TWI617418B - 經改良之模製系統、方法、及所形成之物件 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種藉由控制模封閉速率及/或中斷該模封閉來促進從諸如凝膠及/或機械發泡之泡體模製非常厚且實質上無目視瑕疵(諸如氣泡)之產物的模製系統。

Description

經改良之模製系統、方法、及所形成之物件

本揭示有關模製材料之系統與方法及所形成之物件。

相關案件

本申請案為2006年12月23日申請之美國專利申請案第11,644,266號及2009年4月14日申請之美國專利申請案第12,423,174號的部分連續申請案，此二申請案全文係以引用之方式倂入本文中；以及主張2010年1月18日申請之美國臨時專利申請案第61/294716號之優先權，該申請案全文係以引用之方式倂入本文中。

包含用於提供用以例如減少衝擊及減振、抗壓縮、撓曲、減少摩擦等緩衝之材料可令許多類型產物獲益。就具有非平面及/或複雜形狀之物品而言，難以訂製順應該物品形狀之緩衝材料形狀。

此外，許多常用物品包含對人類觸摸而言堅硬及/或靠著人體放置(尤其是重複動作)時造成摩擦之材料。例如，許多常用物品包含對人類觸摸而言堅硬及/或靠著人體放置(尤其是重複動作)時造成摩擦之材料。一般認為需要將此等物品的身體接觸區做得儘可能柔軟以例如藉由減少壓力及/或摩擦令使用者使用起來更舒適。此處所使用之「身體接觸」意指接觸使用者的皮膚及/或衣物。已進行許多嘗試將此等物品或此等物品之身體接觸區製作得對使用者而言更舒適。

本技術中需要製造聚合物件之經改良方法。

本揭示係關於一種模製方法，該方法包括提供一包含彼此分開之模蓋及模基座之模，該模基座及該模蓋各包含一配合表面，且該模基座及該模蓋中至少一者包含模穴；在該模蓋的該配合表面上配置安定化層；在該模基座上分配第一部分之聚合性前驅物；將該模蓋以第一速率且為時預定時間量從第一選定位置移動至第二選定位置；將該模蓋以第二速率且為時預定時間量從該第二選定位置移動至第三選定位置；及使該前驅物在該封閉模中固化。

本揭示亦關於一種促進前述方法及其他之系統，以及所模製之物件。

本揭示係關於一種用於模製各種材料之系統及方法，及所形成之物件。該系統及方法可用於習知難以模製(特別是以連續方法)的連續模製材料，諸如發泡之泡體。該系統及方法亦可用於模製相對較低黏度或低硬度(durometer)聚合材料，諸如聚合凝膠材料，特別是黏彈性聚合材料(下文稱為「凝膠」)。具有相對較低硬度之凝膠(諸如黏彈性凝膠)可為極膠黏，因該等材料可能黏附於模之故，使其難以或不可能用於商業製程技術，諸如射出成形。應暸解本系統及方法不侷限於前述材料，可以本系統及方法模製其他材料(例如未發泡之塑膠、複合材料等)。

除了克服與連續模製發泡之泡體及膠黏性凝膠材料相關的困難之外，本系統及方法有利地促進從前述凝膠及/或發泡之泡體材料模製相當厚產物(例如，厚度至高達約三(3)英吋或更厚)，包括包含複數個相當厚之「柱」(例如，厚度至高達約3英吋或更厚)之產物，該產物的該等柱之間具有窄至約千分之二英吋(0.002")的間隔區域，且間隔區域厚度小至約0.005"。再次，應暸解可以本系統及方法模製其他材料。

本系統及方法包括以充分緩慢及/或交錯速率將聚合物壓縮模製成所要形狀，以避免該模之邊緣及/或角落形成氣泡，以在該模中提供相對較厚而均勻且實質上無氣泡的聚合物預發泡體。由於圓角邊緣之故，該模之結構亦促進消除或減少此等瑕疵，此將於下文更詳細討論。藉由以選定速率封閉該模蓋及在該模封閉中包括一或多個延遲，該模之角落上的紊流實質上減少或消除，其實質上減少或消除該角落處形成氣泡，該等角落處之氣泡為導致不良產物性能及目視瑕疵的瑕疵。

該系統、方法及模可用於形成包含前述分開之柱的材料片，可裁切該等材料片以順應現有產物之形狀。或者，該方法可用以模製各種商品產物，諸如包含前述分開之柱的鞋墊、座墊等。製造此等材料之材料及方法係描述於前文引用之'266及'174申請案。

圖1-4一起參考時顯示本揭示之模製系統500的部分圖。模製系統500包含模製機600、與該模製機600操作相關聯之材料混合及分配系統700(見圖4)，及一或多個可程式化控制器800，其可操作以控制及調節前述系統全部及該等前述系統的組件。

本具體實例中，模製機600為包含一或多個模製台602之旋轉模製機，該等模製台602彼此分開且與該機器中心分開。雖然此處以旋轉機作為說明，但應暸解本系統可適用於旋轉模製機以外之模製機。各模製台602包含用於支撐模基座10之基座板604，且可以熟悉本技術之人士習知的多種方式連接其與該模基座10，諸如藉由螺栓等連接。類似地，各模製台602包含用於支撐模蓋10a之蓋板606，以與該模基座連接至該基座板相同方式連接該蓋板606與模蓋10a。該基座板604係支撐在一對平行分開之滑件608a,b上，該等滑件係操作以將該基座板604以及與該基座板604連接時之模基座10從靠近模製機主體之第一起始位置「X」移動至遠離該模製機主體之一或多個選定位置「Y」。該基座板604相對於該模製機及/或分配頭之移動可人工控制，或以可程式化控制器自動控制。

