(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡部材を形成する方法であって、
ポリマー処理空間を備えるポリマー処理システムを準備することと、
未発泡混合物を作製するために前記ポリマー処理空間内でポリマー材料と発泡剤とを混合することと、
前記ポリマー処理空間に流体連通する少なくとも１つの拡張可能な成形型キャビティを有する成形型を準備することと、
前記ポリマー処理空間から前記拡張可能な成形型キャビティ内にポリマー材料と発泡剤との一定体積の前記未発泡混合物を射出することと、
発泡プリフォーム部材を形成するために前記拡張可能な成形型キャビティを拡張させることと、
前記発泡プリフォーム部材を、プレス成形型キャビティ部分およびプレス成形型壁部分を含むプレス成形型に挿入することであって、前記プレス成形型キャビティ部分は、前記プレス成形型壁部分に対向する壁と、少なくとも１つの内部側壁表面とを含み、前記少なくとも１つの内部側壁表面は、少なくとも１つの凹部を含む、ことと、
単体の完成部材を形成するために前記プレス成形型内で前記発泡プリフォーム部材をプレス形成することであって、前記単体の完成部材は、前記プレス成形型キャビティ部分の前記内部側壁表面の前記少なくとも１つの凹部と、形状において一致する少なくとも１つの延出部を含む少なくとも１つの側壁を含む、ことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記発泡プリフォーム部材を前記プレス成形型に挿入する前に、前記発泡プリフォーム部材の少なくとも一部分を、切断するか、バフ研磨するか、又はスカイビング加工することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマー材料が熱可塑性ポリウレタンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プレス成形型が、前記発泡プリフォーム部材の溶融温度よりも低い温度に加熱される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プレス成形型が、１５５℃〜１６０℃の温度に加熱される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記発泡プリフォーム部材のプレス成形が、前記プレス成形型キャビティ部分の前記壁に対する前記プレス成形型壁部分の横方向変位を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記横方向変位が、前記プレス成形型壁部分に対向する前記壁に対する前記プレス成形型壁部分の回転による、前記プレス成形型壁部分に対向する前記壁に対する前記プレス成形型壁部分の非対称な横方向変位を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記横方向変位が、機械的作動機構、空気圧作動機構、油圧作動機構、又は電磁作動機構のうちの少なくとも１つを通じて引き起こされる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記プレス成形型キャビティ部分の前記プレス成形型壁部分に対向する固定壁および内部側壁の少なくとも１つの少なくとも一部分が、少なくとも１つの表面特徴部を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの表面特徴部が、シボ加工特徴部、隆起特徴部及び凹状特徴部の少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記拡張可能な成形型キャビティが、少なくとも１つの側面において厚さが変化する発泡プリフォーム部材を形成するような大きさ及び形状とされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記拡張可能な成形型キャビティの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分が、少なくとも１つの表面特徴部を備え、前記表面特徴部が、シボ加工特徴部、隆起特徴部及び凹状特徴部からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記発泡プリフォーム部材と共に少なくとも１つの第２のプリフォーム部材を前記プレス成形型に挿入することと、
多要素からなる単体の完成部材を形成するために前記プレス成形型内で前記発泡プリフォーム部材及び前記第２のプリフォーム部材をプレス成形することと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のプリフォーム部材が、発泡要素及び未発泡要素の少なくとも一方を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記単体の完成部材が、履物製品用の中底又は外底の少なくとも一方を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記単体の完成部材が、履物製品の中底に組み込むための底要素を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記単体の完成部材が、第１の密度を備える第１の領域と、第２の密度を備える第２の領域とを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記プレス成形型キャビティ部分の前記少なくとも１つの内部側壁表面の少なくとも一部分がシボ加工特徴部をさらに含み、前記プレス成形型内で前記発泡プリフォーム部材をプレス形成することが、前記プレス成形型キャビティ部分の前記内部側壁表面の前記シボ加工特徴部と一致するシボ加工を含む単体の完成部材の少なくとも１つの側壁を作製する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年８月６日に出願された米国仮特許出願第６２／０３３９２１号明細書の優先権及び利益を主張するものであり、この開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。本出願は、以下の米国特許及び米国特許出願、すなわち、２００１年１１月２７日に発行された、米国特許第６３２２３４７号明細書、２００３年９月９日に発行された、米国特許第６６１６４３４号明細書、２００３年１２月９日に発行された、米国特許第６６５９７５７号明細書、２００５年４月２６日に発行された、米国特許第６８８４８２３号明細書、２００５年８月９日に発行された、米国特許第６９２６５０７号明細書、２００６年１２月５日に発行された、米国特許第７１４４５３２号明細書、２００７年２月６日に発行された、米国特許第７１７２３３３号明細書、２００７年９月１１日に発行された、米国特許第７２６７５３４号明細書、２００８年１月１５日に発行された、米国特許第７３１８７１３号明細書、２００９年１１月１０日に発行された、米国特許第７６１５１７０号明細書、２０１０年４月８日に公開された、米国特許出願公開第２０１０／００８６６３６号明細書、２０１１年１月２７日に出願された、米国仮特許出願第６１／４３６７３４号明細書、２０１２年１月２７日に出願され、且つ米国特許出願公開第２０１２／０１９６１１５Ａ１号明細書として公開された、米国特許出願第１３／３６０２２９号明細書、及び２０１３年３月１５日に出願された、米国特許出願第１３／８３５８５９号明細書に関連し、これら明細書の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して、射出成形の分野に関し、より詳細には、発泡部材を作製するための方法及びシステム並びにこれらにより形成された部材に関する。
【背景技術】
【０００３】
構造的なポリマー発泡材料は、ポリマーマトリックス内に、セルとも呼ばれる複数の空隙を含む。発泡部材を作製するためにポリマー材料を処理するための多数の技術が当該技術分野において知られている。例示的な技術は、バレル内におけるスクリューの回転によりポリマー材料を可塑化する押出機を利用し得る。ある工程では、ポリマー材料と発泡剤の混合物を形成するために、物理的発泡剤を、例えば、押出機のバレル内に形成された発泡剤ポートを通して、溶融したポリマー材料内に射出してもよい。次に、この混合物を、所望のポリマー発泡製品を形成するために処理（例えば、押出成形、ブロー成形、又は射出成形）してもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような方法を、種々の発泡部材を作製するために使用してもよいが、例えば、履物業界で使用される種々の発泡部材の作製では、ポリマー材料の射出成形に関連して改良された工程に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、発泡部材並びに発泡部材を作製するための新規な方法及び装置を対象とする。
【０００６】
本発明の一態様は、発泡部材を形成する方法であって、ポリマー処理空間を含むポリマー処理システムを準備することと、未発泡混合物を作製するためにポリマー処理空間内でポリマー材料と発泡剤とを混合することと、ポリマー処理空間に流体連通する少なくとも１つの拡張可能な成形型キャビティを有する成形型を準備することと、ポリマー処理空間から拡張可能な成形型キャビティ内にポリマー材料と発泡剤の一定体積の混合物を射出することと、発泡プリフォーム部材を形成するために成形型キャビティを拡張させることとを含む。方法は、発泡プリフォーム部材をプレス成形型キャビティに挿入することと、単体の完成部材を形成するためにプレス成形型キャビティ内で発泡プリフォーム部材をプレス成形することとを更に含む。
【０００７】
一実施形態において、方法は、発泡プリフォーム部材をプレス成形型キャビティに挿入する前に、発泡プリフォーム部材を切断するか、バフ研磨するか、又はスカイビング加工することを更に含む。ポリマー材料は、ＴＰＵを含むか、又は本質的にＴＰＵからなってもよい。一実施形態において、プレス成形型キャビティは、発泡プリフォーム部材の溶融温度よりも低い温度に、例えば、約１５５℃〜約１６０℃の温度に加熱される。
【０００８】
一実施形態において、発泡プリフォーム部材のプレス成形は、プレス成形型キャビティの第２の壁部分に対するプレス成形型キャビティの第１の壁部分の横方向変位を含む。横方向変位は、第２の壁部分に対する第１の壁部分の回転による、プレス成形型キャビティの第２の壁部分に対するプレス成形型キャビティの第１の壁部分の非対称な横方向変位を含み得る。横方向変位は、機械的作動機構、空気圧作動機構、油圧作動機構、電磁作動機構、及び／又は他の任意の適切な作動機構を通じて引き起こすことができる。それにより形成された単体の完成部材は、実質的に一定の密度を有し得るか、又は第１の密度を有する第１の領域と、第２の密度を有する第２の領域とを含み得る。領域毎の密度の変化は、急激なものであってもよく、又は徐々に変化するものであってもよい。
