CN107073788A - 发泡模具及使用方法 - Google Patents

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杰弗里·P·卡利什
詹姆斯·M·琼扎
布赖恩·L·克斯特
布莱恩·C·费萨尔
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明提供了泡沫板以及用于制备和使用泡沫板的方法和装置，包括发泡模具。

Description

发泡模具及使用方法
背景技术
发泡制品已广泛用于各种应用、用于隔热或隔音、用于加强层和/或空间填充层等等。
发明内容
概括地说，本文公开了泡沫板以及用于制备和使用泡沫板的方法和装置，包括发泡模具。在以下具体实施方式中，这些方面和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应当将此广泛的发明内容理解为是对可受权利要求书保护的主题的限制，不论此类主题是在最初提交的专利申请的权利要求书中给出还是在修订的专利申请的权利要求书中呈现，或者另外是在申请过程中呈现。
附图说明
图1是示例性发泡模具的前侧透视图。
图2是发泡模具可与其一起使用的示例性挤出装置的示意图。
图3是示例性发泡模具的示例性工作面的前视平面图。
图4是图3的示例性发泡模具的几个模孔的放大前视平面图。
图5是由示例性发泡模具制备的示例性泡沫板的前侧透视图。
图6是示例性发泡模具的另一示例性工作面的前视平面图，该工作面具有两排孔。
图7是示例性发泡模具的另一示例性工作面的前视平面图，该工作面具有狗骨形模孔。
图8是示例性发泡模具的另一示例性工作面的前视平面图，该工作面具有第一组模孔和第二组模孔。
图9是从一组示例性模孔排出的示例性多层熔融流体流的前视平面图。
在各图中，类似的参考标号指示类似的元件。一些元件可以相同或相等的倍数呈现；在这种情况下，参考标号可仅指定一个或多个代表性元件，但应当理解，此类参考标号适用于所有此类相同的元件。除非另外指明，否则本文件中的所有图示和附图均未按比例绘制，并且被选择用于示出本发明的不同实施方案的目的。具体地，除非另外指明，否则仅用示例性术语描述各种部件的尺寸，并且不应当从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。
如本文所用，作为对特性或属性的修饰语，除非另外具体地定义，否则术语“大致”意指该特性或属性将能容易被普通技术人员识别，而不需要较高的近似度(例如，对于可计量特性，在+/-20％内)。对于角取向，术语“大体上”意指在顺时针或逆时针30度内。除非另外具体地定义，否则术语“基本上”意指高逼近程度(例如，在可定量特性的+/-10％内)。对于角度取向，术语“基本上”意指在顺时针或逆时针10度以内。术语“基本上”意指在正或负2％(对于角取向而言，在正或负2度)以内，并且应当理解，短语“至少基本上”包括“精确”匹配的特定情况。然而，即使是“精确”匹配，或使用术语例如相同、相等、一致、均匀、恒定等的任何其他特性描述的情况，也将被理解为在普通公差内，或在适用于特定情况的测量误差内，而非需要绝对精确或完全匹配。那些普通技术人员将会知道，本文中所使用的术语诸如“基本上不含”等并不排除存在一些含量极低(例如0.1％或更低)的材料，这可在例如使用经过惯常清洗工序的大规模生产设备时发生。本文中对于数值参数(尺寸，比率等)的所有引用都应理解为，可通过使用由参数的多个测量值推导出的平均值来计算(除非另有说明)，对于变量型参数尤为如此(例如，对于宽度沿其长轴发生变化的孔来说，可在沿该孔的长轴的几个位置处测量孔的宽度，并且使用平均值来计算高宽比)。
具体实施方式
术语表
发泡模具是指，被构造成耐受在挤出熔融的可发泡流体流的过程中存在的压力的挤出模具。根据定义，发泡模具包括至少一个模腔，其被构造成从例如挤出机接收熔融流体流，并且包括与所述至少一个模腔流体连通的多个模孔。
熔融的可发泡流体流是指，包含熔融的可发泡组合物的熔融流体流。在一些情况下，这种流体流可以是多层流体流，其中，例如仅一层流体流包含可发泡组合物。
熔融的可发泡组合物是指包含起泡剂(例如，物理起泡剂，诸如气体或液体起泡剂；或化学起泡剂，其可在高温下化学分解，如后文所详述)的熔融的热塑性有机聚合物材料。
不可发泡是指，熔融组合物至少基本上不含可活化的起泡剂(例如，使得熔融组合物的凝固产物为相对密度至少基本上等于1.0的非泡沫材料)。
泡沫是指，在发泡过程进行到所需程度之后，通过凝固熔融的可发泡组合物而获得的有机聚合物泡沫。
泡沫板是指，具有长度和长轴、横向宽度和横向轴，以及厚度和厚度轴的泡沫实体，这三个轴彼此正交，并且板宽度大于板厚度。根据定义，泡沫板的成分至少基本上沿板的长轴均匀分布。只要致密材料与板的泡沫部分在同一操作中制造，泡沫板就允许存在致密化(例如非泡沫)材料作为板的一部分，使得这些部分共同构成一体式板。
一体式是指，通过聚结和凝固熔融的流体流而在单个操作中制备的实体(例如，泡沫板)，若该实体被拆分成多个部分，则会不可接受地受到损坏或破坏。只要实体的所有部分(例如，层、构件等)在单个(例如聚结/凝固)操作中得到制造并且彼此聚集在一起，使得这些部分不能彼此分离，也不能从彼此拆卸，则一体式实体就可以是复合实体。
复合泡沫板是指，除了主要泡沫相之外还包括至少一个含有致密化材料的次要泡沫相的一体式泡沫板。
术语“致密化”用于区分复合泡沫板的次要相与复合泡沫板的主要泡沫相，并且意指次要相所展现出的相对密度比主要泡沫相的相对密度高至少约15％。术语“致密化”为了便于描述而使用，其不表示“致密化”材料不能是泡沫，也不要求致密化材料必须是先以较低密度制备、而后进行加工以增加其密度的材料。
(例如泡沫材料的)相对密度是通过将材料(例如，含有空气填充的泡孔的泡沫)的总体密度除以构成该材料的泡孔壁的物质的密度，而获得的无量纲参数。相对密度有时称为折算密度。例如，聚酯泡沫的密度为0.5g/cc，并且其含有的泡孔壁由密度为1.35g/cc的聚酯制成，则相对密度为约0.37。对于常规的非泡沫(和非多孔)材料，相对密度将至少基本上等于1.0。
下文将详细定义和描述与模孔几何结构和模式相关的各种术语(例如，模具高度、模具横向轴、孔高度，以及诸如横向邻近、横向对准和横向聚结这类术语的含义)，并通过参考各种附图来进一步阐释。
发泡模具
本文公开了一种发泡模具1，如图1中的示例性实施方案所示。发泡模具1可与任何合适的挤出装置一起使用，如图2中的示例性实施方案所示并且如本文稍后所详细讨论。发泡模具1包括主体2，该主体包括工作面3。如图3的前视平面图所示，工作面3包括多个模孔10。
关于图3中所示的示例性布置，模孔10沿着模具1的横向轴(l)间隔开，以便形成模具宽度(WD)。模具宽度(WD)被定义为沿着模具的横向轴介于模孔间隔得最远的边缘之间的距离。模孔10还形成模具高度(HD)，模具高度被定义为沿着模具的高度轴(h)介于模孔间隔得最远的位置之间(即，介于模孔的“最高”和“最低”边缘之间，如图3中的示例性实施方案所示)的距离。根据定义，模具1的高度轴(h)与模具1的横向轴(l)正交(高度轴(h)和横向轴(l)都与挤出物从模孔中流出的方向正交，该方向在图3和图4的平面外)。术语“高度”，例如在术语“高度轴”和“模具高度”中所用的“高度”；术语“竖直”，如用于表示沿着高度轴的方向的术语“竖直”；以及用于表示沿着高度轴的位置的诸如较高/最高和较低/最低等术语，仅仅是为了便于相对于本文所示的示例性附图来进行描述而使用，并且不需要相对于地面的任何特定取向。(在稍后的讨论中将显而易见的是，发泡模具1的“高度”轴(h)对应于通过使用发泡模具1制备的泡沫板的“厚度”轴(t)。)
根据定义，模具宽度(WD)(沿着模具的横向轴，模孔沿该轴间隔开)大于模具高度(HD)。在各种实施方案中，模具宽度与模具高度的比可为至少约1.1、1.2、1.5、2.0、4:1、8:1或12:1。在另外的实施方案中，模具宽度与模具高度的比率可为最多约50:1、30:1或20:1。在各种实施方案中，模具1可表现出至少约4.0、8.0、12、16、20、30或40mm的模具高度。在另外的实施方案中，模具1可表现出最多约80、40、30、25或20mm的模具高度。在各种实施方案中，模具1可表现出至少约2.0、4.0、8.0、10、20、40、100cm或至少约0.5、1.0或2m的模具宽度。在另外的实施方案中，模具1可具有最多约3、2、1或0.5m或者100、80、60、50、40、30、25或20cm的模具宽度。
模孔可以任何期望的中心到中心间距(dc)呈现，如图4中的示例性孔模式所示，只要满足本文所讨论的横向对准条件即可。在各种实施方案中，中心到中心间距(dc)可为例如最多约25、20、15、10、8、6、4、2或1mm。在另外的实施方案中，中心到中心间距可为至少约0.5、1、1.5、2、2.5、4、6、8、10或15mm。中心到中心间距在各个孔之间不一定必须是恒定的，因此中心到中心间距可为平均值。在各种实施方案中，模孔的总数可为至少约10、20、30、40、80、100、200、400或800。在另外的实施方案中，模孔的总数可为最多约5000、2000、1200、1000、600、400或200。
根据定义，模孔10表现出细长的形状，其中长轴至少大致上与模具1的高度轴(h)对准，并且至少大致上与模具1的横向轴(l)正交。在此处和其他地方，关于角度对准所用的术语“大致上对准”是指在精确对准的±15度内。类似地，术语“大致上正交”是指在精确正交的±15度内。在各种实施方案中，模孔可表现出长轴在模具1的高度轴(h)的±10度内或±5度内对准。在一些实施方案中(例如，如图3和图4所示)，模孔的长轴可至少基本上与模具1的高度轴(h)对准，并且至少基本上与模具1的横向轴(l)正交。但这并没有严格要求。此外，所有模孔不一定具有完全相同的形状、高度、宽度、高宽比、相对于模具的高度轴(h)的角取向等。然而，在一些实施方案中(例如，如图3所示)，至少一些模孔可具有至少基本上相同的高度和/或形状，和/或可以至少基本上沿着模具的横向轴均匀地间隔开，和/或可具有至少基本上相同的角取向。
