CN109016771B - 一种塑型件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑型件及其制作方法，塑型件包括：线状结构、平面结构或立体结构的柔性基体、以及封装在所述柔性基体内的金属层；所述金属层采用熔点在300℃以下的金属单质或金属合金；其中，所述金属层与位于金属层两侧的柔性基体表层的层厚比不低于1:3；所述金属层呈液态时用以通过外力对塑型件进行塑型，所述金属层呈固态时用以维持塑型件的塑型结构。本发明通过对低熔点金属的固液转换，实现塑型件的可塑性，由于低熔点金属在液态状态下，其流体特性良好，可根据用户对其加持的外力进行形变，满足用户的各种个性化或舒适度的体感需求。

Description

一种塑型件及其制作方法
技术领域
本发明属于新兴材料领域，尤其涉及一种基于液态金属的塑型件及其制备方法。
背景技术
随着社会科技的不断发展，人们出于个性化或舒适度的角度考虑，对于生活用品的需求也在不断的提高，但往往厂商为了流水线生产，其所制备的生活制品都是统一规格的，无法满足每一个用户个体的个性化或舒适度的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种塑型件,以满足用户对于不同物理形态的需求。
在一些说明性实施例中，所述塑型件，包括：线状结构、平面结构或立体结构的柔性基体、以及封装在所述柔性基体内的金属层；所述金属层采用熔点在300℃以下的金属单质或金属合金；其中，所述金属层与位于金属层两侧中任意一侧的柔性基体表层的层厚比不低于1:3；所述金属层呈液态时用以通过外力对塑型件进行塑型，所述金属层呈固态时用以维持塑型件的塑型结构。
在一些可选地实施例中，所述金属层的层厚不低于1mm。
在一些可选地实施例中，所述通过外力对塑型件进行塑型的方式，包括：拉伸、挤压和弯折中的一种或多种。
在一些可选地实施例中，所述金属层包括若干个以等间距排布的金属线。
在一些可选地实施例中，所述金属线呈“S”型多迂回结构。
在一些可选地实施例中，所述塑型件，还包括：改变所述金属层相态的温控模块和向所述温控模块提供工作电压的电源模块。
在一些可选地实施例中，所述温控模块和所述电源模块设置在所述柔性基体上。
在一些可选地实施例中，所述柔性基体选用以下之一的柔性材料：硅胶、UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酸酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV不饱和聚酯、聚二甲基硅烷、柔软性聚丙烯酸、柔软性聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯、聚四氟乙烯、氟烯烃与乙烯基醚共聚树脂、氟硅树脂。
在一些可选地实施例中，所述金属层选用熔点为58℃的低熔点金属合金。
本发明的另一个目的在于提出一种塑型件的制作方法。
在一些说明性实施例中，所述塑型件的制作方法，包括：步骤1、选择柔性基底；步骤2、挑选与所述柔性基底结构对应的掩膜，并贴附在所述柔性基底表面；其中，所述掩膜上开设有涂覆网孔；步骤3、在所述掩膜上涂覆低熔点金属，去除所述掩膜，形成金属层；步骤4、在所述柔性基底上涂覆包覆所述金属层的封装材料，所述柔性基底与所述封装材料共同形成柔性基体。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
本发明通过对低熔点金属的固液转换，实现塑型件的可塑性，由于低熔点金属在液态状态下，其流体特性良好，可根据用户对其加持的外力进行形变，满足用户的各种个性化或舒适度的体感需求。
附图说明
图1是本发明实施例中的塑型件的结构示意图；
图2是本发明实施例中的塑型件的塑型原理图；
图3是本发明实施例中的金属层的某实施方式的结构示意图；
图4是本发明实施例中的控温组件的结构示意图；
图5是本发明实施例中塑型件的制作流程图；
图6是本发明实施例中的塑型件的优选结构示意图；
图7是本发明实施例中的塑型件的优选结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
