TWI730789B - 高分子成型模具、熱固性彈性體的製作方法及其熱固性彈性體 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種高分子成型模具，其係由一聚合物本體一體成型，聚合物本體內部具有複數相連通之澆道，且聚合物本體之表面穿設有一注料口，注料口連通於澆道，以使一熱固性澆注物經由注料口填充澆道而固化成型，並以破壞聚合物本體取出一熱固性彈性體，藉以熱固性彈性體具備優異物性及輕量化等特性。

Description

高分子成型模具、熱固性彈性體的製作方法及其熱固性彈性體

本發明係關於一種高分子成型技術，尤指一種高分子成型模具、熱固性彈性體的製作方法及其熱固性彈性體。

傳統高分子加工技術大多係將高分子原料填注於模具之模室，使高分子原料在模室中固化成型，最後開模取出特定形狀之高分子成品。

然而，習知模製技術受限於脫模方式，以致於限制模具型態而無法獲得複雜結構的高分子成品，進而無法優化高分子成品的結構特性。

隨著科技的發展，目前三維列印技術不受模具限制，能直接成型出傳統工藝技術難以獲得的各式複雜型態；但是，三維列印所需的線材主要為熱塑性材質，如熱塑性聚氨酯(TPU)及熱塑性彈性體(TPE)，造成三維列印所製成的高分子成品受限於熱塑性材質之特性，導致所述高分子成品之物性分布受到限制，而無法廣泛應用於各項工業領域。

為解決上述課題，本發明提供一種高分子成型模具、熱固性彈性體的製作方法及其熱固性彈性體，其藉由模具與成型體的物性差異，獲得具優良物性的熱固性彈性體。

為達到上述目的，本發明提供一種高分子成型模具，其係由一聚合物本體一體成型，聚合物本體內部具有複數相連通之澆道，且聚合物本體之表面穿設有一注料口，注料口連通於澆道，以使一熱固性澆注物經由注料口填充澆道而固化成型，並以破壞聚合物本體取出一熱固性彈性體。

在其中一項實施例中，澆道為立體網狀結構，且澆道之截面係呈連續凹凸狀。

在其中一項實施例中，澆道包括有一第一澆道、一第二澆道以及一第三澆道，第一澆道沿聚合物本體之X軸方向設置，第二澆道沿聚合物本體之Y軸方向設置，第三澆道沿聚合物本體之Z軸方向設置，以使第一澆道、第二澆道及第三澆道彼此垂直交錯。

在其中一項實施例中，注料口連接於第三澆道，且注料口之形狀及排列對應於第二澆道。

在其中一項實施例中，澆道包括一集流澆道以及一支流澆道，集流澆道圍成之截面呈圓狀，且集流澆道之內徑大於注料口之孔徑，連通澆道連接集流澆道及注料口。

本發明又一實施例提供一種熱固性彈性體的製作方法，依序包含製備模具步驟、澆注步驟、固化步驟以及脫模步驟。製備模具：透過三維列印一體製作出一聚合物本體，聚合物本體內部具有複數相連通之澆道，且聚合物本體之表面穿設有一連通澆道之注料口；澆注：將一熱固性澆注物由注料口澆注於聚合物本體之澆道；固化：使熱固性澆注物在澆道中固化形成一熱固性彈性體；脫模：破壞聚合物本體以取出熱固性彈性體。

在其中一項實施例中，在澆注步驟中，熱固性澆注物先在25℃至150℃進行預熱，使熱固性澆注物能澆注聚合物本體。

在其中一項實施例中，在脫模步驟中，係利用物理壓力、加熱熔融、溶劑溶解以及雷射燒除所組成之群組之方式分解及破壞聚合物本體。

在其中一項實施例中，在製備模具步驟中，聚合物本體之材質可為一熱塑性材料或一光固性材料，熱塑性材料可為聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯及聚乙烯醇所組成之群組，光固性材料可為光固化環氧樹脂或壓克利樹脂。

本發明另一實施例提供一種熱固性彈性體，其藉由前述熱固性彈性體的製作方法所獲得，熱固性彈性體具有複數相連通之孔道，且熱固性彈性體可為聚胺酯彈性體、不飽和聚酯、環氧樹脂及矽膠樹脂所組成之群組。

藉此，熱固性澆注物依聚合物本體之澆道分布形成複雜結構的熱固性彈性體，並藉由聚合物本體與熱固性彈性體的物性差異，即能破壞聚合物本體以取出熱固性彈性體，使熱固性彈性體具備優異物性及輕量化等特性，達到符合工業規範之效用。

再者，本發明製作方法係以構成熱固性彈性體的有效技術，並能預先調配熱固性澆注物的組成及比例，可使製得的熱固性彈性體具備優良耐候性、耐溶劑性及耐磨性等物性分布，達成廣泛應用於各式領域之目的。

