CN103619560B - 包含连续插入的减振元件的挤出塑料型材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产型材元件（1）的连续方法，所述型材元件包含至少一个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、至少一个由至少一种热塑性材料制成的夹套、以及任选地至少一个介于芯与夹套之间的膜（11）；涉及通过所述方法生产的型材元件（1）；涉及所述型材元件用于生产窗框和门框的用途，用于内部装修中，或在操作过程中在内部空间与外部空间之间产生温差的装置中的用途；还涉及用于实施本发明方法的装置。

Description

包含连续插入的减振元件的挤出塑料型材
本发明涉及一种生产型材（profile）的连续方法，所述型材包含至少一个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、至少一个由至少一种热塑性材料制成的夹套、以及任选地至少一个介于芯与夹套之间的箔片（foil）；涉及通过所述方法生产的型材；涉及该型材用于生产窗框、门框的用途、或在内部装修中、或在操作过程中在内部空间与外部空间之间产生温差的装置中的用途；还涉及用于实施本发明方法的装置。
本发明的方法可以生产型材，这些型材可以用于生产房屋建筑用的窗框或门框。
在现有技术中存在用于生产类似型材以及分别为窗框或门框的已知方法。
DE 28 44 006 A1公开了一种挤出塑料型材的方法，所述塑料型材具有由发泡塑料制成的芯，该芯完全被由塑料制成的夹套所包围，其中，在单步操作过程中，将用于夹套的材料投入挤出机模具系统中，同时将芯材料引入到经成型的夹套的空腔中，其中在芯材料发泡过程中引入夹套空腔的气体借助所述挤出机模具系统而散逸。该方法的问题是，尽管产生的气体得以散逸，但是型材中获得的泡沫不是特别均匀。该方法的另一缺点是必须使用于发泡塑料的反应体系通过热的挤出机模具系统，就能量和加工工艺而言存在缺点。
WO 99/16996 A1公开了一种生产用于窗或门的框架型材的方法，其中首先由热塑性塑料生产外部型材，然后将基于聚氨酯的可发泡混合物引入所述型材中，并且当混合物经发泡填充可用空间时，在外部型材与泡沫之间产生了强的粘附键。该文件还公开了一种将预先制造的、充分发泡的芯插入预成型的外部型材中的方法。
DE 199 61 306 A1也公开了一种通过挤出法生产型材的方法。该型材包含外壳和发泡的内芯。在该方法中，首先将所述型材的外壳挤出，随后使可发泡材料发泡以填充可用空间。
DE 1 959 464也公开了一种连续挤出具有由热塑性塑料制成的夹套及具有发泡芯的连续型材的方法，其中首先通过挤出法生产由热塑性塑料制成的夹套，随后使用可发泡材料填充其中的可用空间。
DE 1 779 271的方法生产了一种柔性塑料型材条，其通过使用挤出法以同时制造柔性外部护套和发泡芯而实现。
US 2006/0255488A1也公开了一种生产具有发泡芯的塑料型材的方法，该方法通过同时挤出各自为熔融状态的两种材料而实现。
EP 2 072 743 A2公开了一种用以填充中空窗框或中空门框的可用空间的发泡方法。为此，将通过挤出法生产的塑料型材组装以得到成品窗框或成品门框，并随后引入可发泡材料以填充可用空间。
现有技术还公开了生产这些具有发泡芯的型材的方法，其中将充分发泡的插件插入到经挤出的型材中，参见例如DE 202009003392 U1或WO02/090703 A2。
现有技术中提到的方法的缺点的一个实例是，通过熔融挤出法来生产塑料型材，随后在短时间后必须将可发泡材料插入到这些型材中。因此，所述型材仍旧是热的或至少是温热的，而这一点对通过引入可发泡材料来填充可用空间具有不利影响。此外，当泡沫在连续的方法中填充所述塑料型材的一个腔室的可用空间时，可能只产生具有一个且不超过一个含有泡沫的腔室的型材，这是因为必须将引入反应体系的喷枪引入型材。另一个缺点是，必须使反应性聚氨酯体系通过热的挤出机模具系统。
鉴于现有技术，本发明的目的是提供一种可以生产型材的连续方法，该型材包含至少一个由发泡材料制成的芯以及一个由热塑性材料制成的夹套，其中所述方法的特点在于，其提供了获得合适型材的方法，该合适型材的特征在于泡沫在用于此目的的型材腔室内特别均匀和均相分布。此外，所述方法中的发泡旨在在可理想形成泡沫的条件下发生。所述方法进一步旨在可避免用于夹套或芯的各前体化合物的复杂加工工艺。
本发明通过一种生产型材的连续方法而实现了这些目的，所述型材包含至少一个由聚氨酯泡沫或含有聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、一个由至少一种热塑性材料制成的夹套、和任选地至少一个介于芯与夹套之间的箔片，所述方法包括至少下列步骤：
(A)任选地将箔片引入具有型材形状的夹紧带（gripper-belt）系统，
