[发明专利]硬质热塑性泡沫致密化方法和并有所述致密化硬质热塑性泡沫的复合结构

说明书

具有一个或两个致密化主表面的苯乙烯类聚合物泡沫通过将热量和压力(4)施加到此类表面以软化所述聚合物并且使靠近所述表面的泡孔破裂以在此类表面上形成致密化表皮来产生。接着在压力下冷却经加热的一个或多个表面以形成在一侧或两侧具有未致密化核心(7)和致密化表皮(5)的泡沫。部分致密化泡沫尤其适用于形成层压物，其中所述泡沫形成核心。由于存在致密化层，与外部层(30、32)的粘着得到改进。

本发明涉及一种用于在硬质泡沫主体上形成致密化层的方法以及并有所得硬质泡沫主体的复合结构。

硬质热塑性聚合物泡沫，如发泡聚苯乙烯广泛用作建筑物、进入冷藏间和冷冻柜以及冷藏车的隔热材料。这些泡沫的硬度是重要的，因为这允许泡沫促进结构的总体机械强度。

在一些情况下，聚合物泡沫形成核心层，其层压到其它材料的额外层以形成复合结构。这一复合结构的一个实例是用于冷藏车的夹层板。这些夹层材料具有聚苯乙烯泡沫的核心层。这一夹层结构的外层通常是玻璃增强塑料(GRP)层，其提供外观上和结构上重要的坚硬并且平滑的外表面。

出于成本和其它原因，需要将GRP层直接粘合到聚苯乙烯泡沫上。不利的是，当进行这一操作时，产品常常不合格。这部分由于制造方法中的瑕疵，其中未实现在GRP 与泡沫层之间的足够粘着，产生GRP和泡沫层不粘着的局部区域(脱粘小片)。随时间推移，当产品曝露于环境变热和冷却以及机械压力时，这些脱粘小片可能扩大。当这发生时，在GRP与泡沫层之间出现较大泡壳，导致结构的外观和/或机械失败。

这一问题的工业解决方案是在泡沫与GRP之间插入木质层，将三层结构转换成五层结构。当将GRP施加到坚硬的致密化表面(如木材)时，仍可能形成脱粘小片，但小片对扩大形成较大泡壳更具有抗性。这以更高成本和更大质量为代价减轻问题。添加木质层也增加了板厚度；如果五层板必须与三层板具有相同厚度，那么必须减少泡沫层的厚度，这降低了板的隔热值。

粘着问题基本上是由于低泡沫密度，压力超过聚合材料的机械强度的聚合物泡沫表面处粘结失败中的一种。解决这一问题的一种方法是提高泡沫表面处的泡沫密度，即，提供高密度材料的表面层。已出于此目的而研发出多层泡沫产品。这些产品通过单独产生高密度泡沫薄片并且将其层压到较低密度核心来制得。这一途径增加大量费用，因为需要制得单独的泡沫产品并且接着组装。另外，存在跨越泡沫核心两侧上较大表面区域获得足够的粘着剂粘合的困难问题。

原则上较佳途径应提供在一侧或两侧具有较低核心密度和致密化表皮的单片泡沫板。已研发出通过加热软化泡沫表面制得具有致密化表面的泡沫材料的方法，其允许表面附近的泡孔破裂并且形成表层。举例来说，WO 2001/056773描述了一种用于使聚乙烯泡沫的表面致密的方法，其中使用热空气刀或红外加热器加热泡沫表面。在加热之后，泡沫可以传送通过冷却的轧辊以使表面致密并且再固化。这一方法能够形成极薄表皮，但需要经由致密化方法多个回合来实现。这一方法同样并不适于硬质泡沫，如聚苯乙烯泡沫。

US 7,357,974描述了一种用于形成具有交替的致密化和非致密化层的热塑性毯状层的方法。致密化层藉由在层压机中压缩低密度起始材料形成，接着加热并且熔融压缩材料的表面以形成致密化层。在表面处致密化的起始材料并未描述为聚合物泡沫。在任何情况下，这一方法并不能够在硬质聚合物泡沫上形成致密化层，因为初始压缩变定将使泡沫永久变形。

本发明是一种用于使苯乙烯类聚合物泡沫的表面致密的方法，其包含：

a)将热量和压力施加到起始厚度为至少25mm的起始单片热塑性苯乙烯类聚合物泡沫的至少一个表面，从而将所述表面局部加热到高于苯乙烯类聚合物的玻璃转变温度的温度，并且使靠近所述表面的泡孔破裂以在此类表面上形成致密化表皮，并且产生具有厚度为至少5mm并且体积密度不超过80kg/m³的未致密化核心和面密度为至少0.6 kg/m²并且体积密度为至少200kg/m³的至少一个致密化表面的多层单片泡沫，以及