KR20140049500A - 신발류에 사용되는 물질을 형성하기 위한 사출 성형 시스템 및 방법과 상기 시스템 및 방법에 의해 제조된 물질 - Google Patents

신발류에 사용되는 물질을 형성하기 위한 사출 성형 시스템 및 방법과 상기 시스템 및 방법에 의해 제조된 물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포된 부분을 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예시적인 방법은 폴리머 프로세싱 시스템을 제공하는 단계, 폴리머 프로세싱 시스템과 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 가능한 주형 공동을 갖는 주형을 제공하는 단계, 발포되지 않은 혼합물을 형성하기 위해 폴리머 프로세싱 공간 내에서 폴리머 물질과 발포제를 혼합하는 단계, 폴리머 물질과 발포제의 혼합물의 체적을 폴리머 프로세싱 시스템으로부터 팽창 가능한 주형 공동 내로 분사하는 단계, 및 주형 공동 내에서 발포되지 않은 혼합물을 팽창시키고 그리고 발포된 부분을 형성하도록 주형 공동을 팽창시키는 단계를 포함한다.

Description

신발류에 사용되는 물질을 형성하기 위한 사출 성형 시스템 및 방법과 상기 시스템 및 방법에 의해 제조된 물질{INJECTION MOLDING SYSTEMS AND METHODS FOR FORMING MATERIALS USED IN FOOTWEAR AND MATERIALS MANUFACTURED BY SAID SYSTEMS AND METHODS}
이 출원은 2011년 1월 27일자 출원된 미국 가특허출원 제61/436,734호의 우선권 및 장점을 청구하며, 그 서술은 그 전체로서 여기에 참조인용된다. 이 출원은 그 전체로서 여기에 참조인용되는 하기의 미국 특허 및 특허출원, 즉 2001년 11월 27일 발행된 미국 특허 제6,322,247호, 2003년 9월 9일 발행된 미국 특허 제6,616,434호, 2003년 12월 9일 발행된 미국 특허 제6,659,757호, 2005년 4월 26일 발행된 미국 특허 제6,884,823호, 2005년 8월 9일 발행된 미국 특허 제6,926,507호, 2006년 12월 5일 발행된 미국 특허 제7,144,532호, 2007년 2월 6일 발행된 미국 특허 제7,172,333호, 2007년 11월 11일 발행된 미국 특허 제7,267,534호, 2008년 1월 15일 발행된 미국 특허 제7,318,713호, 2009년 11월 10일 발행된 미국 특허 제7,615,170호, 및 2010년 4월 8일 공개된 미국 특허공개 제2010/0086636호에 관한 것이다.
본 발명은 사출 성형 분야에 관한 것으로서, 특히 발포된(foamed) 부분을 생산하기 위한 방법 및 시스템, 및 그에 의해 형성된 부분에 관한 것이다.
발포된 구조적 폴리머 물질은 폴리머 매트릭스에 셀(cell)로도 불리우는 다수의 공극(void)을 포함한다. 발포된 부분을 생산하기 위해 폴리머 물질을 프로세싱하기 위한 많은 기술들이 본 기술분야에 알려져 있다. 예시적인 기술은 배럴(barrel) 내에서 스크류(screw)의 회전에 의해 폴리머 물질을 플라스틱화하는(plasticate) 압출기를 사용할 수 있다. 어떤 프로세스에 있어서, 폴리머 물질과 발포제의 혼합물을 형성하기 위해 물리적 발포제(blowing agent)가 압출기의 배럴 내로 사출될 수 있다. 그 후, 혼합물은 원하는 폴리머 발포 물품을 형성하도록 프로세싱될 수 있다(예를 들어, 압출, 취입 성형, 또는 사출 성형될 수 있다).
다양한 발포된 부분을 생산하기 위해 이런 방법이 사용될 수 있지만, 예를 들어 신발류 산업에 사용하기 위해 다양한 발포된 부분의 생산 시 폴리머 물질의 사출 성형과 관련된 개선된 프로세스에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 발포된 부분과 또한 상기 발포된 부분을 생산하기 위한 신규한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 면(aspect)은 발포된 부분을 형성하기 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은 배럴 내에 폴리머 프로세싱 공간을 한정하기 위해 배럴 내에 장착된 스크류, 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 폴리머 물질 분배 시스템, 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 발포제 분배 시스템, 및 폴리머 프로세싱 공간의 말단 부분과 유체 연통하는 적어도 하나의 노즐을 포함하는 폴리머 프로세싱 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 노즐과 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 가능한(expandable) 주형 공동을 갖는 주형을 제공하는 단계, 발포되지 않은 혼합물을 생산하기 위해 폴리머 프로세싱 공간 내에서 폴리머 물질과 발포제를 혼합하는 단계, 폴리머 물질과 발포제의 혼합물의 체적을 노즐을 통해 상기 팽창 가능한 주형 공동 내로 사출하는 단계, 및 발포된 부분을 형성하기 위해 주형 공동을 팽창하는 단계를 추가로 포함한다. 다양한 실시예에 있어서, 상기 방법은 프로세싱되지 않은 폴리머 물질의 용해 온도의 5℃ 내로 추정된 용해 온도를 갖는, 약 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 의 추정된 스킨(skin) 두께를 갖는 스킨 층을 갖는, 약 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 평균 셀(cell) 직경을 갖는, 및/또는 약 108 내지 1016 셀/㎤ 의 평균 셀 개수를 갖는 발포된 부분을 생산할 수 있다.
폴리머 물질은 폴리머, 엘라스토머, 및 서모플라스틱(thermoplastic)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다. 폴리머 물질은 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), DuPontTM Surlyn®, 폴리에틸렌, 또는 열가소성 고무(TPRs) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. TPU 는 Pellethane® 또는 Utechllan® 중 적어도 하나 또한 예를 들어 Pellethane® 2102-75A, Pellethane® 2355-75A, 또는 Utechllan® UT85-APU 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴리머 물질은 약 50-90 또는 65-90 또는 65-85 의 쇼어A 경도를 갖는 TPU 를 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 구성되며, 또는 약 30-90 의 쇼어D 경도를 갖는다. TPR 은 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 또는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 중 적어도 하나를 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 발포제는 질소를 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발포제 분배 시스템은 계량(metering) 시스템을 포함한다. 계량 시스템은 발포제의 흐름율 및/또는 분사될 발포제의 질량(mass) 중 적어도 하나를 제어하도록 적응될 수 있다. 폴리머 프로세싱 공간 내로 분사되는 발포제의 질량은 발포되지 않은 혼합물의 약 0.1 내지 2중량% 일 수 있으며, 예를 들어 발포되지 않은 혼합물의 약 0.4 내지 0.75중량% 일 수 있다.
배럴은 혼합 전에 상승한 배럴 온도로 가열될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴리머 물질은 TPU 일 수 있으며 또한 상승한 배럴 온도는 약 380℉ 내지 420℉, 예를 들어 약 400℉ 일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 배럴은 다수의 구역으로 분할되며, 각각의 구역 마다 별도의 온도를 갖는다. 또한, 노즐은 혼합 전에 상승한 노즐 온도로 가열될 수 있다. 상승한 노즐 온도는 배럴 온도 보다 높을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴리머 물질은 TPU 이며, 상승한 노즐 온도는 약 420℉ 이다.
방법의 일 실시예는 주형 공동 내로 분사되는 혼합물의 체적 및/또는 혼합물이 주형 공동 내로 분사되는 비율 중 하나를 제어하는 단계를 포함한다. 주형 공동 내로 분사되는 혼합물의 체적은 팽창 전 주형 공동의 체적의 약 95% 내지 105% 일 수 있다.
상기 방법은 폴리머 물질의 분사 전에 팽창 가능한 주형 공동을 제1주형 온도로 유지하는 단계를 추가로 포함한다. 제1주형 온도는 예를 들어 약 70℉ 내지 130℉ 일 수 있다. 주형은 주형을 가열하기 위한 및/또는 주형을 제1주형 온도로 보유하기 위한 온도 제어 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1주형 온도는 분사 전의 혼합물의 온도 보다 낮다.
팽창 후 주형 공동의 체적은 팽창 전 주형 공동의 체적의 약 2-12배, 예를 들어 팽창 전 주형 공동의 3배일 수 있다. 다양한 대안적인 실시예에 있어서, 예를 들어 프로세싱될 물질 및/또는 형성될 발포된 부분의 원하는 특성에 따라, 팽창 후 주형 공동의 체적은 팽창 전 주형 공동의 체적의 약 2-7배, 약 3-10배, 약 5-12배, 또는 약 2-8배일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 주형은 약 2 mm 의 두께로부터 약 6 mm 의 두께로 팽창한다. 일반적으로, 주형은 그 팽창하지 않은 위치와 팽창한 위치 사이에서 임의의 적절한 비율로 팽창될 수 있다.
