段階的成形による押出ポリマーフォームプロセス
発泡性ポリマー組成物を、成形ダイを通して押出し、その発泡性ポリマー組成物を、少なくとも２つの拘束区画（第一の拘束区画は、対峙する本質的に平行な成形プレートを有し、第二の拘束区画は、第一の拘束区画よりも更に離れて間隔を空けている成形プレートを有する）を通して移動させ、少なくとも２つの拘束区画によってその厚さ次元内で拘束されるように、前記発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させることにより、押出してポリマーフォームを製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
クロスリファレンス記述
本件特許出願は、２００９年３月４日出願の米国仮特許出願第６１／１５７，２１７号（その全内容を参照により本明細書に含める）の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は押出ポリマーフォームの製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
ポリマーフォームを製造する押出プロセスは３つの基本的工程、即ち（１）発泡性ポリマー組成物を、押出機内に、初期圧力及び温度で用意する工程、（２）この発泡性ポリマー組成物を、より低い圧力のゾーンの中に吐出する工程並びに（３）この発泡性ポリマー組成物をポリマーフォームに膨張（又は発泡）させる（expand）工程を含む。この第三の工程は、膨張している発泡性ポリマー組成物への制約有り又は無しで起こり得る。このような一般的なプロセスは多くの種類の押出ポリマーフォームのために良く作動するが、フォーム膨張への制御を殆ど提供しない。従って、大きい厚さ膨張比を必要とする押出ポリマーフォームを製造するときには、不均質なフォーム特性が発生する。密度及び圧縮強度に於ける重要な不均質性は、しばしば、典型的な押出プロセスによって製造されたときに、押出ポリマーフォームの厚さ次元に沿って現れる。これらの不均質性は、膨張しているフォームが、その厚さ寸法内の３０：１又はそれ以上の膨張比を受けるとき,明らかになる。それにもかかわらず、３０：１以上の膨張比は、低密度及び／又は厚手ポリマーフォーム、例えば１００ミリメートル又はそれ以上の厚さを有するフォームを製造するために望ましい。
【０００４】
厚さ次元（thickness dimension）に沿った本質的に均一な密度及び圧縮強度も有しながら、３０：１を超える厚さ膨張比を有するポリマーフォームを直接的に製造するためのプロセスを確認することが、望ましく、押出ポリマーフォームの技術を推進するであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フォームの厚さ次元に沿った本質的に均一な密度及び圧縮強度も有しながら、３０対１を超える厚さ膨張比（thickness expansion ratio）を有するポリマーフォームを直接的に製造するプロセスを提供するのに必要な問題点を解決することによって,押出ポリマーフォームの技術を推進する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の面に於いて、本発明は、下記の工程：
（ａ）発泡剤と軟化温度を有するポリマー成分を含むポリマーマトリックスを含んでなる発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、前記ポリマー成分の軟化温度を超える初期温度及び前記発泡性ポリマー組成物の発泡を不可能にするのに充分に高い初期圧力で用意する工程、
（ｂ）前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に、前記初期圧力よりも低い圧力で大気中に押出し、そして前記発泡性ポリマー組成物の軟化点よりも低い温度にまで冷却させる前に前記発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させる工程を含んでなり、
ここで、工程（ｂ）において、軟化点よりも低い温度に冷却する前に、前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に沿って少なくとも２個の逐次的拘束区画を与える対峙成形プレート（ここで各拘束区画内のこの成形プレートは、前記発泡性ポリマー組成物の膨張を、厚さ次元内に制限する本質的に平行な拘束壁を含む）を通して移動且つ接触させながら、少なくとも３０：１の厚さ膨張比で膨張させ、そして押出機に最も近い拘束区画が、第二の拘束区画を規定する平行壁の間隔よりも小さい厚さ次元内の間隔を規定する、本質的に平行な壁を有する、ポリマーフォームの押出プロセスである。
【０００７】
本発明の態様は、更に、下記の特徴、即ち、成形プレート（forming plate）の任意の成形壁（forming wall）の間の最大間隔（spacing）が、少なくとも１０ｃｍであり；ポリマーマトリックスが、少なくとも１種のポリマーを含み、そしてポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超が、ポリスチレンホモポリマー及びポリスチレンコポリマーからなる群から選択され；ポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超がポリスチレンホモポリマー及びスチレン−アクリロニトリルコポリマーからなる群から選択され；ポリマーマトリックス中のポリマーの５０重量％超がポリスチレンホモポリマーであり；発泡剤（blowing agent）が二酸化炭素を含んでなり、；発泡剤が二酸化炭素並びにイソブタン及び水の少なくとも１種を含み；１つの拘束区画（constraining section）の少なくとも１つの拘束壁（constraining wall）が逐次的拘束区画の拘束壁と連続しており；１つの拘束区画の拘束壁が、逐次的拘束区画（sequential constraining section）の拘束壁とは区別される、並びに拘束区画の少なくとも１つの、少なくとも１つの拘束壁が温度制御される、任意の一つ又は一つより多い任意の組合せを含むことができる。
【０００８】
本発明のプロセスは、均一な密度及び圧縮強度を有する、低密度で厚肉の押出ポリマーフォームを効率的に製造するのに有用である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
全ての範囲は他の方法で示されない限り端点を含む。
【００１０】
「及び／又は」は、「及び又は代替として」を意味する。
【００１１】
ＡＳＴＭは米国材料試験協会を指す。ＩＳＯは国際標準化機構を指す。ＥＮは欧州標準を指す。ＡＳＴＭ、ＩＳＯ及びＥＮ試験方法は、試験方法番号のハイフンでつながれた添数中の年の試験方法又はハイフンでつながれた添数が存在しない場合には、本件明細書の優先日前に公開された最近の方法を指す。
【００１２】
押出ポリマーフォームは少なくとも１つの主表面を有する。押出ポリマーフォームの主表面は、フォームの任意の表面の最高平面表面積に等しい平面表面積を有する、押出ポリマーフォームの表面である。平面表面積は、表面内の頂及び谷（peaks and valleys）を無視するように、平面上に投影されたときの表面積である。ポリマーフォームは、１つより多い主表面を有することができる。円形又は楕円形断面を有する押出ポリマーフォームは１つのみの表面を有し、これはフォームの主表面の欠如による。
【００１３】
押出ポリマーフォームを参照するとき、厚さ、幅及び長さは、押出ポリマーフォームの３つの相互に直交する次元（又は寸法）を指す。押出ポリマーフォームは、押出方向で、発泡ダイ（押出ダイ）を通って押出機から出る。長さは、フォームの押出方向に対して平行に伸びている押出ポリマーフォームの寸法である。厚さ及び幅は、互いに対して垂直に伸びており、長さに対して相互に垂直に伸びている。厚さは、幅寸法と等しいか又は幅寸法よりも小さい。フォームの厚さは、フォームの主表面に対して垂直に伸びている。
【００１４】
本発明は、フォームの厚さ次元に沿った、本質的に均一な密度及び本質的に均一な圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを提供する。厚さ次元に対して垂直である１０〜１２ｍｍ厚の層に切断する（即ち、各層内の長さ及び幅を維持する）ことによって、フォームの厚さ次元に沿った押出ポリマーフォームの密度プロフィールを決定する。各層についての密度を、ＩＳＯ８４５−９５の方法に従って測定する。層の全部についての密度値の組合せは、フォームについての厚さ寸法に沿った密度プロフィールを表す。層の間の密度における偏差は、厚さ次元に沿った偏差を表す。押出ポリマーフォームは、最大密度と最小密度との平均密度からの、任意の１つの層の密度の差が、最大密度と最小密度との平均密度の、５％よりも小さい、好ましくは４％又はそれ以下、なお更に好ましくは３％又はそれ以下である場合、その厚さ次元に沿った本質的に均一な密度プロフィールを有する。
【００１５】
厚さ次元内の圧縮強度を、それぞれの層についてＥＮ−８２６の方法に従って、１５ｍｍ厚の層を使用し、厚さ次元（１５ｍｍ寸法）内の圧縮強度を測定する以外は、密度プロフィールと同様の方法で決定する。層の全部についての圧縮強度値の組合せは、フォームについての厚さ次元に沿った圧縮強度プロフィールを表す。層の間の圧縮強度における偏差は厚さ次元に沿った偏差を表す。押出ポリマーフォームは、最大圧縮強度を有する層と最小圧縮強度を有する層との平均圧縮強度からの、任意の１つの層の圧縮強度の差が、最大圧縮強度と最小圧縮強度との平均圧縮強度の、１０％よりも小さい、好ましくは９％又はそれ以下、なお更に好ましくは９％未満の場合、その厚さ次元に沿った本質的に均一な圧縮強度プロフィールを有する。
【００１６】
本発明のプロセスは、押出ポリマーフォームを製造する押出プロセスの一般的な工程、即ち、（１）ポリマーマトリックス及び発泡剤を含む発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、初期圧力及び温度で用意する工程、（２）この発泡性ポリマー組成物を、初期圧力よりも低い圧力のゾーンの中に押出す工程並びに（３）この発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させる工程を含む押出プロセスである。このプロセスにおいて、発泡性ポリマー組成物は、工程（３）において、少なくとも３０対１の厚さ膨張比まで膨張する。工程（３）内での膨張は、特定の形状のものである成形プレートの拘束内で起こり、驚くべきことに、ポリマーフォームの厚さの全体に亘って、低い密度並びに本質的に均一な密度及び本質的に均一な圧縮強度を有するポリマーフォームを製造する。
【００１７】
前記発泡性ポリマー組成物のポリマーマトリックスは、発泡性ポリマー組成物中のポリマーの全てを含むポリマー成分を含む。このポリマー成分は、１種のポリマー又は１つより多いポリマーの組合せを含むことができる。望ましくは、アルケニル芳香族ポリマーが、ポリマー成分の合計重量の８０重量％（重量％）又はそれ以上を占め、９０重量％又はそれ以上、そして１００重量％を占めることもできる。好ましくは、アルケニル芳香族ポリマーはスチレンホモポリマー及びコポリマーからなる群から選択される。特に望ましいスチレンコポリマーには、スチレン−アクリロニトリルコポリマーが含まれる。一つの特に望ましい態様において、スチレンホモポリマーは、ポリマーマトリックス中のポリマー（即ちポリマー成分）の合計重量の、５０重量％又はそれ以上、好ましくは７５重量％又はそれ以上、なお更に好ましくは８５重量％又はそれ以上を占め、１００重量％又はそれ以下（１００重量％を含む）を占めることができる。
