CN107000300B - 发泡吹塑制品的制造方法 - Google Patents

Abstract

制造发泡吹塑制品的方法，其包括：经环形模头向下挤出含物理发泡剂的可发泡熔融树脂以形成管状发泡型坯，将所述发泡型坯夹在组合模之间，且随后吹塑。最迟在完成将发泡型坯夹在所述组合模之间之前，从设置在所述发泡型坯内在所述环形模头的正下方的位置处的气体喷出口向底部已经闭合的所述发泡型坯的上部的内周表面吹气，以加宽所述发泡型坯。

Description

发泡吹塑制品的制造方法

技术领域

本发明涉及通过对发泡型坯进行吹塑制造发泡吹塑制品的方法。

背景技术

迄今已经通过利用吹塑进行发泡制品(以下简称“发泡吹塑制品”)的制造。作为获得这样的发泡吹塑制品的代表性方法，可以提及一种吹塑方法，其包括使用挤出机熔融并捏合发泡剂和基础树脂，将获得的可发泡树脂熔体经模头挤出成管状发泡型坯，将发泡型坯在组合模(split molds)之间夹紧，并将加压气体吹入闭合型坯的内部，以将发泡型坯压靠在模的内表面上。

这样获得的发泡吹塑制品由于其优良的轻质性、隔热性和冲击特性而适合用作各种容器、隔热管道、缓冲材料、能量吸收材料和各种结构材料。

在制造发泡吹塑制品的过程中，经环形模头挤出成管状的可发泡树脂熔体在刚挤出之后开始发泡并膨胀且形成发泡型坯。在这种情况下，由于发泡型坯中的气泡(cell)沿管状发泡型坯的挤出方向、周长方向和厚度方向生长，所以发泡型坯的周长增加。当要制造具有低表观密度(高膨胀比)的发泡吹塑制品时，由于发泡型坯的周长的增加率高，所以在发泡型坯中形成波状波纹。

更具体地讲，如在图4(a)中所示，刚挤压后的发泡型坯51具有与树脂排出口的形状(通常圆形或椭圆形)类似的截面形状。然而，随着发泡的进行，发泡型坯的周长由于气泡的生长而增加，如在图4(b)中所示。这导致在管状型坯中产生褶皱并形成其中突出部分51(a)和凹进部分51(b)交替出现的波状波纹(如帘幕的褶皱)。

当波纹在发泡型坯中产生并保持存在直到发泡型坯夹在模之间时，发泡型坯的折叠凹进部分51(b)可向管内侧突出。因此，当模闭合以夹紧发泡型坯时，折叠部分容易熔接。因而，所得发泡吹塑制品很可能形成为在内部具有突出和凹陷或具有脊，如在图5(b)中所示。因此，存在未能获得如在图5(a)中所示具有光滑截面形状的所需中空发泡吹塑制品的高度可能性。另外，存在由于发泡型坯的折叠部分的重叠而形成具有表面条纹或显著较厚的部分的所得发泡吹塑制品的高度可能性。

从为了解决发泡型坯的波纹产生的观点来看，JP-A-2002-192601公开了一种方法，其中在闭合经模头挤出的管状发泡型坯的下部之后，将气体沿型坯的挤出方向吹入型坯中，以在型坯被夹在组合模间之前和/或在被模夹紧的同时使型坯膨胀。

此外，JP-A-2006-305793公开了通过调节发泡型坯的加宽比和发泡型坯的内部压力来解决波纹产生的方法。

发明内容

本发明所要解决的问题

在尝试获得具有更低表观密度的发泡吹塑制品、以进一步减轻其重量时，通过采用上述制造方法难以解决波纹问题，因此，倾向于形成具有上述的脊或条纹的模塑制品。

本发明的目的是解决上述问题，并提供制造发泡吹塑制品、特别是中空发泡吹塑制品的方法，所述方法已经解决了在发泡型坯中的波纹形成，且能够以稳定的方式制造出具有良好外观的发泡吹塑制品。

