JPS63264327A - 高粘度ポリマー材料の発泡方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［従来技術、および発明が解決しようとする課題〕本発
明の出願人は、各種の製品をポリマーコーティングやペ
イントなどと同様に接着するための、ホットメルト熱可
塑性接着剤或いは産業界で広く用いられるいわむる「ホ
ットメルト」を発泡させる方法と装置の開発並びにその
応用を他に先がけて行って来ている。

例えば、ホットメルト接着剤に関して本発明の出願人は
次のような事実を見出している。即ち、所定量の選択さ
れたホットメルト接着剤により得られる接着剤の結合強
度は、かなり改良され、また殆んどの場合に、接着剤を
、従来の非発泡性接着剤としてでなく、発泡体として傅
布した場合、結合強度は少なくとも２倍になることを見
出している。ショール（Ｓｃｈｏｌ　Ｉ）らの米国特許
第４、０５９．４６６号には、ホットメルト熱可塑性接
着剤発泡システムが示しである。即ち、ホットメルト熱
可塑性接着剤と発泡剤の固形混合物が、加熱リザーバ内
で、この接着剤の溶融温度以上、発泡剤の分解温度以下
の温度で加熱、溶融される。次に、この熔融接着剤と固
形発泡剤の混合物はギヤポンプにより加圧され、加圧下
、例えば平方インチ当り３００ポンドの圧力下でホット
メルトディスペンサに供給される。この溶融接着剤と固
形発泡剤の混合物は、ポンプとホットメルトディスペン
サの取出口の間で更に高温に加熱され、この温度におい
ては、発泡剤は分解し、ガス、例えば窒素を放出し、こ
のガスは、この圧力下では、液体状接着剤に溶解してい
る状態である。次に、この加圧された液体／ガス接着剤
溶液は、接着剤ディスペンサのパルプ式取出口に供給さ
れ、この取出口から接着剤は大気圧で吐出される。この
ガスは、ディスペンサの取出口ノズルから放出されると
き、溶液状態から小さな泡状になり、これにより接着剤
の体積は膨張する。得られた非圧縮状態の接着剤は、接
着剤全体にわたってほぼ一様に分布するガスセルを持つ
均一な固形発泡物として硬化する。

同様に、ショール（Ｓｃｈｏｌｌ）　らの米国特許第４
．０５９，７１４号には、他のホットメルト熱可塑性接
着剤発泡システムが示しである。この場合は、溶融接着
剤がガスと混合され、１段式または２段式ギヤポンプの
いずれかにより加圧される。このギヤポンプ内では、ガ
スと溶融接着剤は徹底的に混合され、ガスは、ポンプの
取出圧力の下で、液体状接着剤と溶液状態になっている
。次に、この加圧液体／ガス接着剤溶液は、バルブ式吐
出ガンに供給され、このガンから接着剤が大気圧で吐出
される。更に、ガスは、ディスペンサの取出ノズルから
噴出されるとき、溶液から小さな泡を放出し、これによ
り非圧縮状態で接着剤の体積は膨張し、接着剤にわたっ
て一様にガスセルを分布させた均一な固形発泡体が形成
される。

上記引用特許に示されたように、ガス状発泡剤を溶融接
着剤と混合し、ガスを加圧して接着剤に溶解させる方法
は、一段或いは２段式ギヤポンプを使用している。本願
においては、溶融接着剤や発泡ガスはギヤポンプの内部
に流入し、そこで１対のギヤの噛合歯によりガスと溶融
接着剤が十分に混合され、ガスが加圧下で溶液状態にさ
れ、これにより溶融接着剤／ガス溶液が形成される。ギ
ヤポンプの作用は、ガスと溶融接着剤の混合物の圧力を
、平方インチ（６，４５１６ｃ＋ｄ）当り約３００ボン
ドの圧力に増加させることにあり、この圧力では溶融ポ
リマー内に含まれるガスはこの溶融ポリマーと溶液状態
に維持される。この条件の下では、溶液が大気圧で吐出
されて発泡体が形成されるまで、溶液のままである。ポ
ンプの噛合ギヤ歯は多数の小形ピストンとして作用し、
流入液体をポンプ内に吸引し、これを加圧し、更にポン
プ取出口から吐出する。ホントメルト接着剤成分は、例
えば米国特許第４，０５９，７１４号に示されたように
、ギヤポンプを用いて発泡化される。この成分としては
、イーストマン・ケミカル・カムパニー（Ｅａｓｔｍａ
ｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ）から市販され
ているイーストマンド（Ｅａｓｔａｂｏｎｄ）　Ａ　−
３およびＡ−３２のような従来のポリエチレンをベース
とするホットメルト接着剤成分が考えられる。これらの
材料の粘度は、約３５０°〜４００°Ｆの通常の吐出温
度で、約２，２００　ｃｐから２０．０００〜３５．０
ＯＯｃｐまでの範囲にある。

しかしながら、粘度範囲が５０，０００ｃｐから１　、
０００　、０ＯＯｃｐ以上の熱硬化性シーラント材料な
どの比較的高粘度のポリマー材料を発泡させようとする
と、ギヤポンプシステムは、幾つかの理由、例えば、ガ
スとポリマーの混合が不ｊｊ当であったり、ポリマー材
料が不要に温度上界したり、スループットが低下するな
どの理由により、問題があった。上記の混合が不適当と
いう問題は、次に示すように、若干複雑である。第１に
、ポリマーに混合される空気またはガスの粘度はほぼゼ
ロであり、またポリマーの粘度は非常に高いので、非常
に低粘度の材料を他の非常に高粘度の材料に混合するの
は国デ１Ｆである。第２に、材料の粘度は非常に高いの
で、ポンプやホース、パイプなどを通して材料を移動さ
せる場合のライン１］失が大きくなり、混合を促進する
ための再循環システムが使用できなくなる。第３に、以
下でも説明するように、ポリマー材料の温度上昇の問題
があるので、ポリマーにエネルギーを与える混合または
ポンピング装置をシステムに付加しても、大きなう、イ
ン損失の問題に対する解決にはならない。

成る程度の温度上昇は、例えば、ポリイソブチレンをベ
ースとする材料やポリエチレンをベースとするホットメ
ルトなどの熱可塑性樹脂を発泡させるときには、若干の
熱可塑性樹脂を対しては許容できる。しかしながら、シ
リコーンＲＴＶ　（室、・詰加硫）ゴムなどの熱硬化性
材料に対しては、このような温度上界は、材料を早期に
硬化させ、従って風乾時間を非常に短かくするか、また
は材料を発泡装置内で硬化させ、装置を停止させること
になる。同様にして、このような温度上界は、ポリマー
を、その化学構造に起因して劣化させるが、または、温
度上昇につれてガスの藤気圧が上界するので系内での早
期発泡をもたらすという問題が生じる。

ギヤポンプを用いて高粘度ポリマー材料を発泡させる場
合に生じる許容できないスルーブツトの低下や温度上界
の原因についてＪＩＭべた結果、ポリマー材料に対する
ポンプの作用、即らその機械的な仕事が熱に変換され、
この熱がポリマー材料の温度を上界させることが見出さ
れている。既に説明したように、このような温度上昇は
、従来のギヤポンプを用いる限り、比較的高粘度の材料
の発泡を促し、このギヤポンプが商業的には使用できな
いという問題を惹起する。

更に、このような高粘度の材料の性質により生じる系内
での大きなライン損失を克服するという問題の他に、ギ
ヤポンプに対する入力量が不足するという問題がある。

即ち、上記のような高粘度材料をポンプ内に十分吸引し
て適切なスループットを得るためには、ギヤポンプの入
力部位で発生される通常の吸引力では不適切という問題
がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明において、その主要な側面の１つは、次のような
事実に基づいて与えられる。即ち、５０　、０００〜１
　、０００　、０００ｃｐ以上の程度の高粘度を有する
ポリマー材料中のガスの溶液は、材料の早期発泡または
反応をもたらす状況の組合わせが起こらないようにして
、ガスおよびポリマー材料を、圧力降下の小さな低エネ
ルギー人力のミキサに入れるか、これを通して強制的に
供給することにより、ポリマー材料の商業的に許容でき
るスループットおよび最小で許容できろ温度上昇のもと
に達成できる。即ち、ガスとポリマー材料を低エネルギ
ー人カミキサ内で混合することにより、ポリマー材料の
早期発泡または硬化をもたらす系内への熱の導入が回避
される。ミキサでの圧力降下が大き過ぎるため早期発泡
をもたらすという問題も、同様に回避される。

