KR20240027062A - Polymer foam articles and methods of making polymer foams - Google Patents

Polymer foam articles and methods of making polymer foams Download PDF

Info

Publication number
KR20240027062A
KR20240027062A KR1020247003049A KR20247003049A KR20240027062A KR 20240027062 A KR20240027062 A KR 20240027062A KR 1020247003049 A KR1020247003049 A KR 1020247003049A KR 20247003049 A KR20247003049 A KR 20247003049A KR 20240027062 A KR20240027062 A KR 20240027062A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
article
polymer foam
molten
polymer
seconds
Prior art date
Application number
KR1020247003049A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
앨리슨 엠. 로즈
제레미 웨이간드
Original Assignee
모시에텍, 엘엘씨
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 모시에텍, 엘엘씨 filed Critical 모시에텍, 엘엘씨
Publication of KR20240027062A publication Critical patent/KR20240027062A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • C08J9/08Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/3442Mixing, kneading or conveying the foamable material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/3469Cell or pore nucleation
    • B29C44/348Cell or pore nucleation by regulating the temperature and/or the pressure, e.g. suppression of foaming until the pressure is rapidly decreased
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34Auxiliary operations
    • B29C44/36Feeding the material to be shaped
    • B29C44/38Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length
    • B29C44/42Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length using pressure difference, e.g. by injection or by vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066Use of inorganic compounding ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/06CO2, N2 or noble gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06Polyethene

Abstract

신규한 발포체 구조를 갖는 성형된 중합체 발포체 물품이 기재된다. 중합체 발포체 물품은 물품 전체에 걸쳐 존재하는 그 안에 복수의 뉴마토셀(pneumatocele)을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 포함한다. 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 갖는 것을 추가 특징으로 한다. 신규한 발포체 구조는 심지어 2 cm 내지 1000 cm의 직경을 가진 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 포함하고, 추가로 1000 cm3 초과의 총 부피를 갖는 중합체 발포체 물품을 성형할 때에도 달성된다. 안정화된 용융된 중합체 발포체를 제조하는 방법, 및 안정화된 용융된 중합체 발포체를 이용하여 성형된 중합체 발포체 물품을 제조하는 방법이 또한 기재된다.Molded polymer foam articles having novel foam structures are described. The polymer foam article includes a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatoceles therein that are present throughout the article. The surface region is further characterized as having compressed pneumatocytes. The novel foam structures include shapes and volumes such that spheres with a diameter of even 2 cm to 1000 cm fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the article, and further have a polymer total volume of more than 1000 cm 3 This is also achieved when molding foam articles. Methods for making stabilized molten polymer foams and methods for making molded polymer foam articles using the stabilized molten polymer foams are also described.

Description

중합체 발포체 물품 및 중합체 발포체의 제조 방법Polymer foam articles and methods of making polymer foams

발포된 중합체 물품은 고체 중합체 물품과 연관하여 높은 강도를 제공하는 한편, 또한 밀도 및 이에 따른 선택된 부피의 물품을 성형하는 데 사용된 중합체의 양의 감소를 제공하는 매우 바람직한 속성으로 인해 산업에서 널리 사용된다. 추가적으로, 산업계는 여전히 중합체 그 자체에 의해 제공되는 강도, 인성, 내충격성 등의 이점을 얻으면서, 이의 고체 대응물에 비한 발포체 물품의 중량의 감소에 의해 제공되는 이점을 누리고 있다.Foamed polymer articles are widely used in industry due to their highly desirable properties of providing the high strength associated with solid polymer articles, while also providing a reduction in density and thus the amount of polymer used to mold articles of selected volumes. do. Additionally, the industry is taking advantage of the benefits provided by the reduction in the weight of foam articles compared to their solid counterparts, while still reaping the benefits of strength, toughness, impact resistance, etc. provided by the polymer itself.

따라서 산업계는 그러한 발포체 물품을 제조하기 위해 열가소성 중합체에 기체를 혼입시키는 몇몇의 현재의 통상적 방법을 개발하였다. 기체를 사용하여 발포된 열가소성 중합체 물품을 성형하기 위해, 상업적 가이드라인 및 산업적 실시는, 또한 열가소성 중합체의 용융 온도 초과의 온도에서, 기체 또는 기체의 공급원과 열가소성 중합체를 용융 혼합하면서 장치의 내부에서 기체의 팽창을 제한하기 위해 압력을 유지하도록 작동가능한 용융 혼합 장치를 사용한다. 그러한 방법 및 장치는, 그렇지 않으면 용융된 열가소성 중합체에서 기체의 팽창에 의해 형성될 뉴마토셀(pneumatocele), 또는 기체의 포켓의 형성을 최소화하도록 고안된다. 따라서, 용융 혼합 장치 내에 존재하고 그 내에 배치되는 동안, 열가소성 중합체는 기체의 공급원 또는 그 안에 용해 또는 분산된 기체 그 자체를 포함할 수 있는 반면, 뉴마토셀을 포함하지 않거나 뉴마토셀을 실질적으로 포함하지 않는다. 뉴마토셀을 포함하지 않거나 뉴마토셀을 실질적으로 포함하지 않으면서, 용융된 열가소성 중합체와 대기압에서 뉴마토셀을 형성할 온도이거나 이 온도 초과인 기체의 혼합물은, 용융된 뉴마틱(pneumatic) 혼합물로서 칭해질 수 있다. 기체, 또는 뉴마토겐(pneumatogen)이 대기압에서 용융된 뉴마틱 혼합물에서 뉴마토셀을 형성할 온도는 임계 온도로 칭해질 수 있다. 당업계에 잘 알려져 있는 용융 혼합 장치는 이에 따라 용융된 뉴마틱 혼합물을 제조 및 분배하기 위해 고안 및 적합화된다. 또한, 그러한 장치는 특징적 온도에서 방출되거나 특징적 온도에서 발열 또는 흡열 화학 반응에 의해 형성되는 초기, 잠복, 또는 잠재적 기체를 첨가함으로써 용융된 뉴마틱 혼합물을 제조하는 데 적합하다. 초기, 잠복, 또는 잠재적 기체의 임계 온도는 반응이 발생하거나 기체가 열가소성 중합체에 방출되는 온도이다. 모든 그러한 물질 및 방법은 익히 이해되며, 다양한 디자인의 용융 혼합 장치가 이러한 목적으로 상업적으로 널리 이용가능하다. 통상적으로 사용되는 용융 혼합 장치는, 가압 챔버 쪽으로 용융된 뉴마틱 혼합물을 밀어내기 위한 스크류의 작동에 의해 혼합 동안 이동하는 용융된 뉴마틱 혼합물의 설정된 양, 또는 "샷(shot)"을 수용하도록 스크류의 말단부에 가압 챔버를 갖도록 변형된 단스크류(single screw) 또는 이스크류(twin screw) 압출기이다.Accordingly, the industry has developed several now common methods for incorporating gases into thermoplastic polymers to produce such foam articles. For forming foamed thermoplastic polymer articles using gases, commercial guidelines and industrial practice also provide for melt mixing the thermoplastic polymer with the gas or a source of gases, at a temperature above the melting temperature of the thermoplastic polymer, while melting the gas inside the apparatus. Use a melt mixing device operable to maintain pressure to limit expansion of the melt. Such methods and devices are designed to minimize the formation of pneumatoceles, or pockets of gas, that would otherwise be formed by expansion of gas in the molten thermoplastic polymer. Accordingly, while present in and disposed within a melt mixing device, the thermoplastic polymer may contain a source of gas or the gas itself dissolved or dispersed therein, while it may not contain pneumatocytes or may substantially contain pneumatocytes. do not include. A mixture of a molten thermoplastic polymer and a gas at or above a temperature that will form pneumatocytes at atmospheric pressure is a molten pneumatic mixture, which does not contain pneumatic cells or is substantially free of pneumatic cells. It can be referred to as. The temperature at which a gas, or pneumatogen, will form a pneumatocyte in a pneumatic mixture melted at atmospheric pressure may be referred to as the critical temperature. Melt mixing devices well known in the art are thus designed and adapted for producing and dispensing molten pneumatic mixtures. Such devices are also suitable for preparing molten pneumatic mixtures by adding initial, latent, or latent gases that are released at a characteristic temperature or formed by exothermic or endothermic chemical reactions at a characteristic temperature. The initial, latent, or latent gas critical temperature is the temperature at which the reaction occurs or the gas is released into the thermoplastic polymer. All such materials and methods are well understood, and melt mixing devices of various designs are widely commercially available for this purpose. A commonly used melt mixing device consists of a screw to receive a set amount, or "shot", of the molten pneumatic mixture that is moved during mixing by the action of a screw to push the molten pneumatic mixture towards a pressurization chamber. It is a single screw or twin screw extruder modified to have a pressure chamber at the end of the extruder.

가압 챔버에서 설정된 양 또는 샷을 구축할 시에, 용융된 뉴마틱 혼합물은 용융 혼합 장치로부터 분배되고, 유체 접속된 튜브, 파이프 등에 의해 원하는 형상을 얻는 몰드의 공동(cavity)으로 보내진다. 분배는 일반적으로 열가소성 중합체가 여전히 용융되는 동안 압력의 방출에 의해 몰드 공동에서 발생하는 발포(뉴마토셀 형성)의 양을 최대화하도록 수행된다. 공동에서 팽창된 발포체는 이후 냉각되어 발포체 물품을 형성한다. 이러한 방법론을 사용하여 성형된 발포 부품은 사출 성형된 발포 부품으로서 당업계에서 지칭된다. 기술은 일반적으로 약 2 cm 이하의 두께를 갖는 부품을 제조하도록 범위가 제한된다.Upon building a set quantity or shot in a pressurization chamber, the molten pneumatic mixture is dispensed from the melt mixing device and directed by fluidly connected tubes, pipes, etc. to the cavity of the mold to achieve the desired shape. Dispensing is generally performed to maximize the amount of foaming (pneumatocell formation) that occurs in the mold cavity by the release of pressure while the thermoplastic polymer is still molten. The expanded foam in the cavity is then cooled to form a foam article. Foam parts molded using this methodology are referred to in the art as injection molded foam parts. The technology is generally limited in scope to manufacturing parts with a thickness of about 2 cm or less.

성형된 부품에서 발포 구조를 유도하기 위해 뉴마토겐 공급원을 사용하는 사출 성형 공정은 Bociaga 등에 의한 최근의 상호 심사 논문["The influence of foaming agent addition, talc filler content, and injection velocity on selected properties, surface state, and structure of polypropylene injection molded parts." Cellular Polymers 2020, 39(1) 3-30]으로부터 이해될 수 있다. 이 문헌에서 4.1 mm 두께의 표준 사출 성형 ISO 시험 바(standard injection molded ISO test bar)의 성형에 전형적으로 사용되는 공정 조건은 체계적으로 변화되어 공정 설정 및 제형 변수(뉴마토겐 공급원의 농도, 충전제 함량, 사출 속도, 사출 시간, 유지 시간 및 유지 압력)의 16개의 상이한 조합을 창출하였다. 저자는 공정 및 제형을 조작하는 것이 생성된 발포 부품에서의 발포체 구조의 일부 변화를 발생시키지만, 모든 변수는 뉴마토셀이 없거나 실질적으로 없는 사출 성형된 발포체 물품의 표면 근처의 매우 특징적 영역(region)을 기재하기 위한 당업계의 용어인 "스킨(skin) 층"을 갖는 부품을 생성하였음을 교시한다.Injection molding processes that use pneumatogen sources to induce foaming structures in molded parts are described in a recent peer-reviewed paper by Bociaga et al. ["The influence of foaming agent addition, talc filler content, and injection velocity on selected properties, surface" state, and structure of polypropylene injection molded parts." It can be understood from [Cellular Polymers 2020, 39(1) 3-30]. In this literature, the process conditions typically used for the molding of standard injection molded ISO test bars of 4.1 mm thickness are systematically varied to vary the process settings and formulation parameters (concentration of pneumatogen source, filler content). , injection speed, injection time, holding time, and holding pressure) were created. The authors note that although manipulating the process and formulation results in some variation of the foam structure in the resulting foam parts, all variables are related to a very characteristic region near the surface of the injection molded foam article that is free or substantially free of pneumatocytes. It is taught that a part has been created with a “skin layer,” which is a term in the art to describe .

사출 성형된 발포체 물품의 표면, 및 임의의 방향으로 표면 아래 약 500 마이크론 연장되는 구역(area)의 검사는, 고체 열가소성 영역(region)을 드러낸다 - 즉, 상기 영역은 뉴마토셀이 없거나 뉴마토셀이 실질적으로 없다. 통상적인 사출 성형 공정에 따른 사출 성형으로부터 발생되는 발포 부품은 스킨 층 특징을 포함한다. 추가적으로, 대부분의 그러한 부품의 스킨 층은 500 μm보다 상당히 더 두껍고, 사용된 방법, 장치 및 물질에 따라 1 mm, 2 mm, 3 mm이거나, 심지어 더 두꺼울 수 있다.Inspection of the surface of an injection molded foam article, and an area extending about 500 microns below the surface in any direction, reveals solid thermoplastic regions - i.e., regions that are either free of pneumatocytes or contain pneumatocytes. There is practically no such thing. Foam parts resulting from injection molding according to conventional injection molding processes include skin layer features. Additionally, the skin layer of most such parts is significantly thicker than 500 μm and may be 1 mm, 2 mm, 3 mm, or even thicker depending on the method, device and materials used.

대형 발포 부품(예컨대 예를 들어, 팔레트 또는 손수레 본체)을 제조하기 위해, 그러한 통상적인 방법은, 대형 몰드 공동이 몰드의 충전 동안 용융된 뉴마틱 혼합물이 흐르고 팽창함에 따라 과다한 압력 강하를 유도하고, 뉴마토셀이 형성될 수 있지만 이후 충전 동안의 점성 중합체 흐름으로부터 유착 또는 누출될 수 있기 때문에, 불충분하다. 따라서, "구조적 발포" 성형의 일부 경우, 다양한 노즐이 동시에 사용되어 대형 또는 두꺼운 몰드 공동을 빠르게 충전시킨다. 다른 경우, 상당한 배압이 몰드 공동 내에 가해져 충전 동안 뉴마토셀 형성을 방지하고; 몰드의 충전 이후 압력의 방출이 작동하여 실질적으로 몰드 공동 내의 뉴마토셀 형성을 허용한다. 두 접근 모두 단일 공정에서 흔히 사용된다.To manufacture large foam parts (such as pallets or trolley bodies, for example), such conventional methods are such that large mold cavities induce excessive pressure drops as the molten pneumatic mixture flows and expands during filling of the mould; This is insufficient, as pneumatocytes may form but may coalesce or leak from the viscous polymer flow during subsequent filling. Therefore, in some cases of “structural foam” molding, multiple nozzles are used simultaneously to rapidly fill large or thick mold cavities. In other cases, significant back pressure is applied within the mold cavity to prevent pneumocell formation during filling; The release of pressure after filling of the mold operates substantially to allow the formation of pneumatocytes within the mold cavity. Both approaches are commonly used in a single process.

그러나, 상기 구조적 발포 성형 공정은 산업이 매우 대형의 부품을 개발하는 것을 효과적으로 차단한다는 문제를 해결하지 못한다. 익히 이해되는 바와 같이, 용융된 덩어리의 표면 근처의 구역은 이의 내부보다 더 빠르게 냉각될 것이고, 온도의 냉각 구배가 덩어리 내에서 발생한다. 덩어리 내의 가장 깊은 지점에서 냉각 속도는 가장 느리다. 용융된 중합체 또는 뉴마틱 혼합물의 덩어리로 충전된 대형 몰드 공동과 관련하여, 덩어리의 내부 영역은 매우 천천히 냉각될 수 있어, 열가소성 플라스틱의 점성 흐름이 뉴마토셀 유착을 허용하여, 큰 무(無)중합체 포켓을 형성하고 그러한 발포체를 한정하는 의도된 연속적 중합체 매트릭스를 파괴한다. 이러한 효과는 이것이 이의 용융 전이 미만의 온도로 냉각됨에 따라 중합체 부피의 수축에 의해 악화될 수 있다. 대형 발포 부품의 경우, 이러한 효과는 심지어 부품의 내부의 발포 구조의 완전한 붕괴를 야기할 수 있다.However, the structural foam molding process does not solve the problem of effectively preventing industry from developing very large parts. As is well understood, areas near the surface of the molten mass will cool more rapidly than its interior, and a cooling gradient in temperature develops within the mass. The rate of cooling is slowest at the deepest points within the mass. In connection with a large mold cavity filled with a mass of molten polymer or pneumatic mixture, the internal region of the mass can be cooled very slowly, so that the viscous flow of the thermoplastic allows pneumatic cell coalescence, forming a large void. This destroys the intended continuous polymer matrix that forms polymer pockets and defines such foams. This effect can be exacerbated by shrinkage of the polymer's volume as it cools to a temperature below its melt transition. In the case of large foam parts, this effect can even lead to complete collapse of the foam structure inside the part.

발포체 물품과 관련하여 조합된 강도 및 밀도 감소는 부품 전반에 걸쳐 연속적 중합체 매트릭스 없이 실현되지 않는다. 큰 무중합체 구역 또는 공극을 갖는 발포 부품은 부품의 구조적 완전성을 손상시키고, 이는 그러한 부품을 이의 의도된 용도에 부적합하게 만든다. 이러한 심각한 기술적 문제에 의해, 그 외의 매우 유용하고 유익한 많은 적용에 대한 중합체 발포체의 산업적 적용이 제한되어 왔다. 따라서, 발포체 물품, 특히 대형 또는 두꺼운 발포체 물품의 개선된 제조 방법을 제공하는 것에 대한 요구가 계속되고 있다. 전반에 걸쳐 연속적 발포 구조를 갖는 부품을 얻는 것에 대한 요구가 계속되고 있다. 2 cm 초과의 두께를 갖고 전반에 걸쳐 연속적 발포 구조를 갖는 부품을 얻는 것이 특히 요구된다. 통상적인 장치 및 물질을 사용하여 그러한 요구를 해결하는 것에 대한 산업계의 요구가 계속되고 있다.The combined strength and density reductions associated with foam articles are not realized without a continuous polymer matrix throughout the part. Foam parts with large polymer-free zones or voids compromise the structural integrity of the part, making such parts unsuitable for their intended use. These serious technical problems have limited the industrial application of polymer foams to many other very useful and beneficial applications. Accordingly, there is a continuing need to provide improved methods for making foam articles, especially large or thick foam articles. There is a continuing need to obtain parts with an overall continuous foam structure. It is particularly desirable to obtain parts with a thickness of more than 2 cm and with a continuous foam structure throughout. There continues to be a need in industry to address such needs using conventional devices and materials.

용융된 중합체 발포체를 제조하는 방법이 본원에 기술된다. 상기 방법은 하기를 포함한다: 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 압출기에 첨가하는 단계; 용융된 뉴마틱 혼합물을 형성하기 위해 압력 하 압출기 내 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 가열하고 혼합하는 단계, 이때 용융된 뉴마틱 혼합물의 온도는 뉴마토겐 공급원의 임계 온도를 초과함; 압출기의 수집 구역에서 일정량의 용융된 뉴마틱 혼합물을 수집하는 단계; 수집 구역에서 압력이 강하(탈압(depressurization))되게 하기 위해 수집 구역에서 팽창 부피를 한정하는 단계; 한정 후 팽창 기간이 경과되게 하는 단계; 및 수집 구역으로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하는 단계. 실시형태에서, 팽창 부피는 수집 구역에서 총 예상된 용융된 발포체 부피의 10% 내지 300%를 제공하도록 선택되고, 추가로, 탈압 속도(즉, 압력 강하를 정의하는 속도)는 적어도 0.01 GPa/s, 실시형태에서, 0.1 GPa/s 이상; 및 일부 실시형태에서는 1.0 GPa/s 이상, 예를 들어 최대 5.0 GPa/s이다. 0.01 GPa/s 초과의 탈압 속도는 본원에서 "급속 탈압"으로 지칭된다. 일부 그러한 실시형태에서, 급속 탈압은 높은 배압과 연결되며, 이때 배압은 예를 들어 수집 구역에서, 또는 탈압을 수행하는 데 사용되는 장치의 하나 이상의 추가적인 구역에서, 예컨대 탈압을 개시하기 위한 사출 성형기의 배럴 구역에서 필요한 압력의 양이고, 추가로 "높은 배압"은 500 kPa 이상의 배압, 예컨대 500 kPa의 배압, 및 25 MPa와 같이 높은 배압을 의미하고, 탈압을 수행하는 데 활용되는 사출 성형기에 의해 제한된다.Methods for making molten polymer foams are described herein. The method includes: adding a thermoplastic polymer and a pneumatogen source to an extruder; heating and mixing the thermoplastic polymer and the pneumatic source in an extruder under pressure to form a molten pneumatic mixture, wherein the temperature of the molten pneumatic mixture exceeds the critical temperature of the pneumatic source; collecting a quantity of molten pneumatic mixture in a collection zone of the extruder; defining an expansion volume in the collection zone to cause the pressure to drop (depressurization) in the collection zone; allowing an expansion period to elapse after confinement; and dispensing the molten polymer foam from the collection zone. In an embodiment, the expansion volume is selected to provide 10% to 300% of the total expected molten foam volume in the collection zone, and further, the depressurization rate (i.e., the rate defining the pressure drop) is at least 0.01 GPa/s. , in an embodiment, at least 0.1 GPa/s; and in some embodiments at least 1.0 GPa/s, for example up to 5.0 GPa/s. Depressurization rates greater than 0.01 GPa/s are referred to herein as “rapid depressurization.” In some such embodiments, rapid depressurization is coupled with high back pressure, for example in the collection zone, or in one or more additional zones of the device used to effect depressurization, for example in the injection molding machine for initiating depressurization. The amount of pressure required in the barrel section, and further "high back pressure" refers to a back pressure greater than 500 kPa, such as a back pressure of 500 kPa, and a back pressure as high as 25 MPa, limited by the injection molding machine utilized to perform the depressurization. do.

본원에 기재된 방법을 이용함으로써, 추가로, 용융된 뉴마틱 혼합물의 급속 탈압을 수집 구역에서 활용함으로써, 추가로 급속 탈압을 개시하기 위해 높은 배압을 활용하는 실시형태에서, 이론적으로 20 cm 내지 1000 cm 직경의 구체를 이의 내부의 적어도 한 위치에서 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 갖고, 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 특징으로 하며, 총 물품 부피가 1000 cm3 이상, 2000 cm3 이상, 3000 cm3 이상, 4000 cm3이상, 또는 5000 cm3 이상, 또는 2000 cm3 내지 5000 cm3 또는 그 이상인 중합체 발포체 물품을 성형할 수 있는 안정화된 용융 중합체 발포체가 수득된다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.By using the methods described herein, further utilizing rapid depressurization of the molten pneumatic mixture in the collection zone, in embodiments further utilizing high back pressure to initiate rapid depressurization, theoretically between 20 cm and 1000 cm Characterized by having a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout the article, having a shape and volume sufficient to receive a sphere of diameter at at least one location therein, and having a total article volume of 1000 cm. Obtaining a stabilized molten polymer foam capable of forming polymer foam articles measuring at least 3 , at least 2000 cm 3 , at least 3000 cm 3 , at least 4000 cm 3 , or at least 5000 cm 3 , or between 2000 cm 3 and 5000 cm 3 or more. do. In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

본 발명자들은 또한 수집 구역의 급속 탈압을 활용하고, 실시형태에서 높은 배압을 추가로 활용함으로써, 0초 내지 5초의 팽창 기간이 사용되어 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 특징으로 한 중합체 발포체 물품이 수득될 수 있음을 추가로 발견하였다. 본 발명자들은 금속 탈압을 활용하고, 실시형태에서 추가로 높은 배압을 활용함으로써 600초 내지 2000초 또는 심지어 그보다 더 긴 기간의 팽창 기간이 달성될 수 있음을 추가로 발견하였다. 용융된 뉴마틱 혼합물은 팽창 기간 동안 방해받지 않거나 실질적으로 방해받지 않는다.The inventors also utilize rapid depressurization of the collection zone, and in embodiments further utilize high back pressure, so that an expansion period of 0 to 5 seconds is used to form a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout the article. It has been further discovered that a polymer foam article can be obtained characterized by having. The inventors have further discovered that expansion periods of 600 to 2000 seconds or even longer can be achieved by utilizing metal depressurization and, in embodiments, utilizing additional high back pressure. The molten pneumatic mixture is undisturbed or substantially undisturbed during the expansion period.

일부 실시형태에서, 용융된 뉴마틱 혼합물은 수집 구역으로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하기 전에 1 내지 5 사이클의 가압 후 탈압(압력 강하 수득)에 적용된다.In some embodiments, the molten pneumatic mixture is subjected to 1 to 5 cycles of pressurization followed by depressurization (obtaining a pressure drop) prior to dispensing the molten polymer foam from the collection zone.

실시형태에서, 상기 분배는 성형 요소에 대한 분배이고; 일부 실시형태에서, 상기 성형 요소는 몰드이다. 실시형태에서, 상기 압출기의 수집 구역과 몰드 사이에 유체 접속(fluid connection)이 있다. 실시형태에서, 분배는 용융된 중합체 발포체의 방해받지 않는(unimpeded) 흐름이다. 일부 실시형태에서, 분배는 용융된 중합체 발포체의 선형 흐름이다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 몰드와 접촉하고, 부분적으로, 실질적으로 또는 완전히 몰드 공동을 충전시킨다.In an embodiment, the distribution is to a molded element; In some embodiments, the forming element is a mold. In an embodiment, there is a fluid connection between the collection area of the extruder and the mold. In an embodiment, the dispensing is an unimpeded flow of molten polymer foam. In some embodiments, the dispensing is a linear flow of molten polymer foam. In embodiments, the molten polymer foam contacts the mold and partially, substantially or completely fills the mold cavity.

실시형태에서, 방법은 분배된 용융된 중합체 발포체를 열가소성 중합체의 용융 전이 미만의 온도로 냉각시키는 것을 추가로 포함한다. 실시형태에서, 압출기에 하나 이상의 추가적 물질이 첨가되며, 이때 상기 하나 이상의 물질은 착색제, 안정화제, 증백제, 조핵제, 섬유, 미립자, 및 충전제로부터 선택된다. 실시형태에서, 뉴마토겐 공급원은 뉴마토겐이고, 첨가는 가압 첨가이다. 다른 실시형태에서, 뉴마토겐 공급원은 바이카르보네이트, 폴리카르복시산 또는 이의 염 또는 에스테르, 또는 이의 혼합물을 포함한다.In an embodiment, the method further comprises cooling the dispensed molten polymer foam to a temperature below the melt transition of the thermoplastic polymer. In an embodiment, one or more additional substances are added to the extruder, wherein the one or more substances are selected from colorants, stabilizers, brighteners, nucleating agents, fibers, particulates, and fillers. In an embodiment, the pneumatogen source is pneumatogen and the addition is a pressure addition. In another embodiment, the pneumatogen source comprises a bicarbonate, polycarboxylic acid or salt or ester thereof, or mixtures thereof.

또한 본원에 개시되는 것은 본원에 기재된 방법, 물질 및 장치를 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품이다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은, 그 안에 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 특징으로 하는 그 전체에 걸친 발포 구조를 갖는다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품의 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 포함한다. 실시형태에서, 상기 표면 영역은 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 영역이다.Also disclosed herein are polymer foam articles made using the methods, materials, and devices described herein. In an embodiment, the polymer foam article has a foam structure throughout characterized by a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes therein. In an embodiment, the surface area of the polymer foam article comprises compressed pneumatocytes. In an embodiment, the surface area is an area extending 500 microns from the surface of the article.

또한 본원에 개시되는 것은 열가소성 중합체 발포체 물품으로서, 상기 물품은 그 안에 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스인 전체에 걸친 발포 구조를 가지며, 또한 상기 물품의 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 표면 영역은 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 물품의 영역이다. 일부 실시형태에서, 상기 물품은 그 표면으로부터 500 마이크론 초과해 떨어진 곳에 압축된 뉴마토셀을 포함한다.Also disclosed herein is a thermoplastic polymer foam article, wherein the article has an overall foam structure that is a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes therein, the surface area of the article comprising compressed pneumatocytes. Includes. In some embodiments, the surface area is an area of the article extending 500 microns from the surface of the article. In some embodiments, the article comprises pneumatocytes compressed to greater than 500 microns from its surface.

실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm 이상인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는(fit) 형상 및 부피를 포함한다. 일부 그러한 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 내에 들어가지 않고 그 표면으로부터 돌출되는 하나 이상의 위치를 추가로 포함한다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 1000 cm3 초과, 1000 cm3 내지 5000 cm3, 2000 cm3 내지 5000 cm3 또는 심지어 5000 cm3 초과의 부피를 가진다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 20 cm 내지 1000 cm와 같은 2 cm 내지 1000 cm인 적어도 하나의 (이론적) 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 2000 cm3 초과의 부피를 포함하고, 직경이 2 cm 이상인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 포함한다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 2000 cm3 내지 5000 cm3의 부피를 포함하고, 직경이 적어도 20 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 포함한다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 추가로 5000 cm3 초과의 부피를 포함하고, 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 포함한다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 하나의 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상을 포함하고; 다른 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 두 개의 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어가는 형상을 가진다. 또한 다른 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 세 개 이상의 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어가는 형상을 가진다.In an embodiment, the polymeric foam article comprises a shape and volume such that spheres at least 2 cm in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article. In some such embodiments, the polymeric foam article further comprises one or more locations where the 2 cm diameter spheres protrude from the surface of the polymeric foam article rather than being contained within it. In embodiments, the polymer foam article has a volume greater than 1000 cm 3 , 1000 cm 3 to 5000 cm 3 , 2000 cm 3 to 5000 cm 3 or even greater than 5000 cm 3 . In an embodiment, the polymer foam article has a shape and volume wherein at least one (theoretical) sphere with a diameter of 2 cm to 1000 cm, such as 20 cm to 1000 cm, fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article. has In an embodiment, the polymeric foam article comprises a volume greater than 2000 cm 3 and a shape and volume such that spheres at least 2 cm in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article. In an embodiment, the polymeric foam article comprises a volume of 2000 cm 3 to 5000 cm 3 and includes a shape and volume such that spheres with a diameter of at least 20 cm fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article. do. In an embodiment, the polymeric foam article further comprises a volume greater than 5000 cm 3 and has a shape and volume wherein spheres of 20 cm to 1000 cm in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article. Includes. In an embodiment, the polymeric foam article comprises a sphere having a diameter between 20 cm and 1000 cm shaped to fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article; In another embodiment, the polymer foam article has a shape in which two spheres, ranging from 20 cm to 1000 cm in diameter, fit within the article without protruding from the surface of the polymer foam article. In yet another embodiment, the polymer foam article has a shape such that three or more spheres ranging from 20 cm to 1000 cm in diameter fit within the article without protruding from the surface of the polymer foam article.

실시형태에서, 상기 중합체 발포체 물품을 제조하는 데 사용된 물질은 특별히 제한되지 않고, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리(락트산), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌의 공중합체, 폴리에테르술폰, 폴리아세탈, 폴리아라미드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리부틸렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트 및 메타크리에이트, 이오노머 중합체, 폴리에테르-아미드 블록 공중합체, 폴리아릴에테르키톤, 폴리술폰, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리아미드-이미드 공중합체, 폴리(부틸렌 숙시네이트), 셀룰로식(cellulosics), 다당류, 및 이들의 공중합체, 얼로이(alloy), 혼합물, 및 배합물로부터 선택되는 열가소성 중합체를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 열가소성 중합체는 혼합된 플라스틱 폐기물 스트림이다. 연속적 중합체 매트릭스는 선택적으로 착색제, 안정화제, 증백제, 조핵제, 섬유, 미립자, 및 충전제로부터 선택되는 하나 이상의 추가적 물질을 추가로 포함한다.In an embodiment, the materials used to prepare the polymer foam article are not particularly limited and include polyolefins, polyamides, polyimides, polyesters, polycarbonates, poly(lactic acid), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers, Polymers, polystyrene, polyurethane, polyvinyl chloride, copolymers of tetrafluoroethylene, polyethersulfone, polyacetal, polyaramid, polyphenylene oxide, polybutylene, polybutadiene, polyacrylates and methacrylates, ionomer polymers. , polyether-amide block copolymer, polyaryletherchitone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyamide-imide copolymer, poly(butylene succinate), cellulosics, polysaccharides, and these. and thermoplastic polymers selected from copolymers, alloys, mixtures, and blends. In some embodiments, the thermoplastic polymer is a mixed plastic waste stream. The continuous polymer matrix optionally further comprises one or more additional materials selected from colorants, stabilizers, brighteners, nucleating agents, fibers, particulates, and fillers.

본 발명자들은 상기 방법들을 이용하여 성형된 중합체 발포체 물품이 후속 용융 성형 공정에 의해 100% 재활용 가능하다는 것을 발견했다. 본원에 기재된 방법에 따라 제조된 중합체 발포체 물품은 본원에 기재된 방법을 이용하여 재활용될 수 있다. 따라서, 실시형태에서, 본원에 기재된 실시형태들 중 임의의 것에 따르고 본원에 기재된 방법들 중 임의의 것에 따라 성형된 제1 중합체 발포체 물품은 또한 본원에 기재된 방법에 따른 제2 중합체 발포체 물품을 성형하기 위한 열가소성 중합체의 공급원이다. 그러한 실시형태에서, 제1 중합체 발포체 물품은 제2 중합체 발포체 물품을 제조하는 데 사용될 때 재활용된 재료 공급원료이다.The inventors have discovered that polymer foam articles molded using the above methods are 100% recyclable by subsequent melt molding processes. Polymer foam articles made according to the methods described herein can be recycled using the methods described herein. Accordingly, in an embodiment, a first polymer foam article according to any of the embodiments described herein and molded according to any of the methods described herein may also be used to mold a second polymer foam article according to the methods described herein. It is a source of thermoplastic polymers for In such embodiments, the first polymer foam article is a recycled material feedstock when used to make the second polymer foam article.

기타 목적 및 특징은 부분적으로 명백할 것이고 부분적으로 이하에서 지적될 것이다.Other purposes and features will be partly apparent and partly pointed out below.

도 1a 및 도 1b는 본원에 기재된 방법을 수행하는 데 유용한 용융 혼합 장치를 예시한다.
도 2a는 실시예 1에 기재된 표준 발포 성형 공정에 따라 성형된 부품의 사진 이미지이다.
도 2b는 실시예 1에 기재된 용융-발포 사출 성형(MFIM: molten-foam injection molding) 공정에 따라 성형된 부품의 사진 이미지이다.
도 2c은 실시예 1에 기재된 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 부품으로부터 절단된 조각의 사진 이미지이다.
도 2d는 실시예 1에 기재된 MFIM 공정에 따라 제조된 부품으로부터 절단된 조각의 사진 이미지이다.
도 2e는 실시예 1에 기재된 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 부품으로부터 절단된 조각의 사진 이미지이다.
도 2f는 실시예 1에 기재된 MFIM 공정에 따라 제조된 부품으로부터 절단된 조각의 사진 이미지이다.
도 3a는 실시예 2에 기재된 바와 같은, 표준 발포 성형 공정에 따라 제조되고 단면을 드러내기 위해 2개의 조각으로 절단된 부품 A의 단면의 사진 이미지이다.
도 3b는 실시예 2에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조되고 단면을 드러내기 위해 2개의 조각으로 절단된 부품 B의 단면의 사진 이미지이다.
도 4a는 실시예 2에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조되고 단면을 드러내기 위해 2개의 조각으로 절단된 부품 C의 단면의 사진 이미지이다.
도 4b는 실시예 2에 기재된 바와 같은, 표준 발포 성형 공정에 따라 제조되고 단면을 드러내기 위해 2개의 조각으로 절단된 부품 D의 단면의 사진 이미지이다.
도 5는 실시예 3에 기재된 바와 같은 시험 B에 관한 다양한 감압(decompression) 시간에 대한 부품 밀도 대 감압 부피의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 6은 실시예 4에 기재된 바와 같은 시험 A, 시험 B, 및 시험 C에서 제조된 부품에 관한 변형률(strain) 대 시간의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 7은 실시예 4에 기재된 바와 같은 부품 A, 부품 B 및 부품 C의 다양한 측면 시점의 사진 이미지를 나타낸다.
도 8은 실시예 4에 기재된 바와 같은 부품 A', 부품 B', 부품 C', 및 부품 D'의 단면의 시점의 사진 이미지를 나타낸다.
도 9는 실시예 5에 기재된 바와 같은 2개의 부품의 도면이다.
도 10은 실시예 6에 기재된 바와 같은 MFIM 공정에 따라 제조된 제1 부품의 단층촬영(tomography) 스캔의 등각투영 이미지이다.
도 11은 실시예 6에 기재된 바와 같은 도 10에 나타낸 단면 평면의 이미지이다.
도 12는 실시예 6에 기재된 바와 같이 제조된 제1 부품에 관한 셀 원형도(cell circularity)에 대한 평균 셀 크기 및 셀 계수(count)의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 13은 실시예 6에 기재된 바와 같은 제2 (구형) 부품의 단면의 X-선 단층촬영 이미지의 도면이다.
도 14는 실시예 6에 기재된 바와 같이 제조된 제2 (구형) 부품에 관한 셀 원형도에 대한 평균 셀 크기 및 셀 계수의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 15는 실시예 7에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 파단된 3-인치 직경 복합 구체의 파단 표면의 현미경 사진이다.
도 16은 실시예 7에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 파단된 3-인치 직경 복합 구체의 파단 표면의 현미경 사진의 이미지이다.
도 17은 실시예 7에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 파단된 3-인치 직경 복합 구체의 파단 표면의 현미경 사진의 이미지이다.
도 18은 실시예 7에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 파단된 3-인치 직경 복합 구체의 파단 표면의 현미경 사진의 이미지이다.
도 19는 실시예 8에 기재된 바와 같은, 표준 발포 성형 공정 런(run) 10, 런 11, 런 14, 및 런 15에 따라 제조된 ISO 바 부품의 단면의 현미경 사진 이미지를 나타낸다.
도 20은 실시예 8에 기재된 바와 같은, MFIM 공정 런 9, 런 10, 런 15, 및 런 16에 따라 제조된 ISO 바 부품의 단면의 현미경 사진 이미지를 나타낸다.
도 21은 실시예 8에 기재된 바와 같은, 런 9의 MFIM 공정에 따라 제조된 ISO 바 부품의 단면의 현미경 사진 및 런 9의 MFIM 공정에 따라 제조된 복제 부품의 응력-변형률 플롯을 나타낸다.
도 22는 실시예 8에 기재된 바와 같은, 런 10의 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 ISO 바 부품의 단면의 현미경 사진 및 런 10의 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 복제 부품의 응력-변형률 플롯을 포함한다.
도 23은 실시예 8에 기재된 바와 같은, 런 15의 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 ISO 바 부품의 X-선 단층촬영으로부터의 2개의 이미지를 포함한다.
도 24는 실시예 8에 기재된 바와 같은, 런 9의 MFIM 공정에 따라 제조된 ISO 바 부품의 X-선 단층촬영으로부터의 2개의 이미지를 포함한다
도 25는 실시예 9에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 대형 인장 바 부품의 X-선 스캔으로부터의 이미지이다.
도 26은 실시예 9에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 8개의 대형 인장 바 부품의 단면을 포함한다.
도 27은 실시예 9에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 대형 인장 바의 X-선 단층촬영 이미지이다.
도 28은 실시예 10에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 인장 바 부품 내의 상이한 깊이에서의 일련의 X-선 단층촬영 이미지 및 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 인장 바 부품 내의 상이한 깊이에서의 일련의 이미지를 포함한다.
도 29는 실시예 10에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 인장 바 부품에 관한 셀 계수 대 깊이의 플롯 및 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 인장 바 부품에 관한 셀 계수 대 깊이의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 30은 실시예 10에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 인장 바 부품에 관한 셀 원형도 대 깊이의 플롯 및 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 인장 바 부품에 관한 셀 원형도 대 깊이의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 31은 실시예 10에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 인장 바 부품에 관한 셀 크기 대 깊이의 플롯 및 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 인장 바 부품에 관한 셀 크기 대 깊이의 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 32는 실시예 12에 기재된 바와 같은, 역 MFIM 공정에 따라 제조된 샘플 20의 사진이다.
도 33은 실시예 12에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 샘플 10의 사진이다.
도 34는 실시예 12에 기재된 바와 같은, 역 MFIM 공정에 따라 제조된 샘플 20의 단면을 나타내는 사진이다.
도 35는 실시예 12에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 샘플 10의 단면을 나타내는 사진이다.
도 36은 실시예 12에 기재된 바와 같은 샘플 10(MFIM) 및 샘플 20(역 MFIM)에 관한 셀 계수 대 깊이(표면으로부터의 거리)의 플롯이다.
도 37은 실시예 12에 기재된 바와 같은 샘플 10(MFIM) 및 샘플 20(역 MFIM)에 관한 셀 크기 대 깊이(표면으로부터의 거리)의 플롯이다.
도 38은 실시예 12에 기재된 바와 같은, 압축 계수(modulus) 측정으로부터의 샘플 10(MFIM)에 관한 평균 응력 대 변형률의 플롯 및 샘플 20(역 MFIM)에 관한 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 39는 실시예 12에 기재된 바와 같은, 휨 계수 측정으로부터의 샘플 10(MFIM)에 관한 평균 응력 대 변형률의 플롯 및 샘플 20(역 MFIM)에 관한 플롯을 포함하는 그래프이다.
도 40은 실시예 14에 기재된 바와 같은, 상이한 밀도의 3개의 메탈로센 폴리에틸렌(mPE) 물질로 제조되고 MFIM 공정에 따라 제조된 압축 계수 측정으로부터의 응력 대 변형률의 플롯의 그래프이다.
도 41은 본원에 기재된 방법을 수행하는 데 유용한 몰드 구성을 예시한다.
도 42는 실시예 15에 기재된 바와 같은, 감압 단계 없이 제조된 부품인 부품 111을 나타내는 사진이다.
도 43은 실시예 15에 기재된 바와 같은, MFIM 공정에 따라 제조된 부품인 부품 87이다.
도 44는 실시예 15에 기재된 바와 같은 부품 111의 성형 공정 및 부품 87의 성형 공정을 위한 배럴 부피에 대한 사출 압력의 플롯이다.
도 45는 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16A의 단면 사진이다.
도 46은 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16AR의 단면 사진이다.
도 47은 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16B의 단면 사진이다.
도 48은 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16BR의 단면 사진이다.
도 49는 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16C의 단면 사진이다.
도 50은 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16CR의 단면 사진이다.
도 51은 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16D의 단면 사진이다.
도 52는 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16DR의 단면 사진이다.
도 53은 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16E의 단면 사진이다.
도 54는 실시예 16에 기재된 바와 같은, 부품 16ER의 단면 사진이다.
도 55는 실시예 17에 기재된 바와 같은, 감압을 이용하지 않고 제조된 부품 1의 사진이다.
도 56은 실시예 17에 기재된 바와 같은, 0.5초의 감압 시간으로 제조된 부품 2의 단면 사진이다.
도 57은 실시예 17에 기재된 바와 같은, 7초의 감압 시간으로 제조된 부품 3의 단면 사진이다.
도 58은 실시예 18에 기재된 바와 같은, 절단 후 부품 1의 단면 사진이다.
도 59는 실시예 18에 기재된 바와 같은, 절단 후 부품 2의 단면 사진이다.
도 60은 1개의 감압 단계, 3개의 감압 단계 및 5개의 감압 단계로 실시예 19에 기재된 바와 같이 제조된 3개의 브릭 부품의 사진을 도시한다.
도 61은 1개의 감압 단계, 3개의 감압 단계 및 5개의 감압 단계로 실시예 19에 기재된 바와 같이 제조된 3개의 브릭 부품의 확대 이미지를 도시한다.
도 62는 1개의 감압 단계, 3개의 감압 단계 및 5개의 감압 단계를 이용해 실시예 19에 기재된 바와 같이 제조된 3개의 부품에 대해 측정된 압축 강도 대 압축 변형률의 플롯이다.
도 63은 1개의 감압 단계, 3개의 감압 단계 및 5개의 감압 단계를 이용해 실시예 19에 기재된 바와 같이 제조된 3개의 부품의 응력-변형률 테스트 동안 측정된 피크에서의 힘의 그래프 표현이다.
도 64는 1개의 감압 단계, 3개의 감압 단계 및 5개의 감압 단계를 이용해 실시예 19에 기재된 바와 같이 제조된 3개의 부품의 응력-변형률 테스트 동안 측정된 피크에서의 에너지의 그래프 표현이다.
도 65는 실시예 20에 기재된 바와 같이, 절단 후 구형의 SURLYN(TM) 부품의 단면의 사진 및 부품의 구면에 가까운 단면의 확대된 이미지를 도시한다.
도 66은 실시예 20에 기재된 바와 같이, 절단 후 구형 폴리에틸렌 부품의 단면의 사진 및 부품의 구면에 가까운 단면의 확대된 이미지를 도시한다.
도 67은 실시예 21에 기재된 바와 같이 제조된 두 부품의 사진이다.
도 68은 실시예 17에 기재된 바와 같은, 0.0009 GPa/sec의 탈압 속도를 적용한 후 10초의 감압 시간을 이용하여 성형된 네 번째 부품의 사진 이미지이다.
도 69는 실시예 17에 기재된 바와 같은, 0.0629 GPa/sec의 탈압 속도를 이용하여 성형된 다섯 번째 부품의 사진 이미지이다.
도 70은 실시예 22에 기재된 바와 같이 제조된 60개 블록 중 단면 블록인 블록(45)의 사진이다.
도 71은 실시예 22에 기재된 바와 같이 제조된 60개 블록 중 단면 블록인 블록(27)의 사진이다.
도 72는 실시예 22에 기재된 바와 같이 제조된 60개 블록 중 단면 블록인 블록(60)의 사진이다.
도 73은 실시예 22에 기재된 바와 같이 제조된 브릭으로 지어진 요새의 사진이다.
도 74는 실시예 23에 기재된 바와 같이 0%, 25%, 50%, 및 100% 재활용 플라스틱으로 제조된 부품의 단면의 사진 이미지와 우측에는 0% 및 100% 재활용 재료로 제조된 부품에 대한 단면의 확대 이미지를 나타낸다.
대응하는 참조 부호는 도면 전반에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
1A and 1B illustrate melt mixing equipment useful for carrying out the methods described herein.
Figure 2A is a photographic image of a part molded according to the standard foam molding process described in Example 1.
2B is a photographic image of a part molded according to the molten-foam injection molding (MFIM) process described in Example 1.
Figure 2C is a photographic image of a piece cut from a part manufactured according to the standard foam molding process described in Example 1.
2D is a photographic image of a piece cut from a part manufactured according to the MFIM process described in Example 1.
Figure 2E is a photographic image of a piece cut from a part manufactured according to the standard foam molding process described in Example 1.
2F is a photographic image of a piece cut from a part manufactured according to the MFIM process described in Example 1.
Figure 3A is a photographic image of a cross-section of Part A, as described in Example 2, manufactured according to a standard foam molding process and cut into two pieces to reveal the cross-section.
3B is a photographic image of a cross-section of Part B, as described in Example 2, manufactured according to the MFIM process and cut into two pieces to reveal the cross-section.
Figure 4A is a photographic image of a cross-section of Part C, as described in Example 2, manufactured according to the MFIM process and cut into two pieces to reveal the cross-section.
Figure 4B is a photographic image of a cross-section of Part D, as described in Example 2, manufactured according to a standard foam molding process and cut into two pieces to reveal the cross-section.
Figure 5 is a graph containing a plot of part density versus decompression volume for various decompression times for Test B as described in Example 3.
Figure 6 is a graph containing plots of strain versus time for parts made in Test A, Test B, and Test C as described in Example 4.
Figure 7 shows photographic images from various side views of Part A, Part B, and Part C as described in Example 4.
Figure 8 shows photographic images of the cross sections of Part A', Part B', Part C', and Part D' as described in Example 4.
Figure 9 is a drawing of two parts as described in Example 5.
Figure 10 is an isometric image of a tomography scan of a first part manufactured according to the MFIM process as described in Example 6.
Figure 11 is an image of the cross-sectional plane shown in Figure 10 as described in Example 6.
FIG. 12 is a graph including a plot of average cell size and cell count versus cell circularity for a first part manufactured as described in Example 6.
Figure 13 is a diagram of an X-ray tomography image of a cross section of a second (spherical) part as described in Example 6.
Figure 14 is a graph including a plot of average cell size and cell count versus cell circularity for a second (spherical) part manufactured as described in Example 6.
Figure 15 is a micrograph of the fracture surface of a fractured 3-inch diameter composite sphere prepared according to the MFIM process, as described in Example 7.
Figure 16 is a photomicrograph image of the fracture surface of fractured 3-inch diameter composite spheres prepared according to the MFIM process, as described in Example 7.
Figure 17 is a photomicrograph image of the fracture surface of fractured 3-inch diameter composite spheres prepared according to the MFIM process, as described in Example 7.
Figure 18 is a photomicrograph image of the fracture surface of fractured 3-inch diameter composite spheres prepared according to the MFIM process, as described in Example 7.
Figure 19 shows photomicrograph images of cross-sections of ISO bar parts made according to the standard foam molding process runs 10, 11, run 14, and run 15, as described in Example 8.
Figure 20 shows photomicrograph images of cross-sections of ISO bar parts made according to the MFIM process Runs 9, 10, Run 15, and Run 16, as described in Example 8.
Figure 21 shows a micrograph of a cross-section of an ISO bar part made according to the MFIM process of Run 9 and a stress-strain plot of a replica part made according to the MFIM process of Run 9, as described in Example 8.
Figure 22 shows a micrograph of a cross-section of an ISO bar part made according to the standard foam molding process of Run 10 and a stress-strain plot of a replica part made according to the standard foam molding process of Run 10, as described in Example 8. Includes.
Figure 23 includes two images from X-ray tomography of an ISO bar part manufactured according to the standard foam molding process in Run 15, as described in Example 8.
Figure 24 includes two images from X-ray tomography of an ISO bar part manufactured according to the MFIM process in Run 9, as described in Example 8.
Figure 25 is an image from an X-ray scan of a large tensile bar part manufactured according to the MFIM process, as described in Example 9.
Figure 26 includes cross-sections of eight large tensile bar parts manufactured according to the MFIM process, as described in Example 9.
Figure 27 is an X-ray tomography image of a large tensile bar made according to the MFIM process, as described in Example 9.
28 shows a series of Contains a series of images.
29 includes a plot of cell coefficient versus depth for a tensile bar part made according to the MFIM process and a plot of cell coefficient versus depth for a tensile bar part made according to a standard foam molding process, as described in Example 10. This is a graph that does.
30 is a plot of cell circularity versus depth for tensile bar parts made according to the MFIM process and a plot of cell circularity versus depth for tensile bar parts made according to the standard foam molding process, as described in Example 10. It is a graph containing .
31 includes a plot of cell size versus depth for a tensile bar part made according to the MFIM process and a plot of cell size versus depth for a tensile bar part made according to a standard foam molding process, as described in Example 10. This is a graph that does.
Figure 32 is a photograph of Sample 20 prepared according to the reverse MFIM process, as described in Example 12.
33 is a photograph of Sample 10 prepared according to the MFIM process, as described in Example 12.
Figure 34 is a photograph showing a cross-section of Sample 20 prepared according to the reverse MFIM process, as described in Example 12.
Figure 35 is a photograph showing a cross-section of Sample 10 prepared according to the MFIM process, as described in Example 12.
Figure 36 is a plot of cell count versus depth (distance from surface) for Sample 10 (MFIM) and Sample 20 (Inverse MFIM) as described in Example 12.
Figure 37 is a plot of cell size versus depth (distance from surface) for Sample 10 (MFIM) and Sample 20 (Inverse MFIM) as described in Example 12.
Figure 38 is a graph including a plot of average stress versus strain for sample 10 (MFIM) and a plot for sample 20 (inverse MFIM) from compressive modulus measurements, as described in Example 12.
Figure 39 is a graph including a plot of average stress versus strain for sample 10 (MFIM) and a plot for sample 20 (inverse MFIM) from bending modulus measurements, as described in Example 12.
Figure 40 is a graph of a plot of stress versus strain from compression modulus measurements made of three metallocene polyethylene (mPE) materials of different densities and made according to the MFIM process, as described in Example 14.
Figure 41 illustrates a mold configuration useful for performing the methods described herein.
Figure 42 is a photograph showing part 111, a part manufactured without the depressurization step, as described in Example 15.
Figure 43 is part 87, a part manufactured according to the MFIM process, as described in Example 15.
Figure 44 is a plot of injection pressure versus barrel volume for the molding process of part 111 and the molding process of part 87 as described in Example 15.
Figure 45 is a cross-sectional photograph of part 16A, as described in Example 16.
Figure 46 is a cross-sectional photograph of part 16AR, as described in Example 16.
Figure 47 is a cross-sectional photograph of part 16B, as described in Example 16.
Figure 48 is a cross-sectional photograph of part 16BR, as described in Example 16.
Figure 49 is a cross-sectional photograph of part 16C, as described in Example 16.
Figure 50 is a cross-sectional photograph of part 16CR, as described in Example 16.
Figure 51 is a cross-sectional photograph of part 16D, as described in Example 16.
Figure 52 is a cross-sectional photograph of component 16DR, as described in Example 16.
Figure 53 is a cross-sectional photograph of part 16E, as described in Example 16.
Figure 54 is a cross-sectional photograph of component 16ER, as described in Example 16.
Figure 55 is a photograph of Part 1 manufactured without reduced pressure, as described in Example 17.
Figure 56 is a cross-sectional photograph of Part 2, manufactured with a decompression time of 0.5 seconds, as described in Example 17.
Figure 57 is a cross-sectional photograph of Part 3, manufactured with a decompression time of 7 seconds, as described in Example 17.
Figure 58 is a cross-sectional photograph of Part 1 after cutting, as described in Example 18.
Figure 59 is a cross-sectional photograph of Part 2 after cutting, as described in Example 18.
Figure 60 shows a photograph of three brick parts made as described in Example 19 with one decompression step, three decompression steps, and five decompression steps.
Figure 61 shows enlarged images of three brick parts made as described in Example 19 with 1 decompression step, 3 decompression steps, and 5 decompression steps.
Figure 62 is a plot of compressive strength versus compressive strain measured for three parts manufactured as described in Example 19 using one decompression step, three decompression steps, and five decompression steps.
Figure 63 is a graphical representation of the force at peak measured during stress-strain testing of three parts manufactured as described in Example 19 using one decompression step, three decompression steps, and five decompression steps.
Figure 64 is a graphical representation of the energy at peaks measured during stress-strain testing of three parts manufactured as described in Example 19 using one decompression step, three decompression steps, and five decompression steps.
Figure 65 shows a photograph of a cross-section of a spherical SURLYN(TM) part after cutting and an enlarged image of a near-spherical cross-section of the part, as described in Example 20.
Figure 66 shows a photograph of a cross-section of a spherical polyethylene part after cutting and a magnified image of a near-spherical cross-section of the part, as described in Example 20.
Figure 67 is a photograph of two parts manufactured as described in Example 21.
Figure 68 is a photographic image of a fourth part formed using a depressurization rate of 0.0009 GPa/sec followed by a depressurization time of 10 seconds, as described in Example 17.
Figure 69 is a photographic image of the fifth part molded using a depressurization rate of 0.0629 GPa/sec, as described in Example 17.
Figure 70 is a photograph of block 45, which is a cross-sectional block out of 60 blocks manufactured as described in Example 22.
Figure 71 is a photograph of block 27, a cross-sectional block out of 60 blocks manufactured as described in Example 22.
72 is a photograph of block 60, which is a cross-sectional block among 60 blocks manufactured as described in Example 22.
Figure 73 is a photograph of a fort built with bricks manufactured as described in Example 22.
74 is a photographic image of a cross-section of parts made from 0%, 25%, 50%, and 100% recycled plastic as described in Example 23, and on the right, cross-sections for parts made from 0% and 100% recycled material. Shows an enlarged image of .
Corresponding reference signs indicate corresponding parts throughout the drawings.

