(57)【要約】低吸水率を有する発泡体を、熱可塑性エラストマー発泡体材料及びその形成方法と共に提供する。幾つかの具体例においては、ＴＰＥ発泡体は低吸水率を有する。微孔質発泡体を含む。加工条件（例えば、特に発泡剤のタイプ及び含量、ダイ幾何学的形状、出口融解温度）を制御して、低吸水率のような望ましい特性を有する発泡体を製造してよい。
2005536596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性エラストマーを含み、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する発泡体物品であって、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まない発泡体物品。
【請求項２】
前記完全水中吸水率は約２５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項３】
前記完全水中吸水率は約１０×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項４】
前記完全水中吸水率は約５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項５】
前記発泡体密度は約０．３０グラム／立方センチメートル〜約０．７０グラム／立方センチメートルである、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項６】
前記完全水中吸水率は約３５％未満である、請求項５に記載の発泡体物品。
【請求項７】
前記完全水中吸水率は約５％未満である、請求項５に記載の発泡体物品。
【請求項８】
前記発泡体密度は約０．３５グラム／立方センチメートル〜約０．６０グラム／立方センチメートルである、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項９】
前記完全水中吸水率は約３５％未満である、請求項８に記載の発泡体物品。
【請求項１０】
前記完全水中吸水率は約５％未満である、請求項８に記載の発泡体物品。
【請求項１１】
前記発泡体密度は約０．４０グラム／立方センチメートル〜約０．５０グラム／立方センチメートルである、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項１２】
前記完全水中吸水率は約３５％未満である、請求項１１に記載の発泡体物品。
【請求項１３】
前記完全水中吸水率は約５％未満である、請求項１２に記載の発泡体物品。
【請求項１４】
前記発泡体物品は微孔質材料である、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項１５】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約１００ミクロン未満を有する、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項１６】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約８０ミクロン未満を有する、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項１７】
前記熱可塑性エラストマーは熱可塑性加硫物である、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項１８】
前記発泡体物品は残留化学的発泡剤または化学的発泡剤の副産物を本質的に含まない、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項１９】
前記発泡体物品はガスケット、シールまたはウエザーストリップである、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項２０】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない、請求項１に記載の発泡体物品。
【請求項２１】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された共押出し済みコーティング層を含まない、請求項２０に記載の発泡体物品。
【請求項２２】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された疎水性コーティング層を含まない、請求項２０に記載の発泡体物品。
【請求項２３】
前記発泡体物品はアクリル変性ＰＴＦＥを実質的に含まない、請求項１に記載の物品。
【請求項２４】
前記発泡体物品はＵ−試験吸水率０．５％以下を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項２５】
熱可塑性エラストマーを含み、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する発泡体物品であって、前記熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含み、前記発泡体物品は、前記第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを有する溶融強度増強添加剤を実質的に含まない、発泡体物品。
【請求項２６】
前記完全水中吸水率は約２５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項２７】
前記完全水中吸水率は約１０×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項２８】
前記完全水中吸水率は約５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項２９】
前記発泡体密度は約０．３０グラム／立方センチメートル〜約０．７０グラム／立方センチメートルである、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３０】
前記完全水中吸水率は約３５％未満である、請求項２９に記載の発泡体物品。
【請求項３１】
前記完全水中吸水率は約５％未満である、請求項２９に記載の発泡体物品。
【請求項３２】
前記発泡体密度は約０．４０グラム／立方センチメートル〜約０．５０グラム／立方センチメートルである、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３３】
前記発泡体物品は微孔質材料である、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３４】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約１００ミクロン未満を有する、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３５】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約８０ミクロン未満を有する、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３６】
前記熱可塑性エラストマーは熱可塑性加硫物である、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３７】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項３８】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された共押出し済みコーティング層を含まない、請求項３７に記載の発泡体物品。
【請求項３９】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された疎水性コーティング層を含まない、請求項３７に記載の発泡体物品。
【請求項４０】
前記発泡体物品はＵ−試験吸水率０．５％以下を有する、請求項２５に記載の発泡体物品。
【請求項４１】
熱可塑性エラストマーを含み、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する発泡体物品であって、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない発泡体物品。
【請求項４２】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された共押出し済みコーティング層を含まない、請求項４１に記載の発泡体物品。
【請求項４３】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された疎水性コーティング層を含まない、請求項４１に記載の発泡体物品。
【請求項４４】
前記完全水中吸水率は約２５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項４１に記載の発泡体物品。
【請求項４５】
前記完全水中吸水率は約５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項４１に記載の発泡体物品。
【請求項４６】
前記発泡体密度は約０．３０グラム／立方センチメートル〜約０．７０グラム／立方センチメートルである、請求項４１に記載の発泡体物品。
【請求項４７】
前記完全水中吸水率は約３５％未満である、請求項４６に記載の発泡体物品。
【請求項４８】
前記完全水中吸水率は約５％未満である、請求項４６に記載の発泡体物品。
【請求項４９】
前記発泡体物品はＵ−試験吸水率０．５％以下を有する、請求項４１に記載の発泡体物品。
【請求項５０】
熱可塑性エラストマーを含み、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する発泡体物品であって、前記熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含み、前記発泡体物品は、前記第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない、発泡体物品。
【請求項５１】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された共押出し済みコーティング層を含まない、請求項５０に記載の発泡体物品。
【請求項５２】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された疎水性コーティング層を含まない、請求項５０に記載の発泡体物品。
【請求項５３】
前記完全水中吸水率は約２５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項５０に記載の発泡体物品。
【請求項５４】
前記完全水中吸水率は約５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項５０に記載の発泡体物品。
