(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー気泡および気泡上に表皮を有するサンドイッチパネルの吹込成型の亜大気圧処理の方法であって：
ポリマー材料から１片のパリソンを押し出すステップと；
内側表皮の形成を開始するため、前記パリソンを膨張させそしてある程度の内部冷却を提供するステップと；
金型内真空を形成し、そして前記ポリマー材料を金型表面に密着するようにゆっくりと引き寄せるステップと；
内部に適用される、前記金型の表面に維持される真空レベルと比較した相対的な圧力を印加するステップと；
部品画定および内側表皮と外側表皮を確立するため、既定の保持時間の間、通気口における真空およびプレ吹込の下に前記金型を維持するステップと；
暖かい気泡コアを膨張させるのに十分な既定のレベルの真空を空洞内部に印加するステップと；
所望の気泡膨張を得るため、前記空洞内部の中の真空を既定の期間だけ調節するステップと；
真空を開放するため前記空洞内部を通気するステップと；
前記空洞内部に正の圧力を印加するステップと；
前記正の圧力と金型内の前記通気口における真空の両方をオフにするステップと；
前記部品を前記金型から取り出すステップと；
を有する、ことを特徴とするポリマー気泡および気泡上に表皮を有するサンドイッチパネルの吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項２】
既定の保持時間の間、前記金型を維持する前記ステップは、内部から気泡セルを圧縮することなく外側の表皮がより完全に形成することを可能にするため、通気の後０．１秒から数秒の遅延を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項３】
前記暖かい気泡コアを膨張させるのに十分な既定のレベルの真空を内部空洞に印加するステップでは、前記部品の内側から外側に向かって２５−５０  ｍｍＨｇ真空レベルの差異があり、それによりプラスチックが前記金型の表面に引き寄せられ続けるのに十分な外向きのネットの力が前記プラスチック上に残る、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項４】
前記金型内の真空を１０−３０秒の既定の期間維持するステップでは、前記保持期間は、所定の量の樹脂を所望の最終厚さに十分に膨張させるために選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項５】
前記空洞内部に正の圧力を印加するステップは、前記部品が脱型に十分なほど冷却されるまで、前記金型壁との接触を確立して冷却を改良するためである、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項６】
前記ステップは概してリエントラントまたは凹状の気泡セルで、オーセチック構造の形をとる気泡構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項７】
前記ステップはガス含有樹脂から新しいセルの核を生成する、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項８】
前記空洞内部の中の真空を既定の期間だけ調節するステップは、当初の厚さの３倍までの気泡膨張を達成する、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項９】
前記ステップは閉鎖型セルの気泡に覆われた開放型セルの気泡コアと、内側層および外側層に表皮を有する気泡構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項１０】
前記ステップは、内側層、コア層および外側層の隣接する層の間に２０−８０％の密度勾配変化を有する気泡構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項１１】
前記ステップは、膨張比が２０−１００％の差異を示す領域を含む部品を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項１２】
前記、内部に適用される、前記金型の表面に維持される真空レベルと比較した、相対的な圧力を印加するステップは、形成された部品のまだ溶融したコア層の中の扁平な気泡セルを、材料面に垂直に伸長された、総じて球面のセルに膨張させる、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【請求項１３】
前記、内部に適用される、前記金型の表面に維持される真空レベルと比較した、相対的な圧力を印加するステップは、形成された部品のまだ溶融したコア層の中の扁平な気泡セルを、材料面に垂直に伸長された、総じて多面体のセルに膨張させる、ことを特徴とする請求項１に記載の吹込成型の亜大気圧処理の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出ポリマー気泡の押出成型に関し、特に、亜大気圧プロセスを使用する吹込成型の方法に関し、そのプロセスは、特定の圧力および温度境界条件を部品の基礎形状が形成された後に印加することにより、気泡セルの形態と部品の壁の構造的特性の両方を改良するものである。特に気泡樹脂部品形状の、極端な亜大気圧を含む注意深く制御された圧力状態に対する暴露は、特異的に印加されそして制御された温度境界条件と組み合わされて、その部品全体のセル構造を劇的に変化させ、そしてそれにより多重のプロセスと性能の優位性を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
気泡吹込成型の現在の技術は、必要に応じて、相溶性樹脂および適切な造核剤と共に押出機に導入される化学的または物理的発泡添加剤を使用することからなる。どんな方法を採用しても、所望の結果は、押出システム内の温度および圧力条件下で均一である単相流体を生成することである。金型の先端において押出システムから周囲環境に出ると、流体圧力の急激な低下により、一度単相ポリマー溶融物であったものからの溶液からガスが出て、そしてポリマーブレンドに固有のまたは分散した成核剤によって提供される不連続点に確立される、核形成部位にガス充填セルが形成される。
【０００３】
セルは理想的には球面状に成長し、押し出されたパリソンが操作されて最終的な形状に形成されるときに個別の形態にとどまり、しかし多数である。このプロセスは非常に動的であり、伸張力、連続的に変化する物質特性の非線形変化、温度および圧力勾配、ポリマー内のガスの拡散性および溶解度の変化、セル内圧力、セル合体および破壊などに耐える。一般的に、適切に押出され、発泡され、既定の部品形状に適切に適合するために、溶融係数、溶融張力、歪み硬化などの特定の組合せを示すポリマーまたはポリマーブレンドが採用されなければならない。操作、延伸、および金型空洞上にパリソンを形成するために周囲大気圧に対して非常に低圧の空気でさえもパリソンに吹き込むプロセスは、セル構造を本来的に平坦にし、そして伸長させ、それはより理想的な球面状または多面体形状から離れる。
【０００４】
