(57)【要約】モジュール式コンベヤーベルト用のモジュール（１２）は、射出成形プロセスによって製造されるマイクロセルラー・ポリマーフォームによって形成される。フォームのポリマー材料は、長期間の使用寿命に耐えることができるモジュール式コンベヤーベルトに要求される優れた機械的特性を示す。常套の成形モジュール（１２）と比較して軽減された重量によって、ドライブスプロケットを含むコンベヤーベルト支持構造の摩耗を低減することに寄与する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）複数のモジュール（１２；１４）であって、各モジュール（１２；１４）は、複数の第１のリンク端部（６２；８０）、複数の第２のリンク端部（６４；８２）、並びに、前記複数の第１のリンク端部（６２；８０）と前記複数の第２のリンク端部（６４；８２）とに連絡して一体に形成された中間セクション（６０；７８）を有してなり、各モジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）は、ベルトの最も端側に配されるモジュール（１２；１４）の各リンク端部（６２、６４；８０、８２）を除いて、隣り合うモジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）どうしの間に脱着自在に係合されること、並びに、モジュール（１２；１４）の少なくとも一部は、１００ミクロン以下の平均セル寸法を有してなる複数のセルを含むポリマー材料を用いて形成される複数のモジュール（１２；１４）；並びに
ｂ）係合するリンク端部（６２、６４；８０、８２）にて、前記モジュール（１２；１４）を軸回転できるように連結するピボットロッド
を有してなるモジュール式コンベヤーベルト。
【請求項２】
平均セル寸法は約６０ミクロンである請求項１記載のコンベヤーベルト。
【請求項３】
平均セル寸法は約２０ミクロンである請求項１記載のコンベヤーベルト。
【請求項４】
１０％以上の気泡体積を有する請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項５】
約１０％〜約５０％の気泡体積を有する請求項１〜４のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項６】
ポリマー材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ナイロン６、ナイロン６／６、ポリエチレン、ポリプロピレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアセタール及びこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項７】
ポリマー材料は、ポリプロピレン、中密度ポリエチレン、及び高密度ポリエチレンの群から選ばれるいずれか１種を、ポリマー材料の少なくとも約８０重量％で含んでなる請求項１〜６のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項８】
ポリマー材料は、核形成剤を、ポリマー材料の少なくとも約２．５重量％〜約７重量％で含んでなる請求項１〜７のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項９】
核形成剤は無機物固体を含んでなる請求項１〜８のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項１０】
核形成剤は、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、硫化亜鉛、セルロース繊維及びそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１〜９のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項１１】
セルは、ポリマー材料の中に発泡剤を導入することによって形成されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項１２】
発泡剤は、化学的発泡剤又は物理的発泡剤である請求項１１記載のコンベヤーベルト。
【請求項１３】
物理的発泡剤は、ＦＲＥＯＮ  Ｒ１１４、イソペンタン、ｎ−ペンタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、二酸化炭素、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１２記載のコンベヤーベルト。
【請求項１４】
化学的発泡剤は、アゾジカルボンアミド、アゾジイソブチロニトリル、ｐ,ｐ-オキシビス、トリヒドラジノトリアジン、バリウム−アゾジカーボネート、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエン―(４)―スルホニルヒドラジド、ベンゼン―１，３―ジスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン―３，３―ジスルホニルヒドラジド、４，４―オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）及びそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１２記載のコンベヤーベルト。
【請求項１５】
ポリマー材料は、残存する物理的発泡剤及び化学的発泡剤、並びに物理的発泡剤及び化学的発泡剤の反応副生成物を本質的に有さない請求項１２〜１４のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項１６】
セルは主として独立気泡構造セルである請求項１〜１５のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項１７】
ポリマー材料は、抗菌剤、導電性物質、難燃剤、顔料及びそれらの混合物からなる群から選ばれる添加剤を含む請求項１〜１６のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項１８】
