KR20140116925A - 폼 부품 제조 시스템 및 방법 - Google Patents

폼 부품 제조 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140116925A
KR20140116925A KR1020147022577A KR20147022577A KR20140116925A KR 20140116925 A KR20140116925 A KR 20140116925A KR 1020147022577 A KR1020147022577 A KR 1020147022577A KR 20147022577 A KR20147022577 A KR 20147022577A KR 20140116925 A KR20140116925 A KR 20140116925A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
foam
mold
combination
mold cavity
heating
Prior art date
Application number
KR1020147022577A
Other languages
English (en)
Inventor
제임스 토마스 맥어보이
Original Assignee
존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니 filed Critical 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
Publication of KR20140116925A publication Critical patent/KR20140116925A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/60—Releasing, lubricating or separating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0888—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using transparant moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B29C44/1285—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements the preformed part being foamed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/58—Moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
    • B29C67/246—Moulding high reactive monomers or prepolymers, e.g. by reaction injection moulding [RIM], liquid injection moulding [LIM]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0811—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0822—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using IR radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0855—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using microwave
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0861—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using radio frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2505/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as filler
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2701/00—Use of unspecified macromolecular compounds for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2701/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2827/00—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as mould material
    • B29K2827/12—Use of polyvinylhalogenides or derivatives thereof as mould material containing fluorine
    • B29K2827/18—PTFE, i.e. polytetrafluorethene, e.g. ePTFE, i.e. expanded polytetrafluorethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2901/00—Use of unspecified macromolecular compounds as mould material
    • B29K2901/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/0026—Transparent
    • B29K2995/0027—Transparent for light outside the visible spectrum

Landscapes

  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

본 개시물은, 일반적으로 성형된 다포성 폼 부품들, 및 구체적으로 다포성 폴리우레탄 폼 부품의 제조 방법에 관한 것이다. 일실시예에 있어서, 폴리머 생산 시스템은 폼 부품을 생산하기 위해 폼 화학조합물에 활성화 에너지를 제공하도록 구성된 에너지 소스를 포함한다. 상기 시스템은 폼 부품의 제조 동안 몰드 캐비티에 폼 화학조합물을 내포하도록 구성된 중합 몰드를 더 포함한다. 또한, 상기 몰드는 폼 부품의 제조 동안 몰드를 횡단하는 활성화 에너지와 실질적으로 상호작용하지 않도록 구성된다. 상기 시스템은 몰드 캐비티로부터 폼 부품의 이형을 용이하게 하도록 구성되는, 몰드 캐비티의 표면 상에 배치된 반영구적인 표면 코팅을 또한 포함한다.

Description

폼 부품 제조 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR MANUFACTURING FOAM PARTS}
본원은, 2012년 1월 13일자로 출원되었으며, 발명의 명칭이 "폼 부품 제조 시스템 및 방법(SYSTEMS AND METHODS FOR MANUFACTURING FOAM PARTS)"인 미국 가출원 제61/586,578호로부터 우선권 및 그 이익을 주장하며, 이는 모든 목적을 위해 본원에 그 전체가 인용에 의해 포함된다.
본 개시물은, 일반적으로 성형된 폴리우레탄 부품들(molded polyurethane parts), 및 구체적으로 다포성 폴리우레탄 폼 부품들(cellular polyurethane foam parts)의 제조 방법에 관한 것이다.
다포성 폼을 포함하는 중합 재료들은 폼 좌석, 패딩, 밀봉물, 개스킷 등을 포함하는 소비재에 있어서 다양한 부품들을 제작하는데 폭넓게 사용된다. 폼 부품들의 제조 동안, 폼 화학조합물(foam formulation) 내의 폼 전구체들은 최종 폼에 원하는 형상을 부여하는 몰드의 내측에서 서로 반응할 수 있다. 예컨대, 폴리우레탄 폼 부품들이 제조 및 성형될 때, 이소시아네이트 전구체와 폴리올 전구체(예컨대, 폴리올 전구체 배합물(blend))는 몰드 내부에서 결합되고, 그 후에 몰드는 전구체들의 활성화 에너지 장벽을 극복해서 반응(예컨대, 중합, 가교 등)하도록 가열될 수 있다. 부가적으로, 이들 반응을 더 용이하게 하기 위해, 상기와 같은 부품들을 비용 효과적인 방식으로 제조하기 위해 촉매가 제공될 수 있다. 예컨대, 폼 부품의 제조 동안, 발포제(예컨대, 물)는, 혼합물이 몰드 캐비티의 내부를 채우도록 발포(즉, 다포성 구조를 형성) 및 팽창(예컨대, 이산화탄소와 같은 가스를 이용)할 수 있게 하고, 이로써 몰드의 캐비티의 형상이 취해진다. 혼합물의 발포를 향상시키기 위해 다른 재료들도 제공될 수 있다. 경화시에, 폼 물체(예컨대, 좌석 쿠션)는 몰드로부터 제거되어 사용(예컨대, 좌석 내부에서)될 수 있다. 특정 프로세스 동안, 폼 부품은 임의의 잔류 촉매를 증발시키고 폼 형성 반응을 완료시키도록 더 경화(예컨대, 대략 1시간 내지 96시간)될 수 있다.
폼 부품들을 제조하는 기존의 방법들은 매년 수백억 BTU의 열량을 소모하는 다량의 에너지를 소모할 수 있다. 일반적으로, 생산 시간의 대략 30% 내지 50%에 해당할 수 있는, 몰드 내부에 폼 화학조합물이 존재하지 않는 기간(예컨대, 생산 라인을 준비하는 기간 또는 폼 부품들 사이의 기간)을 포함하는 전체 생산 프로세스에 걸쳐 몰드를 가열함에 있어서 상당량의 에너지가 소모될 수 있다. 또한, 폼 부품들을 제조하는 기존의 방법들은, 제조 프로세스의 환경적으로 유해한 부산물로서 다량의 휘발성 유기 화학물질들(VOCs)(예컨대, 알데히드, 아민, 또는 유사한 화학물질들)을 또한 생성할 수 있다. 예컨대, 기존의 폼 화학조합물들의 특정 촉매들 또는 다른 성분들은 폼 부품의 생산 동안에 뿐만 아니라 경화 동안(예컨대, 생산 이후 대략 170시간 동안)에 하나 또는 그 초과의 VOC(예컨대, 포름알데히드, 아닐린, 또는 유사한 화합물)를 방출하도록 휘발되거나 및/또는 분해될 수 있다. 이들 VOC는 폼 제조자에게 환경적인 문제 뿐만 아니라 안전 의식을 제기해서, 정부 규제를 준수하도록 실질적인 환기를 요구하곤 한다. 또한, 일반적 경향으로서, 폼 부품(예컨대, 차량, 항공기, 기차, 모터사이클 등을 위한 소비용 부품들)을 소비하는, 자동차 및 운송-관련 산업과 같은 다수의 산업은 더욱 경량, 박형의 폼 부품들을 차량에 내장해서 연료 효율을 개선하려는 경향에 있다. 따라서, 원하는 적용분야에 대하여 여전히 용인 가능한 성질들(예컨대, 정적 및 동적 안락함, 내구성, 열 기류(thermal airflow) 등)을 제공할 수 있는, 중량이 감소된 폼 부품들을 생산하는 것이 바람직할 수 있다.
여기에 개시된 특정 실시예들의 개요를 이하에 기술한다. 이들 양태는 이들 특정 실시예의 간략한 개요를 독자에게 제공하기 위해서만 제시되는 것이며, 이들 양태는 본 개시물의 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 실제로, 본 개시물은 이하에 기술되지 않을 수도 있는 다양한 양태를 포괄할 수 있다.
본 개시물은 다포성 폼의 생산에 사용된 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅을 갖는 중합 또는 복합 몰드에 관련된다. 일 실시예는 폴리머 생산 시스템에 관한 것이다. 폴리머 생산 시스템은 폼 부품을 생산하기 위해 폼 화학조합물에 활성화 에너지를 제공하도록 구성된 에너지 소스를 포함한다. 상기 시스템은 폼 부품의 제조 동안 몰드 캐비티에 폼 화학조합물을 내포하도록 구성된 중합 몰드를 더 포함한다. 또한, 몰드는 폼 부품의 제조 동안 몰드를 횡단하는 활성화 에너지와 실질적으로 상호작용하지 않도록 구성된다. 상기 시스템은, 몰드 캐비티로부터 폼 부품의 이형을 용이하게 하도록 구성되는, 몰드 캐비티의 표면 상에 배치된 반영구적인 표면 코팅을 또한 포함할 수 있다.
다른 실시예는 몰드에 관한 것이다. 상기 몰드는 성형된 폼 부품의 생산 동안 몰드에 내포된 폼 화학조합물을 활성화하기 위해 몰드 외측으로부터 공급된 유도 가열, 마이크로파 가열, 또는 적외선(IR) 가열 중 하나 또는 그 초과에 대하여 실질적으로 투과적인 하나 또는 그 초과의 중합 재료를 포함하는 베이스 재료를 갖는다. 상기 몰드는 성형된 폼 부품의 몰드로부터의 이형을 용이하게 하기 위해 베이스 재료의 표면 상에 배치된 표면 코팅을 또한 포함한다.
