TW202039201A

TW202039201A - 中介模具製作方法

Info

Publication number: TW202039201A
Application number: TW108114636A
Authority: TW
Inventors: 郭啟全
Original assignee: 明志科技大學
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-11-01
Also published as: TWI680849B

Abstract

本發明提供一種中介模具，包含一中心塊，及一外框層。該中心塊由發泡材料構成，該外框層由膠體為材料構成。另外，本發明亦同時提供該中介模具的製作方法。該中介模具可保留膠材良好的脫模性與翻模率的特色，並兼具質量輕、耐用，及成本低廉的優勢。

Description

中介模具及其製作方法

本發明是有關於一種模具及其製作方法，特別是指一種複合材料之中介模具，及其製作方法。

模具在工業上非常普及，是汽機車、醫療、光電等產業大量製造產品的重要工具。

傳統用來翻製相關產品的模具有金屬模、鋼模、木模、塑膠模、橡膠模或矽膠模等。金屬模、鋼模、木模等硬質模具不易變形、耐用性佳，但是脫模性較差，因此，使用該等模具時一般都要塗上脫模劑以協助脫模。然而，使用脫模劑不僅會增加成本，也容易使得製得之成品的表面性質不穩定。而塑膠模、橡膠模或矽膠模雖然沒有前述硬質模具不易脫模的問題，而具有較佳的脫模性與翻模率，但耐用性較差、壽命較短，且有易變形的缺點，因此，只適合製作小型模具。而為了改良前述塑膠模、橡膠模或矽膠模的缺點，有業者即利用添加補強材料(如玻纖、碳纖或金屬纖維)，提升橡膠、塑膠或矽膠模具的強度，以增加其耐用性及適用性。

因此，本發明之目的，即在提供一種輕質且易脫模的中介模具。

於是，本發明的中介模具，用以翻製一具有一母成型面的元件，包含一中心塊，及一外框層。

該中心塊由發泡材料構成，具有一成型表面。

該外框層由膠體為材料構成，包覆該中心塊，且該外框層與該成型表面共同配合形成一與該母成型面匹配的子成型面。

此外，本發明的另一目的，在於提供一種翻製一具有母成型面的元件的中介模具的製作方法。

於是，本發明中介模具的製作方法包含:

一步驟A，設置該元件於一模框內，並使該元件的母成型面朝外開放；

一步驟B，接著將一第一膠材覆蓋於該母成型面、該模框的底部，及該模框的側邊，令該第一膠材固化形成一第一膠層，得到一由該第一膠層定義出的模穴，且該第一膠層於對應該母成型面的位置具有與該母成型面的輪廓相匹配的成型表面；及

一步驟C，將一發泡材料置入該模穴內，令該發泡材料發泡硬化，形成一包覆該元件的中心體，其中，該中心體的高度小於該第一膠層於該模框的側邊的高度，且該中心體與該第一膠層的成型表面共同配合形成一與該元件的輪廓匹配的子成型面；

一步驟D，澆注一第二膠材於該模穴內，令該第二膠材固化，形成一包覆該中心體的第二膠層，製得一成型品；及

一步驟E，最後，將該成型品與該元件分離並從該模框移出，即完成該中介模具的製作。

本發明之功效在於：藉由該第一膠層與該發泡材料配合而製得可用以翻製元件的中介模具，不僅可利用該外框層，使該中介模具保留良好的翻模率、易脫模的特性，並藉由該發泡材料提升強度並減少膠材的用量，還可同時兼具輕量、耐用的優勢。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明中介模具2的一實施例，是具有與一待翻製的元件100的外輪廓相配合的成型面，而可作為翻製該元件100的模具使用。

該中介模具2包含一中心塊3，及一外框層4。

該中心塊3是由發泡材料構成，具有一成型表面31，及一非成型表面32。該成型表面31與該元件100的至少部分輪廓匹配；該非成型表面32相對遠離該成型表面31，且為模製時非用於成型的表面。

詳細的說，該發泡材料可選自聚胺酯、聚乙烯，及乙烯醋酸乙烯酯共聚物的其中一種。本實施例是以聚胺酯發泡劑(polyurethane foam)作為該發泡材料為例說明。利用該發泡材料的多孔性結構，密度低於矽膠，以及發泡後的強度控制，進而使該中介模具2相較習知的矽膠或橡膠等材料構成的中介模具質量更輕且可具有較佳的強度，而更不易變形。

