CN103608158A - 形成在鞋类中使用的材料的注射成型系统和方法及通过所述系统和方法制成的材料 - Google Patents

形成在鞋类中使用的材料的注射成型系统和方法及通过所述系统和方法制成的材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造泡沫零件的系统(100)和方法。一种示例方法包括：提供聚合物处理系统；提供具有与所述聚合物处理系统流体连通的至少一个可膨胀模具型腔(152)的模具(150)；在所述聚合物处理系统内混合聚合材料和发泡剂，以生产非发泡混合物；从所述聚合物处理系统注射一定体积的聚合材料和发泡剂的混合物并进入所述可膨胀模具型腔中；以及使所述模具型腔膨胀以使所述模具型腔内的非发泡混合物膨胀并形成所述泡沫零件。

Description

形成在鞋类中使用的材料的注射成型系统和方法及通过所述系统和方法制成的材料
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年1月27日提交的美国临时专利申请No. 61/436,734的优先权和权益，该美国临时专利申请No. 61/436,734的公开内容通过引用整体并入本文。本申请与通过引用整体并入本文的以下美国专利和申请有关：2001年11月27日授权的美国专利No. 6,322,347；2003年9月9日授权的美国专利No. 6,616,434；2003年12月9日授权的美国专利No. 6,659,757；2005年4月26日授权的美国专利No. 6,884,823；2005年8月9日授权的美国专利No. 6,926,507；2006年12月5日授权的美国专利No. 7,144,532；2007年2月6日授权的美国专利No. 7,172,333；2007年9月11日授权的美国专利No. 7,267,534；2008年1月15日授权的美国专利No. 7,318,713；2009年11月10日授权的美国专利No. 7,615,170；2010年4月8日公开的美国专利申请公开号2010/0086636。
技术领域
本发明总体上涉及注射成型的领域，特别是，本发明涉及用于生产泡沫零件的方法和系统以及由此形成的零件。
背景技术
结构性聚合物泡沫材料在聚合物基体中包括多个空隙(也被称为气室)。在本领域中已公知若干种用于处理聚合材料以生产泡沫零件的技术。示例性技术可以采用挤出机，所述挤出机通过螺纹件在筒体内的旋转来使聚合材料塑化。在某些工艺中，可以例如穿过形成于挤出机的筒体内的发泡剂端口，向熔融的聚合材料中注射物理发泡剂，以形成聚合材料和发泡剂的混合物。该混合物然后可以被处理(例如，挤出、吹塑成型或者注射成型)，以形成所需的聚合泡沫制品。
虽然这些方法可以被用于生产各种泡沫零件，但是存在需求来改进与聚合材料的注射成型相关联的工艺，所述聚合材料的注射成型用于生产例如在鞋类工业中使用的各种泡沫零件。
发明内容
本发明涉及泡沫零件，以及用于生产泡沫零件的新颖方法和装置。
本发明的一个方面包括一种形成泡沫零件的方法。所述方法包括提供一种聚合物处理系统，所述聚合物处理系统包括：安装在筒体内以在筒体内限定出聚合物处理空间的螺纹件；与聚合物处理空间连通的聚合材料输送系统；与聚合物处理空间连通的发泡剂输送系统；和与聚合物处理空间的远端部分的流体连通的至少一个喷嘴。所述方法进一步包括：提供具有与所述喷嘴流体连通的至少一个可膨胀模具型腔的模具；在所述聚合物处理空间内混合聚合材料和发泡剂，以生产非发泡混合物；注射一定体积的聚合材料和发泡剂的混合物穿过所述喷嘴并进入所述可膨胀模具型腔中；和使所述模具型腔膨胀以形成所述泡沫零件。在多种不同实施例中，所述方法可以生产这样一种泡沫零件，其具有与未受处理的聚合材料的熔化温度相差在5℃内的估算熔化温度、具有估算表皮厚度在大约100μm～500μm之间的表皮层、具有在大约0.01μm～50μm之间的平均气室直径、和/或具有在大约108～1016个气室/cm3之间的平均气室数量。
所述聚合材料可以包括从由聚合物、合成橡胶和热塑性塑料组成的组中选出的材料。所述聚合材料可以包括以下材料中的至少一种：热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、DuPont™ Surlyn®（杜邦公司产品）、聚乙烯或者热塑性橡胶(TPRs)。TPU可以包括或者基本上由以下材料构成：Pellethane®或者Utechllan®中的至少一种，例如，Pellethane®2102-75A、Pellethane®2355-75A或者Utechllan®UT85-APU中的至少一种。在一个实施例中，所述聚合材料包括或者基本上由这样一种TPU构成：其具有在大约50～90或65～90或65～85之间的Shore A（肖氏）硬度，或者具有在大约30～90之间的Shore D（肖氏）硬度。TPR可以包括或者基本上由以下材料构成：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或者苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)中的至少一种。发泡剂可以包括或者基本上由以下材料构成：氮气。
在一个实施例中，发泡剂输送系统包括计量系统。所述计量系统可适于控制所述发泡剂的流速和/或待注射的发泡剂的质量中的至少一种。向聚合物处理空间中注射的发泡剂的质量可以是非发泡混合物的按重量计的大约0.1～2%，例如，是非发泡混合物的按重量计的大约0.4～0.75%。
在混合之前所述筒体可以被加热至升高的筒体温度。在一个实施例中，聚合材料可以是TPU，并且升高的筒体温度可以在大约380℉～420℉之间，例如为大约400℉。在一个实施例中，筒体被分割成多个区域，对于每个区域设定独立的温度。所述喷嘴可以在混合之前被加热至升高的喷嘴温度。所述升高的喷嘴温度可以高于筒体温度。在一个实施例中，所述聚合材料是TPU，并且所述升高的喷嘴温度为大约420℉。