該材料混合及分配系統700包含兩個再循環子系統「A」及「B」，該等再循環子系統「A」及「B」係流體連接至混合室730；分配頭740係流體連接至該混合室。該混合室730係流體連接至兩個再循環系統A及B，以及流體連接至壓縮氣體源。

子系統A及B各包含熱交換器及正排量泵，其分別操作連接至槽A及B，如此當A及B封閉時，該等子系統操作以在經調節之預選溫度及流率之下在分開的封閉迴路中循環來自該等槽之材料。

使用時，當閥M及N關閉時，系統700操作以在經調節溫度及流率下在封閉迴路中循環發泡之泡體之組分。當閥M及N開啟時，系統700操作以使材料組分隨著來自壓縮氣體源之經壓縮氣體一起流入該混合室730。在室730中將該等材料組分混合在一起且與該經壓縮氣體混合，以形成多孔狀發泡之泡體材料調配物。該材料迅速流過配置在該混合室730中之固定及旋轉輪葉(未圖示)的網狀結構，以使該等材料在其流過該混合器時經混合數次。藉由配置在該混合器中之冷卻水套管(未圖示)移除該混合物之熱。該泡體孔室大小及結構係藉由改變化學品及經壓縮氣體之流率，及該混合器中輪葉之旋轉速度來予以控制。當閥B及C開啟時，該發泡之泡體調配物可從該混合室分配至該分配頭740。當閥B及C關閉且閥A開啟時，可將發泡之泡體調配物導至廢棄物處。經壓縮氣體用之各種閥、熱交換器、泵、流動控制器，及分配頭相對於安裝在該基座板上之基座模的位置之操作均可人工控制，或以可程式化控制器自動控制。

分配頭740相對於基座板/模基座之位置可人工控制，或以可程式化控制器自動控制。如此，該分配頭740與該模製機600操作上相關聯，以移動及/或調節分配頭740相對於該基座板604及/或模基座10之位置。

前述子系統之個別組件可人工控制，或以可程式化控制器自動控制。

該系統促進模製材料之方法，該方法包括選擇適用之模及藉由將該模栓於基座板及/或蓋板而將其安裝於該等板上。安裝該模之後，進行適當調整以設定該模基座相對於該蓋之位準、使該模保持水平，及設定該模基座及該模蓋之間的間距。前述設定係由各種因子決定，該等因子包括但不侷限於該模能形成之產物的類型及數量、該產物之所要厚度、該產物之厚度變化、使用之材料的類型、材料導入該模之方式(例如藉由開放式澆注、射出等)等。

該模基座10及模蓋10a各者包含對應/配合模表面，該等模基座10及模蓋10a係操作連接至熱源(未圖示)及真空源(未圖示)。該熱源及真空源之操作可人工控制，或以可程式化控制器自動控制。因此，作為模製程序期間之選項，真空可施加於該等對應/配合模表面之一或多者的整體或部分，及/或該模表面可整體或部分加熱。

在已安裝該模且已設定所選用之模設定之後，可如上述將該控制器程式化以設定初始起始位置、降率及暫停時間、待分配之材料的量及速率、待分配材料之圖案、是否及何時在模部分上使用熱及/或真空等。控制該模封閉之速度可藉由伺服控制、氣體力學、水力學或熟悉運動控制領域之人士習知的其他方法完成。

圖5-12一起參考時顯示所要產物之適當模5。如圖示，模5包含模基座10及模蓋10a。模基座10可包含對置之上表面12及下表面14。如圖示，基座模基座10可包含在該模之上表面12中所界定之凹陷區16，其從該上表面12凹陷深度「D₁」。應暸解，除非另外註明，否則本文所使用之「底」及「頂」及/或「上」及「下」等用辭僅為描述便利而使用，且不侷限於任何位置或空間定向。又，應暸解本文之「第一」、「第二」等用辭不表示任何順序、數量或重要性，而是用以區分元件，而本文之「一」等用辭不表示數量之限制，而是表示存在至少一個所指之項目。此外，除非另外界定，否則本文所使用之之技術及科學術語與熟悉本揭示所屬的技術之人士一般所暸解的意義相同。

本範例模基座10包含兩個(2)在凹陷區16中所界定的個別模單元18，該等個別模單元18各對應於所要最終模製產物19的形狀及大小，在本例中為矩形條。雖然此處為了便利起見而圖示為矩形條，但應暸解可使用本方法模製多種產物。兩個(2)個別模單元18各包含複數個由區16a所分開之小室18a。各小室18a包含底部18b及實質上垂直於該底部18b與該模基座10之上表面12延伸之側壁18c，其具有在底部18b及側壁18c之間延伸的圓角邊緣「R」。圓角邊緣「R」有助於提供在最終產物中減少衝擊及減振。小室18a各者從上表面12凹陷深度「D₂」，此深度對應於最終模製產物19之所要厚度。小室18a可視需要或必要而 包含多種形狀、大小及構造。

模基座10亦可包含配置在凹陷區16與該模基座10之周圍「Q」之間的墊片凹陷23，於該墊片凹陷23中配置墊片20。或者，雖然此處未圖示，但可能將墊片20直接配置在模基座10之上表面12。墊片20可提供足以限制來自模基座10之聚合物之流動的密封。墊片20或模基座10可包含週期性墊片開口22(見圖5)以使模製程序期間陷入之空氣流出該模基座10。隨意地，該模基座10可包含一或多個對齊導件24(例如，插銷、螺椿等)。