添加剤は、ポリマー材料中に、約０．１５重量％〜約１０．５重量％の量で存在する請求項１７記載のコンベヤーベルト。
【請求項１９】
モジュール（１２；１４）は、フラットトップモジュール（１２）、ラジアス・モジュール（１４）、フラッシュグリッドモジュール、隆起したリブのモジュール及びフライトモジュールからなる群から選ばれる請求項１〜１８のいずれかに記載のコンベヤーベルト。
【請求項２０】
ａ）複数のモジュール（１２；１４）であって、各モジュール（１２；１４）は、複数の第１のリンク端部（６２；８０）、複数の第２のリンク端部（６４；８２）、並びに、前記複数の第１のリンク端部（６２；８０）と前記複数の第２のリンク端部（６４；８２）とに連絡して一体に形成された中間セクション（６０；７８）を有してなり、各モジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）は、ベルトの最も端側に配されるモジュール（１２；１４）の各リンク端部（６２、６４；８０、８２）を除いて、隣り合うモジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）どうしの間に脱着自在に係合されること、並びに、モジュール（１２；１４）の少なくとも一部は、１００ミクロン以下の平均セル寸法を有してなる複数のセルを含むポリマー材料を用いて形成される複数のモジュール（１２；１４）；
ｂ）ポリマー材料の約２．５重量％〜約７重量％の量で核形成剤を含み、モジュール（１２；１４）の少なくとも一部を構成するポリマー材料；並びに
ｃ）係合するリンク端部（６２、６４；８０、８２）にて、前記モジュール（１２；１４）を軸回転できるように連結して、モジュール式コンベヤーベルトを形成するピボットロッド
を含んでなるモジュール式コンベヤーベルト。
【請求項２１】
核形成剤は、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、硫化亜鉛、セルロース繊維及びそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項２０記載のコンベヤーベルト。
【請求項２２】
ａ）約１００ミクロン以下の平均セル寸法の複数のセルを有するポリマー材料を用いてモジュール（１２；１４）の少なくとも一部を成形することを含めて、複数の第１のリンク端部（６２；８０）、複数の第２のリンク端部（６４；８２）、及び、前記複数の第１のリンク端部（６２；８０）と前記複数の第２のリンク端部（６４；８２）とに連絡して一体に形成された中間セクション（６０；７８）をそれぞれ有してなる複数のモジュール（１２；１４）を成形する工程；並びに
ｂ）ベルトの最も端側に配されるモジュール（１２；１４）の各リンク端部（６２、６４；８０、８２）を除いて、隣り合うモジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）どうしの間で、各モジュール（１２；１４）をリンク端部（６２、６４；８０、８２）にて軸まわりに動けるようにピボットロッドで連結することによって、各モジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）を脱着自在に係合させ、モジュール式コンベヤーベルトを形成する工程
を含んでなるモジュール式コンベヤーベルトを製造する方法。
【請求項２３】
ポリマー材料にセルを形成させるための核形成剤を加える工程を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
ポリマー材料にセルを形成させるための発泡剤を加える工程を含む請求項２２又は２３記載の方法。
【請求項２５】
ａ）複数の第１のリンク端部（６２；８０）、複数の第２のリンク端部（６４；８２）、及び、前記複数の第１のリンク端部（６２；８０）と前記複数の第２のリンク端部（６４；８２）とに連絡して一体に形成された中間セクション（６０；７８）をそれぞれ有してなる複数のモジュール（１２；１４）を成形すること、並びに、モジュール（１２；１４）の少なくとも一部を約１００ミクロン以下の平均セル寸法の複数のセルを有するポリマー材料により成形する工程；
ｂ）ポリマー材料の約２．５重量％〜約７重量％の量で核形成剤を含んでなるポリマー材料から、モジュール（１２；１４）の少なくとも一部を成形する工程；並びに
ｃ）ベルトの最も端側に配されるモジュール（１２；１４）の各リンク端部（６２、６４；８０、８２）を除いて、隣り合うモジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）どうしの間で、各モジュール（１２；１４）をリンク端部（６２、６４；８０、８２）にて軸まわりに動けるようにピボットロッドで連結することによって、各モジュール（１２；１４）のリンク端部（６２、６４；８０、８２）を脱着自在に係合させ、モジュール式コンベヤーベルトを形成する工程
を含んでなるモジュール式コンベヤーベルトを製造する方法。
【請求項２６】
核形成剤を、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウム、硫化亜鉛、セルロース繊維及びそれらの混合物からなる群から選ぶことを含む請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
核形成剤を含むポリマー材料の中に発泡剤を導入することを含む請求項２５又は２６記載の方法。
【請求項２８】
物理的発泡剤又は化学的発泡剤のいずれかを発泡剤として供給することを含む請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
ＦＲＥＯＮ  Ｒ１１４、イソペンタン、ｎ−ペンタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、二酸化炭素、及びそれらの混合物からなる群から物理的発泡剤を選ぶことを含む請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
