專利名稱：可形變的聚苯乙烯泡沫體板材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備高強(qiáng)度-易形變(HS-ED)的硬質(zhì)擠塑聚苯乙烯(XPS)泡沫體板材的組合物和方法，該硬質(zhì)擠塑聚苯乙烯泡沫體板材適用于隔絕應(yīng)用領(lǐng)域，特別地用于建筑構(gòu)件的外部隔絕裝飾系統(tǒng)(EIFS)，非平面表面的公路隔離結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)性泡沫體產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明制得的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材還較采用常規(guī)組合物和方法制得的相應(yīng)的泡沫體板材產(chǎn)品具有改進(jìn)的抗沖擊性，因此也可適用于制造結(jié)構(gòu)性泡沫體制品。本發(fā)明還可用于常規(guī)多孔性泡沫體(即泡孔密度通常為約104-106泡孔/立方厘米)，微孔泡沫體(即泡孔密度通常為約107-109泡孔/立方厘米的泡沫體)，也可用于超微孔泡沫體(即泡孔密度通常為約109-1012泡孔/立方厘米的泡沫體)。由于當(dāng)指定材料的平均泡孔大小降低時(shí)，其膨脹因子也下降，并且通過至少部分減少泡孔的聚結(jié)和保持較厚的泡孔壁，對(duì)于保持泡孔整體性的聚合物強(qiáng)度趨于得到提高。

背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及泡沫體隔絕產(chǎn)品，本發(fā)明特別地涉及包含少量一種或多種添加劑，包括例如一種或多種乙烯基樹脂在內(nèi)的添加劑的擠塑聚苯乙烯泡沫體，加入少量添加劑應(yīng)足以實(shí)現(xiàn)柔軟性和強(qiáng)度的所需的結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明制得的硬質(zhì)擠塑聚苯乙烯泡沫體板材在室溫下，在制造具有一個(gè)或多個(gè)弧形、彎曲或形變的成形板材形式過程中可進(jìn)行反復(fù)形變而不會(huì)發(fā)生回彈、龜裂或斷裂，又能大體上保持該板材未形變時(shí)的原有熱性能和物理性能。
大家都知道，發(fā)泡泡沫體隔絕板具有能形變成各種適應(yīng)于建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)的形狀，同時(shí)又保持其結(jié)構(gòu)和隔絕的完整性的性能，對(duì)建筑領(lǐng)域來說是特別有利的。這種性能對(duì)于將發(fā)泡泡沫體隔絕板用作外墻隔絕板或用作具有起伏狀、彎曲的、波浪形或其它圓弧形復(fù)雜輪廓的水泥構(gòu)件的公路地下隔絕板是所希望的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及高強(qiáng)度-易形變(HS-ED)的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材的生產(chǎn)，該板材能由初始的基本上平面構(gòu)型反復(fù)形變成彎曲形狀形變，而不發(fā)生回彈、龜裂或板材的整體性受損，或即使在反復(fù)形變后，板材的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也基本上不會(huì)降低。本發(fā)明制造的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材具有較高的耐彎曲和抗沖擊性能，從而提高了硬質(zhì)薄型擠塑聚苯乙烯泡沫體板材的使用性能和處理性能，同時(shí)基本上保持或提高了相應(yīng)常規(guī)擠塑聚苯乙烯泡沫體板材所具有的其它性能，例如尺寸熱穩(wěn)定性和耐火性。
在該聚合物熔體中可包含多種聚合物加工助劑(PPA)以改變聚合物熔體的加工性能，其中包括例如降低熔體破裂、改善各種聚烯烴制品的表面性質(zhì)，提高穩(wěn)定性，降低剪切力，在相似或降低的力的條件下提高產(chǎn)出，改善對(duì)熔體的溫度控制以及降低熔體的摩擦。同樣，可通過向熔體添加一種或多種其它聚合物和共聚物來改變基礎(chǔ)聚合物的組成以形成能制造性能和表現(xiàn)不同于基礎(chǔ)聚苯乙烯的泡沫體的共混組合物。按這種方式在一定程度上可以定制各種希望用途的最終泡沫體產(chǎn)品所需的性能。



