CN110893692B - 具有压力相关阀的注射成型系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造成型制品的注射成型系统，其包括位于浇口内的阀。在开始将成型材料注入腔体之前，可以控制阀以允许建立优选预定的压力。本发明特别适用于鞋底的注射成型生产，特别是通过多段式注射(MSI)技术。本发明能够实现可重现的压力建立和对注入材料的冲击点的精确控制。本发明还涉及使用本发明的注射成型系统的方法以及用于为注射成型系统配备阀可控的浇口的套件。

Description

具有压力相关阀的注射成型系统

技术领域

本发明涉及一种注射成型系统，其包括位于浇口内的阀。在开始将成型材料注入腔体之前，可以控制阀以允许建立优选预定的压力。本发明特别适用于鞋底的注射成型生产，特别是通过多段式注射(MSI)技术。本发明能够实现可重现的压力建立和对注入材料的冲击点的精确控制。本发明还涉及使用本发明的注射成型系统的方法以及用于为注射成型系统配备阀可控的浇口的套件。

背景技术

注射成型是大量制造由热塑性或泡沫材料(最常见的是热塑性聚合物)制成的物品的常用技术。在典型的注射成型方法中，成型材料被强行注入具有特定腔体形状的模腔中。注入的成型材料在模腔中保持在压力下，冷却，然后作为固化部件被移除，该固化部件的形状基本上复制模具的腔体形状。

注射成型的一个应用涉及鞋底的制造。

例如，美国专利3,915,608描述了一种用于将鞋底粘合到帮面的注射成型系统，其包括可旋转地安装在固定基座上并支撑多个模具的转盘。每个模具包括模具侧部以及活塞操作的基座。为了生产鞋，使楦制帮面(即，其上安装有鞋帮面的鞋楦)在成型工位处向下移动，以关闭由模具侧部和模具活塞形成的模腔，并且在成型工位处将鞋底连续地成型到每个楦制帮面的基部。紧接在成型之前，楦制帮面封闭模具的顶部(即，形成模腔)，并旋转转盘使得模具与卧式挤出机的分配头相对，分配头将一定量的热塑性材料(例如，聚氯乙烯)在压力下注入模具中以形成鞋底。

鞋底不再被认为是由合成材料形成的单色或单一性能的物体。相反，希望生产具有各种硬度区域或颜色的鞋底，以便对穿着者进行技术和美学改进。

DE102015108086描述了一种注射成型系统，其允许生产多层鞋底。注射单元包括混合头，混合螺杆位于混合头中，该混合螺杆通向可连接至浇口的喷嘴接口管。可以将不同的基础材料和添加剂引入螺杆室中，随后通过喷嘴接口管注入腔体。腔体内的冲击点由混合螺杆的旋转速度和材料吞吐量决定。典型的基础材料包括用于产生聚氨酯的异氰酸酯或多元醇，而添加剂可以被选择用于产生所需的材料特性，例如硬度、颜色等。为了生产多部分鞋底，通过调节材料吞吐量而将不同的材料组合物朝向模腔的预定位置注射。

然而，冲击点的变化可能导致不同区域的材料的不期望的混合以及各部分的折衷分离。

现有技术中已知用于控制将成型材料注入模腔的不同系统。

例如，EP0187360A2公开了一种用于由可流动的反应混合物生产成型部件的装置。该装置具有横截面变化的浇口通道以及沉降室，在该沉降室前面连接有节流间隙。节流间隙应允许对流速进行控制，以确保填充过程中的封闭的流动前沿。

US3728053A涉及一种用于生产塑料物体的注射成型装置，其中注射材料通过混合螺杆经由收集室、喷嘴和浇口通道注入模腔。可以打开和关闭收集室与模腔之间的截流元件以控制该过程。

JPS60120023A公开了一种注射成型装置，其具有位于浇口通道前面的三通阀。三通阀允许混有气泡的初始反应混合物在被送到腔体之前从混合室首先送到储存容器。

DE19521315A1涉及一种由聚氨酯产生成型部件的装置，该成型部件具有致密表皮和泡沫芯体。为此目的，DE19521315A1提出了一种4-组分混合头，表皮形成反应系统和泡沫体系连续地从该4-组分混合头送到储集器。闭合活塞使浇口通道在储集器中的反应过程中被堵塞。

然而，这些文献都没有提供用于在注射过程中更精确地控制冲击点的方案，但这对于提供多部分成型部件将会是特别有利的。

鉴于这些困难，需要改进方案来提高注射成型系统的可靠性和准确性，特别是关于增强注入单一模具内的分开区域中的多种成型材料更精确的分离。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的缺点并提供确保成型材料的可靠且精确的注入的替代或改进的注射成型系统。

该问题通过独立权利要求的特征得以解决。从属权利要求提供了本发明的优选实施方式。

因此，本发明涉及一种用于制造成型制品、优选鞋底的注射成型系统，其包括：

注射单元，其包括喷嘴；

浇口；

腔体；以及

控制单元，

其中喷嘴可连接至浇口，使得成型材料可通过浇口注入腔体以形成成型制品，其中该系统包括位于浇口内的阀，并且其中控制单元被配置为在阀关闭时将成型材料引入浇口中，并在经过一段时间之后打开阀，使得在打开阀并将成型材料注入腔体之前在浇口内实现增加的(优选预定的)压力，其中控制单元包括用于将经过的时间和/或增加的压力与注入的成型材料在腔体中的冲击点关联起来的参考数据。

利用根据本发明的系统，可以以前所未有的精度将成型材料注入腔体。在现有技术的系统中，注入材料的距离和成型材料在腔体内的精确的冲击点主要由材料吞吐量控制。通过螺杆和喷嘴的材料的速度通常是注射精度的唯一调节因素，注射精度通常较低。

特别是当注射成型系统不是完全密封的系统时，出现材料被注入的距离的变化以及由此产生的冲击点的变化。此外，由于(部分)开放系统，例如与当腔体不是完全气密时一样，在开始注入模腔时，在零时间点不能提供达到所需冲击点的压力。相反，注入的成型材料在模具或腔体内的冲击点将移动，即随着注入材料的速度或压力的增加而从靠近喷嘴的点前进到更远的点，并且在停止注射时返回到更靠近喷嘴的位置。

特别地，对于多部分成型部件，这会导致不同部分的污染(也见图1至图4)。当注入反应性或发泡性成型材料(例如聚氨酯)时，这种污染可能是特别不利的，通常与鞋底的制造中的情况一样。在这种情况下，污染可能导致腔体的不希望的位置或部分中的异常反应，从而导致变形的、美学上令人不愉快的或不舒适的鞋底，因为鞋底的旨在使用例如多段式注射(MSI)技术实现的各个区域相互融合或不正确地定位。

相比之下，根据本发明的注射成型系统被构造为允许在腔体上游的浇口内或浇口的进料通道内建立压力。由此，在零时间点(即，当阀被打开并将材料注入腔体时)，可以提供为了将成型材料注入期望位置所需的压力。通过控制浇口内建立的压力，可再现地控制冲击点，消除不希望的变化，从而确保可靠且精确的注射过程。

如本文所使用的，“注射单元”是指允许将成型材料注入腔体中的装置、设备或系统。不同的注射单元在现有技术中是已知的，并且可以在根据本发明的系统中使用。一个例子是DE102015108086中描述的单元。

典型的注射单元将包括用于提供成型材料的入口，成型材料例如可以存放在成型材料储存器中。在以珠粒或丸粒的形式的塑料树脂提供成型材料的情况下，通常与各种塑料产品的情况一样，注射单元可包括加热或剪切组件以使树脂珠粒熔化。在成型材料涉及硬质塑料(duroplastic)和/或热塑性合成组分(例如基础材料和添加剂(可以是聚合性的和/或发泡性的))的情况下，注射单元可以包括用于混合所述组分的混合头以及用于允许将组分提供到混合头的入口。然而，如本文所述，注射单元不应限于这样的实施方式，而是可以包括被构造用于通过喷嘴将优选液体或发泡性的成型材料注入模腔的任何装置。