【００１８】
ポリマーマトリックスは、更に、ポリマーフォーム中で一般的な添加剤を含んでいてよい。適切な添加剤の例には、下記のもの、即ち、赤外減衰剤（例えばカーボンブラック、グラファイト、金属フレーク、二酸化チタン）；クレー、例えば天然吸収クレー（例えばカオリナイト及びモンモリロナイト）及び合成クレー；核生成剤（例えばタルク及びケイ酸マグネシウム）；難燃剤（例えば臭素化難燃剤、例えばヘキサブロモシクロドデカン及び臭素化ポリマー、リン難燃剤、例えばリン酸トリフェニル並びに相乗作用剤（synergist）、例えばジクミル及びポリクミルを含有していてよい難燃剤パッケージ）；滑剤（例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム及び脂肪酸エステル）並びに酸スカベンジャー（例えば酸化マグネシウム及びピロリン酸四ナトリウム）の、何れか１種又はそれ以上の任意の組合せが含まれる。
【００１９】
発泡性ポリマー組成物の発泡剤は押出プロセスによってポリマーフォームを製造するのに適している、任意の現在公知の又は更に発見されるべき発泡剤組成物であってよい。適切な発泡剤には、下記のもの、即ち無機ガス、例えば二酸化炭素、アルゴン、窒素及び空気；有機発泡剤、例えば水、メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロブタン及びシクロペンタンを含む、炭素数１〜９の脂肪族及び環式炭化水素；好ましくは塩素を含有しない、炭素数１〜５の完全に及び部分的にハロゲン化されたアルカン及びアルケン（例えばジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペルフルオロメタン、フッ化エチル（ＨＦＣ−１６１）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、ペルフルオロエタン、２，２−ジフルオロプロパン（ＨＦＣ−２７２ｆｂ）、１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＦＣ−２６３ｆｂ）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）及び１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ））；炭素数１〜５の脂肪族アルコール、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール及びイソプロパノール；カルボニル含有化合物、例えばアセトン、２−ブタノン及びアセトアルデヒド；エーテル含有化合物、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル；カルボキシレート化合物、例えばギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル；カルボン酸並びに化学発泡剤、例えばアゾジカルボンアミド、アゾジイソブチロニトリル、ベンゼンスルホヒドラジド、４，４−オキシベンゼンスルホニルセミカルバジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、アゾジカルボン酸バリウム、Ｎ，Ｎ′−ジメチル−Ｎ，Ｎ′−ジニトロソテレフタルアミド、トリヒドラジノトリアジン及び重炭酸ナトリウムの、何れか１種又はそれ以上の任意の組合せが含まれる。
【００２０】
１種の特に望ましい発泡剤は、任意的に、イソブタン、水又はイソブタン及び水の両方との組合せである、二酸化炭素である。好ましくは、この発泡剤は、合計発泡剤重量基準の重量％で、４０〜１００重量％の範囲内の二酸化炭素、０〜６０重量％の範囲内のイソブタン及び０〜２０重量％の範囲内の水を含有している。
【００２１】
発泡性ポリマー組成物のポリマー成分は軟化温度を有する。
【００２２】
前記ポリマーが全て半結晶性（semi-crystalline）であるポリマー成分についての「軟化温度」（Ｔs）は、このポリマー成分についての溶融温度である。半結晶性ポリマーについての「溶融温度」（Ｔm）は、特定の加熱速度で結晶化ポリマーを加熱する際の、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定されたときの、結晶相から溶融相への変化の経過の中途の温度である。ＡＳＴＭ方法Ｅ７９４−０６のＤＳＣ手順に従って、半結晶性ポリマーについてのＴmを決定する。１０セルシウス度（℃）／分の加熱速度を使用して、Ｔmを決定する。ポリマー成分が、混和性ポリマーのみを含有し、そのＤＳＣ曲線に於いて、唯一の結晶相から溶融相への変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴmは、相変化の経過の中途の温度である。非混和性ポリマーの存在のために、ＤＳＣ曲線において、複数の結晶相から溶融相への変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴmは連続相ポリマーのＴmである。１種より多いポリマーが連続的であり、これらが混和性でない場合、ポリマー成分についてのＴmは連続相ポリマーの最高Ｔmである。
【００２３】
前記ポリマーが無定形であるポリマー成分についての軟化温度は、そのポリマー成分のガラス転移温度である。ポリマー成分についての「ガラス転移温度」（Ｔg）は、ＡＳＴＭ Ｅ１３５６−０３の手順に従って、ＤＳＣにより決定される。ポリマー成分が、混和性ポリマーのみを含有し、そのＤＳＣ曲線に於いて、唯一のガラス転移相変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴgは、相変化の経過の中途の温度である。非混和性無定形ポリマーの存在のために、ＤＳＣ曲線において、複数のガラス転移相変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴgは連続相ポリマーのＴgである。１種より多い無定形ポリマーが連続的であり、これらが混和性でない場合、ポリマー成分についてのＴgは連続相ポリマーの最高Ｔgである。
【００２４】
ポリマー成分が、半結晶性ポリマーと無定形ポリマーとの組合せを含有する場合、ポリマー成分の軟化温度は連続相ポリマー成分の軟化温度である。半結晶性ポリマー相と無定形ポリマー相とが共連続的である場合、この組合せの軟化温度は二つの相のより高い軟化温度である。
【００２５】
発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、ポリマー成分についての軟化温度よりも高い初期温度及び発泡を不可能にする初期圧力で用意する。広い意味で、本発明は、発泡性ポリマー組成物を押出機中に用意する方法とは無関係である。発泡性ポリマー組成物を押出機内に用意する方法は本発明の好ましい態様の一部であってよい。
【００２６】
下記の特定の成形プレートに適応できる任意の押出プロセスが本発明中に組み入れるために適している。従って、発泡性ポリマー組成物を、押出機中に、初期温度及び初期圧力で用意するための、多数の可能性のある方法が存在する。一つの一般的な手順は、ペレット化された形状にあるポリマーを、ポリマーペレットを、押出機内でポリマーを混合するのに充分に軟化させるために充分な温度の押出機中に供給することである。添加剤は、ポリマーペレット中に含有させること、ペレットと共に押出機中に添加すること又はポリマーペレットの添加から下流で、押出機に添加することができる。発泡剤は、ポリマーの添加から下流で、１種又はそれ以上の発泡剤を、押出機内の軟化したポリマー中に、初期圧力以上である圧力で注入することによって、軟化したポリマーに添加することが一般的である。次いで、押出機によって、発泡剤（単数又は複数）を軟化したポリマーの中に混合することができる。発泡剤は、また、ポリマーペレット中に存在させ、その後、このペレットを押出機に添加することもできる。典型的には、このような発泡剤は、ポリマー中に存在する化学発泡剤である。
【００２７】
本発明のプロセスは、発泡性ポリマー組成物を、押出機から、初期圧力よりも低い圧力の環境に押出し、次いで、発泡性ポリマー組成物をポリマーフォームに膨張させることを必要とする。この発泡性ポリマー組成物は、より低い圧力の環境中に押し出されるまで、ポリマー成分の軟化温度よりも高い温度で止まっているが、押出しの前に加熱又は冷却することができる。発泡性ポリマー組成物を、押出機から、発泡ダイに通して大気圧の中に押出すことが一般的である。発泡ダイは、フォームが通過し、得られるポリマーフォームの一般的形状を規定する出口開口を有する。発泡ダイ出口開口は、長方形、正方形、円形、楕円形又は非対称形状をも含む任意の形状を有することもできる。発泡ダイは、複数の出口開口を有し、発泡性ポリマー組成物が、複数のストランド、複数のシート又は形状の任意の組合せとして発泡ダイから出るようにすることができる。
【００２８】
発泡性組成物はそれが膨張するとき冷却する。冷却は、冷却媒体（例えば急冷した空気若しくは冷却されたプレートとの接触）又はアニーリング媒体（例えば暖めた空気若しくは温めたプレートとの接触）の積極的な適用の有り又は無しで起こり得る。しばしば、冷却は、冷却媒体の積極的な適用無しで起こる。発泡性ポリマー組成物を冷却するとき、それは最終ポリマーフォームに寸法的に安定化する。
【００２９】
本発明の驚くべき結果は、発泡性ポリマー組成物の段階的、又は段々の、膨張に於いて、得られるポリマーフォームの厚さ次元内に制御するために、成形プレートを使用することに起因する。発泡性ポリマー組成物が膨張するとき、この膨張は、最初に、厚さ次元内で膨張している発泡性組成物の対峙側（opposing side）上の最初の成形プレートによって、厚さ次元内に拘束される。最初の成形プレートは、互いから又はそれがその押出方向内で動くとき、それを通って膨張している発泡性ポリマー組成物が移動する、単一若しくはモジュール構造物（例えばチューブ、トンネル又は「Ｃ」字形チャンネル）の一部から独立であってよい。最初の成形プレートは、発泡性ポリマー組成物と接触し、互いに対して本質的に平行であり、押出方向に対して本質的に平行である、対峙成形壁（最初の成形壁）を有する。「本質的に平行」は、成形壁上の任意の２つの点で、２つの成形壁の間の距離が等しいか又はより小さい距離がより大きい距離の５％以内であることを意味する。最初の成形壁は、互いから、発泡ダイの出口開口の高さの１０〜４０倍の範囲内にある最初の距離ほど離れて間隔を空けている。好ましくは、最初の成形壁は、押出方向に沿った距離の間、更に好ましくは５０ｍｍ〜３００ｍｍの間、互いに対して本質的に平行なままである。
【００３０】
