プレスシステム
本発明は、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステム（１０、１１、１２、１３、１４）に関する。本発明によるプレスシステムは、容積可変の型キャビティ（２０）と、温度制御手段（３０）と、成形中の型キャビティの拡大に対して反対方向に作用するように構成されたカウンタ圧力手段（４０）を有する。カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型キャビティの拡大に応じて増大するように構成される。本発明はまた、部分発泡ポリマー体の成形方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレスシステムに関し、より詳しくは、部分発泡ポリマー体を製造するためのプレスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＰＶＣを主成分とする剛性又は硬質発泡ポリマー材料が、主として造船又は航空機分野におけるサンドイッチ構造内のコア材料として、又は、建築分野における断熱材／防音材として広く用いられている。サンドイッチ構造では、コアは、構造的に更に剛性である２つの材料、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、金属等を分離する。かかるサンドイッチ構造は、従来の単層構造と比較して、多くの利点を有し、かかる利点は、例えば、軽量であること、断熱／防音特性が優れていることである。他の硬質発泡ポリマー材料、例えば発泡ポリウレタン等は、能率的な連続押出し法を使用することによって製造されるけれども、ＰＶＣを主成分とする硬質発泡ポリマー材料の製造は、部分的に発泡した不連続の物体（以下、エンブリオ体（embryo body）という）をプレス機内において高圧下で成形することを含む。引き続いて、エンブリオ体を化学的物理的に処理して、硬質発泡ポリマー材料を得る。
【０００３】
より詳細には、ＰＶＣを主成分とする硬質発泡ポリマー材料の製造プロセスは、粉末（ＰＶＣ及びその他の化合物）と液体物質（特に、イソシアネート）の混合物からなるプラスチゾルペーストを形成することを最初に含む。ペーストを、閉鎖した型キャビティ内に充填し、高圧下で加熱プロセス及びそれに引き続く冷却プロセスを行い、部分的に膨張（発泡）したエンブリオ体を生じさせる。次に、エンブリオ体を、水及び／又はスチームオーブン内で追加の熱処理によって更に膨張（発泡）させる。最終の硬質発泡材料の形成は、材料中に存在するイソシアネート基の加水分解反応の結果であり、引き続いて、化学構造を架橋するポリマーが生じる。
【０００４】
現在、エンブリオ体を製造する方法は、各型に、最終製品中のポリマー含有量よりも過剰な量のペーストを充填することを含む。このため、過剰な量のペーストは、成形プロセス中、型から漏れ出ることが可能である。成形プロセスは、プラスチゾルを、閉鎖した型内で加熱することを含み、それにより、プラスチゾルの熱膨張（発泡）及びその中に溶解している発泡剤の活性化によって、高圧を生じさせる。この膨張（発泡）工程中、過剰な量のペーストは、漏れ出ることが可能である。プラスチゾルは、予め定められた時間、高温に保たれ、それにより、エンブリオ体を型から取出すのに十分に低い温度まで型キャビティを冷却させた後で、プラスチゾルがゼラチン化することが可能である。過剰な量のペーストは、型から離れる製品の約８％の重量に等しい。
【０００５】
過剰なペーストは、型の一番上の縁から出る。ＰＶＣがゼラチン化し、いくらかの発泡剤物質が高温で劣化するので、結果的に、回収できない無駄な材料がある。
【０００６】
特許文献１は、加熱工程中、ペーストが型から逃げる問題を解決し、かかる問題は、加熱工程中に過剰なペーストが供給される２次的な型コンパートメントを設け、少量の過剰なペーストが２次的な型コンパートメントから周囲の無駄材料収集溝内に逃げることを可能にすることによって解決される。この開示された方法によれば、ペーストが１次的な型ツールコンパートメント内の一番上まで充填され、加熱工程中、ペーストが約８％膨張し、過剰なペーストが連結溝によって２次的なコンパートメントに供給される。２次的なコンパートメントは、１次的なコンパートメントの容積の８％よりも僅かに小さい容積を有する。そのため、無駄なペーストの量は、２次的なコンパートメントの容積の約８％まで減少し、これは、１次的なコンパートメントの容積の約０．６４％に等しい。
【０００７】
特許文献２は、独立気泡セル体を熱可塑性マスから製造することに関する。従来技術の問題は、加熱段階中、発泡剤を含有したマスで充たされた型を完全に密封された状態に保つことが事実上不可能であることであるといわれている。この問題の解決策が提案されており、それは、ガスを圧力下でマスの中に溶解させ、マスを完全にゼラチン化した後、型の容量を元の容量の１／５〜２／５だけ拡張させることによる。移動可能なダイを有する型の使用が提案され、発泡剤の分解を遅らせると共にガスを溶解させるために、高い圧力、例えば１５０〜３００気圧（バール）（０．０１５〜０．０３ＭＰａ）を付与することが必要であるといわれている。また、適当な熱可塑性樹脂は、ポリ塩化ビニルを含むということがいわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６３５２４２１号明細書（オリバー・ジアコーマ（Olivier Giacoma）；２０００年２月１５日出願）
【特許文献２】米国特許第２，７６８，４０７号（リンデマン（Lindemann）；１９５０年１２月５日出願）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の欠点を解消する、硬質発泡ポリマーエンブリオ体を製造するための新規なプレスシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、特許請求の範囲の独立項に記載のプレスシステム及び方法により達成される。
【００１１】
全ての材料の製造プロセスにおけるように、硬質発泡ポリマー材料を製造するときにエンブリオ体を成形するための重要なパラメータは、例えば、材料消費、エネルギ消費、ワークフロー（作業の流れ）及び処理時間である。ここに提案するプレスシステムは、これらのパラメータのうちの少なくとも１つに関して、従来技術より優れている。
【００１２】
本発明の実施形態は、従属請求項によって定められる。
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｂ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｃ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｄ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｅ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図２】図１ａ〜図１ｄの実施形態によるプレスシステムにおける成形プロセスの選択されたプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。
【図３ａ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図３ｂ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図３ｃ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図３ｄ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図４】図３ａ〜図３ｄの実施形態によるプレスシステムにおける成形プロセスの選択されたプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。
【図５ａ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図５ｂ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図５ｃ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図６】図５ａ〜図５ｃの実施形態によるプレスシステムにおける成形プロセスの選択されたプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。
