CN101801634B - 用于制造泡沫制品的方法 - Google Patents

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Abstract

泡沫制品从芯层(1)开始制造，所述芯层包括柔性开孔泡沫，其具有形成开孔泡沫体积的至少90％的空隙。芯层(1)施加在模具(6，8)中，有选择地连同上覆盖层(3)和/或下覆盖层(2)一起位于模具的下模具表面(5)和上模具表面(9)之间。模具(6，8)闭合并且允许可固化的发泡组分(7)在模具中发泡以产生充满开孔泡沫空隙的额外泡沫。为了能够使用较少的发泡组分(7)充满开孔泡沫的空隙，芯层(1)平放在下模具表面(5)上，并且发泡组分(7)喷涂到平放于下模具表面上的芯层(1)上，使得发泡组分(7)可以至少部分地靠重力渗透到开孔泡沫芯层(1)中。此外，在剪切速率1/s下测量，发泡组分(7)在到达芯层(1)上时具有小于1000mPa.s的动态粘度。

Description

用于制造泡沫制品的方法
技术领域
本发明涉及用于制造泡沫制品，尤其是片状或板状制品的方法，包括如下步骤：提供至少用于所述制品的芯层的步骤，所述芯层包括柔性开孔泡沫，其具有形成所述开孔泡沫体积的至少90％的开放空隙；将所述芯层施放在下模具表面和上模具表面之间；允许可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分在所述开孔泡沫的开放空隙内发泡，从而在芯层保持于上模具表面和下模具表面之间时产生充满这些开放空隙的额外泡沫(further foam)；以及从上模具表面和下模具表面之间取出制品。
背景技术
在现有技术中，公开了用泡沫填充开孔泡沫，尤其是网状泡沫的开放空隙以制造充满泡沫的开孔泡沫的两种不同的方法。
在公开于US-A-4548861中的第一种方法中，开孔泡沫是网状聚氨酯泡沫，其由于预装入电介质和/或磁性颗粒使得泡沫吸收电磁波的事实而相对坚硬。为了制造由这种网状泡沫构成的刚性结构板，网状泡沫的开孔(即，开放空隙)充满闭孔硬聚氨酯泡沫。通过将用于制造闭孔聚氨酯泡沫的可发泡组分倒入模具，随后将网状泡沫片定位于模具中的可发泡组分顶部上而完成上述工作。模具随后闭合以允许可发泡组分膨胀到网状泡沫片的间隙(开放空隙)中。
在第二种方法中，将覆盖层施加在网状泡沫层的两侧上以形成夹层结构。例如在JP 11/042655中公开了这种方法。在这种方法中，网状泡沫层起到隔离材料的作用以使两个覆盖层保持分离。为了形成夹层结构，网状泡沫层和覆盖层定位在模具中，模具闭合并且将可固化且可发泡组分根据反应注塑(RIM)方法注射到闭合模具中。
两种现有方法的缺陷在于，可发泡组分必须以较高的过保压度(即，生成的泡沫的平均密度必须远高于其自由发泡密度)施加，以便能够用所述额外泡沫大体上完全充满网状泡沫的开放空隙。在第一种方法中，可发泡组分实际上完全膨胀到网状泡沫中。由于发泡组分在泡沫发泡期间粘性增大的缘故，由网状泡沫支柱提供的阻力也增大，从而需要大量可发泡组分以便能够全部渗透到网状泡沫中。在第二种方法中，可发泡组分通过一个注射浇口(或者通过有限数量的注射浇口)注射到模腔中。由于发泡的组分必须横向穿过模具中的网状泡沫进行扩散的较大距离，同样必须在模具中注射大量可发泡组分以便充满同样位于模具中更远位置的网状泡沫。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够减少充满开孔泡沫的开放空隙所需可发泡组分数量的新方法。
为此，根据本发明的特征在于，可固化且可发泡组分喷涂在芯层上，并且在剪切速率1/s下测量，在到达芯层上时具有的小于1000mPa.s的动态粘度，芯层在可发泡组分喷涂到其上时保持在平放位置，从而允许所喷涂的可发泡组分至少部分地靠重力渗透到芯层的开孔泡沫中。
本发明人已经发现，该方法允许减少充满开孔泡沫的开孔或者(换句话说)开放空隙所需的可发泡组分数量，优选地，开放空隙的至少80％(体积百分比)，优选地至少90％(体积百分比)，更优选地至少95％(体积百分比)用所述额外泡沫充满。
例如在芯层未被覆盖层覆盖时或者当芯层由开放覆盖层(显示开口)覆盖时，可发泡组分可以至少部分地直接喷射到开孔泡沫的开放空隙中。另一方面，当芯层由封闭但可渗透的覆盖层覆盖时，喷射到该覆盖层顶部上的低粘度可发泡组分可以靠重力渗透过覆盖层，并且大体上在其开始发泡以及在其变得过粘而流不动之前进一步渗入开孔泡沫层中。开孔泡沫的材料优选地如此选取，使得材料本身，即孔支柱基本上不吸收可发泡组分。这样，同样只需要较少的可发泡组分充满开孔泡沫。
US-A-5135959中已经公开了用可发泡组分充满网状泡沫芯部的开放空隙。然而，这里描述的可发泡组分不是异氰酸酯基可发泡组分，而是聚酰亚胺泡沫前体。使用这种泡沫前体具有几个缺点。首先，聚酰亚胺泡沫前体通常以粉状供应。根据US-A-5135959，这种粉末遍布具有较小孔的网状泡沫(每线性英寸具有10-100个孔)，所述网状泡沫随后放入模具中并加热到聚酰亚胺前体的发泡和固化温度，使得聚酰亚胺泡沫充满网状泡沫的开放空隙。根据所公开的实例，这种聚酰亚胺泡沫前体在20分钟内需要超过200℃的加热温度(如US-A-3554939中所公开的，该加热温度高于前体的熔点)以允许前体发泡，在几个小时内需要更高的温度(235℃)以允许聚酰亚胺泡沫固化。通过使用根据本发明的异氰酸酯基可发泡组分，完全不存在用于可发泡组分发泡和固化的温度高和时间长的缺陷。