다른 실시예는 폴리우레탄 폼 부품을 제조하기 위한 화학조합물에 관한 것이다. 상기 화학조합물은 폴리올 전구체 화학조합물, 이소시아네이트 전구체, 및 활성제를 포함한다. 활성제는, 폴리우레탄 폼 부품을 제조하는 동안, 적어도 폴리올 전구체 화학조합물과 이소시아네이트 전구체 사이에서 하나 또는 그 초과의 화학 반응을 활성화하기 위해 유도, 마이크로파 조사, 또는 적외선(IR) 조사 중 하나 또는 그 초과에 반응을 보이도록 구성된 하나 또는 그 초과의 금속성 입자를 포함한다.
다른 실시예는 폼 부품의 생산 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 몰드 캐비티가 형상을 갖고 플루오르화 표면 코팅을 포함하는, 복합 몰드의 몰드 캐비티의 내측에 폼 화학조합물을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 몰드를 직접 가열하지 않고 폼 부품을 몰드 캐비티의 형상으로 형성하기 위해, 몰드 캐비티의 내측에 배치된 폼 화학조합물을 직접 가열하는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 폼 부품을 몰드 캐비티로부터 제거하기 전에 몰드 캐비티 내의 폼 부품을 경화시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들, 양태들, 및 장점들은, 도면들에 걸쳐 동일한 부호들이 동일한 부품들을 나타내고 있는 첨부 도면을 참조로 하기의 상세한 설명을 읽을 때 더욱 잘 이해될 것이다:
도 1은 본 기술의 양태들에 따른, 폼 부품 생산 시스템의 실시예의 개요도이고;
도 2는 본 기술의 양태들에 따른, 폼 부품을 생산하기 위한 프로세스의 실시예를 도시하는 프로세스 흐름도이고;
도 3은 본 기술의 양태들에 따른, 몰드의 실시예의 사시 측면도이고;
도 4는 본 기술의 양태들에 따른, 도 3에 도시된 몰드의 사시 평면도이고;
도 5는 도 1의 몰드 실시예의 표면을 도시하는 도 1의 5-5 선을 따라 취한 횡단면도이고;
도 6은 본 기술의 양태들에 따라 제조된 폼 부품의 횡단면도이다.
본 발명의 하나 또는 그 초과의 구체적인 실시예가 이하에 설명될 것이다. 이들 실시예의 간결한 기재를 제공하려는 노력으로, 명세서에서는 실제 구현의 양태들이 모두 기재되지 않을 수 있다. 임의의 상기와 같은 구현의 개발에 있어서, 임의의 공학적 또는 설계 기획에서와 같이, 다수의 구현-특정 결정들은 하나의 구현에서 다른 구현으로 변경될 수 있는 시스템-관련 및 비지니스-관련 제약들을 준수하는 바와 같은 개발자의 특정 목표를 달성하도록 이루어져야 한다는 것을 인식해야 한다. 또한, 상기와 같은 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이 개시물의 수익자인 당업자에게는 정례적인 설계, 제작, 및 제조의 착수라는 점을 인식해야 한다.
본 발명의 다양한 실시예의 요소들을 도입할 때, "단수 표현" 및 "상기"는 하나 또는 그 초과의 요소가 존재함을 의미하기 위한 것이다. "구성하는", "포함하는", 및 "갖는"의 용어는 포괄적인 것으로 의도되며, 열거된 요소들 외에 추가적인 요소들이 존재할 수 있음을 의미한다.
위에 주지된 바와 같이, 개시된 실시예들은 기존의 폼 성형 기술에 비해 상대적으로 효율적이며 환경 친화적인 방식으로의 폼 부품들의 생산에 관한 것이다. 폼 화학조합물을 가열하는 방법(예컨대, 유도 가열, 또는 적외(IR)광, 자외(UV)광, 또는 마이크로파와 같은 가시 또는 비-가시 파장의 방사선을 이용한 가열)에 대하여 실질적으로 투과적인(즉, 실질적으로 투명한) 몰드를 이용해서, 개시된 실시예들은 폼 부품의 제조 동안 상당량의 에너지가 보존될 수 있게 한다. 부가적으로, 본원에 개시된 몰드 실시예들은 제조된 폼 부품의 몰드로부터의 이형을 용이하게 하기 위해 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅(예컨대, 왁스, 플루오로폴리머, 이산화실리콘, 이산화티탄, 또는 유사한 표면 코팅)을 포함한다. 본 개시물은, 폼 형성 반응의 효율적인 활성화를 가능하게 해서, 생산되는 폼 부품마다의 에너지 비용을 더욱 감소시킬 수 있는 활성제(예컨대, 금속성 플레이크(flake) 및/또는 금속-코팅된 세라믹 비드(bead))를 갖는 폼 화학조합물 실시예들을 또한 포함한다. 부가적으로, 본원에 개시된 기술들은 다른 생산 방법들에 비해, 보다 얇은 최소 폼 두께(예컨대, 10mm) 및/또는 보다 얇은 최소 부품 두께(예컨대, 20mm)를 갖는 폼 부품들의 생산을 허용할 수 있다. 또한, 개시된 화학조합물들 및 기술들은, 일반적으로 기존의 폼 성형 기술들에 비해, 폼 부품들의 생산 동안 보다 적은 VOC 부산물을 생성할 수 있다. 그에 따라, 본원에 개시된 기술들은 현저하게 낮은 생산 및 환경 비용으로 폼 부품들의 생산을 가능하게 한다.
앞서 언급한 개념에 의하면, 도 1은 몰드(14) 내부에서 폼 부품(12)(예컨대, 폴리우레탄 좌석 쿠션)을 준비하기 위한 시스템(10)의 개요도를 도시한다. 몰드(14)는 베이스 재료(16) 및 베이스 재료(16) 내에 형성된(예컨대, 기계가공된) 몰드 캐비티(18)를 포함한다. 몰드 캐비티(18)는 일반적으로, 후술하는 화학 반응에 의해 폼이 생산될 때, 폼 부품(12)에 형상을 부여한다. 몰드(14)의 베이스 재료(16)는, 캐비티(18) 내부에서 생산된 폼에 기계적 안정성을 제공할 수 있는, 중합 재료(예컨대, 발포 폴리에틸렌(EPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 발포 폴리프로필렌(EPP), 발포 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS-E), 폴리스티렌, 폴리설폰, 나일론, 폴리염화비닐, 또는 유사한 중합 재료) 또는 몇몇 중합 재료의 복합체(예컨대, 플라스틱 복합체, 에폭시 복합체, 또는 유사한 복합체)로 이루어질 수 있다. 실제로, 베이스 재료(16)는 하기에 제시된 본 기술의 다른 양태들에 따른, 임의의 경질의, 내구성 있는 중합 재료를 포함할 수 있다. 부가적으로, 도 1에 도시된 몰드(14)는 합쳐져서 몰드 캐비티(18)를 형성하는 2개의 피스(20 및 22)를 포함하고 있지만, 특정 실시예에 있어서는, 몰드 캐비티(18)가 단일 피스로, 또는 각각의 피스가 폼 부품(12)에 접하는 내부면(26)을 갖는 2개 또는 그 초과의 피스로 형성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또한, 몰드 캐비티(18)를 형성하는 피스(예컨대, 피스들(20 및 22))의 개수는 생산될 폼 부품(12)의 특정 형상 및/또는 사이즈와, 폼 부품(12)을 생산하는데 사용된 구체적인 방법에 의존할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 몰드 캐비티(18)의 내부면(26)은, 부품(12)이 제조되고 나서, 폼 부품(12)의 몰드 캐비티(18)로부터의 이형을 용이하게 할 수 있는 하나 또는 그 초과의 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅(예컨대, 플루오르화 폴리머층)을 가질 수 있다.
또한, 베이스 재료(16)는 폼 부품(12)을 생산하기 위해 활성화 에너지(19)(예컨대, 에너지 소스(21)에 의해 제공되는 외부 자극 또는 에너지 입력)가 몰드 캐비티(18)에 전달될 수 있게 실질적으로 투과적이다. 즉, 몰드(14)의 베이스 재료(16)는 몰드 캐비티(18)에 내포된 폼 화학조합물을 활성화(예컨대, 가열)하기 위해 몰드(14)를 횡단하는 활성화 에너지(19)에 (예컨대, 흡수, 분산, 또는 현저하게 간섭하도록) 현저하게 반응을 보이지 않을 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에 있어서, 활성화 에너지(19)는 IR 광(예컨대, IR 에너지 소스(21)에 의해 공급됨)의 형태로 이루어질 수 있으며, 몰드(14)의 베이스 재료(16)는, 몰드(14)의 외측으로 공급된 IR 광이 대략 동일한 강도로 몰드 캐비티(18)에 도달하도록 IR 광에 대하여 실질적으로 투과적일 수 있다. 다른 예에 의하면, 특정 실시예에 있어서, 활성화 에너지(19)는 마이크로파 조사(예컨대, 마이크로파-발생 에너지 소스(21)에 의해 공급됨)의 형태로 제공될 수 있으며, 몰드(14)의 베이스 재료(16)는 일반적으로 마이크로파가 상대적으로 약화되지 않고 몰드 캐비티(18)의 내용물에 도달하게 할 수 있다. 또 다른 예에 의하면, 특정 실시예에 있어서, 활성화 에너지(19)는 (예컨대, 무선 주파수(RF) 유도 가열 에너지 소스(21)를 통해) 몰드 캐비티(18)의 내용물에 있는 하나 또는 그 초과의 금속 표면의 유도 가열의 형태로 제공될 수 있으며, 베이스 재료(16)는, 베이스 재료(16)가 몰드(14)를 횡단하는 에너지에 의해 직접 가열되지 않도록, 이 전자기 유도(예컨대, 전자기장 및/또는 RF 방사)에 대하여 실질적으로 투과적일 수 있다.
