JP2022054414A - 成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形方法の提供。【解決手段】本発明の成形方法は、金型キャビティと、当該金型キャビティと連通される供給ポートと、前記金型キャビティに接続される連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、注入装置の吐出口を前記供給ポートに係合させる工程と、前記注入装置により、前記供給ポートから発泡剤を含む成形材料を前記金型キャビティ内に注入する工程と、前記連接点を介して前記金型キャビティ内に気体を注入し、前記金型キャビティ内部の圧力を所定の圧力まで高め、前記発泡剤を超臨界状態に維持する工程と、を含む。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年９月２５日出願の米国仮特許出願第６３／０８３，５０９号と、２０２１年５月２５日出願の米国特許出願第１７／３３０，２２２号に対する優先権を主張するものであり、上記（仮）特許出願の開示を参照により本明細書に援用する。

本発明は、成形方法に関し、特に、射出成形または押出成形での使用に適した成形方法に関する。

発泡ポリマー成形品は、高強度、軽量、耐衝撃性、良好な遮音性、断熱性等、多くの利点を有している。発泡ポリマー成形品は、射出成形または押出成形により所定の形状を有する成形品とすることができる。例えば、高分子材料と発泡剤を含む成形材料が用意され、成形装置の金型のキャビティ内に射出または押出され、所望の発泡ポリマー成形品が形成される。発泡ポリマー成形品の特性や用途は、成形方法を調整することで変えることができる。

一般に、発泡ポリマー成形品の外観および物理的性質は、成形工程により直接影響を受けるため、成形工程の設計は、成形材料が金型キャビティ内に均一かつ迅速に分布するように成形材料の発泡剤の性質を考慮しなければならない。また、成形工程における成形材料中の気泡孔の分布密度が高く均一になるようにして、発泡ポリマー成形品の本来の物理的性質を保持する必要がある。成形装置を用いて成形された発泡ポリマー成形品には、多くの利点と用途があるが、その欠点がもたらし続けている限界と制限を減少する必要がある。

本発明の目的は、混合物の押出システムと押出方法を提供することにある。

本発明の一実施態様によれば、成形方法が開示される。前記成形方法が、金型キャビティと、前記金型キャビティと連通される供給ポートと、前記金型キャビティに接続された連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、注入装置の吐出口を前記供給ポートに係合させる工程と、前記注入装置により、前記供給ポートから発泡剤を含む成形材料を前記金型キャビティ内に注入する工程と、前記連接点を介して前記金型キャビティ内に気体を注入し、前記金型キャビティ内部の圧力を所定の圧力まで高め、前記発泡剤を超臨界状態に維持する工程と、を含む。

本発明の一実施態様によれば、成形方法が開示される。前記成形方法が、金型キャビティと、前記金型キャビティと連通される供給ポートと、前記金型キャビティに接続される連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、前記成形装置の上方に配置され、吐出口を含む注入装置を提供する工程と、前記吐出口を前記供給ポートに係合させる工程と、高分子材料と発泡剤を含む成形材料を前記供給ポートから前記金型キャビティ内に供給する工程と、前記成形材料を供給した後、前記金型キャビティ内の第１圧力を検出する工程と、前記連接点を介して前記金型キャビティ内に気体を注入し、前記金型キャビティ内部の圧力を、前記第１圧力から、前記第１圧力より実質的に高い第２圧力まで高める工程と、を含む。

本発明の態様は添付の図面と以下の詳細な説明からより理解されるであろう。業界における標準的慣行に従い、多様な特徴が正確な縮尺率ではないことに注意すべきである。実際、多様な特徴の寸法は、説明を明確にするために、任意に増減されていることがある。

本発明の一実施態様による成形方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施態様による成形方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施態様による射出成形方法の例示的な工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による射出成形方法の例示的な工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による射出成形方法の例示的な工程を示す概略断面図である。 本発明の一実施態様による射出成形方法の例示的な工程を示す概略断面図である。

以下で、本発明の異なる特徴を示すために異なる実施形態または実施例を開示する。本発明を簡易に示すために、部材と配置の具体例を以下で示す。当然、それらは例示的であり、限定する意図はない。例えば、以下の説明で、第２の要素上における第１の要素の形成には、第１の要素と第２の要素が直接接触した実施形態を含んだり、第１の要素と第２の要素間に別の要素が含まれ、第１の要素と第２の要素が必ずしも直接接触していない実施形態を含んだりすることがあり得る。さらに、本発明は異なる実施例で参照符号（数字及び（または）文字）を繰り返し使用することがある。この繰り返しは簡易性と明確性を目的としており、それ自体が論じられている異なる実施例及び（または）構成間の関係を決定付けることはない。

また、「の真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「の下（ｂｅｌｏｗ）」、「の下方（ｌｏｗｅｒ）」、「の上（ａｂｏｖｅ）」、「の上方（ｕｐｐｅｒ）」空間的相対語（ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｔｅｒｍ）は、図面に示されるような１つの要素または特徴と他の要素または特徴との間の関係を説明するための記述を容易にするために、本明細書で使用されることがある。空間的相対語は、図面に描写された向きの他に使用または操作における装置の様々な向きを含むことを意図する。装置は異なる方向に向けられて（９０度回転されている、または他の向きになっている）もよく、本明細書で使用される空間的相対記述はそれに応じて解釈されるべきである。

