用于动态测试的标本的制作方法

用于动态测试的标本的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于制备用于动态分析的粘弹性材料的模具，所述模具包括模具部段，所述模具部段在对准关闭时限定例如标本腔的元件，该标本腔具有开口端并且其尺寸确定成提供预定大小的粘弹性材料的样品。其它的元件可以包括邻近标本腔的开口端的支承构件保持器以及在标本腔与填充端口之间流体连通的填充通道。填充端口适于接收粘弹性材料的反应性混合物以填充标本腔，其中支承构件保持器适于固定支承构件，该支承构件具有密封标本腔的开口端的表面。
【专利说明】用于动态测试的标本
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及材料测试，并且更具体地，涉及形成用于动态测试的弹性体测试标本的方法和装置。
【背景技术】
[0002]材料的动态测试是研究和描述材料特性的重要工具，特别是展示出粘弹性行为的那些材料。粘弹性是众所周知的一些材料的物理特性，例如橡胶和某些其它的聚合物，在于粘弹性材料在伸展或以其它方式变形时展示出粘性特性和弹性特性二者。确定材料性能对于理解其在不同设计应用中的实用性方面是重要的并且已开发了多种不同的技术来确定这种性能。
[0003]本领域技术人员已认识到，在材料测试领域，正确制备待测试的样本对于保证测试方法能够提供可靠信息而言是重要的。在一些测试方法(包括用于材料的动态测试方法中的至少一些动态测试方法)中，材料样品必须被安装在扭转力和/或轴向力被施加于其上的装置中并且根据其响应得出测量结果。在一些测试方法中，样品被正确地安装在允许材料经受扭转力和/或轴向力的测试固定装置中并且在不受安装装置干涉的情况下测量其效应。
[0004]尽管用于一些材料的测试样品的正确安装是众所周知的(例如对于多种橡胶成分而言)，但是仍然需要提供用于其它材料的的样品的正确安装和测试。

【发明内容】

[0005]本发明的特定实施例包括用于制备用于动态分析的粘弹性材料的模具。这种模具可以包括模具部段，所述模具部段在对准关闭时限定例如标本腔的元件，该标本腔具有开口端并且尺寸确定成提供预定尺寸的粘弹性材料的样品。其它的元件可以包括邻近标本腔的开口端的支承构件保持器以及在标本腔与填充端口之间流体连通的填充通道。
[0006]填充端口适于接收粘弹性材料的反应性混合物以填充标本腔，其中支承构件保持器适于固定支承构件，该支承构件具有密封标本腔的开口端的表面。
[0007]其它实施例包括用于使用这种模具的方法，所述方法包括制备支承构件的结合表面以用于将粘弹性材料结合至其上并且将支承构件固定在模具中。所制备的支承构件的结合表面与模具中标本腔的开口端交界，其中标本腔的尺寸能够提供预定大小的粘弹性材料的样品。
[0008]这种方法还可以包括通过粘弹性材料的反应性混合物填充标本腔并且固化反应性混合物以形成粘弹性材料。在固化之后，该方法还可以包括在粘弹性结合至支承构件的情况下将支承构件从模具移除。
[0009]通过下文对如附图中所示的本发明的特定实施例的更详细的描述，本发明的上述和其它的目的、特征和优点将变得显而易见，其中相似的附图标记代表本发明的相似部件。【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1A至图1E是为动态测试而制备的具有不同构造的粘弹性材料的示例性样品标本的透视图。
[0011]图2A至图2B是适于模制粘弹性材料作为用于动态测试的样品的模具板的透视图。
[0012]图2C是能够被固定到图2A至图2B中所示的模具中的销的横截面图。
【具体实施方式】
[0013]现在将详细地参照本发明的实施例，附图中示出了其一个或多个例子。每一个例子都通过对本发明进行解释的方式提供。例如，被示为或描述成一个实施例的一部分的特征能够与另一个实施例一起使用，以产生又一个第三实施例。本发明旨在包括这些和其它的改型以及变型。