相反，由于异氰酸酯基可发泡组分的通常高反应性，本发明允许使可发泡组分在较低温度下(低于120℃，甚至低于90℃)以及在只有几分钟的短时间内固化。除了以粉末形式提供聚酰亚胺泡沫前体之外，US-A-5135959还公开了用具有粘性的聚酰亚胺泡沫前体充满网状泡沫。这可以在网状泡沫放在烘箱中以使聚酰亚胺泡沫发泡和固化(如前所述)之前，通过将用溶剂稀释的液态聚酰亚胺泡沫前体喷涂到网状泡沫上或者通过将网状泡沫浸泡在聚酰亚胺泡沫前体中并且挤出多余的液态聚酰亚胺泡沫前体来完成。在聚酰亚胺泡沫发泡和固化之前，使用液态聚酰亚胺泡沫前体还需要另外的干燥步骤。在使泡沫前体固化之前挤出多余液态泡沫前体以及使溶剂干燥的这些附加的处理步骤可以通过根据本发明的方法(其中，可固化的、可发泡的异氰酸酯基组分不必包含溶剂以便具有足够低的粘度，并且其中，该可发泡组分优选地不包含溶剂或者溶剂小于5％(重量比))完全避免。此外，即使没有挤出多余的液态泡沫前体，本发明的方法允许获得较低的过保压度，即，减少充满网状泡沫芯部的开放空隙所需的可发泡组分数量。这通过如下方式实现，将低粘度的异氰酸酯基可发泡组分喷涂到开孔泡沫上，使得该组分可以至少部分地靠重力渗透到开孔泡沫中，使得它可以更自由地发泡，从而需要更少的可发泡组分充满网状泡沫的开放空隙。在根据本发明的方法中，优选地允许喷涂到芯层上的所有可发泡组分起泡，从而不必在发泡步骤之前去除多余的可发泡组分。
将可发泡异氰酸酯基组分喷到夹层结构的两个覆盖层上本身已知，更特别地从FR-A-2171949和DE-A-10153973中获知。与本发明方法中用作芯层的柔性开孔泡沫层相比，这些现有方法中使用的芯层是较为刚性的蜂窝结构。FR-A-2171949中公开的方法是连续方法，其中，可发泡组分喷涂到两个覆盖层的内侧上，所述覆盖层随后施加到蜂窝状芯层上，使得发泡组分部分地渗透到芯层中以将覆盖层粘附到芯层上。在DE-A-10153973公开的方法中，第一覆盖层位于模具中，可发泡组分的第一部分喷涂到该第一覆盖层上，蜂窝状芯层位于第一覆盖层上，第二覆盖层位于芯层上，可发泡组分的第二部分喷涂到第二覆盖层上，并且将模具闭合。所述可发泡组分起泡以产生同样只能部分地渗透到芯层中以将该芯层粘附到覆盖层上的泡沫。
这些已知方法的缺陷在于，所用蜂窝状芯层不能容易地适应三维形模具表面的形状，这种蜂窝状芯层通常在其经受较大变形时发生撕裂或开裂。在根据本发明的方法中，通常使用柔性开孔泡沫层，特别是可悬垂泡沫层，其可以在三维形模具中容易地施用和变形。开孔泡沫层的另一个优点在于，它比蜂窝结构具有更低的比重。然而，与蜂窝层形成对比，柔性开孔泡沫层需要由所述额外泡沫大体上完全充满以获得抵抗压缩的一定阻力。
WO 2007/101868公开了一种方法，其中，蜂窝状芯层的两侧(每一侧覆盖有玻璃纤维覆盖层)首先喷涂有低密度的可固化聚氨酯组分，此后，该层状材料在压缩模具中压缩并固化。这种方法的缺陷在于，需要较大量的可固化组分以大体上完全充满蜂窝状芯部材料，从而产生更昂贵且更重的夹层材料。这首先是由于蜂窝材料的结构阻止了可固化材料沿蜂窝材料的所有方向分布，其次是由于聚氨酯组分为蜂窝芯部材料所吸收。然而，如上所述，本发明提供了对该问题的解决方案，包括使用开孔泡沫作为芯层，在芯层保持在平放位置时将可发泡组分喷涂到该芯层上使得可发泡组分可以立即渗透(至少部分地靠重力)到芯层的开孔泡沫中。开孔泡沫层允许可发泡组分沿该层的所有方向分布，从而不必喷涂多余的可发泡组分以便即使在只喷涂芯层侧面时也可以确保所有孔充满。使用柔性开孔泡沫层的优点在于，这种泡沫层的重量远小于蜂窝结构的重量，柔性开孔泡沫层可以容易地拉伸，从而与WO 2007/101868中公开的方法相比，不必使芯层折皱以在模制期间形成起褶，这会进一步增大制品的重量。
在根据本发明方法的优选实施例中，开孔泡沫，更特别地是网状泡沫具有2000-7000μm的平均孔尺寸，优选地具有大于3000μm的平均孔尺寸，更优选地具有大于4000μm的平均孔尺寸。
具有较大孔度的泡沫(尤其是网状泡沫)对可发泡组分渗透和泡沫起泡产生更小的阻力。
优选地，在未压缩状态下，所述芯层中的开孔泡沫具有至少等于所述平均孔尺寸，优选地小于所述平均孔尺寸的20倍，更优选地小于所述平均孔尺寸的10倍，最优选地小于所述平均孔尺寸的5倍的平均厚度。
这样，开孔泡沫充分粘结在一起，同时，可发泡组分在从较远位置喷涂之后能够在开始发泡之前立即渗透到芯层中。
在根据本发明的方法中，不需要用于制造制品的全部可发泡组分都喷涂到保持在平放位置的芯层上。例如，在芯层定位在下模具表面上或者定位在第一覆盖层上之前，可发泡组分的一部分可以喷涂到下模具表面上，更特别地喷涂到平放于其上的第一覆盖层上。可发泡组分的一部分还可以喷涂到上模具表面，更特别地喷涂到施加在上模具表面上的第二覆盖层上(在该上覆盖层布置芯层顶部上之前)。可发泡组分的这些部分可以用于改善芯层和覆盖层之间的粘附力。然而，优选地，可发泡组分的至少75％(重量比)，更优选地至少90％(重量比)通过喷涂施加到芯层上，同时，该芯层保持在平放位置以便能够减少生成泡沫的平均密度。
根据本发明的方法是连续或不连续的模制方法。当它为连续方法时，上模具表面和下模具表面由输送系统形成。当它为不连续方法时，上模具表面和下模具表面通过可以开合的模具的上下部分形成。在不连续方法中，芯层在可发泡组分喷涂到其上之前通过将其平放在下模具表面上而优选地保持在平放位置。
附图说明
通过下文对根据本发明的方法的一些特定实施例的说明，本发明的其它特性和优点将变得显而易见。本说明书中使用的参考数字与附图相关，其中：