本発明の広範囲で示す数値的範囲及びパラメータは近似値であるが、具体例に記載の数値は可能な限り正確に報告する。但し、いずれの数値もそれらの各試験測定値において見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に包含する。本明細書で使用される「約」という用語は、通常与えられた値または範囲の１０％、５％、１％または０．５％以内を指す。または、「約」という用語は、当業者により検討されたとき許容可能な標本平均の標準誤差内を指す。運用例／実施例を除き、またはその他明示的に記載がない限り、ここに開示されている材料の数量、時間の長さ、温度、動作条件、量の割合などについてのすべての数値的範囲、数量、値、割合は、すべての場合において「約」という用語によって修正されると理解されるべきである。したがって、特にそうではないことが示されない限り、本発明及び添付の特許請求の範囲に記述されている数値パラメータは、所望に応じて変動し得る。最後に、各数値的パラメータは、報告された有効な数字の数を考慮し、また通常の概算方法を適用することによって解釈されるべきである。本明細書において範囲は１つの終点からもう１つの終点まで、または２つの終点の間として表される。本明細書に開示されるすべての範囲は、別途そうではない旨の記載がない限り、終点を含む。

本発明は、発泡剤を含む成形材料を金型キャビティ内に注入した後、上記金型キャビティ内部の圧力を調整または増加する工程を含む成形方法を開示する。

図１は本発明の一部の実施態様に基づく成形方法１００を示すフローチャートである。上記成形方法１００はいくつかの工程を含む。上記成形方法１００は、金型キャビティと、当該金型キャビティと連通された供給ポートと、上記金型キャビティに接続された連接点と、を含む成形装置を提供する工程１０１と、注入装置の吐出口を上記供給ポートに係合させる工程１０２と、上記注入装置により、上記供給ポートから発泡剤を含む成形材料を上記金型キャビティ内に注入する工程１０３と、上記連接点を介して上記金型キャビティ内に気体を注入し、上記金型キャビティ内部の圧力を所定の圧力まで高め、上記発泡剤を超臨界状態に維持する工程１０４と、を含む。

図２は本発明の一部の実施態様に基づく成形方法２００を示すフローチャートである。上記成形方法２００はいくつかの工程を含む。上記成形方法２００は、金型キャビティと、当該金型キャビティと連通された供給ポートと、上記金型キャビティに接続された連接点と、を含む成形装置を提供する工程２０１と、上記成形装置の上方に配置され、吐出口を含む注入装置を提供する工程２０２と、上記吐出口を上記供給ポートに係合させる工程２０３と、高分子材料と発泡剤を含む成形材料を上記供給ポートから上記金型キャビティ内に供給する工程２０４と、上記成形材料を供給した後、上記金型キャビティ内の第１圧力を検出する工程２０５と、上記連接点を介して上記金型キャビティ内に気体を注入し、上記金型キャビティ内部の圧力を、上記第１圧力から、上記第１圧力より実質的に高い第２圧力まで高める工程２０６と、を含む。

本発明の概念および上記成形方法１００、２００を例示するために、様々な実施態様を以下に示す。しかしながら、本発明は特定の実施態様に限定されることを意図していない。さらに、異なる実施態様で例示された要素、条件、またはパラメータは、使用される要素、パラメータ、または条件が矛盾しない限り、組み合わせや変更を通じて異なる実施態様の組み合わせを形成することができる。図示を容易にするために、類似または同一の機能および特性を有する符号は、異なる実施態様および図において繰り返し用いられる。上記射出成形方法の様々な工程及びその結果形成される成形品は、図３から図６のいずれかに示すように、様々な構成であり得る。図３から図６に示す工程は、図１と図２に示す成形方法１００と成形方法２００のプロセスフローにもそれぞれ概要的に反映されている。

図３は成形装置３０１を示す概略断面図である。一部の実施態様において、図３に示すように、成形装置３０１が提供される、または受け入れられる。一部の実施態様において、上記成形装置３０１の上方に配置される注入装置３０２が提供される、または受け入れられる。それぞれの工程は、図１に示すプロセスフローにおける上記成形方法１００の工程１０１として、および図２に示すプロセスフローにおける上記成形方法２００の工程２０１と２０２として、示されている。

一部の実施態様において、上記成形装置３０１は、金型キャビティ３０１ｃ内において、発泡ポリマー成形品などの成形品を形成するように構成される。一部の実施態様において、成形材料を含む流体または液体が上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入された後、上記成形品が一定時間後に上記金型キャビティ３０１ｃ内で形成される。一部の実施態様において、上記成形装置３０１が閉じられたとき、上記金型キャビティ３０１ｃが密封される。

一部の実施態様において、上記成形装置３０１は、第１金型３０１ａと、第２金型３０１ｂを含む。一部の実施態様において、上記第１金型３０１ａは、寸法、形状などいくつかの性質において、上記第２金型３０１ｂに対応している。上記第１金型３０１ａは、上記第２金型３０１ｂ上に配置され、上記第２金型３０１ｂと係合することができる。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃは、上記第１金型３０１ａと、当該第１金型３０１ａに対応し、その上方に配置された上記第２金型３０１ｂにより定義される。

