CN104511992A - 一种高仿真柔性动物模型的制造技术 - Google Patents

Abstract

一种高仿真柔性动物模型的制造技术，其特征是：一种高仿真柔性动物模型的制造其外层表皮为弹性聚氨酯材料，内层为聚氨酯软泡填充层所组成，聚氨酯表皮层通过整体滚涂成型工艺及聚氨酯填充层通过旋转喷涂发泡成型工艺，可制备得表面光洁、无接缝、具有高仿真特性的动物模型。适用于高仿真柔性动物模型的制造，具有加工周期短、成本低、可多批次复制的特点；手感柔软、安全使用的特点，也可用于高仿真柔性植物模型等应用。

Description

一种高仿真柔性动物模型的制造技术

技术领域：

本发明涉及的是一种高仿真柔性动物模型的制造技术，属于文化、休闲、娱乐设施的制造领域。

背景技术：

一种高仿真柔性动物模型的制造技术，适用于娱乐设施中柔性动物模型的批量制作，具有手感舒适、表皮光滑、视觉感逼正的特点，特别适合于儿童的触摸及娱乐。

国内目前对该类仿真动物模型的制造工艺主要采用先对聚苯乙烯发泡层进行雕刻，然后再在聚苯乙烯发泡层表面喷涂一层1-3mm聚氨酯保护膜。

该制造工艺存在的主要问题是：

聚苯乙烯发泡层的雕刻，一般适用于大型模型造型雕刻，但在细部造型雕刻较难体现纹理构造，而且发泡层缺乏良好的软弹性，手感比较差。

在聚苯乙烯发泡层表面直接喷涂的柔性聚氨酯保护膜表面存在易流挂现象和表面麻点多等现象，无法制得光滑、纹理细腻的高仿真动物表面(皮)。

不采用模具，无法获得批量化的复制品。

本发明专利申请的一种高仿真柔性动物模型的制造技术，与原有工艺相比在制造工艺顺序上发生了变化，所用材料亦进行了改进，本专利制造技术在保持原有制品的柔弹性能之外，更具备了可批量复制性，动物表皮更光滑细腻更逼真的特点，再配上表面着色后，更具美观性和手感触摸性。

本发明专利的制造技术，经对国内相关专利的查阅和相关技术交流和文献报导的查阅，未发现有与本专利相似的制造技术公开报导。

发明内容：

本发明专利提供的是一种高仿真动物模型的制造技术，改变原有仿真动物模型的制造技术，使仿真动物模型更保真。

本制造工艺的特点是：先制表皮后填充柔性发泡层的工艺，使聚氨酯表皮更细腻美观，运用硅胶模具技术为仿真动物模型批量化制造在成型工艺上提供了技术保障。

本发明专利申请的制造技术与现有的制造工艺差异在于：先通过一个已获得的实体模型，复制一个二片或多片型的厚度3-10mm硅胶模表皮层，然后在硅胶模外用硬质固化材料组成一个二片或多片型的外模固定框架，固定框架可旋转。

高仿真柔性动物模型的制造过程，先将二片或多片型硅胶膜分别放在固定框架内然后将固定框架定位合模，放在旋转架上，通过注料口将装有喷涂管的混合枪管伸入模具内，喷涂料出料后，慢慢抽出，在模腔内留下设定的涂层用量，模框架在固定框架上缓慢旋转，结合涂料的凝胶时间，在硅胶模内表面形成一个高仿真动物表皮层，该涂层固化后，再在注料口内将装入有柔性聚氨酯发泡料的混合枪管，通过旋转喷涂的方式在模具内四周同时形成一个柔性发泡层，将原高仿真动物聚氨酯表皮层充满、填实，适当固化后脱除模框架，再去除硅胶模。

为了实现本发明专利提出的制造工艺，采取了如下的制备工艺和材料配合使用的实施方案。

实物取样：可以采用自行造型设计，亦可以是授权制样。

制备硅胶模：将设计稿通过泥塑雕刻或外来实样获得，在实样表面按二片或多片分膜划分制备，硅胶模分二片或多片膜，厚度3-10mm，两分片膜边缘设置定位点。

制备硅胶模支撑框架：在硅胶模外用硬质固化材料组成一个二片或多片型的外模的固定框架，固定框架可旋转，高仿真柔性动物模型制造时，先将二片或多片型硅胶膜分别放在固定框架内，然后将固定框架定位合模，放在旋转架上。

