(57)【要約】  ある実施形態で開示されるのは、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォームである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォーム。
【請求項２】
前記カップリング剤が、少なくとも一部の隣接する球体間で共有結合を形成する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項３】
前記カップリング剤が、周期表のＩＶＢ族、ＶＢ族およびＶＩＢ族からなる群から選択される遷移金属原子を含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４】
前記カップリング剤が、チタンまたはジルコニウムを含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項５】
前記カップリング剤が、遷移金属アルコキシドである、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項６】
前記カップリング剤が、無水マレイン酸コポリマーである、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項７】
前記球体が、微小球体である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項８】
前記熱可塑性材料が、ポリマーである、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項９】
前記ポリマーが、アクリレート材料である、請求項８に記載の発泡性フォーム。
【請求項１０】
前記アクリレート材料が、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９に記載の発泡性フォーム。
【請求項１１】
前記ポリマーが、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル−塩化ビニル、臭化ビニルまたはハロゲン化ビニル化合物のポリマーまたはコポリマーである、請求項８に記載の発泡性フォーム。
【請求項１２】
前記ポリマーが、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、エチルスチレン、ａｒ−ビニル−キシレン、ａｒ−クロロスチレン、またはａｒ−ブロモスチレンのポリマーまたはコポリマーである、請求項８に記載の発泡性フォーム。
【請求項１３】
前記ポリマーが、塩化ビニルベンジルまたはｐ−ｔｅｒｔ．−ブチルスチレンのポリマーまたはコポリマーである、請求項８に記載の発泡性フォーム。
【請求項１４】
前記発泡剤が、揮発性流体形成剤である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１５】
前記流体形成剤が、脂肪族炭化水素である、請求項１４に記載の発泡性フォーム。
【請求項１６】
前記脂肪族炭化水素が、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブテン、イソブテン、ネオペンタン、アセチレン、ヘキサン、ヘプタン、それらのハロゲン化誘導体およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１５に記載の発泡性フォーム。
【請求項１７】
前記発泡剤が、前記発泡剤で飽和状態の場合の、前記熱可塑性材料の軟化点未満の沸点を有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１８】
前記発泡剤が、トリクロロフルオロメタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンまたはそれらの混合物である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１９】
前記発泡剤が、前記球体の約１重量％〜約７０重量％である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２０】
前記発泡剤が、前記球体の約２重量％〜約５０重量％である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２１】
前記発泡剤が、前記球体の約５重量％〜約３０重量％である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２２】
前記球体が、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２３】
さらにバインダーを含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２４】
前記バインダーが、樹脂材料である、請求項２３に記載の発泡性フォーム。
【請求項２５】
前記バインダーが、前記球体の熱可塑性温度未満の温度で可塑化する、請求項２３に記載の発泡性フォーム。
【請求項２６】
前記バインダーが、前記球体の外表面の少なくとも一部を取り囲み、粒子の少なくとも一部を固着させる、請求項２３に記載の発泡性フォーム。
【請求項２７】
前記バインダーが、前記カップリング剤と結合している、請求項２３に記載の発泡性フォーム。
【請求項２８】
前記バインダーが、塩化メチレン、グルタル酸ジメチル、メチルメタクリレートモノマー、酢酸メチル、メチルエチルケトンまたはジクロロメタンを含有する溶媒ベースの接着剤から誘導される、請求項２３に記載の発泡性フォーム。
【請求項２９】
さらに補強材料を含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項３０】
前記補強材料が、前記熱可塑性材料と共に分散されている、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３１】
前記補強材料が、炭素、熱可塑性または熱硬化性材料である、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３２】
前記補強材が、エラストマーである、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３３】
前記補強材が、ゴム、ポリブタジエンエラストマー、架橋アクリロニトリルブタジエンエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、飽和アクリルエラストマー、ポリオレフィンエラストマーまたはエチレン−酢酸ビニルエラストマーである、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３４】
前記補強材が、組成物の約０．１重量％〜約９５重量％である、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３５】
前記補強材が、組成物の約１重量％〜約９０重量％である、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３６】
前記補強材が、組成物の約５重量％〜約７５重量％である、請求項２９に記載の発泡性フォーム。
【請求項３７】
さらに安定剤を含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項３８】
前記安定剤が、水酸化物の塩またはその金属水酸化物である、請求項３７に記載の発泡性フォーム。
【請求項３９】
前記球体が、約１μｍ〜約１ｍｍの大きさを有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４０】
前記球体が、約２μｍ〜約０．５ｍｍの大きさを有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４１】