如本文所使用的，术语“喷嘴”优选是指注射单元的出口通道，成型材料可从该出口通道注入模腔。为此，喷嘴可连接至浇口。注射单元可以包括例如喷嘴接口管，该喷嘴接口管在几何形状上被构造为与浇口的入口相匹配，使得在将喷嘴朝向浇口平移时，在注射单元与浇口之间形成流体连接。

进一步优选的是，喷嘴接口管与浇口的连接很大程度上是密封的，以避免成型材料的任何泄漏。密封优选导致气密连接并且例如可以通过使喷嘴接口管紧贴浇口的外壳来确保密封。为此，在一些实施方式中还可以优选提供附加的密封装置，例如密封环。在一些实施方式中优选包括喷嘴的注射单元是可平移的，但是也可以优选浇口是可平移的以形成连接。为此，注射成型系统可包括任何合适的平移机构，包括但不限于线性致动器。

在一些实施方式中，优选包括喷嘴的注射单元相对于成型材料被注入的模腔处于水平或接近水平的位置。因此，喷嘴以及浇口内的成型材料的传送方向优选是水平的或接近水平的。在其他实施方式中，例如，如果浇口包括直角或接近直角的弯曲部以便将成型材料在基本水平的方向上喷射到模腔中，可以将喷嘴定位在浇口的入口上方或下方(例如，垂直地或接近垂直地)。

在将喷嘴与浇口连接后，成型材料可以流入浇口通道。流速的速度和压力可通过输入注射单元的材料来控制。材料的输入速率优选由控制单元控制。

如本文所使用的，“控制单元”优选是指具有允许自动控制注射成型系统的组件(例如注射单元或阀)的处理器、处理器芯片、微处理器或微控制器的任何计算设备或系统。计算机系统的组件可以是常见的或为特定的实施而定制配置的。优选地，计算机系统具有处理器、诸如键盘或鼠标的输入设备、诸如硬盘驱动器和易失性或非易失性存储器的存储器以及用于控制注射成型机的组件的计算机代码(软件)。

控制单元还可以包括可编程的印刷电路板、微控制器或其他用于接收并处理来自系统的组件的数据信号(例如，喷嘴相对于浇口的位置或其他传感信息)的装置。控制单元优选还包括其上安装有计算机软件或代码的计算机可用或计算机可读的介质，例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存等。用于执行对注射成型系统的组件的控制的计算机代码或软件可以用任何编程语言或基于模型的开发环境编写，例如但不限于C/C++、C#、Objective-C、Java、Basic/VisualBasic、MATLAB、Simulink、StateFlow、Lab View或汇编语言。

由于在制造系统上的直接物理输出，计算机软件以及计算机软件的、通过描述本文描述的系统的特定装置或方面进行控制而限定的任何功能描述被认为是技术特征。因此，软件的功能描述可以被认为是本发明的优选并限定的实施方式。所采用的特定计算机代码对于技术人员而言是可用的，并且可以使用标准知识相应地设计。

术语“控制单元被配置为”执行诸如将成型材料引入浇口或打开或关闭阀的某个操作步骤，可以包括安装在该控制单元上、启动和调节这些操作步骤的定制设计的软件或标准软件。

根据本发明，控制单元被配置为在阀关闭时将成型材料引入浇口。如上所述，为此，控制单元可以包括计算机软件，该计算机软件与功能所需的物理装置结合实现必要的步骤。根据成型系统的设计，这些步骤可包括将喷嘴朝浇口平移、关闭阀或确保阀的关闭、启动和控制成型材料到注射单元的输入速率，例如通过控制合适的连接器或阀。

“参考数据”应涉及允许将经过的时间和/或增加的压力与成型材料在模腔内的期望冲击点关联起来的任何数据。

参考数据例如可以涉及开始将成型材料注入喷嘴(即，通过打开用于提供成型材料的入口)的时间点与阀被打开以开始注入模腔的时间点之间的一定时间延迟。如果其他参数(例如，材料吞吐量或向注射单元的输入)保持相同，则时间延迟和测得的注射距离非常相关。通过获取对于特定类型的成型制品或特定的材料、体积和/或目标区域(例如，对于特定的鞋底)的典型预设参数的参考数据，可以使用经过的时间的参考可靠地实现期望的预定压力，并且该预定压力产生可再现的注射图案。

对于这样的实施方式，例如通过压力传感器对浇口内压力的建立的精确确定不是必需的。

然而，参考数据还可以涉及将打开阀之前成型材料被注入浇口时的压力增加与注入的成型材料在腔体内的冲击点相关联的数据。

例如，参考数据可以涉及导致期望的冲击点的预定压力的阈值。压力传感器可位于浇口内或者在更上游位于包括喷嘴的注射单元内，并连续测量压力，由此观察包括针和浇口的注射单元的系统内压力的建立。通过将测得的压力与参考数据进行比较，一旦达到预定压力，控制单元可以精确地控制阀的打开，使得实现期望的注射距离和冲击点。

参考数据可以涉及允许将期望的冲击点与经过的时间和/或增加的压力关联起来的任何数据。例如，参考数据可以作为查找表提供，或者作为允许实体关联起来的数学关系的参数提供。参考数据例如可以通过进行适当的校准实验来获得，所述校准实验确定经过的时间和/或增加的压力与期望的注射距离以及因此与冲击点之间的关系。

通常，参考数据可以存储在控制单元上的计算机可用或计算机可读的介质上。工业中使用的任何格式都合适。参考数据可以存储在独立的文件中和/或集成在执行本文所述的注射机的组件的控制的计算机代码或软件中(例如，源代码中)。

如本文所使用的，术语“浇口”优选是指位于腔体上游的一个或多个通道，成型材料从注射单元穿过该一个或多个通道到达腔体。因此，浇口可以被认为是进料通道，例如当明显是没有分支的浇口(单一进料通道)时。在一些实施方式中，进料通道优选是指浇口的直接通向模腔的部分。在优选的实施方式中，浇口包括通向模腔的单一进料通道。然而，还可以优选具有分支状的浇口，其包括通向多个独立的模腔或具有多个入口的单一模腔的多个进料通道。如本文所使用的，术语上游和下游相对于成型材料的传送方向来使用，其中用于提供成型材料的入口将在模腔的上游。

优选地，在一些实施方式中，本发明中的术语“浇口”不涉及从封闭的注射系统注射、冷却和释放物品之后剩下的注射成型制造的物品的固化的塑料件。在一些实施方式中，不允许成型材料完全冷却、凝固或反应而在浇口中留下成型材料的固体部分。优选注射后在下一次注射事件之前排空浇口。

在一些实施方式中，将浇口以物品换物品的方式(item for item)(换言之，在要制造的物品之间)排空。例如，在完成一个鞋底(外底和/或中底)(包括任选地以其上包裹有鞋帮面的鞋楦形式施加关闭元件，然后将该关闭元件定位到鞋底上使得鞋底直接成型在鞋帮面上)之后，在使用本发明的装置或系统填充新的腔体之前，通过排出浇口中剩下的材料来排空浇口。

在一些实施方式中，例如，在存在要形成的物品的2个或更多个区域并且两种或更多种相应的材料被注入腔体中的情况下，不在将不同材料注入一个腔体之间排空浇口。在一些实施方式中，不在材料之间排空浇口，而是将后续(例如，第二)材料从注射单元(立即)引入浇口，通过在阀关闭时将材料引入浇口而再次建立压力，随后释放/打开阀以注入第二材料。