アゾジカルボンアミド、アゾジイソブチロニトリル、ｐ,ｐ-オキシビス、トリヒドラジノトリアジン、バリウム−アゾジカーボネート、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエン―(４)―スルホニルヒドラジド、ベンゼン―１，３―ジスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン―３，３―ジスルホニルヒドラジド、４，４―オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）及びそれらの混合物からなる群から化学的発泡剤を選ぶ請求項２８又は２９記載の方法。
【請求項３１】
核形成剤を含むポリマー材料の約０．１重量％〜約７重量％で発泡剤を用いる請求項２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
核形成剤を含むポリマー材料を、モジュール（１２；１４）用の金型（２０）の中に注入する際に、１０００ｐｓｉ以上の圧力降下に付する請求項２５〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
核形成剤を含むポリマー材料を、モジュール（１２；１４）用の金型（２０）の中に注入する際に、３０００ｐｓｉ以上の圧力降下に付する請求項２５〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
核形成剤を含むポリマー材料を、モジュール（１２；１４）用の金型（２０）の中に注入する際に、約０．５ＧＰａ／ｓ〜約１０．０ＧＰａ／ｓの圧力降下率に付することを含む請求項２５〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
フラットトップモジュール（１２）、ラジアス・モジュール（１４）、フラッシュグリッドモジュール、隆起したリブのモジュール及びフライトモジュールからなる群から選ばれるいずれかのモジュール（１２；１４）を提供することを含む請求項２５〜３４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の技術分野）
この発明は、一般に、コンベヤーベルト、特に、横方向ピボットロッドによって、軸まわりで相互連結されるプラスチックベルトモジュールの列によって構成されるモジュール式コンベヤベルトに関する。モジュールは、添加剤を含むマイクロセルラーフォームのポリマー材料によって形成されることが好ましい。そのようなモジュールを製造する方法についても開示する。
【０００２】
（背景技術）
プラスチック製のモジュール式コンベヤーベルトは、腐食せず、軽量であって、清掃が容易であるなどの理由によって、広い範囲の工業的用途において、使用が拡がりつつある。モジュール式コンベヤーベルトは、選ばれた幅の列で横方向に並べて(side-by-side)配される、成形されたプラスチックのモジュール式リンク又はモジュールによって形成される。モジュールの各側部から延び、間隔を置いて配される一連のリンク端部(link ends)には、ピボットロッドを受ける位置合わせされた開口部を有している。モジュールの列の一端に沿うリンク端部は、隣り合う列のリンク端部と相互に連結されている。横方向に並べて又は端と端を接して(end-to-end)連結されたモジュールの位置合わせされた開口部にジャーナルされたピボットロッドは、隣り合う列どうしの間でヒンジを形成する。ベルトモジュールの列は相互に連結されて、運搬表面(conveying surface)の対向端部に位置するドライブスプロケットまわりで関節式に連結することができるエンドレス・コンベヤーベルトを形成する。
【０００３】
モジュール式コンベヤーベルトのモジュールは、一般に、ポリオレフィン材料、例えばポリプロピレン又はポリエチレンによって形成される。モジュール式コンベヤーベルトシステムは、一般に支持フレームを有してなり、ベルトの長さ方向に沿って間隔を置いて配されるドライブ・スプロケットが駆動力を提供する際に、該支持フレームの上にコンベヤーベルトが載る。モジュールについて好ましい材料は、０．９４ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する高密度ポリエチレンである。コンベヤーベルトの重量が過大な場合、ドライブスプロケット及び他の支持フレーム部品、並びに、ベルトモジュールそれ自体さえも過剰に摩耗し、交換を要することになる。従って、ベルト及び支持体構造の寿命は、１つの製品を他の製品に優先して使い続けることを需用者が決める際に、重要な要素となり得る。
【０００４】
この点に関して、本発明のモジュールは、ポリマーマトリクス中に、セルと称される複数のボイド（又は気泡((void))を有するポリマーフォームによって形成されている。中実のプラスチックをボイドに置き換えることによって、マイクロセルラー・ポリマーフォームは、所定の体積について、中実のプラスチックに比べて、より少ない量の原材料を用いることになる。中実のプラスチックの替わりにマイクロセルラー・ポリマーフォームを用いる本発明のモジュールは、材料コストの点で低価格であって、相対的に軽減された重量を有する。後者の特徴は、中実のプラスチック材料からなる同じ寸法のベルトと比較して、このコンベヤーベルトは約３０％減少した重量を有すると言い換えることができる。軽量化されたベルトによって、モジュールの摩耗も長期化され、コンベヤーベルト支持構造の点検も長期化される。
【０００５】
（発明の概要）
本発明は、独立形式請求項１及び２０に規定するモジュール式コンベヤーベルト、及び、独立形式請求項２２及び２５に規定するモジュール式コンベヤーベルトの製造方法を提供する。好ましい態様例を各引用形式請求項に規定する。
【０００６】
本発明は、ポリマーフォーム、特に、核形成剤(nucleating agent)及び発泡剤(blowing agent)を含むマイクロセルラー・ポリマーフォームによって形成されるモジュールからなるモジュール式コンベヤーベルトを提供する。マイクロセルラーフォームは射出成形プロセスによって製造され、得られるモジュールは長期化された使用が可能なモジュール式コンベヤーベルトに要求される、優れた機械的特性を示す。
【０００７】
