用于操作成型装置的成型方法与流程

用于操作成型装置的成型方法
1.本技术案主张于2020年3月20日所提交序号62/992,764的美国临时申请案以及于2020年7月16日所提交序号16/931,313的美国申请案的优先权，这两申请案的完整内容通过引用并入本文。
技术领域
2.本发明是关于一种成型装置以及一种操作该成型装置的方法，尤其是关于适用于射出成型或挤压成型的一种成型装置以及成型方法。


背景技术：

3.发泡聚合物制品具有许多优点，例如强度高、重量轻、抗冲击、隔音和隔热好等，该发泡聚合物制品可通过射出成型或挤压成型制成具有预定形状的模制品。例如，在将聚合物材料熔融并与发泡剂混合以通过射出成型机形成混合物之后，通过施加压力施加熔融聚合物，以便将其射出或挤压到模具的模具腔中，以形成所需的发泡聚合物制品。发泡聚合物制品的属性和应用可通过改变混合物的组成和调整成型方法来改变。
4.通常，发泡聚合物制品的外观和物理特性直接受到成型过程的影响，因此，模具的设计必须考虑混合物的流动性，以便在形成过程中，混合物可均匀、快速地分布在模具腔中，并且混合物中气泡孔的分布密度高且均匀，从而保持原始的物理性能。尽管使用模具形成的发泡聚合物制品具有许多优点和应用，但是其缺点仍然是尚未打破的极限与限制。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的为提供一种用于操作一成型装置的成型方法。
6.根据本发明的一个具体实施例，揭示一种成型方法。该成型方法包括：提供一成型装置，其中该成型装置包括一第一模具以及对应于该第一模具的一第二模具；将该第一模具朝向该第二模具移动，来形成一第一模具腔；供应一气体给该第一模具腔；将一材料射出进入该第一模具腔；以及将该第一模具移动远离该第二模具，来形成一第二模具腔，并且一部分气体排出该成型装置，其中该第一模具腔的一第一体积大体上小于该第二模具腔的一第二体积。
7.在一些具体实施例中，至少一部分该气体通过该成型装置上配置的一接合点排出该成型装置之外。
8.在一些具体实施例中，当该第二模具腔已形成时，在该第一模具与该第二模具之间形成一间隙，该间隙与该第二模具腔连通。
9.在一些具体实施例中，至少一部分该气体通过该间隙排出该成型装置之外。
10.在一些具体实施例中，至少一部分该气体通过该间隙与该成型装置上配置的一接合点排出该成型装置之外。
11.在一些具体实施例中，在该材料与该第一模具腔接合之后，该接合点由该材料完全或部分覆盖。
12.在一些具体实施例中，该第一模具腔与该第二模具腔由该第一模具的一第一内侧壁与该第二模具的一第二内侧壁所界定。
13.在一些具体实施例中，在将该气体供应到第一模具腔中之后，该第一模具腔具有一第一压力，在该第一模具移动远离该第二模具之后，该第二模具腔具有一第二压力，并且该第一压力大体上大于该第二压力。
14.在一些具体实施例中，当该第二模具腔维持在该第二体积，该第二压力下降至大体上等于大气压力的一第三压力。
15.在一些具体实施例中，该第二模具腔维持在该第二体积大约1秒至5秒。
16.在一些具体实施例中，当第一模具腔已形成，该成型装置在一闭合组态内。
17.在一些具体实施例中，当第二模具腔已形成，该成型装置在一稍微开放组态内。
18.在一些具体实施例中，一管道连接至该接合点并设置成将该气体供应至该第一模具腔，或将至少该部分气体排出该成型装置。
19.在一些具体实施例中，在该材料通过与该第一模具腔连通的一通道射出进入该第一模具腔。
20.在一些具体实施例中，该成型方法另包括在该第一模具腔形成之后，将一射出器与该通道接合；在该材料射出进入该第一模具腔之后以及在该第一模具从该第二模具移开之后，将射出器从该通道移开。