在一些实施方式中，本发明的方法一个接一个地自动或半自动制造多个物品。在一些实施方式中，腔体和/或注射单元围绕轴线旋转，使得注射单元保持固定并且多个腔体的旋转或滑动阵列被“呈现给”注射单元，或者注射单元围绕腔体的环旋转或者沿着腔体的阵列滑块，从而在注射完成时从一个腔体移动到下一个腔体。在这样的实施方式中，优选在物品/腔体之间排空浇口，而浇口可以但不必在注入单一腔体的不同材料之间排空。浇口也可以通过将空气注入浇口、例如在材料已经凝固/聚合时通过将浇口块体分成两半(例如，图10、图13和图14所示)或者通过其他方式来排空。

如本文所使用的，术语“阀”是指允许通过打开、关闭或部分阻塞通道来调节、引导或控制材料(优选为流体)的流动的任何装置。本文所述的注射成型系统的特征在于允许关闭和打开浇口(或浇口的进料通道)的阀。本领域技术人员可以在各种已知的阀类型中选择合适的阀，包括但不限于球阀、蝶形阀、活塞阀、陶瓷盘阀、节流阀、隔膜阀、闸阀、球形阀、刀阀、针阀、夹管阀、活塞阀、旋塞阀或柱形阀。可以采用用于阀的不同的致动器系统，包括但不限于液压阀、气动阀、手动阀、电动阀或电磁阀。在优选的实施方式中，阀是活塞阀，更优选是气动控制下的活动锁定螺栓。

当控制单元开始将成型材料注入浇口时，成型材料将在浇口内前进。然而，由于阀是关闭的，成型材料不能进入模腔。相反，浇口内的压力增加(压力建立)。仅在经过一定时间之后，控制单元才被配置为打开阀。在浇口内建立的压力将取决于进入注射单元的成型材料的速率以及经过的时间，并因此可以由控制单元再现地控制。打开阀后，将成型材料排出到(注入)腔体。排出速度和因此造成的行进距离和成型材料在腔体内的冲击点直接与阀打开之前在浇口内建立的限定压力相关联。

如本文所使用的，关于将成型材料注入腔体的术语“冲击的点”、“冲击点”，“碰撞点”或“接触点”同义使用。当提及在腔体内、腔体中或相对于腔体的冲击点时，通常是指在形成腔体的成型元件(例如，基部元件)的底部上的接触点。因此，当底部成型元件通常处于预设位置时，冲击点涉及注射时材料在该底部成型元件上的接触点。

有利地，为了获得可再现的结果，不必预先知道压力的值本身。在一些实施方式中，无论预定压力的值是否已知，可由控制单元调节的成型材料的输入速率以及直到阀打开的时间延迟将导致相同的预定压力。因此，例如，对于特定的成型材料和特定的注射单元，可以在其他条件恒定时，通过将成型材料的冲击点与阀打开前的时间延迟相关联来通过实验确定合适的参数。

对于使用具有本文所述的优选尺寸的浇口通道由聚氨酯成型材料来生产鞋底，已经证明1毫秒至5秒、优选5毫秒至1秒的时间延迟提供了特别有益的结果。在其他实施方式中，还可以使用传感器以直接测量体积或压力的建立，以便将这些测量结果与期望的冲击点关联起来。时间延迟取决于各种因素，例如所用的材料(例如，它的粘度)、提供的材料从注射单元进入浇口的流速、模具的尺寸、阀与冲击点之间的距离等因素。

因此，本发明受益于与成型材料相关的注入的阀的与时间、体积和压力有关的控制。如上所述，通过允许建立优选预定的压力，注射过程中的压力曲线更加可预测、可再现且恒定。特别地，不需要与现有技术的方法一样建立初始压力。消除了从初始冲击点朝向期望的最终冲击点的材料拖动。此外，注入前浇口内预定压力的额外可控的参数允许在设计浇口或浇口的进料通道的尺寸方面具有更高的灵活性。

对于典型的注射成型系统，在材料吞吐的可能速率方面存在限制。术语材料吞吐速率和材料输入速率在本文中同义使用，并且是指作为时间的量度的例如在合适的阀入口的控制下被推动进入注入单元的成型材料的体积。

对于给定的浇口直径，最大的材料吞吐速率限定尽可能最远的注射距离。由于最大的材料吞吐速率的限制，直径的扩大将导致较小的最大可注射距离，使得冲击点不能到达模腔的整个长度。通过允许本文所述的成型系统内的压力建立，可以延长最大可注射距离。此外，由于可以使用较大的浇口直径，因此较小的注射距离也可以实现。对于最小的材料吞吐速率，扩大的直径将允许可靠地到达更接近浇口端部的冲击点。

因此，该系统允许具有较宽的模腔覆盖范围的冲击点图案，从而产生更加可控且可靠生产的成型制品。当将多种材料注入腔体的分开区域时，这些优点尤为相关。这些优点对于开放或部分封闭的系统尤为相关，在该开放或部分封闭的系统中，成型材料被推进(例如通过空气)到模具内的特定目标部位，而没有通过完全封闭的系统。因此，这些优点对于水平或基本水平定位的模腔尤为相关。

在本发明的优选实施方式中，注射成型系统的特征在于，控制单元还被配置为通过关闭阀来中断成型材料的注射。在注射过程终止时能够可控地且突然地关闭阀以实现注射流的无污染的相交(clean intersection)。在现有技术的一些方法中，来自终止的注入流的残余材料继续以减小的距离和压力注入，产生残余材料的滴落流(也参见图5)。特别地，当使用诸如聚氨酯的反应性或发泡性的成型材料时，这种污染会损害成型制品的再现性和质量。可控阀能够有效防止这种污染，因此显著提高了生产质量。

在本发明的另外优选的实施方式中，注射成型系统的特征在于，控制单元还被配置为部分地关闭或打开阀以便在浇口内产生收窄。

如上所述，对于给定的浇口直径，可实现的注射距离将取决于可能的材料吞吐速率的范围。因此，在诸如现有技术的典型设置中，当要生产不同种类的成型制品(例如，不同尺寸的鞋底)时，对于每种类型的成型制品选择具有定制的浇口尺寸的成型单元。因此，为了改变生产类型，通常需要更换成型单元。

相反，在本发明的优选实施方式中，可以设置单一通常较大的浇口直径。在本文中，阀的部分关闭允许产生收窄，因此可以为每种类型的成型制品定制有效的较小直径。

有利地，相同的阀可以被用来收窄浇口/进料通道，如同通过(完全)关闭阀来建立压力。在这种情况下，可能优选控制单元被配置为使阀在两个位置之间移动。一个位置涉及部分关闭(或部分打开)的构造，其中材料流根据有效的通道参数被注入。第二位置涉及浇口/进料通道的完全关闭，这与在注射开始之前并且优选在注射终止时的情况一样。该优选实施方式导致生产时间和成本的显著降低，同时保持高灵活性和产品质量。

在本发明的优选实施方式中，阀包括或包含受气动控制的活动锁定螺栓或由其组成。优选地，活动锁定螺栓相对于浇口/进料通道横向设置，即横向于成型材料流。因此，活动锁定螺栓可以在气动控制下在垂直于成型材料在浇口内的传送的方向上平移。这样的阀允许浇口特别快速的打开和关闭，这导致具有几乎瞬间的开始和结束的特别精确的注射曲线。

因此，优选实施方式确保在零时刻达到期望的冲击点，而没有任何泄漏，如果阀没有足够快地打开，则可能出现这种泄漏。此外，横向的活动锁定螺栓安装简单，成本有效且维护成本低。气动控制的另外的优点在于，在混合头中浇口上游使用的阀入口通常也受气动控制，即，由气动系统致动。因此，相同的气动系统既可以用于致动浇口内的阀，也可以用于致动注射成型系统中使用的其他阀，从而构成资源的有效利用。

