專利名稱：制備熱塑性樹脂泡沫制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過真空成型制備熱塑性樹脂泡沫制品的方法。
背景技術(shù)：
熱塑性樹脂泡沫制品具有優(yōu)良的輕便性能、重復(fù)利用性、絕熱性能等，因此，用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車部件材料、建筑和結(jié)構(gòu)材料和包裝材料。
當(dāng)熱塑性樹脂泡沫制品用于應(yīng)用領(lǐng)域例如上述的那些時，通常需要它們具有緩沖性能和剛度。例如，日本專利公開No.8-174737公開了一種厚度為3至5mm的層壓聚丙烯樹脂泡沫片，其中具有低密度的泡沫片層壓在具有高密度的泡沫片的一個面上。
因為層壓的聚丙烯樹脂泡沫片薄至5mm或以下，所以通過層壓聚丙烯樹脂泡沫片的二次模塑產(chǎn)生的泡沫制品薄，并且其緩沖性能或剛度可能不足。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個方面，提供一種通過真空成型制備熱塑性樹脂泡沫制品的方法，該方法使用一種包括一對模頭的模塑裝置，每一模頭具有模塑面，通過模塑面可以進(jìn)行真空抽吸，該方法包括以下步驟在模頭之間保持泡沫片的同時，通過模頭的模塑面進(jìn)行真空抽吸，以成型熱塑性樹脂泡沫片，其中將進(jìn)行真空成型的泡沫片的第一泡沫層的膨脹比率Xa為2至20，厚度Ta為2至20mm且基重Ra為600至3000g/m2，且第二泡沫層的膨脹比率Xa為4至40，厚度Ta為2至12mm且基重Rb為100至600g/m2，其中Ra/Rb為2至30。
根據(jù)本發(fā)明真空成型熱塑性樹脂泡沫片的方法，可以制備具有優(yōu)良緩沖性能和剛度及具有大厚度的熱塑性樹脂泡沫制品。


在附圖中圖1所示為用于制備第二熱塑性樹泡沫片的裝置的一個實例的視圖，圖2所示為用于制備第二熱塑性樹脂泡沫片的圓口模頭的截面形狀的一個實例的視圖，圖3所示為本發(fā)明用于制備熱塑性樹脂泡沫片的方法的一個實施方案的示意圖，和圖4所示為本發(fā)明用于制備熱塑性樹脂泡沫片的方法的一個實施方案的示意圖。
附圖中的標(biāo)記具有下面所示的含義1用于制備第二熱塑性樹泡沫片的裝置；250mmφ雙螺桿擠出機(jī)；332mmφ單螺桿擠出機(jī)；4圓口模頭；5用于供給二氧化碳?xì)怏w的泵；6模芯；750mmφ雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭；832mmφ雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭；9a、9b、10a、10b、10c、10d、11a、11b通道；12圓口模頭的出口；13熱塑性樹脂泡沫片；14夾具；15紅外加熱器；16，17模頭。
優(yōu)選實施方案描述本發(fā)明中將進(jìn)行真空成型的熱塑性樹脂泡沫片具有的第一泡沫層的膨脹比率Xa為2至20，厚度Ta為2至20mm且基重Ra為600至3000g/m2，且具有的第二泡沫層的膨脹比率Xa為4至40，厚度Ta為2至12mm且基重Rb為100至600g/m2，其中Ra/Rb為2至30。當(dāng)通過后面描述的方法，使用這種熱塑性樹脂泡沫片進(jìn)行真空形成時，第二泡沫層比第一泡沫層膨脹得更多。因此，可以通過第一泡沫層提供剛度和通過第二泡沫層提供緩沖性能。因此，提供具有優(yōu)異剛度和緩沖性能的制品。
熱塑性樹脂泡沫片除了具有第一和第二泡沫層外還可以具有非泡沫層。
用于形成熱塑性樹脂泡沫片的樹脂實例包括烯烴基樹脂，例如含有6個或更少碳原子的烯烴的均聚物，所述的烯烴例如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯和己烯，由選自含有2至10個碳原子的烯烴的兩種或多種單體共聚制備的烯烴共聚物、乙烯-乙烯基酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酯共聚物、酯樹脂、酰胺樹脂、苯乙烯類樹脂、丙烯酸類樹脂、丙烯腈基樹脂和離子鍵樹脂。這些樹脂可以單獨使用或以兩種或多種樹脂的共混物形式使用。在這些樹脂中，考慮到可塑性、耐油性和成本，優(yōu)選使用烯烴基樹脂。考慮到得到的泡沫片的剛度和耐熱性，特別優(yōu)選丙烯基樹脂。
