JP2002540979A - 圧力制限エレメントを有するシステムを含む発泡材料の製造法 - Google Patents

圧力制限エレメントを有するシステムを含む発泡材料の製造法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、フォーム、特に微孔質フォームの製造において有用なシステム、方法、および物品を提供する。本発明のシステムは、ポリマー物質が金型(37)中に射出されているか、又はダイから排出されているときに、押出機におけるポリマーメルトの逆方向流れを抑える制限エレメント(35)を含む。制限エレメントが発泡剤射出ポート(54)より上流に配置されていて、押出機中におけるポリマーと発泡剤との溶液を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたって最小圧力より高い圧力に、そして好ましくはポリマーと発泡剤との単一相溶液を保持するのに必要な臨界圧力より高い圧力に保持する。本発明のシステムは、射出成形、吹込成形、あるいは射出サイクルまたは排出サイクルを含んだ他のあらゆる処理方法において使用することができる。幾つかの実施態様においては、本発明のシステムは射出または排出のために往復運動スクリューを使用する。他の実施態様においては、本発明のシステムは、押出機の出口に連結したアキュムレータを含み、アキュムレータにおいてプランジャーが移動して、ポリマー物質を金型中に射出するか、あるいはポリマー物質をダイから排出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は、一般にはポリマーフォームの処理に関する。さらに詳細には、本発
明は、微孔質フォームを含めたポリマーフォームを製造するためのシステム、方
法、および物品に関する。
【０００２】 発明の背景 微孔質フォームは通常、100ミクロン以下の気泡サイズと、初期固体物質の1cm 3 当たり気泡106個という気泡密度とを有するフォームであると定義されている。
一般には、微孔質フォームを形成するための要件は、ポリマー物質と物理的発泡
剤との単一相溶液を生成させること、および前記溶液を熱力学的な不安定状態に
さらして極めて高い密度の核形成部位(気泡に成長する)を生成させること、を含
む。
【０００３】 微孔質物質を成形するための方法が開示されている。米国特許第4,473,665号(
Martini-Vvedensky)は、成形システムと微孔質部品を製造するための方法とを開
示している。ポリマーペレットをガス状発泡剤と共に予備加圧し、従来の押出機
中で溶融して発泡剤と溶融ポリマーとの溶液を形成させ、次いでこの溶液を加圧
した金型キャビティ中に押し出す。金型中の圧力を、所定の初期飽和が得られる
ような溶融温度にて、ガス状発泡剤の溶解圧力より高い圧力に保持する。成形さ
れる部品の温度が適切な臨界核形成温度に低下したら、金型の圧力を通常は周囲
圧力に下げ、部品に対し発泡を起こさせる。
【０００４】 米国特許第5,158,986号(Chaら)は、これとは別の成形システムおよび微孔質部
品を製造するための方法を開示している。ポリマーペレットを従来の押出機中に
導入して溶融させる。超臨界状態の炭酸ガス発泡剤を押出バレル中に確実に形成
させ、これを混合して発泡剤とポリマー物質との均質溶液とする。混合物がバレ
ルを通過するときに、熱力学的不安定状態がつくり出されるように、そしてこれ
によって溶融ポリマー物質中に核形成の部位がつくり出されるように、押出バレ
ルの一部を加熱する。核形成物質を加圧された金型キャビティ中に押し出す。金
型内の圧力は、空気の逆圧によって保持される。金型キャビティが広げられて圧
力が急激に低下すると、金型キャビティ内で気泡の成長が起こる。金型キャビテ
ィを広げることにより、より小さな気泡サイズとより大きな気泡密度を有する発
泡成形品が得られる。該方法によれば、核形成と気泡の成長は別々に行われる。
すなわち、熱によって引き起こされる核形成は押出機のバレル中で行われ、気泡
の成長は金型中で行われる。
【０００５】 往復運動スクリューの遠位端において蓄積された溶融プラスチックが、溶融プ
ラスチックの金型中への射出時に逆流しないよう、射出成形において逆止め弁(
リング状逆止め弁を含む)を使用することが知られている。
【０００６】 下記の米国特許出願は、プラスチック処理システムにおいて使用される典型的
な逆止め弁配置構成について開示している。米国特許第4,512,733号(Eichseder
ら)は、射出成形装置のための可塑化用スクリューの端部に配置された逆止め弁
について開示している。この逆止め弁は、弁ハウジングと、弁ハウジング中に収
容されている軸方向に移動可能な弁部材とを含む。
【０００７】 米国特許第5,164,207号(Durina)は、溶融プラスチックを高圧射出成形装置に
送り込むのに使用される、円筒状シェル内に回転スクリューを有するプラスチッ
ク押出機について開示している。スクリューの前端に自動閉止弁が据え付けられ
ている。押出工程中、弁を開放して、溶融プラスチックを押出機から射出成形機
に流入させる。高圧射出成形操作中、スプリングの作用により弁が自動的に閉じ
て、押出機を介してのプラスチックの逆方向流れが防止される。
【０００８】 米国特許第5,258,158号(Dray)は、射出成形機における物質の逆方向流れを確
実に止めるのに使用される押し込み型の逆止め弁について開示している。この弁
は、スクリューの下流端にてねじ山と連結していてもよいし、あるいはスクリュ
ーと一体になっていてもよい。この弁は、射出成形サイクルにおいて、スクリュ
ーが回転しているときには物質を通すが、スクリューが前方に移動している(ス
クリューが回転していない)ときには閉じる。
【０００９】 上記文献ならびに他の文献が、発泡物質と微孔質物質の製造に関連した幾つか
の方法とシステムを開示してはいるものの、当業界では、フォーム処理に対する
、そして特に微孔質フォーム処理に対する改良されたシステムが依然として求め
られている。
【００１０】 従って本発明の目的は、微孔質フォームの製造に際して有用な、そしてさらに
従来フォームの製造に際して有用なシステム、方法、および物品を提供すること
にある。
【００１１】 発明の概要 本発明は、フォーム、特に微孔質フォームの製造において有用なシステム、方
法、および物品に関する。本発明のシステムは、ポリマー物質を金型中に射出し
ているときに、あるいはポリマー物質をダイから排出しているときに押出機中の
ポリマーメルトの逆方向流れを少なくする制限エレメントを含む。制限エレメン
トを発泡剤射出ポートより上流に配置して、押出機中におけるポリマーと発泡剤
との溶液の圧力を最小限必要な圧力より高く、そして好ましくはポリマーと発泡
剤との単一相溶液の維持に必要な圧力より高く保持する。本発明のシステムは、
ポリマー物質を蓄積して金型中に射出するか、あるいはポリマー物質をダイから
排出する、というような射出成形法、吹込成形法、または他の処理法において使
用することができる。幾つかの実施態様においては、本発明のシステムは射出ま
たは排出のために往復運動スクリューを使用し、あるいは他の実施態様において
は、本発明のシステムは、押出機の出口に連結したアキュムレータを含み、プラ
ンジャーが動いてポリマー物質を射出または排出する。
【００１２】 本発明の1つの態様においては、ポリマー物質を金型中に繰返し射出するか、
またはポリマー物質をダイから繰返し排出するよう操作可能な、ポリマー物質を
処理するためのシステムが提供される。本システムは、上流方向と下流方向とを
有するバレル、および前記バレル内で回転して、ポリマー物質を、バレルとポリ
マー処理用スクリューとによって画定されるポリマー処理用スペース内にて下流
方向に移送するよう組立・配置されたポリマー処理用スクリューを含む。本シス
テムはさらに、前記ポリマー処理用スペースに連結していて、ポリマー処理用ス
ペース内のポリマー物質中に発泡剤を導入して、ポリマー処理用スペースにおい
てポリマーと発泡剤との溶液を形成できるよう配置された発泡剤ポートを含む。
本システムはさらに、前記発泡剤ポートより上流にてポリマー処理用スペース内
に配置されていて、射出サイクルまたは排出サイクルの少なくとも一部において
通過するポリマー物質の上流方向流れを制限する制限エレメントを含む。
【００１３】 本発明の他の態様においては、ポリマー物質を処理するためのシステムが提供
される。本システムは、バレル内で回転してポリマー物質をポリマー処理用スペ