請參閱圖1至圖8所示，本發明提供一種高分子成型模具以及熱固性彈性體的製作方法，其中，如圖1至圖6所示，係為本發明第一實施例；如圖7及圖8所示，係為本發明第二實施例。

請配合圖1至圖4所示，本發明第一實施例高分子成型模具，其係由一聚合物本體10一體成型，其中，聚合物本體10內部具有複數相連通之澆道11，且聚合物本體之表面穿設有一注料口12，注料口12連通於澆道11，以使一熱固性澆注物經由注料口12填充澆道11而固化成型，並以破壞聚合物本體10取出一熱固性彈性體100。如本文中所使用之術語「熱固性彈性體」或「熱固性澆注物」係指在製造期間可形成某一形狀但再進一步加熱後設定為永久剛性之任何材質，此係由於在加熱後發生無法藉由再加熱加以逆轉之廣泛交聯。

進一步說明，在第一實施例中，聚合物本體10之澆道11係為立體網狀結構，且澆道11之截面係呈連續凹凸狀，請配合圖1至圖4所示，澆道11包括有一第一澆道111、一第二澆道112以及一第三澆道113，第一澆道111係沿聚合物本體10之X軸方向間隔設置，第二澆道112係沿聚合物本體10之Y軸方向間隔設置，且第二澆道112垂直連結第一澆道111，第三澆道113係沿聚合物本體10之Z軸方向設置間隔設置，且第三澆道113垂直連結第一澆道111及第二澆道112，以使第一澆道111、第二澆道112及第三澆道113彼此縱橫交錯，而注料口12連接於第三澆道113，且注料口12之形狀及排列對應於第一澆道111，以使熱固性澆注物經由注料口12填充澆道11。

因此，當熱固性澆注物澆注於聚合物本體10之澆道11時，熱固性澆注物能依據澆道11之分布而形成複雜結構的熱固性彈性體100，使得熱固性彈性體100無法經由注料口12取出，僅能透過熱固性彈性體100與聚合物本體10的物性差異，以破壞聚合物本體10取出熱固性彈性體100。

請參見圖5及圖6所示，係為本發明熱固性彈性體100的製作方法，其包括有以下步驟：

製備模具S1：透過三維列印一體製作出前述的聚合物本體10，使聚合物本體10內部具有複數相連通之澆道11，且聚合物本體10之表面穿設有連通澆道11之注料口12，在一較佳實施例中，聚合物本體10之材質可為一熱塑性材料或一光固性材料，熱塑性材料可為聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯及聚乙烯醇所組成之群組，光固性材料可為光固化環氧樹脂或壓克利樹脂。

澆注S2：將熱固性澆注物由聚合物本體10之注料口12澆注於澆道11，本實施例熱固性澆注物係為聚氨脂彈性體原料，熱固性澆注物能依需求預先調配異氰酸酯端基、羥基、胺基之比例關係，再將調配後熱固性澆注物在25℃至150℃的環境進行預熱，使熱固性澆注物呈液態進行澆注聚合物本體10。

固化S3：使熱固性澆注物在澆道11中固化形成熱固性彈性體100，值得一提，熱固性澆注物可經放置冷卻或透過加熱交聯固化而形成熱固性彈性體100。

脫模S4：破壞聚合物本體10以取出熱固性彈性體100，由於熱固性彈性體100依澆道11之第一澆道111、第二澆道112及第三澆道113的交錯分布而成型，使得熱固性彈性體100無法直接從注料口取出，藉以脫模S4步驟係利用物理壓力、加熱熔融、溶劑溶解以及雷射燒除所組成之群組之方式分解及破壞聚合物本體10。

舉例說明，當聚合物本體10為光固性材料時，聚合物本體10之分子運動受到限制而不具彈性，使得聚合物本體10相較於熱固性彈性體100容易破裂；因此，將未脫模的聚合物本體10利用壓力機施予壓力，藉由聚合物本體10及熱固性彈性體100的物性差異，以破壞聚合物本體10而能取出熱固性彈性體100；或者，當聚合物本體10為熱塑性材料時，熱固性彈性體100相較於聚合物本體10具有無法經由再加熱加以逆轉的特性，藉以透過加熱熔化聚合物本體10而能直接取出熱固性彈性體100；又或者，聚合物本體10選用具水溶性的聚乙烯醇材質，將未脫模的聚合物本體10浸泡在水中，進而溶解聚合物本體10即能取出熱固性彈性體100。

藉此，本發明製作方法係以構成熱固性彈性體100的有效技術，且本實施例熱固性彈性體100具有複數交錯連通之孔道110，使熱固性彈性體100整體形成蜂巢結構並能應用於鞋材用品，提供強化結構及輕量化等特性。

值得一提，熱固性彈性體100可為聚胺酯彈性體、不飽和聚酯、環氧樹脂及矽膠樹脂所組成之群組，致使熱固性彈性體100具備優良耐候性、耐溶劑性及耐磨性，達成廣泛應用於各式工業領域之目的。