参考图4，在各种实施方案中，模孔可表现出至少约0.2、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.5或2.0mm的孔宽度(Wo)。在另外的实施方案中，模孔可表现出最多约4、3、2、1.5、1.0、0.8、0.7或0.6mm的孔宽度(Wo)。在各种实施方案中，模孔可表现出至少约4、8、12、16或20mm的孔高度(Ho)(是指沿着模具的长轴测量的端部到端部距离，如图4所示)。在另外的实施方案中，模孔可表现出最多约100、80、40、30、25或20mm的孔高度(Ho)。在一些实施方案中(例如，在图3中所示的一般类型的实施方案中)，所有孔的孔高度均可相同或可等于模具高度。但这并不是绝对必要的。
在各种实施方案中，模孔可表现出至少约4:1、6:1、8:1、10:1或12:1的孔高度(Ho)与孔宽度(Wo)的高宽比。沿着至少大致上与模具的横向轴对准的方向测量孔宽度(Wo)；如果宽度沿着孔的高度(即，长轴)变化，则孔宽度的平均值可用于计算高宽比。应当强调，要求模孔具有细长的形状和长轴并且表现出一定高度/宽度的高宽比，但并不要求孔必须是严格线性的(或必须具有例如严格笔直的壁)，只要可识别的长轴、高度和宽度可被本领域普通技术人员辨认即可。也就是说，根据需要，模孔可以是例如椭圆形、弓形(例如，香蕉形)等。在一些实施方案中，至少一些孔可具有大体呈“狗骨形”的形状。这种形状是指，其中在靠近孔的第一末端(例如，上端)的位置处的孔宽度(Wo)以及在靠近孔的第二末端(例如，下端)的位置处的孔宽度均大于沿着孔的长轴(因而沿着模具的高度轴(h))居中定位的孔部分中的孔宽度。示例性狗骨形模孔在图7中示出。在各种实施方案中，在靠近孔端部位置处的孔宽度与在居中位置处的孔宽度的比率可为至少约1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.5或3.0至1.0。
模孔的横向对准模式
模孔10沿着模具1的横向轴间隔开，使得这些模孔呈横向对准模式。这种布置的优点可通过观察图5的(理想化)图示认识到，该图示出了通过聚结并凝固从模具1的孔10中排出的熔融可发泡挤出物流体流1010而制备的示例性一体式泡沫板1100。普通技术人员应当理解，从沿着发泡模具的横向轴呈横向对准模式间隔开的多个模孔(这些孔具有至少大致上沿着模具的高度轴取向的长轴)中排出熔融可发泡挤出物流体流1010，导致泡沫板1100主要通过熔融可发泡挤出物流体流的横向聚结而形成。也就是说，泡沫板1100主要通过熔融流体流横向膨胀(在很大程度上是由于在料流离开模孔之后开始发泡)和铺展(在图5的图示中向左和向右铺展)以致彼此会合和聚结而形成。
这种孔布置及其使用以及所得的泡沫板产品将不同于其中泡沫板是通过将熔融可发泡挤出物流体流排出通过少数狭槽孔(例如，一个孔)而制备的布置，所述狭槽孔具有沿着模具的横向轴取向的长轴(例如，在常规“衣架”型模具/孔中所示)。普通技术人员应当理解，在使用这种“衣架”型模具/孔设计时，可能很少发生或不会发生横向聚结。
本文所公开的布置还可不同于例如其中泡沫板是通过将熔融可发泡挤出物流体流排出通过并非横向对准的多个模孔(例如，穿孔金属“模具板”，其包括例如呈多行或多列阵列的大量孔)而制备的布置。普通技术人员应当理解，这种设计可导致熔融流体流例如在至少大体上沿着模具的高度轴的方向上合并和聚结到显著程度，而不是在主要沿着模具的横向轴的方向上聚结。一种不涉及如本文所公开的横向对准模孔的这种常规模具板布置在例如授予Wiley的美国专利3573152中有所描述。根据本文的公开内容，普通技术人员应当理解，本文所公开的横向对准孔布置可提供几个优点，包括例如提高泡沫板产品的均匀度、增大弯曲刚度和/或当泡沫板沿着其长轴弯曲时增加抗分层性等。
使用模具1来制备泡沫板1100的方法的特征可在于聚结距离(Dc)，如图5中以理想化和示例性方式所示。聚结距离(Dc)是从模孔10沿着熔融流体流的流动方向的(平均)距离，横向相邻的熔融流体流1010在该距离处彼此接触(例如，在位置1103处)以便合并和聚结形成板1100。当然，聚结距离(Dc)可受模孔的横向间距的影响。但是，(例如对于给定的孔间距)聚结距离(Dc)可例如通过挤出材料的通量速率并且也可例如通过带离速度(例如，在泡沫板在输送带上或在输送带之间收集的情况下)来进行调整。聚结距离(Dc)可通过任何或所有这些装置构造和/或操作条件来调整为任何期望值。在一些情况下，可能有利的是使聚结距离(Dc)最小化，例如以便在流体流的表面仍足够热时使熔融流体流彼此接触，以有利于其间进行良好粘结(例如，熔融粘结)，从而确保泡沫板中不存在空心通道(如下文所述)等。在各种实施方案中，聚结距离(Dc)可小于约50、40、30、10、4、2或1mm。
进一步参考图5，会合点1103(邻近流体流1010在此处彼此接触)可在成品泡沫板中产生可识别的界面边界1102。但是，由于例如在发泡过程中可能出现横向铺展，因此在一些实施方案中，这种界面边界1102可能比邻近流体流1010所源自的模孔10的间距间隔得更开(跨泡沫板的横向宽度)。
根据工作实施例，应当理解，本文的公开内容允许制备一体式泡沫板，这些泡沫板表现出很少或不具有沿着所形成板的长轴延伸的内部宏观中空(例如，空气填充的)细长通道。(在一些情况下，由于在流体流发生凝固之前至少一部分熔融可发泡挤出物流体流的表面不能完全接触其他流体流的表面，因此可无意或有意形成这种通道。)具有很少或不具有这种通道的一体式泡沫板将被称为无通道泡沫板。(沿着板的长轴延伸的内部宏观中空细长通道不与泡沫的实际泡孔混淆；同样沿着泡沫板的主表面或次边缘的微小不规则部分不被视作内部通道。)无通道板是一种这样的板：如果沿着与板的长轴(挤出方向)正交的平面进行横截面切割，将表现出基本上不具有(也就是说，按横截面上暴露表面的总面积的百分比测量，平均小于1％)这种内部宏观中空细长通道。因此在至少一些实施方案中，本文所公开的一体式泡沫板(其可以是复合板)是无通道一体式泡沫板。
考虑到对本领域普通技术人员已知的是，熔融可发泡流体流通过细长模孔(例如，狭槽)的挤出产生一种被称作“起皱”的现象(在这种现象中，排出的熔融挤出物流体流随着发泡表现出褶皱或波形)，所以根据需要制备无通道泡沫板的能力是令人惊讶的。通常认为这种现象是由于熔融挤出物流体流在沿着孔的长轴方向上膨胀的能力至少在一定程度上受限(因为在该方向上与之相邻的熔融材料阻止其膨胀)，因此导致熔融流体流沿着该轴“起皱”。在本工作中，已经可靠地制备了无通道泡沫板，这表明如本文所述彼此横向邻近地定位细长模孔可使得可能发生的任何这种起皱不会阻止熔融流体流合并和聚结，从而制得无通道泡沫板。
参考图5，应当理解，本文所公开的布置可提供模孔模式的各种几何参数与通过从其中排出熔融可发泡流体流形成的泡沫板的几何参数之间的某些关系。在各种实施方案中，泡沫板的板厚度可至少(平均)大于模具高度至少约2％至最多约5％、10％、15％、20％、30％、50％、100％或200％，其中百分比基于模具高度。(为了方便，选择术语“厚度”来表示泡沫板的最短尺寸，而术语“高度”被视作更适合模具和用于制备泡沫板的模孔的对应尺寸。所有这些术语均对应于如图5中所示的上/下方向。)在特定实施方案中，模孔10可成单行布置，其中模孔的高度限定模具高度(例如，如图1以及图3至图5的示例性实施方案所示)。在各种实施方案中，泡沫的板厚度可大于孔高度至少约2％至最多约5％、10％、15％、20％或30％，其中百分比基于孔高度。
在各种实施方案中，泡沫板的板宽度可为模具宽度的至少(平均)约+2％至约+5％、10％、15％、20％、30％、50％或100％。在各种实施方案中，泡沫板的宽度可为泡沫板的板厚度的至少约1.1、1.2、1.5、2、4、6、8或10倍。在另外的实施方案中，板宽度可为板厚度的最多约400、200、100、80、60、40、20或10倍。在各种实施方案中，板宽度可为至少约2.0、4.0、8.0、10、20、30或40cm。在另外的实施方案中，泡沫板的板宽度可为最多约3、2、1或0.5m，或至少约100、80、60、50、40、30、25或20cm。在各种实施方案中，泡沫板的板厚度可为至少约4、8、12、16、20、30或40mm。在另外的实施方案中，泡沫板的板厚度可为最多约200、160、80、40、30、25或20mm。(所有这些值和范围均是就如此制备的泡沫板而言的；也就是说，就对泡沫板进行任何切割或修剪之前而言的。)虽然上述讨论主要集中在由此形成的泡沫板至少稍微厚于模具高度并且/或者至少稍微宽于模具的横向宽度的情况下，但并非必须是这种情况。实际上，根据可发泡组合物的特定性质和处理组合物的方式，由此形成的泡沫板的厚度和/或宽度可例如类似于或甚至稍微小于模具高度和/或模具宽度(如工作实施例3所示)。
横向对准和横向邻近的确定
所谓横向对准孔模式，是指模具工作面的至少约80％的总孔面积由各自与至少一个其他孔横向邻近的孔共同提供。给定模孔是否与至少一个其他孔横向邻近，可通过几何检验来确定。具体地，对于给定模孔(例如，图4的孔10a)与一些其他模孔(例如，图4的孔10b)横向邻近，是指沿着给定孔的至少80％的高度(沿着模具的高度轴)的位置必须与一些其他孔横向邻近。对于任何特定位置沿着给定孔的竖直高度与一些其他孔横向邻近，从该位置(具体地，从孔在该位置处的近边缘)沿着与模具的横向轴对准的方向延伸的线条在约25mm的距离内必然遇到某些其他孔的近边缘。(据信，该范围内的两个孔之间的边缘到边缘距离(de)可在许多挤出/发泡条件下使来自于两个孔中的挤出物实现令人满意的接触和聚结。但是，普通技术人员应当理解，在任何特定条件下，材料参数和/或操作参数(诸如，例如通量、密度、粘度、结晶速率等)可在一定程度上影响实现令人满意的接触和聚结的距离(de)。
因此在图4的示例性图示中，只要边缘到边缘距离(de)为约25mm或更小，则孔10a的竖直中心点与相邻孔10b横向邻近。事实上，在图4的设计中，沿着孔10a的至少基本上100％的竖直高度的位置与孔10b横向邻近。同样的考虑因素也适用于相邻孔10c。因此，给定边缘到边缘距离为约25mm或更小，因此图3和图4中的模孔的布置表示模孔的示例性横向对准模式。在各种实施方案中，相邻模孔之间的边缘到边缘距离可平均小于约20、15、10、5、2或1mm。在各种实施方案中，相邻模孔之间的边缘到边缘距离可为平均至少约0.1、0.2、0.5、1、2或4mm。