【図７ａ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図７ｂ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図８】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図９】本発明による方法全体のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ａ〜図１ｄは、部分発泡ポリマー体を成形する種々の段階における本発明によるプレスシステム１０の概略的な断面図である。１つの実施形態によれば、プレスシステム１０は、容積可変の型キャビティ２０と、温度制御手段３０と、成形中の型キャビティ２０の拡大に対して反対方向に作用するように配置されたカウンタ圧力手段４０とを有し、カウンタ圧力手段４０によって付与される圧力は、型キャビティ２０の拡大に応じて増大するように構成されている。図１ａ〜図１ｄに開示した実施形態では、プレスシステム１０は、更に、プレス構造を有し、プレス構造は、プレスベース１２０と、カウンタ圧力手段４０によって下方に押圧される移動可能なプレス部材１３０を備えたプレストップ５０と、プレスベース１２０と移動可能なプレス部材１３０との間に配置された交換可能な型ツール６０とを有している。プレスベース１２０及びプレストップ５０は、相対移動を阻止するクランプ１４０によって、しっかりと互いに連結されている。
【００１６】
図１ａ〜図１ｄに示す実施形態では、型キャビティ２０は、第１の型部材７０及び第２の型部材８０を有する交換可能な型ツール６０として形成されている。第１の型部材７０の凹部は、型キャビティ２０の容積の一部分を形成し、互いに噛合う横フランジ１００、１１０の間に、シール手段９０嵌められている。図１ａ及び図１ｂから分かるように、第１の型部材７０及び第２の型部材８０は、成形中、互いに対して移動可能であり、シール手段９０は、型キャビティ２０のかかる容積拡大の少なくとも一部分の間、第１の型部材７０と第２の型部材８０との間の本質的に密封されたシールを形成するように構成されている。後で示すように、他の実施形態では、容積可変の型キャビティ２０は、プレスシステム１０の一体部分として形成されてもよいし、他の適当な仕方で形成されてもよい。
【００１７】
温度制御手段３０は、成形プロセス中の型キャビティ２０内のプラスチゾルの温度を有効に制御するように構成されている。最初、部分発泡ポリマー体の形成は、発泡剤を活性化し且つプラスチゾルのゼラチン化を開始させる熱を必要とし、その後、ゼラチン化が或る時点に達すると、成形プロセスによって生じた熱が消費される量を超え、プラスチゾルを、過剰加熱を回避するために冷却しなければならない。このことは、後でより詳細に説明される。１つの実施形態によれば、温度制御手段３０は、水等の加熱／冷却媒体用の導管を有している。変形例として、温度制御手段は、別々の加熱手段及び冷却手段として構成されてもよく、例えば、電気加熱手段と、冷却媒体のための冷却導管である。
【００１８】
図１ａ〜図１ｄに開示した実施形態では、型キャビティ２０は、平らな矩形パネル形状のエンブリオ体を生産するように形成され、成形プロセスの後の段階で、エンブリオ体を更に発泡させ且つ硬化させ、良好な機械的特性を有する硬質ポリマー発泡材料のパネルを形成する。仕上げられる硬質発泡材料の適用例に応じて、型キャビティ２０は、異なる形状のものであり、かかる形状は、例えば、球形、管、円筒形である。
【００１９】
開示された実施形態によれば、交換可能な型ツール６０の第１の型部材７０及び第２の型部材８０はそれぞれ、主壁１４０、１５０を有し、主壁１４０、１５０はそれぞれ、第１のプレス部材１２０及び第２のプレス部材１３０と平行であり且つそれと隣接するように配列されている。第１の型部材７０は、主壁１４０を包囲し且つ本質的に垂直方向に延びる横フランジ１００を有し、第２の型部材８０は、横フランジ１００と噛合う相手方の横フランジ１１０を有し、横フランジ１００と横フランジ１１０の間に、細い隙間が構成され、シール手段９０が細い隙間内に嵌められている。上述したように、第１の型部材７０及びプレスベース１２０をプレス型ベースとして形成し、且つ、第２の型部材８０及び移動可能なプレス部材１３０を移動可能なプレス型部材として形成することによって、交換可能な型ツール６０がプレスシステム１０と一体化されるのがよい。
【００２０】
図１ａ〜図１ｄにおいて、カウンタ圧力手段４０は、螺旋ばね４５の配列によって形成され、螺旋ばね４５は、移動可能なプレス部材１３０を、型キャビティ２０の拡大方向と反対の方向に押す。開示された実施形態において、拡大方向は上向きであるが、プレスシステムは、拡大方向が下向きになるように、又は、上向きと下向きの間の任意の向きになるように設計されてもよい。ばねの配列の形態をなすカウンタ圧力手段４０は、拡大が開始するとき、付与するカウンタ圧力を増大させるが、成形段階中、カウンタ圧力手段４０を積極的に制御することはできない。カウンタ圧力手段４０は、付与される圧力が型の拡大に応答して本質的に線形に又は指数関数的に増大するように構成されるのがよい。カウンタ圧力手段４０は、付与される圧力が拡大の１つ又は２つ以上の時点でステップ式に増大するように構成されてもよい。更に、カウンタ圧力手段４０は、付与される圧力の線形的な増大、指数関数的な増大、又はステップ式の増大の任意適当な組合せが行われるように構成されてもよい。従って、型キャビティの拡大及び型キャビティ内の圧力を、適宜制御することができる。
【００２１】
他の種類の受動的カウンタ圧力手段４０は、増大する制御不可能な力を移動可能な部材１３０に付与する任意の種類の構成を含む。他の実施形態によれば、カウンタ圧力手段４０は、移動可能なプレス部材１３０に付与される力を、拡大プロセス中の予め定められた計画に従って制御することを可能にする構成を有する。制御可能な形式のかかるカウンタ圧力手段４０の１つの例は、液圧プレスシステムであり、この場合、プレスシステム内の液圧を上昇又は下降させることによって、付与される圧力を制御することができる。かかる液圧プレスシステムは、後の説明に従って、圧力制御式リリーフ弁によって制御されるのがよい。
【００２２】
上述したように、図１ａでは、型キャビティ２０は、プラスチゾルで充填されている。エンブリオ体の表面欠陥を回避するために、成形サイクルを開始する前、本質的に全ての空気を型キャビティ２０から排気することが非常に重要である。型キャビティ２０をプラスチゾルで充填するときに第１の型部材１００と第２の型部材１１０の間に捕捉される空気の排気を達成するために、開示された実施形態の第２の型部材１１０（上方の型部材）は、小さい排気開口１６０を有している。排気開口１６０は、空気の通行を許すが、プラスチゾルが型キャビティ２０から逃げることを防止するように形成されている。１つの実施形態によれば、排気開口１６０は、非常に小さいので、プラスチゾル自体は、高粘性により排気開口１６０を閉じ、それにより、少量のプラスチゾルしか型キャビティ２０から漏れ出ない。しかしながら、その他の種類の自動閉鎖式の排気開口を使用してもよく、かかる排気開口は、例えば、弁付きの開口であり、弁付きの開口では、プラスチゾルが弁本体に作用して、開口を閉じる。第１の型部材１００及び第２の型部材１１０からのエンブリオ体の取出しを容易にするために、排気開口１６０は、ゼラチン化されたエンブリオ体が排気開口１６０内に付着することを防止するように形成される。これを回避する１つの仕方は、円錐形状の排気開口１６０を作ることであり、円錐形状は、型キャビティ２０に通じる広い方の端部と、型ツール６０の外側に通じる小さい方の上開口とを有する。図示のように、型ツール６０は、互いに平行なプレス平面を有するプレスシステムで使用されるように構成され、それにより、小さい方の上開口は、移動可能なプレス部材１３０のプレス平面によって覆われ、開口面積が、更に小さくなる。
【００２３】
図２は、図１ａ〜図１ｄの実施形態によるプレスシステム１０における成形プロセスの幾つかのプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。図２の成形プロセスは、閉鎖された型キャビティ２０内のプラスチゾルを加熱（温度制御）する工程を有し、プラスチゾルの熱膨張及びプラスチゾル中に溶解された発泡剤の活性化によって、高圧Ｐを生じさせる。カウンタ圧力手段４０のための適当な特性を選択することによって、型キャビティ２０内の圧力Ｐは、加熱（温度制御）の結果として、カウンタ圧力手段４０によって付与される圧力を超え、それにより、型キャビティ２０の容積Ｖを増大させる。プラスチゾルを、ゼラチン化することを可能にする高温で所定時間保ち、その後、エンブリオ体１７０を型キャビティ２０から取出すことができるのに充分に低い温度まで、型キャビティを冷却する。上述したように、ゼラチン化プロセスは、熱を生じさせ、過剰な加熱を回避するために、冷却が行われなければならない。図２では、温度制御を冷却に切換えた後の短い期間、ゼラチン化プロセスによって生じた熱により、圧力Ｐが上昇し続けることが示されている。最大圧力の時点は、図２において破線で指示されている。同じ理由で、型キャビティ２０の容積は、圧力がその最大値に到達するまで増大し続ける。いったん冷却プロセスが最大圧力時点に到達すると、冷却のプロセスにより、主としてエンブリオ体１７０の負の熱膨張に一致する型キャビティ２０の容積の減少を生じさせる。図１ｂは、型キャビティ２０の容積が最大容積に到達したときのプレスシステム１０を示し、最大容積は、カウンタ圧力手段４０の特性、プラスチゾル混合物の種類、及び使用するプロセスパラメータによって定められる。典型的には、容積拡大は、充填容積の５〜２０％以上に一致する。
