CN119816407A - 用于制造模制聚合物泡沫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于制造模制聚合物泡沫，尤其是包括中心泡沫层和在一侧或两侧上的饰面层的层压板的方法。将柔性膜分配器(10)折叠或卷绕并通过模具中的开口(6)引入到模具腔(7)中。将该分配器在膜腔内展开或铺开，并将泡沫前体泵送通过该分配器并进入该模具腔中。该分配器具有多个出口(16)，该泡沫前体通过这些出口进入该模具腔。这允许该泡沫前体更均匀地分布在整个该模具腔中并减少缺陷，同时提高产品品质。

Description

用于制造模制聚合物泡沫的方法

本发明涉及用于生产模制聚合物泡沫的方法。

许多聚合物泡沫通过将前体流体引入到模具中来制备。前体流体在模具中膨胀并固化以产生聚合物。

产品品质通常取决于在前体流体硬化并且不能再流动之前获得其在模具中的均匀分布。不均匀的分布可能导致缺陷、性能降低以及甚至零件报废。

分配前体流体通常是一个难题。当生产大而薄的零件如层压板时，这种问题变得尤为严重。可以是单面或双面的层压板是包括聚合物泡沫层和粘结到泡沫层的一侧或两侧的饰面层的材料。由于泡沫层的绝缘性能，这些产品可用作隔热板。

层压板通常在工业上以连续工艺制造。典型的连续工艺通常称为双带层压。在该工艺中，通过使用通过多个出口分配前体流体的分配系统，解决了获得前体流体的均匀分布的问题，尽管通常是不完美的。出口布置在底部饰面层的宽度上，并且现在通常是固定的。底部饰面层在出口下方水平移动。这种运动从每个出口在底部饰面层上产生泡沫制剂的条带。然后泡沫制剂膨胀以产生泡沫。理想地，单个条带在膨胀时相遇并结合以形成连续层，然后它们会固化到不再能够流动的程度。如果需要，可在前体流体已被分配之后但在其固化之前施加顶部饰面层，以形成双面层压板。

例如，可用于连续层压工艺的分配系统描述于EP2125323A、EP2234732A、WO 2021/045888、WO 2021/046019、WO 2021/046020、WO 2021/046021和WO 2012/046022中。WO2021/046019、WO 2021/046020、WO 2021/046021和WO 2012/046022都描述了通过将聚合物膜以产生导管和多个出口的方式粘结在一起而制造的柔性分配器。

相反，一些层压板是以不连续工艺制造的。不连续工艺经常用于生产具有非标准尺寸或几何形状的产品以及在连续工艺中不能容易地生产的其他特殊物品。在不连续工艺中，底部和任选的顶部饰面层水平取向，从而限定模具的相对主侧面。饰面层由限定模具侧面的框架构件隔开。饰面层和框架构件一起限定了待填充有前体流体的封闭空间。将前体流体分配到该封闭空间中并固化。然后将框架构件与所得面板分离。顶部饰面层和底部饰面层保持粘附到聚合物泡沫层。

分配系统(诸如在连续层压板生产中使用的分配系统)在不连续工艺中没有用处，这是因为难以将分配器引入到模具中并在前体流体已经分配到模具腔中之后将其移除。相反，前体流体通常通过框架构件中的一个或多个开口引入到模具腔中。这通常导致前体流体的不良分布，因为前体流体必须在模具上从其被注入的边缘到相对边缘以及横向地流过相当长的距离。所谓的“喷枪”和“取出”方法试图通过将中空喷枪插入模具内部并通过喷枪引入前体流体来减轻该问题。当模具腔被填充时，喷枪可被逐渐取出。这些方法减小了前体必须在一个维度上流动而不是横向流动的距离，因此并不完全令人满意。

在一个方面，本发明是用于制造模制聚合物泡沫的方法，该方法包括以下步骤：

a)将折叠或卷绕的多层膜流体分配器通过模具开口引入到模具腔中，其中所述多层膜流体分配器包括

(i)至少一个第一柔性膜基底层和

(ii)至少一个第二柔性膜基底层，

其中所述第一柔性膜基底层被粘结到所述第二柔性膜基底层，从而形

成多层膜构件；以及

(iii)与至少一个入口和多个出口流体连通的至少一个导管，所述至少一个导管设置在所述第一柔性膜基底层与所述第二柔性膜基底层之间并形成用于使流体从所述导管的所述至少一个入口穿过所述多层膜构件到达所述导管的所述多个出口的一个或多个路径；

