CN108351158A - 具有至少一个内部塑料内衬的制冷器具以及用于制造内衬的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种制冷器具(1)，所述制冷器具具有至少一个内衬(2)，特别是柜内衬或门内衬，所述内衬限定内部隔室(3)并且由包含以下各项的基于聚丙烯的材料制成：丙烯‑乙烯共聚物，所述丙烯‑乙烯共聚物具有带有沿着聚丙烯链安排的乙烯单元的主聚丙烯链；以及至少一种层状或纤维层状填料。所述材料使得可以通过热成形有效地制造内衬(2)。

Description

具有至少一个内部塑料内衬的制冷器具以及用于制造内衬的 方法

本发明涉及一种制冷器具，所述制冷器具具有至少一个塑料内衬，特别是柜内衬或门内衬，所述内衬限定内部隔室，并且涉及一种用于制造这种制冷器具并且尤其是内衬的方法。

制冷器具(冷藏室和冷冻室)具有一个或多个内部隔室，其在主冰箱柜内形成并且可能在一个或多个门内并且通常由塑料内衬限定。

冰箱柜和门内衬通常具有相对复杂的形状，以便为搁板提供支撑并容纳诸如风扇、开关、灯等电气和电子部件。因此，冰箱内衬有利地通过热成形，尤其是真空成形来制造。

热成形是一种制造过程，其中塑料片材被加热到成形温度，在模具中成形为特定形状，并被修整以产生产品。将片材加热(例如，在烘箱中)至如下温度使得可以将片材拉伸到模具中或上并冷却成最终形状。在真空成形中，将塑料片材(加热到成形温度)通过真空(吸入空气)压靠在模具上。

在制冷器具领域中，热成形是成型柜和门内衬的优选方法，因为与其他技术像注射模制相比，它的成本效益非常高，并且还可以获得非常复杂的物品。然而，热成形限制了塑料材料的选择，因为只有少数聚合物材料可用于热成形并且特别是用于真空成形。

广泛用于冰箱行业的适合的聚合物是HIPS(高抗冲聚苯乙烯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。

HIPS和ABS实际上是具有宽加工温度窗口(温度范围，高于玻璃化转变温度且低于熔化温度，其中聚合物处于基本上软的橡胶相中并且可以有效地形成所希望的形状)的无定形聚合物(二者均包括丁二烯橡胶)，并且因此它们可以容易地热成形并且不需要严格和谨慎的温度控制。

虽然ABS具有更好的热成形性，但其具有更高的成本；因此，HIPS，其然而适用于生产复杂形状的物品和高度精细的零件，，是目前用于冰箱内衬的最常用的聚合物。

HIPS的主要缺点是对清洁剂和油类的化学侵蚀的抵抗力相对较低。尽管与常规的高抗冲聚苯乙烯相比，用于内衬的HIPS具有改善的抗应力开裂性，但其对常见化学试剂侵蚀的敏感性仍然是值得注意的。

此外，市场上苯乙烯的可用性波动导致采购成本的不断变化，高于任何标准聚烯烃。同时，将竞争性聚苯乙烯骨架与聚丁二烯橡胶相结合所需的纵向一体化(正如已经指出的那样，由于聚合物结构内存在丁二烯橡胶，ABS和HIPS二者容易热成形)最近导致聚合物制造商和供应商数量的减少。

近年来，已经研究了在冰箱内衬的制造中用其他聚合物代替HIPS的可能性。特别地，聚丙烯材料已被广泛测试。

聚丙烯(PP)，准等规聚丙烯，是具有高结晶度的半结晶聚合物。它是低成本的通用塑料，在市场上广泛可获得并用于大量许多应用中。与HIPS相比，PP具有显著更低的成本和对常见食品像植物油的更好的耐化学性。

然而，申请人发现PP的高结晶度是PP对于热成形非常具有挑战性的主要原因。即使PP在许多薄规格热成形应用中广泛且成功地使用(然而要求严格和谨慎地控制操作温度)，但在以竞争性的循环时间生产大和深零件(像冷藏室或冷冻室的内衬)中仍然存在许多未解决的问题。

实际上，PP的特征在于非常窄的热成形窗口和在高温下的差的强度。PP从脆性、玻璃状状态迅速变为橡胶相并且然后在几度内从橡胶状固体突然变为熔化液体：热成形只能在非常窄的温度处理窗口内进行，对应于橡胶相。而且，橡胶状固体具有差的熔体强度。

与使用HIPS相比，使用PP获得冷藏室或冷冻室的内衬的加工循环时间(即生产冷藏室或冷冻室的内衬所需的时间)显著更长，因为需要更高的加热能量来使材料达到成形温度(已知的是，一般来说，当与无定形聚合物相比时，加热结晶或半结晶聚合物材料直至成形温度所需的能量的量显著更高)。出于同样的原因，还需要较长的冷却步骤以除去在加热期间添加的额外能量。