本发明方法的一个实施例包括：控制被注射到所述模具型腔中的混合物的体积和/或混合物向所述模具型腔中的注射速率中的至少一种。向模具型腔中注射的混合物的体积是膨胀之前的模具型腔的容积的大约95%～105%。
所述方法可以进一步包括：在注射聚合材料之前，将所述可膨胀模具型腔维持在第一模具温度。第一模具温度可以例如在大约70℉～130℉之间。所述模具可以包括温度控制系统，用于加热模具和/或将模具保持在第一模具温度。在一个实施例中，第一模具温度低于注射之前的混合物的温度。
膨胀之后的模具型腔的容积可以是膨胀之前的模具型腔的容积的大约2～12倍，例如，是膨胀之前的模具型腔的容积大约3倍。在多种不同替代实施例中，例如，依据被处理的材料和/或被形成的泡沫零件的所需性能，膨胀之后的模具型腔的容积可以是膨胀之前的模具型腔的容积的大约2～7倍、大约3～10倍、大约5～12倍或大约2～8倍。在一个实施例中，模具从大约2mm的厚度膨胀至大约6mm的厚度。一般而言，模具可以在其未膨胀位置与膨胀位置之间膨胀达任意适当的比值。
可以在膨胀之前将模具型腔保持在未膨胀位置达第一时间周期。第一时间周期可以为大约1～30秒。在聚合材料是TPU的一个实施例中，第一时间周期可以在大约5～15秒之间或者在大约1～20秒之间，例如可以是大约10秒。所述方法还可以包括：在膨胀之后将模具型腔保持在膨胀位置达第二时间周期。第二时间周期可以在大约1～60秒之间，或者达到120秒或更多，并且在聚合材料是TPU的一个实施例中，第二时间周期可以在大约30～40秒之间。
在一个实施例中，所述方法可以进一步包括：控制可膨胀模具型腔的膨胀速率。模具型腔的膨胀速率可以快于被注射到模具中的材料的膨胀速率。另一种可选方式是，模具型腔的膨胀速率可以慢于或者基本上类似于被注射到模具中的材料的膨胀速率。在一个实施例中，模具型腔从未膨胀位置膨胀至膨胀位置可以花费小于大约5秒，例如为大约1秒。
使模具型腔膨胀可以包括或者基本上由以下方式构成：从第一模具区段起的第二模具区段的侧向位移和/或经由型芯后移技术的模具型腔的第一壁的侧向位移。在一个实施例中，所述侧向壁位移包括所述模具型腔的第一壁相对于第二壁的不对称位移。所述模具可以包括单个可膨胀模具型腔或者多个可膨胀模具型腔。
由本文所描述的方法形成的泡沫零件可以包括表皮层。所述表皮层可以具有在大约100μm～500μm之间的表皮厚度。在聚合材料是TPU的一个实施例中，所述表皮层可以具有大约300μm的表皮厚度。所述泡沫零件可以具有在大约0.01μm～200μm之间的平均气室直径，并且在聚合材料是TPU的情况下，具有在大约0.01μm～50μm之间的平均气室直径。所述泡沫零件可以具有在大约108～1016个气室/cm3之间的平均气室数量。
所述泡沫零件可以例如形成用于鞋类制品的鞋底夹层或其部件中的至少一种。
本发明的另一方面包括用于形成泡沫零件的系统。所述系统包括：安装在筒体内以在所述筒体内限定出聚合物处理空间的螺纹件；与所述聚合物处理空间连通的聚合材料输送系统；与所述聚合物处理空间连通的发泡剂输送系统；和与所述聚合物处理空间的远端部分流体连通的至少一个喷嘴，其中，所述聚合物处理空间适于混合聚合材料和发泡剂以生产非发泡混合物。所述系统进一步包括：具有与所述喷嘴流体连通的至少一个可膨胀模具型腔的模具；用于将一定体积的非发泡混合物注射穿过所述喷嘴并进入所述可膨胀模具型腔中的器件；和用于使所述可膨胀模具型腔膨胀以形成所述泡沫零件的器件。
本发明的再一方面包括：包括泡沫聚合材料的注射成型零件。所述零件包括：表皮层，其中所述表皮层具有在大约100μm～500μm之间的表皮厚度；在大约0.01μm～50μm之间的平均气室直径；和在大约108～1016个气室/cm3之间的平均气室数量，其中所述泡沫零件的体积是发泡之前的聚合材料的体积的大约2～4倍。在一个实施例中，所述表皮层具有大约300μm的表皮厚度。在一个实施例中，所述泡沫零件的体积是发泡之前的聚合材料的体积大约3倍。在一个实施例中，所述泡沫零件具有与发泡之前的聚合材料的熔化温度相差在5℃内的估算熔化温度。
通过参考以下描述、附图和权利要求书，在本文所公开的本发明的这些和其它目的以及优点和特征将变得更加清楚明了。此外，应该明白的是，本文所描述的多种不同实施例的特征不是相互排斥的，可以在多种不同组合和置换中存在。
附图说明
附图中，相似附图标记在所有不同视图中一般指代相同的零部件。此外，附图并不一定按比例进行绘制，重点反而是基本上放在示出本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述了本发明的多种不同实施例，附图中：
图1是依据本发明一个实施例的、用于向单个可膨胀模具型腔中注射材料的注射成型系统的示意性侧视图；
图2是依据本发明一个实施例的、用于同时向多个可膨胀模具型腔中注射材料的注射成型系统的示意性侧视图；
图3A是依据本发明一个实施例的一种示例性泡沫零件的示意性俯视图；
图3B是穿过截面A-A截取得到的图3A所示的泡沫零件的侧视截面图；
图4是依据本发明一个实施例的、用于形成泡沫零件的一种示例方法的流程图；
图5是依据本发明一个实施例的、用于形成多个鞋类鞋底夹层部件的模具型腔和注射成型系统的示意性侧视图；
图6A～6D是依据本发明一个实施例的、用于鞋类制品的示例性泡沫鞋底夹层部件的示意性俯视图；
图7A和7B是是依据本发明一个实施例的、用于鞋类制品的另一对泡沫前脚鞋底夹层部件的示意性俯视图；
图8A是依据本发明一个实施例的、用于鞋类制品的后跟部件的示意性俯视图；
图8B是图8A所示的后跟部件的侧视图；
图8C是穿过截面A-A截取得到的图8A所示的后跟部件的侧视图；
图9A是依据本发明一个实施例的、用于鞋类制品的全长泡沫鞋底夹层的示意性俯视图；
图9B是图9A所示的鞋底夹层的侧视图；
图10A是依据本发明一个实施例的、用于形成泡沫零件的六边形模具型腔形状的侧视图；
图10B是图10A所示的六边形模具型腔形状的透视图；
图10C是使用图10A所示的六边形模具型腔形状形成的泡沫零件的侧视图；和
图10D是图10C所示的泡沫零件的透视图。
具体实施方式
