CN110740849B - 交联聚合物之注射模制 - Google Patents

Abstract

使用非时间依赖性量测变量有效测定模穴中之膨胀交联聚合物零件之最优保持轮廓。系统及/或方法可首先将熔融膨胀交联聚合物注射至模穴中，随后在注射模制周期期间量测至少一个非时间依赖性变量。接着，所述系统及/或方法开始所述零件之保持轮廓，且在完成所述保持轮廓之后，自所述模穴弹出所述零件，随即开始固化轮廓。

Description

交联聚合物之注射模制

相关申请案之交叉参考

本申请案主张2017年6月15日申请之名为「交联聚合物之注射模制」之美国临时申请案第62/520,004号的优先权，所述申请案之全部内容以引用之方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上系关于注射模制及更具体而言膨胀交联聚合物之注射模制。

先前技术

注射模制为通常用于大量制造由热塑性材料所构造之零件之技术。在重复注射模制制程期间，将通常呈小团粒或珠粒形式之热塑性树脂引入在热量及压力下熔融团粒之注射模制机中。熔融材料随后强有力地注射至具有特定所需凹穴形状的模穴中。经注入之塑料在压力下保持在模穴中，且随后冷却且以形状与模具之凹穴形状极其相似的固化零件移除。单个模具可具有任何数目之个别凹穴，其可藉由引导熔融树脂流入凹穴之浇口连接至流动通道。

膨胀交联聚合物(例如乙烯-乙酸乙烯酯或「EVA」)为一类通常注射模制之聚合物。使交联聚合物膨胀之典型的注射模制制程通常包含四个基本操作。首先，在注射模制机中加热塑料以允许塑料在压力下流动。当注射模制使交联聚合物膨胀时，在此步骤中，将聚合物加热至低于聚合物之活化温度的温度或在聚合物内开始发生膨胀和交联时的温度。

接着，将熔融的塑料注入至限定在已经封闭之两个模具半部之间的模穴或凹穴中。模具或凹穴温度设定为足够高的值以激活化学反应或使聚合物开始膨胀及交联的反应。在第三步骤，将塑料保持在压力下以允许在凹穴(cavity/cavities)中发生足够的交联及膨胀(或吹塑)。最后，打开模具半部，且将模制品自模具中移出或弹出，藉此允许塑料扩展至大于模穴之内部容积的最终形状及组态。

在习知系统中，将固定的预定量之塑料注射至模穴中。此量仅部分地填充凹穴。随后加热模穴以引起化学反应，接着随后使塑料扩展以填充模穴且交联指定之保持时间，其通常经由「浇口冻结研究」测定，在所述研究中经一定时间段量测零件重量。在此浇口冻结研究中，在注射模制制程期间周期性地量测零件重量直至重量开始趋于平衡。零件重量趋于平衡之时间点鉴别为一般为弹出零件之最佳时间。此浇口冻结研究通常在制程验证阶段期间进行，且时常用于整个后续注射模制周期。

在弹出零件之后，迅速将其自模具移出至发生固化之稳定隧道处。藉由自模具中迅速移出零件，零件可充分膨胀，且将不会由于材料在零件仍在模具中经捕获之区域处被限制膨胀而变形。在固化阶段期间，使零件缓慢冷却至接近室温之温度。过量内部气体将自零件缓慢逸出。

测定或计算弹出塑料之时间(其取决于计算之保持时间)以向经注射之塑料提供足够的时间以膨胀及交联(因此经过充分硬化)至所要的最终形状，如此塑料不会变形或被其他方式损坏。然而，归因于材料及机械差异，使用固定的保持时间作为测定变量可引起不同的内部峰值凹穴压力，此可影响模穴中之交联及膨胀。特定而言，引起零件膨胀之化学反应很少一致，如现存系统中压力构建之延迟及不一致两者所证明。继而，当零件自模具弹出且进入固化步骤时，模制零件继续膨胀及交联直至达到最终形式，膨胀及交联可以不同速率进行，由此产生大小不一致的零件。另外，零件可具有不雅观的疵点及其他非所要缺陷。

