外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品和能量吸收構件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種外殼（skin)-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品和使用所述制品的能量吸 收構件。
[0002] 發(fā)明背景 通過在模具腔中熔融-粘合基于聚苯乙烯的樹脂膨脹珠粒得到的基于聚苯乙烯的樹 脂膨脹珠粒發(fā)泡的模塑制品在重量輕和機械性質(zhì)（例如剛性）方面很好的平衡，并且廣泛 用作魚箱、用于包裝家用器具的緩沖材料和建筑材料。此外，由于它們優(yōu)良的絕熱性能，它 們還用作建筑物的絕熱器。
[0003] 包含膨脹珠粒發(fā)泡的模塑制品和覆蓋所述發(fā)泡的模塑制品的外殼（空的模 塑制品）的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品也是已知的（參見，例如，日本專利公布號 JP-A-H6-328550)。這樣的外殼-覆蓋的制品可通過以下的方法生產(chǎn)：其中空的模塑制品由 基于聚苯乙烯的或基于聚烯烴的樹脂的型胚通過吹塑形成，該空的模塑制品的空的空間隨 后填充有膨脹珠粒，例如聚苯乙烯樹脂膨脹珠粒。膨脹珠粒隨后使用加熱介質(zhì)加熱，并且熔 融-粘合在一起，以得到預期的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品。該制品在重量輕、外觀和設 計方面優(yōu)異，并且進一步，由于被外殼覆蓋的緊密熔融-粘合的膨脹珠粒，機械強度（例如 抗彎剛度和彎曲強度）優(yōu)異。
[0004] 當上述外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品的外殼由樹脂（例如與組成膨脹珠粒的樹脂 類似的基于聚苯乙烯的樹脂，例如，聚苯乙烯樹脂膨脹珠粒）組成時，由于外殼與膨脹珠粒 模塑制品熔融-粘合，外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品具有改善的機械強度，例如抗彎剛度和 彎曲強度。具有優(yōu)良的機械性質(zhì)的這樣的外殼-覆蓋的模塑制品導致自身用于浴室天花板 材料（參見，例如，日本專利公布號JP-A-2010-46920)。
[0005] 發(fā)明概述 膨脹珠粒發(fā)泡的模塑制品的一個具體用途是作為能量吸收構件，用于通過其彎曲變形 和壓縮變形而吸收沖擊能量。能量吸收構件可采用各種形狀和尺寸，并且可為小尺寸構件， 例如汽車緩沖器核和脛骨墊，或者可為大尺寸構件，例如輪船的防護板。在任一種情況下， 需要能量吸收構件在有限的沖程范圍內(nèi)充分吸收沖擊能量。
[0006] 當其中膨脹珠粒甚至在其深的內(nèi)部區(qū)域充分熔融-粘合的基于聚苯乙烯的樹脂 膨脹珠粒發(fā)泡的模塑制品用作當碰撞后預期大大變形的能量吸收構件時，當碰撞后產(chǎn)生過 度大的反應力。另一方面，當熔融粘合不足夠時，能量吸收構件的大的變形導致其失效和解 體。因此，在任一種情況下，可能不能實現(xiàn)期望的能量吸收性能。
[0007] 另一方面，當外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品用作能量吸收構件時，被外殼覆蓋的 膨脹珠粒發(fā)泡的模塑制品的破裂不會導致能量吸收構件解體。然而，即使可避免能量吸 收構件的解體，已發(fā)現(xiàn)期望的能量吸收性能不再可再現(xiàn)地實現(xiàn)。此外，已發(fā)現(xiàn)當已知的外 殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品用作能量吸收構件時，其能量吸收行為在小規(guī)模能量吸收和大 規(guī)模能量吸收之間相當不同。即，通過實驗容易研宄小尺寸能量吸收構件（其中單獨使用 模塑制品）的能量吸收行為。另一方面，在大尺寸能量吸收構件例如輪船的防護板（其中 多個模塑制品集成）的情況下，需要在輪船上實際安裝防護板和原位重復進行碰撞測試以 研宄其真實的能量吸收行為。
[0008] 本發(fā)明的一個目的是提供一種外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，其在重量輕和能量 吸收性能方面優(yōu)良，并且能如設計的那樣可再現(xiàn)地呈現(xiàn)其能量吸收性能，甚至當其用于構 成大尺寸能量吸收構件時。
[0009] 本發(fā)明的另一個目的是提供可如設計的那樣吸收大的沖擊的能量吸收構件。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，提供了以下外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品： (1) 外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，所述制品包含基于聚苯乙烯的樹脂膨脹珠粒模塑 制品和覆蓋所述膨脹珠粒模塑制品的基本上整個表面的外殼，其中所述外殼由烯烴類熱塑 性彈性體形成，并且覆蓋所述膨脹珠粒模塑制品，其方式使得外殼與其表面接觸但是不與 之粘合； (2) 根據(jù)以上（1)的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，其中所述膨脹珠粒模塑制品的空 隙度為5%或更少，并且熔融粘合率為20-70% ; (3) 根據(jù)以上（1)或（2)的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，其中所述膨脹珠粒模塑制 