前記球体が、約５μｍ〜約５０μｍの大きさを有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４２】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの約１．５〜約５０倍に膨張する能力を有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４３】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの約２〜約２５倍に膨張する能力を有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４４】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの約２〜約１０倍に膨張する能力を有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４５】
前記カップリング剤が、無機界面で遊離のプロトンと反応し、その結果、前記熱可塑性材料、前記バインダー、前記補強材料またはそれらの組み合わせ上に有機単分子層を形成する、請求項１、２３または２９のいずれかに記載の発泡性フォーム。
【請求項４６】
前記カップリング剤および前記熱可塑性材料が、超音波、高せん断力、超高せん断力またはそれらの組み合わせにより混合される、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４７】
前記カップリング剤が、膨張前に、モノマーに分解し、前記球体全体に分散している、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４８】
前記熱可塑性材料と混合する前に、前記カップリング剤が、バインダー、補強材料または両方と混合される、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４９】
液体、粉末、ペレット、スラリーまたはそれらの組み合わせの形態である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項５０】
請求項１から４９のいずれかに記載の前記発泡性フォームに熱を加えることにより形成される発泡フォーム。
【請求項５１】
前記発泡性フォームが、約１００°Ｆ〜約７５０°Ｆの温度で加熱される、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項５２】
前記発泡性フォームが、約１００°Ｆ〜約５００°Ｆの温度で加熱される、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項５３】
前記発泡性フォームが、約１００°Ｆ〜約４５０°Ｆの温度で加熱される、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項５４】
請求項５０に記載の発泡フォームを含む成形品。
【請求項５５】
車両の外装部品、車両の内装部品、自転車部品、ＡＶ機器部品、電気器具部品、コンピュータ部品、または電話部品の形態である、請求項５４に記載の成形品。
【請求項５６】
家具部品または建築材料の形態である、請求項５４に記載の成形品。
【請求項５７】
スポーツ用品部品の形態である、請求項５４に記載の成形品。
【請求項５８】
請求項５０に記載の発泡フォームを含む難燃材料。
【請求項５９】
空洞を形成する外殻および請求項５０に記載の発泡フォームを含む内部ライニングを含む安全帽。
【請求項６０】
フットボール、ラクロス、ホッケー、野球、運転、モトクロス、自転車乗り、暴動取締り、建設または消防用に構成される、請求項５９に記載の安全帽。
【請求項６１】
少なくとも約２５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６２】
少なくとも約５０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６３】
少なくとも約７５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６４】
少なくとも約１００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６５】
少なくとも約１２５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６６】
少なくとも約１５０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６７】
少なくとも約１７５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６８】
少なくとも約２００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項６９】
少なくとも約２２５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７０】
少なくとも約２５０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７１】
少なくとも約２７５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７２】
少なくとも約３００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７３】
約２５Ｇ／インチ〜約５００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７４】
約５０Ｇ／インチ〜約４５０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７５】
約１０Ｇ／インチ〜約４００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７６】
約１５０Ｇ／インチ〜約３５０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７７】
約２００Ｇ／インチ〜約３００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項５０に記載の発泡フォーム。
【請求項７８】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、粒子の熱可塑性温度未満の温度でガス状になる発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォームを、ガス状中心を有する発泡球体を形成するために前記材料の可塑化を引き起こすのに十分な温度に加熱すること、ならびに前記熱可塑性温度未満の温度に前記球体を冷却することを含む、複数の結合中空球を含む発泡フォームを調製する方法。
【請求項７９】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合が形成するようなカップリング剤とを混合することを含む、発泡性フォームを調製する方法。
【請求項８０】
前記混合が、高せん断または超高せん断混合による、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
バインダーを成分（ｉ）および（ｉｉ）と混合することをさらに含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８２】
補強材を成分（ｉ）および（ｉｉ）と混合することをさらに含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８３】
バインダーおよび補強材を成分（ｉ）および（ｉｉ）と混合することをさらに含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８４】
前記複数の球体が、前記発泡剤の存在下の水性懸濁液中にある不飽和モノマー材料、またはモノマー材料の混合物を反応容器内で重合することにより調製される、請求項７９に記載の方法。