再次，由于PP的结晶性质的结果，对最终产品形状而言仅有限的控制是可能的，导致成型零件的不均匀壁厚和变形。

已经进行了通过控制聚合物的结晶度来改进PP的热成形性的尝试。对PP成核剂的广泛研究表明，控制热成形零件的结晶速率可以改善厚度均匀性并减少与撕裂或变形零件有关的问题。

例如，EP0589033披露了包含有效量的β-球晶成核剂的改进的可热成形的基于聚丙烯的片材。矿物填料，例如二氧化钛或碳酸钙，作为遮光剂以约0.5％-5％的量加入。但是，由于成核剂是化学染料(喹吖啶酮着色剂永久红E3B)，因此其不能用于白色冰箱内衬。此外，与HIPS相比，增强的结晶速率不足以管理PP的补充能量需求；因此使用β成核PP的生产时间周期在冰箱内衬生产中不与HIPS竞争。

紧接着是US4842742的一种不同的方法，其披露了一种通过固相成形过程由结晶型合成树脂如聚丙烯形成相对较大物体如冰箱内衬的方法。特别地，PP片材借助冲头在阴模内拉伸。冲头的构型与阴模的形状不匹配，并且冲头的构型与最终产品的构型不同。片材的最终构型由在成形操作的最后步骤中通过在阴模内部施加的真空并且通过作用在其内表面上的高压流体而迫使片材抵靠的阴模的构型来确定。此程序被描述为可有效确保整个最终物体(内衬)内的良好材料分布：阴模实际上可以生产高度精细的零件和良好的厚度均匀性。

上述方法需要使用阴模，其目前仅是整个内衬生产的边缘部分，而阳模主要用于制冷器具行业中。事实上，阴模典型地比阳模更昂贵。而且，在阴模技术中，模具表面产生柜内衬的外表面，对应于与冰箱的隔热泡沫接触的区域；但是插入辅助标记可能出现在这样的表面上，这确实应该避免。

另一方面，阳模通常允许实现更精确的尺寸控制，，并且还容易地生产多腔零件。由于这些原因，开发用于PP热成形的有效的阳模技术将是可取的。

然而，使用阳模导致额外的问题，并且如果借助阳模进行热成形，则使用阴模热成形技术证明有效的PP材料可能结果是不适合。事实上，当使用阳模时，材料受到更大的变形，因为材料必须首先拉伸以覆盖模具外表面，并且然后缩回以粘附到模具表面。使用阴模时，，材料片材在模腔内部直接变形，因此材料应力较小。

另一个问题是加工时间并且特别是冷却步骤所需的时间。如前所指出，材料的热行为，特别是热导率，影响材料变冷的方式并且从而影响冷却时间。

总而言之，PP材料的热成形仍然非常困难，并且在该领域中还不知道完全令人满意的方法，该方法允许在通过热成形制造冰箱内衬中有效地替代已知材料例如HIPS和ABS。

本发明的目的是克服上述缺点，特别是通过以有效且成本效益的方式提供一种具有至少一个通过热成形制造的内部塑料内衬的制冷器具。

本发明的具体目的是提供一种用于通过热成形来制造冰箱柜或门内衬的有效且成本效益的方法。

本发明的另一个具体目的是提供一种聚合物材料，，其适用于替换在通过热成形制造冰箱内衬中的传统材料例如HIPS和ABS。

因此，提供了如权利要求1所述的制冷器具，其具有至少一个限定内部隔室的塑料内衬，特别是柜内衬或门内衬；以及如权利要求15所述的用于制造制冷器具的内衬的方法。

本发明的优选方面和进一步特征在从属权利要求中要求保护。

总的来说，本发明提供了一种用于使制冷器具的塑料内衬(柜内衬和门内衬)热成形的改进的基于聚丙烯的材料。该材料基本上包含与层状或纤维层状填料如滑石配混的聚丙烯共聚物(即，丙烯-乙烯共聚物)。

此外，本发明提供了一种用于制造制冷器具内衬的改进的热成形方法，其中使用了阳模。

本发明就现有技术的冰箱内衬热成形方法而言实现了若干个优点。

首先，本发明允许使用比HIPS和ABS廉价，但也适用于热成形的基体材料。实际上混配本发明的基于聚丙烯的材料以便即使在使用阳模的热成形过程中也能有效地热成形。

具体地说，本发明允许冰箱内衬相对于已知材料基本上以相同的生产率水平进行热成形。

此外，根据本发明使用的材料对食品和清洁剂具有优异的抗性。

如已经指出的那样，PP典型的特征是用于热成形的有限温度范围，并且橡胶状加热的聚合物需要仔细控制片材温度，即使对于形成薄规格零件。

根据本发明，通过生产PP骨架的化学改性，特别是通过与乙烯部分共聚获得的PP骨架的化学改性，即通过将乙烯单元引入到聚丙烯主链中；并通过加入一种或多种具有特定结构的填料，即层状或纤维层状结构(优选滑石)来改进PP的热成形特性。