解决问题的手段

根据本发明的一方面，提供：

[1] 制造发泡吹塑制品的方法，其包括以下步骤：

(a) 经环形模头垂直向下挤出含物理发泡剂的可发泡熔融树脂以形成管状发泡型坯，

(b) 闭合所述发泡型坯的底部，

(c) 从位于所述发泡型坯内在所述环形模头正下方的位置处的气体喷出口向底部已经闭合的所述发泡型坯的上部的整个内周表面吹气，以加宽所述发泡型坯，

(d) 闭合组合模以将所述发泡型坯夹在其间，和

(e) 在所述组合模内吹塑所述发泡型坯，

其中步骤(c)最迟在完成步骤(d)之前进行。

本发明还提供用于制造发泡吹塑制品的以下方法：

[2] 如在上述[1]中所述的方法，其中已经在步骤(c)中加宽的发泡型坯的周长(D2)与所述环形模头的树脂排出口的周长(D1)的比率(D2/D1)为3.0以上；

[3] 如在上述[1]或[2]中所述的方法，其中所述物理发泡剂为无机物理发泡剂；

[4] 如在上述[1]-[3]中任一项所述的方法，其中在步骤(e)中获得的发泡吹塑制品具有0.1-0.25g/cm³的表观密度和1-4mm的平均厚度；

[5] 如在上述[1]-[4]中任一项所述的方法，其中，在步骤(c)中，所述气体以相对于垂直方向成70-110度的角度从气体喷出口喷出；

[6] 如在上述1中所述的方法，其中气体喷出口是环形缝隙，并且气体围绕环形模头的中心线以360度全部方向从气体喷出缝隙喷出；

[7] 如在上述1中所述的方法，其中气体喷出口位于环状模头的排出口的正下方与模的模腔上方之间。

本发明的效果

在根据本发明的制造方法中，最迟在完成将发泡型坯夹在模之间之前，从位于所述发泡型坯内在所述环形模头正下方的位置处的气体喷出口向底部已经闭合的所述发泡型坯的上部的内周表面吹气。由此，可以使得在发泡型坯中形成的波纹不会残留的方式加宽发泡型坯。因此，可以减少在发泡制品的表面上或在成形制品的中空部分的内表面上产生脊或条纹，因此可以容易且稳定地获得具有优良外观的发泡吹塑制品。

附图说明

图1为示出根据本发明的制造方法形成发泡型坯的步骤的一个实施方案的说明性视图；

图2为示出根据本发明的制造方法在闭合发泡型坯的底部之后加宽发泡型坯的步骤的一个实施方案的说明性视图；

图3为示出根据本发明的制造方法在闭合模之后对加宽的发泡型坯进行吹塑的步骤的一个实施方案的说明性视图；

图4(a)-4(b)为示出在发泡型坯中产生波纹的说明性视图，其中图4(a)为示出刚从模头中挤出之后的发泡型坯的横截面图，且图4(b)为示出在进行发泡之后其中产生波纹的发泡型坯的横截面图；

图5(a)-5(b)为示出所得发泡吹塑制品的说明性视图，其中图5(a)为示出具有光滑内表面的吹塑制品的说明性视图，且图5(b)为示出具有形成有归因于波纹的脊的内表面的发泡吹塑制品的说明性视图；

图6为示出在常规制造方法中形成发泡型坯的步骤的说明性视图；

图7为示出在常规制造方法中加宽底部已经闭合的发泡型坯的步骤的实例的说明性视图。

具体实施方式

根据本发明制造发泡吹塑制品的方法的优选实施方案将在下文参考图1-3描述。首先，如在图1中所示，含有物理发泡剂的可发泡树脂熔体经环形模头2垂直向下挤出以形成管状发泡型坯1 (步骤(a))。接着，将发泡型坯1安置在组合模3之间，且此后，如在图2中所示，通过夹子6将发泡型坯1的底部闭合(步骤(b))。接着，如在图3中所示，将组合模3闭合以将发泡型坯1保持或夹在其间(步骤(d))。此后，对发泡型坯1进行吹塑(步骤(e))。同时，在图2中，参考数字10表示环形模头2的中心线。该中心线与型坯1的纵轴基本一致。本文使用的术语“垂直方向”或“垂直”旨在指平行于环形模头2的中心线10的方向。术语“水平方向”旨在指与该垂直方向垂直的方向。

本发明的方法的特征在于，最迟在完成步骤(d)之前(即，最迟在完成用组合模3夹紧发泡型坯1之前)，从位于发泡型坯1内在环形模头2正下方的位置处的气体喷出口7向底部已经闭合的发泡型坯1的上部的内周表面吹气，以加宽发泡型坯。由此，可以消除波纹。

在此，详细说明在发泡型坯中产生波纹的原因。在发泡吹塑法中，可发泡树脂熔体从环形模头的树脂出口向下挤出以形成管状发泡型坯。因此，在发泡型坯的挤出方向上、在管的周长方向上和在型坯的厚度方向上气泡的生长速度近似相同。因此，膨胀进行，使得上述各个方向上的尺寸近似等于未膨胀状态下的尺寸乘以膨胀比的立方根。

更具体地说，在环形模头的树脂排出口的横截面形状为圆形的条件下，则进行了发泡的发泡型坯的周长为近似等于树脂排出口的周长乘以膨胀比(即，通过将可发泡树脂熔体的密度除以发泡型坯的表观密度而获得的值)的立方根的长度。因此，发泡型坯的表观密度越低(膨胀比越大)，则管状发泡型坯的周长越长。结果，发泡型坯的周长过度增加的那部分不能充分地沿着周长方向延伸，而是松弛，以如在图4(b)中所示，形成弯曲部分，这导致形成其中突出部分51a和凹进部分51b交替存在的波纹。如先前描述，当生成波纹时，最终获得的中空发泡吹塑制品还形成为具有脊或条纹，如在图5(b)中所示。