举例而言，熔融塑料在后续注射周期中可具有略微不同的材料特征，因此若后续注射周期取决于先前的保持时间，则可出现零件不完美、错误及其他不规则性之发生。若零件保持在凹穴中长于所需，则总注射模制周期不必要长，因此注射模制机消耗过剩能量，其继而增加操作成本且不利地影响生产能力。另外，模制零件在模具中可能不会经历一致的热传递，这可导致不均一表层。模制零件之单元结构亦可为非均一的，意谓自由基分子可不对准。当此等分子均一分布时，所得零件具有更一致的稳定尺寸及物理特性。

另外，习知的系统在模制制程期间归因于不同的模具厚度通常不提供贯穿塑料之均一热分布。藉由不均匀地加热塑料，模穴内不同区域之塑料可以不同速率膨胀，此可引起不一致的零件具有广泛的公差。

另外，模制零件可为不正确的标定尺寸(意谓零件可过大或过小)且可由于不充分之交联而可能过软或过有弹性。因此，模制零件在任意数目之客观试验中可能失效，诸如磨损试验、压缩永久变形(compression set)试验及/或动态弹性测试，其中能量损失系经由若干受控负载之时间紧密的撞击来量测。

发明内容

本发明之范畴内之实施例系针对使用非时间依赖性量测变量有效测定在模穴中形成之一或多种膨胀交联聚合物零件之最优保持轮廓。系统及/或方法可首先将熔融膨胀交联聚合物注射至模穴中，随后在注射模制周期期间量测至少一个非时间依赖性变量。接着，系统及/或方法开始零件之保持轮廓，且在完成保持轮廓之后，自模穴弹出零件，藉此系统及/或方法开始零件之固化轮廓。

在此等实例中，模穴在注射阶段几乎完全被填充。当至少一种量测之非时间依赖性变量达到第一临限值时，适合之保持轮廓开始，且继续直至量测之至少一个非时间依赖性变量达到第二临限值为止。在此时段期间，额外的熔融膨胀交联聚合物被限制注射至模穴中。

在一些实例中，第一临限值指示模穴实质上充满熔融膨胀交联聚合物。第二临限值可指示零件在结构上合理，且准备弹出。

在一些实例中，所量测变量为凹穴压力值。在此等实例中，第一临限值可为凹穴压力之标称增量。第二临限值可指示在特定时间段内实质上恒定之凹穴压力值。相对于凹穴压力量测值之临限值之其他实例为可能的。

在其他实例中，所量测变量为温度值。在此等实例中，第一临限值可为高于初始凹穴温度之标称增量。第二临限值可表示在特定时间段内凹穴温度值实质上恒定。相对于凹穴温度量测值之临限值之其他实例为可能的。

在一些实例中，固化轮廓之开始包含首先量测不同的非时间依赖性变量。所量测之不同的非时间依赖性变量达到第三临限值之后，结束固化轮廓。在此等实例中，第三临限值可为零件在结构上合理的指示。所量测之不同非时间依赖性变量包括压力值，所述压力值可直接经由压力转换器、经由次表面量测及/或经由间接量测来量测。其他实例为可能的。

在其他实例中，开始固化轮廓包含允许零件冷却预定量的时间。

在一些方法中，膨胀交联聚合物注射模制系统包含：注射模制机，其包括注射单元及形成至少一个模穴之模具；控制器，其适用于控制注射模制机之操作；以及一或多个传感器，其经耦接至注射模制机及控制器。注射单元适用于接收且将熔融膨胀交联塑料材料注射至至少一个模穴中以形成模制零件。一或多个传感器中之至少一者适用于在注射模制周期期间量测至少一个非时间依赖性变量。控制器适用于开始膨胀交联聚合物零件之保持轮廓，且进一步适用于引起模制零件在保持轮廓完成之后自模穴弹出，随即接着开始固化轮廓。

藉由优化保持轮廓，产生具有最小缺陷及大小差异之一致的零件。自一或多种非时间依赖性变量获得之量测值可用作高度精确量测何时进行制程参数决策。另外，归因于在使用经优化保持轮廓时所产生之模制零件的一致性，后续固化轮廓可进一步确保模制零件保持一致且处于紧公差内(例如，大约2mm之公差内)。