시스템(10)의 작동 중에, 다양한 재료들이 혼합되어, 결국 적절한 중합화 조건(예컨대, 활성화 에너지(19)에 의해 야기된 가열)을 겪을 때 몰드(14) 내측에서 폼 부품(12)을 형성할 수 있는 반응성 혼합물인 폼 화학조합물(28)을 생산한다. 이러한 맥락에서, 폼 부품(12)은 폼 화학조합물(28)로부터 제조된 폴리우레탄 폼 부품이다. 그에 따라, 폼 화학조합물(28)은 물 및 이소시아네이트로부터 반복적인 카르밤산염 연쇄(carbamate linkages)(즉, 폴리우레탄) 및 요소 연쇄(urea linkages)를 형성할 수 있는 재료들로부터 생산된다. 예시된 실시예에 있어서, 폼 화학조합물(28)은 혼합 헤드(30)에서 폴리올 화학조합물(32)과 이소시아네이트 혼합물(34)을 혼합함으로써 생산된다. 그러나, 특정 실시예에 있어서는, 폼 화학조합물(28)이 폴리올 화학조합물(32)과 이소시아네이트 혼합물(34)을 몰드 캐비티(18) 내에서 직접 혼합해서 생산될 수 있음을 인식할 것이다. 즉, 후술하는 바와 같이, 특정 실시예에 있어서는, 몰드(14)가 폐쇄형-주입(closed-pour) 또는 사출(injection) 성형에 맞게 설계될 수 있으며, 여기서 몰드(14)는 폼 부품(12)의 형성 중에는 실질적으로 폐쇄된 채로 유지될 수 있다.
폴리올 화학조합물(32)은, 다른 반응제 중에서도, 폴리히드록실 화합물(즉, 폴리올과 코폴리머 폴리올을 포함하는 하나 또는 그 초과의 히드록실 유닛을 갖는 소분자 또는 폴리머)을 포함할 수 있다. 하기의 표 1은 폴리올 화학조합물(28)의 예시적인 성분들 및 그들 각각의 양을 제공한다. 표 1에 제시된 다양한 화학조합물 실시예에 대해서는, 다른 인자들(예컨대, 경화 시간 및 가열 입력)이 변경될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.
Figure pct00001
예컨대, 폴리올 화학조합물(32)은 Bayer Materials Science LLC에서 시판중인 폴리에테르 폴리올 합성 수지를 포함할 수 있다. 폴리올 화학조합물(32)은 발포제(예컨대, 물), 가교제, 계면활성제, 및 그 밖의 첨가제(예컨대, 셀 오프너(cell openers), 안정제)를 포함할 수도 있다. 폴리올 화학조합물(32)은 폼 부품(12)에 특정 물리적 성질을 부여하도록 구성되는 코폴리머 재료와 같은 다른 중합 재료를 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 코폴리머의 일례가 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 코폴리머이다. 표 1에서, 물은 발포제의 일례로서 제공되어 있지만, 특정 실시예에 있어서는, 예컨대 엘라스토머를 형성하기 위해 발포제의 첨가 없이 이소시아네이트 전구체 및 폴리올 전구체로부터 특정 정도의 폼이 발생할 수 있음을 인식해야 한다. 물의 첨가가 결여된 화학조합물 실시예들은 고밀도 엘라스토머 재료(예컨대, 개스킷에 적합)를 제공할 수 있으며, 엘라스토머의 급속한 또는 신속한 경화를 허용할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 본원에서 논의되는 표 1의 특정 코폴리머, 가교제, 및/또는 계면활성제는 제한을 의도한 것이 아님을 인식할 수 있을 것이다. 오히려, 특정 실시예에 있어서는, 이들 성분이, 당업자들에게 알려져 있으며 본 발명의 해법과 호환 가능한 하나 또는 그 초과의 코폴리머, 가교제 및/또는 계면활성제로 대체될 수 있다.
또한, 특정 실시예에 있어서, 폴리우레탄 생산(즉, 폴리올 화학조합물(32)의 히드록실기와 이소시아네이트 혼합물(34)의 이소시아네이트기 사이의 반응)을 용이하게 하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 금속 활성제가 사용될 수 있으며, 폴리올 화학조합물(32)의 일부를 이룰 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에 있어서, 폴리올 화학조합물(32)은 폼 화학조합물(28)의 활성화 에너지 장벽을 더 낮출 수 있거나, 및/또는 활성화 에너지(19)에 반응해서 폼 화학조합물(28)을 가열 및 활성화할 수 있는 하나 또는 그 초과의 금속 표면을 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 폴리올 화학조합물(28)은 폼 화학조합물 내부에 작은 금속 플레이크들 및/또는 금속-코팅된 세라믹 비드들을 활성제로서 포함할 수 있다. 예컨대, 폴리올 화학조합물(32)은 사이즈가 나노미터 내지 밀리미터 범위인 금속(예컨대, 비스무트, 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 강, 및/또는 다른 유사한 금속들)으로 이루어진 플레이크들을 포함할 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에 있어서, 폴리올 화학조합물은 200㎛ 이하의 아연 플레이크들을 포함할 수 있다. 추가의 예로서, 폴리올 화학조합물(32)은 직경이 나노미터 내지 밀리미터 범위이며 금속(예컨대, 비스무트, 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 강, 또는 다른 유사한 금속)으로 코팅되는 세라믹 비드들(예컨대, 알루미나, 실리카, 티타니아, 지르코니아, 또는 유사한 세라믹 비드들)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 특정 실시예에 있어서, 금속 활성제들은 재생 소스로부터의 철, 강, 또는 유사한 금속들을 포함할 수 있다. 또한, 특정 실시예에 있어서, 이들 금속성 활성제는 나노미터 사이즈 체계에서 측정되는 금속-코팅된 세노스피어(cenosphere)들 또는 유리 비드들일 수 있다. 또한, 특정 실시예에 있어서, 일부 유기금속들(예컨대, 유기비스무트 및/또는 유기아연 화합물), 또는 다른 유사한 재료들이 추가적으로 또는 선택적으로 채용될 수 있다.
폼 부품(12)의 형성을 용이하게 하기 위해 하나 또는 그 초과의 금속 활성제가 기존의 아민-기반의 촉매(예컨대, 아닐린)를 대신할 수 있음을 인식해야 한다. 하나 또는 그 초과의 금속 활성제의 사용을 통해, 폼 화학조합물(28)의 본 실시예들이 기존의 폼 제조 프로세스들에 대해서는 일반적으로 접근하기 힘들거나 또는 문제가 있는 고유한 화학물질들 및/또는 재료들을 이용할 수 있음을 또한 인식해야 한다. 예컨대, 본원에 개시된 폼 화학조합물(28)의 실시예들이 아민-기반의 촉매를 포함하지 않을 수 있기 때문에, 폼 화학조합물(28)은 아민-기반의 촉매와 호환되지 않을 수 있는 비-석유-기반의 또는 부분적으로 비-석유-기반의 배합된 폴리올 화학조합물(32)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 즉, 비-석유-기반의 폴리올 화학조합물(32)들은 잔류 산성물질을 함유할 수 있으며, 그에 따라 기존의 프로세스들에서는 폼 형성 반응을 촉진하기 위해서 과도한 양의 아민-기반의 촉매가 필요해질 수도 있다. 그에 반해서, 이들 잔류 산성물질은 본원에 개시된 폼 제조 프로세스에 대해서는 폼 부품(12)의 형성을 촉진하는 하나 또는 그 초과의 금속 활성제의 능력에 거의 영향을 미치지 않을 수 있다. 그에 따라, 본원에 개시된 기술은 기존의 재료가 아닌 재료(예컨대, 재생 금속 또는 폴리머 재료, 재생 또는 자연 발생 오일 등)를 하나 또는 그 초과 갖는 폼 화학조합물(28)의 사용을 가능하게 해서, 비용 면에서의 추가적인 장점을 제공한다.
특정 실시예에 있어서, 하나 또는 그 초과의 금속 활성제(예컨대, 금속 플레이크들 및/또는 금속 코팅된 세라믹 비드들)는 폼 부품(12)의 제조 동안 폼 화학조합물(28)에 가해지는 활성화 에너지(19)에 분명하게 반응을 보일 수 있다. 즉, 예컨대 몰드 캐비티(18) 내부에 배치된 폼 화학조합물(28)에 활성화 에너지(19)를 공급하기 위해 유도 가열이 사용될 때, 폼 화학조합물(28) 내부에 존재하는 하나 또는 그 초과의 활성제가 전자기 유도(예컨대, RF 신호)에 의해 분명하게 가열될 수 있고, 그 후에 주변의 폼 화학조합물(28)을 가열할 수 있도록, 활성제들의 크기 및 재료가 선택될 수 있다. 추가의 예로서, 몰드 캐비티(18) 내부의 폼 화학조합물(28)에 활성화 에너지(19)를 전달하기 위해 마이크로파 방사선이 사용될 때, 마이크로파 방사선을 상당히 흡수하고, 그 후에 나머지 폼 화학조합물(28)을 가열하는 것은 분명하게 활성제(예컨대, 금속 플레이크 또는 금속-코팅된 세라믹 비드의 표면)일 수 있다. 그에 따라, 이들 활성제의 농도 및 위치를 제어하거나, 및/또는 몰드 캐비티(18) 내부의 폼 화학조합물(28)에 대한 활성 에너지(19)의 전달을 제어함으로써, 폼 화학조합물(28)은 불균일한 방식으로 가열되어, 결국 다양한 밀도 및 경도를 갖는 폼 부품(12)으로 될 수 있다. 상세히 후술되는 바와 같이, 특정 실시예에 대해서는, 불균일한 두께를 갖는 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅(예컨대, 플루오르화 폴리머층)은 폼 부품(12)의 상이한 부분들이 상이한 온도에서 몰드 캐비티(18)로부터 이형될 수 있게 하는데 이용될 수 있다. 또한, 다른 폼 화학조합물들과는 달리, 특정 실시예에 있어서, 폼 화학조합물(28)은 일반적으로 활성화 에너지(19)가 가해질 때까지는 불활성을 유지(즉, 실질적으로 반응을 개시하지 않음)할 수 있어서, 보다 양호한 폼 생산 프로세스의 제어가 제공됨을 인식해야 한다.