与普通的PP均聚物相比，所得聚丙烯共聚物(丙烯-乙烯共聚物)具有更低的结晶温度和更好的抗流挂性。

事实上，与PP均聚物相比，PP共聚物具有更低的结晶趋势并且因此更低的熔融温度，导致改进的热成形性。

乙烯共聚单体单元可以沿主聚丙烯链以不规则图案随机插入(产生无规共聚物)，或以规则图案排列成嵌段(产生嵌段共聚物)。

试验已用无规和嵌段共聚物运行。用无规共聚物获得了最好的结果，但嵌段共聚物也证明是有效的。

如上所提及，无规图案通常称为“无规共聚物”；；沿着主丙烯链的乙烯单元的不规则存在降低了结晶倾向，与聚丙烯均聚物相比降低熔融温度并改善热成形性。无规共聚物相对于聚丙烯均聚物也具有改进的冲击强度。

优选地，PP共聚物中的乙烯含量在约1％与约8％之间、优选在约2％与约5％之间的范围内。

在丙烯分子链中插入乙烯单元导致聚合物的结晶度以及熔点的显著降低。

在无规共聚物(其中乙烯单元沿着聚丙烯链无规插入，即没有预定顺序)的情况下效果明显更大。

例如，图1和图2示出了与聚丙烯均聚物(乙烯含量等于零)相比，具有不同且增加的乙烯含量(乙烯含量分别借助红外光谱-FTIR和核磁共振光谱-NMR估计)的共聚物中熔点、结晶温度和结晶含量的降低。

图3示出了作为聚丙烯骨架中的乙烯含量的函数的相应的结晶度和估算加工窗口(热成形窗口)。

图4示出了当热成形过程发生时，在高于90℃的温度下对HIPS、无规乙烯-丙烯共聚物和均聚丙烯进行的动态力学分析(DMA)的结果。特别地，图4是测试聚合物的橡胶行为的图形：HIPS具有从104°/110℃直到熔点的相对长且大致平坦的平台。另一方面，聚丙烯均聚物对于沿大部分温度范围的热成形而言太硬，并且其代表橡胶行为的曲线在大约153℃开始下降，逐步降低至熔点。无规聚丙烯共聚物在HIPS的出色特性与均聚丙烯的差特性之间具有令人满意的中间特性。聚丙烯共聚物的橡胶行为适用于132℃以后的热成形，并且该材料可以在最高达接近熔点的温度形成。橡胶行为的这种改变是根据本发明用于使制冷器具内衬热成形所利用的特征。

根据本发明，包括(优选无规)乙烯单元的聚丙烯共聚物与至少一种具有高纵横比(长度对厚度或直径比)的填料例如层状或纤维层状填料混配，以增加聚合物的差的导热性和扩散性并且在加热时改善所得材料的机械特性。

具体而言，添加填料，特别选择为具有层状或纤维层状结构，以便增加加热的片材在加工温度下的刚度、增加抗流挂性并提高室温下的机械特性。

层状或纤维层状填料由具有基本上板形状(即，薄片形状)的薄颗粒形成。更确切地说，层状或纤维层状填料具有由基本叶片组成的颗粒(可能被安排以形成堆叠体)，这些叶片具有薄的板状结构。

层状和纤维层状填料在纳米尺度(即尺寸最高达100纳米)上具有至少一个维度(厚度)，可能两个维度。

合适的填料是滑石、高岭土、云母、玻璃鳞片、纳米粘土、蒙脱土和膨润土、石墨、氮化铝和氮化硼。

滑石的使用是优选的，因为它提供了更好的结果。

填料颗粒表面可以被改性以增加与聚合物分子的相互作用，例如通过使用硅烷处理。

可以使用一种或多种填料(彼此组合)。

加入至少一种层状或纤维状层状填料改善了PP共聚物的热特性并因此有助于减少时间周期并改善加工能力，特别是通过影响热成形过程的加热和冷却步骤。

如上所提及，聚丙烯以及其他结晶聚合物需要比无定形聚合物更多的能量来将它们的温度升高到真空成形所需的加工橡胶相。与标准HIPS工艺相比，PP所需的剩余能量在工艺的加热和冷却步骤中产生更长的循环时间。

已经发现，层状或纤维层状填料比粒状填料显著更有效地改善PP材料的热特性(特别是热导率和热扩散率)。与粒状填料相比，相同量的层状/纤维层状填料导致PP材料的热导率和热扩散率的高得多的增加；并且为了实现给定量的粒状填料的相同结果，需要显著更低量的层状/纤维层状填料。