模具支架旋转：模具旋转支架采取水平放置，一端加装手动或机械转动机构进行慢速旋转，一般转速控制在3-10转/分钟。

模具中行走供料机构：在注料口将装有喷涂管的混合枪管伸入模具内，待喷涂料出料后，慢慢抽出，在模腔内留下设定的涂料用量，模框架在固定框架上缓慢旋转，结合涂料的凝胶时间，会在硅胶模内表面形成一个高仿真动物聚氨酯表皮层，该涂层适当固化后，停止旋转，再将喷涂发泡料的混合枪管伸入模具内一定深度，在喷涂出发泡料后慢慢后移抽出，待放气孔和注料口出现发泡料溢出后，将此两孔堵上，旋转凝胶固化一段时间。该涂层适当固化后，再在注料口内将装入有柔性聚氨酯发泡料的混合枪管通过旋转喷涂的方式，在模具内四周同时形成一个柔性发泡层，将原高仿真动物聚氨酯表皮层充满、填实。

柔性聚氨酯施工设备及材料：外层为柔性聚氨酯包覆层技术，采用柔性双组份聚氨酯喷涂料，用专用V_A∶V_B＝1∶1高压喷涂机进行喷涂，涂层厚度1.5-5mm，养护时间24小时；柔性聚氨酯包覆层材料的力学性能为：拉伸强度≥8MPa、硬度75-85邵A、伸长率≥450％、撕裂强度≥45N/mm。

发泡聚氨酯施工设备及材料：内层为高回弹聚氨酯发泡填充层，采用双组份聚氨酯弹性发泡体为原料，用专用V_A∶V_B＝1∶1高压喷涂机进行喷涂成型，在内芯层外面形成一层密度为100-300kg/m³、厚度为10-40mm的高回弹聚氨酯发泡填充层、养护固化4小时/25℃。

脱模及修整：适当固化0.5小时后脱除模框架，去除硅胶模，检查高仿真柔性动物模型制品的缺陷，并将制品表面的合模废边等清理干净。

缺陷修理：一旦出现塌陷泡，将该处聚氨酯表皮层开一个小孔，将修补填充发泡料充入填满，再将注料口用牌号为RPUA-H-07的聚氨酯双组份室温固化修补料封死。

上色：最外层是牌号为RPUA-M-08的聚氨酯脂肪族的溶剂型双组份柔性抗黄变面漆，用油漆喷枪喷涂聚氨酯颜色漆，涂膜厚度20-25μm，干燥4小时后，再喷涂相同的聚氨酯透明漆，在外表面形成一层保护膜，干燥24小时候可以使用；该涂层具有柔性耐开裂、抗黄变及与柔性聚氨酯蒙皮层有良好附着力的特点。

按上述顺序组合的制备技术，形成了本专利申请的核心内容，满足了制备新颖弹性游乐设施的技术要求。

附图说明：图1是硅胶模具的制作流程图；图2是仿真柔性泡沫制造流程图；图3是本发明专利的二层材料组合结构图，其中：1外层表皮为弹性聚氨酯涂层材料；2内层为聚氨酯弹性泡沫填充层。

具体实施方式：

下面结合具体实施案列来说明本发明的制备过程和技术特点；但本发明的保护范围不限于本实施案例。

实施案列1、1.5m长实体高仿真海狮模型的制造

依据本专利提出的制备技术，采取如下的制备工艺与材料配合的实施方案。

第一阶段：模具及模架制造

第一步采用玻璃钢制造实物模型模具。

第二步制备硅胶模：将外来实样按二片膜划分制备，硅胶模分左右二片厚度3-8mm，固化4小时后取下，在两分片膜边缘设置分模线定位点，分模板采用2mm不锈钢板切割而成，要求二片模具合模具后接缝线错位小于0.5mm。

第三步制备硅胶模支撑框架：在硅胶模外用硬质固化材料组成一个二片型的外模固定框架；固定框架可旋转，高仿真柔性动物模型制造时，先将二片型硅胶膜分别放在固定框架内，然后将固定框架定位合模，放在旋转架上旋转。

