和/或能按具体应用的要求包含不滑面。

在一示例性方法中，由可成型材料与发泡剂混合生成的泡沫材料，来制备模塑制品。将所述泡沫材料放入传递模塑中，以使所述泡沫材料的顶面与所述装置的顶塑模接触，且所述泡沫材料的底面与所述装置的底塑模接触。操作中，经由所述泡沫材料施加交变介电场，从而生成所述模塑制品，以在其底面上形成硬化表层。

在该示例中，所述模塑制品的顶面不需要硬化表层。因此，对所述顶塑模进行改性，以使模塑周期结束时，其底面达到与所述泡沫材料模塑温度基本上相同的温度。优选地，通过使用一种或多种合适的添加剂调节其功率因数对所述顶塑模进行改性。通过匹配所述顶塑模的温度和所述泡沫材料的模塑温度，模塑周期结束时，所述泡沫材料的顶面完全发泡。因而，所述模塑制品的顶面上不形成硬化表层。

为在所述模塑制品的底面形成硬化表层，将所述装置的底电极冷冻(chill)，以降低所述底塑模的温度。通过这样做，在模塑周期结束时所述泡沫材料的底面不会发泡，由此可在所述模塑制品的底面上形成硬化表层。所述硬化表层的厚度取决于许多因素，包括所述底塑模的热传导率、所述底塑模的功率因数和所述底电极的温度(和由此所述底塑模的温度)。根据某一类模塑制品的需求，可通过调节这些因素中的一个或多个来增加或降低所述硬化表层的厚度。

通常，可使用本发明所述方法由置于传递模塑装置的顶塑模和底塑模之间的单一泡沫材料来制备模塑制品。特别是，通过降低所述顶塑模的温度，可在所述模塑制品的顶面上形成硬化表层，通过降低所述底塑模的温度，可在所述模塑制品的底面上形成硬化表层，或者两者都进行。或者，可使用所述方法由置于传递模塑装置的顶塑模和底塑模之间的两种或多种不同可成型材料(其中至少一种为泡沫材料)来制备模塑制品。在该情况下，可通过降低与所述泡沫材料接触的塑模的温度，以在所述模塑制品的一个或多个表面上形成硬化表层。因此，根据本发明还可使用所述方法来制备各种不同类型的模塑制品。

附图简述

下面将在发明详细内容中结合构成本发明一部分的附图更详尽地描述本发明所述的方法，其中：

图1为传递模塑装置图，其中在用于制备根据本发明方法带硬化表层模塑制品的装置的顶塑模和底塑模之间放有泡沫材料；

图2为与图1传递模塑装置的顶塑模和底塑模相关的所述泡沫材料的放大图，其中所述泡沫材料的厚度x保持在泡沫材料中发泡剂的分解温度以下，从而在所述模塑制品上形成硬化表层；

图3为根据本发明第一个实施例的各顶塑模、泡沫材料和底塑模的温度(T)对功率因数(pf)的关系图；

图4为根据本发明第一个实施例的各顶塑模、泡沫材料和底塑模的温度(T)对相对介电常数(ε)的关系图；

图5为根据本发明第一个实施例的各顶塑模、泡沫材料和底塑模的温度(T)对比热(h)的关系图。

发明详述

本发明涉及在模塑制品的一个或多个表面上形成硬化表层的方法。根据该方法，将可成型材料与发泡剂混合，以形成泡沫材料。然后让所述泡沫材料放入传递模塑装置的顶塑模和底塑模之间，在其中经由所述泡沫材料施加交变介电场，从而形成所述模塑制品。降低所述顶塑模和底塑模至少一个的温度，以使得在模塑周期结束时，所述泡沫材料表面保持在所述发泡剂的分解温度以下，以在所述模塑制品的表面形成硬化表层。本领域技术人员应当清楚，本发明所述方法可用于生产各种可供不同行业使用的不同类型模塑制品。

如本文所述，术语“泡沫材料”是指与一种或多种发泡剂混合的任何可成型材料，其能够受热，并由此可在传递模塑装置的塑模内形成规定形状。如本领域所公知的那样，许多不同种类的可成型材料(包括热塑性塑料和热固性材料)和许多不同种类的发泡剂可用于生成泡沫材料，并根据所要制备的模塑制品而变化。还希望将一种或多种交联剂与所述泡沫材料混合，以得到更大的材料强度。合适的泡沫材料的实例包括交联的PE-EVA泡沫、PVC泡沫、乙烯腈泡沫(vinyl nitrile foam)、氯丁橡胶泡沫，泡沫橡胶，聚丙烯，及上述任何的共混物。当然，应当清楚，许多其他种类的泡沫材料也可用于本发明。

应当清楚，前述各泡沫材料都具有相应的模塑温度和模塑时间。如本文所述，术语“ 模塑温度”是指该泡沫材料发泡和/或交联的温度。此外，本文所用的术语“模塑时间”是指泡沫材料达到其模塑温度所需的时间。可以看出，泡沫材料的任一部分未达到其模塑温度且保持在所述发泡剂的分解温度以下，都不会发泡，并在所述模塑制品的表面形成硬化表层。

参考图1，将结合通常指定为数字10的传递模塑装置图来描述本发明的方法。传递模塑装置10包括顶电极12和底电极14，两者都与可操作的电磁能源相连接(未显示)，以在所述电极间生成交变电场。可在1MHz到500MHz的频率产生该交变电场，优选在10MHz到100MHz的频率产生，且最优选在26MHz或40MHz产生。装置10中还包括顶塑模16和底塑模18，两者一起限定位于其中的模腔。

在所述示例中，在所述模腔内放入泡沫材料20，由此泡沫材料20的顶面与顶塑模16接触，且泡沫材料20的底面与底塑模18接触。当然，应当清楚所述模腔内还可放入其他可成型材料，正如申请人的题为“在单一加热周期内由两种或多种不同可成型材料制备模塑制品的方法”的共同未决申请所述，将其并入本文作为参考。操作中，经由泡沫材料20施加交变介电场，以生成所述模塑制品。

应当清楚，传递模塑装置10仅仅是根据本发明方法用来制造模塑制品的装置示例。还可使用其他传递模塑装置和相应的方法，例如美国专利No.4,268,238、美国专利No.4,441,876、美国专利No.4,524,037和美国专利No.4,851,167所公开的内容，将上述所有内容并入本文作为参考。

