CN103313831B - 使用易形成立体表面图案的模具制造聚合物成型材料的方法和用于具有该立体表面图案的家用电器的成型材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造能够易于形成立体表面形状并且使变形最小化的聚合物成型材料的方法。制造聚合物成型材料的方法包括：(a)制备在其上形成用于将成型材料的表面形状传递给待形成的表面的立体图案的下模具的步骤；(b)将垫圈连接至下模具的成型表面的边缘的步骤；(c)将包括原材料注入口的上模具连接至下模具的垫圈的步骤；(d)通过上模具的原材料注入部件将聚合物成型材料的原材料注入至下模具的成型表面上的步骤；(e)对原材料进行热固化并且将立体图案转移至下模具的成型表面的步骤；以及(f)通过热处理，对在步骤(e)中未反应的原材料再次进行热固化的步骤。

Description

使用易形成立体表面图案的模具制造聚合物成型材料的方法和用于具 有该立体表面图案的家用电器的成型材料
技术领域
本发明涉及用于制造用作家用电器或家具外部材料的聚合物成型材料的技术，具体地，涉及一种使用即使当立体图案相对较厚时也易于形成立体表面图案的模具来制造聚合物成型材料的方法，以及用于具有立体表面图案的家用电器的成型材料。
背景技术
聚合物成型材料通常用作家用电器或者家具的外部材料。
目前，适用于家用电器或者家具的外部材料的各种设计通常具有平面形状。
近来，已做出各种尝试以实现用立体表面形状来代替这样的平面形状。
可以通过用于制造聚合物成型材料的挤压成型或者注塑成型来形成立体表面图案。
在这些方法中，由于聚合物成型材料的强度，挤压成型具有仅能够形成相对较薄的立体图案的问题。
注塑成型能够形成相对较厚的立体图案。然而，由于模具变型或者脱模，难于通过注塑成型形成大尺寸制品。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面是提供一种用于制造能够易于形成立体表面图案、防止模具变形并且易于脱模的聚合物成型材料的方法。
本发明的另一个方面是提供一种用于家用电器或者家具的外部材料，该材料表面具有通过前述方法形成的立体图案。
本发明的再一个方面是提供一种用于家用电器的薄式板状成型材料，该材料表面具有立体图案以装饰家用电器外表面。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种制造聚合物成型材料的方法，包括：(a)制备具有成型表面的下模具，所述成型表面由用于将表面形状传递给成型材料的立体图案形成；(b)将垫圈连接至下模具的成型表面的边缘；(c)将包括原材料注入口的上模具连接至下模具的垫圈；(d)通过上模具的原材料注入口将用于聚合物成型材料的原材料注入至下模具的成型表面上；(e)当对原材料进行热固化时，转移下模具的成型表面的立体图案；以及(f)通过热处理，对在步骤(e)中未反应的原材料再次进行热固化。
根据本发明的另一个方面，一种制造聚合物成型材料的方法，包括：(a)制备具有成型表面的下模具，所述成型表面由用于将表面形状传递给成型材料的立体图案形成；(b)将垫圈连接至下模具的成型表面的边缘；(c)将用于聚合物成型材料的原材料注入至下模具的成型表面上；(d)将上模具连接至下模具的垫圈；(e)当对原材料进行热固化时，转移下模具的成型表面的立体图案；以及(f)通过热处理，对在步骤(e)中未反应的原材料再次进行热固化。
根据本发明的再一个方面，一种制造聚合物成型材料的方法，包括：(a)制备具有成型表面的模具，所述成型表面由用于将表面形状传递给成型材料的立体图案形成；(b)将垫圈连接至模具的成型表面的边缘；(c)将用于聚合物成型材料的原材料注入至模具的成型表面上；以及(d)当对原材料进行热固化时，转移模具的成型表面的立体图案。
仍根据本发明的另一个方面，提供一种用于家用电器或者家具的外部材料，其中当通过热、光、电子束辐射固化的树脂合成物在由立体图案形成的模具的成型表面上固化时，立体图案转移至已固化材料，从而能够使立体图案形成在已固化材料表面上。
仍根据本发明的另一个方面，提供一种用于装饰家用电器外表面的成型材料，其具有2mm至7mm的厚度并且包括连接至家用电器外表面的具有立体图案的立体表面和平的后表面。
有益效果
根据本发明，当原材料在模具中固化时，制造聚合物成型材料的方法能够将形成于模具的成型表面上的立体图案转移至已固化材料，从而易于将立体图案传递给所制造的聚合物成型材料的表面。
