(57)【要約】【課題】ポリマーマトリクス中の発泡剤の分散を向上するために改善された構造物発泡成形技術を提供する。【解決手段】この技術革新は、予備可塑化式（一般にはピギーバック方式と呼ぶ）射出成形機に基づく公知の既存の低圧構造物発泡成形技術に対して改善を行うものである。ポリマーマトリクス溶融樹脂のフローの流れを連続させる手段、好ましくは、追加のアキュムレータ、およびギアポンプを導入することによって、より一貫した処理条件が得られ、また、注入されたガスをより均一にポリマーマトリクス中に分散させる。この技術を用いることにより、構造物発泡体はセルサイズが小さくなり、セル構造がより均一になり、空隙率が増加し（すなわち、材料の節約になる）、表面のスワールが少なくなり、溶接線コントラストが低下する。【選択図】なし
2009506909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物発泡成形装置であって、
内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させるための少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、金型充填中に閉じられる遮断弁を介してアキュムレータに連通する押出機と、
該押出機と前記遮断弁との間に配置され、前記金型充填中に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための手段と、を含む構造物発泡成形装置。
【請求項２】
前記押出機と前記遮断弁との間に配置され連続回転および前進可能にするための前記手段は第２のアキュムレータを含む請求項１に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項３】
前記第２のアキュムレータは油圧ピストン、バネ荷重ピストン、および拡張可能管から選択される請求項２に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項４】
前記押出機と前記遮断弁との間に配置され連続回転および前進可能にするための前記手段は、前記押出機と前記第２のアキュムレータとの間に配置されるポンプ手段を更に含む請求項２に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項５】
前記押出機と前記第２のアキュムレータとの間に配置される前記ポンプ手段は容積移送式ポンプを含む請求項３に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項６】
前記押出機と前記第２のアキュムレータとの間に配置されるポンプ手段はギアポンプを含む請求項３に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項７】
前記押出機と前記遮断弁との間に配置され連続回転および前進可能にする前記手段は、前記押出機と前記第２のアキュムレータとの間に配置される逆止弁手段を更に含む請求項２に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項８】
構造物発泡成形装置であって、
内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、金型に連通するアキュムレータに連通する押出機と、
前記押出機と前記アキュムレータとの間に配置され、前記金型の充填中に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする手段と、を含む構造物発泡成形装置。
【請求項９】
前記押出機と前記アキュムレータとの間に配置され前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを連続フロー可能にするための前記手段は逆止弁手段を含む請求項８に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１０】
前記押出機と前記アキュムレータとの間に配置され連続回転および前進可能にするための前記手段はポンプ手段と逆止弁手段とを含み、前記ポンプ手段は前記逆止弁手段の上流に配置される請求項８に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１１】
前記ポンプ手段は容積移送式ポンプを含む請求項９に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１２】
前記ポンプ手段はギアポンプを含む請求項１０に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１３】
前記押出機と前記アキュムレータとの間に配置され連続回転および前進可能にするための前記手段は複数の逆止弁手段と、該複数の逆止弁手段の少なくとも２つの間に配置される第２のアキュムレータとを含む請求項８に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１４】
前記押出機と前記アキュムレータとの間に配置され連続回転および前進可能にするための前記手段は逆止弁手段、ポンプ手段、および前記逆止弁手段と前記ポンプ手段との間に配置される第２のアキュムレータを含み、前記ポンプ手段は前記第２のアキュムレータの上流に配置される請求項８に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１５】
前記ポンプ手段は容積移送式ポンプを含む請求項９に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１６】
前記ポンプ手段はギアポンプを含む請求項１０に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１７】
前記第２のアキュムレータは油圧ピストン、バネ荷重ピストン、および拡張可能管から選択される請求項１４に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項１８】
構造物発泡成形装置であって、
内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、各々が金型に連通する複数のアキュムレータに連通する押出機であって、
各アキュムレータは前記押出機と関連するアキュムレータとの間に配置される遮断弁に関連し、遮断弁の各々は関連するアキュムレータの金型充填時に閉じられる、押出機と、
前記複数のアキュムレータの少なくとも１つに関連する遮断弁が閉じているときに前記複数のアキュムレータの少なくとも１つに関連する遮断弁が開くように、前記遮断弁の開閉順序を管理する手段と、
前記押出機と前記アキュムレータに関連する前記遮断弁との間に配置され、それによって、前記金型の充填時に、前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするポンプ手段と、を含む構造物発泡成形装置。
【請求項１９】
前記押出機と前記遮断弁との間に配置される前記ポンプ手段は容積移送式ポンプを含む請求項１８に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２０】
前記押出機と前記遮断弁との間に配置される前記ポンプ手段はギアポンプを含む請求項１９に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２１】
前記アキュムレータに関連する前記遮断弁の上流および前記ポンプ手段の下流に配置される少なくとも１つの２次アキュムレータを更に含む請求項１８に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２２】
前記２次アキュムレータは油圧ピストン、バネ荷重ピストン、および拡張可能管から選択される請求項２１に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２３】
構造物発泡成形装置であって：
内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローストリームを前進可能にするための少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、各々が金型に連通する複数のアキュムレータと連通する押出機であって、
各アキュムレータは前記押出機と関連するアキュムレータとの間に配置される遮断弁に関連し、
前記遮断弁の各々は関連するアキュムレータの金型充充填時に閉じられる押出機と、
前記複数のアキュムレータの少なくとも１つに関連する遮断弁が閉じているときに前記複数のアキュムレータの少なくとも１つに関連する遮断弁が開くように、前記遮断弁の開閉順序を管理する手段と、
前記押出機と前記アキュムレータに関連する前記遮断弁との間に配置され、それによって、前記金型の充填時に、前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする少なくとも１つの２次アキュムレータと、を含む構造泡成体形装置。
【請求項２４】
前記２次アキュムレータは油圧ピストン、バネ荷重ピストン、および拡張可能管から選択される請求項２３に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２５】
構造物発泡成形装置であって、
押出機を含み、該押出機は内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローストリームを前進可能にするための少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、
前記押出機は複数のアキュムレータと連通し、
前記アキュムレータの各々は金型と連通し、