图式简单说明

经由提供以下详细描述中所描述之用于注射模制膨胀交联聚合物之方法中之一者、超过一者或任何组合，尤其系当结合图式进行研究时，至少部分地满足了以上需求，其中：

图1说明根据本发明之各种实施例，耦接控制器之例示性注射模制机之正视图。

图2说明在根据本发明之各种实施例之膨胀交联聚合物之注射模制期间，随时间推移发泡剂与交联剂之间的实例关系；以及

图3说明在根据本发明之各种实施例之膨胀交联聚合物注射模制周期期间，螺钉位置、凹穴压力与熔融压力之间的实例关系。

熟练的技术人员应了解，图中的组件系为简单且清晰起见而说明且不必按比例绘制。举例而言，图式中组件中之一些的尺寸及/或相对定位可相对于其他组件夸大以有助于提高对本发明之各种实施例的理解。此外，在商业上可行的实施例中有用或必要的常见但公知的组件通常未描绘，以便促进对此等各种实施例之较少妨碍的观察。将进一步了解可按特定出现次序描述或描绘某些动作及/或步骤，而本领域中熟习此项技术者应理解实际上并不需要关于顺序之此特殊性。亦将理解，除非本文中已另外阐述不同的特定含义，否则本文中所使用之术语及表达具有如上文所阐述之本领域中熟习此项技术者赋予此类术语及表达的普通技术含义。

实施方式

本文中描述一种用于膨胀交联聚合物之注射模制制程。膨胀交联聚合物之实例为EVA，当聚合时，其包含藉由指定温度活化之任意数目之发泡剂及任意数目之交联剂。举例而言，发泡剂及交联剂可在约160℃与约190℃之间的温度下、或较佳地在约165℃与约185℃之间的温度下、及更佳地在约170℃与约180℃之间的温度下活化，其可提供用于使发泡及交联发生之最优范围。适合之温度范围之其他实例为可能的。

如图1中所说明，对膨胀交联聚合物铸模之注射模制机100包含注射单元102及夹持系统104。本文中所描述之方法可适用于立式压制注射模制机及任何其他已知类型的注射模制机。注射单元102包含适用于容纳呈团粒108形式或任何其他适合之形式的膨胀交联聚合物材料之料斗106。在诸多此等实例中，团粒108包含任意数目之起泡剂、交联剂及类似者。其他实例为可能的。

料斗106将团粒108送至注射单元102之经加热机筒110。在进料至经加热机筒110中时，可藉由往复式螺杆112将团粒108驱使至经加热机筒110之末端。藉由往复式螺杆112加热经加热机筒110及压制团粒108使团粒108熔融，由此形成熔融塑料材料114。熔融塑料材料114通常系在选自约110℃与约150℃之间的范围内之温度下处理。此熔融温度低于熔融塑料材料114之活化温度。

往复式螺杆112向前推进且迫使熔融塑料材料114接近喷嘴116以形成一束塑料材料114，其将经由引导熔融塑料材料114流入模穴122之一或多个浇口120最终注射至模具118之模穴122中。在其他实施例中，喷嘴116可藉由进料系统(未说明)与一或多个浇口120分离。模穴122形成于模具118之第一模侧125与第二模侧127之间，且第一模侧125与第二模侧127在压力下经压机或夹持单元124固持在一起。模具118可包含任意数目之模穴122以增加总产率。凹穴之形状及/或设计可一致、类似及/或彼此不同。

在模制制程期间压机或夹持单元124施加预定夹持力，所述力大于藉由注射压力施加的力，所述注射压力作用以使两个模具半部125、127分离，由此在将熔融塑料材料114注入模穴122中时使第一模侧125及第二模侧127结合在一起。为支撑此等夹持力，除任何其他数目之组件之外，夹持系统104可包含模具框架及模具基底。