本文所描述的发明涉及用于生产例如用于鞋类的改进的注射成型聚合物泡沫制品的系统和方法，以及由此形成的所得泡沫零件。本文所描述的系统和方法可以用于生产多种零件，例如但不限于用于鞋类的鞋底夹层或用于它的部件。在一个示例性实施例中，本文所描述的系统和方法能够用于生产聚合泡沫元件，所述聚合泡沫元件能够被插入鞋底的鞋底夹层内的空腔中，以便为鞋底提供改进的性能。
依据本发明一个实施例的一种用于生产微发泡材料(例如，泡沫零件)的示例性注射成型系统100在图1中被示出。在本实施例中，注射成型系统100用于注塑聚合材料制品。注射成型系统100包括挤出系统102，所述挤出系统102包括聚合物处理螺纹件104，所述聚合物处理螺纹件104在筒体106内是可旋转的，以在螺纹件104与筒体106之间限定出的聚合物处理空间110内沿下游方向108传输聚合材料。例如呈粒状形态的聚合材料从聚合材料输送系统112被输送到聚合物处理空间110中，所述聚合材料输送系统112例如为但不限于料斗，所述料斗具有与聚合物处理空间110流体连通的输送端口114。在一个实施例中，筒体106可以被安装在筒体106的外表面上的一个或多个加热单元116加热。另一种可选方式是，加热单元116可以被安装在筒体106内和/或延伸至少部分地穿过筒体。
在混合之前加热单元116可以用于将筒体106加热至升高的筒体温度，并在混合和注射期间将筒体106保持在该升高的温度。在一个实施例中，加热单元116能够将筒体106保持在大约380℉～420℉之间的升高的筒体温度。在一个示例性实施例中，比如对于使用TPU作为聚合材料的泡沫零件的形成来说，所述升高的筒体温度可以为大约400℉。在替代实施例中，可以采用更高或者更低的筒体温度。
在一个实施例中，聚合物处理空间110可以包括多个加热区域，所述多个加热区域从用于聚合材料输送系统112的输送端口114向聚合物处理空间110的邻近出口喷嘴136的远端部分132延伸。作为结果，聚合物处理空间110内的聚合材料和/或发泡剂的温度在整个混合和注射工艺中能够被精确地控制。在一个实施例中，注射成型系统100具有五个在输送端口114与聚合物处理空间110的远端部分132之间延伸的加热区域，以及处于出口喷嘴136中的第六加热区域。在替代实施例中，可以使用更多或者更少数量的加热区域，例如，1个加热区域、2个加热区域、3个加热区域或者4个加热区域，不包括出口喷嘴136的加热区域。
筒体106可以联接有一个或多个监测元件118(例如，压力换能器、温度传感器、化学传感器和/或流速监测器)，以监测聚合物处理空间110内的状态。
聚合材料可以包括或者基本上由以下材料构成：聚合物、弹性体和/或热塑性塑料。例如，聚合材料可以是热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、DuPont™ Surlyn®或者热塑性橡胶(TPRs)。
TPU可以例如包括或者基本上由以下材料构成：Pellethane®或者Utechllan®；和例如Pellethane® 2102-75A、Pellethane® 2355-75A、Utechllan® UT75、Utechllan®U80A和/或Utechllan® U85A中的至少一种。TPR可以例如是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或者苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)。材料(例如，TPU)可以被选择成具有大约60～90或65～90或65～85的Shore A（肖氏）硬度值，或者具有大约30～90的Shore D（肖氏）硬度。在替代实施例中，可以采用具有更大或者更小Shore A硬度值的材料，这取决于所得泡沫零件的具体所需结构特征。
发泡剂输送系统180被用于向挤出机102中的聚合物处理空间110内的聚合材料中引入发泡剂，且筒体106包括端口120，发泡剂穿过该端口120被引入。一种示例性发泡剂输送系统在美国专利申请公开号2010/0086636中有描述，其公开内容通过引用整体并入本文。
发泡剂输送系统180可以包括一些元件，这些元件例如为但不限于：发泡剂的源182(例如，存储单元)；一个或多个泵；用于控制发泡剂的注射的控制系统184；用于监测和控制由源182供应的发泡剂的流速和/或体积的计量装置186；和用于从源182向联接至端口120的注射器阀190传送发泡剂的至少一个导管188。
在一个实施例中，发泡剂输送系统180包括定位在源182与端口120之间的旁通阀192。当旁通阀192处于关闭构造时，发泡剂从源182向端口120的流动被改向通过旁通阀192，并且在一些情况下，通过旁通通路194。发泡剂可以例如被改向通过旁通通路194，从而在到达泵之前被释放至大气、重新引入至源182或者重新循环回到系统180。当旁通阀192处于打开构造时，发泡剂能够从源182流动至端口120。例如，当希望具有来自源192的恒定发泡剂流动以及发泡剂向聚合材料中的不连续流动时(例如，在比如注射成型等不连续塑化工艺期间)，旁通阀192可以是有用的。在某些实施例中，系统100可以不包括旁通阀和/或旁通通路。
在一个实施例中，发泡剂输送系统180包括定位在源182与端口120之间的一个或多个注射器阀190。当注射器阀190处于打开构造时，发泡剂从源182向挤出机102中的聚合材料的流动被停止。当注射器阀190处于打开构造时，来自源182的发泡剂被准许流动穿过阀190并进入挤出机102中的聚合材料中。因此，注射器阀190可以被用于选择性地控制发泡剂向系统100中的聚合材料中的引入。在一些实施例中，发泡剂输送系统180包括注射器阀190和旁通阀192两者来控制发泡剂引入。在这些实施例中，注射器阀190的操作可以例如使用控制系统184来与旁通阀192的操作联系起来。在一个实施例中，注射器阀190可以与旁通阀192组合在单个装置中。
操作中，发泡剂输送系统180可以通过控制系统184来控制发泡剂向挤出机102的聚合物处理空间110中的引入。可以被控制的发泡剂输送的参数包括但不限于：注射速率、被注射的发泡剂的量、注射期间发泡剂被维持的压力、发泡剂被注射的时刻、和注射的持续时间。
