用于模制挤出聚合物泡沫的低于常压形态控制工艺及由此产生的制件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于带改进型结构特性的重量轻的部件的吹模聚合物泡沫和皮上泡沫夹芯板构造的低于常压处理方法。该方法产生有皮的或者无皮的泡沫，该泡沫提供平滑内表面和平滑外表面、无表面孔隙或者可控表面孔隙、预定厚度的皮、以及与材料面垂直膨胀和取向的、自然有效球形的或者多边形的、并且提供改善型挠曲和压缩强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模制挤出聚合物泡沫的低于常压形态控制工艺及由此产生的制件
本专利技术涉及模制挤出聚合物泡沫
，并且尤其涉及采用低于常压工艺的吹模法，通过在基本制件形状形成后施加特定压力和热边界条件，低于常压工艺既改善泡沫细胞的形态又改善制件壁的结构特性。特别是，泡沫树脂制件形状承受的包含极端低于常压的精确压力控制状况能够动态改变整个制件的细胞结构，并且因此提供多个处理优点和性能优点。
技术介绍
泡沫吹模
的当前状态包括引入如果需要具有相容树脂和适当成核剂的挤出机内的化学或者物理发泡剂。无论采用什么方式，要求的结果都是产生单相流体，该单相流体在挤出系统中在温度和压力条件情况下均匀。在从挤出系统排出到模具端头处的周围环境中后，流体压力的突然降低产生从来自一次单相聚合物熔融物的溶液出来的气体并且在聚合物共混物固有的或者分散的成核剂固有的断续处出现的成核点处形成充气细胞。在理想情况下，细胞以球形生长，并且保持独立，且数量众多，因为操纵挤出部并且使其形成为其最终形状。该过程是非常动态的、持久拉伸力、连续变化的非线性材料特性变化、温度和压力梯度、改变聚合物内的气体的扩散性和溶解性、细胞内压力、细胞聚结和破坏等等。通常，必须采用呈现熔体指数、熔体拉伸、应变硬化等等的特定组合的聚合物或者聚合物共混物，从而被正确挤出、发泡并且使得与预定制件形状正确相符。，操纵相对于周围大气压非常低压力的空气、张拉相对于周围大气压非常低压力的空气以及将相对于周围大气压非常低压力的空气吹入该型坯中，以在模制空腔上形成该型坯的过程自然使该细胞结构扁平并且变长，失去其更理想的圆形或者多面体形状。泡沫吹模技术现状是将足够的气体送到聚合物，以在模具端头处产生足够多的泡沫，从而在保持最大量的松散泡沫细胞和低产品密度时，继续存在从挤出型坯到形成商品的过度。因为在冷却时，树脂中的气体的压力、扩散性和溶解性发生变化，所以在冷却和后续施加成形压力时，因为气体重新吸入树脂中，一些细胞的体积简单收缩甚至消失。通常，内部细胞压力降低，在制件形成和冷却时，导致细胞收缩和褶皱。在型坯膨胀到达到模型的壁时，细胞往往平行于在局部称为材料面的制件的表面变得扁平并且变成长条。在施加成形压力从而使制件轮廓清晰的情况下，这些扁平细胞能够变得更扁平。通常，利用气体含量、树脂体系、挤出模具几何结构、挤出物温度和挤出速率、周围空气温度和模型温度、成形压力和时间之间的精确平衡来保持该条件，从而确保最大残余泡沫细胞体积。按照惯例，必须非常平稳地处理泡沫树脂，以在整个处理过程中，保持泡沫的完整性。最终制件常常聚集大体上扁平的细胞，许多具有塌陷细胞壁。这些细胞因为成形压力、细胞内压力降低以及冷却有关材料收缩而稍许压缩和塌陷，其常常具有通常与材料面平行地对齐的扁平并且褶皱的形状。这种发泡结构常常既在挠曲方面又在材料面的法线方面具有不佳的材料特性。如果不仔细保持该条件，则许多细胞可能塌陷或者破裂，产生能够形成非常粗糙的并且/或者多孔的表面的开孔泡沫。授予Kyoraku的美国专利8,517,059公开了一种吹模泡沫工艺，但是没有公开在将制件形成为其最终形状后而仍处于熔融状态或者半熔融状态时，利用内部真空条件和特定模型热边界条件来使泡沫制件壁的结构膨胀或者操纵泡沫制件壁的结构的低于常压工艺。