前記アキュムレータの各々は前記押出機と前記アキュムレータの各々との間に配置され前記金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための手段に関連し、
前記押出機と前記アキュムレータの各々との間に配置され、前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための前記手段は逆止弁手段を含む構造泡成体形装置。
【請求項２６】
前記逆止弁手段の上流に配置されるポンプ手段を更に含む請求項２５に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２７】
前記ポンプ手段は容積移送式ポンプを含む請求項２６に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２８】
前記ポンプ手段はギアポンプを含む請求項２７に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項２９】
前記アキュムレータに関連する前記逆止弁手段の上流に配置される少なくとも１つの２次アキュムレータを含む請求項２５に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項３０】
前記２次アキュムレータは油圧ピストン、バネ荷重ピストン、および拡張可能管から選択される請求項２９に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項３１】
前記アキュムレータに関連する逆止弁手段の上流および前記ポンプ手段の下流に配置される少なくとも１つの２次アキュムレータを更に含む請求項２６に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項３２】
前記２次アキュムレータは油圧ピストン、バネ荷重ピストン、および拡張可能管から選択される請求項３１に記載の構造物発泡成形装置。
【請求項３３】
押出機を含み、該押出機はその内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、
前記押出機は少なくとも１つのアキュムレータと連通し、
該少なくとも１つのアキュムレータの各々は金型と連通する構造物発泡成形装置において、
改善として
前記押出機と前記少なくとも１つのアキュムレータとの間に配置され、金型充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための手段を含み、該手段は少なくとも１つの容積移送式ポンプを含むことを特徴とする構造物発泡成形装置。
【請求項３４】
押出機を含み、該押出機はその内部に配置されるポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする少なくとも１つの回転スクリュを内部に有し、
前記押出機は少なくとも１つのアキュムレータと連通し、
該少なくとも１つのアキュムレータの各々は金型と連通する構造物発泡成形装置において、
改善として前記押出機と前記少なくとも１つのアキュムレータとの間に配置され、金型充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にするための手段を含み、該手段は金型に連通していない少なくとも１つのアキュムレータを含むことを特徴とする構造物発泡成形装置。
【請求項３５】
構造物発泡成形方法であって、押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを、第２の遮断弁を介して金型に連通するアキュムレータへ、第１の遮断弁を介して送る工程と、所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記アキュムレータを充填する工程と、前記第１の遮断弁を閉めて前記第２の遮断弁を開放する工程と、前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送することによって前記金型を充填する工程と、前記金型の充填時に前記第１の弁が閉められている間に、前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする工程とを含む構造物発泡成形方法。
【請求項３６】
構造物発泡成形方法であって、押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを逆止弁を介してアキュムレータへ送る工程であって、前記アキュムレータは遮断弁を介して金型に連通する工程と、所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記アキュムレータを充填する工程と、前記遮断弁を開放する工程と、前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送することによって前記金型を充填する工程と、前記金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする工程とを含む構造物発泡成形方法。
【請求項３７】
構造物発泡成形方法であって、押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを第２の遮断弁を介して金型に連通する各アキュムレータに関連する第１の遮断弁を介して複数のアキュムレータへ送る工程であって、前記複数のアキュムレータの各々は第２の遮断弁を介して金型に連通する工程と、前記第１の遮断弁を開放することによって所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記アキュムレータを充填する工程と、前記第１の遮断弁を閉めて前記第２の遮断弁を開放することによって前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送することによって前記金型を充填する工程と、前記第１の遮断弁の開閉順序を管理することによって前記金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にして、それによって前記複数のアキュムレータの少なくとも１つに関連する前記第１の遮断弁が閉じているときに前記複数のアキュムレータの他の１つに関連する第１の遮断弁が開いているようにする工程とを含む構造物発泡成形方法。
【請求項３８】
構造物発泡成形方法であって、押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを複数のアキュムレータへ送る工程であって、前記複数のアキュムレータの各々は遮断弁を介して金型に連通する工程と、所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記アキュムレータを充填する工程と、前記遮断弁を開放することによって前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送して前記金型を充填する工程と、前記遮断弁の開閉順序を管理することによって前記金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にして、それによって前記複数のアキュムレータの少なくとも１つに関連する前記遮断弁が閉じているときに前記複数のアキュムレータの他の１つに関連する前記遮断弁が開いているようにする工程とを含む構造物発泡成形方法。
【請求項３９】
構造物発泡成形方法であって、押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを各アキュムレータに関連する逆止弁を介して複数のアキュムレータへ送る工程であって、前記複数のアキュムレータの各々は遮断弁を介して金型に連通する工程と、前記逆止弁を介して所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記アキュムレータを充填する工程と、前記遮断弁を開放することによって前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送して前記金型を充填する工程と、前記金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする工程とを含む構造物発泡成形方法。
【請求項４０】
前記遮断弁の開閉順序を管理して、前記複数の金型の少なくとも１つに関連する遮断弁が閉じているときに前記複数の金型の少なくとも１つに関連する遮断弁を開放する工程を更に含む請求項３９に記載の構造物発泡成形方法。
【請求項４１】
押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを金型に関連する少なくとも１つのアキュムレータへ送る工程と、所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記少なくとも１つのアキュムレータを充填する工程と、前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送することによって前記金型を充填する工程とを含む構造物発泡成形プロセスにおいて、改善として、前記押出機と前記少なくとも１つのアキュムレータとの間に配置される少なくとも１つの容積移送式ポンプの使用を介して、金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする工程を含むことを特徴とする構造物発泡成形プロセス。
【請求項４２】
