[发明专利]具有聚丙交酯树脂饰面层的聚合物泡沫隔热结构

说明书

隔热结构包括粘附到聚丙交酯树脂的非多孔片材上的聚合物泡沫层。该聚丙交酯树脂是大气气体扩散进入该泡沫层内以及发泡剂从该泡沫层中扩散出来的出人意料的良好屏障。因此，大气气体和这些发泡剂的扩散基本上被延迟。这大大降低了由于发泡剂被大气气体代替所致的结构的隔热能力损失。

本发明涉及在聚合物泡沫层的一侧或多侧上具有饰面片材的聚合物泡沫隔热结构。

泡沫隔热结构在世界范围内大量生产。用于诸如冷藏箱和冷冻箱的器具的机柜和门代表了这些结构的重要市场部分，但是这些结构也可用作建筑物和其他构造的隔热，用于使冷藏车和船体隔热，以及用于许多其他用途。

这些隔热结构包括聚合物泡沫层，该聚合物泡沫层是主要的隔热元件。这些结构还包括在该聚合物泡沫层的一侧或两侧上的饰面层。饰面层可以提供诸如强度和刚度的属性。饰面层可以充当保护层以防止对泡沫的损坏，并且可以包括在特定应用中可能需要的特定美学或功能特征。

该聚合物泡沫层是由闭孔和开孔形态组成的多孔材料。泡沫的孔(cell)填充有气体。最初，该气体由用于产生泡沫的发泡剂组成。随着时间推移，大气气体扩散到泡沫中，并且发泡剂从泡沫中扩散出来并被大气气体替代。因为发泡剂通常是比大气气体更好的隔热体，所以发泡剂的损失导致结构的隔热性质随时间推移下降。某些饰面层通过形成扩散屏障来延迟发泡剂损失的速率。

在冷藏箱和冷冻箱机柜和门中，聚合物泡沫层典型地被夹在外部面(通常是金属，诸如钢)与内聚合物衬层之间。该外部面提供机械强度和耐刺穿性。出于若干原因选择聚合物材料用于内衬层材料，包括它们的较低重量、它们能够廉价地热成型为复杂形状以及其他美学或功能原因。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和高抗冲聚苯乙烯(HIPS)树脂最常用于制造内衬层。遗憾的是，这两种材料对于许多气体(包括最常用于制造聚合物泡沫的发泡剂)都是相当差的扩散屏障。因此，大气气体扩散到泡沫中，并且发泡剂从泡沫中扩散出来并通过衬层。随着时间推移，机柜作为隔热体的效率降低，并且器具本身的能量效率降低。希望提供一种具有更好性能的内衬层材料的泡沫隔热结构。

在一个方面中，本发明是一种泡沫隔热结构，该泡沫隔热结构包括(a)聚合物泡沫层，该聚合物泡沫层具有相反的主表面和含有物理发泡剂的充气孔；和(b)非多孔聚丙交酯片材，该非多孔聚丙交酯片材含有按重量计至少50％的一种或多种聚丙交酯树脂，其中所述非多孔聚丙交酯片材(b)被密封地固定到该聚合物泡沫层的所述相反的主表面中的至少一个上。

非常出人意料地发现，聚丙交酯树脂片材形成针对大气气体和某些发泡剂从隔热泡沫中渗透的高效屏障。由于大气气体和发泡剂通过聚丙交酯片材的缓慢扩散，本发明的泡沫隔热结构因此随着时间推移经历出人意料的缓慢隔热效率损失。

在许多情况下，与许多冷藏箱和冷冻箱一样，隔热泡沫层是在所谓的“现场灌注”方法中生产的，其中液体泡沫前体被施加到一个或多个饰面层的表面上并在该表面处反应以形成泡沫。如此产生的泡沫粘附到该一个或多个饰面层上以形成泡沫隔热结构。此类方法中的泡沫前体典型地包括至少一种多异氰酸酯、水、物理发泡剂，并且最典型地包括一种或多种多元醇。发泡反应是放热的并且可以产生60℃至160℃或更高的局部温度。在泡沫的芯与衬层的表面之间存在热梯度；其中该衬层预期可耐受60℃与90℃之间的温度。任何用作衬层材料的候选物都必须能够耐受这些温度和与反应性前体接触。

出人意料地，已经发现半结晶聚丙交酯能够耐受暴露于这些前体以及通过现场灌注方法中的放热发泡反应产生的温度。因此，在另一个方面中，本发明是一种用于生产泡沫隔热结构的方法，该方法包括(1)将含有至少一种多异氰酸酯、水、多元醇和物理发泡剂的泡沫前体混合物施加到含有按重量计至少50％的聚丙交酯树脂的非多孔聚丙交酯片材的表面上，该片材在该非多孔聚丙交酯片材中含有每克聚丙交酯树脂至少25焦耳的聚丙交酯微晶；并且(2)使该泡沫前体混合物在与该非多孔聚丙交酯片材接触的同时固化以形成粘附到该聚丙交酯片材上的聚合物泡沫层。