【請求項５５】
前記発泡体密度は約０．３０グラム／立方センチメートル〜約０．７０グラム／立方センチメートルである、請求項５０に記載の発泡体物品。
【請求項５６】
前記完全水中吸水率は約３５％未満である、請求項５５に記載の発泡体物品。
【請求項５７】
前記完全水中吸水率は約５％未満である、請求項５５に記載の発泡体物品。
【請求項５８】
前記発泡体物品はＵ−試験吸水率０．５％以下を有する、請求項５０に記載の発泡体物品。
【請求項５９】
熱可塑性エラストマーを含むポリマー材料を押出機中で加工することと；
窒素を含む発泡剤を前記押出機中の前記ポリマー材料中に導入することと；
を含む方法。
【請求項６０】
前記ポリマー材料は熱可塑性加硫物である、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記発泡剤は本質的に窒素からなる、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記発泡剤は窒素及び少なくとも１種の第２のガスを含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
前記第２のガスは二酸化炭素である、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
前記ポリマー材料は残留化学的発泡剤または化学的発泡剤の副産物を本質的に含まない、請求項５９に記載の方法。
【請求項６５】
発泡体物品を押出すことをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６６】
前記発泡体物品は微孔質材料である、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約１００ミクロン未満を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約８０ミクロン未満を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６９】
前記発泡体物品は、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項７０】
前記発泡体物品は、完全水中吸水率２５×［（１−Ａ）／Ａ］以下を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項７１】
前記発泡体物品は、完全水中吸水率５×［（１−Ａ）／Ａ］以下を有する、請求項６５に記載の方法。
【請求項７２】
周囲条件下でガスである発泡剤を使用して、熱可塑性エラストマー発泡体材料をポリマー押出し装置から押出すことと、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する材料を回収することと、を含む方法。
【請求項７３】
前記完全水中吸水率は約２５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記完全水中吸水率は約１０×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項７２に記載の方法。
【請求項７５】
前記完全水中吸水率は約５×［（１−Ａ）／Ａ］以下である、請求項７２に記載の方法。
【請求項７６】
熱可塑性エラストマーを含み、Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する発泡体物品であって、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない発泡体物品。
【請求項７７】
前記Ｕ−試験吸水率は０．３％以下である、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項７８】
前記Ｕ−試験吸水率は０．１％以下である、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項７９】
前記Ｕ−試験吸水率は０．０５％以下である、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８０】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約１００ミクロン未満を有する、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８１】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約８０ミクロン未満を有する、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８２】
前記熱可塑性エラストマーは熱可塑性加硫物である、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８３】
前記熱可塑性加硫物はポリプロピレン及び完全架橋済みＥＰＤＭを含む、請求項８２に記載の発泡体物品。
【請求項８４】
前記発泡体物品は残留化学的発泡剤または化学的発泡剤の副産物を本質的に含まない、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８５】
前記発泡体物品はガスケット、シールまたはウエザーストリップである、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８６】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された共押出し済みコーティング層を含まない、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８７】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された疎水性コーティング層を含まない、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８８】
前記発泡体物品はアクリル変性ＰＴＦＥを実質的に含まない、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項８９】
前記熱可塑性エラストマーは６０ショアーＡ未満のデュロメータを有する、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項９０】
前記熱可塑性エラストマーは４５ショアーＡ未満のデュロメータを有する、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項９１】
前記発泡体物品は、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する、請求項７６に記載の発泡体物品。
【請求項９２】
Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品であって、前記熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含み、前記発泡体物品は、前記第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない、発泡体物品。
【請求項９３】
前記Ｕ−試験吸水率は０．３％以下である、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項９４】
前記Ｕ−試験吸水率は０．１％以下である、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項９５】
前記Ｕ−試験吸水率は０．０５％以下である、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項９６】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約１００ミクロン未満を有する、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項９７】
前記発泡体物品は平均気泡サイズ約８０ミクロン未満を有する、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項９８】
前記熱可塑性エラストマーは熱可塑性加硫物である、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項９９】
前記熱可塑性加硫物はポリプロピレン及び完全架橋済みＥＰＤＭを含む、請求項９８に記載の発泡体物品。
【請求項１００】
前記発泡体物品は残留化学的発泡剤または化学的発泡剤の副産物を本質的に含まない、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０１】
前記発泡体物品はガスケット、シールまたはウエザーストリップである、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０２】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された共押出し済みコーティング層を含まない、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０３】
前記発泡体物品は、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された疎水性コーティング層を含まない、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０４】
前記熱可塑性エラストマーは６０ショアーＡ未満のデュロメータを有する、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０５】
前記熱可塑性エラストマーは４５ショアーＡ未満のデュロメータを有する、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０６】
前記発泡体物品は、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する、請求項９２に記載の発泡体物品。
【請求項１０７】
６０ショアーＡ未満のデュロメータを有する熱可塑性エラストマーを押出機中で加工することと；
物理的発泡剤をポリマー材料中に導入して、前記物理的発泡剤と前記ポリマー材料との混合物を前記押出機中で形成することと；
前記物理的発泡剤とポリマー材料との混合物を押出して押出物を形成することと；
該押出物からガスケット、シールまたはウエザーストリップを形成することと；
を含む方法。
【請求項１０８】
熱可塑性エラストマー発泡体材料をポリマー押出し装置から押出すことと；
Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する前記熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を回収することと；を含み、前記発泡体物品は、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない、方法。
【請求項１０９】
熱可塑性エラストマー発泡体材料をポリマー押出し装置から押出すことと；
Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する前記熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を回収することと；を含み、前記熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含み、前記発泡体物品は、前記第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する前記発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ポリマー発泡体、より詳細には、熱可塑性エラストマー発泡体材料及びその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー発泡体材料は周知であり、典型的には、溶融したポリマー流の中に物理的発泡剤を導入し、発泡剤をポリマーと混合し、混合物を大気中に押出しながら混合物を成形することによって製造する。大気条件にさらすことで、発泡剤はガス化し、それによってポリマー中に気泡を形成する。幾つかの条件下で、気泡を分離したままにすることができ、独立気泡発泡材料が生じる。他の典型的にはより激しい発泡条件下で、気泡は破壊するかまたは相互連結され、連続気泡材料が生じる。物理的発泡剤の代替物として化学的発泡剤（ＣＢＡ）を使用でき、これはポリマー材料中で化学分解を行い、ガスの形成を引き起こす。微孔質発泡体材料は、小さな気泡サイズ及び高い気泡密度を有することを特徴とする発泡体材料のクラスである。
【０００３】
米国特許第3,796,779号（Greenberg；１９７６年３月１２日）は、溶融プラスチックの流動流れ中にガスを射出し、膨張させて、発泡体を製造することを説明している。説明されている手法は、典型的には、プラスチック内部に比較的に大きな空隙または気泡を生成する。単位体積の材料当りの空隙または気泡の数は、典型的にはこの手法によれば比較的に小さく、しばしば材料は、材料全体にわたる気泡の不均一分布を示す。
【０００４】
米国特許第4,473,665号（Martini-Vvedensky, et al.；１９８４年９月２５日）は、直径約１００ミクロン未満の気泡を有する発泡ポリマーの製造方法を説明している。Martini-Vvedensky, et al.の手法においては、材料前駆体を発泡剤で飽和させ、材料を高圧下に置き、圧力を急速に下げて発泡剤を核形成させ、気泡の形成を可能にする。材料を次に急速に凍結させて、微細気泡の所望の分布を維持する。
【０００５】
米国特許第5,158,986号（Cha, et al.；１９９２年１０月２７日）は、発泡剤として超臨界流体を使用した微細気泡ポリマー材料の形成を説明している。Cha, et al.のバッチ法においては、プラスチック物品を超臨界流体中に圧力下である時間沈め、次に速やかに周囲条件に戻して溶解度変化及び核形成を引き起こす。連続法においては、ポリマーシートを押出し、次に超臨界流体の容器中で高圧でローラにかけ、次いで速やかに周囲条件にさらす。別の連続法においては、超臨界流体で飽和させた溶融したポリマー流を作る。流れを急速に加熱し、結果として生じる熱力学的不安定性（溶解度変化）は核形成のサイトを作り出し、同時に系を圧力下に維持して、気泡の大幅な成長を防ぐ。材料を次にモールドキャビティ中に射出し、モールドキャビティ中では圧力を下げ、気泡を成長させる。
【０００６】
ポリマー発泡体材料は、ガスケット、靴底及び他のエネルギー吸収耐衝撃構造（energy absorbing impact structure）を含む多くの様々な用途において使用してよい。特に、熱可塑性エラストマー類（ＴＰＥｓ）は、そのエネルギー吸収特性、並びに加工性が理由となって、こうした用途において使用されてきた。ＴＰＥｓは硬質熱可塑性相及び軟質エラストマー相を有し、従って、加硫ゴムと軟質プラスチックスとの間にあるＴＰＥｓ特性を与える。ＴＰＥｓはまた、加工助剤及びエキステンダーとして働きＴＰＥのゴム様特性を向上させる鉱油及び／または粒子状充填剤を含んでよい。
【０００７】
特定のガスケット用途のような幾つかの用途においては、ポリマー材料が低レベルの吸水率を示すことが望ましいと思われる。しかしながら、ＴＰＥ発泡体、特に低密度ＴＰＥ発泡体は水を吸収することがあり、従って、こうした用途においては使用が制限されることがある。
【０００８】
典型的な従来技術のＴＰＥ発泡体は、固有の連続気泡構造の結果として水を吸収することがある。連続気泡構造は多数のファクターから生じ得る。まず、ＴＰＥが粘度低下剤の例えば鉱油を含む場合、粘度低下は、低い押出圧力及びダイの出口での気泡膨張に耐え、独立気泡構造を維持するには不十分な溶融強度を生じる。第２に、典型的なＴＰＥｓ中の異なる材料相間の低分子レベル接着は、独立気泡構造を維持するために必要なもの未満に材料の溶融強度を低下させる傾向がある応力集中の領域を生じる。最後に、発泡プロセスの最中、特により低い発泡体密度で、粒子状アグロメレート及び低分子レベル接着の領域は気泡破壊を引き起こし得、大きな連結した気泡構造の形成を生じる。
【０００９】
発泡体材料の表面及び全体にわたる連続気泡構造は、適切な駆動力の例えば毛管作用または圧力差の下で水が吸収されることを可能にする経路を生成し得る。吸収された水の全量は、構造中の気泡間の連結の量及び気泡の体積に依存する。
【００１０】
吸水率を低下させるために、場合によっては、従来のＴＰＥ発泡体は、充実スキン層と共に共押出されてきた及び／または疎水性化学コーティング層でコーティングされてきた。しかしながら、共押出し済み及びコーティング済みの製品は製造するのが高価である。他の手法においては、溶融強度増強添加剤（例えば、フッ素化ポリマーの例えばアクリル変性ＰＴＦＥ）をＴＰＥ組成物に加えることによってＴＰＥの融解張力（melt tension）を増大させることによって、吸水率を低下させてきた。しかしながら、このような添加剤を加えることも生産費を増大させ、加工を複雑にすることがある。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、熱可塑性エラストマー発泡体材料及びその形成方法を提供する。幾つかの具体例においては、ＴＰＥ発泡体は低吸水率を有する。
１態様においては、本発明は一連の発泡体物品を提供する。１具体例においては、完全水中吸水率（complete submersion water absorption）４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル（g/cc）単位）である。］を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を提供する。発泡体物品は、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まない。
【００１２】
別の具体例においては、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を提供する。熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含む。発泡体物品は、第１のポリマータイプと異なるポリマータイプの溶融強度増強添加剤を実質的に含まない。
【００１３】
別の具体例においては、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を提供する。発泡体物品は、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない。
【００１４】
別の具体例においては、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を提供する。熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含む。発泡体物品は、第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない。
【００１５】
別の具体例においては、Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を提供する。発泡体物品は、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない。
【００１６】
別の具体例においては、Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を提供する。熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含む。発泡体物品は、第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない。
【００１７】
別の態様においては、本発明は一連の方法を提供する。１具体例においては、熱可塑性エラストマーを含むポリマー材料を押出機中で加工することと；窒素を含む発泡剤を押出機中のポリマー材料中に導入することと；を含む方法を提供する。
【００１８】
別の具体例においては、周囲条件下でガスである発泡剤を使用して、熱可塑性エラストマー発泡体材料をポリマー押出し装置から押出すことと、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］以下［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）である。］を有する材料を得ることと、を含む方法を提供する。
【００１９】
別の態様においては、６０ショアーＡ未満のデュロメータを有する熱可塑性エラストマーを押出機中で加工することと、物理的発泡剤をポリマー材料中に導入して、物理的発泡剤とポリマー材料との混合物を押出機中で形成することと、を含む方法を提供する。この方法は、物理的発泡剤とポリマー材料との混合物を押出して押出物を形成することと；押出物からガスケット、シールまたはウエザーストリップを形成することと；をさらに含む。
【００２０】
別の態様においては、熱可塑性エラストマー発泡体材料をポリマー押出し装置から押出すことと、Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を回収することと、を含む方法を提供する。発泡体物品は、フッ素を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない。
【００２１】
