JP2015513474A

JP2015513474A - マイクロセルラー発泡体製造装置及び方法

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Publication number: JP2015513474A
Application number: JP2014541468A
Authority: JP
Inventors: ボトンドマロシュフェーイ，; ペーテルポムレーニ，; アーコシュゴンボシュ，; 稲森　康次郎; 康次郎稲森; 裕大来
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: EP2822748B1; JP6133316B2; WO2013133453A1; EP2822748A4; EP2822748A1; HUE052214T2; HUP1200156A2

Abstract

本発明は、マイクロセルラー発泡体製造装置を開示し、前記装置は、螺旋状フライト（２ｂ）を備えてコア（２ｃ）の周囲を動く押出機スクリュ（２）をその内部に備えた押出機シリンダ（１）と、ポリマー基材の供給に適し、シリンダ（１）に形成されてなりかつシリンダ（１）及び押出機スクリュ（２）によって画定された内部空間（５）に連通してなる投入口（８ａ）に接続された供給部（８）とを有し、押出出口（８ｂ）がシリンダ（１）に形成されており、前記装置が内部空間（５）に発泡剤を供給する手段とスクリュ（２）を回転させる手段とをさらに具備してなり、ここで本発明の本質が、前記発泡剤を供給する手段が孔部（３）に接続された少なくとも１つのノズル（３ａ）であり、内部空間（５）に開口する前記ノズルのノズルオリフィス（３ａａ）が、前記ノズルオリフィス（３ａａ）と表面（２ｃ１）との間の距離がゼロ（０）よりも大きいように、コア（２ｃ）の表面（２ｃ１）とシリンダ（１）の内面（１ａ）との間に設置されていることである。【選択図】１

Description

本発明は、マイクロセルラー発泡体（ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒｆｏａｍｓ、微細発泡体）製造装置に関し、前記マイクロセルラー発泡体製造装置は、コアの周囲を動く螺旋状フライトを備えた押出機スクリュを有する押出機シリンダと、ポリマー基材の供給に適した、前記シリンダ上に形成されてなり前記シリンダと前記押出機スクリュによって画定された内部空間に連通してなる投入口に接続された供給部とを具備してなり、さらに、押出吐出口が前記シリンダ上に形成されていて、前記装置は、前記内部空間に発泡剤を供給する手段と前記スクリュを回転させる手段とをさらに具備してなる。本発明は、また、マイクロセルラー発泡体製造方法に関し、前記マイクロセルラー発泡体製造方法は、押出機シリンダと、前記シリンダ内部に設置されて前記スクリュが回転している間にコアの周囲を動く螺旋状フライトを備えた押出機スクリュとの間に形成された内部空間にポリマー基材と発泡剤とを供給する工程、及び吐出口を経て前記シリンダから前記ポリマー基材と前記発泡剤とを含有する混合物を押し出す工程、を含んでなる。

ポリマー発泡体を技術的目的で利用することは、公知であり広く行われている。これらの発泡体の連続生産が、種々の押出法により達成されるのが一般的である。ポリマー及びその発泡剤との混合物の溶融は、押出機装置内で起こる。物理発泡の場合は、ポリマー相に混合された発泡剤が、押出機装置から出る時の圧力変化の結果として、ガスになって、ポリマー内部にガスセルを作る。これらのセルは、この発泡体構造（クローズドセル構造）に薄いポリマー膜によって分離することができ、または、セルのエア空間を共有することもできる（オープンセル構造）。これらの発泡体の基材として、数種類のポリマー型材料が用いられる。ポリオレフィン類が、その優れたコストパフォーマンスのために広く適用されている。

マイクロセルラー発泡体は、その有利な特長（例えば、均一な発泡体構造、気泡サイズの狭い分布、外観など）のために特に注目に値する。特許文献１から、マイクロセルラー発泡体製造方法が公知である。このプロセスを利用すると、押出機装置のシリンダに形成された開口部を経て、物理発泡剤（超臨界状態にあってもよい）が、溶融体中に計量される。

特許文献２に記載されたように、スクリュを経由する注入が、別の可能性である。後者の発明者らは、数個の穴部を経て発泡剤を導入することにより発泡体の特性が向上することを記載している。これらの２つの材料、つまり、物理発泡剤と溶融体との間の強力な接触と混合とが、押出装置に用いられたスクリュ上の羽根（ｖａｎｅｓ）を介して達成できる。ポリマー相に混合される発泡剤の量により密度が決まる一方、混合の質により発泡体の構造が決まる。マイクロセルラー発泡体は、ポリマー相と発泡剤との単相の混合物により作られる。ポリマー／発泡剤の単相系の形成のモデルを単純化すると、下記の異なる３つの工程に分類できる。１）ポリマーのバルク相に発泡剤を送給すること、２）溶融体中で発泡剤を分散させること、及び３）溶融体のバルク相に発泡剤を分散させること。もちろん、起こっている実際のプロセスは、例えば、溶融体中の発泡剤の拡散を考慮しただけでも、さらに著しく複雑であり得る。