[0014]本发明的特定实施例包括用于为动态分析制备粘弹性材料的方法以及可以用于这种方法的模具。如本文中所使用的，粘弹性材料是那些如本领域内已知的在变形之后展示出粘性和弹性行为二者的那些材料。这样一来，这些材料在变形之后基本恢复其初始形状，但是这样做伴随能量损失。多种粘弹性材料是聚合物，例如橡胶和聚氨酯。
[0015]动态测试对于确定其物理性能而言是重要的。总体而言，动态测试提供材料对周期性变化的应变或应力的响应，例如振荡剪切变形。用于确定粘弹性材料的动态性能的方法的一个例子在用于测试粘弹性材料的ASTMD5992-96标准准则中有全面解释，该标准准则通过引用整体结合到本文中。该测试方法描述了在-70°C至200°C之间的温度范围内以及0.02Hz至IOOHz之间的频率范围内对材料的测试。典型地通过该方法测试的粘弹性材料具有IOOkPa至100，OOOkPa之间的动态模量。对粘弹性材料的动态测试能够提供这种物理性能，例如其动态模量、玻璃化转变温度、剪切模量和滞后性能。
[0016]尽管用于确定粘弹性材料的动态性能的实际测试过程不属于本发明的部分，但是应当认识到，这种测试使得材料样本经历应力或应变并且在材料上所获得的效应得以测量。这种测试可以在恒定温度下或者在变化温度下完成，使得可以确定温度的效应。应力或应变可以是恒定的或者可以在一定范围内变化。例如，测试过程可以包括平移或旋转方法，使得样本可能经受力且测量位置、经受转矩且测量角偏转、经受位置且测量力或者经受角偏转且测量转矩。
[0017]为了进行这种测试，粘弹性材料由测试期间将应力和/或应变施加于粘弹性材料上的结构抓握。图1A至图1E是为动态测试制备的具有不同构造的粘弹性材料的示例性样品标本。这些附图包括适于接受动态测试的若干不同的样品标本10。应当注意到，图示的例子不意味以任何方式对本发明构成限制，而是仅仅提供用于动态测试的样品的构造的例子。
[0018]在这些附图中，粘弹性材料14的样品被夹置在支承构件12、16之间。尽管这些例子中的形状被示为方形、矩形和圆形，但是样品14可以具有适于将进行的测试的任何形状，并且支承构件12、16可以具有与粘弹性材料14相同的形状或与可能适于测试方法的不同形状。
[0019]图1B示出了单个标本14布置，而图1A、图1C和图1E示出了双标本14布置。图ID示出了四重标本14布置。这些例子还示出了可以用于动态测试的合适的测试构造的广泛范围。
[0020]更仔细地参照图1B，粘弹性材料14的样品结合至支承构件，所述支承构件是夹置粘弹性材料14的两个销12。在动态测试期间，销12中的一个销12可以保持固定，而另一个销移动以在样品14上施加平移或旋转力。在图1A、图1C和图1E的双样品构造中，粘弹性材料14的两个样品结合在支承构件之间，所述支承构件是三个销(或板)、两个外侧销(或板)12以及中心销(或板)16。在动态测试期间，中心销(或板)16可以保持固定，而两个外部销(或板)12移动以在样品14上施加平移或旋转力。备选地，外部销(或板12)可以保持固定，而中心销(或板)16移动以在样品14上施加平移或旋转力。
[0021]在图1D的四重构造中，具有结合至两个外部板12和两个中心板16的粘弹性材料的四个样品14。在动态测试期间，中心板16可以保持固定而外部板12移动以在样品14上施加平移或旋转力，或者备选地，中心板16可以移动而外部板12至少在竖直平面中保持固定。
[0022]这些附图示出了不同构造，粘弹性材料的样品可以通过所述不同构造经受动态测试，以例如确定其剪切模量。在每一种情况下，粘弹性材料的样品都结合至支承构件的表面并且支承构件随后移动以在样品上施加旋转或平移力。本发明的特定实施例提供模具以及将粘弹性材料结合至用于动态测试过程的支承构件表面例如作为销的端部或者板的侧面的方法。