发泡剂一般被引入聚合材料中，以便为混合物提供所需的发泡剂水平。所需的发泡剂水平取决于特定的工艺，并且一般小于聚合材料和发泡剂的大约15%(按重量计)。在许多实施例中，发泡剂水平小于大约3%，并且在一些实施例中，小于大约1%。在一个示例性实施例中，发泡剂水平在0.1%～2%，或者在0.3%～0.9%，或者更特别地在0.4%～0.75%。在替代实施例中，发泡剂水平按重量计可以小于聚合材料和发泡剂混合物的大约0.1%或者甚至更低。
发泡剂可以包括或者基本上由以下材料构成：本领域技术人员公知的任何适当类型的物理发泡剂，例如但不限于，氮气、二氧化碳、碳氢化合物(例如，丙烷)、含氯氟烃、惰性气体和/或它们的混合物。在一个示例性实施例中，发泡剂包括氮气或者基本上由氮气构成。发泡剂可以用比如气体、液体或者超临界流体等任意的可流动物理状态来供应。根据一个实施例，发泡剂源提供这样一种发泡剂(例如，氮气)，其在注射到挤出机中时处于超临界流体状态。
如特定工艺所需的，发泡剂输送系统180可以包括控制和/或计量系统，以在具体状态(例如但不限于发泡剂的具体注射速率或者待注射的发泡剂的质量)下向挤出机102内的聚合材料中引入发泡剂。例如，在一个实施例中，比如对于使用TPU作为聚合材料的泡沫零件的形成来说，发泡剂质量流速可以在大约0.001磅/小时～大约100磅/小时之间，在一些情况下在大约0.002磅/小时～60磅/小时之间，并且在一些情况下在大约0.02磅/小时～大约10磅/小时之间。视情况，也可以采用更高或者更低的流速。
螺纹件104可以包括一些元件，这些元件例如为但不限于：定位在发泡剂端口120上游的约束元件122；处于或者紧邻发泡剂端口120的下游的擦拭区段124；和/或处于发泡剂端口120下游的混合区段126。
当螺纹件104被安装在筒体106内时，约束元件122可以定位在发泡剂端口120的上游，以限制聚合材料和发泡剂的混合物在聚合物处理空间110中的上游流动，同时所蓄积的混合物被注射到模具150中。约束元件122因此能够用于维持混合物在聚合物处理空间110中的压力，以防止发泡剂过早地脱离溶液。在多种不同实施例中，约束元件122可以在整个注射周期中将约束元件122下游的聚合材料维持在至少1000psi的压力；在另一些情况下，在整个注射周期中，维持在至少大约2000psi，或者至少大约3000psi。
在一个实施例中，约束元件122是阀，其在处于打开构造时准许聚合材料向下游流动穿过其中，而在处于关闭构造时限制聚合材料向上游流动穿过其中。当处于阀下游的聚合材料的压力超过处于阀上游的聚合材料的压力时，该阀可以例如从关闭构造移动至打开构造。适当的约束元件设计在美国专利No. 6,322,347中有描述，其公开内容通过引用整体并入本文。
当螺纹件104被安装在筒体106中时，擦拭区段124可以定位在约束元件122的下游且在混合区段126的上游，例如，基本上处于端口120处。擦拭区段124可以例如包括从发泡剂端口120(包括孔口，如果存在的话)下方通过的连续螺纹，以增强发泡剂在被引入聚合材料中时的分散。在一个实施例中，擦拭区段124具有处于螺纹件104的直径的大约一半到大约3倍之间的长度。在替代实施例中，根据需要，擦拭区段124的长度可以更短或者更长。
当螺纹件104被安装在筒体106中时，混合区段126可以定位在约束元件122的下游，通常在端口120的下游。混合区段126增强发泡剂与聚合材料的混合；该混合可以是分配性的或者分散性的或两者的任意组合。得到增强的混合能实现聚合材料和发泡剂的单相溶液，其可以是微发泡化处理所需的。在一个实施例中，混合区段126包括断开的螺纹128。然而，应该明白的是，混合区段126也可以为其它公知的设计，例如但不限于：Maddock、牙轮(pineapple)、销、齿轮和搓揉混合器(和/或它们的组合)。混合区段126的长度可以为任意适当的长度，这取决于具体系统。在一个实施例中，例如，混合区段126可以具有是螺纹件直径的大约2倍～大约6倍的长度，但是更长和更短的混合区段长度也是可以想到的。
在一个实施例中，螺纹件104包括定位在螺纹件104的下游端的尖端阀130。尖端阀130可以在混合期间打开以准许聚合材料和发泡剂的混合物在聚合物处理空间110的远端部分132中蓄积，并且可以在注射期间关闭以防止蓄积的混合物向上游流动。尖端阀130因此维持远端部分132中的混合物的压力，以防止发泡剂过早地脱离溶液。尖端阀130可以包括或者基本上构成于：任意适当的阀设计，例如但不限于滑动活塞设计和/或滑动环校核设计。尖端阀130可以通过压力、弹簧作用或者其它机械手段得到关闭，并且可以具有一个或多个阶段关闭动作。尖端阀130还可以包括混合和泵送能力，以帮助发展发泡剂和熔融聚合物的单相溶液。在多种不同实施例中，尖端阀可以被设计成平衡关闭速度，以与中心压力约束元件122的关闭速度协调。
在一个实施例中，系统100包括位于挤出机102的出口喷嘴136与附接模具150之间的截流喷嘴阀134。一个或多个加热单元140可以被定位在出口喷嘴136处，以控制来自挤出机102的混合物的温度。加热单元140可以用于在混合之前将出口喷嘴136加热至升高的喷嘴温度，并在混合和注射期间将出口喷嘴136保持在该升高的温度。在一个实施例中，加热单元140可以将出口喷嘴136保持在比升高的筒体温度更高的升高的喷嘴温度。在性实施例中，比如对于使用TPU作为聚合材料的泡沫零件的形成来说，所述升高的喷嘴温度可以为大约420℉。
操作中，螺纹件104被螺纹件驱动元件138(例如，电动机)旋转，以使聚合材料塑化，并将聚合材料传输到螺纹件104下游的筒体106内的远端部分132中。发泡剂被引入聚合物处理空间110中，以在聚合材料沿螺纹件104的长度朝远端部分132向下游传输时，以受控方式与聚合材料混合，从而在聚合物处理空间110中形成聚合材料与发泡剂的混合物。混合物在螺纹件104的混合区段126中混合，以形成均匀的混合物，其在螺纹件104下游的远端部分132中蓄积。在一个实施例中，所得混合物是一种单相溶液，其中发泡剂溶解在聚合材料中。混合物在远端部分132中的蓄积产生压力，该压力在一个实施例中可以迫使螺纹件104沿轴向朝筒体106的上游方向移动。在一种替代实施例中，螺纹件104在处理期间不沿轴向移动。