仍根据图1，可以看出在顶电极12和底电极14之间有三层材料，即顶塑模16(层1)、泡沫材料20(层2)和底塑模18(层3)。对于这三层材料可确定下列一般式(其在下文中用于描述本发明的方法)。应当清楚，这些方程式中下标i表示所述特定材料的层号(即下标1表示顶塑模16(层1)、下标2表示泡沫材料20(层2)、且下标3底塑模18(层3))。

首先，可由下述方程式表示各层材料的电容：

$C_i=\frac{25.4\×{\mathrm{\ϵ}}_i\×A_i}{36\×\mathrm{\π}\×d_i}---\left(1\right)$

其中

G_i＝以皮法(picofarads)表示的层i的电容

ε_i＝层i的相对介电常数

A_i＝以平方英寸表示的层i的面积

d_i＝以英寸表示的层i的厚度。

用下述方程式表示所有三层材料的等效电容(equivalent capacitance)：

$\mathrm{Ceq}=\frac{C_1\×C_2\×C_3}{\left(C_1{\×C}_2\right)+\left(C_1{\×C}_3\right)+\left(C_2{\×C}_3\right)}---\left(2\right)$

其中

C_eq＝以皮法表示的层的等效电容

C₁＝以皮法表示的层1的电容

C₂＝以皮法表示的层2的电容

C₃＝以皮法表示的层3的电容。

之后可用下述方程式表示与所有三层材料等效电容相关的等效电抗(equivalent reactance)：

$X_{\mathrm{eq}}=\frac{1}{2\×\mathrm{\π}\×f\×C_{\mathrm{eq}}}---\left(3\right)$

其中

X_eq＝以欧姆表示的层的等效电抗

f＝以赫兹表示的介电场频率

C_eq＝以法拉表示的层的等效电容。

各层材料的电阻等于该层的功率因数和其等效电抗的乘积。因此，使用方程式(3)得到的等效电抗，各层材料的电阻可表示如下：

$R_i=\frac{{\mathrm{pf}}_i}{2\×\mathrm{\π}\×f\×C_i}---\left(4\right)$

其中

R_i＝以欧姆表示的层i的电阻

pf_i＝层i的功率因数

f＝以赫兹表示的介电场频率

C_i＝以法拉表示的层i的电容。

接着，可由下述方程式表示流经顶电极12和底电极14间流过所有三层材料的电流：

$I=\frac{V}{\sqrt{{X_{\mathrm{eq}}}^2+{R_{\mathrm{eq}}}^2}}---\left(5\right)$

其中

I＝以安培表示的电流

V＝以伏特表示的所述电极间的电压

X_eq＝以欧姆表示的层的等效电抗

R_eq＝以欧姆表示的层的等效电阻。

假定所有三层材料的等效电阻比其等效电抗小，则式(5)可简化如下：

$I=\frac{V}{X_{\mathrm{eq}}}---\left(6\right)$

此外，由于使用所述介电场，各材料层中消耗的功率可由下列方程式表示：

P_i＝R_i×I²    (7)

其中

P_i＝以瓦特表示的由于所述介电场产生的层i的功率

R_i＝以欧姆表示的层i的电阻

I＝以安培表示的电流。

结合方程式(4)和(7)，由于使用所述介电场，各材料层中消耗的功率可表示如下：

$P_i=\frac{{\mathrm{pf}}_i\×I^2}{2\×\mathrm{\π}\×f{\×C}_i}---\left(8\right)$

下面，在加热周期内各材料层的温度增值可由下列方程式表示：

${\mathrm{\ΔT}}_i=\frac{P_i\×t_i}{16.387\×h_i\×{\mathrm{\ρ}}_i\×d_i}---\left(9\right)$

其中

ΔT_i＝以摄氏度表示的层i温度增值

P_i＝以瓦特表示的由于所述介电场的层i的功率

t_i＝以秒表示的层i模塑时间

h_i＝层i的比热

ρ_i＝层i的比重

d_i＝以英寸表示的层i的厚度。

结合方程式(8)和(9)，在加热周期内各材料层的温度增值可由下列方程式表示：

${\mathrm{\ΔT}}_i=\frac{{\mathrm{pf}}_i\×{I^2\×t}_i}{2\×\mathrm{\π}\×f\×C_i\×16.387\×h_i\×{\mathrm{\ρ}}_i\×d_i}---\left(10\right)$

通过方程式(10)求出t_i，各材料层的模塑时间可由下列方程式表示：

$t_i=\frac{16.387\×\mathrm{\Δ}{T}_i\×h_i\×{\mathrm{\ρ}}_i\×d_i}{\frac{{\mathrm{pf}}_i\×I^2}{2\×\mathrm{\π}\×f\×C_i}}---\left(11\right)$

然后可由方程式(11)求出pf_i，由此各层的所述功率因数可表示如下：

${\mathrm{pf}}_i=\frac{16.387\×\mathrm{\Δ}{T}_i\×h_i\×{\mathrm{\ρ}}_i\×d_i\×2\×\mathrm{\π}\×f\×C_i}{t_i\×I^2}---\left(12\right)$

根据本发明所述方法，可在泡沫材料20的一个或多个表面上形成硬化表层。该示例中，可以仅在泡沫材料20的底面上形成硬化表层(尽管应当清楚，如果需要的话也可在泡沫材料20的顶面上形成硬化表层)。由此，使用本发明方法可进行下列步骤：(1)计算所述泡沫材料20的模塑时间；(2)对顶塑模16进行改性，以使在加热周期结束时泡沫材料20的顶面全部发泡(并优选交联)；和(3)降低底塑模18的温度，以在加热周期结束时在泡沫材料20的底面上形成硬化表层。下面对上述各步骤进行详细阐述。

