适于密封铸造金属模具的系统和方法

适于密封铸造金属模具的系统和方法
【专利摘要】本发明通常涉及用于制造聚合物部件的铸造金属模具，以及更具体地涉及用于密封在制造聚合物部件的过程中所使用的铸造金属模具的方法。本技术的一个实施方案涉及铸造金属模具(26)，其具有设置于模腔表面(24)上的孔隙(60)内的密封剂(62)，这样所述密封剂配置成密封模腔的表面以便形成密封表面。密封表面在制造聚合物部件的过程中阻隔吸收或释放气体。所述模具还包括表面涂层(64，66)以便促进制品从模腔释放。表面涂层包括含氟聚合物基层(64)，其配置成粘附到模腔的密封表面。
【专利说明】适于密封铸造金属模具的系统和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2012年I月5日提交的、发明名称为“适于密封铸造金属模具的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR SEALED CAST METAL MOLDS) ”、序列号为 61/583，545的美国临时申请的优先权和权益，在此该美国临时申请出于所有目的以其全文通过援引加入本文。

【背景技术】
[0002]本发明通常涉及用于制造聚合物部件的铸造金属模具，以及更具体地涉及用于密封在制造聚合物部件的过程中所使用的铸造金属模具的方法。
[0003]包括塑料和泡沫的聚合物材料被广泛用于制造消费品中的各种部件，包括泡沫座垫、衬垫、密封剂、垫片等等。通常而言，在制造聚合物部件的过程中，聚合物材料在模具内部与彼此发生反应，所述模具给所得到的聚合物赋予部件的形状。例如，当制造聚氨酯泡沫部件时，异氰酸酯材料和多元醇共混物可在模具内混合，随后可将模具加热以便使得材料发生反应(例如，聚合、交联、直到呈现模具的形状)。此外，为了进一步促进这些反应，可提供催化剂。在制备过程中，混合物发泡并膨胀以填充模腔的内部，由此采取模腔的形状。也可提供其它材料以便增强混合物的发泡。例如，水可用作一种类型的起泡剂以便使得氨基甲酸酯的混合物在模腔内硬化之前填充模具。一旦泡沫硬化，在基于异氰酸酯和多元醇共混物所确定的固化时间之后可将泡沫物件(例如，座垫)从模具中取出并使用(例如，在座椅内使用)。
[0004]一旦从模具中取出，可对聚合物部件进行缺陷检查。例如，对于所模制的聚氨酯泡沫部件而言通常希望具有基本上无缺陷(缺陷例如孔隙、裂缝或间隙)的大致均匀、光滑的表面。因此，当聚合物部件具有呈现出的表面缺陷时所述部件就可能会被丢弃。例如，脱模涂层(例如蜡层)可在制造每个泡沫部件的过程之间施加到模具的表面上。但是，如果脱模涂层不足以完全均匀地涂覆模具，则泡沫可能会粘到模具上造成制造运行最初的10、20、50、100、或更多的泡沫部件出现表面缺陷(即具有可见的间隙或裂缝)。虽然制造运行之后的部件是可以接受的，但是有缺陷的泡沫部件将通常被丢弃，这样增加制造成本和消耗。


【发明内容】

[0005]下面阐述本文所公开的某些实施方案的概要。应该理解呈现这些方面仅给读者提供这些某些实施方案的简要概要，而这些方面并不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可涵盖未在下面进行阐述的各个方面。
[0006]本发明包括涉及用于密封在制造聚合物部件的过程中所使用的任何铸造或机械加工的金属模具(例如，铝)表面的实施方案，以便在制造聚合物部件的过程中阻隔模具表面释放所吸收的气体(例如氢气，氮气，氧气，二氧化碳，氩气或其它气体)。例如，本技术的一个实施方案涉及一种铸造金属模具，其具有设置于模腔表面上的孔隙内的密封剂，这样密封剂配置成密封所述模腔的表面以便形成密封表面。密封表面阻隔在聚合物部件的制造过程中吸收或释放气体。模具还包括表面涂层，以进一步促进从模腔释放产品。表面涂层包括含氟聚合物基层，其配置成粘附到模腔的密封表面。