(B)将至少一种所述芯的液态、可发泡的反应性体系引入所述夹紧带系统中，以使任何存在的箔片至少在一定程度上包围反应性混合物，其中所述反应性体系包含聚异氰酸酯a)和至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物，
(C)使所述芯在夹紧带系统中成型，
(D)任选地将获自步骤(C)的芯冷却，
(E)将获自步骤(C)或(D)的芯引入连接有用于生产中空型材的挤出模具的挤出机中，从而用由至少一种热塑性材料制成的夹套包覆所述芯，由此得到所述型材，
(F)任选地将获自步骤(E)的所述型材冷却，以及
(G)任选地切割获自步骤(E)或(F)的所述型材。
本发明的方法用于生产一种型材，所述型材包含至少一个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、至少一个由至少一种热塑性材料制成的夹套、以及任选地至少一个在芯与夹套之间的箔片。
本发明生产的型材包含至少一个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯。
在一个特别优选的实施方案中，所述位于芯中的至少一种发泡材料为聚氨酯泡沫。
聚氨酯（特别是以发泡形式）本身为本领域技术人员所熟知，并且例如述于DE 10124 333。
在本发明中，特别优选在本发明的型材的芯中使用刚性聚氨酯泡沫。
本发明的聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物是根据本发明由液态反应性体系获得，该液态反应性体系包含至少一种聚异氰酸酯a)和至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物b)。
与现有技术中已知的方法相反，在本发明的方法中，不是将容易聚合的材料引入夹紧带或箔片并进行发泡，而是将液态反应性体系引入，并且使用于形成聚合聚氨酯的聚合反应和用于制备泡沫的发泡过程优选同时发生，所述液态反应性体系包含用于制备聚氨酯泡沫的起始化合物，即至少一种聚异氰酸酯a)和至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物b)。
聚氨酯泡沫（特别是刚性聚氨酯泡沫）已经已知了很长时间并在文献中有广泛的描述。聚氨酯泡沫通常由有机聚异氰酸酯a)和具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的基团(主要为多元醇和/或多胺)的化合物b1)的反应而生产。根据本发明，所述至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物b)优选为具有至少两个对异氰酸酯基团呈反应性的基团的化合物b1)。
可以使用的有机聚异氰酸酯a)优选为芳族多官能异氰酸酯。
可以提到的个别实例为甲苯2,4-二异氰酸酯和甲苯2,6二异氰酸酯(TDI)及相应的异构体混合物；二苯甲烷4,4’-二异氰酸酯、二苯甲烷2,4’-二异氰酸酯和二苯甲烷2,2’-二异氰酸酯(MDI)及相应的异构体混合物；由二苯甲烷4,4’-二异氰酸酯和二苯甲烷2,4’-二异氰酸酯组成的混合物；多苯基多亚甲基多异氰酸酯；由二苯甲烷4,4’-二异氰酸酯、二苯甲烷2,4’-二异氰酸酯和二苯甲烷2,2’-二异氰酸酯组成的混合物；和由多苯基多亚甲基多异氰酸酯组成的混合物(粗MDI)；和由粗MDI和甲苯二异氰酸酯组成的混合物。有机二异氰酸酯和多异氰酸酯可单独使用或以混合物的形式使用。
其它经常使用的材料为已知为改性多官能异氰酸酯的那些，即通过有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的化学反应得到的产物。可以提到的实例为包含异氰脲酸酯基团和/或包含氨基甲酸酯基团的二异氰酸酯和/或多异氰酸酯。改性的多异氰酸酯可任选地彼此混合或与未改性的有机多异氰酸酯混合，例如二苯甲烷2,4’-二异氰酸酯和/或二苯甲烷4,4’-二异氰酸酯、粗MDI、和/或甲苯2,4-二异氰酸酯和/或甲苯2,6-二异氰酸酯。
还可以与这些改性多官能异氰酸酯一起使用的材料为多官能异氰酸酯与多官能多元醇的反应产物，即所谓的聚异氰酸酯预聚物，以及这些聚异氰酸酯预聚物与其它二异氰酸酯和多异氰酸酯的混合物。
所述聚异氰酸酯组分a)优选地以聚异氰酸酯预聚物的形式引入。这些聚异氰酸酯预聚物可以通过上述聚异氰酸酯和多元醇的反应以获得该预聚物而得到，例如在30至100℃温度下，优选约80℃。在一个优选的实施方案中，将4,4’-MDI与脲酮亚胺改性的MDI一起使用，并且使用例如在第EP 3007101407.0号欧洲专利申请中提到的市售可得的基于聚酯的多元醇（例如基于己二酸）、基于聚醚的多元醇（例如基于环氧乙烷和/或环氧丙烷）或基于聚四氢呋喃(PTHF)的多元醇或聚碳酸酯型多元醇(polycarbonatol)制备本发明的预聚物。