b)在所述模具的内部展开或铺开所述多层膜流体分配器；以及

c)使聚合物泡沫前体流体流入所述至少一个入口中，通过展开或铺开的多层膜流体分配器的所述至少一个导管，并流出所述多个出口进入所述模具腔中；

然后通过固化通过所述多层膜流体分配器引入到所述模具腔中的所述聚合物泡沫前体流体来进行固化步骤，以在所述模具腔中产生模制聚合物泡沫。

图1A-图1F是局部剖视的俯视图，共同示意性地例示了本发明的方法的一个实施方案。

图2是用于本发明的第一多层膜流体分配器的前视剖面图。

图3是沿图2的线3-3截取的侧剖视图。

图4是沿图2的线4-4截取的侧剖视图。

图5A是例示了将用于本发明的第二多层膜流体分配器插入模具腔中的前视剖面图。

图5B是例示了将第二多层膜流体分配器完全插入模具腔中的前视剖面图。

图6A是用于本发明的第三多层膜流体分配器的前视剖面图。

图6B是完全插入模具腔中的第三多层膜流体分配器的前视剖面图。

图7A是例示了将用于本发明的第四多层膜流体分配器插入模具腔中的前视剖面图。

图7B是例示了将第四多层膜流体分配器完全插入模具腔中的前视剖面图。

转向图1，模具1包括底部模具表面2、顶部模具表面3和模具侧面4，它们一起限定了模具腔7。模具开口6设置在模具侧面4中的一个模具侧面中。如图1A和图1B所示，折叠或卷绕的多层膜流体分配器10通过模具开口6插入模具腔7中。多层膜流体分配器10经由导管11与上游分配系统(未示出)流体连通，聚合物泡沫前体流体通过该导管经由入口15被引导到导管14中(参见图2)。

再次参考图1，如图1B和图1C所示，多层膜流体分配器10在插入模具腔7中之后被展开或铺开。在其完全展开或铺开状态下，多层膜流体分配器10优选跨越模具腔7的宽度W的至少50％、至少75％或至少90％。如下所述，各种方法可用于展开或铺开多层膜流体分配器10。

参考图1和图2，多层膜流体分配器10包括导管14，该导管限定了从入口15穿过多层膜流体分配器10到出口16的多个流体路径。在将多层膜流体分配器10插入模具腔7中并将其展开或铺开之后，聚合物泡沫前体流体经由导管11从上游分配系统(未示出)经由入口15流入多层膜流体分配器10中，并从那里通过导管14流出展开或铺开的多层膜流体分配器10的多个出口16并进入模具腔7中。这产生了聚合物泡沫前体流体的射流20。

聚合物泡沫前体流体的相邻射流20可彼此平行或与平行有小的(诸如至多20°)偏差。聚合物泡沫前体流体的单个射流20膨胀并与相邻射流20结合以在模具腔7内形成聚合物泡沫前体流体的连续团块50。

在图2所示的具体实施方案中，导管14是分支系统，其中导管14包括分支点，导管在该分支点处被划分以限定多个流动路径。在图2所示的实施方案中任意例示了七个此类分支点，在每个分支点处，聚合物泡沫前体流体的进入流被分成两个流。分支导管系统可包括少至一个此类分支点和任何任意更大数量的分支点，诸如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少7个、至少10个、至少15个或至少31个，并且例如多至100个、多至50个或多至25个分支点。就本发明而言，“分支点”只是导管14内的一个点，在该点处，聚合物泡沫前体流体或其一部分在通过导管系统时被划分成两个或更多个流(优选正好两个)。

图2所示的实施方案包括优选特征，即从入口15到出口16的所有流动路径具有相同的长度。由于该特征，聚合物泡沫前体流体的停留时间对于流动路径中的每个流动路径是相同的或非常接近相同的，并且聚合物泡沫前体流体在相同或非常接近相同的固化状态到达每个出口16。在相同的固化状态下，在任何时间点离开出口16中的每个出口的聚合物泡沫前体流体具有相同或非常接近相同的粘弹性。

聚合物泡沫前体流体在分配系统内被划分成的流动路径的数量可以少至2个，并且可以是任何任意更大的数量，诸如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少7个、至少8个、至少10个、至少16个或至少32个，并且例如多至100个、多至50个或多至25个。类似地，出口16的数量可以少至2个，并且可以是任何任意更大的数量，诸如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少7个、至少8个、至少10个、至少16个或至少32个，并且例如多至100个、多至50个或多至25个。在图5中，流体路径和出口16的数量任意地显示为8个。

出口16可以布置成直线、交错配置或其他有用的配置。

在一些实施方案中，出口16沿着多层膜流体分配器10的宽度均匀地间隔开。相邻出口16之间的中心至中心距离可以是例如10mm至300mm，优选的距离是10mm至200mm、30mm至200mm或50mm至150mm。两个最外侧出口16之间的中心至中心距离可以是例如20cm至200cm、20cm至150cm或20cm至120cm。两个最外侧出口16之间的中心至中心距离可以是例如模具腔7的宽度W的80％至98％。

图1所例示的实施方案包括以下中的任选特征：(1)使展开或铺开的多层膜流体分配器10通过模具腔7至少部分地延伸至与模具开口6相对的远侧端部8(如图1C所示)，以及(2)然后在将聚合物泡沫前体流体从出口16分配出来并进入模具腔7中时，将展开或铺开的多层膜流体分配器10远离远侧端部8并朝向模具开口6取出。这些优选特征有助于将聚合物泡沫前体流体更均匀地分布在模具腔7的整个长度L上。

如图1C所示，在该实施方案中，在开始聚合物泡沫前体流体的流动之前，使展开或铺开的多层膜流体分配器10朝向模具腔7的远侧端部8移动。在开始聚合物泡沫前体流体的流动之前，可将展开或铺开的多层膜流体分配器10插入模具腔7的长度L中例如至少50％、至少75％或至少90％(即，从模具开口6到远侧端部8的距离的至少50％、至少75％或至少90％)。然后开始聚合物泡沫前体流体的流动，产生聚合物泡沫前体流体的射流20，其膨胀并聚结以形成连续团块50。然后沿箭头22所示的方向朝向模具开口6(如图1D和1E所示)逐渐抽出展开或铺开的多层膜流体分配器10，同时连续或间歇地将聚合物泡沫前体从出口16分配出来并进入模具腔7中。铺开或展开的多层膜流体分配器10可以与模具腔7被聚合物泡沫前体流体填充的速率相同的速率取出。