在一些实施方案中，模具工作面的至少约85％、90％或100％的总孔面积将由各自与至少一个其他孔横向邻近的孔共同提供。在一些实施方案中，模具工作面的至少约80％、90％或95％的总孔面积将由各自与至少两个其他孔横向邻近的孔共同提供。在特定实施方案中，工作面的所有孔(除了横向最外侧的孔)将各自与至少两个其他孔横向邻近(如在图3的示例性设计中，同样假设边缘到边缘距离(de)为约25mm或更小)。
在另外的实施方案中，至少一些模孔可与其他模孔紧密横向邻近，这意味着上述边缘到边缘距离为约6mm或更小。因此，这种孔可形成紧密横向对准的孔模式，只要至少约80％的总孔面积由各自与至少一个其他孔紧密横向邻近的孔共同提供即可。在具体实施方案中，至少一些模孔可紧密横向堆积，这意味着上述边缘到边缘距离为约4mm或更小。因此，这种孔可形成紧密横向堆积的孔模式，只要至少约80％的总孔面积由各自与至少一个其他孔紧密横向堆积的孔共同提供即可。
应当强调，图3和图4仅仅是示例性图示，并且上面评估孔的特定布置是否横向对准的方式并不要求孔以严格均匀的方式布置。也就是说，各个孔之间的边缘到边缘距离(同样地，各个孔之间的中心到中心间距)可不必完全相同。此外，如上所述，横向对准仅仅要求模具工作面的至少约80％的总孔面积由与至少一个其他孔横向邻近的孔共同提供。因此，多个例如较小模孔(和/或不具有至少大致上沿着模具的高度轴取向的长轴的孔等)可出于任何目的在工作面的任何期望位置提供，只要满足上述条件即可，并且只要当主要通过熔融挤出流体流的横向聚结达到形成泡沫板的总体效果时孔模式能容易被普通技术人员识别即可。在具体实施方案中，模具工作面的至少约90％、95％或至少基本上100％的总孔面积可由相对于至少一个其他孔横向邻近、紧密横向邻近或紧密横向堆积的孔共同提供。
在一些实施方案中，模孔可成单行布置，如图3和图4所示的示例性实施方案所示。在一些实施方案中，行可由共线性的孔组成(如图3和图4所示)，这意味着所有孔的竖直中心点均至少基本上落在与模具的横向轴对准的直线上。(在本文中，孔的竖直中心点是沿着孔的长轴位于孔的“最高”端和“最低”端中间的点。竖直中心点CPv在图4中示出。)在一些实施方案中，一组孔可以是错列的行，这意味着该组孔的竖直中心点不是共线性的。但是，任何一组孔(例如，偏置或错列的行)均可被视为单行，只要在该组孔之间存在至少一部分横向重叠(也就是说，只要可画出一条与模具的横向轴对准的直线，该直线穿过该组孔中的每一者的任何部分)即可。这种行的错列程度可通过该行的孔之间的平均横向重叠量进行测量。这种横向重叠可表示为孔与至少一个其他孔横向重叠的竖直高度(沿着模具的高度轴)的百分比(通过沿着模具的横向轴使直线从沿着孔的竖直高度的点延伸，以观察直线是否接触任何其他孔进行评估)。当然，图3的示例性布置的横向重叠为100％。在其他实施方案中，一组模孔的横向重叠可为例如至少约95％、90％、85％、80％、75％或50％。
没有表现出上述横向重叠的任何一组孔均可被视为两个(或更多个)单独行。可根据需要使用任何合适数量的孔行。但是，在各种特定实施方案中，行的数量可小于四、小于三或小于二(即，上述的单行)。一个特定示例性实施方案在图6中示出。在该实施方案中，提供了两行孔(12和13)，每行包括如上文所公开的横向邻近的模孔(给定约25mm或更小的边缘到边缘距离)。因此，图6的设计满足本文所公开的孔的横向对准模式标准。
在图6的特定设计中，两行孔作为竖直堆积的组(在这种情况下，为竖直堆积的对)提供，这意味着一组孔沿着模具的高度轴彼此对准。这种设计将在横向对准的孔模式的定义内，只要满足本文所概述的条件即可。应当理解，在图6所示的一般类型的设计中，虽然竖直堆积对的最低孔(例如，孔10)的上边缘与该对的最高孔(例如，孔10’)的下边缘之间的竖直距离有所减小，但是竖直堆积孔对更像单个孔那样起作用，其中总高度和整体高宽比由两个孔共同提供。可使用任何合适数量的竖直堆积孔。在各种实施方案中，一组竖直堆积孔可包括两个(如图6所示)、三个或四个孔。在各种实施方案中，一组竖直堆积孔的各孔之间的竖直边缘到边缘距离可平均不大于约8、4、3或2mm。
发泡模具1可具有任何合适的构造，其中孔10以任何期望的方式提供。可根据需要选择模孔的宽度、高度和间距(例如，结合沿着熔融流体流通过孔的方向的孔长度进行选择)。应当理解，可结合例如熔融挤出物的通量以及其他设计和操作参数来选择这些参数，从而为模孔两端提供适当的压降。也就是说，可以调节这些参数，以使得熔融可发泡组合物在模具内保持在足够高的压力下，使得熔融可发泡组合物中存在的至少大量的起泡剂不会过早地膨胀(例如，在熔融可发泡流体流1010通过模孔10离开模具1之前)。(起泡剂在模孔内发生一定量的膨胀也可为容许的，只要实现泡沫产品的期望性质即可。)
发泡模具的构造
在本文中，应当指出，根据定义，发泡模具除了能够满足挤出的常见要求(例如，耐受高温，不会表现出熔融聚合物流体流的泄漏等等)之外，还必须承受发泡过程中出现的工艺条件。具体地，发泡模具所展现出的活化起泡剂(例如气体或蒸汽起泡剂)泄漏程度一定不能不可接受地影响形成可用泡沫的能力(或者表述为，发泡模具必须能够保持足以使活化起泡剂与熔融的有机聚合物材料保持在溶液中的内部压力)。发泡模具必须具有防止或最小化(除了液体、熔融流体流之外)气体/蒸气从中泄漏的增强型能力。因此，应当指出，若缺乏模具具有这种能力的具体信息，则常规挤出模具不一定能够被当作是发泡模具。
在一些实施方案中，孔10可以是例如在片材(此术语是广义使用的，不要求例如严格平坦的构造)中以任何期望的方式(例如，通过放电加工、激光切割、水刀切割等)提供的贯穿开口。片材可由合适的材料(例如，金属)制成，并且具有合适的厚度以承受与泡沫挤出相当的压力和力。可以选择这种片材的厚度(或者，可例如通过加工或切割来减小片材(要在其中提供孔)的特定区域的厚度)以便达到如上所述的期望孔长度。为了形成发泡模具，这种片材可例如与包括一个或多个模腔的主体以使模孔与模腔流体连通的方式交接，从而使得(例如，从至少一个挤出机)递送到模腔的熔融流体流可被分成多个流体流，然后递送到模孔。
在一些实施方案中，发泡模具1可至少部分地由多个垫片提供，这些垫片在压力下层叠在一起以形成垫片堆叠件。在具体实施方案中，每个垫片可表现出至少大致上与发泡模具的高度轴(h)平行的主平面。这种垫片可结合起来以共同限定发泡模具的模孔、限定发泡模具的主体，并且还限定至少一个模腔(在主体内)，该模腔流体连接到模孔中的至少一些。垫片堆叠件模具的更多细节可见于与本申请同一日期提交的名称为“Shim-StackFoaming Die(垫片堆叠件发泡模具)”的共同待审美国临时专利申请序列号62/067890(代理人档案号75788US002)，该专利申请全文以引用方式并入本文。
材料
发泡模具1可用于加工任何合适的熔融可发泡组合物，该组合物包含任何期望的有机聚合物材料以及任何合适的起泡剂。合适的有机聚合物可选自任何热塑性(熔融可挤出)组合物，包括例如一种或多种均聚物、共聚物(不论无规共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物等均可)、各种均聚物或共聚物的混合物或共混物等。在特定实施方案中，如果需要，任何这类聚合物均可为支链的(例如，以便提供更高的熔融强度)。合适的有机聚合物可选自例如聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯等。可包括任何合适的添加剂，只要这些添加剂不会不可接受地妨碍组合物的发泡能力即可。例如，可使用一种或多种无机添加剂，诸如矿物填料、增强填料、颜料等(例如，滑石粉、二氧化硅、粘土、二氧化钛、玻璃纤维、玻璃泡、片晶、纳米粒子、纳米管等)。其他添加剂可包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、扩链剂、抗静电剂、受阻胺光稳定剂、水解稳定剂、成核剂、加工助剂、阻燃剂、着色剂、增滑剂等。可以任何所需的组合使用任何这些添加剂。
在一些实施方案中，有机聚合物材料可以是聚烯烃材料。合适的聚烯烃材料的非限制性列表包括例如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)，以及任何这些物质的共聚物和共混物。
在一些实施方案中，有机聚合物材料可以是聚酯材料。所谓“聚酯”，是指其中至少约70重量％的有机聚合物材料是具有酯键的均聚物和/或共聚物的任何材料。在各种实施方案中，酯键聚合物链构成材料重量的至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％或至少99.5％。在各种实施方案中，聚酯为至少70重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯、至少80重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯、至少90重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯或至少95重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯。在另外的实施方案中，聚酯材料基本上由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成，这种情况将被理解为不排除存在少量(例如，小于约2.0摩尔％)的衍生自乙二醇(除乙烯乙二醇外)的单体单元。
合适的聚酯包括例如通常通过含羟基的单体和/或低聚物(例如，扩链剂)与含聚酸或含聚酯的单体和/或低聚物(例如，二羧酸或二酯，诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二甲酸酯等)的缩聚反应而制备的那些。此类聚酯可由聚酸或由此类材料的任何成酯等同物(例如，由可以聚合从而最终提供聚酯的任何材料)制成。此类聚酯可由任何合适的含羟基扩链剂或扩链剂的组合制成。常用的扩链剂包括例如二碳二醇即乙二醇(2G，当与对苯二甲酸或酯聚合产生聚酯“2GT”时)；三碳二醇即1,3-丙二醇(3G，当与对苯二甲酸或酯聚合产生聚酯“3GT”时)；以及四碳二醇即1,4-丁二醇(4G，当与对苯二甲酸或酯聚合产生聚酯“4GT”时)。用于2GT的其他名称为聚对苯二甲酸乙二醇酯或PET，用于3GT的其他名称为对苯二甲酸三亚甲基酯(PTT)或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)，并且用于4GT的其他名称为聚对苯二甲酸丁二醇酯或PBT。聚酯可例如由任何合适的含聚酸或含聚酯的单体或低聚物或者它们的组合制成。在一些实施方案中，可选择此类单体或低聚物，使得所得聚酯是芳族聚酯；在其他实施方案中，可选择此类单体或低聚物，使得所得聚酯是脂族聚酯。可使用任何上述聚酯(例如，脂族聚酯和芳族聚酯)的共混物，也可使用脂族/芳族共聚物。
