KR102214891B1 - 적응형 몰드 - Google Patents

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KR102214891B1
KR102214891B1 KR1020197021629A KR20197021629A KR102214891B1 KR 102214891 B1 KR102214891 B1 KR 102214891B1 KR 1020197021629 A KR1020197021629 A KR 1020197021629A KR 20197021629 A KR20197021629 A KR 20197021629A KR 102214891 B1 KR102214891 B1 KR 102214891B1
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호세 잇세
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나이키 이노베이트 씨.브이.
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Abstract

적응형 몰드는 상이한 물품을 제조할 수 있는 열성형 재료를 포함한다. 상기 열성형 재료는 제1 물품을 위한 제1 몰드 캐비티로 형성될 수 있는 전이 온도에 도달될 수 있다. 상기 열성형 재료를 사용하여 제1 물품을 성형한 후에, 상기 열성형 재료는 제2 물품을 위한 제2 몰드 캐비티로 형성될 수 있다. 상기 열성형 재료는 새로운 몰드 캐비티로 형성되는 것을 돕기 위해 학습된 형상으로 복귀할 수 있는 형상 기억 폴리머일 수 있다. 상기 적응형 몰드는 충전재를 사용하여 몰딩 중에 상기 열성형 재료에 대해 압축 지지를 제공할 수 있다.

Description

적응형 몰드
본 발명은 다양한 물품 생산을 위한 제조 툴링(tooling)에 관한 것이다.
몰드와 같은 툴링은 전통적으로 특정 물품에만 적용된다. 따라서, 성형될 물품 각각에 대한 제조 환경에서 상이한 몰드가 유지된다.
본 발명의 양태는 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 적응형 몰드를 제공한다. 몰드는 하나 이상의 측벽 및 바닥을 갖는 기부를 포함한다. 하나 이상의 측벽은 바닥으로부터 연장되고 적어도 부분적으로 캐비티를 형성한다. 몰드는 또한 시트형 요소 또는 블래더형 요소로서 하나 이상의 측벽 사이에서 연장되는 열성형 폴리머 재료의 몰딩면을 포함한다. 열성형 재료는 바닥으로부터 멀어지는 방향을 향해 제공된 몰딩면과 바닥을 향해 제공된 대향 캐비티면을 갖는다. 물품이 성형될 수 있는 몰딩 캐비티를 형성하기 위해 몰딩면이 적어도 열성형 폴리머 재료의 전이 온도일 때, 몰딩면에 대략 포지티브 부분이 상기 캐비티 내로 형성된다. 그 후, 열성형 재료는 상이한 물품이 동일한 열성형 재료로 성형될 수 있는 상이한 몰드 캐비티를 포함하도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 양태는 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 물품을 성형하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 적어도 전이 온도까지 상승시키는 단계를 포함한다. 예시적인 양태에서, 전이 온도는 열성형 폴리머 몰딩면의 유리 전이 온도보다 15℃ 낮은 온도이다. 전이 온도는 유리 전이 온도 또는 열성형 폴리머의 적어도 일부의 용융 온도와 같은 다른 온도일 수 있다. 상기 방법은 또한 포지티브 형상의 공구에 의해 열성형 폴리머 몰딩면을 제1 몰드 캐비티로 형성한 다음 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 전이 온도 미만으로 감소시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제1 몰드 함몰부로부터 상기 포지티브 형상의 공구를 제거하는 단계를 계속할 수 있다. 상기 방법은 또한 제1 몰드 함몰부 내로 성형 재료를 적용한 다음 제1 몰드 함몰부로부터 상기 성형 재료를 성형된 물품으로서 꺼내는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 열성형 폴리머 몰딩면을, 상이한 성형품을 성형하기 위한 제1 몰드 함몰부/캐비티와 상이한 제2 몰드 함몰부로 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 내용은 명확화를 위해 제공되며 이후에 완전히 상세하게 제공되는 방법 및 시스템의 범주를 제한하지 않는다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에서 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 적응형 몰드를 도시한다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른 도 1의 절단선 2-2를 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 양태에 따라 그 내부에 형성된 몰드 캐비티를 갖는 도 1의 적응형 몰드를 도시한다.
도 4는 본 발명의 양태에 따른 적응형 몰드에 의해 예시된 공정 흐름을 도시한다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 도 3의 적응형 몰드의 절단선 5-5에 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른 도 3의 적응형 몰드의 대안적인 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 양태에 따른 적응형 몰드와 함께 사용하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 8은 본 발명의 양태에 따라 블래더를 갖는 적응형 몰드의 대안적인 단면도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 양태에 따른 적응형 몰드 및 포지티브 툴링의 단면도를 도시한다.
제조 환경에서 구성요소별 몰드와 같은 툴링은 제조 및 보관 비용이 비쌀 수 있다. 예를 들어, 사용하지 않는 각각의 특정 몰드는 차후 사용을 위해 보관될 수 있다. 특정 몰드의 보관은 공간이 필요하고 차후 사용을 위해 찾는 방법이 필요하다. 따라서, 각각의 고유한 구성요소 및/또는 구성요소의 크기에 대한 특정 몰드를 갖는 것은 제조 환경에 비용 및 부담을 부가할 수 있다.
본 발명의 양태는 다수의 구성요소들 및/또는 구성요소의 크기별로 사용하기 위한 적응형 몰드에 관한 것이다. 이러한 적응성은 보편적인 요소들 및 재구성 가능한 요소들의 사용을 통해 예시적인 양태로 달성된다. 예를 들어, 본 발명의 양태는 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 몰드에 관한 것이다. 몰드는 하나 이상의 측벽 및 바닥을 갖는 베이스를 포함한다. 하나 이상의 측벽은 바닥으로부터 연장되고 적어도 부분적으로 캐비티를 형성한다. 몰드는 또한 하나 이상의 측벽 사이에서 연장되고 측벽과 바닥에 의해 형성된 캐비티를 둘러싸는 열성형 폴리머 재료의 몰딩면으로 구성된다. 몰딩면은 바닥으로부터 멀어지는 방향을 향해 제공되는 몰드 측과 바닥을 향해 제공되는 대향하는 캐비티-측을 갖는다. 몰딩면이 열성형 폴리머 재료의 적어도 전이 온도일 때, 몰딩면에서의 열성형 재료에는 대략 포지티브 부분이 캐비티 내로 형성된다. 포지티브 부분은 적어도 부분적으로 몰드에 의해 성형되는 부분을 나타낸다. 포지티브 부분은 열성형 재료를, 몰딩 재료가 도입되어 열성형 재료의 몰딩면에 의해 한정되는 부품을 성형할 수 있는 몰드 캐비티로 형성한다. 부품을 성형한 후에, 열성형 재료는 상기 열성형 재료가 상이한 몰드 캐비티를 주변부에 형성하는 상이한 포지티브 부분에 의해 리폼될 수 있다. 그 후, 상이한 몰드 캐비티에서 다른 물품이 성형될 수 있다. 이와 같이, 예시적인 양태에서, 상이한 성형품을 제조하기 위해 공통의 몰드가 사용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태는 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 물품을 성형하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 적어도 전이 온도까지 상승시키는 단계를 포함한다. 예시적인 양태에서, 전이 온도는 열성형 폴리머 몰딩면을 형성하는 하나 이상의 세그먼트의 유리 전이 온도보다 15℃ 낮은 온도이다. 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 유리 전이 온도보다 15℃ 낮은 온도는 적어도 열성형 재료가 성형에 사용하기 위한 일시적인 형태로 형성될 수 있는 특성을 나타낼 수 있는 지점이다. 상기 방법은 또한 포지티브 형상의 공구에 의해 열성형 폴리머 몰딩면을 제1 몰드 함몰부(또한 본원에서는 몰드 캐비티라고도 함)로 형성한 다음 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 전이 온도 미만으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 제1 몰드 함몰부로부터 상기 포지티브 형상의 공구를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 몰드 캐비티를 형성하기 위해 포지티브 형상의 공구로 열성형 재료를 성형한 후에, 제1 몰드 함몰부에 성형 재료[예컨대, 에틸렌-비닐 아세테이트("EVA") 또는 고무와 같은 폴리머-계 재료]를 적용하여 성형품을 형성한다. 상기 방법은 제1 몰드 함몰부로부터 성형 재료를 꺼내는 단계를 계속한다. 상기 방법은 또한 상기 열성형 폴리머 몰딩면을, 제1 몰드 함몰부와 다른 제2 몰드 함몰부로 형성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 열성형 재료가 전이 온도(또는 그 초과)에 다시 노출되어 열성형 재료가 제1 몰드 함몰부 구조 또는 이후에 기억 폴리머를 형성하는 것과 관련하여 논의될 학습된 형태로부터 제2 몰드 함몰부로 형성되도록 하는 것이 고려된다. 결과적으로, 공통의 툴링(즉, 몰드)는, 열성형 재료에 의해 형성된 몰딩면을 변경하여 그 안에 형성된 몰드 함몰부 형상을 기초로 상이한 구성요소에 대한 몰드로서 제공됨으로써 상이한 부품들에 사용될 수 있다.