另外，根据本发明，制造聚合物成型材料的方法使用金属等制成的模具，从而能够将立体图案精确地形成在聚合物成型材料表面上，同时易于脱模。
进一步，根据本发明，制造聚合物成型材料的方法通过将由玻璃等制成的框架单元连接至模具的外部来防止模具变形。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的制造聚合物成型材料的方法的示意性流程图。
图2是适用于本发明的下模具的一个实例的截面图。
图3是适用于本发明的下模具的主视图。
图4是适用于本发明的下模具的另一个实例的截面图。
图5示出了适用于本发明的下模具和上模具的一个实例。
图6示出了适用于本发明的下模具和上模具的另一个实例。
图7是根据本发明另一个实施例的制造聚合物成型材料的方法的示意性流程图。
图8是根据本发明再一个实施例的制造聚合物成型材料的方法的示意性流程图。
具体实施方式
通过结合附图对下述实施例的详细描述，本发明的上述的和其它的方面、特征和优点将变得显而易见。应当注意，本发明不限于以下实施例并且能够以不同方式体现，并且对本领域技术人员而言，提供实施例是为了完全公开本发明和对本发明的全面理解。本发明的范围仅通过权利要求限定。贯穿于说明书相同的部件由相同的附图标记来表示。
下面，将参照附图对根据本发明实施例的一种使用易于形成立体表面图案的模具制造聚合物成型材料的方法和用于具有立体表面图案的家用电器的成型材料进行详细描述。
图1是根据本发明一个实施例的制造聚合物成型材料的方法的示意性流程图。
参照图1，制造聚合物成型材料的方法包括：制备下模具(S110)，连接垫圈(S120)，连接上模具(S130)，注入原材料(S140)，固化/转移立体图案(S150)，以及热处理(S160)。
在操作S110中，制备具有成型表面的下模具，所述成型表面由用于将表面形状传递给成型材料的立体图案形成。
图2和图3示出了适用于本发明的下模具的一个实例，其中图2是截面图，图3是主视图。
下模具210可以由易于在其成型表面215上形成立体图案的金属(metal)、聚四氟乙烯(Teflon)或者橡胶等制成。进一步地，下模具可以由在耐蚀性和强度方面具有卓越性能的不锈钢制成。
如图3(a)和图3(b)所示，形成于下模具210的成型表面215上的立体图案可以形成为具有与制品的所需尺寸相应的各个区域。
在此，由于上述材料易于弯曲，因此当单独使用这些材料时，该模具会变形。
为了防止此问题，如图3所示，可以将由玻璃蜂窝板或者金属蜂窝(metalhoneycomb)板制成的框架单元310连接至下模具210的外表面。由玻璃等制成的框架单元310不易弯曲，从而抑制了下模具210的变形。
在下模具210的成型表面215上的立体图案可以通过诸如数字控制(numericalcontrol，NC)处理、化学刻蚀和冲压等不同方法形成。
在下模具210的成型表面215上的立体图案确定在聚合物成型材料上的立体图案的厚度。从而，如果立体图案在下模具210的成型表面215上具有1mm以上的厚度，则立体图案还可以形成为在聚合物成型材料的表面上具有1mm以上的厚度。
下模具210的成型表面215可以涂有大约2μm厚度的脱模剂以易于脱模。
下面，在连接垫圈的操作S120中，将垫圈连接至下模具的成型表面的边缘。
垫圈220(见图2)不仅具有密封效果，而且确定成型材料的厚度。垫圈可以由硅树脂和橡胶等构成。
然后，在连接上模具的操作S130中，将形成有原材料注入口的上模具连接至下模具的垫圈。
在此，上模具的成型表面可以是平的或者具有立体图案。
首先，如图5所示，上模具410的成型表面可以是平的。在这种情况下，由于成型表面必须平滑，因此上模具410优选地由玻璃或者金属形成，更优选地，可以由玻璃形成。由于上模具410具有平的成型表面，因此聚合物成型材料成型后在其一个表面上具有立体图案。由于具有立体图案的表面的背面是平的，因此易于执行用于后续表面处理的涂覆和用于传递设计效果的印制等。
而且，如图6所示，上模具410可以包括形成有图案的成型表面415，所述图案与形成于下模具210的成型表面215上的立体图案相对。也就是说，上模具410的成型表面415可以具有与下模具210的成型表面215上的突出部分对应的凹进部分。另一方面，上模具410的成型表面415可以具有与下模具210的成型表面215的凹进部分相对应的突出部分。