21.根据本发明的一个具体实施例，揭示一种成型方法。该成型方法包括：提供一成型装置，其中该成型装置包括一第一模具以及相对于该第一模具并与之互补的一第二模具；将该第一模具与该第二模具接合，来形成由该第一模具的一第一内侧壁与该第二模具的一第二内侧壁所界定的一模具腔；将一气体射出进入该模具腔；将一材料射出进入该模具腔；以及将该模具腔扩大，来将至少一部分气体排出该模具腔。
22.在一些具体实施例中，在该模具腔扩大期间或之后，形成由该材料、该第一模具和该第二模具包围的一空隙。
23.在一些具体实施例中，在该模具腔扩大期间或之后，该第一模具和该第二模具接触。
24.在一些具体实施例中，在该模具腔扩大期间或之后，形成位于该第一模具与该第二模具之间并设置成将至少该部分气体排出该模具腔之外的一间隙。
25.在一些具体实施例中，该成型方法另包括将该第一模具与该第二模具分离；将该材料移出该成型装置。
附图说明
26.当结合附图阅读时，从以下详细描述中可最佳理解本发明态样。应注意，根据工业中的标准实践，各种部件并未按比例绘制。事实上，为了清晰起见，许多部件的尺寸可能任意放大或缩小。
27.图1为例示根据本发明一个具体实施例的成型方法的流程图。
28.图2至图6为例示根据本发明一个具体实施例的成型方法的示范操作示意图。
具体实施方式
29.下列说明提供用于实现所提供主题中不同特征的许多不同的具体实施例或范例。以下说明组件和配置的具体范例，以简化本发明。当然，这些仅为范例，而非限制性。例如，以下描述中在第二特征上或之上形成第一特征可包括其中第一和第二特征直接接触形成的具体实施例，并且也可包括其中可在第一与第二特征之间形成附加特征，使得第一和第二特征不直接接触的具体实施例。此外，本发明可在各个范例中重复参考编号及/或字母。该重复的目的在于简单和清楚，并且本身并不表示所讨论的各种具体实施例及/或组态之间的关系。
30.此外，本文可使用空间相关用语，例如「底下」、「下方」、「之下」、「上方」、「之上」等，以便于描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系，如图中所示。除了图中所描绘方位之外，此类空间相关用语还涵盖装置于使用或操作中的不同方位。该设备可以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且可相应地解释本文中使用的空间相关用语。
31.尽管阐述本发明广泛范畴的数值范围和参数是近似值，但具体范例中揭示的数值尽可能精确地回报。然而，任何数值原本就包含必然由相应测试测量中发现的标准偏差所引起的某些误差。另外，如本文所用，术语「约」通常是指在已知值或范围的10％、5％、1％或0.5％之内。或者，当精通技术人员考虑时，术语「约」意指在平均值的可接受标准误差内。
32.除了在操作/工作范例中，或除非另有明确说明，否则本文内说明的所有数值范围、数量、值和百分比，例如材料数量、持续时间、温度、操作条件、数量比率等等，应理解为在所有情况下都由术语「约」所修饰。因此，除非有相反的指示，否则本发明和所附申请专利范围中所阐述数值参数是可根据需要变化的近似值。至少，每个数值参数应根据回报的有效数字的数量并通过应用普通舍入技术来解释。在本文中，范围可表示为从一个端点到另一个端点或两个端点之间。除非另有说明，否则本文所揭示的所有范围都包括端点。
33.图1为例示根据本发明一个具体实施例的成型方法1000的流程图。在一些具体实施例中，成型方法1000包括许多操作，并且描述和说明不被认为是对操作顺序的限制。在一些具体实施例中，成型方法1000包括下列步骤。在一些具体实施例中，如图1所示的成型方法1000包括下列步骤，并且图2至图6为成型方法1000的许多阶段的示意剖面图。
34.步骤1001：提供一成型装置，其中该成型装置包括一第一模具以及对应于该第一模具的一第二模具。
35.步骤1002：将该第一模具朝向该第二模具移动，来形成一第一模具腔。
36.步骤1003：供应一气体进入该第一模具腔。
37.步骤1004：将一材料射出进入该第一模具腔。