【請求項８５】
前記モノマーまたはモノマー混合物が、粉末安定剤の存在下で前記水性媒体中に懸濁している、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記カップリング剤が、少なくとも一部の隣接する球体間で共有結合を形成する、請求項７９に記載の方法。
【請求項８７】
前記カップリング剤が、周期表のＩＶＢ族、ＶＢ族およびＶＩＢ族からなる群から選択される遷移金属原子を含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８８】
前記カップリング剤が、チタンまたはジルコニウムを含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項８９】
前記カップリング剤が、遷移金属アルコキシドである、請求項７９に記載の方法。
【請求項９０】
前記カップリング剤が、無水マレイン酸コポリマーである、請求項７９に記載の方法。
【請求項９１】
前記球体が、微小球体である、請求項７９に記載の方法。
【請求項９２】
前記熱可塑性材料が、ポリマーである、請求項７９に記載の方法。
【請求項９３】
前記ポリマーが、アクリレート材料である、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記アクリレート材料が、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
前記ポリマーが、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル−塩化ビニル、臭化ビニルまたはハロゲン化ビニル化合物のポリマーまたはコポリマーである、請求項９２に記載の方法。
【請求項９６】
前記ポリマーが、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、エチルスチレン、ａｒ−ビニル−キシレン、ａｒ−クロロスチレン、またはａｒ−ブロモスチレンのポリマーまたはコポリマーである、請求項９２に記載の方法。
【請求項９７】
前記ポリマーが、塩化ビニルベンジルまたはｐ−ｔｅｒｔ．−ブチルスチレンのポリマーまたはコポリマーである、請求項９２に記載の方法。
【請求項９８】
前記発泡剤が、揮発性流体形成剤である、請求項７９に記載の方法。
【請求項９９】
前記流体形成剤が、脂肪族炭化水素である、請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
前記脂肪族炭化水素が、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブテン、イソブテン、ネオペンタン、アセチレン、ヘキサン、ヘプタン、それらのハロゲン化誘導体およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記発泡剤が、前記発泡剤で飽和状態の場合の、前記熱可塑性材料の軟化点未満の沸点を有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１０２】
前記発泡剤が、トリクロロフルオロメタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンまたはそれらの混合物である、請求項７９に記載の方法。
【請求項１０３】
前記発泡剤が、前記球体の約１重量％〜約７０重量％である、請求項７９に記載の方法。
【請求項１０４】
前記発泡剤が、前記球体の約２重量％〜約５０重量％である、請求項７９に記載の方法。
【請求項１０５】
前記発泡剤が、前記球体の約５重量％〜約３０重量％である、請求項７９に記載の方法。
【請求項１０６】
前記球体が、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む、請求項７９に記載の方法。
【請求項１０７】
前記バインダーが、樹脂材料である、請求項８１に記載の方法。
【請求項１０８】
前記バインダーが、前記球体の熱可塑性温度未満の温度で軟化する、請求項８１に記載の方法。
【請求項１０９】
前記バインダーが、前記球体の外表面の少なくとも一部を取り囲み、粒子の少なくとも一部を固着させる、請求項８１に記載の方法。
【請求項１１０】
前記バインダーが、前記カップリング剤に結合している、請求項８１に記載の方法。
【請求項１１１】
前記バインダーが、塩化メチレン、グルタル酸ジメチル、メチルメタクリレートモノマー、酢酸メチル、メチルエチルケトンまたはジクロロメタンを含有する溶媒ベースの接着剤から誘導される、請求項８１に記載の方法。
【請求項１１２】
補強材料が、熱可塑性材料と共に分散されている、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１３】
補強材料が、炭素、熱可塑性または熱硬化性材料である、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１４】
補強材が、エラストマーである、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１５】
前記補強材が、ゴム、ポリブタジエンエラストマー、架橋アクリロニトリルブタジエンエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、飽和アクリルエラストマー、ポリオレフィンエラストマーまたはエチレン−酢酸ビニルエラストマーである、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１６】
前記補強材が、組成物の約０．１重量％〜約９５重量％である、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１７】
前記補強材が、組成物の約１重量％〜約９０重量％である、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１８】
前記補強材が、組成物の約５重量％〜約７５重量％である、請求項８２に記載の方法。
【請求項１１９】
前記安定剤が、水酸化物の塩またはその金属水酸化物である、請求項８５に記載の方法。
【請求項１２０】
前記球体が、約１μｍ〜約１ｍｍの大きさを有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記球体が、約２μｍ〜約０．５ｍｍの大きさを有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２２】
前記球体が、約５μｍ〜約５０μｍの大きさを有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２３】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの約１．５〜約５０倍に膨張する能力を有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２４】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの約２〜約２５倍に膨張する能力を有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２５】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの約２〜約１０倍に膨張する能力を有する、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２６】
前記カップリング剤が、無機界面で遊離のプロトンと反応し、その結果、前記熱可塑性材料、前記バインダー、前記補強材料またはそれらの組み合わせ上に有機単分子層を形成する、請求項７９、８１または８２のいずれかに記載の方法。
【請求項１２７】
前記カップリング剤および前記熱可塑性材料が、超音波、高せん断力、超高せん断力またはそれらの混合物により混合される、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２８】