多元醇为普通技术人员已知且述于例如“Kunststoffhandbuch,Band7,Polyurethane”Carl Hanser Verlag,3.Auflage1993,Kapitel3.1中。基于醚的预聚物优选通过聚异氰酸酯、特别优选4,4’-MDI与二官能至三官能聚氧丙烯多元醇和/或聚氧丙烯-聚氧乙烯多元醇的反应获得。所述基于醚的预聚物的制备通常通过已知的将环氧丙烷独自、与环氧乙烷混合或嵌段式地碱性催化加成至H官能的、优选OH官能的起始化合物上进行。所述起始化合物为例如水、乙二醇或丙二醇或丙三醇或三羟甲基丙烷。此外，可以使用多金属氰化物化合物，即所谓的DMC催化剂作为催化剂。此外，可以使用路易斯酸催化剂，如三氟化硼。优选使用聚醚作为多元醇，如在下面b)中提到的。
当使用环氧乙烷-/环氧丙烷混合物时，就环氧烷烃的总量而言，环氧乙烷的使用量为10至50重量%。环氧烷烃的结合可嵌段式进行或作为统计混合物进行。为了增加更具反应性的伯OH端基的量，特别优选加入环氧乙烷封端分子(“EO-封端”)。多元醇的数均分子量优选在400与4500g/mol之间。
已证明作为有机聚异氰酸酯特别成功的材料为具有29至33重量%NCO含量并且在25℃粘度为150至1000mPa·s的粗MDI。
作为具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物b)，优选作为具有至少两个对异氰酸酯呈反应性的基团的化合物b1)，特别为聚醚醇和/或聚酯醇，和/或OH值在100至1200mg KOH/g范围内的聚碳酸酯型醇。
在本发明的一个优选实施方案，将包含聚醚醇和聚酯醇的混合物用作较高分子量化合物b)。
根据本发明，具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物b)优选具有超过400g/mol的分子量，优选地，该分子量高于550g/mol。具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物的平均官能度优选为小于2.5。
聚酯醇主要通过多元醇与具有2至12个碳原子的多元羧酸的缩合反应而制备，所述多元醇优选二元醇，其具有2至12个碳原子，优选2至6个碳原子，所述多元羧酸例如丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、马来酸、富马酸，且优选邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸，和萘二甲酸的异构体。
所述二元羧酸可以单独使用或彼此混合使用。可使用相应的二元羧酸衍生物(例如具有1至4个碳原子的醇的二元羧酸酯或二元酸酐)代替游离的二元羧酸。优选地，比例为例如20至35:35至50:20至32:35至50:20至32重量份的丁二酸、戊二酸和己二酸的二元羧酸混合物，且优选己二酸。2价或多价醇（优选二元醇）的实例为：乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇或1,3-丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、丙三醇和三羟甲基丙烷。优选使用乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇。此外，可以使用内酯的聚酯多元醇，例如ε-己内酯或羟基羧酸，例如ω-羟基己酸。
对于制备聚酯多元醇，有机的(例如芳族的且优选脂族的)多元羧酸和/或其衍生物与多元醇可在下列条件下进行缩聚：在没有催化剂或优选在酯化催化剂的存在下，有利地在惰性气体氛围中，例如氮气、一氧化碳、氦气、氩气和其它，在温度为150℃至250℃、优选180至220℃的熔体中，任选在降低的压力下，所述缩聚最高达优选小于10、特别优选小于2的所需酸值。根据一个优选的实施方案，在常压且随后在小于500毫巴、优选50至150毫巴的压力下在上述温度下，所述酯化混合物进行缩聚至最高达80至30、优选40至30的酸值。以金属、金属氧化物或金属盐形式的铁催化剂、镉催化剂、钴催化剂、铅催化剂、锌催化剂、锑催化剂、镁催化剂、钛催化剂和锡催化剂可用作酯化反应催化剂。缩聚反应也可在稀释剂和/或夹带剂(例如苯、甲苯、二甲苯或氯苯)的存在下在液相中进行以使冷凝水共沸蒸馏。对于聚酯多元醇的制备，有机多元羧酸和/或其衍生物与多元醇有利地以1:1至1.8、优选1:1.05至1.2的摩尔比进行缩聚。
获得的聚酯多元醇有利地具有的官能度为1.8至4，特别优选1.9至3，特别为2.0至2.5，具有的分子量为480至5000，优选1000至4500g/mol，且优选1600至4500。
本发明中使用的优选的聚醚的官能度优选地为2至8，特别为3至8。
特别地，可以使用由已知方法生产的聚醚多元醇b1H)，例如通过在催化剂（优选碱金属氢氧化物、胺类化合物或已知为DMC的催化剂）的存在下环氧烷烃的阴离子聚合进行。