图1是显示了压缩模具的简化竖向剖视图，其中，下覆盖层、由开孔泡沫层组成的芯层和上覆盖层平放在下模具表面上，其中，可发泡组分喷涂到芯层，尤其是喷涂到平放在芯层上的上覆盖层上；
图2显示了下一个制造步骤，其中，压缩模具闭合并且可发泡组分发泡和固化以使用额外泡沫充满开孔泡沫层的开孔；
图3显示了所制造的泡沫制品，尤其是由开孔芯层和两个覆盖层形成的夹层结构的横截面，所述开孔芯层用由可发泡组分产生的泡沫充满，所述覆盖层粘附到所述芯层上；
图4以较大比例显示了图3所示横截面的一部分；
图5和6以较大比例显示了模具的竖向剖视图的细节，其中，上、下覆盖层和芯层已经定位，其中，在图5中，插入件已经穿过所有这些层，在图6中，插入件只穿过下覆盖层；
图7显示了连续制造步骤；和
图8是网状泡沫的照片，一定量的可发泡聚氨酯成分已经喷涂于其上并已经允许发泡。
具体实施方式
定义和试验方法
过保压或过保压度。
该值表示可发泡组分的自由发泡密度和由该可发泡组分产生的所述额外泡沫在开孔泡沫的开孔中(假设完全充满开孔泡沫)的实际密度之差。它由下列公式决定：
Figure GPA00001064232300071
实际上，模压密度可以在所制造制品的体积(Va)、所制造制品的重量(Wa)和芯层的重量(Wc)的基础上根据下列公式确定：
因此，在确定模压泡沫密度时不考虑开孔泡沫(即，支柱及其任意闭孔)所占体积。
如果存在一个或多个覆盖层，不应当考虑这些覆盖层的体积和重量以及容纳于这些覆盖层中的固化发泡组分的重量(例如，通过去除覆盖层以及通过确定用于如上所述泡沫制品的剩余芯部的模压密度)。
自由发泡密度：根据ISO 1183确定。
开孔泡沫
开孔泡沫是开放空隙占泡沫体积的至少90％的泡沫。开孔泡沫的开放空隙是开孔泡沫中未被存在于开孔泡沫中的支柱或任何闭孔占据的体积。
网状泡沫
网状泡沫是特殊类型的开孔泡沫。通过破坏或去除孔壁将成品闭孔(finished closed-cell)泡沫或开孔泡沫转换为完全开孔泡沫来产生网状泡沫。用于网状泡沫的各种机械、化学和热学方法已知并例如在美国专利No.3405217、No.3423338、No.3425890和No.4670477中公开。
平均孔尺寸
该尺寸可以通过如WO 2007/031517的第8页第21行-第9页第8行描述的由Recticel提出的Visiocell方法确定。
可悬垂和悬垂性
可悬垂芯层是可以悬垂到三维形状的模具表面上，即，可以通常沿轮廓覆盖这种模具表面的芯层。更特别的是具有小于150N、优选地小于100N、更优选地小于50N的抗挠性(根据ASTM 4032测得)。
抗挠性
芯层的抗挠性通过如EP-B-1323398的实例中公开的改进圆形弯曲试验(ASTM 4032-82)确定。
在图1和2所示方法中，制造泡沫制品，尤其是三维形状的夹层结构，其在图3和4中进行了进一步显示。它包括由柔性开孔泡沫组成的芯层1、位于该芯层1的下侧上的下覆盖层2和位于该芯层1的上侧上的上覆盖层3。开孔泡沫包括至少90％，优选地至少95％，更优选地至少98％的开孔。开孔泡沫芯层1的这些开孔的至少80％(体积比)，优选地至少90％(体积比)，更优选地至少95％(体积比)充满额外泡沫4。所述额外泡沫4具有比芯层1的开孔泡沫小的孔尺寸。
覆盖层2和3包括特别是加强层，更特别地是包含纤维的层，所述纤维例如为：玻璃纤维毡或更细微的玻璃纤维膜；玻璃纤维非织物；玻璃纤维随机结构；玻璃纤维组织；切碎或研磨玻璃纤维或矿物纤维；天然纤维毡和编织或机织织物；切碎天然纤维和纤维毡；纤维非织物和以聚合物纤维、芳族聚酸胺纤维的碳纤维或其混合物为基础的编织织物。芯层两侧上的加强层可以相同或不同。本发明不局限于加强层作为覆盖层或者只作为覆盖层。覆盖层之一或两个覆盖层还可以包括装饰层，例如皮革或人造革表层，铺毡层或布织物层。在这种装饰层(其将形成制品的可视前侧)对可发泡组分来说是可渗透的情况下，应当在外部装饰覆盖层和芯层之间设置附加的非渗透性覆盖层。覆盖层还可以是有硬度的，并且特别是由刚性片材，例如金属片材或木制片材形成，所述刚性片材用于覆盖例如墙板、桌子顶面或者用于结构应用的其它制品。
芯层1用于在模制夹层结构时使覆盖层2、3保持靠近夹层结构的表面(在最高拉应力的位置处)。芯层1包括柔性开孔泡沫。这种柔性泡沫层1的重要优点在于，与例如刚性蜂窝结构相比，它可以更加容易地施加到复杂的三维形状的模具表面上，即不冒撕裂、破裂或损坏的风险。柔性开孔泡沫层，尤其是网状泡沫层还可以具有低于蜂窝结构密度的密度，并且在将其施加到三维形状的模具表面上时不需折皱，从而使所制造制品具有更轻重量。芯层1的开孔泡沫优选地为可拉伸的，并且更优选地具有至少100％，优选地至少150％的延伸率(根据ISO 1798测得)。
芯层1的开孔泡沫可以是聚合热塑性泡沫，例如三元乙丙橡胶泡沫，或者它可以是聚合热固性泡沫，例如聚氨酯泡沫。聚合泡沫可以根据如US 2006/0026970所述的许多不同的技术制造而成。优选的开孔泡沫是网状泡沫，尤其是网状聚氨酯泡沫。优选地，开孔泡沫具有2000-7000μm的平均孔尺寸，更优选地具有大于3000μm的平均孔尺寸，最优选地具有大于4000μm的平均孔尺寸。
芯层1优选地为柔性的，使得其按ISO 527-3测量的E模量小于0.5MPa。芯层1进一步优选地为可均匀悬垂的，使得它可以非常简单地放在模具表面上。芯层1的开孔泡沫具有优选地小于60kg/m3、更优选地小于50kg/m3、最优选地小于40kg/m3的密度。它进一步优选地具有按照ISO3386/1测量的小于20kPa、更优选地小于15kPa、最优选地小于10kPa的CLD 40％硬度。