膨張前に、前記カップリング剤が、モノマーに分解し、前記球体全体に分散している、請求項７９に記載の方法。
【請求項１２９】
前記カップリング剤が、熱可塑性材料との混合前に前記バインダー、補強材料または両方と混合される、請求項８３に記載の方法。
【請求項１３０】
前記発泡性フォームが、約１００°Ｆ〜約７５０°Ｆの温度に加熱される、請求項７９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記発泡性フォームが、約１００°Ｆ〜約５００°Ｆの温度に加熱される、請求項７９に記載の方法。
【請求項１３２】
前記発泡性フォームが、約１００°Ｆ〜約４５０°Ｆの温度に加熱される、請求項７９に記載の方法。
【請求項１３３】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）カップリング剤、（ｉｉｉ）バインダーおよび（ｉｖ）補強材の少なくとも１つとを含む発泡性フォームであって、少なくとも２０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する発泡フォームを形成する能力がある発泡性フォーム。
【請求項１３４】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）カップリング剤、（ｉｉｉ）バインダーおよび（ｉｖ）補強材の少なくとも１つとを含む発泡フォームであって、少なくとも２０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する発泡フォーム。
【請求項１３５】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）補強材とを、球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含む発泡性フォーム。
【請求項１３６】
前記球体と補強材の比が、約１：２〜約１：９である、請求項１３５に記載の発泡性フォーム。
【請求項１３７】
前記球体と補強材の比が、約１：３〜約１：８である、請求項１３５に記載の発泡性フォーム。
【請求項１３８】
前記球体と補強材の比が、約１：４〜約１：７である、請求項１３５に記載の発泡性フォーム。
【請求項１３９】
前記球体と補強材の比が、約１：６〜約１：９９である、請求項１３５に記載の発泡性フォーム。
【請求項１４０】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）補強材とを、球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含む発泡フォーム。
【請求項１４１】
前記球体と補強材の比が、約１：２〜約１：９である、請求項１３５に記載の発泡フォーム。
【請求項１４２】
前記球体と補強材の比が、約１：３〜約１：８である、請求項１３５に記載の発泡フォーム。
【請求項１４３】
前記球体と補強材の比が、約１：４〜約１：７である、請求項１３５に記載の発泡フォーム。
【請求項１４４】
前記球体と補強材の比が、約１：６〜約１：９９である、請求項１３５に記載の発泡フォーム。
【請求項１４５】
前記球体が、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む、請求項１３５に記載の発泡性フォーム。
【請求項１４６】
前記球体が、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む、請求項１４０に記載の発泡性フォーム。
【請求項１４７】
（ｉ）塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む複数の球体と、ならびに（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォーム。
【請求項１４８】
請求項に記載の前記発泡性フォームに熱を加えることにより形成される発泡フォーム。
【請求項１４９】
（ｉ）塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む複数の球体と、ならびに（ｉｉ）補強材とを、球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含む発泡性フォーム。
【請求項１５０】
請求項に記載の前記発泡性フォームに熱を加えることにより形成される発泡フォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡性および発泡熱可塑性材料ならびにそれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡性フォームは、絶縁材、耐衝撃性、包装、壁材、自動車部品および航空宇宙構造用コーンを含めた多くの種類の用途にとってよく知られている。発泡性フォームは、その低い密度と増強した衝撃強度のため、通常、充填中空微小球体から作製される。特に、中空球は、依然として、固体の同等物と同じ容積を有しながら、製品の総重量を減らすことにより著しい利点を提供する。
【０００３】
発泡性熱可塑性物質の多くの用途の中で、これらの材料は、耐衝撃性の用途のために広く使用されている。例えば、発泡性熱可塑性材料は、一般に、自転車乗り、フットボール、ホッケーやラクロスなどの活動で使用するスポーツ用ヘルメットのライニングに使用される。残念ながら、熱可塑性材料のこのライニングは、十分な耐衝撃性をもたらさず、ユーザーは、より良い材料を使用すると避けられ得る重大な傷害や死を今なお被りやすい。
【０００４】
震盪は、脳の働き方を変える外傷性脳損傷である。影響は、通常一時的であるが、頭痛、集中、記憶、判断、バランスおよび調整に関する問題を含み得る。フットボールや自動車レースなどの衝撃の強いスポーツでは、特に、多発する震盪が短期脳損傷と長期脳損傷の両方を引き起こし得ることを最近の研究が示しているので、震盪に関する懸念が増大している。
【０００５】
現行の材料と比較して改良された特性を有する改良された熱可塑性材料が当技術分野で必要である。これらの特性は、耐衝撃性、耐久性、製造または耐火性の改善を含み得る。
【発明の概要】
【０００６】
ある実施形態は、改良された熱可塑性材料を提供することを目的とする。
【０００７】
ある実施形態は、改良された発泡性熱可塑性材料を提供することを目的とする。
【０００８】
ある実施形態は、改良された発泡熱可塑性材料を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明のある実施形態は、既知材料と比較して改良された耐衝撃性を有する熱可塑性材料を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明のある実施形態は、既知の材料と比較して改良された絶縁抵抗を有する熱可塑性材料を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明のある実施形態は、本明細書で開示される組成物を利用する、改良された耐衝撃性ヘルメットを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明のある実施形態は、本明細書で開示される組成物を利用する成形材料を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明のある実施形態は、本明細書で開示される組成物を調製する方法を提供することを目的とする。
【００１４】
上記および他の目的は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォームをある実施形態で対象とする本発明により達成することができる。
【００１５】