[0023]对于一些材料(例如橡胶)而言，硫化橡胶的样品能够通过粘合剂结合至支承构件(例如图1A中所示的销)的结合表面是众所周知的。典型地，仅有少量的粘合剂施加于销，以用于将硫化橡胶样品以足够强度结合至结合表面，以在动态测试过程期间保持结合部。
[0024]然而，对于一些其它的粘弹性材料而言并不是这种情况。由于施加于接受测试的样品上的力以及所得出的测量结果，样品应当被足够好地结合至支承构件，以防止结合部在动态测试过程期间甚至部分断裂或者以其它方式放松；否则测试结果将带有缺陷。同样地，粘合剂层必须足够薄，以免将其自身的物理特性显著地施加于动态测试结果。因此，本发明的特定实施例提供模具及其使用方法，其中通过在模具中固化并且结合至支承构件的结合表面为动态测试制备粘弹性材料的样品。
[0025]这种模具包括模具部段，所述模具部段在对准和关闭时限定某些元件。例如，模具部段可以包括两个或多个板，所述两个或多个板可以对准以形成模具并且在模具的分型面处打开和关闭。典型地，分型面的表面被机加工成平坦，以保证良好对准和紧(紧密)配合，使得被模制的材料保持在其模具元件内并且不会泄漏到分型面处的板之间的区域中。例如，这种模具可以具有延伸穿过典型地具有螺纹的模具部段的对准销，所述对准销使模具部段对准并且保持模具关闭。备选地，模具部段例如可以通过夹具或带保持关闭。
[0026]本文中所公开的模具的特定实施例用于为动态测试模制粘弹性材料，以例如提供图1A至图1E中所示的示例性样品标本。这种模具接收将被动态测试的粘弹性材料的反应性混合物，使得材料在模具内固化。反应性混合物是能够流过由模具形成的填充通道并且流入为模制样品提供的标本腔中的流体。反应性混合物随后在模具中固化并且结合至同样在模具关闭之前被放置在模具中的支承构件的结合表面。因此，当模具打开时，已固化粘的弹性材料的样品结合至支承构件(多个支承构件)的结合表面(多个结合表面)。
[0027]应当注意到，支承构件可以由任何合适的材料制成并且通常例如由不锈钢或铝制成。典型地，能够在动态测试期间充分地支承粘弹性材料、在测试期间承受所施加的力并且为粘弹性材料提供合适的结合表面的任何材料都是可接受的。有时还优选支承构件由具有高刚度的材料构成，使得其本身不在测试期间变形并且影响粘弹性材料的测试结果。
[0028]可以通过所使用的动态测试过程(例如ASTM测试方法D5992)并且/或者由用于执行测试的机器的制造商来设定支承构件的尺寸。在不对本发明构成限制的情况下，示例性支承构件的合适尺寸包括具有5mm至25mm之间的直径的IOmm至30mm之间长的销。
[0029]由模具在其关闭时所形成的标本腔的尺寸能够提供足以进行动态测试的粘弹性材料的样品。用于动态测试的方法典型地提供合适的测试样品尺寸的范围并且模具可以形成有标本腔，该标本腔提供具有如所使用的动态测试过程所需要的适当预先确定的尺寸的测试样品。在不对本发明构成限制的情况下，测试样品的合适尺寸包括1.5mm至6mm之间的长度以及5_至25_之间的直径，这种样品具有销作为支承构件。
[0030]由模具部段形成的标本腔在关闭时具有至少一个开口端，该至少一个开口端由被保持在模具中的支承构件的结合表面密封。因此，支承构件的结合表面提供密封用于模制材料样品的标本腔的壁，并且随着粘弹性材料在模具中固化而提供粘弹性材料结合至其上的结合表面。当然，多种实施例包括多于一个标本腔的模具，与用于形成图1A至图1E中所示的标本的模具情况一样。同样地，这种模具将具有多于一个开口端的标本腔，其中每一个开口端都由支承构件的结合表面密封。
[0031]本领域普通技术人员应当认识到，如果结合表面密封标本腔开口，结合表面应当通过紧公差形成尺寸并且被放置在模具中，使得开口在支承构件的结合表面被正确放置在模具中时被密封。如果支承构件的结合表面相比开口的尺寸过大或过小，或者如果标本腔开口与结合表面之间的间隙过大，结合表面将不会正确地密封标本腔开口并且粘弹性材料将围绕支承构件的结合表面流出而不是用粘弹性材料填充标本腔。