ースの下流方向に移送するよう組立・配置されたスクリューを含んだ押出機を含
む。前記押出機は、発泡ポリマー物質の前駆体を受け入れるための第1の入口;
ポリマー物質と発泡剤との溶液を押出機から供給するための出口; および発泡剤
をポリマー処理用スペース内のポリマー物質中に導入して、ポリマーと発泡剤と
の溶液を形成させるよう、前記第1の入口より下流で且つ前記出口より上流に配
置された発泡剤入口; を有する。押出機は、ポリマーと発泡剤との溶液を、発泡
剤入口と押出機出口との間のポリマー処理用スペースに、射出サイクルまたは排
出サイクルの全体にわたって少なくとも1000psiの圧力にて保持するよう組立・
配置されている。
【００１４】 本発明の他の態様においては、ポリマー処理用スクリューが組み込まれる。ポ
リマー処理用スクリューは、ポリマー処理用システムのバレル内で回転してポリ
マー物質を、バレルとスクリューとで画定されるポリマー処理用スペース内の下
流方向に移送するよう、またバレル内にて蓄積ポジションと射出ポジションとの
間で往復運動するよう組立・配置されている。ポリマー処理用スクリューは、発
泡剤受け入れ用セクションと、射出サイクルまたは排出サイクルの少なくとも一
部においてポリマー物質の上流方向流れを制限するよう、発泡剤受け入れ用セク
ションより上流に組立・配置された制限エレメントとを含む。
【００１５】 本発明の他の態様においては、ポリマー物質を処理する方法が提供される。本
発明の方法は、ポリマー物質を、ポリマー処理用スクリューとバレルとの間のポ
リマー処理用スペース内にて下流方向に移送する工程; ポリマー処理用スペース
内のポリマー物質中に発泡剤ポートを介して発泡剤を導入し、ポリマーと発泡剤
との溶液をポリマー処理用スペースにおいて形成させる工程; およびポリマー物
質の上流方向流れを、射出サイクルまたは排出サイクルの少なくとも一部におい
て前記発泡剤ポートより上流のある区域に制限する工程; を含む。
【００１６】 本発明の他の態様においては、ポリマー物質を処理する方法が提供される。本
方法は、ポリマー物質を、スクリューと押出機のバレルとの間で画定されるポリ
マー処理用スペース内にて下流方向に移送する工程; および前記バレル内のポリ
マー物質中に発泡剤入口を介して発泡剤を導入して、ポリマーと発泡剤との溶液
をバレル内において形成させる工程; を含む。本方法はさらに、ポリマーと発泡
剤との溶液を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたって、前記発泡剤
入口と押出機の出口との間のポリマー処理用スペース内に少なくとも1000psiの
圧力にて保持する工程を含む。
【００１７】 上記各態様中の好ましい実施態様においては、制限エレメントは、ポリマー物
質の上流方向流れを制限して、制限エレメントより下流のポリマー物質をポリマ
ー物質と発泡剤との単一相溶液に必要とされる臨界圧力より高い圧力にて保持す
るよう組立・配置されている。特定の好ましい実施態様おいては、制限エレメン
トはリング状逆止め弁である。幾つかの好ましい場合においては、リング状逆止
め弁にスプリングが装入されている。
【００１８】 制限エレメントは、他にも利点があるが、ポリマー物質の逆方向流れ(上流方
向流れ)を制限し、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたってポリマー
と発泡剤のとの溶液の下流方向圧力を保持する。これにより、微孔質プロセス時
に形成されるポリマーと発泡剤との単一相溶液を押出機中に連続的に維持するこ
とが可能となる。微孔質プロセシングは単一相溶液の維持を必要とするので、制
限エレメントは、微孔質フォームを形成する際に特に有用である。
【００１９】 制限エレメントは、射出または排出のための往復運動スクリューを含むシステ
ムにおける圧力を保持するのに、そしてさらに、射出または排出のためにプラン
ジャーを使用する、外部アキュムレータを有するシステムにおける圧力を保持す
るのに使用するためのものである。制限エレメントを含まないで、ポリマー物質
の射出または排出を行う一般的な処理システムでは、不可能ではないとしても、
射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたって圧力を保持するのは困難であ
る。たとえば、射出のために往復運動スクリューを使用するシステムでは、ポリ
マー物質は通常、スクリューが下流方向に往復運動してポリマー物質を射出する
と逆方向に流れ、このため押出機中のポリマー物質の圧力が降下して、しばしば
単一相溶液の維持に必要とされる圧力未満の圧力になる。押出機の外部のアキュ
ムレータを使用する他のシステムでは、圧力は通常、スクリューが射出時のアイ
ドル状態にあるときに降下する。
【００２０】 ポリマー物質と発泡剤との溶液全体が高圧にて保持されるよう、制限エレメン
トを発泡剤射出ポートより上流に配置するのが有利である。このような配置は、
逆方向流れと、スクリューより下流の蓄積ポリマー物質の圧力降下とを防止する
だけの、スクリューの遠位端に配置された他の弁の場合とは別であり、従ってポ
リマー物質と発泡剤との溶液全体を高圧にて保持するのには効果的ではない。
【００２１】 本発明の特定の実施態様においては、制限エレメントにより、ポリマー物質の
限定された上流方向流れが可能となる。このような限定された上流方向流れによ
り、射出時に生じる危険な高圧を防ぐことができるが、制限エレメントより下流
の圧力を、単一相溶液の維持に必要な圧力未満にまで低下させるほどのものでは
ない。
【００２２】 特に明記しない限り、本明細書で使用している技術用語や科学用語は全て、本
発明が属する業界の当業者が通常理解しているのと同じ意味を有する。本明細書
に記載の方法及びシステムと同等もしくは類似の種々の方法及びシステムを本発
明の実施または試験に対して使用することができるけれども、適切な方法とシス
テムについて以下に説明する。本明細書に記載の全ての出版物、特許出願、特許
、および他の文献の全内容を参照により本明細書に含める。相容れない場合は、
定義も含めて本明細書に記載の内容が適用されるものとする。さらに、本明細書
に記載のシステム、方法、および実施例は単に例示のためのものであって、これ
らに限定されることはない。
【００２３】 本発明の他の利点、新規特徴、および目的は、下記の詳細な説明および特許請
求の範囲から明らかとなるであろう。 発明の詳細な記述 1997年8月26日付けで出願し、1998年3月5日付けでWO98/08867として公開の、
同一人に譲渡された同時係属中の国際特許出願PCT/US97/15088; 1998年12月18日
付け出願の、同一人に譲渡された同時係属中の国際特許出願PCT/US97/27118; お
よび1999年2月2日付け出願の、同一人に譲渡された同時係属中の米国特許出願09
/241,352; を参照により本明細書に含める。
【００２４】 本発明の種々の実施態様と態様は、下記のような定義を行うことにより理解が
さらに深まるであろう。本明細書で使用している“核形成(nucleation)”とは、
ポリマー物質と周囲条件下ではガスである化学種の溶解分子との均質単一相溶液
が、“核形成部位(nucleation site)”(ここから気泡が成長する)とされる、化
学種の分子のクラスター形成を受けるプロセスであると定義される。すなわち、
“核形成”とは、均質単一相溶液から、少なくとも幾つかの発泡剤分子の凝集部
位が形成されるような混合物への変化を意味している。核形成とは、ガス(ポリ
マーメルト中における溶液状態)が溶液から出て、ポリマーメルト中に気泡の懸
濁液を形成する過渡的な状態を表わしている。一般には、この過渡的状態は、ポ
リマーメルトの溶解性を、ある特定量のガスを溶液状態にて含有するに足る溶解
性をもつ状態から、同じ量のガスを溶液状態にて含有するには不充分な溶解性を
もつ状態へ変化させることによって強制的に起こされる。核形成は、均質単一相
溶液を急激な熱力学的不安定状態(たとえば、急激な温度変化、急激な圧力降下
、またはこれら両方)にさらすことによって果たすことができる。急激な圧力降
下は、核形成用通路(nucleating pathway)(後述)を使用してつくり出すことがで
きる。急激な温度変化は、押出機の加熱部分や高温グリセリン浴などを使用して
つくり出すことができる。“核形成剤(nucleating agent)”は、ポリマーに加え
られる分散剤(たとえば、タルクや他の充填剤粒子)であり、均質単一相溶液から