【００２４】
図１ｃは、この実施形態によるプレスシステムのロックを解除する工程を示し、この工程において、部分発泡ポリマー体１７０の弾性を利用して、相互連結クランプ部材１４０を解放する。型キャビティ２０内の最終圧力を超える圧縮力を、プレストップ５０に付与し、それにより、カウンタ圧力手段４０及びエンブリオ体１７０を圧縮し、クランプ１４０を引いて、プレスシステム１０のロックを解除する。
【００２５】
図１ｄは、プレストップ５０及び第２の型部材１１０が第１の型部材１００及びプレスベース１２０から持上げられ、それにより、圧縮されたエンブリオ体１７０が内部膨張力によって型ツール６０から飛出し始めたときのプレスシステム１０を示し、図１ｅは、第１の型部材１００から飛出した後の弛緩したエンブリオ体を示す。図１ｂ〜図１ｄでは、第１の型部材１００と第２の型部材１１０との間に生じる相対移動が、図示の目的のために誇張して示されており、このため、フランジ１００の上面と第２の型部材８０の主壁１５０との間に形成される過剰の材料１８０は、除去しなければならない廃棄材料の大きい容積を表している。しかしながら、製造規模(scale)の型ツール６０では、過剰材料１８０は、予め許容された８％の漏れ容積よりも小さい。排気開口１６０は、ゼラチン化されたエンブリオ体の上にニップル１９０を形成するが、ニップル１９０は、過剰材料１８０と一緒に除去される。
【００２６】
第１の型部材７０、第２の型部材８０、プレスベース１２０及び移動可能なプレス部材１３０は、適当な熱伝導率を有する任意適当な材料で構成されるのがよい。これらは、例えばアルミニウム、ステンレス鋼等の金属で構成されるのがよい。変形例として、これらは、繊維強化プラスチック等の複合材料で構成されてもよいし、かかる複合材料と組合わされてもよい。成形プロセス中における型内の２００気圧までの及びそれを超える高圧のため、プレスシステムの全ての部品は、それに応じて設計されなければならない。
【００２７】
上述したように、成形プロセス中のプラスチゾルの膨張は、５％〜２０％であり、この成形プロセス中、高圧が型ツール内に保たれることが重要である。しかしながら、或る環境下では、型ツール内に生じる圧力が、不適当なプラスチゾルの混合又は過剰充填により、極端なレベルに達することがある。１つの実施形態によれば、型ツールは、移動可能な型部材が予め決められた値の型キャビティ２０の容積を充填容積に対して６％〜２０％増加したときに本質的に気密の効果を発揮するように設計され、その後、気密効果は、型キャビティ内の過剰圧力を回避するために低下されるように構成される。変形実施形態によれば、気密効果は、徐々に低下される。更に、型部材のうちの一方は、調節可能な膨張限度を付与するように設計されるのがよい。
【００２８】
図３ａ〜図３ｄは、プレスシステムの１つの実施形態を示し、この実施形態では、プレスベース１２１及びプレストップ５１が、一方の側部に沿ったヒンジ構造２００によって互いに取付けられ、反対側の側部において相互ロック手段２１０によって互いに取付けられている。開示された実施形態では、相互ロック手段２１０は、回転式ロック機構として示されているが、任意適当な相互ロック機構であってもよい。図３ａ〜図３ｄの実施形態では、カウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２２０及び２次圧縮部材２３０を有している。この実施形態によるカウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２２０によるカウンタ圧力の下における型キャビティ２０の最初の拡大に続いて、圧縮ばね２２０及び２次圧縮部材２３０による組合せ力の形態の大きいカウンタ圧力の下における２次的な拡大を可能にするように構成されている。図３ａ〜図３ｄでは、カウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２２０と、ゴム等の可撓性材料の中実部材の形態をなす２次圧縮部材２３０の組合せとして示され、この組合せは、型キャビティの拡大に応答して増大するカウンタ圧力を付与することが可能な手段の任意の組合せの例示である。図４は、図３ａ〜図３ｄの実施形態によるプレスシステム１０における成形プロセスの幾つかのプロセスパラメータの概略的なダイアクグラムである。図４では、型キャビティ２０の拡大が２次的な拡大に到達した時点を、左側の破線で示している。図４に示すように、２次的な拡大の間の圧力Ｐの増大の結果として、容積Ｖの拡大速度が減少している。
【００２９】
図３ｃは、プレスシステム１１のロックを解除する工程を示し、この工程において、力をプレストップ５１の左側に付与し、エンブリオ体１７０を圧縮し、回転式ロック機構２１０を解除し、その後、図３ｄに示すように、プレスシステムを跳ね上げ式に開放する。
【００３０】
図５ａ〜図５ｃは、プレスシステム１２の１つの実施形態を示し、この実施形態では、型キャビティ２０が、プレスベース１２２及び移動可能なプレス部材１３２と一体化されている。型キャビティ２０をプレスシステム１２内に一体化することによって、別個の型ツール６０の取扱いが省略される。開示された実施形態では、プレスベース１２２及び移動可能なプレス部材１３２は、プランジャ式構造として示され、型キャビティ２０は、プレスベース１２２の凹部によって形成され、プレス部材１３２は、型キャビティ２０の上壁を定める相手方のプランジャとして形成されている。上記実施形態の場合のように、プレスベース１２２とプレス部材１３２との間の本質的に密封されたシールを形成するために、それらの間にシール部材が設けられている。
【００３１】
開示された実施形態では、プレス部材１３２は、下側ショルダ２６０によって定められる下位置と、プレス部材１３２の拡大方向の更なる移動を阻止する拡大終了手段２５０によって定められる上位置との間を移動可能であるように構成される。かくして、開示された実施形態では、最終の所定の型キャビティ容積は、拡大終了手段２５０の位置によって設定され、それによって生じるピーク圧力は、型の中に充填されるプラスチゾルの容量に依存する。かくして、型キャビティ２０の容積は、拡大終了手段２５０によって定められ、且つ、使用されるプラスチゾル混合物の種類及びプロセスパラメータに応じて、充填容量の５〜２０％又はそれよりも大きい容積拡大に一致する。
【００３２】
図６は、図５ａ〜図５ｃの実施形態によるプレスシステム１２における、成形プロセスの幾つかのプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。図３ａ〜図３ｄの実施形態と同様、プレスシステム１２のカウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２４０によるカウンタ圧力の下での型キャビティ２０の最初の拡大に続いて、拡大終了手段２５０によって引起こされる大きいカウンタ圧力の下での２次的な拡大を可能にするように構成されている。この図では、圧力ばね２４０は、本質的に線形的に上昇するカウンタ圧力を付与するのに続いて、終了した容積拡大によって引起こされる最大カウンタ圧力を付与するように構成されている。
【００３３】
従って、同じ特性を有する部分発泡ポリマー体を製造することを可能にするするために、全ての部分発泡ポリマー体について、同じ容量のプラスチゾルが型の中に充填されることが非常に重要である。かくして、異なる特性を有する部分発泡ポリマー体は、型の中に充填するプラスチゾルの容量を変えることによって、及び／又は、拡大終了手段２５０の位置を変えて最終の型キャビティ容積を変えることによって形成される。１つの実施形態によれば、拡大終了手段２５０、かくして最終の型キャビティ容積は調節可能である。
【００３４】
図７ａ及び図７ｂは、プレスシステム１３の更に別の実施形態を示し、この実施形態では、型キャビティ２０は、少なくとも部分的に、可撓性壁部材３００によって定められ、可撓性壁部材３００は、型キャビティ２０内のプラスチゾルを、所望のカウンタ圧力を膜表面の上にわたって付与する液圧流体３１０の形態をなすカウンタ圧力手段４０から分離する。図５ａ〜図５ｄの実施形態の場合と同様、この実施形態は、拡大終了手段３２０を有し、拡大終了手段３２０は、可撓性壁部材３００の液圧流体側に位置する剛性の終了部材又は剛性壁を有する。開示された実施形態では、プレスシステム１３は、プレストップ５３及びプレスベース１２３を有し、プレストップ５３及びプレスベース１２３は、クランプ１４０によって強固に相互に連結されている。プレストップ５３は、温度制御手段３０と、可撓性壁部材３００と、流体導管３５０とを有し、流体導管３５０は、可撓性壁部材３００の液圧流体側と、矢印で示す液圧流体源３３０とを接続している。液圧流体３１０によって付与された圧力は、液圧流体源３３０によって供給され且つ制御される。プレスベース１２３は、型キャビティ２０の下側部分を構成し、温度制御手段３０を有している。
