CN102762350A - 用于形成双面成型泡沫制品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对双面成型泡沫制品进行冷成型的改进方法，其中所述改进是使用从具有垂直压缩余量等于或大于0.4的泡沫板切出的双面泡沫坯料来生产所述双面成型泡沫制品。所述双面泡沫坯料具有第一冲压表面和第二冲压表面，其中所述第一与第二冲压表面之间的压缩强度差等于或小于200％，最优选情况下，所述第一冲压表面的压缩强度与所述第二冲压表面的压缩强度相同。

Description

用于形成双面成型泡沫制品的方法
交叉引用陈述
本申请要求2009年11月24日提交的美国临时申请号61/263,966的权益，所述临时申请在此引为参考。
发明领域
本发明涉及双面泡沫坯料及其制造方法，其中所述双面泡沫坯料被用于在两个或多个面上成型的成型泡沫制品的成型、优选为冷成型的方法中。
发明背景
在工业中，目前已知并使用各种方法和技术用于从热塑性泡沫材料、例如挤出聚苯乙烯(XPS)泡沫对制品进行成型。例如，可以从通过挤出含有发泡剂的热塑性树脂而形成的泡沫模切出诸如玩具和拼图的形状。还有将泡沫片材成型成制品例如盘子、杯子、蛋品包装盒、托盘和各种类型的食品容器，例如蛤壳式快餐盒、外带/打包容器等的实例。通过将热塑性泡沫片材进行热成型，可以制造更复杂的成型泡沫制品。这些方法使它们能够从典型薄的泡沫制造相对简单的成型制品，所述薄的泡沫容易从用来生产它们的模具中取出。
最近，在通过对独特的泡沫组合物和/或结构进行压型或有时被称为冷成型来成型更复杂、特别是更厚的热塑性泡沫(即厚度超过1mm的泡沫)成型制品中，取得了显著进展，例如参见USP公布2009-0062410。通过冷成型进行的常规应用已被公开，并且主要的、如果不是完全的话，是单面成型制品。制造这样的单面成型制品的方法需要使用从具有特定性质的泡沫板制备的泡沫坯料，所述性质为例如密度和/或所述板内或通过板的开放孔梯度。随着单面成型泡沫制品生产的不断成功，对于在至少两个面上成型的成型制品例如凸嵌板门，存在着不断增长的需求。这样的制品以前尚未公开。
尽管已经公开了双面冷成型的可能性，但对于如何制备在两个成型表面上具有相似或优选相同泡沫特征的适合的泡沫坯料，没有提出建议。包含具有相似特征的冲压表面的双面泡沫坯料及其生产方法是合乎需要的，以便由其制成的双面成型泡沫制品的两个面在外观和性能上相似。特别合乎需要的特点是能够生产在两个面上表现出相似冲压特征和/或尺寸公差的双面成型泡沫制品。
发明概述
本发明涉及制造一个或多个双面成型泡沫制品的方法，所述方法包括下列步骤：
(i)将热塑性聚合物与发泡剂挤出以形成热塑性聚合物泡沫板，所述板具有一定厚度、顶表面和底表面，其中所述表面位于由挤出方向和所述板的宽度所定义的平面内，其中所述泡沫板具有等于或大于0.4的垂直压缩余量(vertical compressive balance)，
(ii)将所述泡沫板切割，以形成具有第一冲压表面和第二冲压表面的双面泡沫坯料，
(iii)通过下述方法，将所述双面泡沫坯料的所述两个冲压表面成型成一个或多个双面成型泡沫制品和周围连续的未成型泡沫坯料：
(ii)(a)将所述双面泡沫坯料的每个冲压表面与模具相接触，所述模具包含一个或多个空腔，每个空腔具有定义所述成型泡沫制品的形状的外周和腔表面，以及
(ii)(b)在外加应变下用所述模具冲压所述双面泡沫坯料，由此形成一个或多个双面成型泡沫制品。
在本发明的一个实施方案中，第一冲压表面与第二冲压表面之间的压缩强度差等于或小于200％、更优选等于或小于10％。
在本发明的另一个实施方案中，上述泡沫具有等于或小于1大气压的孔气体压力。
本发明的另一个实施方案是上文中所述的方法，其中所述热塑性聚合物是聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯与聚丙烯的共聚物；聚苯乙烯，高抗冲聚苯乙烯；苯乙烯与丙烯腈的共聚物，丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二酯；聚氯乙烯；聚苯醚和聚苯乙烯的掺混物。
本发明的另一个实施方案是上文中所述的方法，其中所述发泡剂是化学发泡剂、无机气体、有机发泡剂、二氧化碳、水或其组合。
本发明的另一个实施方案是上文中所述的方法，其中施加的最大应变等于或小于80％。
本发明的另一个实施方案是通过上文中所述的方法制造的双面成型泡沫制品，其优选为凸嵌门板、车库门板、包装材料、隔热窗框、用于减轻乘客受伤的吸能防范措施、消失核心泡沫模制件(lostcore foam molding)、装饰穹形饰件(decorative coving)、装饰檐口、外部隔热外墙板、建筑墙板、家具制品或用于各种面板的泡沫插芯。
附图简述
图1是本发明的成型泡沫制品中的阶梯变化的图示。
图2是泡沫板的横截面视图。
图3是泡沫板的横截面视图，所述泡沫板已被切割两次以提供一个或多个双面泡沫坯料。
图4是泡沫板的横截面视图，所述泡沫板已被切割一次以提供一个或多个双面泡沫坯料。
图5是泡沫板的横截面视图，所述泡沫板已被切割三次，以提供一个或多个双面泡沫坯料。
图6是成型工具的横截面视图，其中双面泡沫坯料处于成型之前的开放位置中。
图7是成型工具的横截面视图，其中修整并成型的发泡制品处于封闭位置中。
图8是成型工具的横截面视图，其中成型泡沫制品处于成型之后的开放位置中。
图9a是比较例A的刨平表面的照片。
图9b是比较例A的切割表面的照片。
图10是实施例1的照片。
图11是实施例2的照片。
图12是实施例3的照片。
发明详述
本发明的发泡制品可以从任何泡沫组合物制造。泡沫组合物包含其中限定有孔的连续基质材料。多孔(泡沫)具有本技术领域通常理解的意义，其中聚合物具有显著降低的表观密度，包含封闭或开放的孔。封闭孔是指该孔内的气体与另一个孔由形成孔的聚合物壁隔离开。开放孔是指该孔内的气体不被如此受限，并能够不通过任何聚合物孔壁流向大气。本发明的泡沫制品可以是开放孔或封闭孔的。封闭孔泡沫具有低于30％、优选20％或以下、更优选10％或以下、更优选5％或以下、最优选1％或以下的开放孔含量。相反，开放孔泡沫具有30％或以上、优选50％或以上、更优选70％或以上、更优选90％或以上的开放孔含量。开放孔泡沫可以具有95％或以上的开放孔含量。除非另有指明，否则开放孔含量按照美国测试和材料学会(American Society for Testing and Materials)(ASTM)方法D6226-05来测定。