[0007]本技术的另一实例涉及一种聚合物制造系统。聚合物模制系统包括具有模腔的金属模具，模腔具有多孔表面。密封剂设置于所述模腔的多孔表面内以形成密封表面，并且密封剂密封多孔表面，这样在聚合物部件的制造过程中阻隔密封表面吸收或释放气体。聚合物模制系统还包括设置于密封表面上的表面涂层。表面涂层配置成在制造出聚合物部件之后促进聚合物部件从模腔释放。
[0008]本技术的另一实例涉及在制造泡沫物件的过程中的模具密封以及使用方法。该方法包括用密封剂密封模腔表面以便形成在泡沫制造过程中阻隔吸收或释放气体的密封表面。该方法还包括将表面涂层施加到模腔的密封表面。该方法还包括使用所述模腔来执行泡沫制造周期。泡沫制造周期包括:在模腔内设置泡沫配制品，在模腔内聚合泡沫配制品以便形成具有的形状对应于模腔几何形状的泡沫物件，以及将泡沫物件从模腔取出。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]当参照附图研读以下详细说明时将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面以及优点，其中在整个附图中相同的附图标记代表相同的部件，其中:
[0010]图1是泡沫部件制造系统实施方案的示意性示图，其中泡沫配制品提供给模腔以便制造泡沫部件；
[0011]图2是示出用于密封用于制造泡沫部件的模具以及使用密封模具的方法实施方案的过程流程图；
[0012]图3是示出具有多孔表面的模具实施方案的沿着图1的线3-3所取的横截面视图；
[0013]图4是示出图3所示的多孔模具表面在用密封剂密封之后的实施方案的横截面视图；以及
[0014]图5是示出图4所示的密封模具表面在施加表面涂层之后的实施方案的横截面视图。

【具体实施方式】
[0015]下面将描述本发明的一个或多个具体实施方案。在竭力提供这些实施方案的简要描述中，在说明书中不会描述实际实施方式的所有特征。应该意识到在对任何这种实际实施方式的改进中，如在任何工程或设计项目中的那样，必须作出许多具体的实施决策以便实现开发者的具体目标，诸如遵从与系统相关和商业相关的限制，其会从一个实施方式到另一个实施方式而有所变化。此外，应该意识到这种改进工作会是复杂和耗时的，但对于受益于本公开的那些普通技术人员而言是可设计、制备和制造的常规事务。
[0016]当介绍本发明的各个实施方案的元件时，冠词“一(a或an)”、“所述(the或said)”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括(comprising) ”、“包含(including) ”和“具有(having)”旨在为包括性的且意味着可存在除了所列元件之外的其它元件。
[0017]如上所述，所公开的实施方案涉及使用一种或多种密封剂和/或一个或多个涂层来在使用模腔制造制品(例如，聚合物部件)的过程中阻隔从多孔模腔吸收和/或释放气体。由模腔阻隔这种吸收/释放可导致制造具有所需特性(诸如平滑表面)的制品，同时降低与其制造相关联的消耗，这可对环境带来正面影响。因此，虽然用于密封模具的当前方法在制造聚氨酯泡沫部件的过程中所使用的模具情况下进行了论述，但是应当指出的是当前实施方案可适于在制造由其它类型的聚合物材料(例如，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯等等)制成的部件过程中所使用的模具，其中均匀表面是理想的。
[0018]图1是用于在模具14内制备泡沫部件12 (例如，聚氨酯座垫)的系统10的示意性概图。模具14包括基体材料16和在基体材料16中形成的模腔18。模腔18配置成在通过下述的化学反应制备泡沫时成形泡沫物件12。模具14的基体材料16可包括铸造或机械加工的金属(例如，铝，钢，镍，或其它合金金属)、环氧、复合材料、或能够给在模腔18内所制备的泡沫提供机械稳定性的类似材料。基体材料16可选择成具有某些热性质(例如热传导系数)，以便允许热量从外源施加到在模腔18内进行的聚合过程。