可能有用的聚酯(不仅用于可发泡组合物中，而且用于致密(例如不可发泡)组合物中)的更多细节在2015年2月19日公布的名称为“Methods of Bonding PolyesterSubstrates”(粘结聚酯基底的方法)的美国专利申请序列号14/363132(美国专利申请公布号2015/0047774)中有所描述，该专利申请全文以引用方式并入本文。在其中聚酯用于可发泡组合物中的特定情况下，可能有利的是，可发泡组合物包括扩链剂(例如，以便提高熔融组合物的熔融强度)。通常，酸酐(诸如邻苯二甲酸酐、马来酸酐或苯四甲酸二酐(PMDA))和/或化合物(诸如某些氮丙啶、环氧化物和二胺)用于这种目的。
熔融可发泡组合物可以任何有效量包括任何合适的起泡剂(有时被称为发泡剂)。此类起泡剂广义上通常被归类为物理起泡剂(是指发生物理相变化如挥发或蒸发、而不发生任何化学反应的分子)或被归类为化学起泡剂(其中通常发生化学反应以释放气体或挥发性分子)。物理起泡剂的非限制性示例包括各种气体(例如，氩气、氦气、氮气、二氧化碳等)。另外的示例包括可挥发性液体，其包括烃，诸如各种丙烷、丁烷、戊烷、庚烷等。此类物理起泡剂可例如在压力下(无论作为液体还是作为气体)注入(例如，挤出机的料筒中的)聚合物熔体或初始熔体中。化学起泡剂的非限制性示例包括例如偶氮二甲酰胺、氧代双苯磺酰肼、苯基四氮唑和碱性碳酸盐(包括例如碳酸钠和/或碳酸氢钠)。此类起泡剂可例如作为熔体添加剂加入挤出机中，与期望被挤出的有机聚合物材料预混合等。可根据需要使用任何类型的任何起泡剂的混合物。在各种实施方案中，起泡剂(或者两种或更多种起泡剂的组合)可以至少约0.1重量％、0.5重量％、1.0重量％、2.0重量％或4.0重量％至最多约20重量％、15重量％、10重量％、8.0重量％或6.0重量％的含量存在于可发泡组合物中。
挤出装置
发泡模具1可与任何合适的挤出装置一起使用。一种示例性挤出装置在图2中示出。根据定义，发泡模具1将包括至少一个模腔，该模腔被构造成接纳例如包括熔融可发泡组合物的熔融可发泡流体流。挤出机可用于将熔融可发泡流体流递送到模具1的模腔中。根据需要，这可经由齿轮泵512和/或经由供料头513实现(因此，模腔接收来自挤出机的熔融流体流这一概念包括这样的情况：其中例如使用齿轮泵和/或供料头或任何其他辅助设备将流体流从挤出机出口递送到模腔中)。通常在涉及可发泡组合物的挤出中，可能方便的是使用包括串联的两台挤出机的挤出装置，其中第一挤出机511(在例如相对较高的压缩比下操作)用于熔融期望的组合物并将熔融的组合物递送(无论是直接递送还是通过齿轮泵等递送)至第二挤出机510，该第二挤出机(在例如相对较低的压缩比下操作)可主要执行计量和/或冷却功能。在一些实施方案中，挤出装置可包括两台平行操作的挤出机(或两对串联的挤出机)，例如以便向不同的模腔提供不同的熔融组合物，如本文稍后进一步详细论述。
如果需要，挤出装置可包括一个或多个起泡剂输入端口514，这些端口可用于将一种或多种起泡剂注入熔融组合物或初始熔融组合物中，使得该组合物变成可发泡组合物。虽然这种起泡剂输入端口在图2的示例性实施方案中被示为位于挤出机514上，但其可位于挤出装置的任何合适位置处(例如，沿着挤出机的长度；或者，如果使用串联的挤出机设置，则沿着挤出机的长度或挤出机之间的长度)。
在至少一些实施方案中，发泡模具1可被构造成将熔融可发泡挤出物流体流1010连续排出到未限定空间中(如图2所示)，该未限定空间不是注塑腔的内部。也就是说，在此类实施方案中，挤出/聚结过程是制备连续泡沫板1100的连续过程，而不是例如其中熔融可发泡组合物被周期性地分批递送到注塑腔中(也就是说，例如完全限定在所有侧面上，除了例如一个或多个注入口、栅等)的注塑成型操作。因此在一些实施方案中，可使用模具1来将熔融挤出物挤出到“露天环境”中，然后将聚结的料流收集在例如输送带(未在任何附图中示出)上。然而，如果需要，可例如在靠近初始泡沫板的一个或两个主表面处提供一个或多个成形板，例如以促进泡沫板被制备成具有相对平滑主表面的至少大致呈矩形的板。如果需要，可将熔融挤出物递送到两条输送带之间的空间中(例如，递送到所谓的双带压机中)，这样可增强泡沫板表面的平滑度并且/或者可根据需要控制泡沫板的厚度。使用成形板(在本领域中有时被称为校准板)或双带压机不同于分批注塑到腔中。在特定实施方案中，没有一个或多个成形板或者双带压机与模具1一起使用。
可以适当影响初始泡沫膨胀的速率或量、初始泡沫泡孔的生长/聚结/塌缩等的任何方式来控制熔融挤出物/初始泡沫所排入的环境。合适的参数可包括例如总压力、熔融挤出物所排入的气体环境内特定气体的浓度和/或这种环境的温度。因此，例如，如果在带离带上或在双带层合的两条带之间收集熔融挤出物，则可根据需要控制带的温度。或者，可根据需要控制熔融挤出物所排入的大气环境(或通常为气体环境)的温度。
根据需要，模具1的取向(限定沿着其将熔融料流挤入例如未限定空间中的方向)可以是任何方向。也就是说，挤出不必在相对于地面的纯水平方向或纯竖直方向上发生。应当强调，本文所用的术语诸如竖直、高度、最高、最低等是为了方便相对于例如图3至图5进行描述，并不暗示相对于地面的任何特定取向。
层合
在一些实施方案中，可将基底(例如，片状基底)层合到一体式泡沫板1100的主表面。这可使用任何所需的层合方法以任何合适的方式进行，例如通过使用粘合剂等。在具体实施方案中，可以有利地进行此类内嵌式层合，这意味着通过使用层合装置(与模具1和挤出装置物理地内嵌式共同定位)，在通过聚结流体流1010生成板1100之后，基本上立即将基底层合到板1100。这可能与例如这样的方案相反：其中先制备板1100，然后将其保存直至将板移动到层合装置以使基底层合到其上那一刻。虽然可使用任何合适的粘结方法，但是在板1100已经完全冷却和/或凝固之前，可以有利地进行此类内嵌式层合，以便例如增强基底(其本身可受热以利于粘结过程)与板1100的主表面之间的熔融粘结。在一些实施方案中，至少板1100的主表面和待粘结到板1100表面的基底主表面可彼此熔融粘结。可熔融粘结材料的其他方面在本文别处(在有关复合泡沫板的主相和次相的讨论中)有所讨论。为简明起见，此处不再复述这些讨论内容和示例性材料列表，但是应当将其视为同样适用于可层合到泡沫板1100的主表面的任何基底的材料。
根据需要，可将任何期望的基底层合到任何泡沫板。合适的基底可选自例如金属箔、金属网、无机纤维幅材(诸如，玻璃纤维或岩棉)等。在一些实施方案中，待层合的基底可以是有机聚合物基底。在特定实施方案中，此类基底可以是纤维材料，例如任何合适组成的织物、非织造幅材、机织幅材或针织幅材、稀松布或网等。在一些实施方案中，此类基底可以是用反应性材料预浸渍的纤维材料(例如，其可以是包含诸如环氧树脂的“预浸渍体”的玻璃纤维基底)。在一些实施方案中，基底可以是任何合适组成的有机聚合物膜或片(包括例如纤维增强膜或片)。在特定实施方案中，此类膜可以是聚酯膜，例如双轴取向的聚酯膜。在具体实施方案中，要层合到泡沫板的聚合物膜可以是经闪光灯照射的膜。可将膜经闪光灯照射的详细过程在2015年2月19日公开的名称为“Methods of Bonding PolyesterSubstrates(粘合聚酯基材的方法)”的美国专利申请序列号14/363132(美国专利申请公开2015/0047774)中有所描述，该专利申请的全文以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，层合有基底的一体式泡沫板可以是包含至少主泡沫相和次致密相的一体式复合泡沫板，所述次致密相可例如由非泡沫材料制成，如下文将详细论述。在一些实施方案中，此类复合泡沫板的次相可采取本文所述的一个或多个细长构件的形式。在一些实施方案中，此类复合泡沫板的次相可采取层合有基底的至少第一表面层(和任选的第二表面层)的形式。可能特别有利的是，此类表面层功能(例如，作为粘结到特定基底粘结层)可比其粘合到泡沫相更容易地粘合。例如，在具体实施方案中，例如当聚对苯二甲酸乙二醇酯主泡沫相(层)具有层合到其上的聚对苯二甲酸乙二醇酯基底(例如，膜或非织造幅材)时，可使用包含例如乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯的粘结层。在一些实施方案中，可将第一基底层合(例如，经由熔融粘合的内嵌式层合)到板1100的第一主表面，并且可将第二基底类似地层合到板1100的第二主表面。
复合泡沫板
在一些实施方案中，本文所公开的装置和方法可用于制备复合泡沫板，该复合泡沫板包括先前定义的主泡沫相和次致密相。在一些实施方案中，模具1的模孔可包括流体连接到模具1的第一模腔的第一组模孔，该第一模腔被构造成接收包含第一熔融组合物(即可发泡组合物)的第一熔融流体流；以及流体连接到模具1的第二模腔的第二组模孔，该第二模腔被构造成接收包含第二熔融组合物的第二熔融流体流。在一些实施方案中，第一熔融组合物和第二熔融组合物可基本上相同(例如，通过同一挤出机或一对串联的挤出机将单一可发泡组合物递送到两个模腔中)，该组合物通过第一模腔和第二模腔以及各组模孔加工，例如以便能够更精确地控制挤出过程。在其他实施方案中，第一熔融组合物和第二熔融组合物可彼此不同，例如以便制备为复合泡沫板的泡沫板。在此类实施方案中，可从不同于第一挤出机(或串联的挤出机对)的第二挤出机向第二模腔(因此向第二组模孔)供应第二熔融组合物，如图2的示例性布置所示。在此类布置中，第一模孔可用于例如制备复合泡沫板的主泡沫相，并且第二模孔可用于例如制备复合泡沫板的次致密相。
在这种一般类型的一些实施方案中，第二组模孔可以一定布置方式提供，在这种布置中，至少所选第二组模孔各自独立地横向夹置在第一组模孔的一对模孔之间。这种类型的示例性布置在图8中示出，其中第二模孔10s各自独立地横向夹置在一对第一模孔10f之间。这个术语是指单个第二模孔10s横向定位在两个第一模孔10f之间，该第一模孔10f之间在横向上除了具有第二模孔10s之外不具有任何孔。在图8的示例性布置中，所有第一模孔10f均呈大致狗骨形，并且第二模孔10s的形状呈大致椭圆形或矩形，其高度也稍微低于第一模孔10f的高度。然而，应当理解，图8的模孔仍满足模孔的横向对准模式标准。