본원에서 고려되는 추가의 예시적인 양태에서, 순차적으로 상이한 물품을 위한 몰드로서 열성형 폴리머 몰딩면을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 열성형 폴리머 몰딩면을 145℃ 이상으로 상승시키는 단계를 포함한다. 열성형 폴리머 몰딩면은 프로그래밍된(예컨대, 학습된 또는 영구적인 구성이라고도 함) 형태를 갖는 형상 기억 폴리머(shape memory polymer, "SMP")로 구성된다. SMP는 열 에너지와 같은 트리거(trigger)에 기초하여 일시적인 형상/형태로부터 프로그래밍된 형상/형태로 복귀할 수 있는데, 이는 이후에 상세히 논의될 것이다. 일시적인 형상/형태는 물체를 성형하기 위한 몰딩면으로 사용하기 위해 열성형 재료에 형성된 다양한 몰드 함몰부일 수 있다. 상기 방법은 또한 열성형 폴리머 몰딩 재료의 몰드 측에 제1 몰드 함몰부를 생성하는 단계를 포함한다. 열성형 재료에 포지티브 툴링을 도입하는 것과 같이 제1 몰드 함몰부를 생성한 후, 열성형 폴리머 몰딩 재료의 온도를 145℃ 미만으로 감소시킨다. 이때, 열성형 재료는 제1 몰드 함몰부에 의해 한정된 형상을 갖는 하나 이상의 물품을 성형하기 위한 몰드로 사용될 수 있다. 예시적인 양태에서, 충전 물질은 성형 작업 동안 열성형 재료에 압축 지지와 같은 지지를 제공할 수 있다. 제1 몰드 함몰부가 하나 이상의 성형품을 형성하는 데 사용되면, 상기 방법은 형상 기억 폴리머의 프로그래밍된 형태에 기초하여 열성형 폴리머 몰딩면을 성형하는 것을 고려한다. 예를 들어, 열성형 재료는 열성형 폴리머 재료로부터 제1 몰드 함몰부의 요소들을 본질적으로 제거하는 실질적으로 평면인 형태로 복귀하도록 프로그래밍될 수 있다. 프로그래밍된 형태는 열성형 폴리머 재료의 온도를 전이 온도 초과로 상승시킴으로써 달성될 수 있다. 상기 방법은 열성형 폴리머 몰딩면의 몰드 측에 제2 몰드 함몰부를 생성하는 단계를 계속할 수 있다. 예를 들어, 열성형 재료가 전이 온도에서 또는 그보다 높은 온도에 있는 동안 새로운 포지티브 툴링이 열성형 재료에 적용될 수 있다. 따라서 열성형 재료는 제2 몰드 함몰부를 형성하기 위한 새로운 포지티브 툴링의 형상을 취할 수 있다. 상기 방법은 이어서 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 145℃ 미만으로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 온도의 감소는 열성형 재료가 적어도 부분적으로 제2 몰드 함몰부에 의해 한정된 형상을 갖는 물품을 성형하기 위한 몰딩면으로서 사용하기에 적합한 특성을 달성하게 할 수 있다.
열성형 재료는 열경화성 폴리머 또는 열가소성 폴리머일 수 있다. 예시적인 양태에서, 열성형 재료는 형상 기억 폴리머("SMP")이다. 다른 예시적인 양태들에서, 열성형 재료는 비-폴리머, 예컨대 금속-계 재료이다.
SMP는 적어도 두 가지 형태를 유지할 수 있으며 형상/형태 간의 전이는 온도와 같은 트리거에 의해 유도된다. 온도 변화 이외에도, SMP의 형태 변화는 또한 전기 또는 자기장, 빛 또는 화학 용액에 의해 촉발될 수 있다. SMP는 SMP를 구성하는 구조 단위에 따라 안정된 것에서 생분해가능한 것, 연질의 것에서 경질의 것, 그리고 탄성에서 강성의 것까지 광범위한 속성 범위를 포괄할 수 있다. SMP는 열가소성 및 열경화성(예컨대, 공유 결합적으로 가교 결합된) 폴리머 재료를 포함할 수 있다.
SMP의 형상-기억 효과를 기술하는 데 사용할 수 있는 두 가지 양은 스트레인 회복률(strain recovery rate, Rr)과 스트레인 고정률(strain fixity rate, Rf)이다. 스트레인 회복률은 재료가 이의 영구적인 형상을 기억하는 능력을 나타내며, 스트레인 고정률은 세그먼트들을 스위칭시켜 일시적인 형상으로 인한 기계적 변형을 고정하는 능력을 나타낸다.
형상-기억 효과를 나타내는 폴리머는 가시적인 현재의(또한 일시적이라고도 함) 형태와 저장된(또한 영구적 또는 학습된이라고도 함) 형태를 모두 가지고 있다. 일단 SMP 재료가 통상의 방법으로 제조되면, SMP 재료는 가열, 변형 및 최종 냉각을 통한 처리에 의해 일시적인 형태로 변화된다. SMP 재료는 소정의 온도(예컨대, 전이 온도)에 노출되는 것과 같은 소정의 외부 자극에 의해 영구적 형태로의 형상 변화가 활성화될 때까지 이러한 일시적인 형상을 유지한다.
