KR20030007452A - 발포제 송출 시스템 - Google Patents

발포제 송출 시스템 Download PDF

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KR20030007452A
KR20030007452A KR1020027011721A KR20027011721A KR20030007452A KR 20030007452 A KR20030007452 A KR 20030007452A KR 1020027011721 A KR1020027011721 A KR 1020027011721A KR 20027011721 A KR20027011721 A KR 20027011721A KR 20030007452 A KR20030007452 A KR 20030007452A
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blowing agent
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bypass passage
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롤랜드 와이. 김
주안 씨. 카르도나
케빈 제이. 레베스쿠
테오도르 에이. 번함
알란 에프. 마티유
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트레셀 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 발포제를 중합체 폼 가공 시스템으로 주입하는 발포제 송출 시스템을 제공한다. 상기 송출 시스템은 발포제를 연속적인 공급원으로부터 압출기 내의 중합체 물질로 불연속적으로 주입하도록 설계된다. 이렇게 해서, 상기 시스템은 사출 성형 또는 블로 성형과 같은 불연속적인 중합체 가공 시스템 내에서 발포제 송출에 대한 제어를 향상시킨다. 몇몇 실시예에서, 상기 발포제 송출 시스템은 공급원으로부터 압출기 배럴로, 또는 우회 통로(18)를 통과하도록 발포제 유동을 선택적으로 지시한다. 이러한 방법으로, 발포제는 공급원에 의해 연속적으로 공급되지만, 압축기 배럴 내로 불연속적으로 주입될 수 있다. 사용 중, 예를 들어 상기 나사가 중합체 물질의 가소화를 중단할 때, 상기 송출 시스템은 발포제가 상기 우회 통로를 통해 흐르도록 할 수 있다.

Description

발포제 송출 시스템{BLOWING AGENT DELIVERY SYSTEM}
중합체 물질들은 다양한 기술로 가공된다. 많은 기술들이 배럴 내에서 가공 나사의 회전에 의해 중합체 물질을 가소화하는 압출기를 사용한다. 사출 성형 또는 블로 성형과 같은 몇몇 가공 기술들은 불연속적이다. 즉, 가공 중, 나사가 중합체 물질을 연속적으로 가소화하지 않는다. 예를 들어, 사출 성형 과정 중 중합체 물질을 주형 안으로 주입하기 위해 나사가 하류 방향으로 움직일 때 뿐 아니라, 발포제와 혼합된 중합체 물질이 나사의 하류부에 축적된 후에 나사가 회전을 멈출 수 있고, 이렇게 해서 중합체 물질의 가소화가 중단된다.
미세 물질을 포함하는 중합체 폼 물질들은 물리적인 발포제를 배럴 내의 중합체 물질로 주입함으로써 가공될 수 있다. 종래의 많은 발포제 송출 시스템은 발포제를 배럴 내의 중합체 물질로 연속적으로 송출한다. 불연속적인 공정에서, 그러한 연속 송출 시스템들은 중합체 물질로 주입된 발포제에 대한 제어를 방해하고 용융된 중합체 내에서 발포제의 분포를 불균일하게 할 수 있다. 특히, 나사가 중합체 물질의 가소화를 중단할 때, 발포제 포트 근처에 머무는 시간이 증가하기 때문에 발포제 포트의 근처에 있는 중합체 물질은 발포제를 더 많이 포함할 수 있다. 발포제의 불균일한 분포는 중합체 물질 내의 점성을 다양하게 하고, 이는 압출기 내의 출력이 일관되지 않게 하는 등의 문제를 야기할 수 있다. 그러한 효과는 공정에 대한 제어를 축소하고 가공 윈도우를 좁힌다.
불연속적인 가공을 포함하는 중합체 가공에서, 그러한 종래의 발포제 송출 시스템들은 적절할 수 있다. 그러나, 발포제 송출에 대한 상대적으로 정확한 제어를 요구하는 불연속 공정과 같은 다른 공정들에 있어서, 종래의 시스템들은 공정의 효율을 감소시킨다. 예를 들어, 발포제가 정확하게 제어되지 않으면 미세 물질을 생산하는 공정에 부작용이 있을 수 있다.
따라서, 불연속적인 중합체 가공 시스템에 발포제를 제어된 방법으로 송출하는 시스템이 필요하다.
본 출원은 2000년 3월 7일자로 출원된 미국 가특허출원 제60/187,530호에 대해 우선권을 주장한다. 본 발명은 일반적으로 중합체 폼 가공에 관한 것이고, 더 구체적으로는 중합체 폼 공정으로 발포제를 송출하는 시스템에 관한 것이다.
도1은 압출기가 중합체 물질을 가소화하는 동안 압출기 배럴로 발포제를 주입하는 것을 보여주는 본 발명에 따른 발포제 송출 시스템의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도1a는 압출기 배럴 근처의 양방향 밸브가 발포제를 압출기 배럴로 또는 우회 통로로 선택적으로 지시하는 도1의 발포제 송출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도2는 압출기가 중합체 물질의 가소화를 중단할 때 압출기 배럴로부터 우회 통로를 경유하여 전환되는 발포제를 보여주는 도1의 발포제 송출 시스템을 개략적으로 도시한다.
도3은 우회 통로 내의 발포제 유동을 제어하는 압력 조절기를 구비한 발포제 송출 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도4는 우회 통로 및 압출기로의 발포제의 유동을 제어하는 단독 밸브를 구비한 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다구멍 발포제 주입 포트를 개략적으로 도시한다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 오리피스 발포제 포트를 형성하고 차단 밸브를 포함하는 발포제 주입 조립체를 개략적으로 도시한다.
본 발명은 발포제를 중합체 폼 가공 시스템으로 주입하는 발포제 송출 시스템을 제공한다. 이 송출 시스템은 연속적인 공급원으로부터 압출기 내의 중합체 물질로 발포제를 불연속적으로 주입하도록 설계된다. 이렇게 해서, 상기 시스템은 사출 성형 또는 블로 성형 시스템과 같은 불연속적인 중합체 가공 시스템에서 발포제 송출에 대한 제어를 향상시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서 발포제 송출 시스템은 공급원으로부터 압출기 배럴로, 또는 우회 통로를 통과하는 발포제의 유동을 선택적으로 지시한다. 이런 방법으로 발포제는 공급원으로부터는 연속적으로 공급되고, 압출기 배럴로는 불연속적으로 주입될 수 있다. 사용 중, 상기 송출 시스템은 예를 들어 나사가 중합체 물질의 가소화를 중단할 때 발포제가 우회 통로를 통해 흐르도록 할 수 있다.