押出機を介してその内部に配置される少なくとも１つの回転スクリュの回転によってポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進させる工程と、前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを金型に関連する少なくとも１つのアキュムレータへ送る工程と、所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れで前記少なくとも１つのアキュムレータを充填する工程と、前記所定量の前記前進するポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前記アキュムレータから前記金型へ転送することによって前記金型を充填する工程とを含む構造物発泡成形プロセスにおいて、改善として、金型に連通していない少なくとも１つのアキュムレータの使用を介して、金型の充填時に前記少なくとも１つのスクリュを連続回転可能にし、前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れを前進可能にする工程を含むことを特徴とする構造物発泡成形プロセス。
【請求項４３】
ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの押出工程、射出工程、および成形工程を含む、
構造物成形発泡体の製造プロセスであって、
前記押出工程は少なくとも１つまたはそれ以上の回転スクリュによる前進工程を含み、
前記１つまたはそれ以上のスクリュの前記回転は前記射出工程および成形工程中は停止するプロセスにおいて、改善点として、前記射出工程および成形工程中に前記１つまたはそれ以上のスクリュの前記回転および前記ポリマー／ガス含有溶融樹脂フローの流れの前記前進を連続させる工程とを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項４４】
ポリマー含有マトリックスから構成される構造物成形発泡体であって、セル密度が１０，０００セル／ｃｍ３〜１０，０００，０００セル／ｃｍ３の範囲であり、核生成剤を含有する、または含有しない構造物成形発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（Ｃｈｕｌ  Ｂ．  Ｐａｒｋ  ａｎｄ  Ｘｉａｎｇ  Ｘｕ
Ｍｉｃｒｏｃｃｌｌｉｉｌａｒ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｏｒｏｎｔｏ
Ｔｏｒｏｎｔｏ，  Ｏｎｔａｒｉｏ，  Ｃａｎａｄａ  Ｍ５Ｓ  ３Ｇ８）
本発明は、一般にポリマー発泡体処理に関し、詳細には射出成形による構造物発泡体の製造システムおよび方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
構造物発泡体は従来の予備可塑化式の射出成形機を用いて製造されるプラスチック発泡体であり、物理発泡剤（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｂｌｏｗｉｎｇ  ａｇｅｎｔ（ＰＢＡ））および／または化学発泡剤（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｂｌｏｗｉｎｇ  ａｇｅｎｔ（ＣＢＡ））を用いて処理中にセル（発泡体）構造を生成する。構造物発泡成形技術は、最初にＡｎｇｅｌｌ  Ｊｒ．  ｅｔ  ａｌ．（米国特許第３，２６８，６３６号（１９６６）および第３，４３６，４４６号（１９６９））によって発明され、その後改善が行われた（米国特許第３９８８４０３号（１９７６）。
【０００３】
一般に、低圧の予備可塑化式構造物発泡成形機は、大型製品を製造するために必要な成形系が小さく、キャビティ内が低圧であるので、最も一般的に用いられている。（Ｊ．Ｌ．Ｔｈｒｏｎｅ，Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｏａｍｓ，Ｓｈｅｒｗｏｏｄ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  ｐ．  ２１０，  １９９６）。生成されたセルが射出成形された部品の冷却時の収縮を補償するので、通常、構造物発泡体は優れた幾何学的精度を有する。この特異な優位性により、低圧の予備可塑化式構造物発泡成形技術は、幾何学的精度が要求される大型製品の製造に広く用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、この技術にも多くの欠点がある。まず、構造物発泡体のセル数密度（またはセル密度）が一般に１０３セル／ｃｍ３以下であり、セルサイズが１ｍｍ超であり、またセルサイズ分布が非常に不均一であることがあげられる。また、構造物発泡体はその表面品質が著しく劣り、空隙率が非常に低く、また機械的特性も劣る（ガスポケットが大きいことによる）。また、処理条件と製品の品質とに一貫性がみられない。構造物発泡成形品のセル構造、表面品質、および処理一貫性を改善するための開発作業が広く行われてきた。
【０００５】
様々な設計のアキュムレータ、ゲートアセンブリ、およびノズルアセンブリを用いて、予備可塑化式システムに基づく射出成形発泡体の構造を改善するための取り組みが行われてきた。米国特許第５，１２４，０９５号（１９９２年、Ｒ．Ｆ．Ｇｉａｎｎｉ  eｔ  ａｌ．）では、アキュムレータに最初に入る溶融物がアキュムレータから最初に出されるようにすることによって、アキュムレータ内のプラスチックの劣化を防ぐための方法が開発されている。また、特殊なゲートアセンブリも開発されている。米国特許第５，０９８，２６７号（１９９２年、Ａ．Ｔ．Ｃｈｅｎｇ）では、特別な円筒形のプランジャを設計することにより、樹脂可塑用バレルを用いて成形構造物発泡体製品の処理上の改善を行っている。米国特許第４，５４８，７７６号（１９８５年、Ｊ．Ｈｏｌｄｒｅｄｇｅ）では特別に設計された混合ノズルアセンブリが開発されている。この発明では、回転混合タービンを含む弁状の混合ノズルアセンブリが、プラスチック材料の流路に取付けられ、選択的に動作して射出金型に供給されるプラスチック材料の流れを制御し、それによって成形された発泡体のセル構造を改善しうる。
【０００６】
拡張可能な金型を用いることによって構造物発泡体の表面品質を改善する目的で、高圧の構造物発泡成形が開発され広く実用化されている。通常の高圧処理においては、発泡性ポリマー溶融樹脂を金型のキャビティに最大射出量で射出し、次に高圧の圧縮力を加えて金型充填時に形成されたセルを圧縮し、硬質の膜が形成された後に金型全体の容量を拡張し、次に圧縮圧力を開放し、コア材料が発泡することによって金型が充填される。その良い例としては米国特許第３，８０１，６８６号（１９７４、Ｗ．Ｔ．Ｋｙｒｉｔｓｉｓ  ｅｔ  ａｌ．）がある。この方法の別の変形としては、金型を動かすのではなく、１つまたはそれ以上の可動コアで最初に金型のキャビティの一部を占有しておき、それを用いて必要な発泡空間を得ることができる。この方法は、厚肉部品に好適であることが知られている。英国特許第１，１９４，１９１号はその良い例である。高圧処理は低圧処理より優れた仕上げを提供することができるが、その高コストに比べると、硬質皮膜に形成された気泡を圧縮することによる表面の外観の改善は部分的なものに過ぎない。一方、可動金型の要求条件により部品の形状は限られ、また金型内の高圧力により成形システムは大型にならざるを得ない。
【０００７】
ガスカウンタープレッシャ発泡成形は純粋にスワールマークができない成形技術として開発され、広く注目を集めた。カウンタープレッシャーの概念は、ガスで圧縮された金型を用い、通気制御によって、処理サイクルの中の発泡段階を平滑な表面が形成された後に開始しうるようにすることである。ガスカウンタープレッシャ成形技術は７０年代の中頃にすでに開始された膨大な開発努力によって進歩した。例としては、米国特許第４，２５５，３６８号（１９８１年、Ｏ．Ｏｌａｂｉｓｉ、および米国特許第４，９５２，３６５号（１９９０年、Ｓｈｉｂｕｙａ  eｔ  ａｌ．）がある。
【０００８】
高圧構造成形とガスカウンタープレッシャ成形を組み合わせて両処理の利点を用いる技術も開発された。この処理は平滑で光沢のある表面を持ち、スワールマーク（へら跡）やヘアクラック（毛割れ）のない発泡熱可塑性プラスチック製品を製造しうると主張された。この処理では、最初に発泡剤を含有する熱可塑性プラスチック溶融樹脂を、ガス圧縮された金型のキャビティに最大射出量で射出し、次にガス圧力を解放し、その後、金型の壁を動かして、成形されたキャビティの容積を拡大する。例としては米国特許第４，０９６，２１８号（１９７８年、Ａ，Ｙａｓｕｉｋｅ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許第４，１３３，８５８号（１９７９年、Ａ．Ｈａｙａｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．）、および米国特許第４，７８３，２９２号（１９８８年、Ｒ．Ｋ．Ｒｏｇｅｒｓ）がある。
【０００９】
成形された発泡体の品質向上のために材料の改良に向けた取り組みも行われた。米国特許第３，９５０，４８４号（１９７６年、Ｅ．Ａ．Ｅｇｌｉ）では、発泡剤および、約３０％の硫化亜鉛と約７０％の硫酸バリウムを含有するリトポン粒子を用いることによって改善を行っている。米国特許第４，２５５，３６７号（１９８１年、Ｃ．Ｗ．Ｗａｌｌａｃｅ  ｅｔ  ａｌ．）では、製品の表面またはコア部分のいずれかにあわせて各種の添加剤を、アキュムレーション装置の下流および金型のキャビティに導入される直前の固定ミキサの上流において、選択的にポリマー溶融樹脂に導入する。
【００１０】
ポリマーおよびガスのフローを適切に制御するために様々な努力がなされている。米国特許第６，３２２，３４７号（２００１年、Ｊ．Ｘｕ）および米国特許第６，５７９，９１０号（２００３年、Ｊ．Ｘｕ）では、往復式の射出成形システムを用いてマイクロセル発泡体を生成するために、射出時および排出時の押出バレル内のポリマーの逆流を減らす限定要素が考案されている。米国特許第６，４５１，２３０号（２００２年、Ｈ．Ｅｃｋａｒｄｔ）では、セル構造を改善するために、注入されたガスの圧力と熱可塑性プラスチック溶融樹脂の圧力との間に一定の差圧を維持する方法が導入されている。