【００３５】
図７ｂに示すように、プラスチゾル内の高圧は、圧力流体を可撓性壁部材３００の流体側から導管３５０を介してリザーバ等に押しやり、可撓性壁部材３００を、最終の型キャビティ容積を定める拡大終了手段３２０に当接させる。この実施形態は、複雑な最終形状をもつ部分発泡ポリマー体の製造を可能にし、部分発泡ポリマー体は、後の工程で、更に発泡され且つ硬化され、硬質発泡ポリマー物体になる。
【００３６】
図８に開示する１つの実施形態によれば、液圧流体３１０によって付与されるカウンタ圧力は、圧力制御式リリーフ弁３４０によって制御される。圧力制御式リリーフ弁３４０は、所定の又は制御可能な圧力閾値に到達したときに開くように構成され、そのとき、液圧流体がリリーフ弁３４０からリザーバ３５０に供給される。圧力閾値は静圧であってもよいし、型キャビティ内の圧力を所定スキームに従って制御することができるように制御可能であってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態による部分発泡ポリマー体を成形する方法も提供され、この方法は、発泡剤を含むプラスチゾルを用意する段階と、プラスチゾルを容積可変の型キャビティ内に充填する段階と、プラスチゾルを加熱して発泡剤を活性化させる段階と、型キャビティをカウンタ圧力下で拡大させ、カウンタ圧力を、型の拡大に応じて増大させる段階と、プラスチゾルを所定時間高温に維持し、プラスチゾルをゼラチン化して、部分発泡ポリマー体に変態させる段階と、部分発泡ポリマー体を冷却する段階と、型キャビティを開く段階と、部分発泡ポリマー体を取出す段階と、を有している。
【００３８】
上記方法を、本発明によるプレスシステムによって行ってもよいし、容積可変の型ツールを有する大型プレスシステムで行ってもよい。カウンタ圧力は、例えば液圧システムによって積極的に制御してもよいし、所定の特性をもつカウンタ圧力部材の選択によって受動的に制御してもよい。
【００３９】
上述したように、型キャビティの拡大中、カウンタ圧力を線形的に又は指数関数的に変化させてもよいし、所定の計画に従って変化させてもよい。１つの実施形態によれば、カウンタ圧力をステップ式に増大させる。
【００４０】
１つの実施形態によれば、本発明の方法は、更に、所定容積の拡大後、型キャビティの拡大を終了させる段階を有する。
【００４１】
適当な容積で拡大を終了させることにより、型キャビティ内に圧力を発生させることができ、所望の高圧を達成できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレスシステムに関し、より詳しくは、部分発泡ポリマー体を製造するためのプレスシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、ＰＶＣを主成分とする剛性又は硬質発泡ポリマー材料が、主として造船又は航空機分野におけるサンドイッチ構造内のコア材料として、又は、建築分野における断熱材／防音材として広く用いられている。サンドイッチ構造では、コアは、構造的に更に剛性である２つの材料、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、金属等を分離する。かかるサンドイッチ構造は、従来の単層構造と比較して、多くの利点を有し、かかる利点は、例えば、軽量であること、断熱／防音特性が優れていることである。他の硬質発泡ポリマー材料、例えば発泡ポリウレタン等は、能率的な連続押出し法を使用することによって製造されるけれども、ＰＶＣを主成分とする硬質発泡ポリマー材料の製造は、部分的に発泡した不連続の物体（以下、エンブリオ体（embryo body）という）をプレス機内において高圧下で成形することを含む。引き続いて、エンブリオ体を化学的物理的に処理して、硬質発泡ポリマー材料を得る。
【０００３】
より詳細には、ＰＶＣを主成分とする硬質発泡ポリマー材料の製造プロセスは、粉末（ＰＶＣ及びその他の化合物）と液体物質（特に、イソシアネート）の混合物からなるプラスチゾルペーストを形成することを最初に含む。ペーストを、閉鎖した型キャビティ内に充填し、高圧下で加熱プロセス及びそれに引き続く冷却プロセスを行い、部分的に膨張（発泡）したエンブリオ体を生じさせる。次に、エンブリオ体を、水及び／又はスチームオーブン内で追加の熱処理によって更に膨張（発泡）させる。最終の硬質発泡材料の形成は、材料中に存在するイソシアネート基の加水分解反応の結果であり、引き続いて、化学構造を架橋するポリマーが生じる。
【０００４】
現在、エンブリオ体を製造する方法は、各型に、最終製品中のポリマー含有量よりも過剰な量のペーストを充填することを含む。このため、過剰な量のペーストは、成形プロセス中、型から漏れ出ることが可能である。成形プロセスは、プラスチゾルを、閉鎖した型内で加熱することを含み、それにより、プラスチゾルの熱膨張（発泡）及びその中に溶解している発泡剤の活性化によって、高圧を生じさせる。この膨張（発泡）工程中、過剰な量のペーストは、漏れ出ることが可能である。プラスチゾルは、予め定められた時間、高温に保たれ、それにより、エンブリオ体を型から取出すのに十分に低い温度まで型キャビティを冷却させた後で、プラスチゾルがゼラチン化することが可能である。過剰な量のペーストは、型から離れる製品の約８％の重量に等しい。
【０００５】
過剰なペーストは、型の一番上の縁から出る。ＰＶＣがゼラチン化し、いくらかの発泡剤物質が高温で劣化するので、結果的に、回収できない無駄な材料がある。
【０００６】
特許文献１は、加熱工程中、ペーストが型から逃げる問題を解決し、かかる問題は、加熱工程中に過剰なペーストが供給される２次的な型コンパートメントを設け、少量の過剰なペーストが２次的な型コンパートメントから周囲の無駄材料収集溝内に逃げることを可能にすることによって解決される。この開示された方法によれば、ペーストが１次的な型ツールコンパートメント内の一番上まで充填され、加熱工程中、ペーストが約８％膨張し、過剰なペーストが連結溝によって２次的なコンパートメントに供給される。２次的なコンパートメントは、１次的なコンパートメントの容積の８％よりも僅かに小さい容積を有する。そのため、無駄なペーストの量は、２次的なコンパートメントの容積の約８％まで減少し、これは、１次的なコンパートメントの容積の約０．６４％に等しい。
【０００７】
特許文献２は、独立気泡セル体を熱可塑性マスから製造することに関する。従来技術の問題は、加熱段階中、発泡剤を含有したマスで充たされた型を完全に密封された状態に保つことが事実上不可能であることであるといわれている。この問題の解決策が提案されており、それは、ガスを圧力下でマスの中に溶解させ、マスを完全にゼラチン化した後、型の容量を元の容量の１／５〜２／５だけ拡張させることによる。移動可能なダイを有する型の使用が提案され、発泡剤の分解を遅らせると共にガスを溶解させるために、高い圧力、例えば１５０〜３００気圧（バール）（０．０１５〜０．０３ＭＰａ）を付与することが必要であるといわれている。また、適当な熱可塑性樹脂は、ポリ塩化ビニルを含むということがいわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６３５２４２１号明細書（オリバー・ジアコーマ（Olivier Giacoma）；２０００年２月１５日出願）
【特許文献２】米国特許第２，７６８，４０７号（リンデマン（Lindemann）；１９５０年１２月５日出願）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の欠点を解消する、硬質発泡ポリマーエンブリオ体を製造するための新規なプレスシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、特許請求の範囲の独立項に記載のプレスシステム及び方法により達成される。
【００１１】
全ての材料の製造プロセスにおけるように、硬質発泡ポリマー材料を製造するときにエンブリオ体を成形するための重要なパラメータは、例えば、材料消費、エネルギ消費、ワークフロー（作業の流れ）及び処理時間である。ここに提案するプレスシステムは、これらのパラメータのうちの少なくとも１つに関して、従来技術より優れている。
【００１２】
本発明の実施形態は、従属請求項によって定められる。
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｂ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｃ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｄ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図１ｅ】エンブリオ体を成形する或る段階における、部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステムの概略的な断面図である。