비록 본 개시내용이 바람직한 실시형태에 대한 참조를 제공하기는 하지만, 당업자는 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항에 있어서의 변화가 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 다양한 실시형태가 도면을 참조로 하여 상세하게 기재될 것이며, 유사한 참조 번호는 몇몇 도면에 걸쳐 유사한 부품 및 조립물을 나타낸다. 다양한 실시형태에 대한 언급은 본원에 첨부된 청구항의 범주를 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에 제시된 임의의 실시예는 제한을 의도하지 않으며, 단지 첨부된 청구항에 대한 많은 가능한 실시형태 중 일부를 제시한다.Although this disclosure provides reference to preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Various embodiments will be described in detail with reference to the drawings, with like reference numbers indicating like parts and assemblies throughout the several drawings. References to various embodiments do not limit the scope of the claims appended hereto. Additionally, any embodiments presented herein are not intended to be limiting, but merely suggest some of the many possible embodiments pertinent to the appended claims.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하여 본 문헌이 우선할 것이다. 바람직한 방법 및 물질이 이하 기재되나, 본원에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질이 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있다. 본원에 언급된 모든 문헌, 특허 출원, 특허 및 다른 참고 문헌은 본원에서 그 전체가 참조 인용된다. 본원에 개시된 물질, 방법 및 실시예는 단지 예시적이고 제한을 의도하지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art. In case of conflict, this document, including definitions, will control. Preferred methods and materials are described below, but methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention. All publications, patent applications, patents and other references mentioned herein are hereby incorporated by reference in their entirety. The materials, methods and examples disclosed herein are illustrative only and are not intended to be limiting.

본원에서 사용되는, "연속적 중합체 매트릭스", "열가소성 중합체 매트릭스", "용융된 중합체 매트릭스" 및 유사한 용어를 포함하여 "중합체 매트릭스"는, 연속적 고체 또는 용융된 열가소성 중합체상 또는 연속상을 한정하는 소정량의 고체 또는 용융된 열가소성 중합체를 나타낸다.As used herein, “polymer matrix,” including “continuous polymer matrix,” “thermoplastic polymer matrix,” “molten polymer matrix ,” and similar terms, refers to a continuous solid or molten thermoplastic polymer phase or element that defines a continuous phase. Indicates the quantity of solid or molten thermoplastic polymer.

본원에서 사용되는, "용융된 혼합물"은 용융된 열가소성 중합체 또는 용융된 열가소성 중합체의 혼합물을 의미하며, 선택적으로 용융된 열가소성 중합체 또는 이의 혼합물과 혼합된 하나 이상의 추가적 물질을 포함한다.As used herein, “ molten mixture ” means a molten thermoplastic polymer or a mixture of molten thermoplastic polymers, optionally including one or more additional substances admixed with the molten thermoplastic polymer or mixture thereof.

본원에서 사용되는, "용융된 뉴마틱 혼합물"은 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원의 혼합물을 의미하며, 중합체는 이의 용융 온도 초과의 온도이고 혼합물의 온도는 뉴마토겐 공급원의 임계 온도를 초과하고, 또한 혼합물은 뉴마토셀을 갖지 않거나 뉴마토셀을 실질적으로 갖지 않는 것을 특징으로 한다. 용융된 뉴마틱 혼합물은 뉴마토셀 형성을 방지하거나, 뉴마토셀 형성을 실질적으로 방지하거나, 뉴마토겐 공급원이 기체 또는 초임계 액체로서 열가소성 중합체 내에 용해 또는 분산되게 하기에 충분한 압력 하에 존재한다. 용융된 뉴마틱 혼합물과 관련하여 "뉴마토셀 형성을 실질적으로 방지", "뉴마토셀을 실질적으로 갖지 않음" 및 유사한 용어는, 압력 조건이 용융된 혼합물에서 뉴마토셀 형성을 방지하는 데 사용될 수 있는 한편, 공정 장비에서의 결함, 부품의 마멸 등이 가압 용융된 혼합물을 수득 및 유지하는 것을 전반적으로 방해하지 않는 의도하지 않은 압력 상실을 야기할 수 있음을 의미한다.As used herein, " molten pneumatic mixture " means a mixture of a thermoplastic polymer and a pneumatic source, wherein the polymer is at a temperature above its melting temperature and the temperature of the mixture is above the critical temperature of the pneumatogen source; The mixture is also characterized by being free of pneumatocytes or substantially free of pneumatocytes. The molten pneumatic mixture is under a pressure sufficient to prevent pneumatic cell formation, substantially prevent pneumatic cell formation, or cause the pneumatogen source to dissolve or disperse within the thermoplastic polymer as a gas or supercritical liquid. “Substantially preventing pneumatic cell formation,” “substantially free of pneumatic cells,” and similar terms, with respect to molten pneumatic mixtures, mean that the pressure conditions will be used to prevent pneumatic cell formation in the molten mixture. On the other hand, it means that defects in process equipment, wear and tear of parts, etc. can cause unintended pressure losses that do not generally interfere with obtaining and maintaining a pressurized molten mixture.

본원에서 사용되는, "발포체", "중합체 발포체", "열가소성 중합체 발포체", "용융된 발포체", "용융된 중합체 발포체" 및 유사한 용어는, 일반적으로 그 안에 분산된 불연속상으로서 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 나타낸다.As used herein, “ foam ,” “polymer foam,” “thermoplastic polymer foam,” “molten foam,” “melted polymer foam,” and similar terms generally refer to a plurality of pneumatites as discontinuous phases dispersed therein. It represents a continuous polymer matrix defining the cell.

본원에서 사용되는, 용어 "뉴마토셀"은 연속적 열가소성 중합체 매트릭스에 의해 한정되고 이에 의해 둘러싸여진 별개의 공극을 의미한다.As used herein, the term “ pneumatocell ” refers to discrete pores defined by and surrounded by a continuous thermoplastic polymer matrix.

본원에서 사용되는, 용어 "뉴마토겐"은 용융된 열가소성 중합체 매트릭스 내의 뉴마토셀을 한정할 수 있는 기체 화합물을 의미한다.As used herein, the term “ pneumatogen ” refers to a gaseous compound capable of defining pneumatocytes in a molten thermoplastic polymer matrix.

본원에서 사용되는, 용어 "임계 온도"는 뉴마토겐 공급원이 대기압에서 뉴마토겐을 생성하는 온도를 의미한다.As used herein, the term “ critical temperature ” means the temperature at which a pneumatogen source produces pneumatogen at atmospheric pressure.

본원에서 사용되는, 용어 "뉴마토겐 공급원"은, 열가소성 중합체 매트릭스 내에 첨가되거나 그 내에 존재하는, 예컨대 매트릭스에 용해되고/되거나 그 안에 초임계 유체로서 존재하거나; 화학적 반응에 의해 뉴마토겐을 생성하는 유기 화합물의 형태이거나; 이들의 조합인 잠복, 잠재, 또는 초기 뉴마토겐을 나타내거나; 뉴마토겐 공급원은 뉴마토겐이거나, 뉴마토겐이 되거나, 뉴마토겐 공급원의 특징적인 임계 온도에서 뉴마토겐을 생성한다.As used herein, the term “ pneumatogen source ” means added to or present within a thermoplastic polymer matrix, such as dissolved in the matrix and/or present therein as a supercritical fluid; It is in the form of an organic compound that produces pneumatogens by a chemical reaction; represents a latent, latent, or early pneumatogen, or a combination thereof; The pneumatogen source is pneumatogen, becomes pneumatogenic, or produces pneumatogen at a critical temperature characteristic of the pneumatogen source.

본원에서 사용되는, 용어 "급속 탈압"은 0.01 GPa/s 초과, 예컨대 0.01 GPa/s 내지 5 GPa/s의 속도로 발생하는 압력 강하를 의미한다.As used herein, the term “rapid depressurization” means a pressure drop that occurs at a rate greater than 0.01 GPa/s, such as between 0.01 GPa/s and 5 GPa/s.

본원에서 사용되는, 용어 "높은 배압"은 500 kPa 이상의 배압, 예컨대 500 kPa 내지 25 MPa의 배압을 의미하며, 추가로 배압은 예를 들어 탈압을 시작하는 사출 성형기의 배럴 전체 또는 수집 구역에서 필요한 압력의 임계량이다.As used herein, the term "high back pressure" means a back pressure of 500 kPa or more, such as between 500 kPa and 25 MPa, and further back pressure is, for example, the pressure required across the barrel or in the collection area of the injection molding machine to initiate depressurization. is the critical mass of

본원에서 사용되는, 용어 "포함하다", "포함한다", "갖는", "갖는다", "할 수 있다", "함유한다" 및 이의 변형은, 추가적 작용 또는 구조의 가능성을 배제하지 않는 개방형 전환 구, 용어 또는 단어이도록 의도된다. 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수 인용을 포함한다. 본 개시내용은 또한 명시적으로 제시되는지 여부와 상관없이, 본원에 제시된 실시형태 또는 요소를 "포함하는", "이로 이루어지는" 및 "본질적으로 이로 이루어지는" 다른 실시형태를 고려한다.As used herein, the terms “comprise,” “includes,” “having,” “have,” “may,” “contains,” and variations thereof are open ended and do not exclude the possibility of additional actions or structures. It is intended to be a transitional phrase, term, or word. Singular forms include plural references unless the context clearly indicates otherwise. This disclosure also contemplates other embodiments that “comprise,” “consist of,” and “consist essentially of” the embodiments or elements set forth herein, whether or not explicitly set forth therein.

본원에서 사용되는, 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는, 이후 기재된 이벤트 또는 상황이 발생할 수 있지만 반드시 그러해야 하는 것은 아니고, 상세한 설명은 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우 및 그렇지 않은 경우를 포함함을 의미한다.As used herein, the term “optional” or “optionally” means that a subsequently described event or circumstance may but does not have to occur, and that the detailed description includes instances where the event or circumstance occurs and instances where it does not. do.

본원에서 사용되는, 본 개시내용의 실시형태를 기재하는 데 사용된, 조성물 중 성분의 양, 농도, 부피, 공정 온도, 공정 시간, 수율, 흐름 속도, 압력, 및 유사한 값, 및 이의 범위를 수식하는 용어 "약"은, 예를 들어 화합물, 조성물, 농축물 또는 사용 제형의 제조에 사용된 전형적 측정 및 취급 과정을 통해; 이러한 과정에서의 우연한 오류를 통해; 방법을 수행하는 데 사용된 출발 물질 또는 성분의 제조사, 공급원 또는 순도, 및 유사 근접한 고려사항의 차이를 통해 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 나타낸다. 용어 "약"은 또한 특정 초기 농도 또는 혼합물을 갖는 제형의 에이징으로 인해 상이한 양, 및 특정 초기 농도 또는 혼합물을 갖는 제형의 혼합 또는 가공으로 인해 상이한 양을 포함한다. 용어 "약"에 의해 수식되는 경우, 본원에 첨부된 청구항은 이러한 양에 대한 등가를 포함한다. 또한 "약"이 값의 범위를 기재하는 데 사용된 경우, 예를 들어 "약 1 내지 5"의 언급은 문맥에 의해 명시적으로 제한되지 않는 한, "1 내지 5" 및 "약 1 내지 약 5" 및 "1 내지 약 5" 및 "약 1 내지 5"를 의미한다.As used herein, the amounts, concentrations, volumes, process temperatures, process times, yields, flow rates, pressures, and similar values of components in the composition, and ranges thereof, are used to describe embodiments of the disclosure. The term “about” means, for example, through typical measuring and handling procedures used in the preparation of a compound, composition, concentrate or dosage form for use; Through accidental errors in this process; Indicates changes in numerical quantities that may occur through differences in manufacturer, source, or purity of the starting materials or ingredients used in carrying out the method, and similar proximate considerations. The term “about” also includes different amounts due to aging of a formulation with a particular initial concentration or mixture, and different amounts due to mixing or processing of a formulation with a particular initial concentration or mixture. When modified by the term “about,” the claims appended hereto include equivalents to such amounts. Additionally, when “about” is used to describe a range of values, for example, references to “about 1 to 5” are replaced with “1 to 5” and “about 1 to about 5,” unless explicitly limited by context. 5" and "1 to about 5" and "about 1 to 5."

본원에서 사용되는, 용어 "실질적으로"는, 용어가 미국 특허법에서 해석되는 바와 같이 "본질적으로 이로 이루어지는"을 의미하고, 미국 특허법에서 해석되는 바와 같이 "이로 이루어지는"을 포함한다. 예를 들어, 명시된 화합물 또는 물질이 "실질적으로 없는" 조성물은, 이러한 화합물 또는 물질이 없을 수 있거나, 비의도된 오염, 부반응 또는 불완전한 정제를 통해서와 같이 존재하는 부수적 양의 이러한 화합물 또는 물질을 가질 수 있다. "부수적 양"은 미량의, 측정불가능한 양, 값 또는 특성을 방해하지 않는 양, 또는 문맥에서 제공되는 바와 같은 일부 다른 양을 의미할 수 있다. 제공된 구성성분의 목록을 "오로지 실질적으로" 갖는 조성물은, 오로지 이러한 구성성분만으로 이루어질 수 있거나, 존재하는 미량의 일부 다른 구성성분을 가질 수 있거나, 조성물의 특성에 실질적으로 영향을 주지 않는 하나 이상의 추가적 구성성분을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어 본 개시내용의 실시형태를 기재하는 데 사용된, 조성물의 성분의 유형 또는 양, 특성, 측정가능한 양, 방법, 값, 또는 범위를 수식하는 "실질적으로"는, 의도된 조성, 특성, 양, 방법, 값 또는 범위를 무효화하는 방식으로 전체 언급된 조성, 특성, 양, 방법, 값 또는 이의 범위에 영향을 주지 않는 변화를 나타낸다. 용어 "실질적으로"에 의해 수식되는 경우, 본원에 첨부된 청구항은 이러한 정의에 따른 등가물을 포함한다.As used herein, the term “substantially” means “consisting essentially of” as that term is interpreted in the United States patent law, and includes “consisting essentially of” as that term is interpreted in the United States patent law. For example, a composition that is “substantially free” of a specified compound or substance may be free of such compound or substance or may contain incidental amounts of such compound or substance present, such as through unintended contamination, side reactions, or incomplete purification. You can have it. “Incidental amount” may mean a trace, immeasurable amount, an amount that does not interfere with the value or characteristic, or some other amount as provided by the context. A composition having “substantially” a given list of ingredients may consist solely of these ingredients, may have trace amounts of some other ingredients present, or may contain one or more additional ingredients that do not materially affect the properties of the composition. It may have constituents. Additionally, "substantially", for example, used to describe embodiments of the present disclosure, to modify the type or amount, property, measurable amount, method, value, or range of a component of the composition, refers to the intended composition. , indicates a change that does not affect the overall stated composition, property, amount, method, value, or range thereof in a way that invalidates the property, quantity, method, value, or range. When modified by the term “substantially,” the claims appended hereto include equivalents under that definition.

본원에서 사용되는, 임의의 언급된 값의 범위는 범위 이내의 모든 값을 고려하고, 언급된 범위 이내의 실수 값인 종점을 갖는 임의의 하위-범위를 언급하는 청구항에 대한 지지로서 해석되어야 한다. 가상의 예시적 예로써, 1 내지 5의 범위의 본 명세서에서의 개시는 하기 범위 중 어느 하나에 대해 청구항을 지지하는 것으로 여겨질 것이다: 1 내지 5; 1 내지 4; 1 내지 3; 1 내지 2; 2 내지 5; 2 내지 4; 2 내지 3; 3 내지 5; 3 내지 4; 및 4 내지 5.As used herein, any stated range of values considers all values within the range and should be construed as support for claims reciting any sub-range with endpoints that are real values within the stated range. By way of hypothetical illustrative example, the disclosure herein of a range from 1 to 5 will be deemed to support claims for any one of the following ranges: 1 to 5; 1 to 4; 1 to 3; 1 to 2; 2 to 5; 2 to 4; 2 to 3; 3 to 5; 3 to 4; and 4 to 5.

본원에 개시된 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체의 압출 방법은, 압출기의 제1 말단에 위치된 주입구에 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 첨가하는 단계; 압출기에서 상기 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 가열 및 혼합하여 용융된 뉴마틱 혼합물을 형성하는 단계, 이때 용융된 뉴마틱 혼합물의 온도는 뉴마토겐 공급원의 임계 온도를 초과함; 압출기의 제2 말단에 근접하여 배치된 압출기의 배럴 영역에서 상기 용융된 뉴마틱 혼합물의 양을 수집하는 단계; 배럴 영역에서 팽창 부피를 형성하는 단계, 이때 형성은 배럴 영역에서의 압력 강하를 야기함; 압력 강하 이후 일정 기간이 경과하게 하는 단계; 및 압출기로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하는 단계를 포함하거나, 본질적으로 이로 이루어지거나, 이로 이루어진다.In embodiments disclosed herein, a method for extruding a molten polymer foam includes adding a thermoplastic polymer and a pneumatogen source to an inlet located at the first end of the extruder; heating and mixing the thermoplastic polymer and the pneumatic source in an extruder to form a molten pneumatic mixture, wherein the temperature of the molten pneumatic mixture exceeds the critical temperature of the pneumatic source; collecting an amount of the molten pneumatic mixture in a barrel region of the extruder disposed proximate the second end of the extruder; forming an expansion volume in the barrel area, wherein the formation causes a pressure drop in the barrel area; allowing a certain period of time to elapse after the pressure drop; and dispensing the molten polymer foam from the extruder.

실시형태에서, 압출기는 선택적으로 하나 이상의 추가적 물질 예컨대 충전제, 조핵제, 희석제, 안정화제, 증백제 등과 함께, 열가소성 중합체 및 이들의 혼합물을 용융, 혼합 및 분배하기 위해 고안되고 이에 적합화된 임의의 기계이며; 또한 압출기는 혼합된, 용융된 물질의 덩어리를 수집하기 위한 수집 구역을 포함하고, 또한 압력 강하와 결부된 수집 구역에서의 팽창 부피의 형성이 가능하다. 압출기는 산업에서 잘 알려져 있고, 용융된 열가소성 중합체의 용융, 혼합 및 조작에 널리 사용된다. 실시형태에서, 상기 압출기는 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원의 혼합물의 용융, 혼합 및 분배에 적합화되고 이를 위해 고안된다. 이러한 압출기는 용융된 뉴마틱 혼합물에서 뉴마토셀 형성을 방지하거나 실질적으로 방지하기에 충분한 압력 하에 용융된 뉴마틱 혼합물을 수득하도록 적합화된다In an embodiment, the extruder may be any one designed and suitable for melting, mixing and dispensing thermoplastic polymers and mixtures thereof, optionally together with one or more additional substances such as fillers, nucleating agents, diluents, stabilizers, brighteners, etc. It is a machine; The extruder also includes a collection zone for collecting the mass of mixed, molten material, and also allows for the formation of an expansion volume in the collection zone coupled with a pressure drop. Extruders are well known in industry and are widely used for melting, mixing and manipulating molten thermoplastic polymers. In an embodiment, the extruder is adapted and designed for melting, mixing and dispensing mixtures of thermoplastic polymers and pneumatogen sources. Such extruders are adapted to obtain a molten pneumatic mixture under pressure sufficient to prevent or substantially prevent pneumatic cell formation in the molten pneumatic mixture.

실시형태에서, 본 발명의 방법을 수행하는 데 유용한 압출기는 고체 열가소성 중합체를 수용하고, 또한 이의 용융 및 혼합을 수행하기 위해 고안되고 적합화된, 압출기의 "배럴"로서 당업계에서 나타내어지는 내부 부피를 포함한다. 실시형태에서, 상기 압출기는 고체 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 또는 뉴마토겐 공급원을 수용하고, 또한 적어도 중합체의 용융을 수행하고 뉴마토겐 또는 뉴마토겐 공급원과 용융된 중합체를 혼합하여 용융된 뉴마틱 혼합물을 수득하기 위해 고안된 내부 부피를 한정한다. 실시형태에서, 압출기는 용융된 뉴마틱 혼합물 물질의 덩어리를 수집하기 위한 수집 구역을 추가로 포함한다. 실시형태에서, 압출기는 압력 강하와 결부된 수집 구역에서의 팽창 부피를 형성하는 수단을 추가로 포함한다.In an embodiment, an extruder useful for carrying out the process of the present invention has an internal volume, referred to in the art as a “barrel” of the extruder, designed and adapted to receive the solid thermoplastic polymer and to effect melting and mixing thereof. Includes. In an embodiment, the extruder receives a solid thermoplastic polymer and a pneumatogen or pneumatogen source and further at least performs melting of the polymer and mixes the pneumatogen or pneumatogen source with the molten polymer to form a molten pneumatic Define the internal volume designed to obtain the mixture. In an embodiment, the extruder further includes a collection zone for collecting lumps of molten pneumatic mixture material. In an embodiment, the extruder further comprises means for forming an expansion volume in the collection zone coupled with a pressure drop.

실시형태에서, 압출기는 사출 성형기이다. 실시형태에서, 압출기는 일리노이주 샴버그 소재의 Plustech Inc.에 의해 시판되는 SODICK™ 성형기이다. 실시형태에서, 압출기는 "배럴"로서 당업계에 알려진, 내부 부피 내에 배치된 "스크류"로서 당업계에 알려진 1 또는 2개의 부재를 포함한다. 실시형태에서, 스크류는 전체적으로 직원기둥(right circular cylindrical) 형상을 갖고, 또한 "플라이트(flight)"로 나타내어지는 하나 이상의 돌출 나사산 부재를 포함한다. 일부 실시형태에서, 압출기는 이의 축 주변의 원기둥의 회전, 그 축을 따른 원기둥의 측면 이동, 또는 회전 및 측면 이동 모두를 포함하는 조합된 이동을 위한 배럴 내에 이동가능하게 배치된 하나의 스크류를 포함하는 것으로 정의된 단스크류 압출기이다. 다른 실시형태에서, 압출기는 실질적으로 평행하고 서로에 대해 근접 관계로 배럴 내에 이동가능하게 배치된 2개의 스크류를 포함하는 것으로 정의되는 이스크류 압출기이고, 또한 여기서 각각의 스크류는 그 축 주변의 원기둥의 회전, 그 축을 따른 원기둥의 측면 이동, 또는 회전 및 측면 이동 모두를 포함하는 조합된 이동을 위해 배럴 내에 이동가능하게 배치된다. 이스크류 압출기의 스크류는 또한 역회전 방식으로 돌 때 스크류의 작용이 배럴 내에 배치된 용융된 열가소성 중합체의 고안된 혼합 및 수송 패턴을 한정하도록 배열된다.In an embodiment, the extruder is an injection molding machine. In an embodiment, the extruder is a SODICK™ molder sold by Plustech Inc., Schaumburg, Illinois. In an embodiment, the extruder includes one or two members, known in the art as “barrels”, disposed within an internal volume, known in the art as “screws”. In an embodiment, the screw has an overall right circular cylindrical shape and also includes one or more protruding threaded members, referred to as “flights”. In some embodiments, the extruder comprises one screw movably disposed within the barrel for rotation of the cylinder about its axis, lateral movement of the cylinder along its axis, or combined movement including both rotation and lateral movement. It is a single screw extruder defined as: In another embodiment, the extruder is a two-screw extruder, which is defined as comprising two screws movably disposed within the barrel in substantially parallel and proximate relation to each other, wherein each screw extends a cylindrical axis about its axis. It is movably disposed within the barrel for rotation, lateral movement of the cylinder along its axis, or combined movement including both rotation and lateral movement. The screw of a two-screw extruder is also arranged so that when turned in a counter-rotating manner, the action of the screw defines a designed mixing and transport pattern of the molten thermoplastic polymer disposed within the barrel.

실시형태에서, 압출기는 또한 고체 열가소성 중합체를 수용하도록 적합화되고 고안된다. 실시형태에서, 압출기의 배럴은 또한 압출기의 제1 말단 근처에 위치되고 배럴에 고체 열가소성 중합체를 첨가하도록 적합화된 주입구를 포함함으로써 고체 열가소성 중합체를 수용하도록 적합화되고 고안된다. 고체 열가소성 중합체는 임의의 적합한 포맷, 예를 들어 모두 당업자에게 친숙한 포맷인 비드, 펠릿, 분말, 리본 또는 블록으로 주입구에 첨가된다. 실시형태에서, 압출기는 압출기의 내부 부피에 하나 이상의 고체, 액체 또는 기체를 포함하는 하나 이상의 추가적 물질을 첨가 또는 도입하기 위해, 또한 하나 이상의 추가적 물질과 열가소성 중합체를 혼합하기 위해 고안되고 적합화된 제2, 제3 또는 심지어 제4 또는 그 이상의 수의 주입구를 포함한다. 압출기의 내부 부피는 열가소성 중합체 및 선택적으로 하나 이상의 추가적 물질을 수용하고, 함유하고, 용융시키고; 열가소성 중합체 및 선택적 하나 이상의 추가적 물질을 열, 전단 및 혼합에 적용하여 용융된 혼합물을 형성하는 한편, 동시에 일반적으로 이의 제1 말단으로부터 이의 제2 말단으로 진행하는 방향으로 용융된 혼합물을 수송하기 위해 적합화된다. 압출기가 단스크류 압출기 또는 이스크류 압출기인 실시형태에서, 전단, 혼합 및 수송은 스크류의 회전 또는 2개의 스크류의 역회전에 의해 달성된다.In embodiments, the extruder is also adapted and designed to accommodate solid thermoplastic polymers. In an embodiment, the barrel of the extruder is also adapted and designed to receive the solid thermoplastic polymer by including an inlet located near the first end of the extruder and adapted to add the solid thermoplastic polymer to the barrel. The solid thermoplastic polymer is added to the inlet in any suitable format, such as beads, pellets, powders, ribbons or blocks, all formats familiar to those skilled in the art. In an embodiment, the extruder is an extruder designed and adapted for adding or introducing one or more additional substances comprising one or more solids, liquids or gases into the internal volume of the extruder and for mixing the thermoplastic polymer with one or more additional substances. It includes a second, third or even fourth or more number of injection ports. The internal volume of the extruder receives, contains, and melts the thermoplastic polymer and optionally one or more additional materials; Suitable for subjecting the thermoplastic polymer and optionally one or more additional materials to heat, shear and mixing to form a molten mixture while simultaneously transporting the molten mixture in a generally proceeding direction from its first end to its second end. I get angry. In embodiments where the extruder is a single-screw extruder or a two-screw extruder, shearing, mixing and transport are achieved by rotation of the screw or counter-rotation of two screws.

실시형태에서, 압출기 내부 부피 또는 이의 일부는 하나 이상의 열원에 의해 둘러싸이거나 일부 둘러싸인다. 압출기의 내부 부피를 가열하는 데 적절히 적합화된 열원은, 다양한 실시형태에서, 가열된 물 자켓(heated water jacket), 가열된 오일 자켓(heated oil jacket), 전기 저항 히터, 개방형 또는 자켓형 화염, 또는 또다른 열원을 포함한다. 열원은 압출기의 내부 부피에서 온도를 상승시키도록 작동가능하다. 온도는 열가소성 중합체를 용융시키고/시키거나 압출기의 내부 부피의 일부 내에서 원하는 온도를 유지하기 위해 작업자에 의해 적절히 선택된다. 실시형태에서, 압출기는 하나 초과의 열원을 포함하도록 적합화되며, 열원은 당업자가 내부 부피 내의 온도 "구획(zone)"의 범위를 제공할 수 있도록 독립적으로 작동가능하다. 추가적 온도 구획은 이의 주입구에 하나 이상의 물질을 첨가하거나 이의 배출구로부터 하나 이상의 물질을 분배하는 것과 관련하여 일부 압출기에 포함될 수 있다. 실시형태에서, 하나 이상의 온도 구획 내의 온도는 열가소성 중합체 및 선택적으로 하나 이상의 추가적 물질의 용융, 혼합, 전단, 및 수송의 증가된 제어 및 최적화를 위해 작업자에 의해 설정된다.In an embodiment, the extruder internal volume, or a portion thereof, is surrounded or partially surrounded by one or more heat sources. Heat sources suitably adapted to heat the internal volume of the extruder include, in various embodiments, a heated water jacket, a heated oil jacket, an electrical resistance heater, an open or jacketed flame, or another heat source. The heat source is operable to increase the temperature in the internal volume of the extruder. The temperature is appropriately selected by the operator to melt the thermoplastic polymer and/or maintain the desired temperature within a portion of the internal volume of the extruder. In embodiments, the extruder is adapted to include more than one heat source, the heat sources being independently operable so that one skilled in the art can provide a range of temperature "zones" within the internal volume. Additional temperature zones may be included in some extruders in connection with adding one or more substances to their inlet or dispensing one or more substances from their outlet. In embodiments, the temperature within one or more temperature zones is set by the operator for increased control and optimization of melting, mixing, shearing, and transport of the thermoplastic polymer and, optionally, one or more additional materials.

압출기는 통상적으로 용융된 혼합물의 가열, 혼합 및 수송 동안 그 내부 부피 내에 압력을 적용하고 유지하도록 고안되고 적합화된다. 실시형태에서, 압출기는 용융된 혼합물의 가열, 혼합 및 수송 동안 내부 부피 또는 배럴 내에 제1 압력을 적용하고 유지하도록 고안되고 적합화된다. 실시형태에서, 용융된 뉴마틱 혼합물의 가열, 혼합 및 수송 동안 배럴 내부의 압력은 배럴로부터의 용융된 뉴마틱 혼합물의 누출을 방지하거나 실질적으로 방지하기에 충분하다. 실시형태에서, 배럴 내의 압력은 배럴 내의 온도가 뉴마토겐 공급원의 임계 온도를 초과할 때 용융된 뉴마틱 혼합물이 뉴마토셀을 발생시키는 것을 방지하기에 충분하다. 실시형태에서, 배럴 내의 압력은 배럴 내의 온도가 뉴마토겐 공급원의 임계 온도를 초과할 때 용융된 뉴마틱 혼합물이 뉴마토셀을 발생시키는 것을 방지하기에 실질적으로 충분하다. 이 단락에 기재된 이와 같은 실시형태에서, "실질적으로"는 당업자에게 친숙한 바와 같은 압출기 및/또는 스크류의 제조사, 수명 또는 사용 방식으로 인해 배럴로부터의 의도되지 않은 물질의 누출 또는 의도되지 않은 압력 상실을 나타낸다. 또한 그러한 실시형태에서, "용융된 뉴마틱 혼합물이 뉴마토셀을 발생시키는 것을 방지하기에 충분한"의 문맥에서 "실질적으로"이란, 압력이 용융된 뉴마틱 혼합물에 대해 유지되는 동안, 예컨대 최대 10%의 적은 백분율의 뉴마토겐이 의도하지 않게 뉴마토셀을 형성할 수 있음을 의미하며; 하지만, 이는 뉴마토셀이 형성되는 것을 방지하기에 충분한 압력을 유지하는 것이 작업자의 목표임을 의미한다.Extruders are typically designed and adapted to apply and maintain pressure within their internal volume during heating, mixing and transport of the molten mixture. In embodiments, the extruder is designed and adapted to apply and maintain a first pressure within the interior volume or barrel during heating, mixing and transport of the molten mixture. In embodiments, the pressure within the barrel during heating, mixing and transport of the molten pneumatic mixture is sufficient to prevent or substantially prevent leakage of the molten pneumatic mixture from the barrel. In an embodiment, the pressure within the barrel is sufficient to prevent the molten pneumatic mixture from generating pneumatocytes when the temperature within the barrel exceeds the critical temperature of the pneumatogen source. In an embodiment, the pressure within the barrel is substantially sufficient to prevent the molten pneumatic mixture from generating pneumatocytes when the temperature within the barrel exceeds the critical temperature of the pneumatogen source. In such embodiments described in this paragraph, "substantially" means preventing unintended leakage of material or unintended loss of pressure from the barrel due to the manufacturer, age, or manner of use of the extruder and/or screw, as will be familiar to those skilled in the art. indicates. Also in such embodiments, “substantially” in the context of “sufficient to prevent the molten pneumatic mixture from developing pneumatic cells” means while the pressure is maintained against the molten pneumatic mixture, such as up to 10 This means that a small percentage of pneumatogens may unintentionally form pneumatocytes; However, this means that the operator's goal is to maintain enough pressure to prevent pneumocells from forming.

실시형태에서, 압출기의 배럴은 압출기로부터 용융된 혼합물을 분배하기 위한 준비로 소정량의 용융된 혼합물을 수집하기 위한 수집 구역을 포함한다. 용융된 혼합물의 덩어리는 사용자에 의해 선택된다. 실시형태에서, 용융된 혼합물은 용융된 뉴마틱 혼합물이다. 그러한 실시형태에서, 용융된 뉴마틱 혼합물의 덩어리를 압출기의 배럴의 수집 구역에서 수집하는 것을 기재하는 데 사용된 당업계의 용어는 "샷의 구축"으로 나타내어진다. 사출 성형 업계의 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 샷을 구축하기 위해, 용융된 뉴마틱 혼합물의 덩어리는, 용융된 뉴마틱 혼합물을 압출기의 제1 말단으로부터 제2 말단쪽으로 -즉, 수집 구역 쪽으로 그리고 수집 구역에- 스크류 또는 스크류들(또는 또다른 혼합 요소)의 회전에 의해 수송하고, 또한 원하는 용융된 뉴마틱 혼합물의 덩어리의 전체가 배럴의 수집 구역에 수집되고 배치될 때까지 용융된 뉴마틱 혼합물이 수집 구역에 축적되게 하는 것에 의해 수집된다. 수집 구역은 스크류 또는 스크류들과 압출기의 제2 말단 사이에 위치된다. 일부 실시형태에서 수집 구역은 배럴의 나머지와 가압 연통(pressurized communication)되는 한편, 다른 실시형태에서는 수집 구역을 압출기 배럴으로부터 밀봉하거나 가압식으로 단리시키기 위해, 예를 들어 o-링, 체크 링, 또는 스크류 또는 스크류들 주위에 환형으로 배치된 다른 밀봉 메커니즘을 제공하는 것에 의해, 수집 구역이 배럴의 나머지에 대해 가압식으로 단리된다.In an embodiment, the barrel of the extruder includes a collection zone for collecting a quantity of the molten mixture in preparation for dispensing the molten mixture from the extruder. The mass of molten mixture is selected by the user. In an embodiment, the molten mixture is a molten pneumatic mixture. In such embodiments, the art term used to describe collecting the mass of molten pneumatic mixture in the collection area of the barrel of the extruder is referred to as "construction of the shot." As will be understood by those skilled in the art of injection molding, to build a shot, a mass of molten pneumatic mixture is directed from the first end of the extruder to the second end - i.e., towards the collection area and To the collection zone - transporting the molten pneumatic mixture by rotation of a screw or screws (or another mixing element) until the entire mass of the desired molten pneumatic mixture is collected and placed in the collection zone of the barrel. It is collected by allowing it to accumulate in the collection area. The collection zone is located between the screw or screws and the second end of the extruder. In some embodiments the collection zone is in pressurized communication with the rest of the barrel, while in other embodiments the collection zone is sealed or pressurized away from the extruder barrel, for example with o-rings, check rings, or screws. or by providing another sealing mechanism arranged annularly around the screws, the collection area is pressurized and isolated from the rest of the barrel.

열가소성 중합체 발포체를 형성하기 위한 통상적인 사출 성형에서, 용융된 뉴마틱 혼합물의 덩어리, 또는 "샷"은 스크류 또는 스크류들(또는 또다른 혼합 요소)의 회전에 의해 수집 구역 쪽으로 그리고 수집 구역에, 용융된 뉴마틱 혼합물을 수송함으로써 수집 구역에 수집 또는 "구축"된다. 용융된 뉴마틱 혼합물의 전체 선택된 덩어리가 수집 구역 내에 배치될 때, 샷이 구축된다고 일컬어진다. 당업자는, 용융 혼합 장치, 예컨대 압출기의 기계적 요소 및 특징 또는 다른 용융 혼합 장치의 상기 상세한 설명, 및 또한 샷으로 용융된 뉴마틱 혼합물을 제조하고 수집하는 방법의 상기 상세한 설명은, 통상적인 장치 및 용융된 뉴마틱 혼합물을 제조하고 이의 샷을 구축하기 위해 그러한 장치를 사용하는 방법에 부합함을 이해할 것이다.In conventional injection molding to form thermoplastic polymer foams, a mass, or "shot", of molten pneumatic mixture is pushed toward and into a collection zone by rotation of a screw or screws (or another mixing element), causing the melt to melt. The pneumatic mixture is collected or "built up" in a collection area by transporting it. When the entire selected mass of molten pneumatic mixture is placed within the collection zone, a shot is said to be constructed. Those skilled in the art will understand that the above detailed description of the mechanical elements and features of a melt mixing device, such as an extruder or other melt mixing device, and also of the method of preparing and collecting the melted pneumatic mixture in shots, will be appreciated by It will be understood that the method of using such a device to prepare a pneumatic mixture and construct a shot thereof will be understood.

이러한 알려진 방법 및 장치에 부합하여, 용융된 뉴마틱 혼합물의 샷은, 혼합, 가열, 수송 및 수집 동안을 비롯하여 배럴에 존재하는 동안 및 또한 수집 구역 내에 배치된 동안, 통상적으로 뉴마토셀이 발생되는 것이 방지되거나 실질적으로 방지된다. 통상적으로, 원하는 샷이 수집 구역에서 수집될 때, 수집 구역과 압출기의 제2 말단에 위치된 배출구 사이에 위치된 노즐, 게이트, 도어(door) 또는 기타 이동성 배럴(일부 실시형태에서, 사출 성형 기술의 당업자에 의해 인식될 수 있는 바와 같은 차단 노즐)이 개방되어, 배럴로부터 배출구까지의 유체 접속을 제공하여 압출기로부터의 샷을 분배한다. 일부 실시형태에서, 게이트 또는 도어가 개방될 때, 기계적 플런저(plunger)가 적용되어, 배럴로부터 및 배출구를 통해 용융된 뉴마틱 혼합물을 밀어낸다. 실시형태에서, 압출기 스크류 또는 스크류들은 압출기의 제2 말단쪽으로의 방향으로의 측면 플런징(plunging) 이동에서 적절히 사용되고, 이는 결국 배럴의 수집 구역으로부터 및 배출구를 통해 용융된 뉴마틱 혼합물을 밀어낸다.In accordance with these known methods and devices, a shot of molten pneumatic mixture is typically shot in which pneumatic cells are generated while present in the barrel and also while placed within the collection area, including during mixing, heating, transport and collection. is prevented or substantially prevented. Typically, when the desired shot is collected in the collection zone, a nozzle, gate, door or other movable barrel (in some embodiments, injection molding techniques) is positioned between the collection zone and an outlet located at the second end of the extruder. A shutoff nozzle (as would be appreciated by one of ordinary skill in the art) opens, providing fluid connection from the barrel to the outlet to dispense the shot from the extruder. In some embodiments, when the gate or door is opened, a mechanical plunger is applied to push the molten pneumatic mixture out of the barrel and through the outlet. In an embodiment, the extruder screw or screws are suitably used in a lateral plunging movement in a direction towards the second end of the extruder, which eventually pushes the molten pneumatic mixture out of the collection area of the barrel and through the outlet.

본 발명자들은 용융된 뉴마틱 혼합물의 샷을 압출기의 수집 구역에서 구축한 이후, 압출기의 수집 구역에서 팽창 부피를 형성, 제공 또는 한정하고, 이때 한정은 수집 구역에서의 압력 강하를 동반하며; 팽창 기간으로 본원에서 나타내어지는, 한정 이후 일정 기간이 경과하게 하고; 팽창 기간 이후 압출기로부터 샷을 분배하는 것이 유리함을 밝혀냈다. 그러한 실시형태에서 샷은 용융된 중합체 발포체의 형태로 분배된다. 실시형태에서, 팽창 부피는 압출기의 수집 구역 내에 배치된 샷에 근접하여 한정된다. 실시형태에서, 팽창 부피가 한정되는 과정에 있는 동안, 샷은 혼합되거나 적용 전단 또는 신장이 가해지지 않는다. 실시형태에서, 샷은 팽창 기간 동안 수송되지 않는다. 실시형태에서, 샷은 팽창 기간 동안 수집 구역에서 정치되거나, 머무르거나, 방해받지 않거나, 실질적으로 방해받지 않는다. 상기 실시형태 중 어느 하나에서, 샷은 팽창 기간 동안 가열될 수 있으나; 일부 실시형태에서, 열은 팽창 기간 동안 샷에 가해지지 않는다.The inventors have established a shot of molten pneumatic mixture in the collection zone of the extruder and then forming, providing or defining an expansion volume in the collection zone of the extruder, wherein the confinement is accompanied by a pressure drop in the collection zone; allowing a period of time to elapse after confinement, referred to herein as the expansion period; It was found to be advantageous to dispense the shot from the extruder after the expansion period. In such embodiments the shot is dispensed in the form of a molten polymer foam. In an embodiment, the expansion volume is defined proximate to the shot placed within the collection zone of the extruder. In an embodiment, the shot is not mixed or subjected to application shear or stretching while the expansion volume is in the process of being defined. In an embodiment, the shot is not transported during the expansion period. In an embodiment, the shot settles, remains, is undisturbed, or is substantially undisturbed in the collection area during the expansion period. In any of the above embodiments, the shot may be heated during the expansion period; In some embodiments, heat is not applied to the shot during the expansion period.

팽창 기간이 경과 또는 지나간 이후, 용융된 중합체 발포체는 압출기의 제2 말단으로부터 분배될 수 있다. 용융된 중합체 발포체는 복수의 뉴마토셀을 포함한다. 이론에 얽매이지 않으면서, 본 발명자들은 용융된 뉴마틱 혼합물이 팽창된 부피 및 동반된 압력 강하(제2 압력)에 적용될 때 뉴마토셀이 형성되는 것으로 여긴다. 알려진 물리학 이론에 부합하여, 뉴마토셀의 형성은 뉴마토셀이 뉴마토겐의 작용에 의해 형성되는 팽창 기간과 함께, 배럴의 수집 구역에서 팽창된 부피의 한정 및 수반된 압력 강하에 의해 야기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 샷의 구축 이후 팽창 부피의 한정은 분배되는 용융된 중합체 발포체에 기인하는 우수한 특성을 야기한다. 다르게 말하자면, 본 발명자들은 압력 하의 용융된 뉴마틱 혼합물의 형성, 이후 압력 강하 및 수반되는 한정된 부피의 형성 이후 혼합물의 (예컨대 몰드 공동에의) 분배는, 냉각이 제공될 시에 예상치 못하고 매우 유익한 물리적 특성을 갖는 고체화된 중합체 발포체 물품을 제공하는 용융된 중합체 발포체를 야기함을 밝혀냈다.After the expansion period has elapsed or has passed, the molten polymer foam can be dispensed from the second end of the extruder. The molten polymer foam includes a plurality of pneumatocytes. Without being bound by theory, the inventors believe that a pneumatic cell is formed when a molten pneumatic mixture is subjected to an expanded volume and an accompanying pressure drop (second pressure). In accordance with known physical theory, the formation of pneumatocytes is caused by the confinement of the expanded volume and the concomitant pressure drop in the collection zone of the barrel, with a period of expansion during which the pneumatocytes are formed by the action of pneumatogens. You can. In some embodiments, confinement of the expansion volume following construction of the shot results in superior properties resulting from the dispensed molten polymer foam. In other words, the present inventors have shown that the formation of a molten pneumatic mixture under pressure, followed by a pressure drop and subsequent distribution of the mixture (e.g. into a mold cavity) after the formation of a confined volume, provides an unexpected and highly beneficial physical effect when cooling is provided. It has been found that this results in a molten polymer foam giving a solidified polymer foam article with properties.

본 발명자들은 상기 방법에 따라 압출기로부터 분배된 용융된 중합체 발포체는 유의한 기술적 이점을 얻음을 발견하였다. 이러한 이점은 용융된 중합체 발포체를 열가소성 중합체의 용융 전이 온도 미만의 온도로 냉각시키는 것으로부터 야기되는 고체화된 중합체 발포체에서 관찰된다. 팽창 기간 이후 압출기로부터 분배된 용융된 중합체 발포체를 사용하여 제조된 물품의 구조는 통상적인 방법에 의해 제조된 중합체 발포체와 육안으로도 현미경으로도 모두 상이하고; 예를 들어 구조적 부재에 적합한 우수한 특성을 나타낸다. 본원에 기재된 방법, 장치 및 물질을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품은 그 전체에 걸쳐 연속적 열가소성 매트릭스, 및 중합체 발포체 물품의 전체에 걸쳐 분포된 복수의 뉴마토셀을 갖는 것으로 특징지어진다. 이 특징은 직경이 2 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진 물품에 적용된다. 이 특징은 직경이 2 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진 물품에 적용되고; 추가로 물품은 1000 cm3 초과, 2000 cm3 초과, 2000 cm3 내지 5000 cm3, 또는 심지어 5000 cm3 초과의 총 부피를 가진다.The inventors have found that molten polymer foam dispensed from an extruder according to the above method yields significant technical advantages. These benefits are observed in solidified polymer foams resulting from cooling the molten polymer foam to a temperature below the melt transition temperature of the thermoplastic polymer. The structure of articles made using molten polymer foam dispensed from the extruder after an expansion period is both macroscopically and microscopically different from polymer foams made by conventional methods; For example, it exhibits excellent properties suitable for structural members. Polymeric foam articles made using the methods, devices, and materials described herein are characterized by having a continuous thermoplastic matrix throughout and a plurality of pneumatocytes distributed throughout the polymeric foam article. This feature applies to articles having a shape and volume such that spheres with a diameter of 2 cm fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article. This feature applies to articles having a shape and volume such that spheres with a diameter of 2 cm fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article; Additionally the article has a total volume of greater than 1000 cm 3 , greater than 2000 cm 3 , between 2000 cm 3 and 5000 cm 3 , or even greater than 5000 cm 3 .

실시형태에서, 단스크류 압출기에서 팽창 부피의 한정은 압출기의 제1 말단 쪽으로 측면으로 스크류를 이동시키고 샷이 수집되는 압출기의 수집 구역으로부터 멀어짐으로써 적절하게 달성된다. 실시형태에서, 이스크류 압출기에서 팽창 부피의 한정은 압출기의 제1 말단 쪽으로 측면으로 두 스크류 모두를 이동시키고 샷이 수집되는 압출기의 영역으로부터 멀어짐으로써 달성된다. 측면 이동은 선택적으로 스크류 또는 스크류들의 회전을 동반한다. 즉, 1 또는 2개의 스크류는 측면 이동 동안 회전될 수 있거나 회전은 측면 이동 동안 중단될 수 있다. 1 또는 2개의 스크류의 측면 이동에 의한 팽창 부피의 한정은 유리하게 발포체는 선택된 팽창 부피를 제공하기 위해 압출기의 작업자에 의해 선택됨이 이해될 것이다. 즉, 스크류 또는 스크류들의 측면 이동의 거리는 선택된 팽창 부피를 한정하기 위해 작업자에 의해 적절하게 선택된다.In an embodiment, confinement of the expansion volume in a single screw extruder is suitably achieved by moving the screw laterally towards the first end of the extruder and away from the collection zone of the extruder where the shots are collected. In an embodiment, confinement of the expansion volume in a two-screw extruder is achieved by moving both screws laterally toward the first end of the extruder and away from the area of the extruder where the shots are collected. The lateral movement is optionally accompanied by rotation of the screw or screws. That is, one or two screws can be rotated during lateral movement or rotation can be stopped during lateral movement. It will be appreciated that confinement of the expansion volume by lateral movement of one or two screws advantageously allows the foam to be selected by the operator of the extruder to provide a selected expansion volume. That is, the distance of lateral movement of the screw or screws is appropriately selected by the operator to define the selected expansion volume.

따라서, 실시형태에서, 팽창 부피는 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피; 또는 이의 일부 백분율을 수용하기 위해 수집 구역에 충분한 부피를 추가하도록 작업자에 의해 목표화된다. 샷의 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피는 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원 및 샷을 구축하는 데 첨가된 임의의 추가적 물질의 양을 기준으로, 또한 모든 뉴마토겐 공급원이 수득되는 용융된 중합체 발포체에서의 뉴마토셀의 형성에 기여할 것을 가정하여 계산될 수 있다. 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피는, 이론적인 용융된 중합체 발포체 부피에서 선택된 압력에서 중합체에 용해된 뉴마토겐 공급원의 예상 양을 뺀 것이다(따라서, 뉴마토셀에 기여하지 않음). 당업자는 산업적으로 수득된 뉴마토겐 공급원이 샷을 제조하기 위해 첨가된 뉴마토겐 공급원의 양을 기준으로 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피를 계산하는 데 적합한 정보, 및 다른 공정 조건과 함께 제공됨을 이해할 것이다. 중합체에서 뉴마토겐의 용해도뿐 아니라 처리 중 가해지는 압력도 또한 고려되어야 한다. 실시형태에서, 팽창 부피는 샷 부피와 예상된 용융된 중합체 발포체 부피 사이의 차이이다. 실시형태에서, 팽창 부피는 수집 구역에서 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피의 10% 내지 300%, 예를 들어 샷 부피와 예상된 용융된 중합체 발포체 부피 사이의 차이의 15% 내지 300%, 또는 20% 내지 300%, 또는 25% 내지 300%, 또는 30% 내지 300%, 또는 35% 내지 300%, 또는 40% 내지 300%, 또는 45% 내지 300%, 또는 50% 내지 300%, 또는 55% 내지 300%, 또는 60% 내지 300%, 또는 65% 내지 300%, 또는 70% 내지 300%, 또는 75% 내지 300%, 또는 80% 내지 300%, 또는 85% 내지 300%, 또는 90% 내지 300%, 또는 100% 내지 300%, 또는 100% 내지 200%, 또는 200% 내지 300%, 또는 100% 내지 105% 또는 100% 내지 110% 또는 100% 내지 115% 또는 100% 내지 120% 또는 105% 내지 110% 또는 110% 내지 115% 또는 115% 내지 120% 또는 120% 내지 125% 또는 120% 내지 150% 또는 150% 내지 200% 또는 200% 내지 250% 또는 250% 내지 300%, 또는 10% 내지 95%, 또는 10% 내지 90%, 또는 10% 내지 85%, 또는 10% 내지 80%, 또는 10% 내지 75%, 또는 10% 내지 70%, 또는 10% 내지 65%, 또는 10% 내지 60%, 또는 10% 내지 55%, 또는 10% 내지 50%, 또는 10% 내지 45%, 또는 10% 내지 40%, 또는 10% 내지 35%, 또는 10% 내지 30%, 또는 10% 내지 25%, 또는 10% 내지 20%, 또는 10% 내지 15%, 또는 15% 내지 20%, 또는 20% 내지 25%, 또는 25% 내지 30%, 또는 30% 내지 35%, 또는 35% 내지 40%, 또는 40% 내지 45%, 또는 45% 내지 50%, 또는 50% 내지 55%, 또는 55% 내지 60%, 또는 60% 내지 65%, 또는 65% 내지 70%, 또는 70% 내지 75%, 또는 75% 내지 80%, 또는 80% 내지 85%, 또는 85% 내지 90%, 또는 90% 내지 95%, 또는 95% 내지 100%를 제공하는 것이 목표가 된다.Accordingly, in embodiments, the expansion volume is the total expected molten polymer foam volume; Alternatively, it is aimed by the operator to add sufficient volume to the collection area to accommodate some percentage of this. The total expected molten polymer foam volume of the shot is based on the amount of thermoplastic polymer and pneumatogen source and any additional materials added to build the shot, and also from the molten polymer foam from which all pneumatogen sources are obtained. It can be calculated assuming that it contributes to the formation of pneumatocytes. The total expected molten polymer foam volume is the theoretical molten polymer foam volume minus the expected amount of pneumatogen source dissolved in the polymer (and thus not contributing to pneumatocytes) at the selected pressure. Those skilled in the art will recognize that industrially obtained pneumatogen sources are provided with suitable information to calculate the total expected molten polymer foam volume based on the amount of pneumatogen source added to make the shot, and other process conditions. You will understand. The solubility of the pneumatogen in the polymer as well as the pressure applied during processing must also be taken into account. In an embodiment, the expansion volume is the difference between the shot volume and the expected molten polymer foam volume. In an embodiment, the expansion volume is 10% to 300% of the total expected molten polymer foam volume in the collection zone, such as 15% to 300% of the difference between the shot volume and the expected molten polymer foam volume, or 20%. % to 300%, or 25% to 300%, or 30% to 300%, or 35% to 300%, or 40% to 300%, or 45% to 300%, or 50% to 300%, or 55% From 300% to 300%, or from 60% to 300%, or from 65% to 300%, or from 70% to 300%, or from 75% to 300%, or from 80% to 300%, or from 85% to 300%, or from 90% 300%, or 100% to 300%, or 100% to 200%, or 200% to 300%, or 100% to 105%, or 100% to 110%, or 100% to 115%, or 100% to 120%, or 105% % to 110% or 110% to 115% or 115% to 120% or 120% to 125% or 120% to 150% or 150% to 200% or 200% to 250% or 250% to 300% or 10% to 95%, or 10% to 90%, or 10% to 85%, or 10% to 80%, or 10% to 75%, or 10% to 70%, or 10% to 65%, or 10% to 60%, or 10% to 55%, or 10% to 50%, or 10% to 45%, or 10% to 40%, or 10% to 35%, or 10% to 30%, or 10% to 25% %, or 10% to 20%, or 10% to 15%, or 15% to 20%, or 20% to 25%, or 25% to 30%, or 30% to 35%, or 35% to 40% , or 40% to 45%, or 45% to 50%, or 50% to 55%, or 55% to 60%, or 60% to 65%, or 65% to 70%, or 70% to 75%, or 75% to 80%, or 80% to 85%, or 85% to 90%, or 90% to 95%, or 95% to 100%.