此类布置可提供包括致密(例如，非泡沫)细长构件的复合泡沫板，该致密细长构件沿着板的长轴连续延伸并跨泡沫板的至少一部分宽度间隔开，如本文稍后详细讨论。如下文所述，在一些实施方案中，第二模孔可排出致密挤出物(例如，不可发泡组合物)，例如以便提供加固梁或加固轨形式的细长构件。这种组合物可不必横向膨胀到可发泡组合物(例如，从第一模孔排出的可发泡组合物)将膨胀的程度。考虑到这一点，可根据需要减小任何第二孔与横向夹置该孔的第一孔之间的间距，从而确保达到充分的横向聚结。此外，可根据需要相对于第一孔的高度选择第二孔的高度(沿着模具的高度轴)，例如以使得任何此类细长构件“内埋”在复合泡沫板的泡沫层内；或者相反，以使得细长构件提供复合泡沫板的至少一部分主表面。可选择在任何两个第二孔之间设置的第一孔的间距和/或数量，例如以实现细长构件跨由此形成的泡沫板的宽度的期望间距。
在一些实施方案中，可制备包括表面层(例如，致密表面层，诸如非泡沫表面层)形式的次相的复合泡沫板，该表面层沿着板的长轴连续延伸并可至少大体上、大致上或基本上跨泡沫板的至少一个主表面的横向宽度延伸。这可例如通过这样的布置实现：其中模具的至少一些模孔10与被构造成接收多层熔融流体流的模腔流体连通。这可例如通过使用多个挤出机(例如，图2所示的挤出机510和515)来布置，这些挤出机将流体流递送到供料头513，该供料头是多层供料头，可将各层中的流体流合并成多层流体流，这是普通技术人员充分理解的。例如，参考图2，挤出机510可递送包含主要熔融组合物的主要熔融流体流，挤出机515可递送包含次要熔融组合物的次要熔融流体流，并且多层供料头513可将这些流体流合并成多层流体流，该多层流体流被递送到模具1的模腔中，然后该模腔将多层流体流分成多个多层流体流，该多个多层流体流被分布到各模孔中。
图9示出了其中多层熔融流体流1010从三个模孔10中排出的示例性实施方案。流体流1010是竖直堆积的多层流体流，其中每个多层流体流1010包括：主要熔融层1011，该主要熔融层提供多层流体流的至少竖直中心层；以及第一次要熔融层1012和第二次要熔融层1013，其中第一次要熔融层和第二次要熔融层为竖直夹置的主要熔融层1011的外层。如图9的具体例示性实施方案所示，从不同模孔排出的多层流体流在相应层的组成和定位上可至少大致上相同(例如，它们可从同一模腔供料)。或者，不同模孔可排出在以下方面不同的多层流体流：例如层的布置和/或厚度、这些层中至少一层的组成或这些参数的任何组合。
应当理解，在挤出这种一般类型的多层流体流时，可使得每个多层流体流内的主要熔融层和次要熔融层凝固成一体物质(也就是说，彼此熔融粘结)。除已经描述的发泡和横向聚结之外，这一过程也可发生，例如以便形成一体式复合板，该复合板可包括例如至少一个片状层形式的次相，该片状层沿着板的长轴连续延伸。根据例如任何其他模孔(例如，可排出与主要熔融层1011具有相同组成的单层流体流)是否存在，次相可能或可能不跨板的横向宽度连续延伸。在许多实施方案中，(除了沿着板的长轴连续延伸之外)片状层可跨至少80％、90％、95％或98％或者基本上整个横向宽度连续延伸。
应当理解，虽然图9示出了其中孔是直线孔、矩形孔的示例性实施方案，但是可根据需要使用“狗骨形”的孔(例如，图7所示的一般类型的孔)。这可有利地帮助外次要熔融层1012和1013横向铺展以分别形成表面层，这些表面层各自跨例如板的横向宽度连续延伸(在这些流体流层是例如不可发泡组合物的情况下尤其如此，该不可发泡组合物可能不如中心层1011的可发泡组合物横向铺展得多)。图9的特定图示示出了其中存在两个次要熔融层的例示性实施方案。然而，在其他实施方案中，例如如果期望仅在泡沫板的一个主表面上提供片状层形式的次相，则可使用仅单个次要熔融层。
应当理解，在一些实施方案中，片状次相可不通过竖直堆积的多层流体流来提供，而是通过使用与递送熔融可发泡流体流的孔分开的一个或多个孔来提供，这些分开的孔递送次要熔融层，例如致密层，例如不可发泡层。此类一个或多个孔可在与图3所示并包括例如跨整个模具宽度(Wd)至少大致上沿着模具1的横向轴延伸的长轴的发泡模具工作面类似的发泡模具工作面中提供，例如作为定位在多个孔10上方或下方的孔。或者，出于这种目的，具有一个或多个单独孔的单独模具可被定位成其工作面竖直地位于模具1的工作面上方或下方。
在图9所示的一般类型的实施方案中，主要熔融层1011将包含主要熔融组合物，并且次要熔融层1012(和(可能存在的)1013)将包含次要熔融组合物。在一些实施方案中，主要熔融组合物可以是可发泡组合物，并且次要熔融组合物可以是致密的组合物。(严格来讲，在凝固完成之前可能不会产生较高的密度；但为了方便描述，凝固后提供复合泡沫板的致密次相的熔融组合物、流体流或流体流层将由术语“致密”描述。)因此应当注意，术语“熔融可发泡流体流”(例如，图9的流体流1010)不需要流体流必须仅由可发泡组合物组成。相反，术语“熔融可发泡流体流”包括多层熔融流体流，并且允许(在一些实施方案中)在流体流中存在一些其他熔融层(例如致密层，如不可发泡层)。
多层流体流的次要熔融组合物(或通过第二组孔排出的第二熔融组合物)可以任何期望的方式不同于第一或主要(可发泡)熔融组合物，例如以便达到期望的效果。例如，第二或次要熔融组合物可以是基于熔融有机聚合物材料的致密组合物，该熔融有机聚合物材料与存在于第一或主要熔融组合物中的材料类似或相同，但包含较少量的起泡剂，以提供较弱的发泡程度，从而提供所得复合泡沫板的次致密相。同样，强调的是，术语“致密”不表示或不要求任何特定的绝对密度，而仅仅表示次相的相对密度比复合泡沫板的主泡沫相高至少约15％(如上文所述，该术语也表示熔融组合物在凝固时可形成这种次相)。实际上，在一些情况下，起泡剂可能能够从主要熔融组合物渗透(例如，扩散)到该主要熔融组合物所接触的次要熔融组合物中，以便在所得泡沫板的次致密相中形成至少一些泡孔。
尽管存在细微差别，但在一些实施方案中，第二或次要组合物可以是不可发泡组合物，这意味着所制备的组合物基本上不含活性起泡剂(这一概念包括以下情况：存在起泡剂但熔融组合物在某些条件下(例如，温度足够低)被挤出，使得基本上没有起泡剂被活化)。这种不可发泡组合物在凝固时通常可表现出至少基本上1.0的相对密度(在由此形成的泡沫板的次致密相的至少一部分上)，如本文先前所述。在具体实施方案中，第二或次要熔融组合物是包含熔融有机聚合物材料的不可发泡组合物，该熔融有机聚合物材料至少大致上与第一或主要可发泡熔融组合物的熔融有机聚合物材料相同，但基本上不含起泡剂。在其他实施方案中，第二或次要熔融组合物的化学性质与第一或主要(可发泡)熔融组合物不同。在一些实施方案中，这种差异可能相对较小，这样可有利地促进或增强组合物在聚结过程中彼此混合和/或彼此物理或化学粘结的能力。
上述讨论已经呈现了其中致密组合物可包含在熔融流体流中从而在所得一体式复合泡沫板中提供次相的实施方案。在第一示例性实施方案中，次相可作为细长构件(例如，作为加固轨)存在；在第二示例性实施方案中，次相可例如作为一个或多个片状表面层存在。(在一些实施方案中，可存在以上两种类型的次相。)一般来讲，在任何此类实施方案中，如果需要，可选择致密组合物，以使其与可发泡组合物(与其一起使用的可发泡组合物)熔融粘结。术语“可熔融粘结”应用于两种组合物时，表示当组合物在熔融条件下聚集在一起(例如，通过挤出的熔融流体流发生聚结)时，它们将在其间的界面处表现出可接受的熔融粘结(不论这种粘结例如主要通过聚合物缠结、极性力、氢键、疏水作用等发生均可)。在一些实施方案中，可熔融粘结聚合物材料可能能够彼此形成可混溶共混物。此类材料的示例包括例如某些聚对苯二甲酸乙二醇酯与其他聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如，分子量和/或共聚物组成稍微不同的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其包含不同的添加剂组合等)；聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯；以及聚对苯二甲酸乙二醇酯与乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯。其他材料对也是已知可彼此熔融粘结的，例如聚苯醚与聚苯乙烯以及聚甲基丙烯酸甲酯与聚偏二氟乙烯。
在特定实施方案中，用于形成复合泡沫板的次相的聚酯可以是乙二醇改性的聚酯(通常被简称为PET-G)。此类聚合物可例如通过使用扩链剂(诸如，环己烷二甲醇)替代另一种扩链剂(诸如，乙二醇)的至少某些部分来提供。这样可以改变材料的结晶性质，以增强材料熔融粘结的能力。这种材料通常可与聚对苯二甲酸乙二醇酯熔融粘结，因此可能能够与包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的可发泡组合物聚结并很好地粘结到其上。
本文所公开的装置和方法可用于制备泡沫板，例如横向聚结的一体式泡沫板和横向聚结的一体式复合泡沫板。横向聚结的泡沫板可例如通过界面边界1102(以示例性的理想化图示在图5中示出)来辨别，这些界面边界划定了相邻流体流的横向表面彼此会合(这种会合点1103在图5中示出)和彼此粘结的位置。这类泡沫板在与本申请同一日期提交的名称为“Laterally-Coalesced Foam Slab”(横向聚结的泡沫板)的共同待审美国临时专利申请序列号62/067896(代理人档案号75789US002)中详细论述，该专利申请全文以引用方式并入本文。
示例性实施方案列表
实施方案1是一种用于挤出熔融可发泡组合物的发泡模具，该发泡模具包括工作面，该工作面包括沿着发泡模具的横向轴间隔开的多个横向对准模孔，以便限定模具宽度和模具高度，其中模孔各自表现出具有长轴的细长形状，该长轴被取向为至少大致上与发泡模具的横向轴正交，并且至少大致上与发泡模具的高度轴对准，其中模孔各自具有至少约4:1的孔高度与孔宽度的高宽比。