當(dāng)使用由丙烯基樹脂制備的泡沫片時，形成泡沫層的丙烯基樹脂的實例包括丙烯均聚物和丙烯基共聚物，丙烯基共聚物包括至少50摩爾％丙烯單元。該共聚物可以是嵌段共聚物、無規(guī)共聚物或接枝共聚物。適合使用的丙烯基共聚物的實例包括丙烯與乙烯或含有4至10個碳原子的α-烯烴的共聚物。含有4至10個碳原子的α-烯烴的實例包括1-丁烯、4-甲基戊烯-1、1-己烯和1-辛烯。在丙烯基共聚物中除了丙烯單元外的單體單元含量優(yōu)選高達(dá)15摩爾％的乙烯和高達(dá)30摩爾％的含有4至10個碳原子的α-烯烴。可以使用單種丙烯基樹脂。備選地，還可以組合使用兩種或多種丙烯基樹脂。
當(dāng)以泡沫層的熱塑性樹脂的50重量％或以上的量使用長鏈支化丙烯基樹脂或重均分子量為1×105或以上的丙烯基樹脂時，它可以制備包含更細(xì)泡孔的丙烯基樹脂泡沫片。
這里使用的“長鏈支化丙烯基樹脂”是指其支化指數(shù)[A]滿足0.20≤[A]≤0.98的丙烯基樹脂。支化指數(shù)[A]滿足0.20≤[A]≤0.98的長鏈支化丙烯基樹脂的一個實例是由Basell Co.制備的Propylene PF-814。
支化指數(shù)對在聚合物中的長鏈支化程度進(jìn)行量化并且由下面的公式定義支化指數(shù)[A]＝[η]Br/[η]Lin在公式中，[η]Br是長鏈支化丙烯基樹脂的特性粘度。[η]Lin是線性丙烯基樹脂的特性粘度，所述的線性丙烯基樹脂是由與長鏈支化丙烯基樹脂相同的單體單元構(gòu)成的并且具有與長鏈支化丙烯基樹脂的重均分子量相同的重均分子量。
特性粘度，也稱為極性粘數(shù)，是聚合物能夠提高它的溶液粘度的量度。特性粘度特別依賴于分子量并且依賴于聚合物分子的支化程度。因此，可以使用長鏈支化聚合物的特性粘度與具有與長鏈支化聚合物相等分子量的線性聚合物的特性粘度的比率作為長鏈支化聚合物支化程度的量度。丙烯基樹脂的特性粘度可以通過傳統(tǒng)已知的方法例如由Elliott等在J.Appl.Polym.Sci.，14，2947-2963(1970)中描述的方法確定。例如，特性粘度可以在135℃通過在1，2，3，4-四氫化萘或鄰二氯苯中溶解丙烯基樹脂來測量。
丙烯基樹脂的重均分子量(Mw)可以通過通常使用的各種方法確定。特別優(yōu)選采用的是由M.L.McConnel等在American Laboratory，May，63-75(1978)報告的方法，即，低角度激光散射強(qiáng)度測量方法。
通過聚合制備的重均分子量為1×105或以上的高分子量丙烯基樹脂的方法的一個實例是一種如在日本專利公開No.11-228629中描述的方法，其中首先制備高分子量的組分，然后制備低分子量的組分。
在長鏈支化丙烯基樹脂和高分子量丙烯基樹脂中，優(yōu)選單軸熔融伸長粘度比率(uniaxial melt elongation viscosity ratio)η5/η0.1為5或以上，更優(yōu)選為10或以上的丙烯基樹脂，所述的單軸熔融伸長粘度比率是在比樹脂熔點高約30℃的溫度下在下面給出的條件下測量的。單軸熔融伸長粘度比率是使用單軸熔融伸長粘度分析儀(例如，由Rheometrix制備的單軸熔融伸長粘度分析儀)在1sec-1的伸長應(yīng)變速率度下測量的值，其中η0.1表示在應(yīng)變開始后0.1秒檢測的單軸熔融伸長粘度，且η5表示在應(yīng)變開始后5秒檢測的單軸熔融伸長粘度。
至于在泡沫片制備中使用的發(fā)泡劑，可以使用化學(xué)發(fā)泡劑或物理發(fā)泡劑。此外，可以同時使用兩種發(fā)泡劑?；瘜W(xué)發(fā)泡劑的實例包括已知的可熱分解的化合物例如可熱分解的發(fā)泡劑，其通過它們的分解形成氮氣(例如偶氮二羰酰胺、偶氮二異丁腈、二亞硝基五亞甲基四胺、對-甲苯磺酰肼、對，對′-氧-二(苯磺酰肼)；和可熱分解的無機(jī)發(fā)泡劑(例如，碳酸氫鈉、碳酸銨和碳酸氫銨)。物理發(fā)泡劑的具體實例包括丙烷、丁烷、水和二氧化碳?xì)怏w。在上面作為實例提供的發(fā)泡劑中，適宜使用水和二氧化碳，因為泡沫片產(chǎn)生更少的變形，所述的變形是由于在真空成型的加熱期間的二次發(fā)泡而引起的，并且還因為那些發(fā)泡劑是在高溫下惰性的物質(zhì)和不容易著火。根據(jù)使用的發(fā)泡劑和樹脂的種類，適當(dāng)確定所使用的發(fā)泡劑量，以便達(dá)到理想的膨脹比率。但是，通常將0.5至20重量份的發(fā)泡劑用于100重量份的熱塑性樹脂。