理想情况下，泡沫制品包含聚合泡沫，其是具有聚合的连续基质材料(聚合物基材料)的泡沫组合物。任何聚合泡沫都是适合的，包括挤出聚合泡沫、膨胀聚合泡沫和模制聚合泡沫。聚合泡沫可以包含、并且理想情况下作为连续相包含热塑性或热固性聚合物基材料。理想情况下，聚合物基材料具有热塑性聚合物连续相。
用于本发明的聚合泡沫制品可以包含一种或多种热固性聚合物、热塑性聚合物或其组合或掺混物，或由其构成。适合的热固性聚合物包括热固性环氧泡沫、酚醛泡沫、脲醛泡沫、聚氨酯泡沫、聚异氰脲酸酯泡沫等。
适合的热塑性聚合物包括任一种热塑性聚合物或一种以上热塑性聚合物的任何组合。烯属聚合物、包含烯烃和烯基芳香族组分两者的烯基-芳香族均聚物和共聚物是适合的。适合的烯属聚合物的实例包括乙烯和丙烯的均聚物和共聚物(例如聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯与聚丙烯的共聚物)。烯基-芳香族聚合物例如聚苯乙烯和聚苯醚/聚苯乙烯掺混物是用于本发明的泡沫制品的特别适合的聚合物。可用于在本发明中使用的泡沫的其他热塑性聚合物可以包含高抗冲聚苯乙烯，苯乙烯与丙烯腈的共聚物，丙烯腈、丁二烯与苯乙烯的三元共聚物，聚碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二酯，聚氯乙烯及其掺混物。
理想情况下，泡沫制品包含具有聚合物基质的聚合泡沫，所述聚合物基质包含一种或一种以上烯基-芳香族聚合物，或由其组成。烯基-芳香族聚合物是含有聚合成聚合物结构的烯基芳香族单体的聚合物。烯基-芳香族聚合物可以是均聚物、共聚物或均聚物与共聚物的掺混物。烯基-芳香族共聚物可以是无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、橡胶改性的共聚物或其任何组合，并可以是线型的、支化的或其混合物。
苯乙烯类聚合物是特别理想的烯基-芳香族聚合物。苯乙烯类聚合物具有聚合在聚合物骨架中的苯乙烯和/或取代的苯乙烯单体(例如α-甲基苯乙烯)，并包括苯乙烯均聚物、共聚物两者及其掺混物。聚苯乙烯和高抗冲改性的聚苯乙烯是两种优选的苯乙烯类聚合物。
适合于本发明的苯乙烯类共聚物的实例包括苯乙烯与下列一种或多种物质的共聚物：丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、马来酸、衣康酸、丙烯腈、马来酸酐、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丁酯、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)由于其在成本与性质性能之间的良好平衡，是用于本发明的泡沫制品的优选苯乙烯类聚合物。
苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)由于其易于制造和单体的可利用性，是用于本发明的泡沫制品的特别理想的烯基-芳香族聚合物。SAN共聚物可以是嵌段共聚物或无规共聚物，并可以是线型或支化的。SAN提供了比聚苯乙烯均聚物更高的水溶性，因此便于使用水性发泡剂。SAN还具有比聚苯乙烯均聚物更高的热畸变温度，其提供具有比聚苯乙烯均聚物泡沫更高使用温度的泡沫。本发明方法的理想实施方案使用包含SAN、甚至由SAN组成的聚合物组合物。一种或多种烯基-芳香族聚合物、甚至聚合物组合物本身，可以包含SAN与另一种聚合物例如聚苯乙烯均聚物的聚合物掺混物，或由其组成。
无论聚合物组合物只含SAN还是含有SAN与其他聚合物，理想情况下，以聚合物组合物中所有聚合物的重量计，SAN的丙烯腈(AN)组分以1wt％或以上、优选5wt％或以上、更优选10wt％或以上的浓度存在。理想情况下，以聚合物组合物中所有聚合物的重量计，SAN的AN组分以50wt％或以下、典型地30wt％或以下的浓度存在。当AN以低于1wt％的浓度存在时，除非存在另一种亲水组分，否则与聚苯乙烯相比水溶性的提高极小。当AN以大于50wt％的浓度存在时，聚合物组合物当在挤出机中处于熔融相时倾向于受到热不稳定性的影响。
苯乙烯类聚合物可以具有任何有用的重均分子量(MW)。示例性地，苯乙烯类聚合物或苯乙烯类共聚物的分子量可以为10,000至1,000,000。理想情况下，苯乙烯类聚合物的分子量低于约200,000，其令人吃惊地有助于形成保持优良的表面光洁度和尺寸控制的成型泡沫部件。以优选性进一步增加的次序，苯乙烯类聚合物或苯乙烯类共聚物的分子量小于约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。出于简便目的，本文中的分子量报告为重均分子量，除非其它的明确陈述。分子量可以通过任何适合方法、例如本技术领域中已知的方法来测定。
橡胶改性的苯乙烯类聚合物的均聚物和共聚物是优选用于本发明的泡沫制品的苯乙烯类聚合物，特别是当需要改进抗冲击性时。这样的聚合物包括橡胶改性的苯乙烯或α-甲基苯乙烯的均聚物或其与可共聚单体的共聚物。优选的共聚单体包括丙烯腈，其可以单独或与其他共聚单体特别是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯腈、反丁烯二腈和/或N-芳基马来酰亚胺例如N-苯基马来酰亚胺组合使用。高度优选的共聚物含有约70至约80％的苯乙烯单体和30至20％的丙烯腈单体。
适合的橡胶包括共轭二烯特别是丁二烯的公知的均聚物和共聚物，以及其他橡胶类聚合物例如烯烃聚合物、特别是乙烯、丙烯和任选的非共轭二烯的共聚物，或丙烯酸酯橡胶、特别是在烷基中具有4至6个碳的丙烯酸烷基酯的均聚物和共聚物。此外，如果需要，可以使用前述橡胶类聚合物的混合物。优选的橡胶是丁二烯的均聚物和其共聚物，以橡胶改性的苯乙烯类聚合物的总重量计，其量等于或大于约5wt％、优选等于或大于约7wt％、更优选等于或大于约10wt％、更优选等于或大于12wt％。优选的橡胶以橡胶改性的苯乙烯类聚合物的总重量计等于或小于约30wt％、优选等于或小于约25wt％、更优选等于或小于约20wt％、更优选等于或小于15wt％的量存在。这样的橡胶共聚物可以是无规或嵌段共聚物，此外可以被氢化以移除残留的不饱和性。
