KR102078751B1

KR102078751B1 - 부분 몰드를 사용하는 발포체 제조 방법

Info

Publication number: KR102078751B1
Application number: KR1020177015209A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 엔 파리스; 데이비드 터너
Original assignee: 나이키 이노베이트 씨.브이.
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2020-02-19
Also published as: EP3597390A1; EP3909737A1; US20230382024A1; US11766813B2; US10730231B2; CN110281520A; CN107000313A; US20180370115A1; CN107000313B; TW201628822A; WO2016073154A1; KR20200008053A; KR102209426B1; EP3215340A1; EP3597390B1; EP3215340B1; TWI616300B; CN110281520B; US20160121545A1; MX2017005805A

Abstract

발포 물품, 예를 들어 물품(12) 또는 신발용 발포 구성요소의 제조 방법은 미발포 물품을 형성하기 위해 3차원 인쇄 공정으로 지지 표면 상에 미발포 열가소성 중합체를 침착하는 단계; 상기 물품을 가열하여 상기 물품을 연화시키고, 적어도 하나의 불활성 가스가 상기 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한, 대기압보다 높은 제1 압력으로 상기 적어도 하나의 불활성 가스를 상기 연화된 물품에 주입하는 단계; 및 상기 물품이 연화되는 동안 압력을 상기 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소시켜 상기 물품을 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하는데, 부분 몰드(10)의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 물품 또는 물품의 일부는 개구(113)들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재(114)들의 구조체(3)로 열가소성 중합체 재료를 3차원 프린터로 인쇄함으로써 제조될 수 있다.

Description

부분 몰드를 사용하는 발포체 제조 방법{METHOD OF MAKING FOAMS USING PARTIAL MOLDS}

본 출원은 2014년 11월 5일자로 출원된 미국 가출원 제62/075,529호의 이익을 주장한다.

본 발명은 몰드를 사용하여 발포체, 특히 가요성 발포체를 형성하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 물품에 관한 것이다.

본 섹션은 반드시 종래 기술이지는 않은, 본 발명과 관련된 배경기술 정보를 제공한다.

가요성 발포체는, 예를 들어, 좌석 및 가구, 신발, 포장재, 스트랩, 보호 기어 등에서 쿠션 및 지지를 위해 그리고 충격을 흡수하기 위해 사용된다. 일반적으로, 발포 재료는 시트 또는 블록으로 제조되고 원하는 프리폼(pre-form) 형상으로 절단되고, 이어서 최종 형상으로 마감된다.

운동용 신발을 위한 발포 중창은 가교결합된 폴리(에틸렌 코-비닐 아세테이트)(EVA)로 제조될 수 있는데, 예를 들어, 이는 발포체의 블록 또는 시트로부터 절단될 수 있다. 이러한 방법에 의해 제조된 발포 재료는 균일하게 발포하기 위해 더 높은 비중을 가져야 하기 때문에 전형적으로는 사출 성형이 사용될 수 없다. 새로운 디자인의 중창을 사출 성형하기 위해 새로운 몰드가 제조되어야 한다.

유럽 특허출원공개공보 제2564719호

본 명세서에서 설명된 도면은 선택된 실시예만을 예시하기 위한 것이고 모든 가능한 구현예를 위한 것이 아니며, 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 개시된 기술에 따른 일례의 사시도이다.
도 2는 개시된 기술의 제2 예의 사시도이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 2의 구성요소(3)의 예이다.
도 4는 부분 몰드의 일례의 사시도이다.
도 5는 부분 몰드의 제2 예의 사시도이다.
대응하는 도면 부호는 도면들 중 몇몇 도면 전체를 통하여 대응하는 부분을 나타낸다. 도면은 개시된 기술에 따른 실시예를 나타내지만, 반드시 축척대로 도시되어 있지는 않다.

폐쇄 셀 발포 물품, 예를 들어 물품 또는 신발용 발포 구성요소의 제조 방법은 미발포 열가소성 중합체 물품을 제공하는 단계; 물품을 가열하여 물품을 연화시키고, 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 제1 압력으로 적어도 하나의 불활성 가스를 연화된 물품에 주입하는 단계; 및 물품이 연화되는 동안, 압력을 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소시켜 물품을 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하는데, 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 미발포 물품은 미발포 물품을 형성하기 위해 3차원 인쇄 공정으로 지지 표면 상에 미발포 열가소성 중합체를 침착함으로써 제공된다. 미발포 물품은 개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 불활성 가스가 주입된 미발포 물품이 제공될 수 있고, 이어서 제1 압력에서 가열되어 물품을 연화시키고, 이어서 연화된 물품이 적어도 부분적으로 발포되도록 압력이 감소되고, 다시 부분 몰드를 이용하여 발포 단계 중에 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 부분 몰드는 발포 중에 물품을 완전히 둘러싸지 않는다. 물품이 발포 중에 완전히 둘러싸이지 않기 때문에, 물품에 존재하는 주입된 가스는 물품의 외부 표면의 적어도 일부로부터 그리고 부분 몰드로부터 빠져나올 수 있다. 부분 몰드는 발포가 시작되기 전에 물품에 인접할 수 있거나, 또는 물품은 발포 중에 부분 몰드의 표면과 접촉할 수 있어서 물품이 발포 중에 부분 몰드의 표면의 방향으로 더 이상 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 발포 팽창을 제한하는 부분 몰드의 표면은 평탄할 수 있고, 선택적으로는 하나 이상의 공간을 포함할 수 있으며, 하나 이상의 공간을 통하여 구조체가 발포 중에 상기 표면을 지나서 팽창할 수 있다. 발포 전의 물품의 외부 표면들은 상부, 구조체 상부에 반대편인 하부, 및 상부와 하부 사이의 외부 원주부를 한정할 수 있고, 부분 몰드의 표면은 외부 원주부의 적어도 일부의 발포 팽창을 제한할 수 있다. 부분 몰드의 표면은 발포 팽창을 상부 또는 하부 또는 상부 및 하부 둘 모두의 방향으로의 팽창으로 제한할 수 있다. 다른 예에서, 부분 몰드는 발포 팽창을 제한하는 하부 표면 및 측부 표면 또는 측부 표면들을 가질 수 있고, 하부 표면에 반대편인 방향으로 개방될 수 있다. 부분 몰드는 하부 부분 및 측부 부분을 포함할 수 있고, 측부 부분은 발포되는 물품을 완전히 둘러싸거나 그렇지 않을 수 있다. 부분 몰드는 물품의 발포 중에 분리되는 인접한 섹션들을 가질 수 있다. 예를 들어, 부분 몰드는 하부 표면을 포함하는 제1 몰드 부분 및 측부 표면들을 포함하는 제2 몰드 부분을 가질 수 있고, 제1 및 제2 몰드 부분은 인접하지만 결합되지 않는데, 이러한 경우, 제2 몰드 부분은 발포 물품을 제2 몰드 부분으로부터 탈형하기 전에 제1 몰드 부분으로부터 멀리 이동될 수 있다. 부분 몰드는 미발포 열가소성 중합체가 지지 표면 상에 침착되어 물품을 형성하기 전에 제위치에 있을 수 있거나, 또는 3차원 인쇄 공정 후이지만 물품을 가열하기 전에 제위치에 놓여져서 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 물품 내로 침투하게 할 수 있다.

