CN100506570C - 制造模型的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造无粘合线无缝模型的方法。该方法包括以下步骤：提供具有暴露外表面的底层结构，将模型用浆以连续层的形式涂覆在底层结构上，使涂覆的模型用浆硬化，然后机械加工所述模型用浆的硬化层得到期望的外形。模型用浆是一种低密度硬化组合物，其由包含微球的触变性环氧树脂或聚氨酯制成。

Description

制造模型的方法
本发明涉及一种使用可硬化的模型用浆制造模型的方法和使用该方法制造的模型。
在运输工业中(例如汽车、铁路和航天工业)，通常的惯例是生产大的在尺寸上精确的母型。工程师将这些模型用于最终产品的单个组成部分的概念设计。
已知的方法包括一种“结构单元”方法，其中将几块板粘合在一起以制造毛坯结构，然后进行机械加工形成期望的形状。然而，这种方法是劳动密集型的并需要精确的操作，从而导致高的成本，而且得到的模型在表面上具有粘合线，从美学观点来看这种外观不是所期望的。
因此工业上需要一种模型和制造模型的方法，其特征在于低的成本和光滑无粘合线的无缝表面。美国专利5,707,477和5,773,047描述了一种制造用于航天工业的预浸处理部件的方法，在航天工业中由合成环氧材料制备的柔性固体饼状物(patties)被手工涂覆到通过堆置铝蜂窝芯的连续层形成的构件上。然后将得到的整个结构加热以实现饼状物的硬化。然而，这种方法也是劳动密集型的，它包括进行手工操作将柔性固体饼状物涂覆到蜂窝芯上。该方法还需要加热整个结构以使涂覆的饼状物硬化。得到的模型还具有相对高的密度。
因此，仍然需要一种模型和制造模型的方法，其中模型的特征在于较低的生产成本，较低的重量和更加均匀的具有改善光滑度且没有粘合线的表面。容易手工切割和成型以及机械(车床或其它形式)可切割性是期望的特征。更为通常地还需要一种在应用领域中容易切割的光滑材料，其中木材或粘土可以用作成型材料，特别地其中需要一种质量更轻更容易涂漆的耐用表面。
根据本发明，提供一种制造模型的方法，该方法包括以下步骤：提供模型用浆给支架；使浆料硬化；并将硬化浆料机械加工成期望的或预定外形；其中该模型用浆是低密度触变性可硬化浆料，该浆料包括树脂组合物和占未硬化浆料体积的50％至80％的微球，该未硬化浆料的密度是0.4至0.9g/cm3。
优选地，树脂组合物是聚氨酯组合物，其包括有机多异氰酸酯组分；多元醇组分，该多元醇组分包含重量大于50％的高分子量多元醇和重量小于50％的低分子量多元醇，以及一定量的足够引发触变特性的化学触变剂。
或者，树脂组合物包括环氧树脂；一定量的足够引发触变特性的触变剂；和硬化剂，其包含至少一种聚乙烯亚胺和至少一种其它具有至少两个胺氢基团的胺，这两种胺的组合量足以实现环氧树脂的硬化。
使用混杂系统是非常重要的，例如使用与较慢的环氧树脂反应系统结合的快速反应组分[例如Michael加成]。已经发现这种组成在控制可硬化组合物中发生的反应过程中产生的热量方面非常有用，其中该组合物包括泡沫或微球的形式的高体积含量的空气。
已经令人惊奇地发现，在可硬化树脂中微球和低密度无机粒状填料的某些混合物会产生均匀的容易分配的组合物，该组合物可均匀地硬化而不产生裂缝和缺陷，使得形成的硬化材料可以容易地手工切割或机械加工形成最终模型。使用高体积含量的微球在硬化材料中得到最终的低密度。重要的是浆料可以在涂覆之后产生瞬时的触变性，从而控制流动。由于很容易发生滑挂，因此在涂覆时显示这种触变特征的低密度可流动浆料的制造是非常困难的。此外，通过使用高体积的微球得到低密度：这就提出一个重要的难题，即得到可机械分配的配方，以形成非常紧密精细光滑的表面而不在机械抽吸作用过程中损坏易碎的微球。然而，在本发明中解决了这个问题并且实际上，易于手工和机械切割的硬化材料达到了这样一种程度，即切割部分可以象丝带一样切除而没有大量的粉尘形成。
