(57)【要約】本発明は、ブロー剤計量システム（１０）およびポリマ発泡処理に用いられる方法を提供する。そのシステムは、処理装置においてブロー剤をポリマ材料に導入する割合を制御するために用いられる。計量システムは、ブロー剤源（２１）とブロー剤出口（２２）との間の通路に定置された絞りオリフィス（３４）を有する。計量システムは、絞りオリフィスを横断してブロー剤源からブロー剤出口までブロー剤が流れるときに、圧力差を計量し、かつ、ブロー剤の温度を計量する。流量と、オリフィス寸法（例えば、長さ、直径）と、計量変数（例えば、圧力差、温度）との間の所定関係を用いて、システムの制御器（４４）が、所望のブロー剤流量を与えるオリフィスに掛かる圧力差を維持するように計量変数の入力に応答して絞りオリフィスの上流の圧力を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロー剤計量システムであって、ブロー剤送出導管と、絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を計量するように構成配置された圧力差計量装置と、前記絞りオリフィスの上流側導管に関連した上流側圧力調整装置とからなり、前記ブロー剤送出導管はブロー剤源に接続可能でかつポリマ処理装置内に成形されたブロー剤出口にも接続可能であり、前記導管は前記ブロー剤源からのブロー剤を前記ポリマ処理装置内のポリマ材料に送出でき、前記導管は絞りオリフィスを画定する部分を備えた、ブロー剤計量システム。
【請求項２】
前記圧力差計量装置は、前記絞りオリフィスの上流側に配置された導管に関連した上流側圧力計量装置と、前記絞りオリフィスの下流側に配置された導管に関連した下流側圧力計量装置とからなる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項３】
前記圧力計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置に連結されかつ調節する制御器をさらに備えた、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項４】
前記制御器は、選択された流量に対応する圧力差を与えるように、前記上流側圧力調整装置を調節するように設計されている、請求項３に記載のブロー剤計量システム。
【請求項５】
前記導管に関連した温度計量装置からさらになり、前記制御器は前記温度計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置を調節できる、請求項３に記載のブロー剤計量システム。
【請求項６】
前記絞りオリフィスに関連した温度計量装置からさらになり、前記制御器は前記温度計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置を調節できる、請求項３に記載のブロー剤計量システム。
【請求項７】
前記絞りオリフィスの下流側に配置された導管に関連した下流側圧力調整装置からさらになる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項８】
前記絞りオリフィスは固定寸法を有している、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項９】
前記絞りオリフィスは交換可能ブロック内に画定される、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１０】
ブロー剤の流れの通過を許す開放形態とブロー剤の流れの通過を阻止する閉鎖形態との間で可動であって、前記絞りオリフィスの下流側に配置された遮断弁からさらになる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１１】
前記ブロー剤計量システム内のブロー剤圧力を増加させるポンプからさらになる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１２】
約０．４５ｇ／ｈｒと約４５４００ｇ／ｈｒ（約０．００１ｌｂ／ｈｒと約１００ｌｂ／ｈｒ）との間でブロー剤の質量流れを計量できる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１３】
約９ｇ／ｈｒと約４５４０ｇ／ｈｒ（約０．０２ｌｂ／ｈｒと約１０ｌｂ／ｈｒ）との間でブロー剤の質量流れを計量できる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１４】
ポリマ処理システムであって、押出機と、ブロー剤送出システムとからなり、前記押出機はポリマ処理スクリューを有し、該ポリマ処理スクリューは該スクリューと胴部との間に成形されたポリマ処理空間にあるポリマ材料を下流方向に搬送するために前記胴部内で回転するように構成配置され、前記胴部はブロー剤出口を有し、前記ブロー剤送出システムはブロー剤源およびブロー剤出口に接続可能な導管を有し、該導管は絞りオリフィスを画定する部分を有し、前記ブロー剤送出システムは前記絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を計量するように構成配置された圧力差計量装置とおよび前記絞りオリフィスの上流側導管に関連した上流側圧力調整装置とを有する、ポリマ処理システム。
【請求項１５】
前記圧力差計量装置は、前記絞りオリフィスの上流側に配置された導管に関連した上流側圧力計量装置と、前記絞りオリフィスの下流側に配置された導管に関連した下流側圧力計量装置とからなる、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項１６】
前記圧力計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置に連結されかつ調節する制御器をさらに備えた、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項１７】