顺便提及，如先前所述，由于发泡尚未进行，在可发泡树脂熔体挤出之后没有立即产生波纹(图4(a))。然而，随着发泡进行，生成波纹(图4(b))。

为了消除上述波纹，在先前提到的常规方法中，在发泡型坯被模夹紧之前闭合发泡型坯的底部，且此后，将气体注入发泡型坯中以增加其内部压力并加宽发泡型坯。该方法是基于发泡型坯的波纹可通过增加其内部压力而抑制的思想。更具体地说，在常规技术中，采用一种方法，其中气体经由与外部连通并且设置在构成环形模头的树脂排出口的内部零件中的通孔吹入发泡型坯中。也就是说，如在图6中所示，含有物理发泡剂的可发泡树脂熔体从环形模头的树脂排出口向下挤出以形成管状发泡型坯。然后，如在图7中所示，在用模夹紧之前，将发泡型坯的底部闭合，且此后将气体从环形模头垂直向下(如在图6和图7中的箭头所示)吹入发泡型坯中，以增加发泡型坯内的压力并加宽发泡型坯。随后将模闭合并将吹嘴(未示出)插入安置在模中的发泡型坯中。吹出空气(blow air)从吹嘴中吹出以进行吹塑。然而，当要制造具有低表观密度的发泡吹塑制品或具有薄厚度的发泡吹塑制品时，在发泡型坯中生成大的波纹。即使在为了消除波纹而增加发泡型坯的内部压力时，也不可能解决波纹在发泡型坯的上部的形成。如果进一步增加内部压力，则不仅在发泡型坯的上部的波纹没有被消除，而且还引起了发泡型坯的厚度变得不均匀的问题，这是因为，由于气体的吹出方向是垂直的，因而仅局部拉伸发泡型坯的下部。本发明人已经发现，气体吹入发泡型坯中的方式和位置对消除发泡型坯的波纹有影响，并且完成了本发明。

在本发明的方法中，如在图2中所示，最迟在完成用组合模3夹紧发泡型坯1之前(即，最迟在完成步骤(d)之前)，从位于发泡型坯1内在环形模头2正下方的位置处的气体喷出口7，向底部已经闭合的发泡型坯1的上部的内周表面吹气，以加宽包括发泡型坯1的上部的整个发泡型坯1。本文使用的术语“向发泡型坯的上部的内周表面吹”旨在指向由型坯1的上部和垂直于中心线10的平面的交点限定的周长线吹气。优选向整个周长线均匀地吹气。术语“最迟在完成用组合模3夹紧发泡型坯1之前……吹”旨在包括例如如下情况：吹气在通过夹子6闭合发泡型坯1的底部之后开始且在通过组合模3的夹紧开始或完成之前终止。吹气可在已经通过夹子6闭合的发泡型坯1的通过组合模3的夹紧开始之后(在开始闭合组合模3之后)开始。

作为向发泡型坯的内周表面吹出的气体，通常使用空气。然而，所述气体不限于空气。可使用诸如氮气的气体。

当将气体吹向发泡型坯1的内周表面的上部时，从喷出口喷出的气体形成气流并碰撞在发泡型坯上。因此发泡型坯的上部接收空气流的影响，并且在水平方向上加宽，形成如在图2中所示的肩部1a。由于空气流在肩部1a下方变弱，所以防止发泡型坯的下部过度加宽。因此，发泡型坯1以从肩部1a悬挂下来的状态加宽。因为发泡型坯以这一形状加宽，所以可以消除型坯整体上的波纹。此外，由于防止了发泡型坯局部拉伸，所以可以使在形成发泡型坯的范围内的任何部分的型坯的周长均匀化，且因此改善模塑效率。另外，在已经形成具有肩部1a并且防止了波纹形成的发泡型坯之后，气体与发泡型坯的内表面近似平行地流动。因此，发泡型坯的内表面被吹入的气体冷却，从而可抑制由于过度发泡而导致的表面粗糙化。

当要制造具有低表观密度和薄壁厚的发泡吹塑制品时，发泡型坯的强度通常趋于降低。因此，因为难以维持管状，所以易于生成波纹。即使在这种情况下，向发泡型坯1的上部的内周表面吹气也可加宽气流撞击的型坯上部。因此，即使当发泡型坯重量轻且厚度薄时，也可以有效地消除波纹。

为了加宽发泡型坯，从喷出口7吹气到型坯上部的内周表面上是在发泡型坯1的底部通过型坯夹子6捏住而闭合的状态下进行。然而，可以在发泡型坯1的底部闭合之前(例如，在可发泡树脂熔体刚从环形模头挤出之后)开始吹气到型坯的内周表面上，并且可在已经捏住型坯之后继续吹气。在这种情况下，在闭合型坯之前，发泡型坯几乎不加宽，并且主要进行型坯的内表面的冷却。在闭合之后，进行型坯的加宽和型坯的内表面的冷却。

作为用于闭合管状发泡型坯1的底部的方法，优选使用其中挤出的发泡型坯的底部通过例如型坯夹子6捏住以将型坯的内表面熔接(fuse-bonded)的方法，如在图2中所示，型坯夹子6安装在模头2的树脂排出口下方并由一对板构成，这对板构造成沿与发泡型坯悬垂的垂直方向正交的方向、即水平方向驱动。然而，本发明不限于上述方法。只要可闭合型坯1的底部，可采用任何方法。用于吹出吹出空气的吹嘴5可在捏住发泡型坯之前预先插入。供选地，可在完成组合模3的夹紧(合模, clamping)之前将吹嘴5插入置于组合模3中的发泡型坯中。