因此本发明提供了一种制造无粘合线的无缝模型的方法，其包括以下步骤：提供具有暴露外表面的底层结构，将模型用浆以连续层的形式涂覆在底层结构的外表面，使涂覆的模型用浆的连续层硬化，然后机械加工或手工切割所述模型用浆的硬化层得到期望的外形。这种方法称为使用“无缝模型用浆”(SMP)的“净尺寸铸造”。这种技术在商业上使用但是使用了浓稠的浆料。
本发明的特征在于使用的模型用浆是可机械分配的低密度可硬化混合物，其包括树脂组合物和微球与无机微粒的填充混合物，使得以得到的硬化浆料的体积计微球优选为50—70％。
根据本发明使用的小型支撑结构和制造这些结构的方法可以是本领域公知的，可以是与作为用于常规的平板模型的后撑制造的相同类型的结构。该结构可以用作型芯，可将模型用浆涂覆在该型芯上。制造支撑结构的材料的实例包括，但不限于，天然的木材或由例如聚苯乙烯、聚氨酯、或环氧树脂材料制成的低密度泡沫。一个这种低密度型芯的实例是Dow HD3000，密度是0.03的泡沫聚苯乙烯。
树脂混合物优选是低温可硬化热固树脂。
优选的环氧基可硬化模型用浆组合物包括(1)环氧树脂；(2)一定量的足够引发触变特性的触变剂；和(3)硬化剂，其包括(a)至少一种聚乙烯亚胺和(b)至少一种其它具有至少两个胺氢基团的胺，(a)和(b)的组合量足以实现环氧树脂的硬化。特别优选的系统包括环氧丙烯酸酯混杂系统，其具有以环氧树脂的量计含量为0至30％，优选地为10-15％的丙烯酸脂。
优选的，聚氨酯可硬化模型用浆组合物包括(1)有机多异氰酸组分；(2)多元醇组分，包括(a)以重量计大于50％的高分子量多元醇，和(b)以重量计小于50％的低分子量多元醇；(3)一定量的足够引发触变特性的化学触变剂。
本发明的触变性、可硬化浆料的优选密度是0.4至0.9g/cm3，优选地在0.4-0.6g/cm3之间。
优选地，使用高输出计量混合机械将模型用浆层以连续层的形式涂覆在支撑结构表面。该浆料的优选涂覆厚度为大约12.7m至大约38.1m(大约0.5至大约1.5英寸厚)，更优选的是大约19.05mm(0.75英寸)厚。然后使该浆料硬化。
根据常规手段在特定应用中可以实现可硬化树脂的硬化。通常，根据常规的实践允许该组合物在室温形成凝胶(凝固)或适度地加热以加快凝固。随后，在室温、在适当升高的温度或如果需要在更高的温度实现硬化，典型地，优选室温硬化。
硬化之后，可使用切割机将树脂层机械加工成最终外形。典型地，在机械加工中大约切除6.35mm(0.25英寸)的材料。可以在模型投入生产之前使用密封剂将表面密封。
可硬化树脂组合物可以是环氧树脂，且优选为低密度填充的环氧树脂。需要在其水平放置定位在垂直表面时具有好的不滑挂和抗流挂特征。典型地，需要在垂直表面上最小抗流挂厚度是25.4mm(1英寸)。通常当使用低密度填料降低硬化混合物的密度时，保持不滑挂性质的能力变得更加困难。已经发现当与化学触变活性结合时，例如在美国专利No.6,077,886中所描述的，由微球与无机微粒与树脂的某一比率形成的低密度，特别地和令人惊奇地，产生这些低密度和不滑挂特性的特征。
为了满足可接受的低密度硬化成型原料的全部要求，硬化组合物应该具有超过40℃的热挠曲温度(HDT)，优选地超过50℃，在—30℃至30℃的范围中热膨胀系数(CTE)小于80×10-6K-1(in/in/℃)，优选地小于60×10-6K-1(in/in/℃)。
例如在美国专利No.6,077,886中描述了优选的可硬化环氧树脂/硬化剂混合物，其包括(1)环氧树脂，(2)一定量的足够引发触变特性的触变剂，和(3)硬化剂，其包含(a)至少一种聚乙烯亚胺和(b)至少一种其它具有至少两个胺氢基团的胺，(3)(a)和(3)(b)的组合量足以实现环氧树脂的硬化。
