制造耐高温模型或工具的方法技术

提供制造耐高温模型或工具的方法。基层组件用可固化糊料的中间粘结层形成，相同的可固化糊料用作顶涂层或密封材料。可固化糊料可通过机器从混合２个组合物的混合器进行分配。组合物可含有树脂、填料、化学触变剂、潜在硬化剂和其它的硬化剂。该方法提供了一种容易和具价格成本效益的制造模型或工具方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用可固化糊料(paste)，以及使用该方法制造的模型或工具。
技术介绍
在不同的工业中(例如，汽车、风能和宇航工业)，一般都要生产大型精密的标准模型和工具。工程师在最终产品的单个组成部件的概念设计中使用模型。工具用于形成最终的部件。模型或原型通常使用一次或两次，设计成主要用于得到物体的外部形状。工具或模具设计成提供物体外部形状的相反形状，以制造出物体本身，优选地可多次使用。因此对工具的要求比制造模型更严格。美国专利5942182描述了一种例如用于宇航工业的树脂传递模制(RTM，Resin transfer moulding)工艺，可用于宇航工业，其包括用单组分、室温稳定的环氧树脂组合物在模具中对纤维进行浸渍，环氧树脂组合物包括酚醛清漆树脂、环氧稀释剂、潜在固化剂，一般是三氯化硼胺合成物，在规定的温度以上固化。专利申请WO 02/20261描述了制造无缝模型的方法，包括涂敷机械生泡的复合泡沫材料，其作为模型糊料涂敷到基础结构的外表面，对糊料进行固化和加工。传统的制造工具的方法，以“传统工艺”在附图说明图1表示，其涉及用板或无缝模型糊料(SMP，Seamless Modelling Paste)制造模型，涂敷层压件到支撑结构上，层压件然后与模具分开，产生层压工具。该方法涉及多个不同步骤，时间长并需要预先进行母模制造。另一个已知的生产大型工具的方法涉及“积木”法，其中多块板粘合到一起，形成大致的结构，然后对其加工形成希望的形状。但该方法既需要很多劳动和时间又要精确的操作，导致价格很高，并且造成模型表面出现可见的粘结线，形成难以接受的外观，甚至造成最终部件的表面缺陷。美国专利5707477和5773047描述了一种制造模型或工具的方法，包括步骤制造带有铝顶板的基体；用适当粘结剂粘合连续的带孔蜂窝状铝芯板层直至希望的高度；加工蜂窝状铝芯板层至希望的最后形状所要求的公差，涂敷复合环氧层到已加工的铝芯表面，实现该操作是通过涂敷复合环氧团块(patty)到已加工表面，然后通过揉制团块使团块形成连续层并用适度的手压力使环氧团块“承坐”于芯巢中；使环氧层固化，加工到希望的最终形状，然后用环氧密封层密封该结构。该方法在图1中表示为”波音工艺”。但是，该方法也需要很多劳动和时间，因为该方法涉及堆叠和粘合蜂窝状芯和柔软实心团块的手工涂敷。该方法要求加热整个结构，以便固化涂敷的团块。所产生的模型也具有相对较高的密度。必须使用多种不同材料如泡沫粘结剂和手揉分散团块。使用多种材料可使得粘结剂粘合线到最终模制材料时出现问题。美国专利5859096提出了单种组分的环氧树脂工具材料制成的团块，提供了具有高Tg和低热膨胀系数CTE的固化的组合物。该组合物包括环氧树脂、环氧稀释剂、三氯化硼胺合成物和硅石或硅酸盐填料。该团块连接到一起并铺开形成覆盖基础结构的层，然后进行加热固化。因此，仍需要模型或工具、以及制造模型或工具的方法，其中模型或工具的特征是生产成本低、快速工艺和更均匀的具有更高平滑度且没有粘合线的表面。便于切割及机器(车床、数控机床CNC或其它机床)切削能力是所希望具有的品质。此外，对耐高温，尤其是高于120℃，优选地高于150℃的生产工具有不断增加的需要。这样的耐高温工具又能够生产高温可固化的和耐高温的合成物或层压件。这些合成物由于重量轻强度高又能广泛地应用于宇航工业、汽车、风能，民用建筑(如休闲设施，展览、电影和戏院模型)。这样的大模型将因具有阻燃性能而提供益处。专利技术概述提供一种制造耐高温模型和工具的方法。用可固化糊料的中间粘结层形成基层(substrate)组件，而且同样的可固化糊料可用作顶部涂层或密封层。可固化的糊料从混合2种组合物的混合器机械分配。该组合物可含有树脂、填料、化学触变剂、潜在(latent)硬化剂和其它的硬化剂。