还观察到层状/纤维层状填料对PP聚合物的机械特性具有重要影响；特别地，向PP共聚物中加入层状/纤维层状填料导致抗流挂性和可拉伸性的显著增加，这不是通过使用代替其他填料获得的。

例如，对PP共聚物(没有填料)、对与粒状填料(20％w/w碳酸钙)混配的相同共聚物、以及对与相同量的层状填料(滑石)混配的相同共聚物进行比较试验。就更好的可成形性和抗流挂性而言，，已经报道了滑石填充材料与碳酸钙填充材料之间的明显差异。实际上，填充有碳酸钙的PP材料在加热过程中会产生流挂并且在成形阶段期间经受厚度变化和拉伸痕迹；另一方面，与层状滑石混配的PP材料非常耐受流挂，并且薄片材可以在甚至高拉伸下热成形而没有撕裂/损坏。

图5示出了根据本发明选择的填料(滑石)对聚丙烯-乙烯共聚物的结晶温度的影响。图5的两幅图示出了相对于温度而言由材料加热引起的热流传递(W/g)的行为。

可以看出，滑石提高了聚丙烯-乙烯共聚物的结晶温度，达到124℃的最大重结晶度，而没有填料的聚丙烯-乙烯共聚物达到117℃；因此在未填充的聚丙烯-乙烯共聚物之前，填充有滑石的聚丙烯-乙烯共聚物变得刚性。因此，用滑石填充的聚丙烯-乙烯共聚物的冷却时间低于没有填料的聚丙烯-乙烯共聚物的冷却时间，如果使用填充有滑石的聚丙烯-乙烯共聚物，则缩短了整个循环时间。

滑石实际上促进了聚丙烯的结晶，因为填料充当α成核剂。在滑石的存在下，与未填充的聚丙烯相比，聚丙烯的机械特性和刚度增加，并且在较高温度下开始结晶。所得热成形零件具有更好的冲击强度、更高的弹性模量(杨氏模量)和更容易的冷却阶段。

通过添加具有不同化学结构的α或β成核剂可以增强填料的性能。可以有利地使用的β成核剂的实例是：N,N'-二环己基-2,,6-萘二甲酰胺(NJ Star NU-100)、Mayzo MPM2000、Mayzo MPM 1113。可以有利地使用的α-成核剂的实例是：苯甲酸钠、山梨糖醇缩醛、磷酸酯盐、Nonitol、滑石。

成核剂、特别是β成核剂有助于改善热成形零件的厚度均匀性。

基于聚丙烯的材料还可以包含添加剂，像抗氧化剂化学品、润滑剂、加工助剂和小百分比的其他填料。

为了颜色目的，材料还可以包含二氧化钛，例如其量为约1至5％w/w，优选约3％w/w。

根据本发明的材料的示例性实施例包含从约60％至约90％w/w的(优选无规)PP共聚物，从0％至25％w/w的均聚丙烯和从约10％至约40％w/w的填料(滑石)。

在优选的实施例中，材料包含约70％的(优选无规)PP共聚物，10％的均聚丙烯和20％的填料(滑石)。

本发明还涉及一种用于借助阳模制造冰箱内衬(柜和门内衬)的热成形方法，其中使用前述的基于聚丙烯的材料。

本发明涉及一种制冷器具，所述制冷器具具有至少一个限定内部隔室的内衬，特别是柜内衬或门内衬；其中所述内衬由包含以下各项的基于聚丙烯的材料制成：丙烯-乙烯共聚物，所述丙烯-乙烯共聚物具有带有沿着聚丙烯链安排的乙烯单元的主聚丙烯链；以及至少一种层状或纤维层状填料。

优选地，所述丙烯-乙烯共聚物是无规共聚物，其中乙烯单元沿着主聚丙烯链以不规则图案随机插入。

优选地，基于聚丙烯的材料包含至少60％的丙烯-乙烯共聚物。

更优选地，基于聚丙烯的材料包含在约60％w/w与90％w/w之间的范围内的量的丙烯-乙烯共聚物。

在有利的实施例中，丙烯-乙烯共聚物具有在约1％与约8％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

更优选地，丙烯-乙烯共聚物具有在约2％与约5％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

有利地，填料在以下各项组成的组中选择：滑石、高岭土、云母、玻璃鳞片、纳米粘土、蒙脱土和膨润土、石墨、氮化铝、氮化硼。

更优选地，至少一种层状或纤维层状填料是滑石。

优选地，填料包含具有基本上薄片形状的颗粒。

优选地，基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约10％与约40％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

更优选地，基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约20％与约30％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