몰드(14) 내에서 폴리올 화학조합물(32)과 반응하는 이소시아네이트 혼합물(34)은 하나 또는 그 초과의 상이한 폴리이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있다. 상기와 같은 화합물의 예로서는, 2개 또는 그 초과의 이소시아네이트기를 갖는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 또는 다른 상기와 같은 화합물들이 있다. 폴리이소시아네이트 화합물들은 분자당 평균 2개 또는 그 초과의 이소시아네이트기를 갖는 프리폴리머들 또는 폴리머들을 포함할 수도 있다. 사용된 특정 폴리이소시아네이트 화합물들은 폼 부품(12)의 원하는 최종 용도(즉, 원하는 물리적 성질들)에 의존할 수 있다. 이소시아네이트종들의 농도가 일반적으로 표 1에 열거된 폴리올들 및 물의 농도에 대응해야 한다는 점에 유의해야 한다. 그에 따라, 특정 실시예에 있어서, 이소시아네이트종들의 농도는 사용된 폴리올 및 물의 양에 따라 100당 2.4 내지 100부의 범위일 수 있다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은, 상대적으로 화학적으로 불활성인 표면(예컨대, 폼 화학조합물(28) 또는 국소 환경에 존재하는 다른 화학물질과 실질적으로 반응하지 않음)도 제공하면서 몰드 캐비티(18)로부터 폼 부품(12)의 제거에 적절한 윤활성을 제공하기 위해 일반적으로 하나 또는 그 초과의 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅을 채용한다. 특정 실시예에 있어서는, 예컨대 금속성 몰드 및 폴리머 몰드 모두에 주효한 용제-기반의 왁스(예컨대, 물 또는 미네랄 스피릿(mineral spirits)으로부터), VM&P(varnish makers and printers) 나프타, 또는 물과 유기 용제들의 조합들을 포함하는 기존의 표면 코팅들이 사용될 수 있다.
또한, 특정 실시예에 있어서, 표면 코팅들은 일반적으로, 기존에 보편적으로 채용되고 있는 왁스-기반의 이형제에 비해 늘어난 횟수의 주기를 제공할 수 있다. 예컨대, 임의의 적절한 수의 코팅이 채용될 수 있다는 점에 유의해야 하지만, 특정 실시예에 있어서는, 단일의 표면 코팅이 이용될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 하나 또는 그 초과의 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅은 플루오르화 폴리머층일 수 있다. 예컨대, 표면 코팅들은, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 다른 플루오로폴리머, 또는 니켈-PTFE와 같은 재료들의 조합(예컨대, 금속과 플라스틱의 조합)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 초과의 영구적인 또는 반영구적인 표면 코팅은 이산화 실리콘, 이산화 티탄, 또는 다른 유사한 산화물-기반의 표면 코팅들을 포함할 수 있다. 몰드(14)의 베이스 재료(16)와 마찬가지로, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅은 몰드 캐비티(18) 내부에서 폼 화학조합물(28)에 활성화 에너지(19)를 공급하는 방법에 대하여 실질적으로 투과적일 수 있다. 즉, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅은, 내포되어 있는 폼 화학조합물(28)에 이르기 전의 몰드(14) 및 하나 또는 그 초과의 표면 코팅을 횡단하는 활성화 에너지(19)와는 현저하게 상호작용(예컨대, 흡수, 분산, 또는 그 밖에 감소 또는 간섭)하지 않을 수 있다.
또한, 특정 실시예에 있어서, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅(예컨대, 플루오르화 폴리머층)은 일반적으로 불균일한 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 불균일한 플루오르화 폴리머층의 두께는 몰드(14)의 특정 부분에서의 원하는 이형 온도에 대응할 수 있다. 즉, 특정 실시예에 있어서, 플루오르화 폴리머층이 두꺼워질수록 이형 온도는 더 낮아질 수 있는 것이 일반적이지만, 플루오르화 폴리머층이 두꺼워질수록 몰드 캐비티(18)로부터 다중-밀도 폼 부품(12)의 이형 온도는 더 높아질 수 있는 것이 일반적이다. 따라서, 상기와 같은 실시예들에서는, 불균일한 플루오르화 폴리머층이 불균일한 국소 온도들에서 다중-밀도 폼 부품(12)의 제조 및 이형을 용이하게 할 수 있다.
특정 실시예에 있어서, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅은 화학 기상 증착(CVD)을 이용해서 몰드 캐비티(18)의 내부면(26) 상에 증착될 수 있다. 또한, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅은 코팅들의 두께를 제어할 수 있게 도포될 수 있다. 예컨대, 플루오르화 폴리머(예컨대, PTFE)는 몰드 캐비티(18)의 특정 부분들 상에 증착되는 폴리머의 양을 제한하기 위해 CVD 및 하나 또는 그 초과의 마스크를 이용해서 몰드 캐비티(18)의 내부면(26) 상으로 증착될 수 있다. 그에 따라, 가변적인 두께의 표면 코팅(예컨대, 플루오로폴리머층)이 몰드 캐비티(18)의 내부면(26) 위로 제어된 방식으로 증착될 수 있다. 일반적으로, 하나 또는 그 초과의 코팅의 임의의 적절한 두께가 이내 고려된다. 예컨대, 일실시예에 있어서, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅의 두께는 1 내지 20㎛ 범위일 수 있다. 다른 실시예들에 있어서는, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅의 두께가 원하는 이형 온도에 따라 대략 1 내지 90㎛, 1 내지 75㎛, 5 내지 30㎛, 또는 7 내지 15㎛와 같이, 대략 1 내지 100㎛의 범위일 수 있다. 추가적인 예로서, 다른 실시예들에 있어서, 하나 또는 그 초과의 표면 코팅은 몰드 캐비티(18)의 전체에 걸쳐 균일한 두께(예컨대, 25㎛)를 가질 수 있다. 표면 코팅은, 특정한 바람직한 성질들 뿐만 아니라, 제한되는 것은 아니지만, 금속 활성제 선택, 폼 생산 프로세스의 온도, 폼 화학조합물(28) 내의 다른 재료들, 생산될 폴리우레탄 폼의 유형, 및 몰드(14)로부터 폼 물체(12)를 이형하기 위한 원하는 표면 프로세스들을 포함하는 다른 고려사항들에 기초하여 선택될 수 있다는 점에 또한 유의해야 한다.
도 2는 본 기술의 양태들에 따라 폼 부품(12)을 생산하기 위한 프로세스(40)의 실시예를 도시한다. 프로세스(40)는 몰드(14)를 폐쇄하기 전에 개방된 몰드(14) 내로의 기재(substrate)의 삽입(블록 42)에서 시작한다. 도 3을 간략히 살펴보면, 그 개방 형태에 있는 몰드(14)의 일례가 도시된다. 구체적으로, 도 3은 아래에서 상세히 기술되는 기재(60)가 개방된 몰드(14) 내로 삽입(62)되는 것을 도시한다. 도시된 바와 같이, 몰드(14)는, 몰드(14)가 힌지부(64)를 중심으로 개폐될 수 있게, 몰드(14)의 2개 또는 그 초과의 피스(예컨대, 피스(20 또는 22))를 연결하는 하나 또는 그 초과의 힌지부(64)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 몰드(14)의 힌지부(64)는 몰드(14)의 나머지 부분과 동일한 베이스 재료(16) 또는 상이한 베이스 재료(16)(예컨대, 상이한 플라스틱, 복합재, 또는 다른 재료)로 구성될 수 있다. 또한, 특정 실시예에 있어서, 몰드(14)는 몰드(14)의 개방 또는 폐쇄를 용이하게 하기 위해 하나 또는 그 초과의 로드(68)(예컨대, 나일론과 같은 경질의 고내구성 중합 재료)를 작동시키는데 사용될 수 있는 하나 또는 그 초과의 실린더(66)(예컨대, 유압유 또는 가스 압축 실린더)를 또한 포함할 수 있다. 힌지부(64)와 마찬가지로, 이들 하나 또는 그 초과의 실린더(66) 및 그들의 대응 로드(68)들도 몰드(14)의 나머지 부분과 동일한 베이스 재료(16) 또는 상이한 베이스 재료(16)로 구성될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 힌지부(64), 하나 또는 그 초과의 실린더(66), 및/또는 하나 또는 그 초과의 로드(68)는 몰드 캐비티(18) 내부의 폼 화학조합물(28)에 이르도록 몰드(14)를 횡단하는 활성화 에너지(19)에 대하여 실질적으로 투과적인 베이스 재료(16)로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 기재(60)는 폼 부품(12)에 원하는 성질들을 부여하기 위해 폼 부품(12)에 내장될 수 있는 중합 또는 복합 기재일 수 있다. 기재(60)는, 일반적으로 폼 부품(12)의 제조에 앞서 개방된 몰드(14) 내로 화살표(62)로 도시된 바와 같이 삽입될 수 있는, 폴리머 기재(예컨대, 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리스티렌, 또는 그 임의의 적절한 복합체)일 수 있다. 그에 따라, 폼 부품(12)이 제조되고 나서, 기재(60)는 최종 폼 부품(12) 내부에 하나 또는 그 초과의 층을 제공할 수 있으며, 이들 층은 폼 부품(12)의 최종 물리적 성질들에 영향을 미칠 수 있는 특정한 물리적 성질들(예컨대, 밀도, 경도, 가요성, 압축성, 또는 유사한 물리적 성질들)을 가질 수 있다. 부가적으로, 특정 실시예에 있어서, 기재(60)는 개방된 몰드(14) 내로 (예컨대, 자동 프로세스 제어 시스템을 통해) 자동으로 삽입될 수 있으며, 몰드(14)는 폼 부품(12)의 생산에 앞서 자동으로 폐쇄될 수 있다. 특정 실시예에 있어서는, 기재(60)가 사용되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 상기와 같은 실시예들에 있어서, 블록 42에 의해 나타내진 행위들은 생략될 수 있으며, 최종 폼 부품(12)은 폴리머층을 갖기보다는 오히려 전체적으로 폼으로 이루어질 수 있다.