別の態様においては、熱可塑性エラストマー発泡体材料をポリマー押出し装置から押出すことと、Ｕ−試験吸水率０．５％以下を有する熱可塑性エラストマーを含む発泡体物品を回収することと、を含む方法を提供する。熱可塑性エラストマーは、第１のポリマータイプを含む熱可塑性相を含む。発泡体物品は、第１のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まず、吸水率を制限する発泡体物品の表面に形成された補助層を含まない。
【００２２】
本出願の主題は、場合によっては、相互に関係のある製品、特定の問題に対する他の解決、及び／または単一のシステムまたは物品の複数の様々な使用を含むことがある。本発明の他の利点、特徴、及び使用は、本発明の非限定具体例の以下の詳細な説明を添付図面と共に検討することによって明瞭になろう。添付図面は概略であり、正確な縮尺率で描くことを意図してはいない。図においては、様々な図中に示す各々の同一のまたはほぼ同一の構成要素を単一の符号によって表わす。理解しやすくするため、全ての図において全ての構成要素に標識を付けてあるわけではないし、当業者が本発明を理解するために図示する必要がない場合、本発明の各具体例の全ての構成要素を示すわけではない。本明細書及び参考のために引用する文書が矛盾する開示を含む場合、本明細書が支配するものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下の文書を、本明細書において全ての目的で参考のためにその全体を引用する。
１９９８年３月５日に公開された"Method and Apparatus for Microcellular Polymer Extrusion"と称するBurnham, et al.による国際特許公開第WO 98/08667号；
１９９９年７月１日に公開された"Microcellular Foam Extrusion/Blow Molding Process and Article Made Thereby"と称するAnderson, et al.による国際特許公開第WO 99/32544号；及び
２０００年５月１１日に公開された"Molded Polymeric Material Including Microcellular, Injection-Molded, and Low-Density Polymeric Material"と称するPierick, et al.による国際特許公開第WO 00/26005号。
【００２４】
本発明は、ポリマー発泡体を含む一連の手法及び物品を提供する。１態様においては、本発明は、発泡形成条件を下記に説明するように適応させることによって、予想外に低い吸水率特性をポリマー発泡体中に実現できるという発見を含む。特に驚くべき点は、従来のＴＰＥｓ発泡体が、典型的には、許容不可能な程に高い吸水率を生じる連続気泡構造を有するという事実を考慮すると、押出し熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）ポリマー発泡体中の低吸水率の実現である。
【００２５】
本発明に関連して、“完全水中吸水率”は、例えばＡＳＴＭ  Ｄ  １０５６セクション４２〜４８に従って、試料全体を高真空下で水中に完全に浸漬することによって測定する。浸漬の前後に試料を秤量する。吸水率は、試料の重量のパーセント増大によって定義する。本明細書において説明する吸水率の場合、試料の端部を含め試料全体を水中に浸漬する。本明細書において使用する手法は、試料全体を完全には浸漬しない手法の例えば試料端部を水から出たままにする下記に説明するＵ−試験吸水率とは区別すべきである。試料端部を水から出たままにするこのような手法は、試料端部によって気泡構造中に吸収されると思われる水を説明していない（例えば、選択的に沈めた物品の表面が疎水性物質を用いて処理されている場合に、より低い値はより低くなるかもしれない）ので、より低い吸水率値を有する傾向を有する（特に、連続気泡発泡体の場合）。
【００２６】
本発明に関連して、“Ｕ−試験吸水率”は、北米ＯＥＭ（例えばフォード社のＷＳＢ−Ｍ２Ｄ１８９−Ａ及びクライスラー社のＭＳ−ＡＫ８７）の試験仕様書において一般に説明されているように、試料端部は水から出たまま“Ｕ”形状で水中に試料を浸漬することによって測定する。浸漬の前後に試料を秤量し、Ｕ−試験吸水率をそれぞれの重量から計算する。本明細書において使用する“Ｕ−試験吸水率”を測定するための具体的な手順は、上記に言及した試験仕様書の結果に影響しないような小さな修正を含む。総試料長さは２５０mmであり、各端部で２５mmが水から出たままである。１７kPa絶対の真空を５分間維持し、続いて５分間大気圧にする。Ｕ−試験吸水率を次の通り計算する。
ＷＡ（％）＝［（Ｗｆ−Ｗｉ）／Ｗｉ］／０．８×１００％
［式中、Ｗｆ及びＷｉはそれぞれ最終及び初期重量であり、０．８の係数は水中に沈められた試料の割合を表す。］。
【００２７】
本発明の発泡体は、低完全水中吸水率及び／または低Ｕ−試験吸水率を特徴とする低吸水率特性を示すことができることが見い出された。本明細書において使用する“吸水率”は、“完全水中吸水率”及び“Ｕ−試験吸水率”の両方を指してよいことは理解できるはずである。
【００２８】
本発明の発泡体は、与えられた発泡体密度でまたは与えられた発泡体密度範囲にわたって、従来の発泡体よりも低い完全水中吸水率を有することが見い出された。具体的な潜水吸水率は、加工条件、ポリマー材料組成、及びポリマー発泡体密度を含む多数のファクターに依存する。加工条件を調節して、所望の吸水率値を提供してよい。完全水中吸水率は、発泡体密度の低下と共に増大することが観察された。密度と完全水中吸水率との間の数学的関係は、本発明のポリマー発泡体の完全水中吸水率を従来技術の発泡体と比較するために有用なことがある。特に、本発明の発泡体は、以下のもの以下の完全水中吸水率を有する。
Ｃ×［（１−Ａ）／Ａ］
［式中、Ａ＝発泡体密度（グラム／立方センチメートル単位）であり、Ｃは吸水率係数である。］。
【００２９】
幾つかの具体例においては、本発明のポリマー発泡体は、完全水中吸水率５０×［（１−Ａ）／Ａ］（すなわち、Ｃ＝５０）以下を有する。幾つかの具体例においては、本発明のポリマー発泡体は、完全水中吸水率４０×［（１−Ａ）／Ａ］（すなわち、Ｃ＝４０）以下を有する。他の具体例においては、ポリマー発泡体は、完全水中吸水率２５×［（１−Ａ）／Ａ］（すなわち、Ｃ＝２５）以下を有し；他の具体例においては、１０×［（１−Ａ）／Ａ］（すなわち、Ｃ＝１０）以下；他の具体例においては、５×［（１−Ａ）／Ａ］（すなわち、Ｃ＝５）以下である。
【００３０】
幾つかの具体例においては、本発明のポリマー発泡体は、０．５％以下という低いＵ−試験吸水率を有する。幾つかの具体例においては、ポリマー発泡体は、例えば０．３％、０．１％以下、またはさらに０．０５％未満というさらに低いＵ−試験吸水率を有する。場合によっては、Ｕ−試験吸水率は、０．０１％〜０．５％である。具体的なＵ−試験吸水率は、加工条件、ポリマー材料組成、及びポリマー発泡体密度を含む多数のファクターに依存する。加工条件を調節して、所望の吸水率値を提供してよい。
【００３１】
上記に説明した完全水中吸水率と密度との間の関係とは異なり、Ｕ−試験吸水率は一般に密度に依存しない。これは、部分的には、Ｕ−試験吸水率は一般に発泡体の連続気泡構造の程度に依存しないからであり（一般により高い密度で増大する）、というのは、この試験中、発泡体の端部は水中に浸漬しないからである。下記にさらに説明するように、Ｕ−試験吸水率は表面多孔性の量により依存する（密度に強く依存しない）。従って、Ｕ−試験吸水率と密度との間の関係は与えられていない。
【００３２】
本発明の発泡体とは異なり、下記にさらに説明するように、吸水率を低下させる別個の成分を用いて処理していないと本願発明者らが認識している従来技術の発泡体は、完全水中吸水率５０×［（１−Ａ）／Ａ］（すなわち、Ｃ＝５０）以上を有する。下記にさらに説明するように、吸水率を低下させる別個の成分を用いて処理していないと本願発明者らが認識している従来技術の発泡体は、Ｕ−試験吸水率値０．７％以上を有する。
【００３３】
図４は、上記に説明したＣ値での発泡体密度と完全水中吸水率との関係をグラフで示す。
吸水率を低下させる別個の成分を含む従来技術の発泡体は低吸水率を有することができることは理解できるはずである。このような別個の成分は、発泡体物品表面に形成された共押出し済み固体層または発泡体物品表面に形成された疎水性コーティング層としてよい。別個の成分はまた、ベースポリマー材料に加えてその溶融強度を増大させる添加剤としてよい（溶融強度添加剤は周知である）。幾つかの具体例においては、溶融強度増強添加剤はフッ素を含んでよい（例えば、アクリル変性フッ素化ポリマーまたはＰＴＦＥ）。他の場合には、溶融強度増強添加剤は、ベースポリマーの１成分のポリマータイプ（例えば、ＴＰＥの熱可塑性相）と異なるポリマータイプを含んでよい。典型的には、溶融強度添加剤はベースポリマー材料の総重量の５％未満の量で存在する。
【００３４】
有利に、本発明の発泡体は、上記に言及した別個の成分を使用する必要無しに低吸水率を実現できる。従って、幾つかの具体例においては、本発明の発泡体は、溶融強度増強添加剤を実質的に含まない。１具体例においては、発泡体は、ベースポリマーの１成分のポリマータイプと異なるポリマータイプを含む溶融強度添加剤を実質的に含まない。本明細書において使用する“ベースポリマー”は、ブレンドの連続相（例えば、ＴＰＥの熱可塑性相）、またはプラスチックの一次ポリマー成分を意味する。本明細書において使用する、第１のポリマー（例えばベースポリマー）に対して“異なるポリマータイプ”を有する第２のポリマー（例えば添加剤）は、第１のポリマーに対して異なる非炭化水素原子または原子の基を含む。例えば、第２の異なるポリマータイプは、ハロゲン化される可能性がある、すなわち、非炭化水素原子であるコリン（chorine）を含むか、または、第１のポリマー中に存在しない非炭化水素基の例えばエステル、エーテル、アミド、アミン等を含むことがある。例えば、ポリエステル類はＰＥＴ、ＰＢＴ、及びＰＣＴ（特に）を含むポリマータイプであり、この全てがエステル官能基を有し、ポリオレフィン類はポリプロピレン及びポリエチレンを含むポリマータイプであり、この全てが官能基を有しない。別の具体例においては、発泡体は、フッ素を含む溶融強度増強添加剤（例えば、アクリル変性フッ素化ポリマーまたはＰＴＦＥ）を実質的に含まない。別の具体例においては、発泡体は、ベース成分の主鎖と化学的に異なる主鎖を有するポリマー（すなわち、少なくとも幾つかの位置における異なる原子によって定義される主鎖）を含む溶融強度増強添加剤を実質的に含まない。
【００３５】
本明細書において使用する溶融強度増強添加剤は、ベースポリマーの１成分のポリマータイプ（例えば、ＴＰＥの熱可塑性相）と同じポリマータイプを含む添加剤を含まないことは理解できるはずである。例えば、ポリプロピレンを含む添加剤は、ポリプロピレン熱可塑性相を含むＴＰＥに加えた場合に、本明細書において定義する通り、溶融強度添加剤ではない。従って、幾つかの具体例においては、本発明の発泡体は、ベースポリマー材料のポリマー成分のうちの１つと同じポリマータイプを有する添加剤を含むことがあり、なおかつ溶融強度増強添加剤を含まないことがある。