前記絞りオリフィスの下流側導管に関連した下流側圧力調整器を調節することによって、前記ブロー剤計量システムは前記押出機内でブロー剤をポリマ材料に流すことおよび前記押出機内でブロー剤をポリマ材料内に流さないことができる、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項１８】
前記絞りオリフィスに掛かるブロー剤の圧力差の入力に応答してブロー剤が通過する絞りオリフィス上流側のブロー剤圧力を調節することによってポリマ処理装置内でブロー剤をポリマ材料に計量導入することからなる、ブロー剤計量方法。
【請求項１９】
前記絞りオリフィスの上流側および下流側のブロー剤の圧力を計量することからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２０】
ブロー剤の温度の入力に応答してブロー剤をポリマ材料に計量導入することからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２１】
約０．４５ｇ／ｈｒと約４５４００ｇ／ｈｒ（約０．００１ｌｂ／ｈｒと約１００ｌｂ／ｈｒ）との間の流量でポリマ材料へのブロー剤導入を計量することからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２２】
約９ｇ／ｈｒと約４５４０ｇ／ｈｒ（約０．０２ｌｂ／ｈｒと約１０ｌｂ／ｈｒ）との間の流量でポリマ材料へのブロー剤導入を計量することからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２３】
選択された流量に対応する圧力差を与えるように、前記絞りオリフィスの上流側ブロー剤の圧力を調節することからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２４】
前記絞りオリフィスに掛かる圧力差と流量との関係を決定するために、計量前に前記絞りオリフィスを目定めすることからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２５】
前記押出機の下流端に取り付けられた押出ダイからさらになる、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項２６】
ブロー成形ダイと該ブロー成形ダイに関連したブロー鋳型とからさらになる、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項２７】
前記押出機の出口端に流体結合された成形室からさらになる、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項２８】
微孔質材料を成形するように設計された、請求項１４に記載のポリマ処理システム。
【請求項２９】
前記ポリマ処理装置内でポリマ材料とブロー剤との混合物を成形することからさらになる、請求項１８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３０】
前記ポリマ処理装置内でポリマ材料とブロー剤との単相溶液を成形することからさらになる、請求項２９に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３１】
微孔質材料からなる物品を成形することからさらになる、請求項２９に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３２】
ポリマ材料とブロー剤との混合物を蓄積すること、注入成形発泡物品を成形するように前記蓄積混合物を注入鋳型に注入することからさらになる、請求項２９に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３３】
押出発泡物品を成形するようにポリマ材料とブロー剤との混合物を押し出すことからさらになる、請求項２９に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３４】
ブロー成形発泡物品を成形するようにポリマ材料とブロー剤との混合物をブロー成形することからさらになる、請求項２９に記載のブロー剤計量方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にポリマ発泡処理に関し、さらに詳しく言えば、ポリマ発泡処理においてブロー剤を計量するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマ発泡体は、ポリマ基材内に複数の気孔、いわゆる小室を有する。ポリマ材料を処理する多数の技術は、胴部内でスクリューを回転させることによってポリマ材料を合成する押出機を利用する。あるポリマ発泡処理は、ポリマ材料とブロー剤との混合物を成形するために胴部内に成形された、例えば、ブロー剤出口をかいして溶融ポリマ材料内に物理的なブロー剤を注入することを伴っている。混合物は、所望のポリマ発泡物品を成形するために処理（例えば、押出、ブロー鋳造、注入鋳造）されてもよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ブロー剤注入システムは、ブロー剤出口に流体接続されたブロー剤源を含む。このようなブロー剤注入システムは、ブロー剤の流れを制御する１またはそれを超える弁と、ブロー剤を加圧するポンプと、圧力調整器のようなその他の装置とを含んでいてもよい。ある場合には、ブロー剤注入システムは、押出機内のポリマ材料にブロー剤を導入する流量を制御する計量システムとして機能してもよい。このような計量システムは、微孔質材料を製造する過程のようなブロー剤導入にわたって比較的正確な制御を要求する方法において特に用いられてもよい。微孔質材料は、小室の小寸法および小室の大密度を持つポリマ発泡体である。
【０００４】