도 2를 참조하면, 개방된 몰드(14) 내로 기재(60)가 삽입되고, 몰드(14)가 폐쇄되고 나서, 폼 화학조합물(28)은 폐쇄된 몰드(14)에 첨가(블록 44)될 수 있다. 일반적으로, 폼 화학조합물(28)은 임의의 적절한 방식으로 몰드(14)에 첨가될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 폼 화학조합물(28)은 폐쇄형-주입 또는 사출 성형 기술을 이용해서 몰드 캐비티(18)에 도입될 수 있다. 도 4를 참조하면, 폐쇄된 몰드(14)의 상부의 사시도가 도시된다. 도 4에 도시된 몰드(14)에 대하여, 몰드(14)의 2개의 피스(20 및 22)는 (예컨대, 몰드 캐비티(18) 내로의 폼 화학조합물(28)의 도입을 위해) 몰드(14)의 상부에 단지 작은 갭(80)만이 존재하도록 서로 접하게 되어 있다. 또한, 특정 실시예에 있어서, 몰드(14)의 하나 또는 그 초과의 피스(20 또는 22)는 폼 부품(12)의 생산에 앞서 몰드 캐비티(18)를 밀봉하도록 폐쇄될 수 있는 도어(82)를 포함할 수 있다. 사출 성형 기술을 이용하는 실시예들에 대해서는, 갭(80)에 더하여 또는 그 대신에, 몰드 캐비티(18) 내로 폼 화학조합물(28)을 주입하는데 사용될 수 있는 하나 또는 그 초과의 포트(port)가 몰드(14)의 다양한 부분에 존재할 수 있다. 부가적으로, 특정 실시예에 있어서, 몰드(14)는 몰드 캐비티(18)에 폼 화학조합물(28)이 첨가될 때 직립으로(예컨대, 바닥에 대하여 90°로 또는 수직으로) 위치될 수 있지만, 다른 실시예들에 있어서는, 몰드(14)는 폼 부품(12)의 흐름 및 디자인에 기초하여, (바닥에 대하여) 대략 5°와 175° 사이, 또는 대략 75°와 135° 사이의 임의의 각도로 위치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 폼 화학조합물(28)이 몰드 캐비티(18)에 첨가된 후에, 폼 화학조합물(28)은 폼 화학조합물(28) 내부에서의 폼 형성 반응을 활성화하기 위해 가열(블록 46)될 수 있다. 또한, 폼 화학조합물(28)을 가열하는 방법(즉, 활성화 에너지(19)를 제공하는 방법)은 실질적으로 몰드(14)를 가열하지 않는다. 즉, 베이스 재료(16)와, 몰드 캐비티(18)에 도포된 표면 코팅들은 일반적으로 폼 화학조합물(28)에 공급되는 활성화 에너지(19)에 대하여 투과적이다. 활성화 에너지(19)가 몰드(14)를 횡단할 때 몰드(14)는 활성화 에너지와 실질적으로 상호작용하지 않을 수 있지만, 활성화 에너지(19)의 일부는 의도치 않게 손실될 수 있다. 또한, 활성화 에너지(19)가 폼 화학조합물(28)에 이르도록 몰드(14)를 횡단할 때 몰드(14)는 활성화 에너지와 직접적으로 상호작용하지 않을 수 있지만, 화학조합물이 활성화 에너지(19)에 의해 직접적으로 가열될 때에는 몰드 캐비티(18)가 폼 화학조합물(28)에 의해 간접적으로 가열될 수 있다는 점을 인식해야 한다. 즉, 몰드(14)가 경험한 임의의 가열은 일반적으로 몰드(14)에 대한 가열된 폼 화학조합물(28)로부터의 열전달의 결과일 것이다. 다른 폼 성형 기술들에 비해, 본원에 개시된 실시예들은 폼 화학조합물(28)에 열을 전달하기 위해 몰드(14) 자체가 외부 공급원에 의해 직접적으로 가열되지 않는 가열 방법들을 이용하고 있다는 점을 인식해야 한다.
몰드 캐비티(18)의 내부면(26)을 더 도시하기 위해, 도 5는 몰드(14)의 실시예의 일부를 도시하는 횡단면도(도 1의 5-5 선을 따라 취함)이다. 도시된 단면에 있어서는, 표면 코팅(52)(예컨대, PTFE)이 몰드 캐비티(18)의 베이스 재료(16) 상에 증착되고, 폼 화학조합물(28)이 몰드 캐비티(18) 내부에 배치된다. 도 5에 대해서는, 드러낼 목적으로 비율이 강조되어 있고, 그에 따라 표면 코팅(52) 및 베이스 재료(16)는 반드시 동일한 상대 축척으로 도시된 것이 아님에 유의해야 한다. 임의의 적절한 두께가 이내 고려될 수 있지만, 특정 실시에에 있어서는, 몰드(14)의 베이스 재료(16)는 대략 1in.의 두께(54)를 가질 수 있다. 특정 실시예에 있어서는, 두께(54)가 0.01in. 내지 8in.의 범위일 수 있다. 또한, 도시된 실시예에 있어서, 표면 코팅(52)의 두께(56)는 대략 20㎛이다. 다른 실시예들에 있어서는, 표면 코팅(52)의 두께(56)가 대략 1㎛ 내지 대략 40㎛의 범위일 수 있다. 또한, 언급한 대로, 베이스 재료(16)나, 표면 코팅(52)의 어느 것도, 몰드 캐비티(18) 내부에 놓인 폼 화학조합물(28)에 이르기 전에, 베이스 재료(16) 및 표면 코팅(52)을 횡단하는 활성화 에너지(19)와 현저하게 상호작용하지 않을 것이다. 부가적으로, 표면 코팅 두께(56)가 도 5에 도시되어 있지만, 다른 실시예들에 있어서는, 사이에서 점차적으로 변화하는 두께들 또는 극적으로 변화하는 단차들을 갖춘 다중 두께(예컨대, 15㎛, 20㎛, 및 25㎛)를 갖는 표면 코팅(52)이 이용될 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
폼 형성 반응을 활성화하기 위해 폼 화학조합물(28)이 가열되고 나서, 폼 부품(12)은 몰드 캐비티(18) 내부에서 형성을 개시할 수 있다. 일반적으로, 개시된 실시예들 중 특정 것은, 활성화 에너지 장벽을 더욱 낮추는 하나 또는 그 초과의 활성제를 갖는 폼 화학조합물(28)을 채용한다. 즉, 하나 또는 그 초과의 활성제의 사용을 통해, 화학조합물(28)은 발열성 폼 형성 반응이 반응을 에너지적으로 자급자족하게 만들기 전까지는 적은 활성화 에너지를 소비한다. 부가적으로, 활성제들은 활성화 에너지(19)(예컨대, IR 광, 마이크로파 방사선, RF 유도 등)를 폼 화학조합물(28) 내부에서 열로 변환해서 이 활성화 에너지 장벽을 극복할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 폼 생산 프로세스(40)는, 몰드(14) 및 폼 화학조합물(28)이 폼 부품(12)의 제조 동안에 걸쳐 가열(예컨대, 170℉까지)되게 되는 기존의 폼 형성 기술들과는 달리, 발열성 폼 형성 반응을 개시하기 위해 적절한 양의 활성화 에너지(19)만이 들 수 있다.