SMP는 적어도 2개의 분리된 상들(phase)을 함유하는 분자 네트워크 구조를 통해 작동한다. 가장 높은 열적 전이 온도인 Tperm을 나타내는 상은 영구적 형상을 담당하는 물리적 가교결합을 달성하기 위해 초과해야 하는 온도이다. 스위칭 세그먼트들은 특정 전이 온도(Ttrans)를 지나서 연질화하는 기능을 갖는 세그먼트들이며 일시적 형상을 담당한다. 따라서 Ttrans는 Tperm보다 작다. 이와 같이, 저장된/학습된/영구적 형상은 Tperm에서 형성되고 일시적 형상은 보다 낮은 Ttrans에서 형성된다. 일부 경우에 전이 온도는 유리 전이 온도(Tg)이고 다른 경우에서는 SMP 또는 SMP를 형성하는 세그먼트들의 용융 온도(Tm)이다. Ttrans를 초과하면(Tperm 아래로 존재함) 이들 스위칭 세그먼트들을 연화시키고 이에 의해 상기 재료가 그 학습된/저장된 형상을 재개함으로써 일시적 형상과 학습된/저장된 형상 사이의 스위칭을 활성화시킨다. Ttrans 아래에서는 세그먼트들의 유연성이 적어도 부분적으로 제한된다. SMP 프로그래밍을 위해 Tm이 선택되면, 스위칭 세그먼트의 스트레인-유도 결정화가 Tm보다 높은 온도에서 연신될 때 개시된 이후에 Tm 미만에서 냉각될 수 있다. 이러한 미결정(crystallite)은 폴리머가 이의 통상적인 코일형 구조를 리폼시키는 것을 방지하는 공유결합 넷포인트(netpoint)를 형성한다. 경질 대 연질 세그먼트 비율은 보통 각각 5:95 내지 각각 95:5이다. 임의의 SMP 조성물이 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 임의의 전이 온도 또는 온도를 갖는 SMP가 예시적인 양태들에서 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
도 1을 참조하면, 이는 본 발명의 양태에 따른 예시적인 몰드(100)를 도시한다. 몰드(100)는 열성형 재료(102)로 형성된 몰딩면(106)을 포함한다. 몰딩면(106)의 반대쪽에는 캐비티-측 면(108)이 있다. 몰드(100)는 또한 베이스(104)를 포함한다. 베이스(104)는 도 1에 도시된 바와 같이 측벽들(112, 114, 116, 118)과 같은 하나 이상의 측벽으로 형성된다. 측벽들은 베이스(104)의 바닥(120)으로부터 연장된다. 바닥(120) 및 하나 이상의 측벽(112, 114, 116, 118)은 적어도 부분적으로 캐비티(128)를 형성한다. 캐비티(128)는 예를 들어 도 4 내지 6에 가장 잘 도시된 바와 같이 열성형 재료(102)에 의해 추가로 한정될 수 있다.
베이스(104)는 압력 포트(124)를 추가로 포함할 수 있다. 압력 포트(124)는 측벽 또는 바닥과 같은 베이스(104)를 통해 연장된다. 도시되지는 않았지만, 예시적인 양태에서, 양압(positive pressure) 포트가 생략되거나 또는 대신에 양압 포트가 열성형 재료 또는 프레임(110)을 통과할 수 있는 것으로 고려된다. 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 압력 포트(124)는 캐비티(128)에서와 같이 몰드 내에서 경험되는 압력을 조절하기 위한 포트인 것으로 고려된다. 예를 들어, 주위 압력보다 큰 공기압이 압력 포트(124)를 통해 캐비티(128) 내로 제공된다. 캐비티(128) 내의 증가된 상대 압력은 후술하는 바와 같이 포지티브 툴링에 대해 열성형 재료(102)를 형성하는 데 효과적일 수 있다.
베이스(104)는 백필(backfill) 포트(122)를 추가로 포함할 수 있다. 백필 포트(122)는 베이스(104)를 통해 연장되어 백필 재료를 도입하거나 제거하기 위한 구멍을 제공한다. 백필 포트(122)는 바닥(120) 및/또는 측벽(112, 114, 116, 118)과 같은 하나 이상의 측벽을 통해 연장될 수 있다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 백필 포트(122)를 통해 도입되거나 제거되는 백필은 물품을 성형하기 위한 몰드면으로서 사용될 때 열성형 재료(102)에 구조적 지지를 제공하는 데 사용될 수 있다.
몰드(100)는 각각의 성형될 물품에 대한 고유의 몰드를 갖지 않고 열성형 재료(102)에 의해 형성되는 몰드 캐비티를 재형상화함으로써 다양한 성형품을 형성하도록 적용 가능한 툴링으로서 고려된다. 예를 들어, 신발과 같은 신발류 물품의 제조에서, 제조될 신발 물품의 각 스타일 및 크기에 대해 상이한 몰드가 사용될 수 있다. 따라서, 제조 환경은 각각 저장 공간을 취하고 획득 비용을 갖는 복수 개의 고유한 몰드를 가질 수 있다. 대신에, 몰드(100)는 열성형 재료를 개조하여 몰드면으로서 제공함으로써 복수 개의 상이한 크기 및/또는 스타일의 물품을 성형하는 데 사용될 수 있다.
신발 물품의 제조에 있어서, 몰드는 밑창(sole) 또는 밑창 부분, 갑피(upper) 또는 갑피 부분 등과 같은 물품의 개별적인 구성요소들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 밑창은 캐스트 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA)로 형성된 중창 및/또는 캐스트 고무로 형성된 겉창을 포함할 수 있다. 당업계에 공지된 대안적인 재료 및 성형 기술(예컨대, 사출 성형)이 본 발명의 양태와 관련하여 사용될 수 있다. 중창의 예에서, 몰드(100)는 동일한 스타일에 대해 다양한 크기의 중창을 성형하도록 리폼될 수 있다. 따라서, 단일 몰드(100)는 예를 들어 전통적으로 다수의 독특한 몰드를 필요로 하는 다양한 신발 크기를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른 도 1로부터의 절단선 2-2를 따라 취한 단면도를 도시한다. 이 도시된 양태에서, 프레임(110)은 열성형 재료(102)의 주변부를 포획한다. 프레임(110)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 열성형 재료(102) 및 베이스를 몰딩 작업을 위한 상대적 위치에 유지하기 위해 주변부(112)에서 베이스(104)로 고정될 수 있다. 프레임(110)은 열성형 재료가 포지티브 툴링 주변부에 형성될 때 열성형 재료가 영구적으로 또는 일시적으로 베이스(104)와 여전히 결합될 수 있도록 열성형 재료에 대한 구조적 지지부로서 작용할 수 있다. 몰딩면(106)은 몰드를 한정하는 면을 형성하여 성형품을 형성한다. 캐비티-측 면(108)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 몰딩면(106)에 대향하고 베이스(104)의 바닥(120)를 향해 제공된다. 도시된 바와 같이, 열성형 재료(102)는 열성형 재료(102)가 예시적인 양태에서 SMP일 때의 학습된 상태인 실질적으로 평탄한 구성이다.