图1所例示的取出方法是任选的。在一个替代实施方案中，多层膜流体分配器10在聚合物泡沫前体流体被分配的整个时间期间保持在模具腔7内的恒定位置。因此，例如，当聚合物泡沫前体流体从多个出口16分配到模具腔7中时，不是将多层膜流体分配器10定位在模具腔7的远侧端部8附近并逐渐将其取出(如图1C、图1D和图1E所示)，而是可将多层膜流体分配器保持在模具腔7内的固定位置，诸如邻近模具开口6，如图1E所示。

将足够的聚合物泡沫前体流体通过展开或铺开的多层膜流体分配器10引入到模具腔7中，以在聚合物泡沫前体流体已膨胀并固化以产生模制聚合物泡沫之后完全填充模具腔7。

如图1F所示，在将必需量的聚合物泡沫前体流体引入到模具腔7中之后，将多层膜流体分配器10经由模具开口6从模具腔7中取出。通常需要再折叠或再卷绕多层膜流体分配器10以通过模具开口6将其取出。

在移除多层膜流体分配器10之前，模具腔7内被该多层膜流体分配器占据的空间通常被聚合物泡沫前体流体填充，这是由于在移除多层膜流体分配器10之后但在固化完成之前，聚合物泡沫前体流体在模具腔7内进一步膨胀。这种进一步膨胀减少或消除了在多层膜流体分配器10被移除之前其所占据的区域中的模制聚合物泡沫中的缺陷。

聚合物泡沫前体流体在模具腔内固化以产生模制聚合物泡沫产品。

现在转到图2-图4，多层膜流体分配器10包括第一柔性膜基底10A和第二柔性膜基底10B。在图2-图4所示的实施方案中，柔性膜基底10A和10B中的每一者都是多层结构，这是任选但优选的实施方案。膜基底10A、10B可具有多个构成层，或者可仅具有一个构成层。如图所示，柔性膜基底10A由内部层12A和外部层11A组成，并且柔性膜基底10B由内部层12B和外部层11B组成。柔性膜基底10A和10B经由内部层12A和12B彼此粘结，使外部层11A和11B的表面13A和13B分别面向外部。

通过将柔性膜基底10A的部分经由内部层12A和12B在预定的间隔开的位置处粘结(例如，通过热密封工艺)到第二膜基底10B以形成粘结层(bond lines)诸如粘结层13E来产生导管14。由于粘结工艺，导管14由内部层12A和12B的未粘结的表面部分13C和13D形成。通过选择性粘结工艺形成的导管14嵌入在第一柔性膜基底10A与第二柔性膜基底10B之间。

在WO 2021/046019中进一步描述了多层柔性流体分配衬里构件及其制造方法。

导管14与至少一个入口15流体连通，用于接收来自上游设备(未示出)诸如混合头的聚合物泡沫前体流体。导管14与多个出口16进一步流体连通，用于将聚合物泡沫前体流体排放到模具腔7中。多个出口16和入口15经由导管14流体连通。

在图2所示的具体实施方案中，盲管18被设置为用于展开或铺开多层膜流体分配器10的装置。盲管18的特征在于与导管14(如图所示)或入口15(其可以是与导管14相同的入口或单独的入口)流体连通并且不具有相关联的出口。盲管18从多层膜流体分配器10的中心部分朝向其横向边缘19和19A向外延伸。从导管14和/或入口15进入盲管18的聚合物泡沫前体流体被捕获在盲管18内。在将折叠或卷绕的多层膜流体分配器10插入模具腔7中并开始使聚合物泡沫前体流体流入多层膜流体分配器10中时，盲管18被聚合物膜前体流体填充。在盲管18中捕获的聚合物泡沫前体流体在模具腔7内机械地展开或铺开多层膜流体分配器10。在这样的实施方案中，在模具腔7填充有聚合物泡沫前体流体之后，在聚合物泡沫前体流体在盲管18内固化之前，多层膜流体分配器优选地在短时间段内从模具腔7移除，使得难以再折叠或再卷绕多层膜流体分配器10。

在图2所示的实施方案的变型中，盲管18不是与导管14和/或入口15流体连通，而是与单独的入口端口流体连通，单独的膨胀流体(诸如空气、另一种气体或液体)通过该入口端口被泵送到盲管18中以使它们膨胀并且在模具腔7中展开或铺开多层膜流体分配器10。

另选地，可省略盲管18和用于展开或铺开多层膜流体分配器10的其他单独设备，在这种情况下，流过导管14的聚合物泡沫前体流体提供足够的硬化以展开或铺开多层膜流体分配器10。