【００１１】
まだら部分、明らかなフローライン、およびピンホールなど射出による発泡成形部品に見られる典型的な欠点を除去するため、成形処理の修正や別の処理方法を用いるなどの取り組みが行われた。米国特許第４，０３１，１７６号（１９７７年、Ｒ．Ａ．Ｍｏｌｂｅｒｔ）では、冷却された金型のキャビティに配置された弾性膜に低射出量の発泡性熱可塑性プラスチックを射出する処理が開発されている。米国特許第４，０６７，６７３号（１９７８年、Ｊ  Ｗ．  Ｈｅｎｄｒｙ）米国特許第４，１５５，９６９号（１９７９年、Ｊ  Ｗ．  Ｈｅｎｄｒｙ）および米国特許第４，３９０，３３２（１９８３年、Ｊ  Ｗ．  Ｈeｎｄｒｙ）では、最初に硬質プラスチック樹脂を金型に射出し、次に発泡したプラスチック樹脂を射出することによって、コインジェクション成形の様に行うが、１つの押出バレルを用いて行い、所定の表皮厚を有する射出成形発泡体部品を提供する処理が開発されている。
【００１２】
構造物発泡成形の後工程として造形加工を導入する取り組みも行われてきた。米国特許第４．０２２，５５７号（１９７７、Ｋ．Ｇ  Ｊｏｈｎｓｏｎ）では発泡剤を含有する部分的に発泡した熱可塑プラスチック材料をプーラー機構によって冷却された成形用またはサイジング用の金型に流し込み、プロファイルの内側で引き続き発泡させ、コアの中で発泡体を展開し、その表面層を冷却することによって構造物発泡体のプロファイルが形成される。米国特許第５，２０２，０６９号（１９９３年、Ｔ．Ｍ．Ｐｏｎｔｉｆｆ）および米国特許第５，３４８，４５８号（１９９４年、Ｔ．Ｍ．Ｐｏｎｔｉｆｆ）では、まず発泡性溶融樹脂を金型のオリフィスを介して押出し、次に発泡した熱可性プラスチック材料を垂直配向の金型を用いて所望の形状に圧縮することにより構造物発泡体が製造される。
【００１３】
肉厚部分を有する大型製品を製造する際の構造物発泡体の形成には予備可塑化式射出成形機が用いられる一方、肉薄部分を有する製品を製造する際のマイクロセル発泡体の形成には往復式の射出成形システムが用いられてきた。アキュムレータのない往復式システムを用いて、セルサイズがはるかに微細でありセル密度の高いマイクロセル発泡体を製造するための「Ｍｕｃｅｌｌ」技術の開発および改善に多大な尽力が払われてきた。米国特許第５，８６６．０５３号（１９９９年、Ｃ．Ｂ．  Ｐａｒｋ  ｅｔ  ａｌ．）では、押出システムの核生成装置において、たとえば、０．９ＧＰａ／ｓを超える急速な圧力降下を介して熱力学的不安定性を導入してマイクロセル発泡体を製造する。米国特許第６，２９４，１１５号（２００１年、Ｋ．Ｂｌｉｚａｒｄ  ｅｔ  ａｌ．）では、ポリマー材料、約２．５〜約７重量％の量の核生成剤、および１．５重量％未満の量の発泡剤を用いて、発泡剤およびポリマー材料の溶液に１．０  ＧＰａ／ｓ未満の圧力降下速度を導入することにより、平均セルサイズが約６０ミクロン未満のマイクロセル射出成形製品を製造しうる。米国特許第５，３３４，３５６号（１９９４年、Ｄ．Ｆ．Ｂａｌｄｗｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）およびＲＥ３７，９３２号（２００２年、Ｄ．Ｆ．Ｂａｌｄｗｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）では、十分な量の超臨界流体で飽和されたプラスチック材料に熱力学的不安定性を導入することによって、セル密度が材料１立法センチメートルに対して約１０９〜１０１５セル、平均セルサイズが少なくとも２．０ミクロン以下のマイクロセルおよびスーパーマイクロセル発泡材料を製造しうる。米国特許第６，５９３，３８４号（２００３年、Ｊ．Ｒ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．）では、非常に少量の発泡剤（０．０８重量％未満）を用いて、往復式射出成形システムに基づく射出成形によって、マイクロセルポリマー材料を製造しうる。米国特許第６．８８４，８２３号（２００５年、Ｄ．Ｅ．Ｐｉｅｒｉｃｋ  ｅｔ  ａｌ．）では、加圧された金型に対して上流である核生成剤と、往復スクリュを有する押し出しシステムとを介して圧力降下速度および剪断速度を制御することによって、マイクロセル発泡体を製造しうる。
【００１４】
拡張可能な中空の微小球を用いてマイクロセル発泡体を製造することも行われてきた。米国特許第５，６６５，７８５号（１９９５年、Ｔ．Ｒ．ＭｃＣＩｅｌｉａｎ）では、射出成形プロセスにおいて揮発性材料を含有する拡張可能な熱可塑プラスチック中空微小球を添加することによってマイクロセル発泡体を製造しうることが記載されている。米国特許第６，６３８，９８４号（２００３年、Ｄ．Ｓ．Ｓｏａｎｅ  ｅｔ  ａｌ．）には、１つ、またはそれ以上のポケット、または発泡剤の粒子、または微小球内の推進剤を包囲するポリマー製の壁を有することを特徴とする熱発泡性微小球を加熱することによってマイクロセル発泡体を製造しうることが記載されている。
【００１５】
また、マイクロセル成形発泡体は他の方法によっても製造されてきた。Ｍ．Ｓｈｉｍｂｏ  ｅｔ  ａｌ．によって提出されたテクニカルペーパー（Ｆｏａｍｓ'９９，ｐｐ．１３２−１３７，１９９９年）には、小規模の予備可塑化式システムに基づくマイクロセル射出成形が示されている。その中で、可塑化および射出プロセスを独立して制御するための取り組みがなされている。しかしながら、この方法は、バレルの圧力を安定化させポリマー溶融樹脂内のガスをよりよく分散させるための方法を教示するものではない。一方、Ｗ．ＭｉｃｈａｃｌｉおよびＳ．Ｈａｂｉｂｉ−Ｎａｉｎｉは、インライン往復式射出成形システムに基づき、ガス負荷機能と強力な混合機能を有する特別に設計されたノズルアセンブリを介してマイクロセル成形発泡体を製造しうる「Ｏｐｔｉｆｏａｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」を開発した（Ｂｌｏｗｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ  ａｎｄ  Ｆｏａｍｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ２００３  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＲＡＰＲＡ，Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ，２００３）。
【００１６】
拡張可能な金型、混合ノズル、成形膜、などの上述の技術は均一に分散したラインセル状の構造を製造し、予備可塑化式システムを含む各種射出成形機から製造された構造物発泡体の表面品質を改善するために開発されたものであるが、それらは高価であることが知られている。セル構造および構造物発泡体の表面品質の改善という同じ意図を有しながら、本発明は、広く実用化されている予備可塑化式構造物発泡体システムを用いる際に必要となるシステム改変を簡素化しつつ、プロセスの一貫性を改善することを目指している。安価な方法であって、セル構造の均一性、表面品質、および予備可塑化式構造物発泡成形システムに基づく製造プロセスの整合性を改善する方法を提案することが本発明者等の目的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明者等は、本発明を用いることにより、セルサイズが微細で、分布がより均一で、表面品質に優れ、空隙率の高い、より改善された構造物発泡体製品を製造しうることを発見した。本発明は、従来の低圧予備可塑化式構造物発泡成形システムの改修に基づくプロセス技術である。既存の低圧構造物発泡成形機を僅かに改修するだけのレトロフィット（改造）により本発明を容易に適用することができる。
【００１８】
本発明者等の改善された低圧構造物発泡成形技術は、構造物発泡成形プロセスにおいて、ポリマー溶融樹脂中のガスの均一分散／溶解を容易にし、それによって、大型の溶解していないガスポケットが生成される可能性を低減する設計を特徴とする。ストップアンドフロー型の成形挙動は、一貫性のないガス供給を必然的に起こすことが知られているので、発明者等は、押出バレルと遮断弁との間（主アキュムレータより前）に、ギアポンプを組み合わせた追加のアキュムレータ（すなわち、油圧ピストン、バネ荷重ピストン、拡張可能管、またはこの種の何らかの器具）を用いて、ガス溶解動作を射出および成形動作から完全に切り離すことを提案する。本発明により、押出バレル内の圧力を比較的良好に維持すること、および一貫したガス供給を行うことを保証することができ、射出および成形動作によって発生する圧力変動に関係なく均一なポリマー／ガス混合を達成することができる。
【００１９】
本発明によれば、従来の不均一核生成方法に基づく押出成形の場合とほぼ同一の１０４〜１０７セル／ｃｍ３の範囲のセル（数）密度が得られる。このセル密度は、従来の構造物発泡体の密度、すなわち１０１〜１０３セル／ｃｍ３に比べて非常に高いものであるため、本発明を用いることによって構造物発泡体のセルサイズは非常に小さくなる。したがって、製造された構造物発泡体の表面品質、空隙率、および機械的特性はそれに応じて向上する。
【００２０】
構造物発泡成形における部品の製造コストは、本発明を用いることにより著しく低減される。空隙率が１０〜２０％増加するため、高価なプラスチック材料の使用が減り、したがって、材料コストがそれに応じて低減される。構造物発泡成形におけるプラスチック材料コストは一般に全コストのおよそ５０％であるため、プラスチック材料の量の低減により、全体のコストが５〜１０％削減される。また、ＣＢＡのコストも著しく低減される。なお、このコスト低減には、構造物発泡体の特性の強化も伴うことに注目されたい。