蓄积期间，截流喷嘴阀134可以被关闭，以将蓄积装料内的压力维持得充分高，以防止过早形核、发泡或者气体溶解。在已蓄积了足够量的混合物后，螺纹件104可以停止旋转。然后，截流喷嘴阀134或者任何其它适当的流动控制元件被打开，以向模具150的一个或多个模具型腔152中注射聚合材料与发泡剂的混合物。约束元件122和/或尖端阀130能够在注射期间限制或者基本上防止蓄积混合物的回流(即，沿上游方向的流动)，以维持压力并防止材料的过早形核、发泡或者气体溶解。此外，约束元件122能够减少或者防止发泡剂经过发泡剂端口120的上游并流出输送端口114。在一个实施例中，截流阀134和/或位于出口喷嘴136内或者位于出口喷嘴136的出口处的另一独立阀可以被用于控制材料向模具型腔152中的注射，方法是通过例如控制向模具型腔152中注射的混合物的体积和/或混合物向模具型腔152中的注射速率中的至少一种。在一个示例性实施例中，向模具型腔中注射的混合物的体积是膨胀之前的模具型腔的容积的大约95%～105%。
在离开挤出机102的出口喷嘴136后，聚合材料和发泡剂的混合物被驱动穿过一个或多个流体传送通路148而进入定位在模具150内的一个或多个模具型腔152。在一个实施例中，模具150包括单个模具型腔152，如图1所示。在一种替代实施例中，模具250可以具有同时被所注射的混合物填充的多个模具型腔152，如图2和5所示。在另一种替代实施例中，模具150包括被所注射的混合物依次填充的多个模具型腔152。例如，模具150可以围绕中心轴线是可旋转的，以允许一个或多个模具型腔152暴露于挤出机102，用于注射聚合材料和发泡剂，同时一个或多个其它模具型腔152旋转离开挤出机102，用于卸载最终的泡沫零件、为接收附加的材料注入做好准备、去除和更换限定具体型腔形状的插入件、和/或维护。
由于混合物中的压力差，在注射到模具型腔152中后，溶解于聚合材料中的发泡剂脱离溶液，以使多个微气室部位形核。已形核部位生长成微气室，并且制品在模具150内被冷却。模具150然后可以被打开，以生产所需的微发泡泡沫制品。该周期可以被重复，以形成附加的模制微发泡制品。为了控制气室形核或者气室生长的时机，必要时，在一些实施例中，可以使用模具中的机械或者气体反压力。在多种不同实施例中，系统100可以构造成在混合物向模具150中的注射期间和之后但在模具150的膨胀之前控制混合物的发泡量。例如，在模具150的膨胀之前，被注射到模具150中的材料(例如，包括TPU和氮气的混合物)与注射之前的实心材料相比，可以具有小于约10%的密度减小，例如，小于7%、小于5%、小于3%、或者甚至基本上为0%。在替代实施例中，膨胀之前的更大密度减小(例如，10%～20%或更多)可以被采用。
在一个实施例中，模具150包括温度控制系统，用于控制模具150内的温度，方法是通过例如在材料的注射之前将模具型腔152加热至升高的温度，在注射期间将模具型腔152保持在该升高的模具温度，和/或在注射期间和/或之后冷却模具型腔152的温度。模具型腔可以被保持在比离开挤出机102的出口喷嘴136的混合物的注射温度更低的升高的温度(相对于周围大气)。在一个实施例中，比如对于使用TPU作为聚合材料的泡沫零件的形成来说，模具型腔在注射期间被保持在大约70℉～130℉之间的升高的模具温度。模具可以由例如铝制成。
在一个实施例中，模具150包括一个或多个膨胀元件154，所述一个或多个膨胀元件154适于在注射工艺期间移动模具型腔152的一个或多个壁156，以增大模具型腔152的容积。这可能有益于例如控制泡沫材料在模具型腔152内的膨胀，以生产具有所需性能(例如但不限于质量、气室数量、气室直径、表层厚度和/或密度)的所得泡沫零件。在一个实施例中，比如对于使用TPU作为聚合材料的泡沫零件的形成来说，膨胀之后的模具型腔152的容积可以是膨胀之前的模具型腔152的容积的大约2～4倍，并且更具体地说，在一个实施例中，膨胀之后的模具型腔152的容积是膨胀之前的模具型腔152的容积的大约3倍。在各种替代实施例中，膨胀之后的模具型腔152的容积可以为任意适当的大小，例如但不限于：达到膨胀之前的模具型腔152的容积的大约2～12倍。例如，泡沫零件可以这样形成：即通过向厚度为大约2mm的模具型腔152中注射聚合材料和发泡剂的混合物，且使模具型腔152在发泡期间膨胀，直到模具型腔152在膨胀之后具有大约6mm的厚度。在一种替代实施例中，模具型腔152可以在膨胀之前具有在大约0.5mm～大约10mm之间的任意适当的厚度，并在膨胀之后具有在大约2mm～20mm之间或者更大的厚度。在多种不同实施例中，依据被制造的特定零件和被采用的特定材料，模具型腔152在处理期间可以膨胀任意适当的体积比，达到并且甚至大于膨胀率10。
模具型腔152可以为任意适当的形状和尺寸。在一个实施例中，可以使用具有多个模具型腔152的模具150，来制作多个相同的泡沫零件或者多个不同地成形的泡沫零件。在一个实施例中，模具型腔152的尺寸和形状被做成形成用于作为插入件插入鞋底夹层中的泡沫零件。在一种替代实施例中，模具型腔152的尺寸和形状被做成形成完整的或者基本上完整的泡沫鞋底夹层。
膨胀元件154(例如，限定模具型腔152的一个壁的可滑动板)可以被附接至适于移动膨胀元件154的一个或多个驱动系统157。在多种不同实施例中，膨胀元件154可以被任意适当的驱动元件移动，例如但不限于：电磁电动机、气动驱动元件、液压驱动元件、和/或磁性驱动元件。模具150可以包括用于控制混合物的注射之前、之中和之后的模具型腔152的温度的一个或多个温度控制系统160。温度控制系统160可以包括任意适当的流体和/或电磁温度控制元件，其能够使模具150上升至设定温度，并在注射成型期间将模具150保持成处于或者基本上处于该温度。一种示例性温度控制系统160包括多个流体通路，温度受控的传热流体被驱动穿过所述多个流体通路。