该方法可容易和具成本效益地制造模型或工具。可固化的糊料可定义为可固化的组合物或混合物，其不是像冰那样的固体，在室温(20℃或25℃)下也不是水那样的完全流体。糊料可通过例如喷嘴涂敷到平坦表面，并保持至少某些初始形状。根据本专利技术，提供了，包括步骤层叠和粘合支承层，涂敷糊料到支承层；以及使糊料固化；模型最后组装后，加工表面的固化糊料到希望或预定的形状；其中糊料是触变的可固化糊料，可承受大于120℃的温度。还提供了制造模型或工具的方法，包括(a)通过组装和用粘结糊料层粘接一基层到另一基层来制作基层组件，优选地制作出以多个粘结糊料中间层粘结的层叠基层组件；(b)选择性地加工基层组件；(c)以优选地由机器分配的连续可固化糊料层来覆盖基层组件的外表面；以及(d)优选地根据计算机设计，可选择地在固化后，加工到最终结构，其中步骤(c)的可固化糊料组合物与步骤(a)的粘结糊料层中的至少一个的组合物相同。还进一步提供了制造模型或工具的方法，包括下列连续的步骤混合2种组合物以形成可固化的糊料，优选地包括含有可固化环氧树脂的环氧组合物和含有潜在硬化剂或另外的硬化剂的硬化剂组合物；将糊料以连续层形式涂敷到基础结构的外表面，使连续糊料层固化，并将所述固化的糊料层加工成所希望的形状。还提供了一种组合物，包括(1)环氧树脂；(2)触变剂，其量足以引起触变性能；和(3)硬化剂系统，包括(a)至少一种聚乙烯亚胺，(b)至少一种具有至少2种胺基氢团的其它胺，以及(c)至少一种具有潜在反应(要求加热到完全反应)的其它环氧硬化剂，(a)、(b)和(c)结合的量足以实现环氧树脂固化。本专利技术详细描述本专利技术可提供2种组分形成的糊料，糊料可在机械分配器中进行处理，由此利用混合前特佳的储存稳定性。另一方面涉及可固化、机械可分配的组合物，其可在温和条件下快速固化，将各个基层粘结到一起，形成大的模型或工具。该组合物可用作粘结剂形成基层组件或形成基层组件的最终表面涂层。同一组合物优选地用作粘结剂，将基层粘结到一起，形成组件和组件外表面上的外涂层。同样的组合物能够形成最终表面涂层，其无缝覆盖整个模型或工具，可在行业铺位(trade shop)的条件下快速固化，能够机械加工至最终设计形状。最后，同样的组合物固化形成耐高温的材料，即因此提供能够在使用温度下(例如承受至少120℃的情况)抵抗变形/缠绕的模型或工具。根据本专利技术的方法和组合物可得到一种或多种下列优点用自动生产设备快速制造工具；一次涂敷可形成大厚度(例如可达4厘米)；低水平的放热；在涂敷和切割期间气味小；室温固化；高HDT，特别在后固化之后；高度的尺寸稳定性；该方法和组合物可用来生产工具，用于预浸料坯和高温层压工艺。树脂组合物优选地包括树脂系统；触变剂，其量足以引起触变性能；以及含有硬化剂的硬化剂系统。硬化剂系统优选地包括至少一种化学触变剂，其优选地是聚乙烯亚胺化合物。硬化剂优选地包括硬化剂和潜在(还可称作“半”潜在)硬化剂。潜在硬化剂优选地是要加热到室温以上进行固化的硬化剂。优选的潜在硬化剂是当承受至少50℃，更好是至少70℃，更好是至少80℃，最好是至少90℃的温度时使树脂固化的硬化剂。树脂组合物优选地可在室温下固化。令人惊奇地是，树脂组合物当存在潜在硬化剂时首先在室温下固化，而潜在硬化剂仅在较高温度下起作用，该组合物然后在高温下进行后固化。后固化优选地在至少130℃的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造模型或工具的方法，包括：　　　　（ａ）通过组装和用粘结糊料层粘接一基层到另一基层，制作基层组件，优选地制作出以若干粘结糊料中间层粘结的基层层叠组件；　　　　（ｂ）选择性地加工基层组件；　　　　（ｃ）以优选地由机器分配的连续可固化糊料层来覆盖基层组件的外表面；　　　　（ｄ）优选地根据计算机设计，可选择地在固化后，加工到最终结构，其中步骤（ｃ）的可固化糊料组合物与步骤（ａ）的粘结糊料层中的至少一个的组合物相同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克利弗，
申请(专利权)人：亨斯迈先进材料瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]