上述术语“发泡型坯的上部”旨在指自环形模头的型坯排出口到膨胀型坯的垂直方向上的1/3长度、优选到1/4长度、更优选到1/5长度的发泡型坯的一部分。本文使用的术语“膨胀型坯的垂直方向上的长度”旨在指在环形模头的排出口与型坯被捏住的部分之间的垂直方向上的长度。

当气体吹到膨胀型坯上的位置过低时，膨胀型坯的上部的波纹不会消除。因此，存在所得发泡吹塑制品形成为具有脊或条纹、和发泡型坯的可模塑区域减小的可能性。

优选气体喷出口7以如在图2中所述的环形缝隙形式构造，因为这允许气体沿360度方向以均匀流速吹向膨胀型坯的内周表面。然而，在本发明方法中使用的气体喷出口不限于环形缝隙。只要气体能够吹在发泡型坯的整个内周表面上，就可以通过例如沿圆周方向等距地布置4-10个喷嘴而构造喷出口。

优选气体从气体喷出口沿近似水平的方向(如由在图2中的箭头所示)喷出并吹在发泡型坯的内周表面上。通过以此方式吹气，可以使发泡型坯形成能够防止波纹的形状。优选的气体喷出方向在相对于垂直方向(型坯的挤出方向)约70-110度的范围内。在此，90度的气体喷出方向为水平方向，小于90度的气体喷出方向为相对于水平方向的向下方向，且大于90度的气体喷出方向为相对于水平方向的向上方向。

气体喷出口7设置在环形模头的正下方，并且通常设置在环形模头的中心线10上。更具体地说，气体喷出口7设置在环状模头的排出口的正下方与被模夹紧的部分(模腔部分)上方之间的位置处，优选在环形模头的排出口以下约0.5-15cm，更优选1-5cm处。通过在这一位置处设置喷出口7，可以将气体均匀地吹到发泡型坯的上部。

参考图2简要地描述优选的气体喷出口7的结构。芯轴11在环形模头2内与中心线10同心地延伸，其下端部分从环形模头2的下表面突出。在芯轴11内形成垂直通道(未示出)，在压力下自其上端供应气体。芯轴11设置有具有圆盘板12和位于其上的环形板13的气体喷出头。圆盘板12和环形凸缘13构造成在其间限定了与芯轴11的垂直通道的下端连通的环形缝隙(气体喷出口)7。因此，将供应到芯轴11的垂直通道的气体引导到气体喷出头，并且围绕中心线10以360度全部方向从环形缝隙7排出。通过调节环形缝隙的取向方向，气体的喷出方向可设置为例如沿如由在图2中的箭头所示的水平方向。

供应到喷出口7的气体的压力随着基础树脂的种类、膨胀型坯的表观密度、厚度等而改变，但优选为约0.05-1MPa (G)，更优选为0.1-0.6MPa (G)。在这一压力范围内，发泡型坯不会引起下拉(draw down)，且将在其上部有效地加宽，并且能够消除波纹。从通过使发泡型坯较早地膨胀来缩短模塑时间的观点来看，上述压力的下限更优选为0.2MPa(G)。压力可通过压力调节器控制。

在本发明的方法中，通过从喷出口7吹气以防止波纹，加宽整个膨胀型坯1包括其上部在内。由于膨胀型坯的上部在挤出之后早期加宽，所以防止了发泡吹塑制品由于膨胀型坯的下部过度拉伸而引起的厚度变化发生。具体地讲，即使在获得容易引起其厚度变化的厚度薄的模塑制品时，该方法可制造出具有更加优良的厚度均匀性的发泡吹塑制品。

加宽的程度优选使得：在经受模塑的膨胀型坯的区域(安置在组合模3内的部分)中，已经加宽的发泡型坯的周长(D2)与环形模头2的树脂排出口的周长(D1)的加宽比值(D2/D1)的最小值(最小限度加宽部分的加宽比值)为3.0以上。膨胀型坯的各部分的加宽比(D2/D1)的上限优选为5，更优选为4.5。当膨胀型坯的各部分的加宽比(D2/D1)在上述范围内时，可通过加宽消除波纹且膨胀型坯显示出优良的成形性。

在如在图2中所示已经形成型坯之后，如在图3中所示将模闭合以夹紧发泡型坯并进行吹塑。因此，当完成模的闭合时，气体从已经插入发泡型坯中的吹嘴5注入，由此进行吹塑。注入气体的压力通常为0.05-0.6MPa (G)，优选为0.1-0.4MPa (G)。

