新颖的泡沫制品的制作方法

背景技术：

1、泡沫塑料被广泛应用于许多领域，如缓冲保护、舒适性、隔热、隔音、漂浮性和房屋建筑。泡沫塑料品的制造大多集中在制造具有单一密度的泡沫，在许多情况下，泡沫没有针对具体应用进行充分优化。这导致制作的泡沫相对较重，在强度、密度、耐用性、绝缘性和吸震能力方面没有针对特定应用进行优化。

2、若通过均匀地改变微观层面的密度和孔隙度来定制泡沫制品，并不一定能为特定的应用提供最佳的结果。例如，固化和老化后的发泡聚苯乙烯(eps)珠子约有95％是空气，只有5％是塑料。然而，由珠子制成的eps泡沫可能无法充分发挥其强度、吸震能力、漂浮性、耐用性和所占体积的绝缘性。随着泡沫制品的广泛应用，提高泡沫特性和减少其重量在许多应用中都是最可取的。

3、在泡沫制品的几乎所有应用中，最大的性能和最小的重量是最可取的，使用现有形式的单密度泡沫可能不会产生最佳效果。在隔热和隔音(机器、电器和建筑)、吸震(头部保护、身体保护和车辆保险杠)和运输(车辆和船舶)等应用中，主要使用单密度泡沫。在一些设计中，不同密度的泡沫层被用来提高泡沫制品的吸震能力。多密度泡沫的性能比单密度泡沫更好，但它们的成本很高，在设计上也有局限性。漂浮应用，如船、浮标和冲浪板，也主要使用单密度的泡沫制品。

4、泡沫塑料的机械性能可以根据生产程序和使用的聚合物类型而变化。一般来说，泡沫塑料可以分为两类，单次冲击和多次冲击塑料。单次冲击的泡沫塑料，如eps和epa(膨胀聚乳酸,expanded polylactic acid)，在受到冲击变形后，不会恢复到原来的形状，其结构已被永久破坏。另一方面，多重冲击的泡沫塑料，如由聚丙烯或聚乙烯制成的泡沫，在变形后可以恢复到最初的形状。由于各种应用中使用了大量的泡沫塑料，任何提高泡沫特性和减少特定应用中泡沫使用量的改进都对行业有吸引力。

技术实现思路

1、提供本内容是为了以简化的形式介绍各种概念，这些概念将在下文的详细说明中进一步描述。本内容无意解释权利要求主题的重要特征，也无意将其作为确定权利要求范围的工具。在一个方面，本公开内容描述了一种新型泡沫制品和制造这种泡沫制品的方法。

2、泡沫主要由非常小的空腔(微孔或微腔)组成，在大多数情况下，这些空腔均匀地分布在其结构中。

3、本发明是观察和模仿大自然的结果。特别是本发明的设计灵感来自于骨骼结构。在肉眼看来，骨头可能是实心的，但它们包括微观空腔(micro-cavities)和宏观空腔(macro-cavities)。骨骼结构中的洞通常是以骨骼中间的空洞形式存在。这使得骨骼能够同时利用微观和宏观空腔的优点而拥有最佳结构。通过模仿骨骼结构，本发明描述了一种同时具有微观空腔和宏观空腔的泡沫制品结构。本发明还描述了泡沫制品的模塑方法，通过在任何给定的泡沫制品中创造和设计更大的空腔(宏观空腔)，提高泡沫制品在特定应用中的性能。本发明还通过减少用于泡沫制品的膨胀型聚合物微珠的量，使泡沫塑料的使用更具可持续性。

4、本发明的第一个方面提供了一种制造泡沫制品的方法，即在模塑膨胀型聚合物微珠(expanded polymerbeads)时，将定义为空腔的结构(cavity-defining structure)提供给模具，以在泡沫制品中形成宏观空腔。

5、定义为空腔的结构可以包括具有开放式空腔的物体、具有封闭式空腔的物体、薄片、覆盖层、网状层、具有穿孔体、空心体、固体或其组合。

6、模塑过程可分两个或多个阶段进行，使用覆盖层作为泡沫制品的定义为空腔的结构。

7、当具有开放式空腔的物体、具有封闭式空腔的物体或空心体被用作泡沫制品中的定义为空腔的结构时，模塑过程可在一个阶段完成。

8、使用膨胀型聚合物微珠和定义为空腔的结构进行模塑可以在多个模塑过程中进行，其中在第一个模塑过程中制作具有开放空腔的泡沫制品，在第二个模塑过程中，具有开放空腔的泡沫制品被定义为空腔的结构部分或全部覆盖，然后将膨胀型聚合物微珠引入模具，在泡沫制品中形成预定空腔。