通過下面對(duì)本發(fā)明各種實(shí)施方案的詳細(xì)說明和附圖的說明，可清楚地了解本發(fā)明的特征和具體操作。提供這些附圖只是作為說明的目的而不是按比例繪制的。為了使附圖與對(duì)應(yīng)的說明的表達(dá)更清楚，各實(shí)施方案中所示的諸單元的空間關(guān)系和相對(duì)大小可能已被縮小、放大或重新排列。因此，不能認(rèn)為附圖精確地反映了本發(fā)明實(shí)施方案中可能的各對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元的相對(duì)大小或位置。
圖1是適用于實(shí)施本發(fā)明方法的例證性擠塑裝置示意圖， 圖2是適用于實(shí)施本發(fā)明方法的另一例證性擠塑裝置示意圖， 圖3A和圖3B圖示的是第一彎曲試驗(yàn)過程，和 圖4A和圖4B圖示的是第二彎曲試驗(yàn)過程。
下面詳細(xì)地介紹了實(shí)施方案，向本領(lǐng)域技術(shù)人員公開的內(nèi)容是完全而充分的，并覆蓋了本發(fā)明的全部范圍。在不違背本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明的原理和特征可用于多種不同的實(shí)施方案中。事實(shí)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員都將很容易理解，可對(duì)圖1和圖2中所示的各組成進(jìn)行改變或修改以構(gòu)成多種擠出機(jī)構(gòu)造。然而，大家都將理解，重要的是擠出體的組成，而不是具體的擠出機(jī)構(gòu)造，由此產(chǎn)生的預(yù)料之外的優(yōu)點(diǎn)在下文中詳細(xì)做出說明。

具體實(shí)施例方式 根據(jù)本發(fā)明的泡沫體板材，特別是聚苯乙烯泡沫體板材，是通過向聚合物熔體加入一定量的一種或多種乙烯基樹脂來有效提高聚合物的柔軟性，而同時(shí)基本上保持由聚苯乙烯或由聚苯乙烯與其它聚合物和/或共聚物相共混制得的泡沫體板材的強(qiáng)度而制得。于是，根據(jù)本發(fā)明制造的硬質(zhì)擠塑聚苯乙烯泡沫體板材在環(huán)境溫度下容易和重復(fù)形變，因而與常規(guī)硬質(zhì)擠塑聚苯乙烯泡沫體相比，可制成曲率半徑較小的曲面，而又不會(huì)發(fā)生回彈、龜裂或斷裂，同時(shí)一般還能保持常規(guī)泡沫體其它所必要的性能。由于根據(jù)本發(fā)明制得的硬質(zhì)擠塑聚苯乙烯泡沫體板材兼具有柔軟性和強(qiáng)度的結(jié)合，因而特別適宜于制造復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。
根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)閉孔聚合物泡沫體可通過常規(guī)擠塑方法，采用選自醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物和偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物的乙烯基樹脂，一種或多種發(fā)泡劑以及其它添加劑和/或聚合物加工助劑(PPA)來制得。雖然不希望受任何特定的理論所束縛，但可推測(cè)，在聚苯乙烯或聚苯乙烯共混樹脂中添加一種或多種乙烯基樹脂有關(guān)的有利作用，特別在于制成的泡沫體具有改進(jìn)的可形變性，是(至少部分是)由于乙烯基樹脂中羥基基團(tuán)的氫鍵合作用所致。符合這一理論的包括例如含適宜的羥基或其它極性取代基的聚酸和聚酰胺等的其它聚合物和共聚物可具有類似的官能度。
一種代表性乙烯基樹脂是乙烯乙烯醇(EVOH)共聚物樹脂，其中乙烯共聚比為約20-40摩爾％，更常見為約30-34摩爾％(采用克拉拉(Kuraray)EV-QC-4.17試驗(yàn)方法測(cè)定)，在190℃下的熔體指數(shù)為約1-2克/10分鐘，更常見為約1.4-約1.8克/10分鐘，在210℃下的熔體指數(shù)為約2.5-5克/10分鐘，更常見為約3-約4克/10分鐘(采用美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)-D1505試驗(yàn)方法測(cè)定)。