步骤1：计算泡沫材料的模塑时间

首先，用方程式(11)来计算泡沫材料20的模塑时间(t₂)(即泡沫材料20达到其模塑温度所需的时间)。由方程式(11)可以看出，泡沫材料20的模塑时间(t₂)为随下列因素改变的变量：泡沫材料20达到其模塑温度所需的温度增值(ΔT₂)；泡沫材料20的比热(h₂)；泡沫材料20的比重(ρ_i)；泡沫材料20的厚度(d₂)和电容(C₂)；泡沫材料20的功率因数(pf₂)；流过顶电极12和底电极14间的电流(I)(其可由方程式(6)计算)；和所述介电场的频率(f)。

步骤2：对顶塑模进行改性，以使泡沫材料顶面全部发泡

之后，可用泡沫材料20的模塑时间(t₂)(由步骤1计算得到)来计算顶塑模16的所需功率因数(pf₁)。如上所述，根据需要选择顶塑模16的温度，以使在加热周期结束时泡沫材料20的顶面全部发泡。因而，顶塑模16所需的功率因数(pf₁)为容许顶塑模16底面在加热周期结束时达到基本上与泡沫材料20的模塑温度相同温度的功率因数。

可用方程式(12)来计算顶塑模16的所需功率因数(pf₁)。由方程式(12)可以看出，顶塑模16的所需功率因数(pf₁)为随下列因素改变的变量：顶塑模16达到泡沫材料20的模塑温度所需的温度增值(ΔT₁)；顶塑模16的比热(h₁)；顶塑模16的比重(ρ₁)；顶塑模16的厚度(d₁)和电容(C₁)所述介电场的频率(f)；泡沫材料20的模塑时间(t₂)；以及流过顶电极12和底电极14间的电流(I)(其可由方程式(6)计算)。

然后，调节顶塑模16的功率因数，以与其所需的功率因数相匹配。可通过本领域已知的各种方法调节顶塑模16的功率因数，且优选通过选择添加剂，计算与顶塑模16材料混合以使所述功率因数基本上与所需的功率因数相匹配的添加剂的量，然后将所述计算量的添加剂与顶塑模16材料混合来调节。应当清楚，可用所选添加剂来增加或降低所述材料的功率因数，且优选地，不另外改变所述材料的性能。根据作为温度函数的各添加剂的所述功率因数，还可以需要使用两种或多种添加剂的混合物。

一旦选定顶塑模16的添加剂，可用下列一般式来计算与顶塑模16材料混合，以便使得所述功率因数基本上与所需的功率因数相匹配的添加剂的量。首先，所述材料/添加剂混合物的功率因数当量(power factor equivalent)可由下述方程式表示：

其中

pf_eq＝所述材料/添加剂混合物的功率因数当量

Pf_材料＝所要改性的材料的功率因数

pf_添加剂＝所选添加剂的功率因数

d_材料＝所要改性材料的厚度

d_添加剂＝所选添加剂的厚度

ε_材料＝所要改性材料的相对介电常数

ε_添加剂＝所选添加剂的相对介电常数

现在，假定x为混合物含所述添加剂的体积百分比，且(100-x)为混合物含所述材料的体积百分比。用x代替d_添加剂，并用(100-x)代替d_材料，方程式(13)可改作如下：

由方程式(14)求出x，并改写如下：

因此，可用方程式(15)来计算与顶塑模16材料混合的所选添加剂的量，从而使得所述混合物的功率因数当量(pf_eq)基本上与上述计算出的顶塑模16的所需功率因数(pf₁)相匹配(即，pf_eq＝pf₁)。因此，顶塑模16的底面将达到与泡沫材料20的模塑温度基本上相同的温度，由此泡沫材料的顶面在加热周期结束时将全部发泡。这样，在所述模塑制品的顶面上将不会形成硬化表层。

步骤3：降低底塑模的温度，以在泡沫材料的底面上形成硬化表层

第三，用泡沫材料20的模塑时间(t₂)(由步骤1计算得到)来计算在加热周期结束时底塑模18的温度增值(ΔT₃)。优选地，在整个加热周期中将底电极14冷冻，以使底塑模18的温度显著降低，由此能在所述模塑制品的底面上形成硬化表层。可用方程式(10)来计算底塑模18的温度增值(ΔT₃)，其为随下列因素改变的变量：底塑模18的功率因数(pf₃)；流过顶电极12和底电极14间的电流(I)(其可由方程式(6)计算)；泡沫材料20的模塑时间(t₂)；所述介电场的频率(f)；底塑模18的比热(h₃)；底塑模18的比重(ρ₃)；以及底塑模18的厚度(d₃)和电容(C₃)。

由于底塑模18的温度低于泡沫材料20的温度，在加热周期内将有一定量的热量由泡沫材料20转移到底塑模18。所述热交换的量取决于泡沫材料20的导热率(k₂)和底塑模18的导热率(k₃)。具体地，泡沫材料20得到的或失去的热量由下述方程式表示：

Q₂＝k₂(T_2，3-T₂)    (16)

其中

Q₂＝以瓦特表示的由与层3热交换导致的层2得到或失去的功率

K₂＝以瓦特/平方英寸/英寸/摄氏度表示的层2的导热率

T₂＝以摄氏度表示的层2的温度

T_2，3＝以摄氏度表示的层2和3交界处的温度

同样，底塑模18得到的或失去的热量由下述方程式表示：

Q₃＝k₃(T_2，3-T₃)    (17)

其中

Q₃＝以瓦特表示的由与层2热交换导致的层3得到或失去的功率

K₃＝以瓦特/平方英寸/英寸/摄氏度表示的层3的导热率

T_2，3＝以摄氏度表示的层2和3交界处的温度

T₃＝以摄氏度表示的层3的温度

由于泡沫材料20得到或失去的热量(Q₂)等于底塑模18得到或失去的热量(Q₃)，因此Q₂+Q₃＝0，方程式(16)和(17)可合并如下：

k₂(T_2，3-T₂)+k₃(T_2，3-T₃)＝0    (18)

由方程式18求出T_2，3，由此泡沫材料20和底塑模18交界处的温度由下述方程式表示：

$T_{\mathrm{2,3}}=\frac{k_2{T}_2+k_3{T}_3}{k_2+k_3}---\left(19\right)$

现在，参考图2，得到与顶塑模16和底塑模18相关的泡沫材料20的放大图，其中中心线22穿过泡沫材料20。因为泡沫材料20的总厚度为d₂，泡沫材料的中心线22和泡沫材料20与底塑模18的交界之间的厚度为d₂/2。当然，泡沫材料的中心线22和泡沫材料20与顶塑模16的交界之间的厚度也为d₂/2。