膨張している発泡性ポリマー組成物は、最初の成形プレートを通過し、次いで、得られるポリマーフォームの厚さ次元内に、発泡性ポリマー組成物の膨張を拘束する対峙成形壁（第二の成形壁）有する、成形プレート（第二の成形プレート）の第二の組を通過して、押出方向に進む。第二の成形壁は、最初の成形壁よりも更に離れて間隔を空けており、望ましくは、必須ではないが、互い及び押出方向に対して本質的に平行である。第二の成形壁は、好ましくは１００〜１５００ｍｍの範囲内である押出方向内の長さを有する。第二の成形壁の間の間隔は、任意の２点で、２．５又はそれ以下の係数、好ましくは２又はそれ以下の係数、なお更に好ましくは１．５又はそれ以下の係数だけ異なっていてよい。第二の成形壁が、本質的に平行でない場合、ポリマーフォームがそれらの間から出るそれらの間の間隔は、ポリマーフォームがそれらの間の間隔に入る間隔よりも大きくなくてはならない。ポリマーフォームがそれらの間の間隔に入る第二の成形壁の間の間隔は、望ましくは最初の成形壁の間の最大間隔の１．０１〜２倍である。最初の成形プレートでのように、第二の成形プレートは、互いから又はそれがその押出方向内で動くとき、それを通って膨張している発泡性ポリマー組成体が移動する、単一若しくはモジュール構造体の一部から独立であってよい。
【００３１】
第二の成形プレートの一方又は両方は、２個の逐次拘束区画の拘束壁が連続であるような、最初の成形プレートの一方又は両方を有する連続構造体であってよい。例えば、材料の単一の平らなシートは押出次元に沿って伸び、最初の成形プレートの一方及び第二の成形プレートの一方として機能することができる。別の態様に於いて、単一の材料は、押出寸法内の距離のために材料の平らなシートとして伸び、次いで、最初の及び第二の成形プレートとして機能する２個の平らな区画を有する、他の距離ほど伸びている他の平らな区画が続いている曲がった部分を有することができる。逐次的拘束区画の成形プレートは、互いから独立で、別個であってよい。膨張している発泡性ポリマー組成物の押出方向に沿って２個の成形プレート及び成形プレート壁の任意の組合せ及びこれらを構成する方法は、プレートを構成する方法が、成形プレートの単なる存在及び連続よりも重要ではない場合、本発明の範囲内である。
【００３２】
成形プレート壁の間のそれぞれの間隔は、ポリマーフォームの厚さ次元内に発泡性ポリマー組成物の膨張を制限する拘束区画として機能する。膨張を有効に拘束するために、成形壁は、膨張している発泡性組成物の幅全体と接触するように充分に広い。
【００３３】
本発明のプロセスは、少なくとも２つの拘束区画を形成する成形プレートを含み、なお、このプロセスは、２つより多い拘束区画を形成する成形プレートを有することができる。拘束区画の数を増加させることによって、発泡性ポリマー組成物の膨張へのより良い制御がもたらされ、所望のフォーム厚さが増加するとき、特に、所望のフォーム厚さが１４０ｍｍを超えるとき望ましい。例えば、本発明プロセスは、最初の成形プレートと第二の成形プレートとの間に存在する、本質的に平行な成形壁を有する成形プレートを含むことができる。最初の成形プレートと第二の成形プレートとの間に存在する成形プレートは、最初の成形プレートの間の最大距離の５％以内の距離離れて間隔を空けている本質的に平行な成形壁を有する。追加の成形プレートが、第二の成形プレートの後に存在してよく、本質的に平行であるか又は平行でなくてよい。
【００３４】
最初の成形プレートは、発泡ダイに直接的に隣接していてよく、若しくは発泡ダイに接触していてよく、又は発泡ダイから離れて間隔を空けていてもよい。最初の成形プレートは、最初の成形プレートの長さの２５％に等しい、発泡ダイからの距離内に存在する。発泡ダイから離れて間隔が空けられている場合、望ましくは、最初の発泡壁の間の間隔は発泡ダイ出口開口の高さよりも大きい。望ましくは、最初の成形プレートが、発泡ダイに直接的に隣接していないか、又は発泡ダイと接触状態にない場合、非平行プレートの短い（長さが１０〜１００ｍｍ）区画が、発泡ダイと最初の成形プレートとの間に存在する。これらの非平行プレートの短い区画は、コネクター区画であり、それらの短い長さのために、成形プレートとは考えられない。これらのコネクター区画は、望ましくは膨張している発泡性組成物を、ダイ出口開口から、最初の拘束壁の間の間隔の中に向ける。
【００３５】
成形プレートの任意の組（set）は、成形プレートの先行する組及び次の組に直接的に隣接するか、これらと接触状態にあるか又はこれらから離れて間隔を空けていてよい。成形プレートの一組が、成形プレートの先行する組又は次の組から離れて設置されている場合、成形プレートの２つの組の間に、発泡性ポリマー組成物を向ける、非平行プレートのコネクター区画が存在する。
【００３６】
成形プレート、成形壁及びコネクター区画は、任意の材料からも作ることができるが、好ましくは膨張している発泡性ポリマー組成物との最小の摩擦力を作る材料及び表面組織から作られる。拘束壁はフッ素ポリマー樹脂、スチール、アルミニウムからなっていてよく、溝形成、マイクロピーニング（micropeening）、エッチング及び波形化のような表面組織を含むことができる。拘束は、所望により厚さ次元に加えて他の次元に於いて、所望される程度まで、発泡性ポリマー組成物の膨張を抑制するための拘束壁によって適用することもできる。
【００３７】
１つ又は１つより多い拘束区画内の１つ又は１つより多い拘束壁は、熱的に制御可能である。熱的に制御可能な拘束壁は、加熱若しくは冷却することができ又は所望の温度に加熱若しくは冷却される選択を有することができる。
【００３８】
成形プレート及び拘束壁は、望ましくは、発泡性ポリマー組成物が、３０対１（３０：１）又はそれ以上、好ましくは３５：１又はそれ以上、なお更に好ましくは４０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有するポリマーフォームに膨張することができるように設計される。フォームの厚さ膨張比は、ポリマーフォームの厚さ÷フォームの厚さ次元内の発泡ダイ出口開口の寸法（即ち発泡性ポリマー組成物が発泡ダイから出るときのその厚さ）である。このような大きい厚さ膨張比は密度に於ける著しい減少及び低密度ポリマーフォームに関係している。
【００３９】
本発明のプロセスを使用することなく、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比で製造されたフォームは、それらの厚さに沿った不均一な密度プロフィール及びそれらの厚さに沿った不均一な圧縮強度プロフィールと言う欠点を有する傾向がある。理論によって結びつけられることなく、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有するフォームは、現在、フォームの厚さ次元に沿って発生する圧力低下勾配のために、厚さ次元内の不均一な密度プロフィール及び圧縮強度プロフィールと言う欠点を有する傾向がある。この圧力低下勾配は、泡形成フォーム気泡の不均一な膨張を起こす。その結果、表面に近いフォームの部分は、フォームの中心又はコアに近いフォームの部分よりも多く膨張する。
【００４０】
驚くべきことに、本発明のプロセスは、同時に３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有しながら、厚さ次元に沿った本質的に均一な密度プロフィール及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。同様に、本発明は、厚さ次元に沿った本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。本発明のプロセスによって製造された押出ポリマーフォームの厚さは、成形壁が、発泡性ポリマー組成物と接触し、発泡性ポリマー組成物が押出ポリマーフォームになるときに厚さ次元内の膨張を拘束することを想起して、少なくとも成形壁の最大間隔でのように大きい。一つの望ましい態様に於いて、成形壁の間の最大間隔は、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さを有するポリマーフォームを製造するために、１０ｃｍ又はそれ以上である。
【００４１】
なお更に驚くべきことに、本発明のプロセスは、高品質の表面外観をも有しながら、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さ又は３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比と１０ｃｍ又はそれ以上の厚さとの両方を有する押出ポリマーフォームを製造することができる。フォームの主表面上に中心が置かれ、フォームの幅の８０％まで伸びている、フォームの任意の主表面の任意の２００平方ｃｍ部分の、９８％又はそれ以上、好ましくは９９％又はそれ以上、最も好ましくは１００％が、欠陥を有しない場合、フォームは「高品質の表面外観」を有する。「欠陥（defect）」は、ポリマーフォームの主表面を通って、フォームの１つより多い気泡への接近を与える、ポリマーの不連続性である。欠陥は、発泡ダイから直接的に現れ、発泡ダイの後でフォームの中に導入された、意図的に刻まれた溝又はスライスとは区別される。
【００４２】
本発明のプロセスは、押出ポリマーフォームが３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有するという条件で、ほぼ任意の厚さのフォームの厚さ次元内で本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。しかしながら、特に困難なことは、本発明のプロセスが達成することができる、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比をも有する、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さを有する押出ポリマーフォームの製造である。
【００４３】
なお更なる困難なことは、断面積が大きくなるとき、フォームの厚さ次元内で本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することである。本発明のプロセスは、３００平方ｃｍ又はそれ以上の断面積も有する、フォームの厚さ次元内で本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。
【００４４】
本発明によって製造された好ましい押出ポリマーフォームは、ＡＳＴＭ方法Ｄ−３５７６によって決定されたときに、０．１ｍｍ又はそれ以上、更に好ましくは０．２５ｍｍ又はそれ以上、なお更に好ましくは０．５ｍｍ又はそれ以上の平均気泡サイズを有し、好ましくは１．５ｍｍ又はそれ以下の気泡サイズを有する。
【００４５】
本発明によって製造された押出ポリマーフォームは、単モード気泡サイズ分布又は多モード（例えばバイモダール（bimodale））の気泡サイズ分布を有することができる。本発明の押出ポリマーフォームは、望ましくは断熱特性を最適化するために、単モード気泡サイズ分布を有する。押出ポリマーフォームは、（最も近い０．０２ｍｍまで丸められた）気泡サイズ対気泡の数が単一のピークを示す場合、単モード気泡サイズ分布を有する。「ピーク」は、その前及び後の両方で、より低いｙ軸値を有する少なくとも３つの点を有し、プロットのｘ軸に沿って進み、その後、より高いｙ軸値を有する点が存在する、プロットの点である。（プロットのｘ軸に沿って進む）プラトー（plateau）の何れかの側上の点が、プラトーを構成する点よりも低いｙ軸値を有するとの条件で、ピークは、等しいｙ軸値の１つより多い点（プラトー）を含んでいてよい。プロットは、押出ポリマーフォームの完全な断面からランダムに選択された少なくとも１００個の気泡（cell）のキャラクタリゼーションを含有していなくてはならない。与えられた気泡について、気泡サイズとして、最大気泡直径と最小気泡直径との平均を使用する。