예컨대, 일실시예에 있어서, 마이크로파 활성화 에너지(19)는 폼 형성 반응을 활성화하기 위해 폼 화학조합물(28)을 100℉ 미만의 온도(예컨대, 실온보다 약간 높은 온도)로 가열하는데 사용될 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 폼 화학조합물(28)에 공급된 활성화 에너지(19)의 양은 플랜트 내부의 환경(예컨대, 온도, 습도, 기압 등), 폼 화학조합물(28), 또는 폼 부품의 특정한 바람직한 성질들(예컨대, 경도, 내구성, 밀도 등)에 기초할 수 있다. 계속해서, 초기 폼 형성 반응에 의해 발생된 열은 후속 폼 형성 반응을 진행시킬 수 있으며, 폼 전구체들이 소모될 때까지 프로세스가 에너지적으로 자급자족하게 될 수 있다. 초기 활성화 에너지(19)를 폼 화학조합물에 (예컨대, 에너지 소스(21)를 통하여)간접적으로 공급하는 것은 폼 부품(12)의 제조 동안에 걸쳐 전체 몰드(14) 및 폼 화학조합물(28)을 가열하는 것에 비해 상당한 에너지 절약을 제공한다는 것을 인식해야 한다. 실제로, 다양한 기존의 생산 라인은, 몰드가 비어 있는 주기(예컨대, 생산 라인을 준비하는 기간 또는 폼 부품들 사이의 기간)를 포함해서, 에너지 비용을 끌어올리면서 플랜트 환경 내로 열을 방출하는, 전체 폼 생산 프로세스에 걸쳐 몰드(예컨대, 금속 몰드)의 온도를 원하는 반응 온도(예컨대, 170℉)로 유지한다. 또한, 활성화 에너지(19)가 몰드 캐비티(18)에 내포된 폼 화학조합물(28)에 직접적으로 제공되기 때문에, 중합 몰드(14)는 실제로 절연체로서 거동할 수 있어서, 활성화 에너지(19)에 의해 생산된 열 뿐만 아니라, 폼 형성 동안 발열성 프로세스로부터 발생된 임의의 열이 주변 플랜트 환경으로 쉽게 빠져나가는 것이 방지된다. 그에 따라, 본원에 개시된 활성화 에너지(19)에 대한 몰드(14)의 투과도, 발열성 폼 형성 반응, 및 몰드(14)의 열절연성은 폼 생산 프로세스에 걸쳐 충분한 에너지 절약을 제공하도록 함께 작용할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 폼 부품(12)이 형성되고 나서, 제거에 앞서 몰드(14) 내부에서 경화(블록 48)될 수 있다. 즉, 폼 부품(12)은 폼 형성 반응을 완료하고 일반적으로 몰드 캐비티(18)의 형상으로 고형화하기에 충분한 시간이 허용될 수 있다. 폼 화학조합물(28)과, 상술한 활성화 에너지(19)를 공급하는 다양한 방법을 이용해서, 본원에 개시된 실시예들은 기존의 폼 생산 프로세스보다 폼 부품(12)들의 보다 신속한 경화 시간을 가능하게 한다. 예컨대, 기존의 폼 생산 프로세스들은 폼 부품이 몰드로부터 제거되기 전에 폼 부품(12)에 대하여 대략 4분의 경화를 허용할 수 있다. 그에 반해, 본원에 개시된 프로세스(40)에 따라 제조된 유사한 폼 부품(12)은 3분 아래로 경화(예컨대, 대략 30% 신속함)할 수 있다. 일반적으로, 상기 개시된 기술의 보다 신속한 경화는, 적어도 부분적으로, 기존의 표면-기반의 가열 방법(즉, 폼 화학조합물을 가열하기 위해 가열된 몰드를 이용)에 비해 폼 화학조합물 내로의 활성화 에너지의 전달에 기인할 수 있다. 즉, 기존의 표면-기반의 가열 방법에 대해서는, 몰드 캐비티의 표면에서 폼의 형성을 개시할 때, 일반적으로 폼의 절연성은 부품의 폼 코어를 경화하기 위해 폼 화학조합물의 코어에 추가적인 열의 전달을 어느 정도 억제할 수 있다. 그와는 달리, 본원에 개시된 기술은 폼 화학조합물(28)이 폼 부품(12)의 경화 동안에 걸쳐 더욱 균일하게 가열될 수 있도록 폼 화학조합물(28)(예컨대, 폼 화학조합물(28)의 전체 두께)에 대한 활성화 에너지(19)의 직접적인 전달을 가능하게 한다. 그러나, 특정 실시예에 있어서, 활성화 에너지(19)(예컨대, 활성화 에너지(19)의 강도, 주파수, 크기) 및/또는 폼 화학조합물(28)(예컨대, 하나 또는 그 초과의 활성제의 농도)은 후술하는 바와 같이 다중-밀도 폼 부품들의 생산시에 국부적인 불균일한 가열을 생산하기 위해 의도적으로 변경될 수 있다.
폼 부품(12)이 경화되고 나서, 몰드(14)는 개방(블록 50)될 수 있으며, 폼 부품(12)은 몰드 캐비티(18)로부터 제거될 수 있다. 일반적으로, 폼 부품(12)이 몰드 캐비티(18)로부터 제거되고 나서, 새로운 기재가 몰드 내로 삽입(블록 42)될 수 있으며, 프로세스(40)가 반복될 수 있다. 도 6을 참조하면, 본 기술의 양태들에 따른 폼 부품(12)의 일례가 도시된다. 언급한 대로, 폼 부품(12)은 일반적으로 폼층(92)이 부착되어 있는 기재층(90)을 포함할 수 있다. 예컨대, 기재층(90)은 폼 부품(12)의 생산(예컨대, 블록 42)에 앞서 몰드(14) 내로 삽입된 폴리머 기재(60)로 형성된 폴리머(예컨대, 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리스티렌, 또는 그 임의의 적절한 복합체)일 수 있다. 도시된 폼 부품(12)은 대략 10mm의 두께(93)를 갖는 기재층을 포함한다. 특정 실시예에 있어서, 기재(60)는 기재층(90)을 형성하기 위해 폼 부품(12)의 형성 동안 하나 또는 그 초과의 화학적 또는 물리적 변화(예컨대, 폼층(92)과의 화학 반응, 용융, 가교 또는 하나 또는 그 초과의 화학 반응을 통한 경화)를 겪을 수 있다.
부가적으로, 도 6의 도시된 폼 부품(12)은 약간 더 두꺼운 폼 부분(94)들과 약간 더 얇은 폼 부분(96)들(예컨대, 몰드 캐비티(18)의 형상에 기초함)을 포함한다. 도시된 폼 부품(12)은, 예컨대, 기재층(90) 및 폼층(92)을 포함해서, 대략 60mm의 최대 두께(98)를 갖는다. 또한, 특정 실시예에 있어서, 폼 부품(12)은 부가적으로 다중-밀도, 다중-경도의 폼 부품(12)일 수 있으며, 특정 부분(예컨대, 부분(96))에서의 폼 부품(12)의 밀도는 다중-밀도 폼 부품(12)의 다른 부분(예컨대, 부분(94))에서의 밀도와는 실질적으로 상이할 수 있다. 부가적으로, 특정 실시예에 있어서, 폼 부품(12)은 대략 35% 내지 75%가 폴리우레탄 폼일 수 있으며, 폼 부품(12)의 나머지 부분은 기재층(90)이 된다. 그에 따라, 본원에 개시된 기술들은, 최소 폼 두께가 작을수록 현저하게 커질 수 있는(예컨대, 대략 40mm 또는 그 초과) 다른 생산 방법에 비해, 보다 얇은 폼 부품(12)(예컨대, 대략 10mm 이하의 보다 작은 최소 폼 두께 및/또는 대략 20mm 이하의 총 부품 두께를 가짐)의 생산을 허용할 수 있다. 또한, 특정 실시예에 있어서, 폼 부품(12)은 두께가 10mm 내지 20mm일 수 있으며, 천연 섬유 짜임 구조를 가진 5% 내지 95% 폴리우레탄을 포함한다. 운송-관련 산업에 대해서는, 차내의 모든 부품이 차량의 중량에 기여하기 때문에, 연료 효율의 관점에서는 보다 얇고 가벼운 폼 부품(12)일 수록 유리한 것이 보통이다. 실제로, 차량이 석유-기반의 동력으로부터 멀어짐에 따라, 보다 얇은 단면을 갖는 보다 경량의 폼 부품들이 계속해서 호소력을 갖는다.
본 발명의 특정한 특징들 및 실시예들만이 도시 및 기재되어 있지만, 청구항들에서 인용된 요지의 신규한 교시 및 장점으로부터 실질적으로 일탈함이 없이, 당업자에게는 다양한 수정 및 변화(예컨대, 다양한 요소의 사이즈, 크기, 구조, 형상, 및 비율과, 파라미터(예컨대, 온도, 압력 등)의 값, 탑재 배치구조, 재료의 용도, 컬러, 방위 등에 있어서의 변경)가 가능하다. 임의의 프로세스 또는 방법 단계들의 순서 또는 시퀀스는 대안적인 실시예들에 따라 변경 또는 재배열될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 정신의 범위 내에서 상기와 같은 수정 또는 변화를 포함하기 위한 것임을 이해해야 한다. 또한, 예시적인 실시예들의 간결한 기재를 제공하려는 노력으로, 실제 구현의 모든 특징들이 기재되지 않을 수 있다(즉, 본 발명을 수행하는 현재 고려된 최선의 모드와 관련 없는 것들, 또는 청구된 발명을 가능하게 하는 것과 관련 없는 것들). 임의의 상기와 같은 실제 구현의 개량에 있어서, 임의의 공학적 또는 디자인적 과제에서와 같이, 다수의 구현을 특정하는 결정이 이루어질 수 있음을 인식해야 한다. 상기와 같은 발전 노력은, 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시물의 이익을 향유하는 당업자에게는 과도한 실험 없이, 설계, 제작, 및 제조하는 정례적인 일일 수 있다.

