TWI734353B - 可伸縮模具結構的發泡製程 - Google Patents

Abstract

一種可伸縮模具結構的發泡製程，其包含：一上蓋以及一底蓋，該上蓋蓋合於該底蓋並與該底蓋之一內凹部分間形成一容置空間；以及該上蓋與該底蓋間有一可伸縮結構，使該容置空間的範圍可調整；本發明透過可伸縮模具結構的設計，在發泡製程中可適當地依據發泡材料之需求，進行加壓或多次壓合，提高發泡材料間之壓縮密度與提升導熱性，亦可控制發泡成型之成型密度、厚度，並改善表面平整度，提高產品良率。

Description

可伸縮模具結構的發泡製程

一種模具，特別是一種發泡製程的過程中，透過可伸縮結構能適時給與發泡材料一次或多次加壓力量的一種可伸縮模具。

發泡珠粒早期主要應用於保麗龍(聚苯乙烯，Polystyrene,PS)等緩衝材或包材上，但近年來因著鞋材的新應用拓展，以及鞋業大廠的廣告行銷與宣傳後，發泡珠粒的材料、發泡成型技術又逐漸回歸到主流開發市場，受到許多廠商與開發業者的關注。

目前發泡珠粒的加工主要可分為兩大階段，第一是先將發泡材料形成一顆顆的發泡珠粒，第二則在將該些發泡珠粒引入最終成型體之模具中，藉由通入高壓水蒸汽的溫度與加壓力量，使發泡珠粒得以被壓縮並各發泡珠粒間結合為一成型體。

然而，前述製程需要發泡成型加工廠另外投資引入高壓水蒸氣的設備，不僅增加生產加工與設備成本，且該高壓水蒸汽設備除了使用在發泡珠粒的成型過程外，水蒸氣的最高溫度通常只可到達150℃，無法適用於其他需要高溫成型之發泡材料製程中，增添了發泡成型加工廠對於投資高壓水蒸氣設備的疑慮以及成本壓力。

為了解決目前發泡珠粒加工成型製程中需要額外使用高壓水蒸氣的設備，對於發泡成型加工廠可能造成的生產成本負擔問題，本發明提供一種可伸縮模具結構以及其發泡製程，在不需要引入高壓水蒸氣的設備即可達成發泡珠粒的加工成型外，本發明所提供的設備與製程亦可通用於其他發泡材料的製程中，不受限於加工成型溫度的限制，可減輕發泡成型加工廠的設備投資成本負擔，甚至可拓展其發泡成型產品的應用範疇。

本發明首先提供一種可伸縮模具結構，其包含：一上蓋以及一底蓋，該上蓋蓋合於該底蓋並與該底蓋之一內凹部分間形成一容置空間；以及該上蓋與該底蓋間有一可伸縮結構，使該容置空間的範圍可調整。

其中，該可伸縮結構為該上蓋之內或外表面周緣設有一上蓋螺紋面，該底蓋之內或外表面周緣設有與該上蓋螺紋面可對應結合之一底蓋螺紋面。

其中，該可伸縮結構為該上蓋設有可下壓與反彈之一可伸縮塊。

其中，該上蓋與該底蓋間包含一中蓋。

較佳地，該中蓋為複數塊。

其中，該底蓋內設有一冷卻裝置或一加熱裝置。

其中，該上蓋與該底蓋之材質為塑膠、矽膠、橡膠、金屬、玻璃或陶瓷。

其中，該可伸縮模具結構包含一輸入通道與一輸出通道。

進一步地，本發明對應前述可伸縮模具結構，提供其發泡製程，步驟包含：將一發泡材料加入一可伸縮模具結構的一容置空間中，該伸縮模具結構包含一上蓋與包含一內凹部分之一底蓋，該上蓋與該底蓋蓋合後使該可伸縮模具 結構形成一容置空間，該發泡材料容置於該容置空間中，且該上蓋與該底蓋間有一可伸縮結構，使該容置空間的範圍可調整；對該上蓋與該底蓋施與一加熱手段，過程中透過該可伸縮結構調整該容置空間的範圍；以及該加熱手段使該發泡材料成型為一成型體。