[0019]成形为以便形成泡沫部件12的所示模腔18由第一部件20和第二部件22所限定，每个部件具有内表面24。然而，应该指出的是，在其它实施方案中，模腔18可由单个部件或者两个以上的部件形成，每个部件具有用于接触泡沫部件12的内表面24。形成模腔18的部件数目可取决于要制备的泡沫部件的特定形状和/或大小以及用于制造泡沫部件的方法。如可意识到的那样，当第一部件20和第二部件22在它们围绕模腔18的区域处被放置成彼此接触时，所述模腔18采取泡沫部件12所需形状的形式。
[0020]此外，模具14的内表面24可为稍微多孔的。如在下面详细论述的那样，基体材料16的孔隙可根据本发明的技术密封，这样在制备泡沫部件12的过程中阻隔模具14的内表面24释放气体(例如，所吸收的空气)。通过有效地限制模具14的内表面24将气体引入到聚合物前体的反应中，本技术有利于制造具有基本上没有空隙或类似缺陷的相对光滑、均匀表面的聚合物部件。通常而言，本技术可显著降低有缺陷部件的丢弃量，上述有缺陷的部件是在聚合物部件的制造过程中在模腔18内表面24处的压力波动所导致的。此外，如下文所述，模具14的内表面24也可涂覆有一个或多个表面涂层，以便一旦模制已经完成有助于将泡沫部件12从模具14释放。
[0021]在系统10的操作过程中，将不同的材料进行混合以便最终制得泡沫配制品28，所述泡沫配制品28是当经受合适的聚合条件时能够在模具14内形成泡沫部件12的反应性混合物。在当前情况下，泡沫部件12是聚氨酯泡沫部件。因此，泡沫配制品28由下述材料制得，所述材料能够由水和异氰酸酯形成重复的氨基甲酸酯键(即聚氨酯)和脲键。在所示的实施方案中，泡沫配制品28通过在混合头30内混合多元醇配制品32和异氰酸酯混合物34来制得。然而，应当意识到的是，在某些实施方案中，可在模腔18中直接混合多元醇配制品32和异氰酸酯混合物34来制得泡沫配制品28。
[0022]多元醇配制品32除了其它反应物之外可包括多羟基化合物(例如，包括多元醇和共聚物多元醇的具有一个以上羟基的小分子或聚合物)，诸如聚醚多元醇、可购自拜尔材料科学有限责任公司(Bayer Materials Science LLC)的合成树脂。多元醇配制品32也可包括起泡剂(例如，水，挥发性有机溶剂)、交联剂、表面活性剂和其它添加剂(例如，开孔剂，稳定剂)。多元醇配制品32还可包括其它聚合物材料，诸如配置成赋予泡沫部件12某些物理性质的共聚物材料。这种共聚物的一个实例是苯乙烯-丙烯腈(SAN)共聚物。此外，在某些实施方案中，可以使用配置成促进聚氨酯生成(即，多元醇配制品32的羟基与异氰酸酯混合物34的异氰酸酯基之间的反应)的催化剂，并且所述催化剂可以是多元醇配制品32的一部分。
[0023]此外，催化剂可掺入到多元醇配制品32内。例如，可采用某些胺(例如叔胺)、胺盐、有机金属化合物(例如，有机铋和/或有机锌化合物)、或其它类似的催化剂。根据本发明实施方案的可被掺入到多元醇配制品32内的催化剂的商业实例包括可购自密苏里州圣路易斯的 Sigma Aldrich C0.，LLC 的 DABCO? 331v 胺催化剂(I, 4-二氮杂双环[2.2.2]
辛烧)和可购自俄亥俄州诺伍德的Shepherd Chemical Company的BiCAT?秘催化剂。下面的表I提供了多元醇配制品28的示例性组分及其相应的量。
_表1-示例性的多元醇配制品_
___量(每百份多元醇)_
基础多元醇(无固体)__0-100_
共聚物多元醇(含固体)__0-100_
水(起泡剂)__0-9_
交联齐O__0-6_
催化齐I」__0.001-5_
表面活性剂0.01-12.50_
[0024]在模具14内与多元醇配制品32反应的所述异氰酸酯混合物34可包括一种或多种不同的异氰酸酯化合物。这类化合物的实例包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、或具有两个或多个异氰酸酯基的其它这类化合物。多异氰酸酯化合物还可包括每分子具有平均两个或多个异氰酸酯基的预聚物或聚合物。所用的特定多异氰酸酯化合物可取决于泡沫部件12的所需最终用途(即，所需的物理性能)。应该意识到的是异氰酸酯类的浓度应该大致对应于表I中所列出的多元醇与水的浓度。因此，在某些实施方案中，基于在特定制造运行中所使用的多元醇和水的量，异氰酸酯类的浓度可在从每百份2.4和100份之间的范围内。