對本發(fā)明中用于制備熱塑性樹脂泡沫片的方法沒有限制，并且具有第一泡沫層和第二泡沫層的熱塑性樹脂泡沫片可以通過使用扁平模頭(T-模頭)或圓口模頭由擠出成型來制備。備選地，第一泡沫層和第二泡沫層可以通過干層壓、夾芯層壓、熱輥層壓或熱空氣層壓將而層壓在一起。
熱塑性樹脂泡沫片可以是由以下制成的層樹脂或橡膠，例如熱塑性樹脂、熱固性樹脂和熱塑性彈性體，天然纖維例如大麻、黃麻等，礦物例如硅酸鈣，合成紙，由金屬例如鋁和鐵制成的薄板或箔片。
本發(fā)明中使用的熱塑性樹脂片可以包括添加劑。添加劑的實例包括填料、抗氧化劑、紫外線吸收劑、增塑劑、抗靜電劑、著色劑、隔離劑、流化劑和潤滑劑。填料的具體實例包括無機(jī)填料例如玻璃纖維和碳纖維和無機(jī)顆粒例如滑石、粘土、硅石、氧化鈦、碳酸鈣和硫酸鎂。
本發(fā)明的方法是這樣一種方法其中將熱塑性樹脂泡沫片例如上面提及的那些進(jìn)行真空成型，該方法使用一對模頭，每一模頭具有模塑面，通過模塑面可以進(jìn)行真空抽吸，并且通過模頭的模塑面進(jìn)行真空抽吸。下面參考圖3詳細(xì)描述該方法的一個實例，但是，本發(fā)明不受這個實例的限制。
在本發(fā)明中，使用一對相對的模頭，每個模頭具有模塑面，通過模塑面可以進(jìn)行真空抽吸。成對模頭的實例包括一個陽模頭和一個陰模頭的一對，兩個陰模頭的一對和兩個扁平模頭的一對。
可以通過模頭的模塑面進(jìn)行真空抽吸的模頭包括各自具有模塑面的模頭，所述的模塑面的至少一部分由燒結(jié)合金組成，和各自具有模塑面的模頭，所述的模塑面至少在它的限制部分提供有一個或多個孔，通過該孔排放空氣。如果在模頭之間供給的熱塑性樹脂泡沫片可以成型為模頭的模塑面形狀，則不特別限制為模頭提供的一個或多個孔的數(shù)量、位置和直徑。
模頭對它們的材料沒有特別限制，但是考慮到尺寸的穩(wěn)定性、耐久性和導(dǎo)熱性，它們典型的是由金屬制成的。考慮到成本和重量，優(yōu)選模頭由鋁制成。
優(yōu)選特別這樣構(gòu)造模頭，以便通過加熱器或熱介質(zhì)可以控制其溫度。為了改善泡沫片的潤滑性或防止泡沫片在它模塑完成之前冷卻，優(yōu)選將模頭的模塑面溫度調(diào)節(jié)為30至80℃，優(yōu)選為50至60℃。
理想的是至少一個模頭是具有氣密性支撐功能的模頭。這種模頭的使用在真空抽吸時容易保持模腔中的真空度，并且可以制備具有非常小收縮的模制品。具有氣密性支撐功能的模頭的一個實例是這樣的模頭，其中它的模塑面的外圍部分可以向相對的模頭移動。優(yōu)選這種模頭具有這樣的結(jié)構(gòu)，使得在模頭中可移動部分可以坍塌，以便在閉模時可移動部分的頂面達(dá)到與模塑面的外圍部分相同的水平。在稍后所述的開模步驟中，這種模頭的使用容易保持模腔中的真空度，因為模頭是這樣構(gòu)造的，以便可移動的部分隨著模頭打開而突出出來。
具有氣密性支撐功能的模頭的另一個實例是在模塑面的外圍部分上具有緩沖材料的模頭。通常泡沫片在它們的表面上具有細(xì)微的不平。當(dāng)使用具有緩沖材料的模頭時，在進(jìn)行真空抽吸時，容易保持模腔中的真空度，因為緩沖材料將通過閉模與泡沫片的細(xì)微不平表面緊密接觸。緩沖材料可以是橡膠、泡沫塑料等。
一對模頭也是可以使用的，其中當(dāng)關(guān)閉模頭時，一個模頭被用在另一個模頭外圍提供的氣密性支撐部分所覆蓋。
模頭可以在它們的模塑面和/或模塑面的外圍部分上具有固定泡沫片的手段。這些手段的實例包括粘合劑、針、鉤、夾子和狹縫。具有這些固定手段的模頭的使用容易將泡沫片成型為模塑面的形狀。