如圖7所示，在選擇適用模5之後，該方法可包括將阻障層26配置於該模基座10上且跨越該等模穴，以使得阻障層26不與該等模穴接觸。阻障層26可呈材料片形式配置在該模基座10上與模表面12及墊片20實際接觸但不與模穴(即個別小室18a)實際接觸。因此，在模製程序初始階段期間空氣留在該等模穴中。阻障層26亦可包含對應於模基座10中之對齊導件24的對齊導件(例如，孔、穿孔等等)，以協助其與模基座10及隨後層之對準。視需要，可使用脫離塗層(未圖示)協助阻障層26與模基座10之上表面12脫離。

雖然範例說明之方法使用施加於模基座10之阻障層，但實施該方法不一定需要此做法。例如，前驅物可在無阻障層、不使用真空之情況下而直接配置於該模基座上。

如圖7所示，在將前驅物28分配於阻障層26上之後，可配置安定化層30作為與模蓋10a之表面接觸的片。隨意地，模蓋10a可包含用於模製具有非面平對置表面18b之更複雜形狀的模穴，如圖17所示。若模基座10包含對齊導件24，則安定化層30亦可包含對應之對齊導件(未圖示)以協助其與模基座10及任何隨後層之對準。

如圖8所示，在如上述將阻障層26配置於模基座10之後，可將聚合性前驅物材料28分配在該阻障層26上。本文所使用之「聚合性前驅物」意指尚未聚合形成聚合物之聚合性前驅物材料，包括本技術中習知作為「發泡之泡體」之聚合材料。本文所使用之「發泡之泡體」意指多孔狀泡體產物，其孔室係藉由將氣體(例如氮、二氧化碳、氬等)機械性結合至固化聚合物系統中而形成。發泡之泡體已從許多聚合物系統製備，該等聚合物系統係諸如SBR乳膠、PVC塑料溶膠、聚烯烴類及聚胺基甲酸酯。

前驅物28可使用多種技術配置於阻障層26上，該等技術係諸如但不侷限於澆注、射出及/或其他。

分配該前驅物28可包括澆注充足量(例如體積)之前驅物以填滿這兩個(2)個別模單元18之每一者。本方法可包括將前驅物28分配於阻障層26上(例如，單次「澆注」)以提供充足量之前驅物28，以在單次模製循環中形成所有模單元18。整批而非分別地分配前驅物28可使本方法之製造時間比其他方法大幅減少。或者，可經由該模頂板中之流道將聚合物注入部分封閉之模。在該聚合物注入部分封閉模之後，將其移至另一模製台，於該處可將該模封閉。

如圖5-8一起參考時所顯示，在將前驅物配置於阻障層上之後，可從模之初始開啟位置P₁開始該模封閉。該模封閉之速率可藉由例如伺服控制、氣體力學、水力學或熟悉本技術之人士習知的其他方法人工或自動調節。當該模係封閉至中間位置P₂時，前驅物28可在阻障層及安定化層之間流動進入模5的由墊片20所界定之所有區中，如圖9所示。於模封閉之初始階段，空氣留在模穴18a中，且阻障層26維持與模蓋10a實質上平行。

當模之進一步封閉至中間位置P₃時，前驅物28可在阻障層及安定化層之間進一步展佈，且可施加真空(例如約15至29 Hg(英吋汞柱))以將阻障層26朝模穴表面牽引，如圖10所示。然而，於此程序時可將真空施加於下阻障層底部以使得能形成部件。此外，真空系統可分成數部分以使得該程序循環中在不同時間點拉引特定區域。

當該模進一步封閉至中間位置P₄時，阻障層26被牽引朝向模穴且牽引至其中，前驅物28與阻障層一起被牽引至該等模穴中，且從該等模穴去除陷入之空氣，如圖11所示。於此階段，前驅物仍實質上與阻障層接觸，因而避免阻障層與前驅物之間形成氣穴。

隨意地，可在將阻障層配置於模基座10之前或之後使用多種技術將阻障層預熱，該等技術包括但不侷限於輻射熱、熱能熱(thermal heat)等。若存在阻障層，則可藉由熱成形加熱器及/或藉由模加熱器予以加熱。雖然通常在加熱該膜之後再施加真空較有利，但可在施加熱之後任何時間點啟動真空。此外，視需要，可在整個模製程序中使用該熱及/或真空。該模將在該模製台中以求最大化順應時間(following times)、加熱時間或前一模製台注入時間加上延遲。

如圖12所示，在該阻障層被牽引與該模穴接觸且完全封閉該模之後，可使該前驅物28在封閉模5中一段預定時間期間(例如30秒至5分鐘)聚合形成聚合物29。模製程序通常可包括約60 psi之壓力，但如上述，基於各種因素，例如為提高處理速度、為改善最終材料品質、為改變聚合物表面特徵及/或其他，可視需要在固化期間對該模施加額外壓力、熱及/或真空。結果，製造複數個模製產物19的整體處理時間可比其他方法(諸如射出成形)大幅減少。

此外，由於用以分配前驅物28之時間比其他方法減少，故可能藉由改變一些因子(例如壓力、溫度、觸媒濃度(若使用時)及/或其他)以提高固化速度。當待形成物件需要更高清晰度(諸如下切等)時，可能需要於模製程序期間使用熱、壓力及/或真空。當真空成形或熱成形時，可能需要使用至少部分由孔狀複合材料所形成的模，此使得在該模製物件中形成複雜的細節及表面圖案，且消除模中對通氣孔的需求。此種孔狀複合材料的實例之一為可透氣鋁(breathable aluminum)，其可以商品名METAPOR^TM購得。