本發(fā)明的擠塑聚苯乙烯聚合物泡沫體可采用雙螺桿(低剪切)和單螺桿(高剪切)擠出機(jī)進(jìn)行制備。常用的擠出機(jī)包括裝有所選的準(zhǔn)備摻入聚苯乙烯熔體中的乙烯基樹脂或乙烯基樹脂混合物的粒料或珠粒的多個(gè)加料器，其中加料器中粒料或珠粒經(jīng)擠出機(jī)與基礎(chǔ)聚合物組合物和通過多個(gè)進(jìn)料口供入的其它聚合加工助劑(PPA)或添加劑一起被送入擠出機(jī)中。制備擠塑泡沫體產(chǎn)品的一般過程包括使基礎(chǔ)聚合物組合物熔融，向聚合物熔體摻混一種或多種發(fā)泡劑和其它添加劑等步驟。這些組合物是在使發(fā)泡劑、添加劑和基礎(chǔ)聚合物充分地混合，同時(shí)防止混合物過早發(fā)泡的條件下制備的，例如使共混的組合物保持在較高的壓力下至少至混合過程完成而制備。
然后，一般將該可發(fā)泡混合物的溫度調(diào)整至制品模具溫度，該溫度可稍低于發(fā)泡混合物從擠出機(jī)出口擠出的溫度。隨后使該可發(fā)泡混合物通過一段或多段擠塑模具進(jìn)行擠塑，同時(shí)使可發(fā)泡混合物的壓力降至大氣壓或者甚至低于大氣壓力，以使該混合物發(fā)泡而制成為發(fā)泡產(chǎn)品。混合物的迅速膨脹往往會(huì)使發(fā)泡組合物有所冷卻，但也可利用輔助冷卻步驟如浸入冷卻浴中以加速冷卻。
大家都知道，聚合物、發(fā)泡劑和添加劑的相對(duì)含量以及發(fā)泡溫度、降低壓力的方式(例如多步降壓或一步降壓)和擠出聚合物的環(huán)境及任何后續(xù)加工都會(huì)影響制成泡沫體產(chǎn)品的一種或多種表面品質(zhì)和機(jī)械性能。擠出步驟后，可對(duì)泡沫體進(jìn)行另外的加工步驟包括例如動(dòng)態(tài)/靜態(tài)冷卻、成形、切分和包裝。
如圖1所示，用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明方法的擠塑裝置100可包括單螺桿或雙螺桿(未畫出)擠出機(jī)，該擠出機(jī)包括包圍螺桿104的機(jī)筒102，螺桿上具有螺線形螺紋106以提供壓縮作用，從而可將加熱材料導(dǎo)入螺桿擠出機(jī)中。如圖1所示，基礎(chǔ)聚合物組合物以可流動(dòng)固體如珠粒、顆?；蛄Ａ?，或以液態(tài)或半液態(tài)熔體，從一個(gè)或多個(gè)(未畫出)加料斗108供入該螺桿擠出機(jī)中。
當(dāng)基礎(chǔ)聚合物組合物被送進(jìn)、通過螺桿擠出機(jī)時(shí)，由于螺桿上螺紋106的螺距是逐漸縮小的，因而聚合物組合物受螺桿旋轉(zhuǎn)力擠壓作用向前通過逐漸縮小的螺槽。體積縮小能使聚合物組合物的溫度升高而得到聚合物熔體(如果采用固體原料)和/或使聚合物熔體溫度升高。
當(dāng)聚合物組合物被送進(jìn)、通過螺桿擠出機(jī)100時(shí)，可配置一個(gè)或多個(gè)孔口以貫通機(jī)筒102和連接的裝置110，裝置110可被構(gòu)造成用于將乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)和一種或多種其它聚合物加工助劑注入聚合物組合物中。同樣，可配置一個(gè)或多個(gè)孔口以貫通機(jī)筒102和連接的裝置112，裝置112可構(gòu)造成用于將一種或多種發(fā)泡劑注入聚合物組合物中。一旦聚合物加工助劑和發(fā)泡劑已被導(dǎo)入聚合物組合物中，對(duì)所形成的混合物進(jìn)行充分的進(jìn)一步共混，以使每種添加劑均勻地分散在聚合物組合物中而得到擠塑組合物。
然后，該擠塑組合物受擠壓力通過擠塑模具114和擠出模具進(jìn)入降壓區(qū)域(該區(qū)域壓力可低于大氣壓力)，而使發(fā)泡劑發(fā)泡并形成聚合物泡沫層或泡沫塊。該聚合物泡沫體可再經(jīng)其它加工步驟如壓延、水浸、冷水噴淋或其它操作以調(diào)節(jié)得到的聚合物泡沫體產(chǎn)品的厚度和其它性能。