本発明のある実施形態は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、粒子の熱可塑性温度未満の温度でガス状になる発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォームを、ガス状中心を有する発泡球体を形成するために材料の可塑化を引き起こすのに十分な温度に加熱し、熱可塑性温度未満の温度に球体を冷却することを含む、複数の結合中空球を含む発泡フォームを調製する方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明のある実施形態は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合が形成するようなカップリング剤とを混合することを含む、発泡性フォームを調製する方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明のある実施形態は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）カップリング剤、（ｉｉｉ）バインダー、（ｉｖ）補強材の内の少なくとも１つとを含む発泡性フォームであって、少なくとも２０Ｇ／インチまたは少なくとも２００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する発泡フォームを形成する能力がある発泡性フォームを提供することを目的とする。
【００１８】
本発明のある実施形態は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）カップリング剤、（ｉｉｉ）バインダー、（ｉｖ）補強材の内の少なくとも１つとを含む発泡フォームであって、少なくとも２０Ｇ／インチまたは少なくとも２００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する発泡フォームを提供することを目的とする。
【００１９】
本発明のある実施形態は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）補強材とを球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含む発泡性フォームを提供することを目的とする。
【００２０】
本発明のある実施形態は、（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）補強材とを球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含む発泡フォームを提供することを目的とする。
【００２１】
本発明のある実施形態は、（ｉ）塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む複数の球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォームを提供することを目的とする。
【００２２】
本発明のある実施形態は、本明細書で開示される発泡性フォームに熱を加えることにより形成される発泡フォームを提供することを目的とする。
【００２３】
本発明のある実施形態は、（ｉ）塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む複数の球体と、（ｉｉ）補強材とを、球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含む発泡フォームを提供することを目的とする。
【００２４】
本発明のある実施形態は、本明細書で開示される発泡性フォームに熱を加えることにより形成される発泡フォームを提供することを目的とする。
【００２５】
「重力（「Ｇ」）」という用語は、本発明のために、重力の加速度に等しい加速度、海面で９８０．６６５ｃｍ／ｓ２、約３２．２フィート／ｓ２と定義され、加速度を受ける物体に対する応力測定の単位として使用される。
【００２６】
「速度」という用語は、本発明のために、物体がその位置を変化させる割合と定義される。
【００２７】
「加速度」という用語は、本発明のために、物体がその速度を変化させる割合と定義される。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、ある実施形態で、発泡性熱可塑性フォーム、およびそのような材料を製造し使用するための方法を対象とする。フォームは、微小球体、ならびにカップリング剤、バインダーおよび補強材料の１つまたは複数を含み得る。
【００２９】
熱可塑性材料の最終特性（例えば、耐衝撃性）は、バインダー、補強材またはカップリング剤の包含、選択、または量を変えることにより操作することもできる。
【００３０】
一実施形態では、フォームは、発泡剤材料およびカップリング剤を含む熱可塑性材料から作製される微小球体の混合物を含み得、少なくとも２０Ｇ／インチまたは少なくとも２０Ｇ／インチの耐衝撃性を有する発泡フォームを形成する能力がある発泡性フォームと共にバインダーおよび／または補強材を含み得る。
【００３１】
別の実施形態では、発泡フォームは、熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する球体と、カップリング剤、バインダーおよび／または補強材の内の少なくとも１つとを含み得、ここで、発泡フォームは、少なくとも２０Ｇ／インチまたは少なくとも２００Ｇ／インチの耐衝撃性を有する。
【００３２】
発泡性フォームは、その内部に発泡剤を有する熱可塑性球体と補強材を、球体と補強材の比約１：１〜約１：９９で含むこともできる。
【００３３】
フォームは、液体、粉末、ペレット、スラリーまたはそれらの組み合わせの形態であってもよい。フォームは、膨張前に、例えば、エラストマーおよび柔軟剤を混合物に加えることにより軟らかくすることができる。いくつかの実施形態では、フォームは、硬くなるように調合することができる。いくつかの実施形態では、膨張前に、フォーム混合物にカーボンナノチューブ、炭素長繊維または炭素短繊維、エポキシ樹脂あるいはポリ尿素を添加することにより、フォームを硬くすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、カップリング剤は、少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成することになる。カップリング剤は、限定されないが、周期表のＩＶＢ族、ＶＢ族およびＶＩＢ族から選択される遷移金属原子、遷移金属アルコキシドまたは無水マレイン酸コポリマー、またはそれらの組み合わせを含み得る。他の実施形態では、カップリング剤は、チタン、ジルコニウム、それらの誘導体およびそれらの組み合わせを含み得る。
【００３５】
ある実施形態では、球体は、微小球体であってもよい。球体は、ポリマーまたはコポリマーなどの熱可塑性材料から作製することができる殻を有し得る。ポリマーまたはコポリマーは、これに限定されないが、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル−塩化ビニル、臭化ビニル、ハロゲン化ビニル化合物またはそれらの組み合わせから選択することができる。ポリマーまたはコポリマーは、これに限定されないが、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、エチルスチレン、ａｒ−ビニル−キシレン、ａｒ−クロロスチレン、ａｒ−ブロモスチレン、塩化ビニルベンジルｐ−ｔｅｒｔ．−ブチルスチレンまたはそれらの組み合わせから選択することもできる。
【００３６】
球体の熱可塑性殻を含み得る考えられる材料の１つは、アクリレート材料であってもよい。アクリレート材料は、限定されないが、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレートまたはそれらの組み合わせを含み得る。
【００３７】
フォームのいくつかの実施形態では、カップリング剤および熱可塑性材料は、超音波、高せん断力、超高せん断力またはそれらの組み合わせにより混合することができる。カップリング剤は、膨張前に、モノマーに分解し、球体全体に分散していてもよい。いくつかの実施形態では、球体に熱を加えると膨張が起きる。
【００３８】