일면에 있어서, 본 발명은 발포제를 중합체 가공 장치의 배럴 내에 있는 중합체 물질로 주입하는 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 발포제의 공급원에 연결가능한 입구와 공급원으부터 배럴 내의 중합체 물질로 발포제가 흐르는 통로를 제공하기 위해 배럴 내의 포트에 연결가능한 출구를 구비한 도관을 포함한다. 상기 시스템은 또한 상기 입구와 상기 출구 사이에서 도관에 유동적으로 연결된 우회 통로를 포함하는 유동 제어 시스템을 포함한다. 상기 유동 제어 시스템은 공급원으로부터 배럴 내에 있는 중합체 물질로 또는 우회 통로를 통과하도록 발포제 유동을 선택적으로 지시하도록 설계된다.
다른 면에 있어서, 본 발명은 발포제를 중합체 가공 장치의 배럴 내로 주입하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 발포제를 발포제 공급원으로부터 배럴 내로 불연속적으로 주입하는 반면, 중합체 가공 장치의 배럴에 연결된 공급원으로부터 일정한 유량으로 연속적으로 공급하는 단계를 포함한다.
다른 장점들 중, 발포제 주입 시스템은 발포제를 제어된 균일한 방법으로 불연속적인 중합체 가공 시스템으로 주입할 수 있다. 이는 예컨대, 공정이 불연속적일 때조차 전 공정을 통해 중합체 물질의 무게를 기초로, 용융된 중합체 내에서 선택된 양의 발포제가 균일하게 분포되도록 한다. 이는 불연속적인 가공 시스템으로 발포제를 연속적으로 주입하는 종래의 발포제 송출 시스템에서 일어날 수 있는 점성의 불균일을 감소시키거나 방지한다. 점성 불균일의 감소는 일반적으로 가공 윈도우(즉, 압력과 온도의 수용 가능한 변화)를 넓히고, 압출기의 출력 불균일을 막고, 더 일관되고 제어가능한 제품을 생산한다. 본 발명에 따른 발포제 주입 시스템은 미세 물질을 생산하는 공정과 같이, 용융된 중합체로 주입되는 발포제의 정확한 계량 제어가 바람직한 가공에 특히 유용하다.
발포제 주입 시스템은 가스, 액체, 그리고 임계점 초과의 유체를 포함하는 다양한 발포제를 송출하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 발포제 주입 시스템은 500 psi 내지 5000 psi, 또는 이보다 더 큰 범위의 고압을 포함하는 넓은 범위의 압력에 걸쳐 균일한 고유량의 발포제를 주입할 수 있다.
본 발명의 다른 장점들과, 양태, 그리고 특성들은 첨부된 도면과 연계한 이하 발명의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.
본 발명은 중합체 폼 물질 가공에 사용되는 발포제 송출 시스템을 제공한다. 이 시스템은 연속적인 공급원으로부터 사출 성형 또는 블로 성형 장치와 같은 불연속적인 중합체 가공 시스템으로 발포제를 주입하는데 사용된다. 상기 발포제 송출 시스템은 미세 물질을 생산하는 공정과 같이, 발포제의 계량에 대한 상대적으로 정확한 제어를 요구하는 불연속적인 공정과 연관되어 사용될 때 특히 유용하다.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 발포제 송출 시스템의 일 실시예가 사출 성형 시스템(10)과 관련하여 개략적으로 도시된다. 상기 사출 성형 시스템은 중합체 물질이 하류 방향(33)으로 수송될 수 있는 중합체 처리 공간(34)을 한정하는 배럴(32) 내에 장착된 나사(38)를 갖는 압출기(14)를 포함한다. 발포제 유동 제어 시스템(12)은 공급원(20)으로부터 압출기 내의 중합체 물질로 발포제를 선택적으로 주입하도록 설계됨으로써 상기 처리 공간 내에서 중합체/발포제 혼합물을형성한다. 일반적으로 나사가 중합체 물질을 가소화할 때(즉, 나사가 회전할 때) 일어나는 제1 작동 모드에서, 시스템(12)은 발포제가 배럴 내에 있는 발포제 포트(16)에 연결된 도관(18)을 통해 중합체 물질로 흐르도록 한다(도1). 나사가 더 이상 중합체 물질을 가소화하지 않는(즉, 나사가 유휴 상태인) 제2 작동 모드에서, 시스템(12)은 발포제가 공급원으로부터 접합부(17)에서 포트(16)의 상류에 있는 도관에 연결된 우회 통로(22)를 통과하도록 지시한다(도2). 이하 기술하는 바와 같이, 접합부(17)의 하류에 있는 우회 통로 내의 우회 밸브(30)와, 접합부와 포트 사이에 배치된 차단 밸브(31)는 이 특정 실시예에서 발포제 유동의 방향을 제어하도록 작동된다.
사출 성형 시스템(10)은 공지된 형태 중 하나가 될 수 있다. 적절한 사출 성형 시스템들의 예는 참조로 첨부된 국제 공개 WO 98/31521(Pierick 등)에 개시되어 있다. 이 예에서, 일반적으로 작은 공 형태인 중합체가 호퍼(44)로부터 오리피스(46)를 통해 배럴(32)로 공급된다. 배럴(32)의 길이 방향을 따라 선택적인 위치에 온도 제어 유닛(42)이 설치될 수 있다. 온도 제어 유닛은 용융을 용이하게 하기 위해 압출기 배럴 내에서 작은 공 형태의 또는 유체인 중합체 물질의 흐름을 가열하기 위해 사용되고/사용되거나 예를 들어, 점성을 제어하기 위해 흐름을 냉각하는데 사용될 수 있다. 사출 성형 과정 동안, 시스템(10)은 중합체 물질과 발포제의 혼합물을 나사(38)의 하류 영역(50)에 축적하고, 이 축적된 양을 압출기의 하류에 위치하고 통로(67)를 경유하여 중합체 처리 공간에 유동적으로 연결된 주형(70) 안으로 주입한다. 충분한 냉각 시간 후에, 성형된 폼 제품이 나오도록 주형이 개방된다. 이 과정은 일반적으로 추가적인 성형 제품을 생산하기 위해 반복된다. 바람직한 미세 실시예에서, 국제 특허 공개 WO 98/31521에 개시된 바와 같이, 발포제와 중합체 물질의 균일한 일상 용액은 영역(50)에 축적되고, 주형으로 주입될 때 핵비등된다. 성형된 미세 제품은 주형 내에서 성형된다.
발포제 송출 시스템(12)은 사출 성형 시스템과 연관되어 기술되지만, 본 발명에 따른 발포제 송출 시스템은 압출 시스템과 같은 연속 시스템, 또는 블로 성형 시스템과 같은 불연속 시스템을 포함하는 어떤 중합체 처리 시스템에도 사용될 수 있다. 적절한 압출 시스템의 예는, 각각 참조로 첨부된 국제 공개 WO 98/08667과 대응 미국 특허 출원 제09/258,625호(Burnham 등)에 개시된다. 적절한 블로 성형 시스템의 예는, 참조로 첨부된 국제 공개 WO 99/32544(Anderson 등)에 개시된다. 블로 성형에서, 미세 물질은 영역(50) 내에 있는 중합체 물질과 발포제의 균일한 일상 용액을 축적하고 미세 파리손을 형성하는 환형 오리피스를 통해 상기 영역으로부터 축적량을 방출하는 동안 이 용액을 핵비등함으로써 생산될 수 있다.