其中，該加熱手段包含電磁加熱、電熱管加熱、紅外線加熱、熱風加熱、高頻輻射加熱、熱油加熱、熱水加熱或火力加熱。

其中，該發泡材料加入該可伸縮模具結構中時為無發泡狀態、未完全發泡狀態或已發泡狀態。

其中，已發泡狀態之該發泡材料呈珠粒、板片、條狀或星形。

其中，該成形體包含連續發泡結構、非連續發泡結構或多種材料的複合結構。

其中，該發泡材料包含水份。

藉由上述說明可知，本發明的可伸縮模具結構以及其發泡製程具有的優勢如下：

1.本發明無需如同既有的發泡珠粒製程需要額外引入高壓水蒸氣設備，透過可伸縮模具結構的設計，在發泡製程中可適當地依據發泡材料之需求進行加壓，甚至可多次壓合，提高發泡材料間之壓縮密度與提升導熱性，亦可控制發泡成型之成型密度、厚度，並改善表面平整度，提高產品良率，且可為發泡成型加工廠省去添購高壓水蒸氣設備的成本。

2.本發明的可伸縮模具結構可搭配發泡製程的加熱手段選用模具材質，因此不受限於加熱源的溫度限制，可廣泛應用於各式發泡產品的成型與製作。

10:伸縮模具結構

11:上蓋

111:上蓋螺紋面

12:容置空間

13:底蓋

14:中蓋

141:中蓋組件

131:底蓋螺紋面

21:可伸縮塊

F:發泡材料

I:輸入通道

O:輸出通道

圖1為本發明可伸縮模具結構的第一較佳實施例示意圖。

圖2A~圖2C為本發明可伸縮模具結構設置輸送與輸出管道的較佳實施例示意圖。

圖3為本發明可伸縮模具結構的第二較佳實施例示意圖。

圖4為本發明可伸縮模具結構的第三較佳實施例示意圖。

圖5為本發明可伸縮模具結構的第四較佳實施例示意圖。

圖6為本發明可伸縮模具結構發泡製程的第一較佳實施例流程圖。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如下。

《可伸縮模具結構實施例1》

請參考圖1，本發明首先提供一種可伸縮模具結構10，其第一較佳實施例包含：一上蓋11以及一底蓋13，該上蓋11可蓋合於該底蓋13，並與該底蓋13之內凹部分間形成一容置空間12。

於本實施例中，為達到模具可伸縮之效果，該上蓋11底部較佳係外凸並蓋合於該底蓋13所包含的內凹部分，而形成該容置空間12，且該上蓋11之外表面周緣設有一上蓋螺紋面111，該底蓋13內表面周緣設有可與該上蓋螺紋面111對應結合之一底蓋螺紋面131。然而，前述該上蓋螺紋面111以及該底蓋螺紋面131不限定僅可設置於該上蓋11與該底蓋13的外表面或是內表面，而是僅需要於該上蓋11與該底蓋13間有可相互結合之對應螺紋表面即屬於本發明所涵蓋之範圍。

使用本實施例所提供具有對應螺紋表面的該上蓋11以及該底蓋13時，是先將該上蓋11與該底蓋13螺旋蓋合並形成該容置空間12，再將一發泡材料F，較佳是發泡珠粒的型態透過輸送與輸出管道(如圖2所示)引入該容置空間12中，並較佳的可同時將原本容置於該容置空間12中的空氣排除，過程中依據該發泡材料F之發泡成型需求，透過調整該上蓋11以及該底蓋13的螺旋蓋合程度，使該容置空間12的空間範圍增加或縮小，達到本發明所謂模具可伸縮之效果。

前述所謂的輸送與輸出管道，請參考圖2A~圖2C，其一較佳實施例可於該可伸縮模具結構10設有與外連通的一輸入通道I與一輸出通道O，該輸入通道I與該輸出通道O設置的位置與數量並不限定，本實施例是於該上蓋11上各設置一個該輸入通道I與該輸出通道O。該上蓋11與該底蓋13合模後，可通過該輸入通道I將該發泡材料F引入該容置空間12中，並同時透過該輸出通道O將原本該容置空間12中的空氣排除，具體實施上，該輸出通道O的通道口較佳設置有可避免引入的該發泡材料F排出的過篩裝置，例如過濾網等，避免引入的該發泡材料F連同空氣一起排出。另一方面，該輸出通道O的數量可以不限僅一個，可於該可伸縮模具結構10上設置多個孔洞或縫隙來排出氣體，使該發泡材料F能容置於該容置空間12中。

《可伸縮模具結構實施例2》

本發明的可伸縮模具結構10的第二較佳實施例基本與前述第一較佳實施例相同，包含該上蓋11以及該底蓋13，該上蓋11可蓋合於該底蓋13，並與該底蓋13之內凹部分間形成該容置空間12。

請參考圖3，第二較佳實施例中達到模具可伸縮效果的方式是於該上蓋11設有可下壓與反彈之一可伸縮塊21，透過外力施加壓力於該可伸縮塊21，即可造成該容置空間12的範圍增加或縮小的效果。