代替盲管18或除该盲管之外，还可提供用于展开或铺开多层膜流体分配器10的机械设备。这种机械设备的示例包括各种类型的弹簧系统和其他机械致动器。图5例示了一个这样的替代实施方案。臂36在枢转点40处可枢转地附连在多层膜流体分配器10的横向侧面19和19A处或附近，并且可枢转地安装在多层膜流体分配器10的上游方向上的固定位置。在图5所示的具体实施方案中，臂36在枢转点37处可枢转地安装到管道11上。枢转点37不是直接安装在管道11上，而是可附连到其他设备上，诸如外部壳体、套环、护套等，该其他设备位于多层膜流体分配器10的上游方向上的固定位置。弹簧机构可设置在枢转点40和/或37处。如图5A所示，臂36保持在套环41内，以保持多层膜流体分配器10处于折叠或卷绕位置。套环41可滑动地安装在管道11、臂36和多层膜流体分配器10周围。多层膜流体分配器10在箭头A所示的方向上穿过模具开口6并进入模具腔7(图5B)。如图5B所示，大于模具开口6的套环41接合模具侧面4并由该模具侧面保持，从而保持在模具腔7外部。不再受套环41约束的臂36由于弹簧机构的作用而横向延伸，从而在模具腔7内展开或铺开多层膜流体分配器10。在模具填充步骤完成后，通过在箭头B所示的方向上移动管道11和多层膜流体分配器10，将它们从模具腔7中取出。枢转点37和臂36经过套环41并通过模具开口6被取出，向内推动枢转点40，再折叠或再卷绕多层膜流体分配器10，使得其可经由模具开口6被移除。

在图6所示的实施方案中，弹簧61机械地致动多层流体分配器10的展开或铺开。弹簧61在附接点63处附连在多层膜流体分配器10的横向侧面19和19A处或附近，并且安装在多层膜流体分配器10的上游方向上的固定位置处。在图6所示的具体实施方案中，弹簧61在附接点62处安装到管道11上。弹簧61不是直接安装到管道11上，而是可以可枢转地附连到其他设备上，诸如外部壳体、套环、护套等，该其他设备位于多层膜流体分配器10的上游方向上的固定位置。弹簧61和多层膜流体分配器10保持在护套64内，以在插入之前将多层膜流体分配器10保持在折叠或卷绕位置。护套64可滑动地安装在管道11、弹簧61和多层膜流体分配器10周围。多层膜流体分配器10穿过模具开口6并进入模具腔7。如图6B所示，大于模具开口6的护套64接合模具侧面4并由该模具侧面保持，从而保持在模具腔7外部。不再受护套64约束的弹簧61横向伸展，从而在模具腔7内展开或铺开多层膜流体分配器10。在模具填充步骤完成后，通过在箭头B所示的方向上移动管道11和多层膜流体分配器10，将它们从模具腔7中取出。弹簧61和多层膜流体分配器10退回到护套64中，向内推动附接点63，再折叠或再卷绕多层膜流体分配器10，使得其可经由模具开口6移除。

在图7中示出了另一个实施方案。在该实施方案中，弯曲的致动器臂71操作以展开或铺开多层流体分配器10。弯曲的致动器臂71在附接点72处附连在多层膜流体分配器10的横向侧面19和19A处或附近。在该位置，弯曲的致动器臂71各自从管道11向外弯曲。在引入到模具腔7中之前，弯曲的致动器臂71和多层膜流体分配器10保持在护套74内，以将多层膜流体分配器10保持在折叠或卷绕位置。多层膜流体分配器10在箭头A所示的方向上穿过模具开口6并进入模具腔7。护套74可滑动地安装在管道11、弯曲的致动器臂71和多层膜流体分配器10周围。如图7B所示，大于模具开口6的护套74接合模具侧面4并由该模具侧面保持，从而保持在模具腔7外部。当弯曲的致动器臂71穿过护套74和模具开口6时，它们的弯曲分别在箭头C所示的方向上横向向外推动附接点72，从而在模具腔7内展开或铺开多层膜流体分配器10。在模具填充步骤完成后，通过在箭头B所示的方向上移动管道11和多层膜流体分配器10，将它们从模具腔7中取出。当弯曲的致动器臂71通过护套74取出时，向内推动附接点72，再折叠或再卷绕多层膜流体分配器10，使得其可经由模具开口6移除。

多层膜流体分配器10的构造材料优选为有机聚合物。此类有机聚合物的示例包括聚乙烯的均聚物和共聚物。这些包括例如低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、茂金属聚乙烯等。其他有用的有机聚合物包括聚酯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、取向聚酰胺、聚四氟乙烯、各种尼龙等。

柔性膜基底10A和10B可独立地为单层或多层构造。如图2-图4所例示，柔性膜基底10A和10B各自为双层构造。在这种双层构造中，内部层12A和12B可以是例如可热封的有机聚合物，诸如聚乙烯；在此类实施方案中，外部层11A和11B可以是例如另一种聚乙烯或聚酯，诸如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。多层柔性膜基底10A和10B可例如以膜共挤出工艺制造。

如果需要，可在柔性膜基底10A和10B之间设置单独的粘合剂层以在它们之间提供粘结，如WO 2021/046019的图10(和所附文本)中进一步描述的。类似地，接合层可设置在内部层12A与外部层11A之间，和/或设置在内部层12B与外部层11B之间。

多层膜流体分配器可使用诸如在例如WO 2021/046019、美国专利7,147,597、美国专利8,231,029、美国专利8,348,509、美国公布专利申请2017/0247156、2015/0314928和2015/0314919中的任一者中描述的方法由柔性膜基底生产。优选使用热密封方法将柔性膜基底接合以生产多层膜流体分配器。密封条件可包括例如0.1巴至10巴表压(0.01MPa至1MPa)的密封压力；100至200℃的密封温度和0.1秒至2秒的密封时间。密封压力被施加到柔性膜基底的对应于导管之间的空间的那些部分上。对待生产导管的区域不施加密封压力。