の核形成部位の形成を促進することができる。従って“核形成部位”は、核形成
剤が存在するポリマー中の場所を表わしているわけではない。“核形成された(n
ucleated)”とは、周囲条件下ではガスである溶解化学種を含んだ均質単一相溶
液を含有する、流体ポリマー物質のある状態を表わしており、ある事象(一般に
は熱力学的不安定状態)の後に核形成部位が形成される。“核形成されていない(
non-nucleated)”とは、周囲条件下ではガスである溶解化学種とポリマー物質と
の均質単一相溶液で示される、核形成部位の存在していないある状態を表わして
いる。“核形成されていない”物質は、タルク等の核形成剤を含んでよい。“ポ
リマー物質”とは、完全ではなくても実質的にポリマーである物質を意味してい
る。“ポリマー物質”はさらに、当業界に公知の他の添加剤(たとえば、充填剤
や核形成剤)を所望により含んでもよく、また発泡剤をポリマー中に溶解させた
状態で含んでよい。“実質的に独立気泡の(essentially closed-cell)”微孔質
物質とは、約100ミクロンの厚さにて、該物質を貫く連結した気泡通路を含まな
いような物質を意味している。“核形成用通路”とは、微孔質ポリマーフォーム
押出装置の一部を形成し、該装置が作動する条件下(一般には、核形成器の上流
にて約1500〜約30,000psiの圧力、および１時間当たりポリマー物質約10ポンド
以上の流量)にて、ポリマー物質と混合された発泡剤との単一相溶液のシステム
における圧力が、急速な核形成を容易にする速度で特定の発泡剤濃度に対する飽
和圧力未満の圧力に低下するような通路を表わしている。所望により、ある核形
成用通路が、他の核形成用通路と共に本発明の装置の核形成区域を画定してもよ
い。
【００２５】 本発明の目的に適うよう、微孔質物質とは、直径約100ミクロン以下の平均気
泡サイズ、又は一般には約106細胞/cm3以上の気泡密度(あるいは好ましくはこれ
らの両方)を有するフォーム物質を意味している。この定義の範囲内において、
微孔質物質は、直径約100ミクロン以上の気泡サイズを有する気泡をわずかな割
合(全気泡数の1%以下)にて含んでもよい。微孔質物質のボイドフラクションは、
一般には5%から98%の範囲で変わる。
【００２６】 好ましい実施態様においては、本発明のシステムと方法に従って製造される微
孔質物質は、約50ミクロン以下の平均気泡サイズを有する。幾つかの実施態様に
おいては特に小さな気泡サイズが所望され、これらの実施態様では、本発明の物
質が約20ミクロン以下(さらに好ましくは約10ミクロン以下、さらに好ましくは
約5ミクロン以下)の平均気泡サイズを有する。微孔質物質は約100ミクロンの最
大気泡サイズを有するのが好ましい。特に小さな気泡サイズが所望される実施態
様では、物質は、約50ミクロン(さらに好ましくは約25ミクロン、さらに好まし
くは約8ミクロン、さらに好ましくは約5ミクロン)の最大気泡サイズを有してよ
い。ある1セットの実施態様は、上記の平均気泡サイズと最大気泡サイズのあら
ゆる組み合わせを含む。たとえば、このセットの実施態様中の1つの実施態様は
、約30ミクロン以下の平均気泡サイズと約50ミクロンの最大気泡サイズを有する
微孔質物質を含み、また別の実施態様は、約30ミクロン以下の平均気泡サイズと
約35ミクロンの最大気泡サイズを有する微孔質物質を含む。すなわち、平均気泡
サイズと最大気泡サイズとの特定の組み合わせを有する、種々の目的に適合する
よう設計された微孔質物質を製造することができる。
【００２７】 1つの実施態様においては、本発明の方法に従って、実質的に独立気泡の微孔
質物質が製造される。本明細書で使用している“実質的に独立気泡の”とは、約
100ミクロンの厚さにて、該物質を貫く連結した気泡通路を含まない物質を意味
している。
【００２８】 他の実施態様においては、本発明のシステムと方法を使用して製造される物質
は、100ミクロン以上の平均気泡サイズを有する従来フォームである。幾つかの
実施態様においては、フォームは主として微孔質であるが、大きめの気泡をわず
かな割合にて含んだ区域を有していてもよい。すなわち、これらの実施態様では
、ほとんどの気泡が100ミクロン以下の気泡サイズを有し、少量の気泡が100ミク
ロン以上のサイズを有する。
【００２９】 本発明は、微孔質ポリマー物質を含めたポリマー物質を処理するためのシステ
ム、方法、および物品を提供し、そしてさらに詳細には、ポリマー物質を金型中
に繰返し射出するか、またはポリマー物質をダイから繰返し排出することによっ
てポリマー物質を処理するためのシステム、方法、および物品を提供する。当業
者であれば、ポリマー物質を金型中に繰返し射出するよう、またはポリマー物質
をダイから繰返し排出するよう組立・配置されたシステムの構造を熟知している
。本発明はこれら全ての構造を包含し、本明細書に記載の構造に限定されない。
たとえば、主として射出成形について説明しているけれども、本発明は、射出サ
イクルまたは排出サイクルを使用する他の方法(たとえば吹込成形)において使用
すべく、当業者によって容易に改良を加えることができる。
【００３０】 図1〜4を参照すると、本発明の1つの実施態様によれば、射出成形システム20
が射出成形用金型37に流体連結した押出機30を含んでいる。ポリマー処理用スク
リュー38が押出機のバレル32内で回転して、ポリマー物質を、スクリューとバレ
ルとの間で画定されるポリマー処理用スペース34における下流方向33に移送する
。本システムは、発泡剤をポリマー処理用スペース内のポリマー物質中に射出し
てポリマーと発泡剤との溶液を形成させるための、ポリマー処理用スペース34に
対する発泡剤供給源56に流体連結している発泡剤ポート54を含む。射出サイクル
の開示時では、ポリマー処理用スクリュー38が蓄積ポジション(図1)に位置して
おり、ポリマーと発泡剤との装入物が、スクリュー38より下流のバレル内の蓄積
区域50に蓄積される。充分な量の溶液装入物がいったん蓄積されると、スクリュ
ーが下流方向に射出ポジション(図3)まで移動して、溶液を金型37中に射出する
。射出後、スクリューが蓄積ポジョンに戻ってサイクルが完了する。後述するよ
うに、本システムは、制限エレメント35より下流のポリマー/発泡剤溶液を、射
出サイクルの全体にわたって充分な圧力にて保持するよう、発泡剤ポート54より
上流に配置された制限エレメント35を含む。制限エレメントは、スクリューの往
復運動時の全時間において、発泡剤ポートより上流に位置したままである。
【００３１】 バレル32に沿って、温度制御ユニット42を配置してもよい。温度制御ユニット
42は電熱器であってよく、温度制御用流体のための通路などを含んでよい。ユニ
ット42を使用して、バレル内のペレット状ポリマー物質もしくは流体ポリマー物
質の流れを加熱することができ、および/または該流れを冷却して粘度を、そし
て場合によっては発泡剤の溶解度を制御することができる。温度制御ユニットは
、バレルに沿った異なった場所で異なった態様にて作動することができる。すな
わち、1つ以上の異なった場所で加熱し、1つ以上の異なった場所で冷却を行うこ
とができる。いかなる数の温度制御ユニットも組み込むことができる。
【００３２】 バレル32は、ポリマー物質の前駆体を受け入れるよう組立・配置されている。
本明細書で使用している“ポリマー物質の前駆体”とは、流体であるか又は流体
を形成できる全ての物質、および引き続き硬化して微孔質ポリマー物品または従
来のポリマーフォーム物品を形成できる全ての物質を含むことを意味している。
一般には、前駆体は熱可塑性ポリマーペレットであると定義されるが、他の化学
種も含まれる。たとえば、1つの実施態様においては、前駆体は、種々の条件下
で反応して前述のような微孔質ポリマー物質を形成する化学種であると定義する
ことができる。本発明は、反応してポリマーを形成できる化学種(一般には、混
合され、反応が起こるにつれて発泡するモノマー又は低分子量ポリマー前駆体)
のあらゆる組み合わせからの微孔質物質の製造を含む。一般には、本発明が包含
する化学種としては、反応中に、そして発泡中に、ポリマー成分の架橋によって
ポリマー分子量の大幅な増大が起こる熱硬化性ポリマーがある。たとえば、脂肪
族ポリアミドと芳香族ポリアミドとを含めた縮合・付加タイプのポリアミド(た
とえばポリヘキサメチレンアジパミド)、ポリ(ε-カプロラクタム)、ポリエン(
たとえばポリジシクロペンタジエンを含めたシクロ芳香族ポリマー)、アクリル