気泡の吹込成型における最先端技術は、押出されたパリソンから成型品への遷移で残存し、一方で個別の気泡セルの最大数を維持して、所望のセル構造および低い製品密度を維持するために、金型の先端に十分な気泡を生成するのに十分なガスをポリマーに供給する。冷却に伴う樹脂中のガスの圧力、拡散性および溶解度の変化により、冷却およびその後の形成圧力の印加の間にガスが樹脂中に再吸収されることがあり、それによりいくつかのセルは単に体積が収縮し、そして消滅することもある。一般に、部品の形成および冷却の間に、内部セル圧力は低下し、それがセルを収縮させそしてつぶれさせる。パリソンが膨張して金型の壁に達すると、セルは平坦になり、局部的に材料平面と呼ばれる部品の表面と平行に伸びる傾向がある。部品に範囲の画定を課するための形成圧力の適用によって、これらの平坦化されたセルはさらに平坦になりうる。
【０００５】
一般に、ガス含有量、樹脂系、押出金型形状、押出温度および押出速度、大気温度および金型温度、形成圧力および時間の間の微妙なバランスは、最大残留気泡セル体積を確実にする条件を維持するために使用される。一般的に、発泡樹脂は、プロセス全体にわたって気泡の完全性を維持するために、非常に穏やかに処理されなければならない。最終的な部品は、一般に平坦なセル、多くは崩壊したセル壁を有するセルで占められる傾向がある。形成圧力、セル間圧力低下、および冷却関連の材料収縮によってわずかに圧縮および崩壊されるこれらのセルは、材料平面にほぼ平行に整列された平坦な形状およびつぶれた形状を有する傾向がある。このような発泡構造体は、曲げと材料平面の法線の両方において、不十分な材料特性を有する傾向がある。条件が注意深く維持されないと、多くのセルが崩壊または破裂して、開放型セルの気泡を形成し、それは過度に粗いおよび／または多孔質の表面をもたらす。
【０００６】
Ｋｙｏｒａｋｕに与えられた米国特許第８，５１７，０５９号（特許文献１）は、吹込成型気泡プロセスを開示しているが、内部真空および特定の金型温度境界条件を使用して、部品が最終形状に形成された後で、そしてまだ溶融状態または半溶融状態の間に、発泡部品壁の構造を膨張させて操作する亜大気圧プロセスについては開示していない。
【０００７】
ＪＳＰに与えられた米国特許第７，１６９，３３８号（特許文献２）は、物理的発泡剤を用いてポリエチレン気泡を吹込成型する方法が開示されており、これはまた、近くにある対向する壁が、トラップされたエアポケットなしに、内部で一緒に融合することを可能にする目的で、空気を形成部品の内側から引くことを特定している。この特許は、気泡構造を改変または制御するために内部真空を使用することについて何ら言及しておらず、球面状セルまたは変化する密度の構造についての記載もない。
【０００８】
米国特許第８，５３５，５９８号（特許文献３）は、低密度ポリプロピレン気泡を製造する方法を開示し、そこでは、化学発泡剤は密度を０．７ｇ／ｃｍ３未満に減少させるには不十分であり、そのことは１．２９倍の発泡倍率に関連すると記載されており、そして、その事実は本発明に先立つすべての既知の情報と合致する。この特許はまた、部品幅対金型直径の比の最大値が１．５倍に制限されることを開示している。
【０００９】
「ポリプロピレン樹脂の中空成型気泡物品およびその製造方法」という名称の米国特許第７，０１４，８０１号（特許文献４）は、異なる特性の種々のプロピレン樹脂を選択してブレンドして、二酸化炭素ガスによる物理的発泡に使用する一連の発泡性ベース樹脂を得ることを開示している。  また、別個の層を単一のパリソンに共押出しすることによって製造される潜在的に多層の発泡中空物品も開示されている。発泡構造を操作して膨張したセルを作製することは言及されておらず、また、均質な単層押出パリソンから多層構造を作製することについても言及されていない。
【００１０】
本明細書に開示されるのは、亜大気圧プロセスを用いた吹込成型方法であり、その方法は、ほとんどの現在生産される非発泡または発泡部品と同程度に滑らか、または、より滑らかな内側表面を有する部品を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第８，５１７，０５９号
【特許文献２】米国特許第７，１６９，３３８号
【特許文献３】米国特許第８，５３５，５９８号
【特許文献４】米国特許第７，０１４，８０１号
【発明の概要】
【００１２】
改良された構造特性を有する軽量部品用の吹込成型ポリマー気泡、および密度勾配誘起による気泡の上に表皮を有するサンドイッチパネル構成の亜大気圧処理の方法が開示される。この方法は、ポリマーを有し、化学的または物理的発泡方法のいずれかの作用によって発泡される、吹込成型品を作製するために使用される。このプロセスは、滑らかな内面および外面、セル壁の破裂に起因するような表面気孔率がゼロまたは制御され、既定の厚さの表皮、膨張しそして可能性として材料面に垂直に向き、本質的に実質球面または多面体で、減少する密度の気泡セル、を提供し、そして改善された曲げと面内圧縮強度を提供する、表皮付き気泡または表皮なし気泡のいずれかを形成することができる。
【００１３】
本明細書では、大気条件は、発泡パリソンが金型先端で押し出される大気条件として定義するため、区別され、それは本質的に純粋な大気でなくてもよい。亜大気圧という用語、そうでなければ真空または負圧として知られる用語は、前記大気条件に対して相対的であると考えられる。正圧または大気圧を超える圧力も、同様にこれらの同じ大気条件と比較したものとみなされる。
【００１４】
気泡の密度は、それらの組成物においてどのような材料系が使用されるかに依存して変化し得る。一般に、気泡の含有量に基づいて単純に比較するために、発泡倍率が一般に使用され、それは本明細書では、発泡していない樹脂の密度を発泡した樹脂の密度で除した比として定義される。例えば、気泡試料がその発泡していない密度の半分まで膨張された場合、発泡倍率は正確に２であり、一般に２倍の発泡倍率を持つと言われる。
【００１５】
本発明の目的は、金型内加圧、セル内圧力減衰に起因する気泡セル崩壊を減少または無くし、そして誘導されたセル伸長および崩壊を形成する、吹込成型プロセスを提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、本プロセスを使用しない同じ吹込成型プロセスの能力をはるかに超える膨張比を達成することができる、亜大気圧吹込成型プロセスを提供することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、従前に発泡した、そうでなければ十分にガスを含んだ、樹脂に対して、発泡剤の添加なく、優れた気泡密度を達成する吹込成型プロセスを提供することである。
【００１８】
本発明の別の目的は、発泡添加剤の使用量を５０％以上減少させることができる吹込成型プロセスを提供することであり、その結果、金型先端での発泡膨張の制御の改善、樹脂系の流体力学的特性、伸長特性およびその結果としての成形性の改善がえられる。これにより、基本的な部品形状が形成された後に、それ以前ではなく、気泡が所望の減少した密度まで膨張させられるので、より困難な形状の形成が可能になる。
【００１９】
本発明のさらに別の目的は、長鎖分岐、架橋形成、共重合体、ゴム相添加剤、ナノクレイ、およびそれらの類似物などの高価な、そうでなければ問題のある材料増強の必要性を低減または排除することができる亜大気圧吹込成型プロセスを提供することである。  
【００２０】