在本发明的另外优选的实施方式中，阀设置在距浇口或进料通道的面向腔体的端部一定距离内，该距离为至少2mm、优选至少3mm、至少5mm且不超过40mm、优选30mm、更优选20mm。最优选地，阀设置在距浇口的面向腔体的端部5至20mm的距离内。优选地，该距离从阀的阻塞元件(即，活塞或活动锁定螺栓)的中心到浇口/进料通道的端部测量。

发明人已经认识到，如果阀尽可能地朝浇口或浇口中的进料通道的端部设置，则注射过程的压力曲线特别恒定且可再现。在这种情况下，似乎在阀打开之前在浇口内并因此在通向注射单元的喷嘴的封闭系统中建立均匀的压力。由于阀紧靠浇口的端部设置，因此在打开阀时，在浇口通道的剩余距离内几乎不会发生浪费。相反，预定压力被转换为精确可控的注射距离。

在阀与浇口的端部之间的距离小于40mm，优选小于30mm或20mm的情况下，可以获得优异的结果。然而，对于小于5mm、特别是小于3或2mm的距离，阀的稳定功能可能受损。因此，上述距离反映了阀相对于腔体的开始的最佳定位范围。

在本发明的另外优选的实施方式中，浇口的直径为1mm至15mm，优选3mm至10mm和/或浇口的长度为5mm至200mm，优选10至150mm。与浇口内的可关闭阀组合，特别是当该阀定位在浇口的面向腔体的端部处时，这样的尺寸确保了特别可靠且恒定的压力曲线。此外，已证明上述尺寸特别适用于鞋底的生产，特别是在使用聚氨酯或类似的发泡性合成硬质塑料作为成型材料时。

在本发明的另外优选的实施方式中，浇口呈现弯曲的、优选S形形状，其中浇口或进料通道的面向腔体的端部位于浇口的面向喷嘴的相对的端部的上方。优选的是，包括喷嘴的注射单元相对于成型材料被注入的模腔形式处于水平位置。成型材料在喷嘴以及浇口或进料通道内的传送方向优选是水平的或接近水平，并且优选的S形形状涉及该水平线的调节，使得浇口的面向腔体的端部位于浇口的面向喷嘴的相对的端部的上方。

优选的浇口的几何设计为各种不同的成型材料提供了优异的注射曲线。特别是，在用聚氨酯作为成型材料生产鞋底的情况下，沿浇口略微增加高度的S形形状不仅降低了能量耗散，而且还积极地影响注入流的发射，从而形成对成型腔体内冲击点特别可靠的控制。

在本发明的优选实施方式中，注射成型系统的特征在于，浇口包括两个或更多个进料通道，其中在每个进料通道中设置有阀。两个或更多个进料通道可以通向单一模腔或分开的模腔。浇口可包括多个进料通道或分支。换言之，在一些实施方式中，浇口可以是分支状的。因此，分支或多个进料通道可各自包括阀，由此多个阀可通过组合的方式或彼此独立地操作和/或控制。在一些实施方式中，浇口包括位于多个进料通道的分支点上游的单一阀。

因此，在一个实施方式中，本发明涉及一种用于制造成型制品、优选鞋底的注射成型系统，其包括：

注射单元，其包括喷嘴；

浇口；

腔体；以及

控制单元，

其中喷嘴可连接至包括至少一个(或两个或更多个)进料通道的浇口，使得成型材料可通过浇口注入腔体以形成成型制品，其中该系统包括位于浇口的至少一个(或两个或更多个)进料通道内的阀，并且其中控制单元被配置为在阀关闭时将成型材料引入浇口，并在经过一段时间后打开阀，使得在打开阀并将成型材料注入腔体之前，在浇口的至少一个(或两个或更多个)进料通道内实现增加的(优选预定的)压力。

通过使进料通道转入多个模腔，喷嘴与分支状的浇口的入口的单一连接使得能够使用系统中控制元件的最低要求来生产多个成型制品。因此，该实施方式实现了生产时间的减少和设备成本的降低。

在单一模腔的情况下，分支状的浇口的多个进料通道例如可以设置在相同高度，但是相对于成型制品的横向方向平行。有利地，由此冲击点可以沿着模腔的宽度沿着多条平行线分布，从而实现例如用于整体成型制品或鞋的成型材料的更加受控且均匀的分布。

替代地，成型制品(例如鞋底)不仅可以沿着鞋底的长度分段，而且可以沿着其宽度分段，从而产生根据对它们的特定需要而对成型制品(例如，鞋底)进行优化的额外的自由度。例如，对于跑鞋，由此可以优化鞋底的内部区域和外部区域的硬度以匹配跑步者的轮廓。

对于优选实施方式，特别优选的是，每个进料通道具有所描述的优选几何形状，并且阀也优选靠近浇口的面向模腔的端部定位。

阀不仅可以有利地用于确保本文所述的压力的建立，而且还可以用于引导注射流到达相同模腔内的特定位置或者引导(优选顺序地)多个成型制品在分开的模腔中的生产。

在另外优选的实施方式中，注射成型系统的特征在于，控制单元包括浇口内的压力和注入的成型材料在腔体中的接触点的参考数据，优选地，其中浇口内的压力和注入的成型材料在腔体中的接触点彼此相关联。参考数据例如可以涉及在开始将成型材料注入喷嘴(即，通过打开用于提供成型材料的入口)的时间点与阀被打开以开始注入模腔的时间点之间的一定时间延迟。如果其他参数(例如，材料吞吐量或向注射单元的输入量)保持相同，则时间延迟和测得的注射距离非常相关。通过获取对于特定类型的成型制品或特定的材料、体积和/或目标区域(例如，对于特定的鞋底)的典型预设参数的参考数据，可以可靠地实现期望的预定压力，从而产生可再现的注射图案。在这种情况下，不需要独立的传感器。

在本发明的优选实施方式中，注射成型系统包括位于浇口内的压力传感器，并且其中控制单元优选被配置成使得可以根据由该传感器确定的压力打开或关闭阀。“压力传感器”可以指用于测量气体或液体压力的任何装置。本领域技术人员将能够根据成型材料的类型选择合适的压力传感器。原则上，可以使用任何类型的压力传感器，包括但不限于包括压电、电容、电磁、光学、压电应变计或电位压力传感元件的力收集器类型。

压力传感器可位于浇口内。压力传感器还可以在更上游位于包括喷嘴的注射单元内。还可以优选在浇口和/或喷嘴内具有多个压力传感器。压力传感器实现快速且精确地观察包括针和浇口的注射单元的系统内建立的压力。一旦达到优选的预设阈值，可以打开阀以实现本文所述的精确注射过程。

对于由聚氨酯成型材料制造鞋底，实现控制和精确的分布图案的预定压力的阈值在0至60巴之间，优选在1至50巴，更优选增加至高于大气压的压力，或者为1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60巴或它们之间的任何压力，或者值在以这些值为端点的范围内。

压力传感器允许基于预定压力非常精确地控制注射。特别地，这样测量压力允许考虑过程中的变化，例如，如同根据简单的时间延迟所预期的那样，例如可能导致不同注射曲线的不同添加剂的添加。通过使用压力传感器而不需要校准，可以应用不同的材料输入速率或组合物，同时仍然以高保真度控制期望的冲击点。

在本发明的优选实施方式中，腔体由两个侧部成型元件(即，基座印模和关闭元件)形成。如本文所使用的，术语“腔体”或“模腔”采用现有技术中的普通含义，并且是指形成成型制品的空间。这样的成型将通过限制成型元件而形成，在优选的实施方式中，成型元件可包括两个侧部成型元件，即基座元件和关闭元件。这些元件的成形决定了成型制品的形状。在注射期间，腔体可以是打开的，因为仅存在两个侧部成型元件，可选地具有基座元件，其中材料被注入腔体中以便随后关闭，例如通过鞋楦或帮面。