在加热周期结束时，泡沫材料20中心线22的温度为泡沫材料20的模塑温度(T₂)。然而，泡沫材料20中心线22以下的温度将由泡沫材料20的模塑温度(T₂)(即中心线22的温度)变为上述方程式(19)得到的温度T_2，3(即泡沫材料20与底塑模18的交界温度)。由中心线22到泡沫材料20与底塑模18的交界的温度线24的斜率由下述方程式表示：

其中

斜率＝温度线的斜率

T₃＝以摄氏度表示的层3的温度

T_2，3＝以摄氏度表示的层2和3交界处的温度

d₂＝以英寸表示的层2的厚度

应当清楚，泡沫材料20中的发泡剂具有相应的分解温度(T_B)，其低于泡沫材料20的模塑温度(T₂)。假定所述发泡剂的分解温度(T_B)大于泡沫材料20与底塑模18的交界的温度(T_2，3)(如图2所示)，保持在所述发泡剂分解温度(T_B)下的泡沫材料20的厚度(x)可由下述方程式表示：

$x=\frac{T_B-T_{\mathrm{2,3}}}{\mathrm{slope}}---\left(21\right)$

其中

x＝以英寸表示的低于T_B的层2的厚度

T_B＝以摄氏度表示的发泡剂的分解温度

T_2，3＝以摄氏度表示的层2和3交界处的温度

斜率＝温度线的斜率

保持在所述发泡剂分解温度(T_B)下的泡沫材料20的厚度(x)在加热周期结束时不会发泡，并由此在所述模塑制品底面上形成硬化表层。

基于上述方程式，应当清楚，所述模塑制品底面上形成的硬化表层的厚度取决于很多因素，包括底塑模18的导热率(k₃)、底塑模18的功率因数(pf₃)和底电极14的温度。例如，可通过增加底塑模18的导热率(k₃)、减小底塑模18的功率因数(pf₃)、和/或降低底电极14的温度，来增加所述硬化表层的厚度。相反，可通过降低底塑模18的导热率(k₃)、增大底塑模18的功率因数(pf₃)、和/或提高底电极14的温度，来减小所述硬化表层的厚度。因此，可根据模塑制品的具体类型需要，通过调节上述一或多个因素来增加或降低所述硬化表层的厚度。

应当清楚，根据上述分析，可得到下述接近的近似值：泡沫材料20的模塑时间(t₂)、顶塑模16的所需功率因数(pf₁)、底塑模18的温度(T₃)、保持在所述发泡剂分解温度(T_B)下的泡沫材料20的厚度(x)(其在所述模塑制品底面上形成硬化表层)。然而，如果需要更精确的值，需要考虑在加热周期内相邻材料层之间的热交换。

材料层i由于其相邻层i-1产生的热可表示如下：

$Q_{i,i-1}=\frac{k_{i-1}\×k_i}{k_{i-1}+k_i}(T_{i-1}-T_i)\frac{2}{d_i}---\left(22\right)$

其中

Q_i，i-1＝以瓦特表示的由层i-1热交换而产生的层i的功率

k_i-1＝以瓦特/平方英寸/英寸/摄氏度表示的层i-1的导热率

k_i＝以瓦特/平方英寸/英寸/摄氏度表示的层i的导热率

T_i-1＝以摄氏度表示的层i-1的温度

T_i＝以摄氏度表示的层i的温度

d_i＝以英寸表示的层i的厚度

同样，材料层i与其相邻层i+1产生的热可表示如下：

$Q_{i,i+1}=\frac{k_{i+1}\×k_i}{k_{i+1}+k_i}(T_{i+1}-T_i)\frac{2}{d_i}---\left(23\right)$

其中

Q_i，i+1＝以瓦特表示的由于层i+1热交换的层i的功率

k_i+1＝以瓦特/平方英寸/英寸/摄氏度表示的层i+1的导热率

k_i＝以瓦特/平方英寸/英寸/摄氏度表示的层i的导热率

T_i+1＝以摄氏度表示的层i+1的温度

T_i＝以摄氏度表示的层i的温度

d_i＝以英寸表示的层i的厚度

因此，可将方程式(22)和(23)合并，由此将材料层i由于两相邻层i-1和i+1产生的热表示如下：

$Q_i=\frac{2}{d_i}[\frac{k_{i-1}\×k_i}{k_{i-1}+k_i}(T_{i-1}-T_i)+\frac{k_{i+1}\×k_i}{k_{i+1}+k_i}(T_{i+1}-T_i)]---\left(24\right)$

现在，可将方程式(8)和(24)合并，将所述材料层i中由于使用所述介电场和所述相邻材料层间的热交换而消耗的总功率表示如下：

$P_i+Q_i=\frac{{\mathrm{pf}}_i\×I^2}{2\×\mathrm{\π}\×f\×C_i}+\frac{2}{d_i}[\frac{k_{i-1}\×k_i}{k_{i-1}+k_i}(T_{i-1}-T_i)+\frac{k_{i+1}\×k_i}{k_{i+1}+k_i}(T_{i+1}-T_i)]---\left(25\right)$

本领域技术人员应当清楚，根据上述分析，可用方程式(25)(代替方程式(8))来计算下列更精确的值：泡沫材料20的模塑时间(t₂)、顶塑模16的所需功率因数(pf₁)、底塑模18的温度(T₃)、保持在所述发泡剂分解温度(T_B)下的泡沫材料20的厚度(x)。如下文中将结合实施例3进行的更详尽的阐述所述，优选在一定时间间隔(例如1秒时间间隔)进行上述计算，以确定各时间间隔各层材料的P_i+Q_i。当然，可使用电脑编程进行上述计算，以简化所述分析。

还应当清楚，上述分析不考虑所述各材料层的功率因数、相对介电常数、比热和导热率随温度变化这一事实。为此，如上所述，当在一定时间间隔进行所述计算时，优选使用与所述各材料层在那一特定时间点的温度相对应的功率因数、相对介电常数、比热和导热率值。通过这样做，可得到下述更精确的值：泡沫材料20的模塑时间(t₂)、顶塑模16的所需功率因数(pf₁)、底塑模18的温度(T₃)、保持在所述发泡剂分解温度(T_B)下的泡沫材料20的厚度(x)(其在所述模塑制品底面上形成硬化表层)。