固化之後，可開啟模5，且可從模基座10移出包含模製產物19(本例中為條)的片32(顯示部分)，如圖13所示。如圖所示，該等模製產物19包含複數個柱21。如上述，可改變該等柱之大小、形狀及構造。由於聚合物29被阻障層26及安定化層30包封，該等層26、30之存在可促進片32之處理，當聚合物29具有黏著性質(諸如聚合性凝膠材料)可能有利，否則該等黏著性質會使該聚合物黏附於表面，諸如模表面、使用者手部等。片32包含複數個配置在該等柱21之間且使該等柱互連的相對較薄區29a。該等聚合物之區29a可包含厚度「T₁」，其對應於模基座10之凹陷區16的深度D₁。為了最小化廢棄物，或需要使區29a之厚度T₁儘可能薄時，凹陷區16之深度D₁可經選擇為儘可能小但仍然可使前驅物28不受限制地流入墊片20所界定的區中。因此，最小化區29a中之聚合物厚度可形成厚度T₁，其略厚於阻障層與安定化層之組合厚度，如圖13所示。

模製產物19可經由阻障層26、聚合物區29a及安定化層30而與片32分開且藉由裁切(例如，模切等)彼此分開。模製產物19可在聚合物區29與29a之間及/或通過聚合物區29模切。當聚合物29具有黏著性質時，則可能需要通過與聚合物區29a相鄰的聚合物區29部分模切，以使得模製單元19之側邊包含聚合物之曝露區。不然，區29a之曝露區足夠薄以避免或最小化不需要或必要相鄰表面時產物19之邊緣黏在該等相鄰表面。於模切期間，存在安定化層30避免或最小化聚合物29與阻障層26形成收縮，藉此在與模單元18相比時，實質上維持模製產物19之尺寸。由於模製產物19之收縮率可最小化，可不必如其他方法般必須將收縮率包括在模設計因素中。

隨意地，相同或不同材料之額外層可配置在前述層任何者之間，例如在安定化層30與聚合物29之間，及/或在聚合物29與阻障層26之間。又，隨意地，例如藉由將前驅物28之第一部分配置在阻障層26上，將該額外層配置在前驅物28之該第一部分上，及將前驅物28之第二部分配置在該額外層上，可將該額外層配置在區29中。該額外層可包含多種合成及/或非合成材料，該等材料包括但不侷限於紙、織物、塑膠膜、金屬箔及/或其他，以及複合物及/或包含前述至少一者之組合。當該額外層包含織物層時，該織物可為針織、編織、非織物、合成、非合成，及包含前述至少一者之組合。由於織物層可陷住且分散氣泡(否則該等氣泡會在會在層中或之間形成)，故配置織物層作為該額外層可為有利的，形成最終模製產物19之更佳外觀。該額外層亦可包含色彩、圖及/或標記，包括文字。當其他層為無色及/或透明材料時，該配置在該額外層上的色彩、圖及/或標記可透過該等其他層，此可能為美觀或成本因素所需。此外，視需要，該額外層可為流體可滲透。如本文所使用，「流體可滲透」意指形成該額外層具有對於流體材料(諸如前驅物)開放之通道或入口。

又隨意地，該額外層可用於代替安定化層30。若該額外層替代層30，則可以上述與安定化層30相關之相同方式施加該額外層。

在某些實例中，可能需要能將模製產物19黏附於各種表面。因此，隨意地，可將黏著劑(未圖示)配置在該最終模製產物19之一或多個表面上。又隨意地，可將黏著劑配置在層26及30之一或多個表面上。例如，黏著劑可配置在表面30b上，且該黏著劑可由脫離及/或支撐層(未圖示)所支撐。某些可能黏著劑可包含壓敏性黏著劑、熱塑性黏著劑等，以及包含前述至少一者之組合。適用黏著劑之實例包括可得自3M之產物編號7026。某些實例中，聚合物29可在沒有分離黏著劑的情況下具有黏附於表面的充足黏著強度。在此等實例中，可能需要能自聚合物29人工脫離之安定化層30。因此，隨意地，安定化層30可包含配置在表面30a上之脫離塗層(未圖示)，諸如聚矽氧，該脫離塗層有助於從聚合物29人工脫離安定化層30。

前述方法可使用多種材料以製造前述模製產物19。阻障層26可包含能提供充足彈性以避免受力時撕裂及/或拉伸；充足結構整體性以形成預定形狀；及能承受欲使用之環境而無實質劣化之任何材料。該阻障層26亦可經選擇以促進聚合物層之處理，在某些實例中其可包含黏著特徵。因此，在模製之後，該阻障層26可經選擇以包含相對較不膠黏之表面及對人類觸摸而言相對較光滑觸感。該阻障層之可能材料包括聚烯烴、聚苯乙烯、PVC、乳膠橡膠及熱塑性彈性體(TPE)及/或其他，以及包含前述材料至少一者之組合。某些可能TPE材料包括聚胺基甲酸酯、聚矽氧及/或其他，及包含前述材料至少一者之組合。阻障層26可具有約100%至約1500%，更明確地說為約200%至約1000%，且又更明確地說為約300%至約700%之伸長率。應暸解與數量連接使用的修飾語「約」包括所述之值，且具有內文所指定之意(例如包括特定數量測量相關之誤差度)。阻障層26的其他可能材料包括但不侷限於織物、紙、塑膠(例如，聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)等)、金屬、金屬化塑膠及/或其他，及包含前述材料至少一者之組合。