38.步骤1005：将该第一模具移动远离该第二模具，来形成一第二模具腔，并且一部分气体排出该成型装置。
39.在步骤1001内，如图2内所示提供一成型装置100。在一些具体实施例中，成型装置100设置成形成一制品。在一些具体实施例中，成型装置100包括一第一模具101以及对应于第一模具101的一第二模具102。在一些具体实施例中，第一模具101和第二模具102彼此互补。在一些具体实施例中，第一模具101与第二模具102接合。在一些具体实施例中，第一模具101和第二模具102相对于彼此配置。在一些具体实施例中，第一模具101为一上模具，并且第二模具102为一下模具。在一些具体实施例中，第一模具101包括一第一内侧壁101a，并
且第二模具102包括一第二内侧壁102a。在一些具体实施例中，第一内侧壁101a与第二内侧壁102a接合。
40.在一些具体实施例中，成型装置100一开始在开启组态内，如图2内所示。在一些具体实施例中，当第一模具101与第二模具102分离时，成型装置100在该开启组态下。在一些具体实施例中，在该开启组态期间，第一模具101不与第二模具102接触。在一些具体实施例中，第二模具102包括凹入第二模具102中的一凹槽102b。在一些具体实施例中，在该开启组态期间可触及凹槽102b。
41.在一些具体实施例中，成型装置100包括延伸通过成型装置100的一通道103。在一些具体实施例中，通道103设置成让一材料流过，该材料可为任何可流动的材料类型。在一些具体实施例中，通道103配置于第一模具101或第二模具102处。在一些具体实施例中，通道103延伸通过第一模具101或第二模具102。在一些具体实施例中，成型装置100内可包括许多通道103。应了解，通道103的位置、形状和数量没有特别限制，并且可根据需要进行调整。在一些具体实施例中，通道103延伸通过第一模具101。在一些具体实施例中，通道103连结至第一模具101的第一内侧壁101a。
42.在一些具体实施例中，成型装置100包括配置在成型装置100上的一接合点104。在一些具体实施例中，接合点104设置成供应或排放气体或流体。该流体或气体可为空气、惰性气体等，但本发明并不受限于此。在一些具体实施例中，接合点104配置于第一模具101或第二模具102处。在一些具体实施例中，成型装置100内可包括许多接合点104。应了解，接合点104的位置、形状和数量没有特别限制，并且可根据需要进行调整。在一些具体实施例中，接合点104配置于第二模具102处。在一些具体实施例中，接合点104配置于第二模具102的第二内侧壁102a处。在一些具体实施例中，通道103和接合点104相对于彼此配置。
43.在一些具体实施例中，成型装置100内可选择性包括一管道105。在一些具体实施例中，管道105设置成让一气体或流体流过，该流体或气体可为空气、惰性气体等，但本发明并不受限于此。在一些具体实施例中，管道105的一末端连结至接合点104。在一些具体实施例中，管道105配置于第一模具101或第二模具102处。在一些具体实施例中，管道105从接合点104延伸。在一些具体实施例中，成型装置100内可包括许多管道105。应了解，管道105的位置、形状和数量没有特别限制，并且可根据需要进行调整。在一些具体实施例中，管道105连接至一或多个接合点104。
44.在步骤1002内，将第一模具101移动朝向第二模具102，来形成一第一模具腔106，如图3内所示。在一些具体实施例中，通过将第一模具101移动朝向第二模具102、将第二模具102移动朝向第一模具101，或者将第一模具101和第二模具102朝向彼此移动，来形成第一模具腔106。在一些具体实施例中，第一模具101与第二模具102接合，来形成第一模具腔106。在一些具体实施例中，第一模具腔106由第一内侧壁101a和第二内侧壁102a界定。在一些具体实施例中，在第一模具101或第二模具102移动之后，成型装置100从如图2内所示的该开启组态改变为如图3内所示的一封闭组态。在一些具体实施例中，当成型装置100在该封闭组态下，第一模具101与第二模具102紧密接合。