橡胶改性的均聚物或共聚物优选在橡胶聚合物存在下，通过产生接枝的方法例如通过共聚物的本体或溶液聚合或乳液聚合来制备。取决于泡沫制品的所需性质，橡胶的粒径可大(例如大于2微米)或小(例如小于2微米)，并可以是单峰平均尺寸或多峰的，即不同尺寸橡胶粒子尺寸的混合物，例如大和小的橡胶粒子的混合物。在橡胶接枝方法中，也形成各种不同量的未接枝的均聚物或共聚物基质。在乙烯基-芳香族单体的橡胶改性的(共)聚合物的溶液或本体聚合中，形成基质(共)聚合物。基质还含有在其上接枝有并在其中封闭有(共)聚合物的橡胶粒子。
高抗冲聚苯乙烯(HIPS)由于其成本和性能性质的良好组合，是用于本发明的需要改进抗冲击强度的泡沫制品的特别理想的橡胶改性的烯基-芳香族均聚物。
丁二烯、丙烯腈和苯乙烯(ABS)三元共聚物由于其成本和性能性质的良好组合，是用于本发明的需要改进抗冲击强度和改进热学性质的泡沫制品的特别理想的橡胶改性的烯基-芳香族共聚物。
用于本发明的泡沫制品可以通过任何可想到的方法来制备。用于制备聚合泡沫制品的适合方法包括分批方法(例如膨化珠粒泡沫蒸汽箱模塑方法)、半分批方法(例如累积挤出法)和连续方法例如挤出泡沫方法。理想情况下，方法是半分批或连续挤出方法。最优选情况下，方法包括挤出方法，优选利用单或双螺杆挤出机。
膨化珠粒泡沫方法是一种分批方法，其需要通过将发泡剂掺入到聚合物组合物的颗粒中(例如在压力下使发泡剂透入热塑性聚合物组合物颗粒)来制备可发泡聚合物组合物。各个珠粒变成可发泡聚合物组合物。通常，尽管不是必需的，但可发泡珠粒经历至少两步膨胀步骤。初始膨胀通过将颗粒加热至高于它们的软化温度并允许发泡剂膨胀珠粒来进行。第二次膨胀通过将多个珠粒置于模具中，然后将珠粒暴露于蒸汽以进一步膨胀它们并将它们熔合在一起来进行。在第二次膨胀之前，通常将粘合剂涂布在珠粒上以便于珠粒粘合在一起。得到的膨胀的珠粒泡沫具有遍及整个泡沫的聚合物表皮的特征性连续网络。所述聚合物表皮网络对应于每个单个珠粒的表面，并在整个泡沫包围孔群。所述网络比含有网络所包围的孔群的泡沫部分密度更高。
通过蒸汽箱模塑法可以生产复杂制品或砌块。砌块可以通过切割、例如通过计算机数字控制(CNC)热丝进一步成型成均匀厚度的片材。结构隔热板(SIP)是被切割成均匀厚度片材并附着于定向刨花板(OSB)或任何其他适合的面层的蒸汽箱模塑的砌块泡沫的实例。
发泡制品也可以用反应性发泡方法制造，在所述方法中前体材料在发泡剂存在下反应，形成多孔聚合物。这种类型的聚合物最常见为聚氨酯和聚环氧化物，特别是结构聚氨酯泡沫，如在此引为参考的USP 5,234,965和6,423,755中所描述的。典型情况下，通过在至少一个方向上限制膨胀反应混合物，同时允许它在至少一个正交方向上自由或几乎自由地膨胀，为这样的泡沫提供各向异性特性。
挤出方法通过下述过程在挤出机中制备热塑性聚合物与发泡剂的可发泡聚合物组合物：加热热塑性聚合物组合物以使其软化，在防止发泡剂以任何有意义的程度膨胀(优选地，防止任何发泡剂膨胀)的混合温度和混合压力下，将发泡剂组合物与软化的热塑性聚合物组合物混合在一起，然后将可发泡聚合物组合物通过模具挤出(排出)到温度和压力低于混合温度和压力的环境中。在将可发泡聚合物组合物排出到较低压力中之时，发泡剂使热塑性聚合物膨胀成热塑性聚合物泡沫。理想情况下，在混合之后和通过模具排出之前，将可发泡聚合物组合物冷却。在连续方法中，将可发泡聚合物组合物以基本上恒定的速率排出到较低压力中，以便能够基本上连续发泡。被挤出的泡沫可以是连续无缝的结构，例如片材或型材，这与珠粒泡沫结构或包含多个单独泡沫组装在一起以便最大化结构完整性、隔热性和减少吸水能力的其他组合物相反。如果需要，可以对被挤出的泡沫片材执行挤出后修整，例如边缘处理(例如榫槽面)、厚度公差控制(例如通过刨削或切削表面)、处理片材的顶部和/或底部例如在表面中切出沟槽、层压单片或复合薄膜和/或织物等。
累积挤出是一种半连续挤出方法，其包括：1)将热塑性材料与发泡剂组合物混合以形成可发泡聚合物组合物；2)将可发泡聚合物组合物挤出到保持段中，所述保持段被维持在不允许可发泡聚合物组合物发泡的温度和压力下；所述保持段具有模具，所述模具定义了通往可发泡聚合物组合物在其中发泡的较低压力段的孔口，以及关闭所述模具孔口的可开放闸门；3)周期性地打开闸门，并基本上同时地利用可移动活塞在可发泡聚合物组合物上施加机械压力，以将其从保持段通过模具孔口排出到较低压力段中；以及4)允许排出的可发泡聚合物组合物膨胀以形成泡沫。在此引为参考的USP4,323,528在制造聚烯烃泡沫的背景中公开了这样的方法，其也可以容易地改变以适应于芳香族聚合物泡沫。USP 3,268,636公开了在注模机中进行的这种方法，其中将热塑性材料与发泡剂注入模具中并允许发泡，这种方法有时被称为结构泡沫模制。累积挤出和挤出方法产生不含这种聚合物表皮网络的泡沫。
适合的发泡剂包括下列物质之一或其一种以上的任何组合：无机气体例如二氧化碳、氩气、氮气和空气；有机发泡剂例如水，具有1至9个碳的脂族和环状烃类，包括甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环丁烷和环戊烷；完全和部分卤代的具有1至5个碳的烷烃和烯烃，优选为不含氯的(例如二氟甲烷(HFC-32)、全氟甲烷、氟代乙烷(HFC-161)、1，1-二氟乙烷(HFC-152a)、1，1，1-三氟乙烷(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)、1，1，1-三氟丙烷(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))；完全和部分卤代的聚合物和共聚物，理想为氟代聚合物和共聚物，更优选为不含氯的氟代聚合物和共聚物；具有1至5个碳的脂族醇类，例如甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇；含羰基化合物例如丙酮、2-丁酮和乙醛；含醚化合物例如二甲醚、二乙醚、甲乙醚；羧酸酯化合物例如甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯；羧酸和化学发泡剂例如偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙腈、苯磺酰肼、4，4-羟基苯磺酰氨基脲、对甲苯磺酰氨基脲、偶氮二羧酸钡、N，N′-二甲基-N，N′-二亚硝基对苯二酰胺、三肼基均三嗪和碳酸氢钠。