도 3은 본 발명의 양태에 따라 열성형 재료(102)에 형성된 몰드 캐비티(302)를 갖는 몰드(100)를 도시한다. 몰드 캐비티(302)는 몰딩면(106)으로부터 베이스(104)에 의해 형성된 캐비티 내로 연장되는 열성형 재료(102) 내의 함몰부이다. 몰드 캐비티(302)는 예시의 목적으로 단순한 다면체로 도시되어 있지만, 몰드 캐비티는 임의의 형상을 갖도록 형성될 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 몰드 캐비티는 중창, 겉창 또는 다른 신발류 구성요소의 전체 또는 일부로서 형성될 수 있다. 또 다른 예시적인 몰드 캐비티는 본 발명의 양태에 따라 도 9에 도시된다.
몰드 캐비티(302)는 임의의 크기 또는 형태일 수 있다. 예시적인 양태에서, 몰드 캐비티(302)는 베이스(104)의 캐비티 내에 끼워지도록 크기 및 배향이 정해진다. 예를 들어, 베이스(104)는 몰딩 작업 중에 열성형 재료(102)에 구조적 지지를 제공하는 알루미늄-계 분말 등의 실질적으로 비-압축성 충전 재료로 백필될 수 있다. 백필은, 이하 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스(104) 및 열성형 재료(102)에 형성된 밀봉된 용적을 충전시킴으로써 열성형 재료(102)에 대해 지지하는 위치로 유지된다. 백필은 후속 몰딩 작업 중에 압축 지지를 제공할 수 있다. 예시적인 양태에서, 압축 지지는 몰드 캐비티(302)가 몰딩 작업 중에 의도된 형상으로부터 변형되는 것을 방지한다. 논의되는 바와 같이, 백필의 사용은 본 명세서의 예시적인 양태에서는 임의적이다.
도 4는 본 발명의 양태에 따라 도 1의 몰드(100)와 같은 적응형 몰드를 사용하기 위한 예시된 공정 흐름(400)을 도시한다. 공정 흐름(400)에서의 적응형 몰드는 열성형 재료(403) 및 베이스(401)를 포함한다. 본 방법의 제1 예시된 단계 402에서, 포지티브 툴(405)이 열성형 재료(403)의 몰딩면에 도입된다. 이러한 예시적인 양태에서, 열성형 재료(403)는 전이 온도에 도달된다. 전술한 바와 같이, 전이 온도는 열성형 재료가 파손(예컨대, 균열, 파열, 찢김) 없이 변형될 수 있는 온도이다. 예시적인 양태에서, 전이 온도는 열성형 재료(403)의 하나 이상의 폴리머 세그먼트의 유리 전이 온도이다. 예를 들어, 열성형 재료가 연질 및 경질 세그먼트를 갖는 SMP인 경우, 연질 세그먼트는 연질 세그먼트의 유리 전이 온도와 같은 특정 온도 초과에서 성형가능할 수 있다. 추가적인 예에서, 전이 온도는 열성형 재료의 하나 이상의 부분들(예컨대, 세그먼트들)의 유리 전이 온도보다 15℃ 낮다. 열성형 재료의 구조가 그 조성물을 기준으로 특정 온도가 아닌 소정 범위의 온도에서 성형될 수 있기 때문에, 예시적인 양태에서 15℃는 유리 전이 온도에 대한 성형 온도를 제공한다. 열성형 재료는 150℃와 200℃ 사이의 전이 온도를 가질 수 있다. 또한, 열성형 재료는 145℃ 내지 175℃ 범위의 열성형 재료의 유리 전이 온도인 전이 온도를 가질 수 있는 것으로 고려된다. 전이 온도는 또한 열성형 재료 또는 열성형 재료의 부분들(예컨대, 세그먼트들)의 용융 온도에 대해 또는 용융 온도일 수 있다.
열성형 재료(403)는 임의의 수단에 의해 전이 온도에 도달될 수 있다. 예를 들어, 열 에너지 원은 열성형 재료의 온도를 전이 온도까지 상승시키는 복사열을 제공할 수 있다. 온도를 상승시키는 다른 수단(예컨대, 마이크로파 에너지, 적외선 가열 등과 같은 전파에 노출된 도핑된 열성형 재료)이 고려된다. 열성형 재료의 온도는 열성형 재료가 SMP인 경우 영구적 온도 미만으로 유지되는 동안 전이 온도 이상으로 상승될 수 있다. 영구적 온도보다 낮게 유지하면서 온도를 상승시키면, 공정(400)의 단계 418에 도시된 바와 같이, SMP가 의도된 학습된/영구적 형태로 복귀할 수 있게 된다.
포지티브 툴링(405)은 후속적으로 물품을 성형하는 데 사용될 수 있는 열성형 재료(403) 내에 몰드 캐비티를 생성하는 데 효과적인 성형 툴이다. 결과적으로 성형품은 포지티브 툴링(405)의 형상을 취할 것이다. 따라서, 열성형 재료(403)에 노출되는 포지티브 툴링(405)의 면은 열성형 재료(403)가 취하려고 하고 결과적으로 추정되는 성형품의 형태를 나타내도록 크기 및 형상이 정해지는 것으로 고려된다. 포지티브 툴링(405)은 임의의 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 포지티브 툴링(405)은 침착 기술과 같은 급속 제조 기술로부터 형성되는 것으로 고려된다. 이러한 방식으로, 포지티브 툴링(405)이 최소 처리 시간으로 형성될 수 있는 것으로 고려된다. 포지티브 툴링(405)은 또한 밀링과 같은 전통적인 제조 기술로도 형성될 수 있다. 포지티브 툴링(405)은 폴리머-계, 유기 재료 및/또는 금속-계 재료로 형성될 수 있다. 포지티브 툴링(405)은 사용 후에 폐기되는 일회용 툴링일 수 있거나, 또는 적응형 몰드가 포지티브 툴링(405)으로부터 모델링된 성형품을 형성하도록 의도될 때마다 보관되고 회수되는 반복적인 사용을 위한 툴링일 수 있다.
단계 404에서, 포지티브 툴링(405)은 열 성형 재료(403) 내에 몰드 캐비티를 형성한다. 포지티브 툴링(405)의 면에 일치하는 열성형 재료(403)를 보조하기 위해, 베이스(401) 및 열성형 재료(403)에 의해 형성된 밀봉된 캐비티에 양압이 도입될 수 있다. 양압은 양압 포트(407)를 통해 도입될 수 있다. 양압은 주위 압력보다 클 수 있고, 성형가능한 상태의 열성형 재료를 생성하여 포지티브 툴링의 면을 따르도록 함으로써 열성형 재료가 접촉하는 포지티브 툴링면의 크기 및 형상을 취할 수 있다. 양압은 압축 공기 원 또는 다른 압력 원과 같은 임의의 수단에 의해 생성될 수 있다. 또한, 압력 원은 베이스 및 열성형 재료에 의해 형성된 캐비티에 열 에너지를 도입(또는 이로부터 열 에너지를 추출)할 수 있는 것으로 고려된다. 압력 원에 의한 이러한 열 에너지 조작은 열성형 재료(403)의 온도를 조절하는 것을 도울 수 있다. 양압이 도입되는 동안 유지 장치가 의도된 위치에서 포지티브 툴링(405)을 유지시키는 데 사용될 수 있음이 또한 고려된다. 유지 장치는 클램프이거나 또는 열성형 재료에 대해 상대적인 위치에서 포지티브 툴링을 유지하기 위한 다른 리드(lid)-형 구조일 수 있다.