45.在成型装置100封闭之后，形成第一模具腔106。在一些具体实施例中，当成型装置100在该封闭组态下，第一模具腔106处于密闭状态。在一些具体实施例中，第一模具腔106设置成保留一材料，并在第一模具腔106之内形成一制品。在一些具体实施例中，第一模具
腔106设置成容纳一材料，并允许通过模制将该材料制造成具有预定形状的一模制品。
46.在一些具体实施例中，第一模具腔106与通道103连通。在一些具体实施例中，一材料可通过通道103流入第一模具腔106。在一些具体实施例中，管道105可通过接合点104与第一模具腔106连通。在一些具体实施例中，一气体或流体可通过通道104流入第一模具腔106或从此排出。在一些具体实施例中，管道105设置成将一气体或流体供应至第一模具腔106或从此排出。
47.在步骤1003内，供应一气体或流体给第一模具腔106。在一些具体实施例中，该气体或流体(例如惰性气体、氮气、二氧化碳等等)通过接合点104供应给第一模具腔106。在一些具体实施例中，第一模具腔106完全或部分填入气体或流体。在一些具体实施例中，一来源(未显示)已连结至管道105的一端，如此气体或流体从该来源通过接合点104供应至第一模具腔106。在一些具体实施例中，该来源设置成供应流体或气体，其中根据需要可供应合适的流体或气体；例如，该流体或气体可以是空气、惰性气体等，但本发明并不受限于此。
48.在一些具体实施例中，当成型装置100在该封闭组态下，气体或流体流入第一模具腔106。在一些具体实施例中，气体或流体流入第一模具腔106，以增加第一模具腔106内部的压力。在一些具体实施例中，在气体或流体供应至第一模具腔106之后，第一模具腔106的压力提高至第一压力。在气体或流体供应至第一模具腔106之后，该第一模具腔具有该第一压力。
49.在步骤1004内，一材料107供应至第一模具腔106，如图4内所示。在一些具体实施例中，材料107通过与第一模具腔106连通的通道103射出进入第一模具腔106。在一些具体实施例中，材料107从射出器108透过射出器108的出口108a射出进入第一模具腔106。在一些具体实施例中，在形成第一模具腔106之后，射出器108的出口108a与通道103接合。在一些具体实施例中，在气体或流体供应至第一模具腔106之前，出口108a与通道103接合。
50.在一些具体实施例中，在气体或流体供应至第一模具腔106之后，材料107从射出器108射出进入第一模具腔106。在一些具体实施例中，当第一模具腔106内部压力到达该第一压力时，材料107射出进入第一模具腔106。在一些具体实施例中，材料107从第一模具101流向第二模具102。在一些具体实施例中，材料107从第一模具101的第一内侧壁101a流向第二模具102的第二内侧壁102a。在一些具体实施例中，在将材料107射出进入第一模具腔106之后，射出器108离开通道103。在一些具体实施例中，在材料107射出进入第一模具腔106之后，第一模具腔106内部压力从该第一压力进一步提高至一第二压力。在一些具体实施例中，该第二压力大于该第一压力。
51.在一些具体实施例中，在材料107射出进入第一模具腔106之后，该接合点由材料107完全或部分覆盖。在一些具体实施例中，射出器108与射出成型机或挤压成型机连结，使得材料107可从射出成型机或挤压成型机射出/挤出到第一模具腔106中。
52.在一些具体实施例中，材料107为一可发泡材料。在一些具体实施例中，材料107为一可流动材料。在一些具体实施例中，材料107包括聚合物。在一些具体实施例中，材料107为高分子量聚合物和发泡剂的混合物。在一些具体实施例中，发泡剂是在加热过程中释放气体的物理或化学添加剂，因此形成孔洞。在一些具体实施例中，发泡剂为物理添加剂。在一些具体实施例中，发泡剂为超临界流体(scf，supercritical fluid)。