【図２】図１ａ〜図１ｄの実施形態によるプレスシステムにおける成形プロセスの選択されたプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。
【図３ａ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図３ｂ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図３ｃ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図３ｄ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図４】図３ａ〜図３ｄの実施形態によるプレスシステムにおける成形プロセスの選択されたプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。
【図５ａ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図５ｂ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図５ｃ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図６】図５ａ〜図５ｃの実施形態によるプレスシステムにおける成形プロセスの選択されたプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。
【図７ａ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図７ｂ】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図８】プレスシステムの他の実施形態の概略図である。
【図９】本発明による方法全体のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ａ〜図１ｄは、部分発泡ポリマー体を成形する種々の段階における本発明によるプレスシステム１０の概略的な断面図である。１つの実施形態によれば、プレスシステム１０は、容積可変の型キャビティ２０と、温度制御手段３０と、成形中の型キャビティ２０の拡大に対して反対方向に作用するように配置されたカウンタ圧力手段４０とを有し、カウンタ圧力手段４０によって付与される圧力は、型キャビティ２０の拡大に応じて増大するように構成されている。図１ａ〜図１ｄに開示した実施形態では、プレスシステム１０は、更に、プレス構造を有し、プレス構造は、プレスベース１２０と、カウンタ圧力手段４０によって下方に押圧される移動可能なプレス部材１３０を備えたプレストップ５０と、プレスベース１２０と移動可能なプレス部材１３０との間に配置された交換可能な型ツール６０とを有している。プレスベース１２０及びプレストップ５０は、相対移動を阻止するクランプ１４０によって、しっかりと互いに連結されている。
【００１６】
図１ａ〜図１ｄに示す実施形態では、型キャビティ２０は、第１の型部材７０及び第２の型部材８０を有する交換可能な型ツール６０として形成されている。第１の型部材７０の凹部は、型キャビティ２０の容積の一部分を形成し、互いに噛合う横フランジ１００、１１０の間に、シール手段９０嵌められている。図１ａ及び図１ｂから分かるように、第１の型部材７０及び第２の型部材８０は、成形中、互いに対して移動可能であり、シール手段９０は、型キャビティ２０のかかる容積拡大の少なくとも一部分の間、第１の型部材７０と第２の型部材８０との間の本質的に密封されたシールを形成するように構成されている。後で示すように、他の実施形態では、容積可変の型キャビティ２０は、プレスシステム１０の一体部分として形成されてもよいし、他の適当な仕方で形成されてもよい。
【００１７】
温度制御手段３０は、成形プロセス中の型キャビティ２０内のプラスチゾルの温度を有効に制御するように構成されている。最初、部分発泡ポリマー体の形成は、発泡剤を活性化し且つプラスチゾルのゼラチン化を開始させる熱を必要とし、その後、ゼラチン化が或る時点に達すると、成形プロセスによって生じた熱が消費される量を超え、プラスチゾルを、過剰加熱を回避するために冷却しなければならない。このことは、後でより詳細に説明される。１つの実施形態によれば、温度制御手段３０は、水等の加熱／冷却媒体用の導管を有している。変形例として、温度制御手段は、別々の加熱手段及び冷却手段として構成されてもよく、例えば、電気加熱手段と、冷却媒体のための冷却導管である。
【００１８】
図１ａ〜図１ｄに開示した実施形態では、型キャビティ２０は、平らな矩形パネル形状のエンブリオ体を生産するように形成され、成形プロセスの後の段階で、エンブリオ体を更に発泡させ且つ硬化させ、良好な機械的特性を有する硬質ポリマー発泡材料のパネルを形成する。仕上げられる硬質発泡材料の適用例に応じて、型キャビティ２０は、異なる形状のものであり、かかる形状は、例えば、球形、管、円筒形である。
【００１９】
開示された実施形態によれば、交換可能な型ツール６０の第１の型部材７０及び第２の型部材８０はそれぞれ、主壁１４０、１５０を有し、主壁１４０、１５０はそれぞれ、第１のプレス部材１２０及び第２のプレス部材１３０と平行であり且つそれと隣接するように配列されている。第１の型部材７０は、主壁１４０を包囲し且つ本質的に垂直方向に延びる横フランジ１００を有し、第２の型部材８０は、横フランジ１００と噛合う相手方の横フランジ１１０を有し、横フランジ１００と横フランジ１１０の間に、細い隙間が構成され、シール手段９０が細い隙間内に嵌められている。上述したように、第１の型部材７０及びプレスベース１２０をプレス型ベースとして形成し、且つ、第２の型部材８０及び移動可能なプレス部材１３０を移動可能なプレス型部材として形成することによって、交換可能な型ツール６０がプレスシステム１０と一体化されるのがよい。
【００２０】
図１ａ〜図１ｄにおいて、カウンタ圧力手段４０は、螺旋ばね４５の配列によって形成され、螺旋ばね４５は、移動可能なプレス部材１３０を、型キャビティ２０の拡大方向と反対の方向に押す。開示された実施形態において、拡大方向は上向きであるが、プレスシステムは、拡大方向が下向きになるように、又は、上向きと下向きの間の任意の向きになるように設計されてもよい。ばねの配列の形態をなすカウンタ圧力手段４０は、拡大が開始するとき、付与するカウンタ圧力を増大させるが、成形段階中、カウンタ圧力手段４０を積極的に制御することはできない。カウンタ圧力手段４０は、付与される圧力が型の拡大に応答して本質的に線形に又は指数関数的に増大するように構成されるのがよい。カウンタ圧力手段４０は、付与される圧力が拡大の１つ又は２つ以上の時点でステップ式に増大するように構成されてもよい。更に、カウンタ圧力手段４０は、付与される圧力の線形的な増大、指数関数的な増大、又はステップ式の増大の任意適当な組合せが行われるように構成されてもよい。従って、型キャビティの拡大及び型キャビティ内の圧力を、適宜制御することができる。
【００２１】
他の種類の受動的カウンタ圧力手段４０は、増大する制御不可能な力を移動可能な部材１３０に付与する任意の種類の構成を含む。他の実施形態によれば、カウンタ圧力手段４０は、移動可能なプレス部材１３０に付与される力を、拡大プロセス中の予め定められた計画に従って制御することを可能にする構成を有する。制御可能な形式のかかるカウンタ圧力手段４０の１つの例は、液圧プレスシステムであり、この場合、プレスシステム内の液圧を上昇又は下降させることによって、付与される圧力を制御することができる。かかる液圧プレスシステムは、後の説明に従って、圧力制御式リリーフ弁によって制御されるのがよい。
【００２２】
上述したように、図１ａでは、型キャビティ２０は、プラスチゾルで充填されている。エンブリオ体の表面欠陥を回避するために、成形サイクルを開始する前、本質的に全ての空気を型キャビティ２０から排気することが非常に重要である。型キャビティ２０をプラスチゾルで充填するときに第１の型部材１００と第２の型部材１１０の間に捕捉される空気の排気を達成するために、開示された実施形態の第２の型部材１１０（上方の型部材）は、小さい排気開口１６０を有している。排気開口１６０は、空気の通行を許すが、プラスチゾルが型キャビティ２０から逃げることを防止するように形成されている。１つの実施形態によれば、排気開口１６０は、非常に小さいので、プラスチゾル自体は、高粘性により排気開口１６０を閉じ、それにより、少量のプラスチゾルしか型キャビティ２０から漏れ出ない。しかしながら、その他の種類の自動閉鎖式の排気開口を使用してもよく、かかる排気開口は、例えば、弁付きの開口であり、弁付きの開口では、プラスチゾルが弁本体に作用して、開口を閉じる。第１の型部材１００及び第２の型部材１１０からのエンブリオ体の取出しを容易にするために、排気開口１６０は、ゼラチン化されたエンブリオ体が排気開口１６０内に付着することを防止するように形成される。これを回避する１つの仕方は、円錐形状の排気開口１６０を作ることであり、円錐形状は、型キャビティ２０に通じる広い方の端部と、型ツール６０の外側に通じる小さい方の上開口とを有する。図示のように、型ツール６０は、互いに平行なプレス平面を有するプレスシステムで使用されるように構成され、それにより、小さい方の上開口は、移動可能なプレス部材１３０のプレス平面によって覆われ、開口面積が、更に小さくなる。