本発明によれば、ポリマー材料と発泡ガスとの混合は、
ディスク状ミキサにより達成される。このディスク状ミ
キサは、加圧下でガスとポリマー材料を収容するハウジ
ング内に、これに沿って延在する回転シャフト上に隔置
された一連のディスクを有する。このようなディスク状
ミキサ内でガスとポリマーを混合することにより、加圧
下でのポリマー材料中でのガスバブルの溶液を得ること
ができ、さらにこれは、この溶液が圧力の解放を伴って
吐出されるとき、ポリマー材料が連続的に且つ即座に発
泡化され、ガスがこの溶液から解放され、ポリマーに捕
えられて一様な発泡体を形成されるよう行なわれること
がわがっている。

本発明は更に、その一般的な側面において、比較的低粘
度の材料の発泡のための従来システムで見出された上記
欠点を克服する、高粘度材料を発泡させるための独自の
システムを提供する。このシステムは、非常に高粘度の
材料を、低剪断力および材料に対する入力エネルギーの
低い状態で、移送または移動させることができるポンプ
を備えている。次に、システムの全体にわたる圧力降下
は材料の温度上昇にす丁して十分低く維持され、これに
よりシステムを通して吐出ノズルまで溶液状態にガスは
維持され、吐出前の材料の発泡が回避される。′特に、
ノズルに加わる圧力差が十分なため、吐出以前のガスは
溶液状態に維持され、しかも吐出後には発泡が可能とな
る。最後に、混合装置が設けられ、これは、十分に効率
的な混合により、熱硬化性材料の架橋或いは早期発泡を
惹起する温度上昇の悪影曾がないようガスとポリマーの
均一な混合を可能にするものである。

本発明で用いられる一形態のディスク混合装置は、管状
ハウジングを備え、このハウジングは、このハウジング
の長さ方向に沿って延在するほぼ平行で、逆方向に駆動
される１対のシャフトを備え、これらのシャフトは、こ
れらの中Ｊｌ　？ｊｉにほぼ垂直方向で、その各々に隔
置された一連の中実平板ディスクを有しており、一方の
シャフトのディスクは他方のシャフトのディスクと噛合
している。

更にこの装置は、ハウジングの長さ方向に沿って延在し
、且つ噛合ディスクの要部の輪郭に正確に対応する表面
輪郭を有するステータをハウジング内に備えている。噛
合ディスクは、ハウジングを、その長さ方向に沿う一連
のコンパートメントに分割するように作用する。被発泡
ポリマーは、ハウジングの一端部において液体として導
入される。

マタ、ボ、リマー／ガス溶液取出口がハウジングの他方
の端部から延在している。発泡用ガスは、ディスクミキ
サの上流でガスバブルとしてポリマー中に導入されるか
、またはこのガスがポリマー上のヘッド空間に充満する
ミキサ自体内でポリマー中に導入される。平行シャフト
は、逆方向に駆動され、これにより互いに噛合するディ
スクが互いに相対して回転される。これらのディスクの
回転により、ディスク面に対してポリマー材料の層流が
惹起され、付加されたガスバブルが伸張され、これによ
りポリマー内でガスを溶解するため必要な表面領域が形
成される。ミキサ内のポリマー上のヘッド空間にガスが
付加されると、ディスクの回転により、シャフト間でポ
リマー材料の相対運動が惹起され、ポリマー材料は、ヘ
ッド空間内のガスを取り込み、そしてガスをポリマー内
に溶解させる。ミキサは、ポリマー中のガスの大きなバ
ブルを破砕し、ディスクとハウジングの壁部の間に形成
されたニップ（ｎｉｐ）部位の非常に小さなバブルを取
り込む、　更に、ディスクの回転により、ガス／ポリマ
ー溶液は、一連の個別コンパートメントを通し、ハウジ
ングの長さ方向に沿って搬送される。

本発明に用いられるディスク混合装置の他の形態におい
ては、ミキサは、管状ハウジングと、このハウジングの
長さ方向に沿って延在する従動シャフトとを備え、この
従動シャフトは、その軸線に対してほぼ垂直方向に隔置
された一連のディスクを有する。これらのディスクは、
その外周に弧状に歯を隔置し、これらの間にはスロット
が形成される。これらの歯はほぼハウジングの内壁まで
延在し、これにより隔置されたスロットは、ハウジング
の固定内壁と共に、これらの歯の間に周辺に隔置された
一連の室を形成する。これらの室は、ハウジングを、そ
の長さ方向に沿いディスクからディスクへ、一連の回転
コンパートメントに分割するように作用する。被発泡ポ
リマーおよび発泡ガスは、ハウジングの一端部で、それ
ぞれ、液状およびガス状に導入される。ポリマー／ガス
１容：夜取出口はハウジングの他方の端部から延在する
。

シャフトの回転によりディスクは回転される。これらの
ディスクの回転により、ポリマー中のガスバブルが破砕
され、ハウジングの固定内壁によってディスクスロット
内のポリマー材料が剪断される。更にポリマーがディス
クの間を移動するにつれ、ポリマーは切断され捩られる
。これによりｊす加されたガスバブルが伸長され、分断
され、更にポリマー中のガスが溶解するため必要な表面
領域が形成される。

この混合操作の結果、接着剤、シーラント、コーチング
、ガスケット材料、および他の多くの用途に適したよう
なポリマー材料が生成される。このポリマー材料は内部
にガスバブルを分散し溶解している。次に、ポリマー／
ガス溶液が加圧下でポリマー／ガス取出口から弁式ノズ
ルなどの吐出装置に移送され、このノズルからポリマー
材料が大気圧下で吐出される。

本明細書とフレ・イムを通して、用語「？８液」は、吐
出装置に高圧下で供給されるような溶解ガスを含む液状
ポリマーの説明に用いられる。この溶解されたガスは大
気圧下で吐出されたとき発泡ポリマー構造を形成する。

本願の明細書およびフレイムで用いられるこの用語「溶
液」は、ガスと溶融または液状ポリマーとの均一な混合
物である溶液の幅広い総称を示しており、ガス分子が実
際にポリマー分子中に溶解又は分散しているかどうかは
問題としていない。

ディスペンサの取出ノズルから出ると、ガスは小さなバ
ブル状の溶液から生成拡大され、これによりポリマー材
料の体積が膨張される。非圧縮状態で得られた製品は、
気孔または気泡を有する均一な発泡体になる。この気泡
は、開いた気泡と閉じた気泡を含む種々の形状をなし、
ポリマー内の至る所でほぼ均一に分布されている。ポリ
マー材料が冷却されるか硬化されると、永続的で均一な
泡が形成される。一方、硬化または同化前のボ・ットメ
ルト接着剤などのポリマー発泡体が、例えば、カートン
の２つのフラップの間で圧縮できるようになる。材料の
発泡することにより、所定体積のホットメルト接着剤で
従来の非発泡接着剤を上まわる非常に強い結合強度を有
する接着剤が得られる。（このような発泡接着剤の利点
は米国特許第４．０５９，４６６号に示されている。）
以上に説明したように、本発明は、１，０００，０００
センチポアズ以上にわたる広範な粘度を有する様々なポ
リマー材料の連続的な発泡を可能にする。

即ち、本発明の重要な特徴は、粘度が比較的高く、温度
上昇に敏感なため、発泡には適さない広範な熱可塑性材
料および熱硬化性材料に適用できることにある。本発明
は、比較的高粘度のポリマー材料と発泡ガスを混合でき
、更に最小で且つ許容できる材料の温度上昇範囲内で商
業的にも使用できるスルーブツト 泡化ポリマー材料を連続的に吐出することができる。こ
のようにして、本発明の方法ヒ装置により、多様な熱可
塑性、熱硬化性材料を確実に発泡させることが出来、低
密度発泡材料を一様な出力量の商業的に実施できるスル
ープットで形成することができる。