模具150的操作可以受控于模具控制系统158，所述模具控制系统158可以控制模具150的操作特征，例如但不限于：模具型腔152的膨胀速率、膨胀的开始和停止时间、模具型腔152的膨胀体积和模具的温度。模具控制系统158还可以在一个实施例中控制模具的开闭，以促进最终泡沫零件的回收。在一个实施例中，模具控制系统158还可以控制模具温度控制系统160的功能。
在一个实施例中，在将模具型腔152膨胀至其膨胀位置前，可以在聚合材料和发泡剂的混合物的注射期间和/或之后，将模具型腔152保持在未膨胀位置达设定时长。例如，在一个实施例中，模具型腔152可以在注射材料混合物之后并在开始膨胀之前，被保持在未膨胀位置达大约1～30秒之间或者1～20秒，或者在聚合材料为TPU的一个实施例中，达5～15秒，例如为10秒。然后，在膨胀之后并在释放模具以移除最终零件之前，可以将模具型腔152保持在其膨胀位置达第二时间周期(例如，大约1～60秒之间，或者10～60秒，或者更具体地说35～40秒)。在一种替代实施例中，第二时间周期可以达到大约120秒或更多。
在一个实施例中，可膨胀模具型腔152的膨胀速率也可以被控制。例如，在一个实施例中，模具型腔可以在大约1～5秒内例如在大约1秒内从其未膨胀位置膨胀至其膨胀位置。在一个实施例中，模具可以以比发泡混合物的自由膨胀速率更快的速率膨胀。在一种替代实施例中，模具可以以比发泡混合物的自由膨胀速率更慢的速率或者基本上相同的率膨胀。
通过本文所描述的方法和系统生成的所得泡沫零件包括围绕泡沫型芯的外表皮层。一种示例性泡沫零件300在图3A和3B中示出。泡沫零件300包括被外表皮层304围绕的泡沫内部302。表皮层的特定厚度和性能受控于被注射材料的性能和注射期间模具内的状态。在一个实施例中，控制参数可以被选择成生产表皮层的表皮厚度306在大约100μm～500μm之间的泡沫零件，并且在一个特定示例性实施例中，比如对于使用TPU作为聚合材料的泡沫零件的形成来说，表皮厚度为大约300μm。可以受控于本文所描述的系统和方法的所得泡沫零件的其它参数包括但不限于：熔化温度、密度、质量、平均气室数量和/或平均气室直径。例如，一种示例性泡沫零件的平均气室直径可以在大约0.01μm～50μm之间，并且一种示例性泡沫零件的平均气室数量可以在大约108～1016个气室/cm3。泡沫零件的所得厚度308取决于模具型腔152的膨胀厚度。在某些实施例中，所得泡沫零件的估算熔化温度大致相同于或者大致类似于聚合材料的熔化温度。在一个实施例中，可以形成估算熔化温度与聚合材料的熔化温度相差在5℃内的泡沫零件。
在一个实施例中，所得泡沫零件的估算熔化温度不受到或者最低限度地受到本文所描述的发泡工艺的影响。例如，在聚合材料基本上由TPU构成的一个实施例中，泡沫零件的估算熔化温度与未受处理的聚合材料的熔化温度相差在5℃内。
在一个实施例中，单个控制系统可以控制系统100的多种功能，包括但不限于：挤出系统102和/或模具的各种元件的操作。例如，单个控制系统可以用于控制向模具中输送聚合材料和发泡剂的所需混合物所必需的挤出系统102的所有功能，方法是例如通过控制一些元件的操作，这些元件包括但不限于：聚合材料输送系统112、发泡剂输送系统180、筒体加热单元116、螺纹件驱动元件138、喷嘴加热单元140、和/或截流喷嘴阀134(和/或控制材料穿过出口喷嘴136的流动所必需的其它阀元件)。控制系统还可以通过例如控制包括但不限于模具控制系统158和/或模具温度控制系统160等的元件的操作，来控制模具150的功能。在一种替代实施例中，多个控制系统可以通信以控制成型工艺，或者独立地操作以控制成型工艺的某些部分。
通过本文所描述的方法和系统制成的泡沫零件可以被有利地采用在例如鞋底内，更具体地说，作为鞋底夹层或者鞋底夹层的组成部分。更具体地说，使用本文所描述的方法和系统来形成鞋底夹层或者鞋内底的可插入部件(例如，用于定位在位于后跟和/或其前脚部分处的鞋内底的中心部分内的插入件)能够生产与使用现有技术的方法形成的鞋底夹层相比具有实质改进的性能特性的鞋。例如，通过本文所描述的方法和系统制成的泡沫零件可以用于形成这样的鞋底：其对于运动鞋(例如，跑鞋)来说具有有益的柔顺特性(例如，机械冲击刻痕(scores))，同时仍然维持足够的耐久性(例如，压缩形变)以确保长期使用和稳定性。另外，这类泡沫零件可以用于生产具有希望的缓冲特性的鞋底夹层，以用于运动鞋，以用于与通过现有技术方法可能实现的相比具有更低轮廓的鞋底夹层部件(即更薄的鞋底夹层)。
与在传统发泡方法中能够实现的相比，本文所描述的方法也可以被采用来更快速且有效地生产用于鞋底的泡沫零件，并且与传统发泡方法所能够生产出的相比，本工艺有可能以较低成本生产出优质的零件。另外，通过采用例如但不限于TPU(其可以被重熔和再利用)的材料，本文所描述的方法和系统可以用于生产可再生利用的鞋底或者鞋底部件。
生产泡沫零件的一种示例方法在图4中示出。该方法包括提供与可膨胀模具404联接的聚合物处理系统402。聚合物处理系统包括：(i)安装在筒体内以在筒体内限定出聚合物处理空间的螺纹件；(ii)与聚合物处理空间连通的聚合材料输送系统；(iii)与聚合物处理空间连通的发泡剂输送系统；和(iv)与聚合物处理空间的远端部分的流体连通的至少一个喷嘴。聚合材料经由聚合材料输送系统向聚合物处理系统中插入406，并且发泡剂经由发泡剂输送系统向聚合物处理系统中插入408。然后在聚合物处理空间内混合410聚合材料和发泡剂，以生产非发泡的混合物，其然后被注射412穿过喷嘴并进入可膨胀模具型腔中。然后使模具型腔膨胀414以形成泡沫零件，然后可以从模具去除416该泡沫零件。
一种用于形成鞋底夹层的部件的示例性模具500在图5中示出。模具500包括多个可膨胀模具型腔502。模具500可以包括多个冷却管线512，以允许冷却流体被驱动穿过模具500，以在操作期间控制模具的温度。