[0025]如前所述，密封模具14的内表面24可在泡沫部件12的制造过程中阻隔从模腔18的表面释放气体。图2示出用于密封模腔18的内表面24以及使用所述模具14来制造泡沫部件12的过程40的实施方案。虽然下文的论述涉及密封整个模腔18，但是应该意识到的是模具14的每一部件20和22的内表面24可如下阐述的那样单独地密封和涂覆表面。
[0026]图2中所示的过程40以确定(方框42)在模腔18内表面24中孔隙的总体积开始。如前所述，模腔18的内表面24起初可是多孔的，其中由基体材料16和制造模具14的方法至少部分地确定孔隙的具体性质(例如，尺寸、规则性、孔隙率等)。图3提供内表面24的部分26的横截面视图，所述部分26可在施加密封剂或表面涂层之前根据方框42来进行分析。在图3中，在模腔18的内表面24处示出许多孔隙60。此外，由于模具14是铸造金属模具(例如，铸铝基体材料16)，孔隙60可通常仅存在于大约一毫米的模具14内表面24内。此外，虽然为简单起见所示的孔隙60在尺寸上是大致均一的，但是模腔18的内表面24可具有不同尺寸的孔隙60的复杂网络或点阵。此外，孔隙60通常能够捕获气体，诸如来自大气的空气或在用于制造模具14的过程中内表面24所暴露到其的其它气体。因此，在加热模具14时，这些孔隙60可进而能够释放该捕获的气体。因此，当在泡沫部件12的制造过程中发生上述时，这种排气可导致在泡沫部件12的表面中形成凹坑、空隙、或类似变形。
[0027]例如，模腔18可由铸铝基体材料16制成，并具有范围在从约0.001毫米至0.05毫米的表面孔隙率。此外，铸铝模具14的内表面24可具有直径在从约39微米至约50微米范围内的孔隙。因此，模腔18内表面24的孔隙总体积可在从大约10立方厘米至大约50立方厘米的范围内；然而，孔隙的总体积可取决于模具14如何制造来变化。因此，对于具有未密封内表面24的模腔18而言，如图3中所示，孔隙最初可由被吸收到内表面24的孔隙60内的气体所占据。
[0028]因此，返回到图2的过程40，在某些实施方案中，可首先根据方框42来确定用于占据模腔18表面内所有孔隙60的体积所需的密封剂体积。例如，在某些实施方案中，可通过下述来确定孔隙60的体积:用已知体积的非挥发性流体(例如，油)填充模腔18，加热模具14直至足以导致所述非挥发性流体使得内表面24的孔隙60中的任何所吸收的气体释放，然后回收并测定非挥发性液体的体积以便确定剩余在内表面24孔隙60内的非挥发性流体的体积。通过进一步的实例，在某些实施方案中，可将所述模具14部件22的内表面24置于真空下，然后加热，同时测定从部件22内表面24的孔隙60所释放的气体体积。在其它实施方案中，针对总表面积孔隙体积(例如，基于表面分析技术或模拟模型)的估算值也可用于计算用于有效地密封模腔18的内表面24将所需的密封剂的量。
[0029]一旦确定模腔18表面中孔隙60的总体积，就可将所述模腔18密封以便在制造泡沫部件12的过程中阻隔排气(例如，气体释放进入到泡沫部件12的表面内)，制造泡沫部件12的过程可包括如本文所述的若干步骤。为了密封模腔18的内表面24，可首先将内表面24加热(方框44)到一定的温度下持续一段时间，以基本上除去与模腔18内表面24相关联(例如，所吸附的，所物理吸附的，或以其它方式与其相互作用的)的气体。例如，在某些实施方案中，模具14可被加热到约375° F下持续约4小时，以确保存储于模腔18内表面24孔隙60内的任何气体被释放。在其它实施方案中，模具14可被加热到最高模制温度(例如，大约在130° F和170° F之间)下持续一定量的时间(例如，4小时)。此外，在某些实施方案中，在方框42和44中所述的步骤可以组合，可通过测定加热模具14以便从孔隙60除去气体时所释放的气体来确定模腔18表面中孔隙的总体积。