根据泡沫制品所需的性质，填充开孔泡沫的开放空隙的所述额外泡沫4可以是柔性或硬质泡沫。所述额外泡沫4是异氰酸酯基泡沫，尤其是聚氨酯泡沫、聚异氰脲酸酯泡沫、聚脲泡沫或聚脲改性聚氨酯泡沫。
为了制造泡沫制品，更特别地是如图3和4所示的夹层结构，下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3如图1所示那样一个挨一个地放在下部模具部分6的表面5上。所述下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3可以依次或同时放置在下模具表面5上。在放置于下模具表面上之前，它们可以有选择地彼此粘附，优选地只是局部粘附，以免形成封闭薄膜。
在将所述下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3施加到模具中之后，将可固化、可发泡组分7喷涂到这些层的顶部上以在芯层1的空隙内产生额外泡沫4并且将所述下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3彼此粘附。该可发泡组分包括可固化的异氰酸酯基组分，尤其是聚氨酯、聚异氰脲酸酯(polyisocyanurate)、聚脲或聚脲改性聚氨酯成形组分。异氰酸酯基组分优选地是反应混合物，其在喷涂到开孔泡沫层上时已经开始固化。
显然，上覆盖层3应当为开放层，即设置有孔的层和/或可使可发泡组分7渗透的层，使得可发泡组分可以渗透到芯层1中。相反，下覆盖层2可以是封闭的非渗透层。因此，下覆盖层2可以是非渗透性的装饰覆盖层，例如热固性或热塑性合成表层。这种合成表层可以预先制成，并且定位在下模具表面上，或者它也可以例如通过喷涂、热成型或冷凝模塑方法形成在下模具表面上。表层优选地为弹性体聚氨酯表层，其通过将聚氨酯(polyurethane)反应混合物喷涂在模具表面上获得(例如，参见EP-B-0303305和EP-B-0389014)。表层的背面可以设置有泡沫层，特别地，也是通过喷涂方法获得。代替或除了泡沫层，还可以在表层和芯层之间设置加强层，特别是获得增大的硬度。例如，还可以使用根据本发明的方法制造自撑式装饰部件的刚性合成载体，如EP0642411所述。本发明允许制造例如门板的轻质装饰部件，或者例如汽车防震垫或座椅衬垫的车辆结构部件。
在下一步骤中，如图2所示，通过将具有上模具表面9的上模具部分8降至下模具部分6上而闭合模具6、8，使得所述下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3，尤其是开孔芯部泡沫芯层1优选地略微压缩。随后允许可发泡组分7在限定于上模具表面9和下模具表面5之间的模腔内发泡和固化。随后，模具打开(未显示)，将所制造制品从模具中取出。
喷涂在芯层1上的可发泡组分7的基本特征在于，在剪切速率1/s下测量，它在到达所述下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3的顶部上时具有小于1000mPa.s，优选地小于800mPa.s，更优选地小于500mPa.s，甚至小于300mPa.s的动态粘度。由于该低粘度的原因，并且由于所述下覆盖层2、芯层1和上覆盖层3保持在平放位置，更特别地平放在下模具表面上，可发泡组分(更特别地，在其开始发泡并且变得过粘之前)可以通过重力作用渗透到芯层1的开孔泡沫中。这样，可发泡组分在其开始发泡之前更为均匀地分布在芯层1中，使得发泡组分的发泡较少受到开孔泡沫的阻碍，因此需要较少的可发泡组分填充开孔泡沫。实际上，开孔泡沫的开放空隙的至少80％(体积比)，优选地至少90％(体积比)，更优选地至少95％(体积比)充满由可发泡组分产生的额外泡沫4。试验显示，这样可以将所需过保压降低到100％以下，特别是90％以下，更特别地甚至是80％以下的值。
尽管芯层1应当在将可发泡组分喷涂于其上时保持平放位置，这不是指芯层1应当保持完全水平。然而，芯层优选地与水平面保持小于75°，优选地小于60°，更优选地小于45°。当芯层不位于平坦的模具表面上，而是位于两维或三维形状的模具表面上，使得芯层在将可发泡组分喷涂于其上时发生两维或三维弯曲时，可以确定芯层顶面的平均倾斜角。芯层顶面由与芯层顶侧相切并且不会显示芯层的泡沫结构的平面限定。该切面可以分成单个的平坦小平面，每个小平面具有大约1cm2的表面面积和大体上等于其长度的宽度。每个小平面与水平面形成等于或小于90°的角度。这些角度的平均数为芯层的平均角，其应当小于75°，优选地小于60°，更优选地小于45°。
为了更容易地填充开孔泡沫，芯层的开孔泡沫在其未压缩状态下优选地具有小于其平均孔尺寸的20倍，优选地小于其平均孔尺寸的10倍，最优选地小于其平均孔尺寸的5倍的平均厚度(通过其体积除以其表面面积而获得)。为了获得足够一致的泡沫层，开孔泡沫层优选地具有至少等于其平均孔尺寸的平均厚度。
发泡组分7的低粘度还能够将其喷涂或雾化在上模具表面上。可以使用不同类型的喷嘴，包括空气辅助喷嘴或无空气喷嘴。例如，在EP-B-0303305和EP-B-0389014中公开了优选的无空气喷嘴和喷涂方法。可发泡组分优选地雾化成液滴，更特别地雾化成具有根据ASTME 799-81确定的大于50μm的平均体积直径，或者形式为在距离喷嘴一定距离处破裂成这种液滴的薄膜。