还应当清楚，上述分析不考虑发泡剂达到其分解温度(对于许多发泡剂来说为150摄氏度)所发生的放热或吸热反应。由该放热或吸热反应引起的热变化随时间变化，且如果需要的话可加入到上述方程式中。当然，本领域技术人员清楚，所述放热或吸热反应的影响不十分明显，因为其发生在加热周期的末期，且不涉及大量能量。

下面参考图1和2所述的传递模塑装置提供三个实施例，以进一步描述本发明的方法。应当清楚，这些实施例仅仅用来阐明可用所述方法来生产带硬化表层的模塑制品的方式，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

假定对于本实施例来说，传递模塑装置10的顶塑模16和底塑模18各自由硅橡胶V-1008(由Rhodia公司生产)制备，且泡沫材料20包括EVA泡沫共混物。下表1显示了该各材料层的各种因素，即，在加热周期结束时所需的温度(T)、厚度(d)、功率因数(pf)、相对介电常数(ε)、比热(h)和比重(ρ)。下文中根据本发明的方法用这些因素进行各种计算。

表1

	顶塑模(层1)	泡沫材料(层2)	底塑模(层3)
				所需温度(T)(摄氏度)	200	200
厚度(d)(英寸)	.125	.375	.125
				功率因数(pf)		.0137	.0033
相对介电常数(ε)	3.07	2.67	2.67
				比热(h)	1.233	1.566	1.233
比重(ρ)	1.16	1.041	1.16

如表1所示，在加热周期结束时泡沫材料20的所需温度为其200摄氏度的模塑温度(其为泡沫材料20全部发泡和交联的温度)。在本实施例中，希望所述模塑制品的顶面在加热周期结束时全部发泡。因而，在加热周期结束时顶塑模16底面的所需温度为200摄氏度(泡沫材料20的模塑温度)，另一方面，在加热周期结束时，希望在所述模塑制品的底面上形成硬化表层。因此，将底电极14冷冻，并在整个加热周期中保持在0摄氏度，以使所述底塑模18的温度显著降低。下面将对加热周期结束时底塑模18的精确温度进行计算。

表1还显示了所述的各层材料的不同厚度值(d)，如图1所示，沿着所述模塑制品长度上这些值为常数。然而应当清楚，泡沫材料20的厚度沿着所述模塑制品长度的不同点上可发生改变。在那种情况下，优选装配底塑模18，其厚度以使得泡沫材料20和底塑模18的厚度之和保持恒定的方式变化。由此，顶电极12和底电极14的总间距保持恒定，从而得到泡沫材料20的均匀加热(如美国专利No.4,268,23 8所述)。还应当注意，优选使泡沫材料20和底塑模18的相对介电常数(ε)相等(如表1所示)，以使泡沫材料20均匀受热(如美国专利No.4,441,876所述)。

另外，表1还给出了所述各材料层的功率因数(pf)、相对介电常数(ε)、比热(h)和比重(ρ)的值。如上所述，所述功率因数(pf)、相对介电常数(ε)和比热(h)值随温度变化。例如，图3说明了各层材料的功率因数(pf)与温度的关系，图4说明了各层材料的相对介电常数(ε)与温度的关系，图5说明了各层材料的比热(h)与温度的关系。应当清楚，将图3-5的曲线各自在其全部温度范围内进行积分，其得到的平均值如表1所示(其用来提供根据上述分析与各种值接近的近似值)。

根据本发明的方法，可用方程式(1)-(21)来计算泡沫材料20的模塑时间，顶塑模16的所需功率因数，底塑模18的温度和保持在低于所述发泡剂分解温度的泡沫材料20的厚度。应当清楚，下列方程式中使用的下标表示所述特定材料的层号(即，下标1表示顶塑模16(层1)，下标2表示泡沫材料20(层2)，下标3表示底塑模18(层3))。

使用表1所示的相对介电常数(ε_i)和厚度(d_i)值由方程式(1)计算出各材料层的电容(假定各材料层的面积为1平方英寸)：

$C_1=\frac{25.4\×3.07\×1}{36\×\mathrm{\π}\×.125}=5.429\mathrm{pF}$

$C_2=\frac{25.4\×2.67\×1}{36\×\mathrm{\π}\×.375}=1.599\mathrm{pF}$

$C_3=\frac{25.4\×2.67\×1}{36\×\mathrm{\π}\×.125}=4.72\mathrm{pF}$

然后，使用上面得到的各材料层的电容值由方程式(2)计算出其等效电容：

$C_{\mathrm{eq}}=\frac{5.429\×1.599\×4.72}{(5.429\×1.599)+(5.429\×4.72)+(1.599\×4.72)}=0.954\mathrm{pF}$

使用上面得到的等效电容(C_eq)由方程式(3)计算出其等效电抗(假定所述电场的频率为40MHz)：

$X_{\mathrm{eq}}=\frac{1}{2\×\mathrm{\π}\×40\×{10}^6\×.954\×{10}^{-12}}=\mathrm{4,171}\mathrm{ohms}$

然后使用上面得到的等效电抗(X_eq)由方程式(6)计算出在顶电极12和底电极14之间流过所有材料层的电流(假定其电压为4,000伏特)：

$I=\frac{\mathrm{4,000}}{\mathrm{4,171}}=.959$ 安

首先，根据上述步骤1，可使用上面得到的电流(I)和电容(C₂)以及表1所示的温度值(T₂)、厚度(d₂)、功率因数(pf₂)、比热(h₂)和比重(ρ₂)值由方程式(11)计算泡沫材料20的模塑时间(假定其起始温度为0摄氏度)：

$t_2=\frac{16.387\×200\×1.566\×1.041\×.375}{\frac{.0137\×{.959}^2}{2\×\mathrm{\π}\×40\×{10}^6\×1.599\×{10}^{-12}}}=63.54\sec$