マイクロセルラー発泡体の製造において最も頻繁に用いられている物理発泡剤は、超臨界状態の窒素又は二酸化炭素である。特許文献１に開示された方法によれば、物理発泡剤が、押出機シリンダ上又はスクリュ上に形成された孔部（ｂｏｒｅｈｏｌｅ）を経て送給される。このアプローチの欠点は、発泡剤が最初に溶融体の表面と接触することであり、それは注入がシリンダの内面及び／又はスクリュの外面から起こるからである。よって、単相の発泡剤／ポリマー系を作るためには、さらなる対策、例えば、ポリマーのバルク相に物理発泡剤を導入してバルク相中で分散と分配混合とを行わせることなどが必要である。これを達成するためには、発泡剤と溶融体とを混合するためにさらなる混合手段を備えなければならない。しかも、発泡剤の連続緩衝帯が溶融体の表面とスクリュ及び／又はシリンダとの間に形成されることもあり、発泡体構造の著しい品質低下と不安定な操作を招く結果になる。

押出機シリンダの壁部から注入することの別の問題は、注入部の前を羽根が周期的に通過するために注入プロセスにおいて周期的な変動が見られることである。この現象が溶融ポリマーの均一性に及ぼす影響を避けるためには、混合機の使用が必須である。さらなる問題もあり、それは良好な混合を達成するためには溶融体及び超臨界状態にある発泡剤の温度と圧力とを同じ値に調節することが望ましいということに関する。このことから、適切に制御された注入部が必要になるが、これは、例えば特許文献３に開示されたさらに複雑な注入方式の利用でしか達成できない。低密度発泡体の製造の場合には、物理発泡剤に対するポリマーの比率が、非常に重要な因子である。もし物理発泡剤が超臨界状態で加えられると、この効果はさらに顕著になるが、それはその熱特性がガスの特性よりも液体の特性にさらに類似しているからである。発泡剤が十分に予熱されていない場合には、溶融体に接触すると局部的な凝固と凍結とが生じ得て、不均一な混合物を生ずる結果になる。

国際特許公開第ＷＯ９８／０８６６７号国際特許公開第ＷＯ９８／０３１５２１号米国特許第６，９２６，５０７号

したがって、本発明の目的は、注入後に分散混合と分配混合のみが行われ、同じ温度でポリマーと発泡剤とを処理する必要がなくなるように、溶融体／発泡剤を含有する単相系の生成を簡略化するために、溶融体の表面に物理発泡剤を送給するのではなく、溶融体の内部又はバルク相に直接、物理発泡剤を送給することにより、従来のアプローチの問題を解消し得るマイクロセルラー発泡体製造方法及び装置を提供することである。

本発明の別の目的は、補助混合要素を利用することなく、かつ、従来のアプローチに比べて投入点から測定してポリマー流路沿いにより短い延線（ｓｔｒｅｔｃｈ）で、ポリマー／発泡剤の混合物の十分な均一性を与えることにより、本発明のマイクロセルラー発泡体製造用押出機の長さの要求と空間の要求とを減じて、シリンダの内径とスクリュフライトの直径の両方を大きくし、装置の生産性向上を提供することである。

本発明の目的は、マイクロセルラー発泡体製造装置の提供により達成され、前記マイクロセルラー発泡体製造装置は、コアの周囲を動く螺旋状フライトを備えた押出機スクリュを有する押出機シリンダと、ポリマー基材供給用の、前記シリンダ上に形成されてなり前記シリンダと前記押出機スクリュによって画定された内部空間に連通してなり投入口に接続された供給部とを具備してなり、押出吐出口が前記シリンダ上に形成されていて、前記装置は、前記内部空間に発泡剤を供給する手段と前記スクリュを回転させる手段とをさらに具備してなり、該発泡剤を供給する前記手段が孔部（３）に接続されてなり前記内部空間と連通するノズルオリフィスを有する少なくとも１つのノズルであり、前記ノズルオリフィスが、前記ノズルオリフィスと前記コアの表面との間の距離がゼロ（０）よりも大であるように、前記コアの表面と前記シリンダの内面との間に設置された、マイクロセルラー発泡体製造装置である。