环氧树脂(1)可以由一种或多种环氧树脂组成，该环氧树脂本身是液体，或者可以是一种或多种固体环氧树脂与一种或多种液体环氧树脂的液体混合物，或者可以是一种或多种溶解于稀释剂中的固体环氧树脂，其中稀释剂可以是例如在环氧树脂组合物中常规使用的任何稀释剂。该环氧树脂可以是多元醇例如1，4-丁二醇或1，3-丙二醇的多缩水甘油醚，或者优选地是多元酚的多缩水甘油醚，例如该多元酚是双(4-羟苯基)甲烷(双酚F)或2，2-二-(4-羟苯基)丙烷(双酚A)的双酚，或者是由甲醛和酚例如苯酚自己或甲酚制成的酚醛清漆，或者是两种或多种这样的多缩水甘油醚的混合物。特别地优选双酚A的多缩水甘油醚。环氧树脂，特别是其中包含有固体环氧树脂的环氧树脂，可以包含一种或多种环氧官能的稀释剂，通常是单环氧化合物或非环氧化合物的稀释剂，例如在可硬化环氧树脂组合物中常规使用的单环氧化物和非环氧化合物稀释剂。
在混杂环氧烯属组合物的情况下，该烯属化合物可以是丙烯酸类、苯乙烯类或者任何包含不饱和性的原料的单体，低聚物和聚合物。特别重要的原料是丙烯酸酯单体，特别是可从Sartomer公司获得的用于改良环氧树脂/胺系统的M硬化丙烯酸酯。这些烯属化合物通过Michael加成反应与胺组分反应。
在环氧树脂(1)中高含量的微球和烯属不饱和化合物的组合具有降低环氧树脂制剂的放热的优点。
触变剂(2)优选地是据信在很大程度上是依赖于粒间氢键来实现其触变作用的触变剂，特别是一种亲水的煅制硅石。用以引发触变特性的触变剂的量取决于特定环氧树脂和使用的特定触变剂的性质。这个量通常以环氧树脂(1)的重量计是从1至20％，优选地从3至15％。
聚乙烯亚胺(3)(a)的分子量(Mw)为从700至1,000,000或者更大，优选地从5000至750,000，特别是从25,000至750,000，尤其是大约750,000。这种聚乙烯亚胺可以是市售的，或者可以利用公知的方法由哌嗪制成。
聚乙烯亚胺的量通常选择成使得本发明的环氧树脂组合物在该组合物形成之后的期望时间中不流动。优选地，聚乙烯亚胺的量使得在该组合物形成之后至少60分钟不流动。在本发明的一个特定实施方案中，聚乙烯亚胺的量使得环氧树脂组合物在胶凝化之前不流动，这在一些情况中需要几个小时。对于给定时间具有不流动特性需要的聚乙烯亚胺的量可以容易地通过简单试验来确定。对于包含此处描述的尤其优选的组分(1)、(2)和(3)(b)的本发明的组合物，聚乙烯亚胺的量优选以每100重量份环氧树脂计为0.2至2重量份。
适合于用作胺硬化剂(3)(b)的胺的实例包括那些脂肪族的、环脂族的、芳香族的、芳香脂肪族的和杂环的对于环氧树脂硬化剂公知的胺，其包括：亚烷基二胺例如乙二胺，或1，4—丁二胺；多亚烷基多胺例如二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，四亚乙基五胺，二亚丙基三胺或三亚丙基四胺；多亚烷基多胺的N-羟烷基衍生物，例如N-(羟乙基)二亚乙基三胺或三亚乙基四胺的单-N-2-羟基丙基衍生物；聚亚氧烷基聚胺例如聚氧乙烯-和聚氧丙稀-二胺和三胺；N，N-二烷基亚烷基二胺例如N，N-二甲基丙烷-1，3-二胺或N，N-二乙基丙烷-1，3-二胺；具有附在环上的氨基或氨烷基基团的环脂族胺，例如3-氨甲基-3，5，5-三甲基环己胺(异佛尔酮二胺)；芳香族胺例如双(4-氨基苯)甲烷或双(4-氨基苯)砜；环氧树脂与前面描述的脂肪族的、环脂族的或芳香脂肪族的胺的端氨基加合物；N-氨烷基-哌嗪例如N-(2-氨乙基)哌嗪或N-(3-氨丙基)哌嗪；以及聚氨基酰胺，例如前面提到的多亚烷基多胺和例如聚合植物油酸的聚合不饱和脂肪酸的反应产物，该植物油酸例如是二聚的或三聚的亚油酸或蓖麻油酸；或者两种或多种这种胺的混合物。
通常优选脂肪族的和环脂族的胺硬化剂用作组合物的组分(3)(b)，其包括多亚烷基多胺的N—羟烷基衍生物，尤其是三亚乙基四胺的单—N—2—羟基丙基衍生物，和它们与多亚烷基多胺和聚合植物油酸的聚氨基酰胺反应产物的混合物，以及胺和包含环氧基的化合物的胺官能反应产物。(3)(b)的量优选地使得(3)(a)和(3)(b)一起提供大约0.75至1.25的氨基氢当量每环氧树脂(1)的1，2—环氧化物当量。