[0030]在加热模具14以便除去任何相关联的气体分子之后，基于所确定的或所估算的总孔隙体积来将密封剂施加(方框46)到模腔18的内表面24。此外，在某些实施方案中，剩余的密封剂可最初施加到被加热的模腔18的内表面24上，并随后在如下文所述的表面涂层气相沉积之前将多余的密封剂从模腔18擦掉。通常而言，密封剂可为可经由喷涂、刷涂、或其它液体涂覆方法而施加的永久性或半永久性丙烯酸树脂、硅氧烷丙烯酸类树脂、环氧树脂、或基于硅酮的密封剂。例如，在某些实施方案中，密封剂可以是像E80-106(购自ALFA, Inc.)或高温环氧树脂(购自Aeromarine Products, Inc.)的环氧密封剂。通过进一步的实例，在某些实施方案中，密封剂可以是诸如732多用途硅酮密封剂(购自DowCorning, Inc.)的硅酮密封剂。此外在其它实施方案中，密封剂可以是诸如RCS20硅化丙烯酸密封剂(购自Momentive Performance Materials, Inc.)的娃化丙烯酸密封剂。
[0031]此外，在某些实施方案中，密封剂可以是类似于由美国专利号4761443所公开的硅氧烷混合物的基于硅酮(例如硅氧烷)材料的混合物。也就是说，在某些实施方案中，密封剂可包括下述的一个或多个:具有高分子量(例如，分子量约20，000至约500，000)并具有一个或多个端羟基的第一硅氧烷(例如，聚二甲基硅氧烷)组分；具有较低分子量(例如，分子量约1，000至约5，000)并具有一个或多个端羟基的第二硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷)组分；具有低分子量(例如，小于1，000)并包括多个S1-H基团(例如，每分子约3个S1-H基团)的第三硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷或其它聚硅氧烷)。此外，在某些实施方案中，密封剂可以是类似于由号为5302326的美国专利所公开混合物的基于硅酮的(例如，硅氧烷)的混合物。也就是说，在某些实施方案中，密封剂可包括下述的一个或多个:第一有机聚硅氧烷，其具有键合到Si的乙烯基和甲基两者并以二甲基乙烯基终止；第二有机聚硅氧烷，其具有键合到Si的乙烯基和甲基两者并具有多个S1-H基团(例如，每分子3个S1-H键)；催化剂，其配置成诱导所述第一和第二有机聚硅氧烷的乙烯基和S1-H基团的一部分。通常可以理解的是，当前所公开的基于硅酮(例如硅氧烷)的密封剂可以类似于在下面论述的扩展(extender)层中所使用的硅氧烷材料，但具有一些差异。首先，在某些实施方案中，与下面论述的硅氧烷扩展层材料相比，硅氧烷密封剂会通常具有较高的熔点(例如，可在高达约300° F的温度下固化)，其在室温下作为油存在。这部分地由于下述事实，在某些实施方案中，与硅氧烷扩展层材料相比，硅氧烷密封剂可通常具有更高的分子量(例如，具有一种或多种娃氧烧，所述娃氧烧具有在大约20，000和大约500，000之间的分子量)。此外，在某些实施方案中，硅氧烷密封剂可包含端羟基或端乙烯基，当密封模具的表面时所述端羟基或端乙烯基的一部分可反应，与硅氧烷扩展层材料相反，硅氧烷扩展层材料可主要或完全包括非反应性脂肪族(例如烃)基团。
[0032]可基于某些期望的性质来选择密封剂，所述性质诸如但不限于密封剂的化学反应性，在模制温度下的密封剂的热稳定性，密封剂的韧性，密封剂的传热系数等等。在某些实施方案中，密封剂可施加到模腔18的内表面24，而不会从方框44中所述的加热首先冷却模具。在其它实施方案中，在方框44的加热过程已经完成之后，可将部件20或22的内表面24在真空下冷却以便阻隔由部件的孔隙60 (图3)再吸收大气气体。在某些实施方案中，也可在模腔18处于真空状态下的同时进行密封剂的气相沉积。此外，在某些实施方案中，可利用光、电、重力、或类似的分析技术来监测密封剂沉积到模腔18内表面24上的沉积进度。此外，可利用光学分析技术或布鲁诺尔-埃米特-特勒(BET)表面分析或类似技术来验证内表面24的密封。