多层膜流体分配器优选表现出根据ASTM D790-17测量的100MPa至3000MPa的挠曲模量。

多层膜流体分配器优选表现出0.1kPa至4kPa、0.1kPa至10kPa或0.18kPa至8kPa的最大力拉伸强度(ASTM D1708-18)，以及不大于40％，优选不大于30％的最大力伸长率。

模具是将聚合物泡沫前体流体引入其中并固化的任何容器。模具包括模具腔和至少一个模具开口，模具腔的表面限定聚合模制泡沫的几何形状(尺寸和形状)。模具可保持在压机中，该压机至少在固化步骤期间向模具表面施加压力，以保持模具闭合和/或控制在固化步骤期间实现的膨胀量。

在一些实施方案中，模具形成成品的全部或部分暴露表面。因此，模具可以是例如隔热结构(诸如冰箱或冷冻柜、门或面板或冷却器)的壳体的全部或一部分；浮标、救生设备或其他漂浮装置；汽车零件；或其中需要聚合物泡沫芯的另一中空结构的壳体的全部或部分。

在其他实施方案中，仅模具的一部分形成成品的全部或部分暴露表面。这种实施方案的一个重要示例是层压板制造，其中模具的顶部和/或底部表面形成成品的一部分，被层压到模制聚合物泡沫的一侧或两侧。在这种情况下，模具通常由顶板和底板以及模具侧面组成，所述模具侧面与顶板和底板中的至少一者是分离的和/或可拆卸的，因此模具侧面可从成品移除，同时使顶板和/或底板粘附到聚合物模制泡沫。在此类实施方案中，模具开口优选地位于模具侧面中的一个或多个模具侧面中，并且至少在固化步骤期间，顶板和底板如先前所描述保持在压机中。

将多层膜流体分配器通过模具开口引入到模具腔中。因为模具开口通常在至少一个维度(通常为宽度)上小于多层膜流体分配器，所以多层膜流体分配器在插入之前被折叠或卷绕，使得其适合通过模具开口。折叠或卷绕的方式并非关键。多层膜流体分配器可以规则图案或以任何随机图案折叠(甚至简单地折皱)；作为折叠过程的一部分，它可能会或可能不会被折皱。

一旦引入到模具中，多层膜流体分配器就如先前所述被展开或铺开。

聚合物泡沫前体流体流入导管入口，然后通过展开或铺开的多层膜流体分配器的导管，并流出多个出口进入模具腔中。在该步骤期间，导管被聚合物泡沫前体流体膨胀并允许其通过膨胀的导管到达多个出口。多层膜流体分配器可在该模具填充步骤期间通过模具腔缩回，如先前关于图1所述。

聚合物泡沫前体流体通常通过将其各种组成组分经由一个或多个供应系统引入到混合头中来生产。供应系统可包括各种管道、泵、计量装置、存储装置、加热和/或冷却装置、操作系统(包括计算机化操作系统)，它们可用于或期望以正确的比例并且在合适的温度和/或压力条件下将相应的组分输送到混合头。然后将所得聚合物泡沫前体流体经由合适的流体输送系统(诸如图1中的管道11)转移到多层膜流体分配器。

以这种方式引入足够的聚合物泡沫前体流体，使得在固化步骤期间聚合物泡沫前体流体膨胀之后填充模具腔。如果需要，可在该步骤期间引入超过刚好填充模具腔(膨胀后)所需的量的聚合物泡沫前体流体。如果以这种方式过度填充模具腔，则过度填充可以是1％至30％，即，引入的聚合物泡沫前体流体的量比膨胀后最小填充模具所需的量大1％至30％。

在模具腔被填充后，多层膜流体分配器优选地通过模具开口从模具腔中移除。这通过再折叠和/或再卷绕多层膜流体分配器并将其从模具开口中拉出来进行。可以各种方式进行再折叠或再卷绕。

在其中多层膜流体分配器包括盲管的实施方案中，此类盲管内的流体可被移除，从而产生负压，该负压将多层膜分配器的横向边缘朝向中心拉动，使其再折叠或再卷绕。

在诸如图5所示的实施方案中，臂36可通过套环41向外拉动。当臂36向外穿过套环41时，枢转点40被朝向模具开口6横向向内拉动，从而向内拉动多层膜流体分配器10的横向边缘19和19A并使其再折叠或再卷绕。类似的再折叠作用见于图6和图7所示的实施方案中。在图6的实施方案中，弹簧61被向外拉动穿过护套64，继而向内拉动多层膜流体分配器10的附接点62和横向边缘19和19A，并将其再折叠或再卷绕。在图7的实施方案中，弯曲的致动器臂被向外拉动穿过护套74，再次向内拉动多层膜流体分配器10的附接点72和72'以及横向侧面19和19A以将其再折叠或再卷绕。

在其他实施方案中，具有附接的多层膜流体分配器10的管道11通过模具开口6以足够的力被简单地拉出，以使多层膜流体分配器10变形，将其充分折叠或折皱以将其从模具腔移除。多层膜流体分配器不需要以与其在插入模具腔之前相同的方式再折叠或再卷绕。