本発明の別の目的は、全体的に、そしてより特異的には材料平面に垂直に、の両方でポリマーのセル壁を伸長し、そしてセル壁にプレ応力をかけ、それにより剛性の顕著な改善をもたらす、吹込成型プロセスを提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、ポリマーの伸長および整列を教示し、そして鉱物性または他の繊維または板状のマイクロ補強材またはナノ補強材を最適な補強に導く、吹込成型プロセスを提供することである。
【００２２】
本発明のさらに別の目的は、プロセス温度、ステージのタイミング、パリソンの厚さ、および、真空および圧力レベルが、理想的な気泡セル構造および薄膜からミリメートルスケールまでの表皮の厚みを達成するために使用することができる、という教示を提供することである。材料特性、樹脂温度、内圧、および暴露時間の特定の条件が実現された場合、開放型セル構造も可能である。開放型セル構造は、内側表面、外側表面、壁のコアの内部、またはそれらの組み合わせに選択的に形成することができる。開放型セル構造は、特定の場合、音響特性にとって有益であり得る。
【００２３】
本発明の別の目的は、極めて滑らかで、そして効率的な流体処理に適した、内側表面を生成することができる吹込成型プロセスを提供することである。これは、本発明のプロセスの実行を通じて内側表皮を形成し管理することによって達成される。
【００２４】
本発明のさらに別の目的は、壁の厚さ全体にわたって制御可能な密度勾配を有する壁を提供し、異なる特性の層を有するサンドイッチ構造を効果的に提供して、表皮のある表面から発泡したコアを通って反対側の表皮のある表面への変化する音速を印加し；一連のインピーダンス不整合を生成することである。このような構造は、その音響特性が有用である。
【００２５】
本発明の別の目的は、単に発泡した材料または中実の材料と比較して優れた構造的性能を提供することができるサンドイッチパネルを含む吹込成型プロセスを提供することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、ポリマー発泡系を劇的に膨張させ、優れた断熱特性を提供することができる吹込成型プロセスを提供することである。
【００２７】
本発明の他の目的は、金型を介して局所的に熱を加えることによる局部気泡膨張を可能にする吹込成型プロセスを提供することである。例えば、非常に厚い気泡パッドを、スポット加熱によって、またはより限定された方法では、気泡膨張段階の間、金型の特定の領域を断熱することによって所定の場所に形成することができる。
【００２８】
本発明のさらに別の目的は、内側表面の表面積が減少しながら体積が内側に向かって増加するときに、空間を奪い合うように内側に向かって移動し、それにより２つの前面が合流する場合に境界面でのポリマー鎖の絡み合いを増加させる、膨張するセル樹脂、の手段によって、ピンチオフとしてよく知られている型割線を改善することである。
【００２９】
本発明のさらに別の目的は、単層吹込成型システム、共押出吹込成型システム、インライン単一または多重シート押出および成型システム、単一または多重シート熱成型、圧縮成型、吸引吹込成型およびそれらに類するもの、などのような単一押出機を使用する一般的に入手可能なプロセス装置上で作用することができる、吹込成型プロセスを提供することである。
【００３０】
本発明のさらに別の目的は、気泡が冷却される際に、気泡が適切に段階的に膨張および再圧縮されることに起因する、オーセチックな、または負のポアソン比の特性を有する気泡構造を作製することである。オーセチック気泡は、得られる構造の動的応答挙動を変化させることによって、音響的および振動的利点を提供することができる。
【００３１】
本発明のさらに別の目的は、部品が形成された後に、まだ溶融しガスが充填された樹脂から新しいセルを核生成し、それにより、過度に発泡したパリソン、およびそれから一般的に経験されるプロセスの問題に煩わされることなく、追加的な密度の低下を可能にすることである。
【００３２】
本発明の利点は以下を含む：壁厚の少なくとも１０％、最大１００％を含む、壁の厚みの方向に垂直な面内の一般に球形または多面体のセル構造；球面状のセル構造を有する吹込成型されたポリオレフィンおよびポリオレフィンブレンド；球面状セル構造を有する非ポリオレフィン性の吹込成型された気泡；隣接する層間で１．１：１−４：１の可変平均密度を有する壁構造；単一の押出層から機能的な表皮層を効果的に作り出すこと；それぞれの表面に向かって閉鎖型気泡構造を有する、コアの開放型気泡構造；内側の層上に開放型セルの内部層、外部層に閉鎖型セルを有し、内側層は開放または閉鎖している；オーセチック特性のセル構造を有するコア層；内部層およびコア層の両方が、オーセチック特性のセル構造を有する；形成された部品の異なる領域において１．１−４倍の範囲の可変膨張比を有する構造；改善されたセル構造および構造特性を加えるため、熱制御および亜大気圧を含む圧力制御を使用して、形成された部品のセル構造を変化させるプロセス。  
【００３３】
このプロセスは、以下を可能にする：吹込成型またはインライン押出成型において球面状または多面体のセルを含む構造の形成；明確に異なる機能層を有する可変密度気泡製品を単一層押出システムから製造するプロセス；化学発泡剤の膨張比を一般的な最大１．３３倍から１．３３−２倍に改良するプロセス；化学発泡剤の膨張比を一般的な最大１．３３倍から２−４倍の間に改良するプロセス；閉鎖型セル気泡の層の間に開放型セル気泡を製造するプロセス；外側層上に閉鎖型セル気泡を、内側層上に開放型セル気泡を製造するプロセス；吹込成型などを利用して、オーセチック特性を有する構造を作製するプロセス。
【００３４】
本発明に関連する他の目的および更なる優位性および利点は、以下の説明、実施例および特許請求の範囲から当業者には明らかであろう。    
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１−２】図１は、従来技術の製品の平坦セル構造の断面の拡大写真であり、製品は吹込成型発泡技術から製造され、独自の改良された樹脂システムを特徴とし、１．７６倍の膨張比および２．１ｍｍの厚さを有する。図２は、本発明の非強化ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）樹脂および市販の化学発泡システムから、従来の吹込成型条件下で、亜大気圧処理なしで製造された製品の断面の拡大写真であり、そして製品は１．３倍の膨張比および１．６ｍｍの厚さ有する。
【図３】本発明の吹込成型気泡技術から製造された製品の断面の拡大写真であり、その技術は亜大気圧プロセスの厚い内部フィルムを形成する変化形を使用し、１．６８倍の膨張比および１．７ｍｍの厚さの製品を生じさせた。
【図４】本発明の吹込成型気泡技術から製造された製品の断面の拡大写真であり、その技術は亜大気圧プロセスの最も薄いフィルムを形成する変化形を使用し、２．６７倍の膨張比および２．５ｍｍの厚さの製品を生じさせた。
【図５】２重吹込みピン／ニードルによるフロースルー冷却を有する好ましい実施形態のプロセス流れ図である。
【図６−７】図６は、基本的な亜大気圧プロセスを実施するために使用されるプロセスサイクルおよびタイミングの状態図である。図７は、最も単純で最も基本的な形態の亜大気圧サイクリング装置の概略図であり、図６の制御要素を参照するために注釈が付けられている。