如圖2所示，用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明方法的擠塑裝置200可以包括單螺桿或雙螺桿(未畫出)擠出機(jī)，該擠出機(jī)包括包圍螺桿204的機(jī)筒202，螺桿上具有螺線形螺紋206以提供壓縮作用，從而可將加熱材料導(dǎo)入螺桿擠出機(jī)中。如圖2所示，基礎(chǔ)聚合物組合物可任選與乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)、一種或多種其它聚合物加工助劑相配混，以可流動(dòng)固體形式如珠粒、顆?；蛄Ａ希蛞砸簯B(tài)或半液態(tài)熔體形式從一個(gè)或多個(gè)(未畫出)加料斗208供入螺桿擠出機(jī)中。
當(dāng)基礎(chǔ)聚合物組合物被送進(jìn)、通過螺桿擠出機(jī)時(shí)，由于螺桿上螺紋206的螺距是逐漸縮小的，因而聚合物組合物受螺桿旋轉(zhuǎn)力的擠壓力作用向前通過逐漸縮小的螺槽。體積縮小能使聚合物組合物的溫度升高而得到聚合物熔體(如果采用固體原料)，和/或使聚合物熔體溫度升高。
當(dāng)聚合物組合物被送進(jìn)、通過螺桿擠出機(jī)200時(shí)，可配置一個(gè)或多個(gè)孔口以貫通機(jī)筒202和連接的裝置212，裝置212可構(gòu)造成用于將一種或多種發(fā)泡劑和任選一種或多種聚合物加工助劑注入聚合物組合物中。一旦所需數(shù)量的聚合物、聚合物加工助劑和發(fā)泡劑已被導(dǎo)入螺桿擠出機(jī)中時(shí)，再對(duì)所形成的混合物進(jìn)行進(jìn)一步充分共混，以使每種添加劑均勻地分散在聚合物組合物中而得到擠塑組合物。
然后，該擠塑組合物受擠壓力通過擠塑模具214和擠出模具進(jìn)入降壓區(qū)域(該區(qū)域壓力可能低于大氣壓力)，而使發(fā)泡劑發(fā)泡、形成聚合物泡沫層或泡沫塊。如圖2所示，當(dāng)經(jīng)擠塑的聚合物混合物向前通過模具內(nèi)逐步擴(kuò)大的開口時(shí)可使作用于聚合物的壓力逐漸降低，或者通過置于擠塑模具的下游的適當(dāng)裝置(未畫出)以控制至某一程度的方式來使施加在聚合物混合物上的壓力逐漸降低。該聚合物泡沫體也可經(jīng)其它加工如壓延、水浸、冷水噴淋或其它操作以控制得到的聚合物泡沫體產(chǎn)品的厚度和其它性能。
根據(jù)本發(fā)明的擠塑聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品可在熔體混合溫度為約200-約250℃，一般為約240℃，模具熔體溫度為約100-約130℃，一般為約120℃，模具壓力為約50-80巴(5-8兆帕)，一般為約60巴(6兆帕)，采用含氫氯氟烴(HCFC)142b發(fā)泡劑，加入或不加入二氧化碳輔助發(fā)泡劑或其它發(fā)泡助劑的發(fā)泡操作條件下制得。膨脹比即泡沫體厚度與擠出?？陂g隙之比可為約20-70，一般為約60。
可使用多種發(fā)泡劑用于形成可發(fā)泡混合物，包括含氫氯氟烴(HCFC)、含氫氟烴(HFC)、CO2、H2O、惰性氣體、烴以及它們的混合物。本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員都知道，雖然某些發(fā)泡劑可用來實(shí)施本發(fā)明，但考慮其它一些因素，特別是氯氟烴(CFC)類化合物，或許含氫氯氟烴(HCFC)和含氫氟烴(HFC)化合物都會(huì)破壞地球的臭氧層而被限制廣泛使用。烴類例如戊烷、己烷和環(huán)戊烷雖然對(duì)臭氧層較為有益，但會(huì)涉及安全和易揮發(fā)有機(jī)化合物(VOC)排放問題。
常規(guī)發(fā)泡劑體系可包括一種包含一種或多種發(fā)泡劑的組合物，該發(fā)泡劑體系也可與一種或多種聚合物加工助劑(PPA)相混合供注入。這種體系包括例如在可發(fā)泡混合物中含量為約8-約14％，更一般為約11％的含氫氯氟烴(HCFC)142b；含量為約4-約10％，更一般為約5.5％的含氫氟烴(HFC)-134a與含量為約3％乙醇結(jié)合；含量為約3-約6％，一般為約3.5-約4.0％的二氧化碳與含量為約1.8％乙醇結(jié)合和/或與一種或多種其它聚合物加工助劑(PPA)結(jié)合。該聚合物加工助劑(PPA)可用于提高發(fā)泡劑在可發(fā)泡混合物中的溶解度或分布和/或改變制成的發(fā)泡產(chǎn)品的一種或多種性能例如開孔的百分比、表面品質(zhì)和泡沫體密度。