阻障層26可具有任何能使得產物可模製但不黏在該模的任何厚度。阻障層26之厚度可視應用而改變，且特定應用所要之厚度可由熟悉本技術之人士使用例行實驗來決定。阻障層26可具有約0.2毫英吋(下文稱為「mil」)至約60 mil，更明確地說為約0.5 mil至約30 mil，且又更明確地說為約1.0 mil至約15 mil之厚度。例如，在產物手感很重要的實例中，已發現使用相對較薄阻障層26可達成目的。因此，在此等產物中，可能需要在不犧牲耐用性情況下使用儘可能最薄之阻障層。例如，就需要相對較薄阻障層26之應用而言，其可具有約0.2毫英吋至約6 mil，更明確地說為約0.5 mil至約3 mil，且又更明確地說為約0.6 mil至約2 mil之厚度。當該聚合物層29之硬度使其膠黏時，若對該阻障層26穿孔，則該膠黏材料曝露出，使得該等產物難以處理。此種實例中，可能需要使用相對較厚阻障層26，比起較薄阻障層，其可提供增強之耐用性。例如，當本材料用於減振應用時，該阻障層26之厚度可能需要為約50至約60 mil。當本材料係使用熱成形程序形成時，可能需要使用厚度為至多達至約1/8英吋且在某些實例中需要或必要時甚至更厚之阻障層。已發現在熱成形期間藉由施加熱及/或真空厚度可能使多達6 mil或更厚之阻障層維持非常柔軟之柔韌性。

如上述，可於模製程序期間以材料片形式施加阻障層26。呈片形式且尤其是阻障層相對較薄時，該阻障材料可相當具有撓性，且於處理期間可能非常容易起縐及/或摺疊。因此，阻障層26亦可包含支撐層(未圖示)，其有助於處理該材料。若阻障層26包含此等支撐材料，則該支撐層可與模基座10之上表面12相鄰配置，其中該阻障層材料背朝上表面12，若需要或必要，可於模切之前予以移除。

如上述，前驅物可在無阻障層之情況下直接配置於該模基座上。視需要，可於模製程序期間或之後以材料塗層形式施加阻障層26。若在模製程序之後施加，則可在形成模製單元18之後例如藉由人工塗抹、噴淋、刷佈及/或其他來將該阻障層配置於前驅物28上。當模製程序期間未呈片形式配置或未呈塗層形式配置阻障層26時，則可將前驅物28直接配置於模基座10之上表面12，其可能需要在上表面12上使用脫模劑。

聚合物29,29a可包含具有充足結構整體性以形成預定形狀的聚合材料，包括泡體聚合材料及發泡之泡體聚合材料；且能承受欲使用之環境而無實質劣化之任何聚合材料。材料(例如聚合材料)之硬度(hardness)可經選擇以提供具有預定硬度之物件及/或物件區，其可針對特定緩衝及/或抗磨性而訂製。聚合物29,29a之硬度(durometer)為約30蕭氏硬度000至約88蕭氏硬度D。該聚合物之硬度可由熟悉本技術之人士使用諸如硬度計或穿透計測定。

適用之聚合材料實例包括但不侷限於熱固性聚合材料、彈性聚合材料、熱塑性材料，包括熱塑性彈性材料，及包含前述至少一者之組合。某些可能聚合材料包括但不侷限於聚胺基甲酸酯、聚矽氧及/或其他，及包含前述材料至少一者之組合。其他材料之實例包括但不侷限於複合材料等。一種適用材料為商品名為PORON之市售聚胺基甲酸酯發泡之泡體。

前驅物28之形成可藉由多種熟悉本技術之人士已知的方法進行。例如，聚胺基甲酸酯凝膠之形成可包括在觸媒之存在下令適用預聚合前驅物材料反應，例如令多元醇及異氰酸酯反應。隨意地，發泡之泡體可藉由在該反應混合物中使用發泡器機械性添加發泡劑來製備，該發泡器為在攪動混合物時將發泡劑注入該混合物之機械裝置。前述之一實例為在多元醇-異氰酸酯混合物中添加空氣。可使用其他氣體，包括但不侷限於二氧化碳、氮等，及前述者之組合。

在某些實例中，可能需要該聚合物具有充足柔軟度及/或柔韌性以提供對於身體之舒適性。在此等實例中，聚合物的硬度(durometer)可為約30蕭氏硬度000至小於或等於約70蕭氏硬度A，更明確地說為約30蕭氏硬度000至小於或等於約70蕭氏硬度00，又更明確地說為約30蕭氏硬度000至小於或等於約60蕭氏硬度00。

在某些具體實例中，聚合物可能需要具有充分黏著強度以黏附於選定表面(諸如鞋之內表面)，此可消除對於將模製單元黏附於所要表面之分離黏著劑的需求。可能藉由改變例如用以形成該層之材料的硬度(durometer)來改變該聚合物的黏著強度。在此等實例中，該聚合物可包含例如硬度(durometer)為約30蕭氏硬度000至約85蕭氏硬度00之聚合物。在此等相對較低硬度(durometer)範圍的凝膠材料可具有似果凍之黏彈度。一種具有此等黏著特徵的可能材料為聚胺基甲酸酯凝膠，其硬度(durometer)在約10蕭氏硬度00至約70蕭氏硬度00範圍內，其可提供黏附於所要表面(諸如鞋內之表面)之充足黏著強度；或剛性塑膠，諸如聚丙烯。

再次，雖然此處以聚合物為例說明，但可使用其他材料形成層及/或區29,29a，諸如例如複合材料。

聚合物29及/或阻障層26可包含一或多種添加劑，諸如但不侷限於改質劑、著色劑、安定劑、相變材料、紫外線抑制劑及/或活性劑，以及包含前述至少一者之組合。該添加劑之濃度可視該劑的所要有效性而改變。