【０００９】
プレス成形型キャビティの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分は、曲率又は他の表面特徴部を含むことができる。例えば、プレス成形型キャビティの第１の壁部分及び第２の壁部分の少なくとも一方は、１つ又は複数の湾曲壁部分を含み得る。一実施形態において、プレス成形型キャビティの１つ又は複数の壁部分における表面特徴部は、隆起特徴部及び／又は凹状特徴部の少なくとも一方を含むことができる。
【００１０】
拡張可能な成形型キャビティを、少なくとも１つの側面において厚さが変化する発泡プリフォーム部材を形成するような大きさ及び形状としてもよい。例えば、履物製品用の中底を形成するための発泡プリフォーム部材を、より厚肉の踵領域とより薄肉の前足領域とを備えるように形成してもよい。発泡部材の異なる領域間の厚さの差は、急激又は緩やかなものであってもよい。一実施形態において、拡張可能な成形型キャビティの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分は、曲率及び／又は他の表面特徴部を含むことができる。拡張可能な成形型キャビティ内の少なくとも１つの表面特徴部は、例えば、１つ若しくは複数の隆起特徴部及び／又は凹状特徴部を含むことができる。
【００１１】
一実施形態において、拡張可能な成形型キャビティの拡張は、拡張可能な成形型キャビティの第２の壁部分に対する拡張可能な成形型キャビティの第１の壁部分の横方向変位を含む。横方向変位は、第２の壁部分に対する第１の壁部分の回転による、拡張成形型キャビティの第２の壁部分に対する拡張成形型キャビティの第１の壁部分の非対称な横方向変位を含み得る。
【００１２】
一実施形態において、方法は、発泡プリフォーム部材と共にプレス成形型キャビティに少なくとも１つの第２のプリフォーム部材を挿入することと、多要素からなる単体の完成部材を形成するためにプレス成形型キャビティ内で発泡プリフォーム部材及び第２のプリフォーム部材をプレス成形することとを更に含む。第２のプリフォーム部材は、発泡要素及び／若しくは未発泡要素を含むか、又は本質的に発泡要素及び／若しくは未発泡要素からなるものとすることができる。例えば、第１のプリフォーム部材は、履物製品の底の第１の部分（例えば、第１の層）を含むことができ、且つ第２のプリフォーム部材は、底の第２の部分（例えば、第２の層）を含むことができる。第１及び第２のプリフォーム部材は、一実施形態では、完成部材に異なる相補的な性能上の利益を与えるために、異なる物理的特性を有する。
【００１３】
単体の完成部材は、履物製品用の中底及び／又は外底を含むか、又は本質的に履物製品用の中底及び／又は外底からなるものとし、又は履物製品の中底及び／又は外底に組み込むための要素を形成することができる。本発明の別の態様は、本明細書で説明する方法により形成された履物製品用の発泡要素を含む。
【００１４】
本発明の別の態様は、発泡部材、例えば発泡プリフォーム部材を形成する方法を含む。方法は、バレル内にポリマー処理空間を画定するためにバレル内に装着されたスクリューと、ポリマー処理空間に連通するポリマー材料吐出システムと、ポリマー処理空間に連通する発泡剤吐出システムと、ポリマー処理空間の先端部分に流体連通する少なくとも１つのノズルとを含むポリマー処理システムを準備することを含む。方法は、ノズルに流体連通する少なくとも１つの拡張可能な成形型キャビティを有する成形型を準備することと、未発泡混合物を作製するためにポリマー処理空間内でポリマー材料と発泡剤とを混合することと、ノズルを通して拡張可能な成形型キャビティ内にポリマー材料と発泡剤の一定体積の混合物を射出することと、発泡部材を形成するために成形型キャビティを拡張させることとを更に含む。種々の実施形態において、方法は、未処理のポリマー材料の溶融温度の５℃以内の推定溶融温度を有し、約１００μｍ〜５００μｍの推定表皮厚さを備えた表皮層を有し、約０．０１μｍ〜５０μｍの平均セル直径を有し、且つ／又は、約１０８〜１０１６セル／ｃｍ３の平均セル数を有する発泡部材を作製してもよい。
【００１５】
ポリマー材料は、ポリマー、エラストマー、及び熱可塑性プラスチックからなる群から選択された材料を含み得る。ポリマー材料は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ＤｕＰｏｎｔ（商標）社のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）、ポリエチレン、又は熱可塑性ゴム（ＴＰＲ）のうちの少なくとも１つを含み得る。ＴＰＵは、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）又はＵｔｅｃｈｌｌａｎ（登録商標）の少なくとも一方、例えば、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２１０２−７５Ａ、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２３５５−７５Ａ、又はＵｔｅｃｈｌｌａｎ（登録商標）ＵＴ８５−ＡＰＵのうちの少なくとも１つを含むか、又は本質的にそれからなってもよい。一実施形態において、ポリマー材料は、約５０〜９０若しくは約６５〜９０若しくは約６５〜８５のショアＡ硬度を有するか又は約３０〜９０のショアＤ硬度を有するＴＰＵを含むか、或いは本質的にそれからなる。ＴＰＲは、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）又はスチレンエチレンブタジエンスチレン（ＳＥＢＳ）の少なくとも一方を含むか、又は本質的にそれからなってもよい。発泡剤は、窒素を含むか、又は本質的に窒素からなってもよい。
【００１６】
一実施形態において、発泡剤吐出システムは、計測システムを含む。計測システムは、発泡剤の流量及び／又は射出すべき発泡剤の質量の少なくとも一方を制御するようになされてもよい。ポリマー処理空間内に射出される発泡剤の質量は、未発泡混合物が約０．１重量％〜２重量％、例えば、未発泡混合物が約０．４重量％〜０．７５重量％であってもよい。
【００１７】
バレルを混合前に高温のバレル温度に加熱してもよい。一実施形態において、ポリマー材料はＴＰＵであってもよく、且つ高温のバレル温度は、約３８０°Ｆ〜４２０°Ｆ、例えば約４００°Ｆであってもよい。一実施形態において、バレルは、ゾーン毎に別々の温度設定を有する複数のゾーンに分割される。ノズルもまた、混合前に高ノズル温度に加熱してもよい。高温のノズル温度は、高温のバレル温度よりも高くてもよい。一実施形態において、ポリマー材料はＴＰＵであり、且つ高温のノズル温度は約４２０°Ｆである。
【００１８】
方法の一実施形態は、成形型キャビティ内に射出される混合物の体積及び／又は成形型キャビティ内に混合物が射出される速度の少なくとも一方を制御することを含む。成形型キャビティ内に射出される混合物の体積は、拡張前の成形型キャビティの容積の約９５％〜約１０５％であってもよい。
【００１９】
方法は、拡張可能な成形型キャビティをポリマー材料の射出前に第１の成形型温度に維持することを更に含み得る。第１の成形型温度は、例えば、約７０°Ｆ〜１３０°Ｆであってもよい。成形型は、成形型を加熱し且つ／又は成形型を第１の成形型温度に保持するための温度制御システムを含み得る。一実施形態において、第１の成形型温度は、射出前の混合物の温度よりも低い。
【００２０】
拡張後の成形型キャビティの容積は、拡張前の成形型キャビティの容積の約２〜１２倍であってもよく、例えば、拡張前の成形型キャビティの容積の約３倍であってもよい。種々の代替的な実施形態において、例えば、処理される材料及び／又は形成される発泡部材の所望の特性に応じて、拡張後の成形型キャビティの容積は、拡張前の成形型キャビティの容積の約２〜７倍、約３〜１０倍、約５〜１２倍、又は約２〜８倍であってもよい。一実施形態において、成形型は、約２ｍｍの厚さから約６ｍｍの厚さに拡張する。一般的に、成形型をその非拡張位置と拡張位置との任意の適切な比だけ拡張させてもよい。
【００２１】
成形型キャビティを、拡張前の第１の期間の間、非拡張位置に保持してもよい。第１の期間は、約１秒〜３０秒であってもよい。一実施形態において、ポリマー材料がＴＰＵである場合には、第１の期間は、約５秒〜１５秒若しくは約１秒〜２０秒であってもよく、且つ例えば、約１０秒とすることができる。方法はまた、拡張後の第２の期間の間、成形型キャビティを拡張位置に保持することを含み得る。第２の期間は、約１秒〜６０秒、若しくは１２０秒まで、又はそれよりも長くてもよく、且つポリマー材料がＴＰＵである一実施形態では、第２の期間は、約３０〜４０秒であってもよい。
【００２２】
一実施形態において、方法は、拡張可能な成形型キャビティの拡張速度を制御することを更に含み得る。成形型キャビティの拡張速度は、成形型内に射出される材料の拡張速度よりも速くてもよい。代替的に、成形型キャビティの拡張速度は、成形型内に射出される材料の膨張速度よりも遅いか、又は材料の膨張速度と実質的に同様であってもよい。一実施形態において、非拡張位置から拡張位置への成形型キャビティの拡張に要する時間は、約５秒未満、例えば約１秒であってもよい。
【００２３】
成形型キャビティを拡張は、第１の成形型セクションからの第２の成形型セクションの横方向変位及び／又はコアバック技術による成形型キャビティの第１の壁の横方向変位を含むか、又は本質的にそれらからなってもよい。一実施形態において、横方向への壁の変位は、成形型キャビティの第２の壁に対する第１の壁の非対称な変位を含む。成形型は、単一の拡張可能な成形型キャビティ又は複数の拡張可能な成形型キャビティを含み得る。
【００２４】
本明細書で説明する方法により形成された発泡部材は、表皮層を含み得る。表皮層は、約１００μｍ〜５００μｍの表皮厚さを有し得る。ポリマー材料がＴＰＵである一実施形態において、表皮層は、約３００μｍの表皮厚さを有し得る。発泡部材は、約０．０１μｍ〜２００μｍの平均セル直径を有し得、且つポリマー材料がＴＰＵである場合には、約０．０１μｍ〜５０μｍの平均セル直径を有し得る。発泡部材は、約１０８〜１０１６セル／ｃｍ３の平均セル数を有し得る。
【００２５】
発泡部材は、例えば、履物製品用の中底又は中底の構成要素の少なくとも一方を形成してもよい。
【００２６】
本発明の別の態様は、発泡部材を形成するためのシステムを含む。システムは、バレル内にポリマー処理空間を画定するためにバレル内に装着されたスクリューと、ポリマー処理空間に連通するポリマー材料吐出システムと、ポリマー処理空間に連通する発泡剤吐出システムと、ポリマー処理空間の先端部分に流体連通する少なくとも１つのノズルと含み、ポリマー処理空間が、未発泡混合物を作製するためにポリマー材料と発泡剤とを混合するようになされる。システムは、ノズルに流体連通する少なくとも１つの拡張可能な成形型キャビティを有する成形型と、ノズルを通して拡張可能な成形型キャビティ内に一定体積の未発泡混合物を射出するための手段と、発泡部材を形成するために拡張可能な成形型キャビティを拡張させるための手段とを更に含む。