往复式螺杆112继续向前移动，使得所述束之熔融塑料材料114经注射至模穴122中。将模穴122加热至高于熔融塑料材料114之活化温度的温度。举例而言，可将模穴122加热至在约160℃与约185℃之间的温度、及较佳地约170℃与180℃之间的温度。因此，当熔融塑料材料114接触模穴122之侧壁时，所述熔融塑料材料114内开始发生化学反应。应理解，模穴122之壁可在注射熔融塑料材料114之前预加热，或可替代地，可在熔融塑料材料114进入模穴122时迅速加热至适合之温度。可用于加热限定模穴之模具之表面的加热技术的实例为：电阻加热(或焦耳加热)、导电、对流、使用经加热流体(例如，歧管或夹套亦及热交换器中之过热的蒸气或油)、辐射加热(诸如经由使用来自灯丝或其他发射极之红外线辐射)、RF加热(或电介质加热)、电磁感应加热(在本文中亦被称作感应加热)、使用热电效应(亦被称作珀尔贴-西白克效应(Peltier-Seebeck effect))、振动加热、声波加热以及使用加热泵、加热管道、匣式加热器或电阻导线，无论其之使用是否被视为在以上所列举类型之加热各者中之任一者之范畴内。

注射模制机100亦包含经由连接件145与机器100通信耦接之控制器140，且通常用于控制注射模制机100之操作。连接件145可为适于传输及/或接收电子信号之任何类型之有线及/或无线通信协议。在此等实例中，控制器140与至少一个传感器(诸如位于喷嘴116中之传感器128及/或位于接近模穴122末端处之传感器129)信号通信。传感器129可位于模穴122内或接近处之任何位置。应理解，能够感测任何数目之模具118及/或机器100之特征的任何数目之额外传感器可置放于机器100之所需位置处。

控制器140可相对于注射模制机100设置于多个位置中。作为实例，控制器140可与机器100整合在一起、包括于安装在机器上之外壳中、包括于置放在相邻或接近于机器处或可远离机器置放之单独的外壳中。在一些实施例中，控制器140可藉由如本领域中已知及/或常用之有线及/或有线信号通信部分地或完全控制机器之功能。

传感器128可为适于(直接或间接)量测一或多个熔融塑料材料114之特征的任何类型之传感器。传感器128可量测本领域中已知之熔融塑料材料114之任何特征，诸如压力或温度及类似特征，或指示此等之任何数目之其他特征中的任何一或多者。传感器128可能或可能不与熔融塑料材料114直接接触。在一些实例中，传感器128可适于量测任何数目之注射模制机100之特征，且不仅仅为与熔融塑料材料114相关之彼等特征。

传感器128产生信号，所述信号经传输至控制器140之输入端。若传感器128不位于喷嘴116内，则控制器140可用逻辑、命令及/或可执行程序指令来设定、组态及/或程序化以提供适当的校正因子，从而估计或计算喷嘴116中之所量测特征之值。

类似地，传感器129可为适于(直接或间接)量测熔融塑料材料114之一或多个特征以侦测其在模穴122中之现状及/或情况的任何类型之传感器。在各种实施例中，传感器129可位于或靠近模穴122中之填充位置之末端处。传感器129可量测本领域中已知之熔融塑料材料114及/或模穴122之任何数目的特征，诸如压力、温度及类似特征，或指示此等之任何数目之其他特征中的任何一或多者。传感器129可能或可能不与熔融塑料材料114直接接触。

传感器129产生信号，所述信号经传输至控制器140之输入端。若传感器129不位于模穴122中之填充位置之末端处，则控制器140可用逻辑、命令及/或可执行程序指令设定、组态及/或程序化以提供适当的校正因子，从而估计或计算填充位置末端处之所量测特征之值。应理解，任何数目之额外传感器可用于感测及/或量测操作参数。举例而言，2016年6月30日申请及以美国公开案第2017/0001356号出版之美国专利申请案第15/198,556号描述安置在填充末端之前以预测填充末端之传感器且以全文引用之方式并入本文中。

控制器140亦与螺杆控制126信号通信。在一些实施例中，控制器140产生信号，所述信号自控制器140之输出端传输至螺杆控制126。控制器140可控制机器之任何数目种特征，诸如注射压力(藉由控制螺杆控制126来使螺杆112以保持喷嘴116中之熔融塑料材料114之所要熔融压力的速率前进)、机筒温度、夹钳闭合及/或打开速度、冷却时间、正向注射时间、保持轮廓、总周期时间、压力设定值、弹出时间、固化轮廓、螺杆恢复速度以及螺杆流速。其他实例为可能的。