[0032]总体而言可以认识到，模具提供具有开口端(或多个开口端)的标本腔，粘弹性材料的反应性混合物流入所述开口端(或多个开口端)中以形成测试样品。标本腔的开口端(多个开口端)通过被放置在模具中的支承构件(多个支承构件)的结合表面(多个结合表面)密封，使得粘弹性材料能够随着材料在标本腔中固化而结合至这些暴露表面。换句话说，正是支承构件结合表面密封了标本腔开口(多个开口)，以容纳粘弹性材料直到其在模具中固化并且随着粘弹性材料固化而结合至所述支承构件结合表面以产生测试样品样本。
[0033]除了用于将粘弹性材料模制成具有正确尺寸的标本的标本腔，关闭模具形成了包括支承构件保持器和填充通道的其它元件。
[0034]支承构件保持器形成于模具中，以在模具中提供用于支承构件的空间，使得模具能够围绕该支承构件关闭并且将该支承构件定位在模具中，使得其结合表面能够密封标本腔开口。更具体地，如上所述，模具在支承构件(多个支承构件)位于模具内侧的情况下关闭，使得当样品材料被倒入模具中以形成测试样品时，支承构件的结合表面密封腔的开口，从而使得粘弹性材料能够结合至支承构件的表面。例如，支承构件保持器可以是形成于模具中的凹槽，支承构件能够被放置在该凹槽中，使得模具能够围绕支承构件关闭。[0035]在特定实施例中，支承构件被固定在支承构件保持器内使得其在通过粘弹性材料的反应性混合物填充模具时不移位并且使得其被正确定位以保证其结合表面密封标本腔中的开口从而将粘弹性材料容纳在其中是优选的。
[0036]为了将支承构件正确地固定在支承构件保持器中，特定实施例包括位于支承构件保持器中的脊，该脊适于配合位于支承构件中的凹口。支承构件随后可以被放置在支承构件保持器中，由配合到其凹口中的脊固定。这同时固定支承构件并且准确地将支承构件定位在模具中。例如，脊可以通过在支承构件保持器中机加工或以其它方式形成脊而形成。可移除杆也可以由模具部段固定在支承构件内以用作脊。如果支承构件由经受磁力的材料形成的话，磁力也可以用于将支承构件固定在支承构架保持器内。从支承构件(或支承构件保持器)延伸的销或脊还可以配合到设置于支承构件保持器(或支承构件)中的孔或凹槽中，以定位和固定支承构件。
[0037]如上所述，在本发明的特定实施例中，结合表面与标本腔的开口的配合应当足够紧密，以保证结合表面密封腔中的开口。这样一来，相对于标本腔开口精确地放置支承构件保证了开口被正确密封。处于大约0.05mm的范围内的公差通常足以保证开口的正确密封。
[0038]由模具部段在关闭时形成的额外的元件是在填充端口与标本腔之间流体连通的填充通道。粘弹性材料的反应性混合物可以被倒入或以其它方式引入填充端口中，使得其流过填充通道以填充标本腔。当然可以具有仅流向一个标本腔的流动通道，使得流动通道的数量等于将被填充的腔的数量。备选地，流动通道可以分支并且向多于一个的标本腔提供材料。在特定实施例中，流动通道可以包括如本领域内已知的一系列门，其中门在流动通道与一个标本腔之间提供流体连通。
[0039]可以认识到，只要粘弹性材料的反应性混合物能够被引入模具中并且流向标本腔，在该标本腔材料固化并且结合至支承构件的结合表面，那么具有或不具有门的流动通道的任何组合就都属于本发明的特定实施例的构想范围内。
[0040]在特定实施例中能够构想，反应性混合物将在重力的作用下通过通道流向标本腔。在其它实施例中，反应性混合物可以例如在注模成型过程中(例如在反应性注模成型过程中)通过填充端口被泵入或以其它方式注入模具中。特定实施例还可以包括在填充通道的与填充端口相对的端部处形成在模具中的贮存器，该贮存器适于收集多余材料并且保证腔被填满。
[0041]在特定实施例中，从比模具低的填充端口填充模具使得模具从下到上填充是优选的，由此允许空气从位于模具顶部的开口逸出。在其它实施例中，模具可以从顶部填充，而不存在空气滞留的问题，特别是如果材料不具有高粘性并且材料以足够低而使得空气可以逸出的速率被引入流动通道中的话。