ポリマー(たとえばポリアクリルアミド)、ポリアクリラメート(polyacrylamate)
、アクリルエステルポリマー(たとえば2-シアノアクリルエステルポリマー)、ア
クリロニトリルポリマー、およびこれらの組合せ物などがある。
【００３３】 熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性ポリマーの組合せ物は、ポリ芳香族化合物(
たとえば、ポリスチレンを含むスチレンポリマー)、ポリオレフィン(たとえば、
ポリエチレンやポリプロピレン)、フルオロポリマー、架橋可能なポリオレフィ
ン、ポリアミド、およびポリ塩化ビニルを含む非晶質物質、半結晶質物質、およ
び結晶質物質から選ばれるのが好ましい。熱可塑性エラストマー(特に、メタロ
セン触媒によるポリエチレン)も同様に使用することができる。
【００３４】 一般には、プレポリマー前駆体の導入に際しては、オリフィス46を介して押出
機バレル中に送り込むべきペレット状ポリマー物質を収容するための標準的なホ
ッパー44が使用されるが、前駆体は、オリフィスを介して射出される液状ポリマ
ー物質であってもよいし、あるいは、たとえば補助的重合剤によりバレル内で重
合させてもよい。本発明に関して重要なことは、ポリマー物質の流体流れをシス
テム中に確実に形成させることである。
【００３５】 本実施態様においては、システム30のバレル32に沿って、物理的発泡剤の供給
源56と流体連通している少なくとも1つのポート54が存在する。当業者に公知の
種々の物理的発泡剤(たとえば、炭化水素、クロロフルオロカーボン、窒素、炭
酸ガス、およびこれらの混合物)のどれも本発明に対して使用することができ、
好ましい実施態様によれば、供給源56は炭酸ガスを発泡剤として供給する。特に
好ましいのは超臨界流体発泡剤(特に超臨界炭酸ガス)である。ある実施態様では
、超臨界炭酸ガスだけを発泡剤として使用する。超臨界炭酸ガスを押出機中に導
入し、炭酸ガスを超臨界流体として射出することによって、あるいは炭酸ガスを
ガスもしくは液体として射出し、押出機内の条件を炭酸ガスが超臨界になるよう
にすることによって、ポリマー物質との単一相溶液を速やかに形成させることが
できる。炭酸ガスを押出機中に超臨界状態にて射出するのが好ましい。このよう
にして形成される超臨界炭酸ガスとポリマー物質との単一相溶液は粘度がかなり
低く、従って、低温での成形が可能となるだけでなく、極めて薄い成形品を形成
するために許容度の小さい金型への速やかな充填が可能となる(この点について
は後述する)。
【００３６】 化学的発泡剤より物理的発泡剤を使用することの1つの利点は、物質の再使用
可能性が最も大きくなるという点である。化学的発泡剤を使用すると、一般には
ポリマーを再使用する上で問題が生じる。なぜなら、化学発泡剤と発泡剤副生物
が残留するために物質が全体的に不均一となるからである。化学的発泡剤を使用
して発泡したフォームは、最終的なフォーム生成物が得られた後に、未反応の残
留化学的発泡剤と、発泡剤を形成する反応の化学的副生物とを本質的に含むので
、このセットの実施態様における本発明の物質は、残留化学的発泡剤または化学
的発泡剤の反応副生物を、0.1重量%以上の化学的発泡剤を使用して発泡した物品
中に本質的に見られるより少ない量にて(好ましくは0.05重量%以上の化学的発泡
剤を使用して発泡した物品中に本質的に見られるより少ない量にて)含む。特に
好ましい実施態様では、物質が、残留化学的発泡剤を実質的に含まないこと、あ
るいは化学的発泡剤の反応副生物を実質的に含まないことを特徴とする。すなわ
ち、化学的発泡剤を使用して発泡した物品において本質的に見られる量より少な
い残留化学的発泡剤または副生物を含む。
【００３７】 圧力計量デバイス58は通常、発泡剤供給源56と少なくとも1つのポート54との
間に設けられる。押出機内のポリマー流れ中における発泡剤の量を制御して、1
セットの実施態様によれば、発泡剤の量を、ポリマー流れと発泡剤との合計重量
を基準として約1重量%〜約25重量%のレベルに、好ましくは約6重量%〜約20重量%
のレベルに、さらに好ましくは約8重量%〜約15重量%のレベルに、さらに好まし
くは約10重量%〜約12重量%のレベルに保持するよう、デバイス58を使用して発泡
剤を計量することができる。使用する発泡剤の種類(炭酸ガスや窒素など)と量は
、ポリマーの種類、密度低下の程度、気泡サイズ、および所望する物理的特性に
しばしば依存する。
【００３８】 圧力計量デバイスを制御器(図示せず)に連結することができ、そしてさらにこ
の制御器を、ポリマー物質の流量と関連させて発泡剤の計量を制御して、これに
より流体ポリマー混合物中の発泡剤の重量%を極めて正確に制御するよう駆動モ
ーター40に連結することができる。
【００３９】 ポート54は、バレルに沿ったいかなる場所にも設置することができるけれども
、好ましい実施態様によれば、スクリューのミキシングセクション60のすぐ上流
で、且つスクリューの発泡剤受け入れセクション62(スクリューが間断のないフ
ライトを有するセクション)に配置される。ミキシングセクション60は、発泡剤
とポリマーとを混合して、押出機内にポリマーと発泡剤との単一相溶液の形成を
促進させるのに特に有用である。
【００４０】 上記の集成体は、本発明の幾つかの実施態様に従って実施することのできる方
法を、射出成形またはダイからのポリマー物質の排出と組合せることにより容易
にする。本発明の方法は、約0.4〜約1.4ポンド/時の割合で流れている流体ポリ
マー物質中に、周囲条件下でガスである発泡剤を約1分以下にて導入すること、
および発泡剤流体とポリマー物質との単一相溶液をつくり出すことを含む。発泡
剤流体は溶液中に、集成体中における溶液の重量を基準として少なくとも約2.5
重量%の量にて存在する。幾つかの実施態様においては、流体ポリマー物質の流
量は約6〜12ポンド/時である。これらの集成体においては、発泡剤流体が加えら
れ、単一相溶液が1分以内に形成され、このとき発泡剤は、少なくとも約3重量%
の量にて、さらに好ましくは少なくとも約5重量%の量にて、さらに好ましくは少
なくとも約7重量%の量にて、そしてさらに好ましくは少なくとも約10重量%の量
にて溶液中に存在する(しかしながら、前述したように、別のセットの好ましい
実施態様においては、より低いレベルの発泡剤が使用される)。これらの集成体
においては、少なくとも約2.4ポンド/時の発泡剤(好ましくはCO2)が流体流れ中
に導入され、そして混合されて単一相溶液が形成される。発泡剤の導入速度をポ
リマーの流れ速度と整合させて、最適の発泡剤濃度を達成する。
【００４１】 制限エレメント35は、ポート54の上流に、従って発泡剤受け入れセクション62
より上流に、そして一般にはスクリュー38の計量セクション63より下流に設置さ
れる。制限エレメントは、ポリマーと発泡剤との溶液を、発泡剤入口と押出機出
口(ダイ、金型への入口、または他の出口)との間のポリマー処理用スペース内に
、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたって比較的高い圧力にて保持す
るよう押出機が組立・配置されている集成体の1つの実施例である。当業者であ
れば、圧力をこのように保持するよう組立・配置されている押出機の構造的意味
合いがわかっており、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されることはない。
制限エレメント35は、ポリマー物質の上流方向流れを制限すべく、当業界に公知
の種々の形態(たとえば、ブリスター、スクリューの供給セクション両端間のダ
ム、逆向きのスクリューフライト、または弁)をとることができる。好ましい実
施態様においては、図1〜4に示すように、制限エレメント35はリング状逆止め弁
である。
【００４２】 リング状逆止め弁は、スクリューの細い部分の直径の周囲に広がっているリン
グを含み、第1のポジション(物質の流れを可能にする)と第2のポジション(物質
の流れを止める)との間で横方向に移動することができる。リングの外径は、リ
ングとバレルとの間のプラスチックの流れを実質的に防止しつつ、リングが横方
向に移動できるようなサイズになっている。第1のポジションにおいては、図2に
示すように、リング72の内部レッジ76が、スクリュー38のボディから延びている
ブロッキング表面78と接触する。リング72がスクリューのシーリング表面74から
離れてスペースをもたらし、このスペースを介して、ポリマー物質が通路80に従