在本发明的优选实施方式中，腔体呈鞋底的形状。本文使用的术语“鞋”是指具有鞋底的所有形式的鞋，包括但不限于盛装鞋、靴子、胶底鞋、木底鞋、凉鞋、凉拖(slip onsandals and shoes)、高尔夫鞋、网球鞋、跑鞋、运动鞋、徒步鞋、滑雪靴、骑行鞋、足球鞋等。鞋底应包括不同种类的鞋底，包括但不限于单层鞋底、多层鞋底、多部分鞋底、鞋中底或鞋垫。

鞋底可以作为孤立的成型制品生产，随后附着或胶合以生产成品鞋。替代地，关闭元件可以由其上包裹有帮面的鞋楦形成，使得鞋底直接成型在鞋帮面上。

当使用诸如聚氨酯的反应性或发泡性材料作为成型材料时，使用本文所述的阀已经证明对于以前所未有的控制和精度生产鞋底特别有价值。

在优选的实施方式中，注射单元包括混合头，该混合头具有至少一个、优选至少两个用于一种或多种基础材料和一种或多种添加剂的阀入口，其中混合头被构造为将一种或多种基础材料与一种或多种添加剂混合以形成成型材料，其中混合头优选在混合室内包括混合螺杆，至少一个、优选至少两个阀入口连接至混合室，使得一种或多种基础材料与一种或多种添加剂可混合以形成成型材料。

将单一阀入口用于一种或多种基础材料和一种或多种添加剂可能特别适用于生产整体成型制品，优选鞋底，其中相同的成型材料组合物用于制造整个鞋底。可控阀允许达到可靠的预定接触点。在单一整体的鞋底或成型制品的情况下，这对于确保成型材料在腔体内(即，优选在作为成型元件的基座元件的顶部上)的期望分布是至关重要的。如果成型材料在预设的熟化时间内没有填充整个腔体，则使用现有技术的方法可能发生的冲击点图案的偏差可能导致鞋底不均匀或甚至鞋底缺少部件。

当生产具有不同特性的多个部分的鞋底时，精确控制冲击点的优点尤为明显。为此，特别优选具有至少两个用于一种或多种基础材料和一种或多种添加剂的阀入口。

在本发明的优选实施方式中，控制单元被配置为：

-混合第一成型材料并将第一成型材料注入腔体的第一部分；然后

-混合第二成型材料并将第二成型材料注入模腔的第二部分

使得形成具有至少两个(不同)部分的多部分成型制品。

由此，鞋底可以分成至少两个部分。然而，显而易见的是，该实施方式可以容易地扩展到多个部分的制造，例如三个部分、特别是鞋跟部分、中足部分和脚尖或脚趾部分。这样的各个部分可以形成有各种颜色或密度，以便提供定制的鞋底。

为此，可以将包含各种合成材料或添加剂和/或热塑性合成组分(例如基础材料和添加剂，其可以是聚合性的和/或发泡性的)的不同材料引入混合头中，随后注入不同的区域。可以通过两个或更多个(优选3、4、5、6或更多个)阀入口将多种组分提供到混合头中，随后混合以提供均匀或半均匀的溶液，然后以受控的顺序注入鞋底的模腔。

混合头优选设置在与鞋底形式水平的位置，合成材料注入其中。使用这样的优选系统，根据用于生产的合成材料，可以生产具有颜色、材料密度、磨损性能、硬度、柔性等不同的各个区域的鞋底。

用于鞋底制造方法的优选合成材料是聚氨酯。本发明结合了其中用于聚氨酯生产的液体组分(任选地具有添加剂)混合后注入鞋底的不同区域的技术。本文提供的图15至图17显示了混合头，其中聚氨酯可用作优选的合成材料。然而，对于本文所述的系统和方法，可以使用任何硬质塑料、热塑性或弹性体合成材料(优选聚合性的或发泡性的)，最优选聚氨酯、TPU和橡胶。可以使用实心聚氨酯和/或发泡聚氨酯。

因此，优选的材料涉及硬质塑料或弹性体合成材料，例如但不限于实心或发泡聚氨酯、热塑性弹性体(TPE)(有时称为热塑性橡胶)，例如热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性共聚酯或热塑性聚酰胺。

为了生产这种鞋底，可以应用通常可用的混合头，其优选与旋转挤出机或混合螺杆进行组装，由此螺杆在喷嘴中终止，合成材料从该喷嘴注入鞋底形腔体。可以将合成材料与任何给定的添加剂一起添加到螺杆中，混合并随后排出到腔体。可以存在用于通过多个阀入口将具有或没有各种添加剂的多种可能不同的合成材料引入挤出螺杆中的各种通道。各种阀入口可以通过适当的控制程序附接至混合头，从而可以精确控制将哪种材料注入哪个鞋底区域。优选安装在控制单元上的软件能够控制阀入口，以便调节对应于施加到混合室的各种合成材料的阀入口开度。

鞋底形状的腔体可以优选由两个侧部成型元件、基座元件和关闭元件形成，其中侧部元件可以在注射之前且在使用关闭元件和/或基座元件来压缩腔体体积以将材料压成适当形式之前彼此附接。例如，可以使用鞋帮面或由鞋帮面包围的足部模型从上方关闭腔体。腔体可以通过鞋底下方的基座元件从下方封闭。在优选的实施方式中，在已经注入合成鞋底之后，可以通过将由鞋帮面包围的关闭元件压入鞋底形状的腔体中而将鞋帮面绑定到鞋底。

在优选的实施方式中，可以设想作为材料储存器的移动支架或装置用于每种添加剂或基础材料。这些支架或装置中的每一个优选包括泵、气罐和计算机控制器，以将各种组分投配到混合头的阀入口中。这种支架或装置可以定位在轮上并适当地定位以允许有效的生产。

通过将各种合成材料精确且快速地投配到混合头中，可以提供用于每个鞋区域的精确的材料组合物。

与本文所述的位于浇口中的阀结合，可以获得所需性能的区域之间的极其严格且清晰的分离。

虽然在现有技术的方法中，每个部分的冲击点的变化可能导致污染(也参见图4和相应的描述)，但是可再现的压力曲线和对冲击点的精确控制防止了这样的污染。

此外，如果在用于不同部分的成型材料的混合期间将浇口中的阀关闭，则成型材料经历均匀的混合能量，从而形成具有所述区域或部分所需的性能的均匀混合的材料。

在另外的方面，本发明涉及一种用于为注射成型系统配备阀可控的浇口的套件，其包括：

-包括浇口的模块，阀位于浇口内，

-参考数据，用于将经过的时间和/或增加的压力与注入的成型材料在模腔中的冲击点关联起来，以及

计算机程序，其允许相对于注射成型系统的注射单元来控制阀，以在阀关闭时将成型材料引入浇口，并在经过一段时间后打开阀，使得在阀被打开并将成型材料注入腔体之前，在浇口内实现增加(优选预定的)的压力。套件允许为现有的注射成型机升级或配备本文所述的包括可控阀的浇口，该可控阀传达了对注射过程的有利控制。

为此，模块可以是指可以装配到现有的成型单元中的成型单元的一部分。例如，一些侧部成型元件包括用于成型元件的配合开口，该配合开口基本上仅包括浇口。对于这些情况，模块优选包括其中设置有可控阀的成型元件。然而，该模块也可以指整个成型单元，例如包括组合起来形成浇口的两个侧部元件。该套件还可包括用于控制阀的致动器或者用于将阀与合适的致动器连接起来的装置。