주형 공동은 팽창 전에 그 제1시간 주기 동안 팽창하지 않은 위치로 보유될 수 있다. 제1시간 주기는 약 1-30초 일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴리머 물질이 TPU 이면, 제1시간 주기는 약 5 내지 15초 또는 약 1-20초 일 수 있으며, 또한 예를 들어 약 10초일 수 있다. 또한, 상기 방법은 팽창 후 제2시간 주기 동안 주형 공동을 팽창한 위치로 보유하는 단계를 포함할 수 있다. 제2시간 주기는 약 1-60초, 또는 120초 까지 또는 그 이상일 수 있으며, 또한 폴리머 물질이 TPU 인 실시예에서 제2시간 주기는 약 30-40초 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방법은 팽창 가능한 주형 공동의 팽창율을 제어하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 주형 공동의 팽창율은 주형 내로 분사된 물질의 팽창율 보다 빠를 수 있다. 대안적으로, 주형 공동의 팽창율은 주형 내로 분사되는 물질의 팽창율 보다 느리거나, 또는 실질적으로 유사할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 팽창하지 않은 위치로부터 팽창한 위치로의 주형 공동의 팽창은 5초 미만, 예를 들어 약 1초 걸릴 수 있다.
주형 공동을 팽창하는 것은 제1주형 부분으로부터 제2주형 부분의 횡방향 변위(displacement) 및/또는 코어-백(core-back)을 통해 주형 공동의 제1벽의 횡방향 변위를 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 횡방향 벽 변위는 주형 공동의 제2벽에 대해 제1벽의 비대칭 변위를 포함한다. 주형은 단일의 팽창 가능한 주형 공동 또는 다수의 팽창 가능한 주형 공동을 포함할 수 있다.
여기에 서술된 방법으로부터 형성된 발포된 부분은 스킨층을 포함할 수 있다. 스킨층은 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛ 의 스킨 두께를 가질 수 있다. 폴리머 물질이 TPU 인 일 실시예에 있어서, 스킨층은 약 300 ㎛ 의 스킨 두께를 가질 수 있다. 발포된 부분은 약 0.01 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 평균 셀 직경을 가질 수 있으며, 또한 폴리머 물질이 TPU 이면 약 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 평균 셀 직경을 가질 수 있다. 발포된 부분은 약 108 내지 1016 ㎛/㎤ 의 평균 셀 개수를 가질 수 있다.
발포된 부분은 예를 들어 신발류 물품의 중창(midsole) 또는 그 부품 중 하나를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 면은 발포된 부분을 형성하기 위한 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 배럴 내에 폴리머 프로세싱 공간을 형성하기 위해 배럴 내에 장착된 스크류, 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 폴리머 물질 분배 시스템, 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 발포제 분배 시스템, 및 폴리머 프로세싱 공간의 말단 부분과 유체 연통하는 적어도 하나의 노즐을 포함하며, 상기 폴리머 프로세싱 공간은 발포되지 않은 혼합물을 생산하기 위해 폴리머 물질과 발포제를 혼합하도록 적응된다. 시스템은 노즐과 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 가능한 주형 공동을 갖는 주형, 발포되지 않은 혼합물의 체적을 노즐을 통해 팽창 가능한 주형 공동 내로 분사하기 위한 수단, 및 발포된 부분을 형성하기 위해 팽창 가능한 주형 공동을 팽창시키기 위한 수단을 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 면은 발포된 폴리머 물질을 포함하는 사출 성형된 부분을 포함한다. 상기 부분은 스킨층을 포함하며, 상기 스킨층은 약 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 의 스킨 두께, 약 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 평균 셀 직경, 및 약 108 내지 1016 셀/㎤ 의 평균 셀 개수를 가지며, 발포된 부분의 체적은 발포 전에 폴리머 물질의 체적의 2 내지 4배 이다. 일 실시예에 있어서, 스킨층은 약 300 ㎛ 의 스킨 두께를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 발포된 부분의 체적은 발포 전에 폴리머 물질의 체적의 약 3배 이다. 일 실시예에 있어서, 발포된 부분은 발포 전에 폴리머 물질의 용해 온도의 5℃ 내로 추정된 용해 온도를 갖는다.
이들 및 다른 목적은 여기에 서술된 본 발명의 장점 및 특징과 함께 하기의 서술, 첨부한 도면, 및 청구범위를 참조하여 더욱 명백해질 것이다. 또한, 여기에 서술된 다양한 실시예의 특징은 상호 배타적이지 않으며 또한 다양한 조합 및 치환으로 존재할 수 있음을 인식해야 한다.
도면에 있어서, 유사한 도면 부호는 상이한 도면을 통해 일반적으로 동일한 부분을 지칭한다. 또한, 도면은 필수적으로 크기대로 도시되지 않았으며, 대신에 발명의 원리의 도시에 따라 일반적으로 강조되었다. 하기의 서술에 있어서, 본 발명의 다양한 실시예는 하기의 도면을 참조하여 서술된다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 단일의 팽창 가능한 주형 공동 내로 물질을 분사하기 위한 사출 성형 시스템의 개략적인 측면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다수의 팽창 가능한 주형 공동 내로 물질을 동시에 분사하기 위한 사출 성형 시스템의 개략적인 측면도이다.
도3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 예시적인 발포된 부분의 개략적인 평면도이다.
도3b는 A-A 부분을 따른 도3a의 발포된 부분의 횡방향 측단면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 발포된 부분을 형성하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 다수의 신발류 중창 부분을 형성하기 위한 주형 공동 및 사출 성형 시스템의 개략적인 측면도이다.
도6a 내지 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신발류 물품을 위한 예시적인 발포된 중창 부품의 개략적인 평면도이다.
도7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신발류 물품을 위한 발포된 신발 중창 부품의 다른 쌍의 개략적인 평면도이다.
도8a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신발류 물품을 위한 뒤꿈치(heel) 부품의 개략적인 평면도이다.
도8b는 도8a의 뒤꿈치 부품의 측면도이다.
도8c는 A-A 부분을 통한 도8a의 뒤꿈치 부품의 측면도이다.
도9a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 신발류 물품의 전체 길이의 발포된 중창의 개략적인 평면도이다.
도9b는 도9a의 중창의 측면도이다.
도10a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 발포된 부분을 형성하기 위한 6각형 주형 공동 형상의 측면도이다.
도10b는 도10a의 6각형 주형 공동 형상의 사시도이다.
도10c는 도10a의 6각형 주형 공동 형상을 사용하여 발포된, 발포된 부분의 측면도이다.
도10d는 도10c의 발포된 부분의 사시도이다.
여기에 서술된 발명은 예를 들어 신발류에 사용하기 위해 개선된 사출 성형된 폴리머 발포된 물품 및 그에 의해 형성된 결과적인(resulting) 발포된 부분을 생산하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 여기에 서술된 시스템 및 방법은 신발류을 위한 중창, 또는 이것을 위한 부품(그러나, 이것에 제한되지 않는다)과 같은 부분을 생산하는데 사용될 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 여기에 서술된 시스템 및 방법은 신발 밑창(shoe sole)에 대해 개선된 성능을 제공하기 위해 신발 밑창의 중창 내의 공동 내로 삽입될 수 있는 폴리머 발포된 요소를 생산하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로 셀형(microcellular) 물질(예를 들어, 발포된 부분)을 생산하기 위한 예시적인 사출 성형 시스템(100)이 도1에 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 사출 성형 시스템(100)은 폴리머 물질 물품을 사출 성형하는데 사용된다. 사출 성형 시스템(100)은 스크류(104)와 배럴(106) 사이에 형성된 폴리머 프로세싱 공간(110) 내의 폴리머 물질을 하류 방향(108)으로 이송하기 위해 배럴(106) 내에서 회전 가능한 폴리머 프로세싱 스크류(104)를 갖는 압출(extruding) 시스템(102)을 포함한다. 예를 들어 펠렛화된(pelletized) 형태의 폴리머 물질은, 폴리머 프로세싱 공간(110)과 유체 연통하는 분배 관문(portal)(114)을 갖는 호퍼(hopper)와 같은(그러나, 이것에 제한되지 않는) 폴리머 물질 분배 시스템(112)으로부터 폴리머 프로세싱 공간(110) 내로 공급된다. 일 실시예에 있어서, 배럴(106)은 배럴(106)의 외부 표면상에 장착된 하나 이상의 가열 유니트(116)에 의해 가열될 수 있다. 대안적으로, 가열 유니트(116)는 배럴(106) 내에 장착될 수도 있으며 및/또는 배럴을 통해 적어도 부분적으로 연장할 수도 있다.