来自控制器140之一或多个信号可通常用于控制模制制程之操作，以使得控制器140考虑材料黏度、模穴122温度、熔融温度之变化及其他影响填充速率之变化。调整可藉由控制器140实时或接近实时(亦即，用对制程进行感测值及变化之传感器128与传感器129之间的最小延时)进行，或校正可在后续周期中进行。此外，来源于任何数目之个别周期之若干信号可用作对模制制程做出调整的基础。控制器140可经由本领域中已知的或在下文中出现之任何类型的信号通信连接至传感器128、传感器129、螺杆控制126及机器100中之任何其他组件。

控制器140包含适用于控制其操作之软件141、任何数目之硬件组件142(诸如内存模块及/或处理器)、任何数目之输入端143、任何数目之输出端144及任何数目之连接件145。软件141可直接负载至呈非暂时性计算机可读媒体形式之控制器140之内存模块上，或可替代地位于远离控制器140处，且可藉由任何数目的控制方法与控制器140通信。软件141包括逻辑、命令及/或可执行程序指令，所述可执行程序指令可含有用于根据模具周期控制注射模制机100之逻辑及/或命令。软件141可能或可能不包含操作系统、操作环境、应用环境及/或用户接口。

硬件142使用输入端143自受控制器140控制之注射模制机接收信号、数据及信息。硬件142使用输出端144将信号、数据及/或其他信息发送至注射模制机。连接件145表示一种路径，藉由所述路径可将信号、数据及信息在控制器140与其注射模制机100之间传输。在各种实施例中，此路径可为物理连接件或非物理通信链路，所述非物理通信链路类似于以本文中所描述或本领域中已知之任何方式组态之直接或间接的物理连接件工作。在各种实施例中，控制器140可以本领域中已知之任何额外或替代性方式组态。

连接件145表示一种路径，藉由所述路径可将信号、数据及信息在控制器140与注射模制机100之间传输。在各种实施例中，此等路径可为物理连接件或非物理通信链路，所述非物理通信链路类似于以本文所述或本领域中已知之任何方式组态之直接或间接的物理连接件工作。在各种实施例中，控制器140可以本领域中已知之任何额外或替代性方式组态。

如先前规定，在注射模制周期期间，传感器128、传感器129适用于量测至少一种与操作机器100相关之变量。在操作期间，控制器140开始保持轮廓，所述保持轮廓可储存于软件141中。在一些实例中，保持轮廓可在所量测变量达到临限值之后开始。完成保持轮廓之后，控制器140将信号发送至机器，所述信号使模穴122打开且将零件自模具118弹出，以使其可开始固化轮廓，在必要时继续发生膨胀及交联以形成在结构上合理的模制零件。举例而言，在结构上合理的模制零件可不含缺口(divot)、凹陷(dwell)、毛边(flash)、部分填充、烧焦、撕裂、微小缺陷(诸如表层上之缩痕及/或漩涡)、厚度变化薄弱，且亦可具有机械特性之均一性。

在此等实例中，变量或特征可为除时间(例如周期、步骤或任何其他时间)以外之一者，因此时间并非直接量测且用于测定保持轮廓之长度，且因此时间并非直接量测且用于测定何时弹出零件。确切而言，变量或特征依赖于作为测定零件准备之因子的另一值或指示。使用一或多个非时间依赖性变量为有利的，因为在连续运行期间，即使在相同的团粒108供应之情况下，团粒质量、催化剂稳定性、环境条件或其他因素之变化可能会影响聚合物材料球状间的交联。虽然时间依赖性制程可在大多数时间提供令人满意的零件，但基于一或多个非时间依赖性变量测定弹出准备度之系统为较佳的，此系因为所述系统为各单独的球粒或模制系统之运行提供更准确的评估。