従来のある計量システムは、流量計、計量弁、制御器を含んでいる。動作中においては、制御器は計量弁を調節して流量計からの入力に応答して、ある場合にはオペレータからの入力に応答して、所望の流量を与える。このような計量システムは、一部では流量計の費用のために一般に高価である。このような計量システムの精度は、押出機内の圧力変動によって危うくされる。
【０００５】
したがって、ブロー剤を正確に計量しかつ比較的安価なブロー剤計量システムの要請がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリマ発泡体処理に用いるためのブロー剤計量システムおよび方法を提供する。そのシステムは、所望のブロー剤質量パーセントを有する混合物を成形する処理装置において、ブロー剤をポリマ材料に導入する流量を制御するように用いられてもよい。計量システムは、発泡体処理装置内でブロー剤源とブロー剤出口との間の通路に定置された絞りオリフィスを含む。計量システムは、ブロー剤がブロー剤源からブロー剤出口まで絞りオリフィスを通過するときに、圧力差を計量する。流量、オリフィス寸法（例えば、長さ、直径）、計量変数（例えば、圧力差、温度）間の予め定められた関係を用いて、計量システムの制御器が、所望のブロー剤流量を与える絞りオリフィスに掛かる圧力差を維持するように計量された変数の入力に応答して絞りオリフィスの上流側の圧力を調節する。
【０００７】
一形態においては、本発明はブロー剤計量システムを提供する。ブロー剤計量システムは、ブロー剤源に接続可能でかつポリマ処理装置内に形成されたブロー剤出口に接続可能なブロー剤送出導管を含む。ブロー剤送出導管は、ブロー剤をブロー剤源からポリマ材料に送出できる。ブロー剤送出導管は、絞りオリフィスを画定する部分を含む。ブロー剤計量システムは、絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を計量するように構成配置された圧力差計量装置をさらに含む。ブロー剤計量システムは、絞りオリフィスの上流側導管に関連した上流側圧力調整装置をさらに含む。
【０００８】
別の形態においては、本発明はポリマ処理システムを提供する。ポリマ処理システムは、ポリマ処理スクリューを有する押出機を含む。ポリマ処理スクリューは、下流側導管においてスクリューと胴部との間に画定されたポリマ処理空間にポリマ材料を運ぶために胴部内で回転するように構成配置される。胴部は、そこにブロー剤出口を有する。ポリマ処理システムは、ブロー剤源およびブロー剤出口に接続可能な導管をさらに含む。導管は、絞りオリフィスを画定する部分を含む。ブロー剤送出システムは、絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を計量するように構成配置された圧力差計量装置と、絞りオリフィスの上流側導管に関連した上流側圧力調整装置とを含む。
【０００９】
別の形態においては、本発明はブロー剤を計量する方法を提供する。その方法は、絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差の入力に応答してブロー剤が通過する絞りオリフィスの上流側ブロー剤圧力を調節することによって、ポリマ処理装置にあるポリマ材料にブロー剤を吹き込む計量導入を含む。
【００１０】
別の利点においては、ブロー剤計量システムは、ブロー剤流量の広範囲にわたってポリマ材料に入るブロー剤の流れを正確に計量するように使用されてもよい。ブロー剤計量システムは、そのシステムが処理中に押出機に存在する圧力変動を計数できるように、所望の流量を与えるために絞りオリフィスに掛かる圧力差をリアルタイムで調節できる。さらに、ブロー剤計量システムは、簡単な設計でかつ比較的に安価に製造されうる。ブロー剤送出システムもまた、押出、注入鋳造、ブロー鋳造システムを含む任意のポリマ処理システムと共に使用されてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、ポリマ処理装置においてブロー剤をポリマ材料に導入するブロー剤計量システムを提供する。ブロー剤計量システムを通りかつポリマ材料に流すブロー剤の流量が、絞りオリフィスを通り所望の弁に至る圧力差（例えば、圧力降下）を調節することによって、例えば、絞りオリフィスの上流側の圧力を調節することによって制御される。さらに以下に述べるように、所望の圧力差は、圧力差、流量、絞りオリフィス寸法、ブロー剤計量システムによって計量される潜在的なその他の変数（例えば、温度）間の予め定められた関係から計算される。
【００１２】
図１−２を参照すれば、ブロー剤計量システム１０は、ブロー剤を押出機１２に送り出すように用いられる。押出機１２は、ポリマ処理スクリュー１４を含む。ポリマ処理スクリュー１４は、スクリューと押出機１２の胴部１６との間に画定されるポリマ処理空間２０内で下流方向１８にポリマ材料を運ぶために押出機１２の胴部１６内で回転できる。ブロー剤源２１からのブロー剤は、胴部１６内に成形されたブロー剤出口２２をかいしてブロー剤計量システム１０によってポリマ材料に導入されて、ポリマ処理空間２０内でブロー剤とポリマ材料との混合物を成形する。後にさらに詳しく述べるように、ブロー剤計量システム１０は、ブロー剤の所望の質量パーセントを有する混合物を与えるようにブロー剤導入流量を制御する。ポリマ材料とブロー剤との混合物は、胴部１６の下流端に固定されたダイ２４から押し出されてポリマ発泡体押出物２６を成形する。
【００１３】
ブロー剤計量システム１０は、ブロー剤源２１に接続可能な上流端３０と、ブロー剤出口２２に接続可能な下流端３２とを含む。導管２８は、ブロー剤計量システム１０の様々な要素を接続するようにかつブロー剤源２１からブロー剤出口２２までの通路を与えるように上流端３０から流端３２まで延びている。ブロー剤計量システム１０は、ブロー剤がブロー剤源２１からブロー剤出口２２まで流れるときにブロー剤が通過する絞りオリフィス３４（図２）を含む。絞りオリフィス３４の上流側では、ブロー剤計量システム１０は上流側圧力計量装置３６と、上流側圧力調整器３８とを含む。絞りオリフィス３４の下流側では、ブロー剤計量システム１０は下流側圧力計量装置４０と、下流側圧力調整器４２とを含む。ブロー剤計量システム１０の制御器４４は、計量装置および圧力調整器に動作のさいに接続されるので、制御器４４は計量装置からの入力を受けかつ調整器を制御するように出力を発生できる。