当固化聚合物成型材料时，下模具210和上模具410(它们的成型表面具有彼此相对的立体图案)的结构可以提供均匀的收缩量。因此，在聚合物成型材料的制造中，能够确保在聚合物成型材料上的立体表面图案的均匀厚度，同时防止在聚合物成型材料的表面上或者内侧生成孔隙(void)。
上模具和下模具可以由具有3mm～20mm的厚度的材料制成。如果上模具和下模具具有小于3mm的厚度，则模具可能易于弯曲。另一方面，如果上模具和下模具具有大于20mm的厚度，则难于操作模具。
下面，在注入原材料操作S140中，通过上模具的原材料注入口将用于聚合物成型材料的原材料注入至下模具的成型表面上。原材料注入口可以为穿过上模具的孔状或者狭缝状。
可以在大约25℃注入原材料。
在此，原材料可以包括热固化树脂合成物。
在此，树脂合成物的实例可以包括丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene and styrene，ABS)树脂、聚氨酯树脂、烯烃树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂(melamine resins)和不饱和聚酯树脂等。可以单独使用这些树脂或者使用这些树脂中的两种以上的组合物。并且，树脂合成物可以进一步包括氢氧化铝(ATH)填充剂等。
根据聚合物成型材料的颜色和物理性质等，可以以不同方式选取树脂合成物。
例如，当聚合物成型材料透明时，原材料可以是主要含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)的树脂合成物。当聚合物成型材料是白色时，原材料可以是主要含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)和氢氧化铝(ATH)的树脂合成物。
在此，树脂合成物可以具有300cPs至500cPs范围的粘度。在此范围内，易于注入树脂合成物。如果树脂合成物具有低于300cPs的粘度，则需要很长时间来使树脂合成物固化并且聚合物成型材料密度不足。如果树脂合成物具有高于500cPs的粘度，则树脂合成物难于注入。
原材料可以进一步包括珍珠(pearl)、颜料和碎片(chips)等以传递设计效果等。
下面，在固化/转移立体图案的操作S150中，为了固化已注入下模具的成型表面的原材料，对原材料进行加热。此时，将下模具的成型表面上的立体图案转移至已固化的原材料。
在该操作中，可以使用具有50～90℃的温度的温水来固化原材料。如果温水的温度低于50℃，则热固化不充分。另一方面，如果温水的温度高于90℃，则在固化期间能够生成气泡。
下面，在热处理的操作(S160)中，对在通过热处理固化/转移立体图案的操作中未反应的原材料再次进行固化。
也就是说，在操作S160中，对在固化期间未反应的单体等再进行固化以使得聚合物成型材料完全固化。
由于执行该操作以对在固化时未反应的单体等再次进行固化，因此可以使用具有高于固化温度的温度(即高于100℃，大约100℃至200℃)的蒸汽执行该操作。
用于操作S150和操作S160的时间可以根据原材料而变化。例如，如果在透明聚合物成型材料的制造中，将主要含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)的树脂合成物用作原材料，则需要大约3小时进行固化并且需要大约2小时进行热处理。另一方面，如果在白色聚合物成型材料的制造中，将主要含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)和氢氧化铝(ATH)的树脂合成物用作原材料，则需要大约1～2小时进行固化并且需要大约30分钟至1小时进行热处理。
热处理后，聚合物成型材料自上模具和下模具排出。
然后，可以执行如下的后续过程：诸如用于去除聚合物成型材料表面杂质的清洁、使用聚硅氮烷(polysilizane)进行用于表面保护的喷涂、用于传递设计效果的丝网印制和剪切等。
图7是根据本发明另一个实施例的制造聚合物成型材料的方法的示意性流程图。
参照图7，制造聚合物成型材料的方法包括：制备下模具(S510)，连接垫圈(S520)，注入原材料(S530)，连接上模具(S540)，固化/转移立体图案(S550)，以及热处理(S560)。
在操作S510中，制备在其成型表面上形成有用于将表面形状传递给成型材料的立体图案的下模具。在连接垫圈操作S520中，将垫圈连接至下模具的成型表面的边缘。
然后，在注入原材料的操作S530中，将用于聚合物成型材料的原材料注入至下模具的成型表面上。接下来，在连接上模具的操作S540中，将上模具连接至下模具的垫圈。