一部の実施態様において、上記成形装置３０１はさらに、上記金型キャビティ３０１ｃと連通される供給ポート３０１ｄと、上記金型キャビティ３０１ｃに接続される連接点３０１ｅを含む。

一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは上記成形装置３０１を貫通して延伸される。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは上記第１金型３０１ａを貫通して延伸される。上記供給ポート３０１ｄは、上記流体または液体が通過できるように構成される。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃは上記供給ポート３０１ｄを介してアクセスすることができる。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは、上記第１金型３０１ａまたは上記第２金型３０１ｂに配置される。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは、上記注入装置３０２などと係合するように構成される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２により収容される成形材料などは、上記注入装置３０２から上記供給ポート３０１ｄを介して上記金型キャビティ３０１ｃ内へ流動することができる。

一部の実施態様において、上記連接点３０１ｅは、上記成形装置３０１を貫通して延伸された通路を含む。一部の実施態様において、上記連接点３０１ｅは、上記第２金型３０１ｂを貫通して延伸された通路を含む。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃは上記連接点３０１ｅを介してアクセスすることができる。一部の実施態様において、上記連接点３０１ｅは、上記第１金型３０１ａまたは上記第２金型３０１ｂに配置される。一部の実施態様において、上記連接点３０１ｅは、流体または液体が通過できるように構成される。一部の実施態様において、上記連接点３０１ｅは、気体が通過できるように構成される。簡易性と明確性のため、図３には上記連接点３０１ｅが１つのみ図示されているが、上記第１金型３０１ａ及び（または）上記第２金型３０１ｂには任意の適切な数の上記連接点３０１ｅを構成できると理解してもよい。

一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄと上記連接点３０１ｅは互いに分離される。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄと上記連接点３０１ｅは、上記金型キャビティ３０１ｃの互いに反対側に向いている両面に配置される。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは上面から見ると、上記連接点３０１ｅと重なり合う。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは上面から見ると、上記連接点３０１ｅからずれている。

上記注入装置３０２は、流体または液体を上記注入装置３０２の吐出口３０２ａから吐出するように構成される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２は上記供給ポート３０１ｄの上方に配置される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２は上面から見ると、上記供給ポート３０１ｄと重なり合う。一部の実施態様において、上記吐出口３０２ａは上面から見ると、上記供給ポート３０１ｄと重なり合う。一部の実施態様において、上記吐出口３０２ａの寸法は、上記供給ポート３０１ｄの寸法に対応する。

図４は成形装置４０１を示す概略断面図である。一部の実施態様において、図４に示すように、上記成形装置４０１が提供される、または受け入れられる。それぞれの工程は、図１に示すプロセスフローにおける上記成形方法１００の工程１０１として、および図２に示すプロセスフローにおける上記成形方法２００の工程２０１として、示されている。

一部の実施態様において、型締力が上記成形装置４０１に加えられる。一部の実施態様において、上記成形装置４０１は、第１金型３０１ａと、第２金型３０１ｂと、金型キャビティ３０１ｃと、第１モールドベース３０１ｆと、第２モールドベース３０１ｇと、上記成形装置４０１をクランプするためのクランプユニット４０２と、を含む。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃは、上記第１モールドベース３０１ｆと、当該第１モールドベース３０１ｆに対応し、その下方に配置された上記第２モールドベース３０１ｇにより定義される。一部の実施態様において、上記第１金型３０１ａは上記第１モールドベース３０１ｆ内に配置され、上記第２金型３０１ｂは上記第２モールドベース３０１ｇに対応してその上方に配置される。一部の実施態様において、上記第２モールドベース３０１ｇは、寸法、形状などいくつかの性質において、上記第１モールドベース３０１ｆに対応している。上記第１モールドベース３０１ｆは上記第２モールドベース３０１ｇ上方に配置することができる。

一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは、上記第１金型３０１ａと上記第１モールドベース３０１ｆを貫通して延伸される。一部の実施態様において、上記連接点３０１ｅは、上記第２金型３０１ｂと上記第２モールドベース３０１ｇを貫通して延伸される。一部の実施態様において、注入装置３０２が上記成形装置４０１の上方に配置される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２は上記第１モールドベース３０１ｆの上方に配置される。

一部の実施態様において、上記クランプユニット４０２は上記第１モールドベース３０１ｆと上記第２モールドベース３０１ｇとの間に配置される。一部の実施態様において、上記第２モールドベース３０１ｇは、上記クランプユニット４０２により上記第１モールドベース３０１ｆと結合される。一部の実施態様において、上記クランプユニット４０２は上記第１金型３０１ａと上記第２金型３０１ｂに隣接する。一部の実施態様において、上記成形装置４０１は、複数のクランプユニット４０２を含む。一部の実施態様において、上記クランプユニット４０２は、上記第２金型３０１ｂと上記第１金型３０１ａに型締力を加えるように構成される。上記型締力は、上記第１モールドベース３０１ｆ上で上記第２モールドベース３０１ｇに向かって、またはその逆に、加えられる。