有利地，基于聚丙烯的材料还包含聚丙烯均聚物。

优选地，基于聚丙烯的材料还包含在约0％与约25％w/w之间的范围内的量的聚丙烯均聚物。

更优选地，基于聚丙烯的材料还包含在约1％与约25％w/w之间的范围内的量的聚丙烯均聚物。

优选地，基于聚丙烯的材料包含一种或多种α或β成核剂。

本发明还涉及一种用于制造制冷器具的内衬，特别是柜内衬或门内衬的方法；所述方法包括以下步骤：

-制备包含以下各项的基于聚丙烯的材料：丙烯-乙烯共聚物，所述丙烯-乙烯共聚物具有带有沿着聚丙烯链安排的乙烯单元的主聚丙烯链；以及至少一种层状或纤维层状填料；

-将所述基于聚丙烯的材料挤压成片材；

-将所述基于聚丙烯的材料的片材热成形到阳模上以使所述内衬成型。

有利地，在根据本发明的方法中，丙烯-乙烯共聚物是无规共聚物，其中乙烯单元沿着主聚丙烯链以不规则图案随机插入。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料包含至少60％的丙烯-乙烯共聚物。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料包含在约60％与90％w/w之间的范围内的量的丙烯-乙烯共聚物。

优选地，在根据本发明的方法中，丙烯-乙烯共聚物具有在约1％与约8％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

有利地，在根据本发明的方法中，丙烯-乙烯共聚物具有在约2％与约5％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

有利地，在根据本发明的方法中，填料在以下各项组成的组中选择：滑石、高岭土、云母、玻璃鳞片、纳米粘土、蒙脱土和膨润土、石墨、氮化铝、氮化硼。

优选地，在根据本发明的方法中，填料是滑石。

有利地，在根据本发明的方法中，填料包含具有基本上薄片形状的颗粒。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约10％与约40％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约20％与约30％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料还包含聚丙烯均聚物。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料还包含在约0％与约25％w/w之间的范围内的量的聚丙烯均聚物。

更优选地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料还包含在约1％与约25％w/w之间的范围内的量的聚丙烯均聚物。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料包含一种或多种α或β成核剂。

有利地，在根据本发明的方法中，基于聚丙烯的材料通过在挤出步骤期间将丙烯-乙烯共聚物和所述至少一种填料直接在挤出机中混配来制备。

有利地，在根据本发明的方法中，每个片材由基于聚丙烯的材料的单个基本上均匀的层组成；或者由以下各项组成：由所述基于聚丙烯的材料制成的主层以及覆盖所述主层的面的由纯聚丙烯或具有光泽外观的聚丙烯化合物制成的光泽或半光泽覆盖层，所述覆盖层与所述主层共挤出或层压。

有利地，在根据本发明的方法中，热成形步骤包括以下步骤：加热片材以达到操作温度，在所述操作温度下片材是可热成形的；并将片材成型到阳模的外部成型表面上。

有利地，在根据本发明的方法中，片材是可热成形的操作温度是在约125℃与约155℃之间。

有利地，在根据本发明的方法中，热成形步骤包括在片材已经被加热之后的预拉伸步骤，其中加热的片材在成型到阳模上之前被预拉伸。

有利地，在根据本发明的方法中，片材被真空成形到阳模上。

有利地，在根据本发明的方法中，在热成形步骤中，将真空施加在片材的第一面的面向阳模的成型表面的一侧上；并且将压缩气体流注射在片材的与第一面相反的第二面的一侧上。

有利地，在根据本发明的方法中，在热成形步骤中，阳模的成型表面处于低于聚丙烯-乙烯共聚物的重结晶温度的温度。

有利地，在根据本发明的方法中，成型表面的温度为约90℃-110℃。

有利地，根据本发明的方法包括在成型以限定内衬并仍然接触阳模的成型表面的成形的片材上进行的第一冷却步骤。

有利地，根据本发明的方法包括在已经将内衬从阳模中取出之后进行的第二冷却步骤。

参照附图，在以下非限制性实施例中通过举例进一步描述本发明，在附图中：

-图1至5是示出根据本发明使用的材料相对于现有技术材料(如前所讨论)的不同特性的图；

-图6是根据本发明的制冷器具的简化的示意性透视图；

-图7是图6的制冷器具的内衬、特别是柜内衬的示意性透视图；

-图8是根据本发明的用于制造图7的内衬以及制冷器具的其他塑料内衬的方法的主要步骤的示意图；

-图9和10更详细地示出了根据本发明的方法的一些步骤，特别是作为图8的方法的一部分的挤出过程和热成形过程的一些步骤。

在图6中，附图标记1整体表示具有至少一个限定至少一个内部中空隔室3的内部塑料内衬2的制冷器具1。

器具1包括内部设置有至少一个单元5并具有由门7关闭的前开口6的中空柜4。

在图6的示例性实施例中，器具1是组合的冷藏室/冷冻室器具并且包括容纳由相应的门7关闭的冷藏室单元5a和冷冻室单元5b的单个柜4。

同样参照图7，单元5有利地由内衬2的相应的隔室3限定，在这种情况下其有利地是整体式柜内衬。

在下文中，通过举例的方式参考柜内衬，但很明显，以下描述适用于制冷器具的任何其他内衬，例如单个单元内衬或门内衬。

内衬2包括整体式空心主体8，其成型以限定一个或多个(在图7的实例中为两个)隔室3；每个隔室3有利地由从后壁10突出的侧壁9限定并且具有与底壁10相对的前开口11。