포지티브 툴링(405)이 열성형 재료(403)와 접촉하여 유지되는 동안, 열성형 재료(403)의 온도는 열성형 재료가 포지티브 툴링에 의해 형성된 몰드 캐비티 형상을 유지할 수 있도록 유리 전이 온도(또는 다른 전이 온도) 미만으로 감소된다. 단계 406에 도시된 바와 같이, 포지티브 툴링은 제거되고, 열성형 재료는 포지티브 툴링 형상을 모방하는 몰드 캐비티(409)를 유지한다. 단계 408에서, 충전 재료(411)를 도입하기 위해 백필 포트(413)가 사용된다. 백필 포트(413)는 베이스의 캐비티 용적을 캐비티-측-열성형-재료면까지 채우는 것을 허용하는 밀봉가능한 포트(예컨대, 스크류 캡)일 수 있다. 충전 재료는 임의의 재료일 수 있다. 예시적인 양태에서, 충전 재료는 분말 또는 액체와 같은 비-압축성 재료이다. 충전 재료는 예시적인 양태에서 알루미늄-계 재료와 같은 금속-계 재료일 수 있는 것으로 고려된다. 대안적으로, 유성, 수성 또는 알코올-계 유체를 비-압축성 충전재로 사용할 수 있다. 이 예에서, 충전재가 캐비티의 용적을 충전하기 때문에, 상기 충전재는 몰드 캐비티(409)가 의도된 형상을 유지하도록 몰딩 작업시 열성형 재료에 압축 지지를 제공할 수 있다.
단계 410에서, 몰드 재료(417)가 몰드 캐비티(409) 내로 도입된다. 예를 들어, EVA, 고무 또는 다른 폴리머-계 재료(발포형 또는 비-발포형)가 몰드 재료(417)일 수 있다. 몰드 재료(417)는, 예시적인 양태에서, 열성형 재료가 몰드 캐비티에서 포지티브 툴링의 의도된 형상을 유지하도록 전이 온도 미만으로 유지되는 열성형 재료로 도입된다. 또한, 단계 410에 도시된 바와 같이, 밀봉부(415)가 백필 포트(413)에 형성된다. 명백하게 도시되지는 않았지만, 예시적인 양태에서, 양압 포트(407)는 충전 재료(411)가 캐비티로부터 이동하는 것을 방지하도록 밀봉될 수도 있음이 또한 고려된다.
단계 412에서, 성형품(421)을 형성하기 위해 캡(419)(코어라고도 함)이 몰드 재료 위에 위치된다. 캡(419)은 성형품(421)의 성형을 보조할 수 있다. 예를 들어, 몰드 재료(417)가 발포 재료인 경우, 캡(419)은 몰드 캐비티(409)를 둘러싸서 성형품(421)의 의도된 형상 및/또는 재료의 밀도를 달성할 수 있다. 단계 414에 도시된 바와 같이, 일단 몰드 재료(417)가 경화되어 성형품(421)을 형성하면, 성형품(421)은 몰드 캐비티로부터 제거될 수 있다. 단계 416에서, 충전 재료(411)는 백필 포트(413)를 통해 캐비티로부터 제거될 수 있다. 충전 재료(411)의 제거는 열성형 재료가 평면 형상과 같은 학습된 형상으로 복귀하는 것을 허용할 수 있다. 열성형 재료(403)를 학습된 형상으로 복귀시키는 것은 열성형 재료가 학습된 형상으로 복귀하려고 하는 전이 온도 이상으로 열성형 재료의 온도를 상승시킴으로써 달성될 수 있다. 양압 포트(407)를 통해 캐비티에 양압이 추가되어 열성형 재료를 학습된 형상으로 복귀시키는 것을 추가로 보조할 수 있는 것으로 고려된다. 양압은 가단성(malleable) 열성형 재료에 대한 양압의 힘을 통해 열성형 재료에 작용하고/하거나 양압은 열 에너지를 캐비티 내로 도입하여 열성형 재료가 학습된 형상으로 복귀하도록 더욱 촉구하고 허용할 수 있다. 열성형 재료가 학습된 형상으로 복귀한 후, 공정(400)은 다른 성형품을 형성하기 위해 상이한 포지티브 툴링을 위해 1회 이상 반복될 수 있다. 이와 같이, 본 명세서에 설명된 적응형 몰드와 같은 공통 몰드는 본 명세서에 제공된 양태에 따라 복수의 상이한 성형품을 형성하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 도 3의 절단선 5-5를 따라 취한 몰드(100)의 단면도를 도시한다. 몰드 벽(502, 504) 및 몰드면(506)을 갖는 몰드 캐비티(302)가 구체적으로 도시되어 있다. 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 몰드 벽 및 몰드면(들)은 성형품을 형성하기 위해 임의의 치수 또는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 성형품이 신발 밑창의 물품인 경우, 몰드면(506)은 트레드(tread) 또는 러그(lug)와 같은 하나 이상의 접지(ground-contacting) 특징부를 포함할 수 있다. 그러나, 몰드 캐비티의 임의의 벽 또는 면이 몰드 캐비티(302) 내에 성형된 성형품으로 형성될 몰드 특징부를 포함하도록 형성될 수 있는 것으로 고려된다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른 도 3의 절단선 5-5를 따라 취한 몰드(100)와 같은 몰드의 대안적인 단면도를 도시한다. 이 예에서, 몰드 캐비티(302)는 벽(602, 604) 및 몰드면(606)을 포함한다. 몰드면(606)은 도 5의 몰드면(506)에 도시된 평면 성질과는 대조적으로 차원 요소들(dimensional element)을 포함한다. 따라서, 임의의 차원 구성이 열성형 재료(102)에 제공될 수 있는 것으로 고려된다.
도 7은 본 발명의 양태에 따라 적응형 몰드(702)를 형성하기 위한 및/또는 적응형 몰드(702)를 사용하기 위한 예시적인 시스템(700)을 도시한다. 시스템(700)은 복수의 요소를 포함하는 것으로 도시된다; 그러나, 하나 이상의 요소가 생략될 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 시스템(700)과 관련하여 도시된 요소들은 본질적으로 단지 예시적인 것이며 제한하려는 것은 아니다. 이와 같이, 상이한 구성의 추가적인 요소 또는 요소들이 시스템(700)과 관련하여 고려된다.