【００２３】
図２は、図１ａ〜図１ｄの実施形態によるプレスシステム１０における成形プロセスの幾つかのプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。図２の成形プロセスは、閉鎖された型キャビティ２０内のプラスチゾルを加熱（温度制御）する工程を有し、プラスチゾルの熱膨張及びプラスチゾル中に溶解された発泡剤の活性化によって、高圧Ｐを生じさせる。カウンタ圧力手段４０のための適当な特性を選択することによって、型キャビティ２０内の圧力Ｐは、加熱（温度制御）の結果として、カウンタ圧力手段４０によって付与される圧力を超え、それにより、型キャビティ２０の容積Ｖを増大させる。プラスチゾルを、ゼラチン化することを可能にする高温で所定時間保ち、その後、エンブリオ体１７０を型キャビティ２０から取出すことができるのに充分に低い温度まで、型キャビティを冷却する。上述したように、ゼラチン化プロセスは、熱を生じさせ、過剰な加熱を回避するために、冷却が行われなければならない。図２では、温度制御を冷却に切換えた後の短い期間、ゼラチン化プロセスによって生じた熱により、圧力Ｐが上昇し続けることが示されている。最大圧力の時点は、図２において破線で指示されている。同じ理由で、型キャビティ２０の容積は、圧力がその最大値に到達するまで増大し続ける。いったん冷却プロセスが最大圧力時点に到達すると、冷却のプロセスにより、主としてエンブリオ体１７０の負の熱膨張に一致する型キャビティ２０の容積の減少を生じさせる。図１ｂは、型キャビティ２０の容積が最大容積に到達したときのプレスシステム１０を示し、最大容積は、カウンタ圧力手段４０の特性、プラスチゾル混合物の種類、及び使用するプロセスパラメータによって定められる。典型的には、容積拡大は、充填容積の５〜２０％以上に一致する。
【００２４】
図１ｃは、この実施形態によるプレスシステムのロックを解除する工程を示し、この工程において、部分発泡ポリマー体１７０の弾性を利用して、相互連結クランプ部材１４０を解放する。型キャビティ２０内の最終圧力を超える圧縮力を、プレストップ５０に付与し、それにより、カウンタ圧力手段４０及びエンブリオ体１７０を圧縮し、クランプ１４０を引いて、プレスシステム１０のロックを解除する。
【００２５】
図１ｄは、プレストップ５０及び第２の型部材１１０が第１の型部材１００及びプレスベース１２０から持上げられ、それにより、圧縮されたエンブリオ体１７０が内部膨張力によって型ツール６０から飛出し始めたときのプレスシステム１０を示し、図１ｅは、第１の型部材１００から飛出した後の弛緩したエンブリオ体を示す。図１ｂ〜図１ｄでは、第１の型部材１００と第２の型部材１１０との間に生じる相対移動が、図示の目的のために誇張して示されており、このため、フランジ１００の上面と第２の型部材８０の主壁１５０との間に形成される過剰の材料１８０は、除去しなければならない廃棄材料の大きい容積を表している。しかしながら、製造規模(scale)の型ツール６０では、過剰材料１８０は、予め許容された８％の漏れ容積よりも小さい。排気開口１６０は、ゼラチン化されたエンブリオ体の上にニップル１９０を形成するが、ニップル１９０は、過剰材料１８０と一緒に除去される。
【００２６】
第１の型部材７０、第２の型部材８０、プレスベース１２０及び移動可能なプレス部材１３０は、適当な熱伝導率を有する任意適当な材料で構成されるのがよい。これらは、例えばアルミニウム、ステンレス鋼等の金属で構成されるのがよい。変形例として、これらは、繊維強化プラスチック等の複合材料で構成されてもよいし、かかる複合材料と組合わされてもよい。成形プロセス中における型内の２００気圧までの及びそれを超える高圧のため、プレスシステムの全ての部品は、それに応じて設計されなければならない。
【００２７】
上述したように、成形プロセス中のプラスチゾルの膨張は、５％〜２０％であり、この成形プロセス中、高圧が型ツール内に保たれることが重要である。しかしながら、或る環境下では、型ツール内に生じる圧力が、不適当なプラスチゾルの混合又は過剰充填により、極端なレベルに達することがある。１つの実施形態によれば、型ツールは、移動可能な型部材が予め決められた値の型キャビティ２０の容積を充填容積に対して６％〜２０％増加したときに本質的に気密の効果を発揮するように設計され、その後、気密効果は、型キャビティ内の過剰圧力を回避するために低下されるように構成される。変形実施形態によれば、気密効果は、徐々に低下される。更に、型部材のうちの一方は、調節可能な膨張限度を付与するように設計されるのがよい。
【００２８】
図３ａ〜図３ｄは、プレスシステムの１つの実施形態を示し、この実施形態では、プレスベース１２１及びプレストップ５１が、一方の側部に沿ったヒンジ構造２００によって互いに取付けられ、反対側の側部において相互ロック手段２１０によって互いに取付けられている。開示された実施形態では、相互ロック手段２１０は、回転式ロック機構として示されているが、任意適当な相互ロック機構であってもよい。図３ａ〜図３ｄの実施形態では、カウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２２０及び２次圧縮部材２３０を有している。この実施形態によるカウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２２０によるカウンタ圧力の下における型キャビティ２０の最初の拡大に続いて、圧縮ばね２２０及び２次圧縮部材２３０による組合せ力の形態の大きいカウンタ圧力の下における２次的な拡大を可能にするように構成されている。図３ａ〜図３ｄでは、カウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２２０と、ゴム等の可撓性材料の中実部材の形態をなす２次圧縮部材２３０の組合せとして示され、この組合せは、型キャビティの拡大に応答して増大するカウンタ圧力を付与することが可能な手段の任意の組合せの例示である。図４は、図３ａ〜図３ｄの実施形態によるプレスシステム１０における成形プロセスの幾つかのプロセスパラメータの概略的なダイアクグラムである。図４では、型キャビティ２０の拡大が２次的な拡大に到達した時点を、左側の破線で示している。図４に示すように、２次的な拡大の間の圧力Ｐの増大の結果として、容積Ｖの拡大速度が減少している。
【００２９】
図３ｃは、プレスシステム１１のロックを解除する工程を示し、この工程において、力をプレストップ５１の左側に付与し、エンブリオ体１７０を圧縮し、回転式ロック機構２１０を解除し、その後、図３ｄに示すように、プレスシステムを跳ね上げ式に開放する。
【００３０】
図５ａ〜図５ｃは、プレスシステム１２の１つの実施形態を示し、この実施形態では、型キャビティ２０が、プレスベース１２２及び移動可能なプレス部材１３２と一体化されている。型キャビティ２０をプレスシステム１２内に一体化することによって、別個の型ツール６０の取扱いが省略される。開示された実施形態では、プレスベース１２２及び移動可能なプレス部材１３２は、プランジャ式構造として示され、型キャビティ２０は、プレスベース１２２の凹部によって形成され、プレス部材１３２は、型キャビティ２０の上壁を定める相手方のプランジャとして形成されている。上記実施形態の場合のように、プレスベース１２２とプレス部材１３２との間の本質的に密封されたシールを形成するために、それらの間にシール部材が設けられている。
【００３１】
開示された実施形態では、プレス部材１３２は、下側ショルダ２６０によって定められる下位置と、プレス部材１３２の拡大方向の更なる移動を阻止する拡大終了手段２５０によって定められる上位置との間を移動可能であるように構成される。かくして、開示された実施形態では、最終の所定の型キャビティ容積は、拡大終了手段２５０の位置によって設定され、それによって生じるピーク圧力は、型の中に充填されるプラスチゾルの容量に依存する。かくして、型キャビティ２０の容積は、拡大終了手段２５０によって定められ、且つ、使用されるプラスチゾル混合物の種類及びプロセスパラメータに応じて、充填容量の５〜２０％又はそれよりも大きい容積拡大に一致する。
【００３２】