最近的文献显示了氟代烯烃(氟烯烃)在许多应用、包括发泡剂中可能是HFC的有吸引力的代用品，这是由于它们具有为零的臭氧消耗潜能(ODP)、比HFC更低的全球变暖潜能(GWP)和高隔热能力(低导热性)。参见例如美国专利申请(USPA)2004/0119047、2004/0256594、2007/0010592和PCT公布WO 2005/108523。这些参考文献教导了氟烯烃能够适用于发泡剂，并且由于它们具有低于1000、优选不超过75的GWP而具有吸引力。USPA 2006/0142173公开了具有150或以下的GWP的氟烯烃，并指出GWP为50或以下是优选的。特别理想的氟代烯烃包括在WO 2008/118627中所描述的。
对于给定的待发泡热塑性材料来说，发泡剂的量可以由本技术领域的普通专业人员不需过多实验，根据热塑性聚合物的类型、发泡剂的类型、泡沫制品的形状/构造和所需的泡沫密度来确定。一般来说，泡沫制品可以具有约16千克每立方米(kg/m3)至约200kg/m3或以上的密度。泡沫密度典型地根据具体应用来选择。优选情况下，泡沫密度等于或小于约160kg/m3、更优选等于或小于约120kg/m3、最优选等于或小于约100kg/m3。
当通过ASTM D-3576-98测量时，泡沫制品的孔可以具有约0.05至约5.0毫米(mm)、特别是约0.1至约3.0mm的平均尺寸(最大维度)。正如在下面几段中所描述的，当泡沫不能具有至少0.4的压缩比时，具有较大平均孔径、特别是最大维度为约1.0至约3.0mm或约1.0至约2.0mm的泡沫制品特别有用。
在本发明的一个实施方案中，为了在压制成型泡沫板、特别是包含封闭孔的泡沫之后便于成型泡沫制品的形状保持和外观，理想情况下平均孔气体压力等于或小于1.4大气压。在一个实施方案中，理想情况下孔气体压力等于或小于大气压，以最小化泡沫在压制后的弹回并导致形状保持度低于所需的可能性。优选情况下，封闭孔的平均压力(即平均封闭孔气体压力)等于或小于1大气压(101.3千帕(kPa)或14.7磅每平方英寸(psi))，优选等于或小于0.95大气压，更优选等于或小于0.90大气压，更优选等于或小于0.85大气压，最优选等于或小于0.80大气压。
孔气体压力可以从标准孔压对老化曲线来确定。可选地，如果制造泡沫的初始时间已知，孔气体压力可以按照ASTM D7132-05来确定。如果制造泡沫的初始时间未知，那么可以使用下面的可选经验方法：在尺寸约为50mm的泡沫立方体上测定来自于三个样品的封闭孔的平均内部气体压力。将一个立方体置于设置在85℃和至少1Torr或以下的真空下的加热炉中，将第二个立方体置于设置在85℃和0.5atm下的加热炉中，并将第三个立方体置于设置在85℃和大气压下的加热炉中。12小时后，不改变加热炉中的压力，允许每个样品在加热炉中冷却至室温。在立方体冷却后，将其从加热炉中取出，并测定每个正交方向上的最大维度变化。然后从测量值确定最大线性维度变化，针对压力进行作图，并使用线性回归分析将曲线拟合为直线，其中拟合曲线具有零值维度变化时的压力是平均内部孔压。
当在三个正交方向E、V和H上评估泡沫的压缩强度时，确立了泡沫制品的压缩强度，其中E是挤出方向，V是它离开挤出模具后垂直膨胀的方向，H是泡沫离开挤出模具后的水平膨胀方向。分别将这些测量到的压缩强度CE、CV和CH与这些压缩强度的总和CT相关联，使得CE/CT、CV/CT和CH/CT中的至少一个具有至少0.40的值、优选至少0.45的值、最优选至少0.50的值。当使用这样的泡沫时，理想情况下压制方向平行于泡沫中的最大值。
用于制造本发明的泡沫制品的聚合物可以含有添加剂，其典型地分散在连续基质材料中。常用添加剂包括下列任一种或一种以上的组合：红外衰减剂(例如炭黑、石墨、金属片、二氧化钛)；粘土类例如天然吸附性粘土(例如高岭土和蒙脱土)和合成粘土；成核剂(例如滑石和硅酸镁)；填充剂例如玻璃或聚合物纤维或玻璃或聚合物珠；阻燃剂(例如含溴阻燃剂例如含溴聚合物、六溴环十二烷、含磷阻燃剂例如磷酸三苯酯，以及可能包含增效剂例如二异丙苯基和多异丙苯基化合物的阻燃剂包)；润滑剂(例如硬脂酸钙和硬脂酸钡)；除酸剂(例如氧化镁和焦磷酸四钠)；UV光稳定剂；热稳定剂；以及着色剂例如染料和/或颜料。
本发明的方法提供成型泡沫制品。正如本文中所定义的，成型是指发泡制品典型地具有一个或多个轮廓，其在如图1中所示的具有最大厚度17的成型泡沫制品10中产生了高度32至少为1毫米或以上的阶梯变化(凹陷)。成型泡沫制品具有至少一个不平的表面。
最优选的泡沫制品是双面成型泡沫制品10(图1)，其可以从上文中所述的发泡聚合物，采取下述形式来制备：从泡沫板20(图2)切出双面泡沫坯料110(图3)，并进一步成型(图6至8)以得到双面成型泡沫制品10。仅为了方便而在本文中使用的术语板，应理解可以挤出和/或发泡具有矩形横截面的平板之外的其他构造(例如挤出的片材、挤出的型材、就地浇铸的泡沫胶块等)。对泡沫制品进行成型的特别有用的方法是从双面泡沫坯料110开始，所述坯料从由包含发泡剂的热塑性材料挤出的泡沫板20切割而成。按照常规，板的挤出采取水平挤出方式(挤出方向与重力方向正交)，但不限于此。使用这样的常规，在被挤出时，板的顶表面21距地面最远，板的底表面22距地面最近，泡沫的高度(厚度)23与地面正交。可用于切割泡沫板和/或坯料和制备冲压表面的适合设备是带锯、计算机数字控制(CNC)砂线切割机、CNC发热线切割设备、通过使用楔块劈开泡沫的泡沫“切削”设备等，所述泡沫“切削”设备利用静止楔块和移动板有效劈开泡沫。
本发明的双面成型泡沫制品从双面坯料例如110压制而成。双面坯料110从泡沫板20切割而来，参见例如图3，其中切割100和101导致将泡沫板切成三块102、110和104。得到的从泡沫板切出的泡沫结构被称为“泡沫坯料”，并且如果坯料具有两个切割表面，它被称为双面泡沫坯料，例如双面泡沫坯料110、120、130、210、220、320、330、340和350。在成型之前，将泡沫坯料从泡沫板取出和/或与其分开。为了从泡沫板制备一个或多个双面泡沫坯料，可能需要一次或多次切割，对于一次切割参见图4，对于两次切割参见图3，对于三次切割参见图5。双面泡沫坯料的第一切割表面变成第一冲压表面108，双面泡沫坯料的第二切割表面变成第二冲压表面109。多次切割(例如2、3、4、5次或更多次)和多个(例如2、3、4、5个或更多个)泡沫坯料和/或双面泡沫坯料可以从单个泡沫板切割或组装。