在通过模夹紧的发泡型坯2已经进行吹塑形成期望的形状之后，将其从模中取出并加工以除去溢料，由此获得发泡吹塑制品。

在本发明的方法中，含物理发泡剂的可发泡熔融树脂经环形模头向下挤出以形成管状发泡型坯。构成可发泡树脂熔体的热塑性树脂的实例包括诸如基于聚乙烯的树脂和基于聚丙烯的树脂的基于聚烯烃的树脂、基于聚苯乙烯的树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、基于丙烯酸的树脂、基于丙烯腈的树脂、基于聚酯的树脂、基于聚酰胺的树脂、弹性体和这些树脂的共混聚合物。尤其是，优选使用基于聚烯烃的树脂。当基于聚烯烃的树脂作为与另一树脂的混合物使用时，混合树脂优选含有以至少50%重量、更优选至少70%重量、进一步优选至少90%重量的量的基于聚烯烃的树脂。作为热塑性树脂，可使用再循环的再生树脂。更具体地说，可使用通过将含热塑性树脂的泡沫模塑体和在模塑过程等期间产生的模塑溢料研磨并消泡获得的再循环树脂，或通过使这些树脂熔融并再次制粒获得的再循环树脂。

基于聚乙烯的树脂的实例包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物和通过其分子与金属离子之间的交联获得的离聚物树脂。

作为基于聚丙烯的树脂，可提到例如聚丙烯均聚物和具有至少50%重量的衍生自丙烯的结构单元的基于丙烯的共聚物。这类共聚物的实例包括丙烯与具有4个以上碳原子的α-烯烃的共聚物，诸如乙烯-丙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物和丙烯-乙烯-丁烯三聚物；丙烯-丙烯酸共聚物和丙烯-马来酸酐共聚物。这些共聚物可为嵌段共聚物、无规共聚物和接枝共聚物中的任一种。

当使用如上所述的诸如基于聚乙烯的树脂和基于聚丙烯的树脂的基于聚烯烃的树脂时，优选树脂具有1.0cN以上、更优选1.5cN以上、进一步优选3cN以上、特别是4.0cN以上的熔融张力(MT)。熔融张力的上限为约45cN。

熔融张力(MT)根据ASTM D1238测量且可使用例如II型熔融张力试验机(由株式会社东洋精机制作所制造)测量。也就是说，树脂经由喷嘴直径为2.095mm且长度为8.0mm的圆柱形喷孔在10mm/min的活塞速度下且在230℃(当基于聚烯烃的树脂为基于聚丙烯的树脂时)或190℃(当基于聚烯烃的树脂为基于聚乙烯的树脂时)的温度下以绳形式挤出。通过将挤出的树脂绳放置在直径为45mm的张力检测轮上，并将该绳卷绕在直径为50mm的卷取辊上，同时以5rpm/sec的速率增加卷取速度来进行测量。

希望上述基于聚烯烃的树脂具有0.1-20g/10min的熔体流动速率(MFR)。当熔体流动速率在上述范围内时，可以获得具有对应于模的形状的模塑制品，并可以获得具有更均匀的厚度的发泡吹塑制品，因为几乎不发生由于发泡型坯的重量引起的下拉现象。

希望作为基于聚烯烃的树脂使用的基于聚丙烯的树脂具有1-20g/10min的熔体流动速率和1.5cN以上的熔融张力。另一方面，希望作为基于聚烯烃的树脂使用的基于聚乙烯的树脂具有0.93-0.97g/cm³的密度、0.1-20g/10min的熔体流动速率和1.0cN以上的熔融张力。

上述的“熔体流动速率”是指：根据JIS K7210(1999)，试验方法A，当聚烯烃树脂为基于聚丙烯的树脂时在230℃的温度和2.16kg的负荷的条件下和当聚烯烃树脂为基于聚乙烯的树脂时在190℃的温度和2.16kg的负荷的条件下测量的熔体质量流速。

优选在用于形成上述发泡型坯的可发泡树脂熔体中并入诸如滑石粉的气泡控制剂。气泡控制剂通常以含有主要由热塑性树脂构成的基础树脂和气泡控制剂的母料的形式使用。气泡控制剂通常以基于100重量份的热塑性树脂计0.05-10重量份的量使用。

如果需要，除了气泡控制剂之外，视情况可并入各种添加剂，诸如阻燃剂、流动性改进剂、耐候剂、着色剂、热稳定剂、填料、抗静电剂和导电性赋予剂。

在本发明的方法中，可使用其中非发泡树脂层层合在由上述树脂构成的发泡型坯上的多层型坯。非发泡树脂层可设置在发泡型坯(泡沫层)的任何期望侧上。也可以以三明治状态将非发泡性树脂层层合在发泡型坯的两侧上。这种多层发泡型坯优选通过从模头中共挤出而形成。

作为构成非发泡树脂层的树脂，可使用类似于在上述发泡层中使用的树脂的树脂。如果需要，则视情况可将诸如阻燃剂、流动性改进剂、UV吸收剂、导电性赋予剂、着色剂、热稳定剂、抗氧化剂和无机填料的添加剂并入构成非发泡树脂层的树脂中。