他の実施形態では、球体は、発泡剤などの液体を含有し得る。発泡剤は、脂肪族炭化水素などの揮発性流体形成剤であってもよい。脂肪族炭化水素は、これに限定されないが、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブテン、イソブテン、ネオペンタン、アセチレン、ヘキサン、ヘプタン、それらのハロゲン化誘導体およびそれらの混合物から選択することができる。発泡剤は、トリクロロフルオロメタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンまたはそれらの混合物から選択することもできる。発泡剤は、発泡剤で飽和状態の場合の熱可塑性材料の軟化点未満の沸点を有し得る。
【００３９】
ある実施形態では、発泡剤は、球体の約１重量％〜約７０重量％であってもよい。他の実施形態では、発泡剤は、球体の約２重量％〜約５０重量％または約５重量％〜約３０重量％であってもよい。
【００４０】
非発泡球体は、約１μｍ〜約１ｍｍの大きさを有し得る。他の実施形態では、球体は、約２μｍ〜約０．５ｍｍまたは約５μｍ〜約５０μｍの大きさを有し得る。発泡球体は、熱を加えた後に、最初の大きさの約１．５〜約５０倍に拡大し得る。他の実施形態では、発泡球体は、熱を加えた後に、最初の大きさの約２〜約２５倍または約２〜約１０倍に拡大し得る。
【００４１】
他の実施形態では、球体は、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、フォームは、フォームの一部の特性を強化することができるバインダー含み得る。バインダーは、樹脂材料であってもよく、球体の熱可塑性温度未満の温度で可塑化し得る。バインダーは、球体の外表面の一部またはすべてを取り囲んで、粒子の一部またはすべてを結びつけることもできる。いくつかの実施形態では、バインダーは、カップリング剤に結合することもできる。バインダーは、これに限定されないが、塩化メチレン、グルタル酸ジメチル、メチルメタクリレートモノマー、酢酸メチル、メチルエチルケトン、ジクロロメタンまたはそれらの組み合わせを含有する溶媒ベースの接着剤から選択することができる。
【００４３】
理論に拘泥するものではないが、カップリング剤は、無機界面で遊離のプロトンと反応し、バインダー、補強材料またはそれらの組み合わせと共に熱可塑性材料上に有機単分子層を形成することができる。
【００４４】
フォームは、補強材料を含み得る。補強材料は、熱可塑性材料と共に分散されていてもよく、これに限定されないが、炭素、熱可塑性または熱硬化性材料であってもよい。いくつかの実施形態では、補強材は、ゴム、ポリブタジエンエラストマー、架橋アクリロニトリルブタジエンエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、飽和アクリルエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、エチレン−酢酸ビニルエラストマーまたはそれらの組み合わせである。他の実施形態では、補強材は、エラストマーである。
【００４５】
いくつかの実施形態では、補強材は、組成物の約０．１重量％〜約９５重量％である。他の実施形態では、補強材は、組成物の約１重量％〜約９０重量％または約５重量％〜約７５重量％である。カップリング剤は、熱可塑性材料と混合する前に、バインダー、補強材料またはその両方と混合してもよい。カップリング剤は、膨張プロセス前、膨張プロセス中、または膨張プロセス後に、球体、バインダーおよび補強材を結合することができる。
【００４６】
安定剤も、本明細書で開示される発泡性または発泡組成物に使用することができる。安定剤は、水酸化物の塩またはその金属水酸化物であってもよい。
【００４７】
フォームが膨張するために、熱を加えることができる。いくつかの実施形態では、熱は、約１００°Ｆ〜約７５０°Ｆの範囲とすることができる。他の実施形態では、熱は、約１００°Ｆ〜約４５０°Ｆまたは約１００°Ｆ〜約５００°Ｆの範囲とすることができる。
【００４８】
フォームに対する考えられる用途の１つは、シート、開放鋳型または射出成形プロセスである。フォーム混合物は、加熱チャンバーに添加、供給、または注入することができる。フォームが利用し得るチャンバーの例は、これに限定されないが、エポキシ、熱可塑性物質、アルミニウム、鋼鉄およびステンレス鋼から作製される鋳型または囲いを含み得る。
【００４９】
フォームを利用することができる成形品は、限定されないが、車両の外装部品、車両の内装部品、自転車部品、ＡＶ機器部品、電気器具部品、コンピュータ部品または電話部品を含み得る。他の考えられる用途は、家具部品、建築材料または難燃材料であってもよい。別の考えられる用途は、スポーツ用品部品である。
【００５０】
いくつかの実施形態では、フォームは、空洞を形成する外殻および内部ライニングを有する安全帽を作るのに使用することができる。この安全帽は、フットボール、ラクロス、ホッケー、野球、運転、モトクロス、自転車乗り、暴動取締り、建設または消防用に構成され得る。
【００５１】
フォームは、少なくとも約２５Ｇ／インチ、少なくとも約５０Ｇ／インチ、少なくとも約７５Ｇ／インチ、少なくとも約１００Ｇ／インチ、少なくとも約１２５Ｇ／インチ、少なくとも約１５０Ｇ／インチ、少なくとも約１７５Ｇ／インチ、少なくとも約２００Ｇ／インチ、少なくとも約２２５Ｇ／インチ、少なくとも約２５０Ｇ／インチ、少なくとも約２７５Ｇ／インチ、少なくとも約３００Ｇ／インチまたは少なくとも約５００Ｇ／インチの耐衝撃性を有し得る。いくつかの実施形態では、フォームは、約５０Ｇ／インチ〜約４５０Ｇ／インチ、約１００Ｇ／インチ〜約４００Ｇ／インチ、約１５０Ｇ／インチ〜約３５０Ｇ／インチまたは約２００Ｇ／インチ〜約３００Ｇ／インチの耐衝撃性を有し得る。
【００５２】
発泡性フォームは、約１：１〜約１：９９の球体と補強材の比を有することもできる。他の実施形態では、比は、約１：２〜約１：９、約１：３〜約１：８、約１：４〜約１：７または約１：６〜約１：９９であってもよい。
【００５３】
本発明は、発泡性フォームを調製する方法も開示する。方法は、熱可塑性材料から作製される球体を、発泡剤材料を含有する球体と組み合わせることにより発泡フォームを調製することを含む。発泡剤材料は、熱可塑性材料の熱可塑性温度未満の温度でガス状になるはずである。方法は、一部のまたはすべての隣接する球体間で相互作用する、または結合を形成するカップリング剤も含む。混合物は、材料の可塑化を引き起こすのに十分な温度に加熱されて、ガス状中心を有する発泡球体を形成することができる。次いで、これらの球体は、熱可塑性温度未満の温度に冷却されるはずである。
【００５４】
方法は、熱可塑性材料から作製される球体を、含有される発泡剤材料を有する球体と、および一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを混合することにより発泡性フォームを調製することも含み得る。
【００５５】
方法は、例えば、高せん断または超高せん断混合により熱可塑性球体をカップリング剤と混合することにより促進され得る。方法は、熱可塑性球体およびカップリング剤と混合されているバインダーおよび／または補強材も含み得る。
【００５６】
本方法のいくつかの実施形態では、球体は、発泡剤の存在下の水性懸濁液中にある不飽和モノマー材料、またはモノマー材料の混合物を反応容器中で重合することを伴い調製することができる。他の実施形態では、方法は、粉末安定剤の存在下で、水性媒体中に懸濁するモノマーまたはモノマー混合物を含み得る。
【００５７】
方法は、一部の球体間に結合を形成するためにカップリング剤を使用することもできる。カップリング剤は、これに限定されないが、周期表のＩＶＢ族、ＶＢ族およびＶＩＢ族からなる群から選択される遷移金属原子、遷移金属アルコキシドまたは無水マレイン酸コポリマーを含み得る。他の実施形態では、カップリング剤は、チタンであってもジルコニウムであってもよい。
【００５８】