Claims (45)

  1. 폴리머 생산 시스템으로서,
    폼 부품을 생산하기 위해 폼 화학조합물(foam formulation)에 활성화 에너지를 제공하도록 구성된 에너지 소스;
    상기 폼 부품의 제조 동안 몰드 캐비티에 상기 폼 화학조합물을 내포하도록 구성된 중합 몰드로서, 상기 폼 부품의 제조 동안 상기 중합 몰드를 횡단하는 상기 활성화 에너지와 실질적으로 상호작용하지 않도록 구성되는, 중합 몰드; 및
    상기 몰드 캐비티의 표면 상에 배치된 반영구적인 표면 코팅으로서, 상기 몰드 캐비티로부터 상기 폼 부품의 이형을 용이하게 하도록 구성되는, 반영구적인 표면 코팅을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 소스는 유도 에너지 소스, 마이크로파 에너지 소스, 및 적외선(IR) 에너지 소스, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 소스는, 상기 폼 화학조합물에 상기 활성화 에너지를 제공하기 위해 폼 화학조합물을 대략 70℉ 내지 대략 100℉로 가열하도록 구성되는,
    폴리머 생산 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 에너지 소스는 상기 폼 부품의 생산 동안 상기 폼 화학조합물을 불균일한 방식으로 가열하도록 구성되는,
    폴리머 생산 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물은, 이 폼 화학조합물을 가열하기 위해 상기 에너지 소스에 의해 제공된 활성화 에너지를 수용하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 금속 활성제들을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속 활성제들은, 유도, 마이크로파 방사선, 또는 IR 방사선 형태의 활성화 에너지를 수용하고, 상기 활성화 에너지를 상기 폼 화학조합물 내부에서 열로 변환하도록 구성되는,
    폴리머 생산 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속 활성제들은 비스무트(bismuth), 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 강, 또는 그 임의의 조합을 포함하는 하나 또는 그 초과의 금속 입자들을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속 입자들은 금속 플레이크(metal flake)들, 금속-코팅된 세라믹 비드(metal-coated ceramic bead)들, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속 활성제들은 재생 금속 소스로부터의 하나 또는 그 초과의 금속 입자들을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합 몰드는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리설폰, 또는 그 임의의 조합 또는 복합체를 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 중합 몰드는 발포 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 또는 그 임의의 조합 또는 복합체를 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 반영구적인 표면 코팅은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 이산화실리콘, 이산화티탄, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 반영구적인 표면 코팅은 상기 몰드 캐비티에 걸쳐 불균일한 두께를 갖는,
    폴리머 생산 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 폼 부품은 폴리우레탄 폼 부품을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 폼 부품은 폴리머 기재층을 갖는 폴리우레탄 폼 부품을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 폴리머 기재층은 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리스티렌, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    폴리머 생산 시스템.
  17. 성형된 폼 부품의 생산 동안 상기 몰드에 내포된 폼 화학조합물을 활성화하기 위해 상기 몰드 외측으로부터 공급된 유도 가열, 마이크로파 가열, 또는 적외선(IR) 가열 중 하나 또는 그 초과에 대하여 실질적으로 투과적인 하나 또는 그 초과의 중합 재료들을 포함하는 베이스 재료; 및
    상기 베이스 재료의 표면 상에 배치된 표면 코팅으로서, 상기 성형된 폼 부품의 상기 몰드로부터의 이형을 용이하게 하도록 구성되는, 표면 코팅을 포함하는,
    몰드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 베이스 재료는 발포 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 발포 폴리프로필렌, 폴리설폰, 발포 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 또는 그 임의의 조합 또는 복합체를 포함하는,
    몰드.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 표면 코팅은 성형된 폼 부품의 생산 동안 상기 몰드에 내포된 폼 화학조합물을 활성화하기 위해 상기 몰드 외측으로부터 공급된 유도 가열, 마이크로파 가열, 또는 적외선(IR) 가열 중 하나 또는 그 초과에 대하여 실질적으로 투과적이게 구성되는,
    몰드.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 표면 코팅은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 이산화실리콘층, 이산화티탄층, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    몰드.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 표면 코팅은 둘 또는 그 초과의 두께들을 포함하고, 상기 둘 또는 그 초과의 두께들은 상기 성형된 폼 부품에 둘 또는 그 초과의 대응 이형 온도들을 제공하도록 구성되는,
    몰드.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 성형된 폼 부품은 발포 폴리에틸렌 또는 발포 폴리스티렌 기재층을 갖는 폴리우레탄 성형 폼 부품을 포함하는,
    몰드.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물은 상기 성형된 폼 부품의 생산 동안 유도 가열, 마이크로파 가열, 또는 적외선(IR) 가열 중 하나 또는 그 초과에 의해 활성화되도록 구성된 하나 또는 그 초과의 금속 입자들을 포함하는,
    몰드.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 금속 입자는 비스무트, 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 또는 강 중 하나 또는 그 초과를 포함하는 금속 플레이크 또는 금속-코팅된 입자를 포함하는,
    몰드.
  25. 폴리우레탄 폼 부품을 제조하기 위한 화학조합물로서,
    폴리올 전구체 화학조합물;
    이소시아네이트 전구체; 및
    상기 폴리우레탄 폼 부품을 제조하는 동안, 적어도 상기 폴리올 전구체 화학조합물과 상기 이소시아네이트 전구체 사이에서 하나 또는 그 초과의 화학 반응들을 활성화하기 위해 유도, 마이크로파 조사, 또는 적외선(IR) 조사 중 하나 또는 그 초과에 반응하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 금속성 입자들을 포함하는 활성제를 포함하는,
    화학조합물.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 폴리올 전구체 화학조합물은 폴리에테르 폴리올 합성 수지, 비-석유 원료로부터의 오일, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    화학조합물.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 이소시아네이트 전구체는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), MDI 프리폴리머, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), TDI 프리폴리머, 또는 그 임의의 조합을 포함하는
    화학조합물.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 폴리올 전구체 화학조합물은 발포제들, 가교제들, 계면활성제들, 셀 오프너(cell opener)들, 안정제들, 또는 코폴리머들 중 하나 또는 그 초과를 포함하는,
    화학조합물.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속성 입자들은 사이즈가 대략 10㎛ 내지 대략 300㎛ 범위인,
    화학조합물.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속성 입자들은 비스무트, 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 강, 또는 그 임의의 조합의 금속성 플레이크들을 포함하는,
    화학조합물.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속성 입자들은 비스무트, 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 강, 또는 그 임의의 조합으로 코팅된 세라믹 비드들을 포함하는,
    화학조합물.
  32. 제 25 항에 있어서,
    상기 화학조합물은 반영구적인, 표면 결합 플루오르화 폴리머 코팅을 갖는 복합 몰드 캐비티와 함께 사용되도록 구성되는,
    화학조합물.
  33. 폼 부품의 생산 방법으로서,
    중합 몰드의 몰드 캐비티의 내측에 폼 화학조합물을 배치하는 단계로서, 상기 몰드 캐비티는 형상을 갖고 플루오르화 표면 코팅을 포함하는, 폼 화학조합물을 배치하는 단계;
    상기 몰드를 직접 가열하지 않고 상기 폼 부품을 상기 몰드 캐비티의 형상으로 형성하기 위해 상기 몰드 캐비티의 내측에 배치된 상기 폼 화학조합물을 직접 가열하는 단계; 및
    상기 폼 부품을 상기 몰드 캐비티로부터 제거하기 전에 상기 몰드 캐비티 내의 상기 폼 부품을 경화 시간 동안 경화시키는 단계를 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 몰드 캐비티 내로 기재를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 기재는 상기 폼 부품에 내장되는,
    폼 부품의 생산 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 기재는 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리스티렌, 또는 그 임의의 조합을 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물을 배치하는 단계는 상기 몰드 캐비티 내측에의 상기 폼 화학조합물의 폐쇄형-주입(closed-pour) 또는 사출(injection)을 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 플루오르화 표면 코팅은 PTFE를 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  38. 제 34 항에 있어서,
    상기 플루오르화 표면 코팅은 둘 이상의 상이한 두께를 갖는,
    폼 부품의 생산 방법.
  39. 제 34 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물은 상기 폼 부품을 형성하기 위해 하나 또는 그 초과의 화학 반응들을 용이하게 하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 금속 표면들을 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  40. 제 34 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 금속 표면들은 금속 플레이크들 또는 상기 금속으로 코팅된 입자들을 포함하고, 상기 금속은 비스무트, 카드뮴, 아연, 코발트, 철, 또는 강 중 하나 또는 그 초과를 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  41. 제 34 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물을 직접 가열하는 단계는 유도 가열, 마이크로파 가열, 적외선(IR) 가열, 또는 그 임의의 조합을 이용해서 상기 폼 화학조합물을 직접 가열하는 단계를 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  42. 제 34 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물을 직접 가열하는 단계는 상기 폼 부품을 생산하기 위해 상기 폼 화학조합물을 불균일한 방식으로 직접 가열하는 단계를 포함하고, 상기 폼 부품은 하나 초과의 밀도를 갖는,
    폼 부품의 생산 방법.
  43. 제 34 항에 있어서,
    상기 폼 화학조합물을 직접 가열하는 단계는 상기 몰드 캐비티를 직접 가열하지 않고 상기 폼 화학조합물을 대략 70℉ 내지 대략 100℉로 직접 가열하는 단계를 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  44. 제 34 항에 있어서,
    상기 중합 몰드는 발포 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리설폰, 또는 그 임의의 조합 또는 복합체를 포함하는,
    폼 부품의 생산 방법.