몰드(702)는 예를 들어 도 1의 몰드(100)와 같이 본 명세서에 제공된 적응형 몰드와 유사할 수 있다. 압력 원(704)이 도시되어 있다. 압력 원(704)은 압축기 또는 송풍기와 같은 임의의 압력 원이다. 압력 원(704)은 몰드(702)와 영구적으로 또는 일시적으로 유체 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이, 압력 원(704)은 몰드 내의 캐비티에 주변 공기압보다 큰 압력을 제공하여 열성형 재료가 포지티브 툴링(포지티브 부분)에 부합하여 형상화되도록 한다. 또한, 예시적인 임의적인 양태에서, 가열 또는 냉각 장치와 같은 열 조작기가 몰드(702)와 유체 연결될 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 열 조작기(706)는 압력 원(704)으로부터 공급되는 유체(예컨대, 가스 또는 액체)를 가열 또는 냉각시키는 데 효과적일 수 있다. 예를 들어, 압력 원(704)이 압력을 제공할 때 열 조작기(706)에 의해 냉각된 공기가 공급될 수 있는 것으로 고려된다. 냉각된 공기는 몰드(702) 상의 열성형 재료의 온도를 전이 온도 미만으로 감소시키는 데 효과적일 수 있다. 이러한 가속화된 온도 감소는 포지티브 툴링에 의해 한정된 형상으로 열성형 재료를 일시적으로 설정하여 포지티브 툴링이 제거될 수 있게 한다. 이와 같이, 몰드(702)를 형성하기 위한 사이클 시간은 열 조작기(706)에 의해 제공되는 가속화된 냉각 시간으로 감소될 수 있다. 역으로, 열 조작기는 압력 원(704) 유체를 가열할 수 있는 것으로 고려된다. 이러한 가열된 유체는 적어도 열성형 재료의 캐비티-대향 면을 상승된 온도에 노출시킴으로써 열성형 재료가 전이 온도에 도달하는 시간을 감소시킬 수 있다.
시스템(700)은 또한 디스펜서에 의해 분배되는 몰드 재료(714)를 추가로 포함할 수 있다. 몰드 재료는 몰드(702)의 몰드 캐비티에 도입되도록 의도된 재료이다. 몰드 재료는 폴리머-계 재료와 같은 임의의 재료일 수 있다. 예시적인 양태에서, 몰드 재료(714)는 열성형 재료의 용융 온도 미만의 온도에서 몰드(702)로 도입된다.
시스템(700)은 또한 포지티브 부분 프레스(712)를 포함한다. 포지티브 부분 프레스(712)는 포지티브 툴링(본 명세서에서는 포지티브 부분으로도 지칭됨)을 몰드(702)의 열성형 재료 내로 압축하는 데 효과적이다. 포지티브 툴링의 압축은 몰드 캐비티가 열성형 재료에 형성되게 한다. 포지티브 프레스는 유압, 공압, 전기적으로 작동될 수 있다.
시스템(700)은 또한 열 조절기(710)를 포함할 수 있다. 열 조절기(710)는 몰드(702) 및 열성형 재료가 특별히 경험하는 온도를 조작하는 데 효과적이다. 예를 들어, 열 조절기(710)는 열성형 재료가 SMP인 경우 열성형 재료의 온도를 증가시키는 에너지를 전이 온도 또는 영구적인 온도로 제공할 수 있다. 예를 들어, 열 조절기(710)는 열성형 재료의 온도를 작동 온도(예컨대, 주위 온도)로부터 전이 온도와 같은 특정 온도로 상승시키는 데 효과적인 히터일 수 있다. 또한, 열 조절기(710)는 열성형 물질의 온도를 SMP와 관련하여 SMP를 학습된 형상으로 복귀시키는 데 효과적인 영구적인 온도로 상승시키는 데 효과적일 수 있다. 또한, 열 조절기(710)는 몰드(702)의 온도를 낮추는 데 효과적인 것으로 고려된다. 예컨대, 몰딩 공정 자체는 열성형 재료의 전이 온도 또는 그 부근에 있는 몰딩 재료를 포함할 수 있다. 전이 온도 부근 또는 그보다 높은 몰드 재료(714)의 도입으로 열성형 재료에 의해 형성된 몰딩 캐비티를 유지하기 위한 노력으로, 예시적인 양태에서, 열 조절기(710)는 열성형 재료를 전이 온도 미만으로 유지시키는 데 효과적일 수 있다.
시스템(700)은 또한 백필(708)을 포함한다. 백필(708)은 몰드(702)에 압축 지지를 제공하는 데 효과적인 재료이다. 예시적인 양태에서, 백필(708)은 유체 또는 액체와 같은 비-압축성 재료이다. 예시적인 양태에서, 백필(708)은 모래, 자갈 및/또는 분말이다. 백필(708)은 열 전도성이거나 실질적으로 절연성일 수 있는 것으로 고려된다. 백필(708)의 열적 특성은 몰드 재료(714)의 경화 시간을 조절하거나 또는 몰드 재료(714)에 반응하여 열성형 재료에 의해 달성되는 온도를 조절하는 것과 같이 몰딩을 돕기 위해 활용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 양태에 따른 적응형 몰드(801)의 대안적인 단면도를 도시한다. 적응형 몰드(801)는 도 1의 적응형 몰드(100)와 관련하여 앞서 논의된 베이스(104)를 포함한다. 적응형 몰드(801)는 또한 블래더(800)를 포함한다. 블래더(800)는 열성형 재료이고 도 1의 열성형 재료(102)와 기능적으로 관련 있다. 예를 들어, 블래더(800)는 몰드에 사용될 포지티브 툴링에 의해 형성된 일시적인 형상 및 블래더가 영구적인 온도로 복귀하려고 하는 학습된 형상을 또한 갖는 SMP로부터 형성될 수 있다. 블래더(800)는 일시적인 형상으로부터 학습된 형상으로 복귀하는 것을 돕기 위해 압력 원을 활용할 수 있다. 또한, 블래더(800)는 블래더(800)를 포지티브 툴링의 하나 이상의 면에 부합되도록 하기 위해 압력 원을 활용할 수 있다. 블래더(800)는 예시적인 양태에서 블래더를 베이스(104)로부터 멀리 떨어진 압력 원과 유체 연결하기 위한 유입 포트(806)를 포함할 수 있다. 블래더(800)는 몰드면(802) 및 캐비티-대향면(804)을 가지며, 여기서 캐비티-대향면(804)은 도 1의 캐비티(128)와 기능 면에서 유사하게 블래더(800)의 내부 용적의 내부면을 형성한다. 몰드 캐비티는 블래더 내부 용적을 향한 몰드면(802)에서 블래더(800)에 형성될 수 있다. 예시적인 양태에서, 블래더(800)는 몰드면(802) 상에 몰드 캐비티를 형성하도록 포지티브 툴링을 허용하는 베이스(104)에 의해 실질적으로 한정될 수 있다.
블래더(800)는 수성 또는 유성 유체와 같은 비-압축성 유체로 채워질 수 있다. 유체는 그 내부에 형성된 몰드 캐비티에 압축 지지를 제공하기 위해 앞서 기술된 백필 재료로서 작용할 수 있다. 비-압축성 유체는 유입 포트(806)를 통해 블래더(800) 내로 도입되고 블래더(800)로부터 비워질 수 있다.