第四步模具支架旋转：模具旋转支架采取水平放置，一端加装手动或机械转动机构进行可以调节的慢速旋转，一般转速控制在5-7转/分钟。

第五步模具中行走供料机构：在模具旋转支架的中心平行位置设置一套可调整行走速度的推进机构，并且在该机构上加装聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫料的施工设备。

第二阶段：仿真海狮模型的制造

第六步在二片模具合模前，针对海狮模型的腮及尾部，先用牌号为RPPU-SW-12的聚氨酯室温固化胶注入充填固化，等0.5小时凝胶后再将硅胶模合模具。

第七步在模具注料口将装有喷涂管的混合枪管伸入模具内，采用牌号为RPUA-P-07双组份聚氨酯弹性喷涂料，待喷涂料出料后，慢入抽出，在模腔内留下设定的涂层用量13kg，模框架在固定框架上缓慢旋转，结合涂料的凝胶时间控制旋转时间，一般为15～17分钟，停止旋转后会在硅胶模内表面形成一个高仿真柔性聚氨酯蒙皮包覆层，该涂层经过25度4小时的固化后，可以达到初期强度。

柔性聚氨酯施工设备及材料：外层为柔性聚氨酯蒙皮包覆层技术，采用采用牌号为RPUA-P-07双组份聚氨酯喷涂料，用专用V_A∶V_B＝1∶1高压喷涂机进行喷涂，涂层厚度3-4mm，养护时间24小时；柔性聚氨酯蒙皮层材料的力学性能为：拉伸强度11MPa、硬度81邵A、伸长470％、撕裂强度58N/mm。

第八步再将喷涂发泡料的混合枪管伸入模具内一定深度，采用牌号为RYPU-FJ-08双组份聚氨酯弹性体发泡组合原料，通过旋转喷涂的方式在模具内四周同时形成一个柔性发泡层，将原高仿真动物皮层充满、填实，待喷涂出28kg发泡料后慢慢后移抽出，待放气孔和注料口出现发泡料溢出后，将此两孔堵上，旋转凝胶固化一段时间。

发泡聚氨酯施工设备及材料：内层为高回弹聚氨酯发泡弹性层，采用双组份聚氨酯发泡弹性体为原料，用专用V_A∶V_B＝1∶1高压喷涂机进行喷涂成型，在内芯层外面形成一层平均密度为186kg/m³在模具腔内整体充满的发泡层；该发泡填充层养护固化4小时/25℃后，可以脱模。

第九步脱模：脱除模框架，去除硅胶模，检查制品的缺陷，并将制品表面的合模废边等清理干净。

第十步缺陷修理：一旦出现塌泡，可将表面开一个小孔，将修补填充料充入填满，并将整个注料口用修补料封死。

第十一步上色：外层为为聚氨酯脂肪族的溶剂型双组份柔性抗黄变面漆涂料，用手工油漆喷枪喷涂聚氨酯颜色漆，涂膜厚度20-25μm，干燥4小时后，再喷涂相同的聚氨酯透明漆，在外表面形成一层保护膜，干燥24小时候可以使用；该涂层具有柔性耐开裂、抗黄变及与柔性聚氨酯蒙皮层有良好附着力的特点。

按上述序组合的制备技术，符合本专利申请的核心内容，达到了制备新颖高仿真柔性动物模型的技术要求。

实施案列2：大型500*800*300mm。高仿真青蛙模型的制造

依据本发明专利提出的制备技术，采取如下的制备工艺与材料配合的实施方案来获得高 仿真青蛙模型。

第一阶段：模具及模架制造

第一步实物制造：采用玻璃钢制造体型500*800*300mm横卧水面的高仿真青蛙实物模型。

第二步制备硅胶模：将外来实样按六片膜划分制备，身体部分上下二片模，两侧脚趾头左右各上下二片模，硅胶模分上下六片分别制备，厚度4-7mm，固化4小时后再取下，在分片膜边缘设置分模线定位点，分模板采用2mm不锈钢板切割而成，要求二片模具之间合模具后接缝线错位小于0.5mm。

第三步制备硅胶模支撑框架：在硅胶模外用硬质固化材料组成一个六片型的外模固定框架；固定框架可旋转，高仿真柔性动物模型制造时，先将上下各三片硅胶膜分别放在固定框架内，然后将固定框架定位合模，放在旋转架上旋转或二侧晃动。