【００３６】
幾つかの具体例においては、本発明の発泡体は、吸水率を制限する発泡体の表面に形成された材料の例えば疎水性コーティング層及び／または共押出し済み固体層を含まない（定義により、特定のダイ温度で本来的に形成された表面スキンを含まない）。しかしながら、本発明の特定の発泡体（この組の具体例における）はまた、発泡体の他の特性の例えば表面光沢、潤滑性または耐磨耗性を改良する層またはコーティングを含んでよいことは理解できるはずである。
【００３７】
上記に言及したように、本発明の発泡体は、与えられた発泡体密度でまたは与えられた発泡体密度範囲にわたって、従来の発泡体よりも低い吸水率を有する。場合によっては、本発明の発泡体は、発泡体密度約０．３０グラム／立方センチメートル〜約０．７０グラム／立方センチメートルを有する。この密度範囲にわたって、発泡体は、完全水中吸水率約３５％未満、約２０％未満、または約５％未満を有してよい。場合によっては、本発明の発泡体は、発泡体密度約０．３５グラム／立方センチメートル〜約０．６０グラム／立方センチメートルを有する。この密度範囲にわたって、発泡体は、完全水中吸水率約３５％未満、約２０％未満、または約５％未満を有してよい。場合によっては、本発明の発泡体は、発泡体密度約０．４０グラム／立方センチメートル〜約０．５０グラム／立方センチメートルを有する。この密度範囲にわたって、発泡体は、完全水中吸水率約３５％未満、約２０％未満、または約５％未満を有してよい。
【００３８】
本発明の１好適な組の具体例においては、下記にさらに説明するように、発泡体を熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）で製造する。しかしながら、アモルファス、半結晶性、または結晶性材料を含む他のタイプの熱可塑性ポリマー材料もまた本発明に従って使用してよいことは理解できるはずである。
【００３９】
熱可塑性エラストマーは、加硫ゴムと軟質プラスチックスとの間にある特性を有する材料の群であり、シール、ガスケット、ウエザーストリッピング、靴底、及び一般に可撓性部品のために使用されることが周知である。ＴＰＥｓは、各々それ自体の相及び軟化温度（Ｔｓ）を有する少なくとも２つ以上の混合したポリマー系を含むハイブリッド材料系である。ＴＰＥｓは、硬質熱可塑性相及び軟質エラストマー相で構成される。ＴＰＥの有用な温度は、それぞれ軟質相はＴｓを超え、硬質相はＴｓ未満であるような領域中に生じる。硬質相は、軟質相のポリマー鎖の運動を固定するかまたは制限するように働き、ＴＰＥの変形に対する耐性を生じる。硬質相の補強はそのＴｓを超えると消失し、ＴＰＥは未加硫熱硬化性ゴムと同じ一般的な仕方で成形することができる強粘液になる。そのＴｓ未満に冷却すると、硬質相は再凝固し、ＴＰＥは再度ゴム様になる。熱硬化性ゴムの化学架橋の不可逆的開裂とは異なり、硬質相Ｔｓを通る加熱及び冷却は可逆的であり、挙動が熱可塑性である。このような特性は、従来の熱硬化性ゴムの性能特性をＴＰＥｓに与え、これが剛性の熱可塑性物質であるかのように有利に成形または押出されることを可能にする。ＴＰＥｓは、ブロックまたはグラフトコポリマー類及びエラストマー／熱可塑性組成物を含んでよい。ＴＰＥｓは、Modern Plastics World Encyclopedia 2001, pp. B39-B40においてさらに説明されており、このページを、本明細書において参考のために引用する。
【００４０】
ＴＰＥ硬質相は単一のポリマーまたはポリマー類の組合せとしてよく、こうしたものとしては、スチレン系（例えば、ポリスチレン）、オレフィン系（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、架橋可能なポリオレフィン類、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、及びハロゲン化ポリマー類（例えば、ポリ塩化ビニル）が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００４１】
ＴＰＥ軟質相は、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、ニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、またはエチレン−プロピレン−ジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）としてよい。軟質相は、未架橋または部分的に若しくは完全に架橋済みでよい。本発明の微孔質ＴＰＥ構造は、架橋済みである場合に特に有利である。本明細書において使用する架橋済みは、ポリマー鎖の少なくとも５％は別のポリマー鎖と連結していることを意味する。架橋は、電子線照射、フリーラジカル発生、架橋剤、または加硫によることを含む様々な周知の機構によって成し遂げてよい。
【００４２】
好ましくは、ＴＰＥ材料は熱可塑性加硫物類（ＴＰＶｓ）である。一般に、ＴＰＶｓは架橋済み（完全にまたは部分的に）軟質相を含むＴＰＥｓである。ＴＰＶｓは通常、グラフト化済み及び架橋済みエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）またはエチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）コポリマー類、充填剤（しばしばタルク）及び鉱油を含むポリオレフィン樹脂（例えば、ポリプロピレン及び／またはポリエチレン）連続マトリックスを有する。１つの特に好ましいＴＰＶ材料は、ポリプロピレン熱可塑性相及び完全架橋済みＥＰＤＭ軟質相を有する。ＴＰＥ材料の例は、アドバンスト・エラストマー・システムズＬＰ（ＡＥＳ）（Advanced Elastomer Systems LP (AES)）によるサントプレン（Santoprene）、ＤＳＭによるサーリンク（Sarlink）、テクノール−エーペックス（Teknor-Apex）によるユニプレン（Uniprene）、ＪＳＲによるエクセリンク（Excelink）、ポリワン（PolyOne）によるフォープレン（Forprene）、サーモプラスチック・ラバー・システムズ（ＴＲＳ）（Thermoplastic Rubber Systems (TRS)）によるネクスプレン（NexPrene）、三井（Mitsui）によるミラストマー（Milastomer）及びマルチベース（Multibase）によるマルチプレン（Multiprene）という商品名で販売されるものである。ＴＰＥ及びＴＰＶの商品名及び供給者のより完全な一覧は、the Modern Plastics World Encyclopedia 2001, pp. F17-F18に見い出すことができる。
【００４３】
場合によっては、本発明の発泡体は、低デュロメータを有するＴＰＥ材料から製造してよい。従来の発泡を妨げる大きなパーセントの軟質相材料及び／または他の加工助剤が理由となって、従来の手法を使用してこのような低デュロメータ材料を発泡するのは特に困難であるか、または不可能でさえある。幾つかの具体例においては、本発明の発泡体は、６０ショアーＡ未満のデュロメータを有し；他の場合には、５５ショアーＡ未満；またはさらに４５ショアーＡ未満を有するＴＰＥ材料から製造してよい。場合によっては、最小ショアーＡ値は、例えば３５ショアーＡとしてよい。上記に説明したデュロメータ値を有するＴＰＥ発泡体は、気孔率少なくとも約１０％を有してよい。他の場合には、上記に説明したデュロメータ値を用いてさらに高い密度低下を実現してよく、これは例えば少なくとも約３０％、少なくとも約４５％、またはさらに少なくとも約６０％である。下記にさらに説明する加工条件を制御することによって、密度をある程度制御してよい。
【００４４】
有利に、低デュロメータを有するこうしたＴＰＥ材料は、下記にさらに説明するように物理的発泡剤を用いて加工してよい。こうした具体例においては、物品は残留化学的発泡剤または化学的発泡剤の副産物を実質的に含まないことができる。
【００４５】
本発明の発泡体はまた様々な他の成分を含んでよい。このような成分は、他のポリマー材料、充填剤、核形成剤、可塑剤、滑剤、着色剤または従来技術において周知の任意の他の添加剤若しくは加工助剤とすることができる。
【００４６】
本発明の発泡体は有利に、表面多孔性をほとんどまたは全く有せず、比較的に独立した気泡構造を有する。気泡構造中に流れ込み従って発泡体材料によって吸収されるための経路を水が有しないので、表面多孔性の欠如及び独立気泡構造は、水の吸収を制限する。場合によっては、本発明の発泡体は、例えば、約０．１〜３．０ミクロンの薄いスキンを有してよい。本発明の発泡体中に表面多孔性がほとんどまたは全く無いことは、上記に説明した低Ｕ−形状吸水率の一次要因であると考えられている。多孔性の欠如が理由となって、水は表面を通って構造中に吸収されることがない。比較的に独立した気泡構造も低Ｕ−形状吸水率に寄与することは理解できるはずである。表面多孔性がほとんどまたは全く無いこと及び比較的に独立した気泡構造の組合せは両方とも低完全水中吸水率を生じると考えられている。
【００４７】
場合によっては、本発明の発泡体が微孔質ポリマー材料であることが好ましいことがある。微孔質ポリマー材料は、平均気泡サイズ約１００ミクロン未満を有する。場合によっては、微孔質ポリマー材料は、平均気泡サイズ８０ミクロン未満、または５０ミクロン未満を有する。微孔質材料を、上記に言及した密度範囲、並びに上記に言及した範囲外の密度で製造してよい。微孔質材料の小さな気泡は吸水率を制限できることが観察された。
【００４８】
発泡体物品を様々な用途において使用してよい。適切な用途としては、低吸水率特性が望ましい用途の例えばガスケット、シールまたはウエザーストリップが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００４９】
ここから図１を参照すると、本発明の発泡体を製造するためのシステム６が概略で示される。押出機８は、バレル３２内部で回転してスクリューとバレルとの間の加工空間３５中のポリマー材料を下流方向３３に搬送するスクリュー３８を含む。詳細に図示しないが、スクリュー３８は、供給、移行、ガス射出（または拭い）、混合、及び計量区画を含んでよい。加工空間３５と流体連結し、バレル３２の下流端部３６に固定されたダイ３７を通して、ポリマー材料を押出す。下記にさらに説明するように、ダイ３７は、発泡体の押出物３９を所望の形状で形成するように構成されている。
【００５０】
押出しスクリューは、その上流端部で、スクリューをバレル３２内部で回転させる駆動モータ４０と動作可能に連結されている。バレル３２に沿って位置決めされているのは、任意に温度制御ユニット４２である。制御ユニット４２は電気ヒーターとすることができ、温度制御流体のための通路、及び／またはその他同様なものを含むことができる。ユニット４２を使用して、バレル内部のペレット化済み紛状または流体ポリマー材料の流れを加熱して融解を促進する及び／または流れを冷却して、粘度及び場合によっては発泡剤溶解度を制御することができる。温度制御ユニットは、バレルに沿って異なる位置で異なって動作することができ、すなわち、１つ以上の位置で加熱し、１つ以上の異なる位置で冷却する。任意の数の温度制御ユニットを提供することができる。また、押出しシステムが連結されているダイを加熱するように温度制御ユニットを供給することができる。