投入開口部を有する発泡剤投入流路は、有利には前記スクリュのコアに形成されてなり、前記ノズルが、前記スクリュの壁部に形成された孔部に接続されて前記流路と連通する。前記ノズルのノズルオリフィスは、有利には多孔質表面の多孔部である。

前記ノズルには前記ノズルの軸回りに回転可能な回転部分が設けられており、前記ノズルオリフィスの軸は有利には前記軸と角度をなし、前記回転部分には羽根が設けられている。

前記ノズルの軸は、有利には前記ノズルオリフィスの軸と平行である。

前記ノズルは、有利には、前記シリンダの前記壁部に形成された前記孔部に接続される。

前記ノズルのノズルオリフィスは、有利には、前記内部空間に設置されたディスクの表面に設置され、ここで、前記ディスクのマントルが前記孔部近傍で前記シリンダの内壁に接触しており、前記発泡剤を導く流路が前記ディスクのマントルに形成され、溶融体流路が前記ディスクの２つの表面間に備えられている。

前記ディスクは、有利には焼結金属製であり、前記ノズルのノズルオリフィスが前記ディスクの多孔質表面の多孔部である。

前記ノズルのノズルオリフィスは、有利には、前記ディスクの２つの表面間に形成された前記溶融体流路の内面に形成される。

少なくとも２枚のディスクが有利には隣接して設置され、第１のディスクが前記スクリュに取り付けられ、第２のディスクが前記シリンダの内面に取り付けられる。

本発明の目的はまた、マイクロセルラー発泡体製造方法を提供することによっても達成され、前記マイクロセルラー発泡体製造方法は、押出機シリンダと、前記シリンダ内部に設置されて前記スクリュが回転している間にコアの周囲を動く螺旋状フライトを備えた押出機スクリュとの間に形成された内部空間にポリマー基材と発泡剤とを供給する工程、及び前記シリンダから押出オリフィスを経て前記ポリマー基材と前記発泡剤とを含有する組成物を押し出す工程、及び前記コアの表面と前記シリンダの内面との間で前記表面からゼロ（０）よりも大きい距離にある少なくとも１つノズルのノズルオリフィスを経て前記内部空間に前記発泡剤を供給する工程、を含んでなる。

前記発泡剤は、有利には、前記スクリュの前記コアに形成されて投入開口部を有する投入流入路と、前記スクリュの壁部に形成されてその表面を前記流路に接続する孔部とを経て、前記ノズルに送給される。

前記発泡剤は、有利には、前記シリンダの壁部に形成された孔部を経て前記ノズルに送給される。

ディスクが、有利には、前記スクリュの周りの前記内部空間に設置され、溶融体流路が前記ディスクの２つの表面間に形成され、前記ノズルのノズルオリフィスが、前記ディスク上、有利には前記ディスク表面に設置され、有利な一実施態様においては前記溶融体流路の内面に設置される。

前記方法において、少なくとも２枚のディスクが有利には連続して用いられ、前記ディスクが前記スクリュ又は外板（ｓｈｅｌｌ）に取り付けられる。

本発明の方法において、発泡されるポリマー基材と発泡剤とは、押出機スクリュ２が回転している間に、押出機シリンダ１と前記シリンダ中に載置されたスクリュ２との間に形成された内部空間５に供給される。発泡剤は、ノズルオリフィス３ａａと表面２ｃ１との間にゼロ（０）よりも大きい距離を置いて、コア２ｃの表面２ｃ１とシリンダ１の内面１ａとの間に設置されたノズル３のノズルオリフィス３ａを経て、内部空間５に送給される。発泡剤、例えばＣＯ_２又はＮ_２は、有利には、スクリュに設置されたノズル３ａに、好ましくはスクリュ２に形成された流入路７を経て、入れられる。これにより、開口部Ｂを経て、また、異なる長さの複数のノズル３ａの助けも受けて流入路７に発泡剤を注入することにより、空間５の異なる深さに発泡剤を導入できて、接触面を増加させて混合を向上することができる。ノズル３ａがスクリュ２とともに回転するので、圧力変動なしに均等な発泡作用を達成することができる。スクリュ２の流入路７を経て導入された低温物理発泡剤は、混合前であっても、スクリュ２から熱を除去する。このように、発泡剤は、ノズル３ａに達すると、局部的な凝固、氷結、よって溶融体の不均一を引き起こさずに、溶融体の温度まで自動的に発熱する。この方法のさらなる利点は、スクリュ２を経て発泡剤を注入することにより、開口部８ａの近くの押出機シリンダ１の領域の冷却を強化することである。最終的に、発泡されるポリマーと発泡剤とを含んでなる混合物が、押出開口部８ｂを経てシリンダ１から押し出される。