由此，可以看出泡沫材料20的模塑时间是63.54秒(即，泡沫材料20达到其200摄氏度的模塑温度所需的时间)。

然后，根据上述步骤2，使用上面算出的泡沫材料20的模塑时间(t₂)、电流(I)和电容(C₁)，以及表1所示的温度(T₁)、厚度(d₁)、比热(h₁)和比重(ρ₁)值由方程式(12)计算出顶塑模16的所需功率因数(再次假定其起始温度为0摄氏度)：

${\mathrm{pf}}_1=\frac{16.387\×200\×1.233\×1.16\×.125\×2\×\mathrm{\π}\×40\×{10}^6\×5.429\×{10}^{-12}}{63.54\×{.959}^2}=0.01368$

由此，可以看出顶塑模16的所需功率因数为0.01368(即，使得顶塑模16在与泡沫材料20达到其200摄氏度的模塑温度的基本相同的时间达到200摄氏度的功率因数)。应当清楚，可通过选择极性添加剂，计算与顶塑模16材料混合的所述极性添加剂的用量(以使所述功率因数与上面得到的所需功率因数相匹配)，然后将计算量的所述极性添加剂与顶塑模16材料混合来调节顶塑模16的功率因数。

第三，根据上述步骤3，使用上面算出的电流(I)、算出的泡沫材料20的模塑时间(t₂)和电容(C₃)，以及表1所示的功率因数(pf₃)、比热(h₃)和比重(ρ₃)以及厚度(d₄)值由方程式(10)计算出底塑模18在加热周期结束时的温度：

由此，可以看出，在加热周期结束时底塑模18的温度为55.48摄氏度(假定将底电极14冷冻，并在整个加热周期内保持在0摄氏度)。

然后，使用上面算出的底塑模18的温度(T₃)，以及表1所示的泡沫材料20的温度值(T₂)由方程式(19)计算出泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(假定所述泡沫材料20的导热率为0.00638，且底塑模18的导热率为0.00585)：

由此，泡沫材料20和底塑模18交界处的温度为130.87摄氏度。

使用上面算出的泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(T_2，3)以及表1所示的泡沫材料20的温度值(T₂)和厚度值(d₂)由方程式(20)确定温度线24的斜率：

由此，温度线24的斜率为368.68摄氏度/英寸。

接下来，使用上面算出的泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(T_2，3)以及上面得到的温度线24的斜率由方程式(21)计算出保持在低于所述发泡剂分解温度(T_B)的泡沫材料20的厚度(x)(假定泡沫材料20中所述发泡剂的分解温度(T_B)为150摄氏度)：

$x=\frac{150-130.87}{368.68}=0.0519$ 英寸

由此，保持在低于所述发泡剂分解温度(T_B)的泡沫材料20的厚度(x)为0.0519英寸。因而，厚度为0.0519英寸的泡沫材料20层在加热周期结束时不会发泡，并由此，将在所述模塑制品的底面上形成硬化表层。

实施例2

假定对于本实施例来说，底塑模18由硅橡胶V-1075制备(由Rhodia公司生产)，其包含氧化铁，并因此具有比实施例1中所用的硅橡胶V-1008的导热率更高的导热率。具体地，硅橡胶V-1075的导热率为0.0241。除了下述分析外，实施例1中所有的计算和数值保持不变。

使用上述实施例1算出的底塑模18的温度(T₃)，以及表1所示的泡沫材料20的温度值(T₂)由方程式(19)计算出泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(假定所述泡沫材料20的导热率仍为0.00638，而底塑模18的导热率现在为0.0241)：

由此，现在泡沫材料20和底塑模18交界处的温度为85.73摄氏度。

然后，使用上面算出的泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(T_2，3)以及表1所示的泡沫材料20的温度值(T₂)和厚度值(d₂)由方程式(20)确定温度线24的斜率：

由此，现在温度线24的斜率为609.44摄氏度/英寸。

接下来，使用上面算出的泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(T_2，3)以及上面得到的温度线24的斜率由方程式(21)计算出保持在低于所述发泡剂分解温度(T_B)的泡沫材料20的厚度(x)(再次假定泡沫材料20中所述发泡剂的分解温度(T_B)为150摄氏度)：

$x=\frac{150-85.73}{609.44}=0.105$ 英寸

由此，保持在低于所述发泡剂分解温度(T_B)的泡沫材料20的厚度(x)现在为0.105英寸。因而，厚度为0.105英寸的泡沫材料20层在加热周期结束时不会发泡，并由此，将在所述模塑制品的底面上形成硬化表层。

对比本实施例与实施例1，可以看出，底塑模18导热率(k₃)增加，增加了在所说模塑制品底面上形成的硬化表层的厚度。或者，如上所述，还可通过减小底塑模18的功率因子(pf₃)或降低底电极14的温度，来增加所述硬化表层的厚度。

实施例3

在本实施例中，用方程式(25)(其为方程式(8)和(24)的组合)来计算下列更精确的值：泡沫材料20的模塑时间(t₂)、底塑模18的温度(T₃)、保持在所述发泡剂分解温度(T_B)以下的泡沫材料20的厚度(x)(与上述实施例1算出的值进行比较)。应当清楚，下列方程式中使用的下标表示所述特定材料的层号(即，下标1表示顶塑模16(层1)，下标2表示泡沫材料20(层2)，下标3表示底塑模18(层3)，和下标4表示底电极14(层4))。

使用上述实施例1得到的电流(I)和电容(C₂)，以及表1所示的功率因数(pf₂)值由方程式(8)计算出由于使用所述介电场，泡沫材料20中消耗的功率(P₂)(假定所述电场的频率为40MHz)：

$P_2=\frac{.0137\×.959^2}{2\×\mathrm{\π}\×40\×{10}^6\×1.599\×{10}^{-12}}=31.352$ 瓦

使用表1所示的泡沫材料20的厚度值(d₂)由方程式(24)计算出由于顶塑模16和底塑模18间的热交换，而在泡沫材料20中产生的功率(Q₂)：

$Q_2=\frac{2}{.375}[\frac{k_1\×k_2}{k_1+k_2}(T_1-T_2)+\frac{k_2\×k_3}{k_2+k_3}(T_3-T_2)]$

如上所述，将顶塑模16以与泡沫材料20相同的速率进行加热，以使T₁-T₂＝0。因此，上述方程式可简化如下(假定所述泡沫材料20的导热率为0.00638，且底塑模18的导热率为0.00585)：