主要使用的环氧烷烃为环氧乙烷和/或环氧丙烷，优选纯1,2-环氧丙烷。
所使用的具体起始分子为在分子中具有至少3个、优选4至8个羟基或具有至少两个伯氨基基团的化合物。
所使用的在分子中具有至少3个、优选4至8个羟基的起始分子优选为三羟甲基丙烷、丙三醇、甲苯二胺、季戊四醇，糖化合物，如葡萄糖、山梨糖醇、甘露醇和蔗糖，多元酚、酚醛树脂A，例如衍生自苯酚和甲醛的低聚缩合物，和衍生自苯酚、甲醛和二链烷醇胺的曼尼希缩合物，以及三聚氰胺。
所使用的在分子中具有至少两个伯氨基基团的起始分子优选为芳族二胺和/或多胺，例如苯二胺、甲苯-2,3-二胺、甲苯-2,4-二胺、甲苯-3,4-二胺和甲苯-2,6-二胺，和4,4’-二氨基二苯基甲烷、2,4’-二氨基二苯基甲烷和2,2’-二氨基二苯基甲烷，以及脂族二胺和多胺，如乙二胺。
聚醚多元醇的官能度优选为3至8，并且它们的羟基值优选为100mg KOH/g至1200mg KOH/g，尤其为240mg KOH/g至570mgKOH/g。
具有至少两个对异氰酸酯呈反应性的氢原子的化合物b1)还包含任选一起使用的扩链剂和交联剂。可证实，加入双官能的扩链剂、3官能度或更高官能度的交联剂或其任选的混合物对机械性能的改性是有利的。所使用的扩链剂和/或交联剂优选为链烷醇胺，尤其为分子量为小于400、优选60至300的二元醇和/或三元醇。
扩链剂、交联剂或其混合物的使用量有利地基于多元醇组分b1)计为1至20重量%，优选2至5重量%。
有关所使用的聚醚醇和聚酯醇的其他信息以及这些聚醚醇和聚酯醇的生产方法见于例如Kunststoffhandbuch[Plastics handbook],卷7“Polyurethane”[Polyurethanes],Günter Oertel,Carl-Hanser-Verlag编,Munich,第三版,1993,第57至74页。
在进一步优选的实施方案中，在本发明的型材的芯中存在的本发明的聚氨酯中，存在另外的添加剂，例如选自阻燃剂、表面活性剂物质、稳泡剂、孔调节剂、填料、颜料、染料、阻燃剂、水解稳定剂、抗静电剂、具有抑制真菌和抑制细菌效应的试剂及其混合物。
可以使用的阻燃剂为有机磷酸酯和/或膦酸酯。优选使用对异氰酸酯基团不具有反应性的化合物。优选的化合物还包括包含氯的磷酸酯。该组阻燃剂中的典型代表为磷酸三乙酯、磷酸二苯基甲苯基酯、磷酸三(氯丙基)酯，以及乙基膦酸二乙酯。
除了这些阻燃剂，还可使用包含溴的阻燃剂。所使用的包含溴的阻燃剂优选为具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的化合物。该类化合物为四溴邻苯二甲酸与脂族二醇的酯和二溴丁二醇的烷氧基化产物。还可使用衍生自包含OH基团的溴化新戊基化合物的化合物。
对于在本发明的型材的芯中优选使用的聚氨酯的生产而言，通常使用发泡剂、催化剂和孔稳定剂，以及（如果需要）其他的助剂和/或添加剂。
水可以用作发泡剂，与异氰酸酯基团反应释放出二氧化碳。还可以将已知为物理发泡剂的物质与水结合或替代水使用。这些物理发泡剂为对起始化合物呈惰性、在室温下主要为液体并且在氨基甲酸乙酯反应条件下蒸发的化合物。所述化合物的沸点优选低于50℃。物理发泡剂还包括在室温下呈气态并且在压力下引入起始组分中或溶于其中的化合物，其实例为二氧化碳、低沸点烷烃和氟代烷烃。
所述化合物主要选自具有至少4个碳原子的烷烃和/或环烷烃、二烷基醚、酯、酮、缩醛、具有1至8个碳原子的氟代烷烃、和在烷基链中具有1至3个碳原子的四烷基硅烷，尤其是四甲基硅烷。
可以提到的实例为丙烷、正丁烷、异丁烷和环丁烷、正戊烷、异戊烷和环戊烷、环己烷、二甲基醚、甲基乙基醚、甲基丁基醚、甲酸甲酯、丙酮、以及在对流层中可降解并因此对臭氧层没有危害的氟代烷烃，例如三氟甲烷、二氟甲烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、二氟乙烷和七氟丙烷；还可以使用氟代烯烃。所提到的物理发泡剂可单独使用或以彼此任何所需的结合使用。
所使用的催化剂特别为显著加速异氰酸酯基团与对异氰酸酯基团呈反应性的基团的反应的化合物。这些催化剂的实例为强碱性胺，例如脂族仲胺、咪唑、脒以及链烷醇胺。
如果意欲在聚氨酯泡沫中掺入异氰脲酸酯基团，则需要特定的催化剂。通常使用的异氰脲酸酯催化剂为金属羧酸盐，尤其是乙酸钾及其溶液。
随着需求的改变，所述催化剂可单独使用或以彼此任何所需的混合物使用。
所使用的其他添加剂为本身已知用于此目的的物质，例如表面活性剂物质、泡沫稳定剂、孔调节剂、填料、颜料、染料、阻燃剂、水解稳定剂、抗静电剂、具有抑制真菌和抑制细菌效应的试剂。
有关生产在本发明中优选使用的聚氨酯的方法，以及关于使用的起始材料、发泡剂和催化剂以及助剂和/或添加剂的更多详细信息见于例如Kunststoffhandbuch[Plastics handbook]，卷7“Polyurethane”[Polyurethanes]，Carl-Hanser-Verlag，Munich，第一版，1966，第二版，1983和第三版，1993，第104至192页。