本発明の方法の好ましい実施態様において、発泡剤がシリンダ１の壁部１ｂに形成された孔部３を経てノズル３ａに送給され、又は溶融体流路３６がスクリュ２の周りに設けられたディスク３２の２つの表面Ｆ間の溶融体空間５に形成され、そして、ノズル３ａのノズルオリフィス３ａａがディスク３２上に位置する。あるいは、ディスク３２の表面Ｆ上又は溶融体流路３６の内面上に、ノズル３ａのノズルオリフィス３ａａを載置することができる。

ポリマーの投入点から測定して方向Ｈ沿いのより短い長さ沿いに適切な均一性が達成されるので、技術水準のアプローチと比較して、本発明のマイクロセルラー発泡体製造用装置の長さは、実質的により短く、これにより装置の空間的要件を実際に減じる。さらに、シリンダ１の内径とスクリュ２のフライト２ｂの直径との両方を増大できることにより、装置の生産性を向上させる結果になる。

本発明の装置のさらなる利点は、ノズル３ａが、提供される特別の実施態様の提供を可能にすることである。例えば、ノズル３に背圧弁を設置でき、溶融体が流入路７に入るのを防ぐ。ノズル３の断面積を特定の寸法に合わせることにより、流入路７を流動する溶融体の速度を制御し、最適な流動状態を作り出すことができる。さらにまた、広く採用されている化学発泡技術に現在用いられている押出機が、物理発泡技術に容易に適合できる。

本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。

本発明は、添付の図面を参照して、有利な実施態様を記載することによって詳細に明らかにされる。図中、
図１は、マイクロセルラー発泡体製造用の本発明の押出機装置の第１の有利な実施態様を示す；図２は、マイクロセルラー発泡体製造用の本発明の押出機装置の第２の有利な実施態様を示す；図３ａ〜３ｄは、ノズルの異なる実施態様を示す；図４は、数個のノズルオリフィスを有する管状ノズルの有利な実施態様を示す；図５は、焼結スリーブとして例示したノズルを示す；図６は、回転体部分を伴って例示したノズルを示し、図中、左側の図が縦断面図を示し、右側の図が横断面図を示す（以下同じ）；図７〜７ａは、ノズルとして用いられる多孔質構造を有するディスクを示す；図８及び８ａは、複数のノズルとチョッパ羽根とを備えたディスクを示す；図９及び９ａは、複数のノズルが設けられた一群のディスクを示す；図１０は、はめ歯歯車上に設置されたノズルの実施態様を示す；図１１は、逆止弁が設けられた、本発明のガス供給ノズルの実施態様を示す；図１２は、右側の６つの図が数種類の断面図を概略的に示す、本発明のガス供給ノズルの別の実施態様を示す；及び図１３は、テーパー付きの、図１２に示したノズルの別のノズル実施態様を示す。

図中、例えば図６は、左側と右側の２つの図を含むが、これら２つの図は概略的に示され、同一縮尺で示されてはいない。さらに、それぞれの部分又は要素の縮尺と寸法とは、同じ図中の２つの図で互いに同一ではない。

図１は、マイクロセルラー発泡体製造用の本発明の押出機装置の第１の好ましい実施態様を示す。押出機装置は、内部に回転可能に設置された押出機スクリュ２を有する押出機シリンダ１を含んでなり、該押出機スクリュ２は螺旋状フライト２ｂを備えてコア２ｃ回りに動き、該螺旋状フライトはコア２ｃに固定され又はコアと一体に形成されてなる。押出機スクリュ２は、図示しない駆動部によってシリンダ１中を回転できる。発泡されるポリマー基材は、シリンダ１とスクリュ２とにより画定された内部空間５に開口している供給部オリフィス８ａに取り付けられた供給部８から、シリンダ１中、すなわち、シリンダ１とスクリュ２との間に設置された内部空間５中に直接送給できる。押出オリフィス８ｂが、シリンダ１にも形成されている。前記装置には、内部空間５に発泡剤を送給する手段が、スクリュ２を回転する駆動部（図示せず）とともに設けられている。

本実施態様において、発泡剤が、スクリュ２に形成された内部流入路７と開口部Ｂとを経て、スクリュ２の複数のフライト２ｂ間に形成されて流入路７を内部空間５に接続している少なくとも１つの孔部３に導かれる。

