[發明專利]模具、其制造方法和用途

在審

• 申請號: 201680079641.8
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN108602211A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: I.赫佐格
• 申請（專利權）人: H2K礦物有限責任公司
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38;B29C33/52;B29C33/54;B29C33/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉維升;楊思捷

描述了用于由金屬或塑料產生纖維復合體或鑄件的模具，所述模具由顆粒狀模具基材和粘合劑制成，其中所述模具具有孔隙，所述孔隙填充有孔隙填充材料，所述粘合劑是水溶性的，并且所述孔隙填充材料通過溫度提高是可液化的并且相對于所述粘合劑而言是化學惰性的。此外，描述了所述模具的制造和用途。

下述發明涉及用于由塑料或金屬產生纖維復合體或鑄件的模具、其制造和其用途。特別地，本發明涉及用于在由塑料或金屬制成的纖維復合體或鑄件中產生空腔的型芯。

在多個技術產品中，使用由金屬、塑料或由纖維復合材料（包含塑料基質和嵌入在該基質中的纖維材料的復合材料）制成的部件，其在其內部具有空腔。此類部件的制造是困難的，特別是當該空腔應具有復雜幾何，例如微長、彎曲的形狀或具有背切的形狀，同時該空腔表面必須平滑且高品質時。一件式生產此類部件的可能方式是通過使用所謂的“喪失的模具”的澆鑄。在這種技術中，在上游步驟中生產模制件（所謂的“型芯”），其在尺寸和形狀上對應于要形成的空腔。將該型芯布置在由其它模制件構成的鑄造工具中，隨后在該鑄造工具中注入液體金屬、聚合物材料或液體聚合物前體。在制造纖維復合體時，將型芯在布置在澆鑄工具中前用纖維材料包覆。在澆鑄后，獲得由金屬或塑料制成的具有所需空腔的纖維復合體或鑄件，但是在該空腔中還插著型芯。隨后將其移除，這由于所提及的空腔復雜幾何所致而不能在不損壞型芯情況下進行。該型芯作為模制件“喪失”。

為了將型芯從復雜幾何的空腔移除，可以將其例如粉碎或轉變成液體或至少可流動的狀態。對此的前提條件是型芯的合適性質。

在所謂的可熔芯注塑，即塑料注塑的特別形式中，由低熔點金屬或低熔點合金制造型芯。將該型芯裝入澆鑄工具中并用塑料包覆注塑。在結束該步驟后，將所得鑄件連同其中包含的型芯轉移到加熱浴中，以使該型芯熔化。為此將加熱浴設定至稍高于所述低熔點金屬或低熔點合金熔點的溫度，以使得不損壞該注塑件。任選地，可以通過型芯金屬的感應加熱而縮短熔化時間。液體的型芯金屬聚積在加熱浴的底部并可用于制造新型芯。

但是，所需的低熔點金屬或合金是相對貴的。此外，金屬和合金僅有限地適用于具有低加工溫度的聚合物，例如聚丙烯和聚乙烯的處理。

由纖維復合材料制成的部件通常也通過使用充氣（aufblasbar）軟管制造，該管可以代替型芯布置在澆鑄工具中。其大多是可封閉的硅酮軟管，其在澆鑄操作過程中可從內部施以壓力。在結束澆鑄操作后，排出壓力并移除該軟管。在此使用的軟管基本上是可再利用的。但是，其在熱和機械方面僅有限地穩定，這在實踐中對其可再利用性造成極大限制。此外，其僅有限地適用于制造具有復雜幾何的空腔。

由金屬澆鑄已知，為了在鑄件中制造空腔而使用砂型芯。這種型芯可以在密封其表面（例如通過將收縮管套到該型芯上）的前提條件下甚至用于塑料澆鑄。其由包含粘合劑和作為顆粒狀模具基材的砂的模具材料混合物制造。該粘合劑將模具基材的顆粒連接在一起并因此提供型芯的結構完整性。該型芯必須可以承受住澆鑄操作過程中出現的熱和機械應力。在澆鑄后，通常將型芯借助振動粉碎。在使用水溶性粘合劑，例如基于硫酸鎂、水玻璃或基于聚磷酸鹽/酯和/或硼酸鹽/酯的粘合劑時，型芯在澆鑄操作后也可以用水從所得鑄件中脫離出來。

原則上，這種型芯也適合于處理具有低加工溫度的聚合物。但是，所述型芯經常缺乏所需的強度和甚至所需的儲存穩定性。水溶性粘合劑材料經常是吸濕的并因此在潮濕環境中儲存水，這可能明顯降低其粘合作用。

本發明的目的是提供用于由金屬或塑料產生纖維復合體或鑄件的模具，特別是用于在由金屬或塑料制成的纖維復合體或鑄件中產生空腔的型芯，其是可以廉價制造的并提供寬的應用譜。此外，該模具和型芯應具有高強度并同時具有高儲存穩定性。

通過具有權利要求1的特征的模具以及具有權利要求9的特征的用于制造該模具的方法實現該目的。本發明模具的優選實施方案示于從屬權利要求2至8中。根據權利要求9的方法的一個優選實施方案示于從屬權利要求10中。此外，具有權利要求11的特征的方法也包括在本發明中。該方法的優選實施方案存在于從屬權利要求12至15中。所有權利要求的條文由此通過引用并入本說明書的內容。