授予JSP的美国专利US7,169,338公开了一种利用物理发泡剂吹模聚乙烯泡沫的方法，该方法还说明出于使两个对置壁非常接近，从而在内部熔合在一起，而不俘获夹气的目的，从形成的制件的内部抽出空气。该专利未提及以任何方式利用内部真空调整或者控制泡沫结构，亦未提及球形细胞或者可变密度结构。美国专利US8,535,598公开了一种用于生产低密度聚丙烯泡沫的方法，该方法中陈述了化学发泡剂不足以将密度降低到低于0.7g/cm3，其与1.29倍的膨胀系数有关，并且符合本专利技术之前的所有公知信息。该专利还公开了最大制件宽度与模具直径比为1.5倍的限制。标题为“PolypropyleneResinHollowMoldedFoamArticleandaProcessfortheProductionThereof”的美国专利No.7,014,801描述了一种用于选择并且共混不同性质的各种丙烯树脂，以产生许多泡沫原料树脂，用于采用二氧化碳气体的物理发泡。此外，还公开了通过将松散的层共挤为单个型坯制成的潜在多层发泡空腔制品。未提及通过操纵泡沫结构产生膨胀细胞，亦没有提及由均质单层挤出型坯产生多层结构。所公开的是一种利用低于常压工艺吹模的方法，该方法对制件提供与最新生产的非泡沫制件或者泡沫制件同样平滑的或者比其更平滑的平滑内表面。
技术实现思路
公开了一种用于带改进型结构特性的重量轻的部件的吹模聚合物泡沫和产生密度梯度的皮上泡沫夹芯板构造的低于常压处理方法。该方法用于产生由聚合物构成的并且利用化学发泡方法或者物理发泡方法的作用发泡的吹模制品。该工艺能够产生有皮的或者无皮的泡沫，该泡沫提供平滑内表面和平滑外表面、诸如细胞壁断裂导致的无表面孔隙或者可控表面孔隙、预定厚度的皮、以及与材料面垂直膨胀和可取向的、自然有效球形的或者多边形的、降低密度的、并且提供改善型挠曲和面内压缩强度的泡沫细胞。在此进行区别，将周围条件定义为在模具端头处挤出的发泡型坯的条件，其可以不纯粹是自然温度。相对于所述周围条件保持术语低温或者公知的真空或者负压力。类似地，正压力或者高温压力被看作这些相同周围条件。泡沫密度可以根据在这些成分中采用什么材料体系改变。通常，为了基于泡沫含量做简单比较，通常使用膨胀比，并且在此将膨胀比定义为未发泡树脂的密度除以发泡树脂的密度的比值。例如，如果泡沫样品膨胀到其未发泡密度的一半，则膨胀比刚好是2，并且常常称为具有2倍的筒状部。本专利技术的目的是提供一种吹模工艺，该吹模工艺减小或者消除因为模内加压、细胞内压力衰变、和成形诱发的细胞伸长和塌陷导致的泡沫细胞塌陷。本专利技术的另一个目的是提供一种低于常压吹模工艺，该低于常压吹模工艺能够实现远超未采用该工艺的相同吹模工艺的能力的膨胀比。本专利技术的又另一个目的是一种吹模工艺，该吹模工艺在没有添加发泡剂的情况下在发泡前的或者充分充气的树脂上实现良好泡沫密度。本专利技术的另一个目的是提供一种吹模工艺，该吹模工艺能够将发泡添加剂的用量减少50％或者更多，结果是改善对模具端头处的泡沫膨胀的控制，改善树脂体系的流变性、拉长性和获得的可成形性。这允许形成更难形成的几何形状，因为泡沫在基本制件形状已经形成之后而非之前膨胀到要求的减小密度。本专利技术的又另一个目的是提供一种低于常压吹模工艺，该低于常压吹模工艺能够抵消或者完全消除对诸如长链支化的、交联的、共聚物、橡胶相添加剂、纳米粘土等等昂贵的或者有问题的材料增强物的需要。本专利技术的另一个目的是提供一种吹模工艺，该吹模工艺均普遍地并且逐个地垂直于材料面拉长和预应变聚合物细胞壁，因此在刚性方面提供显著改善。本专利技术的另一个目的是提供一种吹模工艺，该吹模工艺教导聚合物的拉长和对齐并且为了最佳增强而对矿物或者其他纤维或者微小增强物或者纳米增强物定向。本专利技术的再又一个目的是提供教导，其中处理温度、阶段定时、型坯厚度和真空水平和压力水平能够用于实现理想的细胞结构和从薄膜到毫米数量级的皮厚度。