다른 실시예에서, 팽창 부피는 수집 구역에서 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피의 0.1% 내지 10%, 예를 들어 샷 부피와 예상된 용융된 중합체 발포체 부피 사이의 차이의 0.2% 내지 10%, 또는 0.5% 내지 10%, 또는 1.0% 내지 10%, 또는 1.5% 내지 10%, 또는 2% 내지 10%, 또는 2.5% 내지 10%, 또는 3% 내지 10%, 또는 3.5% 내지 100%, 또는 4% 내지 10%, 또는 4.5% 내지 10%, 또는 5% 내지 10%, 또는 6% 내지 10%, 또는 7% 내지 100%, 또는 8% 내지 10%, 또는 9% 내지 10%, 또는 1% 내지 9%, 또는 1% 내지 8%, 또는 1% 내지 7%, 또는 1% 내지 6%, 또는 1% 내지 5%, 또는 1% 내지 4.5%, 또는 1% 내지 4%, 또는 1% 내지 3.5%, 또는 1% 내지 3%, 또는 1% 내지 2.5%, 또는 1% 내지 2%, 또는 1% 내지 1.5%, 또는 1.5% 내지 2%, 또는 2% 내지 2.5%, 또는 2.5% 내지 3%, 또는 3% 내지 3.5%, 또는 3.5% 내지 4%, 또는 4% 내지 4.5%, 또는 4.5% 내지 5%, 또는 5% 내지 6%, 또는 6% 내지 7%, 또는 7% 내지 8%, 또는 8% 내지 9%, 또는 9% 내지 10%를 제공하는 것이 목표가 된다.In other embodiments, the expansion volume is 0.1% to 10% of the total expected molten polymer foam volume in the collection zone, such as 0.2% to 10% of the difference between the shot volume and the expected molten polymer foam volume, or 0.5% to 10%, or 1.0% to 10%, or 1.5% to 10%, or 2% to 10%, or 2.5% to 10%, or 3% to 10%, or 3.5% to 100%, or 4 % to 10%, or 4.5% to 10%, or 5% to 10%, or 6% to 10%, or 7% to 100%, or 8% to 10%, or 9% to 10%, or 1% to 9%, or 1% to 8%, or 1% to 7%, or 1% to 6%, or 1% to 5%, or 1% to 4.5%, or 1% to 4%, or 1% to 3.5%, or 1% to 3%, or 1% to 2.5%, or 1% to 2%, or 1% to 1.5%, or 1.5% to 2%, or 2% to 2.5%, or 2.5% to 3 %, or 3% to 3.5%, or 3.5% to 4%, or 4% to 4.5%, or 4.5% to 5%, or 5% to 6%, or 6% to 7%, or 7% to 8% , or 8% to 9%, or 9% to 10%.

팽창 부피가 한정된 이후, 일부 실시형태에서, 압출기로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하기 전에, 일정 기간이 지나거나 경과하게 한다. 실시형태에서, 그 기간은 팽창 기간으로 일컬어진다. 일부 실시형태에서, 팽창 기간 동안 혼합, 수송, 전단, 또는 다른 물리적 조작, 또는 추가적 부피 변화는 팽창 기간 동안 수집 구역 내에서 수행되지 않는다. 대신에, 그러한 실시형태에서, 샷은 팽창 기간 동안 수집 구역 내에서 정치된다. 팽창 기간의 마지막에, 용융된 중합체 발포체는 압출기 배출구로부터 분배된다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 몰드 공동에 분배되고, 용융된 중합체 발포체는 열가소성 중합체의 용융 전이 미만의 온도로 냉각되어 고체화된 중합체 발포체 물품을 수득한다.After the expansion volume has been defined, in some embodiments, a period of time is passed or allowed to elapse before dispensing the molten polymer foam from the extruder. In an embodiment, the period is referred to as the expansion period. In some embodiments, no mixing, transport, shearing, or other physical manipulation, or additional volume change, is performed within the collection zone during the expansion period. Instead, in such embodiments, the shot remains within the collection area for an expansion period. At the end of the expansion period, the molten polymer foam is dispensed from the extruder outlet. In an embodiment, the molten polymer foam is dispensed into a mold cavity and the molten polymer foam is cooled to a temperature below the melt transition of the thermoplastic polymer to obtain a solidified polymer foam article.

실시형태에서, 팽창 기간은 샘플의 질량, 뉴마토겐 공급원 및 양, 및 샷에 존재하는 임의의 추가적 물질에 따라, 약 5초 내지 600초가 되도록 작업자에 의해 선택된다. 실시형태에서, 팽창 기간은 5초 내지 600초, 또는 5초 내지 500초, 또는 5초 내지 400초, 또는 5초 내지 300초, 또는 20초 내지 600초, 또는 20초 내지 500초, 또는 20초 내지 400초, 또는 20초 내지 300초, 또는 10초 내지 200초, 또는 20초 내지 200초, 또는 30초 내지 200초, 또는 40초 내지 200초, 또는 50초 내지 200초, 또는 5초 내지 190초, 또는 5초 내지 180초, 또는 5초 내지 170초, 또는 5초 내지 160초, 또는 5초 내지 150초, 또는 5초 내지 140초, 또는 5초 내지 130초, 또는 5초 내지 120초, 또는 5초 내지 110초, 또는 5초 내지 100초, 또는 5초 내지 90초, 또는 5초 내지 80초, 또는 5초 내지 70초, 또는 5초 내지 60초, 또는 5초 내지 50초, 또는 5초 내지 40초, 또는 5초 내지 30초, 또는 5초 내지 20초, 또는 5초 내지 10초, 또는 10초 내지 15초, 또는 15초 내지 20초, 또는 20초 내지 25초, 또는 25초 내지 30초, 또는 30초 내지 35초, 또는 35초 내지 40초, 또는 40초 내지 45초, 또는 45초 내지 50초, 또는 50초 내지 55초, 또는 55초 내지 60초, 또는 60초 내지 70초, 또는 70초 내지 80초, 또는 80초 내지 90초, 또는 90초 내지 100초, 또는 100초 내지 110초, 또는 110초 내지 120초, 또는 120초 내지 130초, 또는 130초 내지 140초, 또는 140초 내지 150초, 또는 150초 내지 160초, 또는 160초 내지 170초, 또는 170초 내지 180초, 또는 180초 내지 190초, 또는 190초 내지 200초, 또는 200초 내지 250초, 250초 내지 300초, 또는 300초 내지 350초, 또는 350초 내지 400초, 또는 400초 내지 450초, 또는 450초 내지 500초, 또는 500초 내지 550초, 또는 550초 내지 600초이다.In an embodiment, the expansion period is selected by the operator to be about 5 to 600 seconds, depending on the mass of the sample, pneumatogen source and amount, and any additional substances present in the shot. In an embodiment, the inflation period is 5 seconds to 600 seconds, or 5 seconds to 500 seconds, or 5 seconds to 400 seconds, or 5 seconds to 300 seconds, or 20 seconds to 600 seconds, or 20 seconds to 500 seconds, or 20 seconds. seconds to 400 seconds, or 20 seconds to 300 seconds, or 10 seconds to 200 seconds, or 20 seconds to 200 seconds, or 30 seconds to 200 seconds, or 40 seconds to 200 seconds, or 50 seconds to 200 seconds, or 5 seconds. to 190 seconds, or from 5 seconds to 180 seconds, or from 5 seconds to 170 seconds, or from 5 seconds to 160 seconds, or from 5 seconds to 150 seconds, or from 5 seconds to 140 seconds, or from 5 seconds to 130 seconds, or from 5 seconds to 120 seconds, or 5 seconds to 110 seconds, or 5 seconds to 100 seconds, or 5 seconds to 90 seconds, or 5 seconds to 80 seconds, or 5 seconds to 70 seconds, or 5 seconds to 60 seconds, or 5 seconds to 50 seconds seconds, or 5 seconds to 40 seconds, or 5 seconds to 30 seconds, or 5 seconds to 20 seconds, or 5 seconds to 10 seconds, or 10 seconds to 15 seconds, or 15 seconds to 20 seconds, or 20 seconds to 25 seconds. , or 25 seconds to 30 seconds, or 30 seconds to 35 seconds, or 35 seconds to 40 seconds, or 40 seconds to 45 seconds, or 45 seconds to 50 seconds, or 50 seconds to 55 seconds, or 55 seconds to 60 seconds, or 60 seconds to 70 seconds, or 70 seconds to 80 seconds, or 80 seconds to 90 seconds, or 90 seconds to 100 seconds, or 100 seconds to 110 seconds, or 110 seconds to 120 seconds, or 120 seconds to 130 seconds, or 130 seconds to 140 seconds, or 140 seconds to 150 seconds, or 150 seconds to 160 seconds, or 160 seconds to 170 seconds, or 170 seconds to 180 seconds, or 180 seconds to 190 seconds, or 190 seconds to 200 seconds, or 200 seconds seconds to 250 seconds, or 250 seconds to 300 seconds, or 300 seconds to 350 seconds, or 350 seconds to 400 seconds, or 400 seconds to 450 seconds, or 450 seconds to 500 seconds, or 500 seconds to 550 seconds, or 550 seconds to It's 600 seconds.

추가적으로, 본 발명자들은 600초 내지 2000초 또는 그 이상과 같은 팽창 기간이 샘플의 질량, 뉴마토겐 공급원 및 양, 샷에 존재하는 임의의 추가적인 물질에 따라 작업자가 적절하게 선택할 수 있음을 발견했다. 즉, 수집 구역에서 매우 긴 체류 시간 - 30분 이상 - 이라도 용융된 뉴마틱 혼합물에 또는 중합체 발포체를 분배하고 냉각한 후 생성되는 고체화된 중합체 발포체에 어떠한 유해한 영향을 미치지 않는다. 이러한 결과는, 용융된 중합체 발포체가 팽창 부피를 허용하고, 그에 따라 뉴마토셀이 형성되어 용융된 유동성 중합체 내에 분산되어지기 때문에 예상하지 못한 것이다. 당업자는 용융된 중합체 발포체가 용융된 물질로부터 뉴마토셀의 유의미한 이동 및 생성 중합체 발포체 물품 전체에 걸쳐 분산된 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스의 부수적인 손실 없이 최대 30분 또는 그 이상 동안 감소된 압력 하에서 용융되고 방해받지 않은 상태로 유지될 것으로 기대하지 않을 것이다.Additionally, the inventors have discovered that the expansion period, such as 600 to 2000 seconds or more, can be appropriately selected by the operator depending on the mass of the sample, the pneumatogen source and amount, and any additional substances present in the shot. That is, even very long residence times in the collection zone - more than 30 minutes - do not have any detrimental effect on the molten pneumatic mixture or on the solidified polymer foam that results after dispensing and cooling the polymer foam. This result is unexpected because the molten polymer foam allows the volume to expand, thereby forming pneumatocytes and dispersing within the molten, flowable polymer. Those skilled in the art will recognize that a molten polymer foam can be prepared for up to 30 minutes or more without significant migration of pneumatocytes from the molten material and without concomitant loss of the continuous polymer matrix defining the plurality of pneumatocytes dispersed throughout the resulting polymer foam article. One would not expect it to melt and remain undisturbed under reduced pressure.

실시형태에서, 본원에 기재된 방법을 이용하고, 용융된 뉴마틱 혼합물의 급속 탈압을 수집 구역에서 사용함으로써, 그리고 실시형태에서 추가로 급속 감압을 시작하기 위해 높은 배압을 사용함으로써, 본원에 기재된 중합체 발포체 물품을 형성할 수 있는 용융된 중합체 발포체를 제공하기 위해서 팽창 기간이 요구되지 않거나(0초의 팽창 기간), 0.1초 내지 5초, 예컨대 0 내지 1초, 1 내지 2초, 2 내지 3초, 3 내지 4초, 또는 4 내지 5초의 팽창 기간만을 필요로 하는 용융된 중합체 발포체가 수득된다. 사출 성형기에서, 이는 탈압 직후에 용융된 중합체 발포체를 분배할 수 있음을 뜻한다. 따라서, 급속 탈압을 이용할 때 팽창 기간은 샘플의 질량, 뉴마토겐 공급원 및 양, 및 샷에 존재하는 임의의 추가적 물질에 따라, 약 5초 내지 0초가 되도록 작업자에 의해 선택된다. 실시형태에서, 팽창 기간은 5초 내지 0.2초, 또는 5초 내지 0.3초, 또는 5초 내지 0.4초, 또는 5초 내지 0.5초, 또는 5초 내지 0.6초, 또는 5초 내지 0.7초, 또는 5초 내지 0.8초, 또는 5초 내지 0.9초, 또는 5초 내지 1초, 또는 5초 내지 2초, 또는 5초 내지 3초, 또는 5초 내지 4초, 또는 0.1초 내지 4초, 또는 0.1초 내지 3초, 또는 0.1초 내지 2초, 또는 0.1초 내지 1초, 또는 1초 내지 2초, 또는 2초 내지 3초, 또는 3초 내지 4초, 또는 4초 내지 5초이다. 실시예 17은 0.5초의 예시적이지만 비제한적인 팽창 기간을 나타낸다. 이 팽창 기간은 도 56에 도시된 바와 같이 물품의 전체에 걸쳐 분산된 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 가진 중합체 발포체 물품을 생성하기에 충분하다.In an embodiment, using the method described herein, by using rapid depressurization of the molten pneumatic mixture in the collection zone, and in an embodiment further using high back pressure to initiate the rapid depressurization, the polymer foam described herein No expansion period is required to provide a molten polymer foam capable of forming an article (expansion period of 0 seconds) or 0.1 to 5 seconds, such as 0 to 1 second, 1 to 2 seconds, 2 to 3 seconds, 3 seconds. A molten polymer foam is obtained that requires an expansion period of only 4 to 4 seconds, or 4 to 5 seconds. In injection molding machines, this means that the molten polymer foam can be dispensed immediately after depressurizing. Accordingly, when using rapid depressurization, the expansion period is selected by the operator to be about 5 to 0 seconds, depending on the mass of the sample, the pneumatogen source and amount, and any additional substances present in the shot. In an embodiment, the inflation period is 5 seconds to 0.2 seconds, or 5 seconds to 0.3 seconds, or 5 seconds to 0.4 seconds, or 5 seconds to 0.5 seconds, or 5 seconds to 0.6 seconds, or 5 seconds to 0.7 seconds, or 5 seconds. seconds to 0.8 seconds, or 5 seconds to 0.9 seconds, or 5 seconds to 1 second, or 5 seconds to 2 seconds, or 5 seconds to 3 seconds, or 5 seconds to 4 seconds, or 0.1 seconds to 4 seconds, or 0.1 seconds. to 3 seconds, or 0.1 to 2 seconds, or 0.1 to 1 second, or 1 to 2 seconds, or 2 to 3 seconds, or 3 to 4 seconds, or 4 to 5 seconds. Example 17 shows an exemplary but non-limiting expansion period of 0.5 seconds. This expansion period is sufficient to produce a polymer foam article with a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes dispersed throughout the article, as shown in Figure 56.

압력 강하를 제공하도록 선택된 탈압 속도로 탈압 후 선택된 기간 동안 감소된 압력을 유지하는 것을 총칭하여 "탈압 단계"로 지칭될 수 있다. 예상외로, 본 발명자들은 탈압 속도가 본원의 실시형태들 중 임의의 것에 기재된 바와 같이 성형 요소에 적용시 중합체 발포체 물품을 결국 제공하는 용융된 중합체 발포체를 수득하는 데 필요한 팽창 기간과 반비례한다는 점을 발견했다. 구체적으로, 본 발명자들은 급속 탈압을 적용함으로써 0초 내지 5초의 팽창 시간이 적합하게 선택될 수 있음을 발견하였다. 즉, 수집 구역에서, 용융된 뉴마틱 혼합물을 0.01 GPa/s 내지 5.0 GPa/s 이상의 속도로 감압함으로써, 일부 실시형태에서는 이론적으로 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 구체를 그 내부에 적어도 한 위치에 표면으로부터 돌출되지 않고 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품을 제공하는 성형 요소에 분배되는 용융된 중합체 발포체를 형성하기 위해서 팽창 기간이 요구되지 않는다. 일부 그러한 실시형태에서, 매우 큰 부피의 중합체 발포체 물품을 수득하기 위해서는 급속 탈압이 탈압을 개시하는 데 요구되는 높은 배압, 예컨대 500 kPa 초과, 예컨대 500 kPa 내지 25 MPa 이상의 배압과 결부된다. 이론적으로 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 구체를 그 내부의 적어도 한 위치에 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품은 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 추가로 특징으로 한다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.Maintaining the reduced pressure for a selected period of time after depressurizing at a depressurization rate selected to provide a pressure drop may be collectively referred to as the “depressurization step.” Unexpectedly, the inventors have discovered that the depressurization rate is inversely proportional to the expansion period required to obtain a molten polymer foam that ultimately provides a polymer foam article when applied to a molded element as described in any of the embodiments herein. . Specifically, the inventors have found that an inflation time of 0 to 5 seconds can be suitably selected by applying rapid depressurization. That is, in the collection zone, by depressurizing the molten pneumatic mixture at a rate of 0.01 GPa/s to 5.0 GPa/s or more, in some embodiments, a sphere theoretically having a diameter of 20 cm to 1000 cm is formed at at least one location therein. No expansion period is required to form a molten polymer foam that is dispensed onto the molding element providing a polymer foam article with a shape and volume sufficient to accommodate it without protruding from the surface. In some such embodiments, rapid depressurization is coupled with high backpressures required to initiate depressurization, such as greater than 500 kPa, such as from 500 kPa to 25 MPa or more, in order to obtain very large volumes of polymer foam articles. A polymer foam article theoretically of sufficient shape and volume to accommodate at least one location therein a sphere having a diameter ranging from 20 cm to 1000 cm has a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout the article. It is additionally characterized by: In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

일부 실시형태에서, 탈압 단계 후에 하나 이상의 추가적인 가압/탈압 단계가 뒤를 잇고, 예를 들어 1 내지 5 사이클의 가압 후 탈압이 이어진다. 가압 단계는 용융된 뉴마틱 혼합물에 근접한 수집 구역에서 부피를 감소시킴으로써 수행되며, 감소된 부피는 압력 증가를 야기한다(가압). 이어서 압력 증가가 제2의 탈압 단계를 수행하기 이전에 1초 미만의 가압 기간 동안 유지된다. 추가적으로, 가압 단계에서 가압 속도는 0.0059 GPa/s 이상이 되도록 선택된다. 즉, 실시형태에서, 수집 구역에서 압력 증가를 야기하는, 수집 구역에서 감소된 부피를 한정하는 속도는 0.0059 GPa/s 이상이다.In some embodiments, the depressurization step is followed by one or more additional pressurization/depressurization steps, for example, 1 to 5 cycles of pressurization followed by depressurization. The pressurization step is carried out by reducing the volume in the collection zone close to the molten pneumatic mixture, the reduced volume causing an increase in pressure (pressurization). The pressure increase is then maintained for a pressurization period of less than 1 second before performing a second depressurization step. Additionally, the pressurization rate in the pressurization step is selected to be at least 0.0059 GPa/s. That is, in an embodiment, the velocity defining the reduced volume in the collection zone, causing an increase in pressure in the collection zone, is greater than or equal to 0.0059 GPa/s.

따라서, 실시형태에서, 하나 이상의 가압/탈압 사이클은 수집 구역으로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하기 이전에 적절하게 수행된다. 예를 들어, 가압 하 수집 구역에서 샷을 수집하는 것이 제1의 가압 단계이고, 제1의 가압 단계 후에 제1의 탈압 단계가 후속되어 제1의 가압/탈압 사이클이 완료된다. 일부 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 제1 가압 사이클 후 수집 구역으로부터 분배된다. 다른 실시형태에서, 제2 가압 단계가 수행된 후 제2 탈압 단계가 후속되어, 제2 가압/탈압 사이클이 완료된다. 제3, 제4 또는 제5의 가압/탈압 사이클은 수집 구역으로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하기 이전에 추가로 수행될 수 있다. 실시예 19에서, 단일의 가압/탈압 사이클이 3 내지 5회의 가압/탈압 사이클과 비교되고, 생성된 중합체 발포체 물품이 기술된다.Accordingly, in embodiments, one or more pressurization/depressurization cycles are suitably performed prior to dispensing the molten polymer foam from the collection zone. For example, collecting shots in a collection zone under pressure is a first pressurization step, and the first pressurization step is followed by a first depressurization step to complete the first pressurization/depressurization cycle. In some embodiments, the molten polymer foam is dispensed from the collection zone after the first pressing cycle. In another embodiment, the second pressurization step is performed followed by a second depressurization step, thereby completing the second pressurization/depressurization cycle. A third, fourth or fifth pressurization/depressurization cycle may be performed additionally prior to dispensing the molten polymer foam from the collection zone. In Example 19, a single pressurization/depressurization cycle is compared to three to five pressurization/depressurization cycles, and the resulting polymer foam articles are described.

1 내지 5회의 가압/탈압 사이클 각각에서, 각각의 가압 사이클은 가압에 대한 상기의 매개변수에 따라 수집 구역에서 개별적으로 선택된 감소된 부피(또는 적용 압력)뿐 아니라 가압 속도 및 가압 시간을 포함한다. 추가적으로, 1 내지 5회의 가압/탈압 사이클 각각에서, 각각의 감압 사이클은 감압에 대한 상기 매개변수에 따라 개별적으로 선택된 팽창 부피(또는 감소된 압력), 팽창(감압) 속도, 및 팽창 기간을 포함한다. 이러한 방식으로, 맞춤형 가압/탈압 프로파일이 하기에 기재된 바와 같은 중합체 발포체 물품을 형성하기 위한 최적의 결과를 달성하기 위해 조작자에 의해 적절히 결정될 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 용융된 뉴마틱 혼합물이 수집 구역으로부터 용융된 중합체 발포체를 분배하기 이전에 1 내지 5 사이클의 가압/탈압에 적용되고, 추가로 각 사이클의 각 단계는 수집 구역 내에 최적의 부피/시간 또는 압력/시간 프로파일을 제공하기 위해 압력 변화, 압력 변화 속도 및 압력 변화 유지 기간에 대해 개별적으로 맞춰질 수 있다.In each of the 1 to 5 pressurization/depressurization cycles, each pressurization cycle includes a pressurization rate and pressurization time as well as an individually selected reduced volume (or applied pressure) in the collection zone according to the above parameters for pressurization. Additionally, in each of the 1 to 5 pressurization/depressurization cycles, each decompression cycle includes an expansion volume (or reduced pressure), expansion (decompression) rate, and expansion period individually selected according to the above parameters for decompression. . In this way, a customized pressurization/depressurization profile can be appropriately determined by the operator to achieve optimal results for forming polymer foam articles as described below. Accordingly, in some embodiments, the molten pneumatic mixture is subjected to 1 to 5 cycles of pressurization/depressurization prior to dispensing the molten polymer foam from the collection zone, and further each step of each cycle is performed to achieve optimal pressure within the collection zone. The pressure change, rate of pressure change and duration of pressure change retention can be individually tailored to provide volume/time or pressure/time profiles.

상기 방법 중 임의의 것을 사용하는 것은, 용융된 중합체 발포체가 열가소성 중합체의 용융 온도 미만의 온도로 냉각되어 고체화된 중합체 발포체를 수득할 때, 이하 섹션에 기재된, 몇몇의 유의한 기술적 이점을 얻는 용융된 중합체 발포체의 형성을 야기한다. 중합체 발포체 물품은 일반적으로 물품 전체에 걸쳐 분포된 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 갖는 일체식 물품으로서 특징지어진다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 특히 물품의 표면 영역에 분산된 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 갖는 것으로 특징지어지며, 이때 표면 영역은 물품 표면(중합체 발포체-공기 계면)과 그 표면으로부터 내부의 500 마이크론 거리 사이의 물품의 구역으로서 정의된다.Using any of the above methods provides several significant technical advantages, as described in the sections below, when the molten polymer foam is cooled to a temperature below the melt temperature of the thermoplastic polymer to obtain a solidified polymer foam. Causes the formation of polymer foam. Polymeric foam articles are generally characterized as monolithic articles having a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes distributed throughout the article. In an embodiment, the polymer foam article is characterized as having a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes dispersed, inter alia, in the surface area of the article, wherein the surface area is the surface of the article (polymer foam-air interface) and the surface of the article. It is defined as the area of the article between an internal distance of 500 microns.

상기 방법을 수행하는 데 유용하게 사용된 장치의 대표적 실시형태는 도 1a에 나타내어져 있다. 도 1a는 본원에 개시된 실시형태에 따른, 즉 또한 본원에 개시된 용융된 중합체 발포체 및 중합체 발포체 물품의 제조를 위해 본 원에 기재된 방법을 수행하는 데 유용한 예시적 단스크류 사출 성형 장치(20)의 개략도이다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 사출 성형 시스템(20)은 모터 또는 구동 섹션(24) 및 몰드 섹션(26)에 부착된 배럴(21)을 포함한다. 배럴(21)은 제1 말단(21a), 제2 말단(21b)을 포함하고, 중공 내부 배럴 부분(22)을 한정한다. 배럴 부분(22)은 또한 배럴 제2 말단(21b)에 근접한 노즐(36)을 한정한다. 스크류(30)는 배럴 부분(22) 내에 배치되고, 스크류 팁 부분(34)을 포함한다. 스크류(30)는 그 중심 축 주변의 스크류(30)의 회전을 위해; 또는 화살표 Z로 나타낸 측면 이동을 위해 모터 섹션(24)에 작동가능하게 연결된다. 스크류(30)의 측면 이동은, 일반적으로 배럴 제1 말단(21a)으로부터 배럴 제2 말단(21b)으로의 방향; 또는 배럴 제2 말단(21b)으로부터 배럴 제1 말단(21a)으로의 방향일 수 있다. 어느 한 방향으로의 스크류(30)의 측면 이동은 선택적으로 또한 회전 이동과 결부된다. 스크류 (30)는 또한 일반적으로 배럴 제1 말단(21a)으로부터 배럴 제2 말단(21b)쪽으로 배럴 부분(22) 내에 존재하는 물질을 혼합 및 수송하기 위한 혼합 요소인 하나 이상의 플라이트(31)를 포함한다. 스크류(30)는 그 안에 가압 밀봉된 관계로 배럴 부분(22) 내에 배치되어, 배럴(21) 내의 스크류 플라이트(31)에 의해 및 또한 체크 밸브 (32)의 상황에 의해, 배럴 부분(22) 내에서 대기압을 초과하여 압력이 유지되는 것이 가능하게 한다. 차단 밸브 (37)는 제2 말단(20b) 근처의 배럴(21)에 연결되고, 노즐(36)과 몰드 섹션(26) 사이의 유체 접속, 가압 접속(pressurized connection), 또는 둘 모두를 제어하도록 작동가능하다. 배럴 부분(22) 내에 배치되고 스크류(30)를 둘러싼 체크 밸브(32)는 배압이 배럴 부분(22)에 존재하는 물질을 배럴 제1 말단(21a) 쪽으로 밀어내는 것을 방지하도록 작동가능하고, 이에 따라 차단 밸브(37)와 체크 밸브(32) 사이의 가압 밀봉된, 유체 밀봉된, 또는 가압 유체 밀봉된 관계를 제공한다.A representative embodiment of an apparatus useful in carrying out the above method is shown in Figure 1A. 1A is a schematic diagram of an exemplary single-screw injection molding apparatus 20 according to embodiments disclosed herein, i.e., useful for carrying out the methods described herein for making molten polymer foams and polymer foam articles also disclosed herein. am. As shown in FIG. 1A , injection molding system 20 includes a motor or drive section 24 and a barrel 21 attached to a mold section 26. Barrel 21 includes a first end 21a, a second end 21b and defines a hollow inner barrel portion 22. Barrel portion 22 also defines a nozzle 36 proximate the barrel second end 21b. The screw 30 is disposed within the barrel portion 22 and includes a screw tip portion 34. The screw 30 is configured to rotate the screw 30 about its central axis; or operably connected to the motor section 24 for lateral movement indicated by arrow Z. The lateral movement of the screw 30 is generally in the direction from the barrel first end 21a to the barrel second end 21b; Alternatively, it may be in a direction from the second end of the barrel (21b) to the first end of the barrel (21a). The lateral movement of the screw 30 in either direction is optionally also coupled with a rotational movement. The screw 30 also includes one or more flights 31, which are generally mixing elements for mixing and transporting the substances present in the barrel portion 22 from the barrel first end 21a towards the barrel second end 21b. do. The screw 30 is arranged in the barrel part 22 in a pressure-sealed relationship therein, and by means of the screw flights 31 in the barrel 21 and also by the situation of the check valve 32, the barrel part 22 It makes it possible for pressures to be maintained in excess of atmospheric pressure. A shut-off valve (37) is connected to the barrel (21) near the second end (20b) and is adapted to control the fluid connection, the pressurized connection, or both, between the nozzle (36) and the mold section (26). It is operable. A check valve (32) disposed within the barrel portion (22) and surrounding the screw (30) is operable to prevent back pressure from pushing material present in the barrel portion (22) toward the barrel first end (21a), whereby providing a pressure-sealed, fluid-sealed, or pressurized-fluid-sealed relationship between the isolation valve 37 and the check valve 32, respectively.

또한 도 1a와 관련하여, 몰드 섹션(26)은 나타낸 바와 같은 2개의 몰드 섹션(38)을 포함한다. 몰드 섹션(38)은 함께 제거가능하게 결합되어 공동(39)을 한정한다. 일부 실시형태에서, 몰드 섹션(38) 중 하나 이상은 이로부터 고체화된 중합체 발포체 물품의 배출을 허용하도록 이동 가능하다. 일부 실시형태에서, 몰드 섹션(38)은 서로 접촉하는 관계로 위치되고; 다른 실시형태에서, 몰드 섹션(28)은 갭에 의해 이격된다.Also with reference to Figure 1A, mold section 26 includes two mold sections 38 as shown. Mold sections 38 are removably joined together to define a cavity 39. In some embodiments, one or more of the mold sections 38 are movable to allow discharge of solidified polymer foam articles therefrom. In some embodiments, mold sections 38 are positioned in contacting relationship with each other; In another embodiment, the mold sections 28 are spaced apart by a gap.

실시형태에서, 본원에 개시된 방법은 도 1a 및 도 1b에 나타낸 시스템(20)과 같은 장치를 사용하여 적절하게 수행된다. 도 1a에서, 선택된 양의 열가소성 중합체, 뉴마토겐 공급원, 및 선택적으로 하나 이상의 추가적 물질을 포함하는 혼합물(42A)의 선택된 덩어리는 화살표 A로 나타낸 바와 같이 주입구(28)를 통해 배럴 섹션(22)에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 뉴마토겐 공급원은 뉴마토겐이고, 주입구(28) 또는 또다른 주입구(나타내지 않음)는 배럴 섹션(22)과 가압 접속되는 기체 주입구이고; 뉴마토겐은 선택된 압력에서 기체 주입구에 첨가되는 한편, 비기체 물질은 주입구(28)에 첨가된다. 주입구(28)를 통한 배럴 부분(22)에 대한 혼합물(42A)의 첨가 동안, 모터(24)는 스크류(30)를 회전시키도록 작동가능하다. 스크류(30)의 회전은 혼합물(42A)을 스크류 팁(34)으로 수송 및 혼합한다. 열원(나타내지 않음)은 배럴 부분(22) 내의 혼합물(42A)에 열을 가하도록 적절하게 사용된다. 모터(24)는 스크류(30)를 회전시켜, 스크류 팁(34)에 도달할 때까지, 일반적으로 배럴(21)의 제1 말단(21a)으로부터 제2 말단(21b) 쪽으로 진행하는 방향으로 배럴 부분(22)에 존재하는 혼합물(42A)을 수송한다. 또한, 스크류(30)의 회전은 수송 동안 혼합물(42A)의 혼합을 제공한다. 혼합물(42A)은 스크류(30)의 회전에 의해 수송 및 혼합되므로, 배럴 부분(22)에 근접한 가열 요소 또는 가열 밴드(나타내지 않음)는 혼합물(42A)을 가열하도록 작동한다. 다중 가열 구획은 배럴(21)의 제1 말단(21a)과 제2 말단(21b)사이의 배럴 부분(22) 내부의 온도를 변화시키도록 배럴 부분(22)에 근접하여 존재할 수 있다. 수송 동안, 배럴 부분(22) 내에서 회전하는 스크류(30)는 혼합물(42A)을 혼합하도록 작동가능하고; 이것이 수송되는 동안 혼합물에 열이 가해져, 적어도 배럴(21)의 제2 말단(21b)에 도달하는 것에 의해 혼합물(42A)을 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)로 변형시키도록 열가소성 중합체의 용융점 초과로 혼합물의 온도를 상승시킨다. 추가적으로, 체크 밸브(32), 폐쇄 위치의 차단 밸브(37), 또는 둘 모두와 결합되는; 또한 플라이트(31)가 스크류(30)의 회전 동안 배럴(21)과 접촉되는, 배럴 부분(22) 내의 스크류(30)의 배치는, 배럴 부분(22) 내의 가압 밀봉된 관계를 제공하여, 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)은 대기압을 초과하는 압력 하에 배럴 부분(22)에 존재한다. 배럴 부분(22) 내의 압력은 심지어 뉴마토겐 공급원이 그 임계 온도를 초과하는 경우에도, 뉴마토셀 형성을 방지하거나 실질적으로 방지하기에 충분하다.In embodiments, the methods disclosed herein are suitably performed using devices such as system 20 shown in FIGS. 1A and 1B. 1A, a selected mass of mixture 42A comprising selected amounts of thermoplastic polymer, pneumatogen source, and optionally one or more additional materials is flowed through inlet 28 into barrel section 22 as indicated by arrow A. is added to In some embodiments, the pneumatogen source is pneumatogen, and inlet 28 or another inlet (not shown) is a gas inlet that is pressurized with barrel section 22; The pneumatogen is added to the gas inlet at a selected pressure, while the non-gaseous material is added to the inlet 28. During addition of mixture 42A to barrel portion 22 through inlet 28, motor 24 is operable to rotate screw 30. Rotation of the screw 30 transports and mixes the mixture 42A to the screw tip 34. A heat source (not shown) is suitably used to heat the mixture 42A within the barrel portion 22. The motor 24 rotates the screw 30 to move the barrel 21 in a direction generally proceeding from the first end 21a toward the second end 21b of the barrel 21 until the screw tip 34 is reached. The mixture 42A present in section 22 is transported. Additionally, rotation of screw 30 provides mixing of mixture 42A during transport. As the mixture 42A is transported and mixed by rotation of the screw 30, a heating element or heating band (not shown) proximate the barrel portion 22 operates to heat the mixture 42A. Multiple heating zones may be present proximate the barrel portion 22 to vary the temperature inside the barrel portion 22 between the first end 21a and the second end 21b of the barrel 21. During transport, a screw 30 rotating within the barrel portion 22 is operable to mix the mixture 42A; Heat is applied to the mixture while it is being transported, above the melting point of the thermoplastic polymer to transform mixture 42A into molten pneumatic mixture 42B by reaching at least the second end 21b of barrel 21. Raise the temperature of the mixture. Additionally, coupled with a check valve (32), a shut-off valve (37) in the closed position, or both; Additionally, the arrangement of the screw 30 within the barrel portion 22, where the flights 31 are in contact with the barrel 21 during rotation of the screw 30, provides a pressure-sealed relationship within the barrel portion 22, thereby preventing melting. The pneumatic mixture 42B is present in the barrel portion 22 under pressure exceeding atmospheric pressure. The pressure within barrel portion 22 is sufficient to prevent or substantially prevent pneumatocyte formation even when the pneumatogen source exceeds its critical temperature.

또한, 스크류(30)의 회전은 스크류 팁(34) 쪽으로 가압 용융된 뉴마틱 혼합물을 수송하도록 작동하여, 배럴 부분(22)의 수집 구역(40) 내에 가압 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)의 선택된 덩어리를 수송 또는 구축한다. 수집 구역(40)은 도 1a에서 체크 밸브(32)와 차단 밸브(37)의 사이에서 연장되는 배럴 부분(22)의 부피 내의 영역으로서, 또한 배럴(21)의 X 거리를 따라 위치된 배럴 부분(22)의 영역으로서 정의된다. 가압 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)의 선택된 덩어리 또는 "샷"은 배럴 부분(22)의 수집 구역(40)에서 수집 또는 구축된다. 수집 구역(40) 내의 압력은 용융된 뉴마틱 혼합물에서 뉴마토셀 형성을 방지하거나 실질적으로 방지하기에 충분하다. 실시형태에서, 샷은 실질적으로 수집 구역(40)을 충전한다.Rotation of the screw 30 also operates to transport the press-molded pneumatic mixture toward the screw tip 34, thereby depositing a selected portion of the press-molded pneumatic mixture 42B within the collection region 40 of the barrel portion 22. Transport or build chunks. The collection zone 40 is the area within the volume of the barrel portion 22 extending between the check valve 32 and the shut-off valve 37 in FIG. 1A and also the barrel portion located along the X distance of the barrel 21. It is defined as the area of (22). Selected chunks or “shots” of pressurized molten pneumatic mixture 42B are collected or built up in collection zone 40 of barrel portion 22. The pressure within collection zone 40 is sufficient to prevent or substantially prevent pneumatic cell formation in the molten pneumatic mixture. In an embodiment, the shot substantially fills collection zone 40.

용융된 뉴마틱 혼합물(42B)의 샷을 구축하는 것은, 당업자에게 친숙한 통상적인 방법을 사용하여 달성된다. 사출 성형을 위한 샷의 구축에 사용된 방법 및 물질의 통상적이고 알려진 변경은 본원에 기재된 방법에 포함된다. 샷이 구축되면, 이는 본원에 개시된 방법에 적용되어, 중합체 발포체 및 중합체 발포체 물품의 형성과 관련하여 본원에 개시된 모든 기술적 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 샷을 형성하기 위해, 메사추세츠주 윌밍턴 소재의 Trexel Inc.에 의해 사용된 MUCELL® 고압 공정과 같은 방법이 적합하게 사용되며, 뉴마토셀 형성을 방지하거나 실질적으로 방지하기 위한 가압 혼합과 함께 압출기에 대해 직접적으로 기체로서의 뉴마토겐 공급원의 첨가 이후 샷 수집이 뒤따른다. 다양한 특허 기술 및 업계 문헌은 또한 용융된 뉴마틱 혼합물을 수득하고 샷을 형성하기 위한 특수 용융 혼합 및 이송 디자인, 예컨대 혼합 및 역류 패턴 등을 위한 특수 스크류 디자인을 기재하고 있고; 이들 중 임의의 것은 본원에 기재된 바와 같이 샷을 형성하고 용융 혼합 장치의 수집 구역 내에서 압력 하에 샷을 수집하기 위해 그러한 샷 형성 방법 및 장치와 함께 유용하게 사용될 수 있다.Constructing a shot of molten pneumatic mixture 42B is accomplished using conventional methods familiar to those skilled in the art. Customary and known variations of the methods and materials used in the construction of shots for injection molding are included in the methods described herein. Once the shot is constructed, it can be applied to the methods disclosed herein to obtain all of the technical advantages disclosed herein with respect to the formation of polymer foams and polymer foam articles. For example, methods such as the MUCELL® high pressure process used by Trexel Inc., Wilmington, Mass., to form the shot, are suitably used, and include pressurized mixing to prevent or substantially prevent pneumocell formation. Addition of a gaseous pneumatogen source directly to the extruder is followed by shot collection. Various patent techniques and industry literature also describe special melt mixing and conveying designs for obtaining molten pneumatic mixtures and forming shots, such as special screw designs for mixing and counterflow patterns, etc.; Any of these may be usefully used in conjunction with shot forming methods and devices to form shots and collect the shots under pressure within the collection zone of the melt mixing device as described herein.

수집 구역에서 샷이 형성되고 수집되면, 팽창 부피가 그 안에 한정되고, 또한 팽창은 수집 구역에서 및 샷에 근접하여 압력의 강하를 동반한다. 실시형태에서, 압력 강하는 0.01 GPa/s 이상의 속도로 달성된다. 따라서, 도 1a는 스크류(30)가 수집 구역(40)의 샷을 수집하도록 위치되는 용융된 뉴마틱 혼합물 장치(20)를 도시한다. 샷은 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)의 선택된 덩어리를 포함하고, 수집 구역(40) 내의 압력 하에 배치된다. 이러한 방법의 단계에서, 또한 도 1a와 관련하여, 도 1b는 스크류(30)가 수집 구역(40) 내의 팽창 부피(44)를 한정하도록 위치되는 장치(20)를 도시한다. 더 자세히 말하자면, 도 1b는 스크류(30)의 배럴 제1 말단(21a) 쪽으로의 측면 이동으로부터 야기되는 위치에 스크류(30)를 나타내고; 즉 스크류(30)는 도 1a에 비해 도 1b에서 후퇴된다. 수집 구역(40)으로부터 스크류(30)의 후퇴 및 야기된 부분적 변위는 수집 구역(40) 내에 팽창 부피(44)를 한정하고 또한 수집 구역(40) 내의 압력의 강하를 야기한다. 일부 실시형태에서, 스크류(30)는 0.01 GPa/sec 이상과 같이 수집 구역(40) 내 급속 탈압을 야기하는 속도로 수집 구역(40)으로부터 후퇴된다. 일부 실시형태에서, 스크류(30)의 회전은 후퇴 이전에 정지된다. 일부 실시형태에서, 스크류(30)의 회전은 후퇴 도중, 또는 후퇴가 완료된 이후 정지된다. 스크류(30)의 후퇴 거리, 즉 스크류(30)의 배럴 제1 말단(21a) 쪽으로의 측면 이동의 거리는 작업자에 의해 선택되어 적합한 팽창 부피(44)를 제공한다.When the shot is formed and collected in the collection zone, an expansion volume is confined therein, and further expansion is accompanied by a drop in pressure in the collection zone and in the proximity of the shot. In embodiments, the pressure drop is achieved at a rate of at least 0.01 GPa/s. Accordingly, Figure 1A shows the molten pneumatic mixture device 20 with the screw 30 positioned to collect the shots in the collection zone 40. The shot contains a selected mass of molten pneumatic mixture 42B and is placed under pressure within the collection zone 40. At this stage of the method, also with reference to FIG. 1A , FIG. 1B shows the device 20 where the screw 30 is positioned to define an expansion volume 44 within the collection zone 40 . More specifically, Figure 1b shows the screw 30 in a position resulting from a lateral movement of the screw 30 towards the first end 21a of the barrel; That is, the screw 30 is retracted in FIG. 1B compared to FIG. 1A. The retraction of the screw 30 from the collection zone 40 and the resulting partial displacement defines an expansion volume 44 within the collection zone 40 and also causes a drop in pressure within the collection zone 40 . In some embodiments, screw 30 is retracted from collection zone 40 at a rate that causes rapid depressurization within collection zone 40, such as greater than 0.01 GPa/sec. In some embodiments, rotation of screw 30 is stopped prior to retraction. In some embodiments, rotation of screw 30 is stopped during retraction or after retraction is complete. The distance of retraction of the screw 30, i.e. the distance of lateral movement of the screw 30 towards the first end 21a of the barrel, is selected by the operator to provide a suitable expansion volume 44.

도 1b에 나타낸 일부 실시형태에서, 팽창 부피(44)는 샷의 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피와 매칭되는 총 부피를 갖는 수집 구역(40)을 제공하도록 작업자에 의해 선택되고; 그러한 실시형태에서, 팽창 부피(44)의 추가 이후 수집 구역(40)에서의 총 부피는 도 1b의 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)의 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피이다. 다른 실시형태에서, 팽창 부피(44)는 수집 구역(40)에 존재하는 용융된 뉴마틱 혼합물 또는 샷의 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피의 백분율인 총 부피를 갖는 수집 구역(40)을 제공하도록 작업자에 의해 선택되고; 즉 팽창 부피(44)의 추가 이후 수집 구역(40)에서의 총 부피는 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피의 약 50% 내지 120%이다. 일부 실시형태에서, 팽창 부피는 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피의 100%를 수용하기 위한 수집 구역에서의 총 부피를 제공하도록 설정된다.In some embodiments shown in FIG. 1B , expansion volume 44 is selected by the operator to provide collection zone 40 with a total volume that matches the total expected molten polymer foam volume of the shot; In such an embodiment, the total volume in collection zone 40 after addition of expansion volume 44 is the total expected molten polymer foam volume of molten pneumatic mixture 42B of FIG. 1B. In another embodiment, the expansion volume 44 is configured to provide a collection zone 40 with a total volume that is a percentage of the total expected molten polymer foam volume of the molten pneumatic mixture or shot present in the collection zone 40. selected by the operator; That is, the total volume in collection zone 40 after addition of expansion volume 44 is about 50% to 120% of the total expected molten polymer foam volume. In some embodiments, the expansion volume is set to provide the total volume in the collection zone to accommodate 100% of the total expected molten polymer foam volume.

도 1b에 나타낸 바와 같이 팽창 부피(44)를 한정하기 위해 스크류(30)를 후퇴시킨 이후, 샷이 도 1b에 나타낸 바와 같은 수집 구역(40) 내에 유지되는 동안 "팽창 기간"으로 나타내어지는 일정 기간이 경과하거나 지나가며, 특히 수집 구역(40)은 팽창 부피(44)를 포함한다. 팽창 기간은 0초 내지 2000초이도록 작업자에 의해 선택된다. 실시형태에서, 팽창 기간 동안 샷은 수집 구역(40) 내에서 방해받지 않거나 실질적으로 방해받지 않고 정치된다. 실시형태에서, "방해받지 않는"은 샷이 팽창 기간 동안 샷의 혼합, 전단, 또는 수송(흐름)을 야기하는 임의의 공정에 적용되지 않음을 의미한다. 실시형태에서, "실질적으로 방해받지 않는"은 팽창 기간 동안 수행되는 혼합, 전단 또는 수송 공정에 의해 목적을 갖고 동요되지 않지만, 예를 들어 열 차이, 누출 및 다른 제조 이슈가 팽창 기간 동안 수집 구역에 존재하는 샷에 의도하지 않은 응력 또는 변형률을 야기할 수 있음을 의미한다.After retracting the screw 30 to define the expansion volume 44 as shown in Figure 1B, a period of time, referred to as the "expansion period", during which the shot remains within the collection area 40 as shown in Figure 1B. As this passes or passes, in particular the collection zone 40 comprises an expansion volume 44 . The inflation period is selected by the operator to be from 0 to 2000 seconds. In an embodiment, the shot remains undisturbed or substantially undisturbed within the collection area 40 during the expansion period. In embodiments, “undisturbed” means that the shot is not subjected to any processes that cause mixing, shearing, or transport (flow) of the shot during the expansion period. In embodiments, “substantially undisturbed” means that the collection area is not purposefully disturbed by mixing, shearing or transport processes performed during the expansion period, but is subject to, for example, heat differentials, leaks and other manufacturing issues in the collection area during the expansion period. This means that it may cause unintended stress or strain in the existing shot.

본 발명자들은 급속으로 스크류(30)를 후퇴시킴으로써, 사용된 장치, 및 수집 구역(40)에서 용융된 중합체의 질량, 용융된 중합체에 용해되거나, 이와 함께 혼합된 뉴마토겐 또는 뉴마토겐 공급원의 양 등과 같은 변수에 따라, 예를 들어 적어도 0.01 GPa/s, 예컨대 0.1 GPa/s 내지 5 GPa/s, 또는 5 GPa/s 초과로 급속의 탈압 속도가 달성될 수 있음을 발견하였다. 실시형태에서, 급속 탈압이 탈압을 개시하는 데 요구되는 높은 배압, 예컨대 500 kPa 초과, 예컨대 500 kPa 내지 25 MPa 이상의 배압과 결부된다. 급속 탈압 후, 용융된 중합체 발포체는 몰드와 같은 성형 요소에 분배되고 냉각되거나; 이것은 성형 요소에 분배되어 냉각되기 이전에 하나 이상의 추가적인 사이클 동안 재가압/감압되고; 생성된 중합체 발포체 물품은 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 추가로 특징으로 한다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.By rapidly retracting the screw 30, the inventors have discovered that by rapidly retracting the screw 30, the device used and the mass of the molten polymer in the collection zone 40, the amount of pneumatogen or pneumatogen source dissolved in or mixed with the molten polymer, Depending on variables such as amount, it has been found that rapid depressurization rates can be achieved, for example at least 0.01 GPa/s, such as 0.1 GPa/s to 5 GPa/s, or greater than 5 GPa/s. In an embodiment, rapid depressurization is coupled with a high backpressure required to initiate depressurization, such as greater than 500 kPa, such as between 500 kPa and 25 MPa. After rapid depressurization, the molten polymer foam is distributed into a molding element such as a mold and cooled; It is re-pressurized/de-pressurized for one or more additional cycles before being distributed to the molding elements and cooled; The resulting polymeric foam article is further characterized as having a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout the article. In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

용융된 중합체 발포체를 형성하기 위해 본원에 기재된 방법과 함께 추가로 사용되는 경우, 선택적으로 사출 성형기에서 높은 배압과 결부된 급속의 압력 강하(탈압)는 몇몇의 뜻밖의 이점을 제공한다.When further used in conjunction with the methods described herein to form molten polymer foams, the rapid pressure drop (depressurization) optionally coupled with high back pressure in the injection molding machine provides several unexpected advantages.

먼저, 사출 성형기에서 높은 배압과 선택적으로 결부된 급속 탈압은 거의 무제한의 크기 및 부피의 매우 큰 부피의 중합체 발포체 물품의 형성을 허용한다. 따라서, 직경이 이론적으로 20 cm 내지 1000 cm인 구체를 그 내부의 적어도 한 위치에서 표면으로부터 돌출되지 않고 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품; 또는 심지어 더 큰 물품이 급속 탈압 및 선택적으로는 높은 배압을 이용하여 적절하게 형성된다. 급속 탈압을 이용하여 달성 가능한 부피 및 치수는, 오직 수집될 수 있는 용융된 중합체의 양 및 압력 강하 도입 시의 기계의 한계에 의해 제한된다. 이론적으로 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 구체를 그 내부의 적어도 한 위치에 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품은 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 추가로 특징으로 한다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.First, rapid depressurization, optionally coupled with high back pressure in the injection molding machine, allows the formation of very large volume polymer foam articles of almost unlimited sizes and volumes. Accordingly, a polymer foam article having a shape and volume sufficient to receive a sphere theoretically having a diameter from 20 cm to 1000 cm at at least one location therein without protruding from the surface; Or even larger articles are suitably formed using rapid depressurization and optionally high back pressure. The volumes and dimensions achievable using rapid depressurization are limited only by the amount of molten polymer that can be collected and the limitations of the machine in introducing the pressure drop. A polymer foam article theoretically of sufficient shape and volume to accommodate at least one location therein a sphere having a diameter ranging from 20 cm to 1000 cm has a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout the article. It is additionally characterized by: In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

둘째로, 사출 성형기에서 높은 배압과 선택적으로 결부된 급속 탈압은 0초 내지 5초의 팽창 기간이 선택되도록 하며, 직경이 이론적으로 2 cm 이상이고 최대 1000 cm 이상인 구체를 물품 내부의 적어도 한 위치에 표면으로부터 돌출되지 않으면서 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품의 형성을 여전히 가능하게 한다. 0초 내지 5초의 팽창 기간의 선택은 사용된 열가소성 중합체 유형의 타입, 뉴마토겐 또는 뉴마토겐 공급원의 양 및 본원에 개시된 방법에 따라 중합체 발포체 물품을 형성 시 작업자의 기타 구체적이고 개별적인 고려사항을 기반으로 한다. 급속 탈압은 특히 높은 배압을 수반하여 사용되는 경우, 팽창 기간을 요구하지 않거나, 오직 매우 짧은 팽창 기간을 요구하는 안정화된 용융된 중합체 발포체를 제공하여, 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 추가로 특징으로 한 성형된 중합체 발포체 물품이 수득된다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.Secondly, rapid depressurization, optionally combined with high back pressure in the injection molding machine, allows an expansion period of 0 to 5 seconds to be selected, and a sphere with a theoretical diameter of more than 2 cm and up to more than 1000 cm is placed on the surface at at least one location inside the article. It still allows the formation of polymer foam articles with a shape and volume sufficient to receive them without protruding from them. The selection of the expansion period from 0 to 5 seconds will depend on the type of thermoplastic polymer used, the amount of pneumatogen or pneumatogen source, and other specific and individual considerations of the operator in forming polymer foam articles according to the methods disclosed herein. It is based on Rapid depressurization, especially when used with high back pressure, provides a stabilized molten polymer foam that requires no or only a very short expansion period, defining a plurality of pneumatocytes throughout the article. A molded polymer foam article is obtained, further characterized as having a continuous thermoplastic polymer matrix. In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

셋째로, 사출 성형기에서 높은 배압과 선택적으로 결부된 급속 탈압은 600초 내지 2000초의 팽창 기간이 선택되도록 하며, 직경이 이론적으로 2 cm 이상이고 최대 1000 cm 이상인 구체를 물품 내부의 적어도 한 위치에 표면으로부터 돌출되지 않으면서 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품의 형성을 여전히 가능하게 한다. 급속 탈압은 특히 높은 배압을 수반하여 사용되는 경우, 사출 성형기 내부에서 30분 이상의 체류 시간을 견딜 수 있고, 여전히 성형 요소에 분배될 수 있는 안정화된 용융된 중합체 발포체를 제공하여, 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 추가로 특징으로 한 성형된 중합체 발포체 물품이 수득된다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.Thirdly, rapid depressurization, optionally combined with high back pressure in the injection molding machine, allows an expansion period of 600 to 2000 seconds to be selected, in which spheres with a theoretical diameter of more than 2 cm and up to more than 1000 cm are placed on the surface at at least one location inside the article. It still allows the formation of polymer foam articles with a shape and volume sufficient to receive them without protruding from them. Rapid depressurization, especially when used with high back pressure, provides a stabilized molten polymer foam that can withstand residence times of 30 minutes or more inside the injection molding machine and still be distributed to the molding elements, thereby providing plurality of particles throughout the article. A molded polymer foam article is obtained, further characterized as having a continuous thermoplastic polymer matrix defining pneumatocytes of In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

따라서, 안정화된 용융된 중합체 발포체가 본원에 기재된 방법, 특히 급속 탈압이 사용되는 본원에 기재된 방법을 이용함으로써 형성된다. 용융된 중합체 발포체의 안정성은, 탈압을 개시하기 위해 높은 배압과 급속 탈압을 결부시킴으로써 도 1a 및 1b에 도시된 장치와 같은 사출 성형기를 이용할 때 추가로 증가된다. 용융된 중합체 발포체의 안정성은, 매우 큰 물품이 성형 요소에서 형성될 수 있는 놀라운 결과; 팽창 기간이 단축되거나 제외될 수 있는 놀라운 결과, 및 또한 매우 긴 팽창 시간으로 인해 안정화된 용융된 중합체 발포체가 후속의 분배, 성형 및 냉각 동안 붕괴되지 않는 놀라운 결과에 의해 입증된다.Accordingly, a stabilized molten polymer foam is formed using the method described herein, particularly the method described herein where rapid depressurization is used. The stability of the molten polymer foam is further increased when using an injection molding machine such as the apparatus shown in Figures 1A and 1B by combining rapid depressurization with high back pressure to initiate depressurization. The stability of molten polymer foams is remarkable, with the surprising result that very large articles can be formed in the molding elements; This is evidenced by the surprising results that the expansion period can be shortened or eliminated, and also by the surprising result that the stabilized molten polymer foam does not collapse during subsequent dispensing, molding and cooling due to the very long expansion times.