블로 성형 또는 사출 성형의 다른 실시예들(도시되지 않음)에서, 별도의 축적기는 압출기 배럴에 유동적으로 연결되고, 바람직하게는 균일한 일상 용액인 중합체 물질과 발포제가 그 내부에 축적되고 주형으로 주입되거나 파리손을 형성하는 오리피스를 통해 압출된다.
성형 공정을 시작할 때, 나사는 축적 모드에 있고 중합체 물질을 가소화하고 그 물질을 하류 방향(33)으로 수송하기 위해 배럴(32) 내에서 회전한다(도1). 상기한 바와 같이, 송출 시스템(12)은 일반적으로 중합체 처리 공간(34) 내에서 중합체 물질과 발포제의 혼합물을 형성하기 위해 나사가 중합체 물질을 가소화할 때 발포제를 압출기 내에 있는 중합체 물질로 주입한다. 유동 제어 시스템은 우회 통로(22), 도관(18), 그리고 차단 밸브, 압력 조절기, 및/또는 발포제를 공급원으로부터 배럴 내에 있는 중합체 물질로 흐르게 할지 또는 우회 통로를 통해 흐르게 할지를 선택적으로 지시하도록 구성된 체크 밸브의 다양한 조합을 포함한다. 그러한 구성은 도1에 도시되고, 이하 기술될 것이다. 발포제의 유동이 포트(16)를 통해 도관(18) 밖으로 그리고 압출기 내의 중합체 물질로 흐르도록 하기 위해, 차단 밸브(31)는 이를 통한 발포제의 유동이 가능하도록 개방 위치에 있게 되고, 우회 차단 밸브(30)는 우회 통로를 통한 발포제의 유동을 막기 위해 일반적으로 폐쇄 위치에 있게 된다. 나사는 축적 모드로 남아 있고 중합체 물질과 발포제 혼합물의 충분한 충전량이 영역(50) 내에 축적될 때까지 중합체 물질을 가소화한다. 이 때, 나사(38)는 회전을 멈추고, 이렇게 해서 중합체 물질을 더이상 가소화하거나 반송하지 않는다. 그리고나서, 나사는 충전량을 주형(70)으로 주입하기 위해 하류 방향(33)으로 이동한다(도2). 배럴 내로의 발포제 송출을 중단하고자 할 때, 예를 들어 가소화가 중단될 때 또는 중단되기 전에, 발포제 송출 시스템(12)은 우회 차단 밸브(30)를 개방하고 차단 밸브(31)를 폐쇄하여 공급원으로부터 우회 통로(22)를 통과하는 발포제의 유동을 전환함으로써 발포제가 중합체 물질로 흐르는 것을 막도록 설계된다.
많은 실시예에서, 밸브(30 및 31)의 작동은 밸브(31)가 개방 위치에 있을 때 밸브(30)는 폐쇄 위치에 있거나 그 역이 되도록 연결된다. 우회 밸브와 차단 밸브의 작동은 어떤 실시예에서는 나사에 연결될 수도 있다. 이러한 실시예에서 상기 밸브들은 나사가 회전하고 있는지 유휴 상태에 있는지 및/또는 시간에 따라 개방될 수도 있고 폐쇄될 수도 있다. 예를 들어, 나사(38)가 축적 및 회전 위치에 있을 때, 밸브(30)는 폐쇄되고 밸브(31)는 개방되며, 나사가 주입 위치 및 유휴 상태에 있을 때, 우회 경로는 개방되고 차단 밸브는 폐쇄된다. 제어기(도시되지 않음)는 밸브의 위치, 또는 여기서 기술되는 어떤 구성 또는 중합체 가공의 당업자들에게 적절하다고 알려진 구성에 따른 역압 조절기의 압력 저항성을 설정하기 위해 제공될 수 있다. 제어기들은 수동작 스위치, 전기기계식 회로, 컴퓨터 프로세서와 같은 것들을 포함할 수 있고, 이들은 본 발명의 목적을 달성하는 기술 분야의 당업자들에 의해 용이하게 설계될 수 있다.
우회 차단 밸브(30)는 접합부(17) 또는 그 하류에서 우회 통로(22)를 따라 어디든 배치될 수 있다. 일반적으로 밸브(31)의 위치는 상대적으로 발포제 포트(16)에 가까운 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 시스템(12)을 한정하는 도관의 전체 체적은 최소화되는 것이 바람직하다. 밸브(31), 밸브(30), 그리고 압력 조절기(28)(이하 기술됨)에 의해 한정되는 도관의 내부 체적이 최소화되는 것이 가장 바람직하다. 압력 조절기(28)는 발포제의 정확한 계량을 용이하게 하는 일정 압력의 유지를 돕기 위해 접합부(17)의 상류에 있는 도관(18)의 통로 내에 제공될 수 있다. 즉, 밸브(30)와 접합부(17), 밸브(31)와 접합부(17), 그리고 조절기(28)와 접합부(17) 사이의 거리가 최소화되는 것이 바람직하다. 밸브(30)가 압력 조절기(이하 더 상세히 기술됨)로 대체될 때 압력 조절기는 논의된 바와 같이 이상적으로 최소화되는 도관 체적의 경계를 한정한다. 바람직한 실시예에서, 밸브(31), 밸브(30)(또는 대체 압력 조절기), 그리고 압력 조절기(28)에 의해 한정된 시스템(12) 도관의 체적은 약 100 cm3보다 작고, 더 바람직하게는 약 10 cm3, 보다 더 바람직하게는 약 1 cm3보다 작다.
도1a에 도시된 일실시예에서, 밸브(31)는 차단 밸브가 아니라 발포제가 공급원으로부터 배럴로 흐르도록 하는 제1 위치와 발포제가 우회 통로(22)를 통과하도록 전환시키는 제2 위치 사이에서 전환될 수 있는 양방향 밸브(31a)이다. 즉, 우회 통로는 직접 밸브에 연결된다. 이는 밸브 30 및 31(양방향 밸브일 때는 밸브 31a가 상기한 밸브 30 및 31의 기능을 수행한다) 사이의 체적을 효율적으로 완벽하게 제거함으로써 상기된 시스템(12)(도1) 내의 체적을 최소화하도록 돕는다.
대부분의 실시예에서, 밸브(30 또는 31a)와 발포제 포트(16) 사이의 유체 통로 간격이 305 cm(10 feet) 보다 작고, 몇몇 실시예에서는 152 cm(5 feet) 보다 작고, 몇몇 실시예에서는 30 cm(1 foot) 보다 작고, 몇몇 실시예에서는 발포제 포트로부터 15 cm(6 inch) 또는 더 가깝게 떨어져 있다. 여기서 사용되는 "유체 통로 간격"은 두 개의 기준점 사이에서 유체가 이동하는 거리를 의미한다.