实施方案2是实施方案1所述的发泡模具，其中模具宽度与模具高度的比率为至少约4:1。实施方案3是实施方案1所述的发泡模具，其中模孔具有至少约8:1的孔高度与孔宽度的高宽比。实施方案4是实施方案1至3中任一项所述的发泡模具，其中所述发泡模具的所有的所述模孔至少基本上与所述模具的高度轴对准，并且至少基本上沿着所述发泡模具的横向轴共线性地均匀间隔开。实施方案5是实施方案1至4中任一项所述的发泡模具，其中模孔沿着发泡模具的横向轴成单行间隔开。实施方案6是实施方案1至4中任一项所述的发泡模具，其中模孔沿着发泡模具的横向轴成单行共线性地间隔开，并且其中所有的模孔包含至少基本上相同的高度，该高度限定发泡模具的模具高度。
实施方案7是实施方案1至6中任一项所述的发泡模具，其中发泡模具至少部分地由多个垫片提供，这些垫片在压力下层叠在一起以形成垫片堆叠件，每个垫片表现出至少大致上与发泡模具的厚度轴平行的主平面，所述垫片组合起来共同限定发泡模具的模孔，并且限定至少一个模腔，所述至少一个模腔流体连接到模孔。实施方案8是实施方案1至7中任一项所述的发泡模具，其中发泡模具流体连接到挤出装置，该挤出装置包括至少一个挤出机，并且被构造成将熔融可发泡流体流连续供应到发泡模具的至少一个模腔。实施方案9是实施方案8所述的发泡模具，其中挤出装置包括串联的彼此流体连接的第一挤出机和第二挤出机。实施方案10是实施方案1至9中任一项所述的发泡模具，其中发泡模具被构造成将至少包含熔融可发泡组合物的熔融可发泡挤出物流体流连续排出到未限定空间中，该未限定空间不是注塑腔的内部。
实施方案11是实施方案1至10中任一项所述的发泡模具，其中多个模孔包括：流体连接到第一模腔的第一组模孔，该第一模腔被构造成接收来自挤出机的第一熔融流体流；以及流体连接到第二模腔的第二组模孔，该第二模腔被构造成接收来自挤出机的第二熔融流体流。实施方案12是实施方案11所述的发泡模具，其中第一模腔被构造成接收来自第一挤出机的第一熔融流体流，并且其中第二模腔被构造成接收来自不同于第一挤出机的第二挤出机的第二熔融流体流。实施方案13是实施方案12所述的发泡模具，其中第二组模孔中的至少所选模孔各自独立地横向夹置在第一组模孔中的各对模孔之间。实施方案14是实施方案1至13中任一项所述的发泡模具，其中多个模孔中的至少一些模孔与被构造成接收来自多层供料头的多层熔融流体流的模腔流体连通，该多层供料头被构造成接收来自至少两个不同的挤出机的熔融流体流，并且将熔融流体流合并成多层熔融流体流。
实施方案15是实施方案1至14中任一项所述的发泡模具，其中至少一些模孔各自包含狗骨形状，其中在靠近孔的第一末端的位置处的孔宽度，以及在靠近与孔的第一末端大体相对的孔的第二末端的位置处的孔宽度均大于孔的沿着孔的长轴居中定位的部分中的孔宽度。实施方案16是实施方案1至15中任一项所述的发泡模具，其中横向对准的模孔的中心到中心间距为最多约15mm。实施方案17是实施方案1至15中任一项所述的发泡模具，其中横向对准的模孔的中心到中心间距为最多约10mm。实施方案18是实施方案1至15中任一项所述的发泡模具，其中横向对准的模孔的中心到中心间距为最多约5mm。
实施方案19是一种制备一体式泡沫板的方法，该方法包括：通过发泡模具的多个模孔中的至少所选模孔连续排出熔融可发泡挤出物流体流，其中模孔横向对准并且沿着发泡模具的横向轴间隔开，以便限定模具宽度和模具高度，其中模孔各自表现出具有长轴的细长形状，该长轴被取向为至少大致上与发泡模具的横向轴正交，并且模孔各自表现出至少约4:1的孔高度与孔宽度的高宽比；以及使得熔融可发泡挤出物流体流发泡、聚结并凝固成一体物质，以便形成具有板宽度和板厚度的一体式泡沫板。
实施方案20是实施方案19所述的方法，其中发泡模具包括至少一个模腔，该模腔连续接收来自挤出装置的熔融可发泡流体流，并且将熔融可发泡流体流分成多个熔融可发泡流体流，该多个熔融可发泡流体流被连续递送到模孔中，以作为熔融可发泡挤出物流体流从该模孔中排出。实施方案21是实施方案19至20中任一项所述的方法，其中多个模孔包括第一组模孔和第二组模孔，其中第二组模孔中的至少所选模孔各自独立地横向夹置在第一组模孔中的各对模孔之间；并且其中该方法包括通过第一组模孔连续排出第一熔融可发泡挤出物流体流，通过第二组模孔连续排出第二熔融挤出物流体流，使得第一熔融可发泡挤出物流体流发泡，使得第一熔融挤出物流体流和第二熔融挤出物流体流彼此横向聚结，以及使得聚结的第一熔融挤出物流体流和第二熔融挤出物流体流凝固成一体物质，以形成一体式复合泡沫板。实施方案22是实施方案21所述的方法，其中第二熔融挤出物流体流包含致密的熔融组合物。实施方案23是实施方案21所述的方法，其中第二熔融挤出物流体流基本上由熔融不可发泡组合物组成。
实施方案24是实施方案19至23中任一项所述的方法，其中至少一些熔融可发泡挤出物流体流是竖直堆积的多层流体流，每个多层流体流包括：主要熔融层，该主要熔融层包含熔融可发泡组合物，并且提供多层流体流的至少竖直中心层；以及次要熔融层，该次要熔融层提供多层流体流的外层，并且其中该方法包括使得多层流体流的主要熔融层和次要熔融层凝固成一体物质，以形成一体式复合泡沫板；其中一体式复合泡沫板包括：主泡沫层，该主泡沫层来源于主要熔融层；以及次表面层，该次表面层来源于多层流体流的次要熔融层，并且是提供复合泡沫板的主外表面的片状层，并且其中主泡沫层和次表面层各自跨泡沫板的宽度且沿着泡沫板的长度连续延伸。实施方案25是实施方案24所述的方法，其中多层流体流的次要熔融层包含致密的熔融组合物。实施方案26是实施方案24所述的方法，其中多层流体流的次要熔融层包含熔融不可发泡组合物，并且其中复合泡沫板的次表面层基本上由非泡沫层组成。
实施方案27是实施方案19至23中任一项所述的方法，其中至少一些熔融可发泡挤出物流体流是竖直堆积的多层流体流，每个多层流体流包括：主要熔融层，该主要熔融层包含熔融可发泡组合物，并且提供多层流体流的竖直中心层；第一次要熔融层，该第一次要熔融层提供多层流体流的第一外层；第二次要熔融层，该第二次要熔融层提供多层流体流的第二外层，并且其中该方法包括使得多层流体流的主要熔融层以及第一次要层和第二次要层凝固成一体物质，以形成一体式复合泡沫板；其中一体式复合泡沫板包括：主泡沫层，该主泡沫层来源于主要熔融层，并且提供泡沫板的竖直中心层；以及第一次表面层和第二次表面层，该第一次表面层和第二次表面层分别来源于多层流体流的第一次要熔融层和第二次要熔融层，并且是各自提供一体式复合泡沫板的主外表面的片状层，并且其中主泡沫层以及第一次表面层和第二次表面层各自跨泡沫板的宽度且沿着泡沫板的长度连续延伸。实施方案28是实施方案27所述的方法，其中第一次要熔融层和第二次要熔融层各自包含致密的熔融组合物。实施方案29是实施方案27所述的方法，其中第一次要熔融层和第二次要熔融层各自包含熔融不可发泡组合物，并且其中复合泡沫板的第一次外表面层和第二次外表面层各自基本上由非泡沫层组成。实施方案30是实施方案27所述的方法，其中主要熔融层基本上由熔融可发泡组合物组成。
实施方案31是实施方案19至30中任一项所述的方法，其中将熔融可发泡挤出物流体流连续排出到未限定空间中，该未限定空间不是注塑腔的内部。实施方案32是实施方案19至30中任一项所述的方法，其中该方法还包括将第一基底连续地内嵌式层合到一体式泡沫板的第一主外表面。实施方案33是实施方案19至30中任一项所述的方法，其中该方法还包括将第二基底连续地内嵌式层合到一体式泡沫板的第二相背主外表面。实施方案34是实施方案19至33中任一项所述的方法，其中该方法还包括使用实施方案1至18中任一项所述的发泡模具。
实施例
代表性的工作实施例
组装与本申请同一日期提交的名称为“Shim-Stack Foaming Die(垫片堆叠件发泡模具)”的共同未决的美国临时专利申请序列号62/067890(代理人档案号75788US002)中所述一般类型的垫片堆叠件发泡模具。该发泡模具有50个横向对准的细长孔，这些细长孔以大致类似于图1和图3所示的方式跨由此形成的发泡模具的横向宽度成单行间隔开，每个孔具有16密耳的孔宽度(Wo)和625密耳的孔高度(Ho)。并未使用单孔垫片(厚度为16密耳)来提供该孔宽度，而是使用孔垫片束，每束由4个4密耳厚的孔垫片组成。使用间隔垫片以约60密耳的边缘到边缘距离(de)使孔间隔开(从而提供76密耳的中心到中心孔距离(dc))。并未使用单个间隔垫片，而是使用了间隔垫片束，每束由三个20密耳厚的垫片组成。
因此，垫片堆叠件发泡模具总共具有347个垫片(50束孔垫片，每束4个垫片，总共200个孔垫片，以及49束间隔垫片，每束3个垫片，总共147个间隔垫片)，它们总共限定50个模孔；该垫片堆叠件发泡模具还具有与第一模腔流体连通的第一组25个孔，以及与第二模腔流体连通的第二组25个孔。在本代表性工作实施例中，熔融可发泡流体流仅供给到第一模腔(并从该第一模腔供给到与该模腔流体连接的第一组25个“有效”模孔)。因此应当理解，每对最靠近的有效模孔都穿插有无效(未使用)模孔，而挤出物不会通过无效模孔排出。(严格来讲，在该操作模式中，每对有效模孔不单单由间隔垫片间隔开，还由在其间提供了无效模孔的孔垫片间隔开。)
因此总的来说，发泡模具限定25个有效模孔，这些模孔以约136密耳的边缘到边缘间距(和约152密耳的中心到中心间距)布置，以提供约3.74英寸的有效模具宽度Wd。(孔高度Ho和模具高度Hd不受到仅使用一个模腔这一事实的影响。)
所有垫片均由已进行过EDM(放电加工)的不锈钢制成，这些不锈钢被切割成所需的形状并根据需要提供切口。所有垫片凭借穿过垫片堆叠件中切口的四个螺栓保持在一起。使用气动扭矩扳手以尽可能多的扭矩拧紧这些螺栓。将边缘加热器连接到模具的顶部和底部。以常规方式使用热电偶监测温度。
制备可发泡组合物，其包含95重量％的热塑性聚酯(PET)树脂(POLYCLEAR 1101；美国北卡罗来纳州夏洛特的Auriga公司(Auriga，Charlotte，NC))、2重量％的化学起泡剂(Sukano TA17-10；南卡罗来纳州邓肯(Duncan,SC))以及3重量％的扩链剂(Sukano TmeS606)。将可发泡组合物装入1.25"单螺杆挤出机的料斗中，并在表1所列的条件下挤出：
表1
参数 值
螺杆转速RPM 68.1
区域1(F) 432
区域2(F) 540
区域3(F) 547
调整(F) 494
颈管(F) 510
模具(F) 500
模具边缘加热器(F) 520
压力(psi) 2200