【００２１】
本発明の他の主な便益は、本発明で提供される技術によって実現する一貫したガス供給によってもたらされる製品品質と製造（処理）条件の一貫性である。
【００２２】
（発明の詳細な説明）
今日もっとも一般に用いられている、低圧予備可塑化式（ピギーバッグ方式と呼ばれる）システムを用いる低圧構造物発泡成形技術では、注入されたガス（一般にはＮ２）の量は通常、国基準または国際基準の溶解度を超える。注入されたガスが、処理中にポリマーマトリクス中に完全に溶解できないのは、過剰な供給ガス量および／または各サイクル間の圧力変動が原因である。
【００２３】
更に、既存の低圧構造物発泡成形プロセスの非定常特性により、ポリマー溶融樹脂に注入されるガスの量は一貫していない。既存の低圧構造物発泡成形システムにおいては、一般に可塑化押出バレルとアキュムレータとの間に遮断弁が用いられ、アキュムレータから押出バレルへの逆流を防ぐようになっている。しかしながら、この遮断弁は押出バレルとアキュムレータの機能を完全に切り離すことはできない。射出の間はこの弁を遮断する必要があるので、可塑化用のスクリュの回転を止める必要があり、そうしないと押出バレルから供給された材料の行き場がなくなり、システム圧が安全性限界を超える可能性があり、そうなると危険であるとともに損傷の恐れが発生する。射出動作と成形動作が完了すると、弁は開放され、アキュムレーションが再開され、スクリュの回転が再開される。押出バレルにおけるこのストップアンドフロープロセスはバレル内に顕著な圧力変動を発生させる。注入されるガスの量はバレル圧の影響を大きく受けるので、バレル圧の変動によってポリマー溶融樹脂の流れに対するガス供給に一貫性がなくなる。その結果、ポリマー／ガス混合が不均一な状態になり、それは均一で微細なセルの発泡体構造を取得する上で非常に不利益となる。米国特許第６，４５１，２３０号は、ガス流量の一貫性を向上するための、往復式装置のガス流量のより良い制御方法を教示しているが、バレル圧力を安定化させ、それによって特に低圧予備可塑化式構造物発泡成形機のポリマー溶融樹脂内のガスをより良好に分散することができる方法を教示はしていない。
【００２４】
構造物発泡成形機の多くが有する上述の技術上の制限により、所望しない特性を有する最終発泡体製品が製造される結果になることが多い。まず第１に、製造された構造物発泡体は、典型的に、多数の大型のガスポケットを制御不能に、特に溶接ラインに沿って有し、それによって最終発泡製品の最大空隙率が支配されてしまう。構造物発泡体の空隙率は材料の節約になり、したがって、達成可能な空隙率を最大にすることは望ましいことである。低圧予備可塑化式システムで現在実用化されている構造発泡技術においては、達成可能な空隙率は０．０８から０．２０の範囲であり、通常製品の形状（すなわち、複雑な形状の製品は空隙率が低く、単純な形状の製品は空隙率が高い）、および射出量によって決まる。所定の形状で、射出量を減らすことによってより高い空隙率の達成を試みる場合、最終製品に大型のガスポケットが制御不能に形成されるため、欠陥製品のスクラップおよびリサイクルの率が高くなる。２番目は、一貫性がなく、不均一で、過剰なガス供給によって、大型のガスポケットが形成されることにより、発泡体の特性（すなわち、特に機械的特性）が損なわれることである。低空隙率にもかかわらず、中に大型のガスポケットができることによって、構造物発泡体の機械的特性が低下する。３番目は、不均一および／または過剰なガスの添加によって、表面に不均一なスワールマークが現れる、溶接ラインを隔てた色対比、部品の表面に溶接ラインマークが現れるなどの重大な表面欠陥をも引き起こすことであり、これは既存の構造物発泡成形技術におけるもう１つの顕著な欠点である。
【００２５】
しかしながら、本発明者等の新技術は、非定常な成形特性にもかかわらず、ガスが均一に分散し、ポリマー溶融樹脂中へ完全に（または実質的に）溶解することを保証する。ストップアンドフロー式の成形挙動が必然的に一貫性のないガス供給を起こすという認識の上、本発明者等は本特許を用いてここに、ポリマー溶融樹脂の流れを連続可能にする（つまり射出中に停止させない）手段であって、好ましくは押出バレルと遮断弁との間（主アキュムレータより前）に取付けられた追加のアキュムレータ（すなわち油圧アキュムレータ、バネ荷重ピストン、拡張可能な管、またはこの種の何らかの器具）に組み合わせた、ギアポンプなどの容積移送式ポンプを含む手段を提案する。このアプローチは、容積移送式ギアなどの手段を用いて、ガスの溶解工程を射出および成形動作から完全に切り離し、ガス溶解工程を時間に関して定常状態に維持するものである。射出および成形動作中も、予備可塑化スクリュが引続き回転し、生成されたポリマー／ガス混合物が新規に追加されたアキュムレータ内に蓄積される。射出および成形動作の後、新規のアキュムレータ内に一時的に保管されたポリマー／ガス混合物を主アキュムレータ内に移動し、次のサイクルで射出する。本発明は、押出バレル内の圧力が定常になるように相対的に良好に維持することができ、また射出および成形動作によって引き起こされる主アキュムレータ内の圧力変動にもかかわらず、一貫したガス供給を達成することができ、均一なポリマー／ガス混合物が得られることを保証する。
【００２６】
ポリマーへの一貫したガス供給を維持し、すべてのガスをポリマー溶融樹脂に完全に（または実質的に）溶解させるために、本発明ではスクリュの回転速度を相対的に一定に維持する。スクリュの回転速度を一定に維持することの利点は２つある。先ず第１の利点は、押出バレル内部の圧力変動を低減し、一貫したガス供給を容易にできることである。第２の利点は、高圧を維持することによって、注入した発泡ガスがポリマー溶融樹脂中に確実に溶解することである。ガスが完全に（または実質的に）溶解している、ガス対ポリマー重量比が一定である均一のポリマー／ガス混合物は、既存の構造物発泡成形技術とは異なり、均一で、微細セルの発泡構造を製造するための基礎を提供する。
【００２７】
押出バレル内の圧力を制御し、それによって、一貫したポリマー対ガス重量比を維持するという非常に重要な便益をもたらすため、ギアポンプの使用が好ましい。第１に、粘性のポリマー溶融樹脂に対するギアポンプの容積移送特性により、押出バレル内の圧力が相対的に良好に維持される。ガス流量はバレル圧力に対して高感度に変化する関数であるので、上述のようにバレル内の圧力を一定にすることによって一定のガス流量が得られる。第２に、ギアポンプの回転速度を変化させることによってポリマー／ガス混合物の流量を制御することができる。したがって、ガスおよびポリマー／ガス混合物の両方の流量を独立して制御することにより、ポリマーの流量を制御することができ、それによって、一貫したポリマー対ガス重量比を容易に達成できる。その結果、ポリマー／ガス混合物の均一な状態を容易に達成することができる。ギアポンプを適用することは、この非常に特異な利点を提供することであり、その利点は遮断弁や逆流を防止する逆止弁では得られないものである。
【００２８】
しかしながら、ギアポンプの摩耗が進行すると、ギアポンプ内部のギアを通して内部リークが起こり、アキュムレータ内の圧力変動がバレル圧力にある程度の影響を与える可能性がある。この場合は、射出時のギアポンプの回転速度を僅かに増加することによってそのリークを補償（ギアポンプの入り口で同一の圧力を維持）することができる。しかし、短い射出時間の間の、ギアポンプの摩耗による圧力変動はほとんどの場合、有意な問題とはならない。
【００２９】
各サイクルの射出時に材料を収容するため追加のアキュムレータを取付け、スクリュが連続して回転でき、またガスが溶融樹脂に連続して注入されるべきである。このモデルは、スクリュの回転速度が一定であるということで、従来の低圧予備可塑化式システムに基づくすべての構造物発泡成形技術とは有意な差を示す。押出バレル内の圧力を相対的に安定した値に維持することができれば、ポリマーへの注入ガスの流量制御を行うことは相対的に容易になり、ガスをより均一に溶融樹脂内に分散することができる。
【００３０】
好ましくは、このアキュムレータは油圧によって駆動可能であり、それによって溶融樹脂の圧力を一定に維持する。しかし、バネによって荷重されたピストンもアキュムレータとして用いることができる。バネ荷重ピストンを用いる場合は、バネの力（およびそれによる溶融樹脂の圧力）はピストンの変位に比例するため、溶融樹脂／ガス混合物がアキュムレータ内に蓄積されるに連れて、時間とともに圧力が増加する。拡張可能管もバネ荷重ピストンと同様に機能する。蓄積された溶融樹脂の圧力は増加するが、ギアポンプが、アキュムレータ内のこの圧力増加に対応するバレル内の圧力増加を防止する。また、すでに説明したように、ギアポンプの摩耗による押出バレル内の圧力増加が認められる場合は、ギアポンプの回転速度を僅かに上昇させることによって同じバレル圧力を維持する（また、それによってポリマー／ガス混合物の流量を同じに維持する）ことができる。
【００３１】