【００２７】
本発明の更に別の態様は、発泡ポリマー材料を含む射出成形部材を含む。部材は、表皮層を含み、この部材では、表皮層が、約１００μｍ〜５００μｍの表皮厚さと、約０．０１μｍ〜５０μｍの平均セル直径と、約１０８〜１０１６セル／ｃｍ３の平均セル数とを有し、発泡部材の体積が発泡前のポリマー材料の体積の約２〜４倍である。一実施形態において、表皮層は、約３００μｍの厚さを有する。一実施形態において、発泡部材の容積は、発泡前のポリマー材料の容積の約３倍である。一実施形態において、発泡部材は、発泡前のポリマー材料の溶融温度の±５℃以内の推定溶融温度を有する。
【００２８】
これら及び他の目的は、本明細書に開示する本発明の利点及び特徴と共に、以下の説明、添付図面、及び特許請求の範囲を参照することによってより明らかになるであろう。更にまた、本明細書で説明する種々の実施形態の特徴が、相互に排他的なものではなく、種々の組み合わせ及び並べ替えで存在し得ることが理解されるべきである。
【００２９】
図面において、類似の参照文字は概して、異なる図全体を通じて同じ部材を指す。また、図面は、必ずしも原寸に比例したものではなく、むしろ、概して、本発明の原理を図示することに重点が置かれている。以下の説明では、本発明の種々の実施形態について以下の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る、単一の拡張可能な成形型キャビティ内に材料を射出するための射出成形システムの概略側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、複数の拡張可能な成形型キャビティ内に材料を同時に射出するための射出成形システムの概略側面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る、例示的な発泡部材の概略平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの発泡部材の切断面Ａ−Ａを通る側断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、発泡部材を形成する例示的な方法のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る、複数の履物中底構成要素を形成するための射出成形システム及び成形型キャビティの概略側面図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の例示的な発泡中底構成要素の概略平面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の例示的な発泡中底構成要素の概略平面図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の例示的な発泡中底構成要素の概略平面図である。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の例示的な発泡中底構成要素の概略平面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の別の１対の発泡前足部中底構成要素の概略平面図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の別の１対の発泡前足部中底構成要素の概略平面図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の踵構成要素の概略平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの踵構成要素の側面図である。
【図８Ｃ】図８Ａの踵構成要素の切断面Ａ−Ａを通る側面図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係る、履物製品用の全長にわたる発泡中底の概略平面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの中底の側面図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態に係る、発泡部材を形成するための六角形の成形型キャビティ形状の側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの六角形の成形型キャビティ形状の斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａの六角形の成形型キャビティ形状を使用して形成された発泡部材の側面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃの発泡部材の斜視図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態に係る、発泡プリフォームから発泡圧縮成形部材を形成する方法の概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態に係る、発泡プリフォームから発泡圧縮成形部材を形成する方法の概略図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａ及び図１１Ｂの方法により形成された発泡圧縮成形部材の概略側面図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態に係る、発泡プリフォームから発泡圧縮成形部材を形成する別の方法の概略図である。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態に係る、発泡プリフォームから発泡圧縮成形部材を形成する別の方法の概略図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａ及び図１２Ｂの方法により形成された発泡圧縮成形部材の概略側面図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態に係る、発泡中底プリフォームの平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの発泡中底プリフォームの側面図である。
【図１３Ｃ】図１３Ａ及び図１３Ｂの発泡中底プリフォームから発泡圧縮成形中底を形成する方法の概略図である。
【図１３Ｄ】図１３Ａ及び図１３Ｂの発泡中底プリフォームから発泡圧縮成形中底を形成する方法の概略図である。
【図１３Ｅ】図１３Ｃ及び図１３Ｄの方法により形成された発泡圧縮成形中底の概略側面図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態に係る、別の発泡中底プリフォームの平面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａの発泡中底プリフォームの側面図である。
【図１４Ｃ】発泡中底プリフォームの前部分をテーパ加工した後の図１４Ａの発泡中底プリフォームの側面図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｃの発泡中底プリフォームから発泡圧縮成形中底を形成する方法の概略図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｃの発泡中底プリフォームから発泡圧縮成形中底を形成する方法の概略図である。
【図１４Ｆ】図１４Ｄ及び図１４Ｅの方法により形成された発泡圧縮成形中底の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本明細書で説明する本発明は、例えば履物に使用する改良された射出成形ポリマー発泡製品を作製するためのシステム及び方法、並びにこれにより形成された結果として得られる発泡部材に関する。本明細書で説明するシステム及び方法を、限定されるものではないが、履物用の中底又は中底用の構成要素などの部材を作製するために使用してもよい。例示的な一実施形態では、靴底の性能を改善するために靴底の中底におけるキャビティに挿入できるポリマー発泡要素を作製するために、本明細書で説明するシステム及び方法を使用することができる。
【００３２】
本発明の一実施形態に係る、マイクロセル材料（例えば、発泡部材）を作製するための例示的な射出成形システム１００が図１に示されている。本実施形態において、射出成形システム１００は、ポリマー材料製品を射出成形するために使用される。射出成形システム１００は、スクリュー１０４とバレル１０６との間に画定されたポリマー処理空間１１０内のポリマー材料を下流方向１０８に搬送するためにバレル１０６内で回転可能であるポリマー処理スクリュー１０４を含む押出システム１０２を含む。例えばペレット形態のポリマー材料は、限定されるものではないが、ポリマー処理空間１１０に流体連通する吐出口１１４を有するホッパーなどのポリマー材料吐出システム１１２からポリマー処理空間１１０内に給送される。一実施形態では、バレル１０６を、バレル１０６の外表面に装着された１つ又は複数の加熱ユニット１１６により加熱してもよい。代替的に、加熱ユニット１１６は、バレル１０６内に装着されてもよく、且つ／又は少なくとも部分的にバレルを貫通して延びてもよい。
【００３３】
混合前にバレル１０６を高温のバレル温度に加熱し、混合及び射出中にバレル１０６をその高温のバレル温度に保持するために、加熱ユニット１１６を使用してもよい。一実施形態において、加熱ユニット１１６は、約３８０°Ｆ〜約４２０°Ｆの高温のバレル温度にバレル１０６を保持することができる。ポリマー材料としてＴＰＵを使用した発泡部材の形成などのための、例示的な一実施形態において、高温のバレル温度は、約４００°Ｆであってもよい。代替的な実施形態では、より高いバレル温度又はより低いバレル温度を利用してもよい。
【００３４】
一実施形態において、ポリマー処理空間１１０は、ポリマー材料吐出システム１１２用の吐出口１１４から、出口ノズル１３６に近接したポリマー処理空間１１０の先端部分１３２に延びる複数の加熱ゾーンを含み得る。結果として、ポリマー処理空間１１０内のポリマー材料及び／又は発泡剤の温度を、混合／射出工程の全体を通じて精密に制御してもよい。一実施形態において、射出成形システム１００は、出口ノズル１３６内の第６の加熱ゾーンと共に、吐出口１１４とポリマー処理空間１１０の先端部分１３２との間に延びる５つの加熱ゾーンを有する。代替的な実施形態では、より多くの又はより少ない数の加熱ゾーン、例えば、出口ノズル１３６の加熱ゾーンを含まない、１つの加熱ゾーン、２つの加熱ゾーン、３つの加熱ゾーン、又は４つの加熱ゾーンを使用してもよい。
【００３５】