팽창 기간이 경과된 이후, 도 1b에 나타낸 노즐 차단 밸브(37)가 개방되고 용융된 중합체 발포체는 배럴(22)로부터 분배된다. 도 1a 및 도 1b에 나타낸 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 공동(39)으로 흐른다. 분배는 스크류의 측면 이동을 사용하는 플런징(plunging)과 같은 기계적 수단에 의해, 또는 수집 구역에 대한 가압 기체의 적용에 의해 가압 분배될 수 있으나, 일부 실시형태에서 용융된 중합체 발포체를 분배하기 위해 압력을 적용하는 것이 반드시 필요하지는 않다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체의 분배 동안 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이 노즐 (36)에서의 압력은, 도 1a 및 도 1b에서 배럴 제2 말단(21b) 쪽으로의 스크류(30)의 추가적 측면 이동을 사용하는 용융된 중합체 발포체의 플런징에 의한 것과 같은 압력의 외부 공급원의 추가 없이, 중력을 초과하여 1 psi (약 7 kPa) 내지 20 psi(약 138 kPa)이다. 실시형태에서, 분배는 노즐(36)과 공동(39) 사이의 유체 접속을 유지함으로써 달성된다. 일부 그러한 실시형태에서, 유체 접속은 또한 가압 접속이다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체의 분배 동안 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같은 노즐(36)의 압력(사출 압력으로도 지칭됨)은, 예를 들어 도 1a 및 1b에서 배럴 제2 단부(21b)를 향해 스크류(30)를 측방향으로 가압함으로써, 또는 적용된 가스 압력과 같은 압력의 또 다른 공급원을 적용함으로써 약 500 kPa 내지 500 MPa, 예컨대 1 MPa 내지 400 MPa, 또는 2 MPa 내지 300 MPa, 또는 3 MPa 내지 200 MPa, 또는 500 kPa 내지 1 MPa, 1 MPa 내지 10 MPa, 10 MPa 내지 50 MPa, 50 MPa 내지 100 MPa, 100 MPa 내지 200 MPa, 또는 200 MPa 내지 500 MPa이다.After the expansion period has elapsed, the nozzle shutoff valve 37 shown in FIG. 1B is opened and the molten polymer foam is dispensed from the barrel 22. In the embodiment shown in Figures 1A and 1B, molten polymer foam flows into cavity 39. Dispensing may be by mechanical means, such as plunging using lateral movement of a screw, or by pressurized dispensing by application of pressurized gas to a collection zone, but in some embodiments a device may be used to dispense the molten polymer foam. It is not necessary to apply pressure. In an embodiment, the pressure at the nozzle 36 as shown in FIGS. 1A and 1B during dispensing of the molten polymer foam is increased by an additional force of the screw 30 towards the barrel second end 21b in FIGS. 1A and 1B. Without the addition of an external source of pressure, such as by plunging the molten polymer foam using lateral movement, the pressure ranges from 1 psi (about 7 kPa) to 20 psi (about 138 kPa) above gravity. In an embodiment, dispensing is achieved by maintaining fluid connection between nozzle 36 and cavity 39. In some such embodiments, the fluid connection is also a pressurized connection. In an embodiment, the pressure of the nozzle 36 (also referred to as the injection pressure) as shown in FIGS. 1A and 1B during dispensing of the molten polymer foam is, for example, the barrel second end 21b in FIGS. 1A and 1B. ), or by applying another source of pressure equal to the applied gas pressure, about 500 kPa to 500 MPa, such as 1 MPa to 400 MPa, or 2 MPa to 300 MPa, or 3 MPa to 200 MPa, or 500 kPa to 1 MPa, 1 MPa to 10 MPa, 10 MPa to 50 MPa, 50 MPa to 100 MPa, 100 MPa to 200 MPa, or 200 MPa to 500 MPa.

대안적으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 스크류(30)를 후퇴시키고, 팽창 기간 동안 스크류(30)의 위치를 유지시킨 후, 스크류(30)는 배럴 제2 단부(21b)를 향해 뒤로 가압되고; 즉, 스크류(30)는 가압 단계에서 도 1a에 도시된 위치로 부분적으로 또는 완전히 복귀되며, 이는 수집 구역(40)의 부피를 감소시키고 용융된 뉴마틱 혼합물을 가압한다. 수집 구역(40) 내 감소된 부피는 수집 구역(40) 내 압력을 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 스크류(30)의 회전은 가압 이전에 정지된다. 일부 실시형태에서, 스크류(30)의 회전은 가압 도중, 또는 가압이 완료된 이후 정지된다. 스크류(30)의 가압 거리, 즉 스크류(30)의 배럴 제2 말단(21b) 쪽으로의 측면 이동의 거리는 작업자에 의해 선택되어 적합한 부피 및 압력을 제공한다. 선택된 가압 기간 후, 작업자는 용융된 뉴마틱 혼합물의 분배를 선택할 수 있거나, 분배 이전에 하나 이상의 추가적인 가압/탈압 사이클을 선택할 수 있다.Alternatively, after retracting the screw 30 and maintaining the position of the screw 30 during the expansion period as shown in Figure 1b, the screw 30 is pressed back toward the barrel second end 21b. ; That is, the screw 30 is partially or fully returned to the position shown in Figure 1A in the pressing step, which reduces the volume of the collection zone 40 and pressurizes the molten pneumatic mixture. The reduced volume within collection zone 40 increases the pressure within collection zone 40. In some embodiments, rotation of screw 30 is stopped prior to pressurization. In some embodiments, rotation of screw 30 is stopped during pressurization or after pressurization is complete. The pressing distance of the screw 30, i.e. the distance of lateral movement of the screw 30 towards the second end 21b of the barrel, is selected by the operator to provide an appropriate volume and pressure. After a selected pressurization period, the operator can choose to dispense the molten pneumatic mixture, or one or more additional pressurization/depressurization cycles prior to dispense.

1 내지 5회의 가압/탈압 사이클이 사용되는 것과 같은 실시형태에서, 작업자는 가압 또는 탈압을 유지하는 시간 및 부피/압력에 더하여 가압 및 탈압의 속도를 선택할 수 있다. 추가적으로, 작업자는 하나 이상의 사이클의 탈압 단계들 각 하나 이상에 대해 신속한 탈압, 높은 배압, 또는 둘 모두를 적절히 선택할 수 있다.In embodiments such as where 1 to 5 pressurization/depressurization cycles are used, the operator can select the rate of pressurization and depressurization in addition to the volume/pressure and time to maintain the pressurization or depressurization. Additionally, the operator may select rapid depressurization, high backpressure, or both as appropriate for each one or more of the depressurization stages of one or more cycles.

도 1a 및 도 1b에 나타낸 몰드 부분(38)에 의해 한정된 공동(39) 내에 배치되면, 용융된 중합체 발포체는 이것이 열가소성 중합체의 용융 전이 미만의 온도, 예컨대 주변 환경의 주변 조건에 존재하는 온도에 도달할 때까지 냉각되거나 냉각되는 것이 허용된다. 팽창 부피가 총 예상된 용융된 중합체 발포체 부피의 100% 미만인 수집 구역에서의 총 부피를 제공하도록 설정되는 일부 실시형태에서, 뉴마토셀은 용융된 중합체 발포체가 분배된 이후 및 온도가 열가소성 중합체의 용융 전이 온도에 도달하기에 충분히 냉각되지 전에 조핵화 및/또는 발생(크기의 성장)이 계속될 수 있다. 용융된 중합체 발포체의 냉각은 사출 성형된 물품의 냉각을 위한 통상적인 방법을 사용하여 달성되며, 설정된 온도를 갖는 액체 냉각제에 몰드를 함침시키거나, 몰드에 액체 냉각제 예컨대 액체 물을 분무하는 것; 몰드에 공기 스트림을 닿게 하는 것; 주변 공기 냉각; 등을 제한 없이 포함한다.Once placed within the cavity 39 defined by the mold portion 38 shown in FIGS. 1A and 1B, the molten polymer foam reaches a temperature below the melt transition of the thermoplastic polymer, such as that present at ambient conditions in the ambient environment. It is allowed to cool or cool until it cools. In some embodiments where the expansion volume is set to provide a total volume in the collection zone that is less than 100% of the total expected molten polymer foam volume, the pneumatocel is formed after the molten polymer foam has been dispensed and at a temperature similar to the melting of the thermoplastic polymer. Nucleation and/or evolution (growth in size) may continue before cooling sufficiently to reach the transition temperature. Cooling of the molten polymer foam is accomplished using conventional methods for cooling of injection molded articles, including immersing the mold in a liquid coolant having a set temperature or spraying the mold with a liquid coolant such as liquid water; directing a stream of air to the mold; Ambient air cooling; Including without limitation, etc.

상기 방법의 대안적 실시형태에서, 도 1b에 나타낸 바와 같이 구성된 장치(20)는 용융된 중합체 발포체를 형성하도록 사용된다. 도 1b는 스크류(30)의 배럴 제1 말단(21a) 쪽으로의 측면 이동으로부터 야기되는 위치에 스크류 (30)를 나타내고; 즉 스크류(30)는 도 1a에 비해 도 1b에서 후퇴된다. 수집 구역(40)으로부터 스크류(30)의 후퇴 및 야기된 부분적 변위는 수집 구역(40) 내에 팽창 부피(44)를 한정하고 또한 수집 구역(40) 내의 압력의 강하를 야기한다. 도 1b에 나타낸 바와 같은 장치(20) 구성은 실질적으로 상기 기재된 바와 동일한 방식으로 배럴(21)의 제2 말단(21b) 쪽으로 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)을 혼합, 가열 및 수송하기 위해 사용된다. 추가적으로, 체크 밸브(32), 폐쇄 위치의 차단 밸브(37), 또는 둘 모두와 결합되는; 또한 플라이트(31)가 스크류(30)의 회전 동안 배럴(21)과 접촉되는, 배럴 부분(22) 내의 스크류(30)의 배치는, 배럴 부분(22) 내의 가압 밀봉된 관계를 제공하여, 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)은 대기압을 초과하는 압력 하에 배럴 부분(22)에 존재한다. 배럴 부분(22) 내의 압력은 심지어 뉴마토겐 공급원이 그 임계 온도를 초과하는 경우에도, 뉴마토셀 형성을 방지하거나 실질적으로 방지하기에 충분하다. 그러나, 이러한 대안적 실시형태에서, 용융된 뉴마틱 혼합물은 체크 밸브(32)를 통해 그리고 팽창 부피(44)에 의해 추가로 부가된 수집 구역(40)에 수송된다.In an alternative embodiment of the method, apparatus 20 configured as shown in Figure 1B is used to form a molten polymer foam. Figure 1b shows the screw 30 in a position resulting from a lateral movement of the screw 30 towards the first end 21a of the barrel; That is, the screw 30 is retracted in FIG. 1B compared to FIG. 1A. The retraction of the screw 30 from the collection zone 40 and the resulting partial displacement defines an expansion volume 44 within the collection zone 40 and also causes a drop in pressure within the collection zone 40 . The apparatus 20 configuration as shown in Figure 1b is used to mix, heat and transport the molten pneumatic mixture 42B towards the second end 21b of the barrel 21 in substantially the same manner as described above. . Additionally, coupled with a check valve (32), a shut-off valve (37) in the closed position, or both; Additionally, the arrangement of the screw 30 within the barrel portion 22, where the flights 31 are in contact with the barrel 21 during rotation of the screw 30, provides a pressure-sealed relationship within the barrel portion 22, thereby preventing melting. The pneumatic mixture 42B is present in the barrel portion 22 under a pressure exceeding atmospheric pressure. The pressure within barrel portion 22 is sufficient to prevent or substantially prevent pneumatocyte formation even when the pneumatogen source exceeds its critical temperature. However, in this alternative embodiment, the molten pneumatic mixture is transported through a check valve (32) and to a collection zone (40) further augmented by an expansion volume (44).

추가로 상기 대안적인 실시형태에서, 도 1b에 도시된 구성에서 장치(20)는 용융된 뉴마틱 혼합물(42B)을 혼합하고, 가열하고 배럴(21)의 제2 단부(21b)를 향해 이동시키고; 이어서 스크류(30)는 배럴(21)의 제1 단부(21a)를 향해 가압되어 수집 구역(40)에서 존재하는 용융된 뉴마틱 혼합물을 가압한다. 가압은 상기 기술된 바와 같은 안정화된 중합체 발포체를 수득하기 위해 선택적으로 높은 배압과 함께 활용되는 급속 탈압에 의해 행해진다.Additionally, in this alternative embodiment, in the configuration shown in FIG. 1B, device 20 mixes, heats and moves molten pneumatic mixture 42B toward second end 21b of barrel 21 and ; The screw 30 is then pressed towards the first end 21a of the barrel 21 to pressurize the molten pneumatic mixture present in the collection zone 40. Pressurization is effected by rapid depressurization, optionally utilized with high back pressure, to obtain stabilized polymer foams as described above.

압출 및 사출 성형을 위한 통상적인 물질 및 장치가 방법을 수행하는 데 유용하다는 것이, 본 발명에서 개시되는 방법의 이점이다. 특수 장비 또는 물질 요구는 개시된 방법을 수행하는 데 필요하지 않다. 따라서, 사출 성형 및/또는 중합체 발포체의 형성에 유용한 임의의 열가소성 중합체 또는 이의 혼합물은, 선택적으로 장치의 작업자에 의해 선택된 하나 이상의 추가적 물질과 함께, 표준 사출 성형 장치와 같은 통상적일 기술을 사용하는 임의의 산업적으로 유용한 뉴마토겐 공급원과 유용하게 조합된다.It is an advantage of the process disclosed herein that conventional materials and equipment for extrusion and injection molding are useful in carrying out the process. No special equipment or material requirements are necessary to perform the disclosed methods. Accordingly, any thermoplastic polymer or mixture thereof useful for injection molding and/or forming polymer foams may be prepared using conventional techniques such as standard injection molding equipment, optionally with one or more additional materials selected by the operator of the equipment. It is usefully combined with industrially useful pneumatogen sources.

실시형태에서, 본원에 기재된 방법, 장치, 및 물품과 관련하여 유용한 열가소성 중합체는, 사출 성형, 또는 중합체 발포체 물품의 사출 성형에 유용한 것으로 산업계에 알려진 임의의 열가소성 플라스틱 또는 이들의 혼합물; 및 그러한 중합체의 혼합물을 포함한다. 유용한 중합체는 사출 성형, 예컨대 샷 형성에서 사용하기에 적합한 용융 흐름 점도를 갖는 것으로 특징지어진다. 이와 같이, 열가소성 중합체는 열가역적이거나 다르게는 사출 성형 공정을 위한 충분한 점성 용융 흐름을 방지하지 않는 가교도를 포함할 수 있다.In embodiments, thermoplastic polymers useful in connection with the methods, devices, and articles described herein include: any thermoplastic plastic or mixture thereof known in the industry to be useful for injection molding, or injection molding of polymer foam articles; and mixtures of such polymers. Useful polymers are characterized as having a melt flow viscosity suitable for use in injection molding, such as shot forming. As such, thermoplastic polymers may be thermoreversible or otherwise contain a degree of crosslinking that does not prevent sufficiently viscous melt flow for injection molding processes.

실시형태에서, 본원에 기재된 방법, 장치 및 물품과 함께 유용한 열가소성 중합체는, 올레핀계 중합체 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 α-올레핀 및 이의 다양한 공중합체 및 분지형/가교된 변형 예컨대 제한 없이 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머(TPE), 초중합체량 폴리에틸렌(UHMWPE) 등; 폴리아미드(PA), 폴리이미드(PI), 폴리에스테르 예컨대 폴리에스테르 테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리히드록시알카노에이트(PHA) 예컨대 폴리히드록시부티레이트(PHB), 폴리카르보네이트(PC), 폴리(락트산)(PLA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중 합체(ABS), 폴리스티렌, 폴리우레탄 예컨대 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머(PU, TPU), 폴리카프로락톤, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 테트라플루오로에틸렌의 공중합체, 폴리에테르술폰(PES), 폴리아세탈, 폴리아라미드, 폴리페닐렌 옥사이드(PPO), 폴리부틸렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트 및 메타크리에이트(아크릴), 이오노머 중합체(SURLYN® 및 유사한 이온적으로 관능화된 올레핀 공중합체), 폴리에테르-아미드 블록 공중합체(PEBAX®), 폴리아릴에테르키톤(PAEK), 폴리술폰, 폴리페닐렌 술파이드(PPS), 폴리아미드-이미드 공중합체, 폴리(부틸렌 숙시네이트), 셀룰로식(cellulosic), 다당류, 및 이들의 공중합체, 얼로이(alloy), 혼합물, 및 배합물을 제한 없이 포함하고, 이는 본원에 기재된 방법과 함께 유용하게 사용된다.In embodiments, thermoplastic polymers useful with the methods, devices, and articles described herein include olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, poly α-olefins and various copolymers thereof, and branched/crosslinked modifications such as, but not limited to, low density polyethylene ( LDPE), high density polyethylene (HDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), thermoplastic polyolefin elastomer (TPE), ultrapolymer weight polyethylene (UHMWPE), etc.; Polyamides (PA), polyimides (PI), polyesters such as polyester terephthalate (PET) and polybutylene terephthalate (PBT), polyhydroxyalkanoates (PHA) such as polyhydroxybutyrate (PHB), Polycarbonate (PC), poly(lactic acid) (PLA), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), polystyrene, polyurethane such as thermoplastic polyurethane elastomers (PU, TPU), polycaprolactone, polyvinyl Chloride (PVC), copolymers of tetrafluoroethylene, polyethersulfone (PES), polyacetal, polyaramid, polyphenylene oxide (PPO), polybutylene, polybutadiene, polyacrylates and methacrylates (acrylics). , ionomer polymers (SURLYN® and similar ionically functionalized olefin copolymers), polyether-amide block copolymers (PEBAX®), polyaryletherchitones (PAEK), polysulfones, polyphenylene sulfide (PPS) , polyamide-imide copolymers, poly(butylene succinate), cellulosic, polysaccharides, and copolymers, alloys, mixtures, and blends thereof, which are described herein. It is usefully used in conjunction with the method described in .

중합체 배합물 및 혼합물의 비제한된 사용과 관련하여, 본 발명자들은 혼합된 스트림 재활용 플라스틱이 열가소성 중합체로서 실시형태에서 유용함을 밝혀냈다. 따라서, 실시형태에서, 해양 폐기 플라스틱은 해양 및 해변으로부터 채취되고 10% 내지 90%의 폴리올레핀 함량, 10% 내지 90%의 PET 함량, 1% 내지 25%의 폴리스티렌 함량, 및 1% 내지 50%의 미지의 중합체 함량의 예시적 함량을 갖는 중합체성 폐기물의 혼합된 스트림이다. 해양 및 해변으로부터 수집된 것에 제한되지 않는 그러한 혼합된 플라스틱 스트림 및 폐기 플라스틱 스트림은, 본원에 기재된 방법 및 장치를 사용하여 용융된 중합체 발포체 및 중합체 발포체 물품을 형성하는 데에 유사하게 유용하다. 실시예 11은 20%의 재활용 함량을 가진 혼합 스트림 해양 폐기물 플라스틱 공급원의 사용을 나타낸다.With regard to the non-limiting use of polymer blends and mixtures, the inventors have found that mixed stream recycled plastics are useful in embodiments as thermoplastic polymers. Accordingly, in an embodiment, the marine waste plastic is harvested from the ocean and beaches and has a polyolefin content of 10% to 90%, a PET content of 10% to 90%, a polystyrene content of 1% to 25%, and a polyolefin content of 1% to 50%. A mixed stream of polymeric waste having an exemplary content of unknown polymer content. Such mixed plastic streams and waste plastic streams, including but not limited to those collected from oceans and beaches, are similarly useful for forming molten polymer foams and polymer foam articles using the methods and devices described herein. Example 11 illustrates the use of a mixed stream marine waste plastic source with a 20% recycled content.

추가로, 본 발명자들은 본원에 기재된 방법에 따라 제조된 중합체 발포체 물품은 본원에 기재된 방법을 이용하여 재활용될 수 있음을 발견하였다. 즉, 실시형태에서, 본원에 기재된 실시형태들 중 임의의 것에 따르고 본원에 기재된 방법들 중 임의의 것에 따라 형성된 제1 중합체 발포체 물품은 또한 본원에 기재된 방법에 따른 제2 중합체 발포체 물품을 형성하기 위한 열가소성 중합체의 공급원이다. 실시형태에서, 본원에 기재된 중합체 발포체 물품은 중합체 발포체 물품을 제조하기 위한 본원에 기재된 방법들 중 임의의 것을 이용하여 적절히 재활용된다. 따라서, 중합체 발포체 물품은 예를 들어 본원에 기재된 방법에 따라 제조된 제1 중합체 발포체 물품을 단순히 분쇄하거나, 또는 다르게는 용융 혼합 장치에서 직접 사용하기 위해 적합한 크기로 조각내어 분할함으로써; 그리고 제1 중합체 발포체 물품을 용융 혼합 장치에 적용함으로써 재활용될 수 있다. 용융 혼합 장치는 사출 성형기 또는 압출기일 수 있다. 용융 혼합 장치가 사출 성형기인 경우, 공급원료 또는 중합체의 공급원으로서 분할된 제1 중합체 발포체 물품을 사용하여, 중합체 발포체 물품을 형성하기 위해 본원에 기술된 방법들 중 임의의 방법을 수행함으로써, 제2 중합체 발포체 물품이 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 분할된 중합체 발포체 물품의 혼합된 공급원(상이한 열가소성 물질, 첨가제 등); 또는 버진(virgin) 또는 사용된 플라스틱 공급원과 같은 기타 플라스틱 물질과 분할된 중합체 발포체 물품의 혼합물과 같이 혼합된 공급원료도 또한 사용될 수 있다.Additionally, the inventors have discovered that polymer foam articles made according to the methods described herein can be recycled using the methods described herein. That is, in embodiments, a first polymer foam article according to any of the embodiments described herein and formed according to any of the methods described herein may also be used to form a second polymer foam article according to the methods described herein. It is a source of thermoplastic polymers. In an embodiment, the polymeric foam articles described herein are appropriately recycled using any of the methods described herein for making polymeric foam articles. Accordingly, the polymer foam article can be prepared, for example, by simply grinding the first polymer foam article prepared according to the method described herein, or alternatively by shredding and dividing into suitable sizes for direct use in a melt mixing device; And the first polymer foam article can be recycled by subjecting it to a melt mixing device. The melt mixing device may be an injection molding machine or an extruder. When the melt mixing device is an injection molding machine, using the split first polymer foam article as a source of feedstock or polymer, performing any of the methods described herein to form a polymer foam article, thereby forming a second polymer foam article. A polymer foam article may be formed. In this way, a mixed source of segmented polymer foam articles (different thermoplastics, additives, etc.); Alternatively, blended feedstocks may also be used, such as mixtures of split polymer foam articles with other plastic materials, such as virgin or used plastic sources.

중합체 발포체 물품의 상기의 재활용성은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 고-충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA), 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 열가소성 올레핀(TPO)을 포함하지만 이로 제한되는 것은 아닌 다양한 중합체 물질에 걸쳐 관찰된다. 재활용성은 단일 성분의 중합체 발포체, 본원에 나열된 첨가제들 중 임의의 것을 포함하는 첨가제와 중합체의 배합물, 및 둘 이상의 중합체의 혼합물 및 배합물에 있어서 관찰된다. 실시예 16은 이 놀랍고 예기치 못한 결과를 예시한다. 압출 및 사출 성형과 같은 공정을 위해 100% 재활용된 열가소성 물질을 사용하기가 어렵기 때문에, 플라스틱 산업은 전형적으로 산업 재활용 용도의 혼합된 플라스틱 폐기물 스트림을 공급하고, 그에 따라 재활용된 플라스틱 물품은 종종 중량 또는 부피 기준 10% 내지 50% 재활용된 플라스틱과 같이 버진 플라스틱과 혼합된 재활용된 물질의 일부만 포함한다. 그러나, 본원에 기재된 방법을 이용하여, 100% 재활용된 플라스틱 물질이 본원에 기재된 중합체 발포체 물품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 추가로, 100% 버진 열가소성 물질이 본원에 기재된 중합체 발포체 물품뿐 아니라 재활용된 재료 공급원료와 버진 재료 공급원료의 혼합물을 제조하는 데 사용될 수 있고, 이들 공급원료로부터 형성된 중합체 발포체 물품은 후속의 사출 성형 또는 압출 공정에서 100% 재활용 가능하다.The above recyclability of polymer foam articles includes low-density polyethylene (LDPE), high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), high-impact polystyrene (HIPS), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), It is observed across a variety of polymeric materials, including but not limited to polyamides (PA), thermoplastic polyurethanes (TPU), and thermoplastic olefins (TPO). Recyclability is observed for single component polymer foams, blends of polymers with additives including any of the additives listed herein, and mixtures and formulations of two or more polymers. Example 16 illustrates this surprising and unexpected result. Because it is difficult to use 100% recycled thermoplastics for processes such as extrusion and injection molding, the plastics industry typically supplies mixed plastic waste streams for industrial recycling purposes, and as such recycled plastic items are often or contains only a portion of recycled material mixed with virgin plastic, such as 10% to 50% recycled plastic by volume. However, using the methods described herein, 100% recycled plastic materials can be used to make the polymer foam articles described herein. Additionally, 100% virgin thermoplastic materials can be used to make the polymer foam articles described herein as well as mixtures of recycled and virgin material feedstocks, and the polymer foam articles formed from these feedstocks can be subjected to subsequent injection molding. Alternatively, it is 100% recyclable in the extrusion process.

뉴마토겐 공급원은 산업에서 널리 이용가능하고, 용융 혼합 동안 뉴마토겐을 사용하는 데 유용한 조건은 잘 이해되어 있고 널리 보고되어 있다. 따라서, 사출 성형, 반응 사출 성형 또는 중합체 발포체의 기타 제조 방법에 유용한 임의의 뉴마토겐 공급원은, 본원에 기재된 방법, 장치, 및 중합체 발포체 물품에 따라 용융된 중합체 발포체 및 고체화된 중합체 발포체 물품을 형성하는 데 본원에서 유용하다. 본원에 기재된 방법 및 장치와 관련하여 유용한 뉴마토겐은 비드 펠릿 등의 형태로 열가소성 플라스틱 내에 캡슐화되거나 잠재적 형태인, 공기, CO2, 및 N2를 포함하며, 화학적 반응은 용융 혼합 장치 내에서 가열될 때 CO2 또는 N2를 생성한다. 그러한 화학적 반응은, 본원에 개시된 방법 및 장치와 조합된 그 사용과 관련하여 제한 없이, 적절하게 발열 또는 흡열이다. 적합한 뉴마토겐 공급원은 나트륨 바이카르보네이트, 폴리카르복시산 예컨대 시트르산을 기반으로 하는 화합물, 또는 이의 염 또는 에스테르 예컨대 나트륨 시트레이트 또는 나트륨 시트레이트의 트리메틸 에스테르; 나트륨 바이카르보네이트와 폴리카르복시산 예컨대 시트르산의 혼합물; 술포닐 히드라자이드 예컨대 p-톨루엔 술포닐 히드라자이드(p-TSH) 및 4,4'-옥시비스-(벤젠술포닐 히드라자이드)(OBSH), 순수한 및 개질된 아조디카본아미드, 세미카르바자이드, 테트라졸, 및 디아지논을 포함한다. 상기 중 어느 하나에서, 뉴마토겐 공급원은 선택적으로 또한 샷의 가열, 혼합 및 수집 동안 용융되도록 고안된 담체 수지에 캡슐화된다.Pneumatogen sources are widely available in industry, and the conditions useful for using pneumatogen during melt mixing are well understood and widely reported. Accordingly, any pneumatogen source useful in injection molding, reaction injection molding, or other methods of making polymer foams can be used to form molten polymer foams and solidified polymer foam articles according to the methods, devices, and polymer foam articles described herein. It is useful in this hospital. Pneumatogens useful in connection with the methods and devices described herein include air, CO 2 , and N 2 , in latent form or encapsulated in thermoplastics, such as bead pellets, where the chemical reaction is achieved by heating in a melt mixing device. When generated, CO 2 or N 2 is generated. Such chemical reactions are exothermic or endothermic, as appropriate, without limitation, with respect to their use in combination with the methods and devices disclosed herein. Suitable pneumatogen sources include sodium bicarbonate, compounds based on polycarboxylic acids such as citric acid, or salts or esters thereof such as sodium citrate or trimethyl ester of sodium citrate; mixtures of sodium bicarbonate and polycarboxylic acids such as citric acid; Sulfonyl hydrazides such as p -toluene sulfonyl hydrazide (p-TSH) and 4,4'-oxybis-(benzenesulfonyl hydrazide) (OBSH), pure and modified azodicarbonamides, semicarbazides , tetrazole, and diazinon. In any of the above, the pneumatogen source is optionally also encapsulated in a carrier resin designed to melt during heating, mixing and collection of the shot.

실시형태에서, 유용한 뉴마토겐 공급원은 시판되는 조성물 예컨대 HYDROCEROL® BIH 70, HYDROCEROL® BIH CF-40-T, 또는 HYDROCEROL® XH-901(모두 스위스 소재의 Clariant AG사제); FCX 7301(미네소타주 위노나 소재의 RTP Company사제); FCX 27314(미네소타주 위노나 소재의 RTP Company사제); CELOGEN ® 780(플로리다주 네이플 소재의 CelChem LLC사제); ACTAFOAM® 780(코네티컷주 사우스버리 소재의 Galata Chemicals사제); ACTAFOAM® AZ(코네티컷주 사우스버리 소재의 Galata Chemicals사제); ORGATER MB.BA.20(프랑스 뮐루즈 소재의 ADEKA Polymer Additives Europe사제); ENDEX 1750™(일리노이주 록포드 소재의 Endex International사제); 및 FOAMAZOL™ 57(뉴저지주 이스트 러더포드 소재의 Bergen International사제)을 포함한다.In embodiments, useful pneumatogen sources include commercially available compositions such as HYDROCEROL® BIH 70, HYDROCEROL® BIH CF-40-T, or HYDROCEROL® XH-901 (all from Clariant AG, Switzerland); FCX 7301 (RTP Company, Winona, MN); FCX 27314 (RTP Company, Winona, MN); CELOGEN ® 780 (CelChem LLC, Naples, FL); ACTAFOAM® 780 (Galata Chemicals, Southbury, CT); ACTAFOAM® AZ (Galata Chemicals, Southbury, CT); ORGATER MB.BA.20 (ADEKA Polymer Additives Europe, Mulhouse, France); ENDEX 1750™ (Endex International, Rockford, IL); and FOAMAZOL™ 57 (Bergen International, East Rutherford, NJ).

일부 실시형태에서, 뉴마토겐 공급원은 뉴마토겐이며, 뉴마토겐은 도 1a 및 도 1b에 나타낸 압출기와 유사한 장치와 같은 용융 혼합 장치에 기체로서 적용된다. 그러한 실시형태에서, 기체는 용융 혼합 장치에 대한 직접적 가압 첨가 및 용융 혼합 장치 내에서의 혼합에 의해 열가소성 중합체 내에 용해된다. 일부 실시형태에서, 기체는 용융된 열가소성 중합체에의 용해 이전에 또는 이와 동시에 가압에 의해 초임계 유체가 된다. 사출 성형 장치에 직접 뉴마토겐을 적용하는 것은 델라웨어주 윌밍턴 소재의 Trexel Inc.에 의해 사용된 MUCELL® 공정으로서 산업적으로 나타내어진다. 열가소성 중합체가 또한 배럴에 첨가되고 용융되는 동안 배럴과 가압 관계를 형성하도록 압출기 장치의 주입구에 대한 기체 저장소(탱크, 실린더 등)로부터의 조절된, 가압 유체 접속과 같이, 이러한 공정에 특수 장비가 요구된다. 그러한 특수 장비가 이용가능한 곳에서, 뉴마토겐은 용융된 뉴마틱 혼합물을 형성하기 위해 열가소성 중합체 및 하나 이상의 추가적 물질에 대한 뉴마토겐의 직접적 적용에 의해 본원에 기재된 방법과 함께 뉴마토겐 공급원으로서 유용하게 사용된다.In some embodiments, the pneumatogen source is pneumatogen, and the pneumatogen is applied as a gas to a melt mixing device, such as a device similar to the extruder shown in FIGS. 1A and 1B. In such embodiments, the gas is dissolved in the thermoplastic polymer by direct pressure addition to and mixing within the melt mixing device. In some embodiments, the gas is rendered supercritical fluid by pressurization prior to or concurrently with dissolution into the molten thermoplastic polymer. Applying pneumatogens directly to an injection molding device is industrially represented as the MUCELL® process used by Trexel Inc., Wilmington, Delaware. Special equipment is required for this process, such as a controlled, pressurized fluid connection from a gas reservoir (tank, cylinder, etc.) to the inlet of the extruder device to form a pressurized relationship with the barrel while the thermoplastic polymer is also added to and melted in the barrel. do. Where such specialized equipment is available, the pneumatogen may be used as a pneumatogen source in conjunction with the methods described herein by direct application of the pneumatogen to the thermoplastic polymer and one or more additional materials to form a molten pneumatic mixture. It is useful.

뉴마토겐 공급원은, 열가소성 중합체 발포체를 형성하기 위한 뉴마토겐 및 뉴마토겐 공급원의 작동 및 원하는 중합체 발포체 밀도와 관련된 통상적인 기술에 따라, 열가소성 중합체의 선택된 밀도 감소를 목표로 하는 양으로, 열가소성 중합체, 및 임의의 선택적으로 하나 이상의 추가적 물질에 첨가된다. 열가소성 중합체에 첨가된 뉴마토겐 공급원의 양은 특별히 제한되지 않고; 이에 따라 본 발명자들은 최대 85%의 밀도 감소가 중합체 또는 유리 버블 등의 사용 없이 달성되어, 이하 보고되는 독특하고 놀라운 특징을 갖고 또한 최대 85%의 목표 밀도 감소를 갖는 중합체 발포체 물품을 제공한다는 것을 밝혀냈다. 본원에서 사용되는, "밀도 감소"는 상기 물품(즉, 뉴마토셀을 배제하거나 실질적으로 배제하는 중합체 물품)을 제조하기 위해 뉴마토겐(공급원)을 첨가하지 않은 동일한 물품에 비해 중합체 발포체 물품의 백분율 질량 감소를 의미한다. 따라서, 실시형태에서, 본원에 기재된 용융된 중합체 발포체 및 중합체 발포체 물품은 유리 또는 중합체 버블을 적절하게 배제하는 한편, 최대 85%, 예를 들어 30% 내지 85%, 예컨대 35% 내지 85%, 40% 내지 85%, 45% 내지 85%, 50% 내지 85%, 55% 내지 85%, 60% 내지 85%, 65% 내지 85%, 70% 내지 85%, 75% 내지 85%, 30% 내지 35%, 35% 내지 40%, 40% 내지 50%, 50% 내지 55%, 55% 내지 60%, 60% 내지 65%, 65% 내지 70%, 70% 내지 75%, 75%, 내지 80%, 또는 80% 내지 85%의 선택된 밀도 감소를 제공한다. 유리 또는 중합체 버블을 포함하는 것은 또한 본원의 방법에 부합하여 제조된 중합체 발포체 물품의 이용가능한 밀도 감소를 추가로 확장시킨다. 일부 실시형태에서, 85% 초과의 밀도 감소가 달성될 수 있다.The pneumatogen source is in an amount aimed at reducing the selected density of the thermoplastic polymer, according to conventional techniques relating to the pneumatogen and the operation of the pneumatogen source to form a thermoplastic polymer foam and the desired polymer foam density. polymer, and optionally one or more additional substances. The amount of pneumatogen source added to the thermoplastic polymer is not particularly limited; Accordingly, the inventors have found that density reductions of up to 85% can be achieved without the use of polymers or glass bubbles, etc., providing polymer foam articles with the unique and surprising characteristics reported below and also having a target density reduction of up to 85%. . As used herein, “density reduction” refers to a polymer foam article relative to the same article without the addition of a pneumatogen (source) to produce the article (i.e., a polymer article that excludes or substantially excludes pneumatocytes). Means percent mass reduction. Accordingly, in embodiments, the molten polymer foams and polymer foam articles described herein suitably exclude glass or polymer bubbles while retaining up to 85%, such as 30% to 85%, such as 35% to 85%, 40%. % to 85%, 45% to 85%, 50% to 85%, 55% to 85%, 60% to 85%, 65% to 85%, 70% to 85%, 75% to 85%, 30% to 35%, 35% to 40%, 40% to 50%, 50% to 55%, 55% to 60%, 60% to 65%, 65% to 70%, 70% to 75%, 75%, to 80 %, or a selected density reduction of 80% to 85%. Incorporating glass or polymer bubbles also further expands the available density reduction of polymer foam articles made in accordance with the methods herein. In some embodiments, density reductions of greater than 85% can be achieved.

그럼에도 불구하고 밀도 감소로부터의 이점이 있는 중합체 발포체 물품은, 직경이 2 cm인 유리 또는 금속 공 또는 구슬과 같은 이론적 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진 성형된 물품을 비롯하여, 그 안에 분산된 뉴마토셀과 함께 전반에 걸쳐 연속적 중합체 매트릭스를 갖는 것으로 특징지어진다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm 내지 1000 cm 이상인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm 내지 1000 cm 이상인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 갖고, 추가로 총 물품 부피가 1000 cm3 초과, 적어도 2000 cm3, 1000 cm3 내지 5000 cm3, 2000 cm3 내지 5000 cm3, 또는 5000 cm3 초과이다. 중합체 발포체 물품의 형상은 제한되지 않고, 일반적으로 직육면체, 회전타원체, 환상체 또는 임의의 다른 원하는 형상일 수 있다.Polymer foam articles that nevertheless benefit from reduced density have a shape and volume that allows a theoretical sphere, such as a glass or metal ball or bead with a diameter of 2 cm, to fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article. characterized as having a continuous polymer matrix throughout, with pneumatocytes dispersed therein. In an embodiment, the polymer foam article has a shape and volume such that spheres ranging from 2 cm to 1000 cm or more in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article. In an embodiment, the polymeric foam article has a shape and volume such that spheres ranging from 2 cm to at least 1000 cm in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article, and further have a total article volume of more than 1000 cm3. , at least 2000 cm 3 , 1000 cm 3 to 5000 cm 3 , 2000 cm 3 to 5000 cm 3 , or greater than 5000 cm 3 . The shape of the polymer foam article is not limited and can generally be a cuboid, spheroid, toroid, or any other desired shape.

상기 언급된 바와 같이, 열가소성 중합체에 첨가된 뉴마토겐 공급원의 양은 특별히 제한되지 않고; 이에 따라, 본 발명자들은 중합체 발포체 물품의 총 부피의 최대 85%가 뉴마토셀을 포함함을 밝혀냈다. 중합체 발포체 물품의 총 부피의 백분율로서 뉴마토셀의 총 부피는 물품의 "공극률(void fraction)"로서 나타내어지므로; 최대 약 85%의 공극률은 중합체 또는 유리 버블 등을 포함하지 않고서 달성되어, 이하 보고된 독특하고 놀라운 특징을 갖고 또한 중합체 발포체 물품의 부피의 85% 이하의 표적 공극률을 갖는 중합체 발포체 물품을 제공한다. 따라서, 실시형태에서, 본원에 기재된 용융된 중합체 발포체 및 중합체 발포체 물품은 유리 또는 중합체 버블을 적절하게 배제하는 한편, 최대 85%, 예를 들어 5% 내지 85%, 예컨대 10% 내지 85%, 15% 내지 85%, 20% 내지 85%, 25% 내지 85%, 30% 내지 85%, 35% 내지 85%, 40% 내지 85%, 45% 내지 85%, 50% 내지 85%, 55% 내지 85%, 60% 내지 85%, 65% 내지 85%, 70% 내지 85%, 75% 내지 80%, 80% 내지 85%, 5% 내지 10%, 10% 내지 15%, 15% 내지 20%, 20% 내지 25%, 25% 내지 30%, 30% 내지 35%, 35% 내지 40%, 40% 내지 50%, 50% 내지 55%, 55% 내지 60%, 60% 내지 65%, 65% 내지 70%, 70% 내지 75%, 75% 내지 80%, 또는 80% 내지 85%의 공극률을 제공한다. 유리 또는 중합체 버블을 포함하는 것은 또한 본원의 방법에 부합하여 제조된 중합체 발포체 물품의 이용가능한 공극률을 확장시킨다. 일부 실시형태에서, 85% 초과의 공극률이 달성될 수 있다. 그럼에도 불구하고 85% 공극률을 갖는 중합체 발포체 물품은, 직경이 2 cm 내지 1000 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가지며, 추가로 총 물품 부피가 1000 cm3 초과, 2000 cm3 이상, 1000 cm3 내지 5000 cm3, 1000 cm3 내지 5000 cm3, 또는 12000 cm3 내지 5000 cm3, 또는 5000 cm3 초과인 성형 물품을 비롯해 그 안에 분산된 뉴마토셀과 함께 전반에 걸쳐 연속적 중합체 매트릭스를 갖는 것으로 특징지어진다.As mentioned above, the amount of pneumatogen source added to the thermoplastic polymer is not particularly limited; Accordingly, the inventors have found that up to 85% of the total volume of the polymer foam article contains pneumatocytes. The total volume of pneumatocytes as a percentage of the total volume of the polymer foam article is expressed as the “void fraction” of the article; A porosity of up to about 85% is achieved without the inclusion of polymer or glass bubbles, etc., providing a polymer foam article that has the unique and surprising characteristics reported below and also has a target porosity of up to 85% of the volume of the polymer foam article. Accordingly, in embodiments, the molten polymer foams and polymer foam articles described herein suitably exclude glass or polymer bubbles while retaining up to 85%, such as 5% to 85%, such as 10% to 85%, 15 % to 85%, 20% to 85%, 25% to 85%, 30% to 85%, 35% to 85%, 40% to 85%, 45% to 85%, 50% to 85%, 55% to 85%, 60% to 85%, 65% to 85%, 70% to 85%, 75% to 80%, 80% to 85%, 5% to 10%, 10% to 15%, 15% to 20% , 20% to 25%, 25% to 30%, 30% to 35%, 35% to 40%, 40% to 50%, 50% to 55%, 55% to 60%, 60% to 65%, 65 % to 70%, 70% to 75%, 75% to 80%, or 80% to 85%. Incorporating glass or polymer bubbles also expands the available porosity of polymer foam articles made in accordance with the methods herein. In some embodiments, porosity greater than 85% can be achieved. Nevertheless, a polymer foam article with 85% porosity has a shape and volume in which spheres ranging from 2 cm to 1000 cm in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article, and further have a total article volume of A molded article having a size greater than 1000 cm 3 , greater than 2000 cm 3 , 1000 cm 3 to 5000 cm 3 , 1000 cm 3 to 5000 cm 3 , or 12000 cm 3 to 5000 cm 3 , or greater than 5000 cm 3 , as well as dispersed therein. It is characterized by having a continuous polymer matrix throughout with pneumatocytes.

일부 실시형태에서, 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원은 가열 및 혼합을 위한 용융 혼합 장치에 혼화물을 적용하기 전에 혼합된다. 다른 실시형태에서, 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원은 용융 혼합 장치에 물질을 첨가하기 위해 이용가능한 2개의 상이한 주입구 또는 포트에 의해서와 같이, 용융 혼합 장치에 별도로 첨가된다. 보다 다른 실시형태에서, 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원 모두를 포함하는 고체 혼합물은 가열 및 혼합을 위한 용융 혼합 장치에 단일 투입으로서 첨가된다.In some embodiments, the thermoplastic polymer and pneumatogen source are mixed prior to applying the blend to a melt mixing device for heating and mixing. In another embodiment, the thermoplastic polymer and pneumatogen source are added separately to the melt mixing device, such as by means of two different inlets or ports available for adding materials to the melt mixing device. In yet another embodiment, the solid mixture comprising both the thermoplastic polymer and the pneumatogen source is added as a single input to a melt mixing device for heating and mixing.

실시형태에서, 하나 이상의 추가적 물질은 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원과 함께 용융 혼합 장치에 포함 또는 첨가되고; 그러한 추가적 물질은 열가소성 중합체, 뉴마토겐 공급원, 또는 둘 모두와 적절하게 혼합 또는 혼화 되거나; 하나 이상의 추가적 물질은 용융 혼합 장치에 개별적 포트 또는 주입구에 의해서와 같이, 별도로 첨가된다. 적합한 추가적 물질의 예는 착색제(염료 및 안료), 안정화제, 증백제, 조핵제, 섬유, 미립자, 및 충전제를 포함한다. 일부 적합한 물질의 특정 예는 탈크, 티타늄 디옥사이드, 유리 버블 또는 비드, 열가소성 중합체 입자, 섬유, 비드, 또는 버블, 및 열경화성 중합체 입자, 섬유, 비드, 또는 버블을 포함한다. 적합한 물질의 추가적 예는 섬유 예컨대 유리 섬유, 탄소 섬유, 셀룰로오스 섬유 및 셀룰로오스를 포함하는 섬유, 천연 섬유 예컨대 면 또는 울 섬유, 및 합성 섬유 예컨대 폴리에스테르, 폴리아미드, 또는 아라미드 섬유; 및 마이크로섬유, 나노섬유, 권축 섬유(crimped fiber), 잘게 찢긴 또는 잘게 썰린 섬유, 상-분리된 혼합된 섬유 예컨대 상기 언급된 중합체 중 어느 하나를 포함하는 이성분 섬유, 및 상기 중합체 중 어느 하나로부터 형성된 열경화물을 포함한다. 적합한 추가적 물질의 추가 예는 또한 적절하게 잘게 찢긴 또는 잘게 썰린 그리고 직조 또는 부직조 패브릭, 천 또는 종이를 포함하는 폐기물; 모래, 자갈, 쇄석(crushed stone), 슬래그, 재활용 콘크리트 및 인조토양 골재; 및 기타 생물학적, 유기, 및 미네랄 폐기 스트림 및 이들의 혼합 스트림이다. 적합한 추가적 물질의 추가 예는 미네랄 예컨대 칼슘 카르보네이트 및 백운석, 클레이 예컨대 몬트모릴로나이트, 세피올라이트, 및 벤토나이트, 운모, 규회석, 히드로마그네사이트/헌타이트 혼합물, 합성 미네랄, 실리카 응집물 또는 콜로이드, 알루미늄 히드록사이드, 알루미나-실리카 복합 콜로이드 및 미립자, 할로이사이트 나노튜브, 마그네슘 히드록사이드, 염기성 마그네슘 카르보네이트, 침전된 칼슘 카르보네이트, 및 안티몬 옥사이드이다. 적합한 추가적 물질의 추가 예는 탄소질 충전제 예컨대 그래파이트, 그래핀, 그래핀 퀀텀 닷, 카본 나노튜브, 및 C60 버키볼 (buckeyball)을 포함한다. 적합한 추가적 물질의 추가 예는 열 전도성 충전제 예컨대 보로니트라이드(BN) 및 표면-처리된 BN을 포함한다.In an embodiment, one or more additional materials are included or added to the melt mixing device along with the thermoplastic polymer and pneumatogen source; Such additional materials may be suitably mixed or blended with the thermoplastic polymer, pneumatogen source, or both; One or more additional substances are added separately, such as by separate ports or inlets, to the melt mixing device. Examples of suitable additional materials include colorants (dyes and pigments), stabilizers, brighteners, nucleating agents, fibers, particulates, and fillers. Specific examples of some suitable materials include talc, titanium dioxide, glass bubbles or beads, thermoplastic polymer particles, fibers, beads, or bubbles, and thermoset polymer particles, fibers, beads, or bubbles. Additional examples of suitable materials include fibers such as glass fibers, carbon fibers, cellulose fibers and fibers containing cellulose, natural fibers such as cotton or wool fibers, and synthetic fibers such as polyester, polyamide, or aramid fibers; and microfibers, nanofibers, crimped fibers, shredded or chopped fibers, phase-separated mixed fibers such as bicomponent fibers comprising any of the above-mentioned polymers, and from any of the above-mentioned polymers. Includes formed thermoset. Further examples of suitable additional materials also include waste materials, including woven or non-woven fabrics, fabrics or papers, which are suitably shredded or shredded; sand, gravel, crushed stone, slag, recycled concrete and artificial soil aggregates; and other biological, organic, and mineral waste streams and mixed streams. Further examples of suitable additional materials include minerals such as calcium carbonate and dolomite, clays such as montmorillonite, sepiolite, and bentonite, mica, wollastonite, hydromagnesite/huntite mixtures, synthetic minerals, silica aggregates or colloids, aluminum. Hydroxides, alumina-silica complex colloids and particulates, halloysite nanotubes, magnesium hydroxide, basic magnesium carbonate, precipitated calcium carbonate, and antimony oxide. Additional examples of suitable additional materials include carbonaceous fillers such as graphite, graphene, graphene quantum dots, carbon nanotubes, and C 60 buckeyballs. Further examples of suitable additional materials include thermally conductive fillers such as boronitride (BN) and surface-treated BN.

실시형태에서, 하나 이상의 추가적 물질은 열가소성 중합체의 질량의 약 0.1% 내지 50%, 예를 들어 용융 혼합 장치에 첨가된 열가소성 중합체의 질량의 0.1% 내지 45%, 0.1% 내지 40%, 0.1% 내지 35%, 0.1% 내지 30%, 0.1% 내지 25%, 0.1% 내지 20%, 0.1% 내지 15%, 0.1% 내지 10%, 0.1% 내지 9%, 0.1% 내지 8%, 0.1% 내지 7%, 0.1% 내지 6%, 0.1% 내지 5%, 0.1% 내지 4%, 0.1% 내지 3%, 0.1% 내지 2%, 0.1% 내지 1%, 1% 내지 50%, 2% 내지 50%, 3% 내지 50%, 4% 내지 50%, 5% 내지 50%, 6% 내지 50%, 7% 내지 50%, 8% 내지 50%, 9% 내지 50%, 10% 내지 50%, 11% 내지 50%, 12% 내지 50%, 13% 내지 50%, 14% 내지 50%, 15% 내지 50%, 20% 내지 50%, 25% 내지 50%, 30% 내지 50%, 35% 내지 50%, 40% 내지 50%, 45% 내지 50%, 0.1% 내지 2%, 2% 내지 5%, 5% 내지 10%, 10% 내지 15%, 15% 내지 20%, 20% 내지 25%, 25% 내지 30%, 30% 내지 35%, 35% 내지 40%, 40% 내지 45%, 또는 45% 내지 50%의 양으로 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원과 함께 용융 혼합 장치에 포함되거나 첨가되어 샷을 형성한다.In an embodiment, the one or more additional substances may represent about 0.1% to 50% of the mass of the thermoplastic polymer, such as 0.1% to 45%, 0.1% to 40%, 0.1% to 45% of the mass of the thermoplastic polymer added to the melt mixing device. 35%, 0.1% to 30%, 0.1% to 25%, 0.1% to 20%, 0.1% to 15%, 0.1% to 10%, 0.1% to 9%, 0.1% to 8%, 0.1% to 7% , 0.1% to 6%, 0.1% to 5%, 0.1% to 4%, 0.1% to 3%, 0.1% to 2%, 0.1% to 1%, 1% to 50%, 2% to 50%, 3 % to 50%, 4% to 50%, 5% to 50%, 6% to 50%, 7% to 50%, 8% to 50%, 9% to 50%, 10% to 50%, 11% to 50%, 12% to 50%, 13% to 50%, 14% to 50%, 15% to 50%, 20% to 50%, 25% to 50%, 30% to 50%, 35% to 50% , 40% to 50%, 45% to 50%, 0.1% to 2%, 2% to 5%, 5% to 10%, 10% to 15%, 15% to 20%, 20% to 25%, 25 % to 30%, 30% to 35%, 35% to 40%, 40% to 45%, or 45% to 50%, or added to a melt mixing device with the thermoplastic polymer and pneumatogen source to produce a shot. forms.