【００１４】
図示したいくつかの実施例においては、ブロー剤計量システム１０は１またはそれを超える温度計量装置４６（図２）を含んでいてもよい。温度計量装置４６は、１またはそれを超える下記の位置、すなわち、絞りオリフィス３４、絞りオリフィス３４の上流側、または絞りオリフィス３４の下流側、に設けられてもよい。温度計量装置４６は、制御器４４に動作のさいに接続されてもよいので、制御器４４は温度計量装置４６からの入力に応答する。
【００１５】
ある場合には、ブロー剤計量システム１０は温度制御装置（図示せず）を含んでいてもよい。このような温度制御装置は、ブロー剤を所望の温度に加熱または冷却するように採用されてもよい。温度制御装置は、１またはそれを超える下記の位置、すなわち、絞りオリフィス３４、絞りオリフィス３４の上流側、または絞りオリフィス３４の下流側、に設けられてもよい。温度制御装置は、本発明の多くの実施例においては要求されない。
【００１６】
ブロー剤計量システム１０は、絞りオリフィスに掛かる圧力差、絞りオリフィスの寸法、ブロー剤の流量間の関係を利用する。このような関係は、目定め工程を用いて所定のオリフィスに対して予め定められている。オリフィスについての目定め工程は、多数の異なる圧力および温度条件においてオリフィスを通る流量を計量することを伴う。オリフィス寸法およびその他の計量された変数のもとづく流量の従属性は、当業者に公知の例えば、回帰分析を用いて決定されてもよい。計量された変数は、オリフィスの掛かる圧力差、下流側圧力、１またはそれを超える位置におけるブロー剤の温度を含むこともできる。その関係は、計量装置からの入力（例えば、オリフィスに掛かる圧力差、温度）および手動入力（例えば、オリフィスの寸法）に応答して、所望のブロー剤流量を与えるように絞りオリフィス３４の上流側圧力をいかに調節するかを決定するために制御器４４によって用いられてもよい。
【００１７】
ブロー剤計量システム１０の図示する使用のさいに、ブロー剤源２１はブロー剤をブロー剤計量システム１０に与える。ブロー剤が導管２８を流れるとき、上流側圧力は上流側圧力計量装置３６によって計量され、下流側圧力は下流側圧力計量装置４０によって計量される。絞りオリフィス３４におけるブロー剤の温度は１またはそれを超える温度計量装置４６によって（任意に）計量される。圧力および温度計量装置は、制御器４４に入力信号を送信する。制御器４４は、入力信号を処理し、目定め中に決定された関係によって目定めされた選択された流量に対応した所望の圧力差と計量された圧力差とを比較する。制御器４４は、適切な出力信号を上流側圧力調整器に送って、必要に応じて、所望の圧力差を維持する。このようにして、処理空間２０内のポリマ材料にブロー剤が流れる流量は、ブロー剤の選択されたパーセントを有するポリマ材料とブロー剤との混合物をつくり出すように選択された値に維持されてもよい。絞りオリフィス３４の下流側圧力が、例えば、押出機内のポリマ材料内の圧力変動に応答して変化するときでさえも、ブロー剤計量システム１０は、選択された流量を与えることにもとづいて上流側圧力を調節することによって応答できる。
【００１８】
ブロー剤計量システム１０が押出機と関連して用いられるように図示されてきたが、ブロー剤計量システム１０は注入鋳造装置およびブロー鋳造装置のような、ブロー剤が導入される任意のポリマ処理装置と関連して用いられてもよいことを理解されたい。適切な温度計量装置の例は、例えば、国際公開第ＷＯ９８／０８６６７号、対応する米国特許出願第０９／２５８，６２５号（Ｂｕｒｎｈａｍ等）に開示されている。この内容がここで参照のために組み入れられる。適切な注入鋳造装置の例は、例えば、国際公開第ＷＯ９８／３１５２１号（Ｐｉｅｒｉｃｋ等）に開示されている。この内容がここで参照のために組み入れられる。適切なブロー鋳造装置の例は、例えば、国際公開第ＷＯ９９／３２５４４号（Ａｎｄｅｒｓｏｎ等）に開示されている。この内容がここで参照のために組み入れられる。
【００１９】
ブロー剤計量システム１０は、任意の形式のポリマ発泡材料をつくるためにポリマ処理装置と共に使用されてもよい。いくつかの実施例においては、ブロー剤計量システム１０は、微孔質材料をつくるポリマ処理システムにブロー剤を導入するように用いられてもよい。いくつかの実施例においては、微孔質材料は１００ミクロン以下の平均セル・サイズを有し、いくつかの実施例においては５０ミクロン以下の平均セル・サイズを有し、いくつかの実施例においては２５ミクロン以下の平均セル・サイズを有し、いくつかの実施例においては１０ミクロン以下の平均セル・サイズを有し、また、いくつかの実施例においては１ミクロン以下の平均セル・サイズを有している。
【００２０】
ブロー剤計量システム１０は、特別の工程によって要求されるように、広範囲の異なる流量にわたって押出機内のポリマ材料にブロー剤を導入するように用いられてもよい。例えば、ブロー剤の質量流量は、一般に０．４５ｇ／ｈｒと約４５４００ｇ／ｈｒとの間（０．００１ｌｂ／ｈｒと約１００ｌｂ／ｈｒとの間）にあり、ある場合には約０．９ｇ／ｈｒと約２７２２０ｇ／ｈｒとの間（約０．００２ｌｂ／ｈｒと約６０ｌｂ／ｈｒとの間）にあり、また、ある場合には約９ｇ／ｈｒと約４５４０ｇ／ｈｒとの間（０．０２ｌｂ／ｈｒと約１０ｌｂ／ｈｒとの間）にある。ブロー剤は、所望のブロー剤レベルを混合物に与えるように、ポリマ材料に典型的に導入される。所望のブロー剤レベルは特別の工程によって決まり、また、ポリマ材料およびブロー剤のほぼ１５質量％以下である。多くの実施例においては、ブロー剤レベルは約８質量％以下であり、他の場合には５質量％以下であり、他の場合には１質量％以下であり、さらに他の場合には約０．１質量％以下であり、あるいはポリマ材料とブロー剤との混合物の質量によって低下さえする。
【００２１】