一部の実施態様において、上記第１金型３０１ａと上記第２金型３０１ｂは、上記クランプユニット４０２により提供される上記型締力によって、相互に係合を維持することができる。つまり、上記成形装置４０１は、図４に示すように、上記クランプユニット４０２からの上記型締力によって、閉鎖構成を維持することができる。一部の実施態様において、上記型締力は射出成形工程中、連続して加えることができる。一部の実施態様において、上記保持力は約５ニュートン（Ｎ）から１５Ｎの範囲である。一部の実施態様において、上記型締力は約１０Ｎである。一部の実施態様において、上記成形装置４０１は射出成形工程中、上記クランプユニット４０２からの上記型締力によって、上記閉鎖構成に維持される。

一部の実施態様において、上記成形方法１００、２００は、図３に示す上記成形装置３０１によって、または図４に示す上記成形装置４０１によって実行される。一部の実施態様において、図３と図４に示すように、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力が検出される。一部の実施態様において、各成形装置３０１、４０１はさらに、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力を検出するように構成される感圧ユニット３０３を含む。一部の実施態様において、上記発泡ポリマー成形品の性質は、上記成形材料における気孔の大きさと分布により影響を受け、そのうち、上記気孔の大きさと分布は温度、圧力、供給速度に関連している。上記感圧ユニット３０３は特定の種類に限定されず、圧力を感知することができ、かつ上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力を感知した後、圧力に関する情報を提供できればよい。上記感圧ユニット３０３は、上記金型キャビティ３０１ｃ内の条件を検出し、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力は上記圧力に関する情報に基づいて調整され、得られる上記発泡ポリマー成形品が所望する所定の形状と性質を有するようにすることができる。

一部の実施態様において、上記感圧ユニット３０３は上記金型キャビティ３０１ｃ内に配置される。一部の実施態様において、上記感圧ユニット３０３は上記第１金型３０１ａまたは上記第２金型３０１ｂ内に配置される。一部の実施態様において、上記感圧ユニット３０３は、上記金型キャビティ３０１ｃの内部側壁３０１ｈに、上記供給ポート３０１ｄから遠ざけて配置される。一部の実施態様において、上記成形装置３０１は複数の上記感圧ユニット３０３を有する。上記複数の感圧ユニット３０３の数量と位置は特に限定されず、例えば、上記感圧ユニットは、上記金型キャビティ３０１ｃの内部側壁３０１ｈに、相互に間隔をあけて配置する、及び（または）上記供給ポート３０１ｄ内の任意の位置、及び（または）上記連接点３０１ｅの任意の位置とすることができる。ただし、本発明はそれらに限らない。

一部の実施態様において、各成形装置３０１、４０１はさらに制御システム３０４を含む。上記制御システム３０４は、上記金型キャビティ３０１ｃ内への気体の注入と、上記金型キャビティ３０１ｃ内の上記圧力を制御するように構成される。一部の実施態様において、上記感圧ユニット３０３が上記圧力に関する情報を上記制御システム３０４に提供し、上記制御システム３０４が上記圧力に関する情報に基づいて、気体の供給条件を調整する。一部の実施態様において、上記制御システム３０４は、上記圧力に関する情報に基づいて、上記気体が上記金型キャビティ３０１ｃに出入する条件をリアルタイムで調整し、上記発泡ポリマー成形品を成形するプロセス中、上記金型キャビティ３０１ｃ内の上記圧力が常に適切な圧力または所定の圧力範囲にあるようにする。一部の実施態様において、上記制御システム３０４はさらに、上記供給ポート３０１ｄ、上記注入装置３０２、上記吐出口３０２ａの供給条件を制御する。一部の実施態様において、上記制御システム３０４、上記連接点３０１ｅ、上記注入装置３０２、上記吐出口３０２ａ、上記供給ポート３０１ｄは電気的に接続される。

一部の実施態様において、図３と図４に示すように、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力が第１の所定の圧力まで高められる。一部の実施態様において、最初に第１気体が上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入される。一部の実施態様において、上記第１気体は上記連接点３０１ｅを介して注入される。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄは上記第１気体が上記連接点３０１ｅを介して注入される間、閉鎖構成の状態にある。一部の実施態様において、上記第１気体の例としては、不活性気体、窒素、二酸化炭素等が含まれる。一部の実施態様において、成形材料が上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入される前、上記金型キャビティ３０１ｃに上記第１気体が充填されることにより上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力が高められる。一部の実施態様において、上記型締力が上記クランプユニット４０２により上記成形装置４０１に加えられ、その後上記第１気体が上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入される。