이들 예 중 어느 하나에서, 부분 몰드는 발포 물품의 적어도 일부 상에 패턴 또는 장식을 부여하는 표면을 가질 수 있다. 이들 예 중 어느 하나에서, 부분 몰드는 신발용 중창의 형상을 가질 수 있다. 상기 형상은 중창의 주연부 또는 중창의 주연부의 일부의 형상일 수 있다. 이들 예 중 어느 하나에서, 부분 몰드는 성형된 발포 물품을 제거할 때 파괴되는 희생 성질을 가질 수 있다. 예를 들어, 부분 몰드 또는 부분 몰드의 일부는 물품이 성형된 후에 절단되거나 절취될 수 있다. 다른 예에서, 부분 몰드 또는 부분 몰드의 일부는 물품이 성형된 후에 용융되거나 용해될 수 있다. 또 다른 예에서, 부분 몰드 또는 부분 몰드의 일부는 발포 물품의 일부가 될 수 있는데, 예를 들어, 부분 몰드 또는 부분 몰드의 일부는 부분 몰드에 의해 발포되고 형상화되는 신발용 중창의 층 또는 구성요소일 수 있거나 그가 될 수 있다. 그러한 경우에, 부분 몰드 또는 부분 몰드의 일부는 발포 및 성형 공정 중에 접착식으로 부착되거나 물리적으로 부착될 수 있다. 이들 예 중 임의의 예에서, 발포 물품은 재차 가열되어 물품을 연화시킬 수 있고, 발포 물품에는 적어도 하나의 제2 불활성 가스가 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 제3 압력으로 적어도 하나의 제2 불활성 가스가 주입될 수 있고; 이어서, 제1 중합체 수지가 연화되거나 연화된 채로 남아 있는 동안 압력이 감소되어 물품을 추가로 발포시키고, 선택적으로는 다시 부분 몰드를 이용하여 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 이들 방법에 의해 제조될 수 있는 물품의 예는 신발 갑피, 신발 칼라, 신발 설포, 신발 안창, 신발 중창, 신가드(shinguard), 어깨 패드, 가슴 보호대, 마스크, 헬멧, 헤드기어, 무릎 보호대, 의류, 스트랩, 가구 쿠션, 및 자전거 안장, 및 이러한 물품들을 위한 발포 구성요소이다.

폐쇄 셀 발포 물품, 예를 들어 물품 또는 신발용 발포 구성요소의 제조 방법이 또한 개시되는데, 본 방법은 적어도 하나의 불활성 가스가 주입된 미발포 열가소성 중합체 물품을 제공하는 단계; 제1 압력에서 물품을 연화시키도록 물품을 가열하는 단계; 및 물품이 연화되는 동안, 압력을 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소시켜 물품을 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하는데, 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다.

발포 물품, 예를 들어 물품 또는 신발용 발포 구성요소의 제조 방법은, 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들을 포함할 수 있고 적어도 하나의 불활성 가스가 주입되는 열가소성 물품을 제1 온도로 가열하여 물품을 연화시켜 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하는데, 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 열가소성 물품은 열가소성 탄성중합체 조성물로 제조될 수 있다. 열가소성 물품에는 포화점 미만 또는 이하에서 불활성 가스가 주입될 수 있다. 다시 말하면, 열가소성 물품에는 포화점 미만인 농도에서 또는 포화점에서 불활성 가스가 주입될 수 있다. 물품이 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들을 포함하는 경우, 제1 온도는 구조체가 붕괴되는 온도 미만이지만 열가소성 물품을 연화시키고 열가소성 물품이 적어도 부분적으로 발포되도록 하기에 충분히 높으며, 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 부분 몰드는 평탄 표면을 가질 수 있거나, 만곡 표면을 가질 수 있거나, 적어도 하나의 평탄 표면 및 적어도 하나의 만곡 표면을 가질 수 있으며, 선택적으로는 공간을 포함할 수 있고 이러한 공간을 통하여 발포체가 팽창할 수 있다.

물품이 미발포 열가소성 중합체 부재들을 포함하는 경우, 이들은 미발포 열가소성 중합체 부재들 사이에 개구를 한정하도록 이격되어 있다. 각각의 개구는 적어도 하나의 인접한 미발포 열가소성 중합체 부재의 적어도 하나의 치수보다 큰 적어도 하나의 치수를 가질 수 있다. 모든 또는 일부 개구들은 상호연결될 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 모든 또는 일부 개구들을 둘러쌀 수 있다. 열가소성 중합체 부재들이 적어도 부분적으로 발포된 후에, 개구들은 일부 열가소성 중합체 부재들 사이에 또는 모든 열가소성 중합체 부재들 사이에 남아 있을 수 있다. 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 적어도 일부는 반복 패턴, 예를 들어 2개의 직각방향으로 반복하는 패턴, 또는 예를 들어 균일한 반복 단위들을 갖는 규칙적인 3차원 격자 패턴으로 배열될 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형 형상인, 또는 불규칙하게 형상화된 단면 형상을 가질 수 있다. 부분 몰드는 발포가 시작되기 전에 구조체에 인접할 수 있거나, 또는 구조체는 발포 중에 부분 몰드의 표면과 접촉할 수 있어서 구조체가 발포 중에 부분 몰드의 표면의 방향으로 더 이상 팽창하는 것을 방지할 수 있다. 불활성 가스는 희가스, 질소, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 제1 압력에서 제1 온도로 가열될 수 있고, 이어서, 압력은 제1 압력보다 낮은 제2 압력으로 감소되어 열가소성 중합체 부재들이 적어도 부분적으로 발포되도록 할 수 있다. 제1 압력은 대기압보다 높을 수 있다.

폐쇄 셀 발포 물품, 예를 들어 물품 또는 신발용 발포 구성요소의 제조 방법은 개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들의 구조체를 포함하는 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 각각의 개구는 적어도 하나의 인접한 미발포 열가소성 중합체 부재의 적어도 하나의 치수보다 큰 적어도 하나의 치수를 가질 수 있다. 모든 또는 일부 개구들은 상호연결될 수 있다. 열가소성 부재들은 모든 또는 일부 개구들을 둘러쌀 수 있다. 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 적어도 일부는 반복 패턴, 예를 들어 2개의 직각방향으로 반복하는 패턴, 예를 들어 균일한 반복 단위들을 갖는 규칙적인 3차원 격자 패턴으로 배열될 수 있다. 구조체는 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 단일 물품으로 열가소성 중합체 재료를 3차원 프린터로 인쇄함으로써 제조될 수 있다. 열가소성 중합체 재료는 열가소성 탄성중합체 조성물일 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형 형상인, 또는 불규칙하게 형상화된 단면 형상을 가질 수 있다. 제1 위치에서, 열가소성 중합체 부재들은 구조체가 붕괴되는 온도 미만인 제1 온도로 가열되어 열가소성 중합체 부재들을 연화시키고, 연화된 열가소성 중합체 부재들에는 제1 압력으로 적어도 하나의 불활성 가스가 주입된다. 불활성 가스는 희가스, 질소, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 열가소성 중합체 부재 내로 주입되는 불활성 가스의 양은 포화점 미만 또는 이하일 수 있다. 제1 압력은 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 열가소성 중합체 부재들 내로 침투하도록 하기에 충분하다. 제1 압력은 대기압보다 높을 수 있다. 불활성 가스가 주입된 후에, 열가소성 중합체 부재들은 제2 온도로 냉각되고, 압력은, 예를 들어 대기압으로 감소된다. 냉각된 구조체는 제2 위치에서 부분 몰드로 전달되고; 열가소성 중합체 부재들은 구조체가 붕괴되는 온도 미만인 제3 온도로 가열되어 열가소성 중합체 부재들을 연화시키고 열가소성 중합체 부재들을 적어도 부분적으로 발포시키는데, 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다. 이러한 단계 중에, 압력은 주입된 불활성 가스가 연화된 열가소성 부재들을 분리할 압력이어서, 연화된 열가소성 부재들이 발포되게 한다. 제2 위치는 멀리 떨어져 있을 수 있는데, 예컨대, 물품에 적어도 하나의 불활성 가스가 주입되는 건물과는 상이한 건물 내의 위치일 수 있다. 제3 온도는 제1 온도와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 대기압보다 높은 제2 압력에서 제3 온도로 가열될 수 있고, 이어서, 압력은 제2 압력보다 낮은 제3 압력으로 감소되어 열가소성 중합체 부재들이 적어도 부분적으로 발포되도록 할 수 있다.