ブロー剤源２１は、窒素、二酸化物、炭化水素、クロロフルオロカーボン、貴ガス等、またはそれらの混合物を含む、当業者に公知の任意の物理的ブロー剤をブロー剤計量システム１０に供給してもよい。ブロー剤は、ガス、液体、または臨界超過流体のような任意の可流物理状態で供給されてもよい。一好適実施例によれば、ブロー剤源２１は、ブロー剤として窒素を与える。特定の実施例においては、二酸化炭素または窒素のみが用いられる。押出機に注入した後に、選択的には注入前に臨界超過流体状態にあるブロー剤、また、特定の臨界超過二酸化炭素および臨界超過窒素におけるブロー剤が、特定の実施例においては好ましい。
【００２２】
ブロー剤計量システム１０の導管２８は、ブロー剤を搬送するのに適した技術において公知の任意のものでよい。例えば、導管２８は、加圧流体、液化ガスおよび／または臨界超過流体を搬送するために適した材料からなる金属管のような管でもよい。ある場合には、導管はステンレス鋼管でもよい。他の場合には、導管は金属ブロック（例えば、ステンレス鋼）内のドリル通路のようなブロック材料内の通路によって画定されてもよい。導管は、代表的には、約１ｃｍから約０．１ｍｍまでの断面直径を有する。しかし、導管２８の長さおよび形状は限定されず、確保できる製造空間、ポリマ処理システムおよびブロー剤計量システムの配置のような因子によって決まることを理解されたい。ある場合には、導管２８の長さを最少にすること、例えば、通過ブロー剤の圧力損失を最少にすることが望ましい。ある場合には、導管２８は、例えば、様々な要素への接続を容易にするために、１またはそれを超える枝管を有していてもよい。
いくつかの実施例においては、ブロー剤源２１が十分な高圧力でブロー剤を供給しない場合には、ポンプ４８がブロー剤源２１の出口に接続されてブロー剤計量システム１０内のブロー剤の圧力を増加および／または維持する。一般に、ブロー剤計量システム１０内のブロー剤の圧力は、少なくとも約７×１０４ｈＰａ（１０００ｐｓｉ）、多くの場合には少なくとも約１．４×１０５ｈＰａ（２０００ｐｓｉ）に維持される。ブロー剤計量システム１０内の最大ブロー剤の圧力は、一般に７×１０５ｈＰａ（１００００ｐｓｉ）以下、多くの場合は５×１０５ｈＰａ（７０００ｐｓｉ）以下である。
【００２３】
ブロー剤計量システム１０において用いられる温度計量装置、圧力計量装置、圧力調整装置は、当該技術において公知のものでよい。適切な圧力計量装置は、例えば、圧力変換器を含む。ブロー剤計量システム１０において用いられてもよい市販の圧力変換器は、ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＰＸ３０５―１０ＫＧＩである。適切な温度計量装置は、例えば、熱電対を含む。ブロー剤計量システム１０において用いられてもよい市販の熱電対は、ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＧＫＭＱＳＳ―０６２Ｇ―６である。適切な圧力調整器は、約３．５×１０３ｈＰａと約５×１０５ｈＰａとの間（約５００ｐｓｉと約７０００ｐｓｉとの間）にある。圧力調整器は、例えば、制御器からの出力信号に応答して作動子を動かすことによって変えられる制限器を含んでいてもよい。ブロー剤計量システム１０において用いられてもよい市販の圧力調整器は、ミネソタ州エルクリバー在住のＴｅｓｃｏｍ株式会社によって製造されているモデル番号ＥＲ３０００である。
【００２４】
一般に圧力計量装置が圧力調整器と絞りオリフィスとの間に配置されているが、上流側圧力計量装置３６および圧力調整器３８は上流側絞りオリフィスおよび下流側ブロー剤源２１に配置されてもよい。いくつかの実施例においては、導管２８を通る圧力損失を最少にすることによって絞りオリフィス３４の上流側圧力の正確な計量を与えるように、圧力計量装置３６および圧力調整器３８を絞りオリフィス３４付近におよび／または相互付近に配置することが好ましい。いくつかの実施例においては、圧力計量装置３６と絞りオリフィス３４との間の距離および／または圧力計量装置３６と圧力調整器３８との間の距離は、約２．５ｍｍと約３０５ｍｍとの間（約０．１インチと約１２．０インチとの間）でもよい。
【００２５】
下流側圧力計量装置４０は、絞りオリフィス３４の下流側点およびブロー剤出口２２の上流側点に配置されてもよい。いくつかの実施例においては、導管２８を通る圧力損失を最少にすることによって絞りオリフィス３４の上流側圧力の正確な計量を与えるように、圧力計量装置４０を絞りオリフィス３４付近に配置することが好ましい。いくつかの実施例においては、圧力計量装置４０と絞りオリフィス３４との間の距離および／または圧力計量装置３６と圧力調整器３８との間の距離は、約２．５ｍｍと約３０５ｍｍとの間（約０．１インチと約１２．０インチとの間）でもよい。
【００２６】
下流側圧力調整器４２を含むいくつかの実施例においては、一般に圧力計量装置が圧力計量装置４０の下流側ではあるが、圧力調整器は絞りオリフィス３４とブロー剤出口２２との間の任意の点に配置されてもよい。いくつかの実施例においては、圧力計量装置４０と圧力調整器４０との間の距離は、約２．５ｍｍと約３０５ｍｍとの間（約０．１インチと約１２．０インチとの間）でもよい。ブロー剤計量システム１０は、例えば、ブロー剤計量システム１０を押出機１２の圧力から絶縁するために、絞りオリフィス３４の下流側圧力を固定することが望ましい。しかし、押出機１２内の圧力差が所望値を超える場合であっても、下流側圧力調整器４２は選択的であり、下流側圧力調整器なしでブロー剤を正確に計量できることを理解されたい。
【００２７】
温度計量装置４６は、絞りオリフィス３４の上流側点または下流側点に設けられてもよい。いくつかの実施例においては、絞りオリフィスの上流端および／または絞りオリフィスの下流端付近に温度計量装置４６を配置することが、好ましい。いくつかの場合には、温度計量装置４６は絞りオリフィス３４にあってもよい。温度計量装置４６は、ブロー剤の温度を直接に計量するが、ある場合にはブロー剤温度を表す壁（例えば、オリフィス壁）温度を計量してもよい。そのように設けられた場合には、温度計量装置４６は、いくつかの実施例においては計量精度を改善するように用いられてもよい制御器４４に入力を与える。