可发泡组分优选地配制为产生自由发泡密度为20kg/m3到100kg/m3的泡沫。在上文参考图1和2所述的方法中，施加在模具中的全部可发泡组分通过将其喷涂在位于下模具表面5上的芯层1上而施加于其中。然而，该可发泡组分的一部分还可以喷涂在下覆盖层2上，特别是当下覆盖层平放在下模具表面上，而芯层已经位于该下覆盖层上之前。在将上覆盖层平放在芯层1的顶部上之前，可发泡组分的其它部分还可以施加在上覆盖层上。然而，在优选实施例中，当芯层保持在平放位置，更特别地在其平放在下模具表面上时，所述发泡组分的至少75％(重量比)，优选地至少90％(重量比)通过将其喷涂在芯层上而施加于模具中。
代替在可发泡组分喷涂到芯层1上之前首先将上覆盖层3施加到芯层1上，还可以将可发泡组分7或至少其一部分在用上覆盖层3覆盖芯层1之前喷涂到芯层1上。这在较厚的芯层1，例如芯层厚度超过10毫米的情况下尤为有利，这是因为可发泡组分在开始发泡之前更深地渗透到芯层中。然而，对于较薄的芯层来说，特别是对于薄于10毫米的芯层，可发泡组分或者至少其一部分优选地喷涂在平放于芯层1上的上覆盖层3上。
代替如图1所示施加上覆盖层3和下覆盖层2，也可以不在芯层1上施加覆盖层，或者只施加上覆盖层3或下覆盖层2。如果不施加覆盖层，芯层1不再用于使覆盖层保持抵靠相应的模具表面，但是可以改变额外泡沫4的机械性能。根据芯层1的开孔泡沫的性质和额外泡沫4的性质，最终的复合泡沫制品可以用于各种应用。例如，芯层可以是网状疏水性聚氨酯泡沫，而所述额外泡沫可以是亲水性聚氨酯泡沫。尽管该亲水性的额外泡沫在吸水时膨胀，网状泡沫芯部将足够结实以防止制品尺寸增大。通过组合这两种泡沫，最终的复合泡沫克服了与两种泡沫类型相关的缺陷，同时保持其各自的优点。例如，所述复合泡沫制品对于例如合成海绵和刮水器的清洁应用来说非常有用。网状泡沫芯部不仅防止开孔泡沫膨胀，还防止开孔泡沫受损，同时还会改善耐磨性。在其它应用中，例如当所述额外泡沫为硬质泡沫时，可以使用开孔泡沫芯层1以降低特别是复合泡沫层的弯曲刚度。这种降低的弯曲刚度在泡沫制品用作用于汽车内部装饰部件(例如，顶板，用于A、B或C柱的外壳等，其在安装期间需要弯曲)的基底时尤为有利。降低的弯曲刚度减少了那些部件在安装时损坏的风险。另一方面，当使用例如包括开孔金属泡沫的芯层时，芯层还可以用于加固泡沫制品。
根据本发明的方法的优点在于，可以相当容易地在模具中施加插入件10，例如卡子、销和紧固件，使得它们部分地嵌入所制造的泡沫制品中。实际上，柔性开孔泡沫可以在插入件10的位置容易地压缩。图5显示了插入件10穿过芯层1、穿过上覆盖层3和下覆盖层2进入下模具部分6上的凹部11中的实施例。当不存在覆盖层2、3时，插入件10必须仅穿过芯层1(或者，当只设置一个覆盖层时，穿过芯层1和一个覆盖层)。插入件10具有头部12，其横向伸出使得插入件10锚固在泡沫制品中。由于芯层1的开孔泡沫的柔性，芯层1可以容易地在头部12下面压缩。头部12优选地由模具表面5上的直立边缘支撑，或者伸出到该直立边缘上方，使得可发泡组分7可以渗透到头部12的下面以将插入件10锚固到泡沫制品中。
在大尺寸插入件10或头部12的情况下，有用的是将一片开孔泡沫施加到头部12的顶部上，选择性地，将一片附加的覆盖层施加到该开孔泡沫片的顶部上。这片覆盖层可以部分或全部在覆盖层3上延伸。
图6显示了不需要附加的开孔泡沫片和覆盖层以在插入件10的顶部上同样获得坚固的复合材料的实施例。实际上，插入件10在下覆盖层2位于下模具表面5上之后施加在模具中，使得只有下覆盖层2位于(更特别地，夹紧)在插入件10的头部12和模具表面，更特别地其直立边缘之间。如图6所示，由于其柔性和高孔隙度，芯层1的开孔泡沫可以容易地在插入件10的上方很大程度地压缩。
在上述实施例中，所制造的泡沫制品具有相对均匀的厚度。当厚度明显不同时，有可能通过将两层或多层开孔泡沫在需要较大厚度的位置彼此堆叠以形成芯层1。另一方面，还有可能在整个模具表面上使两个或多个开孔泡沫层彼此堆叠(以及将插入件10的头部12设置在例如这种泡沫层中的两个之间)。可选地，例如通过模制或切割泡沫层，用于形成芯层1的开孔泡沫层也可以具有不均匀的厚度。
利用如上所述的模制方法，可以制造三维形状的泡沫制品。下模具表面5和上模具表面9通常都成形为三维形状，但是也有可能只有模具表面5或9之一成形为三维形状。
代替根据不连续方法在模具中制造泡沫制品，还可以根据连续方法制造泡沫制品。图7显示了这种连续方法。在该方法中，芯层1和可选的覆盖层2、3施加在第一传送器13上，可发泡组分喷涂在其顶部上，同时，芯层1在第一传送器13上向前输送。芯层1和喷涂在其上的可发泡组分随后移动到形成下模具表面5的第二传送器14上。上模具表面9由布置在第二传送器14上方的第三传送器15形成。当在这些传送器14和15之间通过时，可发泡组分发泡充满芯层1的开孔泡沫的空隙并且至少部分地固化。泡沫制品随后离开由传送器14、15形成的模具部分并且通过第四传送器16进一步输送。在下一个步骤中，连续的泡沫制品可以切割成分离的部分。同样在该连续方法中，有可能制造三维形状的泡沫制品，更特别地通过将三维形状的模具表面设置在上传送器15和/或下传送器14上以及使这两个传送器同步来实现。
所制造的泡沫制品优选地为片状或板状制品，其具有两个大表面和较小的厚度。这种片状或板状制品不必为平坦的，而是可以显示复杂的三维形状，例如在用作车辆内部装饰部件如门板、仪表板、椅背、座椅座或顶板时。
实例1(无覆盖层)
为了获得平板，使用平坦的模具，该模具由下模具部分和上模具部分组成，均加热到65℃。模腔的尺寸为长度800毫米，宽度500毫米，模具深度为5毫米，从而具有2升的容积。