通过将预形成的(1)和(2)的混合物与预形成的(3)(a)和(3)(b)的混合物搅拌在一起，可以方便地形成环氧树脂组合物。触变剂也可以方便地在硬化剂混合物中存在。
可硬化树脂组合物可以是聚氨酯组合物。适宜的可硬化聚氨酯形成泡沫的混合物的例子包括但不限于，那些包括以下成分的混合物：(1)有机多异氰酸酯组分；(2)多元醇组分，其包含以重量计大于50％的高分子量多元醇和(b)以重量计小于50％的低分子量多元醇；以及(3)一定量的足够引发触变特性的化学触变剂。优选地，以重量计的低分子量多元醇(b)存在的量占组合的多元醇组分的总量的40％。在常温常压条件下多异氰酸酯和多元醇组分通常是液体，其中为了在混合和分配装置中确保最佳的产量，多异氰酸酯组分粘度为500-3000cps，多元醇组分粘度小于30,000cps。然而，如果使用适当的计量泵，这两个组分可以具有更大的粘度，例如最高60,000cps。
在本发明中有用的适宜的有机多异氰酸酯(1)包括任何通常在制造聚氨酯塑料中使用的那些：包括聚芳基异氰酸酯，该聚芳基异氰酸酯例如是多亚甲基多苯基异氰酸酯，4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯及其改性物，例如包含碳化二亚胺键，甲苯二异氰酸酯，苯基茚满(phenylindane)二异氰酸酯，脂肪族多异氰酸酯例如六亚甲基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯，及其混合物。聚4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯是优选的。
适宜的高分子量多元醇(2a)包括那些具有羟基数小于300的多元醇，优选地在100和300之间。特别适宜的是聚醚三醇，包括具有由至少两个碳原子组成的亚烷基单元的脂肪族亚烷基二醇聚合物。典型的实例是通过烯化氧例如环氧乙烷，环氧丙烷，环氧丁烷和四氢呋喃，和双-和多官能醇例如水，丙二醇，丙三醇，三羟甲基丙烷，己三醇，季戊四醇和蔗糖的聚合制备的。通常应用的材料分子量是500—7000，优选地在500—1700之间。典型的聚醚三醇可从Olin公司获得，其名称为POLY-O30-280。
低分子量多元醇(2b)包括那些具有羟基数至少300的多元醇，优选地在300和1000之间，更优选地在350和800之间。特别适宜的是胺基多元醇，通常其具有30至6000的当量重量，在25至60℃粘度为0.001至20PaS(1.0至20,000)厘泊。优选的是那些分子量在50—400之间的，更优选地在200和350之间。许多种类的芳香族和脂肪族聚胺可以构成胺基多元醇的部分，例如双胺和聚胺包括1，2-乙二胺，三乙醇胺，甲苯二胺，与上面提到的例如烯化氧反应。胺基三醇是优选的。典型的胺基多元醇可从Texaco公司获得，其名称为THSNOL SF265，和从BASF公司获得，其名称为PLURACOL355。
化学触变剂(3)将化学触变性赋予组分(1)和(2)的混合物，使得在将最终浆料涂覆到支撑结构的过程中获得充分的抗流挂，相信其是由在异氰酸酯和胺基之间的快速化学反应形成的加合物产生的。在混合、起泡并分配到底层结构上之后引发化学触变性是重要的，因为过早的化学触变性会在混合头中导致凝胶化。典型地这种化学触变剂的例子是脂肪族的、环脂族的、芳香族的、芳香脂肪族的和杂环胺，其包括但不限于，4，4’-亚甲基二苯胺，m-苯二胺，4，4’-亚甲基双(2-乙苯胺)，异佛尔酮二胺，尤其是二乙基甲苯二胺。需要用来引发触变特性的触变剂的量取决于使用的特定聚氨酯和特定触变剂的性质。该量通常以多异氰酸酯(1)的重量计是1至10％，优选地2至6％。
通过使多异氰酸酯与多元醇混合来制备聚氨酯体系。多元醇通常与微球和其它任何可选择的添加剂一起加入。通常利用了多异氰酸酯和多元醇的化学计量的量，由于使用大约2％的过量多元醇所以具有偏离化学计量的量的可能性。