53.在步骤1005内，将第一模具101移动远离第二模具102，来形成一第二模具腔106'，
并且一部分气体排出成型装置100，如图5内所示。在一些具体实施例中，在第一模具101移动远离第二模具102之前，射出器108移动远离通道103。在一些具体实施例中，第一模具101或第二模具102彼此远离，来形成第二模具腔106'。在一些具体实施例中，第二模具102移动远离第一模具101，来形成第二模具腔106'。在一些具体实施例中，第一模具101可移动，而第二模具102静止。在一些具体实施例中，第二模具102可移动，而第一模具101静止。在一些具体实施例中，第一模具101和第二模具102都可相对于彼此移动。
54.在一些具体实施例中，通过将第一模具101移动远离第二模具102、将第二模具102移动远离第一模具101，或者将第一模具101和第二模具102彼此移动远离，将第一模具腔106扩大成第二模具腔106'。在一些具体实施例中，第一模具101和第二模具102在扩大期间或之后仍旧彼此接合。
55.在一些具体实施例中，在该扩大期间或之后，形成由材料107、第一模具101和第二模具102包围的一空隙。在一些具体实施例中，成型装置100在稍微开启组态下，如图5内所示。成型装置100在稍微开放组态下，并且第二模具腔106'已形成。在一些具体实施例中，在该扩大期间或之后，第一模具101与第二模具102接触。当成型装置100在该稍微开启组态下，第一模具101与第二模具102接触。
56.在一些具体实施例中，第一模具腔106的一第一体积大体上小于第二模具腔106'的一第二体积。在一些具体实施例中，该第一体积增加至该第二体积。在一些具体实施例中，当第二模具106'维持在该第二体积时，成型装置100在该稍微开启组态下。
57.在一些具体实施例中，成型装置100稍微开启，允许该气体从成型装置100或第二模具腔106'往所有方向流出。在一些具体实施例中，至少一部分该气体排出成型装置100或第二模具腔106'之外。在一些具体实施例中，当第二模具腔106'已形成，则在第一模具101与第二模具102之间形成一间隙109。在一些具体实施例中，间隙109沿着第一模具101与第二模具102的四周或沿着第一模具101与第二模具102之间的界面形成。在一些具体实施例中，间隙109与第二模具腔106'连通，如此该气体可从第二模具腔106'流向间隙109。在一些具体实施例中，至少一部分该气体通过间隙109排出成型装置100之外。在一些具体实施例中，间隙109的宽度小于100mm。在一些具体实施例中，间隙109的宽度大体上小于50mm。
58.在一些具体实施例中，材料107在射出进入第一模具腔106之后经历物理或化学发泡，并且当成型装置100处于稍微开启组态下，第二模具腔106'内的气体可从第二模具腔106'中排出。在一些具体实施例中，在该发泡过程期间或该发泡过程之后，成型装置100会在材料107射出之后维持在该稍微开启组态下一段预定期间。在一些具体实施例中，第二模具腔106'维持在该第二体积一段预定期间。在一些具体实施例中，该预定期间大约几秒。在一些具体实施例中，该预定期间取决于第二模具腔106'内部压力。在一些具体实施例中，该预定期间大约1秒至5秒。
59.在一些具体实施例中，在第一模具101移动远离第二模具102之后，第二模具腔106'具有一第三压力。在一些具体实施例中，该第二压力大体上大于该第三压力。在一些具体实施例中，成型装置100维持在该稍微开启组态下，直到第二模具腔106'内部的第三压力降低至或到达大气压力(1atm)。
60.在一些具体实施例中，管道105设置成将至少一部分该气体排出成型装置100之外。在一些具体实施例中，一些气体可通过管道105从第二模具腔106'排出。在一些具体实