在一个实施例中，可以经由例如型芯后移(core-back)方法，通过每个模具型腔502的第一壁504的侧向位移来使模具型腔502膨胀。可以通过驱动壁控制元件506的液压供能地面运动结构(floor motion mechanics)为每个型腔502的活动壁504提供动力。在多种不同替代实施例中，每个模具型腔502可以被同一或者分离的壁控制元件506驱动，并且/或者壁控制元件506可以被包括但不限于气动、电磁、机械和/或磁性系统的任意适当供能的地面运动结构驱动。
在另一实施例中，可以通过从第一模具区段510起的第二模具区段508的侧向位移，来使模具型腔502膨胀。在本实施例中，从第一模具区段510起的第二模具区段508的移动将在发泡期间向周围环境打开模具型腔502。然而，由于发泡混合物在模具型腔502内例如在固定的第一模具区段510的方向上的快速膨胀速率，这只导致所得泡沫零件超出模具型腔502的边缘的最低限度的膨胀。当使用了型芯后移膨胀方法时，模具型腔502不暴露于大气，直到成型完成之后，并且作为结果，所得泡沫零件在膨胀之后以模具型腔502的准确或者基本上准确的尺寸形成。
在一个实施例中，可以通过采用开裂成型工艺(crack-molding process)来形成泡沫零件，由此使得第二模具区段508以足够的速度和/或足够的位移向周围环境打开模具型腔502，以允许模具中的材料在没有限制的情况下沿离开固定的第一模具区段510的方向膨胀。该工艺允许泡沫零件在发泡工艺期间更不受约束地膨胀，由此允许制成更复杂的、三维的泡沫零件。使用该开裂成型工艺形成的一种示例性结构在图10A～10D中示出，其中图10A和10B示出了模具膨胀之前的六边形模具型腔形状630，而图10C和10D示出了在六边形模具型腔形状630的膨胀之后经由开裂成型工艺形成的泡沫零件632。在多种不同实施例中，可以采用任意尺寸和形状的模具型腔，这取决于所得泡沫零件所需的结构和材料性能。
在一个特定示例性实施例中，通过使用作为聚合材料的TPU和作为发泡剂的氮气，来形成泡沫零件。在如上所述通过从第一模具区段起的第二模具区段的侧向位移来进行模具型腔的膨胀的情况下，在多型腔模具中形成零件。所得泡沫零件包括用于插入运动鞋类的鞋底夹层中的、左脚用前脚插入件602和右脚用前脚插入件603(如图6A和6B所示)以及左脚用后跟插入件604和右脚用后跟插入件605(如图6C和6D所示)。在多种不同实施例中，可以形成任意适当尺寸和形状的插入件，这取决于所需的具体设计和功能特性。形成鞋底的另一可选方案的左脚用前脚插入件606和右脚用前脚插入件608的一种示例性泡沫零件在图7A和7B中示出。
形成泡沫零件的方法包括依据以下参数来控制注射成型系统：
表1：用于形成TPU零件的控制参数
Figure 422741DEST_PATH_IMAGE002
依据这些参数进行本文所描述的方法，使得泡沫零件形成有以下参数：
表2：TPU零件的泡沫材料参数
Figure DEST_PATH_IMAGE003
所得前脚插入件602和后跟插入件604被制成为具有对运动鞋类带来有利性能特性的结构性能。
在一个实施例中，侧向壁位移可以包括一个或多个模具型腔502的第一壁504相对于模具型腔502的第二壁的不对称位移。例如，第一壁504或其一部分可以像被拉回那样围绕枢转点旋转，由此在模具型腔502的一侧比起在另一侧，离开模具型腔502的相对壁达更大的量。在一个实施例中，可以在第一壁504的整个宽度内采用线性行进和不对称行进的任意适当的组合，以生产具有复杂三维形状的泡沫零件，且泡沫零件的厚度沿其长度和/或宽度发生变化。
在图8A～8C中可以看到一种由模具型腔的一个壁在发泡工艺期间的不对称位移生产的、具有不对称厚度的示例性泡沫零件610。在本示例中，泡沫零件610可以形成鞋底夹层的后跟部件的一部分。在本实施例中，模具型腔的移动壁在发泡工艺期间后退并枢转，得到这样一种泡沫零件610：其在零件610的一侧具有第一厚度612并在零件610的另一侧具有较小的第二厚度614。在多种不同实施例中，壁在发泡工艺期间可以枢转或者以其它方式位移，以生产出具有任意适当三维轮廓的零件。在多种不同实施例中，模具型腔可以包括多个可枢转壁部，由此允许泡沫零件在被发泡时形成各种复杂的三维形状。
在一个实施例中，模具型腔的一个或多个壁可以包括一个或多个隔膜元件，所述一个或多个隔膜元件在成型工艺期间胀大和/或缩小，以在成型零件的至少一侧提供复杂的三维表面。在本实施例中，隔膜可以例如包括结构元件，所述结构元件保持隔膜在被胀大时处于第一形状。当隔膜例如在成型工艺期间被缩小时，隔膜可能坍缩成第二形状或者完全坍缩到实心衬背表面上，且所得的成型零件在形状上与隔膜的第二形状或者衬背表面的形状一致。
在一个实施例中，本文所描述的系统和方法可以被采用来生产全长鞋底夹层部件，所述全长鞋底夹层部件可以形成鞋底的鞋底夹层的一部分或者全体。这种全长鞋底夹层部件可以形成有简单的基本上平坦的表面，或者形成有一个或多个复杂的多面式表面。在图9A和9B中可以看到一种示例性全长鞋底夹层部件620，其具有下表面622，所述下表面622具有从其延伸的多个成形突部624。在本实施例中，可以通过使用具有在其中带有成形型腔的壁的模具型腔，来形成突部624，其中所述成形型腔与突部624的形状一致。
在一个实施例中，成形型腔中的一个或多个的远壁可以适于以不同速度和/或不同量向模具型腔壁的其余部分撤回，由此允许型腔中的材料在发泡期间以比其余材料的量更大或者更小的量膨胀。作为结果，突部624可以被形成为与泡沫部件的其余部分具有相同或者不同的材料性能(例如，更大、更小或者相同的密度)。在多种不同替代实施例中，可以使用本文所描述的方法和系统中的一种或多种来形成具有任意尺寸、形状和/或复杂性的部件。
在一个实施例中，可以在发泡工艺之前向一个或多个模具型腔中放置一个或多个突耳或者插入件，由此允许泡沫材料在发泡工艺期间围绕和/或向插入件中膨胀，由此形成在其中嵌入有插入件的最终泡沫零件。这能够例如允许形成这样的泡沫零件：即在所述泡沫零件内一体地嵌入有由一种或多种不同材料形成的结构元件(例如，强化或者增强元件、用于接收耐磨钉或者鞋钉的带螺纹元件等)。
应该明白的是，在实施例或者替代实施例的构造中使用的替代实施例和/或材料适用于本文所描述的所有其它实施例。