在第一步骤中，将脱模剂喷涂在两个模具部分上，以便使泡沫制品更容易地脱模。
在第二步骤中，将网状聚氨酯泡沫片平放在下模具表面上。该泡沫片具有30kg/m3的密度，5毫米的厚度以及4800μm的孔度，并且能够以Bulpren S32520名称而购得。该网状泡沫具有大约100％的开孔含量，从而占据仅大约0.06升的容积，导致剩余容积(开放空隙容积)为大约1.94升。
在第三步骤中，将自由发泡密度为48kg/m3的刚性PUR可发泡组分均匀地喷涂在网状泡沫片上。在25℃下测量，组分A(polyol(多元醇)-Daltorim EL 17872-Huntsman)的动态粘度为650mPa.s，而组分B(MDI isocyanate(MDI异氰酸酯)-Suprasec 5030-Huntsman)的粘度为185-235mPa.s。在大约65℃的温度下，总量为160g的两种组分以100/190(多元醇/异氰酸酯)的比例通过工业机器人以这样的方式喷涂在网状泡沫片上，使得液体PUR以均匀的方式分布在网状泡沫片上。
在第四步骤中，闭合受热模具，允许PUR在模具中发泡和固化达3分钟。在打开模具之后，部件脱模。这样可以制造出具有与模具相同尺寸，并且总密度为110kg/m3的完全充满的结构平板。
Figure GPA00001064232300151
Figure GPA00001064232300152
的过保压度能够完全充满网状泡沫的空隙。
与具有相同尺寸和模压密度的纯硬质泡沫板相比，具有网状泡沫芯部使弯曲刚度降低(参见表格1)。这清楚显示出，所获得的板更易弯曲，从而可以使用较小的作用力，减少板损坏的风险，但已经证明，间断层(break)处的绝对弯曲保持不变。
实例2(具有覆盖层)
执行与实例1中相同的方法，只是如实例1中所述的网状泡沫片在相同数量的PUR可发泡组分喷涂到其上之前在两侧覆盖有连续的细丝玻璃纤维垫(从Saint Gobain-Vetrotex购得，面积重量为225g/m2，型号U816/225)。
所获得的板完全充满并且具有200kg/m3的总体密度(包括网状泡沫，玻璃纤维垫和包含于其中的PUR)。因此，形成具有优异机械性能的夹层板。这特别是通过所获得的弯曲刚度来证明，如表格1所示。当在本实例中获得的泡沫夹层材料与在WO 2007/101868的实例1中获得的夹层材料比较时，可以看出，尽管本实例中使用了更重的玻璃纤维垫，所获得的夹层材料的面积重量仍然远远低于由蜂窝结构所获得的夹层材料的面积重量(大约1000g/m2对大约1350g/m2)。
表格1：弯曲性能
  密度kg/m3   弯曲刚度Nmm
  纯硬质泡沫板   80   700
  实例1   110   380
  实例2   200   ＞10000
实例3(没有覆盖层)
为了显示在网状泡沫中产生泡沫的方式，以较少的可发泡组分重复实例1。图8是包含可发泡组分的网状泡沫的照片，所述可发泡组分已经在一定程度上发泡。可以清楚地看到，可发泡组分已经主要通过喷涂，另外部分地靠重力沿支柱流动沉积在网状泡沫的支柱上。尽管可发泡组分的初始粘度低，但其大部分已经沉积在网状泡沫的支柱上。这样，可发泡组分可以更自由地发泡，因此需要较少的可发泡组分来充满网状泡沫的开放空隙，即，需要较小的过保压度。
比较例
由具有自由发泡密度为大约23kg/m3的可发泡聚氨酯组分开始制造TDI基柔性泡沫。将该组分倒入490×490×100毫米的模具中。大约720g的可发泡组分必须倒入模具中以便完全充满，因此，所需过保压为30％。
当把490×490×100毫米且具有密度为35kg/m3的网状泡沫块体定位在模具中的可发泡组分上时，需要大量可发泡组分以充满模具，即大约1080g。所需过保压为95％。

Claims (46)

1.一种用于制造泡沫制品的方法，包括步骤：
提供用于所述制品的至少一个芯层(1)，所述芯层(1)包括柔性开孔泡沫，该柔性开孔泡沫具有形成开孔泡沫体积的至少90％的开放空隙；
将所述芯层(1)施加在下模具表面(5)和上模具表面(9)之间；
允许可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)在所述开孔泡沫的开放空隙内发泡，从而在芯层(1)保持在上模具表面(9)和下模具表面(5)之间时产生填充这些开放空隙的额外泡沫(4)；和
从上模具表面(9)和下模具表面(5)之间取出制品，
其特征在于，
将可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂在芯层(1)上并且在剪切速率1/s下测量，在到达芯层(1)上时具有小于1000mPa.s的动态粘度，所述异氰酸酯基液相组分是反应混合物且在喷涂到所述芯层(1)上时已经开始固化，芯层(1)在可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂到其上时保持在平放位置，从而允许所喷涂的可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)至少部分地靠重力渗透到芯层(1)的开孔泡沫中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)以小于100％的过保压度施加，其中，所述过保压度等于：
Figure FSB00001045076600011
其中，所述额外泡沫的模压密度等于：
W a - W c V a
其中，Wa为填充有所述额外泡沫的芯层的重量；
Wc为芯层的重量；