本発明の１つの態様は、モジュール式コンベヤーベルト用のモジュールであって、マイクロセルラー・ポリマーフォームを用いて形成されるモジュールを製造するための方法を提供する。この方法は、ポリマー処理装置の中を通してポリマー混合物を移送することを含んでいる。ポリマー混合物は、半結晶性ポリマー(semi-crystalline polymer)と、そのポリマー材料の約２．５重量％〜７重量％の割合で存在する核形成剤とを含んで構成される。これらの濃度にて、核形成剤は、中実のポリマー材料に替わって、無視できない量のフィラー（充填剤）として有効に作用する。
【０００８】
本発明のもう１つ態様において、この製造方法には、更に、ポリマー材料がポリマー処理装置の中を移動する際に、ポリマー材料の中に発泡剤を導入することも含まれる。発泡剤は、ポリマー材料の約０．１重量％〜約７重量％の割合で存在することが好ましい。核形成剤及び発泡剤が組み込まれて提供された半結晶性ポリマーによって形成されるモジュールは、約６０ミクロンの平均セル寸法を有するマイクロセルラー構造を有している。このことによって、モジュールの機械的強度を低下させることなく、中実のポリマー材料に代替するマイクロセルラー構造に起因して、かなりのコスト削減が達成される。更なる態様において、本発明には、核形成剤／発泡剤及びポリマー材料の混合物がポリマー処理装置の中を通って移動する際に、１．０ＧＰａ／ｓ以下の圧力降下率をもたらす工程が含まれる。
【０００９】
この点に関して、本発明の利点には、モジュール式コンベヤーベルト用のモジュールを、核形成剤を存在させることによって、低い割合の発泡剤及び／又は低い圧力降下率にて製造されるマイクロセルラー・ポリマーフォームを用いて製造することが含まれる。低い割合の発泡剤を用いることによって発泡剤に伴うコストを削減する結果が得られ、得られるモジュールの表面品質を向上させることもできる。高い圧力降下率とは反対に、低い圧力降下率を用いることによって、モジュールの構成について一般的に大きな自由度を利用することができ、並びに、場合によって、より厚い断面方向寸法を有するモジュールを製造することもできる。
【００１０】
多くの場合に、マイクロセルラーフォームは、核形成剤及び発泡剤が存在するにもかかわらず、均一でかつ微細なセル構造を有している。セルどうしの間の相互連絡性(interconnectivity)は一般に最小の程度であって、ある範囲の密度についてフォームを製造することができる。特に、発泡していない中実のプラスチックと対比し得る特性を有する比較的高密度のフォームを製造することができる。
【００１１】
これら及びその他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の詳細な説明を参照することによって、当業者により明らかになるであろう。
【００１２】
本発明の種々の態様及び特徴は、以下の定義によってより良好に理解されるであろう。本明細書において用いるように、「核形成(nucleation)」とは、周囲条件において気体である種(species)の分子が溶解しているポリマー材料の一相の均一な溶体(solution)に、「核形成サイト(nucleation sites)」と規定されるその種の分子のクラスターが生成するプロセスを規定しており、核形成サイトからセルが成長することになる。即ち、「核形成」とは一相の均一な溶液を多相の混合物へ変化させることを意味しており、そこではポリマー材料の全体に、発泡剤の少なくともいくつかの分子の凝集部位が生成している。従って、「核形成サイト」とは、ポリマー内において、核形成剤粒状物が存在する部位を規定するものではない。「核形成した(nucleated)」とは、周囲条件において気体である種を溶解させて含む一相の均一な溶体を含んでいたが、（一般に熱力学的に不安定な）核形成事象(nucleating event)の後では、核形成サイトを含んでいる流動性ポリマー材料の状態を称する。「核形成していない(non-nucleated)」とは、周囲条件では気体である溶解している種及びポリマー材料の一相の均一な溶体によって規定され、核形成サイトが存在していない状態を称する。「核形成していない」材料は、核形成剤、例えばタルクを含むことができる。
【００１３】
「核形成剤」は、ポリマーに添加されて、分散させられている物質、例えばタルク又はその他のフィラー粒状物であって、一相の均一な溶液からの核形成サイトの生成を促進させることができる。「フィラー」は、添加されて、固体ポリマー材料の代替となる分散された粒状物である。
【００１４】
「発泡剤」という用語は２つの基本的な金型の物質を意味しており、１つは「物理的発泡剤」であり、もう１つは「化学的発泡剤」である。物理的発泡剤は、使用するポリマー樹脂の軟化点温度以下の沸点を有する液体である。化学的発泡剤は、狭い温度範囲で分解して気体を発生させる物質である。
【００１５】
本発明のコンベヤーベルト・モジュールを製造するために用いるのに好適な物理的発泡剤は、以下の特性を有する必要がある：樹脂の粘度又はガラス転移点を劇的に変化させることがなく、樹脂中での可溶性が比較的高いこと、低い拡散傾向、及び、膨張する際の気化速度が高く、ポリマーセル壁内において低い残存気体濃度を達成すること。
【００１６】
好適な化学的発泡剤についての主要な基準は、分解温度がポリマー樹脂の処理温度範囲内にあるということである。更に、気体生成物へ分解する速度は、あまり遅いものであってはならない。以下の条件を満足することが有利である：分解生成物がポリマー樹脂を変色させないこと、分解生成物が腐食性を示さないこと、及び、分解生成物自体が核形成剤として作用すること。
【００１７】
本発明の１つの態様はモジュール式コンベヤーベルト用のモジュールを提供するものであって、そのモジュールは半結晶性マイクロセルラーフォームによって形成されており、その中に核形成剤が組み込まれたものである。フォームは、約２．５重量％〜約７重量％の核形成剤を含んでいる。核形成剤のより好ましい範囲は約３重量％〜約７重量％であり、更に好ましい範囲は約５重量％〜約７重量％である。好適な核形成剤には、種々の無機物固体、例えば、タルク、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）及びそれらの混合物が含まれる。有機物固体、例えばセルロース繊維も核形成として作用し得る。場合によっては、核形成剤は、導電性を向上させ、結晶性を向上させ、顔料として作用し、並びに難燃剤(flame retardant)としても機能し得る。