該外框層4是由膠體為材料所構成，包覆該中心塊3，具有一第一膠層41，及一第二膠層42。其中，該第一膠層41覆蓋該成型表面31，並與該成型表面31共同配合形成一與該元件100的部分輪廓匹配的子成型面411。該第二膠層42與該第一膠層41連接並覆蓋於該非成型表面32。

該膠體主要成分包括矽膠(Silicone)及硬化劑，該硬化劑可用來促進及控制該矽膠的硬化，本發明藉由於該中心塊3表面包覆由膠體材料(矽膠)構成的該外框層4，可保留矽膠良好的翻模性，精確翻製該元件100的細部輪廓。

此外，要說明的是，由於該第一膠層41的厚度會影響翻製該元件100的精細度，因此，考量脫膜性及翻印精細度，該第一膠層41厚度介於5~15mm。而覆蓋於該非成型表面32的該第二膠層42可用於保護該中心塊3並調整平整性，因此，該第二膠層42的厚度會大於該第一膠層41並需具有一定的厚度，以利完整包覆該中心塊3。

於一些實施例中，該中介模具2的中心塊3與該外框層4體積比約為7:3，以令該中介模具2達到較佳的機械強度，可防止變形。

參閱圖2，茲將前述該實施例中介模具2的製作方法說明如下。該製作方法包含以下步驟:

首先進行步驟50，設置該元件100於一模框5內，並使該元件100的母成型面101朝外開放。該模框5可選自但不限於壓克力材料，用於承載該元件100並形成該中介模具2的外型，因此，其外型可視需求改變，只要是可容置承載該元件100即可。

配合參閱圖3，接著進行步驟51，將成流動態的第一膠材塗佈厚度約5-15mm於該元件100的母成型面101，及該模框5底部，並置於室溫約24小時待該第一膠材固化。接著，再將該第一膠材塗佈厚度約5-15mm於該模框5的側邊，再置於室溫約24小時，待該第一膠材固化後，即可得到該第一膠層41，以及一由該第一膠層41定義出的模穴且該第一膠層41於接觸且對應該母成型面101的位置具有與該母成型面101的輪廓相匹配的子成型面411。

詳細的說，該步驟51的該第一膠材是將矽膠與硬化劑以重量百分比為10:1做調配，將均勻攪拌該調配完成的第一膠材置於真空機進行第一次真空脫泡，利用真空移除混合攪拌時卡在內部的氣體，確保後續成型時不會因起泡而造成成型性不佳、強度不夠的缺點。

配合參閱圖4，接著進行步驟52，將發泡材料置入該模穴內，待該發泡材料發泡、硬化完成後即可得到該中心體33。

更具體的說，該步驟52是先將聚胺酯發泡劑(polyurethane foam)置於另一容器內部，均勻攪拌該聚胺酯發泡劑約5-10分鐘至黏稠狀，再將攪拌後的聚胺酯發泡劑澆注於該模穴內。待該聚胺酯發泡劑發泡完成硬化，即可形成如圖4所示，包覆該元件100的中心體33。其中，該中心體33與該第一膠層41的成型表面共同配合形成一與該元件100的母成型面101輪廓匹配的子成型面411，且該中心體33的高度小於該第一膠層41於該模框5側邊的高度，以利後續澆注的膠材可與該第一膠層41連接，而完整包覆該中心體33。

前述的聚胺酯發泡劑(polyurethane foam)具有反應速度快、成型時間短、容易塑型，且易於控制其密度及硬度的優點。由於聚胺酯發泡劑的相關特性為本技術領域者週知，因此，於此不再多加贅述。

配合參閱圖5、6，接著進行步驟53，先於該中心體33遠離該元件100的頂部放置多個如圖5所示的固化膠體塊6。其中，該等固化膠體塊6是可由該第一膠材固化而得的塊體，然後澆注一第二膠材於該模穴內，並置於室溫約24小時，待該第二膠材固化形成後，即可製得一如圖6所示，具有包覆該中心體33的第二膠層42的成型品。其中，該等固化膠體塊6與該第二膠材可為相同材料，因此，該第二膠材固化後即可與該等固化膠體塊6形成一體。此外，該第二膠材相關的材料及製程與該第一膠材相同，因此，於此不再多加贅述。

要說明的是，該步驟53，於澆注該第二膠材前先放置固化膠體塊6於該中心體33頂面的目的是可減少該第二膠材的用量，可避免因為該第二膠材需要的厚度較大，硬化時間過長或硬化不完全的缺點。因此，也可視製程或需求而無須先放置固化膠體塊6，直接澆注該第二膠材。