[0042]粘弹性材料在模具中的固化可以发生在比环境高和/或低的温度下，因此在特定实施例中，通道可以形成在模具部段中的一个或多个模具部段中，热流体可以循环通过所述通道以加热和/或冷却模具。例如，热流体可以包括水、油、蒸汽等。备选地，模具可以被放置在烤箱或冰箱中，以加热或冷却模具，使得反应性混合物能够正确固化。电加热线圈也可以嵌入在模具部段中并且/或者缠绕模具主体。
[0043]本文中所公开的模具能够用于能被倒入或以其它方式注入模具中作为流体并且随后固化以形成用于动态测试的粘弹性材料的任何粘弹性材料。例如，这种材料可以包括聚氨酯、聚脲、聚酰胺、环氧树脂和硅酮。在特定实施例中，粘弹性材料的反应性混合物被引入模具中，该反应性混合物在该模具处固化以形成将被测试的粘弹性样品。
[0044]聚氨酯为用于广泛商业应用(包括例如弹性体)中的专用聚合物。聚氨酯的化学性质利用异氰酸酯(-N = C = O)与活性氢化合物(R-OH)或(R-NH2)的反应以产生称为聚氨酯的聚合物种类，所述聚合物种类包括通过R-NH2与异氰酸酯的反应而产生的聚氨酯-脲聚合物的组。将反应性成分混合在一起并置于模具中，所述模具随后加热，使得反应性混合物可反应并固化而形成聚氨酯。反应性混合物也可包含催化剂，以及例如，如本领域已知的颜料、起泡剂、填料等。
[0045]更具体地，可通过使包括如下的组分反应而形成聚氨酯:(I)多元醇、(2)芳族、月旨环族或脂族聚异氰酸酯或它们的组合，和(3)增链剂或固化剂。
[0046]多元醇反应组分含有附接至单个分子的至少两个异氰酸酯反应基团。分子可为，例如，聚酯、聚醚、聚己内酯、聚丙二醇或它们的组合，并可为羟基封端的多元醇、氨基封端的多元醇或它们的组合。合适的多元醇是聚氨酯领域中公知的，并包括聚醚多元醇、胺基封端的多元醇、聚酯多元醇、聚酯醚多元醇、蓖麻油多元醇、多环多元醇和聚碳酸酯多元醇。
[0047]芳族、脂环族和/或脂族聚异氰酸酯反应组分可特征为具有两个或更多个脂族、脂环族或芳族键合的异氰酸酯基团的聚异氰酸酯。例子可包括1，6_ 二异氰酰基己烷(HDI)、1-异氰酰基-5-异氰酰基甲基-3，3，5-三甲基环己烷(ITOI)、2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)，和4，4’ - 二苯基-甲烷二异氰酸酯(MDI)。
[0048]如聚氨酯领域已知，多元醇和聚异氰酸酯反应组分可首先混合以形成预聚物。预聚物可随后与增链剂(固化剂)混合以产生聚氨酯。
[0049]增链剂通常特征为短链二醇、短链二胺或它们的组合。聚氨酯的实施例可包括二 _、三-和/或四醇和/或二 _、三-和/或四胺，但通常选择二醇或二胺作为第二增链剂。
[0050]合适的短链增链剂的例子包括，例如，I, 2，乙二醇、1，2丙二醇、1，2 丁二醇、1，2丁二醇、乙二胺、1，2丙二胺、丙二胺、丙二醇、4，4’ -亚甲基双-(3-氯-2，6- 二乙基苯胺)(MCDEA)、4，4’ -亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)、二乙基硫代甲苯二胺(DETDA)和二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA)。
[0051]图2A至图2B是适于模制粘弹性材料作为用于动态测试的样品的模具板的透视图。模具板20、22在对准关闭时形成标本腔24，粘弹性材料能够流入该标本腔24中并且随后固化成用于动态测试的合适样品。提供螺纹孔，螺栓(未示出)可以被插入穿过所述螺纹孔以用于对准模具部段并且保持模具关闭。
[0052]标本腔24在任一端上开口但是通过邻近开口端的销12、16的结合表面密封。粘弹性材料随后能够由模板20、22的壁和销12、16容纳，粘弹性材料能够在该位置处固化并且结合至销的端部。
