单相溶液模制方法
1.本技术是申请日为2018年5月30日，申请号为201880031412.8，发明名称为“单相溶液模制方法(原名称为“单相溶液模制”)的申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及发泡制品的生产，尤其涉及单相溶液模制方法。
背景技术：3.可使聚合物成分发泡以提供各种优点。发泡聚合物可通过化学或物理发泡剂在模制制程期间分解或挥发时所产生的气体来形成。因此，模制制程的参数可虑及使得化学发泡剂能够在模制期间产生足以使聚合物成分发泡的气体的参数。
技术实现要素：4.本技术提供了以下内容：
5.1).一种模制单相溶液的方法，所述方法包括：形成所述单相溶液，其中所述单相溶液由聚合物成分与气体构成；将模具的模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力，其中所述模具压力至少是使所述单相溶液维持为单相的压力；向所述模具空腔中喷射所述单相溶液；以及在所述喷射所述单相溶液期间，在所述模具空腔中维持至少所述模具压力。
6.2).根据1)所述的方法，其中所述单相溶液的形成包括：在所述聚合物成分至少处于玻璃转变温度的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
7.3).根据1)所述的方法，其中所述单相溶液的形成包括：在所述聚合物成分低于玻璃转变温度的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
8.4).根据1)所述的方法，其中所述单相溶液的形成包括：在所述气体处于超临界流体状态的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
9.5).根据1)所述的方法，其中所述单相溶液的形成包括：在所述气体高于大气压的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
10.6).根据1)所述的方法，其中所述聚合物成分由选自聚胺基甲酸酯及乙烯乙酸乙烯酯中的一者的聚合物构成。
11.7).根据1)所述的方法，其中所述气体选自二氧化碳(co2)及氮气(n2)。
12.8).根据1)所述的方法，其中所述单相溶液不包含化学反应发泡剂。
13.9).根据1)所述的方法，其中所述单相溶液包含交联剂。
14.10).根据1)所述的方法，还包括：在喷射所述单相溶液之前，将所述模具加热至高于周围温度。
15.11).根据1)所述的方法，其中所述模具包括压力调节器，所述压力调节器在向所述模具空腔中喷射所述单相溶液时维持至少所述模具压力，且其中所述模具空腔保持恒定体积。
16.12).根据1)所述的方法，还包括：在所述单相溶液转换成二相的聚合物与气体的
混合物之前，使用所述单相溶液来填充所述模具空腔的模具空腔体积的至少80％。
17.13).根据12)所述的方法，其中所述单相溶液是同质混合物且所述二相的聚合物与气体的混合物是异质混合物。
18.14).根据1)所述的方法，还包括：将所述单相溶液冷却至低于所述聚合物与气体的溶液的玻璃转变温度以形成单相固体制品。
19.15).根据14)所述的方法，还包括对所述单相固体制品进行加热以形成二相的混合物。
20.16).根据15)所述的方法，其中对所述单相固体制品进行加热以形成所述二相的混合物是在第二模具中执行。
21.17).根据16)所述的方法，其中在将所述单相固体制品形成为所述二相的混合物之前，将所述第二模具增压至高于大气压而达到第二模具压力。
22.18).根据1)所述的方法，其中在所述聚合物成分发泡之前对所述聚合物成分进行交联。
23.19).一种模制单相溶液的方法，所述方法包括：将高于聚合物成分的玻璃转变温度的所述聚合物成分与高于大气压的气体混合以形成所述单相溶液；将模具的模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力，其中所述模具压力至少是使所述单相溶液维持为同质混合物的压力；在使所述模具空腔至少维持在所述模具压力的同时，通过所述单相溶液来填充所述模具空腔；在使所述模具空腔至少维持在所述模具压力的同时，对所述模具空腔中的所述聚合物成分进行交联；以及将所述模具空腔减压至减压压力，所述减压压力使所述单相溶液转换成由所述聚合物成分与所述气体构成的异质混合物。
24.20).一种模制单相的聚合物与气体的溶液的方法，所述方法包括：将高于聚合物成分的玻璃转变温度的所述聚合物成分与高于大气压的气体混合以形成所述单相溶液；将模具的第一模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力，其中所述模具压力至少是使所述单相溶液维持为同质溶液的压力；在使所述第一模具空腔至少维持在所述模具压力的同时，向所述第一模具空腔中喷射所述单相溶液；将所述单相溶液冷却至低于所述玻璃转变温度，以在所述第一模具空腔中形成单相固体制品；以及将所述第一模具空腔减压至低于所述模具压力。