内衬2即主体8由塑料(聚合物)材料制成，特别是基于聚丙烯的材料。

更详细地，内衬2由包含含有乙烯单元的聚丙烯共聚物(其中丙烯为主要组分的共聚物，即具有大于50％w/w的丙烯单元含量)的基于聚丙烯的材料制成并且配混有至少一种层状或纤维层状填料，，例如并且优选滑石。

换句话说，该共聚物是具有带有沿着聚丙烯链安排的乙烯单元的主聚丙烯链的丙烯-乙烯共聚物。

有利地，该共聚物具有在约1％与约8％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

更有利地，该共聚物具有在约2％与约5％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

基于聚丙烯的材料还包含至少一种层状或纤维层状填料，即一种或多种具有层状或纤维层状结构的填料；优选该层状或纤维层状填料是滑石。

如前所述，层状或纤维层状填料由具有基本上板形状(即，薄片或叶片形状)的薄颗粒形成。

填料优选地在以下各项组成的组中选择：滑石、高岭土、云母、玻璃鳞片、纳米粘土、蒙脱土和膨润土、石墨、氮化铝、氮化硼。

有利地，基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约5％w/w与约40％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。更有利地，一种或多种层状/纤维层状填料的含量在约10％与约30％w/w之间的范围内。

该材料任选地包含聚丙烯-乙烯共聚物作为主要组分，以及还有均聚丙烯(聚丙烯均聚物)，其量优选在约0％与约25％w/w之间的范围内并且更优选其量在约0％与约15％w/w之间的范围内。

任选地，该材料包含添加剂，像抗氧化剂化学品、润滑剂、加工助剂和小百分比的其他填料；和/或二氧化钛。

内衬2有利地通过下文参照图8至图10描述的方法制造。

本发明的制造方法有利地包括(图8)以下步骤：

-制备内衬2的基于聚丙烯的材料，有利地通过配混丙烯-乙烯共聚物和至少一种层状或纤维层状填料；

-通过使用挤出机13将该材料挤出成片材12；

-借助阳模14使片材12热成形以使内衬2成型。

先前已经描述了基于聚丙烯的材料及其组分。

在优选的实施例中，材料直接在挤出步骤中制备：：所有组分，特别是一种或多种填料和PP共聚物(聚丙烯-乙烯共聚物)优选在挤出机13中配混。可以有利地使用双螺杆同向旋转挤出机。

然而，在挤出步骤之前，一些(或甚至全部)组分也可以在混合步骤中预混合。

如图9所示，挤出机13优选具有平面染料(plane dye)15以产生薄的、平坦的平面流动。

由于挤出过程可以在材料内部产生然后可在高温下释放的内部应力，在随后的热成形过程期间，有利的是控制挤出过程以获得几乎非取向的片材；对挤出过程的控制在本领域中是众所周知的，所以不再详细描述。

从染料15中离开的挤出材料优选被牵引通过包括一组冷却辊和压延机的轧制单元16，其中材料被切割成片材12，将片材12冷却并且每个片材12的最终厚度是精确确定的。然后优选堆叠片材12。

每个片材12包括基于聚丙烯的材料的单个基本上均匀的层并且优选由其组成。在另一个有利的实施例中，为了改善最终产品表面外观，每个片材12包括以下各项并且优选由以下各项组成：由上述基于聚丙烯的材料制成的主层和覆盖该主层的面并由纯聚丙烯或具有光泽外观的PP化合物制成的光泽或半光泽覆盖层。有利地，将覆盖层与主层共挤出或层压。

然后将每个单独的片材12供应到包括加热单元18和成形单元19的热成形区段17(图8)。

在热成形区段17中，片材12首先例如通过穿过加热单元18被加热；并且然后通过在成形单元19中热成形而成型以形成内衬2。

同样参考图10，在加热单元18中，将片材12加热到预定的操作温度(成形温度)，在该预定操作温度下材料被软化成基本上橡胶状态。

有利地，操作温度在约125℃与约155℃之间。

片材12优选地前进通过具有上部和下部加热器20的加热单元18。加热器20优选地(可能不一定)包括红外(IR)加热源。

为了达到高效率，加热器20优选具有在2.9与4.2微米范围内的发射波长(3450÷2380cm-1)，其中最高发射在3.2÷3.8微米范围内(3125÷2630cm-1)，对应于PP聚合物的吸收范围。