って下流方向に流れることができる。このポジションにおいて、ポリマー物質が
リング中の内部通路82を介して流れて、制限エレメントの下流に進む。第2のポ
ジションにおいては、図4に示すように、リング72が上流方向に移動し、スクリ
ューのシーリング表面74とかみ合って、ポリマー物質の上流方向流れを制限する
。幾つかの好ましい実施態様においては、リングとシーリング表面との間のかみ
合いにより、ポリマー物質の上流方向流れが実質的に妨げられる。他の場合では
、リングとシーリング表面とが、かみ合っているときに少量の上流方向流れを可
能にするよう(たとえば、リングが第2のポジションに位置するときに存在する、
リングとシーリング表面との間のチャネルを介して)構成されている。シーリン
グ表面とリングの表面を、図面のように先細にして、上流方向流れの防止が特に
必要とされる場合に密なシールを果たすことができる。
【００４３】 リングの相対的な位置は、それに作用する力に依存する。リングの位置は特に
、リングより上流のポリマー物質の圧力と、リングより下流のポリマー物質の圧
力との圧力差に依存する。好ましい実施態様においては、リングは、上流の圧力
が下流の圧力より大きいときに第1のポジションに位置するように、そして下流
の圧力が上流の圧力より大きいときに第2のポジションに移動するように設計さ
れている。通常の操作では、射出サイクルまたは排出サイクルがスタートすると
、一般には、リングより上流の溶融プラスチックの圧力のほうが下流の圧力より
大きいのでリングがシーリング表面から離れる(図2)。これにより、ポリマー物
質を制限エレメントを通過して下流方向に移送することができ、また区域50に蓄
積することができる。ポリマー/発泡剤溶液の充分な量の装入物が区域50に蓄積
されると、スクリューが蓄積ポジション(図1)から射出または排出ポジション(図
3)に移動して、蓄積された物質を核形成用通路67(後述)を介して金型37中に射出
する。スクリューの下流方向運動により、蓄積された装入物が圧縮され、従って
圧力が上昇する。これによって、リングの上流側より下流側に高圧力状態がつく
り出され、このためリングが第2のポジションに移動されてシーリング表面とか
み合い(図4)、これによってポリマー物質の流れを制限し、制限エレメントより
下流の圧力を保持する。一般には、制限エレメントより上流の圧力が下流の圧力
を越えるまでリングが第2のポジションに留まり、越えた時点でリングが第1のポ
ジションに戻る。
【００４４】 制限エレメントにより、制限エレメントより下流のポリマー/発泡剤溶液の圧
力が、サイクル全体にわたって最小圧力より高い圧力に保持される。多くの場合
、制限エレメントによって、制限エレメントより下流のポリマー/発泡剤溶液の
圧力がサイクル全体にわたって少なくとも1000psiの圧力に、場合によっては少
なくとも2000psiの圧力に、そして場合によっては少なくとも3000psiの圧力に保
持される。好ましい実施態様においては、制限エレメントより下流の圧力がサイ
クル全体にわたって、所定のセットの操作条件に対し、ポリマー物質と発泡剤と
の単一相溶液に必要とされる臨界圧力より高い圧力に保持される。臨界圧力は、
ポリマー物質中に溶解している発泡剤の重量%および他の操作条件(たとえば温度
)に依存する。制限エレメントによりポリマー/発泡剤の単一相溶液の圧力が臨界
圧力より高い圧力に保持されることによって、射出サイクルまたは排出サイクル
時のポリマー物質の上流方向流れから生じる圧力降下のために、発泡剤が核形成
工程の前に押出機内の溶液から早すぎる時点で飛び出ることはない。微孔質フォ
ームを処理するためのシステムは、核形成工程の前に単一相溶液を保持すること
を必要とするので、このようなシステムにおいては制限エレメントが特に有用で
ある。一般に、発泡剤とポリマー物質が核形成工程の前に単一相溶液とならない
場合は、微孔質物質を形成することはできない。
【００４５】 リング状逆止め弁を使用する幾つかの好ましい実施態様おいては、リングが第
1のポジションから第2のポジションに移動するときの時間が無視できない程度の
時間である。この時間中、リング状逆止め弁により、シーリング表面とかみ合う
前のポリマー物質の上流方向流れが制限され、このことは、制限エレメントより
下流の高圧力状態を低下させるのに有利である。このように上流流れが制限され
ることにより、危険な高圧状態(たとえば、押出機の操作圧力より大きい圧力状
態)が防止され、この結果、制限エレメントを通過するポリマー物質の全ての上
流方向流れがなくなる。圧力除去の量は、溶融ポリマーの粘度の関数であるこの
時間の程度、リングのデザイン、および射出速度に依存し、当業者であれば適切
に調節することができる。
【００４６】 射出成形の多くの実施態様においては、ポリマー物質と発泡剤との単一相溶液
を、蓄積区域に流体連結している圧力降下核形成用通路67を介して金型に射出す
ることによって、ポリマー物質と発泡剤との単一相溶液に対して核形成を起こさ
せる。本システムは一般に、核形成用通路を通る物質の流れを制御し、そして射
出サイクルと関連して作動する弁を含む。本明細書において、急激な圧力降下と
いう文脈で使用している“核形成用通路”とは、微孔質ポリマーフォーム押出装
置の一部を形成していて、前記装置が作動するよう設計されている条件下(一般
には、核形成器の上流にて約1500〜約30,000psiの圧力、およびポリマー物質約5
ポンド/時より大きな流量)にて、システム中のポリマー物質と発泡剤との単一相
溶液の圧力が、特定の発泡剤濃度に対して、核形成を容易にする速度にて飽和圧
力未満の圧力に低下する通路を表わしている。核形成用通路67は、ポリマー物質
前駆体と発泡剤との単一相溶液を受け入れるための入口端69と、核形成されたポ
リマー物質を金型チャンバーまたは金型37に供給するための核形成ポリマー放出
端70とを含む。核形成器66は、区域50より下流で金型37より上流の種々の場所に
設置することができる。好ましい実施態様においては、核形成器66は、押出機を
金型チャンバーに連結しているノズルを核形成器が画定するように、また核形成
ポリマー放出端70が金型チャンバー37のオリフィスを画定するように、金型37と
直接流体連通した状態で設置される。図示していないが、別の実施態様の核形成
器66は、可変の断面寸法を有するように組立・配置された核形成用通路67(すな
わち、断面を調節できる通路)を含む。可変の断面核形成用通路により、通過す
る流体ポリマー物質の流れの圧力降下割合を変えて、所望の核形成密度を達成す
ることができる。
【００４７】 ある1つの実施態様においては、長さに沿って断面寸法が変わる核形成用通路
が使用される。特に、断面寸法が下流方向に向かって減少する核形成用通路は、
圧力降下割合を大幅に増大させることができ、これにより比較的低レベルの発泡
剤を使用して、かなり高い気泡密度を有する微孔質物質を形成することができる
。これらの好ましい核形成器及び他の代表的な好ましい核形成器が、Andersonら
による“微孔質ポリマー押出のための方法と装置”と題する、同時係属中の国際
特許出願PCT/US97/15088に記載されている。
【００４８】 通路67が核形成用通路を画定しているけれども、核形成の一部はさらに、ポリ
マー物質の圧力が、金型充填中にかなり高い割合で降下するときにも起こる。別
の実施態様においては、同一人に譲渡された同時係属中の国際特許出願PCT/US97
/27118に記載のように、ポリマー物質と発泡剤との単一相溶液の核形成が、押出
機の出口と金型の入口とを連結している通路の前後にて起こらない。これらの実
施態様では、単一相溶液を金型中に射出し、金型をクラック(crack)するまで(す
なわちあけるまで)単一相溶液として保持する。この“クラッキング”プロセス
により金型中の圧力が低下し、これによって気泡の核が形成される。
【００４９】 図1〜4に記載のシステムは、射出成形システムにおける、往復運動スクリュー
に関連した制限エレメントの作動を示している。理解しておかなければならない
ことは、本明細書に記載のシステムおよび他のシステムは、往復運動スクリュー
を含む他のポリマー処理システムとして機能するよう、当業界によく知られてい
るように改良を加えることができるということである。たとえば、吹込成形シス
テムは、バレル内の蓄積区域と、制限エレメントを使用する往復運動スクリュー
とを含み、蓄積とダイからの排出が繰返し行われる。吹込成形システムは一般に
、ポリマー処理用スペースに流体連結されている吹込成形用フォーミングダイを