本方法のある実施形態では、球体は、微小球体であってもよい。球体は、ポリマーまたはコポリマーなどの熱可塑性材料から作製することができる殻を有し得る。ポリマーまたはコポリマーは、これに限定されないが、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル−塩化ビニル、臭化ビニル、ハロゲン化ビニル化合物またはそれらの組み合わせから選択することができる。ポリマーまたはコポリマーは、これに限定されないが、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、エチルスチレン、ａｒ−ビニル−キシレン、ａｒ−クロロスチレン、ａｒ−ブロモスチレン、塩化ビニルベンジル、ｐ−ｔｅｒｔ．−ブチルスチレンまたはそれらの組み合わせから選択することもできる。
【００５９】
本発明の方法で、球体の熱可塑性殻を含み得る考えられる材料の１つは、アクリレート材料であってもよい。アクリレート材料は、これに限定されないが、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレートまたはそれらの組み合わせを含み得る。
【００６０】
本方法の実施形態で、カップリング剤および熱可塑性材料は、超音波、高せん断力、超高せん断力またはそれらの組み合わせにより混合することができる。カップリング剤は、膨張前に、モノマーに分解し、球体全体に分散することもできる。
【００６１】
方法実施形態のいくつかでは、球体は、発泡剤などの液体を含有し得る。発泡剤は、脂肪族炭化水素などの揮発性流体形成剤であってもよい。脂肪族炭化水素は、これに限定されないが、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブテン、イソブテン、ネオペンタン、アセチレン、ヘキサン、ヘプタン、それらのハロゲン化誘導体およびそれらの混合物から選択することができる。発泡剤は、トリクロロフルオロメタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンまたはそれらの混合物から選択してもよい。発泡剤は、発泡剤で飽和状態の場合の熱可塑性材料の軟化点未満の沸点を有し得る。
【００６２】
本方法のある実施形態では、発泡剤は、球体の約１重量％〜約７０重量％であってもよい。他の実施形態では、発泡剤は、球体の約２重量％〜約５０重量％または約５重量％〜約３０重量％であってもよい。
【００６３】
本発明の方法を利用する場合、非発泡球体は、約１μｍ〜約１ｍｍの大きさを有し得る。他の実施形態では、球体は、約２μｍ〜約０．５ｍｍまたは約５μｍ〜約５０μｍの大きさを有し得る。発泡球体は、熱を加えた後に、最初の大きさの約１．５〜約５０倍に拡大し得る。他の実施形態では、発泡球体は、熱を加えた後に、最初の大きさの約２〜約２５倍または約２〜約１０倍に拡大し得る。
【００６４】
本方法の他の実施形態では、球体は、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む。
【００６５】
いくつかの方法実施形態では、フォームは、フォームの一部の特性を強化することができるバインダーを含み得る。バインダーは、樹脂材料であってもよく、球体の熱可塑性温度未満の温度で可塑化し得る。バインダーは、球体の外表面の一部を取り囲んで、粒子の一部を結びつけることもできる。いくつかの実施形態では、バインダーは、カップリング剤に結合することもできる。バインダーは、これに限定されないが、塩化メチレン、グルタル酸ジメチル、メチルメタクリレートモノマー、酢酸メチル、メチルエチルケトン、ジクロロメタンまたはそれらの組み合わせを含有する溶媒ベースの接着剤から選択することができる。
【００６６】
本発明の方法では、カップリング剤は、無機界面で遊離のプロトンと反応し、バインダー、補強材料またはそれらの組み合わせを伴う熱可塑性材料上に有機単分子層を形成し得る。
【００６７】
方法は、フォーム中に補強材料を含むことができる。補強材料は、熱可塑性材料と共に分散されていてもよく、これに限定されないが、炭素、熱可塑性または熱硬化性材料であってもよい。いくつかの実施形態では、補強材は、ゴム、ポリブタジエンエラストマー、架橋アクリロニトリルブタジエンエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、飽和アクリルエラストマー、ポリオレフィンエラストマーまたはエチレン−酢酸ビニルエラストマーである。他の実施形態では、補強材は、エラストマーである。
【００６８】
本方法のいくつかの実施形態では、補強材は、組成物の約０．１重量％〜約９５重量％である。他の実施形態では、補強材は、組成物の約１重量％〜約９０重量％または約５重量％〜約７５重量％である。カップリング剤は、熱可塑性材料と混合する前に、バインダー、補強材料または両方と混合することができる。カップリング剤は、膨張工程前、膨張工程中または膨張工程後に微小球体、バインダーおよび補強材を結合することにより作用することができる。
【００６９】
安定剤も、本方法で使用することができる。安定剤は、水酸化物の塩またはその金属水酸化物であってもよい。
【００７０】
本発明のある方法では、組成物を膨張させるために熱を加えることができる。いくつかの実施形態では、熱は、約１００°Ｆ〜約７５０°Ｆの範囲とすることができる。他の実施形態では、熱は、約１００°Ｆ〜約４５０°Ｆまたは約１００°Ｆ〜約５００°Ｆの範囲とすることができる。
【００７１】
方法は、約１：１〜約１：９９の球体と補強材の比を有することもできる。他の実施形態では、比は、約１：２〜約１：９、約１：３〜約１：８、約１：４〜約１：７または約１：６〜約１：９９であってもよい。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
この実施例では、非発泡形態の熱可塑性の発泡性微小球体は、熱可塑性の発泡性微小球体とカップリング剤の合算総重量の９６．５％までヘンシェルミキサーの混合チャンバーに供給される。この実施例のカップリング剤は、ジルコニウムから作製され、熱可塑性の発泡性微小球体の総重量の３．５％を占める。
【００７３】
ヘンシェルミキサーに入れる前に、カップリング剤を、超音波管に入れ５０，０００ヘルツ以上で１０分間共振させる。次いで、カップリング剤を管から取り出し、総重量の３．５％でミキサーに供給する。ミキサーを密封し、室温、最低５０００ＲＰＭで１０分間運転する。混合物温度を常に１８０°Ｆ未満に保つ。
【００７４】
代わりの実施例では、バインダーおよび／または補強材料は、フォームを所望の品質および規格にするために使用される。別の代わりの実施例では、ポリカーボネートは、粉末の形態で使用され、総重量の１０％で混合物に供給される。ミキサーを密封し、室温、最低５０００ＲＰＭで１０分間運転する。この場合も混合物温度を常に１８０°Ｆ未満に保つ。
【００７５】
終了後、得られた混合物をホッパーに供給し、そこで、用意された鋳型に供給する。鋳型を密封し、４００°Ｆの温度で約２５〜３０分間コンベアオーブンに入れる。材料は、鋳型内で膨張し、最終製品の形状になる。
【００７６】
クッキング終了後に、鋳型をコンベヤーから取り出し、鋳型温度が１００°Ｆ未満になるまで冷却棚に置く。次いで鋳型を開き、最終部品を取り出す。材料を、塗装し、保護コーティングを施し、および／または多様な最終製品用の他の部品と組み合わせることができる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月14日(2016.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォーム。
【請求項２】
前記カップリング剤が、少なくとも一部の隣接する球体間で共有結合を形成する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項３】
前記カップリング剤が、周期表のＩＶＢ族、ＶＢ族およびＶＩＢ族からなる群から選択される遷移金属原子を含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項４】