一種可能之相變材料可包含相變微球體(以商品名Outlast販售)，其含有可在接近體溫下相變之材料。因此，熱能可貯存在該阻障層中，導致產物感覺起來為冷涼或溫暖。

適用之添加劑可包含妥奈泰(tolnaftate)、十一烯酸、烯丙基胺類、氯、銅、碳酸氫鈉、巰氧吡啶鈉(sodium omadine)、巰氧吡啶鋅(zinc omadine)、唑類、銀及/或其他，及包含前述至少一者之組合。例如，銀可提供抗真菌/抗細菌效果。就經濟及有效性目的而言，已發現當用於阻障層26時，包括活性劑較有利。由於阻障層26比起聚合物29相對較薄，在阻障層26中配置此等劑使得能比較厚層使用總量較少之劑達到類似有效濃度，因而降低與添加劑相關聯之成本。又，在阻障層26中配置此等劑可確使該等劑係配置在物件的最外層，即，身體接觸區，而非在遠離使用者之區，此可提高該等劑之有效性。包含此種活性劑之另一可能阻障層26為Vacuflex 18411 AG，得自Omniflex,Inc。

在某些實例中，可能需要使用無色材料作為阻障層、聚合物層及安定化層各者，此可能為美觀因素所需。在其他具體實例中，當該額外層包括在該結構中，且該層包括色彩、圖及/或標記時，由於將透過該等層看見該等色彩、圖及/或標記，故亦可能需要使用無色及/或透明材料。

安定化層30可包含能大幅最小化處理期間及之後該阻障層26、前驅物28及/或聚合物29之收縮率；可為聚合物29提供支撐；及能促進聚合物29及阻障層26之處理的材料。安定化層30可包含與聚合物29相比實質上無活性之任何材料，以便能在處理期間及之後對片32及/或模製產物19提供尺寸穩定性。安定化層30的某些可能材料包括但不侷 限於織物、紙、塑膠(例如，聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)等)、金屬、金屬化塑膠及/或其他，及包含前述材料至少一者之組合。安定化層30可具有特定應用所要之任何厚度，其此由熟悉本技術之人士決定。例如，在某些具體實例中，安定化層30可具有約0.2mil至約10mil，更明確地說為約0.5mil至約5mil，且又更明確地說為約1mil至約3mil之厚度。可具有前述厚度範圍之一種可能材料為經定向聚酯膜，其可購自多種來源且在多種不同產物名(例如，MYLAR®)。在其他具體實例中，安定化層30可具有約1毫米(mm)至約8mm，更明確地說為約2mm至約6mm，且又更明確地說為約3mm至約4mm之厚度。具有在上述範圍之厚度的一種可能材料為聚胺基甲酸酯泡體，其可以商品名PORON®購得。

前述方法及材料可促進聚合物件及/或物件之區的製造，其可能為美觀及/或最小化磨耗及/或摩擦所需。該等方法可用以形成聚合物件及/或物件之區，包括任何大小、厚度或幾何形狀。該物件及/或物件之區的大小、厚度、幾何形狀、柔軟度及黏著強度可經選擇以最佳化其設計針對之條件。可使用前述聚合材料之物件的實例包括但不侷限於個人護理物品，諸如梳子、牙刷及刮鬍刀之手把；醫療裝置，諸如口罩、拐杖及石膏；家用物品諸如掃帚之之手把；行李條、背包、公事包及皮包；衣物，諸如自行車短褲、內衣及鞋；功能物品，諸如滑鼠墊、鍵盤腕枕；消費品諸如瓶及/或箱之手把及/或條、洗衣劑之手把；運動用品設備及配件，諸如球拍握把帶、球棒把手、魚竿把把、槍及自行車把手等。此外，該等物件可包含標記，諸如具有色彩、文字及/或圖等之標籤。

下列非限制實例進一步說明本文所述之各種不同具體實例。

實例 實施例1

形成鞋墊。選擇界定三十六(36)個後跟襯之金屬模以用於Desma機器。該模包含約0.020"之凹陷區及與模邊緣之周邊及該凹陷區二者分開的墊片。這36個模單元各者的尺寸為約4英吋×約1/2英吋，且該等模單元之深度均勻。將厚度為0.004"之TPU片(Deerfield Urethane PS3110)安裝在壓機上，且拉伸越過該模頂部。在加熱器下以430℉加熱該TPU片14秒，然後將凝膠前驅物分配於該TPU片上。然後將阻障層置放於該凝膠前驅物頂部。

開始該模蓋封閉循環，其對該凝膠前驅物施加壓力，因此該凝膠前驅物開始在該模中橫向展佈。當凝膠前驅物到達該模邊緣時，在該TPU片底側施加真空以將其牽引入該模穴內，此係在模封閉循環開始之後約六(6)秒開始。完整模蓋封閉循環為約十(10)秒。之後，如上述使該部件固化。

對在封閉時使用真空及相對較低模封閉速率的本方法所模製的部件與無真空且相對較快速模封閉速率所製成的部件進行目視比較。相較於瑕疵率為6.3%，使用本方法製成之二十(20)片部件(對應於140個部件)具有三(3)個瑕疵部件(瑕疵率為2.1%)。

實施例2

形成凝膠座墊。選擇界定單一座墊之金屬模以用於Desma機器。該座墊為16"長，13"寬，及1/4"厚，且包含約190個莢形突起。在壓機上安裝0.004"厚之TPU片(諸如Deerfield Urethane PS3110)之後，將該TPU拉伸越過該模頂部，且在加熱器下以430℉加熱14秒。然後將凝膠前驅物分配於該TPU片上。然後將安定化層置放於該凝膠前驅物頂部。