ギアポンプを用いず、アキュムレータだけを追加する場合は、押出バレル内で一貫した圧力を維持するための制御はギアポンプを用いる場合のようには容易ではないであろう。この場合は、ガス対ポリマーの重量比にある程度の変動が発生する。しかしながら、システムを適切に改変および動作させることによって、これらの変動は実質的に低減することができる。第１に、既存の構造物発泡成形システムの場合のように、少なくとも遮断弁（または、逆流防止用の逆止弁）を用いてガス溶解プロセスを射出および成形動作から切り離すことが必要である。更に、ポリマー／ガス混合物を連続的に形成するために、遮断弁（または逆流防止式の逆止弁）の前に追加のアキュムレータを設置する必要がある。このアキュムレータは形成されたポリマー／ガス混合物を、射出動作の間、保管する。油圧駆動の定圧シリンダーを用いる場合は、アキュムレータ圧力が一定である（および、それによる、バレル圧力が一定である）ので、したがってガスの量は相対的に容易に調整することができる。したがって、ギアポンプを用いない場合は、油圧駆動のアキュムレータが強く推奨される。バネ荷重ピストン、または拡張可能な管を、油圧駆動アキュムレータの代わりにアキュムレータとして用いる場合は、アキュムレータの圧力が、（上述したように）時間とともに増加する。押出バレルと追加のアキュムレータとの間にギアポンプがないので、バレル圧力も時間とともに増加することになる。低射出量の製品（すなわち、短い射出時間）の場合は、最終製品の一貫性には有意な影響を与えない可能性がある。しかし、高射出量の製品の場合は、ポリマー溶融樹脂内でガス対ポリマーの重量比を一貫して維持するのは難しい可能性がある。その結果、最終製品のセル構造が不均一になる。しかし、追加のアキュムレータを設置し、スクリュを連続回転させることにより、ポリマー溶融樹脂中のガスの分散が、現在用いられている構造物発泡成形技術の場合に比べればはるかに良好であり、その結果、セル構造は現在の構造物発泡体より良好である。
【００３２】
一貫したガス対ポリマー重量比が得られると、押出バレル内とアキュムレータ内の両方において「十分高い圧力」を維持することによって、注入されたガスの完全な溶解が行うことができる。「十分高い圧力」とは、ポリマー溶融樹脂に注入された所定の量のガスの溶解圧力より溶融樹脂の圧力がはるかに高いことを示す。このような高圧を混合物に加圧すると、ポリマー溶融樹脂内に注入されたガスの溶解が促進される。更に、ガスが完全に溶解した後に「十分高い圧力」を維持することは、蓄積工程中に、ポリマー溶融樹脂内に第２相が形成されることを防止することを示す。微細なセル構造を生成しうる適切なガス含有量のための溶解度圧力は、いかなる既存の低圧予備可塑化式構造物発泡成形機の圧力性能（〜３，０００ｐｓｉ）に比較しても相対的に低い（例えば、ＨＤＰＥ中に０．１％〜１．０％のＮ２の場合は、１４０ｐｓｉ〜１，４００ｐｓｉ）ので、「十分高い圧力」をレトロフィットした低圧構造物発泡成形機で維持することは容易である。
【００３３】
押出バレル内とアキュムレータ内の両方において「十分高い圧力」を維持することによって、注入されたガスが完全に溶解することが好ましいが、押出バレルおよび／またはアキュムレータ内において、本発明の実施時に、低圧を選択し、米国特許第４，５４８，７７６号に記載されるように注入されたガスをポリマー溶融樹脂内に機械的に分散させることもできる。例えば、ある一定時間の間、アキュムレータ内の圧力を溶解度圧力より低く選択しうる。また、別のケースでは、ガスをポリマーマトリクス中に完全に溶解する代わりに、押出バレルの圧力を溶解度圧力より低くして、スクリュ上の混合要素（および選択的に固定ミキサ）の混合動作により注入されたガスの気泡が機械的に分散されるようにしてもよい。圧力が溶解度圧力より高い場合でも、注入されたガス（特に低溶解度のN２）は、低いガス溶解度および／または短い滞留時間のため、ポリマー中に完全に溶解しないことがある。そのため、核生成剤の添加にかかわらず、分散された第２相のガスポケットが、成形された発泡体においてセル構造の核となる可能性が高い。追加のアキュムレータとギアポンプとを用いることによりポリマー中のガス含有量に一貫性を提供するため、セル構造は均一になる。特別なスクリュ設計を用いて、スクリュの速度を一定して高く維持できれば、分散された第２相のガスポケットも微細になり、その結果できるセル構造も微細になる。しかし、スクリュの回転速度が実際に高くないと、ポリマー溶融樹脂とガスの粘性比が高くなるため、一般にはポリマーおよびガスが良好に混合されない。その結果、発泡体のセル密度は、ガスを完全に溶解する場合に比べて低くなる可能性が高い。そのため、ポリマー溶融樹脂に完全に溶解するためには十分高い圧力によってガスを注入することが好ましい。
【００３４】
注入されたガスがポリマー溶融樹脂中に均一に溶解すると、分布した核生成剤によってセル核密度が支配される。この場合、一般に用いられている核生成剤（タルク、ＣａＣＯ３、または配合物中の少量の第２相ポリマーなど）をポリマーマトリクスに添加し分布させて微細なセル構造を製造することができる。これらの核生成剤に基づくこの異種核形成を利用して、従来のどの押出発泡体プロセス（Ｃ．Ｐ．  Ｐａｒｋ，  Ｃｈａｐ  ８，  Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ  Ｆｏａｍ，  ｉｎ：  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｆｏａｍｓ  ａｎｄ  Ｆｏａｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ２ｎｄ  Ｅｄ  ，  Ｄ．  Ｋｌｅｍｐｎｅｒ  ａｎｄ  Ｖ．  Ｓｅｎｄｉｊａｒｅｖｉｃ，  Ｅｄ．，  Ｈａｎｓｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  Ｍｕｎｉｃｈ，  ２００４；  Ｓ．Ｔ．  Ｌｅｅ，  Ｐｏｌｙ．  Ｅｎｇ．  Ｓｃｉ  ，  ３３，  ４１８−４２２，  １９９３，  Ｓ．Ｔ．  Ｌｅｅ，  Ｊ．  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｐｌａｓｔ．，  ３０，  ４４４−４５３，  １９９４；  米国特許第５，２５０，５７７号；  および米国特許第５，３８９，６９４号）からでも、１０４〜１０７セル／ｃｍ３という合理的に高いセル密度が容易に達成できる。なお、この微細なセル密度を押出成形に誘導する際、マイクロセル核生成（米国特許第５，８６６，０５３号に記載）に必要とされるような高い圧力降下率を必要としない。核生成剤を用いて、発泡剤を均一に分散させれば、押出発泡においてこのセル密度を容易に達成することができる。また、バレルの圧力を一定に維持することによって、ガスをポリマーに均一に集中させることは相対的に容易に達成できるため、このセル密度は容易に達成できることを強調すべきであろう。このことから、ガスがポリマーマトリクス中に均一に溶解している限り、構造物発泡成形から１０４〜１０７セル／ｃｍ３  という同様のセル密度が達成されるはずであるという結論に理論的に到達した。タルク、またはＣａＣO３  は既に既存の構造物発泡成形技術で用いられていることと、ポリマーに均一に溶解したガスが存在すると、異種核形成が発生することは興味深いことである。しかしながら、従来の低圧構造物発泡成形プロセスにおいてポリマー溶融樹脂にガスを完全に均一に溶解することは困難であるため、添加された核生成剤が、押出成形の場合と同様の機能を果たさない。その代わりに、一般には溶解しないポケットがセルの核生成を支配し、タルクが添加されても、１０１〜１０３  セル／ｃｍ３の範囲（一般には１ｍｍ以上の大きなセルサイズの密度範囲）の非常に低いセル密度が得られる。しかしながら、この新規の技術を用いることによって、すなわち、ギアポンプおよび追加のアキュムレータを介して、発泡剤を均一に溶解することによって、押出発泡体のセル密度に匹敵するセル密度を有する発泡体を製造することができる。これは、新規の技術におけるセル核生成機構が、従来の押出発泡において見られるものととほぼ同様であることを意味する。
【００３５】
また、本発明者等はガス状の発泡剤がポリマー中に良好に溶解することと、少量の化学的発泡剤（ＣＢＡ）を用いて、セル核生成の調整およびポリマーマトリクス全体の高いセル核生成率の達成を促進しうることに注目した。したがって、１０４〜１０７セル／ｃｍ３の範囲のセル密度を有する非常に均一で、微細なセルの発泡体を得ることができる。これは、押出発泡処理では、一般によく知られ、広く適用されている技術である（ＣＰ．  Ｐａｒｋ，  Ｃｈａｐ  ８，  Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ  Ｆｏａｍ，  ｉｎ：  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｆｏａｍｓ  ａｎｄ  Ｆｏａｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ２ｎｄ  Ｅｄ．，  Ｄ．  Ｋｌｅｍｐｎｅｒ  ａｎｄ  Ｖ．  Ｓｅｎｄｉｊａｒｅｖｉｃ．  Ｅｄ．，  Ｈａｎｓｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  Ｍｕｎｉｃｈ，  ２００４；  Ｅ．Ｈ．  Ｔｅｊｅｄａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，  ４１，  ４１７−４３５，  ２００５）。既存の低圧構造物発泡成形プロセスの多くが注入される物理発泡剤（すなわち、Ｎ２）と一緒にＣＢＡを用いてきたことは興味深いことである。しかし、溶融樹脂中へのＮ２の分散が良好でないためにＣＢＡが核生成剤として良好に機能していなかった。実際に、既存の構造物発泡成形技術で用いられている高価なＣＢＡの量は、通常かなり多く（０．５％〜１．０％未満）、その結果、ＣＢＡが発泡剤として機能してきた。しかし、本発明者等の新規の技術では、核生成剤として必要なＣＢＡの量は、はるかに少なく（通常、既存の構造物発泡成形プロセスで現在用いられているＣＢＡの量に比べて一桁少ない）、したがって、ＣＢＡのコストを有意に低減できる。なお、本発明者等の新規の技術においても、注入されたＮ２とともに、大量のＣＢＡを用いることもできるが、それは必要のないことであろう。
【００３６】
ガス状の発泡剤（Ｎ２、ＣＯ２、Ａｒ、Ｈｅなど）に加え、ＨＣｓ、ＨＦＣｓ、ＨＣＦＣｓ、およびＦＣｓなどの高分子量の発泡剤であればどれでも、適量の核生成剤とともに用いることができる。