発泡されるポリマーの流動方向Ｈにある第１の孔部３が、容器８の投入オリフィス８ａから下流に設置され、シリンダ１の内壁とスクリュ２の壁部２ａとの間の距離の途中で終わっている管状ノズル３ａが、孔部３に接続されている。第２の孔部３が、発泡剤の流動方向Ｈに設置され、スクリュ２の壁部２ａから突出している別の管状ノズル３ａが、孔部３に接続され、シリンダ１の内壁の近くで終わっている。さらに第３の孔部３が、発泡されるポリマーの流動方向Ｈにおいて、第１の孔部３の反対側のコア２ｃの反対側に設置され、さらに別の管状ノズル３ａが第３の孔部３に接続されており、このさらに別の管状ノズル３ａは、スクリュ２の壁部２ａから突出して、シリンダ１の内壁とスクリュ２の壁部２ａとの間の内部空間５で、スクリュ２の壁部２ａの近くで終わっている。

もちろん、数個の孔部３とそれらに取り付けられた複数のノズル３ａとは、孔部３の数がスクリュ２のせん断強度に悪影響を及ぼさない限り、スクリュ２の壁部２ａの外周沿いにスクリュ２の複数の螺旋状フライト２ｂ間において任意の距離で離間して設置できる。本実施態様においては、孔部に接続するノズル３ａがない孔部３がさらに存在する。方向Ｈ沿いに、異なる高さを有する複数のノズル３ａが、それらの複数のノズルオリフィス３ａａを経て、空間５内を流動するポリマーのすべての層に発泡剤を送給し（図３ｂ、３ｃ、３ｄも参照）、ポリマー／発泡剤の混合物が不均一になる又はいかなる発泡剤の緩衝帯がその中にできるのを防ぐ、つまり、さらなる混合手段を加える必要性がなくなる。流入路７の長さは、実験に基づいて決定できる。前記長さは、十分に均一な混合物が押出機オリフィス８ｂ内に存在する点までの距離を方向Ｈ沿いに延びていることが好ましい。本実施態様において、図１の矢印９により参照されるとおり、スクリュ２は、方向Ｈに平行な軸沿いに、ある限界内でシリンダ１中を前後に動くことができ、ある種の射出成形操作に有利である。したがって、マイクロセルラー発泡体製造用の本発明の発泡剤を送給する手段は、少なくとも１つのノズル３ａであり、内部空間５と連通するノズルオリフィス３ａａを有し、ノズルオリフィス３ａａと表面２ｃ１との間の距離がゼロ（０）よりも大きいように、すなわち、発泡剤がポリマー表面ではなくポリマー塊の内部に送給できるように、コア２ｃの表面２ｃ１とシリンダ１の内面１ａとの間に設置される。押出機シリンダ１と、コア２ｃ回りに動く螺旋状フライト２ｂを有するスクリュ２との間の空間に設置されるノズル３ａの長さは、任意である。

図２は、本発明のマイクロセルラー発泡体製造用押出機の第２の実施態様を示す。本実施態様において、スクリュ２には流入路７がないが、それは空間５に突出している少なくとも１つのノズル３ａがシリンダ１の壁部１ｂに形成された孔部３に接続されているからである。もちろん、ノズル３ａは、シリンダ１の壁部１ｂに沿って互いに任意の短い距離で設置することができないが、その理由は、ノズル３ａが螺旋状フライト２ｂと干渉することを防ぐようにするために、空間５に突出しているノズル３ａの位置に対応する断面においてスクリュ２の螺旋状フライト２ｂを遮らなければならないからである。したがって、本実施態様において、スクリュ２は、シリンダ１中の流動方向Ｈと平行には全く又は殆ど動くことができない。

図３ａ〜３ｄは、本発明の第１の有利な実施態様で用いられるノズル３ａの異なる実施態様を示す。図３ａに示したノズル３ａは実質的にスクリュ２に形成された孔部３であり、空間５に突出してはいない；したがって、このノズル３ａを用いると、発泡剤は、スクリュ２に接しているポリマーの塊の層中に送給できる。図３ｂに示したノズル３は、空間５に深く突出している；したがって、発泡剤は、このノズルを介してシリンダ１の内壁に接しているポリマーの塊の層中に送給できる。図３ｃに示したノズル３は、空間５の中央域に突出している；したがって、発泡剤は、空間５を流動しているポリマーの塊の中央の層中にこのノズルを介して送給できる。スプレーヘッド１２が図３ｄに示したノズル３ａの空間５に突出している上部ノズルオリフィス３ａａに設置され、これにより溶融体と発泡剤の混合速度もその混合物の均一性も増大させる。