도 9는 본 발명의 양태에 따른 포지티브 툴링(900)을 갖는 도 1의 몰드(100)의 단면도를 도시한다. 포지티브 툴링(900)은 열성형 재료(102) 내에 형성되도록 의도된 패턴을 갖는 성형면(902)을 포함한다. 포지티브 툴링(900)이 열성형 재료(102) 내로 위치되고 압축될 때, 열성형 재료(102)는 성형면(902)을 형성하는 포지티브 툴링(900)에 부합하고 이에 합치한다. 포지티브 툴링(900)은 또한 하나 이상의 플랜지 부분(904)을 포함할 수 있다. 예시적인 양태에서, 플랜지 부분(904)은, 성형면(902)이 열성형 재료(102)에 도입될 때, 열성형 재료(102)의 의도하지 않은 변형을 안정화시키고 방지하는 데 효과적일 수 있다. 플랜지 부분(904)은 또한 포지티브 툴링(900)을 베이스(104)에 대한 상대적 위치에 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 양압이 캐비티(128)에 공급되는 경우, 예시적인 양태에서, 열성형 재료는 성형면(902)에 완전히 부합하는 대신에 포지티브 툴링(900)을 대체하려고 시도할 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 성형면(902)은 임의의 형상 또는 패턴을 포함할 수 있는 것으로 고려된다.
전술한 개시 내용으로부터, 본 발명은 명백하고 구조에 내재된 다른 이점들과 함께 상기 개시된 모든 목적 및 목표를 달성하도록 구성된 것임을 알 수 있을 것이다.
특정의 특징들 및 부분 조합들은 유용하며 다른 특징들 및 부분 조합들을 참조하지 않고 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이는 청구범위에 의해 고려되며 그 범주 내에 있다.
특정의 요소들 및 단계들이 서로 관련하여 논의되었지만, 본원에 제공된 임의의 구성요소 및/또는 단계들은 여전히 본원에 제공된 범주 내에서 상기 동일한 구성의 명시적인 제공에 관계없이 임의의 다른 구성요소들 및/또는 단계들과 조합가능한 것으로 고려된다. 다수의 가능한 실시예들이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본원의 개시 내용으로 이루어질 수 있기 때문에, 첨부된 도면에 개시되거나 도시된 본원의 모든 사항은 예시적인 것일 뿐 제한적인 의미로 해석되어서는 안 됨을 이해해야 한다.
본원 명세서 및 이하에 열거되는 청구범위와 관련하여, "임의의 절"이라는 용어 또는 상기 용어의 유사한 변형은 청구범위/절의 특징들이 임의의 조합으로 결합될 수 있도록 해석되는 것으로 의도된다.　 예를 들어, 예시적인 조항 4는 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 방법/장치를 나타낼 수 있으며, 이는 제1항과 제4항의 특징들이 결합될 수 있고, 제2항 및 제4항의 요소들이 결합될 수 있으며, 제3항과 제4항의 요소들이 결합될 수 있고, 제1항, 제2항 및 제4항의 요소들이 결합될 수 있으며, 제2항, 제3항 및 제4항의 요소들이 결합될 수 있고, 제1항, 제2항, 제3항 및 제4항의 요소들이 결합될 수 있고/있거나 다른 변형들도 가능할 수 있도록 해석되는 것으로 의도된다.　 또한, "임의의 항"이라는 용어 또는 상기 용어의 유사한 변형은 상기 제공된 몇몇 예들에 의해 나타낸 바와 같이, "어느 하나의 항" 또는 이러한 용어의 다른 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
조항
조항 1. 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 몰드로서, 상기 몰드가, 하나 이상의 측벽 및 바닥을 갖는 베이스로서, 상기 하나 이상의 측벽이 상기 바닥으로부터 연장되고 적어도 부분적으로 캐비티를 형성하는, 베이스; 및 상기 하나 이상의 측벽 사이에서 연장되는 열성형 폴리머 재료의 몰딩면으로서, 상기 몰딩면이 상기 바닥으로부터 멀어지는 방향을 향해 제공되는 몰딩면 및 상기 바닥을 향해 제공되는 대향하는 캐비티면을 갖는, 열성형 폴리머 재료의 몰딩면을 포함하고, 이때 상기 몰딩면이 적어도 상기 열성형 폴리머 재료의 전이 온도인 경우에, 상기 몰딩면에 대략 포지티브 부분이 상기 캐비티 내로 형성되는 것인, 몰드.
조항 2. 제1항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 재료가 형상 기억 폴리머인, 몰드.
조항 3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전이 온도가, 145℃ 내지 200℃ 범위의 상기 열성형 폴리머의 유리 전이 온도인, 몰드.
조항 4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전이 온도가, 150℃ 내지 175℃ 범위의 상기 열성형 폴리머의 유리 전이 온도인, 몰드.
조항 5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열성형 재료의 주변부에서 상기 열성형 재료를 연결하는 프레임을 추가로 포함하는 몰드.
조항 6. 제5항에 있어서, 상기 프레임이 상기 바닥과 대향하는 위치에서 상기 하나 이상의 측벽과 결합되어 상기 열성형 재료 및 프레임이 상기 하나 이상의 측벽 사이에서 연장되는 것을 허용하는, 몰드.
조항 7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 재료가 열경화성 형상 기억 폴리머 또는 열가소성 형상 기억 폴리머 중 하나인, 몰드.
조항 8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰딩면이, 상기 열성형 폴리머 재료로 구성된 블래더의 일부를 형성하는, 몰드.
조항 9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스가, 상기 프레임을 통과해 상기 캐비티 내로 연장되는 압력 포트를 추가로 포함하는, 몰드.
조항 10. 제9항에 있어서, 상기 압력 포트가 상기 하나 이상의 측벽 중 한측벽을 통해 연장되는, 몰드.
조항 11. 제10항에 있어서, 상기 베이스가, 상기 베이스를 통해 연장되고 상기 캐비티를 상기 베이스의 외부로부터 제거 가능하게 밀봉하는 백필(backfill) 포트를 추가로 포함하는, 몰드.
조항 12. 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 물품을 성형하는 방법으로서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 적어도 전이 온도까지 상승시키는 단계로서, 상기 전이 온도는 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 유리 전이 온도보다 15℃ 낮은 온도인, 단계; 포지티브 형상의 툴을 사용하여 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 제1 몰드 함몰부로 형성하는 단계; 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 전이 온도 미만으로 감소시키는 단계; 상기 제1 몰드 함몰부로부터 상기 포지티브 형상의 툴을 제거하는 단계; 상기 제1 몰드 함몰부 내로 몰딩 재료를 적용하는 단계; 제1 몰드 함몰부로부터 상기 몰딩 재료를 꺼내는 단계; 및 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 제1 몰드 함몰부와 다른 제2 몰드 함몰부로 형성하는 단계를 포함하는 방법.
조항 13. 제12항에 있어서, 상기 전이 온도가 145℃ 이상인, 방법.
조항 14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 상기 제1 몰드 함몰부로 형성하는 단계는 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 캐비티 측에 양압(positive pressure)을 인가하는 것을 추가로 포함하고, 제1 포지티브 부분은 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 몰드 측 상에 있으며, 여기서 상기 양압은 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 적어도 부분적으로 상기 포지티브 부분과 일치시키는 것인, 방법.
조항 15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 몰딩 측에 대향하는 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 캐비티 측에서 실질적으로 비-압축성 재료로 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 백필링(backfilling)하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
조항 16. 제15항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 상기 제2 몰드 함몰부로 형성하기 전에, 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 상기 캐비티 측으로부터 상기 비-압축성 재료의 적어도 일부를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
조항 17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 제2 몰드 함몰부로 형성하기 전에 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 프로그래밍된 상태로 재구성하는 단계를 추가로 포함하되, 여기서 상기 열성형 폴리머 몰딩면은 형상 기억 폴리머인, 방법.