【００３７】
本発明を用いて微細セルの木繊維／プラスチック複合構造物発泡体の製造することもできる。この場合、木繊維と空隙の両方を用いて高価なプラスチックのコストを削減することができる。押出の場合と異なり、木繊維から生成された揮発成分は金型内で圧力化で液化され、添加した発泡剤だけが空隙率に貢献する。木繊維から発生した揮発成分／抽出物は、核生成剤が添加された場合はそれとともに核生成剤として機能する。しかし、揮発性分／抽出物の含有が高過ぎると、木繊維／プラスチック製品が弱くなるため、したがって、処理温度を低くすることが推奨される。この観点で、本発明は、現在用いられているＣＢＡに基づく木繊維複合体の発泡射出成形（Ａ．Ｋ．ＢｌｅｄｚｋｉおよびＯ．Ｆａｒｕｋ，  Ｂｌｏｗｉｎｇ  Ａｇｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｆｏａｍ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，  Ｇｅｒｍａｎｙ，  Ｍａｙ  １０−１１，  ２００５）より優れている。ＣＢＡを分解するには、米国特許第６，９３６，２００号に記載されるように、ポリマー／木繊維複合体を高温に加熱すると有意量の揮発性分が発生する。しかし、注入されたＮ２を良好に分散させ、発泡剤として適切に機能させる本発明によれば、材料を加熱し過ぎる必然性を避けることができ、発生する揮発性分がはるかに少なくなり、良好な木繊維複合発泡体を示す。
【００３８】
この新規技術の主な特徴の１つは、どんな予備可塑化式構造物発泡成形機にも、特に低圧の成形機に、大きな修整をせずに、容易にレトロフィット可能であることである。異種核形成ではセル核生成率が圧力降下率に影響されにくいので、１０４〜１０７  セル／ｃｍ３の所望のセル密度を得るのに高い射出圧力を必要としない。これは、この新規技術を実施する上で、既存のどの低圧構造物発泡成形機の圧力性能（通常３０００ｐｓｉ）でも十分であることを意味する。また、この圧力性能は、上述した注入ガスを溶解するための「十分高い圧力」よりも高い。したがって、既存の低圧構造物発泡成形機を本発明の新規技術にレトロフィットすることは、単に追加のアキュムレータとギアポンプとを追加することによって、容易に可能である。また、高圧の構造成形機も問題なくレトロフィットすることができる。しかし、往復式射出成形機は容易にこの技術にレトロフィットすることはできない。往復式のシステムの場合は、他の技術を用いる。なお、本発明は予備可塑化式射出成形機のためだけのものであることを強調すべきであろう。
上述の概念に基づき、いくつかの構成オプションを生成することができる。
【００３９】
（オプション１）
図１に示すように、押出バレル１は予備可塑化スクリュ２を介してポリマーを溶融し、前進させる。あらかじめガスシリンダ３に収容されているガス状の発泡剤は、先ず加圧され次いでガスポンプ４によって測定されつつ、押出バレル１に取付けられたガス注入口５を介して押出バレル１へ一貫して注入される。押出バレル１に注入された後、ガスは先ずポリマー溶融樹脂と混合され、第２相を形成し、スクリュ２の回転動作を介して徐々にポリマー溶融樹脂中に溶解する。ガスがポリマー溶融樹脂中に混合および溶解する工程を促進させる目的で、スクリュ２が何らかの混合用区分を選択的に有することもある。スクリュの混合用区分を用いる技術は公知である。ギアポンプ７を用いることによって、上述したように、ギアポンプ７の容積移送特性により、押出バレル１内の圧力を相対的に良好に維持することができる。
【００４０】
遮断弁（または逆流防止用の逆止弁）９を介して、混合物を主アキュムレータ１０に注入し、所望の射出量を蓄積する。この蓄積段階では、油圧（又は水圧）系１１を用いて十分高い背圧を混合物に加圧することができる。
【００４１】
主アキュムレータ１０において理想的な射出量が得られると、その混合物を金型１２へ射出する準備が整う。このときに、遮断弁（または逆流防止用の逆止弁）９は閉じられており、射出用の油圧が油圧系１１のピストンに印加される。次いで、主アキュムレータ１０と金型１２との間に取付けられたノズル遮断弁１３が開放され、発泡性混合物がランナーとゲートとを介して金型のキャビティ内に押出され、同時に発泡が起こる。
【００４２】
成形−充填段階では、主遮断弁９は閉じられる。しかし、押出バレル１の可塑化スクリュ２が同じ速度で連続して回転し、ガスも溶融樹脂中に連続して注入される。ギアポンプ７は同じ速度で運転される。射出（または金型充填）中に、このように連続して形成されるポリマー／ガス混合物は、油圧系１６によって駆動される２次アキュムレータ１５内に蓄積される。金型の充填が終わると、ノズル遮断弁１３が閉じられ、主遮断弁９が開放される。これによって、主アキュムレータ１０はギアポンプ７からポリマー／ガス混合物の受け入れを開始する。同時に、２次アキュムレータ１５も蓄積したポリマー／ガス混合物を主アキュムレータ１０へ排出し始める。これは、２次アキュムレータ１５内の圧力を僅かに高い圧力に設定することによって可能になる。ギアポンプ７があるので、２次アキュムレータ１５内の圧力が高くてもバレル圧力に大きく影響することはない。
【００４３】
成形部品１４は冷却後に排出され、金型は空になり、次のサイクルの準備が整う。
【００４４】
既存の構造物発泡成形機をオプション１の構成にレトロフィットするには、ギアポンプ７と油圧（又は水圧）１６を備える２次アキュムレータ１５を既存のシステムに取付ける必要があるだけである。
【００４５】
（オプション２）
図２は別の構成を示す。このシステムは、２次アキュムレータ１５の制限機構以外はオプション１（図１に図示）と同様である。定圧下で動作する油圧系を用いる代わりに、バネ荷重ピストン（または拡張可能管）２４を２次アキュムレータとして用いる。２次アキュムレータ１５の圧力が異なる以外、動作はオプション１の場合と同様である。しかしギアポンプ７があるため、２次アキュムレータ１５内の圧力変化がバレル圧力に有意に影響することはありえない。
【００４６】
オプション２の構成をレトロフィットするには、ギアポンプ７とバネ荷重ピストン（または拡張可能管）２４とを既存の構造物発泡成形システムに取付ける必要があるだけである。
【００４７】
（オプション３）
図３はオプション１（図１に図示）の変形である。オプション１との違いは、押出バレル１と２次アキュムレータ１５との間にギアポンプが無いことである。代わりに、逆止弁６を選択的に用いることができる。定圧駆動の油圧系１６が、射出工程中、押出バレル１内の圧力を相対的に一定に維持する。しかし、アキュムレータ間の圧力差によって、僅かな圧力変動が起こる可能性がある。
【００４８】
オプション３の構成をレトロフィットするには、油圧駆動の２次アキュムレータ１６および選択的に逆流防止用の逆止弁６を取付ける必要があるだけである。
【００４９】
（オプション４）
図４はオプション２（図２に図示）の変形である。オプション２との違いは押出バレル１と２次アキュムレータ１５との間にギアポンプが無いことである。代わりに、逆流防止用の逆止弁１６を選択的に用いることができる。２次アキュムレータ１５にバネ荷重ピストン（または拡張可能管）２４を用いているため、蓄積量が増加するに連れてアキュムレータの圧力は上昇する。射出量が低く、そのため射出時間が短い場合は、２次アキュムレータ１５の圧力上昇による（およびその結果のバレルの圧力上昇による）ポリマー溶融樹脂内のガス含有量の変化は大きくはない。
【００５０】
レトロフィットのためには、バネ荷重ピストン（または拡張可能管）２４および選択的に逆流防止用の逆止弁６を既存の構造物発泡成形機に取付ける必要があるだけである。
【００５１】
（オプション５）
図５はオプション１の別の変形である。違いは、２次アキュムレータが追加されておらず、遮断弁の代わりに逆流防止用の逆止弁８が主アキュムレータ１０とギアポンプ７との間に用いられていることである。逆流防止用の逆止弁８は溶融樹脂の流れを１方向に制限する、すなわち、ギアポンプ７から主アキュムレータ１０へ流すがその逆方向には流さないので、一定のバレル圧力を用いてスクリュの連続回転が実現できる。これによって既存のシステムへ修正が簡単になる。しかしながら、ギアポンプ７の下流において高圧サージが発生する可能性があるため、ギアポンプ７が破損しやすいという恐れがある。主アキュムレータ１０内の射出圧力を低くする必要が発生する可能性がある。更に、射出量の制御がより困難になる。
【００５２】
（オプション６）
図６はオプション３の変形である。違いは２次アキュムレータ１５と主アキュムレータ１０の間に、遮断弁の代わりに逆流防止用の逆止弁８が用いられていることである。逆流防止用逆止弁８の一方向に流す特性により、射出および成形動作中に、バルブ動作の厳密なタイミング制御なしに、比較的に簡単にスクリュの連続回転が実現できる。
【００５３】
（オプション７）
図７は別のシステム構成を示す。他のオプションに示されるように２つの異なるアキュムレータをギアポンプの後段に用いるのではなく、２つの互換性のある２つのアキュムレータ１０および１８、および金型ユニット１２および２０をギアポンプ７の後段に取付け、各アキュムレータ−金型ユニットを交代で用いることができる。第１のアキュムレータ１０が開放された遮断弁９を介してギアポンプ７から材料を受け取るときは、別のアキュムレータ１８に取付けられた別の遮断弁１７は閉じられている。アキュムレータ１０内に必要な量の材料が蓄積されると、遮断弁９が閉じられ、同時に別の遮断弁１７が開放されてポリマー／ガス混合物の流れを別のアキュムレータ１８に蓄積させる。この別のアキュムレータへの蓄積プロセス中は、射出（または成形充填）は第１の成形系で行われる。言い換えれば、第１ノズル遮断弁１３が開放され、アキュムレータ１０に蓄積された発泡可能なポリマー／ガス混合物は油圧系１１において高圧下で金型１２へ射出される。金型の充填が行われると、ノズル遮断弁１３が閉じられ、アキュムレータ１０はポリマー／ガス混合物を受け取る準備が整う。成形部品１４は冷却されると、排出される。一方、別のアキュムレータ１８で蓄積が行われると、別の遮断弁１７は閉鎖され、同期して第１の遮断弁９が開放される。同時に、別のノズル遮断弁２１が開放され、別の成形系において射出および成形動作が行われる。この交互の蓄積および射出が連続して行われる。ポリマー／ガス混合物の量はこれらの２系統の成形系の射出量に基づく回転速度と、所要の冷却時間とによって制御することができる。このオプションのもう１つの構成では、３以上のアキュムレータおよび金型ユニットを用いることができる。