[0053]销12、16被保持在模具板20、22内、在模具板20、22中切割的凹槽42中。为了防止销移动，在凹槽42中提供配合到销12、16中的相应的槽中的脊36。
[0054]图2C是能够被固定到图2A至图2B中所示的模具中的销的横截面图。如能够在该附图中看到的，销12被设置成具有槽38，该槽38能够接收设置于模板22的凹槽42中的脊63。
[0055]填充通道28被切入模板20、22中，该填充通道28与腔24和填充端口 27流体连通。粘弹性材料的反应性混合物能够被引入填充端口 27中并且流过填充通道28以用样品材料填充样品腔24。多余的样品材料能够流入贮存器32中。螺纹塞(未示出)能够被插入到螺纹贮存器开口 34中，以防止材料流出。
[0056]备选地，反应性粘弹性材料能够通过连接部被进给至螺纹贮存器开口 34并且从下向上被填充，使得多余的材料离开填充端口 27。如果空气滞留是问题的话，这种填充手段可以是优选的。当液体材料流入模具的底部中时，空气能够容易地从模具的顶部逸出。当然，在该方法中，材料必须被泵送或者在重力的作用下被进给至螺纹贮存器开口 34中。
[0057]本发明的特定实施例包括用于使用如本文中所公开的模具为动态分析制备粘弹性材料的方法。这种方法典型地可以包括制备支承构件的结合表面以用于将粘弹性材料结合至其上并且还可以包括制备用于模制热塑性材料的模具。典型地，模具可以被清洁，以去除来自先前模制操作的任何灰尘、污垢或残留物。还可以通过脱模剂来处理模具，该脱模剂有助于从模具释放模制材料。常见的脱模剂包括基于硅酮、蜡、油等的脱模剂。对脱模剂的选择取决于所模制的粘弹性材料。
[0058]可以对支承构件进行处理以制备结合表面，使得粘弹性材料更好地结合至其上。结合表面可以加糙，以促进粘弹性材料更好地结合至结合表面。所述表面可以通过已知的技术加糙，例如喷砂、磨削、擦刷等。结合表面还可以通过溶剂、去污剂或其它清洁剂来清洁，以去除油以及可能干扰粘弹性材料结合至结合表面的其它污垢。
[0059]在一些实施例中，该方法可以包括将粘合剂涂布于结合表面，以促进粘弹性材料结合至支承构件的结合表面。对合适的粘合剂的选择取决于粘弹性材料的类型。例如，当在模制过程期间向支承构件制备聚氨酯的样品时，例如Cytec CONAPl146-C的粘合剂可能是合适的。该粘合剂促进了聚氨酯材料的液体反应性混合物在固化时结合至表面。用于本发明的特定实施例的粘合剂是良好地粘合至支承结构的结合表面并且与模具中的固化粘弹性材料反应或以其它方式相互作用的那些粘合剂，例如C0NAP1146-C。
[0060]在执行任何模具制备以及制备支承构件结合表面之后，如果已完成任何这种制备，则支承构件可以被放置在模具中，使得结合表面将由被引入模具中的粘弹性材料的反应性混合物接触。在本发明的特定实施例中，支承构件与模具中标本腔的开口端交界，在该位置处，标本腔的尺寸能够提供预定尺寸的粘弹性材料的样品。
[0061 ] 在特定实施例中，支承构件被固定在模具中的支承构件保持器中，这种固定例如通过磁力并且/或者通过配合到支承构件保持器中的脊和/或槽中的支承构件中的槽和/或脊来实现。这种固定保证了支承构件在模制过程期间良好地固定并且还提供支承构件与标本腔的开口端的对准，由此保证标本腔的开口端由支承构件的结合表面正确密封，以完成标本腔的关闭从而用于容纳和模制粘弹性样品。
[0062]这种方法还可以包括用粘弹性材料的反应性混合物填充标本腔。可以通过在重力的作用下将混合物进给到模具中以及/或者例如通过泵和/或挤出器将材料注入标本腔中来填充标本腔。
[0063]固化粘弹性材料可以发生在需要加热模具以及/或者冷却模具的温度下。例如，这种方法可以包括使热流体循环通过形成于模具主体中的通道。热流体的例子可以包括水、油和/或蒸汽。备选地，该方法可以包括在烤箱中加热模具以及/或者在冰箱中冷却模具。[0064]当材料在模具中正确固化之后，该方法可以包括打开模具并且在粘弹性材料结合至支承构件的结合表面的情况下从模具移除支承构件。