따라서, 압출기가 아닌 용융 혼합 장치에서, 하기 방법은 이하의 섹션에 기재된 상당한 기술적 이점을 가지는 용융된 중합체 발포체를 야기할 것임이 당업자에 의해 이해될 것이다. 용융된 중합체 발포체를 형성하고 수집하는 방법은 하기 단계를 포함한다: 열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 가열 및 혼합하여 용융된 뉴마틱 혼합물을 형성하는 단계, 이때 용융된 뉴마틱 혼합물의 온도는 뉴마토겐 공급원의 임계 온도를 초과하고 용융된 뉴마틱 혼합물에 적용된 압력은 뉴마토셀의 형성을 실질적으로 방지하기에 충분함; 용융된 뉴마틱 혼합물의 선택된 양을 수집 구역에서 수집하는 단계; 압력 강하를 야기하는 용융된 뉴마틱 혼합물에 근접한 수집 구역에서 팽창 부피를 한정하는 단계; 팽창 기간 동안 팽창 부피를 유지하는 단계; 및 용융된 중합체 발포체를 수집 구역으로부터 수집하는 단계. 실시형태에서, 용융된 뉴마틱 혼합물은 팽창 기간 동안 방해받지 않거나 실질적으로 방해받지 않는다. 실시형태에서, 팽창 부피를 한정하는 것은 적어도 0.01 GPa/s, 실시형태에서 0.1 GPa/s 이상인 급속의 탈압(즉, 압력 강하를 정의하는 속도)으로 달성되고; 일부 실시형태에서는 1.0 GPa/s 이상, 예컨대 최대 5.0 GPa/s; 또는 0.01 GPa/s 내지 5.0 GPa/s, 또는 0.1 GPa/s 내지 5.0 GPa/s, 또는 1 GPa/s 내지 5.0 GPa/s, 또는 0.01 GPa/s 내지 .0 GPa/s, 또는 0.01 GPa/s 내지 3.0 GPa/s, 또는 0.01 GPa/s 내지 2.0 GPa/s, 또는 0.01 GPa/s 내지 1.0 GPa/s, 또는 0.01 GPa/s 내지 0,1 GPa/s, 또는 0.1 GPa/s 내지 1.0 GPa/s, 또는 1.0 GPa/s 내지 2.0 GPa/s, 또는 2.0 GPa/s 내지 3.0 GPa/s, 또는 3.0 GPa/s 내지 4.0 GPa/s, 또는 4.0 GPa/s 내지 5.0 GPa/s이다. 일부 그러한 실시형태에서, 급속 탈압은 높은 배압, 즉 500 kPa 이상의 배압, 예컨대 500 kPa 내지 25 MPa, 또는 1 MPa 내지 25 MPa, 또는 2 MPa 내지 25 MPa, 또는 3 MPa 내지 25 MPa, 또는 4 MPa 내지 25 MPa, 또는 5 MPa 내지 25 MPa, 또는 6 MPa 내지 25 MPa, 또는 7 MPa 내지 25 MPa, 또는 8 MPa 내지 25 MPa, 또는 9 MPa 내지 2 MPa, 또는 10 MPa 내지 25 MPa, 또는 500 kPa 내지 20 MPa, 또는 500 kPa 내지 15 MPa, 또는 500 kPa 내지 12 MPa, 또는 500 kPa 내지 10 MPa, 또는 500 kPa 내지 9 MPa, 또는 500 kPa 내지 8 MPa, 또는 500 kPa 내지 7 MPa, 또는 500 kPa 내지 6 MPa, 또는 500 kPa 내지 5 MPa, 또는 500 kPa 내지 4 MPa, 또는 500 kPa 내지 3 MPa, 또는 500 kPa 내지 2 MPa, 또는 500 kPa 내지 1 MPa, 또는 1 MPa 내지 5 MPa, 또는 5 MPa 내지 10 MPa의 배압과 결부된다.Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that, in a melt mixing device other than an extruder, the following process will result in a molten polymer foam having significant technical advantages as described in the sections below. A method of forming and collecting a molten polymer foam includes the following steps: heating and mixing a thermoplastic polymer and a pneumatic source to form a molten pneumatic mixture, wherein the temperature of the molten pneumatic mixture is pneumatic The pressure applied to the molten pneumatic mixture exceeds the critical temperature of the gen source and is sufficient to substantially prevent the formation of pneumatic cells; collecting a selected amount of molten pneumatic mixture in a collection zone; defining an expansion volume in a collection zone proximate to the molten pneumatic mixture causing a pressure drop; maintaining the inflation volume during the inflation period; and collecting the molten polymer foam from the collection zone. In embodiments, the molten pneumatic mixture is undisturbed or substantially undisturbed during the expansion period. In embodiments, defining the expansion volume is achieved with rapid depressurization (i.e., a rate defining the pressure drop) of at least 0.01 GPa/s, in embodiments greater than 0.1 GPa/s; in some embodiments greater than or equal to 1.0 GPa/s, such as up to 5.0 GPa/s; or 0.01 GPa/s to 5.0 GPa/s, or 0.1 GPa/s to 5.0 GPa/s, or 1 GPa/s to 5.0 GPa/s, or 0.01 GPa/s to .0 GPa/s, or 0.01 GPa/s. to 3.0 GPa/s, or 0.01 GPa/s to 2.0 GPa/s, or 0.01 GPa/s to 1.0 GPa/s, or 0.01 GPa/s to 0,1 GPa/s, or 0.1 GPa/s to 1.0 GPa/ s, or 1.0 GPa/s to 2.0 GPa/s, or 2.0 GPa/s to 3.0 GPa/s, or 3.0 GPa/s to 4.0 GPa/s, or 4.0 GPa/s to 5.0 GPa/s. In some such embodiments, rapid depressurization is performed at high backpressures, i.e., at least 500 kPa, such as 500 kPa to 25 MPa, or 1 MPa to 25 MPa, or 2 MPa to 25 MPa, or 3 MPa to 25 MPa, or 4 MPa to 4 MPa. 25 MPa, or 5 MPa to 25 MPa, or 6 MPa to 25 MPa, or 7 MPa to 25 MPa, or 8 MPa to 25 MPa, or 9 MPa to 2 MPa, or 10 MPa to 25 MPa, or 500 kPa to 20 MPa, or 500 kPa to 15 MPa, or 500 kPa to 12 MPa, or 500 kPa to 10 MPa, or 500 kPa to 9 MPa, or 500 kPa to 8 MPa, or 500 kPa to 7 MPa, or 500 kPa to 6 MPa , or 500 kPa to 5 MPa, or 500 kPa to 4 MPa, or 500 kPa to 3 MPa, or 500 kPa to 2 MPa, or 500 kPa to 1 MPa, or 1 MPa to 5 MPa, or 5 MPa to 10 MPa. It is linked to back pressure.

실시형태에서, 본원에 기재된 방법을 이용하고, 용융된 뉴마틱 혼합물의 급속 탈압을 수집 구역에서 사용함으로써, 그리고 추가로 급속 탈압을 시작하기 위해 높은 배압을 사용하는 실시형태에서, 직경이 20 cm 이상을 포함하는 2 cm 내지 1000 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 갖고, 추가로 총 물품 부피가 1000 cm3 초과, 2000 cm3 이상, 또는 1000 cm3 내지 5000 cm3, 2000 cm3 내지 5000 cm3, 또는 5000 cm3 초과인 물품을 비롯한 본원에 기재된 중합체 발포체 물품을 형성할 수 있는 용융된 중합체 발포체를 제공하기 위해서 팽창 기간이 요구되지 않거나, 0 내지 5초, 예컨대 0 내지 1초, 1 내지 2초, 2 내지 3초, 3 내지 4초, 또는 4 내지 5초의 단축된 팽창 기간을 필요로 하는 안정화된 용융된 중합체 발포체가 수득된다.In an embodiment, using the method described herein, by using rapid depressurization of the molten pneumatic mixture in the collection zone, and further using high back pressure to initiate the rapid depressurization, the diameter is at least 20 cm. spheres measuring from 2 cm to 1000 cm comprising a polymer foam article having a shape and volume that fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the article, and further having a total article volume of greater than 1000 cm 3 , greater than or equal to 2000 cm 3 , or No expansion period is required to provide a molten polymer foam capable of forming the polymer foam articles described herein, including articles that are 1000 cm 3 to 5000 cm 3 , 2000 cm 3 to 5000 cm 3 , or greater than 5000 cm 3 . , a stabilized molten polymer foam is obtained that requires a shortened expansion period of 0 to 5 seconds, such as 0 to 1 second, 1 to 2 seconds, 2 to 3 seconds, 3 to 4 seconds, or 4 to 5 seconds.

일부 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체를 수집하는 것은 몰드에 의해 정해진 공동에 용융된 중합체 발포체를 적용하는 것; 및 용융된 중합체 발포체를 열가소성 중합체의 용융 온도 미만으로 냉각시켜 중합체 발포체 물품을 수득하는 것을 포함한다. 용융된 중합체 발포체가 몰드의 공동에 적용되는 실시형태에서, 냉각된 중합체 발포체 물품은 몰드의 형상 및 치수를 얻으며, 또한 중합체 발포체는 물품 전체에 걸쳐 분포된 뉴마토셀을 갖는 연속적 중합체 매트릭스를 특징으로 한다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 용융된 중합체 발포체가 중력에 의해 흐르고 몰드 공동에 들어가게 함으로써 몰드 공동에 적용되고; 일부 그러한 실시형태에서 흐름은 방해받지 않고 개방된 공동에 들어가는 것이 허용된다. 다른 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 성형 요소에 가압 흐름 하에 적용된다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 몰드 공동에 노즐로부터 이에 대한 유체 접속, 또는 용융 혼합 장치의 수집 구역으로부터의 용융된 중합체 발포체의 다른 전달 수단에 의해 전달된다.In some embodiments, collecting the molten polymer foam includes applying the molten polymer foam to a cavity defined by the mold; and cooling the molten polymer foam below the melting temperature of the thermoplastic polymer to obtain the polymer foam article. In embodiments where the molten polymer foam is applied to the cavity of the mold, the cooled polymer foam article acquires the shape and dimensions of the mold, and the polymer foam is characterized by a continuous polymer matrix with pneumatocytes distributed throughout the article. do. In an embodiment, the molten polymer foam is applied to the mold cavity by allowing the molten polymer foam to flow by gravity and enter the mold cavity; In some such embodiments, flow is allowed to enter the open cavity unimpeded. In another embodiment, the molten polymer foam is applied under pressurized flow to the molding element. In an embodiment, the molten polymer foam is delivered from a nozzle to the mold cavity by fluid connection thereto, or by other means of delivery of the molten polymer foam from a collection area of the melt mixing device.

예를 들어, 실시형태에서, 압출기는 배출구로부터 그 안에 공동을 한정하는 몰드인 성형 요소에 용융된 혼합물을 분배하도록 적합화 및 고안되고, 용융된 중합체 혼합물, 예컨대 용융된 뉴마틱 혼합물을 수용하도록 고안 및 적합화된다. 실시형태에서, 성형 요소는 배출구로부터 분배된 용융된 열가소성 중합체를 수용하도록 구성되고 적합화된 몰드이며, 또한 몰드는 공동 또는 원하는 물품의 선택된 형상 및 치수를 갖는 공동을 일반적으로 한정하는 것을 특징으로 한다.For example, in an embodiment, the extruder is adapted and designed to dispense the molten mixture from an outlet to a molding element, which is a mold defining a cavity therein, and is designed to receive a molten polymer mixture, such as a molten pneumatic mixture. and adapted. In an embodiment, the molding element is a mold configured and adapted to receive the molten thermoplastic polymer dispensed from the outlet, wherein the mold generally defines a cavity or cavities having the selected shape and dimensions of the desired article. .

실시형태에서, 압출기로부터의 분배는 기계적 플런징, 압출기의 배럴 내부로부터의 기체 압력의 적용, 또는 이의 조합에 의해 달성된다. 다른 실시형태에서, 수집 구역에 대한 배출구, 밸브, 게이트, 노즐, 또는 도어가 팽창 기간이 경과된 이후 단순히 개방되고, 용융된 중합체 발포체가 배출구를 통해 방해받지 않고 흐르게 되고; 용융된 흐름은 이후 냉각 또는 기타 가공 장치에 보내지거나, 용융된 흐름은 성형 요소에 부어진다. 다른 실시형태에서, 성형 요소는 배출구에 유체적으로 접속되고, 또한 용융된 혼합물로 충전되도록 고안 및 적합화되어, 용융된 혼합물은 냉각 및 고체화될 때 선택된 형상을 얻는다. 일부 실시형태에서, 성형 요소는 압출기 배출구에 유체적으로 접속되어, 압력은 수집 구역, 배출구, 및 성형 요소 또는 몰드 사이에서 유지된다. 중합체 물품, 예컨대 중합체 발포체 물품의 사출 성형과 연관된 임의의 통상적인 열가소성 성형 또는 형성 방법은, 본원에 기재된 용융된 중합체 발포체를 성형하는 데 적절하게 사용된다.In embodiments, dispensing from the extruder is achieved by mechanical plunging, application of gas pressure from inside the barrel of the extruder, or a combination thereof. In other embodiments, the outlet, valve, gate, nozzle, or door to the collection zone is simply opened after the expansion period has elapsed and the molten polymer foam flows unobstructed through the outlet; The molten stream is then sent to cooling or other processing equipment, or the molten stream is poured into forming elements. In another embodiment, the forming element is designed and adapted to be fluidically connected to the outlet and filled with the molten mixture so that the molten mixture acquires the selected shape when cooled and solidified. In some embodiments, the forming element is fluidly connected to the extruder outlet so that pressure is maintained between the collection zone, the outlet, and the forming element or mold. Any conventional thermoplastic molding or forming method associated with injection molding of polymer articles, such as polymer foam articles, is suitably used to mold the molten polymer foams described herein.

용융된 중합체 발포체가 배출구를 통해 방해받지 않고 흐르거나, 흐름의 추가 임피던스(impedance) 없이 배출구로부터 압력 하에 플런징되는 일부 실시형태에서, 용융된 흐름은 결국 표면, 예컨대 일반적으로 용융된 흐름의 방향에 수직인 표면 상에 부딪힌다. 본 발명자들은 이러한 상황 하의 흐름은 이후, 문헌[Batty and Bridson, "Accurate Viscous Free Surfaces for Buckling, Coiling, and Rotating Liquids" Symposium on Computer Animation, Dublin, July 2008]에 의해 보고된 바와 같은, 지속된 용융된 흐름 동안 일반적으로 원통형(코일링(coiling)) 및 평면(폴딩(folding)) 패턴을 얻는다는 것을 관찰하였다.In some embodiments where the molten polymer foam flows unimpeded through the outlet, or is plunged under pressure from the outlet without additional impedance of the flow, the molten flow eventually flows to a surface, such as generally in the direction of the melt flow. hits a vertical surface. The present inventors believe that the flow under these circumstances may be characterized by sustained melting, as reported by Batty and Bridson, "Accurate Viscous Free Surfaces for Buckling, Coiling, and Rotating Liquids" Symposium on Computer Animation , Dublin, July 2008. It was observed that generally cylindrical (coiling) and planar (folding) patterns are obtained during the flow.

실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 몰드 공동에 분배된 후, 용융된 중합체 발포체는 열가소성 중합체의 용융 전이 미만의 온도로 냉각되어 고체화된 중합체 발포체 물품이 수득된다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 용융 혼합 장치의 배출구로부터 그리고 개방 용기로서 구성된 몰드 내로 방해받지 않고 흐르거나 "부어진다". 실시형태에서, 개방 용기 몰드는 용융된 중합체 발포체로 완전히 충전되고; 다른 실시형태에서, 개방 용기 몰드는 용융된 중합체 발포체로 일부 충전된다. 다른 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 압출기의 스크류를 노즐을 향한 방향에서 측방향으로 플런징하거나 밀어냄으로써 분배된다.In an embodiment, after the molten polymer foam is dispensed into the mold cavity, the molten polymer foam is cooled to a temperature below the melt transition of the thermoplastic polymer to obtain a solidified polymer foam article. In an embodiment, the molten polymer foam flows or “pours” unimpeded from the outlet of the melt mixing device and into a mold that is configured as an open container. In an embodiment, the open container mold is completely filled with molten polymer foam; In another embodiment, the open container mold is partially filled with molten polymer foam. In another embodiment, the molten polymer foam is dispensed by plunging or pushing the screw of the extruder laterally in a direction toward the nozzle.

용융된 중합체 발포체를 몰드 공동으로 분배하는 동안, 용융된 중합체 발포체는 몰드 공동으로 유동하여 공동 표면과 접촉된 다음 진행되어 몰드 공동을 충전한다. 실시예에서, 분배는 몰드 공동을 용융된 중합체 발포체로 부분적으로 충전하는 것을 포함하며, 50% 이하의 몰드 공동 부피가 용융된 중합체 발포체로 점유되며, 예컨대 1% 내지 50%, 또는 5% 내지 50%, 또는 10% 내지 50%, 또는 20% 내지 50%, 또는 30% 내지 50%, 또는 40% 내지 50%, 또는 1% 내지 40%, 또는 1% 내지 30%, 또는 1% 내지 20%, 또는 1% 내지 10%, 또는 1% 내지 5%의 몰드 공동 부피는 분배 후 용융된 중합체 발포체에 의해 점유된다. 다른 실시형태에서, 분배는 몰드 공동을 용융된 중합체 발포체로 실질적으로 충전하는 것을 포함하며, 50% 내지 99.9%의 몰드 공동 부피가 용융된 중합체 발포체로 점유되며, 예컨대 50% 내지 99.5%, 또는 50% 내지 99%, 또는 50% 내지 98%, 또는 50% 내지 97%, 또는 50% 내지 96%, 또는 50% 내지 95%, 또는 95% 내지 99.9%, 또는 96% 내지 99.9%, 또는 97% 내지 99.9%, 또는 98% 내지 99.9%, 또는 99% 내지 99.9%, 또는 99.5% 내지 99.9%의 몰드 공동 부피는 분배 후 용융된 중합체 발포체로 충전된다. 또한 다른 실시형태에서, 분배는 몰드 공동을 용융된 중합체 발포체로 완전히 충전하는 것을 포함하며, 100%의 몰드 공동은 분배 후 용융된 중합체 발포체에 의해 점유된다.During dispensing the molten polymer foam into the mold cavity, the molten polymer foam flows into the mold cavity, contacts the cavity surfaces, and then advances to fill the mold cavity. In embodiments, dispensing includes partially filling the mold cavity with molten polymer foam, such that no more than 50% of the mold cavity volume is occupied by molten polymer foam, such as 1% to 50%, or 5% to 50%. %, or 10% to 50%, or 20% to 50%, or 30% to 50%, or 40% to 50%, or 1% to 40%, or 1% to 30%, or 1% to 20% , or 1% to 10%, or 1% to 5% of the mold cavity volume is occupied by the molten polymer foam after dispensing. In another embodiment, dispensing includes substantially filling the mold cavity with molten polymer foam, such that 50% to 99.9% of the mold cavity volume is occupied by molten polymer foam, such as 50% to 99.5%, or 50% to 99.9% of the mold cavity volume. % to 99%, or 50% to 98%, or 50% to 97%, or 50% to 96%, or 50% to 95%, or 95% to 99.9%, or 96% to 99.9%, or 97% From 99.9% to 99.9%, or from 98% to 99.9%, or from 99% to 99.9%, or from 99.5% to 99.9% of the mold cavity volume is filled with molten polymer foam after dispensing. In still other embodiments, dispensing includes completely filling the mold cavity with molten polymer foam, with 100% of the mold cavity being occupied by molten polymer foam after dispensing.

상기 기재된 용융된 흐름과 관련한 일부 실시형태에서, 실질적으로 전단이 없는 코일링된 용융된 흐름, 또는 실질적으로 선형인 용융된 흐름이 압출기의 배출구와 몰드 공동 내의 사이의 유체 접속에 의해 제공된다. 일부 그러한 실시형태에서, 용융된 흐름은 이의 수직 표면에 대한 부딪힘에 의해 또는 몰드 공동의 실질적으로 수직인 벽 또는 측면 아래로 흐르고 몰드 공동의 하부에서 수집하는 것에 의해, 코일링된 용융 흐름을 얻을 수 있다. 하나의 그러한 실시형태의 개략도가 도 41에 나타나 있고, 이는 도 1a 및 도 1b의 압출기의 변형을 나타내며, 장치(20)의 몰드(26)는 실질적으로 수평인 표면(100) 상에 위치된다. 도 1a 및 도 1b에 나타낸 요소에 관하여, 배럴(21)의 말단부(21b)에 차단 밸브(37)가 없고; 그 대신에 도 41에서, 수집 구역(40)은 몰드(26) 내에 한정된 몰드 공동(39)에 근접하여 위치된 몰드 밸브(137)로 연장된다. 따라서, 몰드 밸브(137)는 수집 구역(40)을 한정하도록, 또는 실질적으로 선형인 수평 흐름(110)을 통해 몰드 공동(39)에 용융된 중합체 발포체를 분배하기 위한 배출구를 제공하도록 작동가능하다. 몰드 밸브(137)는 수평 표면(100) 위의 높이 H, 및 수평 표면(100) 상에 위치된 몰드(26)의 바닥 또는 하부(120) 위의 높이 H2에 위치된다. 도 41과 관련하여, 몰드 밸브(137)는 선택적으로 개방되어 수집 구역(40)과 몰드 공동(39) 사이의 유체 접속을 제공한다. 따라서, 몰드 밸브(137)는 선택적으로 개방되어, 몰드 공동(39)에 들어가는 용융된 중합체 발포체의 실질적으로 선형인 수평 흐름(110)을 제공한다. 몰드 공동(39)에 들어갈 시에, 선형 흐름은 거리 H2에 걸쳐 아래쪽으로 흐르고, 일부 실시형태에서 이것이 몰드 공동(39)을 충전하도록 진행함에 따라 코일링된 용융 흐름을 얻는다. 방법 및 장치의 다른 관련 변형은 본원에 기재된 코일링된 용융 흐름을 제공하도록 고려된다.In some embodiments relating to the molten flow described above, a substantially shear-free coiled molten flow, or a substantially linear molten flow, is provided by fluid communication between the outlet of the extruder and within the mold cavity. In some such embodiments, a coiled melt flow can be obtained by impinging the melt flow against its vertical surface or by flowing down a substantially vertical wall or side of the mold cavity and collecting at the bottom of the mold cavity. there is. A schematic diagram of one such embodiment is shown in Figure 41, which shows a variation of the extruder of Figures 1A and 1B, with the mold 26 of the device 20 positioned on a substantially horizontal surface 100. Regarding the elements shown in Figures 1a and 1b, there is no shut-off valve 37 at the distal end 21b of the barrel 21; Instead, in FIG. 41 , collection zone 40 extends to mold valve 137 located proximate mold cavity 39 defined within mold 26. Accordingly, the mold valve 137 is operable to define a collection zone 40 or to provide an outlet for dispensing the molten polymer foam to the mold cavity 39 via a substantially linear horizontal flow 110. . The mold valve 137 is positioned at a height H above the horizontal surface 100 and at a height H2 above the bottom or bottom 120 of the mold 26 positioned on the horizontal surface 100 . 41 , mold valve 137 is selectively opened to provide fluid communication between collection zone 40 and mold cavity 39. Accordingly, mold valve 137 is selectively opened to provide a substantially linear horizontal flow 110 of molten polymer foam entering mold cavity 39. Upon entering the mold cavity 39, the linear flow flows downward over a distance H2, in some embodiments obtaining a coiled melt flow as it progresses to fill the mold cavity 39. Other related variations of the methods and devices are contemplated to provide the coiled melt flow described herein.

실시형태에서, 도 41에 나타낸 바와 같이 위치된 개방 용기 또는 몰드로부터 중합체 발포체 물품을 냉각 및 제거할 시에, 코일링 및 폴딩 흐름 패턴은 물품의 표면에서 가시적이다. 그러한 가시적 흐름 패턴의 예는 예를 들어 도 2b 및 도 2d에서 볼 수 있다. 코일링 및 폴딩 흐름을 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품의 내부의 극저온 파단 및 현미경 검사 시에, 물품의 내부는 흐름 패턴, 계면 또는 코일 및 폴드의 다른 증거가 없거나 실질적으로 없다. 예를 들어, 그러한 중합체 발포체 물품의 극저온 파단은 코일과 폴드 사이의 임의의 인식가능한 계면에서 파단을 야기하지 않고; 그러한 중합체 발포체 물품의 내부의 육안 및 현미경 검사 모두는 흐름 패턴에 대해 균질한 외관을 얻는다. 그러한 중합체 발포체 물품의 물리적 특성은, 용융 혼합 장치의 배출구와 몰드 사이의 유체 접속을 통해, 용융된 중합체 발포체를 유도된 유체 흐름에 적용하는 것에 의해, 또는 용융된 중합체 발포체를 가압 유도된 유체 흐름에 적용하는 것에 의해 수득된 물리적 특성과 일치된다.In an embodiment, upon cooling and removing a polymer foam article from an open container or mold positioned as shown in Figure 41, a coiling and folding flow pattern is visible at the surface of the article. Examples of such visible flow patterns can be seen, for example, in Figures 2B and 2D. Upon cryofracturing and microscopic examination of the interior of a polymer foam article formed using coiling and folding flow, the interior of the article is free or substantially free of flow patterns, interfaces, or other evidence of coils and folds. For example, cryogenic fracture of such polymer foam articles does not cause fracture at any discernible interface between coils and folds; Both macroscopic and microscopic examination of the interior of such polymer foam articles yields a homogeneous appearance with respect to the flow pattern. The physical properties of such polymer foam articles are determined by subjecting the molten polymer foam to a driven fluid flow, or by pressurizing the molten polymer foam to a driven fluid flow, through a fluid connection between the outlet of the melt mixing device and the mold. It is consistent with the physical properties obtained by application.

일부 실시형태에서, 본원에서 방법은 상기 기재된 방법에 따라 형성된 용융된 중합체 발포체로 몰드를 실질적으로 충전시킨 후, 용융된 중합체 발포체를 냉각시켜 고체화된 중합체 발포체를 형성하고; 실시형태에서 또한 고체화된 중합체 발포체 물품을 몰드로부터 제거하는 것을 포함한다. 실시형태에서, 용융된 중합체 발포체는 안정화된 용융된 중합체 발포체이다. 실시형태에서, 냉각은 열가소성 중합체의 용융 전이 미만의 온도로의 냉각이다. 실시형태에서, 냉각은 주변 환경의 주변 온도와 평형을 이루는 온도로의 냉각이다. 일부 실시형태에서, 몰드는 또한 용융된 중합체 발포체에 의한 이의 충전 동안 몰드에서의 압력 평형을 위해 하나 이상의 벤트를 포함하지만, 다른 실시형태에서 벤트는 존재하지 않는다. 냉각 이후, 중합체 발포체 물품은 추가 변형 또는 사용을 위해 몰드로부터 제거될 수 있다.In some embodiments, the methods herein include substantially filling a mold with molten polymer foam formed according to the method described above, followed by cooling the molten polymer foam to form a solidified polymer foam; Embodiments also include removing the solidified polymer foam article from the mold. In an embodiment, the molten polymer foam is a stabilized molten polymer foam. In an embodiment, cooling is cooling to a temperature below the melt transition of the thermoplastic polymer. In an embodiment, cooling is cooling to a temperature that is in equilibrium with the ambient temperature of the surrounding environment. In some embodiments, the mold also includes one or more vents for pressure equalization in the mold during its filling with molten polymer foam, but in other embodiments no vents are present. After cooling, the polymer foam article can be removed from the mold for further modification or use.

일부 실시형태에서, 고체화된 중합체 발포체 물품을 형성하기 위해 용융된 중합체 발포체를 냉각하고 몰드로부터 중합체 발포체 물품을 제거한 후, 중합체 발포체는 몰드로부터 중합체 발포체 물품 제거 후 계속 팽창한다. 즉, 중합체 발포체 물품은 몰드로부터 물품의 제거 후 팽창하고, 물품의 밀도는 성형후 팽창 결과로서 감소된다.In some embodiments, after cooling the molten polymer foam to form a solidified polymer foam article and removing the polymer foam article from the mold, the polymer foam continues to expand after removal of the polymer foam article from the mold. That is, the polymer foam article expands after removal of the article from the mold, and the density of the article decreases as a result of post-molding expansion.

상기 상세한 설명 중 어느 하나에 부합하여, 표 1은 통상적인 단스크류 압출기 유형 반응 사출 성형 장치를 사용하고, 또한 나타낸 바와 같은 하나 이상의 대표적 열가소성 중합체 및 시트르산-기반 뉴마토겐 공급원을 사용하는 것에 의해, 용융된 중합체 발포체를 제조하는 데 사용된 가공 조건의 유용하지만 비제한적인 예를 제공한다.In accordance with any of the above detailed descriptions, Table 1 shows that by using a conventional single screw extruder type reaction injection molding apparatus and also using one or more representative thermoplastic polymers as shown and a citric acid-based pneumatogen source, Provides useful but non-limiting examples of processing conditions used to prepare molten polymer foams.

[표 1][Table 1]

실시형태에서, 본원에 개시된 방법 및 물질을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품을 형성하도록 유용하게 사용된 몰드의 치수는 용융된 중합체 발포체의 단일 샷에 의해 충전될 수 있는 공동 또는 용융된 중합체 발포체의 단일 샷에 의해 충전될 수 있는 일련의 공동을 한정하는 몰드를 포함한다. 상기와 같이, 몰드 공동의 크기는 사용자에 의해 사용된 용융 혼합 장치에서 구축될 수 있는 샷의 크기에 의해서만 제한된다. 최대 1x105 cm3의 부피를 갖는 대표적 몰드 공동은 대형 부품 예컨대 자동차 캐빈 또는 외장 부품, I-빔 구축 부품, 및 중합체 발포체를 적절하게 사용하는 다른 대형 플라스틱 물품을 제조하는 데 유용하다. 또한, 몰드 공동의 형상은 특별히 제한되지 않고 전체 형상 및 심지어 표면 패턴 및 특징과 관련하여 복잡할 수 있고, 예를 들어 덤벨, 식기, 돌출된 지리적 특징을 갖는 장식용 지구본, 인간 또는 동물 또는 곤충 형상, 프레임화 또는 인케이싱을 위한 프레임워크 또는 인케이스 형상, 예를 들어 전자 제품, 가전 제품, 자동차 등, 스크류, 볼트 및 기타 비열가소성 물품의 중합체 발포체 물품에의 또는 이를 통한 이후의 배치 및 피팅을 위한 형상; 등이 모두 본원에 기재된 중합체 발포체 물품의 성형을 위한 모든 적합한 몰드 형상이다. 일부 실시형태에서, 공동은 공동의 하나 이상의 영역에 대해 최대 300%의 두께 구배를 포함한다.In embodiments, the dimensions of molds usefully used to form polymer foam articles made using the methods and materials disclosed herein can be cavities that can be filled by a single shot of molten polymer foam or a single shot of molten polymer foam. It includes a mold defining a series of cavities that can be filled by shots. As above, the size of the mold cavity is limited only by the size of the shot that can be built in the melt mixing device used by the user. Representative mold cavities with a volume of up to 1x10 5 cm 3 are useful for manufacturing large parts such as automotive cabin or exterior parts, I-beam construction parts, and other large plastic articles that make suitable use of polymer foams. Furthermore, the shape of the mold cavity is not particularly limited and can be complex with respect to the overall shape and even surface patterns and features, for example dumbbells, tableware, decorative globes with protruding geographical features, human or animal or insect figures, A framework or encasement shape for framing or encasing, for example electronics, appliances, automobiles, etc., for the subsequent placement and fitting of screws, bolts and other non-thermoplastic articles into or through polymer foam articles. shape; etc. are all suitable mold shapes for molding the polymer foam articles described herein. In some embodiments, the cavity includes a thickness gradient of up to 300% for one or more regions of the cavity.

상기 상세한 설명 중 어느 하나에 부합하여, 표 2는 용융된 중합체 발포체의 몰드에의 가압 흐름 또는 방해받지 않는 흐름에 의해, 용융된 중합체 발포체를 성형하는 데 유용한 몰드 공동 부피 및 몰드의 치수의 유용하지만 비제한적인 예를 제공한다. 추가적으로, 더 큰 몰드 부피, 예컨대 최대 100,000 cm3 이상이 샷 질량이 적절하게 증가되는 경우 유용하다.Conforming to any of the above detailed descriptions, Table 2 provides a useful list of mold cavity volumes and mold dimensions useful for molding molten polymer foam by pressurized or unimpeded flow of the molten polymer foam into the mold. Non-limiting examples are provided. Additionally, larger mold volumes, such as up to 100,000 cm 3 or more, are useful if the shot mass is appropriately increased.

[표 2][Table 2]

상기 기재된 임의의 방법, 공정, 용도, 기계, 장치, 또는 이의 개별적 특징은, 독특하고 놀라운 특징을 갖는 중합체 발포체 및 중합체 발포체 물품을 형성하도록 서로 자유롭게 조합가능하다. 따라서, 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 상기 기재된 방법, 물질 및 장치를 사용하여 형성된다. 중합체 발포체 물품은 상기 개시된 방법 및 물질 중 임의의 것뿐만 아니라 상기 기재된 용융된 중합체 발포체를 형성하기 위해 임의의 부분 및 임의의 방식으로 조합가능한 이의 변형에 따라 용융된 중합체 발포체를 형성 또는 성형함으로써 제조된 별개의, 일체식 물체이다.Any of the methods, processes, uses, machines, devices, or individual features thereof described above are freely combinable with one another to form polymer foams and polymer foam articles with unique and surprising characteristics. Accordingly, in embodiments, polymeric foam articles are formed using the methods, materials, and devices described above. Polymer foam articles are prepared by forming or molding a molten polymer foam according to any of the methods and materials disclosed above as well as variations thereof that can be combined in any manner to form the molten polymer foam described above. It is a separate, integrated object.

따라서, 상기 논의에서 방법, 물질 및 장치를 나타내는 데 사용된 용어는 상기 논의에 포함된 하나 이상의 방법, 물질 및 장치를 사용하여 제조된 물품을 나타내도록 이하에 사용된다.Accordingly, terms used in the above discussion to refer to methods, materials and devices are used hereinafter to refer to articles made using one or more of the methods, materials and devices included in the above discussion.

실시형태에서, 상기 방법의 임의의 조합은 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 포함하거나, 본질적으로 이로 이루어지거나, 이로 이루어지는 중합체 발포체 물품의 형성을 야기한다. 연속적 열가소성 중합체 매트릭스는 고체 열가소성 중합체를 포함하거나, 이로 이루어지거나, 본질적으로 이로 이루어지고, 즉 열가소성 중합체는 이의 용융 전이 미만의 온도에서 존재한다. 실시형태에서, 연속적 열가소성 중합체 매트릭스는 또한 고체 열가소성 중합체에 분산된 하나 이상의 추가적 물질을 포함한다.In an embodiment, any combination of the above methods results in the formation of a polymer foam article comprising, consisting essentially of, or consisting of a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes. The continuous thermoplastic polymer matrix comprises, consists of, or consists essentially of a solid thermoplastic polymer, ie the thermoplastic polymer exists at a temperature below its melting transition. In an embodiment, the continuous thermoplastic polymer matrix also includes one or more additional materials dispersed in the solid thermoplastic polymer.

중합체 발포체 물품은, 샷에 첨가된 뉴마토겐 공급원의 양을 기준으로 하는 선택된 백분율의, 중합체 발포체를 형성하기 위해 첨가된 열가소성 중합체 및 임의의 기타 물질의 밀도를 기준으로 한, 밀도 감소를 얻는다. 실시형태에서, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%의 밀도 감소 및 심지어 최대 80% 내지 85%의 밀도 감소가 사용자에 의해 선택된다. 실시형태에서, 최대 85%의 밀도 감소는 중합체 매트릭스에 불연속적으로 분포된 뉴마토셀의 존재에 의해 단독으로 달성된다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 본원에 기재된 방법 및 장치를 사용하여 중합체 발포체 물품을 형성하기 전에 샷에 첨가된 중공 미립자 예컨대 중합체 또는 유리 버블을 배제한다.The polymer foam article gains a density reduction, based on the density of the thermoplastic polymer and any other materials added to form the polymer foam, of a selected percentage based on the amount of pneumatogen source added to the shot. In embodiments, density reductions of 30%, 40%, 50%, 60%, 70% and even up to 80% to 85% are selected by the user. In an embodiment, density reduction of up to 85% is achieved solely by the presence of discontinuously distributed pneumatocytes in the polymer matrix. In embodiments, the polymeric foam article excludes hollow particulates such as polymer or glass bubbles added to the shot prior to forming the polymeric foam article using the methods and devices described herein.

또한 감소된 밀도와 관련하여, 상기 언급된 바와 같이, 본원의 중합체 발포체 물품은 그 전체에 걸쳐 또는 실질적으로 그 전체에 걸쳐 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것으로 특징지어진다. 본 발명자들은 대형 중합체 발포체 물품은 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 포함하도록 본원에 개시된 용융된 중합체 발포체로부터 적절하게 형성될 수 있음을 밝혀냈다. "대형 중합체 발포체 물품"은 직경이 20 cm인 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진 것이다. 일부 실시형태에서, "대형 중합체 발포체 물품"은 직경이 20 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 갖고, 추가로 총 부피가 1000 cm3 이상, 예를 들어 2000 cm3 이상, 3000 cm3 이상, 4000 cm3 이상, 또는 5000 cm3 이상, 또는 1000 cm3 내지 5000 cm3의 임의의 부피; 또는 2000 cm3 내지 5000 cm3 및 최대 10,000 cm3, 최대 20,000 cm3, 최대 50,000 cm3, 또는 심지어 최대 100,000 cm3 이상이다.Also in connection with reduced density, as mentioned above, the polymer foam articles herein are characterized as having a continuous thermoplastic polymer matrix throughout or substantially throughout. The inventors have discovered that large-scale polymer foam articles can be suitably formed from the molten polymer foams disclosed herein to include a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes. A “large polymer foam article” is one with a shape and volume such that a sphere 20 cm in diameter fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the article. In some embodiments, a “large polymer foam article” has a shape and volume such that spheres 20 cm in diameter fit into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article, and further have a total volume of at least 1000 cm 3 , for example, at least 2000 cm 3 , at least 3000 cm 3 , at least 4000 cm 3 , or at least 5000 cm 3 , or any volume between 1000 cm 3 and 5000 cm 3 ; or between 2000 cm 3 and 5000 cm 3 and up to 10,000 cm 3 , up to 20,000 cm 3 , up to 50,000 cm 3 , or even up to 100,000 cm 3 or more.

대형 중합체 발포체 물품은 그 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 포함하도록 안정화된 용융된 중합체 발포체로부터 적절하게 형성될 수 있다. 물품의 부피는 몰드 공동의 크기 및 용융 혼합 장치에서 수집될 수 있는 샷의 크기에 의해서만 제한된다. 실시형태에서, 대형 물품은 용융 혼합 장치의 단일 배출구로부터 분배된 단일 샷으로부터 형성되며, 즉 용융된 중합체 발포체 흐름을 다중 동시 분포 파이프, 노즐, 또는 다중 용융 된 스트림을 동시에 하나의 몰드 공동으로 향하게 하는 다른 방법으로 분할하지 않고서 형성된다.Large polymer foam articles can suitably be formed from a molten polymer foam that has been stabilized to include a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout it. The volume of the article is limited only by the size of the mold cavity and the size of the shots that can be collected in the melt mixing device. In embodiments, large articles are formed from a single shot distributed from a single outlet of a melt mixing device, i.e., directing the molten polymer foam stream into multiple simultaneous distribution pipes, nozzles, or multiple melted streams simultaneously into one mold cavity. Formed without division in any other way.

추가적으로, 본 발명자들은 두꺼운 중합체 발포체 물품이 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 포함하도록 적절하게 형성될 수 있음을 밝혀냈다. 본원에서 사용되는 두께는 중합체 발포체 물품 표면 상의 임의의 2개의 지점 사이의 당해 물품의 내부를 통한 직선 거리를 나타낸다. "두꺼운" 물품은 2 cm 이상, 예컨대 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 또는 심지어 50 cm 이상의 두께를 갖는 것으로 정의된다. 일부 실시형태에서, 크고, 두꺼운 것을 특징으로 하는 중합체 발포체 물품은 본원에 기재된 방법 및 물질을 사용하여 형성되고, 또한 크고, 두꺼운 중합체 발포체 물품은 그럼에도 불구하고 물품 전반에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 중합체 매트릭스를 갖는 것을 특징으로 한다. 실시형태에서, 크고, 두꺼운 물품은 용융 혼합 장치의 단일 배출구로부터 분배된 단일 샷으로부터, 즉 용융된 중합체 발포체 흐름을 다중 동시 분포 파이프, 노즐, 또는 다중 용융된 스트림을 동시에 하나의 몰드 공동으로 향하게 하는 다른 방법으로 분할하지 않고서 형성된다.Additionally, the inventors have discovered that thick polymer foam articles can be suitably formed to include a continuous polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes. As used herein, thickness refers to the straight line distance through the interior of a polymer foam article between any two points on the surface of the article. “Thick” items are those over 2 cm, such as 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm. It is defined as having a thickness of more than 45 cm, 45 cm, or even 50 cm. In some embodiments, polymeric foam articles characterized as large, thick are formed using the methods and materials described herein, and the large, thick polymeric foam articles nonetheless define a plurality of pneumatocytes throughout the article. It is characterized by having a continuous polymer matrix. In embodiments, large, thick articles can be prepared from a single shot distributed from a single outlet of a melt mixing device, i.e., by directing the molten polymer foam flow into multiple simultaneous distribution pipes, nozzles, or multiple melted streams simultaneously into one mold cavity. Formed without division in any other way.

실시형태에서, 본원에 기재된 방법을 이용하여 형성된 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm인 (이론적) 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진다. 일부 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm 초과인 (이론적) 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 포함한다. 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm 내지 1000 cm인 (이론적) 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 갖고; 예를 들어, 하나 이상의 실시형태에서, 직경이 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 11 cm, 12 cm, 13 cm, 14 cm, 15 cm, 16 cm, 17 cm, 18 cm, 19 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm, 200 cm, 300 cm, 400 cm, 500 cm, 600 cm, 700 cm, 800 cm, 900, 1000 cm, 3 cm-4 cm, 5 cm-6 cm, 7 cm-8 cm, 9 cm-10 cm, 11 cm-12 cm, 13 cm-14 cm, 15 cm-16 cm, 17 cm-18 cm, 19 cm-20 cm, 20 cm-25 cm, 25 cm-30 cm, 30 cm-35 cm, 35 cm-40 cm, 40 cm-45 cm, 45 cm-50 cm, 50 cm-60 cm, 60 cm-70 cm, 70 cm-80 cm, 80 cm-90 cm, 90 cm-100 cm, 100 cm-200 cm, 200 cm-300 cm, 300 cm-400 cm, 400 cm-500 cm, 500 cm-600 cm, 600 cm-700 cm, 700 cm-800 cm, 800 cm-900, 또는 심지어 900 cm-1000 cm인 (이론적) 구체는 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어간다. 실시형태에서, 본원에 기재된 방법을 이용하여 형성된 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm인 둘 이상의 (이론적) 구체가 겹치지 않고, 구체들 중 어떤 것도 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어가는 형상 및 부피를 가진다. 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30, 30-35, 35-40,40-45, 45-50, 50-55, 55-60, 60-65, 65-70, 70-75, 75-80, 80-85, 85-90. 90-95, 95-100, 100-200, 200-300, 300-400, 400-500, 500-1000, 1000-1500, 1500-2000 또는 심지어 2000개 초과의 2 cm 구체는 겹치지 않고, 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어간다.In an embodiment, polymeric foam articles formed using the methods described herein have a shape and volume such that a (theoretical) sphere 2 cm in diameter fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article. In some embodiments, the polymeric foam article comprises a shape and volume such that a (theoretical) sphere greater than 2 cm in diameter fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymeric foam article. In an embodiment, the polymer foam article has a shape and volume such that a (theoretical) sphere with a diameter of 2 cm to 1000 cm fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article; For example, in one or more embodiments, the diameter is 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 11 cm, 12 cm, 13 cm, 14 cm, 15 cm. , 16 cm, 17 cm, 18 cm, 19 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm, 40 cm, 45 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, 100 cm, 200 cm, 300 cm, 400 cm, 500 cm, 600 cm, 700 cm, 800 cm, 900, 1000 cm, 3 cm-4 cm, 5 cm-6 cm, 7 cm-8 cm, 9 cm-10 cm, 11 cm-12 cm, 13 cm-14 cm, 15 cm-16 cm, 17 cm-18 cm, 19 cm-20 cm, 20 cm-25 cm, 25 cm-30 cm, 30 cm-35 cm, 35 cm- 40cm, 40cm-45cm, 45cm-50cm, 50cm-60cm, 60cm-70cm, 70cm-80cm, 80cm-90cm, 90cm-100cm, 100cm-200cm , 200cm-300cm, 300cm-400cm, 400cm-500cm, 500cm-600cm, 600cm-700cm, 700cm-800cm, 800cm-900, or even 900cm-1000cm. The (theoretical) sphere fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article. In an embodiment, a polymer foam article formed using the method described herein is shaped to fit within the article without overlapping two or more (theoretical) spheres with a diameter of 2 cm and none of the spheres protruding from the surface of the polymer foam article, and It has volume. For example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10-15, 15-20, 20-25, 25-30, 30-35, 35-40,40-45, 45-50, 50-55, 55-60, 60-65, 65-70, 70-75, 75-80, 80-85, 85-90. 90-95, 95-100, 100-200, 200-300, 300-400, 400-500, 500-1000, 1000-1500, 1500-2000 or even more than 2000 2 cm spheres, without overlapping, polymer foam It fits within the article without protruding from the surface of the article.

직경이 2 cm인 (이론적) 구체가 중합체 발포체 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가는 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품의 일부 실시형태에서, 중합체 발포체 물품은 직경이 2 cm인 (이론적) 구체가 맞지 않는 하나 이상의 위치를 추가로 포함하여, 그러한 위치에서 이론적 구체는 물품 표면으로부터 돌출하게 된다. 그러한 물품이 도 2b, 32 및 33에 도시된다. 도 2b는 실시예 1에 따라 제조된 중합체 발포체 물품을 보여준다: 원통형 특징부가 부착된 성형된 6인치(15.2 cm) 직경의 구체로, 원통형 특징부의 직경은 원통이 측정되는 곳에 따라 6.25 mm 내지 10.40 mm 사이로 다양하다. 도 2b의 구체와 일체로 연결된 원통형 특징부는 직경이 2 cm보다 작으므로, 구체가 원통 표면으로부터 돌출되지 않으면서 직경 2 cm의 이론적 구체를 그 내부에 수용할 수 없다. 마찬가지로, 도 32 및 33은 실시예 12에 따라 제조된 중합체 발포체 물품이다: 원통형 특징부가 부착된 성형된 9인치(22.9 cm) 직경의 구체로, 원통형 특징부의 직경은 원통이 측정되는 곳에 따라 5.64 mm 내지 8.99 mm로 다양하다. 도 32 및 33의 구체와 일체로 연결된 원통형 특징부는 직경이 2 cm보다 작으므로, 구체가 원통 표면으로부터 돌출되지 않고는 직경 2 cm의 이론적 구체를 수용할 수 없다.In some embodiments of a polymer foam article having a shape and volume such that a (theoretical) sphere with a diameter of 2 cm fits into at least one location within the article without protruding from the surface of the polymer foam article, the polymer foam article has a sphere with a diameter of 2 cm ( It further includes one or more locations where the theoretical sphere does not fit, wherein the theoretical sphere protrudes from the surface of the article. Such articles are shown in Figures 2b, 32 and 33. Figure 2B shows a polymer foam article made according to Example 1: a molded 6 inch (15.2 cm) diameter sphere with attached cylindrical features, the diameter of the cylindrical features being between 6.25 mm and 10.40 mm depending on where the cylinder is measured. It varies between. The cylindrical feature integrally connected with the sphere in FIG. 2B has a diameter less than 2 cm and therefore cannot accommodate a theoretical sphere of 2 cm in diameter therein without the sphere protruding from the cylindrical surface. Likewise, Figures 32 and 33 are polymer foam articles made according to Example 12: a molded 9 inch (22.9 cm) diameter sphere with attached cylindrical features, the diameter of the cylindrical features being 5.64 mm depending on where the cylinder is measured. It varies from 8.99 mm to 8.99 mm. The cylindrical features integrally connected with the spheres in FIGS. 32 and 33 have a diameter smaller than 2 cm and therefore cannot accommodate a theoretical sphere of 2 cm in diameter without the sphere protruding from the cylindrical surface.

특히, 본 발명자들은 급속 탈압 속도, 즉 적어도 0.01 GPa/s 내지 5 GPa/s의 탈압 속도를 수득하는 것은, 나아가 용융된 중합체 발포체를 형성하기 위해 본원에 기재된 방법과 함께 수득하는 것은 매우 큰 부피의 중합체 발포체 물품, 즉 표면으로부터 돌출되지 않으면서, 적어도 한 위치에 그 내부에 이론적으로 20 cm 내지 1000 cm 직경의 구체를 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품을 형성할 수 있다는 예상하지 못한 이점을 제공한다. 일부 그러한 실시형태에서, 매우 큰 부피의 중합체 발포체 물품을 수득하기 위해서는 급속 탈압이 탈압을 개시하는 데 요구되는 높은 배압, 예컨대 500 kPa 초과, 예컨대 500 kPa 내지 500 MPa 이상의 배압과 결부된다. 이론적으로 직경이 20 cm 내지 1000 cm인 구체를 그 내부의 적어도 한 위치에 수용하기에 충분한 형상 및 부피를 가진 중합체 발포체 물품은 물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 것을 추가로 특징으로 한다. 일부 그러한 실시형태에서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함한다.In particular, the inventors have demonstrated that obtaining rapid depressurization rates, i.e., depressurization rates of at least 0.01 GPa/s to 5 GPa/s, can be achieved with the methods described herein to form molten polymer foams in very large volumes. The unexpected possibility of forming a polymer foam article, i.e., a polymer foam article having a shape and volume sufficient to theoretically accommodate a sphere with a diameter of 20 cm to 1000 cm within it at least in one location, without protruding from the surface. provides advantages. In some such embodiments, rapid depressurization is coupled with high backpressures required to initiate depressurization, such as greater than 500 kPa, such as between 500 kPa and 500 MPa, in order to obtain very large volumes of polymer foam articles. A polymer foam article theoretically of sufficient shape and volume to accommodate at least one location therein a sphere having a diameter ranging from 20 cm to 1000 cm has a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout the article. It is additionally characterized by: In some such embodiments, the surface area extending 500 microns from the surface of the article includes compressed pneumatocytes throughout.

예시적이지만 비제한적인 매우 큰 중합체 발포체 물품이 실시예 22에 나타내어지고, 도 73에 도시되며, 약 17,000 cm3의 부피를 가진 고체의 직사각형 직육면체 중합체 발포체 물품이 형성되고, 추가로 물품은 물품 표면으로부터 돌출된 구체 하나 없이 그 내부에 2개의 이론적 20 cm 직경의 구체가 들어간다.An exemplary, but non-limiting, very large polymer foam article is shown in Example 22 and in Figure 73, in which a solid, rectangular cuboid polymer foam article with a volume of about 17,000 cm 3 is formed, and further the article is formed on the surface of the article. Two theoretical 20 cm diameter spheres fit inside it, without a single sphere protruding from it.

큰, 두꺼운, 또는 크고 두꺼운 중합체 발포체 물품의 제조는 이것이 그러한 치수를 갖는 공동 내로 분배된 이후 용융된 발포체의 냉각 구배로 인해 산업에서 문제가 된다. 그러한 물품의 내부는 매우 천천히 냉각되는 경향이 있고, 몰드 공동에 배치된 열가소성 중합체 중 일부는 이의 용융 온도 초과로 유지될 수 있어, 열가소성 플라스틱이 고체화(이의 용융 전이 미만의 온도를 달성함)되기 전에 뉴마토셀의 유의한 유착이 발생하는 것을 허용한다. 뚜렷하게 대조적으로, 본 발명자들은 큰 물품, 두꺼운 물품, 크고 두꺼운 물품이 본원에 개시된 방법, 물질 및 장치를 사용하여 적절하게 형성되고, 또한 형성된 중합체 발포체 물품이 물품 전반에 걸쳐 분포된 뉴마토셀을 갖는 연속적 중합체 매트릭스를 특징으로 함을 밝혀냈다. 더 큰 물품의 더 느리게-냉각되는 내부는 냉각 동안 뉴마토셀 유착의 증거를 최소로 나타내거나 나타내지 않는다. 뉴마토셀은 용융된 중합체 발포체의 냉각 동안 온 전하거나 실질적으로 온전하게 유지되고 냉각 동안 유착되지 않아, 형성된 중합체 발포체 물품의 크기, 두께 또는 부피와 상관없이 연속적 중합체 매트릭스를 야기한다.The manufacture of large, thick, or large and thick polymer foam articles is problematic in the industry due to the cooling gradient of the molten foam after it has been distributed into cavities having such dimensions. The interior of such articles tends to cool very slowly, and some of the thermoplastic polymer placed in the mold cavity may remain above its melting temperature before the thermoplastic solidifies (achieving a temperature below its melt transition). Allow significant coalescence of pneumatocytes to occur. In sharp contrast, the inventors have discovered that large articles, thick articles, and large thick articles can be suitably formed using the methods, materials, and devices disclosed herein, and wherein the formed polymer foam articles have pneumatocytes distributed throughout the article. It was found to be characterized by a continuous polymer matrix. The slower-cooling interiors of larger articles show minimal or no evidence of pneumocell coalescence during cooling. The pneumatocytes remain intact or substantially intact during cooling of the molten polymer foam and do not coalesce during cooling, resulting in a continuous polymer matrix regardless of the size, thickness or volume of the polymer foam article formed.

본원에 기재된 중합체 발포체 물품의 이러한 특징은 놀랍고 예상하지 못한 것이다: 종래 기술의 방법은 냉각 동안 뉴마토셀 유착되는 경향이 있는 발포체를 야기한다. 따라서, 몰드의 내부 부피에 위치된 종래 기술의 용융된 중합체 발포체는 천천히 냉각되어 뉴마토셀이 완전히 유착될 수 있고, 이에 따라 통상적인 중합체 발포 방법을 사용하여 형성된 크거나 두꺼운 물품의 내부는 그 내부에 매우 큰 갭 또는 심지어 완전히 붕괴된 구조를 얻을 수 있다. 뚜렷하게 대조적으로, 본 발명의 방법에 따라 형성된 용융된 중합체 발포체는 용융된 중합체 발포체의 냉각 동안 연속적 중합체 매트릭스의 실질적인 뉴마토셀 유착 또는 붕괴를 겪지 않는다. 따라서, 전반에 걸쳐 연속적 중합체 매트릭스를 갖는 크고 두꺼운 중합체 발포체 물품은 본원에 기재된 방법, 물질 및 장치를 사용하여 달성된다.This feature of the polymer foam articles described herein is surprising and unexpected: prior art methods result in foams that are prone to pneumatic cell coalescence during cooling. Accordingly, the prior art molten polymer foam placed in the interior volume of the mold can be cooled slowly to completely coalesce the pneumatocytes, thereby allowing the interior of large or thick articles formed using conventional polymer foaming methods to adhere to their interior. Very large gaps or even completely collapsed structures can be obtained. In sharp contrast, molten polymer foams formed according to the method of the present invention do not undergo substantial pneumatocell coalescence or collapse of the continuous polymer matrix during cooling of the molten polymer foam. Accordingly, large, thick polymer foam articles having a continuous polymer matrix throughout are achieved using the methods, materials, and devices described herein.