図６は、図５ａ〜図５ｃの実施形態によるプレスシステム１２における、成形プロセスの幾つかのプロセスパラメータの概略的なダイアグラムである。図３ａ〜図３ｄの実施形態と同様、プレスシステム１２のカウンタ圧力手段４０は、圧縮ばね２４０によるカウンタ圧力の下での型キャビティ２０の最初の拡大に続いて、拡大終了手段２５０によって引起こされる大きいカウンタ圧力の下での２次的な拡大を可能にするように構成されている。この図では、圧力ばね２４０は、本質的に線形的に上昇するカウンタ圧力を付与するのに続いて、終了した容積拡大によって引起こされる最大カウンタ圧力を付与するように構成されている。
【００３３】
従って、同じ特性を有する部分発泡ポリマー体を製造することを可能にするするために、全ての部分発泡ポリマー体について、同じ容量のプラスチゾルが型の中に充填されることが非常に重要である。かくして、異なる特性を有する部分発泡ポリマー体は、型の中に充填するプラスチゾルの容量を変えることによって、及び／又は、拡大終了手段２５０の位置を変えて最終の型キャビティ容積を変えることによって形成される。１つの実施形態によれば、拡大終了手段２５０、かくして最終の型キャビティ容積は調節可能である。
【００３４】
図７ａ及び図７ｂは、プレスシステム１３の更に別の実施形態を示し、この実施形態では、型キャビティ２０は、少なくとも部分的に、可撓性壁部材３００によって定められ、可撓性壁部材３００は、型キャビティ２０内のプラスチゾルを、所望のカウンタ圧力を膜表面の上にわたって付与する液圧流体３１０の形態をなすカウンタ圧力手段４０から分離する。図５ａ〜図５ｄの実施形態の場合と同様、この実施形態は、拡大終了手段３２０を有し、拡大終了手段３２０は、可撓性壁部材３００の液圧流体側に位置する剛性の終了部材又は剛性壁を有する。開示された実施形態では、プレスシステム１３は、プレストップ５３及びプレスベース１２３を有し、プレストップ５３及びプレスベース１２３は、クランプ１４０によって強固に相互に連結されている。プレストップ５３は、温度制御手段３０と、可撓性壁部材３００と、流体導管３５０とを有し、流体導管３５０は、可撓性壁部材３００の液圧流体側と、矢印で示す液圧流体源３３０とを接続している。液圧流体３１０によって付与された圧力は、液圧流体源３３０によって供給され且つ制御される。プレスベース１２３は、型キャビティ２０の下側部分を構成し、温度制御手段３０を有している。
【００３５】
図７ｂに示すように、プラスチゾル内の高圧は、圧力流体を可撓性壁部材３００の流体側から導管３５０を介してリザーバ等に押しやり、可撓性壁部材３００を、最終の型キャビティ容積を定める拡大終了手段３２０に当接させる。この実施形態は、複雑な最終形状をもつ部分発泡ポリマー体の製造を可能にし、部分発泡ポリマー体は、後の工程で、更に発泡され且つ硬化され、硬質発泡ポリマー物体になる。
【００３６】
図８に開示する１つの実施形態によれば、液圧流体３１０によって付与されるカウンタ圧力は、圧力制御式リリーフ弁３４０によって制御される。圧力制御式リリーフ弁３４０は、所定の又は制御可能な圧力閾値に到達したときに開くように構成され、そのとき、液圧流体がリリーフ弁３４０からリザーバ３５０に供給される。圧力閾値は静圧であってもよいし、型キャビティ内の圧力を所定スキームに従って制御することができるように制御可能であってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態による部分発泡ポリマー体を成形する方法も提供され、この方法は、発泡剤を含むプラスチゾルを用意する段階と、プラスチゾルを容積可変の型キャビティ内に充填する段階と、プラスチゾルを加熱して発泡剤を活性化させる段階と、型キャビティをカウンタ圧力下で拡大させ、カウンタ圧力を、型の拡大に応じて増大させる段階と、プラスチゾルを所定時間高温に維持し、プラスチゾルをゼラチン化して、部分発泡ポリマー体に変態させる段階と、部分発泡ポリマー体を冷却する段階と、型キャビティを開く段階と、部分発泡ポリマー体を取出す段階と、を有している。
【００３８】
上記方法を、本発明によるプレスシステムによって行ってもよいし、容積可変の型ツールを有する大型プレスシステムで行ってもよい。カウンタ圧力は、例えば液圧システムによって積極的に制御してもよいし、所定の特性をもつカウンタ圧力部材の選択によって受動的に制御してもよい。
【００３９】
上述したように、型キャビティの拡大中、カウンタ圧力を線形的に又は指数関数的に変化させてもよいし、所定の計画に従って変化させてもよい。１つの実施形態によれば、カウンタ圧力をステップ式に増大させる。
【００４０】
１つの実施形態によれば、本発明の方法は、更に、所定容積の拡大後、型キャビティの拡大を終了させる段階を有する。
【００４１】
適当な容積で拡大を終了させることにより、型キャビティ内に圧力を発生させることができ、所望の高圧を達成できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステム（１０、１１、１２、１３、１４）であって、
容積可変の型キャビティ（２０）と、
温度制御手段（３０）と、
成形中の型キャビティの拡大に対して反対方向に作用するように構成されたカウンタ圧力手段（４０）と、を有し、
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型の拡大に応じて増大するように構成される、プレスシステム。
【請求項２】
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型の拡大に対して本質的に線形的に増大する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項３】
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型キャビティの拡大に対して指数関数的に増大する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項４】
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、拡大の１つ又は２つ以上の時点でステップ式に増大する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項５】
更に、前記型キャビティの拡大をその所定の容積で終了させるように構成された拡大終了手段（２５０、３２０）を有する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項６】
前記型キャビティは、剛性壁によって定められ、前記剛性壁の少なくとも１部分が移動可能であり、
前記カウンタ圧力手段は、前記剛性壁の移動可能な少なくとも１部分の拡大方向への移動に対して反対方向に作用し、
前記拡大終了手段は、前記剛性壁の移動可能な少なくとも１部分（１５０、１３２）の拡大方向への更なる移動を阻止する１つ又は２つ以上の停止部材（２５０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項７】
前記型キャビティは剛性壁により形成され、前記剛性壁の少なくとも１部分が移動可能であり、
前記カウンタ圧力手段は、前記剛性壁の移動可能な少なくとも１部分の拡大方向への移動に対して反対方向に作用する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項８】
前記カウンタ圧力手段は、１つ又は２つ以上の圧縮ばね（４５、２２０、２４０）を有する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項９】
前記カウンタ圧力手段は、液圧プレスシステム（３１０）である、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項１０】
液圧流体によって付与されるカウンタ圧力は、圧力制御式リリーフ弁（３４０）によって制御される、請求項１〜９の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項１１】
前記型キャビティの少なくとも一部分は、カウンタ圧力を付与する液圧流体から前記型キャビティを分離する可撓性壁部材（３００）によって定められ、
前記拡大終了手段（３２０）は、可撓性壁の流体側の剛性停止部材又は剛性壁を有する、請求項５に記載のプレスシステム。
【請求項１２】
前記型キャビティは、交換可能な型ツール（６０）によって構成される、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項１３】
前記交換可能な型ツールは、互いに対して直線的に移動可能な第１型部材及び第２型部材（７０、８０）を有し、
前記カウンタ圧力手段は、前記第１型部材及び前記第２型部材の互いに対する移動方向に作用するように構成される、請求項１〜１２の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項１４】