25.21).根据20)所述的方法，还包括：将所述单相固体制品传递至具有第二模具空腔的第二模具；以及对所述第二模具空腔内的所述单相固体制品加热，以使所述单相固体制品转换成发泡制品。
26.22).根据21)所述的方法，其中所述第二模具空腔具有较所述第一模具空腔的体积大的体积。
27.本发明的观点提供用于模制由聚合物成分与气体构成的单相溶液的方法。在模制操作期间使聚合物成分及气体维持受压以通过防止所述聚合物成分中的溶解气体跑出溶液来防止形成多孔式结构。将其中出于模制目的而引入单相溶液的模具空腔增压至足以使所述单相溶液在所述模具空腔被填充时维持为单相溶液的模具压力。在单相溶液受压的条件下填充模具空腔之后，所得制品可固化进而将压缩气体诱陷于固体制品中，否则所述制品可能经历突然的降压而使所诱陷气体离开溶液(例如，有核的(nucleate))进而形成多孔式结构。提供此发明内容以阐明而并非限制在下文中完全详细地提供的方法及系统的范
围。
附图说明
28.参照附图在本文中详细地阐述本发明，在附图中：
29.图1示出根据本发明观点的用于对单相溶液进行模制的系统。
30.图2示出根据本发明观点的用于对单相溶液进行模制的方法。
31.图3示出根据本发明观点的对在经增压的模具空腔中进行模制之后模制发泡的单相溶液的示例性方法。
32.图4示出根据本发明观点的模制单相溶液以形成在发泡前诱陷压缩气体的制品的示例性方法。
具体实施方式
33.可使用发泡剂(例如，起泡剂(blowing agent))来形成发泡聚合物，所述发泡剂可为化学发泡剂或物理发泡剂。两种类型的发泡剂均通过在模制制程期间替换例如聚合物等主要材料来进行操作。换言之，发泡剂能够在材料改变状态(例如，聚合物模制部分硬化)时通过发泡制程而在所述材料中产生多孔式结构。聚合物的发泡可减小所得模制聚合物部分的密度，乃因占用原本将被更紧密的聚合物材料填充的空间的发泡剂会形成空隙(void)。
34.化学发泡剂可为吸热的或放热的，此是指其在产生气体以进行发泡时经历的分解的类型。所述分解可为系统中的热能的结果。吸热发泡剂吸收能量且通常在分解时释放气体(例如二氧化碳)。放热发泡剂释放能量且在分解时产生气体(例如氮气)。无论所使用的化学发泡剂如何，将所欲模制的聚合物成分的热变量与所欲分解的发泡剂的热变量耦合于一起，进而使制程参数被选择成使得聚合物可进行模制且所述发泡剂可在模制操作的适宜阶段处分解。
35.将化学发泡剂与所欲模制的聚合物耦合于一起会得到对所得发泡部分造成限制的制程参数。举例而言，为了使化学发泡剂达成适宜的分解而选择对于聚合物而言可能并不理想的温度及时间。如此一来，使用化学发泡剂可能向发泡模制操作中引入材料选择、加工时间、加工温度、及类似方面的限制。
36.物理发泡剂的实例包括压缩气体组件(例如二氧化碳或氮气)，压缩气体组件引入至可发泡聚合物(例如，熔化的或至少高于玻璃转变温度)中作为超临界流体(super critical fluid，scf)。将聚合物与超临界流体加以组合(例如在喷射模制螺钉(injection molding screw)中)以形成单相溶液，所述单相溶液在喷射模制设备内维持受到充分的压力以使聚合物与超临界流体的单相溶液保持单相。
37.在自喷射模制设备向模具中进行喷射时，压力突然且有意地下降至大气压使得单相溶液的超临界流体相变成气体。此种相变使聚合物随着所述聚合物的硬化而发泡且在所述聚合物中形成多孔式结构。由于压力突然降低使得超临界流体相变(例如，相变成气体)，因此喷射模制机器形成有一或多个阀门以在单相溶液被喷射(例如，射出(shot))至模具中时在喷射模制设备内维持充分的压力。此外，发生快速发泡时，为了迅速地将单相溶液自所述喷射模制设备排空至模具，喷射模制设备用于要被形成的部分具有相对高的射出体积容量(shot volume capability)。喷射模制设备的喷射端处的大的射出体积及额外的阀门可
能提高机器成本且限制生产机会。另外，在熔化温度与发泡温度之间存在耦合的加工限制可能限制材料选择及所得产品特性。
38.溶解于材料(例如聚合物)中的气体亦可充当物理发泡剂。可在充分高的压力下将例如二氧化碳(co2)或氮气(n2)等气体引入至喷射模制(或挤出)设备中的聚合物成分，进而使所述气体溶解至所述聚合物中进而形成单相溶液。如作为先前提供的物理发泡剂实例的超临界流体一样，具有压缩气体的单相溶液在足以使气体维持于溶液中的压力下被维持为单相溶液。当期望使聚合物成分发泡时，可产生降压以使气体跑出溶液来形成由聚合物成分与所述气体构成的两部分混合物(two
‑
part mixture)进而形成多孔式泡沫结构。
39.在处于模具中的同时及在通过喷射模制设备进行喷射之后维持充分的压力可达成发泡剂参数与聚合物成分参数的分离。举例而言，当在模具内维持充分高的压力时，单相溶液可在聚合物成分硬化、交联、固化、或以其他方式形成时保持为单相溶液。因此，可设立例如加工时间(例如，射出填充时间、交联时间、硬化时间)及温度(例如，模具温度、部件温度)等加工参数来达成聚合物成分的结果而无需虑及传统发泡变化参数。如此一来，可以可接受速率发生充分的交联而无需虑及发泡剂过度发泡(over foamed)、发泡不足(under foamed)、发泡不完全(incomplete foamed)、和/或过早发泡(prematurely foamed)。