在本发明的方法中，作为用于形成可发泡树脂熔体的物理发泡剂，可提到例如有机物理发泡剂，诸如脂族烃，例如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷和环己烷，氯化烃，例如氯甲烷和氯乙烷，氟化烃，例如1,1,1,2-四氟乙烷和1,1-二氟乙烷，和具有不高于挤出温度的沸点的醇；或无机物理发泡剂，诸如二氧化碳和氮气。这些物理发泡剂可以混合物的形式或结合诸如碳酸氢钠和偶氮二甲酰胺的分解型发泡剂使用。

在上述物理发泡剂中，优选使用无机物理发泡剂，诸如二氧化碳和氮气，因为可以缩短模塑周期时间，并且获得的中空发泡模塑制品具有改善的尺寸稳定性。特别是，虽然与脂族烃或氟化烃相比，无机物理发泡剂由于在热塑性树脂中的溶解性低、发泡速度高而倾向于形成较大的波纹，但本发明的方法即使在使用无机物理发泡剂时、且甚至即使在增加发泡剂的使用量以获得具有低表观密度的模塑制品时，也可以消除波纹。

上述发泡剂的使用量可考虑期望的表观密度(膨胀比)而适当地确定。一般而言，物理发泡剂以每1kg的诸如热塑性树脂的基础树脂0.01-1.2摩尔的量使用。

通过本发明的方法获得的发泡吹塑制品优选具有0.1-0.25g/cm³、更优选0.12-0.22g/cm³、进一步优选0.15-0.2g/cm³的表观密度。即使在意图制造具有可能导致形成波纹的低表观密度的发泡吹塑制品时，本发明的方法也能够以稳定的方式获得模塑制品。

本文使用的发泡吹塑制品的“表观密度”如通过以下方法确定。发泡吹塑制品对于其重量(g)进行测量。随后，将模塑制品浸没在水中以测量其体积(cm³)。将所测量的重量除以该体积以计算发泡体的表观密度。所得值代表发泡吹塑制品的表观密度。

发泡吹塑制品优选具有1-4mm、更优选1.5-3.5mm、进一步优选1.6-3.0mm的平均厚度。与常规情况相比，在环形模头的间隙变窄以使模塑制品的厚度变薄的情况下，因为在发泡时的压力差增加，发泡速度趋于增加，且波纹趋于更容易产生。即使在这种情况下，本发明的方法也可消除波纹，且可以稳定的方式制造具有这一平均厚度范围的发泡吹塑制品。

在本发明中的平均厚度如下测量。对发泡吹塑制品的垂直截面在包括在其纵向上中点附近的位置、在其两个纵向末端附近的位置和在中点和这两个末端之间的中心附近的位置的五个位置处进行测量。每个截面在其周长方向上彼此等距的六个位置处，测量在厚度方向上的厚度。因此，获得在30个位置处的厚度值。平均厚度为排除最大值和最小值后二十八(28)个测量厚度值的算术平均值。

从隔热性质和机械性质的观点来看，所述发泡吹塑制品优选具有60%以上、更优选80%以上、特别优选90%以上的闭孔含量。发泡吹塑制品的闭孔含量可根据ASTM D-2856-70的程序C使用由Toshiba Beckman Inc.制造的930型空气比较式比重计(Air ComparisonPycnometer)测量。

在本发明的方法中，通过使用其中控制热塑性树脂的种类、物理发泡剂的种类和使用量、将可发泡熔融树脂熔体经模头挤出时的排出速率和树脂温度等的方法，将发泡吹塑制品的表观密度控制到上述范围。更具体地说，当可发泡树脂熔体由基于聚烯烃的树脂构成时，优选所使用的聚烯烃树脂具有在上述范围内的熔融张力(MT)。当发泡剂的量增加时，所得发泡吹塑制品的表观密度低。然而，当发泡剂以过量使用时，闭孔含量倾向于降低。因此，考虑在表观密度与闭孔含量之间的平衡来确定发泡剂的量。

作为调节发泡吹塑制品的平均厚度的方法，例如可以提到将吹塑时注入发泡型坯中的气体的注入压力控制在上述范围内的方法、控制在环形模头唇缘中的间隔(间隙)的方法和控制型坯的加宽比的方法。将间隔(间隙)控制在约0.1-10mm的范围内。

实施例

将在下文通过具体实施例更详细地描述根据本发明的制造发泡吹塑制品的方法。然而，本发明不限于这些实施例。

用于形成发泡型坯的热塑性树脂示于表1中。

表1

在表1中示出的树脂A2如下制备。聚丙烯A1在230℃下使用具有47mm的内径的双螺杆挤出机挤出且随后再次制粒。将再次制粒的树脂在相同条件下再次挤出且随后再次制粒以获得再循环的树脂A2。在表1中示出的树脂C1如下制备。将聚丙烯A1和基于烯烃的弹性体B1混合(A1/B1 = 85/15(重量比))且将混合物在230℃下使用具有47mm的内径的双螺杆挤出机挤出，且随后再次制粒。再次制粒的产物进行5次在相同条件下的挤出和再次制粒重复过程以获得再循环的树脂C1。