図３ａ〜３ｄに示したノズル３ａの有利な組合せを用いると、技術水準の任意のアプローチ、例えば、単独の混合手段の使用と比較して、実質的にさらに良好な均一性を達成できる。ノズル３ａは混合手段としても作用するので、組成物の混合プロセスは、発泡剤導入の場所で直ちに始まる。このようにして、スクリュ２に沿って生じる混合ゾーンの長さを短くできる。

図３ｂ〜３ｄに示した前記実施態様に記載したとおり、複数のノズル３ａが、両端が開放している管状ノズル３ａだけではなく、好ましくはスプレーノズル１２が設けられている場合には、ポリマーが入る点から測定して方向Ｈに沿ったさらに短い区域沿いに、補助混合手段なしに、ポリマー／発泡剤の混合物の十分な均一性を達成もできる。

そのために、さらに、本発明のさらに複雑なノズル３ａが提供されるが、それにより混合物の均一性をさらに向上できる。図４に示したノズル３ａは、スクリュコア２ｃの表面２ｃ１から測定して異なる高さで壁部に形成した穴部３１をさらに有する；このようにして、発泡剤は、単一のノズル３ａによって異なる高さで空間５に送給できる。

図５に示したノズル３ａの好ましい実施態様において、発泡剤は、焼結金属スリーブ３２の多孔部を経て空間５に送給できる。金属製スリーブ３２がノズル３ａの接続要素３３に取り付けられ、これはさらにスクリュコア２ｃの壁部２ｃに形成された孔部３に接続される。このアプローチにより、発泡剤は、金属スリーブ３２の外面に密に載置された多孔部を経て、ノズル３ａの高さ沿いに、空間５に連続的に送給できる。これにより、ノズル３ａは、その表面に多数のノズルオリフィス３ａａを多孔部として有する金属製スリーブ３２自体であり、複数の細孔ノズル３ａａの軸ｔがそれぞれノズル３ａの軸Ｔと一定の角度をなす。

図６に示したノズル３ａの投入開口部１５は、孔部３に接続されている。ノズル３ａの実施態様は図４に示したノズル３ａの実施態様と同様であるが、ただし、穴部１８を有する回転部分１９がノズル３ａに設けられていることを除く。回転部分１９は、ノズル３ａの軸Ｔ回りに回転可能である。少なくとも１つの穴部１８を経て導入される発泡剤は、孔部１８がノズル３ａの少なくとも１つの孔部１７と重なる場合に、回転部分１９の穴部１８を経て空間５に送給される。このアプローチにより、発泡剤が、不連続的に脈動しながら溶融体中に流入可能である。回転部分１９に設置された少なくとも１つの羽根２１により加えられた力の回転トルクの印加によって、回転部分１９の回転運動は、溶融体が空間５中を進むことによって与えられる。数個の孔部１７を、異なる高さでノズル３ａに形成することができる。本実施態様において、ノズル３ａのノズルオリフィス３ａａの軸ｔが、ノズル３ａの軸Ｔに直交している。図中、１６は孔部、２０は回転体部である。

図７及び７ａは本発明のマイクロセルラー発泡体製造装置のさらなる実施態様を示し、本実施態様は第２の実施態様と同様ではあるが、ノズル３ａがシリンダ１の壁部１ｂに形成した孔部から突出してはいないものの、ノズル３ａは、多孔質構造を有して空間５の断面に設置されたスプレーディスク３２であり、その外周沿いにシリンダ１の壁部１ｂに置かれている。複数のノズルオリフィス３ａａが多孔部としてディスク３２ａの表面Ｆに設置され、ディスク３２ａのマントルＰが孔部３近傍でシリンダ１の内面１ａと接触している。ディスク３２ａのマントルＰ上には、発泡剤用流路３５が形成され、ディスク３２ａの複数の表面Ｆ間には、溶融体用流路３６が形成されている。ディスク３２ａは多孔質構造を有し、例えば焼結金属製である；したがって、その全延長上にわたって孔部３から空間５までの発泡剤の輸送に適している。したがって、ノズル３ａがディスク３２ａ自体であり、数個の多孔性ノズルオリフィス３ａａがその表面に設置されている。ディスク３２ａは中央孔部を有し、スクリュ２に対してディスク３２ａの自由回転ができるように、スクリュ２にベアリングを介して取り付けられている。複数の段付き肩部３３がディスク３２ａのベアリングの両側でスクリュ２に形成され、ディスク３２ａが方向Ｈに動くことを防止することにより、ディスク３２ａとスクリュ２の相対的位置が固定されている。好ましい実施態様において、発泡剤用流路３５がディスク３２ａのマントルに円周方向に形成され（図７ａ）、それにより孔部３から出た発泡剤がディスク３２ａの多孔質組織へ入る面を大きくし、かつ、ディスク３２ａのマントルの外周沿いに均等に発泡剤を分散させる。方向Ｈと平行に設置された流路３６を通過した溶融ポリマーが、流路３６の壁部から出た発泡剤と混じり合う。図中、３１は穴部、２９（１）はシリンダ、３０（２）はスクリュ、及び３４はディスクである。