下面將通過本發(fā)明硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材的代表性制備實(shí)施例和常規(guī)硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材的對(duì)照例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，這些實(shí)施例都采用1)與扁平模頭和定型模板相組合的雙螺桿低熔點(diǎn)(LMP)擠出機(jī)和2)與放射狀模頭和潛行定型模具相組合的單螺桿串聯(lián)擠出機(jī)。在上述兩種中試規(guī)模制造線中，也可在泡沫體出口施以減壓。
表1示出了實(shí)施例和對(duì)照實(shí)施例采用雙螺桿擠出機(jī)的加工條件，其中對(duì)照實(shí)施例中不添加乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)。乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)是由Eval Company of America制造的F171(32摩爾％乙烯醇-乙烯共聚物(EVAL)級(jí)材料)制備。采用的聚苯乙烯樹脂是NOVA Chemical Inc.制造的NOVA1220，其熔體指數(shù)為約1.6克/10分鐘。穩(wěn)定化的六溴環(huán)十二烷(Great Lakes Chemical制的HBCDSP-75)是作為阻燃劑添加的，添加量為固態(tài)泡沫體聚合物的約1重量％。其它添加劑包括約0.5重量％滑石粉和痕量著色劑。
表1 表2中列出了具有不同乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)濃度和實(shí)際尺寸及泡沫體性能的兩個(gè)本發(fā)明實(shí)施例和一個(gè)對(duì)照實(shí)施例的擠塑聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，然后對(duì)它們進(jìn)行壓縮強(qiáng)度和形變(彎曲)評(píng)估。
表2 壓縮強(qiáng)度和形變(彎曲)評(píng)估結(jié)果詳列于表3中。
表3 1彎曲試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)方法詳述于
段中，試樣是在較大尺寸的板材上按與擠出方向成橫向切割的。
2Rf是破壞半徑，詳述于下。
3Rc是臨界半徑，詳述于下。
4Tr是試條能逼近Rc而不遭破壞的試驗(yàn)次數(shù)的量度。
由表2可見，向可發(fā)泡聚苯乙烯混合物添加少部分的乙烯醇-乙烯共聚物(EVOH)例如不超過約2.5重量％(以固態(tài)泡沫體聚合物計(jì))往往會(huì)在保持壓縮強(qiáng)度的同時(shí)又能明顯地改進(jìn)所得擠塑聚苯乙烯產(chǎn)品的柔軟性和耐久性。除了保持壓縮強(qiáng)度外，實(shí)施例組合物泡沫體的導(dǎo)熱率(約0.2瓦/米·開爾文(老化180天后))和阻燃性(小規(guī)模燃燒試驗(yàn)的燃燒時(shí)間為約15-17秒)與對(duì)照泡沫體相當(dāng)。
因此，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度-易形變(HS-ED)的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材，本發(fā)明擴(kuò)大了擠塑聚苯乙烯隔絕材料的應(yīng)用領(lǐng)域，例如需要形成不同的復(fù)雜形狀的場(chǎng)合，由于本發(fā)明可減少或避免對(duì)常規(guī)隔絕板進(jìn)行必需的切割和封合工序或?yàn)榫S持定制或半定制的復(fù)雜形狀的構(gòu)型的需要而簡(jiǎn)化了安裝操作，因而降低了施工的勞動(dòng)力成本，同時(shí)仍能保持或改善所安裝產(chǎn)品的隔絕性能。