【００１８】
一般に、核形成剤は粒状物質であるが、場合によって核形成剤は繊維状であったり、又はその他の形態をとることもある。核形成粒状物は、種々の形状、例えば球形状、円筒形状、又は平板形状を有することができる。一般に、粒状物は、約０．０１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲、より一般的には約０．１ミクロン〜約１．０ミクロンの範囲の寸法を有する。ある態様では、界面活性剤によって粒状物の表面処理をして、ポリマーメルト中での分散性を向上させたり、粒状物の凝集を防止したりすることができる。
【００１９】
本発明のマイクロセルラーフォームのモジュールは、少なくとも部分的に、以下の材料：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸、ナイロン６、ナイロン６／６、ポリエチレン、ポリプロピレン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリアセタール及びこれらの混合物を含むいずれかの半結晶性ポリマー樹脂を用いて形成することができるが、これらに限定させるものではない。場合によっては、半結晶性ポリマーを半結晶性ポリマーではないポリマーとブレンドすることもできる。好ましい場合には、半結晶性樹脂はポリオレフィン系材料であって、例えば約０.９４ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する高密度ポリエチレンである。好ましい場合において、高密度ポリエチレンの重量割合（％）は、ポリマー材料の８０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上である。特に好ましい場合には、ポリマー材料は、本質的に高密度ポリエチレンによって形成されており、従って、高密度ポリエチレン以外のポリマー樹脂成分を含まない。
【００２０】
場合によって、フォームのプラスチック混合物は、核形成剤に加えて、他の添加剤を含むこともできる。そのような添加剤には、例えば、可塑剤（例えば、低分子量の有機化合物）、潤滑剤、流れ向上剤(flow enhancer)、酸化防止剤及びそれらの混合物が含まれる。
【００２１】
本発明のその他の態様によれば、溶融したポリマー樹脂の中に、物理的発泡剤又は化学的発泡剤を導入することができる。好適な物理的発泡剤には、フッ化塩化炭化水素化合物、脂肪族炭化水素化合物、窒素及び二酸化炭素が含まれる。フッ化塩化炭化水素化合物には、種々の商品名：ＦＲＩＧＥＮ、ＫＡＬＴＲＯＮ、ＦＲＥＯＮ、及びＦＬＵＧＥＮＥ等にて販売されている多くの種類の物質がある。発泡ＰＳ及びＰＶＣには、Ｒ１１と称されるトリクロロフルオロメタン（ＣＣｌ３Ｆ）、若しくはＲ１２と称されるジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２）、又はこれらの５０：５０混合物が用いられる。ポリオレフィンの発泡には、ＦＲＥＯＮ Ｒ１１４が好ましい。イソペンタン及びｎ−ペンタンは可燃性であって、空気と共に爆発性の混合物を生成するが、これらも好適な発泡剤である。
【００２２】
アゾジカルンボアミド（ＡＤＣ）は最も好適な化学的発泡剤である。約２１０℃の温度にて、約２２０ｃｍ３／ｇという最適なガス生成を達成する。この発泡剤は、固体と窒素とに分解する。しかしながら、温度感受性の高いいくつかの種類の熱可塑性樹脂にとっては、分解温度が高過ぎる。その分解温度は、開始剤(initiator)（金属化合物、例えば、酸化チタン及びステアリン酸亜鉛）を添加することによって低下させることもできる。その他の好適な化学的発泡剤及びそれらの特性を以下の表１に挙げる：
【００２３】
【表１】
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【００２４】
本発明に有用なその他の化学的発泡剤には、アゾビスイソブチロニトリル、ジアゾアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエン―(４)―スルホニルヒドラジド、ベンゼン―１，３―ジスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン―３，３―ジスルホニルヒドラジド、及び４，４―オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）が含まれる。
【００２５】
場合によっては、核形成材料及び／又は発泡剤の量が約２．５重量％以上となることもあるが、ポリマーフォームは比較的均一で微細なセル構造を有する。本発明のフォーム（発泡性）ポリマー材料のコンベヤーベルト・モジュールは、約６０ミクロン以下、好ましくは約５０ミクロン以下、より好ましくは約２０ミクロン以下、更により好ましくは約５ミクロン以下の平均セル寸法を有する。マイクロセルラー材料は、好ましくは約１００ミクロンの最大セル寸法を有する。
【００２６】
本発明のモジュールを形成するマイクロセルラーフォーム材料のセル構造は、独立気泡構造であることが好ましい。実質的な独立気泡構造は、隣接するセルどうしの間に限られた連絡部を有しており、一般に、約２００ミクロンの厚さでは、材料の中を通ってセルを連絡する経路(pathway)を有さないポリマー材料を規定することを意味する。独立気泡構造は、コンベヤーベルト・モジュールの早過ぎる破損をもたらす部位となり得る、長い内部連絡経路を有さないため、フォームの機械的特性を向上させることに有利に寄与すると考えられている。
【００２７】
本発明のモジュールを含んでなるマイクロセルラー・ポリマーフォームは、広い範囲の密度にて製造することができる。特に好ましい態様では、マイクロセルラーフォームは、約１０％〜約５０％の気泡体積(void volume)を有する。この好ましい気泡体積の範囲内のフォームは、中実のプラスチック材料よりも著しい密度の減少を伴いながら、優れた機械的特性、例えば引張り強さ及び引張り係数(modulus)を示すことができる。
【００２８】