本发明方法的改进之处在于使用了“双面泡沫坯料”。术语“双面泡沫坯料”被用于描述从具有顶表面21和底表面22的泡沫板切出的具有两个冲压表面108和109的泡沫坯料，其中双面泡沫坯料的任一冲压表面都不是板的顶表面21或底表面22。
使用从泡沫板20切出的双面泡沫坯料110，令人吃惊地增强了成型泡沫制品的成型，所述泡沫板在至少一个方向上至少CE/CT、CV/CT和CH/CT之一为至少0.4，在所述CE/CT、CV/CT和CH/CT之一(压缩余量)中，CE、CV和CH为多孔聚合物在三个正交方向E、V和H中的每个方向上的压缩强度，其中这些方向之一是泡沫中的最大压缩强度方向，并且CT等于CE、CV和CH的总和。
在一个实施方案中，在双面泡沫坯料110的冲压(外部)表面108和109处的泡沫压缩强度相似，并单独地大于泡沫坯料核心处的泡沫压缩强度。
在优选实施方案中，在双面泡沫坯料120的冲压(外部)表面106和107处的泡沫压缩强度相似，并单独地小于泡沫坯料核心处的泡沫压缩强度。
在本发明的一个实施方案中，双面泡沫坯料的第一冲压表面的压缩强度CS第一不同于双面泡沫坯料的第二冲压表面的压缩强度CS第二：CS第一≠CS第二。如果第一和第二冲压表面的压缩强度不同，以百分数表示的差通过下式来计算：
差％＝[(CS第一-CS第二)/CS第一]x100
其中CS第一是较大的压缩强度值。
优选情况下，第一与第二冲压表面之间的压缩强度差等于或小于60％、更优选等于或小于55％、更优选等于或小于50％、更优选等于或小于45％、更优选等于或小于40％、更优选等于或小于35％、更优选等于或小于30％、更优选等于或小于25％、更优选等于或小于20％、更优选等于或小于15％、更优选等于或小于12.5％、更优选等于或小于10％、更优选等于或小于7.5％、更优选等于或小于5％、更优选等于或小于2.5％、更优选等于或小于1％、更优选等于或小于0.5％、更优选等于或小于0.25％、更优选等于或小于0.1％、更优选等于或小于0.05％，并且最优选情况下，第一与第二冲压表面之间的压缩强度差等于或小于0.01％。
在本发明的优选实施方案中，双面泡沫坯料在第一冲压表面处的泡沫压缩强度CS第一等于双面泡沫坯料在第二冲压表面处的泡沫压缩强度CS第二：
CS第一＝CS第二。
任何适合于从泡沫板制备双面泡沫坯料的方法都可接受。下面的实例是说明性的，但不包含制造双面泡沫坯料的所有可能方式。在一个实施方案中，使用单次切割200切割泡沫板，形成两个泡沫坯料201和203，参见图4。泡沫坯料201具有未切割表面21和切割表面205。泡沫坯料203具有未切割表面22和切割表面206。每个坯料的厚度可以不同202≠204或优选彼此相等，202＝204。在一个实施方案中，双面泡沫坯料通过下述方式从泡沫坯料201和203形成：将它们背靠背放置，使表面21与22相邻，以便第一切割表面205和第二切割表面206变成双面泡沫坯料210的冲压表面。在第二个实施方案中，将泡沫坯料201和203如上所述背靠背放置，但进一步包含配置在两个泡沫坯料201和203之间并邻近和附着于未切割表面21和22的粘合层207，以形成双面泡沫坯料220。粘合层207可以是本技术领域中已知的将本发明范围内的两个泡沫粘合的任何手段。例如，粘合层112可以是胶粘剂，例如单或双组份聚氨酯胶粘剂、环氧胶粘剂、反应性热熔胶、热塑性热熔胶、丙烯酸类胶粘剂；双面胶带；超声焊接、热焊接、溶剂焊接等。在一个实施方案中，胶粘剂包括优选不溶解泡沫坯料的泡沫的溶剂。使用软化点低于待粘合泡沫的共聚物作为胶粘剂可能是优选的，例如用于粘合由苯乙烯类泡沫、乙酸乙烯酯和乙烯的共聚物或乙酸乙烯酯聚合物和乙烯聚合物的混合物制成的坯料。在两种情况下，5至50wt％的乙酸乙烯酯含量和95至50wt％的乙烯含量是优选的。该共聚物或聚合物混合物被形成为薄膜，将所述薄膜加热并熔化，并将薄膜的每一面压上每个待粘合的泡沫坯料的未冲压表面，由此被夹在两个泡沫坯料之间。
可以向待联结的泡沫坯料的所有或部分未冲压表面施加胶粘剂。换句话说，胶粘剂可以施加到整个表面或施加到分散的局部区域。
在另一个实施方案中，将泡沫板切割两次100和101，形成三个泡沫坯料102、104和110，参见图3。三个坯料可以以单独的110或组合的102+104使用，以提供双面泡沫坯料。在一个实施方案中，双面泡沫坯料110是具有两个冲压表面108和109的单一泡沫坯料，每个表面由独立的切割100和101制备。在另一个实施方案中，双面泡沫坯料可以由通过两次切割100和101泡沫板制备的两个泡沫坯料102和104制成。得到的一个泡沫坯料102具有切割表面106和未切割表面21。得到的另一个泡沫坯料104具有切割表面107和未切割表面22。泡沫坯料102和104背靠背放置，使表面21与22相邻，以便第一切割表面106和第二切割表面107变成双面泡沫坯料120的冲压表面。在另一个实施方案中，两个泡沫坯料102和104如上所述背靠背放置，但是进一步包含如上所述与两个未切割表面21和22相接触并将其粘附在一起的粘合层112，以形成双面泡沫坯料130。
在另一个实施方案中，将泡沫板切割三次300、302和303以形成4个泡沫坯料304、307、310和314，参见图5。4个坯料中的两个310和314可以单独使用以提供双面泡沫坯料，和/或两个坯料可以组合310+314、304+307以提供不同的双面泡沫坯料。
在一个实施方案中，双面泡沫坯料310是具有两个冲压表面311和312的单一泡沫坯料，每个表面通过独立的切割302和303制备。在另一个实施方案中，不同的双面泡沫坯料314是具有两个冲压表面315和316的单一泡沫坯料，每个表面通过独立的切割300和303制备。
在另一个实施方案中，可以通过将两个泡沫坯料310和314背靠背地组合，使切割表面311与切割表面315相邻来制造双面泡沫坯料，使得第一切割表面312和第二切割表面316变成双面泡沫坯料320的冲压表面。
在另一个实施方案中，泡沫坯料310和314如上所述背靠背放置，但是进一步包含如上所述配置在两个切割表面311和315之间并与其相接触并将其粘附在一起的粘合层341，以形成双面泡沫坯料340。
在另一个实施方案中，双面泡沫坯料可以由两个泡沫坯料304和307制成，所述坯料背靠背放置，使未切割表面21与未切割表面22相邻，以便第一切割表面305和第二切割表面308变成双面泡沫坯料330的冲压表面。