第四步模具支架旋转：模具旋转支架采取水平放置，一端加装手动或机械转动机构进行可以调节的慢速旋转。

第五步模具中喷涂机行走供料机构：在模具旋转支架的中心平行位置设置一套可以调整行走速度的推进机构，并且在该机构上加装聚氨酯弹性体和聚氨酯泡沫料的施工设备。

第二阶段：大型高仿真青蛙模型的制造

第六步在青蛙两侧脚趾头处先采用先用牌号为RPPU-SW-12的聚氨酯室温固化胶实芯手工灌注注入充填固化，凝胶固化0.5小时后再将两侧硅胶模与青蛙身体模具相互连接合模；并且放置在旋转架上。

第七步在模具注料口将装有喷涂管的混合枪管伸入模具内，采用牌号为RPUA-P-07双组份聚氨酯弹性喷涂料，用专用V_A∶V_B＝1∶1高压喷涂机进行喷涂，待喷涂料出料后，慢入抽出，在模腔内留下设定的涂层用量18.6kg，模框架在固定框架上缓慢旋转，结合涂料的凝胶时间控制旋转时间，一般为15～17分钟，停止旋转后会在硅胶模内表面形成一个涂层厚度3-4mm的高仿真柔性聚氨酯蒙皮包覆层，该涂层经过25度4小时的固化后，柔性聚氨酯蒙皮层材料的力学性能为：拉伸强度12MPa、硬度83邵A、伸长440％、撕裂强度58N/mm。

第八步再将喷涂发泡料的混合枪管伸入模具内一定深度，采用牌号为RYPU-FJ-08双组份聚氨酯弹性体发泡组合原料，用专用V_A∶V_B＝1∶1高压喷涂机进行喷涂成型，通过旋转喷涂的方式在模具内四周同时形成一个一层平均密度为186kg/m³在高回弹聚氨酯发泡弹性层，将原高仿真动物皮层充满、填实，待喷涂出28kg发泡料后慢慢后移抽出，待放气孔和注料口出现发泡料溢出后，将此两孔堵上，旋转凝胶固化一段时间。该发泡填充层养护固化4小时/25℃后，可以脱模。

第九步脱模：脱除模框架，去除硅胶模，检查制品的缺陷，并将制品表面的合模废边等清理干净。

第十步缺陷修理：一旦出现塌泡，可将表面开一个小孔，将修补填充料充入填满，并将整个注料口用修补料封死。

第十一步上色：外层为为聚氨酯脂肪族的溶剂型双组份柔性抗黄变面漆涂料，用手工油漆喷枪喷涂聚氨酯颜色漆，涂膜厚度20-25μm，干燥4小时后，再喷涂相同的聚氨酯透明漆，在外表面形成一层保护膜，干燥24小时候可以使用；该涂层具有柔性耐开裂、抗黄变及与柔性聚氨酯蒙皮层有良好附着力的特点。

按上述序组合的制备技术，符合本专利申请的核心内容，达到了制备新颖高仿真柔性动物模型的技术要求。

Claims (3)

1.一种高仿真柔性动物模型的制造技术，其特征是：一种高仿真柔性动物模型的制造其外层表皮为弹性聚氨酯涂层材料，内层为聚氨酯泡沫填充层所组成；聚氨酯外表皮层通过整体滚涂成型工艺和聚氨酯填充层通过旋转喷涂发泡成型工艺，可制备得表面光洁、无接缝、具有高仿真特性的柔性动物模型。

2.根据权利要求书1所述的一种高仿真柔性动物模型的制造技术，其特征是：外表皮材料为聚氨酯，成型是在衬有硅胶涂层的模具表面，通过旋转滚涂成型工艺，先形成一层表面2-4mm的聚氨酯表皮层，该表皮层具有柔性和弹性、表面光洁、无麻点、整体无连接缝不易开裂的特点；内层是充填密度为100-300kg/m³的柔性聚氨酯发泡料，采用行程推进式旋转喷涂发泡成型工艺。

3.根据权利要求书1所述的一种高仿真柔性动物模型的制造技术，其特征是：适用于高仿真柔性动物模型的制造，具有加工周期短、成本低、可多批次复制的特点；也可用于高仿真柔性植模型物等的仿制。