转至图2，其说明在注射模制制程期间，随时间推移膨胀交联聚合物之发泡剂与交联剂之间的实例关系，所述发泡剂首先在给定温度下活化且随时间推移而开始反应。一般而言，由图2中之实线描绘之发泡剂将引起零件膨胀，且因此将至少部分地指示零件尺寸。在发泡剂活化之大约相同的点处，由图2中之虚线所描绘之交联剂在聚合物内活化且开始形成结构键。发泡剂及交联剂产生发热反应，因此所述发泡剂及交联剂随反应进展而产热，所述产热继而使发泡剂及交联剂继续各自的化学反应。当发泡过程结束时，反应将停止散热。在此时，交联持续至零件充分形成为止，意谓熔融塑料材料114不再处于可流动状态。

再次参考图1，熔融塑料材料114实质上填充模穴122之后，开始保持轮廓。在可在所量测变数(其可藉由传感器128及/或129中之任一者量测)达到第一临限值后开始之保持轮廓期间，限定额外的熔融塑料材料114被注射至模穴122中。此可藉由中断熔融塑料材料114之供应，或可替代地或与藉由控制螺杆112之移动组合发生。另外，模穴122在保持轮廓期间保持封闭。在所量测变数(其可藉由传感器128及/或129中之任一者量测)达到第二临限值后，控制器140使保持轮廓终止，藉此打开模穴122且零件自模具118弹出且固化轮廓开始。

现转而参考图3，其表示实例膨胀交联聚合物注射模制周期300，所量测变数可达到第一临限值及第二临限值。线302描绘了凹穴压力经建构至所要及/或所指示触发点时螺杆112在特定注射压力(亦即，5,000psi)下的位置。作为实例，压力在此时可自大约5,000psi减小至大约2,000psi。在此实例中，在注射膨胀交联聚合物期间，由线304描绘之熔融压力首先增大且接着保持在实质上恒定的值。因此，传感器128可为安置在螺杆112内、上及/或附近之压力传感器。作为非限制性实例，熔融压力可在大约0psi与大约11,000psi之间。合适之熔融压力之其他实例为可能的。另外，应理解，在一些实例中，熔融压力可能不会保持实质上恒定的值。

在图3中，线306描绘了所量测变数，如凹穴压力值。因此，在此实例中，传感器129可为安置在模穴122内、上或附近之压力传感器。在所说明实例中，在区域I中，传感器129量测超过第一临限值之凹穴压力。如先前所述，在一些实例中，在注射模制制程期间模穴122可基本上完全填充有熔融塑料材料114。

在此实例中，所量测之凹穴压力值定义为大于标称值之凹穴压力，其可至少部分地由完全填充模穴122且在凹穴壁上施加压力之熔融塑料材料114引起。凹穴压力的增加可另外或可替代地由模穴122内之熔融塑料材料114的膨胀引起。应理解，在一些实例中，第一临限值可为任何所要的数量。举例而言，第一临限值可为相异的凹穴压力值，诸如大约100psi。其他实例为可能的。

在传感器129量测超过第一临限值之凹穴压力值后，控制器140开始保持轮廓。如图3中之线304所说明，熔融压力接着经调整(例如，减小)。在所说明实例中，熔融压力再次保持在实质上恒定的值，诸如在大约500psi与大约3,500psi之间。其他实例为可能的。此压力藉由控制螺杆112移动至由传感器128在喷嘴处所量测之保持压力来保持。

在区域II，当保持熔融压力时，所量测之凹穴压力随熔融塑料材料114开始发泡或膨胀而增加。在传感器129量测超过第二临限值之凹穴压力值之后，完成保持轮廓，且控制器140使零件自模穴122弹出。作为实例，第二临限值可为相异的凹穴压力值，诸如在大约100psi与大约2,000psi之间。其他实例为可能的。此第二临限值指示膨胀交联聚合零件在结构上充分合理以完成其在模穴外部之膨胀及交联。在此时，打开模穴122，因此熔融压力降至大约0。