40.此外，通过使聚合物成分变化参数自发泡剂变化参数分离而达成的对温度的控制可使所得的多孔式结构达成更大的均匀性。举例而言，传统喷射模制可能得到较紧密的外皮(skin)与较不紧密的内部体积(internal volume)。密度方面的此种矛盾归因于在充分发泡之前聚合物在模具空腔表面处硬化而导致较紧密的外皮。相似地，内部体积由于聚合物成分的热质量(thermal mass)而硬化得较慢，此可能导致过度发泡且亦使所形成的外皮含有发泡气体。因此，在聚合物成分模制制程期间不依赖于发泡剂变量来控制温度可为所得多孔式结构提供更大的均匀性(例如，通过对所有被模制的聚合物成分中的热衰减(thermal decay)进行均衡)。
41.本发明的观点预期一种对单相溶液进行模制的方法。所述方法包括例如通过在喷射模制设备的筒(barrel)(例如，螺钉)中引入增压气体及高于玻璃转变温度的(例如，熔化的)聚合物成分来形成单相溶液，所述筒有助于使用受压的聚合物成分来混合及溶解所述气体。所述方法继续将模具的模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力。大气压是模具空腔所暴露的环境的压力(例如，一般环境压力)。模具压力至少是使单相溶液维持为单相的压力。所述方法还包括向经增压的模具空腔中喷射单相溶液。所述方法亦包括在喷射单相溶液期间在模具空腔中至少维持模具压力。如此，模具空腔中的压力防止气体在自喷射模制设备离开时自溶液跑出而形成二相的混合物(例如，发泡的)。由于压力得到维持，因此避免在自喷射模制设备喷射聚合物成分时过早发泡，进而使得和发泡剂相关联的制程参数与和聚合物成分相关联的制程参数能够分离。
42.另一观点预期包括一种对单相溶液进行模制的方法，所述方法包括将高于聚合物成分的玻璃转变温度的所述聚合物成分与高于大气压的气体进行混合以形成所述单相溶液。所述方法包括将模具的模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力。模具压力至少是使单相溶液维持为同质混合物的压力。换言之，模具空腔所维持的压力足以使气体与聚合物成分一起保持于溶液中。在将模具空腔至少维持在模具压力的同时，所述方法继续使用单相溶液填充模具空腔。换言之，由于模具空腔被维持在模具压力，因此气体与聚合物成分
一起留在溶液中且因此不转换成二相的混合物。此外，在将模具空腔至少维持在模具压力的同时，所述方法包括在处于模具空腔中的同时对聚合物成分进行化学交联。与同时进行发泡反应与化学交联的传统发泡操作不同，本发明方法及时使交联与发泡分离以达成所得聚合物成分的不同性质。所述方法亦包括将模具空腔减压至减压压力，所述减压压力使单相溶液转换成由聚合物成分与气体构成的异质混合物。所述异质混合物是其中气体的至少一部分跑出溶液以形成聚合物成分的多孔式网路来作为发泡制品的二相的混合物。
43.又一观点预期一种对单相的聚合物与气体的溶液进行模制的方法。所述方法包括将高于聚合物成分的玻璃转变温度的所述聚合物成分与高于大气压的气体进行混合以形成单相溶液。所述混合可发生于喷射模制设备(例如，筒、料斗)内或他处(例如，其中含有溶解气体的硬化聚合物成分)。所述方法亦包括将模具的第一模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力。所述模具压力至少是对于使单相溶液维持为同质溶液而言适合的压力(例如，气体与聚合物成分一起以单相成分的原始饱和度的至少50％或高于50％维持于溶液中)。在将第一模具空腔至少维持在模具压力的同时，所述方法包括向第一模具空腔中喷射单相溶液。所述方法包括将单相溶液冷却至低于其中溶解有气体的聚合物成分的玻璃转变温度以在第一模具空腔中形成单相固体制品。换言之，实质上防止在聚合物成分固化之前发生发泡反应。因此，溶解气体被至少局部地维持于具有模具空腔形状的硬化聚合物制品内。所述方法亦包括在将聚合物成分充分地硬化(例如，冷却至低于40摄氏度)之后将第一模具空腔减压至低于模具压力以使溶解气体与所述聚合物成分一起维持于溶液中。
44.所述方法亦可包括将单相固体制品传递至具有第二模具空腔的第二模具。第一观点中的第二模具空腔具有较第一模具空腔的体积大的体积。在替代性观点中，第二模具的大小相似于第一模具空腔的大小。所述方法亦包括在第二模具空腔内对单相固体制品进行加热以将所述单相固体制品转换成发泡制品。换言之，在第二模具空腔内将具有所捕获增压气体的单相制品加热以使得能够通过经加热的聚合物成分的可锻条件(malleable condition)而使制品发生发泡。
45.图1示出根据本发明观点的用于对单相的聚合物与气体的溶液进行模制的示例性系统100。系统100包括聚合物源102。聚合物源102可为被维持于模制设备(例如喷射模制设备的料斗)中的经选择的聚合物成分的丸粒。聚合物成分是包括聚合物的成分。聚合物成分亦可包括化学交联剂、填充物、着色剂(colorant)、及类似物。在如本文所提供的示例性观点中，聚合物成分不包括数量足以在商业上使所述聚合物成分发泡的化学发泡剂。聚合物成分的实例包括但不限于聚胺基甲酸酯(polyurethane，pu)、热塑性聚胺基甲酸酯(thermoplastic polyurethane，tpu)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene
‑
vinyl acetate，eva)、聚烯烃、聚烯烃的共聚物/三元共聚物、丁烷系及辛烷系共聚物、氢化或卤化聚烯烃、聚酰胺、聚酰胺的嵌段共聚物(block copolymer)、离子聚合物(ionomer)、苯乙烯嵌段共聚物、以及橡胶(例如，乙烯丙烯二烃单体、腈橡胶)。在本文中的各种观点中预期存在热塑性聚合物与热固性聚合物二者。另外，可在聚合物成分中使用可进行交联或不进行交联的各种树脂。各个阶段处的交联量可有所变化。举例而言，化学交联和/或物理交联可发生于向模具中进行喷射期间、进行发泡期间、和/或进行发泡之后。在一个实例中，聚合物成分充分地保持不进行交联以使得制品能够重新熔化来进行后续发泡。在发泡之后，交联可增加至使得难以进行重新熔化或不可能进行重新熔化的程度。预期存在额外的聚合物。举例而言，聚合
物成分包括硅酮。
46.聚合物成分可呈任何形式，例如丸粒、珠粒(bead)、片材(sheet)、铸锭(ingot)、及类似形式。系统100中的聚合物成分被加热组件104引入热能。加热组件可合并至例如喷射模制设备等模制设备中。加热组件104可使用电、气体、光(例如，紫外光(uv)、红外光(ir)、可见光)、超声波、微波、及其他形式的能量来对聚合物成分进行加热。聚合物成分被加热至高于所述聚合物成分的玻璃转变温度。玻璃转变温度基于聚合物成分而变化，但在示例性观点中所述温度足以使得所述聚合物成分能够例如在处于或高于熔化温度时呈可流动状态。在示例性观点中，聚合物成分被加热至介于175摄氏度至205摄氏度的温度范围。然而，相依于聚合物成分及其他变量，所述温度可有所变化。
47.系统100包括混合器106。混合器106起到搅动聚合物成分以达成均匀状态的作用。举例而言，若由聚合物源102提供的聚合物成分可为多种元素的异质混合物，则可通过混合器106利用搅动制程(例如混合)将所述元素物理地加以组合。在此实例中，加热组件104可使异质混合物达到所述混合物的熔化温度，进而使混合器106将熔化的元素混合成聚合物成分。在示例性观点中，混合器106可为喷射模制设备的筒内的螺钉。
48.系统100还包括气体源103。气体源103可为气体产生器、压缩机、罐、或类似物。气体源103有效地提供将用作系统100中的物理发泡剂的气体。举例而言，气体源103可供应co2或n2。气体源103亦可例如在混合器106处以一定压力(例如，高于600磅/平方英寸(psi))有效地供应气体以溶解至聚合物成分中。因此，气体源103可能够提供“气体”的超临界流体(scf)状态。出于本发明的目的，超临界流体状态可指与处于此超临界流体状态内的旨在于发泡制程期间转变成气态的材料有关的“气体”。举例而言，超临界流体co2可指“气体”，乃因co2将在至少发泡操作期间随着压力的变化而转变成气态。预期压力高于所选择气体的罐压力。举例而言，对于n2，所述压力为600磅/平方英寸或高于600磅/平方英寸，而商业用罐压力一般低于600磅/平方英寸。在各观点中，提供高于1,500磅/平方英寸的压力。此种压力的提高可通过压缩机、帮浦、或其他机构来达成。
49.在示例性观点中，气体源103与混合器106进行流体耦合。如此一来，气体源103可对混合器106提供气体以与聚合物成分整合于一起。混合器106可将聚合物成分与增压气体进行混合以形成单相溶液。单相溶液是其中各处的物理性质皆本质上均匀的溶液。因此，聚合物成分与气体的单相溶液是具有均匀特性的同质组合物。此与其中存在产生缺乏均匀性的异质混合物的分立材料的二相(或多相)混合物相反。举例而言，在发泡之后出现聚合物成分与气体的二相混合物，进而使得可通过在硬化之后产生的多孔式框架来辨别聚合物成分与气体。
50.由于产生单相溶液及压力降低可使聚合物成分与气体的单相溶液转换成二相混合物，因此预期混合器106被配置成维持足以使所述单相溶液维持单相的压力(例如，在第一观点中高于600磅/平方英寸及在第二观点中高于1,500磅/平方英寸)。举例而言，若混合器106是喷射模制设备中的筒，则所述筒内的压力被维持成高于足以使单相溶液维持为单相溶液的压力。
51.系统100还包括具有模具空腔110及调节器112的模具108。模具空腔110形成模具表面，聚合物成分围绕所述模具表面进行造形。模具108被配置成在模具空腔110内维持或产生足以维持单相溶液的压力。举例而言，在示例性观点中，模具108可为压力密封的
(pressure sealed)以维持所引入的压力。
52.随着单相溶液被喷射(例如，引入)至模具空腔110中，所述单相溶液消耗模具空腔110的体积。随着体积的减小，压力可继续增大。压力的增大可防止模具空腔被完全注满或完全填满。因此，本发明的观点预期调节器112在单相溶液被引入且消耗模具空腔110的体积时使压力渗出模具空腔110。因此，预期调节器112在模具空腔110内的体积随着单相溶液的引入而变化时有效地维持例如模具压力等预设压力(例如，高于600磅/平方英寸)。