폐쇄 셀 발포 물품, 예를 들어 물품 또는 신발용 발포 구성요소의 제조 방법은 개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들을 포함하는 구조체를 형성하는 단계를 포함한다. 각각의 개구는 적어도 하나의 인접한 미발포 열가소성 중합체 부재의 적어도 하나의 치수보다 큰 적어도 하나의 치수를 가질 수 있다. 모든 또는 일부 개구들은 상호연결될 수 있다. 열가소성 부재들은 모든 또는 일부 개구들을 둘러쌀 수 있다. 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 적어도 일부는 반복 패턴, 예를 들어 2개의 직각방향으로 반복하는 패턴, 예를 들어 균일한 반복 단위들을 갖는 규칙적인 3차원 격자 패턴으로 배열될 수 있다. 물품은 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 물품으로서 열가소성 중합체 재료를 3차원 프린터로 인쇄함으로써 제조될 수 있다. 열가소성 중합체 재료는 열가소성 탄성중합체 조성물일 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형 형상인, 또는 불규칙하게 형상화된 단면 형상을 가질 수 있다. 발포성 물품은 열가소성 중합체 부재들 이외의 부분들을 포함할 수 있으며, 이러한 부분들은 내부 또는 외부 부분들일 수 있다. 내부 부분은, 예를 들어 규칙적인 기하학적 형상의 또는 불규칙적인 형상의 내부 중실 부분일 수 있다. 외부 부분은 물품의 측부 또는 주연부의 적어도 일부를 형성할 수 있고, 이는 균일하거나 불균일한 두께를 가질 수 있으며, 물품 내로의 연장부를 포함할 수 있다. 물품은, 연화되고 적어도 하나의 불활성 가스가 주입된 제1 종류의 상호연결된 열가소성 중합체 부재들, 및 제1 종류의 상호연결된 열가소성 중합체 부재들이 연화되고 그들에 적어도 하나의 불활성 가스가 주입되는 조건 하에서 연화되지 않고/않거나 적어도 하나의 불활성 가스가 주입되지 않은 제2 종류의 상호연결된 열가소성 중합체 부재들을 포함할 수 있다. 이들 특징부는 3차원 인쇄에 의해 물품을 인쇄하는 데 하나 초과의 재료를 사용함으로써 물품에 포함될 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 구조체가 붕괴되는 온도 미만인 제1 온도로 가열되어 열가소성 중합체 부재들을 연화시키고, 연화된 열가소성 중합체 부재들에는 대기압보다 높은 제1 압력으로 적어도 하나의 불활성 가스가 주입된다. 불활성 가스는 희가스, 질소, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 열가소성 중합체 부재 내로 주입되는 불활성 가스의 양은 포화점 미만 또는 이하일 수 있다. 제1 압력은 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 열가소성 중합체 부재들 내로 침투하도록 하기에 충분하다. 구조체가 붕괴되고 열가소성 중합체 부재들이 연화되는 온도 이하에 제1 중합체 수지가 있거나 또는 남아 있는 동안 압력은 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소되어 열가소성 중합체 부재들을 적어도 부분적으로 발포시키는데, 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한한다.

부분 몰드로 제조된 발포 물품은, 적어도 부분적으로 발포된 열가소성 물품을 제2 온도로 가열하여 열가소성 물품을 연화시키고, 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 제3 압력에서 적어도 하나의 불활성 가스를 연화된 열가소성 물품에 주입하고, 이어서 물품이 연화되는 온도에 제1 중합체 수지가 있거나 또는 남아 있는 동안 압력을 제2 압력 미만인 제4 압력으로 감소시켜 열가소성 물품을 추가로 발포시키고, 선택적으로는 다시 부분 몰드의 표면을 이용하여 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한함으로써, 제2 발포 단계를 거칠 수 있다. 제3 압력은 대기압보다 높을 수 있다. 제2 온도는 제1 온도와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 제2 발포 단계에서 사용된 적어도 하나의 불활성 가스는 원래의 발포 단계에서 사용된 불활성 가스와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 불활성 가스의 적합한 예는 다시 희가스, 질소, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합이다. 열가소성 물품 내로 주입되는 불활성 가스의 양은 포화점 미만 또는 이하일 수 있다. 제3 압력은 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 열가소성 중합체 부재들 내로 침투하도록 하기에 충분하고, 제1 압력과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 압력은, 열가소성 중합체 부재들로 제조된 물품의 구조체가 붕괴되는 온도 이하에 제1 중합체 수지가 있거나 또는 남아 있는 동안 제1 압력 미만인 제4 압력으로 감소되어 열가소성 물품을 추가로 발포시킨다. 제4 압력은 제2 압력과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 제2 발포 단계는 더 낮은 밀도의 발포 물품을 생성할 수 있다. 제2 발포 단계는 또한, 예를 들어 제2 발포 단계가 몰드 내에서 또는 부분 몰드와 함께 수행되는 경우, 발포 물품을 추가로 형상화하기 위해 사용될 수 있다.

이들 방법 중 임의의 방법에서, 부분 몰드는 발포 단계 중에 발포 물품 내에 통합되거나 또는 그에 부착될 수 있다.

개시된 방법은 발포체를 원하는 형상으로 사출 성형하기 위한 툴링(tooling) 없이 원하는 형상의 발포 물품이 제조되도록 한다. 개시된 방법의 열가소성 중합체 부재들은, 불활성 가스의 흡착을 용이하게 하고 발포체의 성형 시 저가의 장비로 원하는 쿠션, 지지 및 내충격성을 제공하는 치수를 갖도록 선택될 수 있다.

물품이 열가소성 중합체 부재들을 포함하는 경우, 열가소성 중합체 부재들을 연화시켜 이들에 적어도 하나의 불활성 가스를 주입시키거나 또는 주입된 중합체 부재들이 발포되도록 하는 온도로 가열될 때 구조체는 붕괴되어서는 안된다. 구조체는 열로부터의 그의 중합체 부재들의 변형의 결과로서 그의 개구들의 합해진 총 부피가 50% 초과로 감소하면 붕괴된 것으로 간주된다. 구조체의 개구들의 합해진 총 부피가 20% 이하만큼 또는 10% 이하만큼 또는 5% 이하만큼 또는 1% 이하만큼 감소하는 것이 또는 어떤 현저한 양만큼으로도 감소하지 않는 것(실질적으로 0%)이 바람직하다. 물품 또는 물품의 임의의 열가소성 중합체 부재들은 대체적으로 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형 형상인, 또는 불규칙하게 형상화된 단면 형상을 가질 수 있다. "대체적으로"는 돌출부, 만곡부 등과 같은 결함부 및 불규칙부를 가질 수 있는 전체적인 형상을 나타내기 위하여 여기에서 사용된다.

발포 물품은 신발 물품용 중창 또는 중창 프리폼일 수 있다. 발포 물품은 다른 물품에 쿠션으로서 포함될 수 있다. 비제한적인 예로서, 발포 물품은 신발의 발포 요소, 예컨대, 칼라의 발포 요소와 같은 신발 갑피의 일부, 중창 또는 중창의 일부, 또는 겉창 또는 겉창의 일부; 신가드, 어깨 패드, 가슴 보호대, 마스크, 헬멧 또는 다른 헤드기어, 무릎 보호대, 및 다른 보호 장비의 발포체 패딩; 의복 물품 내의 직물 층들 사이에 배치된 요소일 수 있거나; 또는 보호 또는 편안함을 위한 다른 공지된 패딩 응용을 위해, 예컨대, 베개, 쿠션을 위해, 또는 물품 또는 가구에서 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 성형 물품은 신발 물품용 중창이다. 중창은 신발에 쿠션을 제공한다. 중창은 내구성이 있어야 하지만, 또한 바람직하게는 원하는 정도로 여전히 쿠션을 제공하면서 신발에 가능한 한 적은 중량을 부가해야 한다. 중창은 또한 신발 물품의 제조 시에 겉창, 갑피, 또는 임의의 다른 구성요소(예컨대, 생크(shank), 에어백 또는 장식용 구성요소)에 접합될 수 있어야 한다.

이러한 설명에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", "the"), "적어도 하나", 및 "하나 이상"은 그 항목 중 적어도 하나가 존재함을 상호교환가능하게 나타내고; 문맥 상 달리 명확하게 나타나지 않는다면 복수의 그러한 항목이 존재할 수 있다. 첨부된 청구범위를 포함하여 본 명세서에서의 (예컨대, 양 또는 조건의) 매개변수들의 모든 수치값은, "약"이 실제로 수치값 앞에 나타나 있든 그렇지 않든 간에, 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. "약"은, 언급된 수치값이 어느 정도 약간의 부정확성(그 값의 정확도에 어느 정도 근사하게; 그 값에 대략적으로 또는 상당히 가깝게; 거의)을 허용한다는 것을 나타낸다. "약"에 의해 제공되는 부정확성이 이러한 통상의 의미로 당업계에서 달리 이해되지 않는다면, 본 명세서에서 사용되는 "약"은 이러한 매개변수를 측정하고 사용하는 통상의 방법으로부터 발생할 수 있는 최소한의 편차를 나타낸다. 더욱이, 범위의 개시는 그 범위 내의 모든 값 및 더 세분된 범위들을 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "포함하는", "함유하는" 및 "갖는"은 포괄적인 용어이며, 그에 따라서, 언급된 특징부, 단계, 작동, 요소 또는 구성요소의 존재를 명시하는 것이지만, 하나 이상의 다른 특징부, 단계, 작동, 요소 또는 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다. 단계, 공정 및 작동의 순서는 가능한 경우 변경될 수 있고, 추가적인 또는 대안적인 단계가 이용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 관련 있는 열거된 항목들 중 임의의 하나 및 그의 모든 조합을 포함한다.