  45. 제 34 항의 방법에 따라 생산된, 폼 부품.
KR1020147022577A 2012-01-13 2013-01-09 폼 부품 제조 시스템 및 방법 KR20140116925A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261586578P 2012-01-13 2012-01-13
US61/586,578 2012-01-13
PCT/US2013/020771 WO2013106391A2 (en) 2012-01-13 2013-01-09 Systems and methods for manufacturing foam parts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140116925A true KR20140116925A (ko) 2014-10-06

Family

ID=47682057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147022577A KR20140116925A (ko) 2012-01-13 2013-01-09 폼 부품 제조 시스템 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150011666A1 (ko)
EP (1) EP2802443A2 (ko)
JP (1) JP2015503474A (ko)
KR (1) KR20140116925A (ko)
CN (1) CN104302456A (ko)
CA (1) CA2860857A1 (ko)
MX (1) MX2014008530A (ko)
WO (1) WO2013106391A2 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150104648A (ko) * 2013-02-12 2015-09-15 나이키 이노베이트 씨.브이. 저밀도 생성물을 위한 인시츄 스팀 생성을 이용한 비드 폼 압축 성형 방법
KR20200050732A (ko) * 2018-11-02 2020-05-12 주식회사 엘지화학 발포사출금형, 이를 포함하는 발포사출성형기 및 이를 이용한 발포 제품의 제조방법
KR102601445B1 (ko) * 2023-05-02 2023-11-13 주식회사 광성인더스트리 소음 방지 매트 제조 장치 및 이를 이용한 소음 방지 매트 제조방법

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5905288B2 (ja) * 2012-02-13 2016-04-20 株式会社ブリヂストン 金型、発泡成形体の製造方法
DE102013002519B4 (de) 2013-02-13 2016-08-18 Adidas Ag Herstellungsverfahren für Dämpfungselemente für Sportbekleidung
USD776410S1 (en) 2013-04-12 2017-01-17 Adidas Ag Shoe
MY180989A (en) 2014-07-25 2020-12-15 Univ Florida State Res Found Inc Material systems and methods of manufacture for auxetic foams
DE102015202013B4 (de) 2015-02-05 2019-05-09 Adidas Ag Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils, Kunststoffformteil und Schuh
KR101662538B1 (ko) * 2015-03-10 2016-10-06 현대자동차주식회사 크래시패드의 제조 장치
CN105643947B (zh) * 2015-12-09 2017-12-15 上海复合材料科技有限公司 一种导弹适配器共固化成型工艺
DE102016100690A1 (de) * 2016-01-18 2017-07-20 Kurtz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Partikelschaumstoffteils
DE102016209046B4 (de) 2016-05-24 2019-08-08 Adidas Ag Verfahren zur herstellung einer schuhsohle, schuhsohle, schuh und vorgefertigte tpu-gegenstände
DE102016209045B4 (de) 2016-05-24 2022-05-25 Adidas Ag Verfahren und vorrichtung zum automatischen herstellen von schuhsohlen, sohlen und schuhe
DE102016223980B4 (de) 2016-12-01 2022-09-22 Adidas Ag Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils
JP2018167555A (ja) * 2017-03-30 2018-11-01 トッパン・フォームズ株式会社 発泡性積層体、発泡積層体およびその製造方法
CN106893187A (zh) * 2017-04-19 2017-06-27 滁州艾普机电科技有限公司 一种发泡模具
CN108819078B (zh) * 2018-06-11 2024-06-28 陈卫建 车载移动式泡沫塑料加工胶头机
DE102019108165A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Berner & Straller Gesellschaft mit beschränkter Haftung Formwerkzeug zur Verarbeitung von Kunststoffpartikelmaterial
EP3756850A1 (en) 2019-06-24 2020-12-30 Mölnlycke Health Care AB High throughput manufacture of polyurethane foam layers
DE102019215845B4 (de) 2019-10-15 2023-05-11 Adidas Ag Verfahren zur Herstellung von geschäumten Partikelteilen, insbesondere für die Herstellung von Schuhsohlen
US20220234256A1 (en) * 2021-01-28 2022-07-28 Adidas Ag Mold and method for manufacturing a component by molding, component thereof and shoe with such a component
US20230211527A1 (en) * 2022-01-04 2023-07-06 Adient Us Llc Coated forming tool

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5563236A (en) * 1978-11-07 1980-05-13 Nippon Paint Co Ltd Method of fabricating buffering material for packaging
JPH0779745B2 (ja) * 1987-02-13 1995-08-30 株式会社イノアックコ−ポレ−ション ヘツドレスト発泡体およびその製造方法
DE4207898A1 (de) * 1992-03-12 1993-09-16 Huels Chemische Werke Ag Form zur herstellung von latexschaumstoff
DE19503240C2 (de) * 1995-02-02 1997-04-10 Huels Chemische Werke Ag Form zur Gelierung und Vulkanisation von geformten Artikeln aus Latexschaum mittels Mikrowellenenergie
JPH08229961A (ja) * 1995-02-27 1996-09-10 Nec Corp ポリウレタン樹脂成形体の製造方法
JPH11300766A (ja) * 1998-04-23 1999-11-02 Itw Industry Kk 樹脂成形品の製造方法
JP2003502169A (ja) * 1999-06-11 2003-01-21 ボシュ・アンド・ロム・インコーポレイテッド コンタクトレンズおよび他の眼科製品を製造するための保護被覆を備えたレンズ鋳型
DE10009665C1 (de) * 2000-02-29 2002-01-24 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Verbinden von Polymerschaumpartikeln
EP1177880A1 (en) * 2000-08-03 2002-02-06 Recticel Reaction injection moulding process for the production of a polyurethane skin layer
DE10153352C2 (de) * 2001-10-29 2003-10-16 Ge Bayer Silicones Gmbh & Co Antiadhäsiv beschichtete Formwerkzeuge, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US20030230817A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-18 Agere Systems, Inc. Mold for UV curable adhesive and method of use therefor
EP2089203A2 (en) * 2006-11-15 2009-08-19 Honeywell International Inc. Microwave processing of ballistic composites
JP2009137204A (ja) * 2007-12-07 2009-06-25 Hyogo Prefecture マイクロ波照射を用いた発泡成形品の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150104648A (ko) * 2013-02-12 2015-09-15 나이키 이노베이트 씨.브이. 저밀도 생성물을 위한 인시츄 스팀 생성을 이용한 비드 폼 압축 성형 방법
KR20200050732A (ko) * 2018-11-02 2020-05-12 주식회사 엘지화학 발포사출금형, 이를 포함하는 발포사출성형기 및 이를 이용한 발포 제품의 제조방법
KR102601445B1 (ko) * 2023-05-02 2023-11-13 주식회사 광성인더스트리 소음 방지 매트 제조 장치 및 이를 이용한 소음 방지 매트 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2802443A2 (en) 2014-11-19
WO2013106391A3 (en) 2013-10-31
WO2013106391A2 (en) 2013-07-18
MX2014008530A (es) 2014-08-21
JP2015503474A (ja) 2015-02-02
CA2860857A1 (en) 2013-07-18
US20150011666A1 (en) 2015-01-08
CN104302456A (zh) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140116925A (ko) 폼 부품 제조 시스템 및 방법
AU2005208714A1 (en) Filled polymer composite and synthetic building material compositions
CN101856853B (zh) 一种塑料泡沫制品的成型装置及其制备方法
US8262959B2 (en) Apparatus and method for recycling scrap, including automotive interior trim scrap
CN111251524B (zh) 基于梯度温度的梯度多孔聚合物泡沫材料的制备方法
US8623252B2 (en) Method for manufacturing thermoplastic resin pre-impregnated fiber structure
CA2716712A1 (en) Preparation of flame retarded flexible molded foams
EP2744632B1 (en) Semi permanent tool coating enhancement for extended number of releases
JP2021036038A (ja) エアロゲル複合材及びその製造方法
US20180071963A1 (en) Method for the production of a plastic tank comprising an anti-slosh device
US20040067353A1 (en) Self-foaming core reinforcement for laminate applications
CN101204911B (zh) 泡沫填充的轮胎
KR101346100B1 (ko) 실리콘 함침 시일링 부재의 제조방법
KR20140111691A (ko) 밀봉된 주조 금속 몰드를 위한 시스템 및 방법
CN113001864B (zh) 一种基于发泡注塑制坯的聚合物微发泡装置和工艺
US11904507B2 (en) Method of shaping a cured thermosetting resin
WO2013103799A1 (en) Systems and methods for producing multi-density foams
KR101749024B1 (ko) 자동차용 사출 성형품의 제조방법
KR100757084B1 (ko) 고강도 고단열 ｆｒｐ패널 및 그 제조방법
KR960008599B1 (ko) 핫큐어몰드 제조시설을 이용한 표면 다공성 폴리우레탄 폼의 제조방법
JP6976256B2 (ja) 織り表面組織を備えた成形圧盤およびそれから作製される熱硬化性物品
EP4309886A1 (en) Plastic composite with improved physical properties
WO2015105899A1 (en) Electroless plating for foam production tool
KR100595822B1 (ko) 나노-셀룰러 페놀 폼 및 그 제조방법
NL2017319B1 (en) Composition comprising thermoset polyurethane polymer particles provided with thermoplastic polymer particles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application