本発明のもう１つ特性は、それらが低い割合の発泡剤にて製造され、従って、フォーム表面を通って拡散する気体の量が限られているため、所望の表面品質を有するコンベヤーベルト・モジュールを提供できるということである。マイクロセルラーフォーム処理の分野にて知られているように、モジュール表面を通過する気体の拡散は、一般に、粗さ及び不完全さをもたらす。
【００２９】
ここで図面を参照すると、図１は、マイクロセルラー・ポリマーフォーム１６のモジュール１２及び１４（図３〜６）を製造するための射出成形システム１０を示している。マイクロセルラー・ポリマーフォーム１６は、約２．５重量％〜約７重量％の範囲の核形成剤、及び／又は、約０．１重量％〜約７重量％の範囲の化学的発泡剤を含んでいる。射出成形システム１０は、マイクロセルラー・ポリマーフォーム１６を金型（又は型）２０の中へ注入するための射出成形装置１８を有している。射出成形装置１８は、バレル２４の中で回転するスクリュー２２を有しており、該スクリュー２２が回転して、該スクリュー２２とバレル２４との間の処理空間２８内でポリマー材料を、（矢印２６の向きの）下流側へ送る。ポリマー材料は、処理空間２８に流体が流通し得るように連結し、射出バレル２４の下流側端部にて計量セクション３２に取り付けられている、射出コンジット３０を通って金型２０の中に注入される。
【００３０】
一般に、ポリマー材料は、標準的なホッパー３６からオリフィス３４を通ってポリマー処理空間２８の中へ、重力によって供給される。ポリマー材料は、ペレット化された形態であることが好ましい。ポリマー材料は種々の半結晶性物質又はそれらのブレンドを含むことができるが、ポリマー材料がポリオレフィン、例えばポリプロピレン及び中密度若しくは高密度ポリエチレンを含むことが好ましい。
【００３１】
場合によっては、マスターバッチとして、核形成剤若しくは化学的発泡剤、又はその両者を、半結晶性ポリマーペレットとブレンドされた濃厚化されたペレットの形態、例えば４０重量％のペレット形態で添加することができる。濃厚化されたペレットは、好適な量の半結晶性ポリマーペレットとブレンドして、約２．５重量％〜約７重量％の範囲の核形成剤、及び／又は約０．１重量％〜約７重量％の化学的発泡剤を含むポリマー材料を形成することができる。このようにして、核形成剤濃度の純粋なポリマーペレットに対する割合を制御することによって、ポリマー材料組成物中における、例えばタルクの割合が調節される。もう１つの態様では、粒状物形態の核形成剤及び／又は化学的発泡剤をポリマー材料の中へ直接的に添加する。この技術分野においてよく知られているその他のいずれの技術を用いても、核形成剤及び／又は化学的発泡剤をポリマー組成物の中へ、制御可能な量にて添加することができる。
【００３２】
インジェクション・スクリュー２２は、その上流側端部にて駆動モーター３８に操作可能なように連結されており、スクリュー２２はその駆動モーター３８によって回転される。特に詳細には示さないが、インジェクション・スクリュー２２は、以下に詳細に説明するように、フィードセクション、トランジション・セクション、気体注入セクション、ミキシング・セクション、及び計量セクションを有している。
【００３３】
場合によって、射出バレル２４に沿って温度制御装置４０が設けられる。制御装置４０は、電気ヒーターであってよく、温度制御流体用の流路等を有することができ、射出バレル内のペレット化又は流動化されたポリマー材料のストリームの加熱に用いられる。これによって、ポリマーストリームを溶融させたり、冷却作用を及ぼしたりして、粘度、スキンの生成(skin formation)、及び場合によっては発泡剤の溶解性を制御することを支援する。温度制御装置４０は、バレルに沿った種々の部位において、種々の形態で操作される。即ち、温度制御装置４０は、１またはそれ以上の部位にて加熱することができ、並びに、１またはそれ以上の異なる部位にて冷却することができる。設置する温度制御装置の数は、いずれの数であってもよい。
【００３４】
ペレットは、ホッパー３６からスクリュー２２のフィードセクションに受け入れられ、スクリューが回転することによって、ポリマー処理装置２８の中を下流２６側へ運ばれる。射出バレル２４からの熱、及び、回転するスクリューによって生じる剪断力によって、トランジション・セクション内でペレットは軟化する。一般に、第１のミキシング・セクションの端部までの間で、軟化したペレットはゲル化し、一体化されて、実質的にエアポケットのない均一な流体ストリームが形成される。
【００３５】
物理的発泡剤は、物理的発泡剤のソース４４と流体が流通し得るように連絡しているポート４２を通して、ポリマーストリームの中へ導入される。ポート４２は、射出バレル２４に沿って、いずれかの部位にいずれかの数にて設けられる。好ましくは、以下に更に詳細に説明するように、ポート４２は、スクリューの気体注入セクションにて物理的発泡剤を導入する部分であり、そこではスクリューは複数のフライト(羽根(flight))を有している。
【００３６】
物理的発泡剤ソース４４とポート４２との間には、加圧及び計量デバイス４６が設けられている。押出機内で超臨界流体の状態にある発泡剤が好ましく、特に、超臨界二酸化炭素及び超臨界窒素が好ましい。
【００３７】
計量デバイス４６は、射出バレル２４内のポリマーストリームの中に導入する物理的発泡剤の量を計量するのに用いられる。好ましい態様において、計量デバイス４６は、物理的発泡剤の質量流量を測定する。物理的発泡剤は、一般に、ポリマーストリーム及び発泡剤の約１５重量％以下である。前もって導入した核形成剤が存在することによって、核形成のドライビングフォース (driving force)が向上し、従って、発泡剤が低い濃度、例えばポリマーストリーム及び発泡剤の重量の約０．１重量％〜約２．５重量％の濃度であっても、マイクロセルラーフォームを製造することが可能となると考えられる。この核形成剤の特性は、化学的発泡剤及び物理的発泡剤の両者に当てはまる。
【００３８】
図２は、射出バレル２４の対向する頂部側及び底部側に２つの物理的発泡剤ポートを有している好ましい態様を示す拡大図である。この好ましい態様において、ポート４２は、スクリューの気体注入セクションにおいて、スクリュー２２のミキシングセクション４８（大きな間隙のあるフライトを有する部分）から上流側であって、約４つ程度のフルフライト、好ましくはほぼ１つのフルフライトの領域に設けられている。そのように設けることによって、注入された物理的発泡剤は流動するポリマーストリームの中に迅速かつ均一に混合され、物理的発泡剤及び発泡した材料前駆体の１相溶体の生成が促進される。