一部の実施態様において、上記成形方法１００、２００はさらに、上記感圧ユニット３０３によって検出された上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力に基づき、上記制御システム３０４を使用して、上記金型キャビティ３０１ｃ内への上記気体と上記成形材料の注入を制御する工程を含む。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力は、上記第１気体を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入することにより、１大気圧（ａｔｍ）から上記第１の所定の圧力まで高められる。一部の実施態様において、上記第１気体は、上記金型キャビティ３０１ｃが上記第１の所定の圧力に到達するまで、上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入される。一部の実施態様において、上記第１の所定の圧力は約５ｋｇ／ｃｍ２～２０ｋｇ／ｃｍ２の範囲である。一部の実施態様において、上記第１の所定の圧力は約１０ｋｇ／ｃｍ２である。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃが上記第１の所定の圧力に到達したとき、上記連接点３０１ｅは閉鎖状態にあり、上記第１気体が上記金型キャビティ３０１ｃに対して流入または流出できなくなる。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃが上記第１の所定の圧力を維持するため、上記型締力は上記クランプユニット４０２により継続して上記成形装置４０１に加えられる。

一部の実施態様において、図５に示すように、上記注入装置３０２の上記吐出口３０２ａは上記供給ポート３０１ｄに係合される。それぞれの工程は、図１に示すプロセスフローにおける上記成形方法１００の工程１０２として、および図２に示すプロセスフローにおける上記成形方法２００の工程２０３として、示されている。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力が上記第１の所定の圧力まで高められた後、成形材料３０５を収容している上記注入装置３０２が上記成形装置３０１と係合される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２の上記吐出口３０２ａが上記供給ポート３０１ｄと係合され、上記成形材料３０５が上記吐出口３０２ａと上記供給ポート３０１ｄを介して上記注入装置３０２から上記金型キャビティ３０１ｃ内へ流入することができる。一部の実施態様において、上記注入装置３０２が上記供給ポート３０１ｄに係合された後、上記金型キャビティ３０１ｃ内の上記圧力が上記第１の所定の圧力まで高められる。

一部の実施態様において、上記成形材料３０５は、高分子材料と発泡剤を含む。一部の実施態様において、上記高分子材料は、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン（ＳＥＢＳ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＥＥ）または類似のものを含む。一部の実施態様において、上記成形材料３０５は発泡性材料を含む。

一部の実施態様において、上記発泡剤は物理添加剤または化学添加剤であり、加熱工程中に気体を放出し、それにより気泡を形成する。一部の実施態様において、上記発泡剤は、当業者の想到し得るところである任意の種類の物理発泡剤とすることができる。一部の実施態様において、上記発泡剤は超臨界流体である。上記超臨界流体は、二酸化炭素や窒素、炭化水素、クロロフルオロカーボン、またはそれらの混合物などの不活性ガスを含んでいてもよい。上記高分子材料と上記発泡剤の混合の技術的詳細は従来技術であるため、ここでは説明を省略する。上記発泡剤は、任意の流動可能な物理的状態、例えば、気体、液体または超臨界流体（ＳＣＦ）で供給されてもよい。一部の実施態様において、上記発泡剤は超臨界状態である。

上記注入装置３０２と上記成形装置３０１の係合後、一部の実施態様において、上記発泡剤を含む上記成形材料３０５が、上記注入装置３０２から上記金型キャビティ３０１ｃ内へ流入する。それぞれの工程は、図１に示すプロセスフローにおける上記成形方法１００の工程１０３として、および図２に示すプロセスフローにおける上記成形方法２００の工程２０４として、示されている。

その後、上記金型キャビティ３０１ｃに上記成形材料３０５が充填される。一部の実施態様において、上記成形材料３０５の供給時間は約０．５秒～約１秒間である。一部の実施態様において、上記成形材料３０５を上記注入装置３０２から上記金型キャビティ３０１ｃ内へ注入するための圧力は、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記第１の所定の圧力よりも実質的に高い。一部の実施態様において、上記成形材料３０５を上記注入装置３０２から注入するための上記圧力は、約１５０ｋｇ／ｃｍ２～約２５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲である。一部の実施態様において、上記成形材料３０５を上記注入装置３０２から注入するための上記圧力は、約２００ｋｇ／ｃｍ２である。

一部の実施態様において、上記成形材料３０５の上記金型キャビティ３０１ｃ内への注入中または注入後、上記金型キャビティ３０１ｃ内の上記圧力が減少することがあるが、これは圧力の低下によって高分子材料の早期発泡が起こるおそれがあるため、望ましくない。早期発泡によって、高分子材料から気泡が絞り出されたり、上記成形材料３０５中に形成される気泡の分布が不均一になったりするおそれがある。このため、早期発泡は、後に上記成形材料３０５から形成される成形品の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力は、上記第１の所定の圧力から上記第１の所定の圧力より実質的に低い第１圧力まで減少されてもよい。一部の実施態様において、上記金型キャビティ１０１ｃ内部の上記圧力は、上記発泡剤を超臨界状態に維持するために必要な圧力より実質的に低い上記第１圧力まで減少される。

一部の実施態様において、上記制御システム３０４が上記感圧ユニット３０３により提供される上記圧力に関する情報を受け取り、上記制御システム３０４が上記注入装置３０２と上記吐出口３０２ａの注入条件（上記吐出口３０２ａの注入時間、注入速度などを含むが、これらに限らない）を制御する。一部の実施態様において、上記制御システム３０４が上記感圧ユニット３０３により提供される上記圧力に関する情報を受け取り、かつ上記圧力に関する情報に基づいて、上記供給ポート３０１ｄの供給条件（上記供給ポート３０１ｄの供給時間、供給速度などを含むが、これらに限らない）を制御する。