【００５１】
バレル３２は、ポリマー材料の前駆体を受け取るように組み立てられ配置されている。本明細書において使用する“ポリマー材料の前駆体”は、流体であるかまたは流体を形成でき、それに続いて硬化して発泡体物品を形成することができる全ての材料を含むことを意図している。典型的には、前駆体はポリマーペレットによって規定され、他の種の例えば加工助剤、充填剤及び核形成剤を含むことができる。適切なポリマー材料は、上記にさらに説明されている。
【００５２】
プレポリマー前駆体の導入は、典型的には、オリフィス４６を通して押出機バレルに供給されるペレット化済みポリマー材料を含むための標準的なホッパ４４を利用するが、前駆体は、オリフィスを通して射出され、例えば補助重合剤によってバレル内部で重合される流体プレポリマー材料とすることができる。本発明に関連して、ポリマー材料の流体流れをシステム中に確立することのみが重要である。スクリューが回転するにつれて、ホッパ４４からスクリューの供給区画中にペレットを受け取り、ポリマー加工空間３５中を下流方向に搬送する。押出しバレル３２からの熱及び回転するスクリューから生じる剪断力は、移行区画内部のペレットを軟化するように働く。典型的には、第１の計量区画の端部までに、軟化済みペレットはゲル化されており、すなわち、完全に結合して、エアポケットを実質的に含まない均一な流体流れを形成する。
【００５３】
本発明による発泡体製造は、好ましくは物理的発泡剤、すなわち、周囲条件下でガスである試剤を使用する。物理的発泡剤を使用するような具体例においては、押出機３０のバレル３２に沿っているのは物理的発泡剤の源５６と流体連通しているポート５４である。炭化水素類、クロロフルオロカーボン類、窒素、二酸化炭素、及びその他同様なもの、並びに混合物のような当業者には周知の広く様々な物理的発泡剤のいずれでも本発明に関連して使用でき、好適な具体例によれば、源５６は、発泡剤として二酸化炭素、若しくは窒素、またはこれらの混合物を提供する。超臨界流体発泡剤、特に超臨界二酸化炭素及び／または窒素が好ましい。周囲条件下でガスである発泡剤を使用した場合、０．２g／１０分以下のメルトフローの材料の場合でさえも押出し、射出成形及びブロー成形が容易に成し遂げられる範囲まで低下した粘度を有するポリマー材料及び発泡剤の単一相溶液が生成する。
【００５４】
幾つかの具体例においては、二酸化炭素を他の発泡剤の例えば窒素と組み合わせて使用し、他の具体例においては、二酸化炭素を単独で使用し、他の発泡剤は存在しない。他の具体例においては、他の発泡剤が発泡プロセスを大きく変更しない限りは、二酸化炭素を他の発泡剤と共に使用できる。窒素を使用する場合、同様に、これを単独で、または、発泡剤特性を増大させるか若しくは変化させる別の発泡剤（例えば二酸化炭素）と組み合わせて、または、発泡プロセスを大きく変化させない別の試剤と組み合わせて使用できる。
【００５５】
物理的発泡剤を利用する具体例においては、物品は残留化学的発泡剤または化学的発泡剤の副産物を実質的に含まないことができる。
圧力及び計量装置５８を典型的には発泡剤源５６とポート５４との間に提供する。装置５８を使用して、押出機内部のポリマー流中の発泡剤の量を制御して、発泡剤のレベルを特定のレベルで維持するように発泡剤を計量することができる。好適な具体例においては、装置５８は発泡剤の質量流量を計量する。発泡剤は一般にポリマー流及び発泡剤の約１５重量％未満である。
【００５６】
また、駆動モータ４０及び／またはギヤポンプの駆動機構（図示せず）と連結して発泡剤の計量をポリマー材料の流れとの関係において制御して、非常に精密に流体ポリマー混合物中の重量％発泡剤を制御するコントローラ（図示せず）と圧力及び計量装置を連結することができる。
【００５７】
ポート５４はバレルに沿って様々な位置のいずれにでも位置することができるが、好適な具体例によれば、スクリューが連続なフライト（unbroken flight）を含む場合、ポート５４はスクリューの混合区画６０の直ぐ上流のスクリュー６２の位置に位置する。
【００５８】
他のタイプのポリマー加工システムもまた使用して、本発明のポリマー発泡体材料を製造してよいことは理解できるはずである。
ここから図２を参照すると、発泡剤ポートの１具体例をより詳細に示し、加えて、バレルの対向する上側及び下側の２つのポートを示す。この好適な具体例においては、ポート１５４は、スクリュー３８の混合区画６０の上流領域で（高度に不連続なフライトを含む）、混合区画の上流に約４フルフライト以下、好ましくは約２フルフライト以下、または１フルフライト以下の距離で、スクリューのガス射出区画中に位置する。そのようなものとして位置すると、射出された発泡剤は非常に急速にかつ一様に流体ポリマー流中に混合して、発泡材料前駆体及び発泡剤の単一相溶液の生成を促進する。
【００５９】
ポート１５４は、図示する好適な具体例においては、発泡剤源を押出機バレルと連結する複数のオリフィス１６４を含む多口ポートである。示すように、好適な具体例においては、複数のポート１５４を押出機バレルの周囲に様々な位置で放射状に提供し、長手方向に互いに整列させることができる。例えば、複数のポート１５４を、押出機バレルの周囲の１２時、３時、６時及び９時の位置に置くことができ、各々多数のオリフィス１６４を含む。このようにして、各オリフィス１６４が発泡剤オリフィスであるとみなされる場合、本発明は、押出機バレルと流体連通し、バレルを発泡剤の源と流体連結させる少なくとも約１０；場合によっては少なくとも約４０；場合によっては少なくとも約１００；場合によっては少なくとも約３００；場合によっては少なくとも約５００；及び、場合によっては少なくとも約７００の発泡剤オリフィスを有する押出し装置を含む。
【００６０】
また幾つかの具体例においては、好ましいスクリューがバレル中に取り付けられている場合、単数または複数のオリフィスがフルでかつ連続なフライト（full, unbroken flight）１６５に隣接するような位置で、単数または複数の発泡剤オリフィスが押出機バレルに沿って位置決めされている配置（図２に示すように）となる。このようにして、各フライトは、スクリューが回転するにつれて、各オリフィスを周期的に通過するかまたは“拭う”。このように拭うことで、１具体例においては、フライトはオリフィスと比較して十分に大きくて、オリフィスと位置があった時にオリフィスを完全に遮断する場合に、周期的に各オリフィスを遮断することによって各オリフィスを本質的に急速に開閉することによって、発泡剤と流体発泡材料前駆体との迅速な混合を向上させる。結果は、射出直後の及び任意の混合の前の、流体ポリマー材料中の発泡剤の比較的に微細に分割され分離された領域の分布である。この配置においては、標準的なスクリュー回転速度約３０rpmで、速度少なくとも約０．５パス毎秒、より好ましくは少なくとも約１パス毎秒、より好ましくは少なくとも約１．５パス毎秒、より好ましくはさらに少なくとも約２パス毎秒で各オリフィスをフライトが通過する。好適な具体例においては、オリフィス１５４は、スクリューの始端（上流端部３４で）から約１５〜約３０バレル直径の距離をおいて位置決めされる。
【００６１】
本発明のシステムの全てが多数の発泡剤ポートまたは多数のオリフィスを利用するわけではないことは理解できるはずである。特定のシステムは、単一の発泡剤ポート及び／または単一のオリフィスを有してよい。
【００６２】
再度図１を参照すると、ガス射出区画に続くスクリュー３８の混合区画６０は、発泡剤及びポリマー流れを混合して発泡剤及びポリマーの単一相溶液の形成を促進するように構成されている。混合区画は、流れを分割して混合を助長する不連続なフライトを含む。
【００６３】
ダイ３７は、押出物の形状を制御するための形状及び寸法（ダイ幾何学的形状）を有する内部通路を含む。この具体例においては、従来技術において周知のように、ダイは様々な形状のいずれでも有して、特定の形態の微孔質発泡体、例えば、シート、異形材、またはストランドを製造することができる。本明細書において参考のために引用する国際特許公開第WO 98/08667号において説明されているダイを使用できる。ＴＰＶ発泡体を製造するための特に好ましいダイを下記にさらに説明する。
【００６４】
このようなダイから離型された押出物を成形することに加えて、微孔質発泡体材料を加工する場合に、ダイはまた２つの他の機能を実行する。ダイはまず、スクリューの混合区画中で生成する単一相ポリマー／発泡剤溶液をダイの入口まで維持するのに十分な圧力を、所望のポリマー流量及び融解温度で提供できなければならない。溶液がダイ内部通路を通って流れる時に単一相溶液中の圧力が低下するにつれて、ポリマー中の発泡剤の溶解度は低下し、これは溶液から生じた発泡剤によって引き起こされる気泡核形成の推進力である。圧力低下の程度は通路の寸法に依存する。特に、圧力低下に影響する寸法は、通路の形状、通路の長さ、及び通路の太さを含む。ＴＰＥ及びＴＰＶの場合の加工条件下で、ダイにわたる圧力低下は一般に７００psiを超え、好ましくは８００psiを超え、より好ましくは９００psiを超える。
【００６５】
高温の結果として、ダイから離型された押出物３９は典型的には、核形成済み気泡が成長するのに十分柔らかい。押出物が大気中で冷却し、より固体状になるにつれて、気泡成長は制限される。特定の具体例においては、外部冷却手段を提供して押出物の冷却速度を大きくすることは有利である。例えば、こうした具体例においては、空気または液体の例えば水ミストを押出物表面に吹き付け、押出物を低温表面と接触させ、押出物を液体媒質または上記の組合せ中に沈めることによって冷却を成し遂げてよい；図３は、水浴２００中の冷水の表面に浮いている押出し異形材の上半分の上に微細な水２０４ミストを吹き付ける組合せを概略で示す。図３はまた、押出し発泡異形材を押出機のダイ３７から取り出すための下流のプラーを示す。押出物を最終形態に追加で成形するために、必要に応じて、ダイの下流の他の装置（示さない）を使用できる。
【００６６】
言及したように、１態様においては、本発明は、驚くべきことに、低吸水率を有するポリマー押出物を生じるポリマー押出し発泡条件の制御を含む。条件を制御して、例えば、低吸水率を促進する比較的に独立した気泡構造及び／または表面多孔性がほとんどまたは全く無い状態をもたらすことができる。低吸水率を促進する条件を以下に示すが、低吸水率を有する発泡体を製造する場合に、こうした条件の全てが満たされるなくてもよいことは理解できるはずである。
ダイ出口テーパ角：上記に参照した国際特許公開第WO 98/08667号に関連して、ダイは平行な出口幾何学的形状を有してよいか、または場合によっては、好ましくは下流方向に減少する横断面寸法を有する通路を有するように選択してよい。テーパの開先角度は、低吸水率のためには好ましくは１４度未満、より好ましくは１０度以下としてよい。