【００３９】
物理的発泡剤ポート４２は、複数のオリフィス５０を有しており、発泡剤ソース４４を射出バレル２４に連絡させるマルチホール・ポートである。複数のポート４２が、射出バレル２４のまわりにおいて、長手方向及び半径方向について種々の部位に互いに位置合わせされて設けられることが好ましい。例えば、それぞれ複数のオリフィス５０を有する複数のポート４２を、射出バレルのまわりに、時計の文字盤の１２時の位置、３時の位置、６時の位置、及び９時の位置に配することもできる。各オリフィス５０が物理的発泡剤用のオリフィスであると考える場合、本発明には、発泡剤のソース４４とバレル２４との間に流体が流通し得るように、少なくとも約１０、好ましくは少なくとも約１００、より好ましくは少なくとも約５００、更により好ましくは少なくとも約７００の発泡剤オリフィスを有する射出成形装置が含まれる。
【００４０】
１またはそれ以上のオリフィスは、間隙のないフルフライト５２に隣接している。スクリューが回転する際に、間隙のない各フライト５２は各オリフィス５０を周期的に通過し又は「ワイプ(wipe)」する。このワイピング(wiping)は、各オリフィスに位置合わせされたフライト５２によって周期的に封止される各オリフィスを実質的に迅速に開いたり閉じたりし、それによって流動性発泡性ポリマー前駆体と物理的発泡剤との迅速な混合が促進される。その結果、物理的発泡剤は、注入の直後であって、混合の前に、流動性ポリマー材料の中で比較的微細に分割されて、独立した分布が形成される。このアレンジメントにおいて、約３０ｒｐｍの標準的なスクリューの回転速度で、各オリフィス５０は、少なくとも毎秒約０．５パス〜毎秒約２パスの割合でフライト５２を通過する。好ましい態様において、オリフィス５０は、駆動モーター３８に隣接する、スクリューの上流側端部から約１５バレル直径〜約３０バレル直径の距離に位置している。
【００４１】
再び図１を参照すると、気体注入セクション４２に続く、スクリュー２２のミキシング・セクション４８は、物理的発泡剤とポリマーストリームとを混合して、使用する場合には核形成剤を含んでいる、発泡剤とポリマーとの１相溶体の生成を促進する部分であると考えられる。ミキシング・セクション４８は間隙のないフライト５４を有しており、これがストリームをばらばらにして、混合が促進される。ミキシング・セクション４８から下流側において、計量セクション３２は、金型２０に接続される射出コンジット３０の手前で、ポリマー−発泡剤ストリームに圧力を生じさせる。
【００４２】
図３に示すように、金型２０は、例えば例示するフラットトップモジュール１２の形状に対応するキャビティを形成する第１の分割金型(mold half)５６と第２の分割金型５８を有している。そのキャビティは射出コンジット３０に連絡しており、その中を通ってポリマーストリームがポリマー処理空間２８から送られる。しかしながら、より広い意味において、金型２０は、この技術分野においてよく知られているように、フラットトップモジュール、フラッシュグリッドモジュール、隆起したリブの(raised rib)モジュール及びラジアス・モジュールなどを含む種々のモジュール形状を有することができる。モジュール２０は更に、モジュールの連結端部に開口部を設けるためのロッド２０Ａ及び２０Ｂを有している。これについては、以下に説明する。
【００４３】
計量セクション３２は、（物理的発泡剤であっても化学的発泡剤であっても）発泡剤及びポリマーに核形成させて、１相溶体とする作用を行う部分でもある。１相溶体の圧力は、ポリマー混合物が計量セクション３２の中を流れる際に降下する。この圧力降下によって、ポリマー中への発泡剤の溶解性が低下し、そのことがセル核形成プロセスの駆動力（ドライビングフォース）となる。一般に、計量セクション３２は、マイクロセルラーフォームの要求に従って、セル核形成に好適な圧力降下をもたらすように構成される。処理条件下では、計量セクション３２内の圧力降下は、一般に１０００ｐｓｉ（約６８９５ｋＰａ）以上、好ましくは２０００ｐｓｉ（約１３７９０ｋＰａ）以上、より好ましくは３０００ｐｓｉ（約２０６８４ｋＰａ）以上である。
【００４４】
ある実施形態では、計量セクション３２は、この技術分野において既知のように、１相溶体がその中を流れる場合に、所定の圧力降下率（ｄＰ／ｄｔ）をもたらすように構成することもできる。圧力降下率（又は圧力降下割合）は、セル核形成プロセスにも影響を及ぼす。一般に、マイクロセルラー・ポリマー材料のための好適な核形成条件を達成するためには、十分な圧力降下率を導くことが必要である。約２．５重量％〜約７重量％の量の核形成剤が存在することによって、必要とされる圧力降下率が低下すると考えられる。特定の場合に、低い圧力降下率を用いることが望まれる。一般に、より低い圧力降下率によって、金型の構成、及び、得られるコンベヤーベルト・モジュールの寸法に、より一層の自由度が許容される。ある実施形態において、溶体中の圧力降下率は、１ＧＰａ／ｓ以下、場合によっては０．１ＧＰａ／ｓ以下、その他の場合では０．０５ＧＰａ／ｓ以下であってよい。他の実施形態では、より高い圧力降下率、例えば約１０．０ＧＰａ／ｓ以上の圧力降下率が用いられることもある。
【００４５】
上昇した温度の結果として、一般に、マイクロセルラー・ポリマーフォームは、核形成したセルが成長するのに十分な柔らかさを有している。しかしながら、金型の中でフォームが冷却されてより固化すると、セルの成長は制限される。特定の態様において、フォームの冷却速度を促進させる外部の冷却手段、例えば冷却空気又は冷却水を用いることも有利である。
【００４６】
以上、本発明のフラットトップモジュール１２の例及びラジアス・モジュール１４の例を挙げて、射出成形装置１０について詳細に説明した。特に、モジュール１２及び１４は、図１及び２に示す射出成形装置１０によって製造され、マイクロセルラーフォームを含むポリマー材料によって形成されている。
【００４７】