[0033]一旦密封剂已被施加到模具14的内表面24，模具14和/或所施加的密封剂可被加热(方框48)，以便有效地密封模具表面。也就是说，在将密封剂施加到模腔18的内表面24上之后，模具14和/或密封剂可随后被加热以便使得孔隙60内的密封剂固化。例如，在将硅化的丙烯酸密封剂施加(例如，使用化学气相沉积CVD)到模具14的部件20的内表面24上时，可将部件20加热到245° F下持续I小时以便使得孔隙内的硅化丙烯酸密封剂固化。图4示出模腔18部分26附近的内表面24在其被密封(例如，通过图2所示过程40的步骤44至48)之后的实例。因此，图4示出在内表面24处的许多孔隙60，其已被填充有密封剂62 (例如，硅化的丙烯酸、环氧树脂或基于硅酮的密封剂)，这样，甚至在空气存在的情况下加热或冷却时，阻隔内表面24捕获或吸收空气。
[0034]返回到图2，如上所述，一个或多个表面涂层可施加到模具14的密封内表面24上以便于所制造的泡沫部件12的释放(方框50)。例如，当前实施方案通常采用一个或多个表面涂层以便给与通常采用的蜡基脱模剂相比数目增多的周期提供合适的润滑性进而将泡沫部件12从模腔18取出。在图5中示出具有这种表面涂层的模腔18内表面24部分26的实施方案。在所示的实施方案中，使用2个表面涂层，但是应当指出的是可采用任何合适数目的涂层。图示的涂料包括永久性或半永久性的基层64和扩展层66。在一般意义上而言，永久性或半永久性涂层64可给与传统的蜡基脱模剂相比数目增多的泡沫制造周期提供合适的润滑性。此外，扩展涂层66可延长永久性或半永久性涂层64的寿命，这样永久性或半永久性的涂层给甚至更大数目的周期提供合适水平的润滑性。
[0035]如图5中所示，基层64可直接设置到模腔18的密封内表面24上。隙外，扩展层66可直接设置到基层40上。根据当前实施方案，基层40可被认为是永久性或半永久性的涂层，因为其对于相对大的泡沫制造周期数目(例如，5000个周期或更多)而言可给模腔18提供合适的润滑性。基层64可包括金属、陶瓷、塑料、或它们的任意组合，或者可完全由其形成。作为一个实例，基层64可包括陶瓷，诸如金属氧化物(例如，二氧化硅(S12)，二氧化钛(T12))，碳化物(例如，碳化硅)，硼化物，氮化物(例如，氮化硼)，或硅化物；塑料，诸如聚四氟乙烯(PTFE)或其它含氟聚合物或润滑涂层，或材料的组合(例如，金属和塑料的组合)，诸如镍-聚四氟乙烯。
[0036]此外，基层64可使用适于所选定的特定材料的技术而设置于内表面24上。例如，可将陶瓷和/或金属压印、烧结或镀敷到内表面24上，而塑料可被涂覆或喷涂到内表面24上。此外，虽然基层64不同于扩展层66，但是在某些实施方案中，基层64的一部分可包括与用作扩展层66的材料相同或类似的材料。实际上，由于基层64的材料可能经受降解同时损失润滑性，因此扩展层66可充当用于延长基层64所适合的脱模次数的更新试剂。
[0037]具体而言，扩展层66可被选择成在泡沫制造条件下提供适量的润滑，并且还可以选择成提供基层64、密封剂62、和模腔18内表面24的增强保护。在根据本发明的某些实施方案中，扩展材料可包括可施加于基层64上的基于娃氧烧的材料,诸如基于娃氧烧的油类。S卩，扩展层66可以是聚合的硅氧烷，硅氧烷低聚物，环状硅氧烷，或它们的组合。例如，扩展层66可包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)，环状二甲基硅氧烷(例如，六甲基化环三硅氧烷(HMCTS)或八甲基化环四硅氧烷(OMCTS))，或具有所需润滑性和其它所需性能的任何其它环状硅氧烷。通常而言，增加扩展层66的硅氧烷聚合物或低聚物的分子量可导致较高的润滑性、更持久的基层64、以及延长使用的模具14。合适的基层64和扩展层66的实例包括在于2011年8月15日提交的、申请号为61/523,783的待决临时专利申请中所述的那些，该申请的名称为 “SEMI PERMANENT TOOL COATING ENHANCEMENT FOR EXTENDED NUMBER OFRELEASES”，在此该申请出于所有目的以其全文通过弓I用并入本文。
