[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)非金屬可自加熱模具的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380078747.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105473301A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·謝;L·馬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B29C33/02
• 分類號(hào): B29C33/02;B29C45/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制備非金屬模具的方法；并且更具體而言，本發(fā)明涉及一種制 備當(dāng)所述模具被用于制造可熱固化復(fù)合部件時(shí)提供高表面溫度均勻性的非金屬模具的 方法。本發(fā)明可(例如)在用于生產(chǎn)制造風(fēng)力轉(zhuǎn)子葉片、機(jī)車部件、游艇船體、飛機(jī)機(jī) 翼板等的工藝中使用。

背景技術(shù)

迄今為止，兩種類型的模具(一種模具由金屬制成而另一種模具由非金屬材料制成) 已經(jīng)在用于生產(chǎn)纖維增強(qiáng)的復(fù)合部件如風(fēng)力轉(zhuǎn)子葉片或機(jī)車部件的灌注/注射模制工藝 中使用。因?yàn)榻饘倌＞叩妮^高熱導(dǎo)率，由如鋼、鋁、銅等金屬或金屬合金制成的模具提 供了優(yōu)良的表面溫度均勻性，然而金屬模具重并且因此難以操作；并且大且復(fù)雜形狀的 金屬模具對(duì)制造成本高。

另一方面，非金屬模具如纖維增強(qiáng)的復(fù)合模具輕得多且可以較低成本更快制得，尤 其對(duì)于較大且復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。然而，非金屬模具通常在模具表面上具有大的溫度偏差 (例如±平均值的±10％)。模具溫度越高，在整個(gè)模具表面上可出現(xiàn)的偏差越大，因?yàn)?例 如)(1)利用具有不均勻且各向異性的層合結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂類復(fù)合材料，以及(2)由在加 熱層中的加熱絲產(chǎn)生的不均勻熱。大溫度偏差通常(1)導(dǎo)致在模具表面處的“熱點(diǎn)(例 如平均值的+10％)/冷點(diǎn)(例如平均值的-10％)”，(2)產(chǎn)生大的樹(shù)脂黏度變化，以及 (3)影響樹(shù)脂流動(dòng)，其可導(dǎo)致在成品部件中干點(diǎn)形成。此外，封閉在模具中的熱固性材 料的不均勻加熱可導(dǎo)致成品部件的非正常固化以及導(dǎo)致成品部件的不當(dāng)變形。可以在用 于生產(chǎn)不含上述缺點(diǎn)的纖維增強(qiáng)復(fù)合部件的灌注/注射模制工藝中使用的模具在本領(lǐng)域 中是有利的。

美國(guó)專利第5,260,014號(hào)公開(kāi)一種制備適合用于在塑料制品的注射模制、結(jié)構(gòu)泡沫 模制、低壓注射模制以及氣體-輔助注射模制中的注射模具的方法。注射模具包含在模具 外表面上的電沉積薄金屬層，以及在金屬層內(nèi)表面上澆鑄的用于支撐金屬層的剛性熱固 性塑料材料。將熱傳遞元件澆鑄在塑料材料內(nèi)并且與金屬層相鄰定位，以為金屬層和塑 料材料傳遞熱量。美國(guó)專利第5,260,014號(hào)還公開(kāi)薄金屬層為鎳，塑料材料為環(huán)氧樹(shù)脂， 并且熱傳遞元件為金屬片和熱傳遞管。以下特征存在于在以上專利所描述的模具中：(1) 金屬層電沉積在模具板料上；(2)金屬層沉積在完成模具的表面上；(3)金屬層襯底材 料通過(guò)澆鑄形成；以及(4)加熱元件為點(diǎn)區(qū)域型的。具有以上特征的模具不可適用于 制備大面積曲面的模具如風(fēng)力轉(zhuǎn)子槳葉；并且電沉積工藝并不是具有成本效益的方案， 因?yàn)樗龉に囃ǔ０▽⒉考](méi)到保存涂層浴或溶液的容器或器皿中，以及施加直流 電。

美國(guó)專利第4,120,930號(hào)公開(kāi)用于成形待模制材料的模具，其中所述模具通過(guò)澆鑄 由松散材料(如波特蘭水泥、炭、石墨)或可澆注陶瓷材料等構(gòu)成的第一模具基底部分 形成以限定模腔；并且隨后用第一金屬層涂覆模腔。隨后，由如鎢、鈦、硼、硅和鋁的 碳化物、氮化物和氧化物的材料構(gòu)成的第二硬質(zhì)表面層沉積在金屬第一層的表面上。現(xiàn) 有技術(shù)的模具-成型方法包括通過(guò)澆鑄形成模具襯底材料，并且金屬層是經(jīng)由利用現(xiàn)有技 術(shù)中的噴涂、電解或無(wú)電沉積的涂覆來(lái)沉積的。類似于美國(guó)專利第5,260,014號(hào)的工藝， 現(xiàn)有技術(shù)的涂覆技術(shù)可不適用于制備較大模具來(lái)以合理的成本實(shí)現(xiàn)所希望的厚度公差。

JP62257819A公開(kāi)一種用于制備注射模具的方法。JP62257819A公開(kāi)一種用于澆鑄 纖維增強(qiáng)材料(FRP)的澆鑄裝置，所述澆鑄裝置由陽(yáng)模和陰模構(gòu)成。陰模部件包括具 有金屬覆蓋層和管道的塑膠件，加熱介質(zhì)流經(jīng)管道，并且金屬覆蓋層和管道包括加熱介 質(zhì)確保在模具表面處的均勻溫度分布。在JP62257819A中所描述的模具-制備方法有以 下缺點(diǎn)：(1)所用的金屬層在模具表面鋪設(shè)，這可導(dǎo)致由于化學(xué)侵蝕和過(guò)早地磨損不當(dāng) 的快速熱損失以及金屬層的提早退化；(2)加熱介質(zhì)僅列出包括設(shè)計(jì)、操作和維護(hù)復(fù)雜 性的流體加熱；以及(3)金屬層并不適于帶孔產(chǎn)品。