가열 유니트(들)(116)는 혼합 전에 배럴(106)을 상승한 배럴 온도로 가열하고 또한 혼합 및 분사 중 배럴(106)을 상승한 온도로 보유하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가열 유니트(들)(116)는 배럴(106)을 약 380℉ 내지 420℉ 의 상승한 배럴 온도로 보유할 수 있다. 폴리머 물질로서 TPU 를 사용하여 발포된 부분의 형성과 같은 예시적인 일 실시예에 있어서, 상승한 배럴 온도는 약 400℉ 일 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 높거나 또는 낮은 배럴 온도가 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리머 프로세싱 공간(110)은 폴리머 물질 분배 시스템(112)을 위한 분배 관문(114)으로부터 출구 노즐(136)과 가까운 폴리머 프로세싱 공간(110)의 말단 부분(132)으로 연장하는 다수의 가열 구역을 포함할 수 있다. 그 결과, 폴리머 프로세싱 공간(110) 내의 폴리머 물질 및/또는 발포제의 온도가 혼합 및 분사 프로세스 전체를 통해 정확하게 제어될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 사출 성형 시스템(100)은 폴리머 프로세싱 공간(110)의 분배 관문(114)과 말단 부분(132) 사이로 연장하는 5개의 가열 구역을 가지며, 제6가열 구역은 출구 노즐(136)에 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 많거나 적은 개수의 가열 구역, 예를 들어, 출구 노즐(136)을 포함하지 않는 1 가열 구역, 2 가열 구역, 3 가열 구역, 또는 4 가열 구역이 사용될 수 있다.
배럴(106)은 폴리머 프로세싱 공간(110) 내의 상태를 모니터링하기 위해 그에 연결된 하나 이상의 모니터링 요소(118)(예를 들어, 압력 변환기, 온도 센서, 화학물 센서, 및/또는 흐름율 모니터)를 가질 수 있다.
폴리머 물질은 폴리머, 엘라스토머, 및/또는 서모플라스틱을 포함하거나, 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 폴리머 물질은 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), DuPontTM Surlyn®, 또는 열가소성 고무(TPRs)일 수 있다.
TPU 는 예를 들어 Pellethane® 또는 Utechllan® 및 예를 들어 Pellethane® 2102-75A, Pellethane® 2355-75A, 또는 Utechllan® UT85-APU 중 적어도 하나를 포함하거나 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. TPR 은 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 또는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)일 수 있다. 물질(예를 들어, TPU)은 60-90 또는 65-90 또는 65-85 의 쇼어A 경도를 갖거나 또는 약 30-90 의 쇼어D 경도를 갖도록 선택될 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 결과적인 발포된 부분의 특정한 원하는 구조적인 특징에 따라, 크거나 작은 쇼어A경도를 갖는 물질이 사용될 수 있다.
발포제 분배 시스템(180)은 압출기(102)의 폴리머 프로세싱 공간(110) 내의 폴리머 물질 내로 발포제를 도입하는데 사용되며, 배럴(106)은 이것을 통해 발포제가 도입되는 포트(120)를 포함한다. 예시적인 발포제 분배 시스템이 미국 특허 공개 제2010/0086636호에 개시되어 있으며, 그 서술이 전체로서 여기에 참조인용된다.
발포제 분배 시스템(180)은 발포제의 소스(source)(182)(예를 들어, 저장 유니트), 하나 이상의 펌프, 발포제의 분사를 제어하기 위한 제어 시스템(184), 상기 소스(182)에 의해 공급된 발포제의 흐름율 및/또는 체적을 모니터링 및 제어하기 위한 계량 장치(186), 및 소스(182)로부터 상기 포트(120)에 연결된 분사기 밸브(190)로 발포제를 운반하기 위한 적어도 하나의 도관(188)을 포함하지만, 그러나 이것에 제한되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 발포제 분배 시스템(180)은 소스(182)와 포트(120) 사이에 위치된 바이패스(bypass) 밸브(192)를 포함한다. 바이패스 밸브(192)가 폐쇄된 구성일 때, 소스(182)로부터 포트(120)로의 발포제의 흐름이 바이패스 밸브(192)를 통해, 또한 일부 경우에서는 바이패스 통로(194)를 통해 전환된다. 발포제는 예를 들어 바이패스 통로(194)를 통해 전환되며, 또한 소스(182)로 재도입되는 대기로 방출되거나 또는 펌프 전에 시스템(180) 내로 다시 재순환된다. 바이패스 밸브(192)가 개방된 구성일 때, 발포제는 소스(182)로부터 포트(120)로 흐를 수 있다. 바이패스 밸브(192)는 예를 들어 소스로부터 일정한 발포제 흐름 및 폴리머 물질 내로 발포제의 불연속적인 흐름을 갖는 것이 바람직할 때 유용할 수 있다(예를 들어, 사출 성형과 같은 불연속적인 플라스틱화 프로세스 중). 어떤 실시예에 있어서, 시스템(100)은 바이패스 밸브 및/또는 바이패스 통로를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발포제 분배 시스템(180)은 소스(182)와 포트(120) 사이에 위치된 하나 이상의 분사기 밸브(190)를 포함한다. 분사기 밸브(190)가 개방된 구성일 때, 소스(182)로부터 압출기(102)의 폴리머 물질로의 발포제의 흐름이 정지된다. 분사기 밸브(190)가 개방된 구성일 때, 소스(182)로부터의 발포제는 밸브(190)를 통해 압출기(102)의 폴리머 물질 내로 흐르는 것이 허용된다. 따라서, 분사기 밸브(190)는 시스템(100)에서 폴리머 물질 내로의 발포제의 도입을 선택적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 발포제 분배 시스템(180)은 발포제 도입을 제어하기 위해 분사기 밸브(190)와 바이패스 밸브(192) 모두를 포함한다. 이들 실시예에 있어서, 분사기 밸브(190)의 작동은 예를 들어 제어 시스템(184)을 사용하여 바이패스 밸브(192)의 작동과 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분사기 밸브(190)는 단일 장치에서 바이패스 밸브(192)와 조합될 수 있다.
작동 시, 발포제 분배 시스템(180)은 제어 시스템(184)을 통해 압출기(102)의 폴리머 프로세싱 공간(110) 내로 발포제의 도입을 제어할 수 있다. 제어될 수 있는 발포제 분배의 매개변수는 분사율, 분사될 발포제의 양, 분사 중 발포제가 유지되는 압력, 발포제가 분사되는 시간, 및 분사 주기를 포함하지만, 그러나 이것에 제한되지 않는다.
발포제는 전형적으로 혼합물을 원하는 발포제 레벨로 제공하기 위해 폴리머 물질 내로 도입된다. 원하는 발포제 레벨은 특정한 프로세스에 의존하며, 또한 일반적으로 발포제와 폴리머 물질의 15중량% 미만이다. 많은 실시예에 있어서, 발포제 레벨은 약 3% 미만이며, 일부 실시예에서는 약 1% 미만이다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 발포제 레벨은 약 0.1% 내지 2%, 또는 0.3% 내지 0.9%, 특히 0.4% 내지 0.75% 이다. 대안적인 실시예에 있어서, 발포제 레벨은 폴리머 물질과 발포제 혼합물의 중량으로 약 0.1% 미만, 또는 이 보다 낮을 수 있다.
발포제는 질소, 이산화탄소, 탄화수소(예를 들어, 프로판), 클로로플루오로카본, 희가스(noble gas) 및/또는 그 혼합물과 같은, 본 기술분야의 숙련자에게 알려진 임의의 적절한 타입의 물리적 발포제를 포함할 수 있거나, 또는 본질적으로 이들로 구성될 수 있지만, 그러나 이것에 제한되지 않는다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 발포제는 질소를 포함하거나, 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있다. 발포제는 가스, 액체, 또는 초임계 유체(supercritical fluid)와 같은 흐름 가능한 임의의 물리적 상태로 공급될 수 있다. 일 실시예에 따라, 발포제 소스는 압출기 내로의 분사에 따라 초임계 유체 상태인 발포제(예를 들어, 질소)를 제공한다.