図８及び８ａに示したさらに好ましい実施態様において、ディスク３２にはスクリュ２に固く取り付けられてそれとともに回転するチョッパ羽根４０が設けられている；その回転中、チョッパ羽根４０は、孔部３によりディスク３２に形成された流路３７に接続されている発泡剤用の開口部３８を一時的に塞ぐ。材料の回転中、チョッパ羽根４０が、物質流、すなわち、方向Ｈの流路３６にディスク３２を経て通過する溶融体／発泡剤の混合物を遮ることにより、溶融体／発泡剤の混合物を周期的に均一にする。

図９及び９ａに示した有利な実施態様において、少なくとも２枚のディスク３２、図示した実施態様では３枚のディスク３２が、連続して備えられ、これらのディスク３２がスクリュ２（図示せず）又はシリンダ１に取り付けられている。このようにして、溶融体の流路３６の壁部から溶融体の空間５に発泡剤を導くことにより、適切な混合が達成できる。

図１０に示した実施態様において、内部円錐歯を有し、スクリュ２（図示せず）に固定されて、かつ、それとともに回転する２枚のはめ歯歯車５０に設置された数個のノズル３ａの集合体により、ノズル３ａが形成されている。発泡剤用であり、複数のノズル３ａとシリンダ１に壁部１ｂに形成された孔部３とを接続する空隙部４５が、はめ歯歯車５０間に形成されている。複数のノズル３ａ間に形成された溶融体の流路３６により、溶融体の流動が可能になる。図中、４６は空間、４７は内側シリンダ、４８（２）はスクリュ、及び４９（３ａ）はノズルである。

図１１は、本発明で用いるガス供給ノズルの実施態様を示し、逆止弁が設けられている。図中、２２は発泡剤の投入口であるノズル、２３は発泡剤の吐出口であるノズル、２４は発泡剤の逆止用ボール、及び２５は密閉面である。

図１２は、本発明で用いるガス供給ノズルの別の実施態様を示す。右側の６つの図は、数種類のノズルの断面図を概略的に示す。図中、２６は発泡剤の投入口であるノズル、２７は発泡剤の吐出口であるノズル、及び２８は流路である。

図１３は、図１２に示したノズルの別のノズル実施態様を示す。この図１３のノズルは、テーパー付きである。テーパー付きノズルは、その周りにポリマー流の乱流を引き起こし、ポリマー基材と注入されたガスとの混合を強化する。

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。

本願は、２０１２年３月９日にハンガリー国で特許出願された特許出願第ＨＵ１２００１５６号に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。

１押出機シリンダ
１ａ内面
１ｂ壁部
２押出機スクリュ
２ａ壁部
２ｂ螺旋状フライト
２ｃコア
２ｃ１表面
３孔部
３ａ管状ノズル
３ａａノズルオリフィス
５内部空間
７内部流入路
８供給部
８ａ供給部入口
８ｂ押出出口
１２スプレーヘッド
１５投入開口部
１６、１７、１８孔部
１９回転部分
２１羽根
３１穴部
３２焼結金属スリーブ（又はスプレーディスク）
３２ａ、３２ａａディスク
３３接続要素（又は段付き肩部）
３５、３６、３７流路
３８開口部
４０チョッパ羽根
４５空隙部
５０はめ歯歯車
Ｂ少なくとも１つの孔部３に対する投入開口部
Ｆディスクの表面
Ｈ流動の方向
Ｐマントル
Ｔノズル３ａの軸
ｔノズルオリフィス３ａａの軸