本實施例在使用時，是將該上蓋11與該底蓋13蓋合，再將該發泡材料F引入該容置空間12，過程中透過既有任意夾具將二者固定，並於發泡過程中施予該可伸縮塊21壓力，達到該容置空間12的範圍增加或縮小的效果。另一方面，本實施例的該上蓋11與該底蓋13蓋合後，並不限於僅可使用夾具固定的方式，也可以沿用前述第一較佳實施例的該上蓋螺紋面111與該底蓋螺紋面131來將二者固定，或是利用該上蓋11與該底蓋13間設計卡扣結構來固定，並以該可伸縮塊21調整該容置空間12的範圍。

《可伸縮模具結構實施例3》

請參考圖4，本發明的可伸縮模具結構10第三較佳實施例用於補充前述該第一較佳實施例的螺紋結構設計，有鑑於前述第一較佳實施例是採用該上蓋11與該底蓋13間相應的螺紋結構達到使該容置空間12範圍可調整的效果，然而這樣的螺紋設計會使得該上蓋11與該底蓋13要為圓形結構，才得以相互螺旋結合，但為了使本發明的可伸縮模具結構10可成型的產品外型不限定，進一步地可於該上蓋11與該底蓋13間設置一中蓋14，該中蓋14裝置於該底蓋13後不會與該上蓋11連動旋轉，因此可以成型為非圓形或其他非對稱結構，透過該上蓋11旋轉下壓的程度來頂抵該中蓋14與該底蓋13間所形成的該容置空間12範圍，達到調整該發泡材料F的受熱均勻性與成型效果。

另一方面，本發明的該底蓋13可以依據需求設有加熱或冷卻裝置(圖未示)，使得成型過程中可直接透過該加熱裝置加熱，或成型後的該發泡材料F得以透過該冷卻裝置冷卻定型。

《可伸縮模具結構實施例4》

請參考圖5，本發明的可伸縮模具結構10第四較佳實施例用於補充前述該第三較佳實施例的該中蓋14結構設計，該中蓋14於本實施例較佳是呈現複數塊可拼接成型的狀態，例如於其厚度方向可拆分成可拼接之兩該中蓋組 件141，此設計之目的主要包含可達到製程中調控該容置空間12的大小外，同時還可調控該可伸縮模具結構10的散熱性，也就是若製程中所引入的該發泡材料F需要較佳的散熱環境，可依據需求使用較少的該中蓋組件141，使該可伸縮模該具結構10的散熱性較佳，有助於加工過程中的加工性與成型性。

《可伸縮模具結構的發泡製程實施例1》

請參考圖6，其為本發明對應前述數個該可伸縮發泡模具結構10實施例所進一步提供之發泡製程，步驟包含：步驟1：將該伸縮模具結構10的該上蓋11與該底蓋13蓋合後，使該可伸縮模具結構10形成該容置空間12，該發泡材料F加入該可伸縮模具結構10的該容置空間12中，該上蓋11與該底蓋13間有一可伸縮結構，使該容置空間12的範圍可調整；步驟2：對該上蓋11與該底蓋11施與一加熱手段，過程中透過該可伸縮結構調整該容置空間12的範圍；以及步驟3：該加熱手段使該發泡材料F成型為一成型體。

前述之該加熱手段包含電磁加熱、電熱管加熱、紅外線加熱、熱風加熱、高頻輻射加熱、熱油加熱、熱水加熱或火力加熱。

《可伸縮模具結構材料》

對應前述該可伸縮模具結構10以及其發泡製程，本發明的該可伸縮模具結構10的材料，包含該上蓋11、該中蓋14(該中蓋組件141)以及該底蓋13，依據前述的該加熱手段的不同可選用包含但不限於塑膠、橡膠、矽膠、金屬、玻璃或陶瓷材料。舉例而言，若採用微波電磁之加熱手段，該上蓋11、該中蓋14的材質較佳是可使微波穿透之塑膠、橡膠、矽膠材質，該底蓋13則選擇金屬、玻璃或陶瓷。若考量到本發明可伸縮模具結構10的該上蓋11與該底蓋13於前述 可伸縮模具結構實施例1的合模旋轉性以及該發泡材料F的散熱導熱性，該中蓋14與該中蓋組件141可選用塑膠、玻璃或陶瓷等多塊式結構。

該可伸縮模具結構10的該上蓋11與該底蓋13可透過CNC加工成型、雷射加工成型、鑄造成型、沖壓成型、翻砂成型、翻模成型、快速成型、熱壓成型、射出成型或3D列印成型等加工方式製備。