为了生产刚性聚氨酯泡沫，聚异氰酸酯a)和多元醇组分b)以这样的量进行反应：使异氰酸酯指数为90至220，优选100至200，特别为110至190。
本发明中优选使用的刚性聚氨酯泡沫的密度优选为10至400kg/m3，特别优选为20至200kg/m3，非常特别优选为30至100kg/m3。
本发明的聚氨酯泡沫的生产细节在步骤(B)和(C)中详细说明。
本发明型材的芯通常可具有对本领域技术人员而言任何适用于所需应用的所需形状。所述芯的横截面形状可以为圆形和/或角形。所述芯还可为均一或非均一的形状，例如可以具有空腔、凹槽、脊纹等，其中这些压型效果可沿与生产方向平行或垂直的的方向进行。在一个优选实施方案中，在本发明方法的步骤(C)中成型的芯分别提供了待生产型材的形状，或提供了由隔离元件包围的区域。在本发明生产的型材的另一实施方案中，例如在窗体型材的情况中，本发明生产的芯被已连接圆角嵌条的夹套包覆，随后任选地在其上连接其他圆角嵌条。由芯、夹套和圆角嵌条组成的整体形成了本发明最终的型材。
所述芯的形状又由本发明中使用的夹紧带系统的形状而设定。所述芯的尺寸通常为5至250mm，优选10至150mm，特别优选20至100mm，尤其为25至80mm，在芯的形状不均一的情况中，这些尺寸描述的是一个方向上最大有效距离。
本发明中生产的型材包含至少一个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯。在一个优选实施方案中，本发明中生产的型材仅包含一个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯。在本发明中，所述型材还可以具有两个、三个或四个由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯。如果在本发明生产的型材中有两个、三个或四个芯存在，则这些芯可以具有相同或不同形状。
除了所述至少一个芯外，本发明生产的型材还包含至少一个由至少一种热塑性材料制成的夹套。在本发明中，术语“夹套”意指本发明型材的芯的涂层。此处夹套在一定程度上或完全地包围芯，优选完全地包围芯。在一个优选实施方案中，夹套还具有与其连接的圆角嵌条。
夹套自身的厚度，或夹套和任选存在的夹套的圆角嵌条的厚度通常为1至20mm，优选2至15mm，特别优选3至10mm，且此处夹套和圆角嵌条的厚度可以不同或相同。在一个优选的实施方案中，夹套或圆角嵌条在型材的不同位点具有不同厚度，其中所述厚度在纵向相同但可以在横向不同。这一点例如随型材的形状而变，型材的形状又随后续应用而变。
本发明中待生产的型材的夹套通常包含至少一种热塑性材料。合适的热塑性材料本身为本领域技术人员已知且例如为选自下列的那些：聚烯烃，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚氯乙烯(PVC)；缩聚物，例如聚酰胺(PA)(例如PA6或PA6,6)、聚乳酸(PLA)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK))；加聚物，例如热塑性聚氨酯；木塑料复合材料及其混合物。在一个特别优选的实施方案中，本发明中待生产的型材的夹套包含聚氯乙烯(PVC)。聚氯乙烯(PVC)及其由氯乙烯聚合的制备方法本身为本领域技术人员已知。
在一个优选的实施方案中，所述夹套包含熔点低于220℃的热塑性材料。
在本发明生产的型材中，在芯与夹套之间任选地有至少一个箔片。在本发明中，术语“箔片”意指任选存在于本发明生产的型材的芯与夹套之间的层或涂层。所述箔片通常可包含对于本领域技术人员而言适用于本发明型材的任何材料。
在一个优选实施方案中，在所述芯与夹套之间任选存在的箔片包含选自下列的材料：热塑性聚氨酯、聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯)，和/或纸、纸板、纺织品、非织造布、特氟隆（Teflon）、金属、金属-塑料复合材料及其混合物。所提到的材料和生产所述材料的方法本身为本领域技术人员已知。本发明还可使用由多于一种材料组成的箔片，所用术语为复合材料。
在一个特别优选的实施方案中，所述箔片包含在本发明生产的型材的芯与夹套之间的特氟隆，且非常特别优选所述箔片由特氟隆组成。在该实施方案中，存在的箔片防止芯对夹套的永久粘附，以使由本发明生产的型材所制备的制品(如窗框或门框)可以在使用后易回收利用，这是因为不同的塑料，例如芯的聚氨酯泡沫和夹套的聚氯乙烯，可彼此易分离。
在另一优选的实施方案中，所述箔片包含热塑性聚氨酯。结果是箔片对芯特别强的粘附。另一结果是箔片对夹套特别好的粘附，因此总的结果是三种组分彼此之间特别好且强的粘附，从而形成特别稳定的型材。例如在DE 10234007中描述的，优选使用的热塑性聚氨酯例如主要由MDI和PTHF多元醇组成。