下面，在固化/转移立体图案操作S550中，当对注入的原材料进行热固化时，将形成于下模具的成型表面上的立体图案进行转移。在热处理的操作S560中，通过热处理，对在固化期间未反应的单体等再次进行固化。
参照图7，首先将原材料注入至下模具的成型表面，然后将上模具连接于下模具。在这种情况下，上模具不需要单独的原材料注入口。
如图1所示，为了防止引入杂质和控制原材料的注入量，将上模具和下模具相互连接后注入原材料是较有利的。另一方面，根据原材料注入的便利性，将原材料注入至下模具的成型表面上后将上模具连接至下模具是较有利的。
在图1和图7所示的实例中，将聚合物成型材料描述为通过热固化来制造。
然而，聚合物成型材料的制造方法不限于图1和图7所示的实例，并且多种固化方法可以用于聚合物成型材料的制造。
图8是根据本发明再一个实施例的制造聚合物成型材料的方法的示意性流程图。
参照图8，制造聚合物成型材料的方法包括：制备模具(S610)，连接垫圈(S620)，注入原材料(S630)，以及固化/转移立体图案(S640)。
在操作S610中，制备在其成型表面上形成有用于将表面形状传递给成型材料的立体图案的模具。
下面，在连接垫圈的操作S620中，将垫圈连接至模具的成型表面的边缘。
然后，在注入原材料的操作S630中，将用于聚合物成型材料的原材料注入至模具的成型表面上。在此，原材料可以包括通过热、光或者电子束辐射来固化的树脂合成物。
下面，在固化/转移立体图案的操作S640中，当固化注入的原材料时，将形成于模具的成型表面上的立体图案转移至已固化材料。
在此，可根据原材料使用不同的固化方法。
例如，在使用热固化树脂合成物作为原材料的情况下，可以使用热固化。另一方面，在使用紫外光(UV)固化树脂合成物作为原材料的情况下，可以使用紫外光(UV)固化。
根据本发明制造的聚合物成型材料可以被用作诸如冰箱和空调等的家用电器的外部材料或者家具的外部材料。
在此，用于家用电器或者家具的外部材料由树脂合成物制成，该树脂合成物通过热、光或者电子束辐射在具有形成于成型表面上的立体图案的模具的成型表面上固化。将模具的成型表面上的立体图案转移至已固化材料，从而在已固化材料上形成立体图案。
根据原材料，外部材料可以是透明的或者白色的。
具体地，形成于成型材料的表面上的立体图案可以具有1mm以上的厚度。如上所述，这可以通过制备由易于形成图案的金属制成的模具和通过对模具的成型表面应用NC处理在模具上形成1mm厚度的立体图案来完成。
特别地，具有立体图案的成型材料易于应用于家用电器。
成型材料可以装饰家用电器的外表面。成型材料可以具有2mm至7mm的厚度。如果成型材料薄于2mm，则立体图案具有极低的厚度。如果成型材料厚于7mm，则在效果没有任何改善的情况下增加了成本。
成型材料的一个表面是具有立体图案的立体表面。成型材料的另一表面是平的并且连接至家用电器的外表面。
如上所述，可以通过在其成型表面上具有立体图案的模具中固化树脂合成物来制造成型材料。进一步地，成型材料可以是亚克力人造大理石。
尽管已描述了一些实施例，但本领域技术人员应当理解，这些实施例仅供说明之用，并且在不背离本发明范围的情况下可以做出各种修正、改变、修改和等效实施例。因此，本发明的范围和本质应该仅由权利要求和其等效物来限定。

Claims (23)

1.一种制造用于家用电器或者家具的聚合物成型材料的方法，包括：
(a)制备具有成型表面的下模具，所述成型表面形成有用于将表面形状传递给成型材料的、具有1mm以上厚度的立体图案；
(b)将垫圈连接至所述下模具的所述成型表面的边缘；
(c)将包括原材料注入口的上模具连接至所述下模具的所述垫圈；
(d)通过所述上模具的所述原材料注入口将用于所述聚合物成型材料的原材料注入至所述下模具的所述成型表面上；
(e)当对所述原材料进行热固化时，转移所述下模具的成型表面的、具有1mm以上厚度的立体图案；以及
(f)通过热处理，对在步骤(e)中未反应的所述原材料再次进行热固化。
2.一种制造用于家用电器或者家具的聚合物成型材料的方法，包括：
(a)制备具有成型表面的下模具，所述成型表面形成有用于将表面形状传递给成型材料的、具有1mm以上厚度的立体图案；
(b)将垫圈连接至所述下模具的所述成型表面的边缘；
(c)将用于所述聚合物成型材料的原材料注入至所述下模具的所述成型表面上；
(d)将上模具连接至所述下模具的所述垫圈；