53.由于单相溶液被引入至模具空腔110中，因此模具空腔110的初始压力应至少为足以使所述单相溶液维持为单相溶液的模具压力。压力源116可与模具空腔110进行流体耦合来引入足以防止单相溶液在所述单相溶液被引入至模具空腔110中时发泡的压力。压力源116可为罐、压缩机、或其他压力储存器或压力产生源。压力源116可为任何流体，例如液体或气体。在示例性观点中，压力源116提供压缩的大气，但其可为压缩的co2、n2、或其他气体。
54.压力源116可选择性地与混合器106进行耦合以在混合器106处提供足以使单相溶液维持为单相溶液的压力。另外或作为另一选择，混合器106内的压力可通过气体源103来产生。
55.模具108与混合器106例如通过来自喷射模制设备的筒的出口埠进行流体耦合以维持对于单相溶液而言充分的压力。换言之，在一些观点中，避免自混合器106至模具108的压力下降以防止单相溶液在所述单相溶液于混合器106至模具108之间传递时过早发泡。
56.系统100中可选择性地包括热调处器(thermal manipulator)114。热调处器114在加工期间有效地调整模具108的温度(例如，加热或冷却)。如此一来，热调处器114可有效地使聚合物成分的模制制程的循环时间加速。举例而言，通过对模具108进行冷却，模具空腔110中所容纳的大量聚合物成分亦被冷却且在比不存在热调处器114的情形更快的循环中自可锻形式(例如，可流动)变成固体形式。由于在本发明的示例性观点中省略了在受热持续定义时间下会劣化(且因此产生气体)的化学发泡剂，因此热调处器114的使用有助于在不影响发泡剂的条件下减少循环时间。作为另一选择或另外，热调处器114为用于对模具108进行加热以影响单相溶液的固化特性的加热器。举例而言，在示例性观点中，通过对模具进行加热，具有不同物理特性的外皮可通过使单相溶液自模制制品的内部部分至所述模制制品的外部部分达成更均匀的热衰减而最小化。
57.在一观点中，预期多个聚合物珠粒/丸粒被自聚合物源102(例如料斗)递送至具有加热组件104及混合器106的系统中。聚合物珠粒被加热至高于可对所述聚合物珠粒进行模制的温度，例如高于玻璃转变温度(例如，加热至熔化温度，但低于劣化温度)。聚合物珠粒被接着机械地混合以形成同质的聚合物成分集合以进行最终模制。例如co2或n2等气体被以一定压力自气体源103引入至聚合物成分。所述气体被维持在足以使所述气体与聚合物成分合并成单相溶液的压力。所述合并可发生于混合器106中，且混合器106可被维持在足以维持单相溶液的压力。单相溶液被接着引入至处于足以防止所述单相溶液发泡的压力的模具空腔110中。因此，单相溶液可在混合器106与模具108之间进转变而不经历会引发成核(nucleation)进而导致发生发泡的突然压降。当单相溶液被引入至模具108中时，调节器112在当模具空腔110的体积被所述单相溶液填满时不发生显着的压力增大的条件下维持充分的压力。可针对单相溶液的细节(例如，聚合物成分、气体)来调整通过调节器112而维持的压力。
58.此时，在系统100中，模制制品可被固化以诱陷及维持经增压的气体进而形成单相固体模制制品。或者，作为另一选择，在模具空腔110被实质地填充之后，可使模具向大气开放以使得单相溶液内的气体突然膨胀，此亦被称作使部件发泡。将论述每一选项。
59.首先是在模制制品固化之前进行的突然减压。在此实例中，模制部件尚未确定大小/造形。举例而言，在发泡之前，模具空腔110被单相溶液填充以形成由模具空腔110的大小/形状界定的模制制品。在突然减压之后，尚未完全固化的单相溶液转换成多部分混合物(例如，由气体与聚合物成分构成的两部分混合物)。自单相溶液至二相混合物的此种转换使模制制品的体积增大(例如，使密度减小)。因此，所得发泡制品较所述所得发泡制品所形成的模具空腔110大。与其中所得发泡部件被确定大小及造形成模具空腔特性的传统泡沫模制操作不同，本发明观点由于在初始模制之后发生发泡而偏离所述模具空腔特性。
60.系统100的一示例性实作方案见于对鞋类组件(例如鞋底)的制造。举例而言，乙烯乙酸乙烯酯、聚胺基甲酸酯、或热塑性聚胺基甲酸酯成分可被形成为其中溶解有经压缩的co2的单相溶液。单相溶液被接着提供至模具以形成鞋底部分。然而，不针对预期所得鞋底大小来确定模具的大小。而是，所述模具的体积小于预期所得鞋底组件的体积。在此实例中，模具空腔可被单相溶液填充且所述单相溶液被容许进行化学交联。在进行充分的交联之后，鞋底组件被自模具移除(或以另一种方式减压)而使压缩气体跑出溶液且使所述部件发泡。发泡反应使鞋底的体积增大至较模具空腔所提供的更大的大小。所得发泡制品可原样地用于鞋中或者其可经历后续加工，例如被放置于二次模具(secondary mold)中以进行最终造形及确定大小。
61.如以上所提供，来自系统100的另一可选输出是已固化且尚未发泡的单相固体制品。在此实例中，所述制品能够在模具108内充分地固化以独立地维持单相溶液的压缩气体。在固化之后，模具108可被减压且单相固体制品118可被自模具空腔110移除。