在另一个优选的实施方案中，例如在DE 10211274中所描述的，所述箔片包含金属或金属塑料复合材料。在所述实施方案中，在芯周围有气密护套，其优选包含聚氨酯泡沫。因此，在本发明中，在泡沫中存在的发泡剂(尤其是戊烷)有可能不能通过蒸发从芯中逸出。因此，芯仍在非常长的时间内保持其低的λ值，所以芯或整个型材的隔离效果在长时间内保持基本恒定。
在芯与夹套之间任选存在的箔片的厚度为例如10至3000μm，优选25至1000μm，特别优选50至750μm，特别是100至500μm。
下面提供了本发明连续方法的各个步骤的详细解释：
步骤(A)：
本发明方法的任选步骤(A)包含将箔片引入具有型材形状的夹紧带系统中。
如果使箔片存在于待生产型材的芯与夹套之间，则进行本发明方法的步骤(A)。本发明优选提供以成卷形式的所述箔片，并分别通过本领域技术人员已知的松解装置或传送装置将所述箔片引入到生产型材的实际装置中。
在步骤(A)中，将所述箔片引入到本领域技术人员已知的夹紧带系统中。此处，对于本发明来说重要的是，所述夹紧带系统具有待生产型材的形状。图2、3和4描述了本发明中所述夹紧带系统的可能实施方案。
在步骤(A)中提供具有合适数目元件的夹紧带系统，针对待包含于待生产型材中的芯的数目进行合理设计。如果在待生产型材中存在一个芯，则具有两个元件的夹紧带系统优选为合适的。如果在待生产型材中存在两个芯，则使用具有三个元件的夹紧带系统。如果在待生产型材中存在三个芯，则优选使用具有四个元件的夹紧带系统。如果待生产型材中存在四个芯，则优选使用具有五个元件的夹紧带系统。如果在本发明待生产的型材中存在多于一个芯，则可以在型材中排列这些芯以使它们彼此并排和/或相互叠加。已知的连续方法不能生产该类具有两个或四个芯的型材。
本发明中使用的夹紧带系统本身为本领域技术人员已知并述于例如DE102004023881中。
在本发明方法的步骤(A)中，所述箔片以这样的方式引入夹紧带系统：使其优选位于夹紧带系统底部，且在夹紧带系统的侧面，箔片通至上边缘。在一个优选实施方案中，箔片的尺寸为使得箔片覆盖夹紧带系统的上边缘，借助夹紧带系统中的主导温度(只要夹紧带系统的温度或反应PU泡沫的温度高于所用箔片的Tg或Tm)使箔片自身融合，从而使引入的箔片形成管，其中该管的形状优选恰好为由待生产型材的夹紧带系统而设定的形状。
在另一优选实施方案中，步骤(A)以这样的方式进行：当箔片引入夹紧带系统时，夹头（jaw）仍未完全闭合。该实施方案使得引入箔片更简单，并允许无折痕引入。
优选通过成型装置、优选翻领成型器(forming shoulder)将所述箔片引入夹紧带系统。
本发明方法的步骤(A)优选在室温至40℃的温度下进行，特别优选室温至30℃。
步骤(B)：
本发明方法的步骤(B)包含将至少一种所述芯的液态可发泡的反应性体系引入夹紧带系统，从而使任何任选存在的箔片至少在一定程度上包围前体材料，所述反应性体系包含至少一种聚异氰酸酯a)和至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物b)。在本发明中，反应性体系意指芯中存在的发泡材料的前体化合物的混合物。
本发明方法的步骤(B)使用本领域技术人员已知的装置来引入材料。根据本发明，引入生产聚氨酯泡沫所需的组分，特别是聚异氰酸酯组分和多元醇组分以及在以上更早阶段提到的其它组分。在一个特别优选的实施方案中，步骤(B)的方法引入了包含二异氰酸酯组分和多元醇组分的混合物。该混合物由各物质在本领域技术人员已知的混合设备中生产。例如，通过其他计量泵将催化剂和发泡剂计量加入到多元醇组分中。
在一个特别优选的实施方案中（其中已进行了本发明方法的步骤(A)），在步骤(B)中将至少一种所述芯的液态可发泡的反应性体系投入到步骤(A)中引入的箔片中，此处优选所述箔片已经在步骤(A)中形成管或在步骤(B)中形成管。此处待进料的前体材料的量由本领域技术人员以这样的方式进行判断：发泡后使所述芯的全部可用空间已填充有聚氨酯泡沫。
如果没有进行本发明方法的步骤(A)，则优选在本发明方法的步骤(B)中投入前体材料之前向夹紧带系统供给脱模剂。
本领域技术人员已知的任何发泡剂通常为合适的，且硅氧烷和蜡是特别合适的。
本发明方法的步骤(B)优选在室温下进行，且此处用于聚氨酯生产的起始组分的温度为本领域技术人员已知的温度。
步骤(C)：
本发明方法的步骤(C)包含使芯在夹紧带系统中的成型。
本发明优选以这样的方式进行步骤(C)：使在步骤(B)中引入的可发泡的前体材料在夹紧带系统中发泡。此处的前体材料或此处形成的芯优选通过夹紧带系统的移动来运输。在另一个优选的实施方案中，在夹紧带系统之后存在一个传动单元(例如两个发动机驱动的轮式系统)，使得优选在开始时牵引箔片通过夹紧带系统。在另一个优选实施方案中，优选在开始之后，即当该方法以平稳方式进行时，由箔片包围的固化的硬泡沫型材由传动单元(例如两个发动机驱动的轮式系统)运输。