$Q_2=5.333\left[\frac{.00585\×.00638}{.00585+.00638}(T_3-T_2)\right]=.01627(T_3-T_2)$

同样，使用上述实施例1得到的电流(I)和电容(C₃)，以及表1所示的功率因数(pf₃)值由方程式(8)计算出使用所述介电场，底塑模18中消耗的功率(P₃)(再次假定所述电场的频率为40MHz)：

$P_3=\frac{.0033\×.959^2}{2\×\mathrm{\π}\×40\×{10}^6\×4.72\×{10}^{-12}}=2.558$ 瓦

使用表1所示的底塑模18的厚度值(d₃)由方程式(24)计算出由于泡沫材料20和底电极14间的热交换，而在底塑模18中产生的功率(Q₃)：

$Q_3=\frac{2}{.125}[\frac{k_2\×k_3}{k_2+k_3}(T_2-T_3)+\frac{k_3\×k_4}{k_3+k_4}(T_4-T_3)]$

如上所述，将底电极14冷冻，并在整个加热周期中保持在0摄氏度，以使得T₄＝0。另外，由于底电极14的导热率(k₄)远远大于底塑模18的导热率(k₃)，因此，上述方程式可简化如下(再次假定所述泡沫材料20的导热率为0.00638，且底塑模18的导热率为0.00585)：

$Q_3=\frac{2}{.125}[\frac{.00638\×.00585}{.00638+.00585}(T_2-T_3)+.00585(0-T_3)]=0.0488T_2-0.0936T_3$

现在，用上面得到的功率(P₂)和(Q₂)，以及表1所示的厚度(d₂)、比热(h₂)和比重值(ρ₂)由下述方程式表示泡沫材料20达到其200摄氏度的模塑温度所需的时间(Δ_t)：

$\mathrm{\Δt}=\frac{\mathrm{\Δ}{T}_2\×h_2\×{\mathrm{\ρ}}_2\×d_2\×16.387}{{\mathrm{\ρ}}_2+Q_2}$

$=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_2\×1.566\×1.0408\×.375\×16.387}{31.352\×.01627\×(T_3-T_2)}---\left(26\right)$

然后，用上面得到的功率(P₃)和(Q₃)，以及表1所示的厚度(d₃)、比热(h₃)和比重值(ρ₃)由下述方程式表示底塑模18的温度增值(ΔT₃)：

${\mathrm{\ΔT}}_3=\frac{\mathrm{\Δt}(P_3+Q_3)}{h_3\×{\mathrm{\ρ}}_3\×d_3\×16.387}$

$=\frac{\mathrm{\Δt}(2.558+.0488T_2-.0936T_3)}{1.509\×1.105\×.125\×16.387}$

$=\mathrm{\Δt}(.7489+..01429T_2-.0274T_3)---\left(27\right)$

现在以1秒的时间间隔对方程式(26)和(27)进行计算，以算出下述更精确的值：泡沫材料20的模塑时间(t₂)、底塑模18的温度(T₃)、保持在所述发泡剂分解温度(T_B)以下的泡沫材料20的厚度(x)。

在加热周期开始时，泡沫材料20的温度(T₂)为0摄氏度，且底塑模18的温度(T₃)为0摄氏度。因此，经过1秒时间间隔后，方程式(26)可表示如下：

$1=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_2\×1.566\×1.0408\×.375\×16.387}{31.352+.01627(0-0)}$

然后由该方程式求得ΔT₂＝3.13摄氏度。因此，1秒加热后，泡沫材料20的温度(T₂)为3.13摄氏度。方程式(27)也可表示如下：

ΔT₃＝1(.7489+.01429(0)+.0274(0))

然后由该方程式求得ΔT₃＝0.7489摄氏度。因此，1秒加热后，底塑模18的温度(T₃)为0.7489摄氏度。

接下来，经过另一个1秒时间间隔后，方程式(26)可表示如下：

$1=\frac{{\mathrm{\ΔT}}_2\×1.566\×1.0408\×.375\×16.387}{31.352+.01627(.7489-3.13)}$

然后由该方程式求得ΔT₂＝3.126摄氏度。因此，2秒加热后，泡沫材料20的温度(T₂)为6.250摄氏度。方程式(27)也可表示如下：

ΔT₃＝1(.7489+.01429(3.13)+.0274(.7489))

然后由该方程式求得ΔT₃＝0.7731摄氏度。因此，2秒加热后，底塑模18的温度(T₃)为1.522摄氏度。

应当清楚，每隔1秒时间间隔可重复上述步骤一次，直至泡沫材料20的温度(T₂)达到200摄氏度。通过这样做，可确定泡沫材料20的模塑时间(t₂)为66秒(与实施例1算出的63.54秒进行比较)。并且，经过66秒加热后，底塑模18的温度(T₃)为78.83摄氏度(与实施例1算出的55.48摄氏度进行比较)。另外，66秒加热后，泡沫材料20和底塑模18交界处的温度(T_2，3)为142摄氏度(与实施例1算出的130.87摄氏度进行比较)。由此，保持在所述发泡剂分解温度(T_B)以下的泡沫材料20的厚度(x)为0.0258英寸(与实施例1算出的0.0519英寸进行比较)。

因此，可以看出，以一定的时间间隔对方程式(26)和(27)进行计算，得到下列更精确的值：泡沫材料20的模塑时间(t₂)、加热周期结束时底塑模18的温度(T₃)、保持在所述发泡剂分解温度(T_B)以下的泡沫材料20的厚度(x)。

最后，应当清楚，可使用本发明所述方法，从放置在传递模塑装置的模腔内的单一泡沫材料来制备模塑制品。具体地，可通过降低与所述泡沫材料接触的一个或多个塑模的温度，以在所述模塑制品的一个或多个表面(例如，顶面，底面，侧面等)上形成硬化表层。或者，还可使用所述方法由置于传递模塑装置模腔内的两种或多种不同可成型材料(其中至少一种为泡沫材料)来制备模塑制品。并且，可通过降低与所述泡沫材料接触的一个或多个塑模的温度，在所述模塑制品上形成硬化表层。