【図８】本発明の吹込成型金型から形成された右側デミスタダクトの図である。
【図９】本発明の吹込成型金型から形成された左側デミスタダクトの図である。
【図１０】亜大気圧プロセスのステップの概略流れ図である。
【図１１Ａ−Ｂ】パリソン形成の描画図である。
【図１２−１３】図１２は、実施例１の低温破壊試料における空洞壁の断面写真であり、疎な平坦なセル構造を示す。図１３は、実施例１の平坦化なセル構造を示すイラストである。
【図１４−１５】図１４は、実施例２の低温破壊試料の断面写真であり、球面状または多面体が支配的なセル構造を示す。図１５は、実施例２の球形または多面体が支配的なセル構造を有する空洞壁のイラストである。
【図１６−１７】図１６は、実施例３の低温破壊試料の断面写真であり、中心部に球面状セル構造を示すが、プロセスタイミングの結果として形成された中実の内側表皮を有する。図１７は、実施例３の、厚い内側表皮を有する球面状セル構造を有する空洞壁のイラストである。
【図１８−１９】図１８は、実施例４の、高密度でわずかに発泡した外側表皮が高度に発泡した低密度のコアをサンドイッチ状に挟む様子を示す、かみそり切断試料の断面写真である。図１９は、実施例４の、表皮が気泡の上にあるサンドイッチ構造を示す、染色されたセルを有する、かみそり切断された自然色気泡製品の断面写真である。この試料は比重０．３４、膨張比約２．８、厚さ約３．５ｍｍである。
【図２０】実施例４の、厚い外側表皮と厚い内側表皮とを有する空洞壁のイラストである。
【図２１−２２】図２１は、実施例５の、かみそり切断されたダクト壁部位の断面写真であり、金型表面に局部的な熱が加えられた場所において、発泡した内側壁から中実の表皮への移行を示す。図２２は、実施例５の、表皮が気泡の上にある硬い領域を有する空洞壁のイラストである。
【図２３−２４】図２３は、実施例５の、柔らかく弾性の領域を有する空洞壁のイラストである。図２４は、実施例５の、厚い内側表皮によって補強された、完全に発泡した気泡を含む局所的外側領域、を有する空洞壁のイラスト図である。
【図２５】実施例６の、低温破壊サンプルの断面写真であり、中心線の上および下の両方に表皮を有し、閉鎖型セル構造によって囲まれた、壁の中心部の開放型セルのネットワーク構造の存在を示す。
【図２６−２７】図２６は、実施例６の、オーセチック特性のセルを有する空洞壁のイラストである。図２７は、実施例６の、全壁構造のコア層および最内層の両方から構成される開放型セルネットワークを有する空洞壁のイラストである。
【図２８】化学発泡剤を使用した、発泡した時の厚み対、発泡しない時の公称厚みの比率に対する性能を、既存技術と実験的に得られたものについて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の詳細な実施形態が本明細書に開示されているが、開示された実施形態は、本発明の単なる例示であり、様々な形態で具体化されてもよいことを理解されたい。したがって、本明細書で開示された特定の機能的および構造的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、特許請求の範囲の基礎として、および当業者に実質的に任意の適切な詳細構造で本発明を多様に使用することを教示するための表現的基礎としてのみ理解されるべきである。
【００３７】
改善された構造特性を有する軽量部品のための、吹込成型ポリマー気泡の亜大気圧処理および、表皮が気泡の上にあるサンドイッチ状のパネル構成。化学的または物理的発泡法のいずれかの作用によって発泡された、ポリマーからなる吹込成型品を作製するための高度に構成可能な方法を提供する亜大気圧処理方法が開発されてきた。このプロセスは、表皮を持つまたは表皮を持たない気泡を提供し、滑らかな内側表面および外側表面、ゼロまたは制御された表面気孔率、既定された厚さの表皮、そして、材料面に垂直に膨張しそして配向され、本質的に実質的に球面の気泡セル、を提供し、そして改善された曲げおよび圧縮強度を提供する。本発明の開発は、自動車のＨＶＡＣ（暖房、換気、および空調）ダクトのような中空部材に焦点を当てているが、空気誘導ダクト、車体下シールド、および他の吹込成型可能なポリマー製品に容易に拡張することができる。
【００３８】
本明細書で提案される新規の方法は次の点で従来型の気泡吹込成型プロセスと異なる：圧力−真空サイクルを使用して最初に部品の基本形状を形成し、その後、まだ溶融した材料の壁内のそこまでまだ平坦化された気泡セルを、一般に球面形または多面体のセル、または材料平面に対して垂直に伸長されたセルに膨張させる。気泡が内部膨張力で固化するにつれて、張力の下、垂直に配置されたセル壁は、予歪され、そして、座屈されるよりもむしろ膨張した最大容積の状態で、固化され、それにより構造の著しい硬化と、部品の総セル体積の膨張を提供し、部品の密度を著しく低下させる。このプロセスは可変であり、セル気泡の特性を特異的に調整するために使用することができ、そして、部品の内側表面および外側表面の両方に中実の外側表皮を形成することができ、それにより滑らかで非多孔質の壁を有するサンドイッチパネルを提供し、そして気泡コアのサンドイッチパネルに共通して付随する優れた構造特性を提供する。
【００３９】
具体的には、このプロセスは、現在の技術に対して以下の進歩をもたらす：
Ａ）亜大気圧処理は、金型内加圧、セル内圧力減衰、および成型誘導セル伸長に起因する気泡セル崩壊の傾向を逆転させる。これは、部分的にから完全にまでセルを再膨張させ、続いて既存のセルの体積を膨張させ、そして、残留するガス含有ポリマーが新たに課された環境と平衡に達するにつれて、新しいセルを創出することを可能にし；それにより部品の密度を従来のアプローチをはるかに超えて低減する。標準的なＨＤＰＥ吹込成型法の下でやっと１．３７の膨張比を達成することが知られている、樹脂および化学発泡システムにこのプロセスを用いて、型半分が閉鎖された後に外部から加えられる内部吹き込み圧力なしで、最大３倍の膨張比が観察された。任意の大きさの正の内部吹込圧は達成可能な膨張比をさらに減少させることが知られている。
【００４０】
Ｂ）適切な核形成剤を用いると、このプロセスは、化学発泡剤を添加せずに、従前発泡したものの再研削材の上に優れた発泡密度を達成することが観察されている。そのようなシステムにおける非常に少量の化学的または物理的発泡剤の追加は、適切なセル核生成条件またはセル核添加剤が存在する場合に、このシステムにおいて顕著な発泡膨張を生じる。
Ｃ）ＨＤＰＥ（高密度ポリプロピレン）およびＰＰ（ポリプロピレン）のようなポリオレフィンのために最初に開発されたそのシステムは、多くのポリマータイプおよびブレンド、発泡剤、セル核生成剤および補強剤と共に使用することができ；そのそれぞれは特化した特性を提供する。
Ｄ）プロセスによって気泡セルは分解されるのではなく最大化されるため、発泡添加剤を最小限に使用することが可能になる。これにより、発泡添加剤の使用量を５０％以上削減することができる。
【００４１】
Ｅ）少ない量の発泡剤は、最初に押し出されるセル容積を低下させる結果となり、
樹脂系の材料特性および成型性を改善し、そして気泡の閉鎖型の支配的性質を維持し、それにより、より困難な形状の形成を可能にする、なぜならば、部品が形成された後に気泡が膨張するからである。