【００４６】
本発明のプロセスを使用して製造された押出ポリマーフォームは、殆ど球形の気泡又は球形の気泡さえ有することができる。殆ど球形の気泡は、１．５よりも小さい最大アスペクト比（即ち最大直径÷最小直径）を有する。球形の気泡は、０．９〜１．０の範囲内の最大アスペクト比を有する。ポリマーフォームの少なくとも１００個の気泡の断面視野を検査することによって、押出ポリマーフォームが、殆ど球形の気泡又は球形の気泡を有するかどうかを決定する。それらの気泡が球形又は殆ど球形である単モード気泡サイズを有するポリマーフォームは、圧縮強度が測定されるフォーム寸法に無関係に、均一であるか又は殆ど均一である傾向がある、より大きい圧縮強度値を経験する。
【００４７】
本発明によって製造されたフォームは、望ましくは６０キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ3）又はそれ以下、好ましくは４５ｋｇ／ｍ3又はそれ以下、なお更に好ましくは３６ｋｇ／ｍ3又はそれ以下の密度を有する。典型的には、本発明によって製造されたフォームは、取扱いのために十分な機械的保持性を達成するために、１０ｋｇ／ｍ3又はそれ以上の密度を有する。
【実施例】
【００４８】
下記の実施例は、本発明の態様を更に例示するために機能する。
【００４９】
実施例１
押出機内で、ポリスチレンホモポリマー（１４５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量）、二酸化炭素３．６重量部及びイソブタン１．０重量部の均一なブレンドを含む発泡性ポリマー組成物を、２１５℃及び１８４バールで用意することによって、ポリスチレンホモポリマーの押出ポリスチレンフォームを製造する。重量部は、ポリスチレンホモポリマー１００重量部に対するものである。この発泡性ポリマー組成物を、１１７℃まで冷却し、二次成形ダイに通して８９バールの圧力で押出す。このダイは、高さ２．４４ｍｍ及び幅２４５ｍｍの出口開口寸法を有する。
【００５０】
上記発泡性ポリマー組成物は、二次成形ダイを通って、それが膨張し始めたとき、第一の拘束区画中に進む。４７ｍｍほど離れて間隔を空け、押出方向内で、押出方向に対して平行に、１８０ｍｍ伸び、膨張している発泡性ポリマー組成物から等しく間隔を空けている、対峙成形プレート壁は、第一の拘束区画を規定する。膨張している発泡性ポリマー組成物は、それが第一の拘束区画から出たとき、直ちに第二の拘束区画に入る。第二の拘束区画は、６７．２ｍｍほど離れて間隔を空け、押出方向内で、押出方向に対して平行に、８５０ｍｍ伸びている対峙成形プレート壁を有する。成形プレート壁の一方は、第一の拘束区画の成形プレート壁と共に平面状であり、一方、対峙する成形プレート壁（一般的に、膨張している発泡性ポリマー組成物の上にある）は、第一の拘束区画の任意の成形プレートに対して平行であるが、これと共平面状ではない。発泡性ポリマー組成物は、第二の拘束区画から、最終押出ポリマーフォームとして出る。
【００５１】
前記最終押出ポリマーフォームは、１２０ｍｍの厚さ及び７２５ｍｍの幅を有する。この押出ポリマーフォームの厚さ膨張比は４９．２である。この最終押出ポリマーフォームは、３４．３キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ3）の平均密度を有する。この押出ポリマーフォームは前記定義したような高品質表面外観を有する。
【００５２】
比較例Ａ
（１）２．６６ｍｍの出口開口高さ（フォームの厚さ次元に於ける寸法）を有する二次成形ダイに通して押出す及び（２）成形ダイの後で、第一の拘束区画のみを使用する（即ち、発泡性ポリマー組成物を第一の拘束区画のみに対して露出し、第二の拘束区画を使用しない）こと以外は、実施例１に於けると同様の方法で、比較例Ａ（Comp.Ex.A）を製造する。
【００５３】
この最終押出ポリマーフォームは、１２０ｍｍの厚さ及び７４５ｍｍの幅を有する。この押出ポリマーフォームの厚さ膨張比は４５．１である。この最終押出ポリマーフォームは３４．３ｋｇ／ｍ3の平均密度を有する。この押出ポリマーフォームは前記定義したような高品質表面外観を有する。
【００５４】
これらのフォームを、それぞれ１０ｍｍ厚さである１０個の層にスライスすることによって、実施例１及び比較例Ａの両方の厚さ寸法に沿った密度プロフィールを決定する。表１には、それぞれのフォームのそれぞれの層についての密度値が含まれ、層１は、頂部に相当し、層１０まで順々に番号が付けられ、層１０はフォームの底部に相当する。
【００５５】
それぞれのフォームの主表面からスキンを取り除き、次いで、これらのフォームを、それぞれ１５ｍｍ厚さである７個の層にスライスすることによって、実施例１及び比較例Ａの両方の厚さ寸法に沿った圧縮強度プロフィールを決定する。表１には、それぞれのフォームのそれぞれの層についての圧縮強度値が含まれ、層１は、頂部に相当し、層がフォームの底部に近づくまで順々に番号が付けらる。
【００５６】
【表１】
【００５７】
密度分析
比較例Ａについて、このフォームは、フォームのコアと比較したとき、頂表面及び底表面付近でより低い密度を有することが明らかである。最大密度と最小密度との平均値は、（３５．６＋３０．１）／２又は３２．８５ｋｇ／ｍ3である。最大値と最小値との平均値からの層１０及び層３の密度の差は、２．７５ｋｇ／ｍ3又は最大値と最小値との平均値の８．４％である。従って、比較例Ａは厚さ寸法に沿った本質的に均一な密度プロフィールを有するとして適格ではない。
【００５８】
実施例１は、一層均一な密度プロフィールを有する。最大密度と最小密度との平均値は、３４．５５ｋｇ／ｍ3である。最大値と最小値との平均値に対する、層１及び層２（最大密度層）の密度並びに層６（最小密度層）の密度の差は、０．６５ｋｇ／ｍ3又は１．９％である。従って、実施例１は厚さ寸法に沿った本質的に均一な密度プロフィールを有するとして適格である。
【００５９】
圧縮強度分析
比較例Ａについて、このフォームは、フォームのコアと比較したとき、頂表面及び底表面付近でより低い圧縮強度を有することが明らかである。最大密度と最小密度との平均値は、（３４８＋２５５）／２又は３０１．５キロパスカルである。最大値と最小値との平均値からの層６及び層７の圧縮強度の差は、４６．５キロパスカル又は最大値と最小値との平均値の１５％である。従って、比較例Ａは厚さ寸法に沿った本質的に均一な圧縮強度プロフィールを有するとして適格ではない。
【００６０】
実施例１は一層均一な密度プロフィールを有する。最大圧縮強度と最小圧縮強度との平均値は３５３．５キロパスカルである。最大値と最小値との平均値に対する、最大又は最小の圧縮強度の差は、２４．５キロパスカル又は６．９％である。従って、実施例１は厚さ寸法に沿った本質的に均一な圧縮強度を有するとして適格である。
【００６１】
実施例１と比較例Ａとの比較は、本発明の驚くべき面、即ち少なくとも２個の拘束区画による段階式膨張を使用することにより、厚さ寸法に沿った本質的に均一な密度プロフィール及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームの直接製造（即ち後成形加工又はフォームの修正無しの製造）が可能であることを示している。
【技術分野】
【０００１】
クロスリファレンス記述
本件特許出願は、２００９年３月４日出願の米国仮特許出願第６１／１５７，２１７号（その全内容を参照により本明細書に含める）の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は押出ポリマーフォームの製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
ポリマーフォームを製造する押出プロセスは３つの基本的工程、即ち（１）発泡性ポリマー組成物を、押出機内に、初期圧力及び温度で用意する工程、（２）この発泡性ポリマー組成物を、より低い圧力のゾーンの中に吐出する工程並びに（３）この発泡性ポリマー組成物をポリマーフォームに膨張（又は発泡）させる（expand）工程を含む。この第三の工程は、膨張している発泡性ポリマー組成物への制約有り又は無しで起こり得る。このような一般的なプロセスは多くの種類の押出ポリマーフォームのために良く作動するが、フォーム膨張への制御を殆ど提供しない。従って、大きい厚さ膨張比を必要とする押出ポリマーフォームを製造するときには、不均質なフォーム特性が発生する。密度及び圧縮強度に於ける重要な不均質性は、しばしば、典型的な押出プロセスによって製造されたときに、押出ポリマーフォームの厚さ次元に沿って現れる。これらの不均質性は、膨張しているフォームが、その厚さ寸法内の３０：１又はそれ以上の膨張比を受けるとき,明らかになる。それにもかかわらず、３０：１以上の膨張比は、低密度及び／又は厚手ポリマーフォーム、例えば１００ミリメートル又はそれ以上の厚さを有するフォームを製造するために望ましい。
【０００４】
厚さ次元（thickness dimension）に沿った本質的に均一な密度及び圧縮強度も有しながら、３０：１を超える厚さ膨張比を有するポリマーフォームを直接的に製造するためのプロセスを確認することが、望ましく、押出ポリマーフォームの技術を推進するであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、フォームの厚さ次元に沿った本質的に均一な密度及び圧縮強度も有しながら、３０対１を超える厚さ膨張比（thickness expansion ratio）を有するポリマーフォームを直接的に製造するプロセスを提供するのに必要な問題点を解決することによって,押出ポリマーフォームの技術を推進する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の面に於いて、本発明は、下記の工程：
（ａ）発泡剤と軟化温度を有するポリマー成分を含むポリマーマトリックスを含んでなる発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、前記ポリマー成分の軟化温度を超える初期温度及び前記発泡性ポリマー組成物の発泡を不可能にするのに充分に高い初期圧力で用意する工程、
（ｂ）前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に、前記初期圧力よりも低い圧力で大気中に押出し、そして前記発泡性ポリマー組成物の軟化点よりも低い温度にまで冷却させる前に前記発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させる工程を含んでなり、