至于模塑裝置，理想的是使用這樣的模塑裝置，以便兩個模頭的模塑面定義在閉模完成時在它們之間限定一個模腔，所述的模腔的高度高達(dá)步驟(1)中軟化的泡沫片的厚度的0.8至2倍。這里提及的模腔的高度是指與在模頭之間供給的泡沫片的厚度方向一致的模塑面之間的距離。不需要模腔在模腔的所有位置具有相同高度。模腔可以是具有與所需要的模制品形狀一致的形狀的任何模腔。如果在閉模完成時限定的模腔高度太小，泡沫片中的泡孔可能破裂。如果它太大，即使進(jìn)行真空抽吸，泡沫片通過泡沫片表面與模頭的模塑面的接觸面成型變得困難。即使泡沫片與模塑面接觸，泡沫片變得容易使泡孔爆裂。
圖3-(1)表示加熱熱塑性樹脂泡沫片，由此使其軟化的步驟(1)。在步驟(1)中，泡沫片通常保持在夾鉗中，并且通過加熱裝置例如遠(yuǎn)紅外線加熱器、近紅外線加熱器、接觸型電熱板加熱。優(yōu)選使用遠(yuǎn)紅外線加熱器，因為它可以在短時間內(nèi)有效加熱泡沫片。理想的是這樣加熱泡沫片，以便當(dāng)樹脂是結(jié)晶樹脂時，泡沫片具有接近形成泡沫片的樹脂熔點的表面溫度，或當(dāng)樹脂是非結(jié)晶樹脂時，接近樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
圖3-(2)表示這樣一種狀態(tài)，其中在步驟(2)中，在一對模頭之間供給步驟(1)中軟化的熱塑性樹脂泡沫片，每個模頭具有模塑面，通過模塑面可以進(jìn)行真空抽吸。
圖3-(3)表示關(guān)閉模頭的步驟，在步驟(3)中，直到模塑面的外圍部分之間的空隙達(dá)到不超過軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度的預(yù)定值，同時在模頭之間保持軟化的熱塑性樹脂泡沫片。進(jìn)行閉模，以便模頭的相對的模塑面相互之間相對接近。例如，固定一個模頭和另一個模頭向固定的模頭移動。備選地，兩個模頭向相對的方向移動，以便模頭相互之間接近。
圖3-(4)表示這樣一種狀態(tài)，其中通過模頭的模塑面進(jìn)行真空抽吸。在步驟(4)中，在從模頭的模塑面的周圍部分之間的空隙達(dá)到軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度至該空隙達(dá)到不超過泡沫片的預(yù)定值的任何時刻，可以開始進(jìn)行真空抽吸。例如，在模塑面的周圍部分之間的空隙等于軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度時，可以開始真空抽吸，且在進(jìn)一步關(guān)閉模頭至小于泡沫片厚度的預(yù)定厚度的同時，繼續(xù)真空抽吸。備選地，還可以在該空隙不大于軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度的預(yù)定厚度時，開始真空抽吸。當(dāng)真空抽吸在泡沫片具有預(yù)定的厚度后進(jìn)行時，通常理想的是在泡沫片冷卻之前和從泡沫片具有預(yù)定厚度時的3秒內(nèi)開始真空抽吸。
為了得到具有均勻內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模制品，理想的是開始通過一個模頭真空抽吸，同時通過另一個模頭真空抽吸。但是，允許在真空抽吸開始之間有時差，除非泡沫片冷卻。當(dāng)在通過另一個模頭開始真空抽吸之后，開始通過一個模頭真空抽吸時，優(yōu)選真空抽吸開始的時差為3秒內(nèi)。
不特別限制真空抽吸度，但是抽吸以便模腔中的真空度為-0.05MPa至-0.1MPa是理想的。真空度是模腔中相對于大氣壓的壓力。例如，“真空度為-0.05MPa”是指模腔中的壓力低于大氣壓0.05MPa。真空度越高，泡沫片被吸入到模頭中越強(qiáng)烈。因此，可以將泡沫片成型為越接近于模腔的形狀。模腔中的真空度是在模腔中提供的一個孔的開口處測量的值，通過該孔進(jìn)行真空抽吸。
如圖3-(4)所示，在步驟(5)中，在繼續(xù)真空抽吸的同時，將該片成型為由模頭的模塑面限制的形狀。
在步驟(6)中，完全冷卻泡沫片。然后，停止真空抽吸，進(jìn)一步打開模頭。最后，移走得到的模制品。圖3-(5)表示這樣一種狀態(tài)，其中為了移走模制品，已經(jīng)打開了模頭(未顯示)。