〔実施例〕

上記のように、本発明は、熱可塑性材料の発泡について
も熱硬化性のポリマー材料の発泡についても有効に用い
ることができる。

「熱可塑性材料」は、この用語が当業者にはよく知られ
ているように、天然または合成の熱可塑性ポリマーまた
はポリマー状組成を含む。熱可塑性材料は、使用温度で
は通常固形状または半固形状の材料であり、高温に加熱
すると溶解または液化する。冷却すると、この材料は凝
固するか、または固形成いは半固形状態に復帰する。更
にここの説明でも用いられるように、「熱可塑性ホット
メルト接着剤」または［ホットメルト接着剤」は従来か
ら知られており、またこの材料は同様の特性、即ち加熱
すると液化し、冷却すると、固形、半固形、または粘着
状態になる特性を有する。

「熱硬化性材料」の用語は、当業者にはよく知られるよ
うに、天然または合成の熱硬化性ポリマーまたはポリマ
ー状組成を含むものである。熱硬化性樹脂は、ある処理
段階では液状になることが多く、これは熱、触媒、また
はその他の化学的方法により硬化される。十分硬化され
た後の熱硬化性樹脂は、はとんど不融性、不溶性を有し
、加熱しても液化しなくなる。

熱可塑性材料には、例えば、エチレンなどの不飽和上ツ
マ−を含有する゛ポリマー、つまりポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ　（−
メチルスチレン）、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、
ポリアクリル酸エチル、ポリアクリレートなどのポリマ
ー；エチレンなどの不飽和モノマーを含有するコポリマ
ー、つまりエチレンとプロピレン、エチレンとスチレン
、ポリビニルアセテート、スチレンと無水マレイン酸；
スチレンとメタクリル酸メチル；スチレンとアクリル酸
エチル；スチレンとアクリロニトリル；メタクリル酸メ
チルとアクリル酸エチルなどのコポリマー；そしてポリ
ブタジェン、ポリイソプレン、およびポリクロロプレン
のような共役ジエンのポリマーとコポリマーが用いられ
る。本発明で用いられる熱硬化性材料には、例えば、合
成ブチルゴム、合成イソプレンゴム、シリコーンＲＴＶ
　（室温加硫）ゴム、スチレンブタジェンゴム、エチレ
ン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−スチ
レン−ブタジェンゴムなど；アルキド樹脂およびその他
のポリエステルを含む飽和および不飽和ポリエステル；
ナイロン樹脂およびその他のポリアミド；ポリエステル
アミドとポリウレタン梼脂；塩素化ポリエーテル、エポ
キシポリマー、酢酪酸セルロースなどのセルロースエス
テルが知られる。これらの材料により１，０００，００
０　ｃｐ以上の範囲にわたる粘度を得る。

「熱可塑性材料」という用語は、ここでは［ホットメル
トＪ１　「メルト」、「ホットメルト熱可塑性樹脂」ま
たは「ホットメルト接着剤」と言いかえて用いる場合も
ある。勿論。これらの組成は、上述の定義のごとくそれ
らの熱可塑性により特徴づけられる。以下に示す動作例
で用いられる、粘度が著しく異なる（ブルックフィール
ド（Ｂｒｏｏｋｆ　１ｅｌｄ）粘度計により測定された
）熱可塑性またはホットメルト接着剤組成物の例は、イ
ーストマン・ケミカル・カムパニーで製造された従来の
ポリエチレンベースの接着剤組成物である。

例えば、３５０’Ｆで粘度が２，２００　ｃｐのイース
トボンドＡ−３」がある。或いは、３５０６Ｆで粘度が
３５，０００〜４０，０００ｃｐの「イーストボンドＡ
−３２」が知られている。熱可塑性材料の他の例として
は、トレムコ・カムパニ−（Ｔｒｅｍｃｏ　Ｃｏｍｐａ
ｎｙ）によりトレムコ・ブチル・シーラント（Ｔｒｅｍ
ｃ。

Ｂｕｔｙｌ　５ｅａｌａｎｔ）　Ｊ　Ｓ　−７９２とし
て市販されているポリイソブチレンをベースとする熱可
塑性のシーリング、コーキング材料が知られている。こ
の材料の粘度は、３７５°Ｆで７４０，０００ｃｐと３
５０°Ｆの９７０．０００ｃｐの範囲にある。熱硬化性
材料の例としては、ダウ・コーニング・カムパニー（Ｄ
ｏｗＣｏｒｎｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ）により製造され
た、比較的高粘度のポリマー材料で、熱硬化性ＲＴＶシ
リコーンゴムテあるダウ・コーニング（Ｄｏｗ　Ｃｏｒ
ｎｉｎｇ）７３２ＲＴＶが知ら−れている。

本発明の実施に際しては、以上に示した各種ポリマー配
合物の他に、各種のガス、例えば空気、窒素、酸素、二
酸化炭素、メタン、エタン、ブタン、プロパン、ヘリウ
ム、アルゴン、ネオン、ジクロロジフルオロエタンやモ
ノクロロトリフルオロメタンのようなフルオロカーボン
、又はその他のガス、或いはこれらのガスのいずれかの
混合物が用いられている。このようなガスもポリマー材
料やその他の使用添加剤に応じて変えることができる。

第１図は本発明の方法を実施するシステムの概略構成図
である。本実施例における装置では、塊状材料熔解装置
ＩＯなどのポリマーの塊状材料源が用いられ、この塊状
材料溶解装置１０は、固体状または半固体杖のポリマー
材料を液化し、且つこのポリマー材料をタンクからポン
プにより送り出すことのできる加熱手段を備える。この
ような塊状材料溶解装置は、例えば、本発明の出願人に
譲渡された米国特許第４，０７３，４０９号に示されて
いる。その説明をここに引用する。ポンプは、カートリ
ッジ式ギヤポンプであるが、塊状材料の容器から材料を
送り出すのに十分な圧力を与えることができるポンプが
適している。このポンプには、ディスクミキサと一体化
された２軸式スクリューポンプを用いてもよい。他方、
ホントメルト材料は、従来の市販されているホットメル
ト・ディスペンサから得ることができる。感熱性の、ま
たは硬化性の材料を珀いる場合は、ポリマー材料源は、
当然のことながら、加熱されない。

被発泡材料は、加圧下で加熱材料を搬送できるホースな
どの管路１２を通してディスクミキサ１４の上流端部に
搬送され、ここでミキサに注入される。

発泡ガスは、ガスライン１６を通して加圧ガス供給装置
１５からディスクミキサに供給される。

ガスライン１６中の圧力調節器１８と流量計２０はガス
圧とミキサ［４へのガス流量の制御に用いられる。第１
図に示したように、ガスは他の幾通りかの経路を通して
システムに供給されうる。１つは、ミキサーをポリマー
材料で８ｉＫ分的に充填し、且つディスクミキサ内のポ
リマー材料の上のヘッド空間をライン１６　（実線で示
したように）からのガスで所望の圧力まで充填する経路
が考えらる。

上記の所望の圧力においては、ミキサ内の被発泡ポリマ
ー材料は、ミキサの動作時にヘッド空間からガスを取り
込んでポリマー／ガス溶液を形成する。他の経路である
ガス流路１６ａ　（ドツトで示した）の場合は、ポリマ
ー材料をミキサ１４に供給するライン１２内にガスバブ
ルを計４ｉ１ｉ１１人する。

これにより、ガスとポリマーが共にミキサに導入され、
これを完全に充填し、ミキサ内のポリマーの溶液中にガ
スを配合することができる。他の経路１６ｂ　（同様に
点線が示しである。）の場合は、ミキサ内に多孔性の端
部板が設けられ、この坂を通してガスバブルを、ポリマ
ーで完全に充填されたミキサ１４に、つまりミキサ内の
ポリマーに供給する。これらの方法は用途に従って用い
られるが、ここでは説明の便宜上、ライン１６を通して
ミキサ１４のヘッド空間に発泡ガスを供給する方法を一
実施例として示す。