バレル１０６は、ポリマー処理空間１１０内の状態を監視するためにバレルに連結された１つ又は複数の監視要素１１８（例えば、圧力変換器、温度センサ、化学センサ、及び／又は流量モニタ）を有し得る。
【００３６】
ポリマー材料は、ポリマー、エラストマー、及び／又は熱可塑性プラスチックを含むか、又は本質的にそれらからなってもよい。例えば、ポリマー材料は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ＤｕＰｏｎｔ（商標）社のＳｕｒｌｙｎ（登録商標）、又は熱可塑性ゴム（ＴＰＲ）であってもよい。
【００３７】
ＴＰＵは、例えば、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）又はＵｔｅｃｈｌｌａｎ（登録商標）、例えば、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２１０２−７５Ａ、Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２３５５−７５Ａ、Ｕｔｅｃｈｌｌａｎ（登録商標）ＵＴ７５、Ｕｔｅｃｈｌｌａｎ（登録商標）Ｕ８０Ａ、及び／又はＵｔｅｃｈｌｌａｎ（登録商標）Ｕ８５Ａのうちの少なくとも１つを含むか、又は本質的にそれからなってもよい。ＴＰＲは、例えば、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）又はスチレンエチレンブタジエンスチレン（ＳＥＢＳ）であってもよい。材料（例えば、ＴＰＵ）を、約６０〜９０若しくは約６５〜９０若しくは約６５〜８５のショアＡ硬度値を有するか又は約３０〜９０のショアＤ硬度を有するように選択してもよい。代替的な実施形態では、結果として得られる発泡部材の特定の所望の構造的特徴に応じて、より大きな又はより小さなショアＡ硬度値を有する材料を利用してもよい。
【００３８】
発泡剤吐出システム１８０は、押出機１０２におけるポリマー処理空間１１０内のポリマー材料に発泡剤を導入するために使用され、バレル１０６は、発泡剤が導入されるポート１２０を含む。例示的な発泡剤吐出システムは、米国特許出願公開第２０１０／００８６６３６号明細書で説明されており、この開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３９】
発泡剤吐出システム１８０は、限定されるものではないが、発泡剤の供給源１８２（例えば、貯蔵ユニット）、１つ又は複数のポンプ、発泡剤の射出を制御するための制御システム１８４、供給源１８２により供給される発泡剤の流量及び／又は体積を監視及び制御するための計測装置１８６、並びに供給源１８２から、ポート１２０に連結された噴射弁１９０に発泡剤を移送するための少なくとも１つの導管１８８などの要素を含み得る。
【００４０】
一実施形態において、発泡剤吐出システム１８０は、供給源１８２とポート１２０との間に位置決めされたバイパス弁１９２を含む。バイパス弁１９２が閉鎖形態にあるときに、供給源１８２からポート１２０への発泡剤の流れは、バイパス弁１９２を通じて、且つ場合により、バイパス通路１９４を通じて方向転換される。発泡剤を、例えば、バイパス通路１９４を通じて方向転換させて、大気に放出するか、供給源１８２に再導入するか、又は再循環させポンプの手前でシステム１８０内に戻してもよい。バイパス弁１９２が開放形態にあるときに、発泡剤は、供給源１８２からポート１２０に流れてもよい。バイパス弁１９２は、例えば、（例えば、射出成形などの不連続可塑化工程中に）供給源１９２からの発泡剤の一定の流れとポリマー材料への発泡剤の不連続な流れとを有することが望ましい場合に有用であり得る。ある実施形態において、システム１００は、バイパス弁及び／又はバイパス通路を含まなくてもよい。
【００４１】
一実施形態において、発泡剤吐出システム１８０は、供給源１８２とポート１２０との間に位置決めされた１つ又は複数の噴射弁１９０を含む。噴射弁１９０が閉鎖形態にあるときに、供給源１８２から押出機１０２内のポリマー材料への発泡剤の流れが停止される。噴射弁１９０が開放形態にあるときに、供給源１８２からの発泡剤は、噴射弁１９０を通って押出機１０２内のポリマー材料に流れ込むことが許容される。それゆえ、システム１００においてポリマー材料への発泡剤の導入を選択的に制御するために、噴射弁１９０を使用してもよい。いくつかの実施形態において、発泡剤吐出システム１８０は、発泡剤の導入を制御するために、噴射弁１９０とバイパス弁１９２の両方を含む。これらの実施形態において、噴射弁１９０の動作は、例えば、制御システム１８４を使用して、バイパス弁１９２の動作と連動させてもよい。一実施形態では、単一の装置において噴射弁１９０をバイパス弁１９２と組み合わせてもよい。
【００４２】
動作中に、発泡剤吐出システム１８０は、制御システム１８４を通じて、押出機１０２のポリマー処理空間１１０内への発泡剤の導入を制御することができる。制御することができる発泡剤吐出のパラメータは、限定されるものではないが、射出速度、射出される発泡剤の量、射出中に発泡剤が維持される圧力、発泡剤が射出される時間、及び射出の継続時間を含む。
【００４３】
発泡剤は、通常、所望の発泡剤濃度の混合物を提供するためにポリマー材料に導入される。所望の発泡剤濃度は、特定の工程によって決まり、且つ一般にポリマー材料と発泡剤の約１５重量％未満の混合物である。多くの実施形態において、発泡剤濃度は、約３％未満であり、いくつかの実施形態では、約１％未満である。例示的な一実施形態において、発泡剤濃度は、０．１％〜２％、又は０．３％〜０．９％、又はより詳細には０．４％〜０．７５％である。代替的な実施形態において、発泡剤濃度は、ポリマー材料と発泡剤の約０．１重量％未満又は更にはそれよりも低い混合物であってもよい。
【００４４】
発泡剤は、限定されるものではないが、窒素、二酸化炭素、炭化水素（例えば、プロパン）、クロロフルオロカーボン、希ガス、及び／又はそれらの混合物などの当業者に知られている任意の適切な種類の物理的発泡剤を含むか、又は本質的にそれらからなってもよい。例示的な一実施形態において、発泡剤は、窒素を含むか又は本質的に窒素からなる。発泡剤を、ガス、液体、又は超臨界流体などの任意の流動可能な物理状態で供給してもよい。一実施形態によれば、発泡剤供給源は、押出機内への射出時に超臨界流体状態にある発泡剤（例えば、窒素）を提供する。
【００４５】
発泡剤吐出システム１８０は、特定の工程で必要とされるような特定の条件（限定されるものではないが、発泡剤の特定の射出速度又は射出すべき発泡剤の質量など）下で押出機１０２内のポリマー材料に発泡剤を導入するための制御及び／又は計測システムを含み得る。例えば、ポリマー材料としてＴＰＵを使用した発泡部材の形成などのための、一実施形態において、発泡剤の質量流量は、０．００１ｌｂｓ／時〜１００ｌｂｓ／時、場合により約０．００２ｌｂｓ／時〜６０ｌｂｓ／時、及び場合により約０．０２ｌｂｓ／時〜約１０ｌｂｓ／時であってもよい。また、適宜、より高い又はより低い流量を利用してもよい。
【００４６】
スクリュー１０４は、限定されるものではないが、発泡剤ポート１２０の上側流に位置決めされた制限要素１２２、発泡剤ポート１２０に又は発泡剤ポート１２０のすぐ下流側にある払拭セクション１２４、及び／又は発泡剤ポート１２０の下流側にある混合セクション１２６などの要素を含むことができる。
【００４７】
蓄積された混合物が成形型１５０内に射出される間にポリマー処理空間１１０内でのポリマー材料と発泡剤の混合物の上流側への流れを制限するために、スクリュー１０４がバレル１０６内に装着されるときに、制限要素１２２を発泡剤ポート１２０の上流側に位置決めしてもよい。それゆえ、ポリマー処理空間１１０内における混合物の圧力を維持して、発泡剤が時期尚早に溶液から出てくるのを防止するために、制限要素１２２を使用することができる。種々の実施形態において、制限要素１２２は、制限要素１２２の下流側のポリマー材料を、射出サイクル全体を通して少なくとも約１０００ｐｓｉ、他の場合には、射出サイクル全体を通して少なくとも約２０００ｐｓｉ、又は少なくとも約３０００ｐｓｉの圧力に維持してもよい。
【００４８】
一実施形態において、制限要素１２２は、開放形態では、弁を通るポリマー材料の下流側への流れを許容し、且つ閉鎖形態では、弁を通るポリマー材料の上流側への流れを制限する、弁である。弁は、例えば、弁の下流側のポリマー材料の圧力が弁の上流側のポリマー材料の圧力を超えたときに、閉鎖形態から開放形態に移行してもよい。好適な制限要素の設計は、米国特許第６３２２３４７号明細書で説明されており、この開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４９】
払拭セクション１２４を、スクリュー１０４がバレル１０６内に装着されるときに、制限要素１２２の下流側で且つ混合セクション１２６の上流側に、例えば、実質的にポート１２０に位置決めしてもよい。払拭セクション１２４は、例えば、ポリマー材料に導入されたときの発泡剤の分散を向上させるために、（存在する場合には、オリフィスを含む）発泡剤ポート１２０の真下を通る連続したスクリューフライトを含み得る。一実施形態において、払拭セクション１２４は、スクリュー１０４の直径の約２分の１〜約３倍の長さを有する。代替的な実施形態において、払拭セクション１２４の長さは、必要に応じてより短く又はより長くてもよい。
【００５０】
スクリュー１０４がバレル１０６内に装着されるときに、混合セクション１２６を、制限要素１２２の下流側、通常はポート１２０の下流側に位置決めすることができる。混合セクション１２６は、発泡剤とポリマー材料との混合を向上させる。混合は、分配混合若しくは分散混合、又はこれらの２つの任意の組み合わせとすることができる。混合を向上させることは、マイクロセル処理に望ましい場合があるポリマー材料と発泡剤の単一相溶液の形成を可能にする。一実施形態において、混合セクション１２６は、不連続なスクリューフライト１２８を含む。しかしながら、混合セクション１２６がまた、限定されるものではないが、マドック型混合機、パイナップル型混合機、ピン型混合機、歯車型混合機、及び混練機（並びに／又はそれらの組み合わせ）などの、他の既知の設計を有し得ることを理解するべきである。混合セクション１２６の長さは、特定のシステムに応じて、任意の適切な長さを有し得る。一実施形態において、例えば、混合セクション１２６は、より長い混合セクション及びより短い混合セクションも考慮されるが、スクリューの直径の約２倍〜約６倍の長さを有し得る。
【００５１】