至于用于得到熱塑性樹脂泡沫制品的方法，所述的熱塑性樹脂泡沫制品具有良好的緩沖性能和剛度和大的寬度，優(yōu)選在繼續(xù)真空抽吸的同時，將該片成型為由模頭的模塑面限制的形狀的步驟(5)期間，進(jìn)行打開模頭的操作，直到熱塑性樹脂泡沫片具有的預(yù)定厚度，所述的預(yù)定厚度大于步驟(3)開始時的軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度。
圖4所示為包括用于成型而模頭打開的實施方案的示意圖。圖4-(1)至(4)和(6)與圖3-(1)至(5)相同。圖4-(5)表示這樣一種狀態(tài)，其中繼續(xù)真空抽吸的同時，打開模頭，直到熱塑性樹脂泡沫片具有的預(yù)定厚度，所述的預(yù)定厚度大于步驟(3)開始時的軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度。進(jìn)行模頭打，同時繼續(xù)真空抽吸?？梢哉{(diào)節(jié)模頭打開期間模頭打開速度和真空度，以便泡沫片成功地成型為所需要的模制品的形狀。
在本發(fā)明中，在模頭之間供給軟化的泡沫片之前，可以在一個或每個模頭的模塑面上放置表皮材料。不特別限制表皮材料的材料和厚度，前提條件是通過采用表皮材料的真空抽吸，可以將泡沫片成型為模塑面的形狀。表皮材料的原料實例包括樹脂例如熱塑性樹脂和熱固性樹脂，橡膠例如熱塑性彈性體，天然纖維例如大麻、黃麻等，礦物例如硅酸鈣。表皮材料的形式的實例包括膜、片、無紡織物和機(jī)織織物。除了上面提及的材料外，還可以使用由丙烯基樹脂或苯乙烯基樹脂制成的合成紙和由金屬如鋁和鐵的箔片制成的薄板或箔片。表皮材料可以是由一層或兩層或多層組成的。表皮材料還可以提供有裝飾、印刷和染色，所述的裝飾例如不平的結(jié)構(gòu)如顆粒圖案。
可以將本發(fā)明方法制備的模制品用作包裝材料例如食品容器、汽車內(nèi)部部件、構(gòu)造或建筑材料和家用電器，因為它們具有優(yōu)良的緩沖性能和剛度，和具有大的寬度。汽車內(nèi)部元件的實例包括門貼面、頂蓬材料和主干面面板等。當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明制備的模制品用作這樣的部件時，可以在調(diào)節(jié)溫度后保持汽車的車內(nèi)溫度很長時間。在通過本發(fā)明的方法制備汽車內(nèi)部部件的情況下，理想的是制備這樣的制品，其在其表面上層壓有由熱塑性樹脂的片或無紡織物制成的層或由天然纖維例如粗紡毛織物、大麻、黃麻制成的層。通過本發(fā)明的方法制備的作為食品容器使用的模制品可以具有各種形狀例如杯、盤和碗。因為它們具有優(yōu)良的絕熱性能，優(yōu)選它們作為用于加熱至高溫的湯用容器和在微波爐中烹飪用的食品容器這樣的制品，其在其表面上層壓有具有乙烯-乙烯基醇共聚物層的單層或多層阻氣膜或CPP膜。
具體實施例方式
實施例本發(fā)明參考下面的實施例進(jìn)行解釋。但是，本發(fā)明不限于這些實施例。
(第一熱塑性樹脂泡沫片的制備)(形成泡沫層用材料)加入0.1重量份的硬脂酸鈣、0.05重量份的苯酚型抗氧化劑(商品名Irganox 1010，由Ciba Specialty Chemicals，Inc.制備)和0.2重量份的苯酚型抗氧化劑(商品名Sumilizer BHT，由住友化學(xué)株式會社(Sumitomo ChemicalCo.，Ltd.)制備)，并且與100重量份的丙烯基聚合物粉末混和，所述的丙烯基聚合物粉末是通過日本專利公開No.11-228629描述的方法制備的和其物理性能如下所示。在230℃熔融捏合混合物。因此，制備丙烯基聚合物粒料(i)。根據(jù)JIS K6758在負(fù)載為2.16kg下于230℃測量得到的丙烯基聚合物粒料(i)的熔體流動速度(MFR)為12g/10分鐘。丙烯基聚合物粒料(i)被用作形成泡沫層用材料。
丙烯基聚合物的物理性能組分(A)(在通過在日本專利公開No.11-228629中公開的方法得到的丙烯基聚合物中包含兩種組分中具有較高分子量的組分)特性粘度[η]A＝8dl/g；乙烯衍生單元的含量(A中的C2)＝0％；組分(B)(在通過在日本專利公開No.11-228629中公開的方法得到的丙烯基聚合物中包含兩種組分中具有較低分子量的組分)特性粘度[η]B＝1.2dl/g；乙烯衍生單元的含量(B中的C2)＝0％；由組分(A)和(B)組成的丙烯基聚合物η5＝71,000Pa·s和η0.1＝2,400Pa·s，其是使用由Rheometrics Co.制備的單軸熔融伸長粘度分析儀在180℃和伸長應(yīng)變速度為1sec-1下測量的。