[0065]还通过以下的例子对本发明进行说明，所述例子应当被看作仅仅是说明而不以任何方式对本发明构成限制。
[0066]例子I
[0067]使用聚氨酯作为粘弹性材料来制备类似于图1A中所示的双剪切标本。首先，通过对表面进行喷砂以提供表面粗糙来制备销的结合表面。销随后在丙酮中冲洗并且允许其风干。粘合剂在结合表面上被喷射至12μπι至25μπι之间的厚度并且随后被允许干燥。粘合剂是以1:4的比例混合的Cytec Conapl 146-C粘合剂与Cytec Conap S-1溶剂的混合物。
[0068]经过处理的销随后被放置在类似于图2Α至图2Β中所示的模具的模具中。该模具已清洁并且通过基于硅酮的脱模剂(ST0NERM-804)制备。该模具关闭并且在100°C下在烤箱中加热两小时。被加热至大约70°C的工业生产的聚氨酯预聚物(ChemturaVIBRATHANEB836)随后与被加热至大约45°C的短链二醇固化剂和催化剂的混合物混合。反应性混合物被倒入在模具的顶部处的填充端 口中。该混合物在三分钟内聚合并且硬化成固体。模具随后被再次放入100°C的烤箱中并且固化16小时。
[0069]在烤箱固化完成之后，双剪切标本从模具移除，从销剪掉少量的多余聚氨酯并且样品被允许在测试之前在室温下再放置一星期。销为14_长，具有IOmm的直径。结合在销之间的聚氨酯样品为2mm宽。
[0070]双剪切样品随后被提交以用于在Metravib DMA+450测试机上测试。温度在测试期间从室温变化到低至_80°C并且随后在15.7N的恒力作用下以IOHz的频率以1.5°C /min的速率上升至120°C。对双剪切标本的动态测试成功完成。销的尺寸和聚氨酯样品大小如何？
[0071]如本文中的权利要求书和说明书中所使用的术语“包括”和“具有”将被认为表示可以包括未具体描述的其它元件的开放组。如本文中的权利要求书和说明书中所使用的术语“基本由……构成”将被认为表示可以包括未具体描述的其它元件的部分开放的组，只要那些元件不在实质上改变所要求保护的本发明的基本和创新特性。术语“一个”以及词语的单数形式将被认为包括相同词语的复数形式，使得术语的意思是提供一些元件中的一个或多个。术语“至少一个”以及“一个或多个”能够互换使用。术语“一个”或“单个”将被用于表示期望一些元件中的一个并且仅一个。类似地，其它特定的整数值(例如“两个”)在期望特定数量元件时使用。术语“优选地”、“优选的”、“优选”、“可选地”、“可以”以及类似术语用于表示物品、条件或步骤指的是本发明的可选(不是必须的)特征。被描述成“a到b之间”的范围包括值“a”和“b”。
[0072]通过上文的描述应当理解，可以在不偏离本发明的真正精神的情况下对本发明的实施例进行多种改型和改变。仅仅为了说明的目的而提供上文的描述并且不应当被理解成具有限制意义。仅有所附权利要求的语言应当限制本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于制备用于动态分析的粘弹性材料的模具，所述模具包括: 模具部段，所述模具部段在对准关闭时限定元件，所述元件包括: 标本腔，所述标本腔具有开口端，所述标本腔尺寸确定成提供预定尺寸的粘弹性材料的样品； 支承构件保持器，所述支承构件保持器邻近所述标本腔的开口端；以及 填充通道，所述填充通道在所述标本腔与填充端口之间流体连通，所述填充端口适于接收粘弹性材料的反应性混合物以填充所述标本腔，其中所述支承构件保持器适于固定支承构件，所述支承构件具有密封所述标本腔的开口端的表面。
2.根据权利要求1所述的模具，所述模具还包括位于所述支承构件保持器中的脊，所述脊适于配合到位于所述支承构件中的凹口中，以进一步将所述支承构件固定在所述支承构件保持器中。
3.根据权利要求2所述的模具，其中所述脊被机加工至所述支承构件保持器中。
4.根据权利要求2所述的模具，其中所述脊是被固定在所述模具部段中的至少一个模具部段中的可移除杆。