ここで第２図〜４図を参照すると、ディスクミキサ１４
の構成の詳細が示しである。このミキサ１４は、ほぼ水
平位面内にベース２３（第２図で点線で示した）で支承
され、ストラップ２５により固定された管状ハウジング
２２により構成される。ハウジング２２の長軸線に沿っ
て延在する一対のほぼ平行するシャフト２４．２６が設
けられる。ハウジング２２の対向する両端には、ねじ３
２などの適切な手段により、それぞれ上流端部および下
流端部キャップ２８と３０が固定される。これらの端部
キャップ２８と３０はハウジング２２の端部を閉じ、さ
らにシャフトを端部キャップ２８．３０で支承して回転
させるためのスラストベアリング３４とジャーナル３６
を備える。ホントメルト接着剤の発泡のような用途は、
例えば３５００Ｆのような高い温度で行われるので、こ
れに耐え得る封止がなされなければならない。一方、ハ
ウジング内部５０に材料を逆流するためシャフトには小
さな溝を設けることができる。

第１図に示したように、シャフト２４の一方は電動モー
タ３８により駆動される。この電動モータの速度制御に
は、定回転制御装置４０が用いられる。連続の処理条件
の下では、シャフトを駆動するトルクは、処理される材
料量に直接関係するので、トルクセンサ４２を用いてミ
キサ内での材料レベルを検出、制御する。駆動シャフト
２４にはギヤ４４が設けられ、このギヤ４４は隣接従動
シャフト２６に設けた同様のギヤ４６と噛合する。

この噛合により、駆動シャフト２４が一方向に回転した
とき、従動シャフト２６は逆方向に回転する。

それぞれのシャフト２４．２６は、これらの軸線にほぼ
垂直な一連の隔置された平板ディスク４８を備えている
。第２図および３図にわかり易く示したように、ディス
ク４８は、２つのシャフト２４．２６の間の空間で互い
に噛合或いは重畳するように配置されている。更に、こ
れらのディスクは、ハウジング２２の内周５０までほぼ
延在し、それらの間でニップ５１を形成する。駆動モー
タ３８の動作によりシャフト２４．２６が逆方向に（第
２図の矢印で示したように）回転され、これにより噛合
ディスク４８の重畳面が互いに関して移動し、またディ
スク４８の周囲が固定ハウジング内部　５０関して移動
される。

ポリマ材料は、ハウジング２２の上流端部キャップ２８
のボート５２を通してハウジング２２に流入する。ライ
ン１６は、適切な取付手段（囲路）によりポート５２に
接続される。ライン１６を通してハウジングに供給され
た発泡ガスは、開口５４を通してハウジング壁２２内に
流入する。ライン１６は、適切な加圧ホース取付手段５
５により開口５４に接続される。一方、既に説明したよ
うに、開口５４は材料ライン１２または端部キャップ２
８内に配置することができ、或いは発泡ガスは、多孔性
端部板を通してハウジングの材料内に注入することがで
きる。第３図および４図にわかり易く示したように、上
流側ディスク４８　（即ち、端部キャップ２８に向けて
配置されたもの）は、下流側ディスクよりも互いに近接
して配置される。この、上流端部から下流端部に向けて
徐々に増加する噛合ディスクの間隔は、ハウジングに沿
って材料を搬送する場合に、特に材料の粘度が高くなる
程、都合よく作用する。とは言え、このディスク間隔は
それ程厳密なものではなく、従って本発明では、ディス
クの間隔が一様なものも対象としている。

浸漬チューブ５６の形状をなす材料取出口は、ハウジン
グの下流側端部のハウジング壁２２を通してあり、シャ
フト２４．２６の少なくとも中心線のレベルまで延在す
る。この浸漬チューブ５６は、ガスを溶液状に混入され
ハウジング内で加圧されたポリマー材料が、この浸漬チ
ューブ５６から送出されて吐出ノズルに搬送されること
を可能にする。即ち、図に示した実施例においては、ハ
ウジングの内部はシャフトの上部のレベルまで充填され
、材料上の空間またはヘッドは例えば３００〜３５０プ
サイまで加圧された発泡ガスで充填される。この圧力に
より材料は浸漬チューブ５６を上昇し、吐出ノズルに到
達する。浸漬チューブ５６はシャフトの中心線にまで達
しているので、ヘッド空間内のガスは浸漬チューブに誤
って侵入することはない。そうでない場合、この浸漬チ
ューブは材料流をしゃ断し、スパックリングを惹起する
。ハウジング壁２２を通すよう延在する覗き窓５８を用
いて材料を可視的に観察し、ハウジング内の材料レベル
を制御することができる。同様に、トルクセンサ４２を
使用し、ハウジング内の材料レベルを検出、制御できる
。

一方、ガスがライン１６ａまたは１６ｂを通して注入さ
れると、ハウジングは完全に材料で充填される。この場
合は、ミキサに対する材料の押出圧により材料／ガス溶
液がミキサから吐出ノズルに送出される。

ハウジング２２は、バンドヒータ６０により、例えば、
７０°Ｆ〜６００　°Ｆの温度範囲で、必要に応じて加
熱される。ハウジング内の材料の温度を測定する熱電対
の挿入のため、ポート６２がハウジングの長さ方向に沿
って設けられる。

噛合ディスク４８の回転動作は、粘性ポリマーに正の圧
力を加えると考えられている。この正の圧力は、ポリマ
ーを、ハウジングの一端部の取入口５２から、ハウジン
グ２２の長さ方向に沿って、ハウジングの下流端部まで
連続的に送込み或いは駆動し、この下流端部でポリマー
は浸漬チューブ５６を通して吐出される。噛合ディスク
により粘性ポリマーに加えられたポンプ圧力は、ディス
クの下部ニップ部位で最大になる。ディスクの下部ニッ
プ部位でディスクの半径層にほぼ一致する断面を持ち、
ハウジング２２の底部に設けられたステータ６４は、デ
ィスクの下部のニップを通して材料がバイパスするのを
防止する。もっとも、ディスクの回動時には、ポリマー
は、ディスクの表面に粘着する傾向があり、従ってハウ
ジングの底部で付着引上げられ、上部表面にもたらされ
る傾向がある。ガスがディスク上部のヘッド空間に注入
されると、上記の表面にもたらされたポリマーはガスに
さらされ、ポリマー中にガスを取り込むための新しい接
触表面が生じる。

このようにして、ガスの「指状部」が流体の流れに従っ
て静止流体レベル下方に形成され、そしてこれは、ディ
スク形状が適切な場合は、ポリマーに混入され、溶解さ
れる。ディスクミキサは、ポリマー内のガスの大きなバ
ブルを分断し、またニップ５１部位で非常に小さなガス
バブルを取り込む。ポリマーがディスクミキサー内にま
たはミキサの上流側端部を通して計量注入されてガスバ
ブルがポリマーに付加されると、ガスバブルはディスク
の回転により伸長され、溶解に必要な表面領域が形成さ
れる。このように、高粘度、高分子量ポリマーにおいて
は、ディスクの回転によりポリマー材料の層流が維持さ
れ、その流線に沿って流体を分離することで、表面が形
成される。このことにより最小の仕事量で最小の表面領
域を形成し、混合動作時の電力消費量が最小になる。

第１図〜４図には、ディスクミキサの方向として、ディ
スクの装着されるシャフトをほぼ水平に配置したものを
示しているが、この特定の方向は厳密なものではない。

ガスヘッド空間がポリマー材料上部に形成されるときは
、シャフトは当然水平に保たれなければならない。しか
し、発泡ガスがディスクミキサに注入される前またはそ
の時点で、ポリマーと混合された場合は、ミキサは、上
流または下流端部のいずれか一方を高い位置として垂直
軸線上におくことができ、さらにこれらの間の任意の方
向に向けることができる。なぜなら、ポリマー材料がハ
ウジングの内部を充填しているためである。更に、使用
ディスクの個数、それらの直径、厚み、および間隔は、
処理される材料の粘度、所望の処理量に応じて変化させ
ることができる。従って、材料の粘度が比較的低く５０
０〜ｓ、　ｏ　ｏ　ｏセンチポアズの場合は、高速回転
シャフトにより動作され、小さな体積ユニットに設けら
れた多数の比較的小形の薄形ディスクが適していると考
えられる。材料の粘度が５，０００〜３，０００，００
０とより高くなると、直径が大きく、更に隔置され、よ
り低速で動作され、より少ない個数のディスクを用いる
ことができる。