발포제 분배 시스템(180)은 특정한 프로세스에 의해 요구되는 바와 같이, 특정한 상태 하에서[발포제의 특정한 분사율 또는 분사되는 발포제의 질량과 같은(그러나, 이것에 제한되지 않는다)] 압출기(102)의 폴리머 물질 내로 발포제를 도입하기 위해 제어 및/또는 계량 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 폴리머 물질로서 TPU 를 사용하여 발포된 부분의 형성과 같이, 발포제 질량 흐름율은 0.001 lbs/시간 내지 약 100 lbs/시간 일 수 있으며, 일부 경우에서는 약 0.002 lbs/시간 내지 60 lbs/시간, 또한 일부 경우에서는 약 0.002 lbs/시간 내지 약 10 lbs/시간 일 수 있다. 높거나 낮은 흐름율이 적절히 사용될 수도 있다.
스크류(104)는 발포제 포트(120)의 상류에 위치된 제한(restriction) 요소(122), 발포제 포트(120)의 바로 하류의 와이핑(wiping) 부분(124), 및/또는 발포제 포트(120)의 하류의 혼합 섹션(126)과 같은 것을 포함할 수 있지만, 그러나 이것에 제한되지 않는다.
제한 요소(122)는 축적된 혼합물이 주형(150) 내로 분사될 동안, 스크류(104)가 폴리머 프로세싱 공간(110)으로 폴리머 물질과 발포제 혼합물의 흐름을 제한하기 위해 배럴(106)에 장착될 때, 발포제 포트(120)의 상류에 위치될 수 있다. 따라서, 제한 요소(122)는 발포제가 용액으로부터 조기에 나오는 것을 방지하기 위해 폴리머 프로세싱 공간(110)에 혼합물의 압력을 유지하는데 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 제한 요소(122)는 제한 요소(122)의 하류에 폴리머 물질을 분사 사이클을 통해 적어도 1000 psi 의 압력으로, 다른 경우에서는 적어도 약 2000 psi, 또는 분사 사이클을 통해 적어도 약 3000 psi 의 압력으로 유지시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제한 요소(122)는 그것을 통해 폴리머 물질의 하류 흐름을 개방된 구성으로 허용하고 또한 그것을 통해 폴리머 물질의 상류 흐름을 폐쇄된 구성으로 제한하는 밸브이다. 밸브는 밸브의 하류의 폴리머 물질의 압력이 밸브의 상류의 폴리머 물질의 압력을 초과할 때, 예를 들어 폐쇄된 구성으로부터 개방된 구성으로 이동할 수 있다. 적절한 제한 요소 디자인이 미국 특허 제6,322,347호에 개시되어 있으며, 그 내용이 전체로서 여기에 참조인용된다.
와이핑 부분(124)은 제한 요소(122)의 하류에 또한 혼합 부분(126)의 상류에 위치될 수 있으며, 또한 예를 들어 스크류(104)가 배럴(106)에 장착될 때 실질적으로 포트(120)에 위치될 수 있다. 와이핑 부분(124)은 예를 들어 폴리머 물질 내로 도입될 때 발포제의 분산(dispersion)을 강화하기 위해 발포제 포트(120)(오리피스를 포함하는, 존재한다면) 아래로 흐르는 부서지지 않은(unbroken) 스크류 플라이트(flight)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 와이핑 부분(124)은 스크류(104)의 직경의 약 1/2 내지 약 3배의 길이를 갖는다. 대안적인 실시예에 있어서, 와이핑 부분(124)의 길이는 필요에 따라 짧거나 또는 길어질 수 있다.
혼합 부분(126)은 스크류(104)가 배럴(106)에 장착될 때 제한 요소(122)의 하류에, 또한 전형적으로 포트(120)의 하류에 위치될 수 있다. 혼합 부분(126)은 발포제와 폴리머 물질의 혼합을 강화시키며, 혼합은 2개의 배분(distributive) 또는 분산(disperse) 또는 그 조합일 수 있다. 강화된 혼합은 마이크로 셀형 프로세싱에 바람직할 수 있는 폴리머 물질과 발포제의 단상(single-phase) 용액의 형성을 가능하게 한다. 일 실시예에 있어서, 혼합 부분(126)은 부서진(broken) 스크류 플라이트(128)를 포함한다. 그러나, 혼합 부분(126)은 매독(Maddock), 파인애플(pineapple), 핀, 기어, 및 반죽(kneading) 혼합기(및/또는 그 조합)와 같은 다른 알려진 디자인을 포함할 수도 있지만, 그러나 이것에 제한되지 않음을 인식해야 한다. 혼합 부분(126)의 길이는 특정한 시스템에 따라 임의의 적절한 길이일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, 길거나 짧은 혼합 부분 길이가 예상될 수도 있지만, 혼합 부분(126)은 스크류 직경의 2배 내지 6배의 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스크류(104)는 스크류(104)의 하류 단부에 위치된 팁(tip) 밸브(130)를 포함한다. 팁 밸브(130)는 폴리머 프로세싱 공간의 말단 부분에 폴리머 물질과 발포제 혼합물의 축적을 허용하도록 혼합 중 개방될 수 있으며, 또한 축전된 혼합물의 상류 흐름을 방지하기 위해 분사 중 폐쇄될 수 있다. 따라서, 팁 밸브(130)는 발포제가 용액으로부터 조기에 나오는 것을 방지하기 위해 말단 부분(132)에 혼합물의 압력을 유지시킨다. 팁 밸브(130)는 슬라이딩 피스톤 디자인 및/또는 슬라이딩 링 체크 디자인과 같은 임의의 적절한 밸브 디자인을 포함할 수 있거나 또는 본질적으로 이것으로 구성될 수 있지만, 이것에 제한되지 않는다. 팁 밸브(130)는 압력, 스프링 동작, 또는 다른 기계적 수단에 의해 폐쇄될 수 있으며 또한 하나 또는 다수의 스테이지 폐쇄 동작을 가질 수 있다. 또한, 팁 밸브(130)는 발포제 및 용탕 폴리머의 단상 용액을 전개(develop)하는 것을 돕기 위해 혼합 및 펌핑 능력을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 팁 밸브는 중앙 압력 제한 요소(122)의 폐쇄 속도를 조정하기 위해 폐쇄 속도와 평형을 맞추도록 설계될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 시스템(100)은 압출기(102)의 출구 노즐(136)과 부착된 주형(150) 사이에 위치된 셧오프(shut-off) 노즐 밸브(134)를 포함한다. 하나 이상의 가열 유니트(140)는 압출기(102)로부터의 혼합물의 온도를 제어하도록 출구 노즐(136)에 위치될 수 있다. 가열 유니트(들)(140)는 혼합 전에 출구 노즐(136)을 상승한 노즐 온도로 가열하고, 또한 출구 노즐(136)을 혼합 및 분사 중 상승한 온도로 보유하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 가열 유니트(들)(140)는 상승한 배럴 온도 보다 높은 상승한 노즐 온도로 출구 노즐(136)을 보유할 수 있다. TPU 를 폴리머 물질로서 사용하는 발포된 부분의 형성과 같은 예시적인 실시예에 있어서, 상승한 노즐 온도는 약 420℉ 일 수 있다.
작동 시, 스크류(104)는 폴리머 물질을 플라스틱화하고 또한 폴리머 물질을 스크류(104)의 하류의 배럴(106) 내의 말단 부분(132) 내로 이송하기 위해 스크류 구동 요소(138)(예를 들어, 전기 모터)에 의해 회전된다. 발포제는 물질이 스크류(104)의 길이를 따라 말단 부분(132)을 향해 하류로 이송될 때 폴리머 물질을 제어된 방식으로 혼합하도록 폴리머 프로세싱 공간(110) 내로 도입되며, 따라서 폴리머 프로세싱 공간(110)에 폴리머 물질과 발포제의 혼합물을 형성한다. 혼합물은 스크류(104)의 하류의 말단 부분(132)에 축적되는 균질의 혼합물을 형성하기 위해 스크류(104)의 혼합 부분(126)에서 혼합된다. 일 실시예에 있어서, 결과적인 혼합물은 발포제가 폴리머 물질에 용해되는 단상 용액이다. 말단 부분(132)에의 혼합물의 축적은 일 실시예에서 스크류(104)를 배럴(106)의 상류 방향으로 축방향으로 가압하는 압력을 생성한다. 대안적인 실시예에 있어서, 스크류(104)는 프로세스 중 축방향으로 이동하지 않을 수도 있다.