实施例1

如在表2中所示，将树脂A1(聚丙烯WB140，由Borealis Inc.生产)和树脂A2以20:80的重量比干式共混。通过将0.9重量份作为气泡控制剂的滑石粉加入100重量份的这些树脂获得原料进料，将该原料进料供给到具有65mm直径的挤出机中并在该挤出机中熔融并捏合。随后将二氧化碳(CO₂)在压力下以每千克基础树脂0.27mol/kg的量供应到挤出机的中间部分并捏合，以形成可发泡的树脂熔体。将可发泡树脂熔体装入与挤出机连接的储罐中。随后将可发泡树脂熔体经由直径为75mm且设置在储罐顶端的环形唇在表2所示的间隙(mm)和排出速率(kg/hr)下挤出到大气成为管状并使其发泡，由此形成发泡型坯。在发泡型坯的底部已被捏住之后，将处于在表2中所示的压力下的空气从环形缝隙沿所有方向水平地喷出——该环形缝隙充当气体喷出口且设置在发泡型坯内在环形模头正下方2cm位置处——且吹到发泡型坯的内周部分上以使发泡型坯膨胀。发泡型坯随后通过安置在模头正下方的两片式组合模夹紧。进行吹气，直至完成夹紧。

接着，处于0.1MPa (G)的压力下的吹出空气经插入发泡型坯的下部的喷嘴吹入发泡型坯中，同时空气经设置在模中的通孔抽出，以使发泡型坯成形为模形状。在冷却之后，将模打开且将吹塑的产物从模中取出。将模塑溢料(flash)从模塑产物除去，以给出具有370mm的最大周长、170mm的最大宽度和740mm的垂直长度的发泡吹塑制品。

实施例2-4

发泡吹塑制品以与在实施例1中相同的方式获得，不同之处在于从气体喷出口的喷出压力如在表2中所示地改变。

实施例5-8

发泡吹塑制品以与在实施例1中相同的方式获得，不同之处在于空气自环形缝隙的喷出在可发泡树脂熔体挤出之后0.3秒(在发泡型坯的底部被捏住之前)开始且喷出压力如在表2中所示。换句话说，从环形缝隙吹气在可发泡树脂熔体经环形模头挤出之后立即开始。将发泡型坯捏住并使其膨胀。从气体喷出口持续吹气，直至型坯在模之间的夹紧完成。

比较实施例1

发泡吹塑制品尝试以与在实施例1中相同的方式获得，不同之处在于从如在图7中所示的设置在环形模头的中心的气体喷出口向发泡型坯的最下部吹气(向正下方)以使发泡型坯膨胀。然而，因为未能消除在发泡型坯的上部的波纹，在模塑制品中形成脊。难以获得良好的发泡吹塑制品。

比较实施例2

发泡吹塑制品尝试以与在比较实施例1中相同的方式获得，不同之处在于喷出压力如在表2中所示地改变。型坯上部的加宽比通过增加空气喷出压力调节到3以上。然而，因为空气喷出方向向下，所以发泡型坯在其上部未均匀地加宽。因此，在波纹的相邻山顶之间的区域(凹部)的一部分熔接，因此不能消除在发泡型坯的上部区域中的波纹。因此，在模塑制品中形成脊。难以获得良好的发泡吹塑制品。

比较实施例3和4

当进一步增强空气喷出时，发泡型坯的下部过度地加宽。因此，发泡型坯的上部倾向于加宽不充分。因此，在模塑制品中形成脊。难以获得良好的发泡吹塑制品。

实施例9

发泡吹塑制品以与在实施例1中相同的方式获得，不同之处在于原料树脂变为如在表3中所示的(树脂A1):(树脂B1，由Sunallomer Inc.生产的烯烃弹性体Adflex Q100F):(树脂C1) = 17:3:80，且发泡剂的量和空气喷出压力如在表3中所示地改变。增加发泡剂的量能够获得具有低表观密度的发泡吹塑制品。

实施例10

发泡吹塑制品以与在实施例1中相同的方式获得，不同之处在于原料树脂如在表3中所示改变地，且发泡剂的量、排出速率、模头间隙和空气喷出压力如在表3中所示地改变。环形模头的间隙减小和排出速率降低能够获得具有薄平均厚度的发泡吹塑制品。

实施例11

发泡吹塑制品以与在实施例1中相同的方式获得，不同之处在于原料树脂如在表3中所示地改变，且模头间隙变为在表3中所示的条件。因为发泡型坯的表观密度比实施例1中大，所以原料树脂的改变和环形模头间隙的增加引起波纹的发生率减小和脊的发生率减小。

比较实施例5

发泡吹塑制品尝试以与在实施例11中相同的方式获得，不同之处在于如图7中所示从设置在环形模头的中心的气体喷出口向型坯的最下部吹气。然而，因为无法消除波纹，所以在模塑制品中形成脊。难以获得良好的发泡吹塑制品。

在实施例和比较实施例中的发泡吹塑条件示于表2和3中，且所得发泡吹塑制品的物理性质示于表4中。所得发泡型坯的周长示于表5中。在表2和3中，1*指示在型坯已被捏住之后进行从环形缝隙的气体喷出，而2*指示在型坯被捏住之前(在型坯刚被挤出之后)开始气体喷出。