更に、ディスクミキサに関しては、多数の変更が可能で
ある。例えば、両シャフトを回転させる必要はない。む
しろ、シャフト２４．２６の一方だけを回転し、回転す
るシャフト上のディスクを、他方の固定されたシャフト
上の回転してないディスクと噛合するよう回転させるこ
とにより、混合が成功していることが知られている。こ
れは、ディスクを、一方はロータ上に設け、他方はステ
ータに設け、これらディスクを噛合させることにより、
混合がうまく実現できることを示している。

更に本発明は、隣接シャフトのディスクと噛合するディ
スクを支持する一連のシャフト（図には２つ示したが、
それ以上の）も考慮している。上に示した原理によれば
、これらのシャフトの幾つかはロータとして動作され、
幾つかはステータとして動作されてよく、または全てが
ロータとして動作されてもよい。

ハウジング２２がポリマーで完全に充填されるように構
成された本発明の実施例においては、第２ステータが、
ハウジング２２内に配置され、ステータ６４と類似した
ちょうど逆の輪郭を有し、またそれに反対の位置にある
。これらのステータは、混合装置の効率を低下させる材
料の渦および淀み領域の存在を減少させるものと考えら
れる。

このようにこの方式は上記の点では望ましいが、混合に
絶対必要なものではない。

ここで第５図を参照すると、本発明の方法を実施する他
のシステムの概略構成図が示しである。

この装置で用いるポンプ１１０は、パケットまたはバレ
ル１１１などのバルク源からポリマー材料を、時間当り
約１０〜ｉ、ｏｏｏポンドの計量速度で、また通常５０
０〜１．２００　ｐｓｉｇ、最高５，０００ｐｓｉｇの
範囲の圧力で、しかもポリマー材料に不必要な仕事をな
さず、従ってポリマーの温度を上昇させることなしに、
放出することができる。これに適したポンプとしては、
ジョンストン（Ｊｏｈｎｓ　ｔｏｎｅ）ポンプのような
、エアモータ１１３により駆動される。複動ピストンポ
ンプが用いられる。但し、バルクコンテナ１１１から材
料を送出するのに十分な圧力を与えることができるポン
プなら何でもよい。ポンプ１１０は、ポリマー流量に比
例する信号を発生するリニアポテンショメータ１１４な
どの装置を取り付けられている。

被発泡材料は、加圧下で液状材料を搬送できるホースな
どのライン１１６を通り、またアキュムレータ１１７を
通して、ディスクミキサ１１８の上流側端部即ち取入口
端部１１９に搬送され、ここでミキサに注入される。

発泡ガスは、加圧ガス供給源からガスライン１２０を通
してディスクミキサ１１８に供給される。ライン１２０
中のガス置針バルブ１２２と差圧バルブ１２４により、
システム圧力とは独立に、ポリマー流量に比例して、ミ
キサ１１８に対するガス圧と流量が制御される。ガス量
計バルブ１２２に適したものとしては、ペンシルバニア
州、ハツトフィールド、エマーソン・エレクトリック社
（Ｅｍｅｒｓｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏ、）＋　ブ
ルックス・インスツルメント・ディビジョン（Ｂｒｏｏ
ｋｓ　ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＤｉｖｉｓｉｏｎ）で製造
されたモデル５８５０Ｅ流量制御装置が知られる。ガス
は、ポリマー材料取入口１１９に近接する部分でミキサ
１１８に供給される。停止バルブ１２５はポリマー材料
のライン１２０への流入を防止する。ポリマーとガスは
、例えば５００〜ｌ、２００ｐｓｉｇの高圧でミキサ１
１８に導入される。ガス流路１２０は、ポリマー材料を
ミキサ１１８に供給するライン１１６に近接する部分で
ミキサにガスバブルを導入する。そしてミキサ内のポリ
マー中にガスを溶解するため、ガスとポリマーは、共に
ミキサに注入され、これを完全に充填する。

ミキサ１１８は、標準形モータ制御装置１２８により制
御されるモータと減速機１２６により駆動される。ミキ
サ１１８の下流端部には取出口１３０が設けられ、これ
を通して、ポリマー／ガス溶液がライン１３２を通して
ミキサから吐出ノズル１３４に送出される。ミキサを出
たポリマー／ガス溶液の温度は熱電対１３６により監視
される。

ミキサの温度は、熱電対１３６からのバルブ入力信号に
対応して／バルブ１３８を制御することにより、ミキサ
１１８を囲繞するジャケット１３７（第６図）を通る冷
却水の循環量により制御される。一般に、上記材料は、
最高２０　＠Ｆまでの温度上昇では影響を受けず、また
３０〜５０６Ｆの温度上昇に耐え得るものである。これ
らのパラメータの維持には冷却材が用いられる。

ここで第６図および７図を参照すると、ディスクミキサ
１１８の構成が示しである。ミキサ１１８は管伏ハウジ
ング或いはバレル１４０から構成され、これはボルト（
囲路）によりマウントに支持される。ハウジング１４０
の長軸線に沿ってシャフト１４６が延在する。上流およ
び下流側端部キャップ１４８と１５０が、それぞれ、ボ
ルト１５２などの適切な手段によりハウジング１４０の
それぞれの対向端部に固定される。端部キャップ１４日
と１５０は、ハウジング１４０端部閉止し、シャフト１
４６を支承して回転させる適当なスラストベアリング１
５４とジャーナル１５６を備える。

ハウジング１４０の内部は加圧されており、またホット
メルト接着剤の発泡などの幾つかの用途は、例えば３５
０°Ｆ以上の高温で行われるため、漏れなしにこれらの
高圧高温に耐えうるシールを使用しなければならない。

一方、シャフト１４６に小さな溝を設け、材料を室また
は中心コア１４７に逆流させることができる。

第５図に示したように、シャフト１４６は減速機１２６
を通して電動モータにより駆動される。

このモータ速度を制御するために定回転速度制御装置１
２８が用いられる。

本実施例においては、これは説明のためで制限するもの
ではないが、シャフト１４６は隔置された一連のディス
ク１５８を与えるように加工され、これらのディスクは
シャフト１４６の軸線にほぼ垂直に配置される。第７図
に示したように、ディスク１５８は、外周上に、スロッ
ト１６２により分離され隔置された一連の歯１６０を備
えている。

更に、これらの歯１６０は、ほぼハウジング１４０の内
壁１６４まで延在し、歯１６０、スロット１６２、およ
びハウジング壁１６４の間に個別に隔置されたコンパー
トメントを形成し、一方ハウジング１４０内でのシャフ
トとディスクの回転を許容する。駆動モータ１２６の動
作はシャフト１４６の回転を惹起し、この回転は、固定
ハウジング内壁１６４に対する、隔置されたディスク１
５８の回転と歯１６０およびスロット１６２の動作を惹
起する。

ポリマー材料は、ハウジング１４０の中央内腔１４７に
連結するハウジングの上流側端部のボート１１９を通し
てハウジング１４０に流入する。

このボート１１９には適切な取付部品（囲路）によりラ
イン１１６が接続される。ライン１２０を通してハウジ
ングに送られる発泡ガスはボート１１９に近接するハウ
ジング壁の開口（囲路）を通して流入する。この開口に
は、適切な加圧ホース取付部品によりライン１２０が接
続される。

ハウジングの下流側端部には材料出口ボート１３０がハ
ウジング壁１４０を通して延在する。

このボート１３０はライン１３２に接続される。

これにより、ハウジング１４０内で加圧下にあるガスを
溶解混入したポリマー材料がミキサ１１８を出て、吐出
ノズル１３４に搬送される。

ハウジング１４０は、例えば、ハウジング１４０の外壁
とジャケット１３７の間の空間を通して冷却水を循環さ
せることにより、必要に応じて冷却される。この冷却水
の流入口および流出口用のポーｌ−１７２，１７４がそ
れぞれ設けられる。一方、ポリマー材料の加熱を必要と
する用途、例えば発泡ホントメルトの場合には、ジャケ
ット１３７が除去され、そしてバンドヒータがハウジン
グ１４０を所望温度に加熱する。