【００２８】
いくつかの実施例においては、ブロー剤計量システム１０の下流端は、ブロー剤を押出機１２内のポリマ材料に導入することを許すかまたは阻止する遮断弁４７に接続されてもよい。遮断弁４７は、ブロー剤を押出機にあるポリマ材料に流す開放位置と、ブロー剤の流れを阻止する閉鎖位置とをとる。遮断弁４７は、ソレノイド、スプール、その他の弁形式のものでもよい。いくつかの実施例においては、遮断弁４７をブロー剤出口２２に密接して配置することが好ましい。いくつかの場合には、遮断弁４７は弁機能を損なわずに押出機１２内のポリマ材料の流れにできるだけ弁を接近して配置することを意味するブロー剤出口に「本質的に隣接して」配置されてもよい。ブロー剤出口２２に本質的に隣接して配置された遮断弁を含むこのような遮断弁は、２０００年３月７日に出願された米国特許出願第６０／１８７，５３０号（Ｌｅｖｅｓｑｕｅ等）に開示されている。
【００２９】
ブロー剤計量システム１０の特定の実施例は、ブロー剤をポリマ材料に導入することを制御する別個の遮断弁を含まなくてもよい。これらの実施例においては、ブロー剤計量システム１０は、上流側圧力調整器３８および下流側圧力調整器４２をかいしてブロー剤の圧力を制御することによって、押出機へのブロー剤の流れを阻止または許容してもよい。すなわち、ブロー剤計量システムは、ブロー剤出口におけるブロー剤の圧力を導入阻止する押出機内圧力以下にまたは導入許容する押出機内圧力以上に制御してもよい。
【００３０】
制御器４４は、コンピュータのような当該技術において公知のものでもよい。上述したように、制御器は、圧力および温度計量装置からの入力信号を受けることができ、かつ、適切な出力信号を上流側圧力調整器３８に送ることができる。いくつかの実施例においては、入力信号は制御器４４によって連続して受けられ、また、出力信号は制御器４４によって連続かつ同時に（例えば、リアルタイムで）送られる。いくつかの場合には、入力信号および出力信号は少なくとも１Ｈｚの速度でそれぞれ受信され、その他の場合には少なくとも約５Ｈｚの速度で受信され、その他の場合には少なくとも約２０Ｈｚの速度で受信される。その他の場合には、入力信号および出力信号はそれぞれ受信され、連続して送信される。入力信号が受信される速度は、出力信号が送信される速度と一致する必要はない。例えば、入力信号は連続して受信され、出力信号は間隔をあけて送信されてもよい。
【００３１】
絞りオリフィス３４は、図３に示すように、オリフィス・ブロック５０に設けられてもよい。いくつかの実施例においては、絞りオリフィス３４の寸法は、固定される（その他の場合には、その寸法は工程中に変化してもよいが）。いくつかの実施例においては、オリフィス・ブロック５０は、ブロー剤計量システムに異なる寸法をもつオリフィスを利用する能力を与えるために別のオリフィス・ブロックと交換可能である。一般に、絞りオリフィス３４はその全長にわたって一定の断面をもつ円筒形穴である。その他の形状をもつオリフィスが用いられてもよいが、円筒形穴は容易に機械加工されるので、円筒形穴が利用される。絞りオリフィス３４の寸法は、特定の工程の計量要求にもとづいて決まる。いくつかの実施例においては、絞りオリフィス３４は約０．２５ｍｍと約１．０２ｍｍとの間（約０．０１０インチと約０．０４０インチとの間）の長さＬ、約０．０２５ｍｍと約０．２５ｍｍとの間（約０．００１インチと約０．０１インチとの間）の直径Ｄ、約１：１と約６：１との間のＬ／Ｄ（長さ／直径）比を有していてもよい。
【００３２】
絞りオリフィス３４は図示した実施例以外の計量システムに用いられてもよいことを理解されたい。いくつかの実施例においては、絞りオリフィスは多孔質金属のような多孔質材料でもよい。いくつかの場合には、１またはそれを超える絞りオリフィスが用いられてもよい。多数の絞りオリフィスが用いられるとき、絞りオリフィスは並列、直列、または直並列の組合せに配置されてもよい。
【００３３】
本発明のこれらおよびその他の実施例における機能および利点は、下記の実施例からさらに十分に理解されるであろう。下記の実施例は本発明の利点を示す意図があるが、本発明の全範囲を例示するものではない。
【００３４】
【実施例】
ブロー剤計量システム
ブロー剤計量システムは、Ｎｉｔｏｒｏｇｅｎ　ｄｅｗａｒ（ＭＡ、ミドルセックス在住のＭｉｄｄｌｅｓｅｘ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｓｕｐｐｌｙ株式会社）に上流端において組立接続された。Ｎｉｔｏｒｏｇｅｎ　ｄｅｗａｒへの計量システム間の接続および計量システムの様々な要素間の接続が、直径６．３５ｍｍ（１／４インチ）を有する標準ステンレス鋼管につくられた。Ｎｉｔｏｒｏｇｅｎ　ｄｅｗａｒの下流側で、計量システムは、圧力調整器（ミネソタ州エルクリバー在住のＴｅｓｃｏｍ株式会社によって製造されているモデル番号ＥＲ３０００）に接続され、熱電対（ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＧＫＭＱＳＳ―０６２Ｇ―６）に接続され、圧力変換器（ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＰＸ３０５―１０ＫＧＩ）に接続されたポンプ（ＣＡ、チャツワース在住のＨｙｄｒａｕｌｉｃｓ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌによって製造された５Ｇ−ＴＳ１４７５）を備えていた。
【００３５】
圧力変換器は、交換可能なオリフィス・ブロックに接続された。３つの異なるオリフィス・ブロックが計量システムにそれぞれ用いられた。第１オリフィス・ブロックは、ルビーから機械加工され、長さ０．０５１ｍｍ（０．００２インチ）、直径０．１ｍｍ（０．００４インチ）を有していた。第２オリフィス・ブロックは、３１６ステンレス鋼から機械加工され、長さ０．０７６ｍｍ（０．００３インチ）、直径０．１５２ｍｍ（０．００６インチ）を有していた。第３オリフィス・ブロックは、３１６ステンレス鋼から機械加工され、長さ０．０１ｍｍ（０．００４インチ）、直径０．２ｍｍ（０．００８インチ）を有していた。熱電対（ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＣＯ１―Ｋ）がオリフィス・ブロックに接続された。