参考数据和/或计算机程序可以在任何计算机可读介质上提供，包括但不限于便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、传输介质(例如支持互联网或内联网的传输介质)、云存储或磁存储设备。优选地，计算机程序将被配置成使得其内容可以实施到控制配备注射成型系统的软件中。通常，软件可以在本文所述的控制单元上运行，并且基于经过的时间和/或测得的压力与本文所述的参考数据的比较来控制阀的打开。参考数据可以集成在计算机程序中和/或存储在计算机程序可访问的独立文件中。

本领域技术人员理解，关于本文所述的注射成型系统公开的技术特征和优点同样适用于该套件。例如，特别优选的是，套件的模块包括具有本文所述的优选几何特征的浇口。同样地，对于注射成型系统，已经公开了用于与操作步骤相关联的控制单元的优选配置的不同实施方式。显然，套件的优选软件将包括允许控制单元的这种配置执行优选操作步骤的计算代码，并且关于注射成型单元的参考数据公开的优选实施方式同样适用于套件。

在另外的方面，本发明涉及一种用于制造成型制品、优选鞋底的方法，其包括

-提供本文所述的注射成型系统，

-在阀关闭时将成型材料注入浇口，从而允许浇口内压力增加，优选达到预定压力，

-在经过一段时间后打开挡板，允许将成型材料注入腔体的预定位置，以及

-关闭阀以停止成型材料的注入。

此外，本领域技术人员理解，关于本文所述的注射成型系统公开的技术特征和优点同样适用于所公开的方法。

在优选的实施方式中，该方法的特征在于，在注射前通过将一种或多种基础材料与一种或多种添加剂混合来提供成型材料，其中一种或多种基础材料优选是多元醇和异氰酸酯，使得聚氨酯形成为成型材料，和/或其中一种或多种添加剂从包括颜色添加剂、硬化剂、软化剂、交联剂、气化剂、推进剂、开孔剂或稳定剂的组中选择。

在该方法的另外优选的实施方式中，使用硬质塑料、热塑性或弹性体合成材料，这些材料优选是聚合性的和/或发泡性的，例如但不限于实心或发泡聚氨酯、热塑性弹性体(TPE)(有时称为热塑性橡胶)，例如热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性共聚酯或热塑性聚酰胺。

对于这样的合成材料，预定压力的设定允许对注射成型材料的冲击点令人惊讶的精确控制。因此，本文所述的阀的控制特别适用于使用上述一种成型材料、特别是聚氨酯的任何注射方法，其中实现了优异的结果。

在本发明的另外优选的实施方式中，该方法包括以下步骤：

-混合第一成型材料，

-在关闭阀时将第一成型材料注入浇口，使得在打开阀之前在浇口内实现增加的(优选预定的)第一压力，

-打开阀以将第一成型材料注入腔体的第一部分的第一预定位置，

-关闭阀以停止第一成型材料的注入，

-混合第二成型材料，

-在阀关闭时将第二成型材料注入浇口，使得在打开阀之前在浇口内实现增加的(优选预定的)第二压力，

-打开阀以将第二成型材料注入腔体的第二部分的第二预定位置，以及

-关闭阀以停止第二成型材料的注入。

上述方法步骤实现制造包括具有所需特性的至少两个部分的多部分鞋底。通过相应地提供或混合第一成型材料和第二成型材料来实现两个部分的不同特性。如上所述，为此，将各种合成材料与适当的添加剂一起投配到混合头中。

为了将第一成型材料和第二成型材料注入模腔的相应部分，可以选择不同的材料吞吐速率。较高的材料吞吐速率将产生较大的注射距离。通过使用可控阀，可以建立每个部分的优选预定压力，从而实现精确的注射曲线和对冲击点的控制。

此外，在完成第一部分之后，阀突然与注射相交，从而阻止任何进一步的泄漏。为了喷射剩余的第一材料，可以在开始下一部分的注射之前执行清洁注射。还可以在继续将第二材料注入第二部分之前通过过压将剩余的第一材料喷射到第一部分中。

有利地，通过在将第二成型材料注入第二部分之前也使用阀，(优选预定的)第二压力建立以在腔体的期望的第二位置处产生精确的冲击点。图11和图12示出了该方法能够由此产生具有精确分离的部分的鞋底。

附图说明

应该理解的是，本文所述的本发明的实施方式的各种替代方式可用于实施本发明。本发明的权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求及其等同物的范围内的方法和装置。

在并不意图是限制性的情况下，将参照示例性实施方式和以下附图更详细地说明本发明：

附图的简要说明

图1是使用现有技术的方法注入的成型材料的期望的冲击点和实际的冲击点之间的差异的示意图。

图2是使用现有技术的方法注入的成型材料的期望的冲击点和实际的冲击点之间的差异的示意图。

图3是使用现有技术的方法在注射过程结束时残余的成型材料的分布的示意图。

图4是在生产分分段的成型制品时使用现有技术的方法的冲击点的变化的表示的示意图。

图5是使用现有技术的方法无法到达的腔体的区域的示意图。

图6是用于本文所述的注射成型系统的成型单元的示意图。

图7是用于本文所述的注射成型系统的成型单元的示意图。

图8是用于本文所述的注射成型系统的成型单元的示意图。

图9是在浇口内包括可控阀的注射成型系统的优点的示意图。

图10是在浇口内包括可控阀的注射成型系统的优点的示意图。

图11是可通过本文所述的注射成型系统生产的鞋中底的照片(俯视图)。

图12是可通过本文所述的注射成型系统生产的鞋中底的照片(横截面图)。

图13是示出在浇口内缺少可控阀的现有技术注射成型系统的缺点的示意图。

图14是示出在浇口内缺少可控阀的现有技术注射成型系统的缺点的示意图。

图15是用于制造鞋底的优选注射成型系统的剖视图。

图16是用于图15的优选注射成型系统的阀组件。

图17是用于生产鞋底的优选添加剂的图。

附图标记列表

1-模腔；3-侧部成型元件；5-浇口；7-浇口的进料通道；9-阀；11-活动锁定螺栓；13-侧部成型元件；15-用于阀的气动控制的连接部；17-用于作为关闭元件的鞋楦的开口；19-喷嘴接口管；21-喷嘴；23-基座元件；25-注射单元；27-混合头；29-混合头的外壳；31-混合螺杆；33-混合室；35-成型单元；37-鞋楦；38-鞋帮面；39-用于提供成型材料组分的入口；40-关闭元素。

具体实施方式

关于图1至图5，示出了使用现有技术的方法的注射过程的缺点，现有技术的方法在浇口内不使用与时间、体积或压力相关的阀。示出了关于鞋底的制造的缺点，但是该缺点同样可以适用于其他注射过程。

使用例如在DE102015108086中描述的注射成型系统制造鞋底的方法通常包括以下步骤：

1.由控制单元启动的模具单元在注射单元的喷嘴接口管前面旋转，在该模具单元中，通过两个侧部成型元件、基座元件和关闭元件形成腔体。

2.控制单元启动注射单元的平移，以驱动喷嘴接口管抵靠模具单元的浇口。

3.控制单元根据预设参数启动成型材料组分的混合。在注射单元的混合头的混合室内，将所需制剂的化学组分混合并通过混合螺杆输送到接口管中。在现有技术中，系统是开放的，在喷嘴接口管区域没有封闭件。在混合室内，材料通过以大约15,000-18,000rpm旋转的混合螺杆混合。在主要材料组分的混合期间，可以同时添加多元醇和异氰酸酯(＝PU)、颜色添加剂、硬化剂、发泡剂或其他添加剂，以实现鞋底所需的材料特性。