前記カップリング剤が、チタンまたはジルコニウムを含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項５】
前記カップリング剤が、遷移金属アルコキシドである、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項６】
前記カップリング剤が、無水マレイン酸コポリマーである、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項７】
前記球体が、微小球体である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項８】
前記熱可塑性材料が、ポリマーであり、該ポリマーが、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるアクリレート材料；
塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル−塩化ビニル、臭化ビニルまたはハロゲン化ビニル化合物のポリマーまたはコポリマー；
スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、エチルスチレン、ａｒ−ビニル−キシレン、ａｒ−クロロスチレン、またはａｒ−ブロモスチレンのポリマーまたはコポリマー；または
塩化ビニルベンジルまたはｐ−ｔｅｒｔ．−ブチルスチレンのポリマーまたはコポリマーである、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項９】
前記発泡剤が、揮発性流体形成剤であり、該流体形成剤が、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、ブテン、イソブテン、ネオペンタン、アセチレン、ヘキサン、ヘプタン、それらのハロゲン化誘導体およびそれらの混合物からなる群から選択される脂肪族炭化水素である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１０】
前記発泡剤が、前記発泡剤で飽和状態の場合の、前記熱可塑性材料の軟化点未満の沸点を有し、前記発泡剤が、トリクロロフルオロメタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタンまたはそれらの混合物であり、前記発泡剤が、前記球体の１重量％〜７０重量％である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１１】
前記球体が、塩化ビニリデン／アクリロニトリルコポリマーおよびイソブタンを含む、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１２】
さらにバインダーを含み、前記バインダーが、樹脂材料であり、前記バインダーが、前記球体の熱可塑性温度未満の温度で可塑化し、前記バインダーが、前記球体の外表面の少なくとも一部を取り囲み、粒子の少なくとも一部を固着させ、前記バインダーが、前記カップリング剤と結合しており、前記バインダーが、塩化メチレン、グルタル酸ジメチル、メチルメタクリレートモノマー、酢酸メチル、メチルエチルケトンまたはジクロロメタンを含有する溶媒ベースの接着剤から誘導される、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１３】
さらに補強材料を含み、前記補強材料が、前記熱可塑性材料と共に分散されており、前記補強材料が、炭素、熱可塑性または熱硬化性材料であり、前記補強材が、ゴム、ポリブタジエンエラストマー、架橋アクリロニトリルブタジエンエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、飽和アクリルエラストマー、ポリオレフィンエラストマーまたはエチレン−酢酸ビニルエラストマーであり、前記補強材が、組成物の０．１重量％〜９５重量％である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１４】
さらに安定剤を含み、前記安定剤が、水酸化物の塩またはその金属水酸化物である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１５】
前記球体が、１μｍ〜１ｍｍの大きさを有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１６】
前記球体が、熱を加えると最初の大きさの１．５〜５０倍に膨張する能力を有する、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１７】
前記カップリング剤が、無機界面で遊離のプロトンと反応し、その結果、前記熱可塑性材料、前記バインダー、前記補強材料またはそれらの組み合わせ上に有機単分子層を形成する、請求項１、１２または１３のいずれかに記載の発泡性フォーム。
【請求項１８】
前記カップリング剤および前記熱可塑性材料が、超音波、高せん断力、超高せん断力またはそれらの組み合わせにより混合される、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項１９】
前記カップリング剤が、膨張前に、モノマーに分解し、前記球体全体に分散している、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２０】
前記熱可塑性材料と混合する前に、前記カップリング剤が、バインダー、補強材料または両方と混合される、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２１】
液体、粉末、ペレット、スラリーまたはそれらの組み合わせの形態である、請求項１に記載の発泡性フォーム。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれかに記載の前記発泡性フォームに熱を加えることにより形成される発泡フォーム。
【請求項２３】
前記発泡性フォームが、１００°Ｆ〜７５０°Ｆの温度で加熱される、請求項２２に記載の発泡フォーム。
【請求項２４】
請求項２２に記載の発泡フォームを含む成形品であって、車両の外装部品、車両の内装部品、自転車部品、ＡＶ機器部品、電気器具部品、コンピュータ部品、電話部品、家具部品、建築材料、またはスポーツ用品部品の形態である、前記成形品。
【請求項２５】
請求項２２に記載の発泡フォームを含む難燃材料。
【請求項２６】
空洞を形成する外殻および請求項２２に記載の発泡フォームを含む内部ライニングを含む安全帽であって、フットボール、ラクロス、ホッケー、野球、運転、モトクロス、自転車乗り、暴動取締り、建設または消防用に構成される、前記安全帽。
【請求項２７】
少なくとも２５Ｇ／インチの耐衝撃性を有する、請求項２２に記載の発泡フォーム。
【請求項２８】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、粒子の熱可塑性温度未満の温度でガス状になる発泡剤材料を封入する球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合を形成するカップリング剤とを含む発泡性フォームを、ガス状中心を有する発泡球体を形成するために前記材料の可塑化を引き起こすのに十分な温度に加熱すること、ならびに前記熱可塑性温度未満の温度に前記球体を冷却することを含む、複数の結合中空球を含む発泡フォームを調製する方法。
【請求項２９】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）少なくとも一部の隣接する球体間で結合が形成するようなカップリング剤とを混合することを含む、発泡性フォームを調製する方法。
【請求項３０】
（ｉ）熱可塑性材料を含む複数の球体であって、発泡剤材料を封入する前記球体と、（ｉｉ）補強材とを、球体と補強材の比１：１〜１：９９で含む発泡性フォーム。
【国際調査報告】
2017503060.tif 000002
2017503060.tif 000003
2017503060.tif 000004