Ｆ）標準的な樹脂の亜大気圧処理により与えられる処理ウインドウの拡大により、このアプローチは、長鎖分岐、架橋、共重合、ゴム相添加剤、ナノ粘土などの、新奇で高価な、または問題のある材料増強の必要性を相殺または完全に排除することができる。
Ｇ）全体的におよび特異的に材料平面に対して直角に、ポリマーセル壁を伸長しそしてプレストレスをかけ、それにより剛性の顕著な改善をもたらす。ポリマーのこの伸長および整列はまた、鉱物または他のマイクロまたはナノ補強材を、最適な補強に対して優先的に配向する。
【００４２】
Ｈ）気泡構造の操作と、サイクル時間の短縮のための最適な冷却の両方を目的として、このプロセスにより必要とされる温度境界条件を課すために、局所適用、または全体のいずれかに対する迅速な金型の加熱冷却技術の多くの異なる実施が、このプロセスに適用され得る。そのような方法には、限定されないが、誘導、蒸気、油、電気ヒーターカートリッジ、赤外線、内部高温ガス注入などが含まれる。
Ｉ）プロセス温度、ステージタイミング、パリソンの厚さ、および真空と圧力のレベルが、理想的な気泡構造、および材料表面の片方または両方の上の表皮の存在と厚さ、の両方を達成するために使用することができる。薄膜からミリメートルスケールまでの表皮の厚さが可能である。適切にステージングされた、金型内亜大気圧および超大気圧条件に曝露することにより、開放型およびオーセチックなセル構造も可能である。
Ｊ）このプロセスは、表皮を形成する可能性があるため非常に滑らかな性質の内側表面を作り出すことができる。これは効率的な流体の取り扱いにとって重要である。
【００４３】
Ｋ）このプロセスは、温度制御、ステージタイミング、および使用される圧力−真空レベルにより、材料平面に垂直な気泡密度勾配を生成するように構成することができる。
Ｌ）サンドイッチ構造は、表皮の付いた表面から、発泡したコアを通って、反対側の表皮表面まで、変化する音速を課し；一連のインピーダンス不整合を生成する。  これは、音響的および構造的な振動性能にとって有益である。
Ｍ）表皮の付いた気泡コアは、単に発泡または中実の材料に比較して、優れた重量正規化構造特性を提供することが知られているサンドイッチパネルを構成する。
Ｎ）このプロセスは、ポリマー気泡系を劇的に膨張させ、優れた断熱特性を提供することができる。
【００４４】
Ｏ）このプロセスは、金型を介した局所的過熱により局所的な気泡膨張を可能にし、例えば、発泡膨張段階の間、金型の特定の領域をスポット加熱、またはポリマー―金型熱伝導に対して選択的に断熱することによって、非常に厚い気泡パッドを適所に形成することができる。  
Ｐ）吹込成型用語でピンチオフとしてよく知られている型割線は、気泡が部品空洞の内部に容積的に膨張されるにつれて補強される傾向がある。樹脂が内側に移動するにつれて、内側表面積が減少するため樹脂は空間を奪い合い、それにより２つの前面が合流して混ざり合うにつれて、境界面におけるポリマー鎖の絡み合いが増加する。
Ｑ）このプロセスは、単一の押出機、単層吹込成型システムについて最初に開発されたが、共押出吹込成型システムおよび、単一またはマルチシート熱成型、直接押出シート成型、および圧縮成型においても使用できる。
【００４５】
図１は、米国特許第８，５１７，０５９号（特許文献１）および第８，５３５，５８９号（特許文献３）によって参照された、既存の吹込成型気泡技術を用いた扁平なセル構造の拡大写真であり、１．７６倍の膨張比および２．１ｍｍの厚さを示す。
【００４６】
図２は、従来技術の吹込成型の下で、亜大気圧処理なしで、本発明の樹脂および化学発泡系から製造された製品の拡大写真であり、１．３倍の膨張比および１．６ｍｍの厚さを有する。これは、従来の吹込成型気泡構造が似るであろうものと同様であり、扁平で大部分が崩壊したセルを有する。
【００４７】
図３は、本発明の、亜大気圧プロセスの厚い内部皮膜を形成する変化形を用いた吹込成型気泡技術から製造された製品の拡大写真であり、１．６８倍の膨張比と１．７ｍｍの厚さをもたらす。特に、薄い表皮が一方の表面上に形成され、厚い表皮が他方の表皮に形成され、それぞれの表面から壁の厚さの中央まで急な気泡密度勾配が形成される。
【００４８】
図４は、本発明の、亜大気圧プロセスの最も薄い内部皮膜を形成する変化形を用いた吹込成型気泡技術から製造された製品の拡大写真であり、２．６７倍の膨張比と２．５ｍｍの厚さをもたらす。  高度に膨張した気泡コアの頂部表面と底部表面の両方に平滑な表皮があることに注目されたい。
【００４９】
図５は、調節されたフロースルー冷却を可能にする二重吹込ピン／ニードル配置を有する好ましい実施形態のプロセスの流れ図である。また、必要なプロセス条件を課すためのバルブおよびレギュレータの、コンピュータでプログラム可能な動作のための接続も示されている。
【００５０】
図６は、最も簡単で最も基本的な亜大気圧プロセスを実施するために使用されるプロセスサイクルおよびタイミングの状態図である。プレ吹込サイクル、内部真空サイクル、事後吹込サイクル、金型真空サイクルおよび吹込ピン圧力保持サイクルが描かれている。
【００５１】
図７は、図６の論理／タイミングチャートを使用する亜大気圧サイクリング装置の最も簡単で最も基本的な形態の概略図である。
図８は、本発明の吹込成型金型から形成された右側デミスタダクトの図である。
図９は、本発明の吹込成型金型から形成された左側デミスタダクトの図である。
【００５２】
図１０は亜大気圧プロセスのステップの流れ図である。
亜大気圧プロセスは、以下のステップを含む。
１．    パリソン（１０）を、使用される特定の樹脂、発泡剤、および核形成剤のために使用される装置のための最良の手順に従って押出す。この発泡したパリソンは、過剰に発泡されるべきではなく、軽く膨張したセルのみを有して単純に発泡されるべきである。過剰発泡はセルの合体、崩壊および弱いパリソンを誘導する。ダイの寸法、ダイの隙間、および押出速度に関連するより厚いパリソンは、表皮の厚さおよびコアの気泡特性の制御を改善する。
２．    適切なプレ吹込を頂部と底部の両方で使用し、パリソンを静かに膨張させ、そして所望であればある程度の内側冷却を施して内側表皮の形成を開始する。
【００５３】
３．    金型が閉じ始めると、両方の通気口において金型内真空をオンにし、そして低圧および適切な流速で頂部と底部の事前吹込を遂行し、金型表面に材料を静かにしっかりと引き寄せる。通気口における真空は、パリソンの動きを制御するためにゾーン化または加減することができるが、そうでなければ、最大限の部品画定と金型表面への保持のためにできるだけ完全な真空にする必要がある。
４．    金型は、パリソンを金型の上に最適に引き込むために、金型通気口を介した真空引き込みとそして内部に加えられた圧力（金型表面に維持される真空レベルに比較した）と関連して機能する、プログラムされた速度で、完全に閉じられる。
５．    部品画定と内側と外側の表皮を確立するための、通気口を介した真空と事前吹込を所定の時間保持した後、形成された部品の内部から圧力を大気圧に通気する。
【００５４】
６．    内部で気泡セルを圧縮せずに、外皮がより完全に形成することを可能にするため、通気後０．１秒−数秒の遅延を用いることができる。