열가소성 물품은 열가소성 중합체 조성물로 제조된다. 열가소성 물품은 성형, 절단, 압출, 및 3차원 인쇄를 포함하는 하나 이상의 형성 방법에 의해 제조될 수 있다. 열가소성 물품은 개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 구조체일 수 있거나 또는 그를 포함할 수 있고, 열가소성 중합체 조성물을 3차원 인쇄함으로써 형성될 수 있다. 열가소성 탄성중합체를 포함할 수 있고 적어도 하나의 불활성 가스에 의해 발포시키기에 적합한 열가소성 중합체 조성물은, 3차원 제조기 또는 프린터를 통하여 처리하기에 적절한 단면을 갖는 길이부("필라멘트")로 압출될 수 있다. 3차원 제조기는 3차원 인쇄로도 또한 알려진 공정에서 열가소성 중합체 조성물의 용융물을 표면 상에 미리결정된 패턴으로 침착시킨다. 본 공정은 다수의 공개문헌, 예를 들어 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2012/0241993호에 상세히 기술되어 있다. 3차원 제조 또는 인쇄 장비는 예를 들어 MakerBot으로부터 REPLICATOR라는 상품명으로 구매가능하다.

열가소성 중합체 조성물은 제조될 발포 물품의 의도된 용도에 적합한 열가소성 탄성중합체를 포함한 임의의 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 열가소성 중합체 및 탄성중합체의 비제한적인 예에는 열가소성 폴리우레탄 탄성중합체, 열가소성 폴리우레아 탄성중합체, 열가소성 폴리아미드 탄성중합체(PEBA 또는 폴리에테르 블록 폴리아미드), 열가소성 폴리에스테르 탄성중합체, 4 내지 약 8개의 탄소 원자를 갖는 α-올레핀 및 에틸렌의 메탈로센-촉매화 블록 공중합체, 및 스티렌 블록 공중합체 탄성중합체, 예컨대, 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌), 폴리(스티렌-에틸렌-코-부틸렌-스티렌), 및 폴리(스티렌-아이소프렌-스티렌)이 포함된다.

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체는 열가소성 폴리에스테르-폴리우레탄, 폴리에테르-폴리우레탄, 및 폴리카르보네이트-폴리우레탄으로부터 선택될 수 있으며, 이에는 중합체 다이올 반응물로서 폴리에테르, 및 폴리카프로락톤 폴리에스테르를 포함하는 폴리에스테르를 사용하여 중합된 폴리우레탄이 제한 없이 포함된다. 이들 중합체 다이올계 폴리우레탄은 중합체 다이올 (폴리에스테르 다이올, 폴리에테르 다이올, 폴리카프로락톤 다이올, 폴리테트라하이드로푸란 다이올, 또는 폴리카르보네이트 다이올), 하나 이상의 폴리아이소시아네이트, 및, 선택적으로, 하나 이상의 사슬 연장 화합물의 반응에 의해 제조된다. 바람직하게는, 중합체 다이올계 폴리우레탄은 실질적으로 선형이다(즉, 실질적으로 모든 반응물이 이작용성이다). 폴리우레탄 탄성중합체 제조에 사용되는 다이아이소시아네이트는 방향족 또는 지방족일 수 있고, 예에는 아이소포론 다이아이소시아네이트(IPDI), 메틸렌 비스-4-사이클로헥실 아이소시아네이트(H₁₂MDI), 사이클로헥실 다이아이소시아네이트(CHDI), m-테트라메틸 자일렌 다이아이소시아네이트(m-TMXDI), p-테트라메틸 자일렌 다이아이소시아네이트(p-TMXDI), 4,4'-메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(MDI, 4,4'-다이페닐메탄 다이아이소시아네이트로도 또한 알려짐), 2,4- 또는 2,6-톨루엔 다이아이소시아네이트(TDI), 에틸렌 다이아이소시아네이트, 1,2-다이아이소시아네이토프로판, 1,3-다이아이소시아네이토프로판, 1,6-다이아이소시아네이토헥산(헥사메틸렌 다이아이소시아네이트 또는 HDI), 1,4-부틸렌 다이아이소시아네이트, 등이 제한 없이 포함되며, 이들은 조합으로 사용될 수 있다. 사슬 연장 화합물 또는 연장제는 아이소시아네이트 기와 반응성인 2개의 작용기, 예를 들어, 다이올, 다이티올, 다이아민, 또는 하이드록실, 티올, 및 아민 기의 조합을 갖는 화합물, 예컨대, 그 중에서도, 알칸올아민, 아미노알킬 메르캅탄, 및 하이드록시알킬 메르캅탄을 갖는다. 사슬 연장제의 분자량은 약 60 내지 약 400의 범위일 수 있다. 알코올 및 아민이 전형적으로 사용된다. 유용한 다이올의 예에는 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜 및 테트라에틸렌 글리콜을 포함하는 에틸렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜의 저급 올리고머; 다이프로필렌 글리콜, 트라이프로필렌 글리콜 및 테트라프로필렌 글리콜을 포함하는 프로필렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜의 저급 올리고머; 사이클로헥산다이메탄올, 1,6-헥산다이올, 2-에틸-1,6-헥산다이올, 1,4-부탄다이올, 2,3-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,3-프로판다이올, 부틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 및 이들의 조합이 포함된다. 적합한 다이아민 연장제에는 에틸렌 다이아민, 다이에틸렌 트라이아민, 트라이에틸렌 테트라아민, 및 이들의 조합이 제한 없이 포함된다. 다른 전형적인 사슬 연장제는 아미노 알코올, 예컨대, 에탄올아민, 프로판올아민, 부탄올아민, 및 이들의 조합이다.

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체를 형성하는 데 사용되는 폴리에스테르 다이올은 하나 이상의 폴리산(polyacid) 화합물 및 하나 이상의 폴리올 화합물의 축합 중합에 의해 대체적으로 제조된다. 바람직하게는, 폴리산 화합물 및 폴리올 화합물은 이작용성으로, 즉, 이산(diacid) 화합물 및 다이올이 실질적으로 선형인 폴리에스테르 다이올을 제조하는 데 사용되지만, 약간 분지형이지만 비가교결합된 폴리에스테르 폴리올 성분을 제공하도록 적은 양의 일작용성, 삼작용성, 및 더 고차의 작용성을 갖는 재료들(아마도 최대 5 몰%)이 포함될 수 있다. 적합한 다이카르복실산에는 글루타르산, 석신산, 말론산, 옥살산, 프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 말레산, 수베르산, 아젤라산, 도데칸이산, 그의 무수물 및 중합성 에스테르(예컨대, 메틸 에스테르) 및 산 할라이드 (예컨대, 산 염화물), 및 이들의 혼합물이 제한 없이 포함된다. 적합한 폴리올은 이미 언급된 것들, 특히 다이올을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 카르복실산 성분은 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 프탈산, 도데칸이산, 또는 말레산 (또는 이들의 무수물 또는 중합성 에스테르) 중 하나 이상을 포함하고, 다이올 성분은 1,4-부탄다이올, 1,6-헥산다이올, 2,3-부탄다이올, 또는 다이에틸렌 글리콜 중 하나 이상을 포함한다. 에스테르화 중합을 위한 전형적인 촉매는 양성자산, 루이스산, 티타늄 알콕사이드, 및 다이알킬주석 옥사이드이다. 폴리락톤, 예컨대, 폴리카프로락톤 다이올이 또한 사용될 수 있다.