借助在夹紧带系统中占主导的压力条件和温度条件，使存在的前体材料(特别是聚异氰酸酯组分和多元醇组分)反应以得到所需泡沫。夹紧带系统的成型或在夹紧带系统中存在的箔片的成型使泡沫在发泡过程中呈现所需型材的形状。使用“过量填注（overfill）”(其随引入量和无泡密度而变)来获得压实（compaction），由此赋予泡沫高的均匀性和稳定性。
本发明方法的步骤(C)优选在室温至55℃的温度下进行，特别优选室温至45℃。
本发明优选在芯成型过程中不对步骤(C)产生的任何气体进行散逸，而是保存在芯的材料中。为此，本领域技术人员可以这样的方式对前体材料的量优选进行判断：使在发泡过程之后投入到夹紧带系统或其中存在的箔片或由箔片成型的管中的泡沫具有所需密度和品质。
通常进行本发明方法的步骤(C)的压力为0.8至1.2巴(a)，优选0.9至1.1巴(a)，特别优选大气压。
步骤(D)：
本发明方法的任选步骤(D)包含使获自步骤(C)的芯冷却。
如果任选地至少在一定程度上由至少一个箔片包覆的、由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯的温度对于本发明方法的下一个步骤(E)过高，则进行本发明方法的步骤(D)。冷却可通过本领域技术人员已知的方法进行。例如，刚形成的芯可经过合适的冷却剂，如水或空气。在一个优选的实施方案中，实施了本发明方法中任选的步骤(D)。
在本发明方法的步骤(D)中使芯优选冷却至室温至70℃，优选室温至50℃的温度。
步骤(E)：
本发明方法的步骤(E)包含将获自步骤(C)或(D)的芯引入连接有用于生产环形型材的挤出模具的挤出机中，从而用由至少一种热塑性材料制成的夹套包覆芯，由此获得型材。
在步骤(E)中，将在步骤(B)中获得的且任选地被箔片包覆的芯引入挤出机中，所述挤出机包含复制型材形状的模具。在步骤(E)的挤出机中，现将用以形成夹套的热塑性材料以熔融的形式施加至芯。本发明使用的所述挤出机的实施方案通常为本领域技术人员已知的并述于例如WO 2009/098068中。
步骤(E)得到了本发明的型材，其包括至少一个由至少一种发泡材料制成的芯、至少一个由至少一种热塑性材料制成的夹套和任选地至少一个介于芯与夹套之间的箔片。
本发明方法的步骤(E)优选在夹套的热塑性材料熔化的温度下进行，例如100至220℃，特别优选130至190℃。
离开挤出机之后，热塑性材料固化的主导温度优选例如为25至180℃，优选50至150℃。
热塑性材料的挤出本身为本领域技术人员已知并且述于例如“Einführung indie Kunststoffverarbeitung”[Introduction to plastics processing],第5版,20069月;第87-180页;Walter Michaeli;Hanser Fachbuchverlag中。
本发明还提供了这样的本发明的方法：其中在步骤(E)中，分别以这样的方式向夹紧带系统或挤出机的挤出模具(即型材成型模具)引入增强材料：使得所述增强体系存在于芯与夹套之间的型材中或基本完全存在于夹套内部。在该类型材中存在增强材料本身为本领域技术人员已知。增强材料可由对本领域技术人员显而言合适的任何材料组成。例如，引入的增强材料包含至少一种选自下列的材料：金属，如铝或铁；塑料，如聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯)、玻璃纤维增强塑料及其混合物。此处优选由塑料或玻璃纤维增强塑料组成的增强材料。
如果将增强材料引入本发明的型材中，则当该增强材料被引入挤出机时可以具有其最终的形状，例如为条形。在另一个实施方案中，将增强材料与型材的夹套同时在挤出机中挤出。为此，优选以熔化状态沿挤出机引入增强材料。
在本发明的一个优选实施方案中，增强材料的尺寸依赖于型材的尺寸且可以使增强型材的稳定性最大化。该增强材料的设计使得在型材中(例如在窗框或门框中)的传热减少。
步骤(F)：
本发明方法中任选的步骤(F)包含使获自步骤(E)的型材冷却。该冷却可由本领域技术人员已知的方法进行，例如通过将得到的型材通过合适的冷却剂，如空气或水。
本发明方法的步骤(F)中将型材优选冷却至室温至60℃，优选室温至40℃的温度，这可由本领域技术人员已知的方法实现。
步骤(G)：
本发明方法的任选步骤(G)包含将获自本发明方法的步骤(E)或(F)的型材切割。用于切割步骤(G)的型材的装置通常为本领域技术人员已知，例如锯。本发明的连续方法原则上可以生产连续的型材，因此在本发明方法的步骤(G)中将可以该型材切割成适于应用的长度，例如1至12m，优选2至8m的工件。
本发明可以为得到的型材提供涂层。例如，当用于夹套的塑料本身不耐光和/或不耐候时，提供涂层就是必要的或有用的。本发明可使用基于丙烯酸酯或基于脂族聚氨酯的涂层以获得耐光和/或耐候的型材。可以在夹套的生产之后施用涂层，例如在步骤(E)、(F)和/或(G)之后。用于涂覆夹套的方法和设备本身为本领域技术人员已知。