一実施形態において、スクリュー１０４は、スクリュー１０４の下流側端部に位置決めされた先端弁１３０を含む。先端弁１３０を、ポリマー処理空間１１０の先端部分１３２内でのポリマー材料と発泡剤と混合物の蓄積を許容するために混合中は開放してもよく、且つ蓄積された混合物の上流側への流れを防止するために射出中は閉鎖してもよい。したがって、先端弁１３０は、発泡剤が時期尚早に溶液から出てくるのを防止するために、先端部分１３２内における混合物の圧力を維持する。先端弁１３０は、限定されるものではないが、摺動ピストン弁設計及び／又は摺動リング逆止弁設計などの任意の適切な弁設計を含むか、又は本質的にその設計からなるものとすることができる。先端弁１３０は、圧力、ばね作用、又は他の機械的手段により閉鎖してもよく、且つ１段又は多段の閉鎖動作を有し得る。先端弁１３０はまた、発泡剤と溶融ポリマーの単一相溶液を生成するのを助ける混合能力及びポンプ能力を含み得る。種々の実施形態において、先端弁は、中央の圧力制限要素１２２の閉鎖速度に合わせて閉鎖速度をバランスさせるように設計してもよい。
【００５２】
一実施形態において、システム１００は、押出機１０２の出口ノズル１３６と取り付けられた成形型１５０との間に位置する遮断ノズル弁１３４を含む。押出機１０２からの混合物の温度を制御するために、１つ又は複数の加熱ユニット１４０を出口ノズル１３６に位置決めしてもよい。混合前に出口ノズル１３６を高温のノズル温度に加熱し、混合及び射出中に出口ノズル１３６をその高温のノズル温度に保持するために、加熱ユニット１４０を使用してもよい。一実施形態において、加熱ユニット１４０は、高温のバレル温度よりも高い高温のノズル温度に出口ノズル１３６を保持することができる。ポリマー材料としてＴＰＵを使用した発泡部材の形成などのための、例示的な実施形態において、高温のノズル温度は、約４２０°Ｆであってもよい。
【００５３】
動作中に、ポリマー材料を可塑化するとともに、ポリマー材料をスクリュー１０４の下流側のバレル１０６内における先端部分１３２内に搬送するために、スクリュー１０４をスクリュー駆動要素１３８（例えば、電気モータ）により回転させる。発泡剤は、ポリマー材料が先端部分１３２に向かってスクリュー１０４の長さに沿って下流側に搬送されているときに制御された方式でポリマー材料と混合するように、ポリマー処理空間１１０内に導入され、これにより、ポリマー処理空間１１０内でポリマー材料と発泡剤の混合物を形成する。混合物は、スクリュー１０４の下流側の先端部分１３２内に蓄積する均質混合物を形成するために、スクリュー１０４の混合セクション１２６において混合される。一実施形態において、結果として得られる混合物は、発泡剤がポリマー材料中に溶解した単一相溶液である。先端部分１３２内での混合物の蓄積により、一実施形態では、バレル１０６の上流方向に向けてスクリュー１０４を軸方向に押圧し得る圧力が生成される。代替的な実施形態では、工程の間、スクリュー１０４を軸方向に移動させない。
【００５４】
蓄積中、蓄積された装入物における圧力を十分に高く維持して、時期尚早な核形成、発泡、又はガス溶解を防止するために、遮断ノズル弁１３４を閉鎖してもよい。混合物の十分な装入物が蓄積された後に、スクリュー１０４が回転しなくなる場合がある。次に、ポリマー材料と発泡剤の混合物を成形型１５０の１つ又は複数の成形型キャビティ１５２内に射出するために、遮断ノズル弁１３４、又は他の任意の適切な流れ制御要素が開放される。制限要素１２２及び／又は先端弁１３０は、圧力を維持するとともに、材料の時期尚早の核形成、発泡又はガス溶解を防止するために、射出中の蓄積された混合物の逆流（すなわち、上流方向への流れ）を抑制するか又は実質的に防止してもよい。更にまた、制限要素１２２は、発泡剤が発泡剤ポート１２０の上流側を通過して吐出口１１４から出て行くのを低減又は防止してもよい。一実施形態では、例えば、成形型キャビティ１５２内に射出される混合物の体積及び／又は成形型キャビティ１５２内に混合物が射出される速度の少なくとも一方を制御することにより、成形型キャビティ１５２内への材料の射出を制御するために、遮断弁１３４、及び／又は出口ノズル１３６内若しくは出口ノズル１３６の出口に位置する別の別個の弁を使用してもよい。例示的な一実施形態において、成形型キャビティ内に射出される混合物の体積は、拡張前の成形型キャビティの容積の約９５％〜１０５％である。
【００５５】
押出機１０２の出口ノズル１３６から外に出ると、ポリマー材料と発泡剤の混合物は、１つ又は複数の流体移送流路１４８を通して、成形型１５０内に位置決めされた１つ又は複数の成形型キャビティ１５２内に流される。一実施形態において、成形型１５０は、図１に示すように、単一の成形型キャビティ１５２を含む。別の実施形態において、成形型２５０は、図２及び図５に示すように、射出される混合物が同時に充填される複数の成形型キャビティ１５２を有し得る。更なる代替的な実施形態において、成形型１５０は、射出される混合物が順次充填される複数の成形型キャビティ１５２を備える。例えば、成形型１５０は、完成発泡部材の取り外し、追加の材料ショットを受け入れるための準備、特定のキャビティ形状を画定する挿入物の除去及び交換、並びに／又は保守点検のために、１つ又は複数の他の成形型キャビティ１５２を押出機１０２から離れる方向に回転させる一方で、ポリマー材料及び発泡剤を射出する目的で１つ又は複数の成形型キャビティ１５２を押出機１０２に露出させることを可能にするために中心軸線を中心に回転可能であってもよい。
【００５６】
成形型キャビティ１５２内への射出時の混合物における圧力差に起因して、ポリマー材料中に溶解した発泡剤が、溶液から出てきて、複数のマイクロセルサイトの核を形成する。核形成されたサイトが成長してマイクロセルになり、製品が成形型１５０内で冷却される。次に、所要のマイクロセル発泡製品を作製するために、成形型１５０を開放してもよい。成形される追加のマイクロセル製品を形成するために、このサイクルを繰り返してもよい。セルの核形成又はセルの成長のタイミングを制御するために、所望により、いくつかの実施形態では、成形型内における機械的逆圧又はガス逆圧を使用することができる。種々の実施形態において、システム１００は、成形型１５０内への混合物の射出中及び射出後であるが成形型１５０の拡張前の混合物の発泡量を制御するように構成することができる。例えば、成形型１５０の拡張前に、成形型１５０内に射出された材料（例えば、ＴＰＵと窒素とを含む混合物）では、射出前の固体材料と比較して、約１０％未満、例えば、７％未満、５％未満、３％未満、又は更には実質的に０％の密度減少が起こる場合がある。代替的な実施形態では、拡張前に、より大きな密度減少（例えば、１０％〜２０％、又はそれよりも大きい）を利用してもよい。
【００５７】
一実施形態において、成形型１５０は、例えば、材料の射出前に成形型キャビティ１５２を高温に加熱すること、射出中に成形型キャビティ１５２をその高温の成形型温度に保持すること、並びに／又は射出中及び／若しくは射出後に成形型キャビティ１５２の温度を冷却することにより成形型１５０内の温度を制御するための温度制御システムを含む。押出システム１０２の出口ノズル１３６の外に出る混合物の射出温度よりも低い高温に（周囲の空気に対して）成形型キャビティを保持してもよい。ポリマー材料としてＴＰＵを使用した発泡部材の形成などのための、一実施形態において、成形型キャビティは、射出中、約７０°Ｆ〜１３０°Ｆの高温の成形型温度に保持される。成形型を、例えば、アルミニウムから製造してもよい。
【００５８】
一実施形態において、成形型１５０は、射出工程中に成形型キャビティ１５２の容積を増加させるために成形型キャビティ１５２の１つ又は複数の壁１５６を移動させるようになされた１つ又は複数の拡張要素１５４を含む。このことは、例えば、所望の特性（限定されるものではないが、質量、セル数、セル直径、表皮層の厚さ、及び／又は密度など）を有する結果として得られる発泡部材を作製するために成形型キャビティ１５２内の発泡材料の膨張を制御するのに有益であり得る。ポリマー材料としてＴＰＵを使用した発泡部材の形成などのための、一実施形態において、拡張後の成形型キャビティ１５２の容積は、拡張前の成形型キャビティ１５２の容積の約２〜４倍であってもよく、より詳細には、一実施形態において、拡張後の成形型キャビティ１５２の容積は、拡張前の成形型キャビティ１５２の容積の約３倍である。種々の代替的な実施形態において、拡張後の成形型キャビティ１５２の容積は、限定されるものではないが、拡張前の成形型キャビティ１５２の容積の約２〜１２倍までなどの任意の適切な大きさを有し得る。例えば、成形型キャビティ１５２が拡張後に約６ｍｍの厚さを有するまで発泡中に成形型キャビティ１５２が拡張した状態で、ポリマー材料と発泡剤の混合物を、約２ｍｍの厚さを有する成形型１５２内に射出することにより発泡部材を形成してもよい。代替的な実施形態において、成形型キャビティ１５２は、拡張前には約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍの任意の適切な厚さを有し得、且つ拡張後には約２ｍｍ〜約２０ｍｍの厚さ又はそれよりも大きな厚さを有し得る。種々の実施形態において、製造される特定の部材及び利用される特定の材料に応じて、成形型キャビティ１５２は、最大で１０の拡張比までの処理中の任意の適切な容積比及び１０の拡張比よりも更に大きな処理中の任意の適切な容積比だけ拡張してもよい。
【００５９】
成形型キャビティ１５２は、任意の適切な形状及び大きさを有し得る。一実施形態では、複数の同一の発泡部材又は複数の異なる形状の発泡部材を作るために、複数の成形型キャビティ１５２を有する成形型１５０を使用してもよい。一実施形態において、成形型キャビティ１５２は、靴中底に挿入物として挿入するための発泡部材を形成するような大きさ及び形状とされる。代替的な実施形態において、成形型キャビティ１５２は、完成又はほぼ完成した発泡中底を形成するような大きさ及び形状とされる。
【００６０】
拡張要素１５４（例えば、成形型キャビティ１５２の１つの壁を画定する摺動可能な板）を、拡張要素１５４を移動させるようになされた１つ又は複数の駆動システム１５７に取り付けてもよい。種々の実施形態では、拡張要素１５４を、限定されるものではないが、電磁モータ、空気圧式駆動要素、油圧式駆動要素、及び／又は磁気駆動要素などの任意の適切な駆動要素により移動させてもよい。成形型１５０は、混合物の射出前、射出中、及び射出後の成形型キャビティ１５２の温度を制御するための１つ又は複数の温度制御システム１６０を含み得る。温度制御システム１６０は、成形型１５０の温度を設定温度に上昇させるとともに射出成形中に成形型１５０をその温度に又は実質的にその温度に保持することが可能な任意の適切な流体温度及び／又は電磁温度制御要素を含み得る。例示的な温度制御システム１６０は、温度制御された熱伝導性流体が流される複数の流体流路を含む。
【００６１】
成形型１５０の動作は、限定されるものではないが、成形型キャビティ１５２の拡張速度、拡張の開始時間及び停止時間、成形型キャビティ１５２が拡張する容積、並びに成形型の温度などの成形型１５０の動作上の特徴を制御し得る成形型制御システム１５８により制御してもよい。成形型制御システム１５８はまた、一実施形態では、完成発泡部材の回収を容易にするために成形型の開閉を制御してもよい。一実施形態において、成形型制御システム１５８はまた、成形型温度制御システム１６０の機能を制御することができる。