【００３６】
オリフィス・ブロックの下流側に、ブロー剤計量システムは、熱電対（ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＧＸＭＱＳＳ―０６２Ｇ―６）に接続され、圧力調整器（ミネソタ州エルクリバー在住のＴｅｓｃｏｍ株式会社によって製造されているモデル番号２６−１７６１−２４）に接続され、遮断弁（ペンシルバニア、エリー在住の高圧機器株式会社によって製造されているモデル番号１０−１１ＡＦ４）に接続された圧力変換器（ＣＴ、スタンフォード在住のＯＭＥＧＡ工業株式会社によって製造されているモデル番号ＰＸ３０５―１０ＫＧＩ）を有していた。
【００３７】
ブロー剤計量システムは、入力を受けるように圧力および温度軽量装置に接続されかつ出力を送るように圧力調整装置に接続されたＩＢＭ可互換性ＰＣを有していた。
【００３８】
ブロー剤計量システムは、押出、注入鋳造、ブロー鋳造システムを含む任意のポリマ処理システムに適していた。
当業者であれば、ここに挙げたすべての変数が例示のものであり、実際の変数は本発明のブロー剤計量システムが用いられる特別の用途によって決まることを容易に理解するであろう。したがって、上述した実施例は例示であり、添付請求の範囲およびそれと同等の範囲内において本発明は上述したこと以外にも実施可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】押出機にブロー剤導入を計量するために用いられる本発明の一実施例にもとづくブロー剤計量システムを概略的に示す。
【図２】図１のブロー剤計量システムを概略的に示す。
【図３】本発明の一実施例にもとづくブロー剤計量システムの固定オリフィスを概略的に示す。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月9日(2002.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロー剤計量システムであって、ブロー剤送出導管と、絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を計量するように構成配置された圧力差計量装置と、前記絞りオリフィスの上流側導管に関連した上流側圧力調整装置と、前記絞りオリフィスの下流側導管に関連した下流側圧力調整装置とからなり、前記ブロー剤送出導管はブロー剤源に接続可能でかつポリマ処理装置内に成形されたブロー剤入口にも接続可能であり、前記導管は前記ブロー剤源からのブロー剤を前記ポリマ処理装置内のポリマ材料に送出でき、前記導管は絞りオリフィスを画定する部分を備えた、ブロー剤計量システム。
【請求項２】
前記圧力差計量装置は、前記絞りオリフィスの上流側に配置された導管に関連した上流側圧力計量装置と、前記絞りオリフィスの下流側に配置された導管に関連した下流側圧力計量装置とからなる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項３】
前記圧力計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置に連結されかつ調節する制御器をさらに備えた、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項４】
前記制御器は、選択された流量に対応する圧力差を与えるように、前記上流側圧力調整装置を調節するように設計されている、請求項３に記載のブロー剤計量システム。
【請求項５】
前記導管に関連した温度計量装置からさらになり、前記制御器は前記温度計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置を調節できる、請求項３に記載のブロー剤計量システム。
【請求項６】
前記絞りオリフィスに関連した温度計量装置からさらになり、前記制御器は前記温度計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置を調節できる、請求項３に記載のブロー剤計量システム。
【請求項７】
前記絞りオリフィスは固定寸法を有している、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項８】
前記絞りオリフィスは交換可能ブロック内に画定される、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項９】
ブロー剤の流れの通過を許す開放形態とブロー剤の流れの通過を阻止する閉鎖形態との間で可動であって、前記絞りオリフィスの下流側に配置された遮断弁からさらになる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１０】
前記ブロー剤計量システム内のブロー剤圧力を増加させるポンプからさらになる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１１】
約０．４５ｇ／ｈｒと約４５４００ｇ／ｈｒ（約０．００１ｌｂ／ｈｒと約１００ｌｂ／ｈｒ）との間でブロー剤の質量流れを計量できる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１２】
約９ｇ／ｈｒと約４５４０ｇ／ｈｒ（約０．０２ｌｂ／ｈｒと約１０ｌｂ／ｈｒ）との間でブロー剤の質量流れを計量できる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項１３】