本发明还提供了可通过本发明方法生产的型材。关于细节和优选的实施方案，参见与方法有关的描述。
本发明还提供了一种型材，其包含由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、由至少一种热塑性材料制成的夹套和任选地介于芯与夹套之间的箔片。关于细节和优选的实施方案，参见与方法有关的描述。
在一个特别优选的实施方案中，本发明的型材包含由聚氨酯泡沫制成的芯，由聚氯乙烯(PVC)制成的夹套，和介于芯与夹套之间由热塑性聚氨酯、特氟隆、金属或包含金属、纺织物及其组合的复合材料制成的箔片。进一步优选本发明的型材包含增强材料，所述增强材料优选由上述材料制成，特别优选由塑料或由玻璃纤维增强塑料制成。
在本发明型材的一个优选的实施方案中，所述箔片至少在一定程度上、优选完全地包围芯。
因此，在另一个优选的实施方案中，本发明提供了这样的本发明的型材：其中至少一个箔片包含至少一种选自下列的材料：热塑性聚氨酯、特氟隆、金属、包含金属、纺织物及其组合的复合材料。
本发明还提供了本发明的型材用于制造窗框、门框的用途，或在内部装修中、或在操作过程中在内部空间与外部空间之间产生温差的装置中的用途，其实例为冷藏室、空调设备、通风系统、冷藏箱、（深）冷冻柜或池盖罩（pool covers）。本发明的型材在此处优选用于边缘修饰（edging），或作为用于由结构包围空间的型材。
本发明还提供了一种实施本发明方法的装置，其包含用于引入发泡芯的液体前体材料的单元、任选地用于引入箔片的单元、夹紧带系统、连接有用于生产中空型材的挤出模具的挤出机、和任选地用于冷却和切割的单元。
已知本发明装置的各元件为本领域技术人员已知的。
附图说明
图1示出了本发明的装置，其中该装置优选用于实施本发明的方法。此处标号的含义如下：
1 生产的型材
2 冷却单元
3 具有型材成型模具的挤出机
5 冷却区
6 多元醇和任选地添加剂的进料槽
7 二异氰酸酯的进料槽
8 泵1
9 泵2
10 混合单元
11 箔片
12 松解单元
13 翻领成型器
14 夹紧带系统
15 锯
图2示出了可用在本发明中的夹紧带系统，以用于生产具有泡沫芯的型材。此处16和17指两个夹头。
图3示出了可用在本发明中的、用于生产本发明的具有两个泡沫元件芯的型材的夹紧带系统。此处标号18、19和20表示该夹紧带系统的三个夹头。A表示泡沫元件之间的间隔。
图4示出了一个夹紧带系统排列在另一个夹紧带系统上的两个夹紧带系统，其中标号21、22、23和24描述的是单个夹头。B描述的是夹紧带的夹头之间的距离。

Claims (7)

1.一种生产型材的连续方法，所述型材包括至少一个由聚氨酯泡沫或含有聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、一个由至少一种热塑性材料制成的夹套、和任选地至少一个介于芯与夹套之间的箔片，所述方法包括至少下列步骤：
(A)任选地将箔片引入具有所述型材形状的夹紧带系统，
(B)将至少一种所述芯的液态、可发泡的反应性体系引入所述夹紧带系统中，以使任何存在的箔片至少在一定程度上包围前体材料，
所述反应性体系包含至少一种聚异氰酸酯a)和至少一种具有对异氰酸酯基团呈反应性的基团的较高分子量化合物，
(C)使所述芯在夹紧带系统中成型，
(D)任选地将获自步骤(C)的芯冷却，
(E)将获自步骤(C)或(D)的芯引入连接有用于生产中空型材的挤出模具的挤出机中，从而用由至少一种热塑性材料制成的夹套包覆所述芯，由此得到所述型材，
(F)任选地将获自步骤(E)的所述型材冷却，以及
(G)任选地切割获自步骤(E)或(F)的所述型材，
其中，在步骤(A)、(B)和/或(E)中，分别将增强材料引入夹紧带系统或引入挤出机的挤出模具，从而使所述增强材料体系存在于型材的芯与夹套之间或基本完全存在于夹套内部，
其中所述型材用于生产窗框、门框，或用于内部装修中，或用于在操作过程中在内部空间与外部空间之间产生温差的装置中。
2.权利要求1的方法，其中所述至少一种热塑性材料选自聚烯烃、缩聚物、加聚物、木塑料复合材料及其混合物。
3.一种型材，其通过权利要求1或2的方法而生产。
4.权利要求3的型材，包含由聚氨酯泡沫或包含聚氨酯泡沫的混合物制成的芯、由至少一种热塑性材料制成的夹套、和任选地介于芯与夹套之间的箔片，其中使增强材料体系存在于型材的芯与夹套之间或基本完全存在于夹套内部。
5.权利要求4的型材，其中所述箔片至少在一定程度上包围所述芯。
6.权利要求4或5的型材，其中所述至少一个箔片包含至少一种选自下列的材料：热塑性聚氨酯、特氟隆、金属、包含金属、纺织物及其组合的复合材料。
7.权利要求3的型材的用途，用于生产窗框、门框，或用于内部装修中，或用于在操作过程中在内部空间与外部空间之间产生温差的装置中。
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