조항 18. 순차적으로 상이한 물품을 위한 몰드로서 열성형 재료를 형성하는 방법으로서, 열성형 재료를 145℃ 이상으로 상승시키는 단계로서, 여기서 상기 열성형 재료는 학습된 형상을 갖는 형상 기억 폴리머를 포함하는, 단계; 상기 열성형 재료의 몰드 측 상에 제1 몰드 함몰부를 생성시키는 단계; 상기 열성형 재료의 온도를 145℃ 미만으로 감소시키는 단계; 상기 열성형 재료를 상기 형상 기억 폴리머의 학습된 형상에 기초하여 형상화하는 단계; 상기 열성형 재료의 몰드 측에 제2 몰드 함몰부를 생성시키는 단계; 및 상기 열성형 재료의 온도를 145℃ 미만으로 감소시키는 단계를 포함하는 방법.
조항 19. 제18항에 있어서, 상기 제1 몰드 함몰부를 생성시키는 단계는 상기 열성형 재료의 캐비티 측에 압력을 인가하여 상기 열성형 재료를 적어도 부분적으로 포지티브 툴링 형상과 일치시켜 상기 제1 몰드 함몰부를 생성하는 것을 포함하는, 방법.
조항 20. 제19항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩의 캐비티 측에 실질적으로 비-압축성 재료로 상기 열성형 재료를 백필링하는 단계를 추가로 포함하는 방법.

Claims (20)

  1. 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 몰드(mold)에 있어서,
    하나 이상의 측벽 및 바닥을 갖는 베이스로서, 상기 하나 이상의 측벽은 상기 바닥으로부터 연장되고 적어도 부분적으로 캐비티를 형성하는 것인 베이스; 및
    상기 하나 이상의 측벽 사이에서 연장되는 열성형 폴리머 재료의 몰딩면으로서, 상기 몰딩면은 상기 바닥으로부터 멀어지는 방향을 향해 제공되는 몰딩면 및 상기 바닥을 향해 제공되는 대향하는 캐비티면을 갖는 것인 열성형 폴리머 재료의 몰딩면
    을 포함하고, 상기 몰딩면이 적어도 상기 열성형 폴리머 재료의 전이 온도일 때, 상기 몰딩면은 상기 캐비티 내로 포지티브 부분의 둘레에 형성되고,
    상기 베이스는, 상기 베이스를 통해 연장되고 상기 베이스의 외부로부터 상기 캐비티를 제거 가능하게 밀봉하는 백필(backfill) 포트를 더 포함하는 것인 몰드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 재료가 형상 기억 폴리머인 것인 몰드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전이 온도는 145℃ 내지 200℃ 범위의 상기 열성형 폴리머의 유리 전이 온도인 것인 몰드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전이 온도는 150℃ 내지 175℃ 범위의 상기 열성형 폴리머의 유리 전이 온도인 것인 몰드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 재료의 주변부에서 상기 열성형 폴리머 재료를 연결하는 프레임을 더 포함하는 몰드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프레임은 상기 바닥과 대향하는 위치에서 상기 하나 이상의 측벽과 결합되어, 상기 열성형 폴리머 재료 및 프레임이 상기 하나 이상의 측벽 사이에서 연장되는 것을 허용하는 것인 몰드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 재료는 열경화성 형상 기억 폴리머 또는 열가소성 형상 기억 폴리머 중 어느 하나인 것인 몰드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 몰딩면은 상기 열성형 폴리머 재료로 구성된 블래더의 일부를 형성하는 것인 몰드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 프레임을 통과해 상기 캐비티 내로 연장되는 압력 포트를 더 포함하는 것인 몰드.
  10. 제9항에 있어서, 상기 압력 포트는 상기 하나 이상의 측벽 중 어느 한 측벽을 통해 연장되는 것인 몰드.
  11. 삭제
  12. 열성형 폴리머 몰딩면을 갖는 물품을 성형하는 방법에 있어서,
    상기 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 적어도 전이 온도까지 상승시키는 단계로서, 상기 전이 온도는 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 유리 전이 온도보다 15℃ 낮은 온도인 것인 단계;
    포지티브 형상의 툴(tool)을 사용하여 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 제1 몰드 함몰부로 형성하는 단계;
    상기 열성형 폴리머 몰딩면의 온도를 전이 온도 미만으로 감소시키는 단계;
    상기 열성형 폴리머 몰딩면의 몰딩 측에 대향하는 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 캐비티 측에서 비-압축성 재료로 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 백필링(backfilling)하는 단계;
    상기 제1 몰드 함몰부로부터 상기 포지티브 형상의 툴을 제거하는 단계;
    상기 제1 몰드 함몰부 내로 몰딩 재료를 적용하는 단계;
    상기 제1 몰드 함몰부로부터 상기 몰딩 재료를 꺼내는 단계; 및
    상기 열성형 폴리머 몰딩면을 상기 제1 몰드 함몰부와 다른 제2 몰드 함몰부로 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전이 온도는 적어도 145℃인 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 상기 제1 몰드 함몰부로 형성하는 단계는, 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 캐비티 측에 양압(positive pressure)을 인가하는 단계를 더 포함하고, 제1 포지티브 부분은 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 몰드 측 상에 있으며, 상기 양압은 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 적어도 부분적으로 상기 포지티브 부분과 일치시키는 것인 방법.
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 상기 제2 몰드 함몰부로 형성하는 단계 전에, 상기 열성형 폴리머 몰딩면의 상기 캐비티 측으로부터 상기 비-압축성 재료의 적어도 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 상기 제2 몰드 함몰부로 형성하는 단계 전에, 상기 열성형 폴리머 몰딩면을 프로그래밍된 상태로 재구성하는 단계를 더 포함하고, 상기 열성형 폴리머 몰딩면은 형상 기억 폴리머인 것인 방법.
  18. 순차적으로 상이한 물품을 위한 몰드로서 열성형 재료를 형성하는 방법에 있어서,
    상기 열성형 재료를 적어도 145℃로 상승시키는 단계로서, 상기 열성형 재료는 학습된 형상을 갖는 형상 기억 폴리머로 구성되는 것인 단계;
    상기 열성형 재료의 몰드 측 상에 제1 몰드 함몰부를 만드는 단계;
    상기 열성형 재료의 온도를 145℃ 미만으로 감소시키는 단계;
    열성형 폴리머 몰딩의 캐비티 측에서 비-압축성 재료로 상기 열성형 재료를 백필링(backfilling)하는 단계;
    상기 열성형 재료를 상기 형상 기억 폴리머의 학습된 형상에 기초하여 형상화하는 단계;
    상기 열성형 재료의 몰드 측에 제2 몰드 함몰부를 만드는 단계; 및
    상기 열성형 재료의 온도를 145℃ 미만으로 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 몰드 함몰부를 만드는 단계는, 상기 열성형 재료의 캐비티 측에 압력을 인가하여 상기 열성형 재료를 적어도 부분적으로 포지티브 툴링(tooling) 형상과 일치시켜 상기 제1 몰드 함몰부를 만드는 단계를 포함하는 것인 방법.
  20. 삭제
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