在固化步骤中，通过多层膜流体分配器引入到模具腔中的聚合物泡沫前体流体膨胀并形成填充模具腔的模制聚合物泡沫。下面描述的优选的基于异氰酸酯的聚合物泡沫前体流体通常在多异氰酸酯组分与其他成分接触时开始自发地反应、膨胀并固化；因此，固化可在模具填充步骤期间开始。为此，通常选择操作流速和其他条件，使得聚合物泡沫前体流体保持可流动状态，直到它已经通过多层膜流体分配器的多个出口排出并进入模具腔。

继续固化直至获得尺寸稳定的模制聚合物泡沫。如果泡沫在脱模时不塌陷并且随后膨胀不超过10％，优选不超过5％，则认为该泡沫是尺寸稳定的。

结合特定的聚合物泡沫前体流体来选择固化条件。根据具体情况，固化步骤可在低至0℃或低至20℃和高达100℃的温度处进行。例如，优选的基于异氰酸酯的聚合物泡沫前体流体可在施加热或不施加热的情况下固化，该流体在其反应并固化时通常表现出放热温升。即使在这种情况下，也可能需要通过对模具的外表面施加热来加速固化或促使固化完成。例如，如果需要用于该目的，可将模具表面加热到50至150℃。

在聚合物泡沫前体流体膨胀之前，内部模具压力可低于大气压至略高于大气压。当聚合物泡沫前体流体膨胀时，可能经历压力升高。通常将机械压力施加到主模具表面以控制不需要的膨胀并设定产品尺寸，特别是厚度。模具腔可以是排气的。

脱模时间可能显著变化，从30秒至10分钟或更长时间。一旦聚合物泡沫前体流体已固化到足以使模制聚合物泡沫尺寸稳定，就可将模制聚合物泡沫脱模。脱模是通过从构成模具的一些或所有构件移除模制聚合物泡沫来进行的，或者当一些或所有模具表面保留有产品时，当释放机械压力时进行。当生产某些产品如层压板时，一些模具表面可保留有模制聚合物泡沫。因此，例如，模具侧面4(再次参见图1)可与模制聚合物泡沫分离，同时使顶部模具表面3和/或底部模具表面2粘附到模制聚合物泡沫，从而产生层压结构。

在生产这种层压结构时，顶部和/或底部模具表面是保留有模制聚合物泡沫的饰面材料。顶部饰面和/或底部饰面可以是例如金属(其可具有施加的涂层)、牛皮纸或其他纸、纤维增强纸、金属箔-纸复合层、塑料片或膜等。在饰面是柔性的情况下(例如纸、塑料片和膜以及金属箔的情况)，层压板有时被称为“绝缘板”。术语“层压板”在本文中用于涵盖用刚性饰面(诸如金属片)制造的板以及“绝缘板”。每个饰面层优选地具有至多5mm、优选地多至2.5mm或多至1mm的厚度。

本发明的工艺可以并且优选确实包括生产用于具体应用的产品所需的各种附加步骤(和相关联设备)。当制造层压板时，可将饰面层在工艺开始之前切割成特定尺寸和形状。可以对饰面层，特别是金属饰面层进行预处理以促进对聚合物泡沫的良好附着力或以其他方式促进板制造。预处理步骤的示例包括开卷、电晕放电处理、成型、加热至工艺温度以及施加附着力促进剂层。

类似地，该工艺可以并且优选确实包括一个或多个下游步骤，诸如修整产品，将泡沫或层压板从固化温度冷却，堆叠泡沫或层压板，以及包裹泡沫或层压板或以其他方式准备它们用于装运或储存。

优选的聚合物泡沫前体流体是基于异氰酸酯的制剂，其包括至少一种多异氰酸酯、至少一种发泡剂、至少一种用于使多异氰酸酯与其自身反应、与化学发泡剂和/或醇基团反应的催化剂，以及任选但优选的至少一种多元醇。聚合物泡沫前体流体是液体或液体/气体混合物(有时称为“乳液”)；因此，其组分中的至少一者在操作条件下是液体。可将成核气体(诸如空气、氮气、氢气或氩气)混合到聚合物泡沫前体流体中。

用于本发明的合适的有机多异氰酸酯包括脂肪族、环脂肪族、芳脂族或芳香族多异氰酸酯，或其任何两种或更多种的组合。这类可包括例如亚烷基二异氰酸酯，具体地在亚烷基部分中具有4至12个碳原子的那些，诸如1,12-十二烷二异氰酸酯、2-乙基四亚甲基1,4-二异氰酸酯、2-甲基-五亚甲基1,5-二异氰酸酯、2-乙基-2-丁基五亚甲基1,5-二异氰酸酯、四亚甲基1,4-二异氰酸酯，并且优选六亚甲基1,6-二异氰酸酯；环脂肪族二异氰酸酯，诸如环己烷1,3-二异氰酸酯和环己烷1,4-二异氰酸酯以及这些异构体的任何混合物、1-异氰酸根-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根-甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)、2,4-六氢甲苯二异氰酸酯和2,6-六氢甲苯二异氰酸酯以及对应的异构体混合物、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二环己基甲烷二异氰酸酯和2,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯以及对应的异构体混合物；芳脂族二异氰酸酯，诸如1,4-二异氰酸二甲苯酯和二异氰酸二甲苯酯异构体混合物，并且优选芳香族二异氰酸酯和多异氰酸酯，诸如2,4-二异氰酸甲苯酯和2,6-二异氰酸甲苯酯以及对应的异构体混合物、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2'二苯基甲烷二异氰酸酯以及对应的异构体混合物、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚苯基-聚亚甲基多异氰酸酯的混合物、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2'二苯基甲烷二异氰酸酯以及聚苯基聚亚甲基多异氰酸酯(粗制MDI)的混合物以及粗制MDI和甲苯二异氰酸酯的混合物。还可使用改性的多异氰酸酯，即，通过有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的化学反应得到的产物。具体示例是含酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯、脲酮亚胺、碳二亚胺、异氰脲酸酯、脲二酮和/或氨基甲酸酯的二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，按改性多异氰酸酯的总重量计，其含有33.6至15重量％，优选31至21重量％的异氰酸酯基团。有机多异氰酸酯可以单独使用或以其组合的形式使用。