[0038]应当指出的是在密封剂62、基层64、和扩展层66中所使用的材料可以基于某些所需的性质以及其它考虑因素来选择，其它考虑因素诸如催化剂的选择，泡沫制造过程的温度，泡沫配制品28中的其它材料，要制造的聚氨酯泡沫的类型，以及用于将泡沫物件12从模具14释放的所需表面处理。例如，除了上述性质之外，密封剂62、基层64和/或扩展层66也可减少提供给模具14以便在模腔18内达到所需反应温度的能量的量。也就是说，密封剂62、基层64和/或扩展层66中均可具有与蜡基脱模剂相比的在模具基体材料16和发泡配制品28之间的更有效的热传递。此外，代替所捕获气体的密封剂62的存在确保在整个制造周期中的更均匀的热传递和局部压力。
[0039]此外，可基于表面涂层的所需水平以及当配制品28处于模腔18内时的从模具14到泡沫配制品28的热传递效率来选择基层64的厚度68和扩展层66的厚度70。此外，在某些实施方案中，施加到基层40的扩展材料42的厚度46也可以是基层40能够提供无撕裂脱模的脱模次数的函数(或随脱模次数变化)。也就是说，厚度46可以是扩展材料42被施加到基层40的次数以及基层40处于操作的周期次数的函数。例如，在一个实施方案中，基层40的厚度44可在约60至70微米之间，以及扩展材料46的厚度46可在I至7微米之间。在其它实施方案中，扩展材料42的厚度46可在约I和200微米之间的范围内，诸如在约5至150微米的范围内，以及基层40的厚度44可在约I至100微米之间的范围内，诸如在约I至90微米的范围内，在I至75微米的范围内，在10至70微米的范围内，或20至50微米的范围内。
[0040]返回到图2的过程40，一旦一个或多个表面涂层(例如，基层64和扩展层66)被施加到模具14的密封内表面24，则模具可用于(方框52)制造模制泡沫或塑料部件，如上面相对于图1所述的那样。在制造泡沫部件12的过程中，热可施加到模具14，这样泡沫配制品28可以发生反应以便形成泡沫制品12。但是由于模腔18内表面24的孔隙60 (图4)已被密封剂62 (图4)占据，则在泡沫的制造过程中所述模腔18的内表面24基本不捕获或释放气体。
[0041]虽然已经示出和描述了本发明的仅仅某些特征和实施方案，但是对于本领域的那些技术人员而言在实质上不偏离在权利要求中所述主题的新颖性教导和优点的情况下可进行许多修改和变化(例如，在下述上的改变:各种元件的大小，维度，结构，形状和比例，参数值(例如温度，压力等)，安装布置，材料的使用，颜色，取向等)。根据备选实施方案任何过程或方法步骤的次序或顺序可被改变或进行重新排序。因此应当理解所附的权利要求书意图覆盖落入本发明真实精神内的所有这些修改和变化。此外，在试图提供对示例性实施方案的简要说明时，可以不对实际实施方式的所有特征进行描述(即与实施本发明的当前预期的最佳模式无关的那些，或那些与所要求保护的本发明使能不相关的那些)。但是应当理解的是在任何这种实际实施方式的改进中，如在任何工程或设计项目中，可以做出许多具体的实施决策。这种改进工作会是复杂和耗时的，但对于受益于本公开的那些普通技术人员而言是无需过多的实验就可设计、制造和制备的常规事务。
【权利要求】
1.铸造金属模具装置，其包括: 设置于模腔表面上的多个孔隙内的密封剂，其中所述密封剂配置成密封模腔的表面以便形成在制造聚合物部件期间阻隔吸收或释放气体的密封表面；以及 表面涂层，该表面涂层设置于密封表面上，并配置成促进所述聚合物部件从模腔释放，其中所述表面涂层包括含氟聚合物基层，其配置成粘附到模腔的密封表面。
2.权利要求1的模具，其中所述密封剂包括硅化丙烯酸或环氧密封剂。
3.权利要求1的模具，其中所述密封剂包括基于娃酮的密封剂。
4.权利要求3的模具,其中基于娃酮的密封剂包括一种或多种娃氧烧的混合物。