一旦片材材料达到预定操作(成形)温度，材料处于基本上橡胶状态并且将加热的软化的片材12移动到成形单元19，特别是在压力箱21或钟罩内，其容纳阳模14，该成形单元具有要成形的内衬2的形状。

例如，在图10的优选实施例中，片材12位于压力箱21的真空室22内，并且片材12有利地沿着其周边边缘23被夹紧以便紧紧夹持片材12。被夹紧的片材12将压力箱21的真空室22分成由片材12的相反面限定的两个区：第一(内部)面24，其面向阳模14并且旨在在热成形之后限定内衬2的内表面；和第二(外部)面25，其与第一面24相反并且旨在在热成形之后限定内衬2的外表面。

有利地，在压力箱21中，片材12首先经受预拉伸步骤，即片材12被预拉伸；并且然后将预拉伸片材12真空成形到阳模14上。

为了预拉伸片材12，在片材12的第二(外部)面25的一侧上的真空室22中施加真空。

对于多腔内衬，例如用于冷藏室和冷冻室的组合柜内衬，有利地执行双吸，并将片材吹塑成所谓的“双泡”(具有两个相邻的腔)预拉伸。

一旦片材12被适当地预拉伸，阳模14在真空室22中抵靠预拉伸的片材12移动，其悬垂在模14的外部成型表面26周围。

有利地，模14(特别是其成型表面26)处于低于PP共聚物的重结晶温度的温度。优选地，模14的温度为约90℃-110℃，例如约100℃。

然后例如通过模14中合适的内部通道将真空施加在片材12的第一面24的一侧上，以拉动片材12抵靠模14的成型表面26。

如果压力箱21内的压力增加，则相对于片材12的压差被放大：因此，可以将压缩气体流(空气)有利地注入到压力箱21中，，在片材12的第二面25的一侧上，同时在真空下(作用在片材12的第一面24上)；以这种方式，可以更好地复制模14的成型表面26上的甚至小细节。片材预拉伸与成形压力相结合产生更均匀的材料分布，这有利于形成复杂的几何形状和底切。

可以为非常深的零件提供额外的拔模角度。

片材12粘附到阳模14的成型表面26并呈现其形状。

然后使仍与模14的成型表面26接触的成形片材12冷却以使内衬2硬化并成形，例如通过将空气吹到面25上和/或通过在阳模14内使冷却剂在冷却导管27中循环。

一旦充分冷却，将具有内衬2的形状的片材12与阳模14分离(例如通过将空气吹过阳模14的内部通道)，并从压力盒21中抽取出。

在加热步骤中用于软化材料的额外能量应该被有效地去除以保持对应于短生产周期的步伐。在从热成形区段17抽取出内衬2之后可以增加额外的冷却步骤，并且其对于厚的热成形零件是非常有用的。优选地，热刚性内衬2因此被供应到另外的冷却站(未示出)并被冷却以达到不会引起任何进一步变形的温度；然后内衬2有利地被移动到修整和切割单元(未示出)以去除边缘和其他废料。

显然，可以对在此所述的制冷器具和用于制造制冷器具的内衬的方法做出进一步的改变，然而不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (39)

1.一种制冷器具(1)，所述制冷器具具有至少一个限定内部隔室(3)的内衬(2)，特别是柜内衬或门内衬；其中所述内衬(2)由包含以下各项的基于聚丙烯的材料制成：丙烯-乙烯共聚物，所述丙烯-乙烯共聚物具有带有沿着聚丙烯链安排的乙烯单元的主聚丙烯链；以及至少一种层状或纤维层状填料。

2.根据权利要求1所述的制冷器具，其中所述丙烯-乙烯共聚物是无规共聚物，其中乙烯单元沿着主聚丙烯链以不规则图案随机插入。

3.根据权利要求1或2所述的制冷器具，其中所述基于聚丙烯的材料包含至少60％的丙烯-乙烯共聚物。

4.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述基于聚丙烯的材料包含在约60％w/w与90％w/w之间的范围内的量的丙烯-乙烯共聚物。

5.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有在约1％与约8％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

6.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有在约2％与约5％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

7.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述填料在以下各项组成的组中选择：滑石、高岭土、云母、玻璃鳞片、纳米粘土、蒙脱土和膨润土、石墨、氮化铝、氮化硼。

8.根据权利要求7所述的制冷器具，其中所述至少一种层状或纤维层状填料是滑石。

9.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述填料包含具有基本上薄片形状的颗粒。

10.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约10％与约40％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

11.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约20％与约30％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