７．    内部真空がプラスチック製品を金型表面から引き離すのを防ぐために、内部真空を加減することに注意しながら、温かい気泡コアを膨張させるのに必要なだけ、既定レベルの真空を印加する。部品の内側から外側への１−２  ´´Ｈｇの真空レベルの差は、気泡を膨張させ、部品の崩壊を防ぐことの両方にとって十分であると示唆されているが、その値は、種々の樹脂特性、または特定の金型の、部品形成中に部品を金型表面から開放する傾向、に対して調整するために変化してもよい。適切な温度および材料特性条件の下で、内部真空露出のタイミング、傾斜率および大きさは、内側および外側表面を中実の薄膜または閉鎖型セル構造のままで維持しながら、コア内部に開放型セル構造を生成するために効果的に使用することができる。所望であれば、最内側層に開放型セル構造を課すこともできる。
【００５５】
８．    金型内の真空を既定の時間保持して、所望の気泡膨張を達成する。本発明の製品に対しては、所望の厚さに応じて１０−３０秒が有効であるように見える。この段階の間、まだ溶融した樹脂中の全てのガスセルは、一般に、セルが位置する樹脂の温度に比例した速度で膨張し始める。目に見えない微視的なセルも膨張して認識可能になり；おそらくは、未発泡樹脂のガスに富んだ領域から新たなセルが核形成することができる程度に。部品内の極端な亜大気圧または真空は、静的に、またはこの段階での内部冷却が望ましい場合は、空気のような適切な冷却媒体を部品の内部に流しながら、維持することができる。
９．    真空を緩和するために、空洞内部を大気条件に通気する。
１０．       部品が十分に冷却されて脱型されるまでの冷却を改善するために、空洞内部に正の圧力を加えて、金型壁との固体接触を確立する。これは、冷却の速度を上げるために、空気のような適切な冷却媒体を内部に流しながら維持することもできるが、上記のステップ８で使用したものよりも高い絶対圧力に維持するだけでよい。適切な正の圧力が適切な時間に加えられると、コア内の気泡は、軟化しても溶融していない状態のままである間に、コア内の気泡は圧縮状態で冷却されることができ、その結果気泡セルはオーセチック構造を有することができる。
１１．       内部圧力と金型内通気口における真空の両方をオフにし、大気条件に通気して、部品に対するすべての圧力を解放する。
１２．       金型を開き、成型され発泡した部品を取り出す。
【００５６】
図１０を参照して、亜大気圧プロセスは、以下のステップによって規定される：
１つのパリソンをポリマー材料から押し出すステップ（ステップ１０）；
内側表皮を形成し始めるためにパリソンを膨張させ、ある程度の内部冷却を提供するステップ（ステップ１２）；
金型内真空を形成し、そして金型表面に密着するようにポリマー材料をゆっくりと引き込むステップ（ステップ１４）；
金型の表面に維持された真空レベルに比較した、内部的に印加された圧力を加えるステップ（ステップ１６）；
【００５７】
形成された部品の内部から圧力を排出しながら、部品の画定および内側と外側の表皮を確立するために、金型を、通気口における真空およびプレ吹込の下で既定の保持時間の間維持するステップ（ステップ１８）；  
温かい気泡コアを膨張させるのに十分な所定のレベルで真空を印加するステップ（２０）；
所望の気泡膨張を達成するために既定の期間、金型内の真空を調節するステップ（２２）；
空洞内部を排気して真空を解放するステップ（２４）；
空洞内部に正圧を加えるステップ（２６）；
正圧および型内の真空の両方を止めるステップ（２８）；
成型され発泡した部品を金型から引き出すステップ（３０）。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、気泡が膨張する間の急速な型の加熱や、パリソンへの熱の二次的追加を行わずに、中空な部品内部の通気冷却を行う、可能な最大の発泡の方法は、以下のステップからなる：
ａ．パリソンは吹込成型グレードのプレ発泡８２．５％ＨＭＷ（高分子量）ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。パリソンは自動車用の空調ダクトに最適化され、厚さ１．５ｍｍの発泡部品を製造するのに十分な４２０Ｆで押出される。
ｂ．アルミ金型は、少なくとも２つの吹込ピン、吹込ニードル、またはそれらの組み合わせ用に構成されている。金型は、最大気泡膨張が望まれるすべての領域において、断熱塗料または硬質皮膜陽極酸化などの表面伝導性低減被膜で処理される。これにより、気泡が膨張する前のパリソンから金型への熱損失が低減され、そして内部および外部の冷却速度をバランスさせる助けとなる。金型は８０°Ｆに維持される。パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は最大達成可能な設定または２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
【００５９】
ｃ．パリソンはダイ先端から押し出される。パリソンの底のピンチバーが閉じてパリソンを閉じる。金型との接触に先立って、パリソンを適切に予膨張させるのに十分な流速で２−５ＰＳＩＧ（平方インチ当たりポンドゲージ）の圧力で頂部吹込ピンを通ってプレ吹込する。型半分が近づく方向に移動する。
ｄ．金型はパリソンの上で閉じる。パリソンが完全に空洞に接触するまで、好ましくは２秒未満の間、可能な最小の時間、空洞内の圧力を保持する。
ｅ．吹込ピン圧力をオフにし、空洞壁からパリソンを引き剥がさない最大到達可能な真空レベル、通常は約２７．５  ´´Ｈｇで、吹込ピンを介して空洞に真空を印加する。気泡が膨張してそして冷え始め、安定するまで通常は１０−１５秒真空を保持する。
ｆ．内部冷却用の大容量／低圧空気の通気を流し始めるために、シリンダーに取り付けられた吹込ニードルで形成された部品を穿孔し、または部品の遠方端の第２の吹込ピンを使用し、気泡が完全に凝固するまで、約１５秒間、部品内部を少なくとも２５´´Ｈｇの真空に維持する。
【００６０】
ｇ．頂部吹込ピンを真空から大気圧への自由通気に切り替える。反りや収縮を減らすため、吹込ニードルの流量と圧力を部品の内側と外側の冷却速度を均衡させるのに十分な程度上げる。２０秒間維持する。
ｈ．金型空洞の通気口における真空をオフにし、圧力を標準に戻す。二次吹込ピンまたはニードルの空気流を止め、圧力を標準に戻す。
ｉ．  金型から部品を引き出す。典型的なサイクル時間は、厚さ１．５ｍｍの気泡に対して約６０秒であるべきで、その気泡は、部品壁の密度が、発泡していない壁区画よりも５０％超減少するように膨張する。
【００６１】
ｊ．得られたセル構造は、球面形または多面体のセル形状で高度に発泡し、壁の内面の膨張をわずかに低下させるために、部分壁の金型側の低い気泡膨張から中央の高い気泡膨張へ、壁の内側表面のわずかに低い膨張へ、気泡の膨張にわずかな勾配を有する。内側表面および外側表面の両方の表皮は薄く、しかし開放型セルが例外的にほとんどまたは全く存在せず、表面の上で連続している。気泡の膨張比は、任意の特定の場所における実際の樹脂の厚さ、および表皮の厚さと気泡の厚さとの比に依存して、このような部品に対しては、典型的には２倍から３．５倍である。このように、比重は一般に０．４８から０．２７の間になる。気泡の膨張中にパリソンを強制的に加熱するか、または金型表面上に熱を保持するための高効率の断熱材を使用することにより、このような領域での膨張比は、本発明の化学発泡剤を使用して４倍に近づき；そして物理的な発泡方法を使用する場合はもっと大きいことが予測される。発泡膨張が大きくなり、その結果厚さが厚くなると、発泡樹脂が自己絶縁し、熱をより長く保持するので、非効率な冷却に起因してサイクル時間が長くなる。