9、膨胀型聚合物微珠和定义为空腔的结构的模塑可以在一个单一的模塑过程中完成，其中定义为空腔的结构在将膨胀型聚合物微珠引入模具之前被置于模具内，以根据定义为空腔的结构的形状、位置和配置在泡沫制品中形成预定的空腔。

10、本发明的第二个方面提供了一种泡沫制品，它包括膨胀型聚合物微珠和由膨胀型聚合物微珠内的定义为空腔的结构界定的空腔，其中定义为空腔的结构包括具有以下特征之一的物体：开放空腔、具有封闭空腔的物体、片材、覆盖层、网状层、穿孔体、空心体、固体体或其组合。

11、优选实施方式的更多方面在从属权利要求中提供。

技术特征：

1.一种制造泡沫制品的方法，其特征在于，该方法为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定义为空腔的结构包括以下至少一种特征：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用覆盖层作为泡沫制品中定义为空腔的结构时，所述模塑过程分两个或多个阶段进行。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有开放空腔的物体、具有封闭空腔的物体或空心体作为泡沫制品中定义为空腔的结构时，所述模塑过程在一个阶段中完成。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述用膨胀型聚合物微珠和定义为空腔的结构的模塑是在多个模塑过程中完成的，其中：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用膨胀型聚合物微珠和定义为空腔的结构的模塑是在单一模塑过程中完成的，其中定义为空腔的结构是在将膨胀型聚合物微珠放入模具之前放在模具内，以便在泡沫制品中形成符合定义为空腔的结构的空腔。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述定义为空腔的结构包括孔或开口。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述定义为空腔的结构或由定义为空腔的结构在泡沫制品中形成的空腔在模塑过程中被正压或负压。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在模塑过程中对定义为空腔的结构进行加压，通过定义为空腔的结构中的孔和开口位置向聚合物珠中排放气体或蒸汽，在泡沫制品中形成额外的空腔。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，将传感器、摄像头、灯、电池、电子元件、电线、插头、绳索、链条、连接装置或任何其他附件放置在泡沫制品由定义为空腔的结构所产生的腔体中。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，用弹性外壳覆盖泡沫制品以供头盔使用。

12.一种泡沫制品，其特征在于，包括膨胀型聚合物微珠和由膨胀型聚合物微珠内的定义为空腔的结构定义的空腔，其中定义为空腔的结构包括具有以下特征之一的物体：

13.根据权利要求12所述的泡沫制品，其特征在于，所述膨胀型聚合物微珠与定义为空腔的结构的形状相适应以形成空腔。

14.根据权利要求12或13所述的泡沫制品，其特征在于，具有开放性空腔的泡沫制品被定义为空腔的结构部分或全部覆盖。

15.根据权利要求14所述的泡沫制品，其特征在于，膨胀型聚合物微珠被定义为空腔的结构分成第一和第二部分，该结构包括覆盖在第一部分形成空腔的片材。

16.根据权利要求12-15中任一项所述的泡沫制品，其特征在于，所述定义为空腔的结构包括孔或开口。

17.根据权利要求16所述的泡沫制品，其特征在于，所述定义为空腔的结构中的孔和开口的尺寸等于或小于聚合物珠的平均尺寸。

18.根据权利要求12-17中任一项所述的泡沫制品，其特征在于，所述定义为空腔的结构由选自以下之一或其组合的材料制成：

19.根据权利要求16所述的泡沫制品，其特征在于，所述定义为空腔的结构具有开口，并且在定义为空腔的结构的外表面上的聚合物微珠中形成了额外的空腔。

20.根据权利要求13-19中任一项所述的泡沫制品，其特征在于，所述泡沫制品用于以下任一用途：防护设备、包装、隔热、隔音、漂浮装置、填充空间、建筑、舒适设备零件、车辆零件、船舶零件、飞行器零件、飞机零件和飞行物体零件。

技术总结
本发明的灵感来自于动物的骨骼结构，这种结构通常中间是空的。本发明介绍了一种新型泡沫制品及其制造方法，包括类似于骨结构的空腔。该新型泡沫制品包括一种定义为空腔的结构，在将膨胀型聚合物微珠放入模具之前，将该定义为空腔的结构置于模具内。定义为空腔的结构包括空腔或空腔层，在模塑过程中以泡沫制品的特定尺寸和位置形成大空腔和空心隔间。因此，相比于传统制作的泡沫制品，采用定义为空腔的结构的泡沫制品使用的聚合物微珠更少，重量更轻。本发明还改善了泡沫制品的减震性、耐久性、热绝缘性、隔音性和漂浮性。

技术研发人员：丹尼尔·阿布拉姆
受保护的技术使用者：丹尼尔·阿布拉姆
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15