《發泡材料》

該發泡材料F在引入該可伸縮模具結構10中基本可分為三種狀態，其一是加入該可伸縮模具結構10前無發泡過的狀態，其二則是進入該可伸縮模具結構10前未完全發泡或微發泡的狀態，其三則是進入該可伸縮模具結構10前已發泡的狀態。所謂無發泡過的狀態是指該發泡材料F在透過微波電磁發泡製程前的混練步驟並無發泡產生；而未完全發泡或則係該發泡材料F在透過微波電磁發泡製程前的混練步驟已有發泡產生，但發泡未完全(微發泡)，例如發泡劑未完全反應或添加兩種以上高低溫發泡劑，此種發泡材料F可以是小顆粒的微發泡體狀態呈現；而已發泡則係該發泡材料F在透過本發明所提供之發泡製程前已有發泡產生，例如以高壓流體為物理發泡劑，透過連續熔融壓出造粒/板材、高壓流體浸漬、溶解平衡、一次加熱發泡、二次加熱發泡、載壓處理等技術產生發泡材料F，例如較佳的可以是透過如超臨界流體發泡形成發泡珠粒，或是發泡熱塑性聚氨酯(E-TPU)，而型態較佳可為珠粒、板材、條狀、星型或其他不規則型態。

進一步地，該發泡材料F較佳可額外加入水，或含有水份，該水份可使該發泡材料F後續加熱時，在本發明的該可伸縮模具結構10中產生水蒸氣壓力，有助於加熱成型的效率與品質。

經過本發明發泡成型製程處理後的該成型體則可分為連續發泡結構、非連續發泡結構或甚至是多種材料的複合結構：所謂的連續發泡結構指由 無發泡過的該發泡材料F加入該可伸縮模具結構10中進行發泡，所得之該成型體之發泡泡體間結構連續；而所謂的非連續發泡結構則是指使用前述未完全發泡/微發泡以及已完全發泡的該發泡材料F，利用本發明所提供的發泡成型製程完成該成型體，使未完全發泡的該發泡材料F能再次發泡成型或已發泡的該發泡材料F相互黏合得到該成型體，但該成型體之各個發泡結構間主要是黏合結合的關係，並非連續性的發泡結構；而所謂多種材料的複合結構指引入多種不同的該發泡材料F，透過本發明的發泡製程得到具有多種材料複合的該成型體。

本發明使用該發泡材料所製成的該成型體可以是任意型態以及任意領域範疇，例如片材、板材或其他不規則形狀之包材、緩衝材或鞋材等，例如地墊、巧拼、盛裝容器、鞋中底或床墊等。特別針對地墊、巧拼等應用，透過前述多種材料的複合結構的材料選用，可以在該發泡材料F上表面加飾如布、木紋、石頭等仿地板樣態材料，增加該成型體的產品多樣性、美觀與品質。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明主張的權利範圍，凡其它未脫離本發明所揭示的精神所完成的等效改變或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。

10:伸縮模具結構

11:上蓋

111:上蓋螺紋面

12:容置空間

13:底蓋

Claims (8)

1. 一種可伸縮模具結構的發泡製程，其步驟包含：將一發泡材料加入一可伸縮模具結構的一容置空間中，該伸縮模具結構包含一上蓋與包含一內凹部分之一底蓋，該上蓋與該底蓋蓋合後使該可伸縮模具結構形成該容置空間，該發泡材料容置於該容置空間中，且該上蓋與該底蓋間有一可伸縮結構，使該容置空間的範圍可調整；對該上蓋與該底蓋施與一加熱手段，過程中透過該可伸縮結構調整該容置空間的範圍；以及該加熱手段使該發泡材料成型為一成型體。
2. 如申請專利範圍第1項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：該加熱手段包含電磁加熱、電熱管加熱、紅外線加熱、熱風加熱、高頻輻射加熱、熱油加熱、熱水加熱或火力加熱。
3. 如申請專利範圍第1項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：該發泡材料加入該可伸縮模具結構中時為無發泡狀態、未完全發泡狀態或已發泡狀態。
4. 如申請專利範圍第3項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：已發泡狀態之該發泡材料呈珠粒、板片、條狀或星形。
5. 如申請專利範圍第1項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：該成型體包含連續發泡結構、非連續發泡結構或多種材料的複合結構。
6. 如申請專利範圍第1、2或3項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：該發泡材料包含水份。
7. 如申請專利範圍第1項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：該可伸縮結構為該上蓋之內或外表面周緣設有一上蓋螺紋面，該底蓋之內或外表 面周緣設有與該上蓋螺紋面可對應結合之一底蓋螺紋面；以及該上蓋與該底蓋間包含一中蓋。
8. 如申請專利範圍第7項的可伸縮模具結構的發泡製程，其中：該中蓋裝置於該底蓋後不會與該上蓋旋轉。

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