【００６２】
一実施形態では、成形型キャビティ１５２をその拡張位置に拡張させる前に、ポリマー材料と発泡剤の混合物の射出中及び／又は射出後の設定された時間の長さにわたって成形型キャビティ１５２を非拡張位置に保持してもよい。例えば、成形型キャビティ１５２を、材料混合物を射出した後、拡張を開始する前に、一実施形態では、約１〜３０秒若しくは１〜２０秒間、非拡張位置に保持してもよく、又は、ポリマー材料がＴＰＵである一実施形態では、５〜１５秒、例えば１０秒間、非拡張位置に保持してもよい。その後、拡張後で且つ完成部材を取り出すために成形型を解放する前の第２の期間（例えば、約１〜６０秒、又は１０〜６０秒、又はより詳細には３５〜４０秒）間、成形型キャビティ１５２をその拡張位置に保持してもよい。代替的な実施形態において、第２の期間は、約１２０秒まで、又はそれよりも長くてもよい。
【００６３】
一実施形態では、拡張可能な成形型キャビティ１５２の拡張速度も制御してもよい。例えば、一実施形態において、成形型キャビティは、その非拡張位置から拡張位置に、約１秒〜５秒、例えば約１秒で拡張してもよい。一実施形態において、成形型は、発泡性混合物の自由膨張速度よりも高速度で拡張してもよい。代替的な実施形態において、成形型は、発泡性混合物の自由膨張速度よりも遅い速度で又はその自由膨張速度と実質的に同じ速度で拡張してもよい。
【００６４】
本明細書で説明する方法及びシステムにより作られた結果として得られる発泡部材は、発泡コアを囲む外皮層を含む。例示的な発泡部材３００が図３Ａ及び図３Ｂに示されている。発泡部材３００は、外皮層３０４により囲まれた発泡内側部分３０２を含む。表皮層の特定の厚さ及び特性は、射出される材料の特性及び射出中の成形型内の状態により制御される。一実施形態では、約１００μｍ〜５００μｍ、ポリマー材料としてＴＰＵを使用した発泡部材の形成などのための、特定の例示的な一実施形態では、約３００μｍの表皮厚さ３０６を備えた表皮層を有する発泡部材を作製するために、制御パラメータを選択してもよい。本明細書で説明するシステム及び方法により制御され得る、結果として得られる発泡部材の他のパラメータは、限定されるものではないが、溶融温度、密度、質量、平均セル数、及び／又は平均セル直径を含む。例えば、例示的な発泡部材の平均セル直径は、約０．０１μｍ〜５０μｍであってもよく、且つ例示的な発泡部材の平均セル数は、約１０８〜１０１６セル／ｃｍ３であってもよい。発泡部材の結果として得られる厚さ３０８は、成形型キャビティ１５２の拡張した厚さによって決まる。ある実施形態において、結果として得られる発泡部材の推定溶融温度は、ポリマー材料の溶融温度と実質的に同じであるか又は実質的に同様である。一実施形態では、ポリマー材料の溶融温度の±５℃以内の推定溶融温度を有する発泡部材を形成してもよい。
【００６５】
一実施形態において、結果として得られる発泡部材の推定溶融温度は、本明細書で説明する発泡工程による影響を受けなかったか又は影響が最小限に抑えられた。例えば、一実施形態において、ポリマー材料が本質的にＴＰＵからなる場合には、発泡部材の推定溶融温度は、未処理のポリマー材料の溶融温度の±５℃以内であった。
【００６６】
一実施形態において、単一の制御システムは、限定されるものではないが、押出システム１０２及び／又は成形型の種々の要素の動作を含むシステム１００の多数の機能を制御することができる。例えば、限定されるものではないが、ポリマー材料吐出システム１１２、発泡剤吐出システム１８０、バレル加熱ユニット１１６、スクリュー駆動要素１３８、ノズル加熱ユニット１４０、並びに／又は遮断ノズル弁１３４（及び／若しくは出口ノズル１３６を通る材料の流れを制御するのに必要な他の弁要素）を含む要素の動作を例えば制御することにより成形型内にポリマー材料と発泡剤の所要の混合物を吐出するのに必要な押出システム１０２の全ての機能を制御するために、単一の制御システムを使用してもよい。制御システムはまた、例えば、限定されるものではないが、成形型制御システム１５８及び／又は成形型温度制御システム１６０を含む要素の動作を制御することにより、成形型１５０の機能を制御することができる。代替的な実施形態において、多数の制御システムは、成形工程を制御するために通信するか、又は成形工程のある部分を制御するために独立して動作することができる。
【００６７】
本明細書で説明する方法及びシステムにより作られた発泡部材を、例えば、靴底内で、より詳細には中底又は中底の構成部材として有利に利用してもよい。より詳細には、本明細書で説明する方法及びシステムを使用して、靴中底、又は靴内底の挿入可能な構成要素（例えば、踵部分及び／又は前足部分における靴内底の中央部分に位置するための挿入物）を形成することで、従来技術による方法を使用して形成された中底から大幅に改善された性能特性を有する靴を作製してもよい。例えば、長期使用及び安定性を確保するのに十分な耐久性（例えば、圧縮永久歪）を維持しつつ運動靴（例えば、ランニング靴）用に有益なコンプライアンス特性（例えば、機械的衝撃スコア）を有する靴底を形成するために、本明細書で説明する方法及びシステムにより作られた発泡部材を使用することができる。加えて、従来技術による方法を通じて達成され得るものよりも薄型の中底構成要素（すなわち、より薄肉の中底）に関して運動靴に望ましいクッション性を有する中底を作製するためにかかる発泡部材を使用してもよい。
【００６８】
本明細書で説明する方法はまた、従来の発泡方法において達成できるものよりも迅速且つ効率的に、靴底に用いられる発泡部材を作製するために利用してもよく、その工程は、従来の発泡方法で作製できるものよりも低コストで優れた品質の部材を作製する可能性がある。加えて、限定されるものではないが、ＴＰＵ（再溶融させて再使用できる）などの材料を利用することにより、再利用可能な靴底又は靴底構成要素を作製するために本明細書で説明する方法及びシステムを使用してもよい。
【００６９】
発泡部材を作製する例示的な方法が図４に示されている。方法は、拡張可能な成形型４０４に連結されたポリマー処理システム４０２を準備することを含む。ポリマー処理システムは、（ｉ）バレル内にポリマー処理空間を画定するためにバレル内に装着されたスクリューと、（ｉｉ）ポリマー処理空間に連通するポリマー材料吐出システムと、（ｉｉｉ）ポリマー処理空間に連通する発泡剤吐出システムと、（ｉｖ）ポリマー処理空間の先端部分に流体連通する少なくとも１つのノズルとを含む。ポリマー材料が、ポリマー材料吐出システムを通じてポリマー処理システムに挿入され（４０６）、且つ発泡剤が、発泡剤吐出システムを通じてポリマー処理システムに挿入される（４０８）。次に、未発泡混合物を作製するために、ポリマー材料及び発泡剤がポリマー処理空間内で混合され（４１０）、次いで、この未発泡混合物が、ノズルを通して拡張可能な成形型キャビティ内に射出される（４１２）。そして、発泡部材を形成するために、成形型キャビティを拡張させ（４１４）、その後、この発泡部材を成形型から取り出すことができる（４１６）。
【００７０】
靴中底の構成要素を形成するための例示的な成形型５００が図５に示されている。成形型５００は、複数の拡張可能な成形型キャビティ５０２を備える。成形型５００は、動作中に成形型の温度を制御するために冷却流体が成形型５００を通して流されることを可能にするための複数の冷却ライン５１２を含み得る。
【００７１】
一実施形態では、例えばコアバック法を通じて各成形型キャビティ５０２の第１の壁５０４の横方向変位により成形型キャビティ５０２を拡張させてもよい。各キャビティ５０２の可動壁５０４には、壁制御要素５０６を駆動する油圧駆動式床運動機構により動力を供給してもよい。種々の代替的な実施形態では、各成形型キャビティ５０２を、同じ若しくは別個の壁制御要素５０６により駆動してもよく、並びに／又は、壁制御要素５０６を、限定されるものではないが、空気圧システム、電磁システム、機械的システム、及び／若しくは磁気システムを含む任意の適切な動力付き床運動機構により駆動してもよい。
【００７２】
別の実施形態では、第１の成形型セクション５１０からの第２の成形型セクション５０８の横方向変位により成形型キャビティ５０２を拡張させてもよい。本実施形態では、第１の成形型セクション５１０からの第２の成形型セクション５０８の移動により、発泡中に成形型キャビティ５０２が周囲環境に開放される。しかしながら、成形型キャビティ５０２の縁部を越える、結果として得られる発泡性部材の膨張は、例えば固定された第１の成形型セクション５１０の方向への成形型キャビティ５０２内の発泡性混合物の急速な膨張速度に起因して、最小限にしか生じない。コアバック拡張法が使用される場合、成形型キャビティ５０２は、成形完了後まで大気に露出されず、その結果、結果として得られる発泡部材が、拡張後の成形型キャビティ５０２の正確な又は実質的に正確な寸法で形成される。
【００７３】
一実施形態では、クラック成形工程を利用することにより発泡部材を形成してもよく、このクラック成形工程により、成形型内の材料が、固定された第１の成形型セクション５１０から離れる方向に拘束されずに膨張することを可能にするために、第２の成形型セクション５０８が十分な速度で且つ／又は十分な変位により成形型キャビティ５０２を周囲環境に開放する。この工程は、発泡工程中に発泡部材のより抑制されない膨張を可能にし、それにより、より複雑な３次元の発泡部材を作ることを可能にする。このクラック成形工程を使用して形成された例示的な構造体が図１０Ａ〜図１０Ｄに示されており、図１０Ａ及び図１０Ｂは、成形型拡張前の六角形の成形型キャビティ形状６３０を示しており、且つ図１０Ｃ及び図１０Ｄは、クラック成形工程を通じて形成された、六角形の成形型キャビティ形状６３０の拡張後の発泡部材６３２を示している。種々の実施形態では、結果として得られる発泡部材の所要の構造特性及び材料特性に応じて、任意の大きさ及び形状の成形型キャビティを利用してもよい。
【００７４】
特定の例示的な一実施形態では、ポリマー材料としてＴＰＵを使用し且つ発泡剤として窒素を使用することにより発泡部材を形成した。上で説明したように、第１の成形型セクションからの第２の成形型セクションの横方向変位により実施される成形型キャビティの拡張により多数個取り成形型内に部材を形成した。結果として得られる発泡部材は、図６Ａ及び図６Ｂに示すような、左足部用の前足挿入物６０２及び右足部用の前足挿入物６０３と、運動用履物の中底に挿入するための、図６Ｃ及び図６Ｄに示すような、左足部用の踵挿入物６０４及び右足部用の踵挿入物６０５とを含むものであった。種々の実施形態では、所要の特定の設計及び機能的特徴に応じて、任意の適切な大きさ及び形状の挿入物を形成してもよい。靴底の左足部用の代替的な前足挿入物６０６及び右足部用の代替的な前足挿入物６０８を形成する例示的な発泡部材が、図７Ａ及び図７Ｂに示されている。
【００７５】
発泡部材を形成する方法は、以下のパラメータに基づいて射出成形システムを制御することを含むものであった。
【００７６】