중합체 폴리에테르는 다이올 개시제, 예컨대, 1,3-프로판다이올 또는 에틸렌 또는 프로필렌 글리콜을, 알킬렌 옥사이드 사슬 연장 시약과 반응시킴으로써 얻어질 수 있다. 폴리에틸렌 옥사이드(폴리에틸렌 글리콜로도 또한 지칭됨), 폴리프로필렌 옥사이드(폴리프로필렌 글리콜로도 또한 지칭됨), 및 블록 폴리에틸렌 옥사이드-폴리프로필렌 옥사이드 공중합체가 사용될 수 있다. 둘 이상의 상이한 알킬렌 옥사이드 단량체가 동시 첨가에 의해 랜덤하게 공중합될 수 있거나 또는 순차적인 첨가에 의해 블록으로 중합될 수 있다. 테트라하이드로푸란은 3차 옥소늄 이온의 형성에 의해 개시되는 양이온 개환 반응에 의해 중합될 수 있다. 폴리테트라하이드로푸란은 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG)로도 또한 알려져 있다.

열가소성 폴리우레탄 탄성중합체의 제조 시 사용될 수 있는 지방족 폴리카르보네이트 다이올은 알칼리 금속, 주석 촉매, 또는 티타늄 화합물과 같은 촉매의 존재 하에서 다이알킬 카르보네이트(예컨대, 다이에틸 카르보네이트), 다이페닐 카르보네이트, 또는 다이옥솔라논(예컨대, 5원 및 6원 고리를 갖는 환형 카르보네이트)과 다이올의 반응에 의해 제조된다. 유용한 다이올은 이미 언급된 것들 중 임의의 것을 제한 없이 포함한다. 방향족 폴리카르보네이트는 포스겐 또는 다이페닐 카르보네이트와 비스페놀, 예컨대, 비스페놀 A의 반응으로부터 통상 제조된다.

중합체 다이올은 바람직하게는 중량 평균 분자량이 적어도 약 500, 더 바람직하게는 적어도 약 1000, 및 심지어 더 바람직하게는 적어도 약 1800의 중량 평균 분자량 및 최대 약 10,000의 중량 평균 분자량을 갖지만, 최대 약 5000, 특히 최대 약 4000의 중량 평균 분자량을 갖는 중합체 다이올이 또한 바람직할 수 있다. 중합체 다이올은 유리하게는 중량 평균 분자량이 약 500 내지 약 10,000, 바람직하게는 약 1000 내지 약 5000, 및 더 바람직하게는 약 1500 내지 약 4000의 범위에 있다. 중량 평균 분자량은 ASTM D-4274에 의해 결정될 수 있다. 중합체 다이올 세그먼트는 전형적으로 폴리우레탄 중합체의 약 35 중량% 내지 약 65 중량%이고, 바람직하게는 폴리우레탄 중합체의 약 35 중량% 내지 약 50 중량%이다.

적합한 열가소성 폴리우레아 탄성중합체는 이미 언급된 폴리아이소시아네이트 중 하나 이상 및 이미 언급된 다이아민 연장제 중 하나 이상과 하나 이상의 중합체 다이아민의 반응에 의해 제조될 수 있다. 중합체 다이아민은 폴리옥시에틸렌 다이아민, 폴리옥시프로필렌 다이아민, 폴리(옥시에틸렌-옥시프로필렌) 다이아민, 및 폴리(테트라메틸렌 에테르) 다이아민을 포함한다.

적합한 열가소성 폴리아미드 탄성중합체는 (1) (a) 다이카르복실산, 예컨대, 옥살산, 아디프산, 세바스산, 테레프탈산, 아이소프탈산, 1,4-사이클로헥산다이카르복실산, 또는 이미 언급된 다른 다이카르복실산 중 임의의 것의 (b) 다이아민, 예컨대, 에틸렌다이아민, 테트라메틸렌다이아민, 펜타메틸렌다이아민, 헥사메틸렌다이아민, 또는 데카메틸렌다이아민, 1,4-사이클로헥산다이아민, m-자일렌다이아민, 또는 이미 언급된 다른 다이아민 중 임의의 것과의 중축합; (2) 환형 락탐, 예컨대, ε-카프로락탐 또는 ω-라우로락탐의 개환 중합; (3) 아미노카르복실산, 예컨대, 6-아미노카프로산, 9-아미노노난산, 11-아미노운데칸산, 또는 12-아미노도데칸산의 중축합; 또는 (4) 환형 락탐의 다이카르복실산 및 다이아민과의 공중합에 의해 카르복실산-작용성 폴리아미드 블록을 제조하고, 이어서 이미 언급된 것들 중 임의의 것과 같은 중합체 에테르 다이올(폴리옥시알킬렌 글리콜)과 반응시켜 얻어질 수 있다. 중합은, 예를 들어, 약 180℃ 내지 약 300℃의 온도에서 수행될 수 있다. 적합한 폴리아미드 블록의 구체적인 예에는 나일론 6, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 11, 나일론 12, 공중합된 나일론, 나일론 MXD6, 및 나일론 46이 포함된다.

열가소성 폴리에스테르 탄성중합체는 결정질 영역을 형성하는 짧은 사슬 길이를 갖는 단량체 단위의 블록 및 비교적 더 긴 사슬 길이를 갖는 단량체 단위를 갖는 연화 세그먼트의 블록을 갖는다. 열가소성 폴리에스테르 탄성중합체는 DuPont으로부터 상품명 HYTREL로 구매가능하다.

4 내지 약 8개의 탄소 원자를 갖는 α-올레핀 및 에틸렌의 메탈로센-촉매화 블록 공중합체는, 예를 들어, 사이클로펜타다이에닐-전이 금속 화합물 및 알루목산을 포함하는 촉매 시스템의 존재 하의 고압 공정에서 연화 공단량체, 예컨대, 헥산-1 또는 옥텐-1과 에틸렌의 단일 부위 메탈로센 촉매작용에 의해 제조된다. 옥텐-1이 사용하기에 바람직한 공단량체이다. 이들 재료는 ExxonMobil로부터 상품명 Exact™으로 그리고 the Dow Chemical Company로부터 상품명 Engage™으로 구매가능하다.

스티렌 블록 공중합체 탄성중합체, 예컨대, 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌), 폴리(스티렌-에틸렌-코-부틸렌-스티렌), 및 폴리(스티렌-아이소프렌-스티렌)은, 먼저 스티렌과 알킬-리튬 개시제를 반응시키고, 이어서 알켄 단량체를 첨가하여 중합을 계속하고, 이어서 스티렌을 다시 첨가하여 중합을 완료함으로써 중합체 세그먼트들이 연속적으로 생성되는 음이온 중합에 의해 제조될 수 있다. S-EB-S 및 S-EP-S 블록 공중합체는 각각 S-B-S 및 S-I-S 블록 공중합체의 수소화에 의해 생성된다.

3차원 제조기에 의한 3차원 인쇄에 의해 미리결정된 3차원 형상으로 열가소성 중합체 조성물을 침착시킴으로써 표면 상에 발포성 물품이 형성되는 경우, 물품은 개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 구조체를 포함할 수 있다. 각각의 개구는 그의 치수의 각각이 약 0.5 mm부터 또는 약 1 mm부터 또는 약 2 mm부터 약 5 mm까지 또는 약 8 mm까지 또는 약 10 mm까지일 수 있다. 개구의 크기는 0.5 mm 내지 10 mm의 범위일 수 있다. 개구의 크기는 1 mm 내지 10 mm의 범위일 수 있다. 개구의 크기는 1 mm 내지 8 mm의 범위일 수 있다. 개구의 크기는 2 mm 내지 5 mm의 범위일 수 있다. 각각의 개구는 적어도 하나의 인접한 미발포 열가소성 중합체 부재의 적어도 하나의 치수보다 큰 적어도 하나의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 열가소성 중합체 부재들이 둥근 원주를 갖는 경우, 인접하는 개구들은 단면의 직경보다 큰 적어도 하나의 치수를 가질 수 있다. 부재들이 얇은 직사각형 형상을 갖는 패턴인 다른 예에서, 공간들은 인접한 열가소성 중합체 부재들의 두께보다 큰 최소 치수를 가질 수 있다. 개구는 형상이 대체적으로 세장형일 수 있고, 물품의 상이한 또는 반대편인 면들 또는 표면들에서 개구들 사이의 대체로 연속적인 경로로 연결될 수 있다. 물품의 각각의 면은, 대체적으로는 규칙적으로 서로 이격될 수 있는 복수의 개구들을 가질 수 있다. 서로 반대편인 면들은 동일한 패턴으로 배열된 개구들을 가질 수 있다.