本发明可以实施为其它具体的形态，而不背离本发明的精神或者实质特性。因此，前述实施例在所有方面都应被认为是示例性的，而不是限制本文所描述的发明。本发明的范围因此由所附权利要求书限定，而不是由前述描述示出，并且落入权利要求书的等同方案的意思和范围内的所有变化都旨在被包含于其中。

Claims (24)

1. 一种形成泡沫零件的方法，所述方法包括：
提供聚合物处理系统，所述聚合物处理系统包括：
(i) 安装在筒体内以在所述筒体内限定出聚合物处理空间的螺纹件；
(ii) 与所述聚合物处理空间连通的聚合材料输送系统；
(iii) 与所述聚合物处理空间连通的发泡剂输送系统；和
(iv) 与所述聚合物处理空间的远端部分流体连通的至少一个喷嘴；
提供具有与所述喷嘴流体连通的至少一个可膨胀模具型腔的模具；
在所述聚合物处理空间内混合聚合材料和发泡剂，以生产非发泡混合物；
将一定体积的聚合材料和发泡剂的混合物注射穿过所述喷嘴并进入所述可膨胀模具型腔中；以及
使所述模具型腔膨胀以形成泡沫零件。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫零件具有与未受处理的聚合材料的熔化温度相差在5℃内的估算熔化温度。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合材料包括以下材料中的至少一种：热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、DuPont™ Surlyn®、聚乙烯或者热塑性橡胶(TPRs)。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述发泡剂输送系统包括计量系统，所述计量系统适于控制所述发泡剂的流速或者待注射的发泡剂的质量中的至少一种。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，向所述聚合物处理空间中注射的发泡剂的质量占非发泡混合物的按重量计的大约0.1～2%。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，在混合之前所述筒体被加热至升高的筒体温度。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，在混合之前所述喷嘴被加热至升高的喷嘴温度，并且其中，所述升高的喷嘴温度高于所述筒体温度。
8. 如权利要求1所述的方法，进一步包括：控制被注射到所述模具型腔中的混合物的体积和/或混合物向所述模具型腔中的注射速率中的至少一种。
9. 如权利要求1所述的方法，进一步包括：在注射聚合材料之前，将所述可膨胀模具型腔维持在第一模具温度。
10. 如权利要求1所述的方法，其中，所述模具型腔在膨胀之后的体积是所述模具型腔在膨胀之前的体积的大约2～12倍。
11. 如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤中的至少一个：
(i) 在膨胀之前将所述模具型腔保持在未膨胀位置达第一时间周期；
(ii) 在膨胀之后将所述模具型腔保持在膨胀位置达第二时间周期；和
(iii) 控制所述可膨胀模具型腔的膨胀速率。
12. 如权利要求1所述的方法，其中，使所述模具型腔膨胀包括所述模具型腔的第一壁的侧向位移。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，所述侧向壁位移包括所述模具型腔的所述第一壁相对于第二壁的不对称位移。
14. 如权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫零件包括表皮层。
15. 如权利要求14所述的方法，其中，所述表皮层具有在大约100μm～500μm之间的表皮厚度。
16. 如权利要求14所述的方法，其中，所述聚合材料包括热塑性聚氨酯，并且所述表皮层具有大约300μm的表皮厚度。
17. 如权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫零件具有在大约0.01μm～200μm之间的平均气室直径。
18. 如权利要求17所述的方法，其中，所述聚合材料包括热塑性聚氨酯，并且所述泡沫零件具有在大约0.01μm～50μm之间的平均气室直径。
19. 如权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫零件具有在大约108～1016个气室/cm3之间的平均气室数量。
20. 一种用于形成泡沫零件的系统，包括：
安装在筒体内以在所述筒体内限定出聚合物处理空间的螺纹件；
与所述聚合物处理空间连通的聚合材料输送系统；
与所述聚合物处理空间连通的发泡剂输送系统；
与所述聚合物处理空间的远端部分流体连通的至少一个喷嘴，其中，所述聚合物处理空间适于混合聚合材料和发泡剂以生产非发泡混合物；
具有与所述喷嘴流体连通的至少一个可膨胀模具型腔的模具；
用于将一定体积的聚合材料和发泡剂的混合物注射穿过所述喷嘴并进入所述可膨胀模具型腔中的器件；和
用于使所述可膨胀模具型腔膨胀以形成所述泡沫零件的器件。
21. 一种包括泡沫聚合材料的注射成型的零件，所述零件包括：
表皮层，其中所述表皮层具有在大约100μm～500μm之间的表皮厚度；
在大约0.01μm～50μm之间的平均气室直径；和
在大约108～1016个气室/cm3之间的平均气室数量，其中所述泡沫零件的体积是发泡之前的聚合材料的体积的大约2～4倍。
22. 如权利要求21所述的零件，其中，所述聚合材料包括热塑性聚氨酯，并且所述表皮层具有大约300μm的表皮厚度。
23. 如权利要求21所述的零件，其中，所述聚合材料包括热塑性聚氨酯，并且所述泡沫零件的体积是发泡之前的聚合材料的体积大约3倍。
24. 如权利要求21所述的零件，具有与发泡之前的聚合材料的熔化温度相差在5℃内的估算熔化温度。
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