상기 방법, 장치 및 물질에 따른 중합체 발포체 물품의 구조적 특징으로서 연속적 중합체 매트릭스는, 그 표면 영역을 포함하여, 중합체 발포체 물품의 전체에 걸쳐 존재하는 것을 특징으로 한다. 표면 영역은 표면으로부터 500 마이크론 이하에 있는 중합체 발포체 물품의 내부 구역으로서 적절하게 특징지어질 수 있다. 본원에 정의된 표면 영역은 통상적인 방법을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품에서 뉴마토셀이 없거나 뉴마토셀이 실질적으로 없는 영역인, "스킨 층"으로 통상적으로 지칭되는 발포된 물품의 구역의 부분이다. 통상적으로 형성된 발포체 물품은 적어도 표면 영역만큼 두꺼운, 즉 500 마이크론 두께인 스킨 층을 포함하지만; 흔히 스킨 층은 훨씬 더 두껍고, 물품의 표면으로부터 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm, 심지어 3 mm까지 나아갈 수 있다. 그러나, 본 발명에서 개시된 방법을 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품은 이의 표면으로부터 그리고 그 두께 및 부피 전반에 걸쳐 진정한 발포 구조를 얻는다. 실시형태에서, 현미경 검사는 본원에 개시된 조건, 방법 및 물질을 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품의 표면 상에 뉴마토셀의 증거를 드러낸다. 따라서, 본원에 개시된 방법은, 중합체 발포체 물품의 전체에 걸쳐, 임의의 방향으로, 그리고 이의 모든 영역 - 매우 크고/크거나 두꺼운 중합체 발포체 물품의 내부에서 그리고 또한 물품의 표면에서 그리고 표면 영역 내에서를 포함함 - 에서, 중합체 매트릭스 구조의 연속적 성질과 관련하여 예상치 못한 결과를 얻는다.A structural feature of the polymer foam article according to the methods, devices and materials is that a continuous polymer matrix is present throughout the polymer foam article, including its surface area. The surface area may be appropriately characterized as the interior region of the polymer foam article that is less than 500 microns from the surface. The surface area, as defined herein, is that portion of a region of a foamed article, commonly referred to as the "skin layer," which is an area free of pneumatocytes or substantially free of pneumatocytes in a polymer foam article made using conventional methods. am. Typically formed foam articles include a skin layer at least as thick as the surface area, say 500 microns thick; Often the skin layer is much thicker and can extend 1 mm, 1.5 mm, 2 mm, 2.5 mm or even 3 mm from the surface of the article. However, polymer foam articles formed using the methods disclosed herein achieve a true foam structure from their surfaces and throughout their thickness and volume. In embodiments, microscopic examination reveals evidence of pneumatocytes on the surface of polymer foam articles formed using the conditions, methods, and materials disclosed herein. Accordingly, the methods disclosed herein can be used throughout the polymer foam article, in any direction, and in all areas thereof - within very large and/or thick polymer foam articles and also at the surface of the article and within the surface area. Included - in, unexpected results are obtained with regard to the continuous nature of the polymer matrix structure.

이하의 실시예는 본원에 개시된 방법을 사용하여 제조되고 이러한 연속적 발포 구조를 나타내는 다중 중합체 발포체 물품의 표면 영역의 분석을 포함한다. 육안으로 보기에, 본원에 개시된 방법을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품은 스킨 층을 갖는 것으로 보일 수 있다: 즉, 상기 물품의 표면 영역은 그 물품의 내부 영역과 상이한 것으로 보일 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 뉴마토셀의 부재를 특징으로 하는 스킨 층과는 뚜렷하게 대조적으로, 본 발명의 방법에 의해 제조된 중합체 발포체 물품의 표면 영역은 복수의 압축된 뉴마토셀을 포함함을 밝혀냈다. 육안으로 보기에, 압축된 뉴마토셀이 스킨 층을 시사하는 외관을 생성하나; 현미경 검사에 따르면 시각적으로 명백한 차이가 물품의 표면 근처의 연속적 중합체 매트릭스의 "납작한" 또는 압축된 배치에서 발생함이 드러난다.The following examples include analysis of the surface area of multipolymer foam articles prepared using the methods disclosed herein and exhibiting this continuous foam structure. To the naked eye, polymer foam articles made using the methods disclosed herein may appear to have a skin layer: that is, the surface area of the article may appear different from the interior area of the article. However, the inventors have found that, in sharp contrast to the skin layer, which is characterized by the absence of pneumatocytes, the surface area of the polymer foam article produced by the method of the present invention contains a plurality of compressed pneumatocytes. . To the naked eye, compressed pneumatocytes create an appearance suggestive of a skin layer; Microscopic examination reveals that visually apparent differences arise from a “flattened” or compressed arrangement of the continuous polymer matrix near the surface of the article.

따라서, 예를 들어 도 17 및 도 18에 나타낸 바와 같이, 본원에 개시된 조건, 방법 및 물질을 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품의 표면 쪽으로 이동하는, 구형 뉴마토셀으로부터 압축된 뉴마토셀로의 점진적 전이가 존재한다. 따라서, 실시형태에서, 본원에 개시된 방법을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품의 표면 영역은 복수의 압축된 뉴마토셀을 포함한다. 실시형태에서, 압축된 뉴마토셀은 본원에 개시된 방법을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품의 표면 영역에 존재한다. 일부 그러한 실시형태에서, 압축된 뉴마토셀은 표면으로부터 500 마이크론 이하에 있는 중합체 발포체 물품의 내부 구역 내에 존재한다. 일부 그러한 실시형태에서, 압축된 뉴마토셀은 표면으로부터 2 cm까지 먼 중합체 발포체 물품의 내부 구역 내에 존재한다. 압축된 뉴마토셀은 1 미만의 원형도를 갖는 뉴마토셀로서 정의되고, 0의 원형도 값은 완전한 비구형 뉴마토셀을 나타내고, 1의 값은 완전한 구형 뉴마토셀을 나타낸다. 실시형태에서, 0.9 미만의 원형도를 갖는 뉴마토셀은 발포된 중합체 물품의 표면 영역에서 관찰되고, 또한 표면 영역에서 뉴마토셀의 10% 내지 90%, 또는 10% 내지 80%, 또는 10% 내지 70%, 또는 10% 내지 60%, 또는 10% 내지 50%, 또는 10% 내지 40%, 또는 10% 내지 30%, 또는 10% 내지 20%, 또는 20% 내지 80%, 또는 20% 내지 70%, 또는 20% 내지 60%, 또는 20% 내지 50%, 또는 20% 내지 40%, 또는 20% 내지 30%, 또는 30% 내지 70%, 또는 30% 내지 60%, 또는 30% 내지 50%, 또는 30% 내지 40%는 0.9 이하의 원형도를 갖는다. 실시형태에서, 발포된 중합체 물품의 표면 영역에서 평균 원형도는 0.70 내지 0.95, 예컨대 0.75 내지 0.95, 또는 0.80 내지 0.95, 또는 0.85 내지 0.95, 또는 0.90 내지 0.95, 또는 0.70 내지 0.90, 또는 0.70 내지 0.85, 또는 0.70 내지 0.80, 또는 0.70 내지 0.75, 또는 0.70 내지 0.75, 또는 0.75 내지 0.80, 또는 0.80 내지 0.85, 또는 0.85 내지 0.90, 또는 0.90 내지 0.95이다.Accordingly, a gradual transition from spherical pneumatocytes to compressed pneumatocytes moving toward the surface of a polymer foam article formed using the conditions, methods and materials disclosed herein, for example as shown in Figures 17 and 18. exists. Accordingly, in an embodiment, the surface area of a polymer foam article made using the methods disclosed herein includes a plurality of compressed pneumatocytes. In an embodiment, compressed pneumatocytes are present in the surface area of a polymer foam article made using the methods disclosed herein. In some such embodiments, the compressed pneumatocytes are within the interior region of the polymer foam article less than 500 microns from the surface. In some such embodiments, the compressed pneumatocytes are present within the interior region of the polymer foam article up to 2 cm from the surface. A compressed pneumatocell is defined as a pneumocell with a circularity of less than 1, with a circularity value of 0 indicating a perfectly non-spherical pneumatocell and a value of 1 indicating a perfectly spherical pneumatocell. In an embodiment, pneumatocytes having a circularity of less than 0.9 are observed in the surface area of the foamed polymer article, and are also present in 10% to 90%, or 10% to 80%, or 10% of the pneumatocytes in the surface area. From 70% to 70%, or from 10% to 60%, or from 10% to 50%, or from 10% to 40%, or from 10% to 30%, or from 10% to 20%, or from 20% to 80%, or from 20% 70%, or 20% to 60%, or 20% to 50%, or 20% to 40%, or 20% to 30%, or 30% to 70%, or 30% to 60%, or 30% to 50 %, or 30% to 40%, has a circularity of 0.9 or less. In an embodiment, the average circularity in the surface area of the foamed polymer article is 0.70 to 0.95, such as 0.75 to 0.95, or 0.80 to 0.95, or 0.85 to 0.95, or 0.90 to 0.95, or 0.70 to 0.90, or 0.70 to 0.85, or 0.70 to 0.80, or 0.70 to 0.75, or 0.70 to 0.75, or 0.75 to 0.80, or 0.80 to 0.85, or 0.85 to 0.90, or 0.90 to 0.95.

실시형태에서, 압축된 뉴마토셀은 물품의 표면으로부터 500 마이크론 초과해 떨어진 중합체 발포체 물품 내에 존재한다. 예를 들어, 실시형태에서, 압축된 뉴마토셀은 중합체 발포체 물품의 표면으로부터 최대 1 mm, 또는 그 표면으로부터 최대 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 1 cm, 또는 초과로 존재한다. 일부 실시형태에서, 중합체 발포체 물품에서 압축된 뉴마토셀의 영역은 물품의 총 부피의 0.01% 내지 70%에 해당하고, 예를 들어 물품의 총 부피의 0.1% 내지 70%, 또는 0.5% 내지 70%, 또는 1% 내지 70%, 또는 2% 내지 70%, 또는 3% 내지 70%, 또는 4% 내지 70%, 또는 5% 내지 70%, 또는 6% 내지 70%, 또는 7% 내지 70%, 또는 8% 내지 70%, 또는 9% 내지 70%, 또는 10% 내지 70%, 또는 15% 내지 70%, 또는 20% 내지 70%, 또는 30% 내지 70%, 또는 40% 내지 70%, 또는 50% 내지 70%, 또는 60% 내지 70%, 또는 0.01% 내지 60%, 또는 0.01% 내지 60%, 또는 0.01% 내지 50%, 또는 0.01% 내지 40%, 또는 0.01% 내지 30%, 또는 0.01% 내지 20%, 또는 0.01% 내지 10%, 또는 0.01% 내지 9%, 또는 0.01% 내지 8%, 또는 0.01% 내지 7%, 또는 0.01% 내지 6%, 또는 0.01% 내지 5%, 또는 0.01% 내지 4%, 또는 0.01% 내 지 3%, 또는 0.01% 내지 2%, 또는 0.01% 내지 1%, 또는 0.01% 내지 0.1%에 해당한다.In an embodiment, the compressed pneumatocytes are within the polymer foam article greater than 500 microns from the surface of the article. For example, in embodiments, the compressed pneumatocytes are at most 1 mm from the surface of the polymer foam article, or at most 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 1 cm, or more. In some embodiments, the area of compressed pneumatocytes in the polymer foam article corresponds to 0.01% to 70% of the total volume of the article, such as 0.1% to 70%, or 0.5% to 70% of the total volume of the article. %, or 1% to 70%, or 2% to 70%, or 3% to 70%, or 4% to 70%, or 5% to 70%, or 6% to 70%, or 7% to 70% , or 8% to 70%, or 9% to 70%, or 10% to 70%, or 15% to 70%, or 20% to 70%, or 30% to 70%, or 40% to 70%, or 50% to 70%, or 60% to 70%, or 0.01% to 60%, or 0.01% to 60%, or 0.01% to 50%, or 0.01% to 40%, or 0.01% to 30%, or 0.01% to 20%, or 0.01% to 10%, or 0.01% to 9%, or 0.01% to 8%, or 0.01% to 7%, or 0.01% to 6%, or 0.01% to 5%, or 0.01% % to 4%, or 0.01% to 3%, or 0.01% to 2%, or 0.01% to 1%, or 0.01% to 0.1%.

도 12 및 도 14는 본 발명에서 개시된 방법을 사용하여 제조된 2개의 중합체 발포체 물품에 관하여 평균 뉴마토셀 크기 및 평균 뉴마토셀 계수 대 평균 뉴마토셀 원형도의 플롯을 나타낸다. 뉴마토셀 크기 및 분포의 정량적 분석은 평균 뉴마토셀 크기와 뉴마토셀 원형도 사이의 반비례 관계, 및 평균 뉴마토셀 크기와 뉴마토셀의 수 사이의 반비례 관계를 드러낸다.Figures 12 and 14 show plots of average pneumatocell size and average pneumatocell coefficient versus average pneumatocell circularity for two polymer foam articles made using the methods disclosed herein. Quantitative analysis of pneumatocell size and distribution reveals an inverse relationship between average pneumatocell size and pneumatocell circularity, and between average pneumatocell size and number of pneumatocells.

도 18은 또한 뉴마토셀이 본원에 기재된 방법, 물질 및 장치를 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품의 표면에 존재한다는 시각적 증거를 나타낸다. 도 18은 또한 복수의 압축된 뉴마토셀이 본원에 기재된 방법, 물질 및 장치를 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품의 표면으로부터 실질적으로 500 마이크론 떨어진 곳에 존재한다는 시각적 증거를 나타낸다. 이러한 의미에서, 본 발명에서 개시된 중합체 발포체 물품은 종래 기술의 발포체 물품과 상당한 차이를 얻는다. 통상적인 방법에 의해 제조된 발포체 물품의 "스킨 층", 또는 두께의 처음 500 마이크론은 뉴마토셀을 포함하지 않거나 뉴마토셀을 실질적으로 포함하지 않는데, 일반적으로 뉴마토셀이 이들이 어디에 배치되든지 구형인 것이 종래 기술 발포체 물품의 특징이다. 따라서, 뉴마토셀이 관찰되는 통상적인 발포체 물품에서의 두께에서, 이는 일반적으로 거의 1 또는 약 1의 원형도를 갖는 구형이다. 압축된 뉴마토셀은 발포체 물품을 제조하기 위한 통상적인 방법론을 사용하여서는 형성되지 않고, 이에 따라 뉴마토셀 원형도의 분포는 그러한 통상 적인 발포체 물품에서는 관찰되지 않는다. 또한 뉴마토셀은 심지어 통상적인 방법에 의해 제조된 발포체 물품의 처음 500 마이크론 두께에서도 형성되지 않으므로, 본원에 기재된 발포 중합체 물품 및 통상적인 사출 성형 방법을 사용하여 제조된 발포체 물품의 표면 영역에 관해 뉴마토셀에 관한 비교가 도출될 수 없다.Figure 18 also shows visual evidence that pneumatocytes are present on the surface of polymer foam articles formed using the methods, materials and devices described herein. Figure 18 also shows visual evidence that a plurality of compressed pneumatocytes are present substantially 500 microns away from the surface of a polymer foam article formed using the methods, materials and devices described herein. In this sense, the polymer foam articles disclosed in the present invention differ significantly from the foam articles of the prior art. The "skin layer", or first 500 microns of thickness, of a foam article made by conventional methods does not contain or is substantially free of pneumatocytes, which generally have a spherical shape wherever they are placed. This is a characteristic of prior art foam articles. Accordingly, at typical thicknesses in foam articles at which pneumatocytes are observed, they are generally spherical with a circularity of approximately 1 or about 1. Compressed pneumatocytes are not formed using conventional methodologies for making foam articles, and therefore the distribution of pneumatocell circularity is not observed in such conventional foam articles. Additionally, pneumatocytes do not form even in the first 500 microns of thickness of foam articles made by conventional methods, so there is no need to worry about the surface area of the foamed polymer articles described herein and the foam articles made using conventional injection molding methods. No comparison can be made regarding Matocell.

또한, 본원에 개시된 조건, 방법 및 물질은 목표로 하는 최종 용도 또는 적용에 따라 상이한 물리적 특성을 갖는 중합체 발포체 물품을 형성하도록 적합하게 최적화된다. 예를 들어, 중합체 발포체 물품의 밀도는 팽창 부피의 함수로서 적절하게 변화된다. 팽창 부피를 저하시킴으로써, 생성된 중합체 발포체 물품의 밀도는 예를 들어 도 5에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 선형 방식으로 감소된다. 또한 도 5로부터 볼 수 있는 바와 같이, 팽창 기간의 증가는 더 조밀한 중합체 발포체 물품이 형성되게 한다. 모두 본원에 개시된 조건, 방법 및 물질의 범주 이내에 있는 그러한 조건 및 다른 변수는 야기되는 중합체 발포체 물품의 물리적 특성을 변화시키는 데 적절하게 사용된다.Additionally, the conditions, methods and materials disclosed herein are suitably optimized to form polymer foam articles with different physical properties depending on the targeted end use or application. For example, the density of a polymer foam article varies appropriately as a function of expansion volume. By lowering the expansion volume, the density of the resulting polymer foam article is reduced in a generally linear manner, as shown, for example, in Figure 5. As can also be seen from Figure 5, increasing the expansion period results in the formation of more dense polymer foam articles. Such conditions and other variables, all within the scope of the conditions, methods and materials disclosed herein, are suitably used to change the physical properties of the resulting polymer foam article.

본원에 개시된 조건, 방법 및 물질의 한 변형에서, 용융된 중합체 발포체는 용융된 중합체 발포체의 흐름을 다중 몰드 또는 몰드 섹션으로 향하는 2, 3, 4개 또는 그 이상의 경로로 분할함으로써 적절하게 분배되어, 단일 샷으로부터 다중 중합체 발포체 물품을 형성한다. 본원에 개시된 조건, 방법 및 물질의 또다른 변형에서, 2개의 샷이 단일 몰드를 충전하는 데 사용되며, 제1 샷은 열가소성 중합체 함량 또는 혼합된 중합체의 비율, 뉴마토겐 공급원, 선택적으로 포함된 하나 이상의 추가적 물질, 밀도, 공극률, 압축된 뉴마토셀의 영역의 깊이, 또는 일부 다른 물질 또는 물리적 특성 차이와 관련하여 제2 샷과 상이하다.In one variation of the conditions, methods and materials disclosed herein, the molten polymer foam is appropriately distributed by splitting the flow of molten polymer foam into two, three, four or more paths directed to multiple molds or mold sections, Form multiple polymer foam articles from a single shot. In another variation of the conditions, methods and materials disclosed herein, two shots are used to fill a single mold, the first shot comprising the thermoplastic polymer content or proportion of blended polymers, the pneumatogen source, and optionally included It differs from the second shot with respect to one or more additional materials, density, porosity, depth of region of compressed pneumatocytes, or some other material or physical property difference.

본원에 개시된 조건, 방법, 및 물질의 또다른 변형에서, 본원에 개시된 방법을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품은 ASTM D6117에 따라 패스너 인발 시험(fastener pull out testing)에 적용되었다. 중합체 발포체 물품은 통상적인 발포 방법을 사용하여 제조된 발포체 물품에 대해 우수한 인발 강도를 얻는다. 또한, 본원에 개시된 물질, 방법 및 장치를 사용하여 형성된 중합체 발포체 물품은 패스너 위치의 사전-드릴링(pre-drilling), 태핑 또는 엔지니어링을 필요로 하지 않는다.In another variation of the conditions, methods, and materials disclosed herein, polymer foam articles made using the methods disclosed herein were subjected to fastener pull out testing in accordance with ASTM D6117. Polymer foam articles achieve excellent pull-out strengths for foam articles made using conventional foaming methods. Additionally, polymer foam articles formed using the materials, methods and devices disclosed herein do not require pre-drilling, tapping or engineering of fastener locations.

본원에 개시된 조건, 방법, 및 물질의 보다 또다른 변형에서, 본원에 개시된 방법을 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품은 충격 시험(ballistic testing)에 적용된다. 문헌[National Institute of Justice (NIJ) "Ballistic Resistance of Body Armor NIJ Standard-0101.06"]의 지침을 사용하여, 일련의 3인치 두께 중합체 발포체 물품이 시트르산 기반 뉴마토겐 공급원을 사용해 폴리에테르-아미드 블록 공중합체(PEBAX®), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 및 폴리프로필렌으로부터 형성되었다. 이러한 열가소성 중합체 3개를 모두 사용하여 제조된 중합체 발포체 물품은 NIJ 레벨 I을 통과하여, .22 LR 권총 탄환을 정지시키는 것으로 밝혀졌고; NIJ 레벨 II 및 IIA를 통과하여, 9 mm LUGER® 권총 탄환을 정지키는 것으로 밝혀졌다.In yet another variation of the conditions, methods, and materials disclosed herein, polymer foam articles made using the methods disclosed herein are subjected to ballistic testing. Using guidelines from the National Institute of Justice (NIJ) "Ballistic Resistance of Body Armor NIJ Standard-0101.06", a series of 3-inch thick polymer foam articles were prepared using a citric acid-based pneumatogen source to form a polyether-amide block aerial. It was formed from polymer (PEBAX®), linear low density polyethylene (LLDPE), and polypropylene. Polymer foam articles made using all three of these thermoplastic polymers have been found to pass NIJ Level I, stopping a .22 LR pistol bullet; It has passed NIJ Level II and IIA and has been shown to stop 9 mm LUGER® pistol bullets.

실험 섹션experimental section

하기 실시예는 본 발명을 추가 예시하도록 의도되고, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하려고 의도되지 않는다. 실시예 1 및 실시예 11은 Engel Duo 550 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)에서 수행되었다. 실시예 2 내지 실시예 4는 Van Dorn 300 사출 성형기(미국 오하이오주 스트롱빌 소재의 Van Dom Demag사제)에서 수행되었다. 달리 나타내지 않는 한, 나머지 실시예는 Engel Victory 340 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)에서 수행되었다.The following examples are intended to further illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way. Examples 1 and 11 were performed on an Engel Duo 550 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, Pa.). Examples 2-4 were performed on a Van Dorn 300 injection molding machine (Van Dom Demag, Strongville, OH). Unless otherwise indicated, the remaining examples were performed on an Engel Victory 340 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, Pa.).

본원의 실시예에서, "cc"는 "입방 센티미터"(cm3)를 의미하고, "sec"는 "초"를 의미한다.In the examples herein, “cc” means “cubic centimeter” (cm 3 ) and “sec” means “second.”

표준 발포 성형 및 MFIMStandard foam molding and MFIM

본원의 실시예에서, 본원에서 "표준 발포 성형" 및 "용융 발포 사출-성형"("MFIM")으로 칭해지는 2개의 직접 사출 팽창 발포 성형 기술이 사용되었다.In the examples herein, two direct injection expansion foam molding techniques were used, referred to herein as “standard foam molding” and “melt foam injection-molding” (“MFIM”).

표준 발포 성형에서, 하기 일반적 과정이 사용되었다: A) 혼합물은 중합체(이는 펠릿, 분말, 비드, 과립 등의 형태일 수 있음)와 발포제(foaming agent)(블로잉제) 및 임의의 다른 첨가제 예컨대 충전제를 배합하여 제조되었다 혼합물은 사출 장치에 도입되었고, 회전되는 사출 장치 스크류는 사출 장치 배럴에서 앞쪽으로 혼합물을 이동시켜, 일반적 사출 성형 공정에 따라 가열된 유체 물질을 형성하였다. B) 물질의 설정된 부피는 스크류의 회전에 의해 사출 장치의 배럴의 앞에 투여되어, 설정된 부피를 공급 구획으로부터 스크류의 앞으로 이동시켰다. 이러한 공급 단계 동안, 스크류는 회전되어 용융된 혼합물을 스크류와 노즐 사이의 배럴에서의 공간에 앞쪽으로 이동시켜, 설정된 부피를 제공하였다. C) 용융된 혼합물은 스크류의 앞으로의 이동 및/또는 스크류의 회전에 의해 몰드 공동에 사출되었다.In standard foam molding, the following general process is used: A) The mixture is composed of a polymer (which can be in the form of pellets, powders, beads, granules, etc.) and a foaming agent (blowing agent) and any other additives such as fillers. The mixture was introduced into an injection device, and the rotating injection device screw moved the mixture forward in the injection device barrel, forming a heated fluid material according to a typical injection molding process. B) A set volume of material was dosed in front of the barrel of the injection device by rotation of the screw, moving the set volume from the feed compartment to the front of the screw. During this feeding phase, the screw was rotated to move the molten mixture forward into the space in the barrel between the screw and the nozzle to provide a set volume. C) The molten mixture was injected into the mold cavity by forward movement of the screw and/or rotation of the screw.

용융 발포 사출-성형(MFIM) 방법에서, 하기 일반적 과정이 사용되었다: A) 혼합물은 중합체(이는 너들(nurdle), 펠릿, 분말, 비드, 과립 등의 형태일 수 있음)와 화학적 발포제, 및 임의의 다른 첨가제 예컨대 충전제를 배합하여 제조되었다. 혼합물은 사출 장치에 도입되었고, 회전되는 사출 장치 스크류는 사출 장치 배럴에서 앞 쪽으로 물질을 이동시켜, 일반적 사출 성형 공정에 따라 가열된 유체 물질을 형성하였다. B) 물질의 설정된 부피는 스크류의 회전에 의해 사출 장치의 배럴의 앞에 투여되어, 설정된 부피를 공급 구획으로부터 스크류의 앞으로 이동시켰다. 이러한 공급 단계 동안, 스크류는 회전되어 물질을 스크류와 노즐 사이에서 이동시켜, 설정된 부피를 제공하였다. C) 물질이 스크류의 앞으로 이동되면, 본원에서 "감압"으로 칭해지는 단계에서, 스크류는 스크류의 앞으로 물질을 더 이동시키는 것을 회피하도록 회전 없이 또는 실질적으로 회전 없이 노즐로부터 멀어져 뒤로 이동되었다. 달리 명시되지 않으면, 감압률, 즉 탈압 속도는 0.006 GPa 이하이다.In the melt foam injection-molding (MFIM) method, the following general procedure is used: A) the mixture is composed of a polymer (which can be in the form of nurdles, pellets, powders, beads, granules, etc.) and a chemical blowing agent, and optionally It was prepared by combining other additives such as fillers. The mixture was introduced into the injection device, and the rotating injection device screw moved the material forward in the injection device barrel, forming a heated fluid mass according to a typical injection molding process. B) A set volume of material was dosed in front of the barrel of the injection device by rotation of the screw, moving the set volume from the feed compartment to the front of the screw. During this feeding phase, the screw was rotated to move material between the screw and the nozzle to provide a set volume. C) Once the material has been moved forward of the screw, in a step referred to herein as “depressurization”, the screw is moved back away from the nozzle without or substantially without rotation to avoid moving the material further forward of the screw. Unless otherwise specified, the decompression rate, or depressurization rate, is less than or equal to 0.006 GPa.

스크류와 노즐 사이에 혼합물이 없는 공간, 본원에서 "감압 부피"로 칭해지는 부피를 갖는 의도적인 공간이 배럴 내에서 발생되었다. D) 본원에서 "감압 시간"으로 칭해지는, 일정 기간 동안 스크류와 노즐 사이에 배럴 내에 물질이 존재한다. 감압 시간 동안, 단계 (C)에서 부가된 공간에 의해 발생된 압력 강하로 인해 물질이 발포되었다. E) 용융된 발포체를 스크류의 앞으로의 이동 및/또는 스크류의 회전에 의해 몰드 공동에 사출하였다.An intentional space was created within the barrel between the screw and the nozzle, with a mixture-free space, a volume referred to herein as the “reduced pressure volume”. D) Material remains in the barrel between the screw and the nozzle for a period of time, referred to herein as “decompression time”. During the decompression time, the material foamed due to the pressure drop caused by the space added in step (C). E) The molten foam was injected into the mold cavity by forward movement of the screw and/or rotation of the screw.

실시예 1Example 1

스위스 무텐츠 소재의 Clariant AG사제의 Hydrocerol® BIH 70 발포제 2 중량%와 배합된 저밀도 폴리에틸렌의 배합물을 사용하여 2개의 부품을 발포 성형하였다. Engel Duo 550 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)를 사용하여 성형을 수행하였다. 몰드 공동은 직경 6 인치(15.24 cm)의 (대략적) 구 형상이었다. 제1 부품은 표준 발포 성형 공정을 사용하여 성형하였고, 제2 부품은 MFIM 공정을 사용하여 성형하였다. 6 인치 직경의 구체 공동을 공급하는 냉각 스프루(sprue) 및 러너 시스템을 갖는 알루미늄 몰드가 두 부품 모두에 사용되었다. 각각에 부품에 대한 용융 전달 시스템은 대부분의 공정 조건과 같이 동일하였다. MFIM 공정 및 대조군으로서 사용된 표준 발포 성형 공정에 대한 공정 설정은 표 3에 상세하게 기재된다. 각각의 방법으로부터, 부품은 대략적 등가의 질량으로 제조되었다.Two parts were foam molded using a blend of low density polyethylene blended with 2% by weight of Hydrocerol® BIH 70 blowing agent from Clariant AG, Muttenz, Switzerland. Molding was performed using an Engel Duo 550 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). The mold cavity was (approximately) spherical in shape with a diameter of 6 inches (15.24 cm). The first part was molded using a standard foam molding process and the second part was molded using the MFIM process. An aluminum mold with a cooling sprue and runner system supplying a 6 inch diameter spherical cavity was used for both parts. The melt delivery system for each part was identical, as were most process conditions. The process settings for the MFIM process and the standard foam molding process used as a control are detailed in Table 3. From each method, parts were produced with approximately equivalent masses.

[표 3][Table 3]

제1 부품 및 제2 부품을 촬영하였다. 도 2a는 표준 발포 성형 공정을 사용하여 성형된 제1 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 표준 발포 방법은 몰드 공동을 충전한 부품을 산출하지 않았고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치하지 않았다.The first part and the second part were photographed. 2A is a photographic image of a first part molded using a standard foam molding process. As shown in the image, the standard foaming method did not yield a part that filled the mold cavity, and the part did not match the shape of the mold's spherical cavity.

도 2b는 MFIM 공정을 사용하여 성형된 제2 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, MFIM 공정은 구형 몰드 공동을 완전히 또는 실질적으로 충전한 부품을 산출하였고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치 또는 실질적으로 일치하였다.Figure 2B is a photographic image of a second part molded using the MFIM process. As shown in the image, the MFIM process yielded a part that completely or substantially filled the spherical mold cavity, and the part matched or substantially matched the shape of the mold's spherical cavity.

표준 발포 성형 공정을 사용하여 성형된 제1 부품을 2개의 조각으로 절단하였다. 도 2c 및 도 2e는 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 부품의 조각 중 하나의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 제1 부품은 큰 중공 공동을 함유하였다.The first part, molded using a standard foam molding process, was cut into two pieces. Figures 2C and 2E are photographic images of one of the pieces of the part manufactured according to the standard foam molding process. As seen in the image, the first part contained a large hollow cavity.

MFIM 공정에 따라 성형된 제2 부품을 2개의 조각으로 절단하였다. 도 2d 및 도 2f은 제2 부품의 조각 중 하나의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 제2 부품은 표준 발포 방법 부품의 큰 중공 공동이 없었다. MFIM 부품은 전반에 걸쳐 셀 구조를 가졌다.The second part molded according to the MFIM process was cut into two pieces. 2D and 2F are photographic images of one of the pieces of the second part. As seen in the image, the second part did not have the large hollow cavities of the standard foam method parts. MFIM parts have an overall cellular structure.

실시예 2Example 2

2개의 부품을 발포 사출 성형에 의해, 부품 A는 표준 발포 성형 방법에 따라, 그리고 부품 B는 MFIM 공정에 따라 형성하였다. 두 방법 모두에서, LDPE/탈크 펠릿을 발포제와 건조-배합하고 성형기에의 로딩 동안 혼합하였다.Two parts were formed by foam injection molding, part A according to the standard foam molding method and part B according to the MFIM process. In both methods, the LDPE/talc pellets were dry-blended with the blowing agent and mixed during loading into the molding machine.

부품 B의 경우, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 탈크, 및 Hydrocerol® BIH 70의 혼합물을 형성하고, Van Dom 300 사출 성형기에 공급하여 배럴 내에 중합체 샷을 제공하였다. 샷이 스크류의 앞에 축적된 이후, 스크류와 노즐 사이에 공간, 감압 부피를 갖는 공간을 생성하도록 MFIM 방법에 따라 회전 없이 스크류를 사출 노즐로부터 멀어지게 뒤로 이동시켰다. 이후, 혼합물을 몰드에 사출 전에 공간에 발포시켰다.For Part B, a mixture of low density polyethylene (LDPE), talc, and Hydrocerol® BIH 70 was formed and fed into a Van Dom 300 injection molding machine to provide polymer shots in the barrel. After the shot was accumulated in front of the screw, the screw was moved backwards away from the injection nozzle without rotation according to the MFIM method to create a space between the screw and the nozzle, a space with a reduced pressure volume. The mixture was then foamed into space before injection into the mold.

샷이 스크류의 앞에 축적된 이후 스크류가 노즐로부터 멀어지게 뒤로 물러나지 않은 것, 즉 감압 부피가 0인 것을 제외하고는, 동일한 과정을 부품 A에 사용하였다. 고체 부품에 비해 10% 중량 감소의 목표로 표준 발포 성형 조건 하에 몰드 공동을 충전하도록 샷을 계량하였다.The same process was used for part A, except that the screw was not pulled back away from the nozzle after the shot was deposited in front of the screw, i.e. the decompression volume was zero. Shots were metered to fill the mold cavity under standard foam molding conditions with the goal of 10% weight reduction compared to solid parts.

이하의 표 4 내지 표 7은 실시예 2에서 사용된 중합체, 몰드, 기계, 및 가공 설정을 나타낸다.Tables 4-7 below show the polymer, mold, machine, and processing settings used in Example 2.

[표 4][Table 4]

[표 5][Table 5]

[표 6][Table 6]

[표 7][Table 7]

부품 A 및 부품 B 각각을 단면을 드러내기 위해 절반으로 절단하였다. 도 3a 및 도 3b는 각각 부품 A 및 부품 B의 생성된 단면을 나타낸다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 부품 A는 표면으로부터 거의 0.8 인치(20.3 mm) 연장되는 두꺼운 외부 영역을 가져, 성형된 부품의 50% 초과가 완전히 고체였음을 나타낸다. 부품 A의 밀도는 0.84 g/cc이었다.Part A and Part B were each cut in half to expose the cross section. Figures 3a and 3b show the resulting cross-sections of part A and part B, respectively. As shown in Figure 3A, Part A had a thick outer region extending nearly 0.8 inches (20.3 mm) from the surface, indicating that more than 50% of the molded part was completely solid. The density of Part A was 0.84 g/cc.

도 3b는 표 4 및 표 5에 나타낸 설정을 사용하여 MFIM 공정에 따라 성형된 부품 B의 단면을 나타낸다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 부품 B는 셀 크기 및 형상의 분포를 포함하는 발포 구조를 가졌다. 고체, 비발포된 외부 영역은 부품 B로부터 거의 부재한다. 부품 B의 밀도는 0.35 g/cc이었다.Figure 3b shows a cross-section of Part B molded according to the MFIM process using the settings shown in Tables 4 and 5. As shown in Figure 3b, part B had a foam structure containing a distribution of cell sizes and shapes. The solid, non-foamed outer region is virtually absent from Part B. The density of Part B was 0.35 g/cc.

발포 사출 성형에 의해 추가 2개의 부품, 부품 C 및 부품 D를 형성하는 데 구체 공동 몰드를 사용하였다. LDPE, 탈크, Hydrocerol® BIH 70의 동일한 혼합물 조성을 부품 C 및 부품 D를 형성하는 데 사용하였다. 부품 C는 MFIM 공정에 의해, 부품 D는 표준 발포 성형 공정에 의해 제조하였다. 두 방법 모두는 6 인치(15.24 cm) 직경을 갖는 구형 또는 대략적 구형 부품을 생성하였다. 부품 C 및 부품 D를 중간(가장 넓은 부분)을 통해 2개의 조각으로 절단하여 부품의 단면을 노출시켰다. 도 4a는 MFIM 공정에 의해 제조된 부품 C(471 g, 필요한 냉각 시간 160초)의 단면의 사진 이미지이다. 도 4b는 표준 발포 방법 표적을 사용하여 성형된 부품 D(1360 g, 필요한 냉각 시간 800초)의 단면의 사진 이미지이다.A spherical cavity mold was used to form two additional parts, Part C and Part D, by foam injection molding. The same mixture composition of LDPE, talc, and Hydrocerol® BIH 70 was used to form Part C and Part D. Part C was manufactured by the MFIM process and Part D was manufactured by the standard foam molding process. Both methods produced spherical or approximately spherical parts with a 6 inch (15.24 cm) diameter. Part C and Part D were cut into two pieces through the middle (widest part) to expose the cross section of the parts. Figure 4a is a photographic image of a cross-section of part C (471 g, required cooling time 160 seconds) manufactured by the MFIM process. Figure 4b is a photographic image of a cross-section of part D (1360 g, required cooling time 800 seconds) molded using a standard foam method target.

블록 몰드와 유사한 결과가 얻어졌다. MFIM 공정에 따라 제조된 부품 C는 부품 전반에 걸쳐 셀을 나타낸 반면, 표준 발포 성형 공정에 따라 제조된 부품 D는 셀이 없거나 실질적으로 없는("고체") 부품의 외부 표면에 인접한 영역을 나타냈다. 부품 C는 부품 D보다 덜 조밀했다.Similar results were obtained with block mold. Part C, manufactured according to the MFIM process, exhibited cells throughout the part, whereas Part D, manufactured according to the standard foam molding process, exhibited areas adjacent to the outer surface of the part that were cell-free or substantially free (“solid”). Part C was less dense than Part D.

실시예 3Example 3

실시예 3에서, 블록 부품은 다양한 감압 부피(시험 A) 및 다양한 감압 부피 및 감압 시간(시험 B)에서 MFIM 공정을 사용하여 블록 부품을 성형하였다.In Example 3, block parts were formed using the MFIM process at various decompression volumes (Test A) and at various decompression volumes and decompression times (Test B).

표 8 내지 표 10은 시험 A 및 시험 B에 사용된 물질 조성, 몰드 기하학 정보 및 가공 설정을 나타낸다.Tables 8-10 show the material composition, mold geometry information, and processing settings used in Test A and Test B.

[표 8][Table 8]

[표 9][Table 9]

성형 직전에 복합 LDPE/탈크 펠릿을 발포제와 혼합하였다.Composite LDPE/talc pellets were mixed with blowing agent immediately before molding.

시험 ATest A

시험 A에서, 모든 변수는 사출 이전 배럴에서 감압 부피(빈 공간)에 대한 중합체의 부피비를 제외하고는 일정하게 유지하였다. 시험 A의 각각의 샘플 런에 대한 설정을 표 10에 나타낸다:In Test A, all parameters were held constant except for the ratio of the volume of polymer to the depressurized volume (empty space) in the barrel prior to injection. The settings for each sample run of Test A are shown in Table 10:

[표 10][Table 10]

중합체 공동에 사출된 용융된 발포체의 부피는 일정하였으나, 용융된 발포체의 밀도는 중합체 샷/감압 부피 비율의 함수였다. 중합체 샷/감압 부피가 변화되어 표 11에 나타낸 바와 같은 중량 및 밀도를 갖는 부품을 생성하였다:The volume of molten foam injected into the polymer cavity was constant, but the density of the molten foam was a function of the polymer shot/reduced pressure volume ratio. Polymer shot/reduced pressure volume was varied to produce parts with weights and densities as shown in Table 11:

[표 11][Table 11]

표 11에서의 결과는, 감압 부피의 비례한 증가와 함께 용융된 발포체 샷에서 중합체의 질량 및 부피를 감소시킴으로써, 생성된 부품의 밀도가 변화될 수 있음을 나타낸다.The results in Table 11 show that by reducing the mass and volume of polymer in the molten foam shot with a proportional increase in depressurization volume, the density of the resulting part can be changed.

시험 Bexam B

시험 B에서, 시험 A와 동일한 조건 하에 5개의 성형을 3회; 20초의 감압 시간으로 1회(시험 A와 동일), 70초의 감압 시간으로 1회, 및 120초의 감압 시간으로 1회 수행하였다. 15개의 생성된 발포-성형된 부품을 칭량하고 몰드 공동의 부피를 사용하여 밀도를 계산하였다. 부품 밀도를 3가지 감압 시간 각각에 대해 감압 부피의 함수로서 플롯팅하였다. 플롯을 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 부품 밀도는 감압 부피의 함수로서 변화되었다. 또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 감압 시간이 더 크면, 부품이 더 조밀하다.In Test B, five moldings were performed three times under the same conditions as Test A; This was performed once with a decompression time of 20 seconds (same as Test A), once with a decompression time of 70 seconds, and once with a decompression time of 120 seconds. Fifteen resulting foam-molded parts were weighed and the density was calculated using the volume of the mold cavity. Part density was plotted as a function of decompression volume for each of the three decompression times. The plot is shown in Figure 5. As shown in Figure 5, part density varied as a function of decompression volume. Additionally, as shown in Figure 5, the longer the decompression time, the more dense the part.

실시예 4Example 4

실시예 4에서, MFIM 공정을 사용하여 2개의 일련의 시험, 시리즈 I 및 시리즈 II를 실행하였다. 시리즈 I에서, 일정한 사출 속도를 사용하였으나 몰드 폐쇄 높이는 변화되었다. 시리즈 II에서, 몰드 폐쇄 높이는 사출 속도가 증가함에 따라 증가되었다. 시리즈 II에서, 사출 속도(cc/sec) 및 몰드 폐쇄 높이를 제외하고는 모든 조건은 일정하게 유지되었다. 시험에서, LDPE/탈크 펠릿을 발포제와 건조 배합하고 성형기에의 로딩 동안 혼합하였다.In Example 4, two series of tests, Series I and Series II, were run using the MFIM process. In Series I, a constant injection speed was used but the mold closure height was varied. In Series II, the mold closure height was increased with increasing injection speed. In series II, all conditions were kept constant except injection speed (cc/sec) and mold closure height. In the test, LDPE/talc pellets were dry blended with blowing agent and mixed during loading into the molding machine.

이하 표 12 내지 표 13은 사출된 배합물의 물질 조성 및 시험에 사용된 베이스 몰드 구성을 나타낸다.Tables 12 to 13 below show the material composition of the injected mixture and the base mold configuration used for testing.

[표 12][Table 12]

[표 13][Table 13]

시리즈 ISeries I

시리즈 I에서, 초 당 394 입방 센티미터의 사출 속도가 사용되었고, 3가지 시험을 실행하였다: 부품 A를 생성하는 1.02 mm의 몰드 폐쇄 높이를 갖는 시험 A; 부품 B를 생성하는 0.76 mm의 몰드 폐쇄 높이를 갖는 시험 B, 및 부품 C를 생성하는 0.51 mm의 몰드 폐쇄 높이를 갖는 시험 C. 시리즈 I 시험에 대한 설정을 표 14에 나타냈다:In Series I, an injection speed of 394 cubic centimeters per second was used, and three tests were run: Test A with a mold closure height of 1.02 mm, producing Part A; Test B with a mold closure height of 0.76 mm producing Part B, and Test C with a mold closure height of 0.51 mm producing Part C. The settings for the Series I tests are shown in Table 14:

[표 14][Table 14]

각각의 성형 사이클(시험 A, 시험 B, 및 시험 C 각각) 동안, 변형률 게이지(Kistler Surface Strain Sensor Type 9232A, 스위스 윈터투르 소재의 Kistler Holding AG사제)를 성형 공동 바로 위에 또는 내부에 탑재하였다. 변형률 센서는 성형 사이클 동안 시간의 함수로서 알루미늄 공동의 변형률을 측정한 2개의 압전 센서를 함유하였다. 용융된 발포체의 사출 및 몰드 공동 내에서 발생되는 임의의 후속 추가적 발포로부터 야기된 몰드 공동의 표면에 대해 작용되는 힘의 간접 측정으로서 변형률 측정을 사용하였다. 시험 A, 1.02 mm 갭 높이(선 A); 시험 B, 0.76 mm 몰드 폐쇄 높이(선 B); 및 시험 C, 0.51 mm 몰드 폐쇄 높이(선 C)에 관한 공동 변형률 측정값이 도 6에 나타나 있다. 도 6에서, 변형률(단위 길이당 단위 확장)은 시간(초)에 대해 플롯팅된다. 변형률 곡선은 압력이 시험 B에서보다 시험 C에서 더 높았고 시험 B는 시험 A에서보다 더 높았음을 나타낸다.During each molding cycle (Test A, Test B, and Test C respectively), a strain gauge (Kistler Surface Strain Sensor Type 9232A, Kistler Holding AG, Winterthur, Switzerland ) was mounted directly on or inside the mold cavity. The strain sensor contained two piezoelectric sensors that measured the strain of the aluminum cavity as a function of time during the forming cycle. Strain measurements were used as an indirect measure of the force acting on the surface of the mold cavity resulting from the injection of molten foam and any subsequent additional foaming occurring within the mold cavity. Test A, 1.02 mm gap height (line A); Test B, 0.76 mm mold closure height (line B); and Test C, cavity strain measurements for 0.51 mm mold closure height (line C) are shown in Figure 6. In Figure 6, strain (unit extension per unit length) is plotted against time (seconds). The strain curves indicate that the pressure was higher in Test C than in Test B, and Test B was higher than Test A.

도 7은 부품 A, 부품 B, 및 부품 C의 측면도, 평면도, 사면도(Oblique View) 및 저면도를 나타내는 사진 이미지를 포함한다. 부품 A 및 부품 B는 부품이 몰드 공동 형상에 충분히 매칭되지 않았으므로 붕괴의 증거를 나타냈다. 부품 A는 부품 B보다 더 많은 붕괴를 나타냈다. 부품 C는 부품 C의 가장자리가 더 잘 한정되었고, 부품 C가 몰드 공동 형상에 더 잘 부합하였고, 부품의 내부가 더 균질성을 나타냈다는 점에서 부품 A 및 부품 B에서보다 더 완전하게 형성되었다.7 includes photographic images showing side, top, oblique, and bottom views of Part A, Part B, and Part C. Part A and Part B showed evidence of collapse as the parts were not sufficiently matched to the mold cavity geometry. Part A showed more collapse than Part B. Part C was more fully formed than Part A and Part B in that the edges of Part C were better defined, Part C conformed better to the mold cavity shape, and the interior of the part was more homogeneous.

부품은 고체화 동안 공동에서 발포체를 안정화시키기에 충분한 압력이 적용되지 않는 경우 성형 동안 공동에서 일부 붕괴될 수 있는 것으로 여겨졌다. 따라서, 시리즈 II에서, 몰드는 성형 동안 부품의 붕괴를 방지하도록 충분한 압력을 유지하기 위하여 더 느린 사출 속도로 더 단단히 폐쇄되었다.It was believed that the part may partially collapse in the cavity during molding if sufficient pressure is not applied to stabilize the foam in the cavity during solidification. Therefore, in Series II, the mold was closed more tightly with a slower injection speed to maintain sufficient pressure to prevent collapse of the part during molding.

시리즈 IISeries II

시리즈 II에서, 몰드 절반 사이의 갭, 몰드 폐쇄 높이는, 사출 속도가 감소됨에 따라 체계적으로 감소되었다. 사용된 성형 조건은 사용된 사출 속도 및 몰드 폐쇄 높이가 표 15에 나타낸 것 같음을 제외하고는 시리즈 I에서의 것과 동일하였다:In Series II, the gap between mold halves, and the mold closure height, were systematically reduced as the injection speed was reduced. The molding conditions used were the same as in Series I except that the injection speed and mold closure height used were as shown in Table 15:

[표 15][Table 15]

시험 A', 시험 B', 시험 C', 및 시험 D'에서, 4개의 부품, 각각 부품 A', 부품 B', 부품 C', 및 부품 D'를 제조하였다.In Trial A', Trial B', Trial C', and Trial D', four parts were manufactured, Part A', Part B', Part C', and Part D', respectively.

부품 A', B' C' 및 D' 각각을 2개로 절단하고, 단면을 촬영하였다. 사진 이미지를 도 8에 나타낸다. 고체화 이전에 붕괴되지 않는 부품을 제조하기 위하여, 몰드 절반은 이들이 실제로 함께 압착될 때까지(음의 치수로 나타냄), 표 15에 나타낸 바와 같이, 점점 폐쇄되어야 했다.Parts A', B', C', and D' were each cut into two pieces and cross sections were photographed. A photographic image is shown in Figure 8. To produce a part that would not collapse prior to solidification, the mold halves had to be gradually closed, as shown in Table 15, until they were actually pressed together (indicated by the negative dimension).

부품 A', 부품 B', 부품 C', 및 부품 D'는 붕괴의 증거를 나타내지 않았고, 잘 한정된 가장자리 및 표면을 가졌고, 상당한 균일함을 나타냈다. 따라서, 사출 동안 공동 내의 압력을 조절함으로써, 예를 들어 몰드 폐쇄 높이를 변화시킴으로써 급격하게 상이한 사출 속도를 사용해 MFIM 공정을 사용하여 부품을 제조하였다.Part A', Part B', Part C', and Part D' showed no evidence of collapse, had well-defined edges and surfaces, and exhibited considerable uniformity. Therefore, parts were manufactured using the MFIM process using drastically different injection rates by adjusting the pressure within the cavity during injection, for example by varying the mold closure height.

실시예 5Example 5

실시예 5에서, 표 16 내지 표 18에 나타낸 바와 같은 성형 매개변수를 갖는 비표준 2개의 공동 몰드에서 실시예 1 내지 실시예 3과 동일한 LDPE 복합 물질을 사용하였다.In Example 5, the same LDPE composite material as Examples 1-3 was used in a non-standard two cavity mold with molding parameters as shown in Tables 16-18.

[표 16][Table 16]

[표 17][Table 17]

[표 18][Table 18]

실시예 5는 도 9에 나타낸 부품 51을 제조하였다. 사출 동안 용융된 발포체 용융물은 스프루(52)를 통해 들어가고 2개의 별도의 채널로 분할되어 실질적으로 동시에 부품 51을 충전시켰다. 따라서, MFIM 공정은 용융물을 몰드에서 다중 경로로 분할함으로써 부품을 형성하는 데 사용될 수 있었다.Example 5 produced part 51 shown in FIG. 9. During injection, the molten foam melt enters through the sprue 52 and is divided into two separate channels to fill the part 51 substantially simultaneously. Therefore, the MFIM process could be used to form parts by splitting the melt into multiple passes in the mold.

실시예 6Example 6

사출 성형기에 로딩하기 전에 3 중량% Hydrocerol® XH-901과 배합된 15 중량% 탈크/85 중량% 폴리카르보네이트 복합물의 제형을 사용하여 제1 부품을 성형하였다. MFIM 공정을 사용하여 제1 부품을 형성하였다. 방법의 상세한 사항은 표 19 및 표 20에 제공되어 있다. 몰드 공동 부피가 524.4 cc이고 스프루 부피가 17.4 cc인 4x2x2 블록 몰드(5.08 x 10.16 x 10.16 cm)를 사용하여 부품을 제조하였다. 부품으로부터 스프루를 절단하였고, 부품을 이후 X-선 단층촬영에 적용하여 5.08 x 10.16 x 10.16 cm 기하학 내의 형성된 셀 구조를 정량화하였다.The first part was molded using a formulation of 15% talc/85% polycarbonate composite by weight blended with 3% Hydrocerol® XH-901 prior to loading into the injection molding machine. The first part was formed using the MFIM process. Method details are provided in Tables 19 and 20. The part was manufactured using a 4x2x2 block mold (5.08 x 10.16 x 10.16 cm) with a mold cavity volume of 524.4 cc and a sprue volume of 17.4 cc. A sprue was cut from the part, and the part was then subjected to X-ray tomography to quantify the formed cell structure within a 5.08 x 10.16 x 10.16 cm geometry.

[표 19][Table 19]

[표 20][Table 20]

Zeiss Metrotom 800 130 kV 이미지화 시스템(독일 오베르코첸 소재의 Carl Zeiss AG사제)을 사용하여 X-선 단층촬영을 수행하였다. 장치는 구성요소 기하학 및 사용된 물질의 밀도로 인한 X-선 방사선의 감쇠를 측정하였다. 산업계의 표준 기술인 Feldkamp 재구성 알고리즘을 사용하여 열(column)의 데이터를 계산하였다. 장치는 이러한 측정의 조건 하에 3.5 μm의 최고 해상도를 위해 1536 x 1920 픽셀의 평면 패널 검출기를 가졌다.X-ray tomography was performed using a Zeiss Metrotom 800 130 kV imaging system (Carl Zeiss AG, Oberkochen, Germany). The device measured the attenuation of X-ray radiation due to component geometry and density of materials used. Column data was calculated using the Feldkamp reconstruction algorithm, a standard technique in the industry. The device had a flat panel detector of 1536 x 1920 pixels for a peak resolution of 3.5 μm under the conditions of these measurements.

투명한 것으로 나타낸 고체 중합체 부분, 시각화를 위해 음영 처리된 셀, 나타낸 단일 단면을 위한 절단 평면 A-A와 함께, 제1 부품의 완전 Zeiss 3D 단층촬영 스캔의 등각투영 이미지가 도 10에 나타나 있다. 도 11은 개별 셀 식별 및 후속 정량적 분석을 허용하기 위해 적용된 임계값 분석과 함께 X-선 데이터로부터 선택된 단일-평면 단면 A-A이다.An isometric image of a full Zeiss 3D tomography scan of the first part is shown in Figure 10, with the solid polymer portion shown as transparent, cells shaded for visualization, and cut plane A-A for a single cross section shown. Figure 11 is a single-plane section A-A selected from X-ray data with threshold analysis applied to allow individual cell identification and subsequent quantitative analysis.

셀의 단면의 원형도를 얻었다. 이러한 단면의 원형도를 셀의 구형도의 측정값으로서 사용하였다. 따라서, 원형도 및 구형도는 실시예에서 상호 교환적으로 사용된다. 도 12에 나타낸 정량적 분석은 각각의 셀의 원형도의 함수로서 계수 및 평균 크기 모두의 셀 분포를 나타냈다. 0의 원형도 값은 완전한 비구형 셀을 나타내고, 1의 값은 완전한 구형 셀을 나타낸다. 데이터는 셀 크기 및 형상의 분포를 나타냈다. 가장 변형된 셀(원형도 스케일에서 0.1-0.2로 나타냄)을 제외하고, 소정의 원형도의 평균 셀 크기와 셀의 수 사이에는 반비례 관계가 있었다. 또한, 평균 셀 크기와 셀의 수 사이에는 반비례 관계가 있었다.The circularity of the cross section of the cell was obtained. The circularity of this cross section was used as a measure of the sphericity of the cell. Accordingly, circularity and sphericity are used interchangeably in the examples. The quantitative analysis shown in Figure 12 revealed the distribution of cells in both count and average size as a function of the circularity of each cell. A circularity value of 0 indicates a perfectly non-spherical cell, and a value of 1 indicates a perfectly spherical cell. The data showed the distribution of cell size and shape. Except for the most deformed cells (represented at 0.1-0.2 on the circularity scale), there was an inverse relationship between the average cell size and the number of cells for a given circularity. Additionally, there was an inverse relationship between average cell size and number of cells.