62.单相固体制品118是由来自聚合物源102的聚合物成分形成的非发泡制品，所述聚合物成分中含有来自气体源103的压缩气体的同质内含物。后续操作(例如对制品进行加热)使单相固态制品118的温度充分抬升以使得所述制品能够自发泡反应而发生物理变化。在此实例中，制品可被至少加热至使得所含有的压缩气体的压力能够膨胀并为所述制品形成多孔式结构的玻璃转变温度。气体的膨胀造成制品的膨胀。
63.如图1中所示出，单相固体制品118可传至具有第二模具空腔122的第二模具120。第二模具120可包括热调处器124。热调处器124可在包含于第二模具空腔122内的同时有效地抬升单相固体制品118的温度。一旦单相固体制品118的温度得到充分提高，则由压缩气体施加的压力可在制品中形成多孔式结构进而得到发泡制品126。发泡制品126较单相固体制品118大，乃因在大气压下气体跑出溶液时形成多孔式结构(例如，闭合巢室式结构(closed
‑
cell structure))。举例而言，在一些实例中，发泡制品126可膨胀至单相固体制品118的两倍体积(例如，密度为单相固体制品118的一半)。发泡制品126可接着被放置于温度受控的环境中以控制因对所述发泡制品进行冷却而造成的收缩。当聚合物成分由于第二模具120操作而重构时发生的自然收缩可使所得制品减小至较通过第二模具空腔122而形成的发泡制品126小(例如，5％至20％)的大小。控制热变量及时序(timing)可有助于限制或预测可能发生的收缩。
64.尽管图1中示出具体组件及制程，然而预期所述组件及制程是说明性的而非限制
性的。举例而言，可根据本发明的观点来对所示出组件进行省略、添加、或重新排列。亦可并入额外的组件。此外，尽管示出一些组件，然而无论被作为选项列出还是未被明确列出，该些组件对于所预期的一些观点而言均是可选的。此外，即便当在一些观点中未特别说明具有连接时，在组件之间仍可形成有一或多个连接。
65.单相固态制品118另外可为用于容纳所诱陷气体的承载容器。举例而言，其中旨在引入增压气体的系统或制程可在闭合体积中提供单相固态制品118。随着时间的流逝，所诱陷气体可自单相固态制品118滤出而到达所述系统的闭合体积中以将所述气体引入至此系统中。
66.图2示出表现根据本发明观点的用于对单相溶液进行模制的方法200的流程图。方块202包括形成包括聚合物成分及压缩气体的单相溶液。所述形成单相溶液可在玻璃转变温度下(或高于玻璃转变温度)、在熔化温度下(或高于熔化温度)、和/或在室温下通过聚合物成分来形成。本文先前所提供的实例预期使聚合物成分熔化并混合压缩气体以形成同质可流动单相溶液(例如，可喷射模制的黏性)。形成单相溶液的另一预期方式包括将固体聚合物成分放置于欲溶解于所述固体聚合物成分中的气体的增压环境中。聚合物成分吸收增压环境中的气体且接着被提供至制造设备(例如，喷射模制设备)，同时被维持于压力下直至作为单相溶液被模制之后为止。
67.方块204表现将模具空腔增压至高于大气压的压力而达到模具压力。模具压力是足以使诱陷于单相溶液内的气体中的至少一些气体维持溶解于所述单相溶液中的压力。举例而言，模具压力可为与使单相溶液得以形成的压力相等的压力。模具压力亦可为与使单相溶液喷射至模具空腔中的压力相等的压力。无论怎样，在示例性观点中，模具压力均是防止在单相溶液中发生发泡反应的压力。
68.方块206表现向模具空腔中喷射单相溶液。举例而言，喷射模制设备可在单相溶液被喷射至增压模具中时在筒中使所述单相溶液维持受压。如此一来，单相溶液不经历将会促使在模制制程期间发生成核及发泡的压差。相反，模制制程可针对聚合物成分的时间及温度(例如，交联条件)来进行调整且不与用于使发泡发生的变量耦合。方块208表现在喷射单相溶液期间在模具空腔中维持至少模具压力。在示例性观点中，对压力的此种维持确保发泡制程发生于模具空腔已被填充(例如被完全填充或被填充至模具空腔体积的至少80％)之后。模具空腔体积是可供聚合物成分在喷射操作期间流入其中或触及的空间的体积。举例而言，模具空腔体积中可包括在模制制程期间不受阻碍(例如，不受闸控)的浇道(runner)或浇口(sprue)。然而，若模具空腔的一部分(例如浇道)在聚合物成分行进方面受到阻碍(例如，所述聚合物成分的流动因机械障壁而受到阻碍)，则可自模具空腔体积省略所述聚合物成分所不能够触及的所述部分。在其他观点中，当界定制品自身而非所有(或任何)相关联浇道或浇口的模具空腔体积被填充时，出于本文中的目的，当论及在减压之前的模具空腔填充体积时，所述模具空腔是被实质地填充。
69.根据方块208，可在制品固化之前对模具进行减压以使得所述制品能够发泡。或者，可使得制品能够固化进而将压缩气体诱陷于所述制品中。在后续实例中，可随后将制品暴露至热能量进而使得压缩气体能够使所述制品膨胀且使所述制品发泡。
70.使模具减压的温度可根据制品的预期结果而变化。举例而言，单相固态制品预期结果可能够在对模具进行减压之前冷却至50摄氏度或低于50摄氏度。对于旨在于减压阶段