模具被取向为使其横向轴大致水平于地表。带离带被定位在模具的工作表面下方几厘米处，并被取向为大致水平于地表。模具被取向为使得熔融挤出物流出模孔的流动方向朝向带离带的上表面稍微向下成角度(在水平面以下成大约15度的角度)，使得熔融挤出物在带离带上被收集。带离带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下，估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几毫米(例如，1.3mm)内。由此形成的横向聚结的一体式泡沫板具有以下近似(平均)值：0.35g/cc的密度，5.8英寸的宽度，1.3英寸的厚度。
工作实施例2
使用代表性工作实施例中所述一般类型的垫片堆叠件发泡模具，不同之处在于，该模具有五十个有效孔，每个孔的宽度为24密耳，高度为625密耳。并未使用单孔垫片，而是使用孔垫片束，每束包括六个4密耳厚的孔垫片。使用间隔垫片以约80密耳的边缘到边缘距离(de)使孔间隔开(从而提供104密耳的中心到中心孔距离(dc))。并未使用单间隔垫片，而是使用间隔垫片束，每束由四个20密耳厚的垫片组成。
该模具设计总共具有496个垫片并且宽度为5.1英寸。制备两种可发泡组合物，二者的组成均与代表性实施例相同。将两种可发泡组合物分别装入1.25"单螺杆挤出机的料斗中；以如下方式使用两个挤出机：一个挤出机为第一模腔和第一模孔组供料，第二个挤出机为第二模腔和第二模孔组供料。因此，在本实施例中，所有模孔都是有效孔，并且所有模孔都供给相同的熔融可发泡组合物(但是来自两个不同的挤出机。)
将两种组合物在表2所列的条件下挤出(挤出机的构型不完全相同，因此它们在略微不同的条件下操作)：
表2
带离带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下，估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几毫米(例如，1.3mm)内。由此形成的横向聚结的一体式泡沫板具有以下近似(平均)值：0.36g/cc的密度，5.5英寸的宽度，1.4英寸的厚度。
工作实施例3
使用工作实施例2的垫片堆叠件发泡模具。制备两种相同的可发泡组合物，二者各自包含98重量％的高熔体强度聚丙烯(Borealis WB140HMS；奥地利维也纳(Vienna,Austria))和2重量％的化学起泡剂(Reedy FPE-50；美国北卡罗来纳州夏洛特(Charlotte,NC))。将可发泡组合物以与工作实施例2相同的方式分别装入两个1.25"单螺杆挤出机之一的料斗中，每个挤出机为不同的模腔进料。
将这两种组合物在表3所列的条件下挤出：
表3
带离带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下，估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几毫米(例如，1.3mm)内。由此形成的横向聚结的一体式泡沫板具有以下近似(平均)值：0.54g/cc的密度，3.8英寸的宽度，0.6英寸的厚度。
工作实施例4
组装了代表性工作实施例中所述类型的垫片堆叠件发泡模具，不同之处在于，该模具有五十个有效孔，每个孔的宽度为16密耳，高度为625密耳。并未使用单孔垫片，而是使用孔垫片束，每束包括四个4密耳厚的孔垫片。使用间隔垫片以约60密耳的边缘到边缘距离(de)使孔间隔开(从而提供76密耳的中心到中心孔距离(dc))。并未使用单间隔垫片，而是使用间隔垫片束，每束由三个20密耳厚的垫片组成。
该模具设计总共具有347个垫片并且宽度为3.74英寸。制备第一可发泡组合物，其组成与代表性工作实施例相同。制备第二组合物，即PET-G(二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯；EASTAR共聚酯6763，田纳西州金斯波特的伊斯特曼化学公司(Eastman Chemical,Kingsport,TN))。第二组合物不是可发泡组合物。将第一组合物和第二组合物分别供给到第一1.25"挤出机和第二1.25"挤出机，并在表4所列的条件下加工：
表4
带离带速度为大约0.6英尺/分钟。在这些条件下，估计聚结距离(Dc)在模具的工作表面的几毫米(例如，1.3mm)内。由此形成的横向聚结的一体式复合泡沫板具有以下近似(平均)值：0.32g/cc的密度，5.8英寸的宽度，0.75英寸的厚度。
工作实施例5
组装了代表性工作实施例中所述类型的垫片堆叠件发泡模具。使用单个1.25"挤出机以与代表性工作实施例中相同的方式，将与代表性工作实施例中相同的可发泡组合物进料到模具的单个腔和模具组中。在表5所列的条件下处理可发泡组合物：
表5
参数 值
螺杆转速RPM 102
区域1(F) 450
区域2(F) 517
区域3(F) 500
调整(F) 500
颈管(F) 520
模具(F) 490
模具边缘加热器(F) 500
压力(psi) 3000
在以2.5英尺/分钟运行的双带层合机(Meyer KFE-E 1500；德国的MeyerGmbH公司(Meyer GmbH,Germany))上取走熔融挤出物。下带稍微朝向模具的工作表面延伸，并且位于工作表面下方几厘米处，使得熔融挤出物收集在下带上，然后被带入下带和上带之间的间隙中。将两个双向取向的PET膜展开到双带层合机中，使得熔融挤出物/初始泡沫体夹在上下PET膜之间，其中PET膜层合到所得PET泡沫的每个主表面上。每个PET膜中与熔融挤出物接触的表面已按照题为“Methods of Bonding Polyester Substrates(聚酯衬底的粘结方法)”的美国专利申请序列号14/363132中公开的通用方式经闪光灯照射。
双带层合机在表6所列的条件下操作：
表6
参数 值
带高度(mm) 12
内部辊隙(mm) 1.5
层合机区域1(C) 190
层合机区域2(C) 120
层合机区域3(C) 23
带高度是指双带层合机的顶带和底带之间的间隔距离。双带层合机在其长度的大约一半处具有内部辊隙。内部辊隙参数被定义为辊隙压缩带的量。例如，10mm的带高度将间隙设置为10mm，在具有1mm的内部辊隙设置的情况下，则将辊隙处的间隙设置为9mm。
由此形成的横向聚结的一体式泡沫板具有以下近似(平均)值：约0.40g/cc的泡沫芯的)密度，6.0英寸的宽度，0.25英寸的厚度(已受到双带层合机的带的限制，从而不会膨胀到与例如代表性工作实施例相同的程度)。
工作实施例6
组装了工作实施例4中所述类型的垫片堆叠件发泡模具。通过第一挤出机和第二挤出机来加工如工作实施例4中的组成相同的第一组合物和第二组合物。然而，并未将第一流体流和第二流体流供给到不同的模腔/模孔组，而是将第一(可发泡)熔融流体流和第二(不可发泡，PET-G)熔融流体流在共用入口处合并到模具中，以形成多层流体流，其包括可发泡组合物内部层(类似于图9的层1011)以及PET-G上下层(类似于图9的层1012和1013)。在表7所列的条件下，对第一组合物和第二组合物进行处理，并将所得的熔融挤出物与经闪光灯照射的PET膜的顶层和底层一起收集在双带层合机中(以与工作实施例5中相似的方式)：
表7
因此将经闪光灯照射的PET膜层合到存在于由此形成的泡沫板的每个主表面上的PET-G表面层上。由此形成的横向聚结的一体式复合泡沫板(具有层合在其上的PET膜)具有以下近似(平均)值：0.45g/cc的(泡沫芯的)密度，3.0英寸的宽度，0.375英寸的厚度。
工作实施例7
组装了代表性工作实施例中所述类型的垫片堆叠件发泡模具。制备可发泡组合物，其包含96重量％的高熔体强度聚丙烯(Borealis WB140HMS)和4重量％的化学发泡剂(新泽西州罗克威的Polyfil公司的EcoCell化学发泡剂(EcoCell Chemical BlowingAgent；Polyfil,Rockaway,NJ))。在表8所列的条件下处理可发泡组合物：
表8
参数 值
螺杆转速RPM 100
区域1(F) 350
区域2(F) 420
区域3(F) 400
调整(F) 400
颈管(F) 390
模具(F) 390
模具边缘加热器(F) 390
压力(psi) 3680
在以2.7英尺/分钟运行的双带层合机(Meyer KFE-E 1500)上取走熔融挤出物。下带稍微朝向模具的工作表面延伸，并且位于工作表面下方几厘米处，使得熔融挤出物收集在下带上，然后被带入下带和上带之间的间隙中。将两个玻璃纤维强化聚丙烯(GFPP)膜展开到双带层合机中，使得熔融挤出物/初始泡沫夹在上下GFPP膜之间，其中每个GFPP膜层合到熔融挤出物的主表面上。(在标准流延膜挤出装置(单螺杆挤出机，3辊浇铸台和卷绕机)中使用Borealis Fibremod GB306SAF(35重量％玻璃纤维)树脂粒料制备GFPP膜。)
由此形成的横向聚结的一体式泡沫板(具有层合在其上的GFPP膜)具有以下近似(平均)值：0.50g/cc的(泡沫芯的)密度，2.5英寸的宽度，0.375英寸的厚度。
提供上述实施例只是为了清楚地理解本发明，而不应被理解为不必要的限制。在实施例中描述的测试和测试结果为例示性而非预测性的，并且预计测试程序发生变化可得到不同的结果。实施例中的所有定量值均应理解为根据所使用工序中所涉及的通常所知公差的近似值。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，本文所公开的具体示例性元件、结构、特征、细节、构造等在许多实施方案中可修改和/或组合。本发明人预期所有此类变型和组合均在所构思发明的范围内，而不仅仅是被选择充当示例性图示的那些代表性设计。因此，本发明的范围不应当限于本文所述的特定例示性结构，而应当至少延展至权利要求的语言所描述的结构以及那些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何元件可以根据需要以任何组合明确地包括于权利要求中或从权利要求排除。以开放式语言(例如，由其构成和由其衍生)引用到本说明书中的任何元件或元件的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成和由其衍生)并且以部分封闭式语言(例如，基本由……组成和由其衍生)另外地引用。虽然本文可能已经讨论了各种理论和可能的机理，但在任何情况下都不应将此类讨论用于限制可受权利要求书保护的主题。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文档中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾之处，则以所写的本说明书为准。

