專(zhuān)利名稱(chēng)：多層熱塑性板材和由其制備的熱成型制品的制作方法
多層熱塑性板材和由其制備的熱成型制品本申請(qǐng)要求2008年8月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/091，572的利益。本發(fā)明涉及適于包括冰箱襯板熱成型的熱成型應(yīng)用的多層熱塑性板材。本發(fā)明還涉及包括熱成型了的冰箱襯板的由多層板材制造的制品和由這類(lèi)多層板材制造包括熱成型了的冰箱襯板的制品的方法。根據(jù)熱塑性基礎(chǔ)樹(shù)脂的選擇，將擠出的熱塑性板材用于廣泛應(yīng)用中，包括熱成型為用于諸如冰箱襯板、浴缸和淋浴裝置的外殼、各種實(shí)驗(yàn)臺(tái)和座位裝置、各種類(lèi)型車(chē)輛的車(chē)身板件、顯示面板等的耐用消費(fèi)品的元件。稍微薄點(diǎn)的擠出熱塑性板材也可以用以熱成型為用于諸如食品、飲料、清潔和洗滌產(chǎn)品、化妝品和藥品的多種材料的包裝或者也可在擠壓成連續(xù)輪廓時(shí)使用。在關(guān)于改善產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法的成本效益和效率的當(dāng)前經(jīng)濟(jì)和環(huán)境關(guān)注之下，存在著在提供和獲得熱塑性板材方面的持續(xù)關(guān)注，該熱塑性板材促進(jìn)減少在其生產(chǎn)中且在其生成熱成型制品的進(jìn)一步使用中所需要的原料和能量的量。還已知具有發(fā)泡熱塑性層和至少一個(gè)非發(fā)泡或?qū)嵭臒崴苄詫拥臒崴苄园澹⑵浞Q(chēng)為AB結(jié)構(gòu)(單一實(shí)心皮和泡沫層)和 ABA結(jié)構(gòu)(在兩個(gè)實(shí)心皮層之間有泡沫層)。美國(guó)專(zhuān)利6，544，450指出生產(chǎn)熱塑性泡沫板的方法，其包括使熔融聚合物與發(fā)泡劑接觸，使混合物發(fā)泡到板材擠出生產(chǎn)線內(nèi)的較低壓力區(qū)域中，和牽拉并壓縮擠出物以形成具有均勻厚度的熱塑性泡沫板。展示出板材具有夾在兩個(gè)非發(fā)泡表面層之間的發(fā)泡層 (ABA結(jié)構(gòu))。美國(guó)專(zhuān)利6，589，646指出具有AB結(jié)構(gòu)的復(fù)合層狀板或薄膜，其具有至少一個(gè)具有 0. l-50mm厚度的較厚實(shí)心基底層A和至少一個(gè)具有0. 04_2mm厚度的較薄發(fā)泡功能層B。 這些特別適用于生產(chǎn)諸如冰箱襯板的絕熱模制品，其中將聚氨酯絕緣泡沫涂覆到發(fā)泡表面上。GB 1，595，128描述了一種管道，其重量較輕，由熱塑性材料制成且在兩個(gè)外部實(shí)心層之間具有中心泡沫層(ABA結(jié)構(gòu))。該管通過(guò)共擠出生產(chǎn)且用于中心層的材料包含發(fā)泡劑。GB 1，411，132描述了具有平滑且光滑的皮的由閉孔泡沫核制成的模制品。所述模制品通過(guò)擠出包含填料和發(fā)泡劑的熱塑性塑料來(lái)生產(chǎn)。擠出模的表面在此保持在低于發(fā)泡劑的分解溫度的溫度下。美國(guó)專(zhuān)利5，364，696指出發(fā)泡聚苯乙烯板用于熱成型為任選具有完整高密度皮的深拉(de印Iy drawn)制品的用途。EP-A 0084360描述了由發(fā)泡聚苯乙烯層和非發(fā)泡聚苯乙烯層制成的收縮包裝外層。為了實(shí)現(xiàn)足夠的緩沖性，發(fā)泡層的厚度為0. 1-lmm。非發(fā)泡層的厚度為2-160mm。這符合適印性且可用作玻璃瓶的保護(hù)層。美國(guó)專(zhuān)利4，069，934描述由用聚苯乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制成的內(nèi)部閉孔泡沫層和用聚乙烯制成的非發(fā)泡外層制成的另一種收縮薄膜。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)雖然這些教導(dǎo)提供了可成型板材的一些利益(包括重量減少)，但是對(duì)于獲得促進(jìn)熱成型制品生產(chǎn)中所需要的原料和能量?jī)烧叩牧康臏p少的熱塑性板材存在持續(xù)的關(guān)注。并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具體地講在諸如冰箱襯板的大型強(qiáng)烈熱成型元件的生產(chǎn)中， 這些教導(dǎo)沒(méi)有提供對(duì)于襯板產(chǎn)品所需性質(zhì)和其中將聚氨酯泡沫涂覆到熱成型板材的表面上的襯板生產(chǎn)方法的充分平衡。