处进行发泡的交联制品，所述制品在减压时的温度可高于130摄氏度。对于旨在于减压时进行发泡的一些交联聚合物成分，所述温度可高于150摄氏度(例如，交联热塑性聚胺基甲酸酯(tu)或乙烯乙酸乙烯酯(eva))。旨在于减压时进行发泡的非交联(例如，热塑性聚胺基甲酸酯离聚材料(tpu ionomeric material))制品的脱膜温度(demolding temperature)可能更冷，例如介于100摄氏度与135摄氏度之间。
71.图3示出根据本发明观点的对由聚合物成分与压缩气体构成的单相溶液进行模制的方法300。具体而言，方法300预期在对模具空腔进行填充之后且在对制品进行固化之前对所形成的制品进行发泡。因此，方块302表现将聚合物成分与气体进行混合以形成单相溶液。在此实例中，在使气体溶解至聚合物成分中进而形成单相溶液的压力下形成所述单相溶液。方块304表现将模具的模具空腔增压至模具压力。如方块306处所示出，模具压力足以使单相溶液在模具空腔被所述单相溶液填充时维持为单相溶液。在此实例中，如方块308中所示出，在维持模具压力的同时，在模具空腔中发生化学的和/或机械的交联。
72.方块310表现对模具空腔进行减压以使单相溶液转换成异质混合物。换言之，对聚合物成分进行固化之前对模具空腔进行减压使得能够由压缩气体形成聚合物成分的多孔式结构(例如，闭合巢室式泡沫)。在此实例中，可使模具开放以使得制品能够膨胀到其可膨胀成的体积。举例而言，在对模具空腔进行减压之前，所述模具空腔可被单相溶液完全填充或实质上完全填充。若在不提供膨胀用的额外体积的条件下对模具空腔进行减压，则可能无法得到均匀的发泡制程。此外，通过使模具空腔维持受压，可调整填充时间及交联操作而不影响最终发泡。
73.图4示出根据本发明观点的对由聚合物成分与压缩气体构成的单相溶液进行模制的方法400。具体而言，根据本发明的观点，方法400预期形成含有压缩气体的单相固体制品，所述单相固体制品随后进行发泡模制而达到一定大小及形状。如本文先前所论述，方块402预期将聚合物成分与压缩气体进行混合以形成单相溶液。方块404表现将第一模具空腔增压至模具压力。如先前所论述，模具压力是足以使单相溶液维持为单相溶液的高于大气压的压力。方块406表现在将第一模具空腔维持在模具压力或高于所述模具压力的同时向所述第一模具空腔中喷射单相溶液。方块408表现对单相溶液进行冷却以在模具空腔中形成单相固体制品。在此实例中，压缩气体被诱陷于已固化的聚合物成分中。方块410表现在已对制品进行充分固化以诱陷压缩气体之后对第一模具空腔进行减压。
74.方块412示出将单相固体制品传递至第二模具。所述传递可立即执行或随后在任何时间处执行。第二模具具有第二模具空腔。第二模具空腔较单相固体制品大。因此，当单相固体制品发泡并膨胀时，第二模具空腔提供用于形成所得发泡制品的模制体积。
75.方块414表现在处于第二模具空腔中的同时对单相固体制品进行加热。所述加热可通过对第二模具自身进行加热来达成。通过对单相固体制品进行加热，聚合物成分通过由所诱陷气体施加的压力而变得可物理变形。此种变形使得所诱陷气体能够膨胀并在聚合物成分中形成多孔式结构，形成多孔式结构的聚合物成分可被称作发泡制品。第二模具空腔可对所得发泡制品进行控制及造形。在发泡之后，可将发泡制品引入至温度受控的环境(例如，热隧道(heat tunnel))以控制泡沫制品在发泡之后重新固化时的收缩。
76.本文所提供制程可用于形成包括单相固体制品及发泡制品的各种制品，所述单相固体制品及发泡制品较在其中形成所述单相固体制品及发泡制品的初始模制空腔大。所得
发泡制品可被实作用于各种行业及用途。举例而言，垫充(padding)、成衣(apparel)、装备、汽车、电子产品、航空航天(aerospace)、海运(marine)、医疗装备、及类似行业。
77.根据前述内容，将看出本发明特别适合于达成本文中以上所述的所有目的及目标以及其他明显的优点及结构固有的优点。
78.应理解，某些特征及子组合具有实用性且可在不参考其他特征及子组合的情况下使用。此是通过权利要求的范围所预期的且处于权利要求的范围内。
79.尽管将具体组件及步骤彼此结合来论述，但应理解，预期本文所提供的任何组件和/或步骤均可与任何其他组件和/或步骤进行组合而无论是否明确提及，同时仍处于本文所提供的范围内。由于可在不背离本发明的范围的条件下对本发明作出诸多可能的实施例，因此应理解，本文中所述或附图中所示的所有内容皆被解释为说明性的而不具有限制性意义。
80.如本文所用且结合下文所列权利要求请求项，术语“条款中的任一项(any of clauses)”或所述术语的相似变型旨在被解释成权利要求请求项/条款所述的特征可以任何组合方式进行组合。举例而言，示例性条款4可指示条款1至3中任一项所述的方法/设备，此旨在被解释成条款1所述的特征与条款4所述的特征可加以组合，条款2所述的组件与条款4所述的组件可加以组合，条款3所述的组件与条款4所述的组件可加以组合，条款1所述的组件、条款2所述的组件、及条款4所述的组件可加以组合，条款2所述的组件、条款3所述的组件、及条款4所述的组件可加以组合，条款1所述的组件、条款2所述的组件、条款3所述的组件、及条款4所述的组件可加以组合，和/或其他变型。此外，如由以上所提供的实例中的一些实例所指示，术语“条款中的任一项”或所述术语的相似变型旨在包括“条款中的任一者(any one of clause)”或此种术语的其他变型。