밸브(31)는 접합부(17)의 하류 어느 지점에든 위치할 수 있지만, 바람직하게는 발포제 포트(16)에 매우 가깝게 배치된다. 양방향 밸브를 형성하는 밸브(31a)가 사용될 때(도1a), 밸브(31a)는 또한 발포제 포트(16)에 매우 가깝게 배치되는 것이 이상적이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서 밸브(31 또는 31a)와 발포제포트(16)의 출구(67)(도5 참조) 사이의 유체 통로 간격 d 는 15 cm(6 inch) 보다 작을 수 있고, 다른 실시예에서는 7.6 cm(3 inch), 다른 실시예에서는 5 cm(2 inch), 그리고 다른 실시예에서는 2.5 cm(1 inch)보다 작을 수 있다. 특히, 바람직한 실시예에서 밸브(31 또는 31a)는 발포제 포트(16)에 기본적으로 인접하여 배치된다. 이하 더 상세히 기술하는 바와 같이, 밸브를 발포제 포트에 "기본적으로 인접하여" 배치한다는 것은 밸브의 기능을 손상시키지 않고 밸브를 압출기 내의 중합체 유동에 가능한 가깝게 배치한다는 것을 의미한다. 구체적으로, 이 실시예에서 일반적으로 밸브는 적어도 부분적으로 압출기의 벽을 형성하는 개구 내에 배치된다. 유체 통로 간격을 감소시킴으로써, 차단 밸브와 발포제의 출구 사이에 포함된 발포제의 체적이 감소된다. 이는 밸브가 폐쇄된 후에 중합체 물질로 주입되는 잔여 발포제의 양을 감소시켜 발포제 송출의 정확성을 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 밸브(30 또는 31a)와 발포제 포트의 출구 사이에서 둘러싸여진 체적은 5.0 cm3보다 작을 수 있고, 다른 실시예에서는 1.0 cm3, 다른 실시예에서는 0.10 cm3, 또 다른 실시예에서는 0.05 cm3보다 작을 수 있다. 유체 통로 간격 및 밸브(31 또는 31a)와 발포제 포트의 출구 사이에서 둘러싸여진 체적을 감소시키는데 특히 유용한 몇몇 실시예에서, 밸브 및 발포제 포트는 도6에 도시되고 이하 기술하는 바와 같이 동일한 조립체의 일부가 될 수 있다.
우회 차단 밸브(30)와 차단 밸브(31)는 또 다른 형상으로 압축 가스, 액화 가스, 또는 임계점 초과 유체의 유동을 선택적으로 허용하는 종래의 어떤 장치든가능하다. 밸브의 적절한 형태는 솔레노이드, 스풀 또는 다른 균등한 밸브를 포함한다. 그러한 경우에 밸브(30 및 31)는 같은 형태가 될 수 있는 반면, 다른 경우에 다른 형태가 될 수 있다. 양방향 밸브(31a)가 사용될 때(도1a), 양방향 밸브는 솔레노이드, 스풀 또는 종래의 어떤 다른 형태의 양방향 밸브가 될 수 있다.
우회 통로는 상기한 바와 같이, 밸브(30)가 개방될 때(밸브(30)가 포함된 실시예에서; 도3에 도시된 다른 실시예에서 밸브(30)는 조절기(25)에 의해 보충되는 것이 아니라 조절기(25)로 대체된다) 조절기(25)의 상류에서 시스템 내의 선택된 압력을 유지하기 위해 역압 조절기(25)를 포함할 수 있다. 상기 조절기는 공지된 형태가 될 수 있고, 시스템 내의 압력을 압출기 내의 압력에 상대적인 예정된 레벨로 유지하는 것이 유리한 실시예에 있어서 유용하다. 이 압력은 나사가 중합체 물질을 가소화 할 때 포트의 근처에 있는 압출기 내의 압력과 유사하거나 이보다 약간 더 크고, 일반적으로 500 psi 내지 4000 psi 범위 내에 있으나 그 공정에 의존적이다. 이는 우회 통로와 배럴이 발포제 유동에 대한 유사한 저항성을 갖도록 한다. 이렇게 해서, 발포제 송출 시스템이 우회 통로로부터 배럴에 이르는, 또는 그 역으로 발포제의 통로를 변환할 때, 유량은 상대적으로 일정하게 유지된다. 이는 중합체 물질로 주입되는 발포제 양의 정확성과 일관성을 증가시킬 수 있고, 이는 발포제와 중합체 혼합물의 균일성을 향상시킨다.
상기한 실시예에서, 우회 통로는 대기로 개방되어 공급원으로부터 방향이 전환될 때 발포제가 외부로 새어 나온다. 때때로, 새어나가는 발포제에 관련된 비용이 중요하지 않을 만큼 발포제는 상대적으로 싸다. 그리고, 본 발명에서 선호되는발포제는 환경 친화적이고 대기에 안전하게 방출될 수 있다. 그러나 다른 길로 흐른 발포제를 수집하는 것이 바람직한 상황에서는, 우회 통로가 저장 탱크 또는 발포제를 수집 및/또는 가공하는 유사한 장치에 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공급원으로부터 방향이 전환된 발포제가 순환, 즉 공급원이나 저장조로 복귀할 수 있도록 우회 통로가 발포제 공급원에 연결될 수 있다.
발포제 공급원(20)은 질소, 이산화탄소, 탄화수소, 클로로플루오르카본, 불활성 기체 또는 그 혼합물을 포함하는 어떠한 형태의 공지된 물리적 발포제든지 공급할 수 있다. 발포제는 어떤 유동가능한 물리적 상태, 예컨대 가스, 액체, 또는 임계점 초과 유체로 공급될 수 있다. 바람직한 일실시예에 의하면, 공급원(20)은 발포제로서 이산화탄소를 공급한다. 바람직한 다른 실시예에 의하면, 공급원(20)은 발포제로 질소를 공급한다. 어떤 실시예에서는, 이산화탄소 또는 질소만이 사용된다. 압출기로 주입된 후에(또는 주입 전에도) 임계점 초과 유체의 상태인 발포제들, 특히 임계초과 이산화탄소 및 임계초과 질소는 특히 일정한 실시예에서 바람직하다.