Va为填充有所述额外泡沫的芯层的体积。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)以小于90％的过保压度施加。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)以小于80％的过保压度施加。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)配制成产生自由发泡密度为20kg/m3到100kg/m3的泡沫。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫的开放空隙的体积的至少80％充满所述额外泡沫(4)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫的开放空隙的体积的至少90％充满所述额外泡沫(4)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫的开放空隙的体积的至少95％充满所述额外泡沫(4)。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫包括网状泡沫。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫包括网状聚氨酯泡沫。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫具有2000-7000μm的平均孔尺寸。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述平均孔尺寸大于3000μm。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述平均孔尺寸大于4000μm。
14.如权利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，在未压缩状态下，所述芯层中的开孔泡沫具有至少等于所述平均孔尺寸的平均厚度。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述平均厚度小于所述平均孔尺寸的20倍。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述平均厚度小于所述平均孔尺寸的10倍。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述平均厚度小于所述平均孔尺寸的5倍。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫由大体上不吸收所述可发泡异氰酸酯基液相组分的材料构成。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在剪切速率1/s下测量，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)在到达芯层(1)上时具有小于800mPa.s的动态粘度。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述动态粘度小于500mPa.s。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在芯层(1)保持在所述平放位置时，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)重量的至少75％通过喷涂施加到芯层(1)上。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，在芯层(1)保持在所述平放位置时，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)重量的至少90％通过喷涂施加到芯层(1)上。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂在芯层(1)的第一侧上，所述第一侧覆盖有至少一个第一覆盖层(3)，所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂到该第一覆盖层(3)上，第一覆盖层(3)对所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)具有渗透性，以使所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)能够穿过第一覆盖层(3)渗透到芯层(1)中。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂到芯层(1)的第一侧上并且芯层(1)具有与第一侧相对的第二侧，所述第二侧覆盖有至少一个第二覆盖层(2)。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二覆盖层(2)是包括对所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分具有非渗透性的层在内的覆盖层。
26.如权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述第一侧覆盖有至少一个第一覆盖层(3)以产生夹层结构。