81.以下是本文所预期的且被称作条款的示例性观点。
82.条款1.一种对单相溶液进行模制的方法，所述方法包括：形成所述单相溶液，其中所述单相溶液由聚合物成分与气体构成；将模具的模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力，其中所述模具压力至少是使所述单相溶液维持为单相的压力；向所述模具空腔中喷射所述单相溶液；以及在所述喷射所述单相溶液期间，在所述模具空腔中维持至少所述模具压力。
83.条款2.如条款1所述的方法，其中形成所述单相溶液包括：在所述聚合物成分至少处于玻璃转变温度的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
84.条款3.如条款1至2中任一项所述的方法，其中形成所述单相溶液包括：在所述聚合物成分低于玻璃转变温度的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
85.条款4.如条款1至3中任一项所述的方法，其中形成所述单相溶液包括：在所述气体处于超临界流体状态的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
86.条款5.如条款1至4中任一项所述的方法，其中形成所述单相溶液包括：在所述气体高于大气压的同时，使用所述聚合物成分来溶解所述气体。
87.条款6.如条款1至5中任一项所述的方法，其中所述聚合物成分由选自聚胺基甲酸酯及乙烯乙酸乙烯酯中的一者的聚合物构成。
88.条款7.如条款1至6中任一项所述的方法，其中所述气体选自二氧化碳(co2)及氮气(n2)。
89.条款8.如条款1至7中任一项所述的方法，其中所述单相溶液不包含化学反应发泡剂。
90.条款9.如条款1至8中任一项所述的方法，其中所述单相溶液包含交联剂。
91.条款10.如条款1至9中任一项所述的方法，还包括：在喷射所述单相溶液之前，将所述模具加热至高于周围温度。
92.条款11.如条款1至10中任一项所述的方法，其中所述模具包括压力调节器，所述压力调节器在向所述模具空腔中喷射所述单相溶液时维持至少所述模具压力且其中所述模具空腔保持恒定体积。
93.条款12.如条款1至11中任一项所述的方法，还包括：在所述单相溶液转换成二相的聚合物与气体的混合物之前，通过所述单相溶液来填充所述模具空腔的模具空腔体积的至少80％。
94.条款13.如条款12所述的方法，其中所述单相溶液是同质混合物且所述二相的聚合物与气体的混合物是异质混合物。
95.条款14.如条款1至13中任一项所述的方法，还包括：将所述单相溶液冷却至低于所述聚合物与气体的溶液的玻璃转变温度以形成单相固体制品。
96.条款15.如条款14所述的方法，还包括对所述单相固体制品进行加热以形成二相的混合物。
97.条款16.如条款15所述的方法，其中对所述单相固体制品进行加热以形成二相的混合物是在第二模具中执行。
98.条款17.如条款16所述的方法，其中在将所述单相固体制品形成为所述二相的混合物之前，将所述第二模具增压至高于大气压而达到第二模具压力。
99.条款18.如条款1至17中任一项所述的方法，其中在所述聚合物成分发泡之前对所述聚合物成分进行交联。
100.条款19.一种对单相溶液进行模制的方法，所述方法包括：将高于聚合物成分的玻璃转变温度的所述聚合物成分与高于大气压的气体进行混合以形成所述单相溶液；将模具的模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力，其中所述模具压力至少是使所述单相溶液维持为同质混合物的压力；在使所述模具空腔至少维持在所述模具压力的同时，通过所述单相溶液来填充所述模具空腔；在使所述模具空腔至少维持在所述模具压力的同时，对所述模具空腔中的所述聚合物成分进行交联；以及将所述模具空腔减压至减压压力，所述减压压力使所述单相溶液转换成由所述聚合物成分与所述气体构成的异质混合物。
101.条款20.一种对单相的聚合物与气体的溶液进行模制的方法，所述方法包括：将高于聚合物成分的玻璃转变温度的所述聚合物成分与高于大气压的气体进行混合以形成所述单相溶液；将模具的第一模具空腔增压至高于大气压而达到模具压力，其中所述模具压力至少是使所述单相溶液维持为同质溶液的压力；在使所述第一模具空腔至少维持在所述模具压力的同时，向所述第一模具空腔中喷射所述单相溶液；以及将所述单相溶液冷却至低于所述玻璃转变温度，以在所述第一模具空腔中形成单相固体制品。
102.条款21.如条款20所述的方法，还包括：将所述单相固体制品传递至具有第二模具空腔的第二模具；以及对所述第二模具空腔内的所述单相固体制品进行加热，以使所述单相固体制品转换成发泡制品。
103.条款22.如条款21所述的方法，其中所述第二模具空腔具有较所述第一模具空腔的体积大的体积。
104.以上列出的条款是示例性的且不对本发明的范围作出限制。