一部の実施態様において、上記成形材料３０５の注入後、上記金型キャビティ３０１ｃ内の上記第１圧力が検出される。それぞれの工程は、図２に示すプロセスフローにおける上記成形方法２００の工程２０５として示される。一部の実施態様において、上記第１圧力は上記感圧ユニット３０３により検出される。

上記成形材料３０５を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入した後、一部の実施態様において、図６に示すように、上記注入装置３０２は上記成形装置３０１との係合が解除され、上記成形装置３０１から引き離される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２の上記吐出口３０２ａと上記供給ポート３０１ｄの係合が解除される。一部の実施態様において、上記成形材料３０５の注入後、上記供給ポート３０１ｄは閉鎖される。一部の実施態様において、上記注入装置３０２と上記成形装置３０１の係合が解除された後、上記供給ポート３０１ｄは閉鎖構成となる。一部の実施態様において、上記供給ポート３０１ｄの閉鎖と上記注入装置３０２の引き離しは同時に実行される。

上記成形材料３０５を上記金型キャビティ３０１ｃに注入した後、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力が高められる。一部の実施態様において、第２気体が上記連接点３０１ｅを介して上記金型キャビティ３０１ｃ内部に注入され、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力が高められる。一部の実施態様において、気体が上記連接点３０１ｅを介して上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入され、上記発泡剤を超臨界状態に維持するために、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力が所定の圧力まで高められる。一部の実施態様において、上記発泡剤を超臨界状態に維持するために、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力が第２の所定の圧力まで高められる。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は上記第１圧力より実質的に高い。それぞれの工程は、図１に示すプロセスフローにおける上記成形方法１００の工程１０４として、および図２に示すプロセスフローにおける上記成形方法２００の工程２０６として、示されている。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力の増加は、上記注入装置３０２と上記成形装置３０１の係合を解除する前、解除中または解除後に実行される。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力の増加は、上記成形材料３０５を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入した直後に実行される。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力の増加は、上記供給ポート３０１ｄが閉鎖された後に実行される。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力の増加は、上記第２気体を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入することにより実行することができる。一部の実施態様において、上記型締力は上記第２気体の注入中に上記成形装置４０１に加えられる。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力は、実質的に、上記発泡剤を超臨界状態に維持するために必要な圧力以上の圧力で維持することができる。したがって、上記金型キャビティ３０１ｃ内に上記成形材料３０５を注入した後の上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力の増加は、上記成形材料３０５の早期発泡を減少、さらには防止することができる。一部の実施態様において、上記成形材料３０５の上記発泡剤を超臨界状態に維持するために、上記第２気体は、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の上記圧力を上記第１圧力から上記第２の所定の圧力に増加するように構成される。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、実質的に、上記発泡剤を超臨界状態に維持するために必要な圧力以上である。一部の実施態様において、上記第２気体の組成は、上記第１気体の組成に類似している、または異なる。一部の実施態様において、上記第１気体の組成と上記第２気体の組成が同じである。

一部の実施態様において、上記発泡剤は上記第２の所定の圧力において超臨界状態である。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、上記第２気体の注入前の上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、上記第１の所定の圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、上記第１気体の注入前の上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、１大気圧より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、実質的に、２０ｋｇ／ｃｍ２以上である。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力は、実質的に、３５ｋｇ／ｃｍ２以上である。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力は、上記成形材料３０５の注入中と注入後に検出される。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力は、上記第２の所定の圧力まで徐々に高められる。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力は段階的に高められる。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力は、上記第１圧力（つまり、上記成形材料３０５を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入した直後の圧力）から第３の所定の圧力まで高められた後、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力は上記第３の所定の圧力から上記第２の所定の圧力まで高められる。上記第２の所定の圧力は、上記第３の所定の圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第２の所定の圧力と上記第３の所定の圧力は１大気圧より実質的に高い。一部の実施態様において、上記気体の注入は、第１分量の上記第２気体を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入し、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力を上記第１圧力から上記第３の所定の圧力まで高める工程と、第２分量の上記第２気体を上記金型キャビティ３０１ｃ内に注入し、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力を上記第３の所定の圧力から上記第２の所定の圧力まで高める工程と、を含む。一部の実施態様において、上記第２気体の上記第１分量は、実質的に、上記第２気体の上記第２分量以下である。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力が、上記第１圧力から第３の所定の圧力まで高められた後、上記第３の所定の圧力から、上記第３の所定の圧力より実質的に高い第４の所定の圧力まで高められ、そして最後に上記第４の所定の圧力から、上記第１圧力、上記第３の所定の圧力、上記第４の所定の圧力より実質的に高い上記第２の所定の圧力まで高められる。上記第２の所定の圧力は上記第４の所定の圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第４の所定の圧力は、１大気圧より実質的に高い。

一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力の調整が、上記成形方法１００の工程１０４または上記成形方法２００の工程２０６の後に実行される。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力を上記第２の所定の圧力まで高めた後、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力を増加するまたは減少することにより、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力を調整することができる。一部の実施態様において、上記金型キャビティ３０１ｃ内部の圧力の調整は、上記成形材料３０５の発泡の進行、上記金型キャビティ１０１ｃ内部のリアルタイムの圧力、上記成形材料３０５から後に形成される上記発泡ポリマー成形品の弾性、及びその他要因に基づく。