品的表觀密度為15-50kg/m3; (4) 根據(jù)以上⑴至（3)中任一項的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，其中所述外殼的 平均厚度為1-5 mm ; (5) 根據(jù)以上（1)至（4)中任一項的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，其中所述烯烴類 熱塑性彈性體的肖氏A硬度（Durometer A hardness)為85或更少；和 (6) 根據(jù)以上⑴至（5)中任一項的外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，其中所述外殼為 吹塑產(chǎn)品并且限定其中的空的內(nèi)部空間，并且通過加熱和熔融-粘合放置在所述空的內(nèi)部 空間中的基于聚苯乙烯的樹脂膨脹珠粒，得到所述膨脹珠粒模塑制品。
[0011] 在另一方面，本發(fā)明提供： ⑵一種能量吸收構件，其包含根據(jù)以上⑴至（6)中任一項的外殼-覆蓋的發(fā)泡的 豐吳塑制品。
[0012] 術語"基于聚苯乙烯的樹脂"在下文中簡單地稱為"PST"。術語"基于聚苯乙烯的 樹脂膨脹珠粒"在下文中稱為"PST珠粒"。術語"基于聚苯乙烯的樹脂膨脹珠粒模塑制品" 在下文中稱為"PST珠粒模塑物（molding) "。
[0013] 附圖簡述 當根據(jù)附圖考慮時，由以下本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得 顯而易見，其中： 圖1(a)為示意性說明相對于放在一起的模瓣（mold halves)，蒸汽桿（steam pin)排 列的一個實施方案的透視圖； 圖1(b)為圖1(a)的正視圖； 圖I (c)為沿著圖I (b)中的線B-B取的剖視圖； 圖1(d)為沿著圖1(a)中的線A-A取的剖視圖； 圖2(a)為示意性說明相對于放在一起的模瓣，蒸汽桿排列的另一個實施方案的透視 圖； 圖2(b)為沿著圖2(a)中的線Al-Al取的剖視圖；和 圖2(c)為沿著圖2(a)中的線Bl-Bl取的剖視圖。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的描述 本發(fā)明涉及一種外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品，所述制品包括PST珠粒模塑物和覆蓋 所述PST模塑制品的基本上整個表面的外殼。
[0015] 所述外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品可如下生產(chǎn)：首先使用任何合適的模塑方法 (例如吹塑），制備限定其中的內(nèi)部空間的空的模塑制品（外殼）。隨后在外殼的空的空間 中填充PST珠粒，和使用加熱介質(zhì)（例如蒸汽）加熱，使得PST珠粒彼此熔融-粘合，以在 外殼內(nèi)形成PST珠粒模塑物。
[0016] 重要的是，外殼應由烯烴類熱塑性彈性體形成，并且應覆蓋PST珠粒模塑物的基 本上整個表面，出于以下原因，其方式使得外殼與PST珠粒模塑物的表面接觸，但是不與 PST珠粒模塑物粘合。
[0017] 當外殼性質(zhì)柔軟和柔韌并且不與PST珠粒模塑物粘合時，PST珠粒模塑物當收到 碰撞沖擊后可充分變形并且可吸收沖擊能量。此外，外殼本身可獨立地吸收沖擊能量。因 此，外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品作為整體能可再現(xiàn)地呈現(xiàn)其能量吸收性能，并且允許使 用通過小規(guī)模實驗得到的結果來設計大尺寸能量吸收構件的能量吸收特性。
[0018] 此外，當外殼與PST珠粒模塑物的表面接觸但是不與之粘合時，PST珠粒模塑物可 以足夠的程度受到外殼的約束。因此，當收到碰撞沖擊能量后，未受到外殼過度約束的PST 珠粒模塑物可完全變形并且從開始碰撞時充分吸收沖擊能量。此外，PST珠粒模塑物不解 體，因此，可充分呈現(xiàn)能量吸收特性，甚至在碰撞的后來的階段。如果外殼與PST珠粒模塑 物的表面粘合，則PST珠粒模塑物將不能充分變形和可再現(xiàn)地呈現(xiàn)期望的能量吸收性能。 如果在外殼和PST珠粒模塑物之間存在間隙或空間，存在外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品的 尺寸精密度將劣化的可能性；將引起外殼-覆蓋的發(fā)泡的模塑制品的安裝失??；和當經(jīng)歷 相對低的沖擊應力后，PST珠粒模塑物將解體。
[0019] 本文使用的"外殼與PST珠粒模塑物的表面接觸"旨在指外殼和PST珠粒模塑物 盡可能密切地彼此接觸，使得根本不存在或基本上不存在空間、間隙或空氣保留區(qū)域。實現(xiàn) 其中"外殼與PST珠粒模塑物的表面接觸但是不與之粘合"的狀態(tài)的一種優(yōu)選的方法是加 熱和熔融-粘合在外殼的內(nèi)部空間中填充的PST珠粒，外殼又放置在模具腔中。在這種情 況下，優(yōu)選控制組成外殼和PST珠粒的材料以及加熱和熔融條件，使得外殼的收縮百分率 大于PST珠粒模塑物的收縮百分率。
[0020] 外殼覆蓋PST珠粒模塑物的基本上整個表面。本文中術語"基本上整個表面"旨 在指可存在其中PST珠粒模塑物的一部分表面未被外殼覆蓋的情況。即，在外殼中通常保 持存在用于插入用于使PST珠粒進料至外殼的內(nèi)部空間的進料管線的洞和/或用于插入用 于在外殼的內(nèi)部空間中引入蒸汽和從外殼的內(nèi)部空間排放蒸汽的蒸汽桿的小洞。因此，PST 珠粒模塑物的一部分表面可