4.控制单元启动注射过程。通过浇口将成型材料混合物以参数化的量和速度注入模腔。成型材料的分布由成型材料的冲击点和所选粘度决定。

单一整体鞋底沿鞋底的长度、宽度和厚度具有相同的特性(硬度、密度、颜色、回弹性等)。对于例如DE102015108086A中所述的多段式注射过程，鞋底可以细分为具有不同特性(例如关于硬度等)的不同部分。

5.控制单元启动注射过程的终止。为此，关闭用于接收成型材料组分的混合头的入口，并终止成型材料的混合和输送。

6.控制单元启动基座元件的升高。通常，将基座元件升高到关闭浇口的位置，使得成型材料不会从模腔流回或起泡沫回到喷嘴和注射单元中。材料现在将根据预定参数反应，并准备在预定时间后取出。为了生产另外的鞋底，控制单元启动朝向下一个位置的旋转。

发明人已经认识到，在步骤3至5期间，出现了图1至图5所示的以下问题。

通过将成型材料从开放系统(即，开放的混合室)注入同样未完全封闭的腔体中，注入的成型材料的冲击点不能精确控制，而是会出现变化的图案。当关闭元件是用帮面包裹并在其上形成鞋底的鞋楦时，情况尤为如此。

通过注入未完全关闭或气密的系统，在零时刻未达到要到达冲击点所需的压力。相反，需要建立最终的压力。延迟导致材料的实际的冲击点(图1中的位置A)位于比期望的最终冲击点(图1中的位置B)靠前(即更接近浇口)。因此，在注射过程中，如箭头C所示的那样从初始冲击点朝向期望的最终冲击点拖动成型材料的注入流。

在转移区域(即，冲击点从A拖到B的区域)，触发反应循环，从而产生过早反应的材料的污染区(图2中的D)。

一旦注射过程完成，如步骤5中所述那样终止材料供应。然而，由于没有突然中断注射压力，因此混合室和浇口中剩下的残余材料继续被注入模腔。因此，同样在终止注射时，残留材料的遗留物放置在已注入的材料的顶部。新的成型材料在已经反应的成型材料上的污染可能影响反应处理，从而产生不希望的鞋底性能(图3中的E)。

上述缺点出现在单一整体鞋底和多部分鞋底的制造中。然而，在多部分鞋底的情况下，冲击点的动态变化还导致各部分的不期望的混合。

在图4中，示出了具有多个部分(F₁-F₃)的鞋底的注射过程的表示。每个部分的冲击点的变化可能导致部分2已被从部分1拖动的材料(图4中的G)污染。由此，部分2的特性可能偏离期望的特性。

此外，当残余材料保留在混合室和浇口中时材料组成的变化可能导致不希望的混合以及各个部分不顺利的分离(图4中的H)。如果没有进行清洁注射，则混合室内剩余的材料和浇口中剩余的材料在注入第二、第三、……、第n部分期间被注入，从而改变所需的特性。

此外，由于开放式混合系统，仍存在经混合的材料经历不均匀的混合能量的风险，从而导致具有不同特性的不均匀混合的材料。

此外，在现有技术的方法中，成型材料相对于模腔的冲击点的可能范围受到材料吞吐速率和浇口直径的限制。图5示出了在不使用阀的情况下现有技术的方法的限制。虽然可以获得模腔中间的冲击点(图5中的J)，但由于关于材料吞吐量和泵速的技术限制，通常无法到达远离浇口的冲击点或非常接近浇口的冲击点(图5中的K)。

通过根据本发明的注射成型系统克服了现有技术的缺点，根据本发明的注射成型系统包括位于浇口内的可控阀。

图6至图8示出了根据本发明的注射成型系统的优选实施方式的各部件的示意图，其重点在于包括阀的浇口。

图6描绘了成型单元的剖视图。在优选的实施方式中，浇口5是没有分支的，即，包括(或者是)单一进料通道7。注射单元的喷嘴(未被示出)可以连接在浇口的左侧。浇口5呈现弯曲的S形形状，使得浇口的面向模腔的端部位于浇口的面向喷嘴的相对的端部上方。模腔将由侧部成型元件、基座元件和关闭元件形成。在示意图中，仅示出了两个侧部成型元件13中的一个。在浇口5内，阀9位于紧靠浇口5的面向腔体的端部的距离处。在所示的实施方式中，阀9由受气动控制的横向的活动锁定螺栓11形成：为此，存在用于气动控制器15的连接部，气动控制器15通过控制单元可实现阀9的打开和关闭。

图7示出了图6中所示的成型单元的不同视图，其中可以看到用于阀9的气动控制的外壳。此外，如图7中可见，浇口5可以由独立的成型元件形成，该成型元件可以装配到侧部成型元件13中。然而，在其他实施方式中，也可以优选浇口形成在侧部成型元件13本身中。

图8示出了成型单元处于两个侧部元件13被关闭并由此可以与基座元件和关闭元件形成模腔(不可见)的状态。对于本实施方式，在成型单元的顶部示出了用于鞋楦17的开口，以说明关闭元件在注射模制系统的操作期间放置的位置。

将参照图9至图13更详细地描述本文所述且在图6至图8的优选实施方式中描绘的位于浇口内的可控阀的优点。

关于如上所述的制造鞋底的典型步骤，可以如下有利地实施可控阀。

在将喷嘴接口管相对于模具单元的浇口5平移(参见上面的步骤2)之后，控制单元可以启动阀9的关闭(参见图9)。在所示的实施方式中，显示了活动锁定螺栓11，其在最靠近腔体的端部处横跨浇口5。由此，先前打开的混合系统现在通过锁定螺栓11关闭，并且仅存在一个空间，该空间从混合室经由喷嘴接口管17、19和浇口5朝向阀9延伸。

在关闭阀之后，开始混合过程(参见上面的步骤3)，并且混合室以及浇口5(在所示的例子中包括单一进料通道7)由成型材料的混合物填充。由于阀9关闭，成型材料不能逸出并且压力升高(参见图10)。

为了开始注射过程，控制单元打开阀9，并且将成型材料朝向模腔内的期望的冲击点注入。

由于阀9的突然打开以及封闭系统内已经升高的压力，压力曲线更加可预测、可再现且更加恒定。特别地，不需要与现有技术的方法和开放系统一样建立初始压力。因此，消除了材料从初始冲击点向期望的最终冲击点的拖动以及相关的缺点(参见上面和图1至4)。

同样在注射过程结束时，阀9可以突然关闭并因此与注入的成型材料流相交，确保没有残余材料污染模腔的底部(参见上面和图5)。

使用可控阀9关闭浇口5以及在由浇口5、喷嘴和混合室形成的空间内建立受控的压力的相关联的可能性提供了精确到达材料在模腔内的期望冲击点以及避免在注射过程的开始或终止期间的任何污染的可能性。

残余材料在模腔中完成注射过程后不被推动，但仍保留在混合室和浇口5中，在那里它可以被排出，例如在单一整体鞋底的情况下通过清洁混合室的立即注射排出，或者在多部分鞋中底的情况下通过建立过压排出。在多段式注射过程中，混合室和浇口5中剩下的材料可以在第二、第三或第n部分的注入过程中通过过压从封闭系统中排出，从而被送到最初设想的部分，同时可以提供指定部分的后续新材料混合物。由此，下一个模腔(在旋转台上，包括多个成型单元)或单个鞋底的模腔内的相邻部分都不会被污染。