【００５４】
（オプション８）
図８はオプション７の別の変形を示す。違いは、多重成形系に、バイパスアキュムレータが追加的に用いられることである。ギアポンプとバイパスアキュムレータを用いて可塑化スクリュの連続回転と一貫したガス注入の実現を促進する。
【００５５】
（オプション９）
図９はオプション７の別の変形を示す。違いは、押出バレル１と主アキュムレータ１０および１８との間にギアポンプが追加されていないことである。代わりに、アキュムレータが取付けられている。この場合も、可塑化スクリュの連続回転と一貫したガス注入は、遮断弁９および１７の開閉制御によって実現可能である。このオプションを用いることによって、既存システムへのレトロフィットのための修正が簡単になる。
【００５６】
（オプション１０）
図１０は、オプション１の変形であり、金型の中に単一の大型キャビティまたは複数のキャビティを有する、多重アキュムレータおよび単一成形系のオプションである。複数キャビティ金型の場合は、アキュムレータ１０および１８と金型キャビティの両方を順次に充填することができ、また、可塑化スクリュの連続回転および一貫したガス注入が容易に達成可能である。大型キャビティの金型の場合は、多重アキュムレータによって順次に射出を行う必要がある場合がある。ギアポンプ７により押出バレル１内の圧力を維持することが容易である。
【００５７】
（オプション１１）
図１１はオプション１０の変形であり、金型の中に単一の大型のキャビティまたは複数のキャビティを有する多重アキュムレータおよび単一成形系のオプションである。違いは、多重成形系のためにバイパスアキュムレータが追加的に用いられることである。ギアポンプとバイパスアキュムレータが用いられて可塑化スクリュの連続回転および一貫したガス注入の達成を促進する。大型キャビティの金型の場合は、多重アキュムレータによって同期的に、または順次に射出を行うことができる。同期的に射出を行う場合であっても、アキュムレータは順次に充填することができ、２次アキュムレータ（油圧ピストン、バネ荷重ピストン、または拡張可能な管）２３が、射出時に溶融樹脂を収容する助けをし、押出スクリュの連続回転および一貫したガス注入が実現できる。
【００５８】
（オプション１２）
図１２はオプション１０の変形を示す。違いは、押出バレル１とラインアキュムレータ１０および１８との間にギアポンプが追加されていないことである。代わりに、アキュムレータが取付けられている。この場合でも、可塑化スクリュの連続回転と一貫したガス注入が、遮断弁９および１７の閉制御により、実現可能である。既存のシステムにレトロフィットするための修正は、このオプションを用いると簡単である。
【００５９】
なお、上述のすべてのオプションにおいて、１つの装置を他の装置（すなわち、ギアポンプの代わりに逆止弁、油圧ピストンの代わりにバネ荷重ピストン、または単一アキュムレータおよび成形ユニットの代わりに多重アキュムレータおよび成形ユニット）で代用可能であることについて、特段の記述がなされていない場合でも、これらの代替装置はすべての本発明および明細書の範囲に含まれる。
【００６０】
（実施例）
一連の臨界実験を行い、本発明に基づくこの技術の検証を行った。構造物発泡成形においてＨＤＰＥがもっとも広く用いられているという理由から、ＨＤＰＥ（Ｈ５５３４，  Ｅｑｕｉｓｔａｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を、プラスチック材料として選択した。臨界実験ではタルクとＮ２をそれぞれ核生成剤および発泡剤として用いた。タルクサイズ、タルク含有量およびＮ２含有量をそれぞれ表１に示すように変化させて合計２１組の実験を実施した。タルクサイズの影響を調べるために、２種類のサイズのタルク（０．８ミクロンおよび２．５ミクロン）を使用した。タルク含有量は０．１％〜１．０％の間で変化させ、Ｎ２含有量は、０．１％〜０，５％の範囲で（Ｎ２の溶解度を考慮して相対的に低いレベルで）変化させた。
【００６１】
臨界実験の結果は図１３に示すように非常に肯定的なものであった。タルクサイズ、タルク含有量、Ｎ２含有量のすべての組み合わせについて、非常に均一に分散された微細セル構造が、構造物発泡体の体積のいずれにおいても、良好に取得された。タルクをまったく使用しなかった場合においてさえも、セル密度は１０４〜１０５セル／ｃｍ３の範囲と相対的に低かったものの、セル構造は非常に均一であった。しかし、タルクを添加すると、セル密度は劇的に向上し、１０５〜１０７セル／ｃｍ３の範囲になり、セル構造はさらに均一であった。特に、０．１％のタルク含有量であっても、Ｎ２含有量が０．２％超である場合は、セル密度は１０６より高くなった。これは、本発明を用いて、タルク粒子を適切に分散することによって、また溶融樹脂中にガスを均一に溶解することによって、異種セル核形成機構が適切に用いられている場合は、構造物発泡体のセルモルフォロジが有意に改善されること示す。たとえタルク粒子を添加しても、注入されたＮ２ガスがポリマー溶融樹脂内に均一に溶解しなかったため、異種核形成機構が既存の構造物発泡成形システムでは適切に機能しなかったことは明らかである。
【００６２】
タルク含有量が増加するにしたがって、セル密度が増加したが、一定のポイントで、タルク含有量が増加しても、セル密度がそれ以上増加しなかったことが観察された。タルクサイズが変化するにしたがって、セル核生成挙動は全体的に変化した。タルクサイズを２．５ミクロンから０．８ミクロンに低減すると、タルク粒子の合計数が大規模に増加するが、セル密度は、タルク粒子の数に比例して増加することはなかった。表面積が小さいことと、より小さい粒子（０．８ミクロン）は潜在的に分離する傾向があるため、２つのタルク粒子によるセルの核生成挙動は、Ｎ２の含有量が変化するにつれて、非常に異なるものであった。しかし、全体としては、両方のケースとも、発泡剤が増加されるとセル密度は増加した。これらの結果はタルクサイズ、タルク含有量、および発泡剤（Ｎ２）は、本発明に基づいて製造された構造ＨＤＰＥ発泡体のセル密度に有意な影響を与えることを示すものである。
【００６３】
射出成形構造物発泡体のセルの核生成のこれらすべての結果は、発明者等の実験室で、圧力降下率の低い金型を用い、同様のプラスチック、同様の核生成剤、および同様の発泡剤を用いて得られた押出発泡体の結果に非常に類似している。これは、本発明のセルの核生成機構は上述の従来の押出発泡成形におけるそれらの機構と正確に同じものであることを強く示すものである。
【００６４】
金型キャビティの体積を固定した場合に、主アキュムレータ内のポリマー／ガス混合物の射出量を制御することによって空隙率が変化した。タルクとＮ２の含有量を固定した各グループの実験については、１０％〜６０％の範囲において各種の空隙率が良好に達成でき、既存の構造物発泡体にみられるような、大型のガスポケットの形成や不均一のセル構造はなかった。射出量を低くすることによって、空隙率の増加とともにセルサイズが大きくなったが、非常に均一なセル構造が得られた。これは、この技術から、大型のガスポケットまたは不均一なセル構造を形成することなく、最大６０％の非常に高い空隙率を得ることが可能であることを示すものである。したがって、高い空隙率であっても、本技術を用いることによって、大型ガスポケットの形成による不良構造物発泡体製品のスクラップ／リサイクル率を皆無にすることができる。
【００６５】
セルモルフォロジは時間に対して一貫して観察された。数時間の間の結果では変化がなかった。これは、注入されたＮ２がポリマー（ＨＤＰＥ）溶融樹脂中に良好に分散され、それによって、既存の構造物発泡体で一般に観察される、溶解していないＮ２による、製品品質および処理条件の非定常挙動が本技術を用いることにより完全に消滅したことを意味する。
【００６６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１はシステム構成オプション１を示す概略図である。
【図２】図２はシステム構成オプション２を示す概略図である。
【図３】図３はシステム構成オプション３を示す概略図である。
【図４】図４はシステム構成オプション４を示す概略図である。
【図５】図５はシステム構成オプション５を示す概略図である。
【図６】図６はシステム構成オプション６を示す概略図である。
【図７】図７はシステム構成オプション７を示す概略図である。
【図８】図８はシステム構成オプション８を示す概略図である。
【図９】図９はシステム構成オプション９を示す概略図である。
【図１０】図１０はシステム構成オプション１０を示す概略図である。
【図１１】図１１はシステム構成オプション１１を示す概略図である。
【図１２】図１２はシステム構成オプション１２を示す概略図である。
【図１３】図１３は本発明により製造されたＨＤＰＥ構造物発泡体の、様々なタルクサイズ、タルク含有量、およびＮ２含有量における、セル密度を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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