ここで、工程（ｂ）において、軟化点よりも低い温度に冷却する前に、前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に沿って少なくとも２個の逐次的拘束区画を与える対峙成形プレート（ここで各拘束区画内のこの成形プレートは、前記発泡性ポリマー組成物の膨張を、厚さ次元内に制限する本質的に平行な拘束壁を含む）を通して移動且つ接触させながら、少なくとも３０：１の厚さ膨張比で膨張させ、そして押出機に最も近い拘束区画が、第二の拘束区画を規定する平行壁の間隔よりも小さい厚さ次元内の間隔を規定する、本質的に平行な壁を有する、ポリマーフォームの押出プロセスである。
【０００７】
本発明の態様は、更に、下記の特徴、即ち、成形プレート（forming plate）の任意の成形壁（forming wall）の間の最大間隔（spacing）が、少なくとも１０ｃｍであり；ポリマーマトリックスが、少なくとも１種のポリマーを含み、そしてポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超が、ポリスチレンホモポリマー及びポリスチレンコポリマーからなる群から選択され；ポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超がポリスチレンホモポリマー及びスチレン−アクリロニトリルコポリマーからなる群から選択され；ポリマーマトリックス中のポリマーの５０重量％超がポリスチレンホモポリマーであり；発泡剤（blowing agent）が二酸化炭素を含んでなり、；発泡剤が二酸化炭素並びにイソブタン及び水の少なくとも１種を含み；１つの拘束区画（constraining section）の少なくとも１つの拘束壁（constraining wall）が逐次的拘束区画の拘束壁と連続しており；１つの拘束区画の拘束壁が、逐次的拘束区画（sequential constraining section）の拘束壁とは区別される、並びに拘束区画の少なくとも１つの、少なくとも１つの拘束壁が温度制御される、任意の一つ又は一つより多い任意の組合せを含むことができる。
【０００８】
本発明のプロセスは、均一な密度及び圧縮強度を有する、低密度で厚肉の押出ポリマーフォームを効率的に製造するのに有用である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
全ての範囲は他の方法で示されない限り端点を含む。
【００１０】
「及び／又は」は、「及び又は代替として」を意味する。
【００１１】
ＡＳＴＭは米国材料試験協会を指す。ＩＳＯは国際標準化機構を指す。ＥＮは欧州標準を指す。ＡＳＴＭ、ＩＳＯ及びＥＮ試験方法は、試験方法番号のハイフンでつながれた添数中の年の試験方法又はハイフンでつながれた添数が存在しない場合には、本件明細書の優先日前に公開された最近の方法を指す。
【００１２】
押出ポリマーフォームは少なくとも１つの主表面を有する。押出ポリマーフォームの主表面は、フォームの任意の表面の最高平面表面積に等しい平面表面積を有する、押出ポリマーフォームの表面である。平面表面積は、表面内の頂及び谷（peaks and valleys）を無視するように、平面上に投影されたときの表面積である。ポリマーフォームは、１つより多い主表面を有することができる。円形又は楕円形断面を有する押出ポリマーフォームは１つのみの表面を有し、これはフォームの主表面の欠如による。
【００１３】
押出ポリマーフォームを参照するとき、厚さ、幅及び長さは、押出ポリマーフォームの３つの相互に直交する次元（又は寸法）を指す。押出ポリマーフォームは、押出方向で、発泡ダイ（押出ダイ）を通って押出機から出る。長さは、フォームの押出方向に対して平行に伸びている押出ポリマーフォームの寸法である。厚さ及び幅は、互いに対して垂直に伸びており、長さに対して相互に垂直に伸びている。厚さは、幅寸法と等しいか又は幅寸法よりも小さい。フォームの厚さは、フォームの主表面に対して垂直に伸びている。
【００１４】
本発明は、フォームの厚さ次元に沿った、本質的に均一な密度及び本質的に均一な圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを提供する。厚さ次元に対して垂直である１０〜１２ｍｍ厚の層に切断する（即ち、各層内の長さ及び幅を維持する）ことによって、フォームの厚さ次元に沿った押出ポリマーフォームの密度プロフィールを決定する。各層についての密度を、ＩＳＯ８４５−９５の方法に従って測定する。層の全部についての密度値の組合せは、フォームについての厚さ寸法に沿った密度プロフィールを表す。層の間の密度における偏差は、厚さ次元に沿った偏差を表す。押出ポリマーフォームは、最大密度と最小密度との平均密度からの、任意の１つの層の密度の差が、最大密度と最小密度との平均密度の、５％よりも小さい、好ましくは４％又はそれ以下、なお更に好ましくは３％又はそれ以下である場合、その厚さ次元に沿った本質的に均一な密度プロフィールを有する。
【００１５】
厚さ次元内の圧縮強度を、それぞれの層についてＥＮ−８２６の方法に従って、１５ｍｍ厚の層を使用し、厚さ次元（１５ｍｍ寸法）内の圧縮強度を測定する以外は、密度プロフィールと同様の方法で決定する。層の全部についての圧縮強度値の組合せは、フォームについての厚さ次元に沿った圧縮強度プロフィールを表す。層の間の圧縮強度における偏差は厚さ次元に沿った偏差を表す。押出ポリマーフォームは、最大圧縮強度を有する層と最小圧縮強度を有する層との平均圧縮強度からの、任意の１つの層の圧縮強度の差が、最大圧縮強度と最小圧縮強度との平均圧縮強度の、１０％よりも小さい、好ましくは９％又はそれ以下、なお更に好ましくは９％未満の場合、その厚さ次元に沿った本質的に均一な圧縮強度プロフィールを有する。
【００１６】
本発明のプロセスは、押出ポリマーフォームを製造する押出プロセスの一般的な工程、即ち、（１）ポリマーマトリックス及び発泡剤を含む発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、初期圧力及び温度で用意する工程、（２）この発泡性ポリマー組成物を、初期圧力よりも低い圧力のゾーンの中に押出す工程並びに（３）この発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させる工程を含む押出プロセスである。このプロセスにおいて、発泡性ポリマー組成物は、工程（３）において、少なくとも３０対１の厚さ膨張比まで膨張する。工程（３）内での膨張は、特定の形状のものである成形プレートの拘束内で起こり、驚くべきことに、ポリマーフォームの厚さの全体に亘って、低い密度並びに本質的に均一な密度及び本質的に均一な圧縮強度を有するポリマーフォームを製造する。
【００１７】
前記発泡性ポリマー組成物のポリマーマトリックスは、発泡性ポリマー組成物中のポリマーの全てを含むポリマー成分を含む。このポリマー成分は、１種のポリマー又は１つより多いポリマーの組合せを含むことができる。望ましくは、アルケニル芳香族ポリマーが、ポリマー成分の合計重量の８０重量％（重量％）又はそれ以上を占め、９０重量％又はそれ以上、そして１００重量％を占めることもできる。好ましくは、アルケニル芳香族ポリマーはスチレンホモポリマー及びコポリマーからなる群から選択される。特に望ましいスチレンコポリマーには、スチレン−アクリロニトリルコポリマーが含まれる。一つの特に望ましい態様において、スチレンホモポリマーは、ポリマーマトリックス中のポリマー（即ちポリマー成分）の合計重量の、５０重量％又はそれ以上、好ましくは７５重量％又はそれ以上、なお更に好ましくは８５重量％又はそれ以上を占め、１００重量％又はそれ以下（１００重量％を含む）を占めることができる。
【００１８】
ポリマーマトリックスは、更に、ポリマーフォーム中で一般的な添加剤を含んでいてよい。適切な添加剤の例には、下記のもの、即ち、赤外減衰剤（例えばカーボンブラック、グラファイト、金属フレーク、二酸化チタン）；クレー、例えば天然吸収クレー（例えばカオリナイト及びモンモリロナイト）及び合成クレー；核生成剤（例えばタルク及びケイ酸マグネシウム）；難燃剤（例えば臭素化難燃剤、例えばヘキサブロモシクロドデカン及び臭素化ポリマー、リン難燃剤、例えばリン酸トリフェニル並びに相乗作用剤（synergist）、例えばジクミル及びポリクミルを含有していてよい難燃剤パッケージ）；滑剤（例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム及び脂肪酸エステル）並びに酸スカベンジャー（例えば酸化マグネシウム及びピロリン酸四ナトリウム）の、何れか１種又はそれ以上の任意の組合せが含まれる。
【００１９】
発泡性ポリマー組成物の発泡剤は押出プロセスによってポリマーフォームを製造するのに適している、任意の現在公知の又は更に発見されるべき発泡剤組成物であってよい。適切な発泡剤には、下記のもの、即ち無機ガス、例えば二酸化炭素、アルゴン、窒素及び空気；有機発泡剤、例えば水、メタン、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロブタン及びシクロペンタンを含む、炭素数１〜９の脂肪族及び環式炭化水素；好ましくは塩素を含有しない、炭素数１〜５の完全に及び部分的にハロゲン化されたアルカン及びアルケン（例えばジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペルフルオロメタン、フッ化エチル（ＨＦＣ−１６１）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、ペルフルオロエタン、２，２−ジフルオロプロパン（ＨＦＣ−２７２ｆｂ）、１，１，１−トリフルオロプロパン（ＨＦＣ−２６３ｆｂ）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）及び１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ））；炭素数１〜５の脂肪族アルコール、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール及びイソプロパノール；カルボニル含有化合物、例えばアセトン、２−ブタノン及びアセトアルデヒド；エーテル含有化合物、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル；カルボキシレート化合物、例えばギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル；カルボン酸並びに化学発泡剤、例えばアゾジカルボンアミド、アゾジイソブチロニトリル、ベンゼンスルホヒドラジド、４，４−オキシベンゼンスルホニルセミカルバジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、アゾジカルボン酸バリウム、Ｎ，Ｎ′−ジメチル−Ｎ，Ｎ′−ジニトロソテレフタルアミド、トリヒドラジノトリアジン及び重炭酸ナトリウムの、何れか１種又はそれ以上の任意の組合せが含まれる。
【００２０】
１種の特に望ましい発泡剤は、任意的に、イソブタン、水又はイソブタン及び水の両方との組合せである、二酸化炭素である。好ましくは、この発泡剤は、合計発泡剤重量基準の重量％で、４０〜１００重量％の範囲内の二酸化炭素、０〜６０重量％の範囲内のイソブタン及び０〜２０重量％の範囲内の水を含有している。
【００２１】
発泡性ポリマー組成物のポリマー成分は軟化温度を有する。
【００２２】