発泡剤：上記に言及したように、図１の説明に関連して、様々な発泡剤を本発明において利用することができる。１具体例においては、発泡剤は二酸化炭素を含む。より好ましくは、この具体例においては、発泡剤は少なくとも５０％が二酸化炭素であり、より好ましくは完全に二酸化炭素である。幾つかの具体例においては、二酸化炭素含量は、これを導入するポリマー材料の重量の関数として、重量で、約２．０％未満、幾つかの具体例においては約０．３％〜約１．８％、幾つかの具体例においては約０．５％〜約１．０％である。場合によっては、全ての場合ではないが、前述の範囲を超える発泡剤含量の使用は、より多数の連続気泡及び／または増大した表面多孔性の結果としてより高い吸水率値を有する発泡体の製造をもたらすことがある。
【００６７】
別の具体例においては、窒素を発泡剤として使用する。ＴＰＥｓの場合に、窒素は、低吸水率ポリマー押出物を製造するために発泡剤として特に有効に働くことが見い出された。窒素を使用する場合、これは好ましくは発泡剤の少なくとも５０％として存在し、より好ましくは発泡剤は完全に窒素からなる。幾つかの具体例においては、窒素は、これを導入するポリマー材料の重量の関数として、約１％未満（例えば、約０．０５％〜約０．９％）の量で存在し；他の具体例においては約０．１％〜約０．７％；及び他の具体例においては約０．２％〜約０．５％である。場合によっては、全ての場合ではないが、前述の範囲を超える発泡剤含量の使用は、より多数の連続気泡及び／または増大した表面多孔性の結果としてより高い吸水率値を有する発泡体の製造をもたらすことがある。
融解温度：プラスチック樹脂製造業者の推薦未満の押出し温度を使用して、所望の低吸水率、密度及び良好な表面仕上げを実現してよい。特に、３１０〜３５０°Fの範囲にわたる示された融解温度は、上述のダイ設計及び発泡剤レベルと組み合わせて使用する場合に、材料等級に依存して、低吸水率を提供することが見い出された。
【００６８】
より標準的なアモルファス及び半結晶性ポリマー類と比較して、ＴＰＥ加工の重要な相違は、最終動作プロフィルが実現される方法である。典型的には、発泡剤が溶液中に残ることを確実にするためにポリマー融解温度を低下させることによってシステム中の圧力を増大させるために、押出機中への発泡剤の流入が開始する前に押出機設定温度を標準的な開始条件から低下させる。ＴＰＶｓの場合、押出機設定温度をポリマー融解物の標準的な開始条件から低下させる前に材料中への発泡剤の流入が開始する場合に、低吸水率及び滑面特性が実現することが見い出された。この手順は、上記に言及したように出力及び融解温度の変化に伴うシステム圧力の小さな変化が理由となって、こうした材料の場合有効である。
押出機及びダイ温度プロフィール：上記に説明したように押出機から出るポリマー材料が発泡体（例えば、微孔質発泡体）を生じるのに役立つ融解温度を有するように、押出し装置中の条件を制御してよい。その上、押出機及びダイ温度プロフィールを好ましくは制御して、出てくる溶融ポリマーの異形材にわたる比較的に一定の融解温度を確実にして押出し異形材にわたる一定の微孔質気泡構造を得てよく、さもなければ、より大きな気泡が内部または外部表面の近くに存在することがあり、押出し部品の吸水率を増大させる相互連結または連続気泡を生じよう。
【００６９】
押出機及びダイ温度プロフィールはまた、平滑で切れていない外側（及び管の場合、内側）スキンが得られるのに十分に溶融した外側層を提供しなければならない。ダイから出た時に押出物表面が低温でありすぎる場合、表面多孔性（例えば、微小引裂または空隙）が現れることがあり、増大した吸水率を生じる。ダイから出た時に押出物表面が高温でありすぎる場合、材料のより低い溶融強度の結果として表面空隙が現れることがある。具体的な押出物温度は、ある程度は材料のタイプ及び他の加工条件（例えば、発泡剤含量）に依存する。
【００７０】
本発明の上述の及び他の具体例の機能及び利点は、下記の実施例からより十分に理解できよう。以下の実施例は本発明の恩典を説明するためのものであり、本発明の全範囲を例示するものではない。
【実施例】
【００７１】
実施例１：発泡剤として窒素を使用した押出し製品
押出し装置：押出し異形材を製造するためのラインを、直径２１／２インチ、３２：１Ｌ：Ｄの単軸スクリュー押出機（アクロン・エクストルーダーズ、カナル・フルトン、ＯＨ（Akron Extruders, Canal Fulton, OH））を用いて組立てた。Ｎ２を押出機中に射出するための射出システムを、押出機の出口から約８直径で置いた。射出システムは、円周上に放射状に等しく間隔をおいて位置決めされた２つのポートを含み、各ポートは１７６個のオリフィスを含み、各オリフィスは直径０．０２０インチ、合計オリフィスは３５２個だった。射出システムは空気起動の制御弁を含み、発泡剤の質量流量を、０．０４〜３．５lb/hrの速度で５５００psiまでの圧力で精密に計量した。
【００７２】
一次押出機のスクリューは、ポリマー／タルク濃縮物の供給、融解及び混合、続いてポリマー中の発泡剤の分散のための混合区画を提供するための特別設計スクリューだった。
押出機の出口と連結しているのは、水平に取り付けられたインライン押出し環状異形材ダイだった。ヘッドはトレクセルＩｎｃ．（ウォバーン、ＭＡ）（Trexel Inc. (Woburn, MA)）によって設計され、ダイに入る直前の融解温度及び圧力の測定用タップを備えた。これは、従来の３−スパイダータイプ流れ分配チャネル及び固定位置チップを基準としたダイの移動を可能にするダイ調節システムを用いた。この特徴は、ダイをマンドレルに対して“中央に置く”ことによって均一な壁厚を与える能力を提供する。選択された工具設計に依存して、広範囲の出口ギャップ及び出口テーパ角が可能だった。ヘッドはまた、ヘッドの中央を通る空気圧の導入及び制御を可能にする空気チャネル及びレギュレータを備えた。この特徴は、適切な空気通路と共に設計した押出しチップと共に使用した場合に中空異形材のＩＤを冷却し、支持する空気の使用を可能にした。
【００７３】
ダイから出た直後に、押出物は長さ約１０フィートの冷却トラフに入った。トラフは、閉ループ水冷システム、流れ制御及び噴霧ヘッドを備えた。システムを下げ振りで垂直にし、調節してトラフ中の固定した水レベルを提供して、押出物を支持し、冷却した。噴霧ヘッドをトラフの長手方向に取り付けて、押出物の周囲全体を冷却した。空気ノズルをトラフの端部に提供して、押出物の外部表面から水を除去した。
【００７４】
可変速駆動を備えた標準的な長さ３６インチのベルト引取装置（カスタム・ダウンストリーム・システムズ、サンローラン、ケベック、カナダ（Custom Downstream Systems, St. Laurent, Quebec, Canada））を、水トラフの出口に置いた。このシステムは、冷却トラフを通して押出物を一定速度で引いて、目標製品寸法を提供した。
完全水中吸水率試験：完全水中吸水率試験手順は一般に、ＡＳＴＭ  Ｄ  １０５６−００"Standard Specifications for Flexible Cellular Materials-Sponge or Expanded Rubber"セクション４２〜４８に略述したものに従った。ＡＳＴＭ試験方法の修正または洗練は以下の通り。
蒸留水ではなく標準的な瓶詰め飲料水を使用した。
試料を製造したままの形状で試験した。
ブロット乾燥（blot drying）を、管状試料表面の内部表面を含め水にさらされた全ての表面に関して実行した。
全ての試料は長さ５０mm（１．９７インチ）だった。
【００７５】
図６は、吸水率試験装置及びセットアップの写真である。
密度：メトラー・トレド  ＡＧ１０４（Mettler Toledo AG104）比重計を使用し、エタノールを媒質として使用して、密度を決定した。
押出し加工パラメータ：熱可塑性加硫物（サントプレン２０１−７３）ペレットを上記に説明した押出しラインの主ホッパ中に導入した。ヘッドに取り付けた工具は、テーパ角７°を有するダイ及びテーパ角７°のチップからなった。
【００７６】
押出機速度を調節して出力約６６lb/hrを提供した。バレル温度を設定してダイへの入口での融解温度約３２９°Fを維持した。Ｎ２発泡剤を０．３２重量％発泡剤濃度で材料中に射出した。
【００７７】
上記の条件は密度０．４６gm/ccで厚さ０．０７６インチ×直径約０．５３６インチの管を製造した。この試料の吸水率は３３％だった。
実施例２〜１３：発泡剤として窒素を使用した押出し製品
実施例１の場合の手順を参照されたい。実施例間の材料及び加工条件の相違を下記の表１に与える。得られた押出し発泡体製品の特性を表２に与える。
【００７８】
【表１】
2005536596.tif 000003
【００７９】
【表２】
2005536596.tif 000004
【００８０】
実施例は、低完全水中吸水率を有するＴＰＥ発泡体を、本発明の方法を使用して得ることができるを示す。
実施例１〜２は、ダイ出口テーパ角を１４度〜０度（または平行）まで変化させた影響を証明する。平行出口チャネルは、出口テーパ角１４度のものの場合よりも低い吸水率を提供する。
【００８１】
実施例３〜５は、溶融ポリマー中のＳＣＦ含量を増大させることが吸水率に及ぼす影響を証明する。ＳＣＦ含量が大きい程、吸水率が大きい。また、こうした実施例は、６度の開先角度のダイ出口を利用し、実施例３は、自動車用ガスケットの業界要件を満たすことに注意されたい。実施例３及び４は、吸水率４０×（１−Ａ）／Ａ未満［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。実施例５は、４０×（１−Ａ）／Ａを超える吸水率［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。
【００８２】
実施例６及び７は、押出機及びダイ温度プロフィールの影響を証明する。ラン条件における唯一の相違は中間加熱帯域であり、実施例６から実施例７まで２０°F低下した。実施例７は、吸水率４０×（１−Ａ）／Ａ未満［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。実施例６は、４０×（１−Ａ）／Ａを超える吸水率［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。
【００８３】
また実施例８及び９に見られるように、温度プロフィールを過度に大きく低下させることも可能である。この２つの間の相違は、３つの中間加熱帯域は実施例８から実施例９まで５°低下した点である。実施例８は、吸水率４０×（１−Ａ）／Ａ未満［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。実施例９は、４０×（１−Ａ）／Ａを超える吸水率［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。
【００８４】
実施例３、８、１０及び１３は、様々な商業的ブランド及び等級のＴＰＥを用いて５％未満の吸水率を得ることができることを証明する。実施例において使用した材料の一覧は、本発明を使用して加工できた全ての材料をほんのわずか示したものにすぎない。