27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯层(1)为可悬垂的并且悬垂在下模具表面(5)上。
28.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫具有小于60kg/m3的密度。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述密度小于50kg/m3。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述密度小于40kg/m3。
31.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫包括至少95％的开孔含量。
32.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫为可拉伸的，并且具有根据ISO1798测得的至少100％的延伸率。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述延伸率为至少150％。
34.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开孔泡沫具有按ISO3386/1测得的小于20kPa的CLD40％硬度。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述CLD40％硬度小于15kPa。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述CLD40％硬度小于10kPa。
37.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯层(1)平放在下模具表面(5)上，并且所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)在芯层(1)平放在下模具表面(5)上时喷涂到芯层(1)的顶部上。
38.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法是不连续方法，其中，泡沫制品在包括形成所述上模具表面(9)的上模具部分(8)和形成所述下模具表面(5)的下模具部分(6)的模具中制成，所述上模具部分(8)和下模具部分(6)能够在模制位置和脱模位置之间相对于彼此移动，在所述方法中，在下模具部分(6)和上模具部分(8)处于脱模位置的情况下，芯层(1)平放在下模具表面(5)上，将所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂到平放在所述下模具表面(5)上的芯层(1)上，将所述下模具部分(6)和所述上模具部分(8)移动到其模制位置，在已经允许所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)发泡之后，将所述下模具部分(6)和上模具部分(8)移动到其脱模位置并且将制品从模具中取出。
39.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法是连续方法，其中，上模具表面(9)和下模具表面(5)由输送系统形成。
40.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下模具表面(5)和/或所述上模具表面(9)是三维形状的。
41.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)喷涂到芯层(1)的第一侧上，芯层(1)具有与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧覆盖有至少一个第二覆盖层(2)，所述第二覆盖层(2)施加到下模具表面(5)上，在芯层(1)已经施加到下模具表面(5)上之前或之后，至少一个插入件(10)穿过第二覆盖层(2)插入下模具表面(5)的凹部(11)中。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述插入件(10)具有横向伸出头部(12)。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述伸出头部(12)与下模具表面(5)保持一定距离以允许所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)渗透到伸出头部(12)和下模具表面(5)之间。
44.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在芯层(1)已经施加到下模具表面(5)上之后，至少一个插入件(10)穿过芯层(1)插入下模具表面(5)的凹部(11)中。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述插入件具有横向伸出头部(12)。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述伸出头部(12)与下模具表面(5)保持一定距离以允许所述可固化、可发泡异氰酸酯基液相组分(7)渗透到所述伸出头部(12)和下模具表面(5)之间。
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