根据本发明制备的无缝母型浆料包含相对均匀分布的微球或中空微球。该中空微球通常是中空的热塑塑料球体，其由以下组分组成：丙烯酸类树脂例如聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸改性苯乙烯，聚偏二氯乙烯，苯乙烯和异丁烯酸甲酯的共聚物等等；热塑性树脂，例如酚醛树脂，环氧树脂，脲醛树脂等等；或者中空的玻璃，硅石，陶瓷或空心微碳球，其质量非常轻，在复合铸塑泡沫中用作轻体填料。优选的是热塑性微球。适宜的微球的说明性实例包括但不限于，可从Akzo Noble公司获得的Expancel；可从Asia Pacific微球获得的酚醛微球和可从Yusht—Seiyaku公司获得的Matsumoto微球。这些微球优选具有大约5至大约250微米的直径。适宜在本发明中使用的微球或中空微球在本领域中是常规的，制造这些微球的技术也是公知的。这种微球可以容易地从商业上获得。微球有助于机械加工，得到降低的密度，并减小了热膨胀系数。为了更好地与树脂组合物相容可以适宜地对微球表面进行处理。
使用的微球的量足以制造均匀密度的产品，但是不能过多而导致搅拌困难，使得产生不均匀的产品。以体积计适宜的量在最终的构成中是大约50％至80％，优选地是大约50％至70％。可以方便地将微球添加到硬化剂组分中，或者添加到树脂组分中。
模型用浆还可以包括通常在特定应用中使用的少量促进剂和添加剂，例如稀释剂，填料(例如碳酸钙)，纤维，颜料，染料，阻燃剂，防泡沫剂，湿润剂和聚合物增韧剂。优选地，浆料还包括分子筛，其用作水分清除剂，对于本领域技术人员是公知的，这样的实例有具有开放网络结构的沸石。优选地，浆料还包括表面活性剂或防沫剂，例如硅酮表面活性剂，如Dabco DC197的表面活性剂，其可从Air Products得到，虽然其它产品可以在商业上获得并且这对本领域技术人员是公知的。此外已经发现添加硬脂酸钙可以改善硬化材料的机械加工性能，因此它的添加也是有益的。可以方便地将这些辅助材料添加到硬化剂组分中，或者添加到树脂组分中。
用于分配模型用浆的技术在本领域中是公知的，例如使用Tartler Nodopox机械。得到的硬化产品的体积密度是0.4至0.9g/cm3，优选地是0.4至0.6g/cm3。
方便地，用分开的容器装树脂和硬化剂组分。将低压施加在容器上以帮助泵送材料。优选地，泵从容器中将树脂和硬化剂输送给混合单元，在这里使树脂和硬化剂混合。在混合单元中停留的时间，机械搅拌的速度和连接到容器的软管的长度都会影响混合物的均匀性。
尤其优选的是在本发明中使用具有高微球含量的低粘性树脂混合物：优选的粘度范围为1000至10,000。树脂中的粘度过高将需要很高的压力泵送分配浆料，从而导致微球破碎/损坏，因此会得到不均匀硬化的材料。
可以相信优选的以体积计微球与树脂/触变剂的比率是50至70％，该比率表示得到可机械分配的低密度浆料的最佳方案，该浆料具有足够触变性氢键结合和颗粒间堆积的密度，从而可以避免滑挂，同时硬化浆料光滑并具有极好的机械和手工切割特性。
为了获得期望的形状，可以使用常规的工具(例如车床)或切割机进行机械切割，切割机可以是例如铣床，机械加工中心等等。使用计算机数字控制(CNC)机械是优选的。因此本发明适于母型、设计模型、扫描模型和原型工具的生产。
值得重视的是使用本发明的方法的总制造成本比使用木材或环氧树脂合成泡沫模块的常规方法更加经济。一个附加的和重要的优点是得到的模型表面是无缝的且没有粘合线。
另一个优点在于由于仅将一个薄层涂覆到底层结构表面上，因此极大地减少了在常规方法中使用的复合铸塑材料的量。由于复合铸塑材料本身是吸水的，因此经过一段时间它们的水分吸收会导致一些尺寸变化。然而，通过将使用的复合铸塑材料减到最少，因此能够减少由于水分吸收带来的尺寸变化。