(e)当对所述原材料进行热固化时，转移所述下模具的所述成型表面的、具有1mm以上厚度的立体图案；以及
(f)通过热处理，对在步骤(e)中未反应的所述原材料再次进行热固化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述下模具的所述成型表面的立体图案由选自数字控制(NC)处理、化学刻蚀和冲压中的至少一种形成。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述原材料包括热固化树脂合成物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述树脂合成物具有300cPs至500cPs的粘度。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述原材料包括选自珍珠、颜料和碎片中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有50℃至90℃的温度的温水来执行步骤(e)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有100℃以上的温度的蒸汽来执行步骤(f)。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述下模具的所述成型表面涂有脱模剂。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述下模具包括选自金属、聚四氟乙烯和橡胶中的至少一种材料。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将由玻璃蜂窝板或金属蜂窝板制成的框架单元连接至所述下模具的外表面。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述上模具由玻璃或者金属制成。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述上模具包括平的成型表面。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述上模具包括形成有图案的成型表面，所述图案与形成于所述下模具的所述成型表面上的立体图案相对。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述上模具和所述下模具由具有3mm至20mm的厚度的金属制成。
16.一种制造用于家用电器或者家具的聚合物成型材料的方法，包括：
(a)制备具有成型表面的模具，所述成型表面形成有用于将表面形状传递给成型材料的、具有1mm以上厚度的立体图案；
(b)将垫圈连接至所述模具的所述成型表面的边缘；
(c)将用于聚合物成型材料的原材料注入至所述模具的所述成型表面上；以及
(d)当对所述原材料进行热固化时，转移所述模具的所述成型表面的、具有1mm以上厚度的立体图案。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述模具的所述成型表面的立体图案由选自数字控制(NC)处理、化学刻蚀和冲压中的至少一种形成。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述原材料包括通过热、光、电子束辐射固化的树脂合成物。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述树脂合成物具有300cPs至500cPs的粘度。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述原材料包括选自珍珠、颜料和碎片中的至少一种。
21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述模具的所述成型表面涂有脱模剂。
22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述模具包括选自金属、聚四氟乙烯和橡胶中的至少一种。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，将由玻璃蜂窝板或者金属蜂窝板制成的框架单元连接至所述模具的外表面。
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