在另一个实施方案中，泡沫坯料304和307如上所述背靠背放置，但是进一步包含如上所述配置在两个未切割表面21和22之间并与其相接触和附着的粘合层351，以形成双面泡沫坯料350。
在另一个实施方案中(未在图中示出)，可以将泡沫坯料的不同组合进行合并以提供双面泡沫坯料，例如可以使用或不使用胶粘剂层将坯料307和314合并，使切割表面316与未切割表面22相邻；或者可以使用或不使用胶粘剂层将坯料307与310合并，使切割表面312与未切割表面22相邻；或者可以使用或不使用胶粘剂层将坯料304和310合并，使切割表面312与未切割表面21相邻；或者可以将坯料304和314合并，使切割表面316与未切割表面21相邻，等。
上文中所述的制造方法和得到的双面泡沫坯料是说明性的，而且不包括从已被切割一次或多次的泡沫板提供双面泡沫坯料的方式。
在一个实施方案中，双面泡沫坯料从双面泡沫坯料的冲压表面到核心具有密度梯度。在特定实施方案中，具有第一和第二冲压表面108和109的双面泡沫坯料(例如110)，分别具有从双面泡沫坯料110的冲压表面108和109到核心的密度梯度。一般来说，从双面泡沫坯料的冲压表面到核心具有至少1％、2％、5％、7.5％、10％、12.5％、15％、20％、25％或甚至30％的密度梯度将是理想的。为了说明密度梯度，如果泡沫在冲压表面处(即在表面的1或2毫米内)的密度为3.0磅每立方英尺(pcf)，对于10％的梯度来说，在双面泡沫坯料的核心处的密度将是2.7或3.3pcf。优选情况下，双面泡沫坯料的冲压表面处的局部密度低于核心处的局部密度。因此，当冲压表面具有2.7pcf的密度时，理想情况下冲压表面的密度为3pcf。
在本发明的一个实施方案中，成型泡沫制品10可以从双面泡沫坯料110形成，并在随后的独立步骤中，成型泡沫制品从连续的未成型泡沫坯料16分离开或修剪出来。在另一个实施方案中，可以将双面泡沫坯料110在与成型工具接触之前进行切割，以与成型工具相配。在另一个实施方案中，可以从压制的板切出最终形状，例如可以将泡沫双面泡沫坯料110压制以将形状成型在冲压表面中，然后从压制的泡沫双面泡沫坯料切割出成型泡沫制品。当切割泡沫时，可以使用任何适合的方法，例如本技术领域中已知的和前面描述过的用于切割泡沫以形成冲压表面的方法。在另一个优选实施方案中，在成型泡沫制品成型的同时，通过修边肋(trimming rib)51将成型泡沫制品从连续的未成型双面泡沫坯料修剪出来。此外，由于压制的形状已成型在冲压表面中，因此也可以使用包含加热的方法来切割泡沫。
本发明的方法可以使用模压机、有时被称为压力机来成型本发明的成型泡沫制品。这种方法通常被称为是不连续的，因为它由下述循环构成：将双面泡沫坯料置于打开的模具中，将模具关闭以成型制品，然后在制品成型后打开模具。将成型泡沫制品从模具取出，将新的双面泡沫坯料插入到模具中并重复所述过程。
典型情况下，压力机具有固定台板和可以附加有成型工具的可移动台板。将双面泡沫坯料的冲压表面与成型工具例如模具型面或模具相接触。这里的模具型面和/或模具是指具有被压印形状和/或空腔的任何工具，当其被压入双面泡沫坯料时将使泡沫获得模具型面的形状。也就是说，组成成型工具的材料使得它在压紧双面泡沫坯料时不变形，但是所述双面泡沫坯料变形以形成并保留成型工具、模具型面和/或模具空腔的所需形状。取决于待成型的成型制品的形状，模具可以包括一个或多个空腔部分、一个或多个核心部分和/或空腔部分与核心部分。如果存在，模具的空腔部分可以附着于固定台板，但是更通常附着于可移动台板。在后文中，当附着有模具的带有空腔的部分时，可移动台板被称为可移动成型表面，固定台板被称为固定成型表面。固定台板可能具有或可能不具有附着于其的具有另一个空腔部分或核心部分的模具部分。
双面泡沫坯料的两个面被成型。它们可以成型相同，或者它们可以成型不同，换句话说，压印在两个面中的图案可以相同或不同。在优选实施方案中，具有空腔的模具部分和具有核心的模具部分两者都对成型泡沫制品进行成型。
典型情况下，在压制时，冲压至少一部分泡沫，使得泡沫被压缩至如图1中所示的待压制泡沫的厚度17的95％或以下的厚度，其典型地对应于刚好超过泡沫的屈服应力(使泡沫弹性变形)。同样地，当对部件进行压制时，泡沫的最大变形(使泡沫弹性变形)典型地不超过待压制的双面泡沫坯料110的原始厚度111的约20％。换句话说，压制泡沫(成型泡沫制品)的最终厚度等于或小于双面泡沫坯料的原始厚度的80％。
成型工具由于最通常要求的是形状，因此典型地具有下述轮廓，所述轮廓在如图1中所示的具有厚度17的成型泡沫制品10中产生高度32为至少1毫米的凹陷(阶梯变化)。凹陷的高度/深度32可以使用任何适合的技术来测量，例如接触式测量技术(例如坐标测量仪、直读式厚度计、轮廓模板)和非接触式技术，例如光学法包括激光法。阶梯变化32的高度可以大于1毫米，例如1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、7、8、9和10，直到没有更多的泡沫孔塌陷，使得压制进一步开始使泡沫的热塑性(聚合物)弹性变形时的高度。
令人吃惊的是，可以在泡沫经历剪切处形成阶梯变化。例如，泡沫在高度33的阶梯变化中可以具有与成型泡沫制品10的冲压表面108约45°至约90°的剪切或拔模角33(θ)。应该理解，剪切角θ可能不是线性的，而可能具有一些弯曲，而这些情况中的角度是所述弯曲上的平均值。所述角度可以令人吃惊地大于60°、75°或甚至为90°，同时仍维持出色的光洁度和外观。沿着模具表面的任何点处的拔模角被定义为在模具的该位置处获得的角的正切。
在本发明的另一种情况中，将在泡沫的冲压表面处开放孔的浓度高于泡沫核心中开放孔的浓度的泡沫进行接触和压制，以形成成型。在本发明的这种情况下，泡沫可以是任何泡沫，优选为苯乙烯类泡沫，例如上述的挤出的苯乙烯类聚合物泡沫。它也可以是任何其他苯乙烯类聚合泡沫，例如在本技术领域中已知的，例如，其中典型地在压力下向聚合物珠粒加入发泡剂，正如在USP 4,485,193和上文中引用的每个美国专利中所描述的。
对于这种开放孔梯度来说，梯度如上对密度梯度所述，其中开放孔的浓度通过显微测定，是表面处单位数量总孔数中的开放孔数。