再請參見圖7及圖8所示，係為本發明之第二實施例，聚合物本體10’包含有前述澆道11’及注料口12’，在本實施例中，澆道11’包括一集流澆道111’以及一連通澆道112’，集流澆道111’圍成之截面呈圓形，且集流澆道111’之內徑大於注料口12’之孔徑，連通澆道112’連接於集流澆道111’及注料口12’，當熱固性澆注物澆注於聚合物本體10’時，熱固性澆注物能依據澆道11’之分布成型，並經由前述製作方法能獲得心臟模型之熱固性彈性體100’，且熱固性彈性體100’具有模擬新血管之孔道110’，以作為醫療教學之目的，進而提高模擬心臟結構的真實性。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

100:熱固性彈性體

100’:熱固性彈性體

110:孔道

110’:孔道

10:聚合物本體

10’:聚合物本體

11:澆道

11’:澆道

111:第一澆道

111’:集流澆道

112:第二澆道

112’:連通澆道

113:第三澆道

12:注料口

12’:注料口

S1:製備模具

S2:澆注

S3:固化

S4:脫模

圖1係為本發明第一實施例之立體示意圖。 圖2係圖1沿剖面線2-2所得的剖面示意圖。 圖3係圖1沿剖面線3-3所得的剖面示意圖。 圖4係圖1沿剖面線4-4所得的剖面示意圖。 圖5係為本發明實施例之步驟流程圖。 圖6係為本發明第一實施例所獲得熱固性彈性體之立體示意圖。 圖7係為本發明第二實施例之剖面示意圖。 圖8係為本發明第二實施例所獲得熱固性彈性體之立體示意圖。

10:聚合物本體

12:注料口

Claims (10)

1. 一種高分子成型模具，其係由一聚合物本體一體成型，該聚合物本體內部具有複數相連通之澆道，所述澆道為立體網狀結構，且該聚合物本體之表面穿設有一注料口，該注料口連通於所述澆道，以使一熱固性澆注物經由該注料口填充所述澆道而固化成型，並以破壞該聚合物本體取出一熱固性彈性體。
2. 如請求項1所述之高分子成型模具，其中，所述澆道之截面係呈連續凹凸狀。
3. 如請求項1所述之高分子成型模具，其中，所述澆道包括有一第一澆道、一第二澆道以及一第三澆道，該第一澆道係沿該聚合物本體之X軸方向設置，該第二澆道係沿該聚合物本體之Y軸方向設置，且該第二澆道垂直連結該第一澆道，該第三澆道係沿該聚合物本體之Z軸方向設置，且該第三澆道垂直連結該第一澆道及該第二澆道，以使該第一澆道、該第二澆道及該第三澆道彼此縱橫交錯。
4. 如請求項3所述之高分子成型模具，其中，該注料口連接於該第三澆道，且該注料口之形狀及排列對應於該第一澆道。
5. 如請求項1所述之高分子成型模具，其中，所述澆道包括一集流澆道以及一連通澆道，該集流澆道圍成之截面呈圓狀，且該集流澆道之內徑大於該注料口之孔徑，該連通澆道連接該集流澆道及該注料口。
6. 一種熱固性彈性體的製作方法，其包含下列步驟：製備模具：透過三維列印一體製作出一聚合物本體，該聚合物本體內部具有複數相連通之澆道，所述澆道為立體網狀結構，且該聚合物本體之表面穿設有一連通所述澆道之注料口；澆注：將一熱固性澆注物由該聚合物本體之注料口澆注於所述澆道； 固化：使該熱固性澆注物在所述澆道中固化形成一熱固性彈性體；以及脫模：破壞該聚合物本體以取出該熱固性彈性體。
7. 如請求項6所述之熱固性彈性體的製作方法，其中，在該澆注步驟中，該熱固性澆注物先在25℃至150℃進行預熱，使該熱固性澆注物能澆注該聚合物本體。
8. 如請求項6所述之熱固性彈性體的製作方法，其中，在該脫模步驟中，係利用物理壓力、加熱熔融、溶劑溶解以及雷射燒除所組成之群組之方式分解及破壞該聚合物本體。
9. 如請求項6所述之熱固性彈性體的製作方法，其中，在該製備模具步驟中，該聚合物本體之材質可為一熱塑性材料或一光固性材料，該熱塑性材料選自於由聚乳酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯、尼龍、聚對苯二甲酸乙二醇酯、熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、聚碳酸酯、聚丙烯及聚乙烯醇所組成之群組，該光固性材料可為光固化環氧樹脂或壓克利樹脂。
10. 一種熱固性彈性體，其藉由如請求項6所述之熱固性彈性體的製作方法所獲得，該熱固性彈性體具有複數相連通之孔道，且該熱固性彈性體選自於由聚胺酯彈性體、不飽和聚酯、環氧樹脂及矽膠樹脂所組成之群組。

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