现在参照图1，图1示出了本发明实施例中的塑型件的结构示意图，如该结构示意图所示，本发明公开了一种塑型件，该塑型件采用较易相变的低熔点金属作为可塑部，再利用柔性材料封装低熔点金属，其中柔性材料即用以封装低熔点金属，又用于向低熔点金属提供支撑环境，当低熔点金属呈液态时且不施加任何外力的情况下，塑型件可由于柔性材料的自身弹性回到初始状态。具体的，塑型件，包括：线状结构、平面结构或立体结构的柔性基体10、以及封装在所述柔性基体10内的金属层20；所述金属层20可采用熔点在300℃以下的金属单质或金属合金；其中，所述金属层20与位于金属层20两侧的柔性基体10表层11(12)的层厚比不低于1:3；所述金属层呈液态时用以通过外力对塑型件进行塑型，所述金属层呈固态时用以维持塑型件的塑型结构。
参见图2，当用户使用塑型件进行塑型处理时，首先使塑型件整体温度升高，使塑型件内的低熔点金属发生相变，从固态转变为液态，使塑型件处于可塑状态，再通过手或工具等物理方式将塑型件变形成其目标形状，变形方式包括拉伸、挤压、弯折等外力方式，之后维持该形状，并对塑型件整体进行降温处理，使低熔点金属以该形状凝固，从而得到用户所需的塑型件的形状。其中，使塑型件处于可塑状态下的温度不一定要达到使其中低熔点金属完全熔化呈液态，在该温度以下的一定范围可使低熔点金属软化，同样具有可塑性。
本发明通过对低熔点金属的固液转换，实现塑型件的可塑性，由于低熔点金属在液态状态下，其流体特性良好，可根据用户对其加持的外力进行形变，满足用户的各种个性化或舒适度的体感需求。
现在继续参见图1，本发明实施例中的金属层20与分别与柔性基体10的上表层11和下表层12的层厚比不低于1:3，主要是因为塑型件需要金属层20在凝固的状态下的自身强度大于柔性基体10的形变恢复能力，当柔性基体10的上表层11和下表层12的厚度与金属层20的厚度比超出该比例(例如金属层20为1，上表层11/下表层12为5)，塑型件的可塑性则大为降低，当塑型程度较大时，上表层11和下表层12的形变恢复能力可破坏金属层20凝固后的形状。
金属层20的层厚不低于1mm，从而避免金属层20由于太薄自身强度低，导致无法顺利塑型的问题。具体的可采用厚度为1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、1cm、1.5cm、2.4cm、3cm、5cm的金属层20，金属层20的厚度选择可根据用户所需的塑型程度相关，金属层20越厚，塑型件的塑型程度越高，塑型强度也越高，相对的金属层20越薄，塑型件的塑型程度和塑型强度相对降低。优选地，当塑型件应用于美感艺术品时(即塑型后不易遭受外力的情况)，金属层20的厚度应不低于1mm，当塑型件应用于生活制品时(即塑型后较易承受一些外力的情况下)，金属层20的厚度应不低于5mm，从而保证塑型件的塑型强度。
低熔点金属可采用熔点不高于300℃的金属单质/金属合金。其中，具体的熔点温度可选择12±2℃、17±2℃、29±2℃、58±2℃、65±2℃、80±℃、98±2℃、120±2℃、180±2℃、220±2℃、232±2℃、260±2℃、288±2℃、298±2℃。具体的可采用汞、镓、铟、锡单质、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或几种。其中，上述合金的熔点可根据其合金相图中的比例进行相应熔点的配比选择。例如镓铟合金，根据其合金相图，随着镓的含量从100％-0％不断减少、铟的含量从0％-100％不断升高的过程中，合金熔点从29℃开始逐渐下降，直至达到镓铟合金的低共熔点，此时镓铟合金的熔点最低(15℃左右)，镓铟合金的比例79.6的镓，21.4的铟，此后，镓铟合金的熔点逐步向铟的熔点靠近，最终可达到158℃左右。优选地，低熔点金属可采用熔点在58±2℃的镓铟合金，又或是98±2℃的镓锡合金，该熔点温度更适于用户的一般塑型环境，较易达到，危险程度低，并且在常温下呈凝固状态。
柔性基体10可选用硅胶、UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酸酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV不饱和聚酯、聚二甲基硅烷、柔软性聚丙烯酸、柔软性聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯、聚四氟乙烯、氟烯烃与乙烯基醚共聚树脂、氟硅树脂等柔性高分子材料。优选地，柔性基体10可采用硅胶，硅胶的气密性和柔软性良好，在上述厚度比例关系内，硅胶的效果最佳。
参见图3，在一些实施例中，所述金属层20包括若干个以等间距排布的金属线21。其中，金属线可呈“S”型多迂回结构的形态设置，用于配合外部的电磁耦合加热。