本発明のこの実施例の動作時には、ガスとポリマー材料
が約５００〜１２００ｐｓｉの範囲の圧力下でミキサ１
１８内に導入される。ディスク１５８が５０〜２００ｒ
ｐｆｆｌ、好ましくは１００〜２００ｒｐｍ＋の範囲の
速度で回転される。ガスが回転ディスクと接触するよう
になると、幾つかの現象が発生する。先ず、ガスバブル
が歯１６０にあたると、これらのバブルは分断され、小
さなバブルになる。

第２に、ガスとポリマーが、ハウジング１４０の固定内
壁１６４に対して回転する小さな室を形成する歯１６０
の間のスロフト１６２に流入し、通過するとき、ガスと
ポリマー材料は剪断される。

この作用は、ハウジングの長さ方向に沿ってガスとポリ
マーが通過する間縦続する。第３に、ガス／ポリマー混
合物が連続的に流入し、ハウジング内腔１４７を通して
下流側ディスクを出るとき、この混合物は切断され、剪
断され、捩られて、ガスとポリマーの間に大きな界面領
域を与える。ミキサ取出口１３０の端部においては、ガ
スは十分に混合され、ポリマーと溶液状態になる。

添付した図面では、ミキサの配向は、ディスクの装着さ
れるシャフトがほぼ水平に配置されるものとして示した
が、この配向特定は厳しいものではない、ポリマー材料
がハウジングの内部を充填しているため、ミキサは、上
流又は下流端部のいずれかをより高い位置として垂直軸
線上に配置されるか、これらの配置の間の任意の配向を
なして配置されてよい。

■ ■ 以下に示されるＩ−Ｖの例の実施に用いられる特定のデ
ィスクミキサは第１−４図に示されるように構成され、
また長さが１３．１９インチ、直径が４．６８５インチ
の鍛造スチール４１４０チユーブで形成される。このチ
ューブは外部ワトロー（Ｗａｔｌｏｗ）電気バンドテー
プヒータを備え、これにより７０’Ｆ〜６００°Ｆの温
度範囲に加熱される。第３図に示したようにハウジング
を通して２本のシャフトが延在する。それぞれのシャフ
トは、直径が２．６２５インチ、厚みが０．２５インチ
の、１１個の中実スチールディスクを支持する。これら
のディスクは、シャフト上に隔置されて３つのステージ
を形成する。第１ステージにおいては、ディスクは０．
５インチ離れて配置され、第２ステージでは、０．７５
インチ離れて隔置され、第３ステージでは、１インチ離
れて隔置される。これらのディスクは、ハンプトン・プ
ロダクツ・カムパニー・インコーポレーテンド（Ｈａｍ
ｐｔｏｎ　ＰｒｏｄｕｃｔｓＣｏＩＩＩｐａｎｙ、　Ｉ
ｎｃ、）により製造された、Ｏ〜３の可変馬力の電動機
により駆動される。通常の動作馬力は０．５以下とした
。シャフトの回転数（ｒｐｍ）はＯ〜１７５ｒｐｍで可
変であるが、通常は１１００ｒｐで動作させた。材料は
ノズルに送出され、吐出されたが、このノズルは、材料
および圧力に従って、内径がｌ／１６と３７１６インチ
の間で、また長さが３７４とｌ〃インチ（１，９３ｃｍ
と３．８１ｃｍ）の間で可変とした。

貫−上 上記の物理的パラメータを持つ、第２〜４図に示した装
置がイーストボンドＡ−３を発泡させるために動作され
た。このイーストボンドＡ−３は、イーストマン・ケミ
カル・カムパニーにより製造された低分子量の枝分れポ
リエチレンベースのホットメルト接着剤である。ブルッ
クフィールド粘度計により測定されたその粘度は３５０
’Ｆで約２．２００ｃｐであった。材料は、ミキサへの
平均流量が時間あたり８０ポンド、圧力が７００〜７４
０ｐｓｉｇでミキサに供給された。温度７０”Ｆ、圧力
８００ｐｓｉｇの窒素ガスがミキサの上流のポリマー流
に加えられ（第１図のライン１６ａ）、これによりポリ
マーとガスがポリマー取入口５２を通してミキサに注入
された。ミキサは約１６Ｏｒｐｍのシャフトの回転で動
作された。材料はミキサを通され、浸漬チューブを通し
て吐出ノズルに吐出された。ミキサを出るガス／ポリマ
ー溶液の温度は３５０’Ｆであった。ミキサからの材料
の全流量は時間あたり８０ボンド程度であった。得られ
た製品は、連続、クリーム状をなす、非常に均一な発泡
体で、内部に微小なバブルを含んでいた。発泡体の体積
比（発泡前後に有する材料の体積の比）は２．２６：１
であった。従って、この例では、３５０”Ｆでより低粘
度のホットメルト接着剤の発泡が示され、均一な接着剤
の発泡体が形成されることが示された。

■−ユ 例■で用いられ、第２−４図に示されたものにほぼ類似
した装置が用いられ、同様にイーストマン・ケミカル・
カムパニーにより製造された中間分子量の枝分れポリエ
チレンベースの接着剤、イーストボンドＡ−３２が発泡
された。この材料は、ホットメルト接着剤で、その粘度
はブルックフィールド粘度計により３５０”Ｆで測定し
た結果３５．０００〜４０，０００ｃｐであった。この
材料は、３５０°Ｆの温度３００〜５５０ｐｓｉｇの圧
力でディスクミキサに注入された。ミキサへの流量は時
間あたり１５と４０ポンドの間にあった。７０　’Ｆ　
。

１、４００〜１．４５０ｐｓｉｇで二酸化炭素がミキサ
の上流で時間あたり１．２６〜．５８ボンドの割合でポ
リマー流中に計量流入された。これは、ミキサへのポリ
マー材料流入ライン中に多孔性スチールチューブを挿入
することにより実現された。この多孔性チューブは加圧
下でガス源と連絡させた。

ポリマー材料は、流されるにつれ、多孔性チューブの表
面からガスバブルを剥離した。

次に、発泡ガスを付加された材料はミキサに注入され、
時間あたり１４〜４０ボンドの流量でこれを通過させら
れた。ミキサの動作温度は３５０６Ｆで、材料はミキサ
の上部から１７１６インチノズルに注入された。ミキサ
は、そのヘッド部にガスがなくなるように全動作された
。シャフトは絢９６ｒｐｍで回転された。得られた発泡
体の発泡体積比は３：ｌと７＝１の間であった。この発
泡体は、例■の場合より大きなバブルを含んだが均一で
あった。この例では、高粘度ホットメルト接着剤から良
好な流量、良好な発泡比でポリマー発泡体が連続的に形
成されることが示された。

■−見 以上の例に用いられ、第２−４図に示されたものに類似
の装置が本例においても使用された。例■で用いられた
イーストボンドＡ−３２が発泡剤としてのフレオン（Ｆ
ｒｅｏｎ）　１１４と共に混合された。このフレオンは
温度が７０　”Ｆ、圧力が１．４００〜１．５００　ｐ
ｓｉｇであった。このフレオンは、前回例と同様に、流
管内に設けられた多孔性スチールチューブを通して、ホ
ットメルト接着剤を含むミキサに通される。バブルは、
流動するホットメルトにより多孔性チューブの表面から
引きはずされた。フレオンの流量は時間あたり１．３ポ
ンド、ポリマー重量の約３．３％であった。ミキサが約
９５ｒｐａ＋のシャフト回転速度で全動作された。ミキ
サの中間に設けた覗きガラスから見た結果、バブルが見
出されないことから、ガスバブルのほぼ全てがポリマー
材料中に拡散されていることがわかった。ポリマー／ガ
ス溶液が再び、ミキサの上部を通して１７１６インチの
吐出ノズルに吐出された。ミキサからの材料の流量は時
間あたり１４〜４０ポンドであった。材料の発泡比は体
積で約５＝１〜８：１であった。得られた製品は前回と
同様に連続する均一な発泡体をなしていた。

開−星 前回の例で用いられ、第２−４図に示されたものに類似
の装置が本例においても用いられ、これによりトレムコ
・カムパニー製のポリイソブチレンシーラントＪＳ−７
９２が発泡された。この材料の粘度は、ブルックフィー
ルド粘度計で測定した結果、３７５°Ｆで約７４０．０
００ｃｐであった。