一部の実施態様において、上記成形方法１００の工程１０４または上記成形方法２００の工程２０６の後、上記金型キャビティ３０１ｃ内の気体の少なくとも一部が、上記金型キャビティ３０１ｃから放出され、上記金型キャビティ３０１ｃ内の圧力が、上記第２の所定の圧力より実質的に低い第５の所定の圧力まで減少される。一部の実施態様において、上記第５の所定の圧力は、上記第１圧力、上記第３の所定の圧力、上記第４の所定の圧力より実質的に低い。

一部の実施態様において、上記発泡ポリマー成形品は上記成形材料３０５から形成される。一部の実施態様において、上記発泡ポリマー成形品は上記金型キャビティ３０１ｃ内で形成される。上記発泡ポリマー成形品は、上記成形装置３０１、４０１が開放構成にあるとき、上記金型キャビティ３０１ｃから取り出すことができる。一部の実施態様において、上記型締力は上記発泡ポリマー成形品が上記金型キャビティ３０１ｃから取り出される前に取り除かれる。

本発明の一側面は、成形方法に関し、上記成形方法は、金型キャビティと、当該金型キャビティと連通された供給ポートと、上記金型キャビティに接続された連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、注入装置の吐出口を上記供給ポートに係合させる工程と、上記注入装置により、上記供給ポートから発泡剤を含む成形材料を上記金型キャビティ内に注入する工程と、上記連接点を介して上記金型キャビティ内に気体を注入し、上記金型キャビティ内部の圧力を所定の圧力まで高め、上記発泡剤を超臨界状態に維持する工程と、を含む。

一部の実施態様において、上記方法はさらに、上記成形材料の注入中及び注入後、上記金型キャビティ内の圧力を検出する工程を含み、そのうち、上記所定の圧力は、上記気体を注入する前の上記金型キャビティ内の圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記所定の圧力は、実質的に、２０ｋｇ／ｃｍ２以上である。一部の実施態様において、上記方法はさらに、上記成形材料の注入後に上記注入装置を上記成形装置から引き離す工程と、上記成形材料の注入後及び上記気体の注入前に上記供給ポートを閉鎖する工程を含む。一部の実施態様において、上記気体の注入は、上記金型キャビティ内の圧力を第１圧力まで高めた後、上記金型キャビティ内の圧力を上記第１圧力から、上記第１圧力より実質的に高い第２圧力まで高める工程を含む。一部の実施態様において、上記成形材料を上記金型キャビティ内に注入した後、上記金型キャビティ内の圧力は、上記所定の圧力より実質的に低い第１圧力まで減少される。

本発明の一側面は、成形方法に関する。上記方法は、金型キャビティと、当該金型キャビティと連通される供給ポートと、上記金型キャビティに接続される連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、上記成形装置の上方に配置され、吐出口を含む注入装置を提供する工程と、上記吐出口を上記供給ポートに係合させる工程と、高分子材料と発泡剤を含む成形材料を上記供給ポートから上記金型キャビティ内に供給する工程と、上記成形材料を供給した後、上記金型キャビティ内の第１圧力を検出する工程と、上記連接点を介して上記金型キャビティ内に気体を注入し、上記金型キャビティ内部の圧力を、上記第１圧力から、上記第１圧力より実質的に高い第２圧力まで高める工程と、を含む。

一部の実施態様において、上記発泡剤は上記第２圧力で超臨界状態にある。一部の実施態様において、上記第２圧力は実質的に３５ｋｇ／ｃｍ２以上である。

一部の実施態様において、上記方法はさらに、上記金型キャビティ内の圧力を上記第１圧力から第３圧力まで高めた後、上記金型キャビティ内の圧力を上記第３圧力から上記第２圧力まで高める工程を含む。

一部の実施態様において、上記第２圧力は上記第３圧力より実質的に高い。一部の実施態様において、上記第２圧力と上記第３圧力は、１大気圧より実質的に高い。一部の実施態様において、上記気体の注入は、第１分量の上記気体を上記金型キャビティ内に注入し、上記金型キャビティ内部の圧力を上記第１圧力から上記第３圧力まで高め、第２分量の上記気体を上記金型キャビティ内に注入し、上記金型キャビティ内部の圧力を上記第３圧力から上記第２圧力まで高める工程を含む。一部の実施態様において、上記気体の上記第１分量は、実質的に、上記気体の上記第２分量以下である。一部の実施態様において、上記金型キャビティ内部の圧力は、上記成形材料を上記金型キャビティ内に供給する前、５ｋｇ／ｃｍ２から２０ｋｇ／ｃｍ２の間の範囲である。