使用し、ポリマーフォーム前駆体物質のパリソンを、吹込成形フォーム物品を形
成する吹込成形用金型に放出するよう設計された出口を有する。好ましい吹込成
形システムが、1999年2月2日付け出願の同時係属中の米国特許出願09/241,325に
記載されている。図5を参照すると、本発明の他の実施態様において、押出機30
に対して外部のアキュムレータ81を含んだシステム21において制限エレメント35
が使用されている。押出機の出口51により、ポリマー物質と発泡剤との溶液が、
導管53を介してアキュムレータの入口79に送られる。アキュムレータ中への物質
の流れを調節するために、また射出時(吹込成形が行われる場合は排出時)におけ
る蓄積物質の逆方向流れを防止するために、アキュムレータの入口79の近くにボ
ール逆止め弁85が配置されている。アキュムレータ81は、射出サイクル時にハウ
ジング86内にて、油圧制御射出シリンダー(図示せず)の作用によって軸方向に往
復運動するよう組立・配置されたプランジャー83を含む。アキュムレータは核形
成用通路の入口69に流体連結されており、この核形成用通路を介して溶液が射出
成形用金型37中に射出される。
【００５０】 操作に関して説明すると、ポリマー物質を金型中に射出した後、プランジャー
を射出ポジション(図5)に位置させる。スクリュー38が回転してポリマー物質を
下流方向に移送し、そして前述のように発泡剤をポリマー物質中に導入して、発
泡剤とポリマーとの溶液を形成させる。押出機により、ポリマー/発泡剤溶液(一
般には単一相溶液)がアキュムレータに供給される。装入物が蓄積されることに
より、プランジャーが上流方向に移動して蓄積ポジション(図6)に位置する。充
分な量の装入物が蓄積されると、スクリュー38が回転を停止する(すなわち、ス
クリューがアイドル状態になる)。次いでプランジャー83が、蓄積ポジションか
ら射出ポジションへと下流方向に移動して装入物を金型中に射出し、このように
して射出サイクルが完了する。
【００５１】 スクリューのアイドル時間中、制限エレメント35によりポリマー物質の逆方向
流れが制限され、従って制限エレメントより下流の圧力が最小値より高い圧力に
保持される。制限エレメントを含まない一般的なシステムでは、スクリューがア
イドル状態にあるときにバレル中の圧力が大幅に低下し、多くの場合、ポリマー
物質と発泡剤との単一相溶液を維持するのに必要な圧力未満の圧力にまで低下す
る。制限エレメント35は、上記タイプのいずれであってもよい。分離したアキュ
ムレータを有するシステムにおいては、制限エレメントは、図7と8に示すような
スプリング装入型のリング状逆止め弁であるのが好ましい。
【００５２】 図7と8を参照すると、スプリング装入型逆止め弁が、スクリューから広がって
いる保持表面90とリングの内部表面92との間に配置されたスプリングエレメント
88を含んでいる。ポリマー物質は、回転するスクリューによって移送されると、
スプリングエレメント88を押し込むに足る充分な力でリング72を下流方向に押し
、これによってシーリング表面74とリングとの間にスペースがつくり出され、ポ
リマー物質が通路94に沿って流れる(図7)。前述のように、リングは、制限エレ
メントの下流側へのポリマー物質の流れを可能にするための内部通路82を含む。
スクリューがアイドル状態にあるとき、ポリマー物質は下流方向に移送されず、
従ってポリマー物質がスプリングエレメントに対して下流方向の力を加えること
はない。スプリングエレメントが伸びてリング72が上流方向に押され、これによ
ってリングがシーリング表面74とかみ合う(図8)。前述したように、リングとシ
ーリング表面とのかみ合いによりポリマー物質の上流方向流れが制限され、これ
によって制限エレメントより下流の圧力が最小値より高い圧力に保持される。
【００５３】 図5〜8に記載のシステムは、射出成形システムにおける、外部アキュムレータ
と関連した制限エレメントの操作を示している。理解しておかなければならない
ことは、本システムは、スクリューに対して外部のアキュムレータを含んだ他の
ポリマー処理システムとして機能するよう、当業界によく知られている手法に従
って改良を施すことができる、という点である。特に、吹込成形システムが考え
られる。
【００５４】 言うまでもないことであるが、詳細な記述に関連させて本発明を説明してきた
けれども、これまでの説明は例示のためのものであって、これによって本発明の
範囲が限定されることはない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載の範囲に
よって規定される。他の態様、他の利点、および他の改良形も、特許請求の範囲
に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図1は、蓄積ポジションにおける往復運動スクリューを含んだ射出成形システ
ムを示している。 図1Aは、図1の射出成形システムにおけるセクション39の分解図である。
【図２】 図2は、図1の射出成形システムにおける、ポリマー物質の下流方向への流れを
可能にする制限エレメントの部分を示している。
【図３】 図3は、射出ポジションにおける往復運動スクリューを含んだ射出成形システ
ムを示している。
【図４】 図4は、図3の射出成形システムにおける、ポリマー物質の上流方向への流れを
防止する制限エレメントの部分を示している。
【図５】 図5は、射出ポジションにおけるアキュムレータを含んだ射出成形システムを
示している。
【図６】 図6は、蓄積ポジションにおけるアキュムレータを含んだ射出成形システムを
示している。
【図７】 図7は、図6の射出成形システムにおける、ポリマー物質の下流方向への流れを
可能にする制限エレメントの部分を示している。
【図８】 図8は、図5の射出成形システムにおける、ポリマー物質の上流方向への流れを
防止する制限エレメントの部分を示している。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 はポリマー物質をダイから排出させる。

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上流方向と下流方向とを有するバレル; 前記バレル内で回転して、ポリマー物質を、バレルとポリマー処理用スクリュ
    ーとによって画定されるポリマー処理用スペース内にて下流方向に移送するよう
    組立・配置されたポリマー処理用スクリュー; 前記ポリマー処理用スペースに連結していて、ポリマー処理用スペース内のポ
    リマー物質中に発泡剤を導入して、ポリマー処理用スペースにおいてポリマーと
    発泡剤との溶液を形成できるよう配置された発泡剤ポート; および 前記発泡剤ポートより上流にてポリマー処理用スペース内に配置されていて、
    射出サイクルまたは排出サイクルの少なくとも一部において通過するポリマー物
    質の上流方向流れを制限する制限エレメント; を含む、ポリマー物質を金型中に繰返し射出するか、またはポリマー物質をダイ
    から繰返し排出するよう操作可能な、ポリマー物質を処理するためのシステム。
  2. 【請求項２】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクルの
    少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制限
    エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体
    にわたって少なくとも1000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている、
    請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクルの
    少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制限
    エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体
    にわたって少なくとも2000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている、
    請求項1記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクルの
    少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制限
    エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体
    にわたって少なくとも3000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている、
    請求項1記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクルの
    少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制限
    エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体
    にわたって、ポリマーと発泡剤との単一相溶液を維持するのに必要な臨界圧力以
    上の圧力にて保持するよう組立・配置されている、請求項1記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記ポリマー処理用スクリューが、射出サイクルまたは排出
    サイクルにおいて、蓄積ポジションと射出ポジションとの間で往復運動する、請
    求項1記載のシステム。
  7. 【請求項７】 ポリマー処理用スペースに流体連結されていて、ポリマー物
    質と発泡剤との溶液の装入物を受け取って蓄積するよう設計されたアキュムレー
    タをさらに含み、前記アキュムレータが、射出サイクルまたは排出サイクルにお
    いて、蓄積ポジションと射出ポジションとの間で往復運動するよう組立・配置さ
    れたプランジャーを含む、請求項1記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記制限エレメントが、制限エレメントより下流のポリマー
    物質の圧力が制限エレメントより上流のポリマー物質の圧力を越えるときに、通
    過するポリマー物質の上流方向流れを制限するよう組立・配置されている、請求
    項1記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクルの
    少なくとも一部においてポリマー物質の上流方向流れを実質的に防止するよう組
    立・配置されている、請求項1記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記制限エレメントが、通過するポリマー物質の下流方向
    流れを第1のポジションにおいて可能にするよう、そして通過するポリマー物質
    の上流方向流れを第2のポジションにおいて制限するよう組立・配置された弁を
    含む、請求項1記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記弁が、弁より下流のポリマー物質の圧力が弁より上流
    のポリマー物質の圧力を超えるときに第1のポジションから第2のポジションへ移
    動するよう組立・配置されている、請求項10記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記弁がスプリングエレメントを含み、前記スプリングエ
    レメントが、弁を第1のポジションから第2のポジションへ駆動するようバイアス
    されている、請求項10記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記弁が、通過するポリマー物質の上流方向流れを第2の
    ポジションにおいて実質的に防止するよう組立・配置されている、請求項10記載
    のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記弁が、第1のポジションから第2のポジションへの移動
    時間において、通過するポリマー物質の限定された上流方向流れを可能にするよ
    う組立・配置されている、請求項10記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記ポリマー処理用スクリューが蓄積ポジションと射出ポ
    ジションとの間で往復運動し、前記ポリマー処理用スクリューが射出ポジション
    に位置する時間の少なくとも一部の時間にわたって前記弁が第2のポジションに
    位置する、請求項10記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記ポリマー処理用スクリューがアイドル状態にある時間
    の少なくとも一部の時間にわたって前記弁が第2のポジションに位置する、請求
    項10記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記弁がリング状逆止め弁を含む、請求項10記載のシステ
    ム。
  18. 【請求項１８】 前記リング状逆止め弁がシール用表面とリングとを含んで
    いて、このとき前記リングが、前記シール用表面と離れていることによりポリマ
    ー物質が流れるのを可能にする第1のポジションと、前記シール用表面とかみ合
    っていることにより通過するポリマー物質の上流方向流れを防止する第2のポジ
    ションとの間で移動可能である、請求項17記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 前記シール用表面が前記ポリマー処理用スクリューの少な
    くとも一部を構成する、請求項18記載のシステム。
  20. 【請求項２０】 前記制限エレメントがポリマー処理用スクリューの計量セ
    クションより下流に組立・配置されている、請求項1記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 ポリマー処理用スペースに流体連結された金型キャビティ
    をさらに含む、請求項1記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 ポリマー処理用スペースに流体連結されていて、ポリマー
    フォーム前駆体物質のパリソンを放出するよう設計された出口を有する吹込成形
    用フォーミングダイ; および 前記ダイの出口からパリソンを受け取るよう位置決め可能な吹込成形用金型;
    をさらに含む、請求項1記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 微孔質物質を形成するよう組立・配置されている、請求項
    1記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 バレル内で回転して、ポリマー物質を、ポリマー処理用ス
    ペース内にて下流方向に移送するよう組立・配置されたスクリューを含む押出機
    、前記押出機は、発泡ポリマー物質の前駆体を受け入れるための第1の入口を有
    していて、ポリマー物質と発泡剤との溶液を形成するよう組立・配置されている
    ; 前記押出機からポリマー物質と発泡剤とを供給するよう位置決めされた出口;
    およびポリマー処理用スペース内のポリマー物質中に発泡剤を導入して、ポリマ
    ーと発泡剤との溶液をポリマー処理用スペースにおいて形成させるよう、前記第
    1の入口より下流で且つ前記出口より上流に位置決めされた発泡剤ポート; を含
    み、射出サイクルにおいてポリマー物質を金型中に繰返し射出するか、または排
    出サイクルにおいてポリマー物質を前記押出機のダイから繰返し排出するよう組
    立・配置された、ポリマー物質を処理するためのシステムであって、前記押出機
    が、ポリマーと発泡剤との溶液を、前記発泡剤入口と前記押出機出口との間のポ
    リマー処理用スペース内に、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたって
    少なくとも1000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている前記システム
    。
  25. 【請求項２５】 前記スクリューが、射出サイクルまたは排出サイクルにお
    いて蓄積ポジションと射出ポジションとの間で往復運動する、請求項24記載のシ
    ステム。
  26. 【請求項２６】 前記押出機が、ポリマーと発泡剤との溶液を、発泡剤入口
    と押出機出口との間のポリマー処理用スペース内に、射出サイクルまたは排出サ