通過將丙烯基聚合物粒料(i)、聚丙烯(ii)(Polypropylene AW 191，由住友化學(xué)株式會社制備，MFR 11g/10分鐘(于230℃，2.16kgf負(fù)載))、聚丙烯(iii)(Polypropylene CX3502，由住友化學(xué)株式會社制備，MFR 4g/10分鐘(于190℃，2.16kgf負(fù)載))以重量比率為(i)/(ii)/(iii)＝70/15/15干混，來制備形成泡沫層用材料。通過將1.4重量份由偶氮二羰酰胺、碳酸氫鈉和氧化鋅以5/90/5的重量比組成的發(fā)泡劑與100重量份形成泡沫層用材料混合而制備的材料進(jìn)料到泡沫片制備機(jī)器中。
該機(jī)器包括120mmφ單螺桿擠出機(jī)，所述的擠出機(jī)在在擠出機(jī)的一端配備有齒輪泵。該擠出機(jī)還配備有單支管型單層T-模頭，所述的T-模頭具有寬度為1500mm的出口通道并且被調(diào)節(jié)至180℃。以160kg/hr的速度通過T-模頭擠出進(jìn)料到泡沫片制備機(jī)器中的形成泡沫層用材料，通過冷卻模塑機(jī)成型為光滑的泡沫片，冷卻模塑機(jī)包括控制為60℃、直徑為300mm的引出輥。通過安裝在冷卻模塑機(jī)下游部分的邊緣修整裝置將泡沫片寬度修整為500mm。然后，用引出單元引出修整片。因此，得到第一熱塑性樹脂泡沫片，其膨脹比率為3、厚度為3mm、寬度為500mm和基重為900g/m2。
除了第一熱塑性樹脂泡沫片，通過下面描述的方法制備兩種三層的第二熱塑性樹脂泡沫片，其由泡沫層和在泡沫層的每一面層壓的非泡沫層組成。
(形成泡沫層用材料)
將與用作用于形成第一熱塑性樹脂泡沫片的泡沫層的材料那些相同的丙烯聚合物粒料(i)用作形成泡沫層用材料。
(形成非泡沫層用材料)將聚丙烯(iv)(均聚丙烯FS2011DG2，由住友化學(xué)株式會社制備，MFR2.5g/10分鐘(于230℃，2.16kgf負(fù)載))、聚丙烯(v)(長鏈支化均聚丙烯，稱為PF814，由Basell制備，MFR3g/10分鐘(于230℃，2.16kgf負(fù)載))、聚丙烯(vi)(丙烯-乙烯無規(guī)共聚物W151，由住友化學(xué)株式會社制備，乙烯衍生結(jié)構(gòu)單元含量4.5重量％，MFR8g/10分鐘(于230℃，2.16kgf負(fù)載))、滑石母料(vii)(嵌段聚丙烯基滑石母料MF110，由住友化學(xué)株式會社制備，滑石含量70重量％)，和鈦母料(viii)(鈦母料PPM2924，由Tokyo Ink Co..Ltd.制備，鈦含量60重量％，無規(guī)聚丙烯基料的MFR30g/10分鐘(于230℃，2.16kgf負(fù)載))以重量比率為(iv)/(v)/(vi)/(vii)/(viii)＝12/30/15/43/5干混，得到形成非泡沫層用材料。
(第二熱塑性樹脂泡沫片的制備)使用上面所述的形成泡沫層和非泡沫層用的材料，通過裝置(1)進(jìn)行擠出成型，所述的裝置如圖1和2所示，其中用于擠出泡沫層的50mmφ雙螺桿擠出機(jī)和用于擠出泡沫層的32mmφ單螺桿擠出機(jī)與90mm圓口模頭(4)連接。以下面的方式制備第二熱塑性樹脂泡沫片。
通過料斗，向50mmφ雙螺桿擠出機(jī)(2)供給通過將0.1重量份的成核劑(MB 1023，由Sankyo Chemical Co.，Ltd.制備)與100重量份形成泡沫層用材料混合而制備的材料，并且在加熱至180℃的料筒中捏合。
當(dāng)在50mmφ雙螺桿擠出機(jī)(2)中，通過熔融捏合而將形成泡沫層用材料和成核劑完全混合在一起并且成核劑被熱分解形成泡沫時，從與液化二氧化碳?xì)飧走B接的泵(5)中，倒入1.3重量份的作為物理發(fā)泡劑的二氧化碳?xì)怏w。在倒入二氧化碳?xì)怏w后，進(jìn)一步捏合混合物，以便樹脂材料浸漬有二氧化碳?xì)怏w。然后，將得到的混合物進(jìn)料到圓口模頭(4)中。在32mmφ單螺桿擠出機(jī)(3)中熔化捏合形成非泡沫層用材料，然后進(jìn)料到圓口模頭(4)中。