除了上面提到的优点(即较低的更加均匀的密度，更好的机械加工性，更光滑的表面特征和更大的总体效率)，在本发明中使用的模型用浆具有低的线性收缩，并能够用于制造大的具有高公差的模型。最终产品具有良好的边缘强度，硬化剪切硬度，挠曲强度，热挠曲温度，耐压强度，以及低的热膨胀能力。
可以以各种方式实施本发明，下面参考附图通过实例描述一些实施方案，其中：
图1是显示了现有技术“构件块”的成型方法的示意性截面，其中将多块板粘合在一起然后在形状上进行改变；和
图2是根据本发明生产的无粘合线的无缝模型的示意性截面。
公知的如图1所示的现有技术成型方法包括尺寸小的支架11和一系列粘合在一起的(如，在13)板12以制造毛坯结构。然后使用切割工具14对其进行机械加工形成期望的形状。虽然最后的产品是精确的，但是在其表面上具有接合线15。
如图2所示的方法包括尺寸小的支撑结构21，其提供一个芯，模型用浆22涂覆在该芯上。支撑结构21可以由任何适宜的材料制成，该材料例如是木材，或合成材料，例如低密度的泡沫材料，如聚苯乙烯、聚氨酯或环氧树脂材料，但是在该例中它是由聚苯乙烯制成。模型用浆22是环氧树脂。
然后混合浆料22，并将其以大约25mm的厚度涂覆在支撑结构21上。然后使其硬化大约24小时，得到粗制产品。使用由CNC机械控制的切割机23使该粗制产品成形为最终外形。
现在参考随后的非限制性实例说明本发明。所有的份和百分比都是以重量计提供的，除非另外指出。
实施例1
本实施例指出了适宜的低密度环氧树脂模型用浆的制备。
在下面表1中记录的配方是通过将硬化剂组分注入Tartler Nodopox机械中制备的。第二个容器装环氧树脂组分。利用齿轮泵将硬化剂系统和环氧树脂组分输送给混合单元，同时给容器施加低压(3.512×103kg/m2至7.031kg/m2)(典型地施加在机械上的压力是5bar—15bar)，以利于材料的泵送。在混合单元中，利用动态混合器将原料均匀地分配。
以在15至50mm之间的厚度将浆料分配在底层结构上，并且典型地使其在室温下硬化至少10小时。利用计算机数字控制(CNC)机械使粗制产品成形为最终外形。对浆料的评价如下。在硬化之前通过以15至50mm的厚度将浆料水平地分配在垂直表面上测量浆料的抗流挂。要求的测量值是15到50mm，这种方法提供了可视地在不同的应用厚度下对流挂的评价。在25℃测量浆料的密度、热挠曲温度(HDT)。根据ASTMD792测量密度。
表1
配方1
硬化剂系统                      (以重量计的份)
胺加合物(基于IPDA)              63
非反应稀释剂                    15
触变剂(煅制氧化硅)              3
无机填料                        6
玻璃泡                          10
热塑塑料泡                      3
树脂组分
环氧树脂                        70
环氧树脂稀释剂                  10
触变剂(煅制氧化硅)              2
无机填料                        5
玻璃泡                          10
热塑塑料泡                      3
特性
抗流挂                       50mmOK
硬化密度                     0.56g/ml
在硬化浆料中Expancel的体积比  58％
实验结果表明了制备的浆料具有极高的性能特征。特别地，浆料具有极高的抗流挂和低密度。
实施例2—5(比较的)
除了使用在下面表2中记录的配方，按照实施例1的相同的一般步骤。
这样制备的浆料的特性显示，由于由对分配浆料的流挂的低或高的抗性所显示的低分配特性，这些配方用于无缝模型用浆的制备是差的。
表2
比较的配方(所有的份除非指出均以重量计)
 