列于上表3中的本發(fā)明泡沫體組合物和常規(guī)泡沫體組合物的形變(彎曲)性能是采用下述步驟進(jìn)行評(píng)定的。
彎曲試驗(yàn) 本申請(qǐng)人雖并不意識(shí)到本試驗(yàn)方法與常規(guī)美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)試驗(yàn)方法具有等同性，但已開發(fā)這一指導(dǎo)的彎曲試驗(yàn)可用來評(píng)價(jià)和量化各種泡沫體試樣的相對(duì)柔軟性/延展性。該項(xiàng)試驗(yàn)并不打算也不意味著針對(duì)硬質(zhì)泡沫體的所有機(jī)械柔軟性性能，如表觀彎曲模量(如美國(guó)材料試驗(yàn)(ASTM)D747測(cè)定的)或區(qū)分彈性組分與塑性組分。然而，該試驗(yàn)提供了較簡(jiǎn)單的對(duì)允許的彎曲半徑表觀值的評(píng)價(jià)方法，以及通過對(duì)泡沫體板材折彎最多10次(或者如果該板材不能足夠長(zhǎng)久耐受反復(fù)形變而遭破壞)來測(cè)定泡沫體板材的耐久性的方法。
可用來評(píng)價(jià)擠塑聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品性能的其它試驗(yàn)包括各種類型彎曲的彎曲試驗(yàn)，其中包括自由彎曲、導(dǎo)向彎曲(例如美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)E190)、半導(dǎo)向彎曲(例如美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)E290)和卷繞彎曲。其它試驗(yàn)包括懸臂梁彎曲模量(例如美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)D747)，該試驗(yàn)通過測(cè)定力和懸臂梁的彎曲角度來確定表觀彎曲模量。
這些試驗(yàn)是采用從擠塑聚苯乙烯片材上切下的4英寸×24英寸(10×61厘米)矩形試樣進(jìn)行的。試樣厚度就是所測(cè)試產(chǎn)品片材的厚度。然后對(duì)這些試樣進(jìn)行兩種不同的彎曲試驗(yàn)。
如圖3A和3B所示，試驗(yàn)A是半導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)，在該試驗(yàn)中試樣放置在彎曲導(dǎo)向定位器上(圖3A)(該導(dǎo)向定位器是直徑為可在2英寸-6英寸(5厘米-15厘米)選擇的鋼管)，對(duì)試樣施加足夠力以壓低兩端。當(dāng)試樣形變時(shí)，檢驗(yàn)試樣中間上凸區(qū)域C發(fā)生的龜裂或其它應(yīng)變誘導(dǎo)所產(chǎn)生的可能使試樣遭破壞的缺陷。記錄每一試樣破壞時(shí)的撓度或中距Δ。破壞時(shí)的半徑Rf可按式(1)計(jì)算 Rf＝(L2/8Δ)+Δ/2 (1) 式中L＝測(cè)定撓度的弦長(zhǎng)(上述試樣為24英寸) Δ＝撓度或中距，以英寸計(jì)。
如圖4A和4B所示，試驗(yàn)B是試樣自身平行方向的180°彎曲試驗(yàn)，該試驗(yàn)采用與試驗(yàn)A過程相同的彎曲導(dǎo)向定位器。試樣放置在彎曲導(dǎo)向器上并施加足夠大的力F使試樣的相對(duì)兩端平行取向如圖4A所示，然后使平行兩端相互之間離開的距離(試樣的弧形部分的半徑)降低直至試樣破壞，例如中間上凸區(qū)域發(fā)生龜裂。記錄作為該試樣的臨界半徑Rc的弧形部分半徑。
如圖4B所示，重復(fù)將試樣向主方向彎曲至接近第一次的臨界半徑，然后向反方向(如點(diǎn)線所示)彎曲至試樣中間上凸表面觀察到有龜裂發(fā)生，或者至完成10次彎曲循環(huán)。記錄試樣破壞時(shí)或試驗(yàn)終止時(shí)的循環(huán)次數(shù)Tr，即Tr＞10。
雖然前面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的非限制性實(shí)施方案作了說明，但大家都知道，本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員會(huì)很容易地對(duì)本文所述的本發(fā)明基本構(gòu)思作出多種改變和/或變更，而這些改變和變更仍屬本發(fā)明實(shí)施方案和所附權(quán)利要求書規(guī)定的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，該方法包括，