많은 실시예에서 공급원(20)은 발포제를 도관에 연속적으로 공급한다. 공급원은 발포제를 상승된 압력으로 도관에 송출하기 위한 펌프(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 계량 장치(29)는 공급원에 의해 도관(18)에 공급되는 발포제의 유량을 측정하고 제어하기 위해 공급원(20)의 출구에 연결될 수 있다. 계량 장치(29)는 공지된 어떤 형태도 가능하고, 몇몇 실시예에서 발포제의 유량을 측정한다. 이러한 실시예에서, 공급원에 의해 도관에 공급되는 발포제의 유량은 특정 공정에 의해 요구되는 넓은 범위에 걸쳐 가변적이다. 예를 들어, 발포제의 유량은 일반적으로 시간당 0.00045 kg(0.001 lbs) 내지 45 kg(100 lbs), 몇몇 경우에 시간당 0.00090 kg(0.002 lbs) 내지 27 kg(60 lbs), 몇몇 경우에 시간당 0.0090 kg(0.02 lbs) 내지 4.5 kg(10 lbs)이다. 이하 기술하는 바와 같이, 발포제는 특정 공정에 따라 발포제의 무게 비율을 일정하게 하기 위해 포트(16)를 통해 압출기 내의 중합체로 주입된다. 일반적으로, 발포제 레벨은 중합체와 발포제 혼합물 무게의 약 15 % 보다 작다. 많은 실시예에서, 발포제 레벨은 약 8 % 보다 작고, 다른 실시예에서는 약 5 %, 다른 실시예에서는 약 3 %, 다른 실시예에서는 약 1 % 보다 작다. 다른 실시예에서는 발포제 레벨이 중합체와 발포제 혼합물 무게의 약 0.1 % 또는 이보다 더 작다.
도관(18)과 우회 통로(22)를 포함하는 도관들은 공지된 형태 중 발포제를 수송하는데 적절한 어떤 것이든 가능하다. 예를 들어, 도관(18)은 금속 튜브, 바람직하게는 스테인레스강과 같이 압축 가스, 액화 가스, 및/또는 임계점 초과 유체를 수송하는데 적절한 공지된 물질로 만들어진 튜브가 될 수 있다. 도관은 또한 스테인레스강과 같은 금속 블록 내에 천공된 통로와 같은, 물질 블록 내의 통로에 의해 형성될 수 있다. 발포제 통로는 일반적으로 약 1 cm 내지 약 0.1 mm 의 단면 직경을 가진다. 상기한 바와 같이, 시스템(12)의 도관 내의 체적은 바람직하게는 최소화되고, 따라서 많은 경우에 더 작은 직경의 도관이 바람직하다. 도관(18)의 길이와 형상은 제한되지 않고 일반적으로 가용 제조 공간, 및 중합체 처리 시스템의 배치와 같은 요소에 달려있다. 어떤 실시예에서 그리고 상기한 바와 같이, 도관(18)은 예컨대, 우회 밸브로의 연결을 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 분기를 가질 수 있다.
발포제 주입 포트(16)는 하나 또는 배럴 내에 배열된 다수의 포트가 될 수 있다. 다수의 포트가 사용될 때, 포트들은 배럴에 대해 반경 방향으로 배열되거나 나사 경로를 따라 선형으로 배열된다. 배럴의 길이 방향을 따라 배열된 포트들은 나사에 대해 상대적으로 일정한 위치에서 발포제의 주입을 용이하게 한다. 나사는 영역(50) 내에 축적량이 형성될 때 배럴 내에서 근소하게 움직인다. 이러한 배열에서, 별도의 차단 밸브(31)는 발포제가 주입되는 배럴을 따라 각 위치에 제공될 수 있다. 상기 밸브들은 나사의 위치에 대해 바람직한 위치에서 발포제의 주입을 제어하기 위해 개방되고 폐쇄될 수 있다. 이 밸브들은 시간 또는 위치의 함수로서 제어될 수 있다. 반경 방향으로 배열된 포트들이 사용되는 경우, 다수의 포트(16)들은 압출기 배럴에 대해 12시 방향, 3시 방향, 6시 방향, 9시 방향에 배치될 수 있다. 또는 요구되는 어떤 다른 형상으로 배치될 수도 있다. 도5에 도시된 바와 같이, 포트(16)는 발포제 공급원을 압출기 배럴과 연결하는 다수의 오리피스(64)를 포함할 수 있다. 그렇지만, 다른 실시예에서 포트(16)는 하나의 오리피스를 포함할 수도 있다. 각 오리피스(64)가 발포제 오리피스로 간주되는 다수의 오리피스 포트 실시예에서, 상기 포트는 적어도 약 2개, 다른 경우 약 4개, 약 10개, 약 40개, 약 100개, 약 300개, 약 500개, 그리고 약 700개의 발포제 오리피스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 포트(16)는 다수의 개별적인 오리피스를 만들 필요없이 발포제가 다양한 구멍을 통해 배럴로 흐르도록 하는 천공 물질을 포함하는 하나의오리피스를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 발포제 포트(16)는 나사가 배럴 내에서 축적 모드로 배열될 때 나사의 발포제 주입부(62)에 배치될 수 있다. 나사의 발포제 주입부는 완전한, 연속된 행정 경로를 포함할 수 있다. 이러한 방법으로, 각 행정은 나사가 회전할 때 오리피스를 포함하는 발포제 포트를 주기적으로 지나가거나 문지른다. 이러한 와이핑은 압출기 내에서 발포제와 중합체가 신속하게 혼합되도록 하여, 배럴 내로 주입되자마자 혼합되기 전에 중합체 물질 내에서 발포제의 고립된 영역이 상대적으로 미세하게 나누어져 분포된다. 이는 균일한 중합체와 발포제 혼합물의 형성을 촉진시키는데, 미세 가공을 포함하는 어떤 형태의 중합체 가공에서든지 바람직하다. 발포제 주입부의 하류에서, 나사는 균일한 혼합물의 형성을 촉진하기 위해 발포제와 중합체를 더 혼합하는 상당히 불연속적인 행정을 갖는 혼합부(60)를 포함할 수 있다. 바람직한 균일 혼합물은 균질의, 일상 용액이다.
도3을 참조하면, 본 발명에 따른 발포제 송출 시스템의 다른 실시예가 개략적으로 도시된다. 도시된 이 실시예에서, 발포제 송출 시스템(12)은 압력 조절기(25)를 포함하지만, 우회 통로(22)를 통한 발포제의 유동을 제어하기 위한 우회 차단 밸브(30)는 포함하지 않는다. 역압 조절기(25)는 나사가 축적 위치에서 중합체 물질을 가소화할 때 압출기 내의 압력보다 더 큰 발포제 유동에 대한 저항을 제공하도록 설계된다. 압출기 내의 저압 상태 때문에 우회 통로(22)를 통한 유동과 대조적으로, 밸브(31)가 개방될 때 발포제는 우선적으로 도관(18)을 통해 압출기 내의 중합체 물질로 흐른다. 차단 밸브(31)가 폐쇄될 때, 발포제는 압출기내로 흐를 수 없게 되고, 도관(18) 내의 발포제의 압력은 압력 조절기(25)에 의해 제한된 것보다 높은 압력까지 증가한다. 이렇게 해서, 발포제는 압력 조절기와 우회 통로(22)를 통해 흐르고 압출기로부터 방향이 전환된다. 제어기(도시되지 않음)는 압출기 내의 상태 변화에 반응하여 역압 조절기(25)에 의해 제공되는 저항을 조절할 수 있다.