5.权利要求1的模具，其中所述密封剂利用液相沉积方法而设置于模腔表面上的多个孔隙内。
6.权利要求1的模具，其中所述含氟聚合物基层包括聚四氟乙烯(PTFE)。
7.权利要求1的模具，其中硅氧烷油扩展层包括聚二甲基硅氧烷(I3DMS)。
8.权利要求1的模具，其中所述模腔由铝、钢、镍、或它们的任意组合构成。
9.权利要求1的模具，其中所述聚合物制品包括聚氨酯泡沫。
10.权利要求1的模具，其中所述表面涂层包括设置于所述含氟聚合物基层顶部上的硅氧烷油扩展层。
11.一种聚合物制造系统，其包括: 具有模腔的金属模具，所述模腔具有多孔表面； 密封剂，其设置于所述模腔的多孔表面内以形成密封表面，其中密封剂配置成密封多孔表面，使得在聚合物部件的制造期间阻隔密封表面吸收或释放气体；以及 设置于密封表面上的表面涂层，其中所述表面涂层配置成在制造出聚合物部件之后促进聚合物部件从模腔释放。
12.权利要求11的系统，其中所述金属模具包括铝、钢、镍、或它们的任意组合。
13.权利要求11的系统，其中所述密封剂是化学气相沉积的密封剂。
14.权利要求13的系统，其中所述密封剂包括丙烯酸密封剂、硅化丙烯酸密封剂、环氧密封剂、硅酮密封剂、或它们的任意组合。
15.权利要求11的系统，其中所述表面涂层包括基层和扩展层。
16.权利要求15的系统，其中所述基层包括聚四氟乙烯(PTFE)。
17.权利要求15的系统，其中所述基层包括二氧化硅(S12)、二氧化钛(T12)、或它们的任意组合。
18.权利要求15的系统，其中所述扩展层包括硅氧烷油。
19.权利要求18的系统，其中所述硅氧烷油包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
20.权利要求11的系统，其中所述聚合物部件包括聚氨酯泡沫。
21.—种方法,其包括: 用密封剂密封模腔表面，以便制造在泡沫制造期间阻隔吸收或释放气体的密封表面； 施加表面涂层到模腔的密封表面； 使用所述模腔来执行泡沫制造通逝，所述泡沫制造周期包括: 在模腔内设置泡沫配制品； 在模腔内聚合泡沫配制品，以便制造形状对应于模腔几何形状的泡沫物件；以及 将泡沫物件从模腔取出。
22.权利要求21的方法，其包括确定在模腔表面内的多个孔隙的总体积。
23.权利要求22的方法，其中施加表面涂层包括至少部分地基于在模腔表面内的多个孔隙所确定的总体积来施加表面涂层。
24.权利要求21的方法，其中施加表面涂层包括在施加表面涂层之前冷却模具的密封表面。
25.权利要求21的方法，其包括将所述模具加热到预定的温度下持续一段时间，以除去与模具内表面的多个孔隙相关联的气体。
26.权利要求21的方法，其包括在一定数目的泡沫制造周期之后将替代性的表面涂层施加到模具的密封表面。
27.权利要求21的方法，其中密封模腔表面包括利用液相沉积方法施加密封剂。
28.权利要求21的方法，其中密封模腔表面包括加热具有所施加的密封剂的模腔，直到密封剂固化。
29.权利要求21的方法，其中施加表面涂层包括将基层施加到模具的密封表面以及将扩展层施加到所施加的基层上。
30.权利要求29的方法，其中基层选自陶瓷、塑料和金属，并且其中所述扩展层包括硅氧烷油。
31.权利要求21的方法，其中所述密封剂包括基于硅化丙烯酸的密封剂、基于丙烯酸的密封剂、基于环氧的密封剂、基于硅酮的密封剂，或它们的任意组合。
32.权利要求21的方法，其中所述密封剂包括硅氧烷密封剂。
33.权利要求32的方法，其中硅氧烷密封剂包括具有端羟基的至少一种硅氧烷。
34.权利要求32的方法，其中硅氧烷密封剂包括分子量在约20，000至500，000之间的至少一种硅氧烷。
【文档编号】B29C33/62GK104136189SQ201380011653
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年1月4日 优先权日:2012年1月5日
【发明者】J·T·麦克沃伊 申请人:约翰逊控制技术公司