参见图4，在一些实施例中，塑型件包括改变所述金属层相态的温控模块30和向所述温控模块30提供工作电压的电源模块40。温控模块30和电源模块40可设置成外置的，以避免影响塑型件的整体塑型程度，另一方面，所述温控模块30和所述电源模块40也设置在所述柔性基体10上，使塑型件自身就具备升降温功能。
现在参照图5，图5示出了本发明实施例中的一种塑型件的制作流程图，如该流程图所示，本发明公开了一种塑型件的制作方法，包括：
步骤S11、选择柔性基底12；
步骤S12、挑选与所述柔性基底12结构对应的掩膜50，并贴附在所述柔性基底12表面；其中，所述掩膜50上开设有涂覆网孔；
步骤S13、在所述掩膜50上涂覆低熔点金属，去除所述掩膜50，形成金属层20；
步骤S14、在所述柔性基底12上涂覆包覆所述金属层20的封装材料11，所述柔性基底12与所述封装材料11共同形成柔性基体10。
该实施例中的塑型件的制作方式简单，对于制作设备的要求低，制作成本低。
为了便于本领域技术人员可以更快的理解本发明实施例，在此以优选地实施例对本发明实施例中的塑型件进行说明。
具体实施例1
参照图6，塑型件包括：平面结构的柔性基体10、封装在柔性基体10内的低熔点金属形成的金属层20；其中，金属层20层厚为4mm，柔性基体10的上表层11的层厚为2mm，下表层的层厚为3mm。低熔点金属的熔点为58℃。
使用时，将塑型件置于50℃的水中，待塑型件泡软后取出，利用板型工具(例如卡尺)将平面结构的柔性基体10弯折呈手机支架的形状，待自然冷却后定型，作为手机支架使用。
具体实施例2
参照图7，塑型件包括：管型结构的柔性基体10、封装在柔性基体10内的低熔点金属形成的金属层20；其中，金属层20层厚为1cm，柔性基体10的上表层11的层厚为3cm，下表层12的层厚为2mm。低熔点金属的熔点为98℃。
使用时，首先将塑型件软化，然后将塑型件套接在水杯外壁上，水杯采用隔热性较好的结构或材质，例如多层中空结构的杯壁，在套接后，穿戴隔热手套，将塑型件捏成手型形状，自然冷却定型后，形成具有用户手抓形状的杯套。
在其它实施例中，塑型件还可以整体为线状结构，通过弯折塑型后可构成挂钩使用。以及利用塑型件的可塑性，捏制、印制模型，用以记录用户的个性化形状。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (7)

1.一种塑型件，其特征在于，包括：线状结构、平面结构或立体结构的柔性基体、以及封装在所述柔性基体内的金属层；所述金属层采用熔点在300℃以下的金属单质或金属合金；其中，所述金属层与位于金属层两侧中任意一侧的柔性基体表层的层厚比不低于1:3；
所述金属层呈液态时用以通过外力对塑型件进行塑型，所述金属层呈固态时用以维持塑型件的塑型结构；
所述金属层的层厚不低于1mm；
所述金属层包括若干个以等间距排布的金属线，所述金属线为用于配合外部的电磁耦合加热的“S”型多迂回结构。
2.根据权利要求1所述的塑型件，其特征在于，所述通过外力对塑型件进行塑型的方式，包括：拉伸、挤压和弯折中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的塑型件，其特征在于，还包括：改变所述金属层相态的温控模块和向所述温控模块提供工作电压的电源模块。
4.根据权利要求3所述的塑型件，其特征在于，所述温控模块和所述电源模块设置在所述柔性基体上。
5.根据权利要求1所述塑型件，其特征在于，所述柔性基体选用以下之一的柔性材料：UV环氧丙烯酸酯、UV聚氨酯丙烯酸酯、UV聚醚丙烯酸酯、UV聚酯丙烯酸酯、UV不饱和聚酯、聚二甲基硅烷、柔软性聚丙烯酸、柔软性聚氨酯、丙烯酸-聚氨酯、聚四氟乙烯、氟烯烃与乙烯基醚共聚树脂、氟硅树脂。
6.根据权利要求1所述的塑型件，其特征在于，所述金属层选用熔点为58℃的低熔点金属合金。
7.一种塑型件的制作方法，其特征在于，用以制作如权利要求1-6中任一项所述的塑型件，包括：
步骤1、选择柔性基底；
步骤2、挑选与所述柔性基底结构对应的掩膜，并贴附在所述柔性基底表面；其中，所述掩膜上开设有涂覆网孔；
步骤3、在所述掩膜上涂覆低熔点金属，去除所述掩膜，形成金属层；
步骤4、在所述柔性基底上涂覆包覆所述金属层的封装材料，所述柔性基底与所述封装材料共同形成柔性基体。
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