발포제 송출 시스템의 다른 실시예는 도4에 개략적으로 도시된다. 도시된 실시예에서, 하나의 양방향 밸브(74)는 우회 밸브(30)와 밸브(31)를 대체한다. 제1 위치에서, 밸브(74)는 발포제가 도관(18)을 통해 압출기로 흐르게 한다. 제2 위치에서, 밸브(74)는 발포제가 우회 통로(22)를 통해 흐르도록 한다. 다른 실시예에 대해 상기한 바와 같이, 밸브(74)는 가능한 압출기 배럴에 가까운 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 발포제 포트(16)에 기본적으로 인접한다. 도시되지 않았지만, 일반적으로 체크 밸브가 밸브(74)와 압출기 내의 중합체 사이에 있는 포트(16)에 제공된다. 밸브(74)가 압출기에 가깝게 또는 기본적으로 인접하여 배치될 때, 최종 배열은 도1a를 참조로 위에서 논의된 것과 반드시 동일하다.
본 발명의 한 예는 발포제 공급원(20)과 장치의 배럴 사이에서 가능한 배럴 내에 있는 중합체에 가깝게 차단 밸브를 위치시킨다. 차단 밸브는 배럴로부터 상기한 체적과 거리 제한 내에 배치될 수 있고, 바람직하게는 적어도 부분적으로 도6에 도시된 배럴의 구멍 내에 배치된다. 이러한 배열의 일예로서 도6을 참조하면, 발포제 주입 조립체(76)는 차단 밸브(31)를 포함하고 상기한 바와 같이 다수의 오리피스를 포함하는 발포제 포트(16)를 형성한다. 차단 밸브와 발포제 포트를 하나의 조립체로 결합하는 것은 차단 밸브가 발포제 포트에 인접하여 배치되도록 하는데, 이는 상기한 바와 같이 차단 밸브가 폐쇄된 후에 중합체 물질로 주입되는 잔여 발포제를 줄임으로써 발포제 송출의 정확성을 증가시킨다. 상기한 바와 같이, 밸브(31)는 포트(16)를 형성하는 분사기 슬리브(80) 내에 삽입된 분사기 본체(78)의 일부이다. 그렇지만, 다른 구성도 가능하다. 조립체(76)는 도관(18)에 연결되고(도1) 압출기 배럴(34)의 구멍(82) 내에 배치된다. 분사기 본체(78)를 통해 연장되는 내부 통로(83)는 밸브가 개방될 때 도관으로부터 발포제 포트로에 이르는 발포제의 유동을 위한 유체 통로를 제공한다. 도6에 도시된 것과 다른 실시예에서, 차단 밸브(31)는 도1a에 도시된 양방향 밸브로 대체된다. 이 실시예에서 양방향 밸브는 유사하게 적어도 부분적으로 배럴 주입부의 구멍 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들과 관련하여 상기한 바와 같이, 차단 밸브(31)는 발포제의 유동을 선택적으로 허용하거나 차단하는 공지된 어떤 구성이든 가질 수 있다. 양방향 밸브(31a)가 사용되는 경우, 이 양방향 밸브(31a)는 발포제가 압출기의 배럴 내로 또는 우회 통로를 통과하도록 선택적으로 지시하는 공지된 어떤 구성이든 가질 수 있다. 상기 밸브는 밸브를 개방하거나 폐쇄하기 위한 밸브 시트(valve seat)(86)에 상대적인, 예를 들어, 압축 공기에 의해 작동시킬 수 있는 밸브 스템(valve stem)(84)을 포함한다. 개방 위치(도6 참조)에서 밸브 스템은 발포제가 밸브를 통해 흐르도록 하는 통로를 제공하기 위해 밸브 시트로부터 분리된다. 폐쇄 위치에서 밸브 스템은 밸브 시트와 접촉함으로써 이를 통한 발포제의 유동을 막는 시일을 만든다. 본 실시예에서 차단 밸브의 작동은 상기한 바와 같이우회 차단 밸브(30)의 작동 및/또는 나사의 위치와 연관될 수 있다.
분사기 본체(78)는 또한 압출기 내에 있는 중합체 물질이 차단 밸브 내로 상향으로 흐르는 것을 막기 위해서 차단 밸브와 발포제 포트 사이에 배치된 역압 밸브(88)를 선택적으로 포함할 수 있다. 체크 밸브는 바람직하게는 중합체에 가능한 가깝게 배치되고 차단 밸브는 바람직하게는 체크 밸브에 가능한 가깝게 배치된다. 이러한 배치는 배럴 포트에 "기본적으로 인접한"의 정의에 포함된다. 상기한 바와 같이, 역압 밸브는 상향으로 편향되고 스프링(92)에 의해 고정된 볼 체크(90)를 포함한다. 그러나, 다른 밸브 구성이 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 차단 밸브 또는 양방향 밸브가 개방될 때, 발포제가 포트(16)로 흐르는 통로를 제공하기 위해 발포제의 압력이 볼 체크(90)가 밀봉 표면(92)으로부터 멀어지게 한다. 그러나, 밸브가 폐쇄되거나 또는 발포제 포트 주변의 중합체 처리 공간 내에 있는 중합체 물질의 압력이 발포제 주입 압력을 초과하는 경우(예컨대, 압출기 내의 빠른 압력 스파이크 중에), 볼 체크는 시일을 형성하기 위해 밀봉 표면(92)에 대해 가압될 수 있다. 상기 시일은 용융된 중합체 물질이 이를 통해 흐르고 잠재적으로는, 차단 또는 양방향 밸브 내에서 응고되는 것을 막는다. 차단 또는 양방향 밸브 내에서 중합체 물질이 응고되면 예컨대, 차단 밸브가 폐쇄되는 것을 막아서 작동을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 시스템은 발포제가 중합체 가공 장치 내로 불연속적으로 주입되게 한다. 주입은 시간적 주입 제어 시스템에 바람직한, 나사 위치, 나사 모드(가소화 또는 주입), 충전(숏) 시간 또는 축적 모드 또는 이들의 조합에 제한되지는 않지만이들을 포함하는 중합체 가공 장치 내의 다양한 인자들의 함수로서 이루어지도록 만들어 질 수 있다. 불연속적인 주입에 대한 시간적 제어는 주어진 작동 상태에서 시스템으로 주입되는 발포제의 정확한 질량에 대한 최적 제어를 제공한다.
다른 실시예에서, 발포제 주입 조립체는 역류 밸브를 포함하지 않을 수 있다는 사실에 유의한다. 또한, 도1의 실시예와 같이 발포제 주입 조립체를 포함하지 않는 실시예에서, 역류 밸브는 발포제 포트와 차단 밸브 사이에 제공될 수 있다.