前記ポリマーが全て半結晶性（semi-crystalline）であるポリマー成分についての「軟化温度」（Ｔs）は、このポリマー成分についての溶融温度である。半結晶性ポリマーについての「溶融温度」（Ｔm）は、特定の加熱速度で結晶化ポリマーを加熱する際の、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって決定されたときの、結晶相から溶融相への変化の経過の中途の温度である。ＡＳＴＭ方法Ｅ７９４−０６のＤＳＣ手順に従って、半結晶性ポリマーについてのＴmを決定する。１０セルシウス度（℃）／分の加熱速度を使用して、Ｔmを決定する。ポリマー成分が、混和性ポリマーのみを含有し、そのＤＳＣ曲線に於いて、唯一の結晶相から溶融相への変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴmは、相変化の経過の中途の温度である。非混和性ポリマーの存在のために、ＤＳＣ曲線において、複数の結晶相から溶融相への変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴmは連続相ポリマーのＴmである。１種より多いポリマーが連続的であり、これらが混和性でない場合、ポリマー成分についてのＴmは連続相ポリマーの最高Ｔmである。
【００２３】
前記ポリマーが無定形であるポリマー成分についての軟化温度は、そのポリマー成分のガラス転移温度である。ポリマー成分についての「ガラス転移温度」（Ｔg）は、ＡＳＴＭ Ｅ１３５６−０３の手順に従って、ＤＳＣにより決定される。ポリマー成分が、混和性ポリマーのみを含有し、そのＤＳＣ曲線に於いて、唯一のガラス転移相変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴgは、相変化の経過の中途の温度である。非混和性無定形ポリマーの存在のために、ＤＳＣ曲線において、複数のガラス転移相変化が明白である場合、ポリマー成分についてのＴgは連続相ポリマーのＴgである。１種より多い無定形ポリマーが連続的であり、これらが混和性でない場合、ポリマー成分についてのＴgは連続相ポリマーの最高Ｔgである。
【００２４】
ポリマー成分が、半結晶性ポリマーと無定形ポリマーとの組合せを含有する場合、ポリマー成分の軟化温度は連続相ポリマー成分の軟化温度である。半結晶性ポリマー相と無定形ポリマー相とが共連続的である場合、この組合せの軟化温度は二つの相のより高い軟化温度である。
【００２５】
発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、ポリマー成分についての軟化温度よりも高い初期温度及び発泡を不可能にする初期圧力で用意する。広い意味で、本発明は、発泡性ポリマー組成物を押出機中に用意する方法とは無関係である。発泡性ポリマー組成物を押出機内に用意する方法は本発明の好ましい態様の一部であってよい。
【００２６】
下記の特定の成形プレートに適応できる任意の押出プロセスが本発明中に組み入れるために適している。従って、発泡性ポリマー組成物を、押出機中に、初期温度及び初期圧力で用意するための、多数の可能性のある方法が存在する。一つの一般的な手順は、ペレット化された形状にあるポリマーを、ポリマーペレットを、押出機内でポリマーを混合するのに充分に軟化させるために充分な温度の押出機中に供給することである。添加剤は、ポリマーペレット中に含有させること、ペレットと共に押出機中に添加すること又はポリマーペレットの添加から下流で、押出機に添加することができる。発泡剤は、ポリマーの添加から下流で、１種又はそれ以上の発泡剤を、押出機内の軟化したポリマー中に、初期圧力以上である圧力で注入することによって、軟化したポリマーに添加することが一般的である。次いで、押出機によって、発泡剤（単数又は複数）を軟化したポリマーの中に混合することができる。発泡剤は、また、ポリマーペレット中に存在させ、その後、このペレットを押出機に添加することもできる。典型的には、このような発泡剤は、ポリマー中に存在する化学発泡剤である。
【００２７】
本発明のプロセスは、発泡性ポリマー組成物を、押出機から、初期圧力よりも低い圧力の環境に押出し、次いで、発泡性ポリマー組成物をポリマーフォームに膨張させることを必要とする。この発泡性ポリマー組成物は、より低い圧力の環境中に押し出されるまで、ポリマー成分の軟化温度よりも高い温度で止まっているが、押出しの前に加熱又は冷却することができる。発泡性ポリマー組成物を、押出機から、発泡ダイに通して大気圧の中に押出すことが一般的である。発泡ダイは、フォームが通過し、得られるポリマーフォームの一般的形状を規定する出口開口を有する。発泡ダイ出口開口は、長方形、正方形、円形、楕円形又は非対称形状をも含む任意の形状を有することもできる。発泡ダイは、複数の出口開口を有し、発泡性ポリマー組成物が、複数のストランド、複数のシート又は形状の任意の組合せとして発泡ダイから出るようにすることができる。
【００２８】
発泡性組成物はそれが膨張するとき冷却する。冷却は、冷却媒体（例えば急冷した空気若しくは冷却されたプレートとの接触）又はアニーリング媒体（例えば暖めた空気若しくは温めたプレートとの接触）の積極的な適用の有り又は無しで起こり得る。しばしば、冷却は、冷却媒体の積極的な適用無しで起こる。発泡性ポリマー組成物を冷却するとき、それは最終ポリマーフォームに寸法的に安定化する。
【００２９】
本発明の驚くべき結果は、発泡性ポリマー組成物の段階的、又は段々の、膨張に於いて、得られるポリマーフォームの厚さ次元内に制御するために、成形プレートを使用することに起因する。発泡性ポリマー組成物が膨張するとき、この膨張は、最初に、厚さ次元内で膨張している発泡性組成物の対峙側（opposing side）上の最初の成形プレートによって、厚さ次元内に拘束される。最初の成形プレートは、互いから又はそれがその押出方向内で動くとき、それを通って膨張している発泡性ポリマー組成物が移動する、単一若しくはモジュール構造物（例えばチューブ、トンネル又は「Ｃ」字形チャンネル）の一部から独立であってよい。最初の成形プレートは、発泡性ポリマー組成物と接触し、互いに対して本質的に平行であり、押出方向に対して本質的に平行である、対峙成形壁（最初の成形壁）を有する。「本質的に平行」は、成形壁上の任意の２つの点で、２つの成形壁の間の距離が等しいか又はより小さい距離がより大きい距離の５％以内であることを意味する。最初の成形壁は、互いから、発泡ダイの出口開口の高さの１０〜４０倍の範囲内にある最初の距離ほど離れて間隔を空けている。好ましくは、最初の成形壁は、押出方向に沿った距離の間、更に好ましくは５０ｍｍ〜３００ｍｍの間、互いに対して本質的に平行なままである。
【００３０】
膨張している発泡性ポリマー組成物は、最初の成形プレートを通過し、次いで、得られるポリマーフォームの厚さ次元内に、発泡性ポリマー組成物の膨張を拘束する対峙成形壁（第二の成形壁）有する、成形プレート（第二の成形プレート）の第二の組を通過して、押出方向に進む。第二の成形壁は、最初の成形壁よりも更に離れて間隔を空けており、望ましくは、必須ではないが、互い及び押出方向に対して本質的に平行である。第二の成形壁は、好ましくは１００〜１５００ｍｍの範囲内である押出方向内の長さを有する。第二の成形壁の間の間隔は、任意の２点で、２．５又はそれ以下の係数、好ましくは２又はそれ以下の係数、なお更に好ましくは１．５又はそれ以下の係数だけ異なっていてよい。第二の成形壁が、本質的に平行でない場合、ポリマーフォームがそれらの間から出るそれらの間の間隔は、ポリマーフォームがそれらの間の間隔に入る間隔よりも大きくなくてはならない。ポリマーフォームがそれらの間の間隔に入る第二の成形壁の間の間隔は、望ましくは最初の成形壁の間の最大間隔の１．０１〜２倍である。最初の成形プレートでのように、第二の成形プレートは、互いから又はそれがその押出方向内で動くとき、それを通って膨張している発泡性ポリマー組成体が移動する、単一若しくはモジュール構造体の一部から独立であってよい。
【００３１】
第二の成形プレートの一方又は両方は、２個の逐次拘束区画の拘束壁が連続であるような、最初の成形プレートの一方又は両方を有する連続構造体であってよい。例えば、材料の単一の平らなシートは押出次元に沿って伸び、最初の成形プレートの一方及び第二の成形プレートの一方として機能することができる。別の態様に於いて、単一の材料は、押出寸法内の距離のために材料の平らなシートとして伸び、次いで、最初の及び第二の成形プレートとして機能する２個の平らな区画を有する、他の距離ほど伸びている他の平らな区画が続いている曲がった部分を有することができる。逐次的拘束区画の成形プレートは、互いから独立で、別個であってよい。膨張している発泡性ポリマー組成物の押出方向に沿って２個の成形プレート及び成形プレート壁の任意の組合せ及びこれらを構成する方法は、プレートを構成する方法が、成形プレートの単なる存在及び連続よりも重要ではない場合、本発明の範囲内である。
【００３２】
成形プレート壁の間のそれぞれの間隔は、ポリマーフォームの厚さ次元内に発泡性ポリマー組成物の膨張を制限する拘束区画として機能する。膨張を有効に拘束するために、成形壁は、膨張している発泡性組成物の幅全体と接触するように充分に広い。
【００３３】
本発明のプロセスは、少なくとも２つの拘束区画を形成する成形プレートを含み、なお、このプロセスは、２つより多い拘束区画を形成する成形プレートを有することができる。拘束区画の数を増加させることによって、発泡性ポリマー組成物の膨張へのより良い制御がもたらされ、所望のフォーム厚さが増加するとき、特に、所望のフォーム厚さが１４０ｍｍを超えるとき望ましい。例えば、本発明プロセスは、最初の成形プレートと第二の成形プレートとの間に存在する、本質的に平行な成形壁を有する成形プレートを含むことができる。最初の成形プレートと第二の成形プレートとの間に存在する成形プレートは、最初の成形プレートの間の最大距離の５％以内の距離離れて間隔を空けている本質的に平行な成形壁を有する。追加の成形プレートが、第二の成形プレートの後に存在してよく、本質的に平行であるか又は平行でなくてよい。
【００３４】
最初の成形プレートは、発泡ダイに直接的に隣接していてよく、若しくは発泡ダイに接触していてよく、又は発泡ダイから離れて間隔を空けていてもよい。最初の成形プレートは、最初の成形プレートの長さの２５％に等しい、発泡ダイからの距離内に存在する。発泡ダイから離れて間隔が空けられている場合、望ましくは、最初の発泡壁の間の間隔は発泡ダイ出口開口の高さよりも大きい。望ましくは、最初の成形プレートが、発泡ダイに直接的に隣接していないか、又は発泡ダイと接触状態にない場合、非平行プレートの短い（長さが１０〜１００ｍｍ）区画が、発泡ダイと最初の成形プレートとの間に存在する。これらの非平行プレートの短い区画は、コネクター区画であり、それらの短い長さのために、成形プレートとは考えられない。これらのコネクター区画は、望ましくは膨張している発泡性組成物を、ダイ出口開口から、最初の拘束壁の間の間隔の中に向ける。
【００３５】
成形プレートの任意の組（set）は、成形プレートの先行する組及び次の組に直接的に隣接するか、これらと接触状態にあるか又はこれらから離れて間隔を空けていてよい。成形プレートの一組が、成形プレートの先行する組又は次の組から離れて設置されている場合、成形プレートの２つの組の間に、発泡性ポリマー組成物を向ける、非平行プレートのコネクター区画が存在する。
【００３６】