該情形的主要問(wèn)題是獲得必要的性能，主要是剛性或模量， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)所需原料的減少。或者，將希望使用類(lèi)似量的原料實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品中性能的改善。其它問(wèn)題還包括用具有減小的熱塑性樹(shù)脂原料用量的板材改善或保持對(duì)環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的耐受性。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)具有兩個(gè)表面層和任選的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部層的多層板提供了對(duì)這些問(wèn)題和許多其它問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)的解決方案，所述多層板包含非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(A)、發(fā)泡熱塑性聚合物層(B)和任選的非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(C)， 且具有約0. 5-約20毫米(“mm”)的總板厚度和大于1的泡沫實(shí)心比，且其中(a)非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(A)具有在約0. 25-約6毫米(“mm”)范圍內(nèi)的厚度，且(b)發(fā)泡熱塑性聚合物層(B)具有至少約五( 重量％的總密度減小率，且在缺乏任選的表面層(C) 的情況下，為表面層。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，非發(fā)泡表面層A的厚度為至少0. 5mm、優(yōu)選為至少0. 75mm。在一個(gè)實(shí)施方案中，泡沫實(shí)心比為至少約1. 86、優(yōu)選為至少約2. 33。在另一實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的多層板具有至少約十(10)重量％、優(yōu)選至少約二十00)重量％的密度減小率。在另一供選的實(shí)施方案中，在多層板中，層B包含選自HIPS、GPPS、ABS、這些物質(zhì)中兩種或更多種的共混物和這些物質(zhì)中一種或多種與一種或多種其它聚合物的共混物的集合的發(fā)泡單亞乙烯基芳族聚合物樹(shù)脂。本發(fā)明還包括如下實(shí)施方案其中使層A和B共擠出、層A薄膜層壓到層B上或?qū)覣擠出涂布到層B上。在另一供選的實(shí)施方案中，層B使用物理發(fā)泡劑或化學(xué)發(fā)泡劑或物理發(fā)泡劑與化學(xué)發(fā)泡劑成核劑的組合來(lái)發(fā)泡。在另外的實(shí)施方案中，本發(fā)明包括由如上所述的多層板或根據(jù)如下所述的方法制備的熱成型制品。本發(fā)明的一個(gè)方法實(shí)施方案是熱成型方法，包括將如本文所述的多層板加熱到熱軟化、熱塑化的可熱成型狀態(tài)；對(duì)所述熱軟化、熱塑化的可熱成型板施加氣體、真空和/ 或物理壓力并使板伸展到幾乎最終元件大?。煌ㄟ^(guò)真空或壓力使板符合模具形狀；和將熱成型的元件與所述模具分離開(kāi)。本發(fā)明的另一方法實(shí)施方案為制備絕熱模制元件的方法， 包括將絕熱的泡沫層提供到如上所述生產(chǎn)的熱成型元件的泡沫表面層側(cè)，其中優(yōu)選所述絕熱泡沫層為聚氨酯泡沫，更優(yōu)選提供在已經(jīng)提供在熱成型元件泡沫表面層和外部罩殼或外殼結(jié)構(gòu)之間的空腔或空間中，所述外部罩殼或外殼結(jié)構(gòu)最優(yōu)選為冰箱箱體或門(mén)。另一實(shí)施方案為根據(jù)如上所述方法中的一種或多種制備的絕熱模制元件。附圖簡(jiǎn)述