【００６２】
実施例１−標準気泡吹込成型における最小気泡  −  低圧事前吹込に続いて０．０  ＰＳＩゲージ吹込圧力。図１２および図１３を参照する。
ａ．パリソンは８２．５％吹込成型グレードのプレ発泡ＨＭＷ  ＨＤＰＥ再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。
ｂ．パリソンは自動車用の空調ダクト用に最適化され、４２０Ｆで押出されている。アルミニウムの金型温度は８０Ｆである。
ｃ．パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は約２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
ｄ．ピンチバーがパリソンの底で閉じてパリソンを閉鎖する。金型との接触前にパリソンを予め膨らませるために、頂部吹込ピンを介して２−５ＰＳＩ（平方インチ当たりポンド）および２０ＣＦＭ（立方フィート／分）でプレ吹込する。型半分は近づく方向に移動を始める。
【００６３】
ｅ．金型はパリソン上で閉じる。  内圧／通気用頂部吹込ピンをオフにする。
ｆ．金型空洞の通気口における真空をオフにし、圧力を標準に戻す。
ｇ．脱型するのに十分なほど冷えるまで部品を金型内に保持する。金型空洞の通気口における真空をオフにし、圧力を標準に戻す。サイクルタイムは合計で約６８秒である。
ｈ．結果として生じるセル構造は疎であり、セルは扁平で、そして壁の厚さ方向に垂直な平面に沿って伸長する。
ｉ．得られる材料の平均比重は０．７２、膨張比約１．３３である。
【００６４】
実施例２  −  高度に膨張した気泡。  図１４および図１５を参照。
ａ．パリソンは８２．５％吹込成型グレードのプレ発泡ＨＭＷ  ＨＤＰＥ再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。
ｂ．パリソンは自動車の空調ダクト用に最適化され、４２０Ｆで押出成型されている。アルミニウムの金型温度は８０Ｆである。
ｃ．パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は約２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
ｄ．ピンチバーがパリソンの底で閉じてパリソンを閉鎖する。金型との接触前にパリソンを予め膨らませるために、上部吹込ピンを介して２−５ＰＳＩおよび２０ＣＦＭでプレ吹込する。型半分は近づく方向に移動を始める。
【００６５】
ｅ．金型はパリソン上で閉じる。  内圧／通気トップ吹込ピンを２秒間オフにする。
ｆ．約２０´´Ｈｇのレベルの真空が頂部吹込ピンを介して部品内部に３０秒間印加される。頂部吹込ピンの真空がオフにされ、標準に戻される。
ｇ．脱型するのに十分なほど冷えるまで部品を金型内に保持する。金型空洞通気口における真空をオフにし、圧力を標準に戻す。サイクルタイムは約７２秒である。
ｈ．結果として生じるセル構造は密に発泡され、セルは一般的に本質的に球面または多面体であり、そして外側（金型側）セルにおけるわずかに平坦なセルに向かってなだらかな変化率を有する。
ｉ．得られる材料の平均比重は０．４５、膨張比約２．１３である。
【００６６】
実施例３  −  内側表面にのみ構造的表皮。  図１６および図１７を参照。
ａ．パリソンは８２．５％吹込成型グレードのプレ発泡ＨＭＷ  ＨＤＰＥ再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。
ｂ．パリソンは自動車の空調ダクト用に最適化され、４２０Ｆで押出成型されている。アルミニウムの金型温度は８０Ｆである。
ｃ．パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は約２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
ｄ．ピンチバーがパリソンの底で閉じてパリソンを閉鎖する。金型との接触前にパリソンを予め膨らませるために、上部吹込ピンを介して２−５ＰＳＩおよび２０ＣＦＭでプレ吹込する。型半分は近づく方向に移動を始める。
【００６７】
ｅ．金型はパリソン上で閉じる。  内圧／通気トップ吹込ピンを２秒間オフにする。
ｆ．約２０´´Ｈｇのレベルの真空が頂部吹込ピンを介して部品内部に３０秒間印加される。頂部吹込ピンの真空がオフにされ、そして部品内部壁の最内側層がまだ溶融状態の間に３０ＰＳＩの圧力が印加される。
ｇ．脱型するのに十分なほど冷えるまで部分を金型内に保持する。金型空洞の通気口における真空および吹込ピン圧力をオフにし；圧力を標準に戻す。サイクルタイムは約７０秒である。
ｈ．結果として生じるセル構造は密に発泡され、セルは一般的に本質的に球面または多面体であり、そして外側（金型側）セルにおけるわずかに平坦なセルに向かってなだらかな変化率を有するが、しかし部品の内側表面上に厚い表皮を有する。
ｉ．得られる材料の平均比重は０．５７、膨張比約１．６８である。
【００６８】
実施例４  −  気泡の上に表皮のある構造。  図１８−２０を参照。
ａ．パリソンは８２．５％吹込成型グレードのプレ発泡ＨＭＷ  ＨＤＰＥ再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。
ｂ．パリソンは自動車の空調ダクト用に最適化され、４２０Ｆで押出成型されている。アルミニウムの金型温度は８０Ｆである。
ｃ．パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は約２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
ｄ．ピンチバーがパリソンの底で閉じてパリソンを閉鎖する。金型との接触前にパリソンを予め膨らませるために、上部吹込ピンを介して２−５ＰＳＩおよび２０ＣＦＭでプレ吹込する。型半分は近づく方向に移動を始める。
【００６９】
ｅ．金型はパリソン上で閉じる。  内圧／通気トップ吹込ピンを６秒間オフにする。
ｆ．約２０´´Ｈｇのレベルの真空が頂部吹込ピンを介して部品内部に３０秒間印加される。頂部吹込ピンの真空がオフにされ、そして部品内部壁の最内側層がまだ溶融状態の間に３０ＰＳＩの圧力が印加される。
ｇ．脱型するのに十分なほど冷えるまで部品を金型内に保持する。金型空洞の通気口における真空および吹込ピン圧力をオフにし；圧力を標準に戻す。サイクルタイムは約７２秒である。
ｈ．結果として生じるセル構造は密に発泡され、セルは一般的に本質的に球面または多面体であり、そして外側（金型側）セルにおけるわずかに平坦なセルに向かってなだらかな変化率を有する。
ｉ．得られる材料の平均比重は０．６、膨張比約１．６である。
【００７０】
実施例５  −  局所的表皮。  図２１−２４を参照。
ａ．パリソンは８２．５％吹込成型グレードのプレ発泡ＨＭＷ  ＨＤＰＥ再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。
ｂ．パリソンは自動車の空調ダクト用に最適化され、４２０Ｆで押出成型されている。アルミニウムの金型温度は８０Ｆである。