フラットトップモジュール１２は一般に四角形形状の板状ボディ部６０を有しており、そのボディ部６０は複数の第１のリンク端部６２と、それとは反対側に延びる複数の第２のリンク端部６４とを有している。ボディ部６０の下側にはその幅方向に横断リブ６６が延びて、対向するチャンネル部６８及び７０を形成している。各チャンネル部６８及び７０はそれぞれエッジ部７２及び７４にて終端しており、そこから各リンク端部６２及び６４が突出している。リブ６６及びリンク端部６２、６４の内側は、相互に連結されたモジュール１２によって形成されるコンベヤーベルトに駆動力を付与する、スプロケット・ホイール（図示せず）の対応するスプロケット歯にかみ合うように適合している。横断リブ６６によって形成されるモジュール１２の下側構造は、モジュールに強度を付与して、モジュール１０の長手方向又は横断方向の軸まわりでモジュール１０が何らかの大幅な結合をすることを防止する。
【００４８】
リンク端部６２及び６４は、対応して位置合わせされた円筒形態の開口部７６の輪郭線を規定する。開口部７６は、複数のモジュール１２を端と端を接した(end-to-end)形態にしながら、モジュール式・コンベヤーベルト（図示せず）を形成するように隣り合うモジュールを横方向に位置合わせさせて、軸まわりで動けるように連結するのに適合するピボット・ピン又はロッドを受け入れる。モジュール１２は、端と端とを反転させても連結できるリンク端部の形状を有することが好ましい。換言すれば、モジュールのいずれの端部でも、他のリンクモジュールのいずれかの端部とかみ合わさせることができる。
【００４９】
図６は、モジュールのもう１つの実施形態を示しており、この場合ではラジアス・モジュール１４は、マイクロセルラー・ポリマーフォームを用いて形成されている。以下に詳細に説明するように、モジュール１４は、丸みを帯びた湾曲部まわり(around a radius trun)を移動することができるコンベヤーベルトの構成に適合しているので、ラジアス・モジュールと称される。モジュール１４は、更に、複数の第１のリンク端部８０と複数の第２のリンク端部８２とを支持する中間セクション７８を有している。第１のリンク端部８０はベルトが移動する向きに配されており、この第１のリンク端部８０と反対側に第２のリンク端部８２が延びている。中間セクション７８は、上側に横方向補強ウェブ８４を有しており、シヌソイド形状(sinusoidal shape)を有する（図面中に一部のみ示す）波形部分８６を下側に有している。中間セクション７８の横方向ウェブ８４に沿って、図６の右方向へ延びるシヌソイド形状のリッジ（図示せず）が第１のリンク端部８０を支持し、一方、図において左側へ延びるシヌソイド形状のリッジ（図示せず）が第２のリンク端部８２を支持している。
【００５０】
モジュール１４は、更に、全体として円筒形状のピボットロッド開口部８８をリンク端部８０に有している。同様に、長円形形状のスロット９０が、ベルトの移動方向を横切るようにリンク端部８２を通って設けられている。コンベヤーベルトを形成する複数のモジュール１４について、１つのピボットロッド（図示せず）は、第１のリンク端部８０の中の開口部８８及び第２のリンク端部８２の中の開口部９０の中に挿通される。ピボットロッドは、開口部８８の中でベルトの移動方向へは動くことができないことが好ましい。しかしながら、スロット９０の長円形形状のために、ピボットロッドはスロット９０の内で軸回転し得る。この構成によって、複数のモジュール１４によって構成されるコンベヤーベルトは、丸みを帯びた湾曲部まわりを、一方の端部がつぶれ、他方の端部が、長円形形状のスロット９０内でピボットロッドが軸回転するために、扇形形状に広がることによって、移動することができる。ラジアス・モジュールについてのより詳細な説明は、米国特許第６，３３０，９４１号Ｂ１（２０００年５月２５日に出願され、本願の譲受人に譲り渡されている）を参照することができ、その開示事項は引用することによって本明細書に含むものとする。
【００５１】
例示するフラットトップモジュール１２及び例示するラジアス・モジュール１４を含むマイクロセルラー・ポリマーフォーム材料は、添加剤、例えば、導電性を向上させる物質（カーボンブラック及びグラファイト粒状物状フィラーなど）、難燃剤及び顔料を含むことができると、本発明の範囲によって考えられる。これらの添加剤は、ポリマー材料中に約０．１５重量％〜約１０．５重量％の濃度にて適用することが好ましい。
【００５２】
フラットトップモジュール１２及びラジアス・モジュール１４の例について本発明の説明をしたが、これらは説明のための例示に過ぎず、モジュールベルトの技術分野における当業者であれば、フラッシュグリッドモジュール、隆起したリブのモジュール及びフライトモジュールを含む種々のモジュール、並びに、モジュール式コンベヤーベルト用の種々の備品、例えば、スプロケット、ピボットロッド、側方ガード、フィンガーボードなどを製造するために使用できるということを容易に理解できるであろう。要約すると、本発明の射出成形方法は、モジュール式コンベヤーベルトのいずれかの部品であって、マイクロセルラー・ポリマーフォームによって形成することが望まれるような部品を製造するために用いることができる。
上述した事項は、本発明を説明することを意図したものに過ぎず、本発明は特許請求の範囲の記載事項によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明のマイクロセルラーポリマー材料のコンベヤーベルト・モジュールを製造するための押出システムの模式図を、部分的に断面にして示している。
【図２】図２は、マルチホール発泡剤供給オリフィスの配置及び押出スクリューの模式図を、部分的に断面にして示している。
【図３】図３は、本発明のマイクロセルラー・ポリマーフォームによりコンベヤーベルト・モジュールを製造するための金型の断面図である。
【図４】図４は、本発明の１つの例であるフラットトップモジュールの側面図である。
【図５】図５は、図４に示すフラットトップモジュールの平面図である。
【図６】図６は、本発明のマイクロセルラー・ポリマーフォームによるラジアス・モジュールの斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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