    イクルの全体にわたって少なくとも2000psiの圧力にて保持するよう組立・配置
    されている、請求項24記載のシステム。
  27. 【請求項２７】 前記押出機が、ポリマーと発泡剤との溶液を、発泡剤入口
    と押出機出口との間のポリマー処理用スペース内に、射出サイクルまたは排出サ
    イクルの全体にわたって少なくとも3000psiの圧力にて保持するよう組立・配置
    されている、請求項24記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 押出機のバレル内で回転して、ポリマー物質を、バレルと
    ポリマー処理用スクリューとによって画定されるポリマー処理用スペース内にて
    下流方向に移送するよう、そしてバレル内にて蓄積ポジションと射出ポジション
    との間で往復運動するよう組立・配置されていて、 発泡剤受け入れ用セクションと、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわ
    たってポリマー物質の上流方向流れを制限するよう組立・配置された、前記発泡
    剤受け入れ用セクションより上流の制限エレメントとを含むポリマー処理用スク
    リュー。
  29. 【請求項２９】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクル
    の少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制
    限エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全
    体にわたって少なくとも1000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている
    、請求項28記載のポリマー処理用スクリュー。
  30. 【請求項３０】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクル
    の少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制
    限エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全
    体にわたって少なくとも2000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている
    、請求項28記載のポリマー処理用スクリュー。
  31. 【請求項３１】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクル
    の少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制
    限エレメントより下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは排出サイクルの全
    体にわたって少なくとも3000psiの圧力にて保持するよう組立・配置されている
    、請求項28記載のポリマー処理用スクリュー。
  32. 【請求項３２】 前記制限エレメントが、射出サイクルまたは排出サイクル
    の少なくとも一部において通過するポリマー物質の上流方向流れを制限して、制
    限エレメントより下流のポリマー物質を、ポリマーと発泡剤との単一相溶液に必
    要な臨界圧力以上の圧力にて保持するよう組立・配置されている、請求項28記載
    のポリマー処理用スクリュー。
  33. 【請求項３３】 ポリマー物質を、ポリマー処理用スクリューとバレルとの
    間のポリマー処理用スペース内にて下流方向に移送すること; ポリマー処理用スペース内のポリマー物質中に発泡剤ポートを介して発泡剤を
    導入し、ポリマーと発泡剤との溶液をポリマー処理用スペースにおいて形成させ
    ること; および ポリマー物質の上流方向流れを、射出サイクルまたは排出サイクルの少なくと
    も一部において前記発泡剤ポートより上流のある区域に制限すること; を含む、ポリマー物質を処理するための方法。
  34. 【請求項３４】 前記区域より下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは
    排出サイクルの全体にわたって少なくとも1000psiの圧力にて保持することをさ
    らに含む、請求項33記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記区域より下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは
    排出サイクルの全体にわたって少なくとも2000psiの圧力にて保持することをさ
    らに含む、請求項33記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記区域より下流のポリマー物質を、射出サイクルまたは
    排出サイクルの全体にわたって少なくとも3000psiの圧力にて保持することをさ
    らに含む、請求項33記載の方法。
  37. 【請求項３７】 ポリマーと発泡剤との単一相溶液を発泡剤ポートより下流
    にて形成させることをさらに含む、請求項33記載の方法。
  38. 【請求項３８】 ポリマー物質と発泡剤との単一相溶液を維持するのに必要
    な臨界圧力以上の圧力を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわたって前
    記区域より下流にて保持することをさらに含む、請求項37記載の方法。
  39. 【請求項３９】 微孔質物質を形成させることをさらに含む、請求項33記載
    の方法。
  40. 【請求項４０】 ポリマー物質を、スクリューと押出機のバレルとの間で画
    定されるポリマー処理用スペース内にて下流方向に移送すること; 前記バレル内のポリマー物質中に発泡剤ポートを介して発泡剤を導入して、ポ
    リマーと発泡剤との溶液をバレル内において形成させること; および ポリマーと発泡剤との溶液を、射出サイクルまたは排出サイクルの全体にわた
    って、前記発泡剤入口と押出機の出口との間のポリマー処理用スペース内に少な
    くとも1000psiの圧力にて保持すること; を含む、ポリマー物質を処理するための方法。
  41. 【請求項４１】 ポリマーと発泡剤との溶液を、射出サイクルまたは排出サ
    イクルの全体にわたって、前記発泡剤ポートと押出機の出口との間のポリマー処
    理用スペース内に少なくとも2000psiの圧力にて保持することを含む、請求項40
    記載の方法。
  42. 【請求項４２】 ポリマーと発泡剤との溶液を、射出サイクルまたは排出サ
    イクルの全体にわたって、前記発泡剤ポートと押出機の出口との間のポリマー処
    理用スペース内に少なくとも3000psiの圧力にて保持することを含む、請求項40
    記載の方法。
  43. 【請求項４３】 ポリマーと発泡剤との溶液を金型中に射出し、射出成形ポ
    リマー物品を金型中に形成させることをさらに含む、請求項33記載の方法。
  44. 【請求項４４】 微孔質ポリマー物品を金型中に形成させることを含む、請
    求項43記載の方法。
  45. 【請求項４５】 残留化学発泡剤または化学発泡剤の反応副生物を、0.1重
    量%以上の化学発泡剤を使用して発泡させた物品において本質的に見られるより
    少ない量にて含んだ物品を形成させることを含む、請求項43記載の方法。
  46. 【請求項４６】 ポリマーと発泡剤との溶液を排出サイクルにおいて押出機
    のダイから排出し、これによってポリマー物品を形成させることをさらに含む、
    請求項43記載の方法。
  47. 【請求項４７】 微孔質ポリマー物品をダイから排出することを含む、請求
    項46記載の方法。
  48. 【請求項４８】 残留化学発泡剤または化学発泡剤の反応副生物を、0.1重
    量%以上の化学発泡剤を使用して発泡させた物品において本質的に見られるより
    少ない量にて含んだポリマー物品をダイから排出することを含む、請求項46記載
    の方法。
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