[发明专利]用于制备成形泡沫体制品的连续方法

说明书

交叉引用声明

本申请要求于2008年12月17日提交的美国临时申请号61/138,302的权益。

发明背景

本发明涉及一种将挤出热塑性泡沫体成型为成形泡沫体制品的改进的连续方法，所述热塑性泡沫体优选为聚苯乙烯泡沫体板材。

挤出热塑性泡沫体，例如挤出聚苯乙烯(XPS)泡沫体，已在声音和绝缘应用中使用了一段时间。泡沫体通过下列方法形成：将加热的含有发泡剂的塑性树脂通过模头连续挤出，其在离开模头时在例如蒸汽或真空下膨胀。通常，这些泡沫体被限于仅要求具有薄的厚度的简单型材(shape)或复杂型材的应用。例如，简单型材包括从板材模切出的大致为平坦的玩具，包括拼图和仿制徽章(imitation badges)。另一种用于成形泡沫体的方法是利用具有磨料或者多根热丝(hot wires)的计算机数字控制(Computer Numeric Control)(CNC)线锯。热丝典型地由镍铬制成。通常，其它较复杂的型材通过热成型而制备。热成型是一种对于每一个制造的成形泡沫体制品需要一个模具打开和关闭循环的非连续操作。此外，商业上的热成型被限于使用薄XPS片材的型材如牛奶箱。这样的方法需要将泡沫体预加热以使泡沫体在成型过程中没有断裂或其它损害的情况下呈模具的形状。由于将泡沫体加热和冷却所必需的长时间以及从作为非连续模制过程来看，此方法是不利的。

更复杂的聚苯乙烯型材通常使用部分发泡的聚苯乙烯珠粒料形成，所述部分发泡的聚苯乙烯珠粒料仍含有发泡剂和由于泡沫体半天至6天的老化而扩散在其中的空气。然后将珠粒料放置于模具中并且充分加热以使珠粒料进一步膨胀，以便它们填满模具并且彼此接合(weld)。这种方法制备的聚苯乙烯典型地称作膨胀聚苯乙烯(EPS)。EPS型材的实例包括，咖啡杯、缓冲包装型材(例如，为运输的制品提供缓冲的型材)，和自行车头盔。这种形成聚苯乙烯型材的方法受困于包括多个加热和冷却步骤的复杂的非连续方法以及需要加热和冷却的昂贵模具。

聚苯乙烯泡沫体的其它三维型材通过模切(dye cutting)平坦型材并且将它们层压到一起而制备，如在USP 6,129,969中所述。此方法受困于制造成形制品的多个步骤。

最后，聚苯乙烯泡沫体性质通过一次或多次挤压(crushing)泡沫体而改变。这种弹性化/柔化使得泡沫体可以在被冲击之后弹回或在没有破裂的情况下进一步弯曲。对于挤出泡沫体，挤压典型地通过辊压完成。然而，这些方法仅制备均匀挤压或压缩的泡沫体而非成形泡沫体制品。此外，这种泡沫体的最终厚度常常接近于泡沫体在压缩前的初始厚度。这样的挤压的实例描述于USP 3,445,406；4,510,268；5,114,656；5,520,873；和5,718,968中。

因此，适宜的是提供一种用于热塑性泡沫体优选为聚苯乙烯泡沫体的成型方法，所述成型方法在不需要将泡沫体在成型之前加热并且在成形之后冷却、和/或昂贵的模具和/或多个步骤或非连续过程的情况下，提供成形泡沫体制品，并且特别地，较厚的成形泡沫体制品。

发明概述

本发明是一种简单、节省成本的制备成形泡沫体制品的方法。本发明的成形泡沫体制品取消了对于复杂设备、多个模制步骤、多个模具、以及将泡沫体加热和冷却的需要，从而缩短了长的循环时间。本发明的方法可以减少资本、工具复杂性，并且在制造自动化和整体性方面可以允许更大的灵活性。

在一个实施方案中，本发明是一种用于制备成形泡沫体制品的方法，所述方法包括下列步骤：(i)将具有发泡剂的热塑性聚合物挤出以形成泡沫体聚合物板材，所述板材具有上表面和下表面，其中所述表面位于由挤出方向和所述板材的宽度限定的平面中，其中所述泡沫体板材具有(i)(a)等于或大于0.4的垂直压缩平衡(vertical compressive balance)和(i)(b)一个或多个压制表面；和(ii)使用连续方法通过一组或多组辊将所述泡沫体板材的所述压制表面成形，在所述一组或多组辊中，一个或多个辊具有拥有限定形状的辊面，所述辊面在压进所述泡沫体板材中时，对成形泡沫体制品提供所述辊面的形状。优选地，所述压制表面通过下列步骤产生：(i)(b)(1)从(A)所述上表面、(B)所述下表面、或(C)所述上表面和下表面移去泡沫体层，或(i)(b)(2)在所述上表面和下表面之间对所述泡沫体板材进行切割，从而产生与所述上表面和下表面相反的两个压制表面。