축적 중, 셧오프 노즐 밸브(134)는 조기 핵형성(nucleation), 발포 또는 가스 용해를 방지하기에 충분히 높은 축적된 차아지(charge) 내에 압력을 유지하도록 폐쇄될 수 있다. 혼합물의 충분한 차아지가 축적된 후, 스크(104)가 회전을 중지할 수 있다. 그 후, 셧오프 노즐 밸브(134) 또는 임의의 다른 적절한 흐름 제어 요소가 개방되어 폴리머 물질과 발포제의 혼합물을 주형(150)의 하나 이상의 주형 공동(152) 내로 분사한다. 제한 요소(122) 및/또는 팁 밸브(130)는 압력을 유지하고 또한 물질의 조기 핵형성, 발포 또는 가스 용해를 방지하기 위해 분사 중 축적된 혼합물의 역류(즉, 상류 방향으로의 흐름)를 제한하거나 또는 실질적으로 이를 방지한다. 또한, 제한 요소(122)는 발포제가 발포제 포트(120)의 상류를 통과하고 또는 분배 관문(114)을 나가는 것을 감소 또는 방지할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 셧오프 밸브(134) 및/또는 출구 노즐(136)의 출구에 또는 이 출구 내에 배치되는 다른 분리된 밸브는 예를 들어 주형 공동(152) 내로 분사되는 혼합물의 체적 및/또는 혼합물이 주형 공동(152) 내로 분사되는 비율 중 적어도 하나를 제어함으로써 주형 공동(152) 내로 물질의 분사를 제어하는데 사용될 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 주형 공동 내로 분사된 혼합물의 체적은 팽창 전 주형 공동의 체적의 약 95% 내지 105% 이다.
압출기(102)의 출구 노즐(136)로부터 나옴에 따라, 폴리머 물질과 발포제의 혼합물은 하나 이상의 유체 운반 채널(148)을 통해 주형(150) 내에 위치된 하나 이상의 주형 공동(152) 내로 구동된다. 일 실시예에 있어서, 주형(150)은 도1에 도시된 바와 같이 단일 주형 공동(152)을 포함한다. 대안적인 실시예에 있어서, 주형(250)은 도2 및 5에 도시된 바와 같이 분사된 혼합물에 의해 동시에 채워지는 다수의 주형 공동(152)을 가질 수 있다. 다른 대안적인 실시예에 있어서, 주형(150)은 분사된 혼합물에 의해 연속하여 채워지는 다수의 주형 공동(152)을 포함한다. 예를 들어, 완성된(finished) 발포된 부분의 언로딩, 추가적인 물질 슛(shot)을 수용하기 위한 준비, 특정한 공동 형상을 한정하는 삽입물(insert)의 제거 및 교체, 및/또는 유지보수를 위해, 하나 이상의 다른 주형 공동(152)이 압출기(102)로부터 회전될 동안, 주형(150)은 폴리머 물질과 발포제의 분사를 위해 하나 이상의 주형 공동(152)이 압출기(102)에 노출되도록 중앙 축선 주위로 회전할 수 있다.
혼합물의 압력 차이로 인해, 주형 공동(152) 내로의 분사에 따라 폴리머 물질에 용해된 발포제는 다수의 마이크로 셀형 사이트(site)를 핵형성하기 위해 용액으로부터 나온다. 핵형성된 사이트는 마이크로 셀형으로 성장하며, 물품이 주형(150) 내에서 냉각된다. 그 후, 주형(150)은 요구된 마이크로 셀형 발포 물품을 생산하도록 개방될 수 있다. 추가적인 성형된 마이크로 셀형 물품을 형성하도록 사이클이 반복될 수 있다. 셀 핵형성 또는 셀 성장의 타이밍을 제어하기 위해, 필요하다면 주형의 기계적인 또는 가스 역압(counterpressure)이 일부 실시예에 사용될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 시스템(100)은 주형(150) 내로의 혼합물의 분사 중이나 분사 후 그러나 주형(150)의 팽창 전에 혼합물의 발포의 양을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 주형(150)의 팽창 전에, 주형(150) 내로 분사된 물질(예를 들어, TPU 및 질소를 포함하는 혼합물)은 분사 전의 고형 물질에 비해 약 10% 미만, 예를 들어 7% 미만, 5% 미만, 3% 미만, 또는 심지어 0% 의 밀도 감소를 가질 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 팽창 전에 큰 밀도 감소(예를 들어 10-20% 또는 그 이상)가 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주형(150)은 예를 들어 물질의 분사 전에 주형 공동(152)을 상승한 온도로 가열함으로써, 분사 중 주형 공동(152)을 상승한 주형 온도로 보유함으로써, 및/또는 분사 중 및/또는 분사 후 주형 공동(152)의 온도를 냉각함으로써, 주형(150) 내의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 시스템을 포함한다. 주형 공동은 압출기(102)의 출구 노즐(136)을 빠져나오는 혼합물의 분사 온도 보다 낮은 상승한 온도(주변 대기에 대해)로 보유될 수 있다. 폴리머 물질로서 TPU 를 사용하는 발포된 부분의 형성과 같은 일 실시예에 있어서, 주형 공동은 분사 중 약 70℉ 내지 130℉ 의 상승한 주형 온도로 보유된다. 주형은 예를 들어 알루미늄으로부터 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주형(150)은 분사 프로세스 중 주형 공동(152)의 체적을 증가시키기 위해 주형 공동(152)의 하나 이상의 벽(156)으로 이동하도록 적응된 하나 이상의 팽창 요소(154)를 포함한다. 이것은 예를 들어 원하는 특성(질량, 셀 개수, 셀 직경, 스킨 두께, 및/또는 밀도와 같은, 그러나 이것에 제한되지 않는)을 갖는 결과적인 발포된 부분을 생산하기 위해, 주형 공동(152) 내의 발포 물질의 팽창의 제어 시 유익할 수 있다. 폴리머 물질로서 TPU 를 사용하는 발포된 부분의 형성과 같은 일 실시예에 있어서, 팽창 후 주형 공동(152)의 체적은 팽창 전 주형 공동(152)의 체적 보다 약 2-4배일 수 있으며, 특히 일 실시예에서 팽창 후 주형 공동(152)의 체적은 팽창 전 주형 공동(152)의 체적 보다 약 3배이다. 다양한 대안적인 실시예에 있어서, 팽창 후 주형 공동(152)의 체적은 팽창 전 주형 공동(152)의 체적 보다 최대 2 내지 12배와 같은(그러나, 이것에 제한되지 않는) 임의의 적절한 크기일 수 있다. 예를 들어, 발포된 부분은 약 2mm 의 두께를 갖는 주형 공동(152) 내로 폴리머 물질과 발포제의 혼합물을 분사함으로써 형성될 수 있으며, 주형 공동(152)은 주형 공동(152)이 팽창 후 약 6 mm 의 두께를 가질 때까지 발포 중 팽창한다. 대안적인 실시예에 있어서, 주형 공동(152)은 팽창 전에 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 또한 팽창 후 약 2 mm 내지 20 mm 의 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 제조된 특정한 부분 및 사용된 특정한 물질에 따라, 주형 공동(152)은 프로세싱 중 최대 10 까지의 임의의 적절한 팽창 비율로 또한 심지어 이 보다 큰 팽창 비율로 팽창할 수 있다.
주형 공동(152)은 임의의 적절한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 다수의 주형 공동(152)을 갖는 주형(150)은 다수의 동일한 발포된 부분, 또는 다수의 상이하게 형성된 발포된 부분을 제조하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 주형 공동(152)은 신발 중창에 삽입물로서 삽입하기 위한 발포된 부분을 형성하기 위한 크기 및 형상을 갖는다. 대안적인 실시예에 있어서, 주형 공동(152)은 완전한, 또는 실질적으로 완전한 발포된 중창을 형성하기 위한 크기 및 형상을 갖는다.
팽창 요소(154)[예를 들어, 주형 공동(152)의 하나의 벽을 형성하는 미끄럼 가능한 플레이트(plate)]는 팽창 요소(154)를 이동시키도록 적응된 하나 이상의 구동 시스템(157)에 부착될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 팽창 요소(154)는 전자기 모터, 공압 구동 요소, 유압 구동 요소, 및/또는 자기 구동 요소와 같은(그러나, 이것에 제한되지 않는다) 임의의 적절한 구동 요소에 의해 이동될 수 있다. 주형(150)은 혼합물의 분사 전, 분사 중, 분사 후 주형 공동(152)의 온도를 제어하기 위한 하나 이상의 온도 제어 시스템(160)을 포함할 수 있다. 온도 제어 시스템(160)은 주형(150)을 설정 온도로 상승시킬 수 있고 또한 주형(150)을 사출 성형 중 실질적으로 그 온도로 보유할 수 있는 임의의 적절한 유체 및/또는 전자기 온도 제어 요소를 포함할 수 있다. 예시적인 온도 제어 시스템(160)은 다수의 유체 채널을 포함하며, 이것을 통해 온도 제어된 열 전도성 유체가 구동된다.