通過50mmφ雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭(7)，將形成泡沫層用材料引入圓口模頭(4)中，通過通道(9a)向模頭的出口輸送。在通道(23a)的途中，通過通路P分開材料，并且再輸送入通道(9b)。
通過32mmφ單螺桿擠出機(jī)(3)的機(jī)頭(8)，將形成非泡沫層用材料引入到模頭中，然后分開進(jìn)入通道(10a)和(10b)。在分開后，向模頭的出口輸送材料，同時供給以便在通道(9a)的兩面層壓。在點(11a)中，達(dá)到層壓。形成非泡沫層用材料，被供給進(jìn)入通道(10a)和(10b)，通過與通路P相似的分枝通路(未顯示)，被分開和輸送進(jìn)入通道(10c)和(10d)。然后，向模頭的出口輸送材料，同時供給以便在通道(9b)的兩面層壓。在點(25b)中，達(dá)到層壓。
通過圓口模頭(4)的出口(12)擠出在(11a)和(11b)制成為管狀的兩種三層結(jié)構(gòu)的熔融樹脂。將管狀樹脂釋放至大氣壓力下，允許形成泡沫層用材料中包含的二氧化碳膨脹，形成泡孔。因此，形成泡沫層。
拉伸和冷卻通過模頭擠出的兩種三層泡沫片，同時在最大直徑為700mm的模芯(6)上拉伸，以形成管。在兩個位置，沿著縱向方向切割得到的管狀泡沫片，以形成兩個1080mm寬的平片。在卷取輥上卷取每個片，接著在它們的側(cè)面進(jìn)行修整。因此，得到第二熱塑性樹脂泡沫片，其膨脹比率為5、厚度為1.5mm、寬度為500mm和基重270g/m2。
(第三熱塑性樹脂泡沫片的制備)使用一對金屬輥，每個輥的寬度為500mm和直徑為150mm，通過下面描述的方法進(jìn)行第一和第二熱塑性樹脂泡沫片的層壓。通過輥中的加熱油的循環(huán)控制輥的溫度。
在第二熱塑性樹脂泡沫片上，面對面地放置第一熱塑性樹脂泡沫片，其中它們的TD方向的中心匹配。然后，通過以0.5m/分鐘線速度旋轉(zhuǎn)的一對輥，將所述的片擠壓在一起。
具體而言，放置氣刀以便其空氣出口保持離輥壓制點75mm的距離。以10m/s速度吹送熱空氣，以便距離空氣的出口10mm的點的溫度變?yōu)?10℃。在用熱空氣加熱第一和第二熱塑性樹脂泡沫片的相對表面的同時，用輥擠壓所述的片以層壓在一起。因此，得到第三熱塑性樹脂泡沫片。輥之間的空隙為4.3mm，并且由壓縮空氣產(chǎn)生的輥壓力為3kgf/cm2。
使用如圖3所示的真空模塑機(jī)(VAIM0301，由株式會社佐藤鐵工所(Satoh Machinery works，Co.，Ltd.)制備)，對由上述的方法得到的第三熱塑性樹脂泡沫片進(jìn)行真空模塑。兩種模頭16、17都是由環(huán)氧樹脂制成的陰模頭。每個模頭具有由尺寸為300mm×300mm的正方形底表面和尺寸為300mm×0.5mm四個側(cè)表面組成的模塑面。每個模頭在沿著模塑面的外邊緣具有15mm寬的分模面。每個模頭在模塑面的底表面的四個角和四個邊上具有總共為12個真空抽吸孔，所述的抽吸孔的直徑為1mm，間隔為10cm。將模頭在模塑期間的溫度調(diào)節(jié)為60℃。
在夾鉗(14)中固定第三熱塑性樹脂泡沫片(13)，然后用紅外加熱器(15)加熱，以便該片的表面達(dá)到160℃。使該片軟化。軟化的片的厚度為4.5mm。
在模頭(16)和(17)之間供給軟化的片，同時固定在夾鉗中。
通過使其相互接近，關(guān)閉模頭(16)和(17)，直到模頭的分離面之間的空隙變?yōu)?mm。在完成閉模的同時，通過模頭開始在真空度為-0.09MPa下的真空抽吸，并且持續(xù)10秒。
接著，停止真空抽吸，打開模頭。最后，移走制備的模制品。得到的模制品的評估結(jié)果示于表1中。
(膨脹比率的測量)用水中轉(zhuǎn)換式密度計(immersion-type densimeter)(自動比重計(Automatic Densimeter)，D-H100，由東洋精機(jī)制作為株式會社(Toyo SeikiSeisaku-Sho Co.，Ltd.)制備)測量以20mm×20mm尺寸取樣的產(chǎn)品的比重?；谛纬僧a(chǎn)品的材料的密度，計算膨脹比率。