【表１】
0006616398.tif 000002
【００７７】
これらのパラメータに基づいて本明細書で説明する方法を実施して、以下のパラメータで発泡部材を形成した。
【００７８】
【表２】
0006616398.tif 000003
【００７９】
結果として得られる前足挿入物６０２及び踵挿入物６０４を、運動用履物に有利な性能特性をもたらす構造特性を備えるように作った。
【００８０】
一実施形態において、横方向への壁の変位は、成形型キャビティ５０２の第２の壁に対する１つ又は複数の成形型キャビティ５０２の第１の壁５０４の非対称な変位を含み得る。例えば、第１の壁５０４、又は第１の壁５０４の一部分を、後退させるときに回動点の周囲で回転させてもよく、それにより、成形型キャビティ５０２の一方側が他方側よりも多くの量だけ成形型キャビティ５０２の対向壁から引き離される。一実施形態において、発泡部材の厚さが発泡部材の長さ及び／又は幅に沿って変化する、複雑な３次元形状を有する発泡部材を作製するために、直線的な動きと非対称な動きの任意の適切な組み合わせを第１の壁５０４の幅にわたって利用してもよい。
【００８１】
発泡工程中の成形型キャビティの１つの壁の非対称な変位により作製される、非対称な厚さを有する例示的な発泡部材６１０を、図８Ａ〜図８Ｃに見ることができる。この例において、発泡部材６１０は、靴中底の踵構成要素の一部分を形成してもよい。本実施形態において、成形型キャビティの移動壁は、発泡工程中に後退及び回動し、結果として、部材６１０の一方側に第１の厚さ６１２を有するとともに部材６１０の他方側により小さい第２の厚さ６１４を有する発泡部材６１０が得られる。種々の実施形態において、壁は、任意の適切な３次元外形の部材を作製するために、発泡工程中に回動するか又は別様に変位してもよい。種々の実施形態において、成形型キャビティは、複数の回動可能な壁部分を含み得、それにより、発泡部材が発泡したときに様々な複雑な３次元形状を形成することを可能にする。
【００８２】
一実施形態において、成形型キャビティの１つ又は複数の壁は、成形部材の少なくとも一方側に複雑な３次元表面を与えるために成形工程中に膨張及び／又は収縮する１つ又は複数の膜要素を含み得る。本実施形態において、膜は、例えば、膨張時に膜を第１の形状に保持する構造要素を含み得る。例えば成形工程中に膜要素を収縮させたときに、膜要素は、第２の形状に潰れるか又は固体の支持表面に対して完全に潰れてもよく、結果として得られる成形部材は、形状が膜要素の第２の形状又は支持表面の形状に一致する。
【００８３】
一実施形態では、靴底の中底の一部又は中底全体を形成し得る全長にわたる中底構成要素を作製するために、本明細書で説明するシステム及び方法を利用してもよい。そのような全長にわたる中底構成要素を、単一の実質的に平らな表面を備えるように形成してもよく、又は１つ若しくは複数の複雑な多面表面を備えるように形成してもよい。下表面６２２から延びる複数の形作られた凸部６２４を有する下表面６２２を有する例示的な全長にわたる中底構成要素６２０を図９Ａ及び図９Ｂに見ることができる。本実施形態では、凸部６２４を、キャビティが形作られた壁を有する成形型キャビティを使用することにより形成してもよく、形作られたキャビティが凸部６２４の形状に一致する。
【００８４】
一実施形態において、１つ又は複数の形作られたキャビティの奥壁は、成形型キャビティの壁の残りの部分に対して異なる速度で及び／又は異なる量だけ後退するようになされてもよく、それにより、発泡中にキャビティ内の材料が残りの材料の量よりも多い又は少ない量だけ膨張することを可能にする。結果として、発泡構成要素の残りの部分の材料特性と同じ又は異なる材料特性（例えば、より高い密度、より低い密度、又は同じ密度）を有する凸部６２４を形成してもよい。種々の代替的な実施形態では、本明細書で説明する方法及びシステムのうちの１つ又は複数を使用して、構成要素又は任意の大きさ、形状、及び／又は複雑さを形成することができる。
【００８５】
一実施形態では、１つ又は複数のラグ又は挿入物を発泡工程前に１つ又は複数の成形型キャビティ内に配置してもよく、それにより、発泡工程中に発泡材料が挿入物の周囲で且つ／又は内部に膨張することを可能にし、それにより、挿入物が内部に埋め込まれた完成発泡部材を形成する。このことは、例えば、発泡部材内に一体に埋め込むべき１つ又は複数の異なる材料からなる構造要素（例えば、補剛要素又は補強要素、クリート若しくはスパイクを受け入れるためのねじ付き要素など）を有する発泡部材の形成を可能にしてもよい。
【００８６】
本発明の一実施形態では、完成中底又は、完成中底の一部分を形成するために後にプレス成形又は圧縮成形することができるプリフォーム（又は「ブロック」）要素を形成するために、本明細書で説明する方法及び機器を利用してもよい。一実施形態では、実質的に均一な密度及び硬度を有する単体の完成部材を形成するために、プリフォームをプレス成形してもよい。別の実施形態では、密度及び硬度の異なる領域を含む単体構造を有する完成底要素を形成するために、プリフォームをプレス成形型キャビティ内でプレス成形してもよい。様々な密度及び硬度を有する完成底要素又は完成底要素の一部分を作製するためにプリフォーム要素をプレス成形する例示的な方法が、米国特許出願第１３／８３５８５９号明細書で説明されており、この開示内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれ、且つ付属書類Ａとして本明細書に添付される。
【００８７】
動作中に、発泡ポリマー材料（例えば、ＴＰＵ）プリフォームが作られた時点で、プレス成形を行って完成部材を作るために、プリフォームをプレス成形型キャビティに挿入することができる。使用目的のために適切な密度及び硬度を有する完成部材を作製するためにプリフォームの種々の領域に任意の適度な圧縮を与えるように、プレス成形型の構造及び作用を注意深く選択することができる。プレス成形用成形型は、キャビティ内の容積を低減してキャビティ内に位置する発泡ポリマー材料プリフォームを圧縮するためにプレス成形用成形型キャビティ内で押し下げられる１つ又は複数の壁を含み得る。１つ（又は複数の）壁は、任意の適切な機械的機構、空気圧機構、油圧機構、電磁機構、及び／又は他の適切な機構を通じてプリフォームを圧縮するように作動させてもよい。
【００８８】
種々の実施形態において、プリフォームの形成は、成形型キャビティを拡張させて発泡プリフォームを形成するためのプリフォーム成形型キャビティに対する作動壁の移動を含むことができる。作動壁は、発泡プリフォームを形成するために対向する固定壁に対して直交する方向に移動することができる。代替的な実施形態において、作動壁又は、作動壁の一部分は、発泡性プリフォームの異なる部分に異なる程度の膨張をもたらすために、且つ／又は異なる領域に異なる厚さを有するプリフォームを作製するために、対向する固定壁に対して非対称に移動又は変位（例えば、回動又は回転）し、且つ／又は後退することができる。
【００８９】
同様に、ある実施形態において、プレス成形型の作動壁は、プリフォームを圧縮するためにプレス成形型の対向する固定壁に対して直交する方向に移動することができる。代替的な実施形態において、作動壁又は、作動壁の一部分は、プリフォームの異なる部分に異なる程度の圧縮をもたらすために、且つ／又は異なる領域に異なる厚さを有する完成部材を作製するために、成形型キャビティ内を非対称に前進するとともに、対向する固定壁に対して非対称に移動又は変位（例えば、回動又は回転）することができる。
【００９０】
一実施形態において、プレス成形型キャビティの１つ若しくは複数の壁、又はプレス成形型キャビティの１つ若しくは複数の部分は、完成部材に審美的及び／又は構造的表面特徴部を作るような形状及び大きさとされた表面特徴部を含むことができる。これらの表面特徴部は、限定されるものではないが、湾曲部分、シボ加工部分、並びに／或いは、任意の適切な大きさ、形状、深さ、向き及び／又はパターンの窪み及び／又は延出部を含み得る。完成部材の１つ又は複数の表面上に形成することができる例示的な表面特徴部が、米国特許出願第１４／６２０５３９号明細書で説明されており、この開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９１】
同様に、発泡プリフォームを作るために使用される拡張可能な成形型キャビティの１つ若しくは複数の壁、又は壁部分は、形作られ且つ／又はシボ加工された発泡プリフォームを作るために、それら壁又は壁部分に１つ又は複数の表面特徴部を有することができる。発泡プリフォームにおける形状及びシボ加工は、プレス成形型キャビティにおける形状及びシボ加工に対応してもよく、又はそれらと異なってもよい。例えば、一実施形態では、プレス成形型キャビティ内の窪み及び／又は延出部に一致するように嵌まる１つ又は複数の延出部及び／又は窪みを備えるようにプリフォームを形成することができる。代替的又は追加的に、プレス成形キャビティのある領域における材料量を増加又は減少させ、ひいてはプリフォームの圧縮成形後に異なる領域における完成部材の密度を増加又は減少させるために、プレス成形型キャビティ内の対応する特徴部と一致しないプリフォームに延出部及び／又は窪みを形成することができる。
【００９２】
一実施形態において、１つ若しくは複数の追加要素又は追加構造を、発泡プリフォームと共にプレス成形用成形型に挿入することができ、結果として、単体構造に圧縮成形される多数の要素から形成された完成部材が得られる。これらの追加要素は、限定されるものではないが、構造要素、審美的特徴部、着色要素、被覆材、覆い、又は同様のものを含むことができる。例えば、靴底、又は靴底の一部分を形成するように構成された完成部材については、トーションバー、安定化構造、可撓板、クリート若しくは他のトラクション要素などの構造要素、又は他の支持要素を、圧縮プリフォームと共に成形するためにプレス成形用成形型内に配置し、圧縮プリフォームと共に完成部材に組み込むことができる。
【００９３】
追加の要素は、任意の適切な金属、セラミック、プラスチック、ゴム、及び／又はポリマー材料（限定されるものではないが、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ＤｕＰｏｎｔ（商標）Ｓｕｒｌｙｎ（登録商標）、又はポリエチレンなど）から形成された未発泡要素であってもよい。代替的又は追加的に、発泡要素は、発泡要素、例えば、本明細書で説明するポリマー材料のいずれかから形成された別個の発泡プリフォーム要素を含むか、又は本質的にそれからなるものとすることができる。追加の発泡要素は、第１の発泡プリフォームと同じ又は異なる材料から形成することができ、且つ同じ又は異なる色、密度、硬度、及び／又は他の構造特性若しくは審美性を有し得る。
【００９４】