制備包含主要部分為聚苯乙烯、第一少量部分為彎曲試劑和第二少量部分為發(fā)泡劑的經(jīng)加壓的可發(fā)泡組合物，
將經(jīng)加壓的可發(fā)泡組合物擠塑通過模具進(jìn)入較低壓力區(qū)形成中間泡沫體產(chǎn)品，和
冷卻及修飾該中間泡沫體產(chǎn)品以形成成品泡沫體產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中彎曲試劑選自下述化合物中至少一種醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物以及偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中彎曲試劑是乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中彎曲試劑是約190℃下熔體指數(shù)為約1.5-約1.8的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中彎曲試劑是約190℃下熔體指數(shù)為約1.5-約1.8、乙烯組成含量為約30-約34摩爾％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中以發(fā)泡產(chǎn)品干重量計(jì)彎曲試劑是含量為低于可發(fā)泡組合物約5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中以發(fā)泡產(chǎn)品干重量計(jì)彎曲試劑是含量為不高于可發(fā)泡組合物約2.5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中彎曲試劑是以發(fā)泡產(chǎn)品干重量計(jì)含量不高于可發(fā)泡組合物約0.5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中經(jīng)加壓的可發(fā)泡組合物還包含少量部分不同于聚苯乙烯的烯烴聚合物或烯烴共聚物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中彎曲試劑含有多個(gè)能與聚苯乙烯形成氫鍵的極性基團(tuán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10制造發(fā)泡聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的方法，其中主要極性基團(tuán)是羥基。
12.一種發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，該產(chǎn)品包含
主要部分的聚苯乙烯，
第一少量部分的彎曲試劑，和
第二少量部分的發(fā)泡劑，其中標(biāo)稱厚度為約1英寸(約2.54厘米)的橫向試樣的破壞半徑Rf小于約12英寸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，進(jìn)一步包含
第三少量部分的與主要部分聚苯乙烯相容的一種或多種聚合物和共聚物，其中
該第一少量部分彎曲試劑是至少兩種彎曲試劑的混合物，以及其中
第二少量部分發(fā)泡劑是至少兩種發(fā)泡劑的混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中第一少量部分彎曲試劑包含至少一種選自醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物以及偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物中至少一種的化合物，第二少量部分發(fā)泡劑包含至少一種選自含氫氯氟烴(HCFC)、含氫氟烴(HFC)、CO2、H2O、惰性氣體，烴類中至少一種以及它們的混合物的化合物，其中標(biāo)稱厚度約1英寸(約2.54厘米)的橫向試樣的試驗(yàn)A的破壞半徑Rf小于