この材料が、ミキサの上流端部の材料入口を通して、時
間あたり１０〜３０ポンドの割合でミキサに導入された
。３種類のガス、　ＣＯｚ　、　Ｎｔ、およびＨｅが発
泡化のために使用された。この場合、３種類の個々の実
験にそれぞれのガスを用いるようにした。各々のガスは
、ミキサ中の材料上部のヘッド空間に供給された。ＣＯ
□とＩｌｅＨｅガス　５０ｐｓｉｇの圧力で供給され、
Ｎ２ガスが５００ｐｓｉｇで供給された。ＣＯ，、Ｎ、
、およびＨｅガスの流量は、それぞれポリマーの重量に
対して１％９．５％および、１％程度であった。ポリマ
ー／ガス溶液が、ＣＯ２とＮ２ガス上に対してはミキサ
の底部を通して、またＨｅに対しては上部を通して、４
１５°Ｆで吐出された。使用ガスＣＯ□、Ｎ２．および
Ｈｅに対する発泡比は、それぞれ、２，５：１〜４：１
．２：１．および１．５：１であった。各々の場合に得
られた混合物は弾性泡をなし、時間が経つにつれ崩壊し
た。

発泡体の半減期（体積が５０％減少する時間）は、１５
〜３０分程度であった。

劃−ｙ− 第２−４図に示したものに類似の装置が本例においても
用いられ、比較的高粘度のポリマー材料の発泡化に供さ
れた。ダウ・コーニング・カムバニーにより製造された
ダウコーニング７３２シラスチツク（Ｓｉｌａｓｔｉｃ
）　ＲＴ　Ｖが本例では発泡化された。この材料は熱硬
化性のＲＴＶシリコンゴムである。この材料は大きな剪
断減粘性を示し、従ってその粘度は剪断速度と共に減少
した。従って、この粘度は、ブルックフィールド粘度計
により正確には測定できなかった。しかしながら、この
物質は比較的高粘度の材料で、本発明の範囲内にあるこ
とが認められる。

上記材料は、最大温度５０’Ｆ、圧力２５０ｐｓｉｇ。

時間あたりの流量が約５ボンドでミキサに供給された。

温度７０°Ｆ、圧力２５０ｐｓｉｇの窒素ガスが、ミキ
サ内のポリマー上のヘッド空間に導入された。この材料
は、８０°Ｆ以下の温度でミキサの上部から送出された
。これは１／１６インチノズルを通して吐出された。ミ
キサからの流量は、時間あたり５ボンド程度、また形成
された発泡体の発泡比は２．２：１であった。得られた
生成物は、強靭で弾性を有す発泡体ゴムで、直径が最大
１７１６インチの気泡を含んでいた。この例では、比較
的高粘度のポリマー材料の発泡を可能にし、許容できる
スルーブツト、ポリマー材料の最小且つ許容できる温度
上昇で発泡化させる場合に、本発明の装置と方法の有効
性を示している。

以上の実験かられかるように、°ポリマー材料は、比較
的低い馬力要件および最小で許容できる材料の温度上昇
の下で発泡化が可能である。例えば、イースタボンドＡ
−３は０．０２の馬力要件で発泡化された。この測定さ
れたエネルギー人力および材料の熱容量から、温度上昇
は、時間あたり６０ポンドの処理量でわずか１．４’Ｆ
と評価された。

トレムコＪＳ−７９２などの熱可塑性ブチルシーラント
が必要とするエネルギーはわずか０．０７馬力で、従っ
てその温度上昇は、時間あたり６０ポンドの流量でわず
か５．１　°Ｆであった。ダウコーニング７３２シリコ
ーンＲＴＶなどの高粘度シリコーン材料は、わずか０．
１２の馬力要件で発泡化され、その場合の温度上昇は時
間あたり６０ポンドの処理量でわずか８．７”Ｆであっ
た。ここで比較のため、１馬カモータにより駆動される
パドルによるシリコーンＲＴＶシーラントの温度上昇を
計算すると１００　＠Ｆ以上であった。

第６図および７図に示されたディスクミキサは４１Ｌ４
０スチールで形成された。内腔１４７の長さは８インチ
で、その半径は１．００８インチであった。ハウジング
は、外部水冷ジャケット１３７を備え、これにより材料
は３０〜７０°Ｆに冷却された。ポリマー材料の取入口
温度は６５°〜７００Ｆの範囲にあった。シャフト１４
６は、第６図に示したように、バレル１４０を通して延
在した。

シャフトの直径（２）は１．５インチであった。このシ
ャフト１４６は、直径が２．０インチ、ディスク幅（６
）が０．２５インチの１６個のスチール製ディスクを備
える。ディスク間の溝幅（７）は０．２５インチで、溝
の深さく９）は同様に０３２５インチであった。各々の
ディスクは１５本の歯を持ち、１５個のスロットを有し
た。第７図に示したように、スロットの深さく３）は０
．１２５インチで、スロット幅（１２）は０．３５６イ
ンチであった。歯１６０と壁１６４の間のクリアランス
（８）は０．００８インチであった。ディスク周囲の１
５％が歯１６０のランド面積であった。

シャフトは、通常約０．２５馬力の電動モータにより駆
動された。このシャフトの回転速度は、通常１００〜２
０　Ｏｒρｍの範囲であった。全ての材料はＮ２ガスで
発泡された。ポリマー材料とガスが、５００〜１０００
ｐｓｉの範囲の圧力下でミキサに導入された。材料は吐
出用ノズルに送出された。

この場合のノズルは、材料および圧力に従って、内径が
、０６０と６１２５インチの間で可変であり、長さは、
５と３インチの間で可変であった。

炎−立 すぐ前で示した装置を用いて、スタウファー・ウオツカ
−・シリコーン・カムパニー（ＳｔｏｕｆｆｅｒＷａｃ
ｋｅｒ　５ｉｌｉｃｏｎｅ）から名称９３１の下で市販
されている白色シリコーンＲＴＶシーラントが第１表に
示された条件下で発泡された。

第−上一表 流量（ｇ／ｗｉｎ）　　　　　　　　　　　　　　８７
．５動力（ｈｐ）　　　　　　　　　　　　　　　　、
　１７１動力（ｃａｌ／ｍ１ｎ）　　　　　　　　　　
　　　１．８００トルク（ｉｎ−ｊ！ｂ）　　　　　　
　　　　　　　　　　１０８ミキサ取入口圧力（ｐｓｉ
ｇ）　　　　　　　　　６８８ミキサ取出口圧力（ｐｓ
ｉｇ）　　　　　　　　　６７９圧力損失（ｐｓｉｇ）
　　　　　　　　　　　　　　　９ポンプ取出口圧力（
ｐｓｉｇ）　　　　　　　　　７１４ガン入口圧力（ｐ
ｓｉｇ）　　　　　　　　　　　　５８３ミキサ取入口
のシーラント温度（＠Ｆ）　　　６９．６ミキサ取出口
のシーラント温度（”Ｆ）　　　６８．８温度上昇（”
Ｆ）　　　　　　　　　　　　−０，８）ｋミキサ取入
口の冷却水（”Ｆ）　　　　　　　６０．０ミキサ取出
口の冷却水（＠Ｆ）　　　　　　　６０．９冷却液温度
上昇（’Ｆ）　　　　　　　　　　　０．９近似水流量
（ｊ／ｌｌｌ１ｎ）　　　　　　　　　　　　３．７冷
却液に対する近似カロリ（ｃａｌ／ｌ１ｌｉｎ）　　１
．８７０＊　冷却水による 第■表は、種々の市販ポリマーを第５−７図に示したミ
キサで発泡させた場合の結果を示したものである。各々
の場合に得られた製品は、連続する、クリーム杖の、非
常に均一な発泡体をなし、内部に小さなバブルを含んで
いた。

玉−ニー表 最大密度　放出量 減　　少　（１ｂ／ｈｒ、） 本発明により生成された発泡体には各種の用途がある。

即ち、この発泡体は、注入、成形されて接着剤として用
いられ、現場発泡されて開口や継目、クランクの封止に
用いられ、或いはガスケットやシールを適切に形成する
などの製造工程の１部として現場発泡され使用される。