Claims (33)

1.一种用于挤出熔融可发泡组合物的发泡模具，包括：
工作面，所述工作面包括沿着所述发泡模具的横向轴间隔开的多个横向对准的模孔，以便限定模具宽度和模具高度，
其中所述模孔各自表现出具有长轴的细长形状，所述长轴被取向为至少大致上与所述发泡模具的横向轴正交，并且至少大致上与所述发泡模具的高度轴对准，
其中所述模孔各自表现出至少约4:1的孔高度与孔宽度的高宽比。
2.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述模具宽度与所述模具高度的比率为至少约4:1。
3.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述模孔表现出至少约8:1的孔高度与孔宽度的高宽比。
4.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述发泡模具的所有的所述模孔至少基本上与所述模具的高度轴对准，并且至少基本上沿着所述发泡模具的横向轴共线性地均匀间隔开。
5.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述模孔沿着所述发泡模具的横向轴成单行间隔开。
6.根据权利要求1所述的发泡模具，所述模孔沿着所述发泡模具的横向轴成单行共线性地间隔开，并且其中所有的所述模孔包含至少基本上相同的高度，所述高度限定所述发泡模具的模具高度。
7.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述发泡模具至少部分地由多个垫片提供，所述多个垫片在压力下层叠在一起以形成垫片堆叠件，每个垫片表现出至少大致上与所述发泡模具的厚度轴平行的主平面，所述垫片组合起来共同限定所述发泡模具的所述模孔，并且限定至少一个模腔，所述至少一个模腔流体连接到所述模孔。
8.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述发泡模具流体连接到挤出装置，所述挤出装置包括至少一个挤出机，并且被构造成将熔融可发泡流体流连续供应到所述发泡模具的至少一个模腔。
9.根据权利要求8所述的发泡模具，其中所述挤出装置包括串联的彼此流体连接的第一挤出机和第二挤出机。
10.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述发泡模具被构造成将至少包含所述熔融可发泡组合物的熔融可发泡挤出物流体流连续排出到未限定空间中，所述未限定空间不是注塑腔的内部。
11.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述多个模孔包括：流体连接到第一模腔的第一组模孔，所述第一模腔被构造成接收来自挤出机的第一熔融流体流；以及流体连接到第二模腔的第二组模孔，所述第二模腔被构造成接收来自挤出机的第二熔融流体流。
12.根据权利要求11所述的发泡模具，其中所述第一模腔被构造成接收来自第一挤出机的第一熔融流体流，并且其中所述第二模腔被构造成接收来自不同于所述第一挤出机的第二挤出机的第二熔融流体流。
13.根据权利要求12所述的发泡模具，其中所述第二组模孔的至少所选模孔各自独立地横向夹置在所述第一组模孔的各对模孔之间。
14.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述多个模孔中的至少一些模孔与被构造成接收来自多层供料头的多层熔融流体流的模腔流体连通，所述多层供料头被构造成接收来自至少两个不同的挤出机的熔融流体流，并且将所述熔融流体流合并成所述多层熔融流体流。
15.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述多个模孔中的至少一些模孔各自包含狗骨形状，其中在靠近所述孔的第一末端的位置处的孔宽度，以及在靠近与所述孔的第一末端大体相对的所述孔的第二末端的位置处的孔宽度各自大于所述孔的沿着所述孔的长轴居中定位的部分中的孔宽度。
16.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述横向对准的模孔的中心到中心间距为最多约15mm。
17.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述横向对准的模孔的中心到中心间距为最多约10mm。
18.根据权利要求1所述的发泡模具，其中所述横向对准的模孔的中心到中心间距为最多约5mm。
19.一种制备一体式泡沫板的方法，包括：
通过发泡模具的多个模孔中的至少所选模孔连续排出熔融可发泡挤出物流体流，
其中所述模孔横向对准并且沿着所述发泡模具的横向轴间隔开，以便限定模具宽度和模具高度，
其中所述模孔各自表现出具有长轴的细长形状，所述长轴被取向为至少大致上与所述发泡模具的横向轴正交，并且所述模孔各自表现出至少约4:1的孔高度与孔宽度的高宽比；
以及
使得所述熔融可发泡挤出物流体流发泡、聚结并凝固成一体物质，以便形成具有板宽度和板厚度的一体式泡沫板。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述发泡模具包括至少一个模腔，所述至少一个模腔连续接收来自挤出装置的熔融可发泡流体流，并且将所述熔融可发泡流体流分成多个熔融可发泡流体流，所述多个熔融可发泡流体流被连续递送到模孔中，以作为所述熔融可发泡挤出物流体流从所述模孔中排出。
21.根据权利要求19所述的方法，其中：
所述多个模孔包括第一组模孔和第二组模孔，其中所述第二组模孔的至少所选模孔各自独立地横向夹置在所述第一组模孔的各对模孔之间；
并且，
其中所述方法包括通过所述第一组模孔连续排出第一熔融可发泡挤出物流体流，通过所述第二组模孔连续排出第二熔融挤出物流体流，使得所述第一熔融可发泡挤出物流体流发泡，使得所述第一熔融挤出物流体流和第二熔融挤出物流体流彼此横向聚结，以及使得聚结的第一熔融挤出物流体流和第二熔融挤出物流体流凝固成一体物质，以形成一体式复合泡沫板。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二熔融挤出物流体流包含致密的熔融组合物。
23.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二熔融挤出物流体流基本上由熔融不可发泡组合物组成。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所述熔融可发泡挤出物流体流中的至少一些是竖直堆积的多层流体流，每个多层流体流包括：主要熔融层，所述主要熔融层包含熔融可发泡组合物，并且提供所述多层流体流的至少竖直中心层；以及次要熔融层，所述次要熔融层提供所述多层流体流的外层，并且其中所述方法包括使得所述多层流体流的所述主要熔融层和所述次要熔融层凝固成一体物质，以形成一体式复合泡沫板；
其中所述一体式复合泡沫板包括：主泡沫层，所述主泡沫层来源于所述主要熔融层；以及次表面层，所述次表面层来源于所述多层流体流的所述次要熔融层，并且是提供所述复合泡沫板的主外表面的片状层，并且其中所述主泡沫层和所述次表面层各自跨所述泡沫板的宽度且沿着所述泡沫板的长度连续延伸。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述多层流体流的所述次要熔融层包含致密的熔融组合物。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述多层流体流的所述次要熔融层包含熔融不可发泡组合物，并且其中所述复合泡沫板的所述次表面层基本上由非泡沫层组成。
27.根据权利要求19所述的方法，其中所述熔融可发泡挤出物流体流中的至少一些是竖直堆积的多层流体流，每个多层流体流包括：主要熔融层，所述主要熔融层包含熔融可发泡组合物，并且提供所述多层流体流的竖直中心层；第一次要熔融层，所述第一次要熔融层提供所述多层流体流的第一外层；第二次要熔融层，所述第二次要熔融层提供所述多层流体流的第二外层，并且其中所述方法包括使得所述多层流体流的所述主要熔融层以及所述第一次要层和所述第二次要层凝固成一体物质，以形成一体式复合泡沫板；
其中所述一体式复合泡沫板包括：主泡沫层，所述主泡沫层来源于所述主要熔融层，并且提供所述泡沫板的竖直中心层；以及第一次表面层和第二次表面层，所述第一次表面层和所述第二次表面层分别来源于所述多层流体流的所述第一次要熔融层和所述第二次要熔融层，并且是各自提供所述一体式复合泡沫板的主外表面的片状层，并且其中所述主泡沫层以及所述第一次表面层和所述第二次表面层各自跨所述泡沫板的宽度且沿着所述泡沫板的长度连续延伸。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一次要熔融层和所述第二次要熔融层各自包含致密的熔融组合物。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述第一次要熔融层和所述第二次要熔融层各自包含熔融不可发泡组合物，并且其中所述复合泡沫板的第一次外表面层和第二次外表面层各自基本上由非泡沫层组成。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述主要熔融层基本上由熔融可发泡组合物组成。
31.根据权利要求19所述的方法，其中将所述熔融可发泡挤出物流体流连续排出到未限定空间中，所述未限定空间不是注塑腔的内部。
32.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法还包括将第一基底连续地内嵌式层合到所述一体式泡沫板的第一主外表面。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述方法还包括将第二基底连续地内嵌式层合到所述一体式泡沫板的第二相背主外表面。
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