당업자는 여기서 열거된 모든 매개변수들은 예시적이고, 실제 매개변수들은 본 발명의 큰 송출 시스템이 사용되는 구체적인 응용에 의존한다는 것을 쉽게 알 것이다. 따라서, 앞선 실시예들은 단지 예로써 보인 것이고, 본 발명은 첨부된 청구범위와 그 균등물의 범주 내에서, 구체적으로 기술한 것과 달리 실행될 수 있다는 사실을 이해해야 한다.

Claims (77)

  1. 중합체 가공 장치의 배럴 내에 있는 중합체 물질로 발포제를 주입하기 위한 시스템이며,
    발포제의 공급원에 연결가능한 입구와, 발포제가 상기 공급원으로부터 배럴 내의 중합체 물질로 흐르는 통로를 제공하기 위해 배럴 내의 포트에 연결가능한 출구를 갖는 도관과,
    상기 입구와 상기 출구 사이의 위치에서 도관에 유동적으로 연결되는 우회 통로를 포함하고, 발포제가 상기 공급원으로부터 배럴 내의 중합체 물질로, 또는 우회 통로를 통해 선택적으로 유동되도록 설계된 유동 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합체 가공 장치는 배럴 내에 장착된 나사를 포함하고, 상기 나사는 나사의 하류에 축적되는 중합체 물질을 가소화하는 축적 위치로부터 중합체 물질을 가소화하지 않고 축적된 중합체 물질이 상기 배럴의 출구를 통해 주입되는 주입 위치까지 왕복 운동하도록 설계된 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 나사가 상기 주입 위치에 있을 때 발포제 유동이 상기 공급원으로부터 상기 우회 통로를 통과하도록 설계된 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밸브는 상기 도관과 상기 우회 통로의 접합부에 배치되고, 상기 공급원으로부터 배럴로 유동을 향하게 하는 제1 위치와 상기 공급원으로부터 상기 우회 통로로 유동을 향하게 하는 제2 위치 사이에서 전환 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 밸브의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 배치된 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 역압 조절기는, 나사가 중합체 물질을 가소화하기 위해 배럴 내에서 회전될 때, 역압이 발포제 포트에 인접한 중합체 물질의 압력과 대체로 동일하게 유지되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 역압 조절기는, 나사가 중합체 물질을 가소화하기 위해 배럴 내에서 회전될 때, 역압이 발포제 포트에 인접한 중합체 물질의 압력과 대체로 동일하게 유지되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 역압 조절기는 역압이 약 500 psi 내지 4000 psi 사이에서 유지되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 우회 통로의 출구가 대기로 개방되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 우회 통로의 출구가 회수 용기에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 우회 통로의 출구가 발포제의 상기 공급원에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 시스템은 제1 밸브 및 제2 밸브의 두 개의 밸브를 포함하고, 제1 밸브는 상기 우회 통로와 상기 도관의 접합부의 하류에 있는 도관 내에 있고, 제2 밸브는 접합부의 하류에 있는 우회 통로 내에 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 밸브가 폐쇄될 때 상기 제1 밸브를 개방 위치로 전환하고 상기 제1 밸브가 폐쇄될 때 상기 제2 밸브를 개방 위치로 전환하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제2 밸브의 하류에 있는 우회 통로 내에 배치된 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 밸브의 하류에 있는 우회 통로 내에 배치된 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 도관과 상기 우회 통로의 접합부의 하류에 있는 도관 내에 밸브를, 그리고 상기 접합부의 하류에 있는 우회 통로 내에 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 차단 밸브를 포함하고, 상기 차단 밸브로부터 배럴 내의 상기 포트에 이르는 유체 통로 간격이 7.6 cm(3 inches) 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 차단 밸브로부터 배럴 내의 상기 포트에 이르는 상기 유체 통로 간격이 2.5 cm(1 inch) 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 차단 밸브는 배럴 내에 있는 상기 포트에 기본적으로 인접한 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 접합부의 하류에 있는 우회 통로 내에 설치된 제2 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 유동 제어 시스템은 상기 접합부의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 제2 차단 밸브와, 상기 제2 밸브의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제21항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 접합부의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 차단 밸브와 상기 포트 사이에 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 접합부의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 설치된 제2 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 접합부의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 제2 차단 밸브와, 상기 제2 밸브의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제25항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 상기 접합부의 하류에 있는 상기 우회 통로 내에 역압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 차단 밸브를 포함하고, 상기 차단 밸브와 배럴 내의 상기 포트 사이에서 둘러싸인 체적이 8.2 cm3(0.50 cubic inches) 보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 차단 밸브와 배럴 내의 상기 포트 사이에서 둘러싸인 체적이 1.6 cm3(0.10 cubic inches) 보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 장치는 적어도 일부가 상기 배럴의 구멍 내에 배치된 차단 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  32. 제1항에 있어서, 상기 우회 밸브로부터 배럴 내의 상기 포트에 이르는 유체 통로 간격이 152 cm(5 feet)보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.
  33. 제1항에 있어서, 상기 우회 밸브로부터 배럴 내의 상기 포트에 이르는 유체 통로 간격이 30 cm(1 foot)보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.
  34. 제1항에 있어서, 상기 발포제 공급원은 상기 도관의 입구에 발포제를 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제1항에 있어서, 상기 발포제 공급원은 상기 도관의 입구에 발포제를 시간당 약 27 kg(60 lbs) 보다 적은 유량으로 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제1항에 있어서, 상기 도관에 연결되고, 상기 발포제 공급원과 상기 배럴 포트 사이에 배치된 계량 장치를 더 포함하고, 상기 계량 장치는 상기 도관에 공급되는 발포제의 유량을 제어하도록 구성되고 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 계량 장치가 상기 도관에 공급되는 발포제의 질량 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제1항에 있어서, 상기 도관 입구는 주위 상태에서 가스인 발포제의 공급원에 연결가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 제1항에 있어서, 상기 도관 입구는 배럴 내의 상기 포트로 수송될 때 액체인 발포제의 공급원에 연결가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  40. 제1항에 있어서, 상기 도관 입구는 상기 압출기 내의 상태에서 임계점 초과 유체인 발포제의 공급원에 연결가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  41. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  42. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  43. 제1항에 있어서, 상기 중합체 가공 장치는 불연속적인 가소화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 상기 중합체 가공 장치는 사출 성형 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  45. 제43항에 있어서, 상기 중합체 가공 장치는 블로 성형 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  46. 중합체 폼 물질을 가공하는 시스템이며,
    배럴과, 상기 배럴과 나사 사이의 중합체 처리 공간 내에서 중합체 물질을 하류 방향으로 수송하기 위해 상기 배럴 내에서 회전하도록 설계된 나사를 포함하며, 중합체와 발포제의 용액을 형성하기 위해 중합체 처리 공간 내의 중합체 물질로 발포제를 주입하도록 설치된 상기 배럴 내에 포트를 갖는 압출기와,
    발포제 공급원에 유동적으로 연결된 입구와 상기 포트에 유동적으로 연결된 출구를 갖고, 발포제의 유동을 선택적으로 허용하거나 차단하도록 설계된 차단 밸브를 포함하고,
    상기 차단 밸브로부터 배럴 내의 상기 포트에 이르는 유체 통로 간격이 7.6 cm(3 inches)보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.