개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 구조체에서, 각각의 개구는 적어도 하나의 인접한 미발포 열가소성 중합체 부재의 적어도 하나의 치수보다 큰 적어도 하나의 치수를 가질 수 있다. 모든 또는 일부 개구들은 상호연결될 수 있다. 모든 또는 일부 개구들은 열가소성 부재들에 의해 둘러싸일 수 있다. 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 적어도 일부는 반복 패턴, 예를 들어 2개의 직각방향으로 반복하는 패턴, 예를 들어 균일한 반복 단위들을 갖는 규칙적인 3차원 격자 패턴으로 배열될 수 있다. 구조체는 상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 단일 물품으로 열가소성 중합체 재료를 3차원 프린터로 인쇄함으로써 제조될 수 있다. 열가소성 중합체 재료는 열가소성 탄성중합체 조성물일 수 있다. 열가소성 중합체 부재들은 대체적으로 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 다른 다각형 형상인, 또는 불규칙하게 형상화된 단면 형상을 가질 수 있다. "대체적으로"는 돌출부, 만곡부 등과 같은 결함부 및 불규칙부를 가질 수 있는 전체적인 형상을 나타내기 위하여 여기에서 사용된다.

상호연결된 열가소성 중합체 부재들에 의해 한정된 개구들의 크기는 발포 공정 중에 감소된다. 일 예에서, 발포 열가소성 중합체 부재들은 일부 또는 전부가 다른 발포 열가소성 중합체 부재들에 인접하는 크기로 발포될 수 있다. 다른 예에서, 공간들은 발포 후에 열가소성 중합체 부재들 사이에 남아 있다.

예를 들어, 열가소성 중합체 부재들은 서로에 대해 직각인 두 방향으로 반복되는 패턴으로 배열될 수 있다. 패턴은 적어도 하나의 방향으로 순서대로 된 적어도 3개의 반복 단위들을 가질 수 있다. 반복 단위들은 균일할 수 있거나, 예를 들어 동일한 크기를 갖는 정육면체 또는 다른 기하학적 형상일 수 있거나, 또는 반복 단위들은 규칙적인 또는 불규칙적인 패턴으로 변할 수 있다. 가변 패턴의 일 예로서, 원형 패턴은 평면 내의 또는 3개의 치수에서의 중심으로부터 확장될 수 있다.

부분 몰드는 열가소성 물품에 불활성 가스가 주입되기 전 또는 후에 그러나 물품이 발포되기 전에 제위치에 놓일 수 있다. 부분 몰드는 3차원 인쇄에 의해 물품이 형성되는 표면일 수 있거나 또는 그를 포함할 수 있다.

부분 몰드는, 발포 공정을 야기하는 팽창 중에, (3차원 개방 격자 구조체일 수 있거나 또는 그를 포함할 수 있는) 물품을 단지 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로 구속하는 몰드이다. 부분 몰드는, 열가소성 중합체 물품이 침착 또는 형성되지만 발포 후에는 발포 제품이 이형될 수 있게 하는 재료의 평탄한 시트일 수 있다. 일 예에서, 부분 몰드는 하부 및 측부 성형 표면을 갖지만 상부 성형 표면은 갖지 않는 몰드일 수 있다. 다른 예에서, 부분 몰드는 형성되는 구성요소의 주연부 모두의 둘레에 구속부를 갖는 몰드일 수 있다. 추가 예에서, 부분 몰드는 발포되는 물품의 주연부의 단지 일부의 둘레에 구속부를 갖는 몰드일 수 있다. 예를 들어, 부분 몰드가 신발용 중창의 발포 중에 중창을 형상화하기 위해 사용되는 경우, 부분 몰드는 중창의 단지 좌측 또는 우측만을 가질 수 있다. 부분 몰드가 2개의 치수에서 재료를 구속하는 경우, 2개의 치수들 사이의 계면은 완전히 밀봉되지 않을 수 있지만, 단지 상하로 세팅될 수 있다.

부분 몰드는 발포될 때 구성요소의 구속된 표면의 적어도 일부 상에 성형된 패턴 또는 장식을 부여할 수 있다.

3차원 인쇄에 의해 물품을 형성하는 경우 중합체 수지가 침착되기 전에, 부분 몰드는 제위치에 놓일 수 있다. 중합체 수지를 분배하는 공정은 부분 몰드 내로 중합체 수지를 분배하는 단계를 포함할 수 있다.

부분 몰드는 복수의 구성요소를 동시에 성형할 수 있다(예컨대, 시트 상에 내려 놓인 다수의 구성요소들이 이들 사이에 공간을 두어, 단지 이들의 하부 표면이 구속되게 하지만, 이들 사이에 충분한 공간이 있어서 이들은 발포/팽창 후에 분리된 채로 남아 있게 된다).

부분 몰드는 제조 공정 중에 또는 후에 몰드가 파괴되는 희생 몰드일 수 있다. 몰드는 단지 제조 공정의 일부 동안만 중합체 수지 또는 발포체를 구속하는 재료, 예를 들어, 발포 단계 중의 또는 후의 제조 공정 동안 분해 또는 용융 또는 연소 또는 용해되는 재료(왁스, 종이, 콘스타치(cornstarch), 소금, 설탕, 중합체, 등)로 제조될 수 있다. 희생 몰드는 발포 물품이 제조 공정 후에 용이하게 이형될 수 있게 하는 재료, 예를 들어, 용이하게 부숴질 수 있는 모래 형태, 또는 제조 공정 후에 분해, 용융, 연소 또는 용해될 수 있는 재료로 형성될 수 있다.

부분 몰드는, 중합체 수지 또는 발포체의 적어도 일부가 제조 공정 중에 접착되는, 그리고 제조 공정 중에 형성되는 구성요소의 일부가 될 수 있는 물품일 수 있다. 부분 몰드는 (중합체 수지가 발포되고 팽창됨에 따라) 발포 단계 중에 중합체 수지에 접착될 수 있다. 예를 들어, 부분 몰드는 에어백과 같은 중창 구성요소일 수 있거나, 또는 신발 물품의 겉창의 적어도 일부를 형성하는 고무 구성요소와 같은 겉창 구성요소일 수 있다. 부분 몰드는, 겉창의 측부를 형성하기 위한 진공 형성된 중합체 구성요소와 같은 얇고 투명한 중합체 피스(piece)일 수 있다. 부분 몰드는 제조 중에 제거되어 그의 형상을 최종 발포 물품에 부여할 수 있거나, 또는 존재하는 채로 남아 있어서 전체 구성요소의 외부 표면을 형성할 수 있다.

부분 몰드는, 내부 표면의 적어도 일부 상에 장식 요소(포일, 페인트, 등)를 갖는 겉창의 측부를 형성하기 위한 진공 형성된 중합체 구성요소와 같은 얇고 선택적으로는 투명한 중합체 피스일 수 있다. 부분 몰드는 제조 중에 제거되어 발포 물품의 외부 표면 상에 존재하는 장식 요소를 남길 수 있거나, 또는 존재하는 채로 남아 있어서 전체 구성요소의 외부 표면을 형성할 수 있다.

상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 구조체를 포함할 수 있는 물품은, (상호연결된 열가소성 중합체 부재들의 임의의 구조체가 붕괴되는 온도 미만인) 제1 온도로 물품을 가열하여 물품을 연화시키고, 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한, 대기압보다 높은 제1 압력으로 적어도 하나의 불활성 가스를 연화된 물품에 주입함으로써 발포성이 되도록 한다. 불활성 가스는 희가스, 질소, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 제1 압력은 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분하다. 제1 노출은 일정 압력에서 그리고 일정 양의 가스가 연화된 물품 내로 침투하기에 충분한 시간 동안 이루어져서 물품이 연화될 때 압력이 감소되는 경우에 적어도 부분적인 발포를 야기한다. 필요한 가스의 양은 물품의 표면적, 중합체의 유형, 압력, 및 온도와 같은 인자들에 따라 좌우될 수 있다. 주입 단계는 가스에 의한 물품의 포화점까지 계속될 수 있다.