相反，如图11和图12所示，鞋中底的部分可以顺利地分开，并且没有观察到所需特性的混合。

此外，通过建立预定的压力，可以使用较大的浇口直径，并且可以增加冲击点的范围(对于现有的限制而言，参见图5)。

例如，为了到达更靠近浇口的进料通道的冲击点，可以使用最低的材料吞吐速率，而增加或减小浇口的直径允许使冲击点更靠近或更远离。

此外，在不使用图13中双箭头所示的阀时，可能发生成型材料的回流，使用阀可以可靠地防止这种情况。

此外，如图14所示，在现有技术的注射成型系统中不使用阀时，通常使用基座元件23以便关闭与喷嘴和注射单元的连接。通过得益于浇口的端部处的可控阀，这不再是必需的：相反，可以根据注射过程的其他因素提升基座元件。例如，如果使用发泡性成型材料如PU，则基座元件的提升速率可以适应泡沫的上升速率。

浇口内的可控阀可以在各种注射成型系统中实施，以传递所讨论的优点。

在本发明的特别优选的实施方式中，阀可以实施为能够生产图15所示的多部分鞋底的注射成型系统。

图15示出了用于形成鞋底的注射成型系统的剖视图。该系统包括混合头27形式的注射单元25，其基本上由外壳29提供，混合螺杆31可旋转地设置在外壳29中，并且可在混合室33中平移移动。根据混合室33的锥度，混合螺杆31也是朝向喷嘴接口管19延伸的锥形。喷嘴接口管19应用于成型单元35的浇口5，成型单元35包括两个侧部成型元件3和基座元件23。在本例中，关闭元件39是具有帮面38的鞋楦37。

在注射单元25的位于喷嘴接口管19的相对侧的端部处，用于提供成型材料组分的阀入口39通向用于热塑性基础材料和可以混合到基础材料中的添加剂的供给系统。基础材料和添加剂通过阀入口装置(图16)引入混合室33，其中阀入口组件径向设置在混合室33周围。A1和B1表示负责供应热塑性材料的阀入口，而附图标记C1至C6表示负责供应相应的添加剂的阀入口。图17显示了基础材料和各种添加剂的可能组合。

因此，根据预定的参数，基础材料和添加剂的优选组合可以针对多部分鞋底的每个区段独立地混合。为了将成型材料注入模腔1内的期望位置，控制朝向混合头27的材料输入速率。

然而，如上所述，位于浇口5内的可关闭阀9实现预定压力的建立，由此实现每个部分的成型材料的冲击点的更精确的控制。由此可以避免污染并且可以产生顺利分离的多部分鞋底(参见上面和图11和图12)。

Claims (20)

1.一种用于制造成型制品的注射成型系统，所述注射成型系统包括：

注射单元，其包括喷嘴(21)；

浇口(5)；

腔体(1)；以及

控制单元，

其中所述喷嘴(21)能连接至所述浇口(5)，使得成型材料能通过所述浇口(5)注入所述腔体(1)以形成成型制品，

其特征在于，

所述系统包括位于所述浇口(5)内的阀(9)，其中所述控制单元被配置为在所述阀(9)关闭时将成型材料引入所述浇口(5)中，并在经过一段时间之后打开所述阀(9)，使得在打开所述阀(9)并将成型材料注入所述腔体(1)之前在所述浇口(5)内实现增加的压力，其中所述控制单元包括用于将经过的时间和/或增加的压力与注入的成型材料在所述腔体中的冲击点关联起来的参考数据。

2.根据权利要求1所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述成型制品为鞋底。

3.根据权利要求1所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述控制单元还被配置为通过关闭所述阀(9)中断所述成型材料的注入，和/或

部分地关闭或打开所述阀(9)，以便在所述浇口(5)内产生收窄。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述阀(9)包括受气动控制的活动锁定螺栓(11)或由该活动锁定螺栓(11)组成。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述阀(9)位于距所述浇口(5)的面向所述腔体(1)的端部2mm至20mm的距离内，和/或

所述浇口(5)的直径为1mm至15mm。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述浇口(5)呈现弯曲的形状，其中所述浇口(5)的面向所述腔体(1)的端部位于所述浇口(5)的面向所述喷嘴(21)的端部的上方。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述浇口(5)是分支状的，其中分支状的浇口包括两个或更多个进料通道(7)，其中每个进料通道(7)中设置有阀(9)。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述注射成型系统包括位于所述浇口(5)内的压力传感器，并且其中所述控制单元被配置成使得所述阀(9)能够根据所述传感器确定的压力而打开或关闭。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述控制单元包括关于所述浇口(5)内的压力和注入的成型材料在所述腔体(1)中的接触点的参考数据。

10.根据权利要求9所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述浇口(5)内的压力和注入的成型材料在所述腔体(1)中的接触点彼此相关联。

11.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述腔体(1)由两个侧部成型元件(3)、基座元件(23)和可选的关闭元件(40)形成。

12.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述腔体(1)采取鞋底的形式。

13.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述注射单元包括混合头(27)，所述混合头具有用于一种或多种基础材料和一种或多种添加剂的至少一个阀入口(39)，其中所述混合头(27)被构造为混合所述一种或多种基础材料与所述一种或多种添加剂，以形成所述成型材料。

14.根据权利要求13所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述混合头(27)包括在混合室(33)内的混合螺杆(31)，至少一个阀入口(39)连接至所述混合室(33)，使得所述一种或多种基础材料与所述一种或多种添加剂能混合形成所述成型材料。

15.根据权利要求1-3中任意一项所述的注射成型系统，

其特征在于，

所述控制单元被配置为，

-混合第一成型材料并将所述第一成型材料注入所述腔体(1)的第一部分；然后

-混合第二成型材料并将所述第二成型材料注入所述腔体(1)的第二部分，

使得形成具有至少两个部分的多部分成型制品。

16.一种用于为注射成型系统配备阀可控的浇口的套件，其包括

-包括浇口(5)的模块，阀(9)位于所述浇口(5)中，

-参考数据，用于将经过的时间和/或增加的压力与注入的成型材料在腔体中的冲击点相关联，以及

-计算机程序，其被配置用于与注射成型系统的注射单元相关地控制阀(9)，并在所述阀(9)关闭时将成型材料引入所述浇口(5)中，并在经过一段时间之后打开所述阀(9)，使得在打开所述阀(9)并将所述成型材料注入所述腔体(1)中之前，在所述浇口(5)内实现增加的压力。

17.一种用于制造成型制品的方法，所述方法包括

-提供根据权利要求1至15中任一项所述的注射成型系统，

-在所述阀(9)关闭时将所述成型材料注入所述浇口(5)，从而允许所述浇口(5)内压力增加到预定压力，

-经过一段时间后打开所述阀，使所述成型材料被注入所述腔体(1)的预定位置，以及

-关闭所述阀(9)以停止所述成型材料的注入。

18.根据权利要求17所述的方法，

其特征在于，

所述成型制品为鞋底。

19.根据权利要求17所述的方法，

其特征在于，

在注射之前通过将一种或多种基础材料与一种或多种添加剂混合来提供成型材料，

其中所述一种或多种基础材料为多元醇和异氰酸酯，使得将聚氨酯形成为成型材料，和/或

其中所述一种或多种添加剂从包括颜色添加剂、硬化剂、软化剂、交联剂、气化剂、推进剂、开孔剂或稳定剂的组中选择。

20.根据权利要求17-19中任一项所述的方法，

包括：

-混合第一成型材料，

-在关闭所述阀(9)时将所述第一成型材料注入所述浇口(5)，使得在打开所述阀(9)之前在所述浇口(5)内实现增加的第一压力，

-打开所述阀(9)以将所述第一成型材料注入所述腔体(1)的第一部分的第一预定位置，

-关闭所述阀(9)以停止所述第一成型材料的注射，

-混合第二成型材料，

-在所述阀(9)关闭时将所述第二成型材料注入所述浇口(5)，使得在打开所述阀(9)之前在所述浇口(5)内实现增加的第二压力，

-打开所述阀(9)以将所述第二成型材料注入所述腔体(1)的第二部分的第二预定位置，以及

-关闭所述阀(9)以停止所述第二成型材料的注射。

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