在一些实例中，传感器129为量测温度值之温度传感器。因此，在此等实例中，第一临限值可为代表模穴122实质上经完全填充之凹穴温度值。举例而言，第一临限温度值可在大约168℃与大约176℃之间。其他实例为可能的。类似地，在此等实例中，第二临限值可为代表用于弹射之熔融塑料材料114在结构上充分合理的凹穴温度值。在此等实例中，凹穴温度在零件准备自模穴122弹出时可达到平稳状态或降低。作为非限制性实例，第二临限温度值可在大约160℃与大约180℃之间。其他实例为可能的。

由于在保持轮廓开始之前模穴122实质上经完全填充(例如，在大约95％与大约99％之间填充)，且由于对熔融塑料材料114施加压力藉此将其保持在模穴122之经加热壁上，因此归因于表面接触的增大，热量均一地分布或转移至熔融塑料材料114。有利地，发泡剂及交联剂将更均一地活化，因此形成更具黏性的键。

如此组态，保持轮廓可描述为图3中之区域I及II之组合。注射模制机100并不涵盖开始保持轮廓所要的实际持续时间，且实际上，机器100以封闭回路模具保持模式操作。如此组态，归因于一致的热传递，模制零件具有更一致的零件大小及外观，以及均一表层。另外，不仅特定零件具有一致的尺寸，保持轮廓有助于确保一系列零件之大小的可靠性及一致性，此相对于膨胀交联聚合物制品尤其具有挑战性。另外，保持轮廓提供对注射制程之较好控制，从而允许零件指示凹穴何时充满且准备被弹出。在一些实例中，归因于固化时间的减少，使用保持轮廓可降低总周期时间。另外，归因于自由基分子变得对准，保持轮廓之使用可在单元结构中产生具有更均一性之零件。此等零件将具有微小缺陷，诸如层表面上之缩痕及/或漩涡。因此，在一致物理特性的情况下，保持轮廓制得更一致且标定尺寸稳定之零件。

在区域III，控制器140开始固化轮廓。如图3中所说明，随着零件停止进一步膨胀，凹穴压力将最终达到平稳状态。在传感器129量测超过第三临限值之凹穴压力值之后，完成固化轮廓，且零件经弹出，自凹穴122或整个机器100移除，且转移至发生固化之稳定隧道。作为实例，第三临限值可为不同的凹穴压力值，诸如在大约2,000psi与大约4,000psi之间。其他实例为可能的。可替代地，第三临限值可为压力值之预定变化率，所述压力值可指示压力不再增加。其他实例为可能的。此第三临限值指示膨胀交联聚合零件基本上完全形成且准备好进一步处理。藉由使用第三临限值来测定固化轮廓之持续时间，机器100将不会过早弹出未完全固化之零件。另外，机器100藉由使用不必要长之固化时间来减少低效率，所述不必要长之固化时间可消耗不必要的功率且减小机器之总产率。

在一些实例中，压力值可使用压力转换器直接量测。在此实例中，转换器之「头部」接触模制材料，且压力经由此接触感测。在其他实例中，压力值可在藉由模具材料之薄膜与凹穴分离之盲袋中经由压力转换器在次表面位置处量测。在另外其他实例中，压力值可经由安置于凹穴中之电洞中的浮动销间接量测，所述浮动销将负载自凹穴转移至压力传感器。在其他实例中，来自次表面及/或间接量测之力可经由杠杆机制或其他机器增大。其他实例为可能的。

在其他实例中，固化轮廓可在完全固化零件所需之固定的预定时间内开始。举例而言，固化轮廓可经程序化以持续大约100秒与大约450秒之间。其他实例为可能的。归因于使用经优化之保持轮廓，机器100能够对固化轮廓使用固定时间段，所述经优化之保持轮廓形成具有均一特征(诸如内部交联及黏合强度)的一致零件。固化轮廓开始时之此均一性将引起在固化轮廓期间之持续的均一性。

本领域中熟习此项技术者将认识到，可在不背离本发明之范畴的情况下对于上述实施例作出多种修改、更改及组合，且此类修改、更改及组合应视为在本发明概念之范围内。

除非传统构件加功能术语明确地叙述，诸如明确在申请专利范围中叙述之「之构件」或「之步骤」术语，否则在本专利申请案之结尾处之专利申请专利范围不意欲在35U.S.C.§112(f)下理解。本文中所描述之系统及方法系针对计算机功能性之改良，且改良习知计算机之功能。