  47. 제46항에 있어서, 상기 차단 밸브는 양방향 밸브인 것을 특징으로 하는 시스템.
  48. 제47항에 있어서, 상기 차단 밸브는 발포제 유동이 상기 공급원으로부터 상기 포트로 향하는 제1 위치와, 발포제 유동이 상기 공급원으로부터 우회 통로로 향하는 제2 위치 사이에서 전환가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  49. 제47항에 있어서, 상기 차단 밸브로부터 배럴 내의 상기 포트에 이르는 유체통로 간격이 1 cm 보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 시스템.
  50. 제47항에 있어서, 상기 차단 밸브의 상기 출구는 배럴 내의 상기 포트에 기본적으로 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  51. 제47항에 있어서, 상기 차단 밸브와 배럴 내의 상기 포트 사이에서 둘러싸인 체적이 8.2 cm3(0.50 cubic inches) 보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  52. 제47항에 있어서, 상기 차단 밸브와 배럴 내의 상기 포트 사이에서 둘러싸인 체적이 1.6 cm3(0.10 cubic inches) 보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  53. 제47항에 있어서, 상기 차단 밸브와 배럴 내의 상기 포트 사이에서 둘러싸인 체적이 0.82 cm3(0.05 cubic inches) 보다 작은 것을 특징으로 하는 시스템.
  54. 제47항에 있어서, 배럴 내의 상기 포트는 다수의 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  55. 제47항에 있어서, 도관을 경유하여 상기 발포제 공급원에 유동적으로 연결된 발포제 주입 조립체를 더 포함하고, 상기 발포제 주입 조립체는 차단 밸브를 포함하고 배럴 내에 상기 포트를 포함하는 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  56. 제55항에 있어서, 상기 발포제 주입 조립체는 상기 배럴의 구멍 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  57. 중합체 가공 장치에서 조작 가능한 발포제 주입 조립체이며,
    입구와 다수 오리피스 출구를 포함하고, 상기 입구를 상기 다수의 오리피스 출구에 연결하는 내부 통로를 가지며, 상기 발포제 주입 조립체는 상기 통로에 연결된 밸브를 포함하고, 상기 밸브는 상기 입구로부터 상기 통로를 통해 상기 출구에 이르는 발포제의 유동을 허용하는 제1 위치와 상기 입구로부터 상기 통로를 통해 상기 출구에 이르는 발포제의 유동을 차단하는 제2 위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 발포제 주입 조립체.
  58. 제57항에 있어서, 상기 밸브는 양방향 밸브이고, 상기 제2 위치는 발포제 유동이 상기 입구로부터 우회 통로로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 발포제 주입 조립체.
  59. 제57항에 있어서, 상기 다수 오리피스 출구는 적어도 10개의 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포제 주입 조립체.
  60. 제57항에 있어서, 상기 발포제 주입 조립체는 슬리브 내에 삽입된 상기 밸브의 적어도 일부를 포함하고, 상기 슬리브가 다수 오리피스 출구를 형성하는 것을 특징으로 하는 발포제 주입 조립체.
  61. 제57항에 있어서, 상기 입구로부터 상기 통로를 통해 상기 출구에 이르는 발포제의 유동을 허용하는 개방 형상과 상기 출구로부터 상기 통로를 통해 상기 입구에 이르는 용융된 중합체 물질의 유동을 막는 폐쇄 형상 사이에서 이동가능한 역류 수축 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발포제 주입 조립체.
  62. 상기 역류 수축 밸브가 볼 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포제 주입 조립체.
  63. 중합체 가공 장치의 배럴 내로 발포제를 주입하는 방법이며,
    발포제 공급원으로부터 상기 배럴 내로 발포제를 불연속적으로 주입하는 동안 중합체 가공 장치의 상기 배럴에 연결된 상기 발포제 공급원으로부터 발포제를 불연속적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제63항에 있어서, 발포제가 상기 공급원으로부터 배럴 내의 중합체 물질로, 또는 우회 통로를 통과하도록 선택적으로 유동하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 제63항에 있어서, 상기 배럴 내에서 중합체 물질을 불연속적으로 가소화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  66. 제64항에 있어서, 상기 배럴 내에서 중합체 물질을 가소화하지 않을 때 발포제가 상기 공급원으로부터 상기 우회 통로를 통과하도록 선택적으로 유동하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  67. 제65항에 있어서, 15분보다 적은 시간동안 중합체 물질의 가소화를 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 제63항에 있어서, 배럴 내에 장착된 나사가 중합체 물질이 나사의 하류에서 축적되는 축적 모드와 축적된 중합체 물질이 상기 배럴의 출구를 통해 주입되는 주입 모드 사이에서 왕복 운동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제68항에 있어서, 상기 나사가 주입 모드일 때 상기 공급원으로부터의 발포제 유동이 상기 배럴로부터 멀어지게 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제64항에 있어서, 상기 우회 통로의 한 구획 내에서의 압력이 나사가 중합체물질을 가소화하기 위해 상기 배럴 내에서 회전할 때 상기 배럴 내의 중합체 물질의 압력과 거의 같도록 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제63항에 있어서, 발포제를 일정한 유량으로 연속적으로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제63항에 있어서, 상기 일정 유량은 시간당 27 kg(60 lbs) 보다 적은 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 제63항에 있어서, 상기 일정 유량은 시간당 0.00045 kg(0.001 lbs) 내지 4.5 kg(10 lbs)인 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제63항에 있어서, 상기 배럴의 출구로부터 사출 주형 내로 중합체 물질을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  75. 중합체 폼 물질을 성형하는 방법이며,
    중합체 물질을 나사와 배럴 사이에 있는 중합체 처리 공간 내의 압출기로 하류 방향으로 반송하는 단계와,
    발포제 포트를 통해 상기 중합체 처리 공간 내의 중합체로 발포제를 주입하는 단계와,
    상기 발포제 포트로부터 7.6 cm(3 inches) 미만의 거리에서 상기 발포제 포트로 발포제가 흐르는 것을 막는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 제75항에 있어서, 상기 발포제 포트로부터 2.5 cm(1 inch) 미만의 거리에서 상기 발포제 포트로 발포제가 흐르는 것을 막는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 제75항에 있어서, 상기 발포제 포트에 기본적으로 인접한 위치에서 발포제가 상기 발포제 포트로 흐르는 것을 막는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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