【００８５】
図７は、実施例１〜１３及び比較例１〜４の場合の吸水率対発泡体密度のグラフである。上記に与え、図４に示すＣの様々な値での吸水率の曲線も参考のためにこのグラフに重ねてある。
比較例１〜４
試料を様々な源から得、特性を上記に略述したのと同じ試験装置及び手順を使用して測定した。表３に、比較例の各々につき測定した特性を与える。全ての実施例は、４０×（１−Ａ）／Ａを超える吸水率［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体から得た。
【００８６】
【表３】
2005536596.tif 000005
【００８７】
実施例１４：発泡剤として二酸化炭素を使用した押出し製品
押出し装置：押出し異形材を製造するためのラインを、直径６０mm、３４：１Ｌ：Ｄの単軸スクリュー押出機（クラウス−マッフェイ、ミュンヘン、ドイツ（Krauss-Maffei, Munich, Germany））を用いて組立てた。ＣＯ２を押出機中に射出するための射出システムを、供給口から約２０Ｄ直径で置いた。射出システムは、円周上に放射状に等しく間隔をおいて位置決めされた２つのポートを含み、各ポートは１７６個のオリフィスを含み、各オリフィスは直径０．０２０インチ、合計オリフィスは３５２個だった。射出システムは空気起動の制御弁を含み、発泡剤の質量流量を、０．０４〜３．５lb/hrの速度で５５００psiまでの圧力で精密に計量した。
【００８８】
一次押出機のスクリューは、ポリマー／タルク濃縮物の供給、融解及び混合、続いてポリマー中の発泡剤の分散のための混合区画を提供するための特別設計スクリューだった。
押出機の出口と連結しているのは、水平に取り付けられたインライン押出し環状異形材ダイだった。ヘッドはトレクセルＩｎｃ．（ウォバーン、ＭＡ）によって設計され、ダイに入る直前の融解温度及び圧力の測定用タップを備えた。これは、従来の２−スパイダータイプ流れ分配チャネル及び固定位置チップを基準としたダイの移動を可能にするダイ調節システムを用いた。この特徴は、ダイをマンドレルに対して“中央に置く”ことによって均一な壁厚を与える能力を提供する。選択された工具設計に依存して、広範囲の出口ギャップ及び出口テーパ角が可能だった。ヘッドはまた、ヘッドの中央を通る空気圧の導入及び制御を可能にする空気チャネル及びギュレータを備えた。この特徴は、適切な空気通路と共に設計した押出しチップと共に使用した場合に中空異形材の内径を冷却し、支持する空気の使用を可能にした。
【００８９】
ダイから出た直後に、押出物をコンベヤーベルト上に広げ、空気中で冷却した。
完全水中吸水率試験：完全水中吸水率試験手順は一般に、ＡＳＴＭ  Ｄ  １０５６−００"Standard Specifications for Flexible Cellular Materials-Sponge or Expanded Rubber"セクション４２〜４８に略述したもの及び実施例１に与えられたものに従った。ＡＳＴＭ試験方法の修正または洗練は以下の通り。
真空圧力は６６０mm（２６インチ）Ｈｇゲージだった。
ブロット乾燥を、管状試料表面の内部表面を含め水にさらされた全ての表面に関して実行した。
全ての試料は長さ５０mm（１．９７インチ）だった。
押出し加工パラメータ：熱可塑性加硫物（サントプレン１２１−６８Ｗ２２８）ペレットを上記に説明した押出しラインの主ホッパ中に導入した。ヘッドに取り付けた工具は、テーパ角０°を有するダイ及びテーパ角１０°のチップからなった。
【００９０】
押出機速度を調節して出力約５５lb/hrを提供した。バレル温度を設定してダイへの入口での融解温度約３２７°Fを維持した。二酸化炭素発泡剤を名目速度で射出して、材料中に０．３９重量％発泡剤濃度を提供した。この試料の完全水中吸水率は５１％だった。
実施例１５〜２０：発泡剤として二酸化炭素を使用した押出し製品
実施例１４の場合の手順を参照されたい。材料及び加工条件の相違並びに得られた発泡体特性を下記の表４に与える。実施例１７は、４０×（１−Ａ）／Ａを超える完全水中吸水率［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。全ての他の実施例は、完全水中吸水率４０×（１−Ａ）／Ａ未満［式中、Ａは発泡体密度（g/cc単位）である。］を有するＴＰＥ発泡体を製造する。
【００９１】
図８は、実施例１４〜２０及び比較例１〜４の場合の完全水中吸水率対発泡体密度のグラフである。上記に与え、図４に示すＣの様々な値での完全水中吸水率の曲線も参考のためにこのグラフに重ねてある。
【００９２】
【表４】
2005536596.tif 000006
【００９３】
二酸化炭素を用いた得られた試料管はまた、低完全水中吸水率を有することができる；しかしながら、図９で分かるように、二酸化炭素発泡実施例対窒素発泡実施例の場合、気泡サイズはより大きく、気泡サイズ分布ははるかに広い。より劣った気泡構造はより一定しない発泡体構造及び管表面を生じ、従って多分、製造環境中で、低吸水率管のより高い不合格率を生じる。
実施例２１〜２４：押出し製品：Ｕ−試験吸水率試験
実施例１の場合の手順を参照されたい。ただし吸水率特性はＵ−試験吸水率試験を使用して測定した。“Ｕ−試験吸水率”は、試料端部は水から出たまま“Ｕ”形状で水中に試料を浸漬することによって測定した。総試料長さは２５０mmであり、各端部で２５mmが水から出たままだった。試料を製造したままの形状で試験した（例えば、管状）。標準的な瓶詰め飲料水を使用した。１７kPa絶対の真空を５分間維持し、続いて５分間大気圧にした。浸漬の前後に試料を秤量した。試料の内部表面を含め水にさらされた全ての表面に関して、圧縮空気（９psi）を使用して、浸漬後に表面乾燥を試料に関して実行して試料表面の過剰の水を除去した。Ｕ−試験吸水率を次の通り計算した。
ＷＡ（％）＝［（Ｗｆ−Ｗｉ）／Ｗｉ］／０．８×１００％
［式中、Ｗｆ及びＷｉはそれぞれ最終及び初期重量であり、０．８の係数は水中に沈められた試料の割合を表す。］。
【００９４】
実施例間の材料及び加工条件の相違を下記の表５に与える。得られた押出し発泡体製品の特性を表６に与える。
【００９５】
【表５】
2005536596.tif 000007
【００９６】
全ての場合に、出口テーパ角は１１度であり、出力は１００lb/hrだった。ＳＣＦ射出の箇所でのバレルの温度は、実施例２１及び２４の場合３６０°Fであり、実施例２２及び２３の場合３８０°Fだった。
【００９７】
【表６】
2005536596.tif 000008
【００９８】
実施例は、低Ｕ−試験吸水率及び低完全水中吸水率を有するＴＰＥ発泡体は、本発明の方法を使用して得られることを示す。
実施例２３は、発泡剤としてのＣＯ２の影響を示す。実施例２４は、発泡剤としてのより高いレベルの窒素の影響を示す。
実施例２６〜２８：押出し製品：低デュロメータＴＰＥ
実施例１の場合の手順を参照されたい。材料及び加工条件の相違を表７に示す。得られた発泡体特性を下記の表８に与える。
【００９９】
【表７】
2005536596.tif 000009
【０１００】
実施例２６〜２８において出力は９６lb/hrだった。ＳＣＦ射出の箇所でのバレルの温度は、実施例２６〜２８の場合３６０°Fだった。
【０１０１】
【表８】
2005536596.tif 000010
【０１０２】
本明細書において本発明の幾つかの具体例を説明し、示してきたが、当業者であれば、機能を実行する及び／または本明細書において説明する成果または利点を得るための様々な他の手段及び構造を容易に予見できようし、このような変形例または修正の各々は本発明の範囲内とみなされる。より一般に、当業者であれば、本明細書において説明する全てのパラメータ、寸法、材料、及び形状は模範例とするためのものであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び形状は、本発明の教示を使用する具体的な適用によって決まるであろうということは容易に了解できると思われる。当業者であれば、常用の実験を超えないものを使用して、本明細書において説明する本発明の特定の具体例の多くの同等なものを認識または確認できよう。従って、上述の具体例は一例としてのみ提出し、添付の請求の範囲及びその同等なものの範囲内で、本発明は、具体的に説明したものとは異なって実施してよいことは理解されるはずである。本発明は、本明細書において説明する各個々の特徴、システム、材料及び／または方法に関する。加えて、２つ以上のこのような特徴、システム、材料及び／または方法の任意の組合せは、このような特徴、装置、材料及び／または方法が相互に矛盾しない場合、本発明の範囲内に含まれる。
【０１０３】
米国特許局米国特許審査基準、セクション２１１１．０３において説明するように、請求の範囲において（並びに上記の明細書において）、全ての転換句の例えば“含む（comprising）”、“含む（including）”、“備える（carrying）”、“有する（having）”、“含む（containing）”、“含む（involving）”、“で構成される（composed of）”、“で製造される（made of）”、“で形成される（formed of）”及びその他同様なものは制約が無く、すなわち、としては〜が挙げられるがこれらに限定されるものではないということ意味することは理解できるはずである。“からなる（consisting of）”及び“本質的に〜からなる（consisting essentially of）”という転換句のみは、それぞれ制約されたかまたは半ば制約された転換句とする。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】押出しシステムの略図である。
【図２】多口発泡剤供給オリフィスの配置及び押出しスクリューの略図である。
【図３】異形押出しのための押出しシステムセットアップの略図である。
【図４】様々な吸水率係数での発泡体密度の関数としての吸水率のグラフである。
【図５】自動車用ガスケット異形材の例を示す。
【図６】実施例において吸水率を測定するために使用した試験装置を示す。
【図７】実施例において説明するように、窒素発泡剤を用いて製造した発泡体の場合の、発泡体密度の関数としての吸水率のグラフである。
【図８】実施例において説明するように、二酸化炭素発泡剤を用いて製造した発泡体の場合の、発泡体密度の関数としての吸水率のグラフである。
【図９】図９Ａは、二酸化炭素発泡剤を使用して発泡したＴＰＶ試料の走査型電子顕微鏡写真のコピーである。図９Ｂは、窒素発泡剤を使用して発泡したＴＰＶ試料の走査型電子顕微鏡写真のコピーである。
【図１】
2005536596.tif 000011
【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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【国際調査報告】
2005536596.tif 000020
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