圖1為用于冰箱的箱體部分的熱成型襯板的三維視圖。圖2為用于冰箱的箱體部分的熱成型襯板的示意圖。圖3為位于冰箱的箱體中的熱成型且發(fā)泡的襯板的橫截面圖。本發(fā)明中的數(shù)值范圍包括從下限值到上限值以1個(gè)單位增量的所有值且包括所述下限值和所述上限值，條件是在任一下限值和任一上限值之間存在至少兩個(gè)單位的讀數(shù)差。例如，如果諸如厚度和密度減小率等的組成性質(zhì)、物理性質(zhì)或其它性質(zhì)大于10，意圖是明確列舉諸如10、11、12等的所有單個(gè)值和諸如100-144、155-170、197-200等的所有子范圍。對(duì)于含有小于1的值或含有大于1的分?jǐn)?shù)的值(例如1.1、1.5等)的范圍，視情況將1個(gè)單位視為0.0001、0.001、0.01或0.1。對(duì)于含有小于10 (例如1-5)的單個(gè)數(shù)字的范圍， 通常將1個(gè)單位視為0. 1。這些只是在所列舉的最低值和最高值之間的數(shù)值的特定意圖的和所有可能的組合的實(shí)例，被視為在本發(fā)明中明確說(shuō)明。在本公開(kāi)內(nèi)容中，尤其對(duì)于厚度和密度減小率等提供了數(shù)值范圍。根據(jù)本發(fā)明的多層板通常非常適合熱成型應(yīng)用，且對(duì)于在該應(yīng)用中的使用，可根據(jù)特定熱成型應(yīng)用的需要而具有特定厚度和表面層。一般而言，根據(jù)板在熱成型方法中需要拉伸的深度和最終熱成型元件或制品中需要的厚度，可熱成型的板材將具有至少約0. 5 毫米(“mm”)、優(yōu)選至少約0. 75、更優(yōu)選至少約1、更優(yōu)選至少約1. 25、更優(yōu)選至少約1.5、 更優(yōu)選至少約1. 75且最優(yōu)選至少約2毫米的總厚度。還根據(jù)熱成型方法的能力和對(duì)于拉伸深度和最終元件厚度的需要，這些板材將具有最多約20毫米、優(yōu)選最多14毫米、優(yōu)選最多約12、更優(yōu)選最多約10、更優(yōu)選最多約8且最優(yōu)選最多約5mm的厚度。如在熱成型的實(shí)踐中已知，在熱成型步驟期間，板的起始厚度通常將與熱成型步驟的拉伸深度成比例地減小。根據(jù)本發(fā)明的可熱成型板可以用典型的熱成型拉伸比來(lái)使用，熱成型拉伸比多數(shù)在約1-約5范圍內(nèi)且通常為約2. 5。板的起始厚度通常由在熱成型元件中的最薄區(qū)域和/或關(guān)鍵點(diǎn)處提供最小厚度(例如0.5或Imm)的必要性來(lái)決定。在對(duì)于熱成型元件的典型壓延區(qū)域中，最小厚度(在最薄區(qū)域處的厚度)為至少約0. 25mm、 優(yōu)選至少約0. 5mm，且最終熱成型元件的平均厚度將在約0. 5-約2毫米范圍內(nèi)，優(yōu)選為約 1mm。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的板結(jié)構(gòu)特別適合壓延，通常在熱成型元件的關(guān)鍵和/或薄區(qū)域中保持較佳厚度。與現(xiàn)有技術(shù)可熱成型板結(jié)構(gòu)相比，這允許減小初始板中的厚度或者如果從給定板厚度開(kāi)始，則改善最終元件，在兩種情況下都以保持關(guān)鍵和/或薄區(qū)域中的較佳厚度為基礎(chǔ)。根據(jù)其應(yīng)用需求，根據(jù)本發(fā)明的板材中需要的發(fā)泡層和非發(fā)泡層可選自非常廣泛的熱塑性聚合物。熱塑性聚合物的范圍包括單亞乙烯基芳族聚合物(也稱(chēng)作苯乙烯型聚合物，包括GPPS、HIPS、ABS和SAN)；廣泛的聚烯烴(包括PE、PP、LDPE、LLDPE、HDPE)；丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物，諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚碳酸酯(PC)；聚氯乙烯(PVC)； 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)和這些類(lèi)型中兩種或更多種熱塑性聚合物的混合物。單亞乙烯基芳族聚合物為用于根據(jù)本發(fā)明的板材的優(yōu)選熱塑性聚合物，且包括具有至少50重量％、優(yōu)選至少70重量％、且更優(yōu)選至少約75重量％且最優(yōu)選至少約90重量％的至少一種作為單體重復(fù)單元并入最終樹(shù)脂中的單亞乙烯基芳族單體的均聚物和共聚物。優(yōu)選所述單亞乙烯基芳族單體具有式
權(quán)利要求