一般来说，在本发明的这种情况下，压制表面处的开放孔数量独立地为全部开放孔的至少5％。理想情况下，冲压表面处的开放孔以升序独立地为冲压表面处的至少6％、7％、8％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和全部开放孔。
泡沫可以具有通过例如上述的机械手段(例如刨削/机械加工或切割)形成在冲压表面处的开放孔，或者所述开放孔可以通过化学诱导，例如使用适合的表面活性剂破裂表面处的封闭孔。
在本发明的一个实施方案中，成型工具例如模具型面和/或模具以及“主体”泡沫(即50％以上)都不被加热(即泡沫在环境温度下成型，所述环境温度在本文中被定义为15-30℃)。
在本发明的一个实施方案中，成型工具的一个或两个面，例如模具型面和/或模具的两个面被加热，但“主体”泡沫(即50％以上)不加热(环境温度15-30℃)，并将泡沫进行压制。令人吃惊的是，使用在表面处具有开放孔的泡沫并加热模具型面与同样条件下使用在表面处不具有这种开放孔的泡沫相比，产生优越的表面轮廓和外观，在后一种情况下，泡沫的外观品质降低。
在本发明的另一个实施方案中，成型泡沫制品可以穿孔。这样的制品可以具有多个穿孔。在本文中，穿孔被定义为是指通过双面泡沫坯料/成型制品的一个表面到另一个表面、即从顶表面到底表面的一个或多个孔。穿孔可以发生在任何时间，换句话说，它可以在成型之前对双面泡沫坯料进行、对成型泡沫制品进行或两者的组合。穿孔延伸通过成型泡沫制品、例如由双面泡沫坯料制成的成型泡沫制品，通过双面泡沫坯料的深度。泡沫可以通过任何可接受的手段来穿孔。对泡沫制品进行穿孔，可以包括用一个或多个针、销钉、角钉、钉子等尖锐物体穿刺泡沫制品。然而，穿孔也可以通过尖锐物体之外的其他手段，例如钻孔、激光切割、高压流体切割、空气枪、射弹等来实现。穿孔可以以与在此引为参考的USP 5,424,016中所公开的类似的方式来进行。
当使用加热的成型工具压制时，与泡沫的接触时间典型为约0.1秒至约60秒。优选情况下，停留时间为至少约1秒至最多约45秒。停留时间被定义为成型工具与经受最大施加应变的泡沫保持静止的时间。
当使用加热的成型工具压制时，成型工具的温度不太高或保持太长时间以防泡沫被降解。典型情况下，成型工具的温度约为50℃至约200℃。优选情况下，温度为至少约60℃、更优选至少约70℃、更优选至少约80℃、最优选至少约90℃，至优选最高约190℃、更优选最高约180℃、更优选最高约170℃、最优选最高约160℃。
成型工具为成型泡沫制品提供形状。成型工具包括成型空腔和/或核心(即形状)以及用于温度控制、修剪、弹出等所有必需设备。最常见情况下，成型工具例如模具包括两部分50和60，一部分可以是固定台板80或安装于固定台板(有时被称为核心面或固定成型表面)，另一个模具部分50安装于可移动台板70(有时被称为空腔面或可移动成型表面)并随着它移动。制品的形状决定成型工具的设计和复杂性。在一个实施方案中，具有空腔的模具部分附着于可移动台板，具有第二空腔或核心的模具部分附着于固定台板(图6至图8)。常规的构造材料可用于模具，例如但不限于：铝、复合材料(即环氧化物)、木材、金属、多孔工具例如METAPORTM等。
包含第一模具部分50的可移动台板70可以朝向或远离包含第二模具部分60的固定台板80移动，所述模具部分可以包括单空腔模具或任选的多空腔模具。将双面泡沫坯料110置于模具部分之间。为了对泡沫成型，将可移动台板70朝向固定台板移动，使得双面泡沫坯料110的第一冲压表面108与第一模具部分50接触，并且当可移动台板朝向固定台板移动时，将双面泡沫坯料的第二冲压表面109压紧附着于固定台板70的第二模具部分60。对于多空腔模具来说，每个空腔的形状可以相同，或者可以存在与空腔一样多的不同形状，或者可以存在具有相同第一形状的多个空腔与具有不同于第一形状的一种或多种形状的多个空腔的组合。多空腔模具中空腔的配置可以是并排的、串联的或任何其他所需构造。多空腔模具在每个模制循环中在板中产生一个以上成型制品。
在本发明的一个实施方案中，成型和修剪可以是分开的步骤。在本发明的另一个实施方案中，成型/修剪步骤在本发明的同一步骤中进行。
本发明可用于制造双面成型泡沫制品，例如但不限于：凸嵌门板、车库门板、包装材料、隔热窗框、用于减轻乘客受伤的吸能防范措施、消失核心泡沫模制件、装饰穹形饰件或装饰檐口、外部隔热外墙板、建筑墙板、家具制品、用于各种面板的泡沫插芯等。
测试方法
使用来自于Quintek Measurement Systems，Inc.Knoxville，TN的QMS密度剖面测量仪QDP-01X型，测试了通过每个泡沫坯料的厚度的密度剖面。将高电压kV控制设定至90％，高电压电流控制设定至23％，检测器电压约为8v。在泡沫的整个厚度中，每0.06mm收集数据点。泡沫样品在x-射线通路平面内的近似厚度为2英寸。根据待测试的泡沫部件的实测线性密度，对每个样品单独地计算质量吸收系数。表皮密度ρ表皮被报告为最大值，而核心密度ρ核心是在约5mm范围内的平均值。然后按照下述方程计算以百分数为单位的密度梯度：
Figure BPA00001584242800261
使用装备有5.0位移卡(displacement card)和4,000lbf负荷卡的材料测试系统来测量每种材料的压缩响应。以0.065s-1的压缩应变率压缩立方体样品以测量每个板的近似厚度。因此，以单位为英寸每分钟的MTS的十字头速度按照下列方程进行设定：
十字头速度＝应变率*厚度*60
其中泡沫样本的厚度以英寸为单位测量。每个泡沫样本的压缩强度按照ASTM D1621计算，同时总压缩强度CST如下计算：
CST＝CSV+CSE+CSH
其中CSV、CSE和CSH分别对应于在垂直、挤出和水平方向上的压缩强度。因此，在每个方向上的压缩余量R可以如下计算：
RV＝CSV/CST
RE＝CSE/CST
RH＝CSH/CST
通过使用阿基米德方法，在25mmx25mmx50mm样品上测量开放孔含量。
尽管在下面的实施例中描述了本发明的某些实施方案，但显然可以对这些特定实施方案进行相当大的改变和修改，而不背离由下面权利要求的正确解释所定义的本发明的范围。
裂缝减少百分数Cr可以通过下列公式，由粗糙裂缝值Rcv与光滑裂缝值Scv的比率来确定：
Cr＝(1-Rcv/Scv)*100