由上述看来，应当清楚，本发明方法能够生产带硬化表层的模塑制品，所述制品能够持久耐受在正常使用时的磨损。还可使用所述方法制备带易于清洗的硬化表层的模塑制品。所述方法还可用于生产能根据需求进行纹理化的带硬化表层的模塑制品。另外，还可用所述方法生产带具有较高摩擦系数的硬化表层的模塑制品，以根据具体应用的要求提供不滑面。当然，本发明的其他优点对于本领域技术人员来说也是显而易见的。

虽然上文中已经结合示例性方法对本发明进行了描述和阐释，但应当清楚，在不背离本发明范围的情况下可对该方法进行各种改变。因此，本发明不局限于上文描述和阐释的示例性方法，除非下列权利要求中包括这种限定。

Claims (10)

1.一种在加热周期期间制备具有硬化表层的模塑制品的方法，其包括：

提供包括第一塑模和第二塑模的传递模塑装置；

调节第一塑模和第二塑模至少之一的功率因数，以控制在模塑制品上形成的硬化表层的厚度；

将可成型材料与发泡剂混合以获得泡沫材料；和

将所述泡沫材料置于所述传递模塑装置中，使得泡沫材料的第一表面与所述装置的第一塑模接触，所述泡沫材料的第二表面与所述装置的第二塑模接触；

对所述传递模塑装置中的所述泡沫材料进行加热，使得在加热周期结束时，(i)一部分泡沫材料高于所述发泡剂的分解温度且发泡；和(ii)剩余部分的泡沫材料保持低于所述发泡剂分解温度，且不发泡，从而在所述模塑制品上形成所述厚度的硬化表层。

2.如权利要求1所述的方法，其中通过经由所述泡沫材料以及第一和第二塑模施加交变电场来对所述泡沫材料进行加热。

3.一种在加热周期期间制备具有硬化表层的模塑制品的方法，其包括：

提供一种包括第一塑模和第二塑模的传递模塑装置；

选择制备所述模塑制品的泡沫材料，其中所述泡沫材料是混合有发泡剂的可成型材料；

调节第一塑模的导热率、第一塑模的功率因数、或第一塑模的温度中的一种或多种，以控制在所述模塑制品上形成的硬化表层的厚度；

将所述泡沫材料置于所述传递模塑装置中，以使得所述泡沫材料的第一表面与所述装置的第一塑模接触，和所述泡沫材料的第二表面与所述装置的第二塑模接触；和

经由所述泡沫材料以及第一和第二塑模施加交变电场加热所述传递模塑装置中的泡沫材料，使得在加热周期结束时，(i)一部分泡沫材料高于所述发泡剂的分解温度且发泡；和(ii)剩余部分的泡沫材料保持在低于所述发泡剂分解温度，且不发泡，从而在所述泡沫材料的第一表面上形成所述厚度的硬化表层。

4.如权利要求3所述的方法，其中第一塑模导热率的增加导致所述硬化表层厚度的增加。

5.如权利要求3所述的方法，其中第一塑模功率因数的减小导致所述硬化表层厚度的增加。

6.如权利要求3所述的方法，其中第一塑模温度的降低导致所述硬化表层厚度的增加。

7.如权利要求6所述的方法，其中通过将所述传递模塑装置的电极进行冷冻来降低第一塑模的温度。

8.一种在加热周期期间制备具有硬化表层的模塑制品的方法，其包括：

提供传递模塑装置，所述传递模塑装置包括第一电极、第二电极，以及位于第一电极和第二电极之间的第一塑模和第二塑模；

将可成型材料与发泡剂混合以得到泡沫材料；

将所述泡沫材料放入传递模塑装置中，使得泡沫材料的第一表面与所述装置的第一塑模接触，所述泡沫材料的第二表面与所述装置的第二塑模接触；

调节第一塑模的功率因数，使得泡沫材料的第一表面高于所述发泡剂的分解温度且在所述加热周期结束时发泡；

调节第二塑模的功率因数，使得泡沫材料的第二表面保持低于所述发泡剂分解温度，且在加热周期结束时不发泡，从而在所述泡沫材料的第二表面上形成具有厚度的硬化表层；

经由所述泡沫材料以及第一和第二塑模在第一电极和第二电极之间施加交变电场，来加热传递模塑装置中的泡沫材料，形成具有硬化表层的模塑制品。

9.一种在加热周期期间制备具有硬化表层的模塑制品的方法，其包括：

将可成型材料与发泡剂混合以得到泡沫材料；

提供包括第一塑模和第二塑模的传递模塑装置；

调节第一塑模的导热率、第一塑模的功率因数、或第一塑模的温度中的一种或多种，以控制在所述模塑制品上形成的硬化表层的厚度；

将所述泡沫材料置于所述传递模塑装置中，以使得所述泡沫材料的第一表面与所述装置的第一塑模接触，和所述泡沫材料的第二表面与所述装置的第二塑模接触；

经由所述泡沫材料以及第一和第二电极施加交变电场，加热传递模塑装置中的泡沫材料，以生成所述模塑制品，使得(i)一部分泡沫材料高于所述发泡剂的分解温度且发泡；和(ii)剩余部分的泡沫材料保持低于所述发泡剂分解温度，且不发泡，从而在所述泡沫材料的第一表面上形成所述厚度的硬化表层。

10.一种在加热周期期间制备具有硬化表层的模塑制品的方法，其包括：

提供包括第一塑模和第二塑模的传递模塑装置；

将可成型材料与发泡剂混合以得到泡沫材料；

将所述泡沫材料置于所述传递模塑装置中，使得泡沫材料的第一表面与所述装置的第一塑模接触，所述泡沫材料的第二表面与所述装置的第二塑模接触；

调节第一塑模的功率因数，使得泡沫材料的第一表面高于所述发泡剂的分解温度且在所述加热周期结束时发泡；

调节第二塑模的功率因数，使得泡沫材料的第二表面保持低于所述发泡剂分解温度，且在加热周期结束时不发泡，从而在所述泡沫材料的第二表面上形成具有厚度的硬化表层；

对所述传递模塑装置的第一塑模和第二塑模之间的所述泡沫材料进行加热以生成具有硬化表层的所述模塑制品。

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