開始該模蓋封閉循環，其對該凝膠前驅物施加壓力，因此該凝膠前驅物開始在該模中橫向展佈。當凝膠前驅物到達該模邊緣時，在該TPU片底側施加真空以將其牽引入該模穴內，此係在模封閉循環開始之後約六(6)秒開始。完整模蓋封閉循環為約十(10)秒。之後，如上述使該部件固化。

實施例3

形成發泡之泡體護肘。選用界定4個護肘之金屬模以用於Desma旋轉模製機，且栓於各模製台的支撐板。該護肘為8.5"長，6"寬，及0.25"厚，且包含約11個莢形突起。在安裝該模基座之後，將0.004"厚之TPU片(諸如Deerfield Urethane PS3110)拉伸越過該第一模製台之模基座頂部，且加熱至約205℉。

在材料混合及分配系統中，在子系統A及B中循環聚胺基甲酸酯泡體(Poron XRD，得自Rogers Corporation)之組分，然後將閥M及N開啟，使多元醇與異氰酸酯得以與來自經壓縮氣體源之經壓縮的氮一起流入混合室730。該材料組分係機械性混合在一起且與經壓縮的氮混合以形成密度在14-18 lb/ft³範圍內之多孔狀發泡之泡體材料調配物。

將該模基座從該模製機向上移動直到其配置在該材料混合及分配系統700的分配頭740下方(位置「Y」)為止。將閥B及C開啟，然後從分配頭740將預定量之該發泡之泡體調配物分配至該TPU片上。然後將閥B及C關閉，且將閥A開啟，使發泡之泡體調配物可被導至廢料處或導至再循環。

然後將該模基座向後朝該模製機移入初始位置(「X」)，然後將安定化層置於該發泡之泡體前驅物頂部上。開始該模蓋封閉循環，其對該發泡之泡體施加壓力，因此該凝膠前驅物開始在該模中橫向展佈。當該TPU與安定化片之間的間距的體積約略等於該等模穴之體積(即，當該等片之間的間距為約1/8英吋時)，對該TPU片底側施加真空以將其與該發泡之泡體前驅物一起牽引入該模穴內。完整模蓋封閉循環為約四十(40)秒。之後，如上述使該等部件固化。在該Desma機器各模製台重複該程序，如此提供機械發泡之泡體部件的連續壓縮模製。

本揭示之系統及方法可包含以下優點之至少一或多者：1)以擠出以外之連續程序模製機械性發泡之泡體部件的能力；2)因瑕疵減少而改良部件品質；3)可模製莢形突起或柱之片且將之包裹或褶疊在立體物品周圍以提供緩衝；4)相對於橫斷面增加之部件厚度；5)控制在模上之聚合物前驅物流對該模部件提供先前之模不可能有的能力，特別是機械性發泡泡體；及6)從凝膠或機械發泡之泡體及其他材料模製緩衝材料之厚柱或莢形突起的能力。

本申請案全文中，應暸解本文之「第一」、「第二」等用辭不表示任何順序或重要性，而是用以區分元件，而本文之「一」等用辭不表示數量之限制，而是表示存在至少一個所指之項目。同樣地，應暸解除非另外注明，否則本文所使用之「底」及「頂」等用辭僅為描述便利而使用，且不侷限於任何位置或空間定向。此外，與數量連接使用的修飾語「約」包括所述之值，且具有內文所指定之意(例如包括特定數量測量相關之誤差度)。

使用標準命名法描述化合物。例如，未被所指示基團取代的任何位置係理解為其價係被所指示之鍵或氫原子所填滿。兩個字母或符號之間的破折號("-")係用以表示取代基的附著點。例如，-CHO係經由羰基之碳附接。除非本文另外界定，否則本文之所有百分比為重量百分比(「wt%」)。此外，本文所揭示之所有範圍為包括性且可組合(例如，「至高達約25重量百分比(wt%)之範圍，以約5 wt%至約20 wt%為佳，且約10 wt%至約15 wt%更佳」係包括端點及該等範圍之所有中間值，例如，「約5 wt%至約25 wt%，約5 wt%至約15 wt%」等)。符號「+/-10%」意指所指定量測可為所陳述值的減10%之量至加10%之量。

最後，除非另外界定，否則本文所使用之之技術及科學術語與熟悉本揭示所屬的技術之人士一般所暸解的意義相同。

雖然已參考範例具體實例說明本揭示，但熟悉本技術之人士會暸解在不違背本揭示範圍情況下可進行各種改變且等效物之組份可被取代。此外，在不違背本揭示基本範圍的情況下，已做出許多修改以適應本揭示教示之特定狀態或材料。因此，希望本揭示不局限於已揭示欲為進行本揭示之最佳模式的特定具體實例，而是本揭示包括在附錄主張權項範圍之內的所有實例。

500．．．模製系統

600．．．模製機

602．．．模製台

604．．．基座板

606．．．蓋板

608a,b．．．滑件

X/Y．．．位置

700．．．材料混合及分配系統

A/B．．．子系統

730．．．混合室

740．．．分配頭

5．．．模

10．．．模基座

10a．．．模蓋

12．．．上表面

14．．．下表面

16/16a．．．凹陷區

18．．．模單元

18a．．．小室

18b．．．底部

18c．．．側壁

19．．．模製產物

20．．．墊片

21．．．柱

22．．．墊片開口

23．．．墊片凹陷

24．．．對齊導件

Q．．．周圍

R．．．圓角邊緣

26‧‧‧阻障層

28‧‧‧前驅物

29‧‧‧聚合物

29a‧‧‧相對較薄區

30‧‧‧安定化層

P1/P2/P3/P4‧‧‧位置

D1/D2‧‧‧深度

T1/T2‧‧‧厚度

32‧‧‧片

800‧‧‧控制器

在與附圖結合審視時，可從本揭示之非限制性具體實例的以下詳細描述更明白本揭示之優點、新穎特徵及用途，該等附圖為示意圖示且彼等無意為按比例繪製。該等圖式中，在各圖式中所繪示的每一相同或實質類似組件通常係以單一數字或符號表示。為求清晰，並未在每一圖式中標示出每一組件，亦未在顯示對於讓熟悉本技術之人士理解本揭示而言並非必要的圖示之本揭示每一具體實例中標示出每一組件。該等圖式中：