(以重量计的份) 1)P36/DM50 2)LMQ070/071 3)LMQ070-1/071-2 4)EE237
树脂％液体基质 65 86.5 80.6 78.6
硬化剂
Expancel 2.1 5.03 3.8 3.57
551DE
QCEL5028 16 没有 7.0 9.16
滑石 10.5 没有 3.1 3.28
硬脂酸钙 2.1 4.10 3.0 1.90
添加剂 4.3 1.37 1.5 1.61
PEI触变剂 没有 有 有 有
IP232 没有 1.5 0.5 0.94
Aerosil 没有 1.5 0.5 0.94
特性
 
密度 0.55/0.44 0.48/0.45 0.50/0.50 0.47/0.50
稠度 干浆料 湿浆料 非常湿 干
触变性 没有 过高 不足 好
裂缝 没有 有>25mm (少) (非常少)
厚度 >50mm >50mm >50mm >50mm
肖氏硬度D(完全硬化) 45 37-38 40-42 38-41
实施例6
本实施例表示适宜的低密度聚氨酯模型用浆的制备。
下面表3中记录的配方以与实施例1中的相同的方式进行制备。这样制备的聚氨酯浆料的特性显示，虽然有很高的微球含量，该配方对于制备无缝成型PU浆料是适宜的，该浆料具有细密的胞状结构和0.6g/cm3的最终密度，以及良好的分配特性。而且，可以快速建立对已分配浆料的流挂的高抗性。抗流挂性象实施例1中一样测量。
多元醇(密度0.56)               ％
Triol Polyether多元醇MW～400   55
蓖麻油                         27
分子筛                         1
无机填料粒度～5μ                8.5
玻璃微球粒度～80μ               2.8
塑料微球粒度～40μ               3.5
色浆                           0.1
DETDA1.0至                     1.5
Aerosil                        1.0
防泡沫剂                       0.1
                           
                               100.00
异氰酸酯(密度0.65)
聚合的MDI NCO含量31，5％        87.00
涂覆塑料的微球                  12.5
液体有机触变剂               0.5
                           
Figure C02824719D00161
                            100.00
以重量计混合比：             100/73
特性
密度                         0.6gcc3
抗流挂                       50mm
实施例7和8
 
实验室参考； MC01-18-1 MC01-18-2
没有丙烯酸系 有丙烯酸系
说明
树脂
环氧树脂 65 65
环氧树脂稀释剂 10 4
颜料 2 2
丙烯酸酯混合物 7
ATH填料 13 13
煅制氧化硅 2 2
热塑塑料泡 4 4
硬化剂
胺加合物 65 65
非反应稀释剂 10 10
煅制氧化硅 1.5 1.5
促进剂 1
ATH填料 15 15
热塑塑料泡 4 4
硬度增加 肖氏D 30hrs 15 10
肖氏D 43hrs 30 28
峰值放热(℃) EPS容器大约300g 112 86
这个实施例说明了存在丙烯酸组分时有助于控制在硬化(放热)过程中产生的反应热。可以看出，含有丙烯酸的配方中的最高温度(86℃)比没有丙烯酸的配方的最高温度(112℃)低26度。

Claims (20)