주형(150)의 작동은 주형 공동(152)의 팽창율, 팽창 시작 및 정지 시간, 주형 공동(152)이 팽창하는 체적, 및 주형의 온도와 같은(그러나, 이것에 제한되지 않는다) 주형(150)의 작동 특성을 제어할 수 있는 주형 제어 시스템(158)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 일 실시예에 있어서, 주형 제어 시스템(158)은 완성된 발포된 부분의 회수를 촉진시키기 위해 주형의 개폐를 제어할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 주형 제어 시스템(158)은 주형 온도 제어 시스템(160)의 기능성을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주형 공동(152)은 주형 공동(152)을 그 팽창한 위치로 팽창시키기 전에 폴리머 물질과 발포제의 분사 중 및/또는 분사 후 시간의 설정 길이 동안 팽창하지 않은 위치로 보유될 수 있다. 예를 들어, 주형 공동(152)은 물질 혼합물을 분사한 후 팽창을 시작하기 전에 일 실시예에서 약 1 내지 30초 또는 1 내지 20초, 또는 폴리머 물질이 TPU 인 일 실시예에서 5 내지 15초, 예를 들어 10초 동안 팽창하지 않은 위치로 보유될 수 있다. 그 후, 주형 공동(152)은 팽창 후 그리고 완성된 부분을 회수하기 위해 주형을 해제하기 전에, 제2시간 주기(예를 들어, 약 1 내지 60초, 또는 10 내지 60초, 또는 특히 35 내지 40초) 동안 그 팽창한 위치로 보유될 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 제2시간 주기는 약 120초까지 또는 그 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 팽창 가능한 주형 공동(152)의 팽창율도 제어될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 주형 공동은 그 팽창하지 않은 위치로부터 그 팽창한 위치로 약 1-5초 이상, 또한 예를 들어 약 1초 팽창할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 주형은 발포 혼합물의 자유 팽창율(free expansion rate) 보다 빠른 비율로 팽창할 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 주형은 발포 혼합물의 자유 팽창율 보다 느린 비율로, 또는 실질적으로 이와 동일한 비율로 팽창할 수 있다.
여기에 서술된 방법 및 시스템에 의해 생성된 결과적인 발포된 부분은 발포된 코어를 둘러싸는 외부 스킨층을 포함한다. 예시적인 발포된 부분(300)이 도3a 및 3b에 도시되어 있다. 발포된 부분(300)은 외측 스킨층(304)에 의해 둘러싸이는 발포된 내측 부분(302)을 포함한다. 스킨층의 특정한 두께 및 특성은 분사된 물질의 특성 및 분사 중 주형 내의 상태에 의해 제어된다. 일 실시예에 있어서, 제어 매개변수는 액 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 의, 또한 폴리머 물질로서 TPU 를 사용한 발포된 부분의 형성과 같은 예시적인 특정한 일 실시예에서는 약 300 ㎛의 스킨 두께(306)를 구비한 스킨 층을 갖는 발포된 부분을 생산하도록 선택될 수 있다. 여기에 서술된 시스템 및 방법에 의해 제어될 수 있는 결과적인 발포된 부분의 다른 매개변수는 용해 온도, 밀도, 질량, 평균 셀 개수 및/또는 평균 셀 직경을 포함하지만, 그러나 이것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 예시적인 발포된 부분의 평균 셀 직경은 약 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛ 일 수 있으며, 또한 예시적인 발포된 부분의 평균 셀 개수는 약 108 내지 1016 셀/㎤ 일 수 있다. 발포된 부분의 결과적인 두께(308)는 주형 공동(152)의 팽창된 두께에 의존한다. 어떤 실시예에 있어서, 결과적인 발포된 부분의 추정된 용해 온도는 실질적으로 폴리머 물질의 용해 온도와 동일하거나, 또는 실질적으로 유사하다. 일 실시예에 있어서, 폴리머 물질의 용해 온도의 5℃ 내의 추정된 용해 온도를 갖는 발포된 부분이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 결과적인 발포된 부분의 추정된 용해 온도는 여기에 서술된 발포 프로세스에 의해 영향을 받지 않거나, 또는 최소한으로 영향을 받는다. 예를 들어, 폴리머 물질이 본질적으로 TPU 로 구성된 일 실시예에 있어서, 발포된 부분의 추정된 용해 온도는 프로세싱되지 않은 폴리머 물질의 용해 온도의 5℃ 내에 있었다.
일 실시예에 있어서, 단일의 제어 시스템은 압축 시스템(102) 및/또는 주형의 다양한 요소의 작동을 포함하는(그러나, 이것에 제한되지 않는다) 시스템(100)의 다수의 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 단일의 제어 시스템은 예를 들어 발포제 분배 시스템(180), 배럴 가열 요소(들)(116), 스크류 구동 요소(138), 노즐 가열 유니트(140), 및/또는 셧오프 노즐 밸브(134)[및/또는 출구 노즐(136)을 통해 물질의 흐름을 제어하는데 필요한 다른 밸브 요소]를 포함하는(그러나, 이것에 제한되지 않는) 요소의 작동을 제어함으로써, 폴리머 물질과 발포제의 원하는 혼합물을 주형 내로 분배하는데 필요한 압출 시스템(102)의 모든 기능성을 제어하는데 사용될 수 있다. 또한, 제어 시스템은 예를 들어 주형 제어 시스템(158) 및/또는 주형 온도 제어 시스템(160)을 포함하는(그러나, 이것에 제한되지 않는) 요소의 작동을 제어함으로써, 주형(150)의 기능성을 제어할 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 복수의 제어 시스템들이 성형 프로세스를 제어하도록 통신할 수 있거나 또는 성형 프로세스의 어떤 부분을 제어하도록 독립적으로 작동할 수 있다.
여기에 서술된 방법 및 시스템에 의해 생성된 발포된 부분은 특히 중창 또는 중창의 구성 부품으로서 예를 들어, 신발 밑창 내에서 유리하게 사용될 수 있다. 특히, 여기에 서술된 방법 및 시스템을 사용하여 신발 중창 또는 신발 안창의 삽입 가능한 부품[예를 들어, 뒤꿈치 및/또는 그 앞발(forefoot) 부분에서 신발 안창의 중앙 부분 내에 위치하기 위한 삽입물]을 형성하는 것은 종래 기술의 방법을 사용하여 형성된 중창으로부터 실질적으로 개선된 성능 특성을 갖는 신발을 생산할 수 있다. 예를 들어, 여기에 서술된 방법 및 시스템에 의해 생성된 발포된 부분은 장기간의 사용 및 안정성을 보장하기에 충분한 내구성(예를 들어, 압축 세트)을 계속 유지하면서, 운동화(예를 들어, 런닝화)를 위한 유익한 순응 특성(예를 들어, 기계적 영향 점수)을 갖는 신발 밑창을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 이런 발포된 부분은 종래 기술의 방법을 통해 달성될 수 있는 것보다 낮은 프로필 중창 부품(즉, 얇은 중창)을 위한 운동화를 위한 바람직한 쿠션(cushioning) 특성을 갖는 중창을 생산하는데 사용될 수 있다.
또한, 여기에 서술된 방법은 신발 밑창에 사용하기 위한 발포된 부분을 더욱 신속하게 그리고 효과적으로 생산하는데 사용될 수 있으며, 프로세스는 전통적인 발포 방법이 생산할 수 있는 것 보다 낮은 비용으로 잠재적으로 우수한 품질 부분을 생산한다. 또한, TPU(재용해 및 재사용될 수 있는)와 같은(그러나, 이제 제한되지 않는) 물질을 사용함으로써, 여기에 서술된 방법 및 시스템은 재활용 가능한 신발 밑창 또는 신발 밑창 부품을 생산하는데 사용될 수 있다.
발포된 부분을 생산하는 예시적인 방법이 도4에 도시되어 있다. 상기 방법은 팽창 가능한 주형(404)에 연결된 폴리머 프로세싱 시스템(402)을 제공하는 단계를 포함한다. 폴리머 프로세싱 시스템은 (ⅰ) 배럴 내에 폴리머 프로세싱 공간을 형성하기 위해 배럴 내에 장착되는 스크류; (ⅱ) 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 폴리머 물질 분배 시스템; (ⅲ) 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 발포제 분배 시스템; 및 (ⅳ) 폴리머 프로세싱 공간의 말단 부분과 유체 연통하는 적어도 하나의 노즐을 포함한다. 폴리머 물질은 폴리머 물질 분배 시스템을 통해 폴리머 프로세싱 시스템 내로 삽입되며(406), 발포제는 발포제 분배 시스템을 통해 폴리머 프로세싱 시스템 내로 삽입된다(408). 그 후, 폴리머 물질과 발포제는 발포되지 않은 혼합물을 생산하기 위해 폴리머 프로세싱 공간 내에서 혼합되며(410), 이것은 그 후 노즐을 통해 팽창 가능한 주형 공동 내로 분사된다(412). 그 후, 주형 공동은 발포된 부분을 형성하도록 팽창되며(414), 이것은 그 후 주형으로부터 제거될 수 있다(416).