이어서, 불활성 가스가 주입된 물품은 제2 온도로 냉각될 수 있다. 제2 온도는 가스가 원하는 시간 후에 물품을 유의하게 발포시키지 않게 하는 온도이다. 예를 들어, 제2 온도는 약 30℃ 이하일 수 있다. 이어서, 압력은 대기압으로 감소될 수 있다. 그 후, 물품은 발포성 물품이다. 물품은 압력 용기로부터 제거될 수 있고 다른 위치로, 예를 들어 동일 건물 또는 제조 장소 내의 부분 몰드로 전달될 수 있거나 또는 멀리 떨어진 장소에 있는 부분 몰드로 전달될 수 있고, 그 후에 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한하는 부분 몰드 내에서 물품이 발포된다. 물품은, 물품을 제2 온도로 가열하여 물품을 연화시켜, 발포 중에 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한하는 부분 몰드의 표면에 인접하여 또는 그 근처에서, 열가소성 중합체 부재들이 적어도 부분적으로 발포되게 함으로써 발포된다. 물품이 열가소성 중합체 부재들의 구조체를 포함하는 경우, 제2 온도는 구조체가 붕괴되는 온도 이하이다. 제2 온도는 물품에 불활성 가스가 주입되었던 제1 온도와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 제2 온도에 일단 도달하면, 압력은 제2 압력으로 감소되거나 또는 해제되어(대기 온도로 복귀되어) 열가소성 중합체 부재들이 부분 몰드 내에서 발포되게 한다.

그 대신, 불활성 가스가 주입된 물품은 중간 냉각 없이 부분 몰드 내에서 불활성 가스의 주입 직후에 발포될 수 있다. 연화된 열가소성 물품에 적어도 하나의 불활성 가스가 일단 주입되었으면, 압력은 (물품이 그러한 구조체를 포함하는 경우, 물품이 열가소성 중합체 부재들의 구조체가 붕괴될 온도 미만에 있는 동안) 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소되어 물품을 부분 몰드 내에서 적어도 부분적으로 발포시킨다. 물품은 발포 동안 연화된 채로 남아 있다. 예를 들어, 제2 압력은 대기압일 수 있다.

물품이 발포되는 경우, 모든 방향들은 아닌 하나 이상의 방향으로의 물품의 팽창은 부분 몰드의 적어도 하나의 표면과 직접 접촉 상태에 있거나 그와 직접 접촉하게 됨으로써 구속된다. 발포하는 물품은 그가 발포 중에 표면에 대해 가압함에 따라 적어도 하나의 표면에 적어도 부분적으로 순응하여, 구속되지 않은 방향들 중 하나 이상의 방향으로 팽창한다.

물품은 제2 중합체 수지를 포함할 수 있다. 제2 중합체 수지는 제조 중에, 선택적으로는 제1 중합체 수지와는 상이한 속도로, 팽창 및 적어도 부분적으로 발포될 수 있거나, 또는 고체 수지로서 남아 있을 수 있다. 제2 중합체 수지는 (그가 제1 수지와 같은 상대 치수로 팽창하도록) 제1 중합체 수지와 동일한 팽창 비로 팽창 및 적어도 부분적으로 발포될 수 있거나, (그가 제1 수지보다 더 또는 덜 팽창하도록) 상이한 팽창 비를 가질 수 있다.

발포성 열가소성 물품은 공정을 반복함으로써 재차 발포될 수 있다. 적어도 부분적으로 발포된 열가소성 물품은 (열가소성 중합체 부재들의 임의의 구조체가 붕괴되는 온도 미만인) 제2 온도로 가열되어 열가소성 물품을 연화시키고, 연화된 열가소성 물품에는 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 열가소성 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 제3 압력에서 적어도 하나의 불활성 가스가 다시 주입되고, 이어서, 선택적으로 동일한 부분 몰드 또는 제2 부분 몰드 내에서, 열가소성 물품이 연화되는 동안 압력은 제3 압력 미만인 제4 압력으로 감소되어 열가소성 물품을 추가로 발포시킨다. 제1 발포 공정 중에 구속되지 않은 표면은 제2 발포 공정 중에 부분 몰드의 표면에 의해 구속될 수 있고, 그 역도 마찬가지이다. 제3 압력은 대기압보다 높을 수 있다. 제2 온도는 원래 발포 공정 중에 열가소성 물품이 연화되었고 그에 적어도 하나의 불활성 가스가 주입되었던 제1 온도와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 제2 발포 공정에서 사용되는 불활성 가스는 물품을 원래 적어도 부분적으로 발포시키기 위해 사용되는 불활성 가스와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 따라서, 불활성 가스는 희가스, 질소, 이산화탄소 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 열가소성 물품 내로 주입되는 불활성 가스의 양은 포화점 이하일 수 있다. 제3 압력은 원래 주입 단계 공정에서 사용되는 제1 압력과, 그가 적어도 하나의 불활성 가스가 연화된 열가소성 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 한, 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 선택적으로 동일한 몰드 또는 제2 부분 몰드 내에서, 열가소성 물품이 연화되는 동안 압력은 제4 압력으로 감소되어 열가소성 물품이 추가로 발포되게 할 수 있다. 제4 압력은 대기압일 수 있다.

물품은, 적어도 하나의 불활성 가스가 주입되지 않고 그에 따라서 이후에 발포되지 않는 부분을 포함할 수 있다. 미발포 부분은 중합체 또는 비중합체일 수 있다. 미발포 부분이 중합체이면, 미발포 부분은 제1 온도 및 압력에 노출된 경우에 연화되지 않고, 제2 온도 및 압력에 노출된 경우에 연화되지 않거나, 그렇지 않으면 제2 온도/압력에 노출된 경우에 발포되지 않는다. 미발포 부분은 물품의 중실 내부 또는 표면 부분의 형태일 수 있거나 또는 열가소성 중합체 부재들의 제2 구조체일 수 있다. 내부 구조적 부분은, 예를 들어, 단일 중실 부분일 수 있다. 외부 구조적 부분은, 예를 들어, 물품의 면을 형성하는 중실 외부 부재일 수 있다.

폐쇄 셀 발포 물품은 상부 외부 표면, 반대편인 하부 외부 표면, 및 상부 외부 표면 및 하부 표면 중 적어도 하나와 공통 에지를 갖는 적어도 하나의 측부 외부 표면을 가질 수 있는데, 측부 외부 표면에는 개구가 없다. 적어도 하나의 표면은 부분 몰드에 의해 형상화된다.

이러한 방식으로 제조될 수 있는 발포 물품 중에는 신발 갑피, 신발 칼라, 신발 설포, 신발 안창, 신발 중창, 신가드, 어깨 패드, 가슴 보호대, 마스크, 헬멧, 헤드기어, 무릎 보호대, 의류, 스트랩; 가구 쿠션, 및 자전거 안장이 있다.

도 1은 제1 발포 물품(12)을 포함하는 제1 부분 몰드(10)를 도시한다. 물품(12)은 신발 물품용 중창으로서 형상화되고 발포 열가소성 중합체 부재(14)들 사이에 개구(13)들을 갖는다. 상부 표면(15)은 발포 중에 구속되지 않았다.

도 2는 중창 물품(112)을 부분적으로 포함하는 부분 몰드(110)의 다른 예를 도시한다. 중창 물품(112)의 측부(116)는 발포 중에 구속되지 않는다. 중창 물품(112)은 탄성중합체성 열가소성 중합체 조성물을 사용하여 구조체(3)들로 3차원으로 인쇄된다. 구조체(3)들은, 예를 들어 상호연결된 열가소성 중합체 부재(114a, 114b, 114c)들이 공간(113a, 113b, 113c)들에 의해 분리되어 중실 상부 및 하부 부분들을 갖지만 개방 측부들을 갖는 구조체(3)들을 형성하는 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 도시된 바와 같은; 또는 상호연결된 열가소성 중합체 부재(114d, 114e, 114f)들이 공간(113d, 113e, 113f)들에 의해 분리되어 중실 측부, 및 개방 상부 및 하부를 갖는 구조체(3)들을 형성하는 도 3d, 도 3e, 및 도 3f에 도시된 바와 같은 여러 상이한 구성들, 크기들 및 형상들로 인쇄될 수 있다.