一部の実施態様において、上記方法はさらに、上記気体を上記金型キャビティから放出し、上記金型キャビティ内の圧力を、上記第２圧力より実質的に低い第４圧力まで減少する工程を含む。一部の実施態様において、上記第４圧力は、上記第１圧力と上記第３圧力より実質的に低い。一部の実施態様において、上記方法はさらに、上記気体の注入中、上記成形装置に型締力を加える工程を含む。一部の実施態様において、上記成形材料の供給時間は、約０．５秒～約１秒間である。一部の実施態様において、上記方法はさらに、上記金型キャビティ内への上記気体の注入と上記金型キャビティ内部の圧力を制御するように構成される制御システムを提供する工程を含む。

前述の説明は当業者が本発明の態様をより理解できるようにいくつかの実施態様の特徴を概説したものである。当業者は本発明を基礎として使用し、ここで説明した実施態様と同じ目的を実行する、及び（または）同じ利点を達成するために、他のプロセス及び構造の設計または変更を行うことができるであろう。また、当業者はそのような同等の構造が本発明の要旨と範囲を逸脱しておらず、また本発明の要旨と範囲から逸脱することなく、本発明の種々の変更、置換、および改変が可能であることを理解すべきであろう。

さらに、本発明の範囲は、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、および本明細書に記載のステップの特定の実施態様に限定されるものではない。当業者であれば本発明の開示から容易に理解するように、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップは、現在既存のまたは後に開発される、実質的に同じ機能を果たすか、本発明に従って利用することができるような本明細書に記載の対応する実施態様のように、実質的に同じ結果を達成する。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内にそのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、及びステップを含むことを意図している。

１００、２００ 成形方法
３０１ 成形装置
３０１ａ 第１金型
３０１ｂ 第２金型
３０１ｃ 金型キャビティ
３０１ｄ 供給ポート
３０１ｅ 連接点
３０１ｆ 第１モールドベース
３０１ｇ 第２モールドベース
３０１ｈ 内部側壁
３０２ 注入装置
３０２ａ 吐出口
３０３ 感圧ユニット
３０４ 制御システム
３０５ 成形材料
４０１ 成形装置
４０２ クランプユニット

Claims (10)

1. 成形方法であって、
   金型キャビティと、前記金型キャビティと連通される供給ポートと、前記金型キャビティに接続される連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、
   注入装置の吐出口を前記供給ポートに係合させる工程と、
   前記注入装置により、前記供給ポートから発泡剤を含む成形材料を前記金型キャビティ内に注入する工程と、
   前記連接点を介して前記金型キャビティ内に気体を注入し、前記金型キャビティ内部の圧力を所定の圧力まで高め、前記発泡剤を超臨界状態に維持する工程と、
   を含む、ことを特徴とする、成形方法。
2. 前記成形材料の注入中及び注入後、前記金型キャビティ内の圧力を検出する工程を含み、そのうち、前記所定の圧力が、前記気体を注入する前の前記金型キャビティ内の圧力より実質的に高い、ことを特徴とする、請求項１に記載の成形方法。
3. 前記成形材料を前記金型キャビティ内に注入した後、前記金型キャビティ内の圧力が、前記所定の圧力より実質的に低い第１圧力まで減少される、ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の成形方法。
4. 成形方法であって、
   金型キャビティと、前記金型キャビティと連通される供給ポートと、前記金型キャビティに接続される連接点と、を含む成形装置を提供する工程と、
   前記成形装置の上方に配置され、吐出口を含む注入装置を提供する工程と、
   前記吐出口を前記供給ポートに係合させる工程と、
   高分子材料と発泡剤を含む成形材料を前記供給ポートから前記金型キャビティ内に供給する工程と、
   前記成形材料を供給した後、前記金型キャビティ内の第１圧力を検出する工程と、
   前記連接点を介して前記金型キャビティ内に気体を注入し、前記金型キャビティ内部の圧力を、前記第１圧力から、前記第１圧力より実質的に高い第２圧力まで高める工程と、
   を含む、ことを特徴とする、成形方法。
5. 前記金型キャビティ内の圧力を前記第１圧力から第３圧力まで高めた後、前記金型キャビティ内の圧力を前記第３圧力から前記第２圧力まで高める工程を含む、ことを特徴とする、請求項４に記載の成形方法。
6. 前記第２圧力が、前記第３圧力より実質的に高い、ことを特徴とする、請求項５に記載の成形方法。
7. 前記気体の注入が、第１分量の前記気体を前記金型キャビティ内に注入することにより、前記金型キャビティ内の圧力を前記第１圧力から前記第３圧力まで高めて、その後第２分量の前記気体を前記金型キャビティ内に注入することにより、前記金型キャビティ内の圧力を前記第３圧力から前記第２圧力まで高める工程を含む、ことを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載の成形方法。
8. 前記金型キャビティ内部の圧力が、前記成形材料を前記金型キャビティ内に供給する前、５ｋｇ／ｃｍ２から２０ｋｇ／ｃｍ２の間の範囲である、ことを特徴とする、請求項４～７のいずれか１項に記載の成形方法。
9. 前記気体を前記金型キャビティから放出し、前記金型キャビティ内の圧力を、前記第２圧力より実質的に低い第４圧力まで減少する工程を含む、ことを特徴とする、請求項５に記載の成形方法。
10. 前記第４圧力が、前記第１圧力と前記第３圧力より実質的に低い、ことを特徴とする、請求項９に記載の成形方法。
    

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