신발 중창의 부품을 형성하기 위한 예시적인 주형(500)이 도5에 도시되어 있다. 주형(500)은 다수의 팽창 가능한 주형 공동(502)을 포함한다. 주형(500)은 냉각 유체가 주형(500)을 통해 구동되게 하여 작동 중 주형의 온도를 제어하도록, 다수의 냉각 라인(512)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주형 공동(502)은 예를 들어 코어-백 방법을 통해 각각의 주형 공동(502)의 제1벽(504)의 횡방향 변위에 의해 팽창될 수 있다. 각각의 공동(502)의 가동형 벽(504)은 벽 제어 요소(506)를 구동하는 유압식으로 작동되는 플로어 운동 역학(floor motion mechanics)에 의해 작동된다. 다양한 대안적인 실시예에 있어서, 각각의 주형 공동(502)은 동일한 또는 분리된 벽 제어 요소(506)에 의해 구동될 수 있으며 및/또는 벽 제어 요소(506)는 공압식, 전자기식, 기계식, 및/또는 자기 시스템을 포함하는(그러나, 이것에 제한되지 않는) 임의의 적절한 작동식 플로어 운동 역학에 의해 구동될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 주형 공동(502)은 제2주형 부분(508)의 횡방향 변위에 의해 제1주형 부분(510)으로부터 팽창될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 제1주형 부분(510)으로부터 제2주형 부분(508)의 운동은 발포 중 주변 환경에 대해 주형 공동(502)을 개방할 것이다. 그러나, 예를 들어 고정된 제1주형 부분(510)의 방향으로 주형 공동(502) 내의 발포 혼합물의 급속한 팽창율로 인해, 이것은 주형 공동(502)의 엣지 아래로 결과적인 발포 부분의 최소한의 팽창으로만 나타난다. 코어-백 팽창 방법이 사용될 때, 주형 공동(502)은 성형이 완료될 때까지 대기에 노출되지 않으며, 그 결과 결과적인 발포된 부분에는 팽창 후 주형 공동(502)의 정확한 또는 실질적으로 정확한 치수가 형성된다.
일 실시예에 있어서, 발포된 부분은 크랙-성형(crack-molding) 프로세스를 사용함으로써 형성될 수 있으므로, 제2주형 부분(508)은 주형의 물질이 고정된 제1주형 부분(510)으로부터 멀어지는 방향으로 구속(constraint) 없이 팽창하게 하기 위해, 충분한 속도 및/또는 충분한 변위로 주변 환경에 대해 주형 공동(502)을 개방한다. 이 프로세스는 발포 프로세스 중 발포된 부분의 더욱 억제되지 않은 팽창을 허용함으로써, 더욱 복잡한 3차원의 발포된 부분의 생성을 허용한다. 이 크랙-성형 프로세스를 사용하여 형성된 예시적인 구조물이 도10a 내지 10d에 도시되어 있으며, 도10a 내지 도10b는 팽창 전의 6각형 주형 공동 형상(630)을 도시하고 있으며, 또한 도10c 및 도10d는 6각형 주형 공동 형상(630)의 팽창 후 크랙-성형 프로세스를 통해 형성된 발포된 부분(632)을 도시하고 있다. 다양한 실시예에 있어서, 결과적인 발포된 부분의 구조적 및 물질 특성에 따라 임의의 크기 및 형상의 주형 공동이 사용될 수 있다.
특정한 예시적인 일 실시예에 있어서, 발포된 부분은 폴리머 물질로서 TPU 를 사용하고 발포제로서 질소를 사용함으로써 형성되었다. 부분은 위에 서술한 바와 같이 제1주형 부분으로부터 제2주형 부분의 횡방향 변위에 의해 수행된 주형 공동의 팽창으로 다공동(multi-cavity)에서 형성되었다. 결과적인 발포된 부분은 운동경기용 신발류(athletic footwear)의 중창 내로의 삽입을 위해 도6a 및 6b에 도시된 바와 같이 좌측 발(602) 및 우측 발(603)을 위한 앞발 삽입물을, 또한 도6c 및 6d에 도시된 바와 같이 좌측 발(604) 및 우측 발(605)을 위한 뒤꿈치 삽입물을 포함하였다. 다양한 실시예에 있어서, 특정한 디자인 및 요구되는 기능적 특성에 따라, 임의의 적절한 크기 및 형상의 삽입물이 형성될 수 있다. 신발 밑창의 좌측 발(606) 및 우측 발(608)을 위한 대안적인 앞발 삽입물을 형성하는 예시적인 발포된 부분이 도7a 및 7b에 도시되어 있다.
발포된 부분을 형성하는 방법은 하기의 매개변수에 따라 사출 성형 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.
Figure pct00001
표1: TPU 부분을 형성하기 위한 제어 매개변수
이들 매개변수에 따라 여기에 서술된 방법의 수행 시, 발포된 부분은 하기의 매개변수로 형성된다.
Figure pct00002
표2: TPU 부분을 위한 발포된 물질 매개변수
운동경기용 신발류를 위한 유리한 성능 특성으로 나타나는 구조적 특성으로 결과적인 앞발 삽입물(602) 및 뒤꿈치 삽입물(604)이 생성되었다.
일 실시예에 있어서, 횡방향 벽 변위는 주형 공동(502)의 제2벽에 대해 하나 이상의 주형 공동(502)의 제1벽(504)의 비대칭 변위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1벽 또는 그 일부는 이것이 뒤로 당겨질 때 피봇점(pivot point) 둘레로 회전될 수 있으며, 따라서 다른 것 보다 주형 공동(502)의 한쪽에서 상당한 양으로 주형 공동(502)의 반대쪽 벽으로부터 당겨진다. 일 실시예에 있어서, 복잡한 3차원 형상을 갖는 발포된 부분을 생산하기 위해 선형 이동과 비대칭 이동의 임의의 적절한 조합이 제1벽(504)의 폭에 대해 사용될 수 있으며, 상기 발포된 부분의 두께는 그 길이 및/또는 폭을 따라 변한다.
발포 프로세스 중 주형 공동의 하나의 벽의 비대칭 변위에 의해 생산된, 비대칭 두께를 갖는 예시적인 발포된 부분(610)이 도8a-8c에 도시되어 있다. 이 예에 있어서, 발포된 부분(610)은 신발 중창의 뒤꿈치 부품의 일부를 형성할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 주형 공동의 가동 벽은 발포 프로세스 중 뒤로 당겨져서 피봇되어, 발포된 부분(610)이 부분(610)의 한 측부상에 제1두께(612)를 갖고 또한 부분(610)의 다른 측부상에 작은 제2두께(614)를 갖는 것으로 나타난다. 다양한 실시예에 있어서, 벽은 임의의 적절한 3차원 프로필의 부분을 생산하기 위해 발포 프로세스 중 피봇되거나 또는 그렇지 않을 경우 변위될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 주형 공동은 피봇 가능한 다수의 벽 부분을 포함할 수 있으므로, 따라서 발포될 때 발포된 부분이 다양한 복잡한 3차원 형상을 형성하게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주형 공동의 하나 이상의 벽은 성형된 부분의 적어도 한쪽 측부상에 복잡한 3차원 표면을 제공하기 위해 성형 프로세스 중 부풀어오르거나(inflate) 및/또는 오므라드는(deflate) 하나 이상의 막(membrane) 요소를 포함할 수 있다. 이 실시예에 있어서, 막은 예를 들어 구조적 요소를 포함할 수 있다. 성형 프로세스 중 막이 오므라들 때, 막은 제2형상으로 붕괴되거나 또는 고형의 덧대임(backing) 표면상에 완전히 붕괴될 수 있으며, 결과적인 성형된 부분은 막의 제2형상 또는 덧대임 표면의 형상과 형상면에서 일치한다.
