[发明专利]交联聚合物之注射模制

说明书

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。

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62/519,961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，在所述研究中在一段时间内量测零件重量。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。

判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判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。