12.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述基于聚丙烯的材料还包含聚丙烯均聚物。

13.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述基于聚丙烯的材料还包含在约0％与约25％w/w之间的范围内的量的聚丙烯均聚物。

14.根据前述权利要求之一所述的制冷器具，其中所述材料包含一种或多种α或β成核剂。

15.一种用于制造制冷器具(1)的内衬(2)、特别是柜内衬或门内衬的方法；所述方法包括以下步骤：

-制备包含以下各项的基于聚丙烯的材料：丙烯-乙烯共聚物，所述丙烯-乙烯共聚物具有带有沿着聚丙烯链安排的乙烯单元的主聚丙烯链；以及至少一种层状或纤维层状填料；

-将所述基于聚丙烯的材料挤压成片材(12)；

-将所述基于聚丙烯的材料的片材(12)热成形到阳模(14)上以使所述内衬(2)成型。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述丙烯-乙烯共聚物是无规共聚物，其中乙烯单元沿着主聚丙烯链以不规则图案随机插入。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述聚丙烯基材料包含至少60％的丙烯-乙烯共聚物。

18.根据权利要求15至17之一所述的方法，其中所述聚丙烯基材料包含在约60％与90％w/w之间的范围内的量的丙烯-乙烯共聚物。

19.根据权利要求15至18之一所述的方法，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有在约1％与约8％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

20.根据权利要求15至19之一所述的方法，其中所述丙烯-乙烯共聚物具有在约2％与约5％w/w之间的范围内的乙烯单元含量。

21.根据权利要求15至20之一所述的方法，其中所述填料在以下各项组成的组中选择：滑石、高岭土、云母、玻璃鳞片、纳米粘土、蒙脱土和膨润土、石墨、氮化铝、氮化硼。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述填料是滑石。

23.根据权利要求15至22之一所述的方法，其中所述填料包含具有基本上薄片形状的颗粒。

24.根据权利要求15至23之一所述的方法，其中所述基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约10％与约40％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

25.根据权利要求15至24之一所述的方法，其中所述基于聚丙烯的材料包含一种或多种在约20％与约30％w/w之间的范围内的量的层状或纤维层状填料。

26.根据权利要求15至25之一所述的方法，其中所述基于聚丙烯的材料还包含聚丙烯均聚物。

27.根据权利要求15至26之一所述的方法，其中所述基于聚丙烯的材料还包含在约0％与约25％w/w之间的范围内的量的聚丙烯均聚物。

28.根据权利要求15至27之一所述的方法，其中所述基于聚丙烯的材料包含一种或多种α或β成核剂。

29.根据权利要求15至28之一所述的方法，其中所述基于聚丙烯的材料通过在挤出步骤期间将所述丙烯-乙烯共聚物和所述至少一种填料直接在挤出机中混配来制备。

30.根据权利要求15至29之一所述的方法，其中每个片材(12)由所述基于聚丙烯的材料的单个基本上均匀的层组成；；或者由以下各项组成：由所述基于聚丙烯的材料制成的主层以及覆盖所述主层的面的由纯聚丙烯或具有光泽外观的聚丙烯化合物制成的光泽或半光泽覆盖层，将所述覆盖层与所述主层共挤出或层压。

31.根据权利要求15至30之一所述的方法，其中所述热成形步骤包括以下步骤：加热所述片材(12)以达到操作温度，，在所述操作温度下所述片材(12)是可热成形的；并将所述片材(12)成型到所述阳模(14)的外部成型表面(26)上。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述操作温度是在约125℃与约155℃之间。

33.根据权利要求31或32所述的方法，其中所述热成形步骤包括在所述片材(12)已经被加热之后的预拉伸步骤，其中所述加热的片材(12)在成型到所述阳模(14)上之前被预拉伸。

34.根据权利要求31至33之一所述的方法，其中将所述片材(12)真空成型到所述阳模(14)上。

35.根据权利要求34所述的方法，其中在所述热成形步骤中，在所述片材(12)的第一面(24)的面向所述阳模(14)的所述成型表面(26)的一侧上施加真空；并且将压缩气体流注射在所述片材(12)的与所述第一面(24)相反的第二面(25)的一侧上。

36.根据权利要求31至35之一所述的方法，其中在所述热成形步骤中，所述阳模(14)的所述成型表面(26)处于低于所述聚丙烯-乙烯共聚物的重结晶温度的温度。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述成型表面(26)的温度为约90℃-110℃。

38.根据权利要求31至37之一所述的方法，包括在成型以限定所述内衬(2)并仍然接触所述阳模(14)的所述成型表面(26)的成形的片材(12)上进行的第一冷却步骤。

39.根据权利要求38所述的方法，并且包括在已经从所述阳模(14)上取下所述内衬(2)之后进行的第二冷却步骤。