MFIM 공정을 사용하여, 표 21 및 표 22에 열거된 바와 같은 중합체 제형 및 공정 매개변수를 사용하여 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)으로부터 6 인치(15.24 cm)의 직경의 제2 구형 부품을 성형하였다. LDPE/탈크 펠릿을 발포제, Hydrocerol® BIH 70과 건조 배합하고 성형기에의 로딩 동안 혼합하였다.Using the MFIM process, a second spherical part with a diameter of 6 inches (15.24 cm) was molded from low density polyethylene (LDPE) using the polymer formulation and process parameters as listed in Tables 21 and 22. LDPE/talc pellets were dry blended with blowing agent, Hydrocerol® BIH 70 and mixed during loading into the molding machine.

[표 21][Table 21]

[표 22][Table 22]

도 13은 구체의 단면의 x-선 단층촬영 이미지이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 외부 영역은 중앙 영역에 더 큰 셀과 함께 과다한 더 작은 셀 크기를 함유하였다.Figure 13 is an x-ray tomography image of a cross section of a sphere. As shown in Figure 13, the outer region contained a plethora of smaller cell sizes along with larger cells in the central region.

도 14는 평균 셀 원형도에 대한 평균 셀 크기 및 평균 셀 계수의 플롯을 나타내고 평균 셀 크기와 원형도 사이의 반비례 관계 및 평균 셀 크기와 셀의 수 사이의 반비례 관계를 드러낸다.Figure 14 shows a plot of average cell size and average cell coefficient against average cell circularity and reveals an inverse relationship between average cell size and circularity and an inverse relationship between average cell size and number of cells.

실시예 7Example 7

MFIM 공정을 사용하여, 직경이 3 인치(7.62 cm)인 LDPE 복합 구체(92 중량% 중합체, 5 중량% 탈크, 및 3 중량% Hydrocerol® BIH 70)를 성형하였고, 생성된 발포체 셀 구조를 도 15 내지 도 18에 상술하였다. 성형 조건은 표 23에 제공되어 있다. 맞춤 설계된, 수냉식 알루미늄 몰드에서 Engel Victory 340 Ton 사출 성형 프레스 상에서 부품을 성형하였다. 몰드 공동의 부피는 15.38 in3(252 cc)이었고, 샷 크기는 5 in3 (82 cc)이었고, 배럴에서 감압 부피는 5 in3 (82 cc)이었다. 감압 시간은 77초였다. 성형된 부품 중량은 80.31 g이었고, 0.32 g/cc의 최종 부품 밀도를 얻었다. Using the MFIM process, 3 inch (7.62 cm) diameter LDPE composite spheres (92 wt% polymer, 5 wt% talc, and 3 wt% Hydrocerol® BIH 70) were molded, and the resulting foam cell structure is shown in Figure 15. This is detailed in Figures 18 through 18. Molding conditions are provided in Table 23. Parts were molded on an Engel Victory 340 Ton injection molding press in a custom-designed, water-cooled aluminum mold. The mold cavity volume was 15.38 in 3 (252 cc), the shot size was 5 in 3 (82 cc), and the decompression volume in the barrel was 5 in 3 (82 cc). Decompression time was 77 seconds. The molded part weight was 80.31 g, resulting in a final part density of 0.32 g/cc.

[표 23][Table 23]

몰드로부터 제거한 이후, 부품을 24시간 동안 주변 조건에서 에이징한 후, 스코어링(scoring)하고, 2분 동안 액체 질소에 침지시켰다. 액체 질소로부터 제거한 이후, 스코어링된 표면 선을 따라 구체를 파단시키고, 파단 표면을 환경 주사 전자 현미경(ESEM: environmental scanning electron microscope)(FEI Quanta FEG 650)을 사용하여 이미지화하였다. 도 15 내지 도 18에 나타낸 이미지를 큰 전계 검출기(large field detector), 5.0 kV 및 40 Pa의 압력을 사용하여 구체 부품의 파단 표면을 다양한 배율로 찍은 현미경 사진이다.After removal from the mold, the parts were aged at ambient conditions for 24 hours, then scored and immersed in liquid nitrogen for 2 minutes. After removal from liquid nitrogen, the spheres were fractured along scored surface lines and the fracture surfaces were imaged using an environmental scanning electron microscope (ESEM) (FEI Quanta FEG 650). The images shown in Figures 15-18 are micrographs taken at various magnifications of the fracture surface of a spherical part using a large field detector, 5.0 kV, and a pressure of 40 Pa.

도 15에서 흰색 네모는 도 16에 상술된 구역을 나타낸다. 도 16에서 흰색 네모는 도 17에 상술된 구역을 나타낸다.The white squares in Figure 15 represent the areas detailed in Figure 16. The white squares in Figure 16 represent the areas detailed in Figure 17.

도 17에서, 이미지의 좌측에 있는 셀은 더 크고 비교적 구형인 반면, 사진의 오른쪽에 있는 셀은 이들이 구체의 표면에 접근함에 따라 점진적으로 납작한 것으로 드러난다.In Figure 17, the cells on the left side of the image are larger and relatively spherical, while the cells on the right side of the photo appear progressively flatter as they approach the surface of the sphere.

도 18에서의 이미지는 도 17에서 흰색 네모로 나타낸 구역을 상세하게 나타낸다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 부품의 표면쪽으로 이동하여 구형으로부터 "납작한" 또는 압축된 셀로의 점진적 전환이 있다.The image in FIG. 18 details the area shown in white square in FIG. 17. As shown in Figure 18, moving towards the surface of the part there is a gradual transition from spherical to "flat" or compressed cells.

실시예 8Example 8

표준 발포 성형 조건 하에 제조된 표준 두께의 부품 사이의 베이스라인 차이를 확립하기 위해, 최근 발표된 표준 발포 사출 성형의 연구(문헌[Paultkiewicz et al., Cellular Polymers 39, 3-30 (2020)])를 사용하여 16-런 통계 분석 설계된 실험(DOE) 접근을 사용한 성형 매개변수 베이스라인을 확립하였다. 베이스라인 연구를 근접하게 모방하기 위하여, 물질(0 중량%, 10 중량%, 및 20 중량% 탈크를 갖는 표준 성형 등급 폴리프로필렌; 및 0 중량%, 1 중량%, 및 2 중량%의 Hydrocerol® BIH 70(발포제))을 문헌에서 열거된 사양으로 배합하였다. 사출 성형된 발포 부품의 선택된 특성에 대한 발포제 농도, 탈크 함량, 및 공정 조건의 영향을 조사하기 위해 연구를 설계하였다. 두께가 4.1 mm이고, 게이지 길이에서의 너비가 10 mm이고, 길이가 170 mm인 공동 치수를 갖는 표준 ISO 인장 바 몰드를 사용하였다. ISO 바 몰드에 대한 특수한 벤팅은 개발되지 않았다. 사출 성형기, 물질 제형 및 공정 윈도우가 Paultkiewicz 등에 의해 발표된 결과를 재현할 수 있음을 보장한 이후, 압력 및 유지 시간(발표된 연구에서의 중요한 변수)을 각각 0 kN 및 0초의 일정한 값으로 설정하면서, MFIM에 특이적인 공정 변수, 특히 감압 부피 및 감압 시간을 사용하여 두 번째 연구를 수행하였다.To establish baseline differences between parts of standard thickness manufactured under standard foam molding conditions, a recently published study of standard foam injection molding (Paultkiewicz et al. , Cellular Polymers 39 , 3-30 (2020)) A 16-run statistical analysis was used to establish a molding parameter baseline using a designed experiments (DOE) approach. To closely mimic the baseline study, the materials (standard molding grade polypropylene with 0 wt%, 10 wt%, and 20 wt% talc; and 0 wt%, 1 wt%, and 2 wt% Hydrocerol® BIH 70 (blowing agent)) was formulated to the specifications listed in the literature. A study was designed to investigate the influence of blowing agent concentration, talc content, and process conditions on selected properties of injection molded foam parts. A standard ISO tensile bar mold was used with cavity dimensions of 4.1 mm thick, 10 mm wide at the gauge length, and 170 mm long. Special venting for ISO bar molds has not been developed. After ensuring that the injection molding machine, material formulation, and process window could reproduce the results published by Paultkiewicz et al., setting the pressure and holding time (important variables in the published study) to constant values of 0 kN and 0 s, respectively. , a second study was performed using process variables specific to MFIM, particularly decompression volume and decompression time.

수냉각이 장착된 Engel Victory 340 Ton 기계를 사용하여 성형을 완료하였다. 사용된 일정한 및 가변적 공정 조건은 "표준" 발포 성형 공정 및 MFIM 성형 공정 모두에 대하여 표 24에 나타낸다.Molding was completed using an Engel Victory 340 Ton machine equipped with water cooling. The constant and variable process conditions used are shown in Table 24 for both the “standard” foam molding process and the MFIM molding process.

[표 24][Table 24]

설계된 연구는 표준 성형 및 MFIM 성형 연구 각각에 대하여 공정 조건/중합체 제형의 16개의 조합(16 런)을 필요로 했다. 각각의 런의 다중 반복을 수행하여, 각각의 런에 대한 복제 부품을 생성하였다. 표 25는 표준 및 MFIM 설계된 런 모두에서 런 사이의 변화를 열거한다. 런은 편향을 피하기 위해 무작위로 수행하였다. ISO 인장 바에 대한 L/T 비율은 40.5이다.The designed study required 16 combinations of process conditions/polymer formulations (16 runs) for each of the standard molding and MFIM molding studies. Multiple iterations of each run were performed to create duplicate parts for each run. Table 25 lists run-to-run changes for both standard and MFIM designed runs. Runs were performed randomly to avoid bias. The L/T ratio for ISO tensile bars is 40.5.

[표 25][Table 25]

각 시리즈 당 다섯 샘플을 두 가지 16-런 DOE 연구의 32개의 독특한 공정 조합 성형 후, 인장 강도 및 파단 이후 이미지화된 파단 표면에 대해 기계적으로 시험하였다. 표준 발포 성형 공정의 런 10, 런 11, 런 14 및 런 15로부터의 ISO 바 단면의 대표적 선택이 도 19에 나타나 있고, MFIM 공정의 런 9, 런 10, 런 15, 및 런 16으로부터의 ISO 바 단면의 대표적 선택이 도 20에 나타나 있다.Five samples per series were mechanically tested for tensile strength and fracture surface imaged after fracture after forming of 32 unique process combinations in two 16-run DOE studies. A representative selection of ISO bar cross sections from runs 10, run 11, run 14, and run 15 of the standard foam molding process are shown in Figure 19, and ISO bars from runs 9, run 10, run 15, and run 16 of the MFIM process. A representative selection of cross sections is shown in Figure 20.

최근 문헌으로부터 채택된 표준 발포 성형 기술과 MFIM 공정 사이의 차이는 단면 이미지를 시험할 때 명백하다. 표준 공정 바에서의 구조는 셀을 결여한 중합체의 두꺼운 영역이 모든 측면에서 옆에 있는 비교적 적지만 잘 한정된, 구형 셀로 이루어진다. 표준 발포 성형 공정으로부터 얻어진 단면 이미지는 Paultkiewicz 등에 의한 문헌에서의 것과 잘 일치하고 현재 산업 표준을 대표한다. 대조적으로, MFIM 성형된 ISO 바의 전형적 단면은 더 비대칭적인, 변형된 셀을 갖는 셀 구조를 나타낸다.The differences between the standard foam molding technique adopted from recent literature and the MFIM process are evident when examining the cross-sectional images. The structure in a standard process bar consists of relatively few but well-defined, spherical cells flanked on all sides by thick regions of polymer devoid of cells. The cross-sectional images obtained from the standard foam molding process are in good agreement with those in the literature by Paultkiewicz et al. and are representative of current industry standards. In contrast, a typical cross section of an MFIM molded ISO bar shows a cell structure with more asymmetric, deformed cells.

MFIM 단면에서 셀은 또한 거의 모든 경우에 표면에 인접한 영역으로 진행하고, 본원에 기재된 이전의 실시예와 유사하고, 그럼에도 불구하고 이전에 기재된 것보다 더 큰 L/T 비율(40.5)을 갖는 더 얇은 부품이다. 결과는 유지 압력 및 시간의 표준 발포 성형 공정 변수를 제거하는 것과의 조합으로, MFIM 에서의 감압 단계의 채택이 성형된 부품에서 상당히 상이한 셀 구조를 야기함을 명백하게 나타낸다.In the MFIM cross-section the cells also progress to the area adjacent to the surface in almost all cases and are thinner, similar to previous examples described herein, but with a L/T ratio (40.5) that is nonetheless larger than previously described. It's a part. The results clearly show that the adoption of a decompression step in MFIM, in combination with eliminating the standard foam molding process variables of holding pressure and time, results in significantly different cell structures in the molded parts.

MFIM 런 9로부터의 5개의 복제 부품의 인장 시험을 실행하였다. 도 21은 MFIM 런 9로부터 시험된 5개의 부품에 대한 대표적 단면 및 일련의 응력/변형률 플롯을 나타낸다.Tensile testing of five replica parts from MFIM Run 9 was performed. Figure 21 shows representative cross sections and a series of stress/strain plots for five parts tested from MFIM Run 9.

표준 발포 성형 공정을 사용하여 제조된 런 10으로부터의 5개의 복제 부품의 인장 시험을 실행하였다. 도 22는 표준 발포 공정 런 10으로부터 시험된 5개의 부품에 대한 대표적 단면 및 일련의 응력/변형률 플롯을 나타낸다.Tensile testing was performed on five replica parts from Run 10 manufactured using a standard foam molding process. Figure 22 shows representative cross sections and a series of stress/strain plots for five parts tested from standard foam process run 10.

MFIM 런 9로부터의 5개의 부품의 평균 인장 강도는 표준 발포 성형 공정 런 10으로부터의 5개의 부품의 평균의 인장 강도 미만이었다. 그러나, MFIM 부품은 파단 시에 더 큰 변형률(신장)을 나타냈다.The average tensile strength of the five parts from MFIM run 9 was less than the average tensile strength of the five parts from standard foam molding process run 10. However, the MFIM part exhibited greater strain (elongation) at fracture.

런 10으로부터의 표준 발포 성형 공정 부품(19개의 셀)에서보다, 런 9로부터의 MFIM 부품의 단면(102개의 셀)에서 더 많은 셀이 가시적이었다.More cells were visible in the cross section of the MFIM part from run 9 (102 cells) than in the standard foam molding process part from run 10 (19 cells).

표준 발포 성형 공정의 런 15로부터의 무작위 선택된 복제 부품(도 23에 나타냄) 및 MFIM 공정의 런 9 동안 제조된 무작위 선택된 복제 부품(도 24에 나타냄)에 대하여 X-선 단층촬영 스캔(실시예 5에 기재된 조건 하에 완료됨)을 완료하였다. 도 23 및 도 24 모두는 50% 깊이에서 찍은 "평면"도 및 또한 50% 깊이에서 찍은 "측면"도를 나타낸다.X-ray tomography scans of randomly selected replica parts from run 15 of the standard foam molding process (shown in Figure 23) and randomly selected replica parts manufactured during run 9 of the MFIM process (shown in Figure 24) (Example 5 completed under the conditions described in). Figures 23 and 24 both show a “top” view taken at 50% depth and also a “side” view taken at 50% depth.

표준 발포 성형 공정 ISO 바의 전개된 셀 구조에서(도 23), 셀은 형상이 원형이었고, 바의 표면에 인접한 영역은 셀을 결여하였다.In the expanded cell structure of the standard foam molding process ISO bar (Figure 23), the cells were circular in shape and the area adjacent to the surface of the bar lacked cells.

대조적으로, 도 24에 나타낸 MFIM 공정을 통해 제조된 ISO 바는 신장된 셀의 높은 집단을 포함하고, 셀은 부품의 표면에 인접한 영역에서 발견된다.In contrast, ISO bars manufactured via the MFIM process shown in Figure 24 contain a high population of elongated cells, with the cells found in areas adjacent to the surface of the part.

실시예 9Example 9

MFIM 공정 조건에 대한 최종 셀 구조의 의존성을 조사하기 위해, LDPE의 8개의 인장 바를 Engel Victory 340 Ton 사출 성형기에서 MFIM 공정을 사용하여 성형하였다. 몰드는, 24 cm의 길이, 2.54 cm의 두께, 너비가 3.5 cm인 플랜지가 되도록 점점 가늘어지는 게이지 길이가 6 cm이고 게이지 너비가 2.54 cm인 가변 너비의 치수를 갖는 알루미늄 물질 개질된 인장 바 공동을 포함하였다. 직경이 1.0 cm인 게이트를 통해 냉각 스프루 및 러너 시스템으로부터 대형 인장 바를 공급하였다. 물질 제형은 2 중량%의 발포제 Clariant Hydrocerol® BIH 70을 항상 함유하는, 탈크가 있거나 없는 LDPE로 이루어졌다. 용융 온도는 표 26에 상술된 프로파일로 설정되었고, 배럴에서의 체류 시간은 사출을 위한 샷의 구축 이전에 13분이었다. 샷의 구축 이후, 스크류가 후퇴하여, 4.0 입방 인치(66 cc) 또는 6.0 입방 인치(98 cc)의 감압 부피를 제공하였고, LDPE 발포제 혼합물을 사출 이전 빈 배럴 공간에 15초 또는 45초 동안 발포되게 하였다. 비충전된 LDPE 및 15% 탈크 충전된 LDPE 모두에 대해 연구를 완료하였다. 자세한 공정 조건은 표 26에 나타나 있다.To investigate the dependence of the final cell structure on the MFIM process conditions, eight tensile bars of LDPE were molded using the MFIM process on an Engel Victory 340 Ton injection molding machine. The mold contains an aluminum material modified tensile bar cavity with dimensions of variable width, with a gauge length of 6 cm and a gauge width of 2.54 cm, tapering to a flange of 24 cm long, 2.54 cm thick, and 3.5 cm wide. included. Large tension bars were fed from a cold sprue and runner system through a gate with a diameter of 1.0 cm. The material formulation consisted of LDPE with or without talc, always containing 2% by weight of the blowing agent Clariant Hydrocerol® BIH 70. The melt temperature was set to the profile detailed in Table 26 and the residence time in the barrel was 13 minutes prior to construction of the shot for injection. After construction of the shot, the screw was retracted to provide a reduced pressure volume of 4.0 cubic inches (66 cc) or 6.0 cubic inches (98 cc) and the LDPE foam mixture was allowed to foam into the empty barrel space prior to injection for 15 or 45 seconds. did. Studies were completed on both unfilled LDPE and 15% talc filled LDPE. Detailed process conditions are shown in Table 26.

[표 26][Table 26]

도 25는 이러한 연구로부터의 부품 중 하나의 X-선 스캔을 나타내어, 각각의 부품의 전체 형상을 나타낸다.Figure 25 shows an X-ray scan of one of the parts from this study, showing the overall geometry of each part.

도 26은 나타낸 가변 매개변수와 함께, 게이지 길이의 중간으로부터 절단된, 연구에서 성형된 시험 바 각각의 단면을 도시한다. 샘플 세트는 2가지 기본 군을 포함한다: 탈크로 제조된 샘플 및 탈크 없이 제조된 샘플. 도 26에서, 왼쪽에 있는 샘플 세트는 탈크 없이 제조된 부품을 도시한다. 이러한 부품은 부품의 코어에서 더 작은 셀 구조를 나타내고, 발생된 셀 구조의 완전성은 감압 비율 및 감압 시간의 변화에 크게 영향을 받지 않아, 감압 비율 및 시간은 모두 허용가능한 범위 이내임을 나타낸다.Figure 26 shows a cross-section of each of the test bars formed in the study, cut from the middle of the gauge length, with variable parameters indicated. The sample set includes two basic groups: samples prepared with talc and samples prepared without talc. In Figure 26, the sample set on the left shows parts manufactured without talc. These parts exhibit a smaller cell structure in the core of the part, and the integrity of the resulting cell structure is not significantly affected by changes in decompression rate and decompression time, indicating that both decompression rate and time are within acceptable ranges.

오른쪽에 있는 샘플 세트는 15 중량%의 탈크를 함유하는 바를 도시한다. 부품 표면 상의 일부 스미어링(smearing)은 저-계수 LDPE에 대한 나이프 손상으로부터 야기되었고, 부품 품질을 대표하지 않는다. 탈크 부품에서 셀 구조는 일관되게 더 컸고, 셀의 원형도는 무탈크 등가물보다 약간 더 낮았다.The sample set on the right shows a bar containing 15% talc by weight. Some smearing on the part surface resulted from knife damage to the low-modulus LDPE and is not representative of part quality. The cell structure was consistently larger in the talc parts, and the circularity of the cells was slightly lower than that of the talc-free equivalents.

15% 탈크, 6 in3 (98 cc) 감압 부피, 및 15초의 감압 시간으로 제조된 MFIM 부품에 대한 약 50%의 주요 표면으로부터의 단면의 X-선 단층촬영 이미지를 찍었다. 이미지는 도 27에 나타낸다. An The image is shown in Figure 27.

실시예 10Example 10

실시예 9에 대해 기재된 공정 매개변수를 사용하나, MFIM 공정의 감압 단계는 없이, 15 중량% 탈크, 및 2 중량% Hydrocerol® BIH 70이 로딩된 LDPE로부터 표준 발포 성형 공정을 사용하여 인장 바 부품을 제조하였다. 이러한 표준 발포 성형 부품을 실시예 9로부터의 15% 탈크, 6 in3 (98 cc) 감압 부피, 및 15초의 감압 시간으로 제조된 MFIM 부품과 비교하였다. 실시예 6에 기재된 방법을 사용하여, 주요 표면으로부터 다양한 깊이에서 각각의 부품 (MFIM 성형 및 표준 발포 성형)의 중앙 부분의 X-선 단층촬영 이미지를 찍었다. 단면 이미지를 또한 기록하였다. 이미지는 도 28에 나타낸다.Tensile bar parts were made using a standard foam molding process from LDPE loaded with 15 wt% talc, and 2 wt% Hydrocerol® BIH 70, using the process parameters described for Example 9, but without the pressure reduction step of the MFIM process. Manufactured. This standard foam molded part was compared to the MFIM part made with 15% talc from Example 9, 6 in 3 (98 cc) reduced pressure volume, and 15 seconds reduced pressure time. Using the method described in Example 6, X-ray tomography images of the central portion of each part (MFIM molded and standard foam molded) were taken at various depths from the major surfaces. Cross-sectional images were also recorded. The image is shown in Figure 28.

주요 표면으로부터 각각의 깊이에서 각각의 인장 바 부품(MFIM 및 표준 방법 물질)의 이미지에 대해 셀 계수, 셀 원형도, 및 평균 셀 크기(셀의 가장 긴 치수)의 X-선 단층촬영 분석을 수행하였다. 셀 계수, 셀 원형도, 및 평균 셀 크기를 각각 단면의 깊이에 대해 플롯팅하였고; 각각의 플롯을 각각 도 29 내지 도 31에 나타낸다.Perform X-ray tomographic analysis of cell count, cell circularity, and average cell size (longest dimension of the cell) on images of each tensile bar component (MFIM and standard method materials) at each depth from the major surface. did. Cell count, cell circularity, and average cell size were each plotted against depth of section; Each plot is shown in Figures 29 to 31, respectively.

도 29에 나타낸 바와 같이, 모든 깊이에서 MFIM 성형된 부품에서 셀 계수가 더 높았다. 실시예 및 도면 전반에서 보여지는 바와 같이, 표준 발포 성형 공정을 사용하여 성형된 부품은 표면에 인접한 영역 또는 "스킨", 예를 들어 주요 표면으로부터 대략 처음 2.5 mm의 깊이에서 셀을 갖지 않거나 실질적으로 갖지 않는 것으로 드러난 한편, 셀은 MFIM 공정을 사용하여 성형된 부품에서 표면 아래 약 2.5 mm와 표면 사이의 영역 내에 존재한다.As shown in Figure 29, cell counts were higher in MFIM molded parts at all depths. As shown throughout the examples and figures, parts molded using standard foam molding processes have no or substantially no cells in the area or “skin” adjacent to the surface, e.g., at a depth of approximately the first 2.5 mm from the major surface. On the other hand, cells exist in the area between the surface and approximately 2.5 mm below the surface in parts molded using the MFIM process.

도 30에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 셀 원형도는, 원형도가 또한 MFIM 성형된 샘플에서 높은 MFIM 부품의 중간에 대해서를 제외하고는, MFIM-성형된 부품보다 표준 발포 성형 공정 샘플에서 더 컸다.As shown in Figure 30, cell circularity was generally greater in the standard foam molding process samples than in the MFIM-molded parts, except for the middle of the MFIM part where circularity was also higher in the MFIM molded samples.

도 31에 나타낸 바와 같이, 셀 크기는 일반적으로 표준 발포 성형된 인장 바 부품에 대해 더 컸으나, 외부 표면에 근접한 영역(예를 들어 표면의 2.5 mm 이내)에서 0으로 급속하게 떨어졌다. 대조적으로, 셀 크기는 MFIM-성형된 부품의 깊이를 통해 셀 크기가 더 균일했고, 셀은 표면까지 계속되었다.As shown in Figure 31, cell size was generally larger for standard foam molded tensile bar parts, but rapidly dropped to zero in areas close to the outer surface (e.g., within 2.5 mm of the surface). In contrast, the cell size was more uniform through the depth of the MFIM-molded part, and the cells continued all the way to the surface.

동일한 경향이 도 28에 나타낸 단면의 시각적 시험에 의해 나타난다. 임의의 외부 표면의 2.5 mm 이내에서, 표준 발포 성형된 부품은 셀을 결여하는 것으로 나타난 반면, 셀은 MFIM 부품에서 외부 표면까지 가시적이다.The same trend appears by visual inspection of the cross section shown in Figure 28. Within 2.5 mm of any external surface, standard foam molded parts appear to lack cells, whereas cells are visible all the way to the external surface in MFIM parts.

실시예 11Example 11

회수된 해양 플라스틱의 큰 샘플을 시차 주사 열량계를 사용하여 분석하였고, 폴리프로필렌 및 오염물을 포함하는 나머지와 함께, 약 85 중량%의 HDPE로 이루어지는 것으로 추정되었다.A large sample of recovered marine plastic was analyzed using differential scanning calorimetry and estimated to consist of approximately 85% HDPE by weight, with the remainder containing polypropylene and contaminants.

MFIM 공정, 4"x4"x2" 브릭 및 15.24 cm 직경의 구체를 사용하여 해양 플라스틱으로부터 2개의 부품을 성공적으로 성형하였다. Engel Duo 550 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)를 사용하여 성형을 수행하였다. 두 부품 모두는 중앙에 게이트가 있고, 점성 코일-폴딩 흐름에 의해 충전되었다.Two parts were successfully molded from marine plastic using the MFIM process, 4"x4"x2" bricks and 15.24 cm diameter spheres on an Engel Duo 550 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). Molding was performed using . Both parts had a central gate and were filled by a viscous coil-folding flow.

공정 매개변수 및 생성된 부품의 특징을 각각 표 27 및 표 28에 열거되어 있다:Process parameters and characteristics of the produced parts are listed in Table 27 and Table 28, respectively:

[표 27][Table 27]

[표 28][Table 28]

실시예 12Example 12

직경이 9 인치(22.86 cm)인 구체, "샘플 10"을 본원에 기재된 MFIM 공정을 사용하여 성형하였다. 또한, 직경이 9 인치(22.86 cm)인 제2 구체, 샘플 20을 변형된 방법을 사용하여 성형하였다. 본원에서 "역 MFIM" 방법으로 칭해지는 변형된 방법은 하기와 같았다:A sphere with a diameter of 9 inches (22.86 cm), “Sample 10,” was molded using the MFIM process described herein. Additionally, a second sphere, sample 20, measuring 9 inches (22.86 cm) in diameter, was molded using a modified method. The modified method, referred to herein as the “reverse MFIM” method, was as follows:

A) 혼합물은 중합체(이는 펠릿, 분말, 비드, 과립 등의 형태일 수 있음)와 화학적 발포제, 및 임의의 다른 첨가제 예컨대 충전제를 배합하여 제조하였다. 혼합물을 사출 장치에 도입하였고, 회전되는 사출 장치 스크류를 사출 성형기 배럴에서 물질을 앞쪽으로 이동시켜, 이에 따라 일반적 사출 성형 공정에 따른 가열된 유체 물질을 형성하였다. B) 스크류를 호퍼(hopper)쪽으로 뒤로 이동시켜, 배럴 내에 스크류와 노즐 사이에 의도적 공간을 생성하였다. C) 물질의 설정된 부피를 스크류의 회전에 의해 사출 장치의 배럴의 앞에 투여하여, 설정된 부피를 공급 구획으로부터 스크류의 앞으로 그리고 단계 B에서 생성된 의도적 공간에 이동시켰다. 이러한 공급 단계 동안, 스크류를 회전시켜 용융된 물질을 스크류와 노즐 사이에 배럴 내의 공간에 이동시켜, 설정된 부피를 제공하였다. 그러나, 설정된 부피는 의도적 공간의 일부만을 점유하여, 샷이 발포되고 팽창하기 위한 부피, 감압 부피를 제공하였다. D) 본원에서 "감압 시간"으로 칭해지는, 일정 기간 동안 스크류와 노즐 사이에 배럴 내에 물질이 존재한다. 감압 시간 동안, 단계 (B)에서 생성된 공간을 충전하거나 일부 충전하기 위한 발포로 인해 물질이 팽창하였다. E) 용융된 발포체를 스크류의 앞으로의 이동 및/또는 스크류의 회전에 의해 몰드 공동에 사출하였다.A) The mixture is prepared by combining the polymer (which can be in the form of pellets, powders, beads, granules, etc.) with a chemical blowing agent and any other additives such as fillers. The mixture was introduced into the injection machine and the rotating injection machine screw moved the material forward in the injection molding machine barrel, thereby forming a heated fluid mass according to the typical injection molding process. B) The screw was moved back toward the hopper, creating an intentional space between the screw and the nozzle in the barrel. C) A set volume of material is dosed in front of the barrel of the injection device by rotation of the screw, moving the set volume from the feed compartment to the front of the screw and into the intentional space created in step B. During this feeding phase, the screw is rotated to move the molten material into the space within the barrel between the screw and the nozzle to provide a set volume. However, the set volume occupied only a portion of the intended space, providing a volume for the shot to foam and expand, a decompression volume. D) Material remains in the barrel between the screw and the nozzle for a period of time, referred to herein as “decompression time”. During the decompression time, the material expanded due to foaming to fill or partially fill the space created in step (B). E) The molten foam was injected into the mold cavity by forward movement of the screw and/or rotation of the screw.

따라서 일반 및 역 MFIM 공정은, MFIM 공정에서는, 스크류가 회전하여 샷을 배럴의 앞에 도입한 후 스크류가 감압 공간을 허용하기 위해 뒤로 옮겨진 반면; 역 방법에서는 스크류가 감압 공간을 허용하기 위해 뒤로 옮겨진 이후 스크류가 회전되어 물질의 샷을 의도적으로 생성된 공간에 도입하였다는 점에서 서로 상이하였다.Thus the normal and reverse MFIM processes are: In the MFIM process, the screw is rotated to introduce the shot to the front of the barrel and then the screw is moved back to allow space for decompression; The reverse method differed in that the screw was moved back to allow for a depressurized space and then the screw was rotated to introduce a shot of material into the intentionally created space.

샘플 10 및 샘플 20은 모두 2% Hydrocerol® BIH 70, 2% 탈크, 및 1% 황색 착색제를 함유하는 버진 LDPE로 성형하였다. Engel Duo 550 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)에서 성형을 수행하였다. 몰드는 냉각 러너 및 스프루에 의해 공급된 알루미늄 몰드 내의 구형 공동이었다.Samples 10 and 20 were both molded from virgin LDPE containing 2% Hydrocerol® BIH 70, 2% talc, and 1% yellow colorant. Molding was performed on an Engel Duo 550 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). The mold was a spherical cavity within an aluminum mold supplied by cooling runners and sprues.

공정 매개변수는 표 29에 나타나 있다:Process parameters are shown in Table 29:

[표 29][Table 29]

부품, 샘플 10 및 샘플 20 모두의 밀도는 모든 경우에 77%의 밀도 감소와 함께 0.214 g/cc이었다.The density of both parts, Sample 10 and Sample 20, was 0.214 g/cc with a density reduction of 77% in all cases.

샘플 20의 사진은 도 32에 나타나 있고 샘플 10의 사진은 도 33에 나타나 있고, 각각의 구형 부품은 스탠드 상에 탑재되어 있다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, "역 MFIM 공정"을 사용하여 제조된 샘플 20은 불균일한 표면을 나타낸 반면, MFIM 공정을 사용하여 제조된 샘플 10의 표면은 훨씬 더 균일하였다. 평균 주름 깊이는 광학 현미경 및 X-선 단층촬영을 사용하여 추정하였다. 샘플 10의 경우 50 미만, 그러나 샘플 20의 경우 565 마이크론으로 평균 주름 깊이를 측정하였다.A photograph of sample 20 is shown in Figure 32 and a photograph of sample 10 is shown in Figure 33, with each spherical component mounted on a stand. As can be seen in the figure, sample 20 made using the “reverse MFIM process” exhibited a non-uniform surface, whereas the surface of sample 10 made using the MFIM process was much more uniform. The average wrinkle depth was estimated using light microscopy and X-ray tomography. The average wrinkle depth was measured to be less than 50 microns for sample 10, but 565 microns for sample 20.

샘플 10 및 샘플 20 각각을 절반으로 절단하여, 최대 직경에서 단면을 제공하였다. 4개의 조각의 단면을 촬영하였다. 역 MFIM 방법에 의해 제조된 샘플 20의 절반 하나는 도 34에 나타나 있고, 샘플 10의 절반 하나는 도 35에 나타나 있다. 가장자리의 엄밀한 시험은, 표준 발포체 방법에 의해 실시예의 다른 곳에서 제조된 부품과는 달리, 샘플 10 및 샘플 20에서, 셀은 표면까지, 예를 들어 표면의 2.5 mm 이내에서 발견되었음을 나타냈다.Samples 10 and 20 were each cut in half to provide cross-sections at their maximum diameter. Cross sections of four pieces were photographed. One half of sample 20 prepared by the inverse MFIM method is shown in FIG. 34 and one half of sample 10 is shown in FIG. 35. Rigorous examination of the edges showed that, unlike parts manufactured elsewhere in the examples by standard foam methods, in Samples 10 and 20 the cells were found all the way to the surface, for example within 2.5 mm of the surface.

샘플 10 및 샘플 20의 샘플의 깊이의 첫 번째 인치에 대해 X-선 단층촬영을 수행하였고, 실시예 6에 기재된 방법을 사용하여, 셀 계수 및 셀 크기를 각각의 샘플의 표면으로부터 상이한 거리에 대해 측정하였다. 플롯은 도 36 및 도 37에 주어져 있으며, "MFIM"은 샘플 10을 나타내고 "역 MFIM"은 샘플 20을 나타낸다.X-ray tomography was performed on the first inch of sample depth for Samples 10 and 20, and using the method described in Example 6, cell counts and cell sizes were determined for different distances from the surface of each sample. Measured. The plots are given in Figures 36 and 37, where "MFIM" represents sample 10 and "inverse MFIM" represents sample 20.

2개의 추가 구체 부품, 부품 6 및 부품 7을 샘플 10과 동일한 조건 하에 및 동일한 중합체/탈크/착색제/발포제 믹스로, 즉 MFIM 방법에 의해 제조하였다. 각각 약 2 인치 x 2 인치 x 1 인치의 5개의 직육면체 부품을 부품 6 및 부품 7 각각으로부터 절단하였고, 압축 계수(응력 대 변형률)를 시험하였다. 평균 응력 대 평균 변형률(MFIM 방법)을 플롯팅하고, 도 38에 나타냈다.Two additional sphere parts, part 6 and part 7, were prepared under the same conditions as sample 10 and with the same polymer/talc/colorant/blowing agent mix, i.e. by the MFIM method. Five cuboid parts, each measuring approximately 2 inches by 2 inches by 1 inch, were cut from each of Part 6 and Part 7, and tested for compression modulus (stress versus strain). Mean stress versus mean strain (MFIM method) was plotted and shown in Figure 38.

2개의 추가 구체 부품, 부품 22 및 부품 24를 샘플 20과 동일한 조건 하에 및 동일한 중합체/탈크/착색제/발포제 믹스로 제조하였다. 각각 약 2 인치 x 2 인치 x 1 인치(약 5.1 cm x 5.1 cm x 5.1 cm)의 5개의 직육면체 부품을 부품 22 및 부품 24 각각으로부터 절단하였고, 압축 계수(응력 대 변형률)를 시험하였다. 평균 응력 대 평균 변형률(역 MFIM 방법)을 플롯팅하고, 또한 도 38에 나타냈다. 도 38에 나타낸 바와 같이, MFIM 공정에 의해 제조된 부품(부품 6 및 부품 7의 평균)과 역 MFIM 공정에 의해 제조된 부품(부품 22 및 부품 24의 평균)의 압축 계수는 유사하다.Two additional sphere parts, Part 22 and Part 24, were prepared under the same conditions as Sample 20 and with the same polymer/talc/colorant/blowing agent mix. Five cuboid parts, each measuring approximately 2 inches by 2 inches by 1 inch (approximately 5.1 cm by 5.1 cm by 5.1 cm), were cut from each of Part 22 and Part 24, and tested for compression modulus (stress versus strain). The average stress versus average strain (inverse MFIM method) was plotted and also shown in Figure 38. As shown in Figure 38, the compression coefficients of parts manufactured by the MFIM process (average of Parts 6 and 7) and parts manufactured by the reverse MFIM process (average of Parts 22 and 24) are similar.

부품 6 및 부품 7(MFIM) 및 부품 22 및 부품 24(역 MFIM) 각각으로부터 5개의 스트립을 절단하였다. 각각의 스트립은 대략 1 인치 x 1 인치 x 8 인치였다. 휨 계수(응력 대 변형률)를 스트립 모두에 대해 시험하였고, 결과를 10개의 MFIM-제조된 스트립에 대해 평균을 내고 결과를 10개의 역 MFIM 스트림에 대해 평균을 냈다. 결과를 도 39에 플롯팅하였다.Five strips were cut each from Part 6 and Part 7 (MFIM) and Part 22 and Part 24 (Reverse MFIM). Each strip was approximately 1 inch x 1 inch x 8 inches. The bending modulus (stress versus strain) was tested for both strips, and the results were averaged for 10 MFIM-manufactured strips and the results were averaged for 10 reverse MFIM streams. The results are plotted in Figure 39.

실시예 13Example 13

표 30에 나타낸 바와 같은 다양한 형상 및 물질의 부품을 본원에 기재된 MFIM 방법을 사용하여 제작하였다. 부품을 단면화하였다. 모든 경우에, 표면에 근접한 영역은 더 작은 크기의 셀을 포함하였으나, 표면으로부터 멀어져 이동하면, 셀 크기가 증가하였다. 표면에 더 가까운 감소된 셀 크기의 영역은 표면으로부터 더 멀어지면 더 큰 셀 크기로 전환되었다. 전환이 점진적이어서 더 작은 크기의 별개의 층 및 더 큰 크기의 별개의 층이 없었지만, 현미경을 사용하여 더 작은 또는 "압축된" 셀의 영역 및 더 큰 셀의 영역의 상대적 구역이 육안으로 추정되고 광학 현미경으로 확인되었고, 표 30에 나타나 있다. 숫자는 오로지 추정치이지만, 이미지의 시험은, 영역의 깊이 및 "압축된" 셀에 의해 점유된 백분율 구역이 아마도 부품 형상, 물질, 및/또는 런 조건에 따라 크게 변화됨을 나타냈다.Parts of various shapes and materials as shown in Table 30 were fabricated using the MFIM method described herein. The part was sectioned. In all cases, areas close to the surface contained cells of smaller size, but as one moved away from the surface, cell size increased. Regions of reduced cell size closer to the surface transitioned to larger cell sizes further away from the surface. Although the transition was gradual, so that there were no distinct layers of the smaller size and no distinct layers of the larger size, the relative zones of the areas of the smaller or "squeezed" cells and the areas of the larger cells were estimated visually using a microscope. Confirmed by light microscopy and shown in Table 30. Although the numbers are only estimates, examination of the images indicated that the depth of region and percentage area occupied by "squeezed" cells varied greatly, possibly depending on part geometry, material, and/or run conditions.

[표 30][Table 30]

실시예 14Example 14

사출 성형기에 로딩하기 전에 2 중량% Hydrocerol® BIH 70과 배합된 98 중량% 메탈로센 폴리에틸렌의 제형을 사용하여 제1 부품을 성형하였다. MFIM 공정을 사용하여 제1 부품을 형성하였다. 방법의 상세한 사항은 표 31 및 표 32에 제공되어 있다. 몰드 공동 부피가 524.4 cc이고 스프루 부피가 17.4 cc인 2"x4"x4" 블록 몰드(5.08 x 10.16 x 10.16 cm)를 사용하여 부품을 제조하였다. 부품으로부터 스프루를 절단하였고, 부품을 이후 압축 로드 시험에 적용하여 2"x4"x4" 기하학 내에서 형성된 셀 구조의 압축 강도 특성을 정량화하였다.The first part was molded using a formulation of 98% by weight metallocene polyethylene blended with 2% by weight Hydrocerol® BIH 70 prior to loading into the injection molding machine. The first part was formed using the MFIM process. Method details are provided in Table 31 and Table 32. Parts were manufactured using a 2"x4"x4" block mold (5.08 Load testing was applied to quantify the compressive strength properties of cellular structures formed within a 2"x4"x4" geometry.

[표 31][Table 31]

[표 32][Table 32]

Instron Universal Testing System(미국 매사추세츠주 노우드 소재의 Instron USA사제)에서 압축 시험을 수행하였다. 시험 플래튼(platen) 사이에 각각의 성형된 발포체 블록을 두고, 시험 전에 5분 동안 30℃에서 환경 챔버 내에서 안정화시켰다. 장치에 250 kN 로드 셀을 장착시켰다. 압축 시험 속도는 5 mm/min이었다.Compression tests were performed on an Instron Universal Testing System (Instron USA, Norwood, MA). Each molded foam block was placed between test platens and stabilized in an environmental chamber at 30° C. for 5 minutes prior to testing. The device was equipped with a 250 kN load cell. The compression test speed was 5 mm/min.

결과는 압축 계수가 샘플 A(0.37 g/cc)의 경우 19 MPa, 샘플 B(0.45 g/cc)의 경우 39 MPa 및 샘플 C(0.57 g/cc)의 경우 55 MPa임을 나타냈다. 도 40에 나타낸 바와 같이, 메탈로센 폴리에틸렌(mPE) 블록의 압축 강도는 밀도의 증가에 따라 증가한다.The results showed that the compression modulus was 19 MPa for sample A (0.37 g/cc), 39 MPa for sample B (0.45 g/cc), and 55 MPa for sample C (0.57 g/cc). As shown in Figure 40, the compressive strength of metallocene polyethylene (mPE) blocks increases with increasing density.

실시예 15Example 15

2.5 중량% Hydrocerol® BIH 70 발포제(스위스 무텐츠 소재의 Clariant AG사제)와의 저밀도 폴리에틸렌의 배합물을 사용하여 2개의 샘플 부품인 부품 87 및 부품 111을 발포 성형하였다. Engel Victory 160 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)를 사용하여 성형을 수행하였다. 몰드는 직경 6.35 cm 및 높이 5.715 cm의 원통형 공동을 포함하며, 총 부피는 180.33 cm3이다. 기재된 원통형 형상을 공급하는 냉각 스프루 및 러너 시스템을 가진 알루미늄 몰드가 두 부품 모두에 사용되었다. 각 부품에 대한 용융 전달 시스템은 동일하며, 두 부품 사이의 유일한 공정 설정 차이는 감압 부피였다.Two sample parts, Part 87 and Part 111, were foam molded using a blend of low density polyethylene with 2.5% by weight Hydrocerol® BIH 70 blowing agent (Clariant AG, Mutents, Switzerland). Molding was performed using an Engel Victory 160 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). The mold contains a cylindrical cavity with a diameter of 6.35 cm and a height of 5.715 cm, with a total volume of 180.33 cm3. An aluminum mold with a cooled sprue and runner system supplying the cylindrical shape described was used for both parts. The melt delivery system for each part was identical, and the only difference in process settings between the two parts was the reduced pressure volume.

각 부품을 생성하는 데 사용된 공정 설정은 표 33에 상세히 나타낸다. 첫 번째 부품(부품 87)은 계산된 감압 시간이 10초이고, 감압 부피가 65.55 cc인 MFIM 공정을 이용하여 성형하였다. 두 번째 부품(부품 111)은 동일한 조건 하에서 성형되었지만, 부품 87과 마찬가지로 감압을 위해서 10초의 기간이 허용되는 동안, 스크류가 감압 부피를 허용하기 위해 뒤로 이동되지 않았다. 그리하여, 감압 부피는 0 cc였다.The process settings used to create each part are detailed in Table 33. The first part (part 87) was molded using the MFIM process with a calculated decompression time of 10 seconds and a decompression volume of 65.55 cc. The second part (part 111) was molded under the same conditions, but like part 87, while a 10 second period was allowed for depressurization, the screw was not moved back to allow for depressurization volume. Therefore, the decompression volume was 0 cc.

[표 33][Table 33]

부품 87과 부품 111을 모두 촬영하였다. 도 42는 감압 단계를 이용하지 않고 성형된 부품 111의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 감압 단계 없는 방법은 몰드 공동을 충전한 부품을 산출하지 않았고, 부품은 몰드의 원통형 공동의 형상과 일치하지 않았다.Both part 87 and part 111 were photographed. Figure 42 is a photographic image of part 111 molded without using a decompression step. As shown in the image, the method without the decompression step did not yield a part that filled the mold cavity, and the part did not match the shape of the mold's cylindrical cavity.

도 43은 69.55 cc의 감압 부피를 이용해 성형된 부품 87의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 69.55cc의 감압 부피를 이용한 성형 공정은 원통형 몰드 공동을 완전히 또는 실질적으로 충전한 부품을 산출하였고, 부품은 몰드의 원통형 공동의 형상과 일치 또는 실질적으로 일치하였다.Figure 43 is a photographic image of Part 87 molded using a reduced pressure volume of 69.55 cc. As shown in the image, the molding process using a reduced pressure volume of 69.55 cc yielded a part that completely or substantially filled the cylindrical mold cavity, and the part matched or substantially matched the shape of the cylindrical cavity of the mold.

부품 87 및 부품 111을 제조하는 데 사용된 성형 공정 동안, 스크류 앞(즉, 스크류와 노즐 사이)의 유압 램 압력 및 배럴 부피가 사출 성형기에서 판독값에 나타내어졌다. 유압 램 압력은 사출이 진행됨에 따라 배럴 부피의 함수로 기록되었다.During the molding process used to manufacture Parts 87 and 111, the hydraulic ram pressure in front of the screw (i.e. between the screw and the nozzle) and the barrel volume were taken readings from the injection molding machine. Hydraulic ram pressure was recorded as a function of barrel volume as the injection progressed.

사출 압력(또는 특정 사출 압력)은, 램의 측정 압력 곱하기 기계 강화 비율로 계산되었고, 이는 Engle Victory 160 Ton의 경우 7.222이다. 강화 비율은 용융된 중합체 경계면에서 사출 성형 스크류의 첨단과 유압 램 사이의 기하학적 차이로 인한 압력 증폭을 계산하기 위한 기하학적 요소이다. 사출 압력은 부품 111과 부품 87 양자 모두의 성형 공정에 대한 도 44에 표시된 바와 같이 배럴 부피에 대해 플롯팅되었다.The injection pressure (or specific injection pressure) was calculated as the measured pressure of the ram times the mechanical reinforcement ratio, which is 7.222 for the Engle Victory 160 Ton. Reinforcement ratio is a geometric factor for calculating the pressure amplification due to the geometric difference between the tip of the injection molding screw and the hydraulic ram at the molten polymer interface. Injection pressure was plotted against barrel volume as shown in Figure 44 for the molding process of both Part 111 and Part 87.

도 44에서 부품 111에 대한 플롯을 참조하면, 예상한 바와 같이 노즐과 스크류 사이(즉, 스크류 앞) 배럴 부피가 스크류가 노즐을 향해 이동함에 따라 약 53 cc의 샷 부피 미만으로 감소될 때 즉각적인 압력 증가가 관찰되었다. 노즐에서 대략 65 MPa의 최종적인 사출 압력이 배럴에 남아 있는 대략 20 cc의 용융된 중합체 혼합물로 달성되었다.Referring to the plot for part 111 in Figure 44, as expected, the instantaneous pressure when the barrel volume between the nozzle and the screw (i.e., in front of the screw) is reduced below the shot volume of about 53 cc as the screw moves toward the nozzle. an increase was observed. A final injection pressure of approximately 65 MPa at the nozzle was achieved with approximately 20 cc of molten polymer mixture remaining in the barrel.

부품 87을 고려해보면, 53.3 cc의 샷이 제조된 다음, 65.5 cc의 감압 부피가 118.8 cm3의 총 가능한 샷 부피를 위해 샷에 첨가되었다. 부품 87에 대한 플롯을 참조하면, 스크류가 노즐을 향해 이동함에 따라, 스크류 앞의 배럴 부피가 약 90cc일 때 압력이 처음으로 올라가기 시작했다. 그 후, 배럴 부피가 압력이 급속히 상승하기 시작할 때인 대략 70 cc를 약간 초과할 때까지 서서히 상승하고, 배럴 부피가 53 cc 미만으로 감소한 후에는 평형 압력에 도달하였다. 부품 87의 성형 공정에 대한 압력/부피 프로파일은 부품 111의 성형 공정에 대한 것과 매우 상이하였다. 특히, 부품 87의 경우의 (약 73 cc의 배럴 부피에서) 급속한 압력 상승 시작은 부품 111의 경우의 (약 53cc에서) 급속한 압력 상승 시작보다 부피가 더 컸다. 이들 "시작 부피" 사이의 차이는 배럴 내 감압 부피로의 발포에 의한 샷의 팽창으로 인해 몰드에 사출되기 전 부품 87에 대한 샷 부피가 더 크다는 점을 시사한다. 따라서, 이러한 가능성을 반영하기 위해 추가의 부피는 "배럴 발포"로 라벨링된다.Considering part 87, 53.3 cc of shot was manufactured, then 65.5 cc of decompression volume was added to the shot for a total possible shot volume of 118.8 cm3. Referring to the plot for part 87, as the screw moves toward the nozzle, the pressure first begins to rise when the barrel volume in front of the screw is approximately 90 cc. The barrel volume then slowly rises until just above approximately 70 cc, when the pressure begins to rise rapidly, and after the barrel volume decreases below 53 cc, equilibrium pressure is reached. The pressure/volume profile for the molding process of part 87 was very different than that for the molding process of part 111. In particular, the rapid pressure rise onset for part 87 (at a barrel volume of approximately 73 cc) was larger in volume than the rapid pressure rise onset for part 111 (at approximately 53 cc). The difference between these “starting volumes” suggests that the shot volume for part 87 before being injected into the mold is larger due to expansion of the shot by foaming into a depressurized volume in the barrel. Accordingly, the additional volume is labeled “barrel foam” to reflect this possibility.

실시예 16Example 16

두 개의 구형의 발포 성형된 부품인 부품 16A 및 부품 16B는 각각 버진 저밀도 폴리에틸렌(85 중량부) 및 탈크(15 중량부)의 혼합물로 MFIM 공정을 이용하여 별도로 제조하였다. 부품 16A 및 16B 각각을 중간(가장 넓은 부분)을 통해 두 조각으로 절단하여 부품의 단면을 노출시키고, 그 단면을 사진 촬영하였다.Two spherical foam molded parts, Part 16A and Part 16B, were separately manufactured using the MFIM process from a mixture of virgin low-density polyethylene (85 parts by weight) and talc (15 parts by weight), respectively. Parts 16A and 16B were each cut into two pieces through the middle (widest part) to expose a cross-section of the parts, and the cross-sections were photographed.

추가의 두 부품인 부품 16C 및 부품 16D는 버진 저밀도 폴리에틸렌(85 중량부) 및 탈크(15 중량부)의 혼합물로부터 MFIM 공정을 이용하여 제조하였다. 그러나, 부품 16C 및 16D는 부품 16A 및 16B를 제조하는 데 사용된 방법과 비교할 때 감소된 클램프 힘을 이용하여 제조하였다. 부품 16C 및 16D 각각을 중간(가장 넓은 부분)을 통해 두 조각으로 절단하여 부품의 단면을 노출시키고, 그 단면을 촬영하였다.Two additional parts, Part 16C and Part 16D, were prepared using the MFIM process from a mixture of virgin low density polyethylene (85 parts by weight) and talc (15 parts by weight). However, parts 16C and 16D were manufactured using reduced clamp force compared to the method used to manufacture parts 16A and 16B. Parts 16C and 16D were each cut into two pieces through the middle (widest part) to expose the cross-section of the parts, and the cross-sections were photographed.

추가의 부품인 부품 16E는 버진 저밀도 폴리에틸렌(85 중량부) 및 탈크(15 중량부)의 혼합물로부터 MFIM 공정을 이용하여 제조하였다. 부품 16E는 부품 16A 및 16B와 상이한 감압 비율(샷 부피와 감압 부피 간의 비율)을 이용한다는 점에서 상이하였다. 부품 16E를 중간(가장 넓은 부분)을 통해 두 조각으로 절단하여 부품의 단면을 노출시키고, 그 단면을 사진 촬영하였다.An additional part, part 16E, was manufactured using the MFIM process from a mixture of virgin low density polyethylene (85 parts by weight) and talc (15 parts by weight). Part 16E differed from Parts 16A and 16B in that it utilized a different decompression ratio (ratio between shot volume and decompression volume). Part 16E was cut into two pieces through the middle (widest part) to expose a cross-section of the part, and the cross-section was photographed.

부품 16A, 16B, 16C, 16D, 및 16E 각각을 RAPID Granulator Open-Hearted 400-60(스웨덴 브레다리드 소재의 RAPID Granulator AB사제)에 첨가하여 분쇄하여, 이는 플레이크 형태의 리그라인드(regrind)를 생성하였다. 이어서, 부품 16A, 16B, 16C, 16D, 및 16E 각각의 리그라인드를 사출 성형을 위한 공급원료로 사용하여 새로운 구형 발포 부품 16AR, 16BR, 16CR, 16DR, 및16ER을 각각 제조하였다.Parts 16A, 16B, 16C, 16D, and 16E were each added to a RAPID Granulator Open-Hearted 400-60 (RAPID Granulator AB, Bredarid, Sweden) and milled to produce regrind in the form of flakes. . The regrinds from each of parts 16A, 16B, 16C, 16D, and 16E were then used as feedstock for injection molding to produce new spherical foam parts 16AR, 16BR, 16CR, 16DR, and 16ER, respectively.