도 4는 신발 물품용 중창을 발포시키는 데 사용될 수 있는 예시적인 부분 몰드(210)를 도시한다. 부분 몰드(210)는 중창의 하부 표면 및 측부를 형상화하는 리세스 부분(225) 및 중창의 후방 반부의 측부에서 중창의 측부를 형상화하는 융기 부분(220)을 갖는다.

도 5는 신발 물품용 중창을 발포시키는 데 사용될 수 있는 예시적인 부분 몰드(310)를 도시한다. 부분 몰드(310)는 (점선(330)으로 도시된 바와 같이 위치될 수 있는) 중창의 하부 표면을 형상화하는 평탄 표면(325) 및 중창의 후방 반부의 측부에서 중창의 측부를 형상화하는 융기 부분(320)을 갖는다.

특정 실시예의 상기 설명은 본 발명의 특징부를 예시하지만, 본 발명은 설명된 특정 실시예들 중 어느 것으로도 한정되지 않는다. 특정 실시예에 대해 설명된 특징부는, 구체적으로 도시되거나 설명되어 있지 않더라도, 상호교환가능하고 함께 사용될 수 있다. 동일한 사항이 많은 방식으로 또한 변경될 수 있다. 본 발명은 대체로 이러한 변형 및 수정을 포함한다.

Claims

폐쇄 셀 발포 물품의 제조 방법으로서,
a) 미발포 물품을 형성하기 위해 3차원 인쇄 공정으로 지지 표면 상에 미발포 열가소성 중합체를 침착하는 단계;
b) 상기 물품을 가열하여 상기 물품을 연화시키고, 적어도 하나의 불활성 가스가 상기 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 제1 압력으로 상기 적어도 하나의 불활성 가스를 상기 연화된 물품에 주입하는 단계; 및
c) 상기 물품이 연화되는 동안, 압력을 상기 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소시켜 상기 물품을 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하는데,
부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 미발포 물품은 개구들을 사이에 한정하도록 이격된 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 발포 팽창을 제한하는 상기 부분 몰드의 표면은 평탄하고 선택적으로는 하나 이상의 공간을 포함하며, 상기 하나 이상의 공간을 통하여 상기 물품이 발포 중에 상기 표면을 지나서 팽창될 수 있는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발포시키는 단계 전의 상기 물품의 외부 표면들은 상부, 상기 상부에 반대편인 하부, 및 상기 상부와 상기 하부 사이의 외부 원주부를 한정하고; 추가로, 상기 부분 몰드의 표면은 상기 외부 원주부의 적어도 일부의 발포 팽창을 제한하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 부분 몰드의 표면은 발포 팽창을 상기 상부 및 상기 하부의 방향들로의 팽창으로 제한하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드는 발포 팽창을 제한하는 하부 표면 및 측부 표면들을 갖고, 상기 하부 표면에 반대편인 방향으로 개방된, 방법.
제6항에 있어서, 상기 부분 몰드는 상기 하부 표면을 포함하는 제1 몰드 부분 및 상기 측부 표면들을 포함하는 제2 몰드 부분을 갖고, 상기 제1 및 제2 몰드 부분은 인접하지만 결합되지 않은, 방법.
제7항에 있어서, 단계 c) 후에 상기 제2 몰드 부분으로부터 상기 발포 물품을 탈형하기 전에 상기 제1 몰드 부분으로부터 멀리 상기 제2 몰드 부분을 이동시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드는 상기 발포 물품의 적어도 일부 상에 패턴 또는 장식을 부여하는 표면을 갖는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드는 단계 a) 전에 배치되는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 부분 몰드는 상기 지지 표면을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드는 하부 부분 및 측부 부분을 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 측부 부분은 상기 물품을 불완전하게 둘러싸는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 부분 몰드는 신발용 중창의 형상인, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드는 상기 물품의 발포 중에 분리되는 인접한 섹션들을 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
d) 상기 부분 몰드의 적어도 일부를 절단 또는 절취함으로써 단계 c) 후에 상기 부분 몰드를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
d) 상기 부분 몰드를 적어도 부분적으로 용융시킴으로써 단계 c) 후에 상기 부분 몰드를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드의 일부가 상기 물품에 부착되는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 물품은 제1 주 표면 및 반대편인 제2 주 표면을 갖는 신발용 중창이고, 상기 부분 몰드의 상기 일부는 상기 제1 주 표면에 또는 상기 제2 주 표면에 부착되는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 부분 몰드의 상기 일부는 상기 물품에 접착식으로 부착되는, 방법.
발포 물품의 제조 방법으로서,
a) 적어도 하나의 불활성 가스가 주입된 물품을 제공하는 단계;
b) 상기 물품을 제1 압력에서 가열하여 상기 물품을 연화시키는 단계; 및
c) 상기 물품이 연화되는 동안 압력을 상기 제1 압력 미만인 제2 압력으로 감소시켜 상기 물품을 적어도 부분적으로 발포시키는 단계를 포함하는데,
부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한하는, 방법.
제1항 또는 제21항에 있어서,
d) 상기 적어도 부분적으로 발포된 물품을 제2 온도로 가열하여 상기 물품을 연화시키고, 적어도 하나의 제2 불활성 가스가 상기 연화된 물품 내로 침투하도록 하기에 충분한 제3 압력으로 상기 적어도 하나의 제2 불활성 가스를 상기 물품에 주입하는 단계; 및
e) 상기 적어도 부분적으로 발포된 물품이 연화되거나 연화된 채로 남아 있는 동안 압력을 상기 제3 압력 미만인 제4 압력으로 감소시켜 상기 물품을 추가로 발포시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제22항에 있어서, 단계 e) 중에, 제2 부분 몰드의 표면이 모든 방향들은 아닌 적어도 하나의 방향으로의 발포 팽창을 제한하는, 방법.
제1항 또는 제21항에 있어서, 상기 물품은 신발 중창으로 형성된 발포 물품인 것인, 방법.
제1항 또는 제21항에 있어서, 상기 물품은 신발 갑피, 신발 칼라, 신발 설포, 신발 안창, 신가드(shinguard), 어깨 패드, 가슴 보호대, 마스크, 헬멧, 헤드기어, 무릎 보호대, 의류, 스트랩, 가구 쿠션, 자전거 안장, 및 이들의 구성요소로 이루어진 군으로부터 선택된 부재로 형성된 발포 물품인 것인, 방법.
제2항에 있어서, 단계 b) 전에, 각각의 개구는 적어도 하나의 인접한 미발포 열가소성 중합체 부재의 적어도 하나의 치수보다 큰 적어도 하나의 치수를 갖고, 추가로, 단계 b)는 상기 물품이 붕괴되는 온도 미만인 제1 온도로 가열하여 상기 열가소성 중합체 부재들을 연화시키는 단계 및 적어도 하나의 불활성 가스가 상기 연화된 열가소성 중합체 부재들 내로 침투하도록 하기에 충분한 제1 압력으로 상기 적어도 하나의 불활성 가스를 상기 연화된 열가소성 중합체 부재들에 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
제26항에 있어서, 상기 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들의 적어도 일부는 반복 패턴으로 배열되는, 방법.
제27항에 있어서, 상기 패턴은 서로 직각인 2개의 방향으로 반복되는, 방법.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 패턴은 적어도 하나의 방향으로 순서대로 된 적어도 3개의 반복 단위들을 갖는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 반복 단위들은 균일한, 방법.
제1항 또는 제21항에 있어서, 상기 물품의 외부 표면이 규칙적으로 이격된 복수의 개구들을 포함하는, 방법.
제2항 및 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 중합체 부재들은 규칙적인 기하학적 단면을 갖는, 방법.
제2항 및 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물품은 세장형 개구들을 포함하는, 방법.
제2항 및 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a)의 상기 상호연결된 미발포 열가소성 중합체 부재들에 의해 한정되는 개구들 각각은 1 mm 내지 10 mm인 적어도 하나의 치수를 갖는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분 몰드는 단계 b) 전에 배치되는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 표면은 단계 a) 전에 배치되고, 상기 부분 몰드는 단계 b) 전에 배치되는, 방법.