Claims (16)

1.一种用于测定膨胀交联聚合物零件是否准备好在注射模制周期期间自模穴弹出之方法，所述方法包括：

将熔融膨胀交联聚合物注射至模穴中；

在所述注射模制周期期间量测至少一个非时间依赖性变量；

在所述至少一个非时间依赖性变量达到第一临限值之后，开始所述膨胀交联聚合物零件之保持轮廓，所述保持轮廓包括：

限定额外的熔融膨胀交联聚合物被注射至所述模穴中，以及

在所述所量测之至少一个非时间依赖性变量达到第二临限值之后，终止所述保持轮廓；

在完成所述保持轮廓后，自所述模穴弹出所述零件；以及

在弹出模制零件后，开始所述模制零件之固化轮廓，藉此所述模制零件膨胀至最终形状，所述固化轮廓包括：

量测不同的非时间依赖性变量，

在所述所量测之不同的非时间依赖性变量达到第三临限值之后，将所述模制零件转移至稳定隧道，其中所述模制零件冷却取决于所述第三临限值的持续时间，

其中所述所量测之至少一个非时间依赖性变量包括凹穴压力值、温度值、或压力值之变化率中的至少一个。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一临限值指示所述模穴实质上充满熔融膨胀交联聚合物。

3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述第二临限值指示所述零件在结构上合理。

4.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述所量测之至少一个非时间依赖性变量包括凹穴压力值。

5.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述保持轮廓在实质上恒定压力下开始。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述第三临限值指示所述零件在结构上合理。

7.如权利要求1-2、或6中任一项所述的方法，其中所述所量测之不同的非时间依赖性变量包括压力值。

8.如权利要求1-2、或6中任一项所述的方法，其中开始所述固化轮廓包括允许所述零件冷却预定量的时间。

9.一种膨胀交联聚合物注射模制系统，包括：

注射模制机，包括注射单元及形成模穴之模具，所述注射单元适用于接收且将熔融膨胀交联塑料材料注射至所述模穴中以形成模制零件；

适用于控制所述注射模制机之操作之控制器；以及

一或多个耦接至所述注射模制机及所述控制器之传感器；

其中所述一或多个传感器中之至少一者适用于在所述注射模制周期期间量测至少一个非时间依赖性变量，其中在所述至少一个非时间依赖性变量达到第一临限值时，所述控制器适用于开始所述膨胀交联聚合物零件之保持轮廓，所述保持轮廓包括：

限定额外的熔融膨胀交联聚合物被注射至所述模穴中，以及

在所述所量测之至少一个非时间依赖性变量达到第二临限值时终止所述保持轮廓，

所述控制器进一步适用于使所述模制零件在完成所述保持轮廓后自所述模穴弹出且在弹出模制零件后，开始所述模制零件之固化轮廓，藉此所述模制零件膨胀至最终形状，所述固化轮廓包括：

量测不同的非时间依赖性变量，

在所述所量测之不同的非时间依赖性变量达到第三临限值之后，将所述模制零件转移至稳定隧道，其中所述模制零件冷却取决于所述第三临限值的持续时间，

其中所述所量测之至少一个非时间依赖性变量包括凹穴压力值、温度值、或压力值之变化率中的至少一个。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述第一临限值指示所述模穴实质上充满熔融膨胀交联聚合物。

11.如权利要求9或10中任一项所述的系统，其中所述第二临限值指示所述零件在结构上合理。

12.如权利要求9或10中任一项所述的系统，其中所述所量测之至少一个非时间依赖性变量包括凹穴压力值。

13.如权利要求9或10中任一项所述的系统，其中所述保持轮廓在实质上恒定压力下开始。

14.如权利要求9或10中任一项所述的系统，其中所述第三临限值指示所述零件在结构上合理。

15.如权利要求9或10中任一项所述的系统，其中所述所量测之不同的非时间依赖性变量包括压力值。

16.如权利要求9或10中任一项所述的系统，其中开始所述固化轮廓包括允许所述零件冷却预定量的时间。

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