부품 16AR, 16BR, 16CR, 16DR, 및 16ER 각각을 중간(가장 넓은 부분)을 통해 두 조각으로 절단하여 부품의 단면을 노출시키고, 그 단면을 사진 촬영하였다.Each of parts 16AR, 16BR, 16CR, 16DR, and 16ER was cut into two pieces through the middle (widest part) to expose the cross-section of the parts, and the cross-sections were photographed.

모든 발포 성형 공정을 위한 스크류 회전 지연 시간은 40초였다. 부품을 생성하는 데 사용된 다른 공정 설정은 표 34에 상세히 나타낸다. 버진이란, 버진 저밀도 폴리에틸렌(85 중량부) 및 탈크(15 중량부)의 신선한 혼합물을 지칭한다.The screw rotation delay time for all foam molding processes was 40 seconds. The different process settings used to create the part are detailed in Table 34. Virgin refers to a fresh mixture of virgin low density polyethylene (85 parts by weight) and talc (15 parts by weight).

[표 34][Table 34]

도 45는 부품 16A의 단면 사진이고, 도 46은 부품 16AR, 도 47은 부품 16B, 도 48은 부품 16BR, 도 49는 부품 16C의 단면, 도 50은 부품 16CR, 도 51은 부품 16D, 도 52는 부품 16DR, 도 53은 부품 16E, 도 54는 부품 16ER의 단면의 사진이다. 도 45 내지 54는 MFIM-성형된 부품 16A, 16B, 16C, 16D, 및 16E 각각이 추가 MFIM-성형된 부품; 각각 부품 16AR, 16BR, 16CR, 16DR, 및 16ER으로 성공적으로 재활용됨을 종합적으로 도시한다.Figure 45 is a cross-sectional photograph of part 16A, Figure 46 is part 16AR, Figure 47 is part 16B, Figure 48 is part 16BR, Figure 49 is a cross-section of part 16C, Figure 50 is part 16CR, Figure 51 is part 16D, Figure 52 is a photograph of part 16DR, Figure 53 is a cross-sectional photograph of part 16E, and Figure 54 is a cross-sectional photograph of part 16ER. 45-54 show additional MFIM-molded parts 16A, 16B, 16C, 16D, and 16E, respectively; Collectively, this is shown to be successfully recycled into parts 16AR, 16BR, 16CR, 16DR, and 16ER, respectively.

다양한 추가 물품은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 고-충격 폴리스티렌(HIPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아미드(PA), 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 열가소성 올레핀(TPO)을 포함하는 다양한 버진 열가소성 수지로부터 MFIM 공정을 이용하여 제조되었다. 이들 추가의 중합체 발포체 물품은 모두 이 실시예에 기재된 바와 같은 리그라인딩에 의해 그리고 추가 MFIM 공정에서 공급원료로서 리그라인드된 물질을 이용함으로써, 추가로 도 45 내지 54에 나타낸 바와 같이 성공적으로 재활용되었다. 재활용에 의해 제조된 중합체 발포체 물품은 재활용된 물질 공급원료로부터 형성되어진 것을 지칭한다. 본 예는 재활용된 중합체 발포체 물품은 MFIM 공정을 이용함으로써 100% 재활용된 물질 공급원료로부터 성공적으로 형성된다. 추가로 본 실시예에서 MFIM 공정을 이용하여 형성된 중합체 발포체 물품 모두는 재활용 가능하고, 그에 따라 또한 잠재적인 재활용 가능 물질 공급원료도 구성한다.A variety of additional products include low-density polyethylene (LDPE), high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), high-impact polystyrene (HIPS), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), and polyamide (PA). ), were manufactured using the MFIM process from a variety of virgin thermoplastics, including thermoplastic polyurethane (TPU) and thermoplastic olefin (TPO). These additional polymer foam articles were all successfully recycled by regrinding as described in this example and by using the regrinded material as feedstock in an additional MFIM process, further as shown in Figures 45-54. Polymer foam articles made by recycling refer to those formed from recycled material feedstock. In this example, a recycled polymer foam article is successfully formed from 100% recycled material feedstock by using the MFIM process. Additionally, all of the polymer foam articles formed using the MFIM process in this example are recyclable and thus also constitute a potentially recyclable material feedstock.

실시예 17Example 17

Hydrocerol® BIH 70 발포제 2 중량%와 배합된 저밀도 폴리에틸렌의 배합물을 사용하여 5개의 부품을 발포 성형하였다. Engel Duo 340 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)를 사용하여 성형을 수행하였다. 몰드 공동은 직경 6 인치(15.24 cm)의 형상인 대략적으로 구형이었다. 첫 번째 부품은 감압 없이 MFIM 공정을 이용하여 성형되었고, 두 번째 부품은 계산된 감압 시간이 0.5초이고, 감압 부피는 164 cc였으며, 세 번째 부품은 감압 시간이 7초이고, 감압 부피가 164 cc였다. 배압은 6895 kPa로 설정되었고, 세 번째 방법은 0.0059 GPa/sec의 탈압 속도를 사용했다. 네 번째 및 다섯 번째 부품은 사용된 탈압 속도에 있어서 거의 두 자릿수의 차이를 가지며 성형되었다.Five parts were foam molded using a blend of low density polyethylene blended with 2% by weight of Hydrocerol® BIH 70 blowing agent. Molding was performed using an Engel Duo 340 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). The mold cavity was approximately spherical in shape with a diameter of 6 inches (15.24 cm). The first part was molded using the MFIM process without decompression, the second part had a calculated decompression time of 0.5 seconds and a decompression volume of 164 cc, and the third part had a decompression time of 7 seconds and a decompression volume of 164 cc. It was. The back pressure was set at 6895 kPa, and the third method used a depressurization rate of 0.0059 GPa/sec. The fourth and fifth parts were molded with a difference of almost two orders of magnitude in the depressurization rates used.

6 인치 직경의 구체 공동을 공급하는 냉각 스프루 및 러너 시스템을 갖는 알루미늄 몰드가 다섯 모든 부품 모두에 사용되었다. 각각에 부품에 대한 용융 전달 시스템은 대부분의 공정 조건과 같이 동일하였다. 각 부품을 생성하는 데 사용된 공정 설정은 표 35에 상세히 나타낸다.Aluminum molds with a cooled sprue and runner system supplying 6 inch diameter sphere cavities were used for all five parts. The melt delivery system for each part was identical, as were most process conditions. The process settings used to create each part are detailed in Table 35.

[표 35][Table 35]

5개의 부품 각각을 촬영하였다. 도 55는 감압을 이용하지 않고 성형된 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 감압 없는 방법은 몰드 공동을 충전한 부품을 산출하지 않았고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치하지 않았다.Each of the five parts was photographed. Figure 55 is a photographic image of a part molded without using decompression. As shown in the image, the method without decompression did not yield a part that filled the mold cavity, and the part did not match the shape of the mold's spherical cavity.

도 56은 0.0059 GPa/sec의 탈압 속도를 적용한 후 0.5초의 감압 시간을 이용하여 성형된 두 번째 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 0.5초의 감압 시간을 이용하는 성형 공정은 구형 몰드 공동을 완전히 또는 실질적으로 충전한 부품을 산출하였고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치 또는 실질적으로 일치하였다.Figure 56 is a photographic image of a second part molded using a depressurization time of 0.5 seconds after applying a depressurization rate of 0.0059 GPa/sec. As shown in the image, the molding process using a 0.5 second decompression time yielded a part that completely or substantially filled the spherical mold cavity, and the part matched or substantially matched the shape of the spherical cavity of the mold.

도 57은 0.0059 GPa/sec의 탈압 속도를 적용한 후 7초의 감압 시간을 이용하여 성형된 세 번째 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 7초의 감압 시간을 이용하는 성형 공정은 구형 몰드 공동을 완전히 또는 실질적으로 충전한 부품을 산출하였고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치 또는 실질적으로 일치하였다.Figure 57 is a photographic image of the third part formed using a depressurization time of 7 seconds after applying a depressurization rate of 0.0059 GPa/sec. As shown in the image, the molding process using a 7 second decompression time yielded a part that completely or substantially filled the spherical mold cavity, and the part matched or substantially matched the shape of the spherical cavity of the mold.

도 68은 0.0009 GPa/sec의 탈압 속도를 적용한 후 10초의 감압 시간을 이용하여 성형된 네 번째 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 0.0009 GPa/sec의 저탈압 속도를 이용한 성형 공정은 부품이 실질적으로 몰드의 구형 형상과 일치하더라도, 몰드 공동을 실질적으로 충전하는 부품을 산출하지 않았다.Figure 68 is a photographic image of the fourth part formed using a depressurization time of 10 seconds after applying a depressurization rate of 0.0009 GPa/sec. As shown in the image, the molding process using a low depressurization rate of 0.0009 GPa/sec did not yield a part that substantially filled the mold cavity, even though the part substantially conformed to the spherical shape of the mold.

도 69는 0.0629 GPa/sec의 탈압 속도를 이용하여 성형된 다섯 번째 부품의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 기재된 조건을 이용한 성형 공정은 구형 몰드 공동을 실질적으로 충전한 부품을 산출하였고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치 또는 실질적으로 일치하였다.Figure 69 is a photographic image of the fifth part molded using a depressurization rate of 0.0629 GPa/sec. As shown in the image, the molding process using the described conditions yielded a part that substantially filled the spherical mold cavity, and the part matched or substantially matched the shape of the spherical cavity of the mold.

실시예 18Example 18

Hydrocerol® BIH 70 발포제(스위스 무텐츠 소재의 Clariant AG사제) 2 중량%와 배합된 저밀도 폴리에틸렌의 배합물을 사용하여 2개의 부품을 발포 성형하였다. Engel Duo 340 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)를 사용하여 성형을 수행하였다. 몰드 공동은 직경 6 인치(15.24 cm)의 형상의 대략적 구형이었다. 첫 번째 부품은 배압이 100 psi (689 kPa)이고, 감압 속도가 1초당 1 입방 인치(16.4 cc/s)인 MFIM 공정을 이용하여 성형되었다. 배압은 작업자에 의해 설정될 수 있다. 감압 속도는 작업자가 설정할 수 있는 사출 성형기의 수집 구역으로부터 멀어지는 스크류의 측면 이동 속도에 의해 결정된다. 두 번째 부품은 배압이 1000 psi (6895 kPa)이고, 감압 속도가 1초당 16 입방 인치(292 cc/secs)를 이용하여 성형되었다. 6 인치 직경의 구체 공동을 공급하는 냉각 스프루 및 러너 시스템을 갖는 알루미늄 몰드가 두 부품 모두에 사용되었다. 각각에 부품에 대한 용융 전달 시스템은 대부분의 공정 조건과 같이 동일하였다. 각 부품을 생성하는 데 사용된 공정 설정은 표 36에 상세히 나타낸다.Two parts were foam molded using a blend of low density polyethylene blended with 2% by weight of Hydrocerol® BIH 70 blowing agent (Clariant AG, Mutents, Switzerland). Molding was performed using an Engel Duo 340 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). The mold cavity was approximately spherical in shape with a diameter of 6 inches (15.24 cm). The first part was molded using the MFIM process with a back pressure of 100 psi (689 kPa) and a depressurization rate of 1 cubic inch per second (16.4 cc/s). Back pressure can be set by the operator. The rate of decompression is determined by the speed of lateral movement of the screw away from the collection area of the injection molding machine, which can be set by the operator. The second part was molded using a back pressure of 1000 psi (6895 kPa) and a depressurization rate of 16 cubic inches per second (292 cc/secs). An aluminum mold with a cooling sprue and runner system supplying a 6 inch diameter sphere cavity was used for both parts. The melt delivery system for each part was identical, as were most process conditions. The process settings used to create each part are detailed in Table 36.

[표 36][Table 36]

두 부품 각각을 촬영하였다. 도 58은 689 kPa의 배압 및 16.4 cc/sec의 감압 속도를 이용하여 성형된 부품 1의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 이 성형 공정은 몰드 공동을 실질적으로 충전한 부품을 산출하지 않았고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치하지 않았다.Each of the two parts was photographed. Figure 58 is a photographic image of Part 1 molded using a back pressure of 689 kPa and a decompression rate of 16.4 cc/sec. As shown in the image, this molding process did not yield a part that substantially filled the mold cavity, and the part did not match the shape of the mold's spherical cavity.

도 59는 6895 kPa의 배압 및 0.001 GPa/s의 감압 속도를 이용하여 성형된 부품 2의 사진 이미지이다. 이미지에서 보이는 바와 같이, 1000 psi(6895 kPa)의 배압과 결부된 292 cc/sec의 급속의 감압 속도를 이용한 성형 공정은 구형 몰드 공동을 완전히 또는 실질적으로 충전한 부품을 산출하였고, 부품은 몰드의 구형 공동의 형상과 일치 또는 실질적으로 일치하였다.Figure 59 is a photographic image of Part 2 molded using a back pressure of 6895 kPa and a decompression rate of 0.001 GPa/s. As shown in the image, the molding process using a rapid depressurization rate of 292 cc/sec combined with a back pressure of 1000 psi (6895 kPa) yielded a part that completely or substantially filled the spherical mold cavity, with the part remaining in the mold. It matched or substantially matched the shape of the spherical cavity.

실시예 19Example 19

과립 형태의 산업후(post-industrial) 폴리프로필렌 98.5 중량부와 발포제(Hydrocerol® BIH 70, 스위스 무텐츠 소재의 Clariant AG사제) 1.5 중량부의 혼합물을, 2.25 x 3.875 x 8 인치 (5.7 x 9.8 x 20.3 cm) 몰드 공동을 이용한 MFIM 공정을 이용하여 발포 성형하여, 2.25 x 3.875 x 8 인치 (5.7 x 9.8 x 20.3 cm) 브릭을 생성하였다. 세 가지 이러한 개별적인 발포 성형 공정인 19-1D, 19-3D, 및 19-5D를 수행하여, 세 가지 중합체 발포체 브릭을 생성하였다.A mixture of 98.5 parts by weight of post-industrial polypropylene in granular form and 1.5 parts by weight of blowing agent (Hydrocerol® BIH 70, Clariant AG, Muttenz, Switzerland) was mixed into a 2.25 x 3.875 x 8 inch (5.7 x 9.8 x 20.3) cm) and foam molded using the MFIM process using a mold cavity to produce a 2.25 x 3.875 x 8 inch (5.7 x 9.8 x 20.3 cm) brick. Three of these individual foam molding processes, 19-1D, 19-3D, and 19-5D, were performed to produce three polymer foam bricks.

공정 19-1D, 19-3D, 및 19-5D는 감압 단계 횟수를 제외하고 대부분의 동일한 가공 조건을 이용해 동일한 방식으로 수행하였다. 또한, 감압 이전에 샷 냉각 시간을 조절하여 3번의 모든 런에서 배럴에서 동일한 샷 체류 시간을 유지하였다: 다수의 감압 단계로 더 많은 수의 감압 단계 동안 배럴에서 샷의 사이클 체류 시간이 더 길어지게 될 수 있다. 게다가, 각 런에 대한 샷 부피는 가능한 한 서로 비슷한 중량 대로 3개의 브릭을 생성하였다.Processes 19-1D, 19-3D, and 19-5D were performed in the same manner using most of the same processing conditions except for the number of decompression steps. Additionally, shot cooling time prior to decompression was adjusted to maintain the same shot residence time in the barrel for all three runs: with multiple decompression steps, the cycle residence time of the shot in the barrel will be longer during a greater number of decompression steps. You can. Additionally, the shot volume for each run produced three bricks of similar weight to each other as possible.

공정 19-1D는 하나의 감압 단계를 가진 MFIM 공정으로, 여기서 샷이 배럴 앞(노즐과 스크류 사이)에 도입되고 냉각 조정 기간 동안 정치된 후 스크류가 뒤(노즐과 멀리 떨어지게)로 이동되어 10초(감압 시간) 동안 감압 부피가 제공되었다. 감압 단계 직후에, 스크류는 앞으로(노즐 방향으로) 이동되어 샷이 몰드에 사출되었다.Process 19-1D is an MFIM process with one depressurization step, in which a shot is introduced in front of the barrel (between the nozzle and the screw), held for a cooling adjustment period, and then the screw is moved backwards (away from the nozzle) for 10 seconds. The decompression volume was provided for (decompression time). Immediately after the depressurization step, the screw was moved forward (towards the nozzle) to inject the shot into the mold.

10초(감압 시간)간 감압 부피를 제공하기 위해 이동전(pre-translation) 위치에서 뒤로 스크류가 이동된 다음에 이동전 위치로 앞으로 이동되고; 이어서 다시 10초의 감압 시간 동안 감압 부피를 제공하기 위해 두 번째로 뒤로 이동한 후, 이동전 위치로 앞으로 이동하고; 이어서 세 번째로 뒤로 이동해 사출 전 10초의 감압 시간 동안 정치된다는 점을 제외하고는 유사한 방식으로 공정 19-3D가 수행되었다. 따라서, 런 19-3D는 런 19-1D의 단일의 감압 단계 대신 3개의 감압 단계를 가졌다.The screw is moved backwards from the pre-translation position and then forward to the pre-translation position to provide a decompression volume for 10 seconds (decompression time); It is then moved back a second time to provide decompression volume for another 10 second decompression time, and then moved forward to the pre-move position; Process 19-3D was then carried out in a similar manner except that it was moved back a third time and held for a 10 second decompression period before injection. Accordingly, Run 19-3D had three decompression steps instead of the single decompression step of Run 19-1D.

공정 19-5D는 다섯 개의 10-초 감압 단계를 수행했음을 제외하고 런 19-3D와 유사한 방식으로 수행되었다.Run 19-5D was performed in a similar manner to Run 19-3D except that five 10-second decompression steps were performed.

각 공정의 수 회의 런을 실행하여, 각 공정 유형별로 브릭 부품을 생성하였다. 3가지 공정 유형에 대한 매개변수는 표 37에 나타낸다:By executing several runs of each process, brick parts were created for each process type. Parameters for the three process types are shown in Table 37:

[표 37][Table 37]

각 공정 유형의 브릭을 1 x 4 x 8 인치 (2.5 x 10.2 x 20.3 cm)의 2개의 절반으로 절단하고, 각각의 4 인치 x 8 인치 단면을 촬영하였다. 사진은 도 60에 나타낸다. 5개의 감압 단계를 이용해 성형된 부품은 용융물이 공동에 들어가는 구역 근처에 더 큰 공극을 보였다.Bricks of each process type were cut into two halves measuring 1 x 4 x 8 inches (2.5 x 10.2 x 20.3 cm), and each 4 inch x 8 inch section was photographed. The photograph is shown in Figure 60. Parts molded using five decompression steps showed larger voids near the area where the melt entered the cavity.

또한, 각 단면 브릭의 표면 측면을 12배 확대해서 촬영하였다. 이미지는 각 성형된 브릭의 단면을 보여주고, 원래의 외부 표면 및 가장자리도 또한 보일 수 있다. 사진은 도 61에 나타낸다. 각 브릭은 표면에서 500 마이크로미터 내에 셀을 보였다.In addition, the surface side of each cross-section brick was photographed at 12x magnification. The image shows a cross-section of each molded brick, with the original outer surface and edges also visible. The photograph is shown in Figure 61. Each brick exhibited cells within 500 micrometers of the surface.

각 공정 유형별 브릭의 절반을 압축 시험에 적용하였다. 수정된 ASTM D1621 표준 테스트를 이용해 Instron Universal Testing System(미국 매사추세츠주 노우드 소재의 Instron USA사제)에서 압축 시험을 수행하였다. 각각 성형된 발포체 블록을 시험 플래튼들 사이에 두고, 시험 전에 5분 동안 30℃에서 환경 챔버 내에서 안정화시켰다. 장치에 250 kN 로드 셀을 장착시켰다. 압축 시험 속도는 5 mm/min이었다.Half of the bricks from each process type were subjected to compression testing. Compression testing was performed on an Instron Universal Testing System (Instron USA, Norwood, MA) using a modified ASTM D1621 standard test. Each molded foam block was placed between test platens and stabilized in an environmental chamber at 30° C. for 5 minutes prior to testing. The device was equipped with a 250 kN load cell. The compression test speed was 5 mm/min.

각 공정 유형별 브릭에 대해 압축 강도 대 압축 변형률의 플롯을 도 62에 나타낸다. 세가지 모든 공정에 의해 제조된 브릭은 약 5.2 MPa의 유사한 최대 압축 강도를 가졌다. 다섯 개의 19-5D 공정에 대해 테스트된 브릭은 게이트 근처에 큰 공극이 있음이 주목되었다.A plot of compressive strength versus compressive strain for bricks for each process type is shown in Figure 62. Bricks produced by all three processes had similar ultimate compressive strengths of approximately 5.2 MPa. The bricks tested for the five 19-5D processes were noted to have large voids near the gates.

각 공정 유형별 브릭의 절반을 Instron Drop Tower(미국 매사추세츠주 노우드 소재의 Instron USA사제)를 사용해 충격 시험에 적용하였다. 각 공정 유형별 부품을, 평균 최대 힘 및 에너지 판독값을 위해 부품 중심을 따라 3회 테스트하였다. 피크에서의 힘에 대한 테스트 결과는 도 63에 도시되며 피크에서의 에너지는 도 64에 도시된다. 세 가지 모든 공정 유형에 대해 기록된 최대 힘은 유사했으며, 그의 평균은 3228 N이었다. 세 가지 모든 공정 유형에 대해 기록된 최대 에너지도 또한 매우 유사했으며, 그의 평균은 6.2 J이었다.Half of the bricks from each process type were subjected to impact testing using an Instron Drop Tower (Instron USA, Norwood, MA, USA). Parts for each process type were tested three times along the center of the part for average maximum force and energy readings. The test results for force at peak are shown in Figure 63 and energy at peak are shown in Figure 64. The maximum force recorded for all three process types was similar, with an average of 3228 N. The maximum energy recorded for all three process types was also very similar, with an average of 6.2 J.

일반적으로, 단 하나의 압축 단계, 단 3개의 압축 단계, 및 오직 다섯 개의 압축 단계를 포함하는 공정으로부터 생성된 부품에 대한 압축 강도, 충격 힘 및 충격 에너지에 있어서 어떠한 유의미한 차이도 관찰되지 않았다. 기계적 특성은 매우 유사했으며, 세 가지 모든 공정 유형으로 부품 표면에서 500 마이크론 내 셀을 가진 부품이 제조되었다.In general, no significant differences were observed in compressive strength, impact force, and impact energy for parts resulting from processes involving only one compression step, only three compression steps, and only five compression steps. Mechanical properties were very similar, and all three process types produced parts with cells within 500 microns of the part surface.

실시예 20Example 20

본 실시예의 목적은 MFIM 공정을 이용하여 이전에 제조된 것보다 더 높은 공극률을 가진 부품을 제조하는 것이었다. 두 부품이 제조되었다; 4 중량% Hydrocerol® BIH 70 발포제(스위스 무텐츠 소재 Clariant AG사제)를 포함하는 SURLYN™ 이오노머(미국 미시간주 미들랜드 소재 Dow Chemical Company사제)로 제조된 직경 8.25 cm의 발포 성형된 구체, 및 BIH 70 발포제 3 중량%를 포함하는 저밀도 폴리에틸렌 90 중량부와 고밀도 폴리에틸렌 10중량부의 배합물의 직경 약 6인치(약 15.2 cm)의 발포 성형된 구체.The goal of this example was to manufacture a part with a higher porosity than previously manufactured using the MFIM process. Two parts were manufactured; Foam molded spheres with a diameter of 8.25 cm made of SURLYN™ ionomer (Dow Chemical Company, Midland, MI, USA) containing 4% by weight Hydrocerol® BIH 70 blowing agent (Clariant AG, Mutents, Switzerland), and BIH 70 blowing agent. A foam molded sphere about 6 inches (about 15.2 cm) in diameter of a blend of 90 parts by weight low density polyethylene and 10 parts by weight high density polyethylene comprising 3% by weight.

높은 공극률을 달성하기 위해 가공 변수를 조정하였다. MFIM 공정에 의해 7.62 cm 직경의 구체 공동 내로 SURLYN 구체를 성형하는 데 사용된 가공 변수는 표 38에 나타내고, 15.24 cm 직경 폴리에틸렌 구체에 대한 가공 변수는 표 39에 나타낸다. SURLYN 구체는 고체화되어 몰드로부터 제거되고, 냉각 동안 추가 팽창되어 구체를 성형하는 데 사용된 공동보다 더 큰 구체가 생성된다는 점이 주목된다.Processing parameters were adjusted to achieve high porosity. The processing parameters used to mold SURLYN spheres into 7.62 cm diameter sphere cavities by the MFIM process are shown in Table 38, and the processing parameters for 15.24 cm diameter polyethylene spheres are shown in Table 39. It is noted that the SURLYN spheres are solidified and removed from the mold, and expand further during cooling, resulting in spheres larger than the cavities used to mold the spheres.

[표 38][Table 38]

[표 39][Table 39]

각 부품을 두 개의 절반으로 절단하고, 검정색 마커 펜을 이용해 단면을 색칠하였다. 단면을 사진 촬영하였다. 이어서, 표면에 가까운 단면의 25배 확대된 이미지가 생성되었다.Each part was cut into two halves, and the cross sections were colored using a black marker pen. The cross section was photographed. A 25x magnified image of the cross-section near the surface was then generated.

SURLYN 구체의 사진 및 확대 이미지는 도 65에 나타낸다.A photograph and enlarged image of the SURLYN sphere are shown in Figure 65.

폴리에틸렌 구체의 사진 및 확대 이미지는 도 66에 나타낸다.A photograph and enlarged image of the polyethylene spheres are shown in Figure 66.

이미지는 구체 표면에서 500 마이크론 이내를 포함하는 단면에 걸친 셀 구조를 확인시켰다.The images confirmed the cellular structure across a cross section encompassing within 500 microns of the sphere surface.

각 구체를 칭량하고, 공극률을 하기와 같이 계산되었다: 발포된 부품의 밀도()에 대한 식은 하기 식 1에 기재된다:Each sphere was weighed and the porosity was calculated as follows: Density of the foamed part ( ) is written in Equation 1 below:

식 1, Equation 1,

상기 식에서, M은 발포된 부품의 질량이고, V는 발포된 부품의 부피이다.In the above equation, M is the mass of the foamed part and V is the volume of the foamed part.

공극률 식은 하기 식 2에 기재된다:The porosity equation is given in Equation 2 below:

식 2, Equation 2,

상기 식에서, 는 물질의 밀도이다.In the above equation, is the density of the material.

부품 밀도 및 공극률 데이터는 표 40에 기재된다:Part density and porosity data are listed in Table 40:

[표 40][Table 40]

실시예 21Example 21

본 실시예의 목적은, 물품이 몰드가 오직 부분적으로만 충전된 MFIM 공정에 의해 제조될 수 있음을 입증하는 것이었다.The purpose of this example was to demonstrate that articles can be manufactured by the MFIM process with the mold only partially filled.

부피 10860.20 cc의 몰드 공동을 가진 몰드에 발포 사출에 의한 MFIM 공정을 이용하여 저밀도 폴리에틸렌(스위스 무텐츠 소재 Clariant AG사제의 Hydrocerol® BIH 70 발포제 1.5 중량% 포함)으로부터 2개의 화분(flowerpot)을 성형하였다. 런 SF는 몰드 공동을 충전하거나 실질적으로 충전함으로써 화분을 제작했다. 오직 부분적으로만 몰드 공동을 충전하고 부분적으로 충전된 부품을 제조하기 위해 두 번째 런인, 런 PF를 더 낮은 샷 부피 및 더 낮은 감압 부피로 수행하였다.Two flowerpots were molded from low-density polyethylene (containing 1.5% by weight of Hydrocerol® BIH 70 blowing agent from Clariant AG, Mutents, Switzerland) using the MFIM process by foam injection in a mold with a mold cavity of 10860.20 cc in volume. . Run SF manufactured the flower pots by filling, or substantially filling, the mold cavity. A second run-in, Run PF, was performed with a lower shot volume and lower depressurization volume to only partially fill the mold cavity and produce a partially filled part.

MFIM 몰드 매개변수는, 샷 부피 및 감압 부피를 제외하고는 두 런의 경우에 동일하였다. 두 런에 대한 매개변수(설정)는 표 41에 나타낸다:MFIM mold parameters were identical for both runs except for shot volume and depressurization volume. The parameters (settings) for both runs are shown in Table 41:

[표 41][Table 41]

두 화분 부품의 부피를, 3-차원 스캐닝 암(arm)인 FARO® Quantum ScanArm(미국 플로리다주 레이크 메리의 FARO 사제)를 이용하여 측정하였다. 결과의 부품 부피를 표 41에 나타낸다. 두 부품을 도 67에 좌측에는 런 SF의 부품 및 우측에는 런 PF의 부품으로 하여 도시한다. 본 실시예의 결과는 부분적으로 충전된 몰드는 MFIM 공정에 의해 부품을 생성할 수 있음을 보여준다. 부분적으로 충전된 몰드로부터 부품의 부피는 실질적으로 충전된 몰드로부터 제조된 부품의 대략 절반이었지만, 여전히 화분의 중요한 특징을 가졌고, 즉 부품은 구조적 완전성을 지녔고 구멍이 없었다.The volumes of both planter parts were measured using a three-dimensional scanning arm, the FARO® Quantum ScanArm (FARO, Lake Mary, FL). The resulting part volumes are shown in Table 41. The two parts are shown in FIG. 67 with the run SF part on the left and the run PF part on the right. The results of this example show that partially filled molds can produce parts by the MFIM process. The volume of the part from the partially filled mold was approximately half that of the part manufactured from the substantially filled mold, but it still had the important characteristics of a flowerpot, namely, the part had structural integrity and was free of holes.

실시예 22Example 22

60개의 블록을, MFIM 공정을 이용해 0.376 중량%의 Hydrocerol® BIH 70 발포제(스위스, 무텐츠 소재의 Clariant AG사제)를 포함한 고충격 폴리스티렌으로부터 제조하였다. 각각의 블록은 직육면체 형상이고, 그 치수는 대략 20 cm x 20 cm x 40 cm였다. 블록 제조에 사용된 가공 매개변수는 표 42에 나타낸다: Sixty blocks were made from high impact polystyrene with 0.376% by weight Hydrocerol® BIH 70 blowing agent (Clariant AG, Muttenz, Switzerland) using the MFIM process. Each block was rectangular in shape and had dimensions of approximately 20 cm x 20 cm x 40 cm. The processing parameters used for block manufacturing are shown in Table 42:

[표 42][Table 42]

몰드에 공급된 핫 스프루 및 러너 시스템: 핫 스프루 및 러너 시스템의 온도를 표 43에 나타낸다.Hot sprue and runner systems supplied to the mold: The temperatures of the hot sprue and runner systems are shown in Table 43.

[표 43][Table 43]

60개의 블록에 대한 평균의 실제 블록 치수는 20.005 ± 0.114 cm x 19.964 ± 0.659 cm x 40.066 ± 0.061 cm였다.The actual block dimensions averaged over 60 blocks were 20.005 ± 0.114 cm x 19.964 ± 0.659 cm x 40.066 ± 0.061 cm.

60개의 블록 중 3개, 즉 블록 45, 블록 27 및 블록 60을 취했다. 각각의 블록을 16개의 하위-블록으로 절단하고, 이를 적층시켜 촬영해 블록의 발포체 구조를 단면으로 나타낸다. 블록 45의 하위-블록의 사진은 도 70에, 블록 27의 하위-블록은 도 71에, 그리고 블록 60의 하위-블록은 도(72)에 나타낸다.Three of the 60 blocks were taken: block 45, block 27, and block 60. Each block was cut into 16 sub-blocks, stacked and photographed to reveal the block's foam structure in cross-section. A photograph of the sub-block of block 45 is shown in Figure 70, the sub-block of block 27 in Figure 71, and the sub-block of block 60 in Figure 72.

MFIM 발포체 블록으로부터 제작된 요새의 사진은 도 73에 나타낸다.A photograph of a fort made from MFIM foam blocks is shown in Figure 73.

3개의 채널을 가진 신더 블록(cinder block)을 또한 고충격 폴리스티렌으로부터 제조하였다.A cinder block with three channels was also made from high-impact polystyrene.

신더 블록을 제조하는 데 성공적으로 사용된 다른 물질에는 폴리프로필렌, 유리 섬유 20 중량%로 충전된 폴리프로필렌, 및 재활용된 폴리프로필렌이 포함되었다.Other materials that have been successfully used to make cinder blocks include polypropylene, polypropylene filled with 20% glass fiber by weight, and recycled polypropylene.

고형 블록을 제조하는 데 성공적으로 사용된 다른 물질에는 유리 섬유 20 중량%로 충전된 폴리프로필렌 및 유리 섬유 10 중량%로 충전된 폴리프로필렌이었다.Other materials that have been successfully used to make solid blocks include polypropylene filled with 20% glass fiber by weight and polypropylene filled with 10% glass fiber by weight.

실시예 23Example 23

본 실시예에서 MFIM 공정을 이용하여 산업후 리그라운드 폴리프로필렌으로부터 블록을 제조하였다.In this example, blocks were manufactured from post-industrial reground polypropylene using the MFIM process.

플레이크 형태의 산업후 리그라인드(P.I.R.: Post industrial regrind)를 미국 펜실베니아주 이리 소재의 Engineered Plastics LLC사로부터 수득하였다. P.I.R.은 8 내지 12의 용융 지수를 가졌고, 혼합 색상이었다. P.I.R. 플레이크는 스크랩 세탁 세제 뚜껑 및 기타 스크랩 폴리프로필렌 품목으로부터 제조되었다.Post industrial regrind (P.I.R.) in flake form was obtained from Engineered Plastics LLC, Erie, Pennsylvania, USA. The P.I.R. had a melt index of 8 to 12 and was of mixed color. P.I.R. The flakes were made from scrap laundry detergent caps and other scrap polypropylene items.

플레이크를 2 중량%의 그린 올레핀 컬러와 조합한 다음 이스크류 압출기를 이용하여 펠릿화(리그라운드)하였다.The flakes were combined with 2% by weight of green olefin color and then pelletized (reground) using a two-screw extruder.

0 중량%, 25 중량%, 50 중량% 및 100 중량%의 펠릿화된 P.I.R., 2 중량%의 Hydrocerol® BIH 70 발포제, 및 나머지인 버진 폴리프로필렌을 가진 네 개의 플라스틱 조성물을 제조하였다.Four plastic compositions were prepared with 0%, 25%, 50% and 100% by weight of pelletized P.I.R., 2% by weight of Hydrocerol® BIH 70 blowing agent, and the balance virgin polypropylene.

각각의 네 조성물을 이용해 Engel Duo 340 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제) 상에서 5.715 cm x 9.842 cm x 20.32 cm의 직육면체 공동을 가진 몰드를 이용해 브릭을 성형하였다. 총 60개의 브릭을 100 중량% P.I.R.로 제조된 폴리프로필렌으로부터 성형하였다.Bricks were molded using each of the four compositions on an Engel Duo 340 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA) using a mold with a cuboid cavity measuring 5.715 cm x 9.842 cm x 20.32 cm. A total of 60 bricks were molded from polypropylene made with 100% P.I.R. by weight.

MFIM 공정에 대한 공정 매개변수는 표 44에 나타낸다. Process parameters for the MFIM process are shown in Table 44.

[표 44][Table 44]

네 개의 브릭(각각의 조성으로 제조됨)을 절단하여 브릭의 발포 구조 및 단면을 드러냈다. 네 단면을 촬영하고, 사진을 도 74에, 100% 버진 폴리프로필렌으로 제조된 브릭의 단면 및 100% P.I.R.로 제조된 브릭의 단면을 확대한 그림과 함께 나타낸다. 평균의 내부 셀 크기는 P.I.R. 함량이 증가됨에 따라 증가하는 것으로 나타났다.Four bricks (made from each composition) were cut to reveal the foam structure and cross-section of the bricks. Four cross-sections were taken and photographs are shown in Figure 74, along with enlarged views of the cross-section of a brick made of 100% virgin polypropylene and a cross-section of a brick made of 100% P.I.R. The average inner cell size is P.I.R. It was found to increase as the content increased.

실시예 24Example 24

Hydrocerol® BIH 70 발포제(스위스 무텐츠 소재의 Clariant AG사제) 2.5 중량%와 배합된 저밀도 폴리에틸렌의 배합물을 사용하여 2개의 부품을 발포 성형하였다. Engel Victory 160 Ton 사출 성형기(미국 펜실베니아주 요크 소재의 Engel Machinery Inc.사제)를 사용하여 성형을 수행하였다. 몰드는 직경 6.35 cm 및 높이 5.717 cm의 원통형 공동을 포함하며, 총 부피는 180.33 cm3이다. 기재된 원통형 형상을 공급하는 냉각 스프루 및 러너 시스템을 가진 알루미늄 몰드가 두 부품 모두에 사용되었다. 각 부품에 대한 용융 전달 시스템은 동일하며, 두 부품 사이의 유일한 공정 설정 차이는 감압 시간이었다.Two parts were foam molded using a blend of low density polyethylene blended with 2.5% by weight of Hydrocerol® BIH 70 blowing agent (Clariant AG, Mutents, Switzerland). Molding was performed using an Engel Victory 160 Ton injection molding machine (Engel Machinery Inc., York, PA, USA). The mold contains a cylindrical cavity with a diameter of 6.35 cm and a height of 5.717 cm, with a total volume of 180.33 cm 3 . An aluminum mold with a cooled sprue and runner system supplying the cylindrical shape described was used for both parts. The melt delivery system for each part was identical, and the only difference in process settings between the two parts was the depressurization time.

각 부품을 생성하는 데 사용된 공정 설정은 표 45에 상세히 나타낸다. 첫 번째 부품(부품 119)은 계산된 감압 시간이 1800초이고, 감압 부피가 14.75 cc인 MFIM 공정을 이용하여 성형되었다. 두 번째 부품(부품 120)은 계산된 감압 시간이 0초인 MFIM 공정을 이용하여 성형되었다. 스크류는 감압 부피를 허용하기 위해 뒤로 이동되지 않았다. 그리하여, 감압 부피는 0 cc였다.The process settings used to create each part are detailed in Table 45. The first part (part 119) was molded using the MFIM process with a calculated decompression time of 1800 seconds and a decompression volume of 14.75 cc. The second part (part 120) was molded using the MFIM process with a calculated decompression time of 0 seconds. The screw was not moved back to allow for depressurized volume. Therefore, the decompression volume was 0 cc.

[표 45][Table 45]

감압 부피가 14.75 cc이고, 감압 시간이 1800초인 성형 공정을 이용하여 형성된 부품 119는 완전히 충전되었고, 부품의 형상은 몰드 공동 형상과 일치하였다.Part 119, formed using a molding process with a reduced pressure volume of 14.75 cc and a reduced pressure time of 1800 seconds, was fully filled, and the shape of the part matched the mold cavity shape.

감압 시간이 없는 공정을 이용해 형성된 부품 120은 몰드 공동을 충전하는 부품을 산출하지 않았다. 부품은 원통 형상의 성형된 평평한 부분 주위에 함몰되고, 부품은 몰드의 공동 형상과 일치하지 않았다.Part 120, formed using a process without decompression time, did not yield a part that filled the mold cavity. The part was dented around the molded flat part of the cylindrical shape, and the part did not conform to the cavity shape of the mold.

Claims (24)

물품 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀(pneumatocele)을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 중합체 발포체 물품으로서, 추가로 직경이 20 cm인 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가고(fit), 추가로 물품은 2000 cm3 이상의 총 부피를 가지는, 중합체 발포체 물품.A polymer foam article having a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatoceles throughout the article, wherein a sphere with a diameter of 20 cm is additionally positioned at at least one location within the article without protruding from the surface of the article ( fit), furthermore wherein the article has a total volume of at least 2000 cm 3 . 제1항에 있어서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 연장되는 표면 영역은 압축된 뉴마토셀을 그 전체에 걸쳐 포함하는, 중합체 발포체 물품.2. The polymer foam article of claim 1, wherein the surface area extending 500 microns from the surface of the article comprises compressed pneumatocytes throughout. 제2항에 있어서, 물품의 표면으로부터 500 마이크론 초과해 떨어진 곳에 압축된 뉴마토셀을 추가로 포함하는, 중합체 발포체 물품.3. The polymer foam article of claim 2, further comprising compressed pneumatocytes greater than 500 microns from the surface of the article. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 직경이 2 cm인 구체가 중합체 발포체 물품 내에 들어가지 않고 물품 표면으로부터 돌출되는 하나 이상의 위치를 추가로 포함하는, 중합체 발포체 물품.4. The polymeric foam article of any preceding claim, further comprising at least one location where the spheres with a diameter of 2 cm protrude from the surface of the article without being contained within the polymeric foam article. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 2000 cm3 내지 5000 cm3의 총 부피를 가지는, 중합체 발포체 물품.5. The polymer foam article according to any one of claims 1 to 4, having a total volume of between 2000 cm 3 and 5000 cm 3 . 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 5000 cm3 초과의 총 부피를 가지는, 중합체 발포체 물품.5. The polymer foam article according to any one of claims 1 to 4, having a total volume of greater than 5000 cm 3 . 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 직경이 2 cm인 복수의 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어가는, 중합체 발포체 물품.7. The polymer foam article of any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of spheres having a diameter of 2 cm fit within the article without protruding from the surface of the article. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 직경이 20 cm인 두 개의 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어가는, 중합체 발포체 물품.8. The polymer foam article according to any one of claims 1 to 7, wherein the two spheres, each 20 cm in diameter, fit within the article without protruding from the surface of the article. 제1항 내지 제4항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 직경이 20 cm인 세 개의 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내에 들어가는, 중합체 발포체 물품.8. The polymer foam article according to any one of claims 1 to 4, 6 or 7, wherein the three spheres, each 20 cm in diameter, fit within the article without protruding from the surface of the article. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 중합체는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리(락트산), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 테트라플루오로에틸렌의 공중합체, 폴리에테르술폰, 폴리아세탈, 폴리아라미드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리부틸렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴레이트 및 메타크리에이트, 이오노머 중합체, 폴리에테르-아미드 블록 공중합체, 폴리아릴에테르키톤, 폴리술폰, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리아미드-이미드 공중합체, 폴리(부틸렌 숙시네이트), 셀룰로식, 또는 다당류, 또는 이들의 임의의 공중합체, 얼로이, 혼합물, 또는 배합물로부터 선택되는, 중합체 발포체 물품.10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the thermoplastic polymer is polyolefin, polyamide, polyimide, polyester, polycarbonate, poly(lactic acid), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polystyrene, Polyurethane, polyvinyl chloride, copolymers of tetrafluoroethylene, polyethersulfone, polyacetal, polyaramid, polyphenylene oxide, polybutylene, polybutadiene, polyacrylates and methacrylates, ionomer polymers, polyether- Amide block copolymer, polyaryletherchitone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyamide-imide copolymer, poly(butylene succinate), cellulosic, or polysaccharide, or any copolymer thereof, A polymer foam article selected from an alloy, mixture, or blend. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적 중합체 매트릭스는 폴리올레핀, 폴리아미드, 이온적으로 관능화된 올레핀 공중합체, 또는 폴리에테르-아미드 블록 공중합체를 포함하는, 중합체 발포체 물품.10. The polymer foam article of any one of claims 1 to 9, wherein the continuous polymer matrix comprises a polyolefin, a polyamide, an ionically functionalized olefin copolymer, or a polyether-amide block copolymer. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적 중합체 매트릭스는 착색제, 안정화제, 증백제, 조핵제, 섬유, 미립자, 및 충전제로부터 선택되는 하나 이상의 추가적 물질을 추가로 포함하는, 중합체 발포체 물품.12. The polymer foam according to any one of claims 1 to 11, wherein the continuous polymer matrix further comprises one or more additional substances selected from colorants, stabilizers, brighteners, nucleating agents, fibers, particulates, and fillers. article. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적 중합체 매트릭스는 탈크, 착색제, 또는 탈크와 착색제 둘 모두를 추가로 포함하는, 중합체 발포체 물품.12. The polymer foam article of any one of claims 1 to 11, wherein the continuous polymer matrix further comprises talc, a colorant, or both talc and a colorant. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 뉴마토셀, 뉴마토겐(pneumatogen), 또는 뉴마토겐 공급원을 제외한 동일한 중합체 물품의 질량을 기준으로 30% 내지 85%의 밀도 감소를 포함하는, 중합체 발포체 물품.14. The method of any one of claims 1 to 13, comprising a reduction in density of 30% to 85% based on the mass of the pneumatocel, pneumatogen, or identical polymer article excluding the pneumatogen source. , a polymer foam article. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 70% 내지 85%의 공극률을 포함하는, 중합체 발포체 물품.15. The polymer foam article of any one of claims 1 to 14, comprising a porosity of 70% to 85%. 용융된 중합체 발포체를 형성하는 방법으로서,
열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 가열 및 혼합하여 용융된 뉴마틱 혼합물을 형성하는 단계, 이때 용융된 뉴마틱 혼합물의 온도는 뉴마토겐 공급원이 대기압에서 뉴마토겐을 생성하는 온도를 초과하고, 용융된 뉴마틱 혼합물에 적용된 압력은 뉴마토셀의 형성을 실질적으로 방지하기에 충분함;
용융된 뉴마틱 혼합물의 선택된 양을 수집 영역에서 수집하는 단계;
0.01 GPa/s 내지 5 GPa/s의 속도로 압력 강하를 야기하는 용융된 뉴마틱 혼합물에 근접한 수집 영역에서 팽창 부피를 한정하는 단계; 및
용융된 중합체 발포체를 수집 영역으로부터 분배하는 단계를 포함하는, 방법.
A method of forming a molten polymer foam comprising:
heating and mixing a thermoplastic polymer and a pneumatic source to form a molten pneumatic mixture, wherein the temperature of the molten pneumatic mixture exceeds the temperature at which the pneumatogen source produces pneumatogen at atmospheric pressure, and the molten pneumatic mixture is heated and mixed to form a molten pneumatic mixture. The pressure applied to the pneumatic mixture is sufficient to substantially prevent the formation of pneumatic cells;
collecting a selected amount of molten pneumatic mixture in a collection area;
defining an expansion volume in a collection area proximate to the molten pneumatic mixture causing a pressure drop at a rate between 0.01 GPa/s and 5 GPa/s; and
A method comprising dispensing molten polymer foam from a collection area.
제16항에 있어서, 방법은 사출 성형기를 이용하여 수행되고, 추가로 배압은 500 kPa 내지 25 MPa로 설정되는, 방법.17. Method according to claim 16, wherein the method is carried out using an injection molding machine and further the back pressure is set between 500 kPa and 25 MPa. 제16항 또는 제17항에 있어서, 방법은 한정 단계 후 그리고 분배 단계 전에 0초 내지 5초가 경과되게 하는 단계를 추가로 포함하고, 용융된 뉴마틱 혼합물은 수집 구역에서 실질적으로 방해받지 않고 정치되게 하는, 방법.18. The method of claim 16 or 17 further comprising allowing 0 to 5 seconds to elapse after the confining step and before the dispensing step, wherein the molten pneumatic mixture remains substantially undisturbed in the collection zone. How to. 제16항 또는 제17항에 있어서, 방법은 한정 단계 후 그리고 분배 단계 전에 600초 내지 2000초가 경과되게 하는 단계를 추가로 포함하고, 용융된 뉴마틱 혼합물은 수집 구역에서 실질적으로 방해받지 않고 정치되게 하는, 방법.18. The method of claim 16 or 17 further comprising allowing 600 to 2000 seconds to elapse after the confining step and before the dispensing step, wherein the molten pneumatic mixture remains substantially undisturbed in the collection zone. How to. 안정화된 용융된 중합체 발포체로서,
열가소성 중합체 및 뉴마토겐 공급원을 가열 및 혼합하여 용융된 뉴마틱 혼합물을 형성하는 단계, 이때 용융된 뉴마틱 혼합물의 온도는 뉴마토겐 공급원이 대기압에서 뉴마토겐을 생성하는 온도를 초과하고, 용융된 뉴마틱 혼합물에 적용된 압력은 뉴마토셀의 형성을 실질적으로 방지하기에 충분함;
용융된 뉴마틱 혼합물의 선택된 양을 수집 영역에서 수집하는 단계; 및
안정화된 용융된 중합체 발포체를 형성하도록 0.01 GPa/s 내지 5 GPa/s의 속도로 압력 강하를 야기하는 용융된 뉴마틱 혼합물에 근접한 수집 영역에서 팽창 부피를 한정하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는, 안정화된 용융된 중합체 발포체.
A stabilized molten polymer foam comprising:
heating and mixing a thermoplastic polymer and a pneumatic source to form a molten pneumatic mixture, wherein the temperature of the molten pneumatic mixture exceeds the temperature at which the pneumatogen source produces pneumatogen at atmospheric pressure, and the molten pneumatic mixture is heated and mixed to form a molten pneumatic mixture. The pressure applied to the pneumatic mixture is sufficient to substantially prevent the formation of pneumatic cells;
collecting a selected amount of molten pneumatic mixture in a collection area; and
Defining an expansion volume in a collection area proximate to the molten pneumatic mixture causing a pressure drop at a rate of 0.01 GPa/s to 5 GPa/s to form a stabilized molten polymer foam. , stabilized molten polymer foam.
제20항에 있어서, 추가로, 팽창 부피의 한정 단계 동안의 배압은 500 kPa 내지 25 MPa인, 안정화된 용융된 중합체 발포체.21. The stabilized molten polymer foam of claim 20, further wherein the back pressure during the expansion volume limiting step is between 500 kPa and 25 MPa. 용융된 뉴마틱 혼합물로부터 안정화된 용융된 중합체 발포체를 형성하기 위한 사출 성형기의 용도로서, 0.01 GPa/s 내지 5 GPa/s의 속도로 뉴마틱 혼합물에 근접한 사출 성형기 내부의 압력을 강하하는 것을 포함하는, 용도.Use of an injection molding machine to form a stabilized molten polymer foam from a molten pneumatic mixture, comprising lowering the pressure inside the injection molding machine proximate the pneumatic mixture at a rate of 0.01 GPa/s to 5 GPa/s. , Usage. 제22항에 있어서, 추가로, 압력 강하 동안의 배압은 500 kPa 내지 25 MPa인, 용도.23. Use according to claim 22, wherein the back pressure during pressure drop is further between 500 kPa and 25 MPa. 전체에 걸쳐 복수의 뉴마토셀을 한정하는 연속적 열가소성 중합체 매트릭스를 갖는 중합체 발포체 물품을 형성하기 위한, 안정화된 용융된 중합체 발포체의 용도로서, 직경이 20 cm인 구체가 물품 표면으로부터 돌출되지 않으면서 물품 내 적어도 한 위치에 들어가고, 추가로 물품은 2000 cm3 이상의 총 부피를 가지는, 용도.Use of a stabilized molten polymer foam to form a polymer foam article having a continuous thermoplastic polymer matrix defining a plurality of pneumatocytes throughout, wherein spheres with a diameter of 20 cm do not protrude from the surface of the article. It is intended to fit into at least one location, and in addition, the goods have a total volume of more than 2000 cm 3 .
KR1020247003049A 2021-06-28 2021-09-07 Polymer foam articles and methods of making polymer foams KR20240027062A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163215709P 2021-06-28 2021-06-28
US63/215,709 2021-06-28
PCT/US2021/049200 WO2023277935A1 (en) 2021-06-28 2021-09-07 Polymer foam articles and methods of making polymer foams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240027062A true KR20240027062A (en) 2024-02-29

Family

ID=77951878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247003049A KR20240027062A (en) 2021-06-28 2021-09-07 Polymer foam articles and methods of making polymer foams

Country Status (9)

Country Link
KR (1) KR20240027062A (en)
CN (1) CN117693550A (en)
AR (1) AR123446A1 (en)
AU (1) AU2021454207A1 (en)
BR (1) BR112023026991A2 (en)
CA (1) CA3223228A1 (en)
IL (1) IL309456A (en)
TW (1) TW202300318A (en)
WO (1) WO2023277935A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5866053A (en) * 1993-11-04 1999-02-02 Massachusetts Institute Of Technology Method for providing continuous processing of microcellular and supermicrocellular foamed materials
EP0923443B1 (en) * 1996-08-27 2002-11-27 Trexel Inc. Method and apparatus for polymer foam extrusion, in particular microcellular foam
EP3990248A1 (en) * 2019-06-27 2022-05-04 Moxietec, LLC Polymer foam articles and methods of making polymer foams

Also Published As

Publication number Publication date
AR123446A1 (en) 2022-11-30
WO2023277935A1 (en) 2023-01-05
CN117693550A (en) 2024-03-12
BR112023026991A2 (en) 2024-03-12
IL309456A (en) 2024-02-01
CA3223228A1 (en) 2023-01-05
TW202300318A (en) 2023-01-01
AU2021454207A1 (en) 2024-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5997781A (en) Injection-expansion molded, thermoplastic resin product and production process thereof
KR20120001723A (en) Microcellular injection molding processes for personal and consumer care products and packaging
CN101646539A (en) Polylactic acid resin foam particle for in-mold foam forming, process for producing the same, and process for producing polylactic acid resin foam molding
JPWO2006011415A1 (en) Thermoplastic resin injection foam molding method
JP4569417B2 (en) Thermoplastic resin injection foam molding method
Garbacz et al. Effectiveness of blowing agents in the cellular injection molding process
US11634551B2 (en) Polymer foam articles and methods of making polymer foams
KR20240027062A (en) Polymer foam articles and methods of making polymer foams
US11396584B2 (en) Polymer foam articles and methods of making polymer foams
JP4951894B2 (en) Injection device
Peng et al. Study of microcellular injection molding with expandable thermoplastic microsphere
Peng et al. Comparisons of microcellular PHBV/PBAT parts injection molded with supercritical nitrogen and expandable thermoplastic microspheres: surface roughness, tensile properties, and morphology
Sorrentino et al. 11 Foaming Technologies for Thermoplastics
EP4010161A1 (en) Materials and methods
CN116535723A (en) Preparation method of high-strength high-toughness degradable PBAT blend foaming material
Zhu Advanced structural foam injection molding technology: Use of a very low BA content for fine-celled HDPE foams
Wang Guiwei Dong1, Guoqun Zhao1, Yanjin Guan1, Shuai Li1 and
CN102700045A (en) Method for preparing automobile bumper from polypropylene through physical foaming