成形プレート、成形壁及びコネクター区画は、任意の材料からも作ることができるが、好ましくは膨張している発泡性ポリマー組成物との最小の摩擦力を作る材料及び表面組織から作られる。拘束壁はフッ素ポリマー樹脂、スチール、アルミニウムからなっていてよく、溝形成、マイクロピーニング（micropeening）、エッチング及び波形化のような表面組織を含むことができる。拘束は、所望により厚さ次元に加えて他の次元に於いて、所望される程度まで、発泡性ポリマー組成物の膨張を抑制するための拘束壁によって適用することもできる。
【００３７】
１つ又は１つより多い拘束区画内の１つ又は１つより多い拘束壁は、熱的に制御可能である。熱的に制御可能な拘束壁は、加熱若しくは冷却することができ又は所望の温度に加熱若しくは冷却される選択を有することができる。
【００３８】
成形プレート及び拘束壁は、望ましくは、発泡性ポリマー組成物が、３０対１（３０：１）又はそれ以上、好ましくは３５：１又はそれ以上、なお更に好ましくは４０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有するポリマーフォームに膨張することができるように設計される。フォームの厚さ膨張比は、ポリマーフォームの厚さ÷フォームの厚さ次元内の発泡ダイ出口開口の寸法（即ち発泡性ポリマー組成物が発泡ダイから出るときのその厚さ）である。このような大きい厚さ膨張比は密度に於ける著しい減少及び低密度ポリマーフォームに関係している。
【００３９】
本発明のプロセスを使用することなく、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比で製造されたフォームは、それらの厚さに沿った不均一な密度プロフィール及びそれらの厚さに沿った不均一な圧縮強度プロフィールと言う欠点を有する傾向がある。理論によって結びつけられることなく、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有するフォームは、現在、フォームの厚さ次元に沿って発生する圧力低下勾配のために、厚さ次元内の不均一な密度プロフィール及び圧縮強度プロフィールと言う欠点を有する傾向がある。この圧力低下勾配は、泡形成フォーム気泡の不均一な膨張を起こす。その結果、表面に近いフォームの部分は、フォームの中心又はコアに近いフォームの部分よりも多く膨張する。
【００４０】
驚くべきことに、本発明のプロセスは、同時に３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有しながら、厚さ次元に沿った本質的に均一な密度プロフィール及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。同様に、本発明は、厚さ次元に沿った本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。本発明のプロセスによって製造された押出ポリマーフォームの厚さは、成形壁が、発泡性ポリマー組成物と接触し、発泡性ポリマー組成物が押出ポリマーフォームになるときに厚さ次元内の膨張を拘束することを想起して、少なくとも成形壁の最大間隔でのように大きい。一つの望ましい態様に於いて、成形壁の間の最大間隔は、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さを有するポリマーフォームを製造するために、１０ｃｍ又はそれ以上である。
【００４１】
なお更に驚くべきことに、本発明のプロセスは、高品質の表面外観をも有しながら、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さ又は３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比と１０ｃｍ又はそれ以上の厚さとの両方を有する押出ポリマーフォームを製造することができる。フォームの主表面上に中心が置かれ、フォームの幅の８０％まで伸びている、フォームの任意の主表面の任意の２００平方ｃｍ部分の、９８％又はそれ以上、好ましくは９９％又はそれ以上、最も好ましくは１００％が、欠陥を有しない場合、フォームは「高品質の表面外観」を有する。「欠陥（defect）」は、ポリマーフォームの主表面を通って、フォームの１つより多い気泡への接近を与える、ポリマーの不連続性である。欠陥は、発泡ダイから直接的に現れ、発泡ダイの後でフォームの中に導入された、意図的に刻まれた溝又はスライスとは区別される。
【００４２】
本発明のプロセスは、押出ポリマーフォームが３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比を有するという条件で、ほぼ任意の厚さのフォームの厚さ次元内で本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。しかしながら、特に困難なことは、本発明のプロセスが達成することができる、３０：１又はそれ以上の厚さ膨張比をも有する、１０ｃｍ又はそれ以上の厚さを有する押出ポリマーフォームの製造である。
【００４３】
なお更なる困難なことは、断面積が大きくなるとき、フォームの厚さ次元内で本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することである。本発明のプロセスは、３００平方ｃｍ又はそれ以上の断面積も有する、フォームの厚さ次元内で本質的に均一な密度及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームを製造することができる。
【００４４】
本発明によって製造された好ましい押出ポリマーフォームは、ＡＳＴＭ方法Ｄ−３５７６によって決定されたときに、０．１ｍｍ又はそれ以上、更に好ましくは０．２５ｍｍ又はそれ以上、なお更に好ましくは０．５ｍｍ又はそれ以上の平均気泡サイズを有し、好ましくは１．５ｍｍ又はそれ以下の気泡サイズを有する。
【００４５】
本発明によって製造された押出ポリマーフォームは、単モード気泡サイズ分布又は多モード（例えばバイモダール（bimodale））の気泡サイズ分布を有することができる。本発明の押出ポリマーフォームは、望ましくは断熱特性を最適化するために、単モード気泡サイズ分布を有する。押出ポリマーフォームは、（最も近い０．０２ｍｍまで丸められた）気泡サイズ対気泡の数が単一のピークを示す場合、単モード気泡サイズ分布を有する。「ピーク」は、その前及び後の両方で、より低いｙ軸値を有する少なくとも３つの点を有し、プロットのｘ軸に沿って進み、その後、より高いｙ軸値を有する点が存在する、プロットの点である。（プロットのｘ軸に沿って進む）プラトー（plateau）の何れかの側上の点が、プラトーを構成する点よりも低いｙ軸値を有するとの条件で、ピークは、等しいｙ軸値の１つより多い点（プラトー）を含んでいてよい。プロットは、押出ポリマーフォームの完全な断面からランダムに選択された少なくとも１００個の気泡（cell）のキャラクタリゼーションを含有していなくてはならない。与えられた気泡について、気泡サイズとして、最大気泡直径と最小気泡直径との平均を使用する。
【００４６】
本発明のプロセスを使用して製造された押出ポリマーフォームは、殆ど球形の気泡又は球形の気泡さえ有することができる。殆ど球形の気泡は、１．５よりも小さい最大アスペクト比（即ち最大直径÷最小直径）を有する。球形の気泡は、０．９〜１．０の範囲内の最大アスペクト比を有する。ポリマーフォームの少なくとも１００個の気泡の断面視野を検査することによって、押出ポリマーフォームが、殆ど球形の気泡又は球形の気泡を有するかどうかを決定する。それらの気泡が球形又は殆ど球形である単モード気泡サイズを有するポリマーフォームは、圧縮強度が測定されるフォーム寸法に無関係に、均一であるか又は殆ど均一である傾向がある、より大きい圧縮強度値を経験する。
【００４７】
本発明によって製造されたフォームは、望ましくは６０キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ3）又はそれ以下、好ましくは４５ｋｇ／ｍ3又はそれ以下、なお更に好ましくは３６ｋｇ／ｍ3又はそれ以下の密度を有する。典型的には、本発明によって製造されたフォームは、取扱いのために十分な機械的保持性を達成するために、１０ｋｇ／ｍ3又はそれ以上の密度を有する。
【実施例】
【００４８】
下記の実施例は、本発明の態様を更に例示するために機能する。
【００４９】
実施例１
押出機内で、ポリスチレンホモポリマー（１４５，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量）、二酸化炭素３．６重量部及びイソブタン１．０重量部の均一なブレンドを含む発泡性ポリマー組成物を、２１５℃及び１８４バールで用意することによって、ポリスチレンホモポリマーの押出ポリスチレンフォームを製造する。重量部は、ポリスチレンホモポリマー１００重量部に対するものである。この発泡性ポリマー組成物を、１１７℃まで冷却し、二次成形ダイに通して８９バールの圧力で押出す。このダイは、高さ２．４４ｍｍ及び幅２４５ｍｍの出口開口寸法を有する。
【００５０】
上記発泡性ポリマー組成物は、二次成形ダイを通って、それが膨張し始めたとき、第一の拘束区画中に進む。４７ｍｍほど離れて間隔を空け、押出方向内で、押出方向に対して平行に、１８０ｍｍ伸び、膨張している発泡性ポリマー組成物から等しく間隔を空けている、対峙成形プレート壁は、第一の拘束区画を規定する。膨張している発泡性ポリマー組成物は、それが第一の拘束区画から出たとき、直ちに第二の拘束区画に入る。第二の拘束区画は、６７．２ｍｍほど離れて間隔を空け、押出方向内で、押出方向に対して平行に、８５０ｍｍ伸びている対峙成形プレート壁を有する。成形プレート壁の一方は、第一の拘束区画の成形プレート壁と共に平面状であり、一方、対峙する成形プレート壁（一般的に、膨張している発泡性ポリマー組成物の上にある）は、第一の拘束区画の任意の成形プレートに対して平行であるが、これと共平面状ではない。発泡性ポリマー組成物は、第二の拘束区画から、最終押出ポリマーフォームとして出る。
【００５１】
前記最終押出ポリマーフォームは、１２０ｍｍの厚さ及び７２５ｍｍの幅を有する。この押出ポリマーフォームの厚さ膨張比は４９．２である。この最終押出ポリマーフォームは、３４．３キログラム／立方メートル（ｋｇ／ｍ3）の平均密度を有する。この押出ポリマーフォームは前記定義したような高品質表面外観を有する。
【００５２】
比較例Ａ
（１）２．６６ｍｍの出口開口高さ（フォームの厚さ次元に於ける寸法）を有する二次成形ダイに通して押出す及び（２）成形ダイの後で、第一の拘束区画のみを使用する（即ち、発泡性ポリマー組成物を第一の拘束区画のみに対して露出し、第二の拘束区画を使用しない）こと以外は、実施例１に於けると同様の方法で、比較例Ａ（Comp.Ex.A）を製造する。
【００５３】
この最終押出ポリマーフォームは、１２０ｍｍの厚さ及び７４５ｍｍの幅を有する。この押出ポリマーフォームの厚さ膨張比は４５．１である。この最終押出ポリマーフォームは３４．３ｋｇ／ｍ3の平均密度を有する。この押出ポリマーフォームは前記定義したような高品質表面外観を有する。
【００５４】