施例中，至少一部分该气体从间隙109及/或管道105排出第二模具腔106'之外。由于气体可通过管道105以及间隙109(通过成型装置100的稍微开启)从第二模具腔106'排出，因此可立即并有效将气体从第二模具腔106'排出。
61.在一些具体实施例中，在将材料107射出进入第一模具腔106之后，接合点104至少部分遭覆盖，该气体不能有效地或甚至不能通过接合点104排出。如此，成型装置100稍微开启可帮助或甚至加速该气体从第二模具腔106'排出。结果，改善后续在第二模具腔106'之内形成的制品的品质。
62.在一些具体实施例中，在将气体从第二模具腔106'排出之后，成型装置100将从稍微开启组态改变为关闭组态(如图3所示)。在一些具体实施例中，当第二模具腔106'内部的第三压力到达大气压力(1atm)时，成型装置100应从稍微开启组态改变为关闭组态。在一些具体实施例中，成型装置100维持在关闭组态内，直到一制品107'形成。在一些具体实施例中，当制品107'已形成并且准备从第二模具102的凹槽102b中取出时，成型装置100将从关闭组态改变为完全开启组态，如图6内所示。
63.另外，在一些具体实施例中，在将气体从第二模具腔106'排出之后，成型装置100将从稍微开启组态改变为完全开启组态(如图6所示)。在一些具体实施例中，当第二模具腔106'内部的第三压力到达大气压力(1atm)并且制品107'已形成并且准备从第二模具102的凹槽102b中取出时，成型装置100应从稍微开启组态改变为完全开启组态。
64.在一些具体实施例中，第一模具101进一步移动远离第二模具102，来完全开启成型装置100，如图6内所示。在一些具体实施例中，通过将第一模具101移动远离第二模具102、将第二模具102移动远离第一模具101，或者将第一模具101和第二模具102彼此移动远离，让成型装置100完全开启。在一些具体实施例中，当成型装置100在该完全开启组态下，第一模具101与第二模具102分开。在一些具体实施例中，当成型装置100在该完全开启组态下，第一模具101不与第二模具102接触并且可触及第二模具102的凹槽102b。在一些具体实施例中，当成型装置100在稍微开启组态或该关闭组态下，无法从凹槽102b取出制品107'。当成型装置100在完全开启组态下，可从凹槽102b取出制品107'。
65.上面概述若干具体实施例的特征，使得精通技术人士可更好地理解本发明各方面。精通技术人士应理解，他们可容易地使用本发明作为设计或修改其他操作和结构的基础，以实现相同目的及/或实现本文所介绍具体实施例的相同优点。精通技术人士还应认识到，这样的同等构造不脱离本发明的精神和范围，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在进行各种改变、替换和变更。
66.再者，本发明的范畴并不受限于该说明书中所说明的程序、机器、制造、物质组成、构件、方法及步骤的特定具体实施例。从本发明的揭示内容，熟习此项技术者将容易明白，依据本发明可使用目前已存在或以后将要开发的实行与本文所说明的对应具体实施例相同的功能或获得实质上相同结果的程序、机器、制造、物质组成、构件、方法或步骤。因此，希望所述这些随附申请专利范围在其范畴内包括此类程序、机器、制造、物质组成、构件、方法和步骤。
67.【符号说明】
68.1000 成型方法
69.100 成型装置
70.101 第一模具
71.102 第二模具
72.101a 第一内侧壁
73.102a 第二内侧壁
74.102b 凹槽
75.103 通道
76.104 接合点
77.105 管道
78.106 第一模具腔
79.106' 第二模具腔
80.107 材料
81.107' 制品
82.108 射出器
83.108a 出口
84.109 间隙
85.【生物材料寄存】
86.无