約12英寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是約190℃下熔體指數(shù)為約1.5-約1.8的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是約190℃熔體指數(shù)為約1.5-約1.8，乙烯組成為約30-34摩爾％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是以發(fā)泡產(chǎn)品的干重量計(jì)含量不高于可發(fā)泡組合物約2.5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是以發(fā)泡產(chǎn)品的干重量計(jì)含量不高于可發(fā)泡組合物約1.0重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是以發(fā)泡產(chǎn)品的干重量計(jì)含量不高于可發(fā)泡組合物約2.5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)，其中標(biāo)稱厚度為約1英寸(約2.54厘米)的橫向試樣的Rf小于約6英寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求4的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試劑是以發(fā)泡產(chǎn)品的干重量計(jì)含量不高于可發(fā)泡組合物約2.5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)，其中標(biāo)稱厚度為約1英寸(約2.54厘米)的橫向試樣的Rf小于約4英寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中彎曲試驗(yàn)是以發(fā)泡產(chǎn)品的干重量計(jì)含量不高于可發(fā)泡組合物約2.5重量％的乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)，其中標(biāo)稱厚度為約1英寸(約2.54厘米)的橫向試樣的Rf小于約4英寸，根據(jù)試驗(yàn)步驟A測(cè)定的臨界半徑Rc小于約12英寸(約30.5厘米)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的發(fā)泡硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品，其中標(biāo)稱厚度為約1英寸(約2.54厘米)的聚苯乙烯泡沫體產(chǎn)品的Rf小于約4英寸，根據(jù)試驗(yàn)步驟B測(cè)定的臨界半徑Rc小于約6英寸(約15.2厘米)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造高強(qiáng)度、易形變的聚苯乙烯泡沫體板材的方法，其中聚苯乙烯泡沫體板材可經(jīng)受從初始構(gòu)型變成較復(fù)雜的曲面形狀的反復(fù)形變，而不會(huì)損壞板材的整體性或基本上不會(huì)降低板材的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本發(fā)明還提供了由該方法制得的硬質(zhì)聚苯乙烯泡沫體板材，該板材具有較高的耐彎曲和抗沖擊性能，同時(shí)基本上保持或提高了相應(yīng)常規(guī)擠塑聚苯乙烯泡沫體板材所具有的其它性能例如尺寸熱穩(wěn)定性和耐火性?？砂l(fā)泡組合物可加入一種或多種各類聚合物加工助劑以改變泡沫體成品的使用性能，從而能在一定程度上定制泡沫體成品的性能。
文檔編號(hào)C08L25/06GK101243123SQ200680030498
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者M·E·波拉斯基, R·M·布雷恩德爾, R·R·洛, Y·德拉維茲, B·帕特爾 申請(qǐng)人:歐文斯科寧知識(shí)產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)有限公司