本発明の利点は次の点からも更に明らかである。

即ち、現在用いられているシリコーンＲＴＶゴムは、高
価な特殊成分および白金触媒を用いることによってのみ
発泡化される。このように材料費が高価なので、その用
途は極端に制限される。これに対して本発明は、ホット
メルト接着剤から高粘度熱硬化性シーラントおよびコー
キングに到る各種用途に用いられるポリマー材料の、非
常に効率的で、安価な発泡を可能にする。

以上に説明した装置は、本発明の実施に適した装置を例
示するものであり、発泡されるポリマー材料および所望
の処理量に従って、各種の多重シャフト、ディスク構成
を採用してもよいことは勿論である。また、同様に乱流
混合とは異なる、ポリマーの層流を可能にする、スポー
ク付ホイール構成を含む多くの平板ディスクも使用する
ことができる。このように層流を発生する多くの変形構
成も、本明細書で用いる用語「ディスク」に含まれるも
のである。更に本発明は、粘度が数千センチポアズから
Ｌ　ＯＯＯ＋　０００ｃｐ以上に到る材料を発泡させる
ことができる。しかし、約１０，０００ｃｐ以下では、
発泡のためにギヤポンプを用いた方が通常はより効果的
である。従って、本発明は、１０、　ＯＯＯｃｐ以上、
通常は５０．　ＯＯＯｃｐ以上の材料の発泡化に特に有
効に用いられる。従来この場合には、不適切な混合の問
題や許容できない温度上昇、および処理量の減少などの
問題が生じ大へん深刻であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の発泡方法を実施するシステムの概略
構成図、第２図は、本発明の方法の実施に用いられるデ
ィスクミキサの１形態であり、ディスクの装着されるシ
ャフトの長手軸線を横ぎるラインに沿って切り取られた
断面図、第３図は、第２図のライン３−３に沿って切り
取られた断面図、第４図は、第２図のライン４−４に沿
って取られた断面図、第５図は、本発明の発泡法を実施
する他のシステムの概略構成図、第６図は、本発明の方
法の実施に用いられるディスクミキサの他の形態であり
、シャフトの長手軸線に沿って切り取られた断面図、第
７図は、第６図のライン７−７に沿って切り取られた断
面図である。 ｌＯ・・・塊状材料溶解装置 １２．１６．１１６．１２０．１３２・・・ライン１４
．１１８・・・ミキサ １５・・・ガス供給装置 １８・・・圧力調節器 ２０・・・流量計 ２２．１４０・・・ハウジング ２４．２６．１４６・・・シャフト ３８・・・電動モータ ４０・・・定回転制御装置 ４２・・・トルクセンサ ４４．４６・・・ギヤ ４８．１５８・・・ディスク ５１・・・ニップ ５２・・・ボート ５６・・・浸漬チューブ ６０・・・ヒータ ６４・・・ステータ １１０・・・ポンプ １３４・・・吐出ノズル １６０・・・歯 ＋４ 「−１Ｌ−１ ＦｆＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、約５０，０００センチポアズ以上の粘度を有するポ
   リマー材料を流動状態で室に導入するステップと、 加圧ガスを、前記室に導入し、且つ前記ポリマー材料の
   存在部位に導入するステップと、前記ポリマー材料を実
   質的に加熱せずに、単に加圧下で前記ポリマー材料内に
   層流剪断作用を惹起することにより、前記ガスを前記ポ
   リマー内で溶液状態にすることで、前記ガスと前記ポリ
   マー材料を混合するステップと、 加圧下で、前記ガスを前記ポリマー材料と溶液状態に維
   持するステップと、更に 大気圧下でポリマー／ガス溶液を吐出して、前記ガスを
   溶液から解放し、且つポリマー発泡体を形成するステッ
   プとにより構成された比較的高粘度のポリマー材料の発
   泡法。 ２、前記剪断作用は、ほぼ平らな表面を有するほぼ平ら
   な要素を、前記平らな表面に平行な方向に前記ポリマー
   材料を通すよう運動させることにより惹起される請求項
   １記載の方法。 ３、複数の前記要素は、前記平らな表面に対して平行に
   前記ポリマーを通すよう運動される請求項１記載の方法
   。 ４、前記ポリマー材料は前記室を通して流れ、且つ該ポ
   リマー材料の流れの方向は、前記ポリマーを通る前記平
   らな表面の移動方向に対してほぼ垂直である請求項２記
   載の方法。 ５、流動性ポリマー材料とガスを混合して大気圧以上の
   圧力でポリマー／ガス溶液を形成する装置であって、 少なくとも１つの回転自在なシャフトにして、該シャフ
   トの軸線に対してほぼ垂直に配置され、且つ前記軸線周
   りに当該シャフトと共に回転自在な第１の一連の隔置さ
   れたディスクを備える前記シャフトと、 前記第１の一連の隔置されたディスクに関して固定され
   、且つこれと噛合する第２の一連の隔置されたディスク
   と、 前記噛合ディスクを囲繞するハウジングと、前記ディス
   クは、前記ハウジングをその長さ方向に沿う一連のコン
   パートメントに分割するように作用し、 前記ハウジングの一端部に設けたポリマー材料取入口手
   段と、 前記ハウジングの他端部に設けたポリマー／ガス取出口
   手段と、 前記ハウジングにガスを導入する手段と、更に、 前記回転自在シャフトを駆動して、前記第１の一連のデ
   ィスクを前記第２の一連のディスクに関して回転させ、
   これにより前記ハウジング内で前記ポリマーと前記ガス
   の混合を惹起して前記ポリマー／ガス溶液取出口手段の
   上流で前記ポリマー／ガス溶液を形成する手段とを備え
   た前記流動性ポリマー材料とガスとの混合装置。 ６、流動性ポリマー材料とガスを混合して、大気圧以上
   の圧力でポリマー／ガス溶液を形成する装置であって、 少なくとも１本の回転自在シャフトにして、その軸線に
   ほぼ垂直であり、且つ前記軸線周りにそれと共に回転自
   在の第１の一連の隔置されたディスクを有する前記回転
   自在シャフトと、これらのシャフトとディスクを囲繞す
   るハウジングと、 前記ディスクは、前記ハウジングを、その長さ方向に沿
   って一連のコンパートメントに分割するように作用し、 前記ハウジングの一端部に設けたポリマー材料取入口手
   段と、 前記ハウジングの他端部に設けたポリマー／ガス溶液取
   出口手段と、 前記ハウジングにガスを導入する手段と、更に、 前記回転自在シャフトを駆動して、前記ハウジング内の
   前記ポリマーと前記ガスとの混合を惹起し、これにより
   前記ポリマー／ガス溶液取出口手段の上流に前記ポリマ
   ー／ガス溶液を形成する手段とを備えた前記流動性ポリ
   マー材料とガスとの混合装置。 ７、流動性ポリマー材料とガスを混合して、大気圧以上
   の圧力でポリマー／ガス溶液を形成する装置であって、 内壁を備え、加圧下で前記ガスとポリマー材料を収容す
   る管状ハウジングと、 該ハウジングの長さ方向に沿って延在するシャフトと、 該シャフト上で、その軸線にほぼ垂直に設けられた一連
   の隔置されたディスクと、 該シャフトに設けられたディスクは、これらの周囲に隔
   置された複数の歯を有し、且つこれらの歯の間に設けら
   れたスロットを有し、前記の歯は前記ハウジングの前記
   内壁に向けて外方に延在し、一方前記ハウジング内で前
   記シャフトの回転を許容し、 前記ディスクとこれらのディスクに設けられた前記スロ
   ットとは、前記ハウジングを一連のコンパートメントに
   分割するように作用し、前記内壁から距離をおいて隔置
   され、固定ハウジング内壁に対して周囲方向に運動自在
   にハウジングの長さ方向に沿って隔置された、 前記ハウジングの一端部に設けられたポリマー材料とガ
   ス取入口手段と、更に、 前記ハウジングの他端部に設けられたポリマー／ガス溶
   液取出口手段とを備え、 前記シャフトは、回転されるように構成され、次に当該
   シャフトに設けた前記ディスクを回転させ、これにより
   前記コンパートメント内で且つ前記ディスク間での前記
   ポリマーと前記ガスとの混合を惹起して、前記ポリマー
   ／ガス溶液取出口手段の上流に前記ポリマー／ガス溶液
   を形成する、前記流動性ポリマー材料とガスとの混合装
   置。