(抗撓剛度)從泡沫片中取出50mm寬(在TD)和150mm長(在MD)的樣品。將樣品設(shè)置在Autograph(Model AGS-5000，由Shimadzu Corp.制備)的支撐臺上，將它的跨距調(diào)節(jié)至100mm，以便樣品與支撐臺的中心匹配。向樣品的中心應(yīng)用棒狀夾具，所述棒狀夾具的頭部的曲率半徑為5mm。在以10mm/分鐘的速度使樣品偏轉(zhuǎn)的同時，得到位移(cm)和負(fù)載(N)之間的相關(guān)曲線。將起始的斜率(N/cm)定義為該片的抗撓剛度。
(傳熱系數(shù)的評估)根據(jù)JIS A-1412，使用由英弘精機(jī)株式會社(Eiko Seiki Co.，Ltd.)制備的導(dǎo)熱率分析儀(AUTO-A系列HC-074)，測量導(dǎo)熱率。在測量的基礎(chǔ)上，計算傳熱系數(shù)。測量條件如下低溫板的溫度20℃，高溫板的溫度30℃。傳熱系數(shù)越小，絕熱性能越好。
(緩沖性能)根據(jù)JIS K-6767進(jìn)行測量。從待測量的片中，取出邊長為50mm的正方形樣品。在Autograph(Model AGS-500D，由Shimadzu Corp.制各)的平臺階段，層疊幾個樣品，以便樣品的總厚度為約25mm。以10mm/分鐘的速度用壓縮夾具壓縮樣品。測量將樣品相對于壓縮樣品之前厚度收縮25％后20秒時所施加的負(fù)載(N)。將負(fù)載除以樣品的表面積(2500mm2)，并且商將用作緩沖性能的量度。
表1

權(quán)利要求
1.一種通過真空成型制備熱塑性樹脂泡沫制品的方法，該方法使用一種包括一對模頭的模塑裝置，每一模頭具有模塑面，通過模塑面可以進(jìn)行真空抽吸，該方法包括以下步驟在模頭之間保持泡沫片的同時，通過模頭的模塑面進(jìn)行真空抽吸，以成型熱塑性樹脂泡沫片，其中將進(jìn)行真空成型的泡沫片的第一泡沫層的膨脹比率Xa為2至20，厚度Ta為2至20mm且基重Ra為600至3000g/m2，且第二泡沫層的膨脹比率Xa為4至40，厚度Ta為2至12mm且基重Rb為100至600g/m2，其中Ra/Rb為2至30。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的模塑裝置還包含保持裝置，用于在模頭的模塑面之間的預(yù)定位置保持熱塑性樹脂泡沫片，且其中通過真空成型來成型熱塑性樹脂泡沫片的步驟包含下面定義的子步驟(1)加熱熱塑性樹脂泡沫片，使其軟化；(2)將在步驟(1)中軟化的熱塑性樹脂泡沫片供給在模頭之間；(3)在用保持裝置將軟化的熱塑性樹脂泡沫片保持于模頭之間的同時，關(guān)閉模頭，直到模頭的模塑面的周圍部分之間的空隙達(dá)到不大于軟化的熱塑性樹脂泡沫片的預(yù)定值；(4)在從模頭的模塑面的周圍部分之間的空隙達(dá)到軟化的熱塑性樹脂泡沫片的厚度至該空隙達(dá)到步驟(3)中限定的預(yù)定值的時刻，通過模頭的模塑面開始真空抽吸；(5)在繼續(xù)真空抽吸的同時，將所述的泡沫片成型為由模頭的模塑面所限定的形狀；(6)停止真空抽吸、打開模頭和除去模制品的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中步驟(5)包括打開模頭的操作，直到熱塑性樹脂泡沫片具有大于在步驟(3)開始時的軟化泡沫片的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備熱塑性樹脂泡沫制品的方法，該方法使用一種包括一對模頭的裝置，每一模頭具有模塑面，通過模塑面可以進(jìn)行真空抽吸，該方法包括以下步驟在模頭之間保持泡沫片的同時，通過模頭的模塑面進(jìn)行真空抽吸，以成型熱塑性樹脂泡沫片，其中將進(jìn)行真空抽吸的泡沫片的第一泡沫層的膨脹比率Xa為2至20，厚度Ta為2至20mm且基重Ra為600至3000g/m
文檔編號B29C44/34GK1748974SQ20051010404
公開日2006年3月22日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者花田曉, 大村吉典 申請人:住友化學(xué)株式會社, 住化塑料技術(shù)株式會社