1.一种制造模型的方法，该方法包括以下步骤：将模型用浆(22)涂覆在支架(21)上；使模型用浆(22)硬化；并将硬化模型用浆机械加工成期望的或预定外形；其中该模型用浆(22)是低密度触变性可硬化模型用浆，该模型用浆包括树脂组合物和微球，其特征在于：
所述微球以体积计占未硬化模型用浆的50至80％，和
该未硬化模型用浆的密度是0.4至0.9g/cm3。
2.如权利要求1所述的方法，其中模型用浆包含触变剂，该触变剂是氢键结合型触变剂，以模型用浆的重量计占0.2至4％，或者该触变剂是化学触变剂，以模型用浆的重量计占0.05至1.5％。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述模型用浆包含填料。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述树脂组合物包含：
环氧树脂；
一定量的足够引发触变特性的触变剂，和
硬化剂，其包含至少一种聚乙烯亚胺和至少一种其它具有至少两个胺氢基团的胺，这两种胺的组合量足以实现环氧树脂的硬化。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述聚乙烯亚胺的分子量从700至1,000,000，其以重量计占每100重量份环氧树脂的0.2至2份。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述其它胺是脂肪族胺。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述树脂组合物包括烯属不饱和组分，环氧树脂和硬化剂。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述烯属不饱和组分以重量计占1至20％。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述环氧树脂是多元醇或多元酚的聚缩水甘油醚。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述模型用浆还包括分子筛和/或表面活性剂和/或防泡剂。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述表面活性剂为硬脂酸钙。
12.一种低密度触变性可硬化模型用浆，其包括树脂组合物和微球，其特征在于：
以体积计所述微球占未硬化模型用浆的50至80％；和
未硬化模型用浆的密度是0.4至0.9g/cm3。
13.如权利要求12所述的模型用浆，其中所述模型用浆包含触变剂。
14.如权利要求13所述的模型用浆，其中所述触变剂是氢键结合型触变剂，以模型用浆的重量计占0.2至4％，或者其中所述触变剂是化学触变剂，以模型用浆的重量计占0.05至1.5％。
15.如权利要求12，13或14所述的模型用浆，其中所述模型用浆包含填料。
16.如权利要求12所述的模型用浆，其中所述树脂组合物包含：
环氧树脂；
一定量的足够引发触变特性的触变剂；和
硬化剂，其包含至少一种聚乙烯亚胺和至少一种其它具有至少两个胺氢基团的胺，这两种胺的组合量足以实现环氧树脂的硬化。
17.如权利要求16所述的模型用浆，其中所述聚乙烯亚胺的分子量为从700至1,000,000，其以重量计占每100重量份环氧树脂的0.2至2份。
18.如权利要求16所述的模型用浆，其中所述其它胺是脂肪族胺。
19.如权利要求12所述的模型用浆，其中所述树脂组合物包含：
烯属不饱和组分，
环氧树脂，和
硬化剂。
20.如权利要求19所述的模型用浆，其中所述树脂组合物还包含分子筛和/或表面活性剂和/或防泡剂。
21.如权利要求20所述的模型用浆，其中所述表面活性剂为硬脂酸钙。
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