圖1為本揭示模製系統之放大部分透視圖，其顯示一模製台及在靠近模製機主體之第一位置「X」的可移動模支撐裝配件；

圖2為圖1之模製系統的放大部分透視圖，其顯示在遠離該模製機主體之第二位置「Y」之可移動模支撐系統，其定位在材料混合及分配系統之分配頭下方；

圖3為圖1之模製系統的放大部分透視圖，其顯示返回該第一位置之可移動模支撐系統，且其中該上下板係處於閉合位置；

圖4為形成該模製系統一部分之材料混合及分配系統的示意圖；

圖5為可用於本揭示之方法中的範例模基座之俯視圖，該模基座係構成模製兩個(2)矩形條；

圖6為圖5所示之模基座通過線6-6的橫斷面示意圖，其以橫斷面顯示此二條之模；

圖7為具有圓角邊緣「R」之模基座及模蓋一部分之橫斷面示意圖，其顯示阻障層施加於該模基座，及安定化層施加於該模蓋；

圖8為圖7所示之模的橫斷面示意圖，其顯示前驅物施加於該阻障層，及初始模封閉；

圖9為圖8所示之模的橫斷面示意圖，其顯示進一步模封閉及在該模基座及模蓋之間的前驅物之進程；

圖10為圖9所示之模的橫斷面示意圖，其顯示該阻障層及前驅物被牽引入該模穴內，且未產生氣泡或凹穴；

圖11為圖10所示之模的橫斷面示意圖，其顯示該阻障層被牽引成與該模穴接觸，及該前驅物與該阻障層接觸，且不存在氣泡；

圖12顯示封閉之後的模及前驅物之聚合作用；

圖13顯示在從該模移出且沿著假想線模切之前的含有該互連條之片的一部分之橫斷面側視圖；

圖14顯示圖13所示之條在模切以移除使該等條互連之材料部分之後的橫斷面側視圖；

圖15為圖14所示之條的一部分之放大圖，其顯示該條之邊緣部分；

圖16為圖15所示之條的俯視透視圖；

圖17為該模基座及該模蓋二者的模表面上包含模穴之模部分的橫斷面圖，該模用於模製具有非平面對置表面之物件；及

圖18為顯示用於模製本揭示產物之一範例順序的流程圖。

Claims (17)

1. 一種模製方法，其包括：提供一包含彼此分開之模蓋及模基座之模，該模基座及該模蓋各包含一配合表面，該模基座包含模穴；在該模蓋的該配合表面上配置安定化層；在該模基座上分配第一部分之聚合性前驅物；將該模蓋以第一速率且為時預定時間量從第一選定位置移動至第二選定位置；將該模蓋以異於該第一速率的第二速率且為時預定時間量從該第二選定位置移動至第三選定位置；及使該前驅物在封閉的該模中聚合以形成經聚合材料；其中，該等連續的模移動步驟實質上減少該模之角落上的紊流，藉此實質上減少或消除該經聚合材料中目視瑕疵之形成。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在該第三選定位置將該模封閉。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其另外包括在分配該聚合性前驅物之前在該模基座之配合表面上配置阻障層。
4. 如申請專利範圍第3項之方法，其另外包括在該模基座上配置該阻障層之前加熱該阻障層。
5. 如申請專利範圍第3項之方法，其另外包括經由該模穴抽真空以將該阻障層吸入該模穴內。
6. 如申請專利範圍第3項之方法，其另外包括在分配 該前驅物之後經由該模穴抽真空以將該阻障層及該前驅物吸入該模穴內，該阻障層及該前驅物之間實質上無瑕疵(defect)。
7. 如申請專利範圍第4項之方法，其另外包括經由該模穴抽真空以將該阻障層及該前驅物朝該模穴吸入同時移動該模蓋。
8. 如申請專利範圍第5項之方法，在該模基座上配置該阻障層之前加熱該阻障層。
9. 如申請專利範圍第1項之方法，其另外包括在該前驅物及該安定化層之間配置黏著劑材料。
10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該經聚合材料為硬度為約30蕭氏硬度000至約75蕭氏硬度00之聚胺基甲酸酯凝膠。
11. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該經聚合材料為聚胺基甲酸酯發泡之泡體。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該阻障層包含厚度為約0.004"之熱塑性彈性(TPE)材料。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該TPE包含選自以下所組成之群組的活性劑：銀、妥奈泰(tolnaftate)、十一烯酸、烯丙基胺類、氯、銅、碳酸氫鈉、巰氧吡啶鈉(sodium omadine)、巰氧吡啶鋅(zinc omadine)、唑類及包含前述至少一者之組合。
14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該TPE係選自包含熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)、聚矽氧及包含前述至 少一者之組合之群組。
15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該模蓋包含模穴。
16. 一種藉由申請專利範圍第1項之方法形成之緩衝構件。
17. 一種使用申請專利範圍第16項之緩衝構件的方法，其包括從該緩衝構件人工移除該安定化層及將該緩衝構件黏附於一表面。