ポリマ処理システムであって、押出機と、ブロー剤送出システムとからなり、前記押出機はポリマ処理スクリューを有し、該ポリマ処理スクリューは該スクリューと胴部との間に成形されたポリマ処理空間にあるポリマ材料を下流方向に搬送するために前記胴部内で回転するように構成配置され、前記胴部はブロー剤入口を有し、前記ブロー剤送出システムはブロー剤源およびブロー剤入口に接続可能な導管を有し、該導管は絞りオリフィスを画定する部分を有し、前記ブロー剤送出システムは前記絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を計量するように構成配置された圧力差計量装置と、前記絞りオリフィスの下流側導管に関連した下流側圧力調整装置と、および前記絞りオリフィスの上流側導管に関連した上流側圧力調整装置とを有する、ポリマ処理システム。
【請求項１４】
前記圧力差計量装置は、前記絞りオリフィスの上流側に配置された導管に関連した上流側圧力計量装置と、前記絞りオリフィスの下流側に配置された導管に関連した下流側圧力計量装置とからなる、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項１５】
前記圧力計量装置からの入力に応答して前記上流側圧力調整装置に連結されかつ調節する制御器からさらになる、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項１６】
前記絞りオリフィスの下流側導管に関連した下流側圧力調整装置を調節することによって、前記ブロー剤計量システムは前記押出機内でブロー剤をポリマ材料に流すことおよび前記押出機内でブロー剤をポリマ材料内に流さないことができる、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項１７】
前記絞りオリフィスに掛かるブロー剤の圧力差の入力に応答してブロー剤が通過する絞りオリフィス上流側のブロー剤圧力を調節することによってポリマ処理装置内でブロー剤をポリマ材料に計量導入することからなる、ブロー剤計量方法。
【請求項１８】
前記絞りオリフィスの上流側および下流側のブロー剤の圧力を計量することからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項１９】
ブロー剤の温度の入力に応答してブロー剤をポリマ材料に計量導入することからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２０】
約０．４５ｇ／ｈｒと約４５４００ｇ／ｈｒ（約０．００１ｌｂ／ｈｒと約１００ｌｂ／ｈｒ）との間の流量でポリマ材料へのブロー剤導入を計量することからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２１】
約９ｇ／ｈｒと約４５４０ｇ／ｈｒ（約０．０２ｌｂ／ｈｒと約１０ｌｂ／ｈｒ）との間の流量でポリマ材料へのブロー剤導入を計量することからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２２】
選択された流量に対応する圧力差を与えるように、前記絞りオリフィスの上流側ブロー剤の圧力を調節することからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２３】
前記絞りオリフィスに掛かる圧力差と流量との関係を決定するために、計量前に前記絞りオリフィスを目定めすることからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２４】
前記押出機の下流端に取り付けられた押出ダイからさらになる、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項２５】
ブロー成形ダイと該ブロー成形ダイに関連したブロー鋳型とからさらになる、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項２６】
前記押出機の出口端に流体結合された成形室からさらになる、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項２７】
微孔質材料を成形するように設計された、請求項１３に記載のポリマ処理システム。
【請求項２８】
前記ポリマ処理装置内でポリマ材料とブロー剤との混合物を成形することからさらになる、請求項１７に記載のブロー剤計量方法。
【請求項２９】
前記ポリマ処理装置内でポリマ材料とブロー剤との単相溶液を成形することからさらになる、請求項２８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３０】
微孔質材料からなる物品を成形することからさらになる、請求項２８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３１】
ポリマ材料とブロー剤との混合物を蓄積すること、注入成形発泡物品を成形するように前記蓄積混合物を注入鋳型に注入することからさらになる、請求項２８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３２】
押出発泡物品を成形するようにポリマ材料とブロー剤との混合物を押し出すことからさらになる、請求項２８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３３】
ブロー成形発泡物品を成形するようにポリマ材料とブロー剤との混合物をブロー成形することからさらになる、請求項２８に記載のブロー剤計量方法。
【請求項３４】
前記圧力差計量装置からの入力を受けかつ前記絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を制御するために出力を出すように設計された制御器からさらになる、請求項１に記載のブロー剤計量システム。
【請求項３５】
前記圧力差計量装置からの入力を受けかつ前記絞りオリフィスに掛かるブロー剤圧力差を制御するために出力を出すように設計された制御器からさらになる、請求項１３に記載のブロー剤計量システム。
【国際調査報告】
2004505813.tif 000025