其中对于由具有光滑腔表面的模具压制成的成型泡沫制品来说，裂缝值Scv通过下述步骤手动计算：首先测量由具有光滑腔表面的模具制成的成型泡沫制品(或其特定部分)中每个裂缝的长度，然后将每个单个裂缝长度加在一起，得出以长度为单位的总光滑裂缝值Scv。对于由具有低滑动度腔表面的模具压制成的成型泡沫制品来说，裂缝值Rcv通过下述步骤手动计算：如果存在的话，首先测量由具有低滑动度腔表面的模具制成的成型泡沫制品(或与由具有光滑腔表面的模具压制成的成型泡沫制品中所使用的相同的特定部分)中每个裂缝的长度，然后将每个单个裂缝长度加在一起，得出以长度为单位的总低滑动度裂缝值Rcv。
诱导应变是泡沫坯料的初始厚度和最终部件厚度的函数，并如下计算：
其中to是泡沫坯料的初始厚度，tf是压制的成型泡沫制品的最终厚度，两个测量值都使用数字线性规来测量和记录。
外加应变是泡沫坯料的初始厚度和工具压缩程度的函数，并如下计算：
Figure BPA00001584242800282
其中to是泡沫坯料的初始厚度，dt是工具压入到泡沫坯料中的距离。
实施例
对于比较例A和实施例1至3来说，使用了可以从The DowChemical Company，Midland，MI获得的IMPAXXTM 300泡沫板。IMPAXX 300泡沫板是挤出的聚苯乙烯泡沫，其尺寸在长度、宽度和厚度方向上分别为2,200mm、600mm和110mm。IMPAXX 300泡沫板具有约-18.6％的密度梯度，开放孔含量为约4.9，孔气体压力约为0.6大气压(atm)，垂直压缩余量Rv为0.59。通过刨削从IMPAXX 300泡沫板的顶部和底部除去约7毫米(mm)的层。然后使用Baumer砂线锯切割刨削过的IMPAXX 300泡沫板，以提供用于成型的泡沫坯料。比较例A通过将泡沫板切割一次来制备，以提供具有与切割表面(核心)相反的刨平表面(顶部或底部)的泡沫坯料，其尺寸在长度、宽度和厚度方向上分别为355mm、241mm和50mm。刨平表面的压缩强度约为64psi，切割表面的压缩强度为34psi。实施例1通过将泡沫板切割两次(参见图3)来制备，以提供具有两个压缩强度相近、约为44psi的冲压表面的双面泡沫坯料，其尺寸约为355mm×241mm×50mm。实施例2通过将泡沫板切割三次(参见图5)来制备，以提供两个背靠背放置的泡沫坯料310和314，以形成具有两个压缩强度相近、约为34psi的冲压表面的双面泡沫坯料，使得冲压表面312和316是由中央切割303(例如320)提供的表面。实施例2的尺寸约为355mm×241mm×50mm。实施例3通过与实施例2相同的方法来制备，区别在于通过下述步骤将两个泡沫坯料胶粘在一起：施加由15克MOR-AD M-652潮气固化剂、单组分聚氨酯胶粘剂构成的层(例如340)，喷雾3克蒸馏水，在压力机中在1000psi下压在一起，并在成型前使其固化最少1小时。实施例3的尺寸约为355mm×241mm×50mm。
比较例A是通过常规方法，通过将4”泡沫板劈成两个2英寸泡沫坯料所制备的泡沫坯料。实施例1、2和3按照本发明的方法制备。通过铝制压缩固件(被称为工具或模具)对每个双面泡沫坯料进行压制，将冲压表面压印成简单的波纹形状。将具有第一和第二冲压表面的双面泡沫坯料插入到Carver水压机中，所述水压机在固定台板上具有第一波纹状成型工具并在可移动台板上具有第二波纹状成型工具。将Carver压力机设定为100％泵速，并在每个冲压表面上将泡沫压缩0.375英寸，也就是说，可移动台板冲程为0.75英寸。对于比较例A来说，将刨平表面紧靠固定台板上的模具表面放置，并通过可移动台板上的模具压制切割表面。可移动台板朝向固定台板移动，压缩第一与第二波纹状成型工具之间的双面泡沫坯料，提供了双面成型泡沫制品(图6至8)。两种工具都保持在环境温度，并压入泡沫中直至固定台板上的一组限位块接触到移动台板。然后打开台板，将双面成型泡沫制品从波纹状工具中取出。在制品成型中没有使用保持或停留时间。在压制期间，每个工具压入泡沫中足够的距离，以将压制工具完全嵌入泡沫中，产生约35至约40％的最大外加应变。
在成型后24小时，测量每个样品的阶梯变化32或最大压缩沟槽深度。测量在固定台板成型面和移动台板成型面上进行。深度使用深度千分尺测量，单位为英寸，并且是5次测量的平均值。值概述在表1中。
表1
比较例A的成型泡沫制品的照片显示在图9a和9b中，实施例1至3的成型泡沫制品的照片显示在图10至图12中。

Claims (9)

1.制造一个或多个双面成型泡沫制品的方法，所述方法包括下列步骤：
(i)将热塑性聚合物与发泡剂挤出以形成热塑性聚合物泡沫板，所述板具有一定厚度、顶表面和底表面，其中所述表面位于由挤出方向和所述板的宽度所定义的平面内，其中所述泡沫板具有等于或大于0.4的垂直压缩余量，
(ii)将所述泡沫板切割，以形成包括具有一定压缩强度的第一冲压表面和具有一定压缩强度的第二冲压表面的双面泡沫坯料，
(iii)通过下述方法，将所述双面泡沫坯料的所述两个冲压表面成型成一个或多个双面成型泡沫制品和周围连续的未成型泡沫坯料：
(ii)(a)将所述双面泡沫坯料的每个冲压表面与模具相接触，所述模具包含一个或多个空腔，每个空腔具有定义所述成型泡沫制品的形状的外周和腔表面以及
(ii)(b)在外加应变下用所述模具冲压所述双面泡沫坯料，由此形成一个或多个双面成型泡沫制品。
2.权利要求1的方法，其中所述第一冲压表面与第二冲压表面之间的压缩强度差等于或小于200％。
3.权利要求1的方法，其中所述第一冲压表面的压缩强度等于或小于10％。
4.权利要求1的方法，其中所述泡沫具有等于或小于1大气压的孔气体压力。
5.权利要求1的方法，其中所述热塑性聚合物是聚乙烯，聚丙烯，聚乙烯与聚丙烯的共聚物；聚苯乙烯，高抗冲聚苯乙烯；苯乙烯与丙烯腈的共聚物，丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二酯；聚氯乙烯；聚苯醚和聚苯乙烯的掺混物。
6.权利要求1的方法，其中所述发泡剂是化学发泡剂、无机气体、有机发泡剂、二氧化碳、水或其组合。
7.权利要求1的方法，其中最大外加应变等于或小于80％。
8.一种由权利要求1的方法制造的双面成型泡沫制品。
9.权利要求8的双面成型泡沫制品，其是凸嵌门板、车库门板、包装材料、隔热窗框、用于减轻乘客受伤的吸能防范措施、消失核心泡沫模制件、装饰穹形饰件、装饰檐口、外部隔热外墙板、建筑墙板、家具制品或用于各种面板的泡沫插芯。
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