表2

表3

表4

表5

在表4中，表观密度、平均厚度和闭孔含量通过以下方法测量。

发泡吹塑制品的表观密度：

发泡吹塑制品的表观密度通过将发泡吹塑制品的重量(g)除以发泡吹塑制品的体积(cm³)确定(n = 5；从50(五十)个模塑制品中随机选择的五个模塑制品的表观密度的算术平均值)。

发泡吹塑制品的平均厚度：

发泡吹塑制品的平均厚度如下测量。发泡吹塑制品的厚度在包括在其纵向上(通常在发泡型坯的挤出方向上)中点附近的位置、在其两个末端附近的位置和在中点和这两个末端之间的中心附近的位置(应该避免发泡吹塑制品具有特殊形状的位置，诸如用于装配啮合的位点)的5个位置处测量。在这些位置中的每一个中，在沿其周长彼此等距的6个位点处进行厚度测量。在30个位点处的测量厚度之中，排除最大值和最小值。平均厚度为28个厚度测量值的算术平均值(n = 5)。顺便提及，当要测量的位点包括不能进行厚度测量的例如设置有排出孔的管道的位点时，除了排出孔等之外的周长被分成六个长度相等的部分且在这六个部分中的每一个的中心部分进行厚度测量。

闭孔含量：

在使用从发泡吹塑制品中切下的试样根据ASTM D-2856-70的程序C (1976年重新批准)确定Vx时，通过下式(1)计算发泡吹塑制品的闭孔含量：

闭孔含量(%) = (Vx-W/ρs) × 100/(Va-W/ρs) (1)

Vx：试样的真实体积(cm³)(闭孔的体积与其树脂的体积之和)，

Va：试样的表观体积(cm³)，自其外部尺寸测定，

W：试样的重量(g)，

ρs：试样的基础树脂的密度(g/cm³)。

闭孔含量在测量发泡吹塑制品的厚度的5个位置附近的位置处测量。测量值的算术平均值为发泡吹塑制品的闭孔含量(n = 5)。作为测量装置，使用由Toshiba BeckmanInc.生产的空气比较式比重计 (930型)。

脊发生率：

在表4中，每50个模塑制品中脊发生率基于以下标准评价：

A：小于10%

B：10%以上且小于20%

C：20%以上且小于70%

D：70%以上。

发泡型坯的周长D2

在表5中，发泡型坯的周长(D2)如下测量。最初如在实施例中所述进行发泡吹塑。在模中模塑之后，获得具有已经凝固的模塑溢料的发泡吹塑体(a)。在自距模头下方300mm距离的起始点(0mm)以100mm的间隔隔开的7个位置(总计)处测量带有溢料的模塑体(a)的宽度。发泡型坯的周长(D2)为测量值的两倍(n = 5)且示于表5中。因为带有溢料的模塑体(a)通过使发泡型坯凝固获得，所以通过使包括溢料的模塑体(a)的宽度加倍获得的值近似对应于发泡型坯的周长(D2)。在表5中加宽比通过将周长(D2)除以环形模头的周长来计算。

如从表5中将了解的，通过本发明的方法获得的发泡型坯在发泡型坯的周长均匀性和吹塑效率方面优异。然而，当气体喷出方向如在比较实施例2中所示从环形模头朝向正下方时，尽管型坯的周长均匀，但难以消除发泡型坯的波纹。如在比较实施例3和4中所示，当气体喷出方向从环形模头朝向正下方时且当气体喷出压力增加时，型坯的下部由于空气流的流速增加而过度加宽，因此不能消除波纹。

Claims (6)

1.制造发泡吹塑制品的方法，其包括以下步骤：

(a) 经环形模头垂直向下挤出含物理发泡剂的可发泡熔融树脂以形成管状发泡型坯，

(b) 闭合所述发泡型坯的底部，

(c) 从设置在所述发泡型坯内在所述环形模头正下方的位置处的气体喷出口向底部已经闭合的所述发泡型坯的上部的整个内周表面吹气，以加宽所述发泡型坯，

(d) 闭合组合模以将所述发泡型坯夹在其间，和

(e) 在所述组合模内吹塑所述发泡型坯，

其中气体喷出口位于环状模头的排出口的正下方与模的模腔上方之间，其中步骤(c)最迟在完成步骤(d)之前进行。

2.权利要求1中所述的方法，其中已经在步骤(c)中加宽的发泡型坯的周长(D2)与所述环形模头的树脂排出口的周长(D1)的比率(D2/D1)为3.0以上。

3.权利要求1或2中所述的方法，其中所述物理发泡剂为无机物理发泡剂。

4.权利要求1或2中所述的方法，其中在步骤(e)中获得的发泡吹塑制品具有0.1-0.25g/cm³的表观密度和1-4mm的平均厚度。

5.权利要求1或2中所述的方法，其中，在步骤(c)中，所述气体以相对于垂直方向成70-110度的角度从所述气体喷出口喷出。

6.权利要求1或2中所述的方法，其中气体喷出口是环形缝隙，并且气体围绕环形模头的中心线以360度全部方向从气体喷出缝隙喷出。