优选的聚合物泡沫前体流体通常包括至少一种多元醇，即具有两个或多个羟基基团的化合物。可以使用多种多元醇，部分取决于聚合物泡沫的所需性质。因此有用的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、羟基封端的聚丁二烯橡胶、聚丙烯酸酯多元醇和聚碳酸酯多元醇，以及其他类型。有用的多元醇具有约30至3000的羟基当量；然而，对于层压板生产，优选使用至少一种羟基当量为30至1000，尤其是125至560的多元醇。多元醇可具有每分子2至8个或更多羟基的羟基官能度。

有用的聚醚多元醇包括当量为30至59的一种或多种含羟基和/或胺基团的起始剂的乙氧基化物和/或丙氧基化物，包括例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2,6-己三醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、季戊四醇、赤藓糖醇、山梨糖醇、蔗糖、甘露醇、N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)-乙二胺、二乙基甲苯二胺、二甲基硫代甲苯二胺以及它们的组合中的一者或多者。

可用的聚酯多元醇可以是例如具有约2至约12个碳原子的有机二羧酸(或相应的酸酐或酯)与多元醇，优选具有2至12个碳原子，优选2至6个碳原子的二醇和/或三醇的反应产物。合适的二羧酸的示例是丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸，并且优选邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和异构萘二羧酸。二羧酸可以单独使用或彼此混合使用。用于制备聚酯多元醇的二元醇和多元醇的示例为乙二醇、二甘醇、1,2-和1,3-丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、甘油、三羟甲基丙烷。还有用的是改性芳香族聚酯多元醇，诸如美国专利6,359,022中描述的，其含有一个或多个在直链或支链中具有6个或更多碳原子的侧链脂肪族烃基基团。

此外，也可采用由内酯如ε-己内酯或羟基羧酸，这类ω-羟基己酸和氢苯甲酸制成的聚酯多元醇。诸如在例如WO 2011/137011中描述的杂化聚醚-聚酯多元醇也是有用的。

其他有用的多元醇包括具有2至8个羟基、当量高达125和分子量高达200的化合物，诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇乙二醇、三丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2,6-己三醇、甘露醇、蔗糖和山梨糖醇。

聚合物泡沫前体流体包含至少一种发泡剂，其可以是物理(吸热)或化学(放热)类型，或两者。物理发泡剂是一种或多种沸点(在1个大气压下)为10℃至80℃，优选10℃至50℃并且不含羟基、伯胺和/或仲胺、硫醇、羧基或除卤素基团以外的在固化反应条件下对异氰酸酯基团具有反应性的其他基团的化合物。有用的物理发泡剂包括具有上述沸点的烃、氢氟烃、氢氯烃、氢氟氯烃、醚等。C4-C6烃，诸如丁烷、戊烷和己烷的任何异构体(或异构体的混合物)是特别有用的。也有用的是氢氟烯烃和氢氟氯烯烃，诸如在例如US2007/0100010中描述的。具体示例是三氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯(1234ze)、1,1,3,3-四氟丙烯、2,2,3,3-四氟丙烯(1234yf)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(1225ye)、1,1,1-三氟丙烯、1,1,1,3,3-五氟丙烯(1225zc)、1,1,2,3,3-五氟丙烯(1225yc)、(Z)-1,1,1,2,3-五氟丙烯(1225yez)、1-氯-3,3,3-三氟丙烯(1233zd)和1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯(1336mzzm)。可以使用任何两种或更多种物理发泡剂的混合物。

物理发泡剂可例如以每100重量份多元醇至少12重量份的量存在。物理发泡剂的量可以是按重量计例如至少12、至少14或至少15重量份，并且再次按重量计，可以是例如多至25份、多至22份、多至20份或多至18份。

特别合适的化学发泡剂是水，当存在时，其反应产生二氧化碳。

合适的催化剂包括氨基甲酸酯催化剂，即用于醇基团和/或水与异氰酸酯基团反应的催化剂、异氰酸酯三聚催化剂和碳二亚胺催化剂。合适的氨基甲酸酯催化剂为锡(II)和锡(IV)催化剂、含有其他第III族至第XV族金属的催化剂；叔胺化合物、脒、叔膦等。有用的异氰酸酯三聚催化剂包含强碱，诸如碱金属酚盐、碱金属醇盐、碱金属羧酸盐、季铵盐等。有用的碳二亚胺催化剂包括环磷烯氧化物(phospholene oxide)，诸如3-甲基-1-苯基-2-环磷烯氧化物(MPPO)、3-甲基-1-乙基-2-环磷烯氧化物(MEPO)、3,4-二甲基-1-苯基-3-环磷烯氧化物、3,4-二甲基-1-乙基3-环磷烯氧化物、1-苯基-2-环磷烯-1-氧化物、3-甲基-1-2-环磷烯-1-氧化物、1-乙基-2-环磷烯-1-氧化物、3-甲基-1-苯基-2-环磷烯-1-氧化物和它们的3-环磷烯异构体。