最後，進行步驟54，將該成型品與該元件100分離並從該模框5移出，即可得到如圖2所述的該中介模具2。

配合參閱圖7，以利用本發明的中介模具翻製如圖2所述之該元件100為例，可利用前述該製作方法分別製得與該元件100的第一外輪廓102及第二外輪廓103相配合的第一中介模具21及第二中介模具22。再利用該第一中介模具21及該第二中介模具22進行模鑄，即可翻製得到該元件100。

綜上所述，本發明藉由保留矽膠良好的脫模特性，因此，可將該元件100的表面輪廓完整翻製，又利用該發泡材料多孔性結構密度低的特性，使該中介模具2與現有技術相較，具有更輕、耐用的優點，且本發明中介模具尺寸越大時，節省成本的功效越顯著，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100:元件 4:外框層 101:母成型面 41:第一膠層 102:第一外輪廓 411:子成型面 103:第二外輪廓 42:第二膠層 2:中介模具 5:模框 21:第一中介模具 50:步驟 22:第二中介模具 51:步驟 3:中心塊 52:步驟 31:成型表面 53:步驟 32:非成型表面 54:步驟 33:中心體 6:固化膠體塊

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一示意圖，說明本發明的一第一實施例的中介模具；圖2是一流程示意圖，說明該第一實施例的製作流程；圖3是一示意圖，輔助說明該步驟51；圖4是一示意圖，輔助說明該步驟52；圖5是一示意圖，輔助說明該步驟53；圖6是一示意圖，輔助說明該步驟54；及圖7是一示意圖，說明使用本發明中介模具進行模鑄的流程示意。

100:元件

2:中介模具

3:中心塊

31:成型表面

32:非成型表面

4:外框層

41:第一膠層

411:子成型面

42:第二膠層

Claims

一種中介模具，用以翻製一元件的輪廓，該中介模具包含：一中心塊，由發泡材料構成，具有一成型表面；及一外框層，由膠體為材料構成，該外框層包覆該中心塊，且該外框層與該成型表面共同配合形成一與該元件的輪廓匹配的子成型面。
如請求項1所述的中介模具，其中，該膠體包含矽膠。
如請求項1所述的中介模具，其中，該發泡材料是選自聚胺酯、聚乙烯，及乙烯醋酸乙烯酯共聚物的其中一種。
如請求項1所述的中介模具，其中，該中心塊還具有一非成型表面，該外框層覆蓋在該成型表面的厚度小於該非成型表面的厚度。
一種中介模具製作方法，該中介模具用以翻製一元件的輪廓，該元件包含一母成型面，該製作方法包含以下步驟: 一步驟(A)，設置該元件於一模框內，並使該母成型面朝外開放；一步驟(B)，接著將一第一膠材覆蓋於該母成型面、該模框的底部，及該模框的側邊，令該第一膠材固化形成一第一膠層，得到一由該第一膠層定義出的模穴，且該第一膠層於對應該母成型面的位置具有與該母成型面的輪廓相匹配的成型表面；及一步驟(C)，將一發泡材料置入該模穴內，令該發泡材料發泡硬化，形成一包覆該元件的中心體，其中，該中心體的高度小於該第一膠層於該模框的側邊的高度，且該中心體與該第一膠層的成型表面共同配合形成一與該母成型面的輪廓匹配的子成型面；一步驟(D)，澆注一第二膠材於該模穴內，令該第二膠材固化，形成一包覆該中心體的第二膠層，製得一成型品；及一步驟(E)，最後，將該成型品與該元件分離並從該模框移出，即完成該中介模具的製作。
如請求項5所述之中介模具製作方法，其中，該步驟(D)是先於該中心體遠離該元件的頂部放置多個固化膠體塊，再澆注該第二膠材於該模穴內，且該第二膠材會同時包覆該等固化膠體塊。
如請求項5所述之中介模具製作方法，其中，該第一膠材及該第二膠材均包含矽膠。
如請求項5所述之中介模具製作方法，其中，該發泡材選自聚胺酯、聚乙烯，及乙烯醋酸乙烯酯共聚物的其中一種。
如請求項5所述的中介模具製作方法，其中，該第一膠層的厚度介於5~15mm，且該第二膠層的厚度大於該第一膠層的厚度。