一実施形態において、多数の層を有する完成靴底要素は、プレス成形型キャビティ内の発泡プリフォームの上及び／又は下に１つ若しくは複数の追加要素を挿入することにより形成することができる。これらの追加の層を、例えば、靴底に追加のクッション材を提供するために、第１の発泡プリフォームとは異なる密度を有する発泡又は未発泡プリフォームから形成してもよい。代替的又は追加的に、中底と外底の両方を有する完成底を圧縮成形時に作るために、１つ又は複数の外底要素（例えば、ゴム製外底のトラクション要素）をプレス成形型内の第１のプリフォームの下に配置することができる。
【００９５】
一実施形態では、１つ若しくは複数の凹凸又はキャビティを備えるように第１のプリフォームを形成することができ、プレス成形前に第２のプリフォーム要素が第１のプリフォームにおけるキャビティに挿入される。これらのプリフォーム挿入物は、例えば、挿入物を保持する靴底の部分に特定の性能上の利益を与えるために、異なる密度、反発性、可撓性、又は他の構造特性を有することができる。
【００９６】
圧縮成形される発泡ブロックの融点よりも低い任意の適切な温度に、プレス成形型キャビティを加熱してもよい。例えば、およそ１９０〜２０５℃の溶融温度を有するＴＰＵブロックに対して、圧縮成形工程で利用されるプレス成形型は、成形型キャビティを、必要に応じて、約１４０〜１８０℃、又は約１５０〜１７０℃、又は約１５５〜１６０℃の温度に保持するようになされてもよい。本実施形態では、圧縮成形中にプリフォームが液化して発泡状態を失うのを防止するために、発泡プリフォームをプリフォーム材料の融点よりも低い温度に保持することが必要である。
【００９７】
種々の実施形態において、発泡プリフォーム部材は、所要の圧縮成形部材の特定の要件に応じた、任意の適切な大きさ及び形状を有し得る。例えば、発泡プリフォーム部材は、発泡中底プリフォーム全体を形成してもよく、そして、このプリフォームが、完全な単体の圧縮成形発泡中底を形成してもよい。代替的に、完成底を形成するために他の底構成要素と組み合わせるための靴底の任意の部分（例えば、靴中底の一部分）を形成するために、発泡プリフォーム部材を圧縮成形してもよい。加えて、任意の適切な大きさ、形状、密度、硬度、及び他の物理的特性を有する完成した圧縮成形部材を作製するために、プレス成形型キャビティを任意の適切な形状及び大きさで形成してもよい。
【００９８】
例えば本明細書で説明するコアバック射出成形技術を通じて作られた発泡プリフォーム部材から圧縮成形発泡部材を形成する種々の例示的な方法が、図１１Ａ〜図１４Ｆに示されている。例えば、図１１Ａは、圧縮前に発泡プリフォーム７１５がプレス成形型キャビティ部分７０５に挿入された、プレス成形型キャビティ部分７０５とプレス成形型壁部分７１０とを含むプレス成形型７００を示している。図１１Ｂは、プレス成形型７００を閉鎖して成形型７００に圧縮力７２０を付与することにより、圧縮成形発泡部材を形成するプレス成形型７００を示しており、且つ図１１Ｃは、それにより形成された完成した圧縮成形発泡部材７２５を示している。
【００９９】
プレス成形型キャビティ部分７０５及びプレス成形型壁部分７１０の内部の寸法は、所要の完成部材の特定の形状、大きさ、物理的特性に応じた、任意の適切な大きさ及び形状を有し得る。種々の実施形態において、例えば、プレス成形型キャビティ部分７０５の１つ又は複数の壁及び／又はプレス成形型壁部分７１０は、限定されるものではないが、部材の１つ若しくは複数の壁（例えば、部材の上表面及び／若しくは下表面）における溝、サイプ、又は他の凹部、或いは部材の壁の１つ若しくは複数の部分から延びる１つ若しくは複数の隆起部分などの、完成した発泡圧縮成形部材の１つ若しくは複数の表面に審美的及び／又は構造的特徴部をもたらすための１つ若しくは複数の隆起部分及び／又は凹部分を含み得る。靴要素の１つ又は複数の壁に凹凸及び／又は延出部を有する例示的な靴要素が、２０１４年２月１２日に出願された、米国仮特許出願第６１／９３８９９９号明細書で説明されており、この開示内容の全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、プレス成形型キャビティ部分７０５の側壁に凹部７３０を含むプレス成形型７００が、部材７２５の側壁から延びる延出部７３５を有する圧縮成形発泡部材７２５の形成を可能にする凹部７３０を備えた状態で、図１２Ａ及び図１２Ｂに示されている。
【０１００】
本発明の一実施形態は、完全な圧縮成形発泡中底７５５を形成するためにプレス成形型７００内で圧縮成形され得る、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すような、中底ブロック７５０の形成を含み得る。プレス成形型７００は、完成した圧縮成形発泡中底７５５に湾曲部分又はテーパ部分７７０を作製するような形状とされる湾曲壁部分７６５を備えたプレス成形型キャビティ部分７０５を有するキャビティ７６０を含む。
【０１０１】
一実施形態では、プレス成形用成形型に挿入する前に、発泡プリフォーム部材を切断するか、スカイビング加工するか、バフ研磨するか、又は別様に処理してもよい。このことは、例えば、圧縮成形部材の種々の領域に適切な密度値及び硬度値を有する完成部材の形成を補助するためにプリフォームの形状及び大きさを修正するのに有利であり得る。例えば、一実施形態では、発泡中底プリフォームブロック７５０の前部にテーパ部分７８０を形成するために、発泡中底プリフォームブロック７５０の前足領域を切断してもよく（７７５）、それにより、テーパのない中底プリフォームと比較して圧縮成形時に前足領域の密度及び硬度を低減する。圧縮成形前にプリフォームを切断する例示的な方法が図１４Ａ〜１４Ｆに示されている。
【０１０２】
代替的な実施形態、及び／又は実施形態若しくは代替的な実施形態の構築に使用される材料が本明細書で説明した他の全ての実施形態に適用可能であることを理解するべきである。
【０１０３】
本発明の精神又は本質的な特徴から逸脱せずに、本発明を他の特定の形態で具現化してもよい。それゆえ、前述の実施形態は、全ての点において、本明細書で説明した本発明を限定するものではなく例示的なものとみなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と同等の意味及び範囲内に含まれる全ての変更は、特許請求の範囲に包含されることが意図される。
例えば、本発明の実施形態において以下の項目が提供される。
（項目１）
発泡部材を形成する方法であって、
ポリマー処理空間を備えるポリマー処理システムを準備することと、
未発泡混合物を作製するために前記ポリマー処理空間内でポリマー材料と発泡剤とを混合することと、
前記ポリマー処理空間に流体連通する少なくとも１つの拡張可能な成形型キャビティを有する成形型を準備することと、
前記ポリマー処理空間から前記拡張可能な成形型キャビティ内にポリマー材料と発泡剤の一定体積の前記混合物を射出することと、
発泡プリフォーム部材を形成するために前記成形型キャビティを拡張させることと、
前記発泡プリフォーム部材をプレス成形型キャビティに挿入することと、
単体の完成部材を形成するために前記プレス成形型キャビティ内で前記発泡プリフォーム部材をプレス形成することと
を含む、方法。
（項目２）
前記発泡プリフォーム部材を前記プレス成形型キャビティに挿入する前に、前記発泡プリフォーム部材の少なくとも一部分を、切断するか、バフ研磨するか、又はスカイビング加工することを更に含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記ポリマー材料が熱可塑性ポリウレタンを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記プレス成形型キャビティが、前記発泡プリフォーム部材の前記溶融温度よりも低い温度に加熱される、項目１に記載の方法。
（項目５）
前記プレス成形型キャビティが、約１５５℃〜約１６０℃の温度に加熱される、項目４に記載の方法。
（項目６）
前記発泡プリフォーム部材のプレス成形が、前記プレス成形型キャビティの第２の壁部分に対する前記プレス成形型キャビティの第１の壁部分の横方向変位を含む、項目１に記載の方法。
（項目７）
前記横方向変位が、前記第２の壁部分に対する前記第１の壁部分の回転による、前記プレス成形型キャビティの前記第２の壁部分に対する前記プレス成形型キャビティの前記第１の壁部分の非対称な横方向変位を含む、項目６に記載の方法。
（項目８）
前記横方向変位が、機械的作動機構、空気圧作動機構、油圧作動機構、又は電磁作動機構のうちの少なくとも１つを通じて引き起こされる、項目６に記載の方法。
（項目９）
前記プレス成形型キャビティの前記第１の壁部分及び前記第２の壁部分の少なくとも一方が、湾曲壁部分を備える、項目６に記載の方法。
（項目１０）
前記プレス成形型キャビティの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分が、少なくとも１つの表面特徴部を備える、項目１に記載の方法。
（項目１１）
前記プレス成形型キャビティの前記少なくとも１つの表面特徴部が、隆起特徴部及び凹状特徴部の少なくとも一方を含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記拡張可能な成形型キャビティが、少なくとも１つの側面において厚さが変化する発泡プリフォーム部材を形成するような大きさ及び形状とされる、項目１に記載の方法。
（項目１３）
前記拡張可能な成形型キャビティの少なくとも１つの壁の少なくとも一部分が、少なくとも１つの表面特徴部を備える、項目１に記載の方法。
（項目１４）
前記拡張可能な成形型キャビティ内の前記少なくとも１つの表面特徴部が、隆起特徴部及び凹状特徴部の少なくとも一方を含む、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記発泡プリフォーム部材と共に少なくとも１つの第２のプリフォーム部材を前記プレス成形型キャビティに挿入することと、
多要素からなる単体の完成部材を形成するために前記プレス成形型キャビティ内で前記発泡プリフォーム部材及び前記第２のプリフォーム部材をプレス成形することと
を更に含む、項目１に記載の方法。
（項目１６）
前記第２のプリフォーム部材が、発泡要素及び未発泡要素の少なくとも一方を備える、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
前記単体の完成部材が、履物製品用の中底又は外底の少なくとも一方を備える、項目１に記載の方法。
（項目１８）
前記単体の完成部材が、履物製品の中底に組み込むための底要素を備える、項目１に記載の方法。
（項目１９）
前記単体の完成部材が、第１の密度を備える第１の領域と、第２の密度を備える第２の領域とを備える、項目１に記載の方法。
（項目２０）
項目１に記載の方法により形成された履物製品用の発泡要素。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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