聚合物泡沫前体流体还可包含各种任选的成分。泡沫稳定表面活性剂是一种有用的任选成分。合适的表面活性剂包括但不限于硅酮，诸如硅油和有机硅酮-聚醚共聚物，包括聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷-聚环氧烷嵌段共聚物。其他合适的表面活性剂包括有机表面活性剂，诸如壬基苯酚乙氧基化物和环氧乙烷/环氧丁烷嵌段共聚物。

另一种任选成分是阻燃剂，诸如含磷阻燃剂、卤代阻燃剂和三聚氰胺。

除了前述组分之外，聚合物泡沫前体流体还可含有一种或多种填料和/或增强剂，诸如玻璃纤维、碳纤维、片状玻璃、云母、滑石、三聚氰胺和碳酸钙；一种或多种颜料和/或着色剂，诸如二氧化钛、氧化铁、氧化铬、偶氮/重氮染料、酞菁、二噁嗪和炭黑；一种或多种杀生物剂；一种或多种防腐剂；一种或多种抗氧化剂；一种或多种阻燃剂；等等。

根据本发明制造的层压板的泡沫层可具有例如20kg/m³至120kg/m³或30kg/m³至80kg/m³的泡沫密度，如根据ASTM 1622-88所测量的。泡孔可以是至少约70％封闭、至少约80％封闭或至少约85％封闭。

根据本发明制造的层压板可以与使用常规工艺制成的层压板相同的方式和相同的目的使用。这些板可用作建筑物、车辆、人行道和其他建筑的隔热材料。这些板可用作建筑物外墙、内墙隔板和其他用途的轻质装饰板。

根据本发明制造的层压板可用于工业和住宅应用。用途包括例如冷库保温、门、窗和滑动百叶窗。即使在不需要隔热性能时，层压板也可用作建筑或装饰板。例如，层压板可用于建造建筑外墙。

Claims (10)

1.一种用于制造模制聚合物泡沫的方法，所述方法包括：

a)将折叠或卷绕的多层膜流体分配器通过模具开口引入到模具腔中，其中所述多层膜流体分配器包括

(i)至少一个第一柔性膜基底层和

(ii)至少一个第二柔性膜基底层，

其中所述第一柔性膜基底层被粘结到所述第二柔性膜基底层，从而形成多层膜构件；以及

(iii)与至少一个入口和多个出口流体连通的至少一个导管，所述至少一个导管设置在所述第一柔性膜基底层与所述第二柔性膜基底层之间并形成用于使流体从所述导管的所述至少一个入口穿过所述多层膜构件到达所述导管的所述多个出口的一个或多个路径；

b)在所述模具的内部展开或铺开所述多层膜流体分配器；以及

c)使聚合物泡沫前体流体流入所述至少一个入口中，通过展开或铺开的多层膜流体分配器的所述至少一个导管，并流出所述多个出口进入所述模具腔中；

并且然后通过固化通过所述多层膜流体分配器引入到所述模具腔中的所述聚合物泡沫前体流体来进行固化步骤，以在所述模具腔中产生模制聚合物泡沫。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法在步骤c)之后且在所述固化步骤之前还包括步骤d)再折叠或再卷绕所述多层柔性膜基底层，以及通过所述模具开口移除再折叠或再卷绕的多层柔性膜基底层的步骤e)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法在所述固化步骤之后还包括脱模步骤。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述模具包括底部表面构件、相对的顶部表面构件以及限定所述模具的侧面的一个或多个模具框架构件，所述底部表面构件、顶部表面构件和一个或多个模具框架构件限定所述模具的腔。

5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述脱模步骤中，将所述一个或多个框架构件与模制聚氨酯泡沫分离，并且所述底部表面构件和所述顶部表面构件保持粘附到所述模制聚氨酯泡沫的相对侧以形成层压件。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述多层膜流体分配器包括与入口流体连通并且不具有相关联的出口的一个或多个盲管，并且其中在步骤b)中，通过将聚合物泡沫前体流体和/或单独的膨胀流体泵送到所述盲管中以使所述盲管膨胀来展开或铺开所述多层膜流体分配器。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中臂能够枢转地附连到所述多层膜流体分配器的相对横向侧，并且能够进一步枢转地安装在所述多层膜流体分配器10的上游方向上的固定位置中的附接点处，并且其中在步骤b)中，所述臂在横向方向上向外延伸以展开或铺开所述多层膜流体分配器。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中弹簧被附连到所述多层膜流体分配器的相对横向侧并且被附连在多层膜流体分配器的上游方向上的固定位置处的附接点62处，并且其中在步骤b)中，所述弹簧在横向方向上向外延伸以展开或铺开所述多层膜流体分配器。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在步骤c)中开始聚合物泡沫前体流体的流动之前，将所展开或铺开的多层膜流体分配器10插入所述模具腔的长度L中至少50％，并且在步骤c)期间，将所展开或铺开的多层膜流体分配器朝向所述模具开口逐渐抽出，同时连续或间歇地将聚合物泡沫前体从所述多个出口分配出来并进入所述模具腔中。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，所述方法为不连续的层合板方法。