これらのフォームを、それぞれ１０ｍｍ厚さである１０個の層にスライスすることによって、実施例１及び比較例Ａの両方の厚さ寸法に沿った密度プロフィールを決定する。表１には、それぞれのフォームのそれぞれの層についての密度値が含まれ、層１は、頂部に相当し、層１０まで順々に番号が付けられ、層１０はフォームの底部に相当する。
【００５５】
それぞれのフォームの主表面からスキンを取り除き、次いで、これらのフォームを、それぞれ１５ｍｍ厚さである７個の層にスライスすることによって、実施例１及び比較例Ａの両方の厚さ寸法に沿った圧縮強度プロフィールを決定する。表１には、それぞれのフォームのそれぞれの層についての圧縮強度値が含まれ、層１は、頂部に相当し、層がフォームの底部に近づくまで順々に番号が付けらる。
【００５６】
【表１】
【００５７】
密度分析
比較例Ａについて、このフォームは、フォームのコアと比較したとき、頂表面及び底表面付近でより低い密度を有することが明らかである。最大密度と最小密度との平均値は、（３５．６＋３０．１）／２又は３２．８５ｋｇ／ｍ3である。最大値と最小値との平均値からの層１０及び層３の密度の差は、２．７５ｋｇ／ｍ3又は最大値と最小値との平均値の８．４％である。従って、比較例Ａは厚さ寸法に沿った本質的に均一な密度プロフィールを有するとして適格ではない。
【００５８】
実施例１は、一層均一な密度プロフィールを有する。最大密度と最小密度との平均値は、３４．５５ｋｇ／ｍ3である。最大値と最小値との平均値に対する、層１及び層２（最大密度層）の密度並びに層６（最小密度層）の密度の差は、０．６５ｋｇ／ｍ3又は１．９％である。従って、実施例１は厚さ寸法に沿った本質的に均一な密度プロフィールを有するとして適格である。
【００５９】
圧縮強度分析
比較例Ａについて、このフォームは、フォームのコアと比較したとき、頂表面及び底表面付近でより低い圧縮強度を有することが明らかである。最大密度と最小密度との平均値は、（３４８＋２５５）／２又は３０１．５キロパスカルである。最大値と最小値との平均値からの層６及び層７の圧縮強度の差は、４６．５キロパスカル又は最大値と最小値との平均値の１５％である。従って、比較例Ａは厚さ寸法に沿った本質的に均一な圧縮強度プロフィールを有するとして適格ではない。
【００６０】
実施例１は一層均一な密度プロフィールを有する。最大圧縮強度と最小圧縮強度との平均値は３５３．５キロパスカルである。最大値と最小値との平均値に対する、最大又は最小の圧縮強度の差は、２４．５キロパスカル又は６．９％である。従って、実施例１は厚さ寸法に沿った本質的に均一な圧縮強度を有するとして適格である。
【００６１】
実施例１と比較例Ａとの比較は、本発明の驚くべき面、即ち少なくとも２個の拘束区画による段階式膨張を使用することにより、厚さ寸法に沿った本質的に均一な密度プロフィール及び圧縮強度プロフィールを有する押出ポリマーフォームの直接製造（即ち後成形加工又はフォームの修正無しの製造）が可能であることを示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程
（ａ）発泡剤と軟化温度を有するポリマー成分を含むポリマーマトリックスとを含んでなる発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、前記ポリマー成分の軟化温度を超える初期温度及び前記発泡性ポリマー組成物の発泡を不可能にするのに充分に高い初期圧力で用意する工程；並びに
（ｂ）前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に、前記初期圧力よりも低い圧力で大気中に押出し、そして前記発泡性ポリマー組成物の軟化点よりも低い温度にまで冷却させる前に、前記発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させる工程
を含んでなる、押出されたポリマーフォームを製造するプロセスであって、
工程（ｂ）において、軟化点よりも低い温度に冷却する前に、前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に沿って少なくとも２個の逐次的拘束区画を与える対峙成形プレート（ここで、各拘束区画内の成形プレートは、前記発泡性ポリマー組成物の膨張を、厚さ次元内に制限する本質的に平行な拘束壁を含む）を通して移動且つ接触させながら、少なくとも３０：１の厚さ膨張比で膨張させ、そして押出機に最も近い拘束区画が第二の拘束区画を規定する平行壁の間隔よりも小さい厚さ次元内の間隔を規定する、本質的に平行な壁を有する、ポリマーフォームの製造プロセス。
【請求項２】
前記成形プレートの任意の成形壁の間の最大間隔が少なくとも１０ｃｍである請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ポリマーマトリックスが少なくとも１種のポリマーを含み、そしてポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超が、ポリスチレンホモポリマー及びポリスチレンコポリマーからなる群から選択される請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記ポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超がポリスチレンホモポリマー及びスチレン−アクリロニトリルコポリマーからなる群から選択される請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記ポリマーマトリックス中のポリマーの５０重量％超がポリスチレンホモポリマーである請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記発泡剤が二酸化炭素を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記発泡剤が二酸化炭素並びにイソブタン及び水の少なくとも１種を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
一つの拘束区画の少なくとも一つの拘束壁が逐次的拘束区画の拘束壁と連続している請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
１つの拘束区画の拘束壁が逐次的拘束区画の拘束壁とは区別されている請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記拘束区画の少なくとも１つの、少なくとも１つの拘束壁が温度制御されている請求項１に記載のプロセス。
【請求項１】
下記の工程
（ａ）発泡剤と軟化温度を有するポリマー成分を含むポリマーマトリックスとを含んでなる発泡性ポリマー組成物を、押出機内で、前記ポリマー成分の軟化温度を超える初期温度及び前記発泡性ポリマー組成物の発泡を不可能にするのに充分に高い初期圧力で用意する工程；並びに
（ｂ）前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に、前記初期圧力よりも低い圧力で大気中に押出し、そして前記発泡性ポリマー組成物の軟化点よりも低い温度にまで冷却させる前に、前記発泡性ポリマー組成物を、ポリマーフォームに膨張させる工程
を含んでなる、押出されたポリマーフォームを製造するプロセスであって、
工程（ｂ）において、軟化点よりも低い温度に冷却する前に、前記発泡性ポリマー組成物を、押出方向に沿って少なくとも２個の逐次的拘束区画を与える対峙成形プレート（ここで、各拘束区画内の成形プレートは、前記発泡性ポリマー組成物の膨張を、厚さ次元内に制限する本質的に平行な拘束壁を含む）を通して移動且つ接触させながら、少なくとも３０：１の厚さ膨張比で膨張させ、そして押出機に最も近い拘束区画が第二の拘束区画を規定する平行壁の間隔よりも小さい厚さ次元内の間隔を規定する、本質的に平行な壁を有する、ポリマーフォームの製造プロセス。
【請求項２】
前記成形プレートの任意の成形壁の間の最大間隔が少なくとも１０ｃｍである請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記ポリマーマトリックスが少なくとも１種のポリマーを含み、そしてポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超が、ポリスチレンホモポリマー及びポリスチレンコポリマーからなる群から選択される請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記ポリマーマトリックス中のポリマーの８０重量％超がポリスチレンホモポリマー及びスチレン−アクリロニトリルコポリマーからなる群から選択される請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記ポリマーマトリックス中のポリマーの５０重量％超がポリスチレンホモポリマーである請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記発泡剤が二酸化炭素を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記発泡剤が二酸化炭素並びにイソブタン及び水の少なくとも１種を含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
一つの拘束区画の少なくとも一つの拘束壁が逐次的拘束区画の拘束壁と連続している請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
１つの拘束区画の拘束壁が逐次的拘束区画の拘束壁とは区別されている請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記拘束区画の少なくとも１つの、少なくとも１つの拘束壁が温度制御されている請求項１に記載のプロセス。
【公表番号】特表２０１２−５１９７５３（Ｐ２０１２−５１９７５３Ａ）
【公表日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５２９８４（Ｐ２０１１−５５２９８４）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２５１８７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０１７４７
【国際公開日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（５０２１４１０５０）ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー (1,383)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２５１８７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０１７４７
【国際公開日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（５０２１４１０５０）ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー (1,383)
【Ｆターム（参考）】
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