5.根据权利要求1所述的模具，所述模具还包括位于所述模具部段中的至少一个模具部段内的封闭通道，所述封闭通道具有位于一个端部处的流体进口以及位于相对端部处的流体出口以用于热流 体通过其循环。
6.根据权利要求1所述的模具，所述模具还包括附接到所述模具部段中的至少一个模具部段的加热元件。
7.根据权利要求1所述的模具，所述模具还包括嵌入在所述模具部段中的至少一个模具部段中的加热元件。
8.根据权利要求1所述的模具，其中所述填充通道被放置成通过门与所述标本腔流体连通，所述门在所述填充通道与所述标本腔之间延伸。
9.根据权利要求1所述的模具，其中所述填充端口适于连接至反应注模成型过程。
10.根据权利要求1所述的模具，其中所述支承构件保持器适于固定选自板、销或其组合的支承构件。
11.根据权利要求1所述的模具，其中所述标本腔尺寸确定成将粘弹性材料的样品提供成选自立方体、圆柱形、圆锥形或其组合的形状。
12.一种用于制备用于动态分析的粘弹性材料的模具，所述模具包括: 模具部段，所述模具部段在对准关闭时限定元件，所述元件包括: 两个腔，所述腔中的每一个腔都具有相邻的近侧开口端以及相对的远侧开口端，所述腔的尺寸能够提供预定大小的粘弹性材料的双样品； 中心支承构件保持器，所述中心支承构件保持器在所述腔的相邻近侧开口端之间延伸； 第一支承构件保持器和第二支承构件保持器，所述第一支承构件保持器和所述第二支承构件保持器均邻近所述腔的相对远侧开口端中的每一个；以及 填充通道，所述填充通道在所述腔与填充端口之间流体连通，所述填充端口适于接收粘弹性材料的反应性混合物以填充所述腔，其中所述中心支承构件保持器适于固定中心支承构件，所述中心支承构件具有能够密封所述标本腔的近侧开口端的中心支承表面，并且所述第一支承构件保持器和所述第二支承构件保持器均适于分别固定第一支承构件和第二支承构件，所述第一支承构件和所述第二支承构件分别具有密封所述标本腔的远侧开口端的第一支承表面和第二支承表面。
13.根据权利要求12所述的模具，所述模具还包括位于所述第一支承构件保持器、所述第二支承构件保持器和所述中心支承构件保持器中的脊，所述脊适于配合到位于所述支承构件中的凹口中，以进一步将所述中心支承构件、所述第一支承构件和所述第二支承构件固定至所述支承构件保持器中。
14.根据权利要求13所述的模具，其中所述脊被机加工到所述支承构件保持器中。
15.根据权利要求13所述的模具，其中所述脊是被固定到所述模具部段中的一个模具部段中的可移除杆。
16.根据权利要求12所述的模具元件，其中所述填充端口适于连接至注模成型挤出器。
17.一种用于制备用于动态分析的粘弹性材料的方法，所述方法包括: 制备支承构件的结合表面以用于将粘弹性材料结合至其上； 将所述支承构件固定在模具中，其中所制备的所述支承构件的结合表面与位于所述模具中的标本腔的开口端交界，并且其中所述标本腔尺寸确定成提供预定尺寸的粘弹性材料的样品； 用粘弹性材料的反应性混合物来填充所述标本腔； 使所述反应性混合物固化以形成粘弹性材料；以及 在粘弹性材料结合至所述支承构件的情况下将所述支承构件从所述模具移除。
18.根据权利要求17所述的方法，其中制备所述结合表面包括: 对所述结合表面加糙；以及 清洁所述结合表面。
19.根据权利要求17所述的方法，其中制备所述结合表面包括: 用粘合剂涂覆所述结合表面。
20.根据权利要求17所述的方法，其中粘弹性材料选自聚氨酯、聚脲、聚酰胺或聚氨酯脲。
【文档编号】B29C33/02GK103998198SQ201280061362
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2011年11月30日
【发明者】S·P·安德森, S·M·克龙, M·E·多森 申请人:米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司