当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吹模聚合物泡沫和皮上泡沫夹芯板的低于常压处理方法，包括步骤：由聚合物材料挤出一件型坯；使所述型坯膨胀并且提供某种程度的内部冷却，以开始形成内皮；形成模内真空并且和缓地抽出与模型表面紧密的所述聚合物材料；相对于所述模型的所述表面处保持的所述真空水平，施加在内部施加的压力；在抽真空和预吹胀的情况下使所述模型保持预定保持时间，以建立制件轮廓以及内皮和外皮；以足以使暖泡沫芯膨胀的预定水平对所述空腔内部施加真空；以预定时长调节所述空腔内部的真空，以实现要求的泡沫膨胀；扎通所述空腔内部，以解除所述真空；对所述空腔内部施加正压力；关闭正压力和模内抽真空；从所述模型拔出所述制件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 US 62/039,6071.一种用于吹模聚合物泡沫和皮上泡沫夹芯板的低于常压处理方法，包括步骤：由聚合物材料挤出一件型坯；使所述型坯膨胀并且提供某种程度的内部冷却，以开始形成内皮；形成模内真空并且和缓地抽出与模型表面紧密的所述聚合物材料；相对于所述模型的所述表面处保持的所述真空水平，施加在内部施加的压力；在抽真空和预吹胀的情况下使所述模型保持预定保持时间，以建立制件轮廓以及内皮和外皮；以足以使暖泡沫芯膨胀的预定水平对所述空腔内部施加真空；以预定时长调节所述空腔内部的真空，以实现要求的泡沫膨胀；扎通所述空腔内部，以解除所述真空；对所述空腔内部施加正压力；关闭正压力和模内抽真空；从所述模型拔出所述制件。2.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中使所述模型保持预定保持时间的所述步骤包含在不在内部挤压泡沫细胞时，在使得更完全形成所述外皮而排气之后的0.1秒到几秒的延迟。3.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中以足以使暖泡沫芯膨胀的预定水平施加真空的所述步骤是从所述制件的内部到外部的约1－2”Hg的差异，使得在所述塑料上保留足够大的净向外的力，以使其拉到所述模型表面。4.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中使所述模型的内部保持真空约10－30秒的预定时长的所述步骤，其中选择所述保持时间，足以使树脂膨胀给定数量，达到要求的最终厚度。5.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中对所述空腔内部施加正压力的所述步骤是与所述模型壁产生接触，用于改善冷却，直到所述制件被充分冷却到脱模。6.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中所述步骤产生具有拉胀性质的泡沫结构。7.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中所述步骤使充满气体的树脂中的新细胞成核。8.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中预定时长调节所述模型的内部的真空的所述步骤实现泡沫膨胀，至高为原始厚度的三倍。9.根据权利要求1所述的用于吹模的低于常压处理方法，其中所述步骤产生开孔泡沫芯为闭孔细胞泡沫和所述内层和外层上的皮覆盖的泡沫...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·比尔德，P·厄美，C·兰伯特，J·迈尔斯，E·沃伦科姆，S·瓦格纳，
申请(专利权)人：托莱多制模和冲模股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US