Claims

マイクロセルラー発泡体製造装置であって、押出機シリンダ（１）と、その内部に螺旋状フライト（２ｂ）が設けられてなりかつコア（２ｃ）の周囲を動く押出機スクリュ（２）とが設置され、前記装置が、前記シリンダ（１）と前記押出機スクリュ（２）とにより画定された内部空間（５）へのポリマー基材の供給に適してなり、前記シリンダ（１）に形成されてかつ前記内部空間（５）と連通する供給部入口（８ａ）に接続されてなる供給部（８）を有し、押出口（８ｂ）が前記シリンダ（１）に形成され、前記装置が、前記内部空間（５）に発泡剤を供給する手段と前記スクリュ（２）を回転させる手段とをさらに具備してなり、
前記発泡剤を供給する手段が孔部（３）に接続された少なくとも１つのノズル（３ａ）であり、前記内部空間（５）に開口した前記ノズルのノズルオリフィス（３ａａ）が、前記ノズルオリフィス（３ａａ）と表面（２ｃ１）との間の距離がゼロ（０）よりも大きいように、前記コア（２ｃ）の表面（２ｃ１）と前記シリンダ（１）の内面（１ａ）との間に設置されていることを特徴とする、マイクロセルラー発泡体製造装置。
投入開口部（Ｂ）を有する発泡剤流入路（７）が前記スクリュ（２）のコア（２ｃ）に形成され、前記ノズル（３ａ）が前記スクリュ（２）の壁部（２ａ）に形成された前記孔部（３）に接続され、前記孔部（３）が前記流入路（７）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が多孔質表面の多孔部であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記ノズル（３ａ）に前記ノズル（３ａ）の軸（Ｔ）回りに回転可能な回転部分（１９）が設けられ、前記ノズルオリフィス（３ａａ）の軸（ｔ）が前記軸（Ｔ）と一定の角度をなし、前記回転部分（１９）に羽根（２１）が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記ノズル（３ａ）の軸（Ｔ）が前記ノズルオリフィス（３ａａ）の軸（ｔ）と平行であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記ノズル（３ａ）が前記シリンダ（１）の壁部（１ｂ）に形成された前記孔部（３）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が前記内部空間（５）に設置されたディスク（３２ａ）の表面（Ｆ）に設置され、前記ディスク（３２ａ）のマントル（Ｐ）が前記孔部（３）近傍で前記シリンダ（１）の内壁（１ａ）に接触しており、前記発泡剤を導く流路（３５、３７）が前記ディスク（３２ａ）のマントル（Ｐ）に形成され、溶融体流路（３６）が前記ディスク（３２ａ）の２つの表面（Ｆ）間に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記ディスク（３２）が焼結金属製であり、前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が前記ディスク（３２）の多孔質表面（Ｆ）の多孔部であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が前記ディスク（３２）の２つの表面（Ｆ）間に形成された溶融体流路（３６）の内面に設置されていることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
少なくとも２枚のディスク（３２）が隣接して設置され、第１のディスク（３２）が前記スクリュ（２）に取り付けられている一方、第２のディスク（３２）が前記シリンダ（１）の内面（１ａ）に取り付けられていることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
マイクロセルラー発泡体製造方法であって、押出機シリンダ（１）と、その内部に設けられた、螺旋状フライト（２ｂ）を備えてコア（２ｃ）の周囲を動く押出機スクリュ（２）との間に形成された内部空間（５）に、スクリュ（２）が回転している間、ポリマー基材と発泡剤とを供給する工程と、前記シリンダ（１）から押出口（８ｂ）を経て前記ポリマー基材と前記発泡剤とを含んでなる組成物を押し出す工程とを含んでなる方法であって、
前記発泡剤が少なくとも１つのノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）を経て前記内部空間（５）に計量され、前記ノズルオリフィス（３ａａ）が、前記ノズルオリフィス（３ａａ）と前記表面（２ｃ１）との間にゼロ（０）よりも大きい距離で、前記コア（２ｃ）の表面（２ｃ１）と前記シリンダ（１）の内面（１ａ）との間に設置されていることを特徴とする、マイクロセルラー発泡体製造方法。
前記発泡剤が、前記スクリュ（２）のコア（２ｃ）に形成されて投入開口部（Ｂ）を有する流入路（７）と、前記スクリュ（２）の壁部（２ａ）に形成されて前記表面（２ｃ１）を前記流入路（７）に接続している孔部（３）とを経て、前記ノズル（３ａ）に計量されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
前記発泡剤が、前記シリンダ（１）の壁部（１ｂ）に形成された孔部（３）を経て、前記ノズル（３ａ）に計量されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
前記コア（２ｃ）の周りに設置されたディスク（３２）が内部空間（５）に設置され、溶融体流路（３６）が前記ディスク（３２）の２つの表面（Ｆ）間に形成され、前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が前記ディスク（３２）上に載置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が前記ディスク（３２）の表面（Ｆ）に設置されていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
前記ノズル（３ａ）のノズルオリフィス（３ａａ）が前記溶融体流路（３６）の内面に設置されていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
少なくとも２枚の連続したディスク（３２）が用いられ、前記ディスク（３２）が前記スクリュ（２）又はシリンダ（１）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。