更に、移動可能なプレス部材（１３０、１３２、３００）を備えたプレストップ（５０、５１、５２、５３）と、プレスベース（１２０、１２１、１２２、１２３）と、を有し、前記プレストップ及び前記プレスベースは、プレス形態に互いにロックされる、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項１５】
前記プレストップ及び前記プレスベースは、１つ又は２つ以上のクランプ部材（１４０）によって互いにロックされる、請求項１〜１４の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項１６】
前記前記プレストップ及び前記プレスベースは、その一方の側（２００）に沿ってヒンジ連結され、その反対側において、相互ロック手段（２１０）によって互いにロックされる、請求項１４に記載のプレスシステム。
【請求項１７】
部分発泡ポリマー体を成形する方法であって、
発泡剤を含むプラスチゾルを用意する段階と、
プラスチゾルを容積可変の型キャビティ内に充填する段階と、
プラスチゾルを加熱して発泡剤を活性化させる段階と、
前記型キャビティをカウンタ圧力下で拡大させ、前記カウンタ圧力を、前記型の拡大に応じて増大させる段階と、
プラスチゾルを所定時間高温に維持し、プラスチゾルをゼラチン化して、部分発泡ポリマー体に変態させる段階と、
部分発泡ポリマー体を冷却する段階と、
型キャビティを開く段階と、
部分発泡ポリマー体を取出す段階と、を有する方法。
【請求項１８】
前記型キャビティの拡大中、前記カウンタ圧力を所定の計画に従って変化させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記型キャビティの拡大を、所定容積の拡大後に終了させる段階を有する、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項１】
部分発泡ポリマー体を製造するプレスシステム（１０、１１、１２、１３、１４）であって、
容積可変の型キャビティ（２０）と、
温度制御手段（３０）と、
成形中の型キャビティの拡大に対して反対方向に作用するように構成されたカウンタ圧力手段（４０）と、を有し、
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型の拡大に応じて増大するように構成される、プレスシステム。
【請求項２】
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型の拡大に対して本質的に線形的に増大する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項３】
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、型キャビティの拡大に対して指数関数的に増大する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項４】
前記カウンタ圧力手段によって付与される圧力は、拡大の１つ又は２つ以上の時点でステップ式に増大する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項５】
更に、前記型キャビティの拡大をその所定の容積で終了させるように構成された拡大終了手段（２５０、３２０）を有する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項６】
前記型キャビティは、剛性壁によって定められ、前記剛性壁の少なくとも１部分が移動可能であり、
前記カウンタ圧力手段は、前記剛性壁の移動可能な少なくとも１部分の拡大方向への移動に対して反対方向に作用し、
前記拡大終了手段は、前記剛性壁の移動可能な少なくとも１部分（１５０、１３２）の拡大方向への更なる移動を阻止する１つ又は２つ以上の停止部材（２５０）を有する、請求項１〜５の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項７】
前記型キャビティは剛性壁により形成され、前記剛性壁の少なくとも１部分が移動可能であり、
前記カウンタ圧力手段は、前記剛性壁の移動可能な少なくとも１部分の拡大方向への移動に対して反対方向に作用する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項８】
前記カウンタ圧力手段は、１つ又は２つ以上の圧縮ばね（４５、２２０、２４０）を有する、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項９】
前記カウンタ圧力手段は、液圧プレスシステム（３１０）である、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項１０】
液圧流体によって付与されるカウンタ圧力は、圧力制御式リリーフ弁（３４０）によって制御される、請求項１〜９の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項１１】
前記型キャビティの少なくとも一部分は、カウンタ圧力を付与する液圧流体から前記型キャビティを分離する可撓性壁部材（３００）によって定められ、
前記拡大終了手段（３２０）は、可撓性壁の流体側の剛性停止部材又は剛性壁を有する、請求項５に記載のプレスシステム。
【請求項１２】
前記型キャビティは、交換可能な型ツール（６０）によって構成される、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項１３】
前記交換可能な型ツールは、互いに対して直線的に移動可能な第１型部材及び第２型部材（７０、８０）を有し、
前記カウンタ圧力手段は、前記第１型部材及び前記第２型部材の互いに対する移動方向に作用するように構成される、請求項１〜１２の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項１４】
更に、移動可能なプレス部材（１３０、１３２、３００）を備えたプレストップ（５０、５１、５２、５３）と、プレスベース（１２０、１２１、１２２、１２３）と、を有し、前記プレストップ及び前記プレスベースは、プレス形態に互いにロックされる、請求項１に記載のプレスシステム。
【請求項１５】
前記プレストップ及び前記プレスベースは、１つ又は２つ以上のクランプ部材（１４０）によって互いにロックされる、請求項１〜１４の何れか１項に記載のプレスシステム。
【請求項１６】
前記前記プレストップ及び前記プレスベースは、その一方の側（２００）に沿ってヒンジ連結され、その反対側において、相互ロック手段（２１０）によって互いにロックされる、請求項１４に記載のプレスシステム。
【請求項１７】
部分発泡ポリマー体を成形する方法であって、
発泡剤を含むプラスチゾルを用意する段階と、
プラスチゾルを容積可変の型キャビティ内に充填する段階と、
プラスチゾルを加熱して発泡剤を活性化させる段階と、
前記型キャビティをカウンタ圧力下で拡大させ、前記カウンタ圧力を、前記型の拡大に応じて増大させる段階と、
プラスチゾルを所定時間高温に維持し、プラスチゾルをゼラチン化して、部分発泡ポリマー体に変態させる段階と、
部分発泡ポリマー体を冷却する段階と、
型キャビティを開く段階と、
部分発泡ポリマー体を取出す段階と、を有する方法。
【請求項１８】
前記型キャビティの拡大中、前記カウンタ圧力を所定の計画に従って変化させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記型キャビティの拡大を、所定容積の拡大後に終了させる段階を有する、請求項１７又は１８に記載の方法。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１０−５３６６０３（Ｐ２０１０−５３６６０３Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２０９６１（Ｐ２０１０−５２０９６１）
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００７／０５０５５８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０２２９５４
【国際公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（５０９２３３４６０）ディアブ インターナショナル アクチボラゲット (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２００７／０５０５５８
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０２２９５４
【国際公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【出願人】（５０９２３３４６０）ディアブ インターナショナル アクチボラゲット (2)
【Ｆターム（参考）】
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