일 실시예에 있어서, 여기에 서술된 시스템 및 방법은 신발 밑창의 일부, 또는 전체, 중창을 형성할 수 있는 전체 길이 중창 부품을 생산하는데 사용될 수 있다. 이런 전체 길이 중창 부품은 간단한, 실질적으로 평탄한 표면으로 형성되거나 또는 하나 이상의 복잡한 다면적인 표면으로 형성될 수 있다. 그로부터 연장하는 다수의 형상을 갖춘 돌출부(624)를 갖는 하부 표면(622)을 구비한 예시적인 전체 길이 중창 부품(620)이 도9a 및 9b에 도시되어 있다. 이 실시예에 있어서, 돌출부(624)는 그 내부에 형상을 갖춘 공동을 구비한, 돌출부(624)의 형상과 일치하는 형상을 갖춘 공동을 구비한 주형 공동을 사용함으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 형상을 갖춘 공동의 먼 벽은 상이한 속도로 및/또는 상이한 양으로 주형 공동 벽의 나머지로 되돌아가도록 적응될 수 있으므로, 따라서 공동 내의 물질이 발포 중 남아있는 물질과 그것 보다 많거나 또는 적은 양으로 팽창하게 한다. 그 결과, 동일한 또는 상이한 물질 특성(예를 들어, 큰, 작은, 또는 동일한 밀도)을 갖는 돌출부(624)가 형성될 수 있다. 다양한 대안적인 실시예에 있어서, 여기에 서술된 방법 및 시스템의 하나 또는 둘 이상을 사용하여, 부품 또는 임의의 크기, 형상, 및/또는 복잡성이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하나 이상의 러그(lug)는 성형 프로세스 전에 하나 이상의 주형 공동 내로 위치될 수 있으므로, 따라서 발포된 물질이 발포된 프로세스 중 삽입물 둘레로 및/또는 삽입물 내로 팽창하게 하며, 따라서 그 내부에 매립된 삽입물을 갖는 완성된 발포된 부분을 형성한다. 이것은 예를 들어 발포된 부분 내에 일체로 매립되는 하나 이상의 상이한 물질의 구조적 요소[예를 들어, 강화 또는 보강 요소, 클리트(cleat) 또는 스파이크(spike)를 수용하기 위한 나사형 요소, 등]를 갖는 발포된 부분의 형성을 허용한다.
대안적인 실시예 및/또는 실시예의 구성에 사용된 물질, 또는 대안적인 실시예는 여기에 서술된 모든 다른 실시예에 적용 가능한 것을 인식해야 한다.
본 발명은 그 정신 또는 본질적인 특성으로부터의 일탈 없이 다른 특정한 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 위에 서술한 실시예는 여기에 서술된 발명을 제한하는 것이 아니라 예시적인 모든 점에서 고려되어야 한다. 따라서, 발명의 범위는 위에 서술한 바가 아니라 첨부된 청구범위에 의해 표현되며, 또한 청구범위의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변화는 그 내부에 포용되는 것으로 의도된다.
100: 사출 성형 시스템 104: 스크류
106: 배럴 116: 가열 유니트
136: 출구 노즐

Claims (24)

  1. 발포된 부분을 형성하기 위한 방법으로서:
    폴리머 프로세싱 시스템을 제공하는 단계;
    노즐과 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 가능한 주형 공동을 갖는 주형을 제공하는 단계;
    발포되지 않은 혼합물을 형성하기 위해 폴리머 프로세싱 공간 내에서 폴리머 물질과 발포제를 혼합하는 단계;
    폴리머 물질과 발포제의 혼합물의 체적을 노즐을 통해 팽창 가능한 주형 공동 내로 분사하는 단계; 및
    발포된 부분을 형성하도록 주형 공동을 팽창시키는 단계를 포함하며,
    상기 폴리머 프로세싱 시스템은
    (ⅰ) 배럴 내에 폴리머 프로세싱 공간을 형성하기 위해 배럴 내에 장착되는 스크류;
    (ⅱ) 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 폴리머 물질 분배 시스템;
    (ⅲ) 폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 발포제 분배 시스템; 및
    (ⅳ) 폴리머 프로세싱 공간의 말단 부분과 유체 연통하는 적어도 하나의 노즐을 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    발포된 부분은 프로세싱되지 않은 폴리머 물질의 용해 온도의 5℃ 내로 추정된 용해 온도를 갖는
    발포된 부분 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    폴리머 물질은 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), DuPontTM Surlyn®, 폴리에틸렌, 또는 열가소성 고무(TPRs) 중 적어도 하나를 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    발포제 분배 시스템은 발포제의 흐름율 및/또는 분사될 발포제의 양 중 적어도 하나를 제어하도록 적응된 계량 시스템을 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    폴리머 프로세싱 공간 내로 분사되는 발포제의 질량은 발포되지 않은 혼합물의 약 0.1 내지 2중량% 를 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    배럴은 혼합 전에 상승한 배럴 온도로 가열되는
    발포된 부분 형성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    노즐은 혼합 전에 상승한 노즐 온도로 가열되며, 또한 상기 상승한 노즐 온도는 배럴 온도 보다 높은
    발포된 부분 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    주형 공동 내로 분사되는 혼합물의 체적 및/또는 혼합물이 주형 공동 내로 분사되는 비율 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 추가로 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    폴리머 물질의 분사 전에 팽창 가능한 주형 공동을 제1주형 온도로 유지하는 단계를 추가로 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    팽창 후 주형 공동의 체적은 팽창 전 주형 공동의 체적의 2-12배 인
    발포된 부분 형성 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    하기의 단계 중 적어도 하나를 추가로 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
    (ⅰ) 팽창 전에 제1시간 주기 동안 주형 공동을 팽창하지 않은 위치로 보유하는 단계.
    (ⅱ) 팽창 후 제2시간 주기 동안 주형 공동을 팽창한 위치로 보유하는 단계.
    (ⅲ) 팽창 가능한 주형 공동의 팽창율을 제어하는 단계.
  12. 제1항에 있어서,
    주형 공동을 팽창시키는 단계는 주형 공동의 제1벽의 횡방향 변위를 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    횡방향 벽 변위는 주형 공동의 제2벽에 대해 제1벽의 비대칭 변위를 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    발포된 부분은 스킨층을 포함하는
    발포된 부분 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    스킨층은 약 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 의 스킨 두께를 갖는
    발포된 부분 형성 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    폴리머 물질은 TPU 를 포함하며, 또한 스킨층은 약 300 ㎛ 의 스킨 두께를 갖는
    발포된 부분 형성 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    발포된 부분은 약 0.01 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 평균 셀 직경을 갖는
    발포된 부분 형성 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    폴리머 물질은 TPU 를 포함하며, 또한 발포된 부분은 약 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 평균 셀 직경을 갖는
    발포된 부분 형성 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    발포된 부분은 108 내지 1016 셀/㎤ 의 평균 셀 개수를 갖는
    발포된 부분 형성 방법.
  20. 발포된 부분을 형성하기 위한 시스템으로서:
    배럴 내에 폴리머 프로세싱 공간을 형성하기 위해 배럴 내에 장착되는 스크류;
    폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 폴리머 물질 분배 시스템
    폴리머 프로세싱 공간과 통신하는 발포제 분배 시스템;
    폴리머 프로세싱 공간의 말단 부분과 유체 연통하는 적어도 하나의 노즐;
    노즐과 유체 연통하는 적어도 하나의 팽창 가능한 주형 공동을 갖는 주형;
    폴리머 물질과 발체의 혼합물의 체적을 노즐을 통해 팽창 가능한 주형 공동 내로 분사하기 위한 수단; 및
    발포된 부분을 형성하기 위해 팽창 가능한 주형 공동을 팽창시키기 위한 수단을 포함하며,
    상기 폴리머 프로세싱 공간은 발포되지 않은 혼합물을 생산하기 위해 폴리머 물질과 발포제를 혼합하도록 적응되는
    발포된 부분 형성 시스템.
  21. 발포된 폴리머 물질을 포함하는 사출 성형된 부분으로서;
    약 100 ㎛ 내지 500 ㎛ 의 추정된 스킨 두께를 갖는 스킨층;
    약 0.01 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 평균 셀 직경; 및
    약 108 내지 1016 셀/㎤ 의 평균 셀 개수를 가지며
    발포된 부분의 체적은 발포 전 폴리머 물질의 체적의 약 2 내지 4배인
    사출 성형된 부분.
  22. 제21항에 있어서,
    폴리머 물질은 TPU 를 포함하며, 또한 스킨 층은 약 300 ㎛ 의 스킨 두께를 갖는
    사출 성형된 부분.
  23. 제21항에 있어서,
    폴리머 물질은 TPU 를 포함하며, 또한 발포된 부분의 체적은 발포 전 폴리머 물질의 체적의 약 3배인
    사출 성형된 부분.
  24. 제21항에 있어서,
    발포 전 폴리머 물질의 용해 온도의 5℃ 내로 추정된 용해 온도를 갖는
    사출 성형된 부분.
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