ｃ．断熱材または熱源が樹脂の熱を保存するために金型表面の局所に配置される。
ｄ．パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は約２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
【００７１】
ｅ．ピンチバーがパリソンの底で閉じてパリソンを閉鎖する。金型との接触前にパリソンを予め膨らませるために、頂部吹込ピンを介して２−５ＰＳＩおよび２０ＣＦＭでプレ吹込する。型半分は近づく方向に移動を始める。
ｆ．金型はパリソン上で閉じる。  内圧／通気トップ吹込ピンを２秒間オフにする。局所熱源はオフにされ、冷却の開始を可能にする。
ｇ．約２０´´Ｈｇのレベルの真空が頂部吹込ピンを介して部品内部に３０秒間印加される。頂部吹込ピンの真空がオフにされ、そして標準に戻される。脱型するのに十分なほど冷えるまで部品を金型内に保持する。金型空洞通気口における真空をオフにし圧力を標準に戻す。サイクルタイムは約７４秒である。
ｈ．結果として生じるセル構造は一般的な結果とは逆であり、金型に近い表面上および壁の中央付近には、平坦なセルの代わりに高膨張した一般的に球面のセルを有する。局所に形成された表皮は内側表面状に形成され、それは部品内に必要に応じて配置される硬い材料強化を提供する。
【００７２】
実施例６  −  開放型セル気泡。  図２５−２７を参照。
ａ．パリソンは８２．５％吹込成型グレードのプレ発泡ＨＭＷ  ＨＤＰＥ再研削品、１５％未使用ＨＭＷ  ＨＤＰＥ、０．５％カーボンブラック濃厚顔料および２％吸熱性化学発泡剤からなる。ベース樹脂ブレンドの比重は０．９６である。開放型セルの生成のため低融点強化材が好ましい。
ｂ．パリソンは自動車の空調ダクト用に最適化され、４２０Ｆで押出成型されている。アルミニウムの金型温度は８０Ｆである。
ｃ．パリソンの最内側表面の冷却を開始するため、トップ吹込ピンは伸長され、そしてパリソンの引き出し中吹込空気は２−５ＰＳＩおよび２０未満のＣＦＭであるべきである。
ｄ．パリソンとの接触前に金型空洞の通気口における真空をオンにした。真空は約２９．５  ´´Ｈｇに設定された。
【００７３】
ｅ．ピンチバーがパリソンの底で閉じてパリソンを閉鎖する。金型との接触前にパリソンを予め膨らませるために、頂部吹込ピンを介して２−５ＰＳＩおよび２０ＣＦＭでプレ吹込する。型半分は近づく方向に移動を始める。
ｆ．金型はパリソン上で閉じる。  内側と外側の表面の表皮層を急速に冷却するため、５−２０ＰＳＩの低い内圧が８−１０秒間維持される
ｇ．まだ暖かい内部層を急速に膨張させるため、中心層のセル壁の多くを破壊するのに十分な約２７．５´´Ｈｇの真空が頂部吹込ピンを介して部品内部に１０秒間印加され；開放型セルの通路のネットワークをサンプルのコア全体に形成する。コアがわずかに溶融した状態になるまで維持する。
ｈ．頂部吹込ピンにおける真空がオンにされ、そして開放型セル気泡を再圧縮するため２０−５０ＰＳＩに再加圧され、コア内の多くのセルにリエントラントで、オーセチックな構造を形成する。脱型するのに十分なほど冷えるまで部品を金型内に保持する。金型空洞の通気口における真空をオフにし、圧力を標準に戻す。サイクルタイムは約６８秒である。
【００７４】
ｉ．結果として得られる構造は、それぞれ壁厚の約３０％の厚さの閉鎖型セルの外側表皮を獲得する。壁厚の内側４０％は高い比率、４０−８０％、で開放型セルネットワーク構造を含む。もし部品がコアの固形化の前に再加圧される場合、コアの体積の圧縮がオーセチックな性格のリエントラントなセルを生成する。コアの開放型セル構造は、特に準オーセチックに作られた場合、音響および振動の伝達に利点を有する準結合の、２重壁の構造を生成する。このような構造の比重は一般的に０．６−０．４の範囲にあり、実効膨張比は、１．５−２．０ｍｍの厚さの壁を形成する場合、１．６倍から２．５倍の間である。
【００７５】
図２８は、ＣＯ２含有吸熱化学発泡剤を用いた亜大気圧吹込成型技術の本発明および実験的に得られた発泡能力を表す曲線である。このプロセスは、物理発泡アプローチでも同様に機能することが知られているが、フル能力の範囲はまだ開発されていない。
【００７６】
本明細書で言及した全ての特許および刊行物は、本発明が関係する当業者のレベルを示すものである。本発明の特定の形態が示されているが、本発明は本明細書に記載され特定された形態または配置に限定されるものではないことを理解されたい。本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、本発明は明細書および本明細書に含まれる任意の図面／図に示され記載されたものに限定されると見なされるべきでないことは、当業者には明白である。
【００７７】
当業者であれば、本発明が目的を実行し、上述した目的および利点、ならびにそこに固有の目的および利点を得るためによく適合していることを容易に理解するであろう。  本明細書に記載の実施形態、方法、手順および技術は、現在好ましい実施形態を代表しており、例示的なものであり、本発明の範囲の限定を意図しない。本発明の精神の範囲内に包含され、添付の特許請求の範囲によって規定される、その中の変更および他の用途は当業者に想起されよう。本発明は、特定の好ましい実施形態に関連して記載されているが、請求される本発明はそのような特定の実施形態に不当に限定されるべきではないことを理解されたい。実際、当業者に自明である本発明を実施するための記載された態様の様々な改変は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【図１−２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ−Ｂ】
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【図１２−１３】
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【図１４−１５】
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【図１６−１７】
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【図１８−１９】
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【図２０】
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【図２１−２２】
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【図２３−２４】
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【図２５】
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【図２６−２７】
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【図２８】
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