1.一種具有兩個(gè)表面層和任選的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部層的多層板，所述多層板包含非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層A、發(fā)泡熱塑性聚合物層B和任選的非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(C)， 且具有約0. 5-約20毫米(“mm”)的總板厚度和大于1的泡沫實(shí)心比，且其中(a)所述非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(A)具有在約0.25-約6毫米(“mm”)范圍內(nèi)的厚度，且(b)所述發(fā)泡熱塑性聚合物層(B)具有至少約五(5)重量％的總密度減小率且在缺乏任選的表面層(C)的情況下為表面層。
2.權(quán)利要求1的多層板，其中所述非發(fā)泡表面層A的厚度為至少0.5mm。
3.權(quán)利要求1的多層板，其中所述非發(fā)泡表面層A的厚度為至少0.75mm。
4.權(quán)利要求1的多層板，其中所述泡沫實(shí)心比為至少1.86。
5.權(quán)利要求1的多層板，其中所述泡沫實(shí)心比為至少2.33。
6.權(quán)利要求1的多層板，其具有至少約十(10)重量％的密度減小率。
7.權(quán)利要求1的多層板，其具有至少約二十(20)重量％的密度減小率。
8.權(quán)利要求1的多層板，其具有約1-約IOmm的總板厚度。
9.權(quán)利要求1的多層板，其具有約2-約5毫米的總板厚度。
10.權(quán)利要求1的多層板，其中層B包含選自HIPS、GPPS、ABS、這些物質(zhì)中的兩種或更多種的共混物和這些物質(zhì)中的一種或多種與一種或多種其它聚合物的共混物的集合的發(fā)泡單亞乙烯基芳族聚合物樹(shù)脂。
11.權(quán)利要求1的多層板，其中層A和B是被共擠出的。
12.權(quán)利要求1的多層板，其中將層A薄膜層壓或擠出涂布到層B上。
13.權(quán)利要求1的多層板，其中層B使用物理發(fā)泡劑或物理發(fā)泡劑與化學(xué)發(fā)泡劑成核劑的組合或僅化學(xué)發(fā)泡劑來(lái)發(fā)泡。
14.一種由根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的多層板制備的熱成型制品。
15.一種熱成型方法，包括A.將權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的多層板加熱到熱軟化、熱塑化的可熱成型狀態(tài)；B.將氣體、真空和/或物理壓力施加到所述熱軟化、熱塑化的可熱成型板并使所述板伸展到幾乎最終元件大?。籆.通過(guò)真空或壓力使所述板符合模具形狀；和D.將熱成型的元件與所述模具分離開(kāi)。
16.一種制備絕熱模制元件的方法，包括將絕熱泡沫層提供到根據(jù)權(quán)利要求15生產(chǎn)的熱成型元件上。
17.權(quán)利要求16的制備絕熱模制元件的方法，其中所述絕熱泡沫層為聚氨酯泡沫。
18.權(quán)利要求17的制備絕熱模制元件的方法，其中所述絕熱層提供在已經(jīng)提供在所述熱成型元件發(fā)泡表面層與外部罩殼或外殼結(jié)構(gòu)之間的空腔或空間中。
19.權(quán)利要求18的制備絕熱模制元件的方法，其中所述外部罩殼或外殼結(jié)構(gòu)為冰箱箱體或門(mén)。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求15-19中任一項(xiàng)制備的絕熱模制元件。
全文摘要
本發(fā)明提供特別適合諸如冰箱箱體和門(mén)襯板的多層板結(jié)構(gòu)，其包含表面非發(fā)泡層A和表面發(fā)泡層B，總板厚度為約0.5-約20毫米(“mm”)。提供了在包括周期時(shí)間減少和聚合物及能量節(jié)約的熱成型性方面的改善。優(yōu)選所述非發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(A)具有約0.25-約6毫米的厚度，且所述發(fā)泡熱塑性聚合物表面層(B)連同任何其它發(fā)泡聚合物層具有至少約五(5)重量％的總密度減小率且具有大于非發(fā)泡層A連同任何其它非發(fā)泡層的總厚度的總厚度。還提供了在熱成型方法、熱成型制品、用于提供絕熱制品的方法和絕熱制品方面的改善。
文檔編號(hào)B32B5/18GK102177018SQ200980139796
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者A·梅加利, R·沃森 申請(qǐng)人:思迪隆歐洲有限公司