用于湿纸塑成型制程的多孔隙金属模具的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于湿纸塑成形制程的多孔隙金属模具的制造方法，特别是一种通过粉末冶金技术制成的多孔隙金属烧结模具。
【【背景技术】】
[0002]近年来因为环保意识的抬头，纸塑包材/制品已广泛应用在各种产品例如电子装置和食品的盛装容器上。在一般湿式纸塑制品制程的捞浆步骤以及加压成型步骤中必须透过一套模具组件如上模块及下模块来完成纸塑制品的成形与定形。所述等模具组件多采用传统的铝铸模具，并在所述铝铸模具的一成型表面上加设一层金属编网，当所述等铝铸模具在所述捞浆步骤中对一承载纸浆纤维的浆槽进行纸浆纤维的捞浆时，将纸浆纤维留于所述金属编网上。
[0003]然而，所述金属编网通常是直接焊接在所述铝铸模具的成型表面上，在通过上述加压成型步骤中，因为所述金属编网反复受到吸力气流的冲击以及受到模具间的加压，容易使所述金属编网起刺、破裂、脱离模具，甚至是变形，故使用寿命极短，在通过数次的加压成型步骤后，往往就需进行局部的人工维修或予以整个更换。此外，所述金属编网的网格与焊接点容易烙印在其所制得的纸塑产品表面，进而形成网印影响产品的外观和平滑度。
[0004]再者，上述具有金属编网的铝铸模具的整个外表面需要布满数个透气通孔，以排放位于所述金属编网上的纸浆纤维所含的水及水气以进行干燥。为了避免通过整体加工后的模具外形结构难以进一步加工形成所述等透气通孔，铸成后的模具必须先施以机械打孔方式以模具各边的外表面钻取数个透气通孔，极为费时费力，且受制于机械打孔的孔距有限，只能形成低密度分布的透气通孔，之后再对模具的整体施以机械加工(如切削或磨削)以形成最终所需的模具外形结构，这使得模具的开发风险变大;此外，在切削或磨削加工所述模具的过程中，切削或磨削的削料非常容易阻塞所述等透气通孔，难以用人工方式一一清除。故，如何通过新的模具设计方法和模具制造工艺来降低生产成本，提高经济效益系目前迫切需要解决的问题。
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【发明内容】
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[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的一主要目的在于提供一种用于湿纸塑成型制程的多孔隙金属模具的制造方法，其通过一由多颗金属粉末颗粒一体烧结形成的多孔隙金属模具，使所述多孔隙金属模具本身的内部及外表面的多孔隙特性形成细小透气通孔，而无需如现有技术以机械打孔方式加工模具各边的外表面，故加工上省时省力。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种用于湿纸塑成型制程的多孔隙金属模具的制造方法，其通过多颗金属粉末颗粒一体烧结形成一多孔隙金属模具，所述多孔隙金属模具本身的内部及外表面的多孔隙特性能形成分布密度高于机械打孔及编网网目的微小透气通孔，故无须如现有技术使用金属编网，可消除纸塑成品或半成品上的网印，避免影响纸塑成品或半成品的外观和平滑度，且同时能减少编网的制作与维修时间，降低人工成本，并且保有传统铝模具的绝佳导热性。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种用于湿纸塑成型制程的多孔隙金属模具的制造方法，在机械加工所述模具的过程中，切削或磨削的削料不会阻塞所述模具上的透气通孔。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种湿纸塑成型制程，使用上述制造方法制作的多孔隙金属模具以进行捞浆步骤及/或加压成型步骤，所述多孔隙金属模具本身的内部及外表面的多孔隙特性能形成分布密度高于但孔徑小于机械打孔及编网网目的微小透气通孔，故无须如现有技术的模具需要进行机械打孔并要使用金属编网，能降低制造成本、时间及人力。
[0009]为达到上述发明目的，本发明提供一种用于湿纸塑成型制程的多孔隙金属模具的制造方法，其包含以下步骤:(I)制备一多孔隙金属模具，使所述多孔隙金属模具的外表面与所述孔洞形成多个外露的孔洞，其中所述外表面包括一加工区及一非加工区；(2)使所述多孔隙金属模具的外表面上与所述孔洞形成一固化性树脂层以遮蔽保护分布于所述非加工区的所述多个孔洞；(3)所述多孔隙金属模具的所述加工区进行机械加工；(4)移除所述多孔隙金属模具表面上的所述固化性树脂层以露出所述多个孔洞；以及(5)对所述多孔隙金属模具的外表面进行精致抛光加工。
[0010]在本发明一实施例中，上述步骤(I)还包括下步骤:(1-1)根据一预设的烧结孔隙率选择多颗特定颗粒直径范围内的金属粉末颗粒；(1-2)将所述金属粉末颗粒填充于一特定形状的烧结用模具内；(1-3)将填充于所述烧结用模具内的所述金属粉末颗粒加热至一特定烧结温度以得到具所述预设烧结孔隙率的所述多孔隙金属模具。
[0011]在本发明一实施例中，上述步骤(1-1)所述的所述预设的烧结孔隙率为10%-25% ο
[0012]在本发明一实施例中，上述步骤(1-1)的所述金属粉末颗粒的所述特定颗粒直径范围为2-20μηι之间。
[0013]在本发明一实施例中，上述步骤(I)的所述金属粉末颗粒为铜，其烧结温度为800-920。。。
[0014]在本发明的另一实施例中，上述步骤(I)的所述金属粉末颗粒为不锈钢或镍合金，其烧结温度为1000-1350°C。
[0015]在本发明一实施例中，上述步骤(1-3)包括特定加热烧结的时间为30-60分钟之间。
[0016]在本发明一实施例中，上述步骤(2)还包括下列步骤:(2-1)将所述多孔隙金属模具浸泡于一固化性树脂溶液中，使所述多孔隙金属模具的至少一外表面上涂覆一树脂层；以及步骤(2-2)通过一固化处理固化所述树脂层，以形成一固化性树脂层。
[0017]在本发明一实施例中，上述步骤(2-1)所述的固化性树脂溶液可选自热塑型树脂或光固化性树脂的溶液，所述热塑型树脂或光固化性树脂可选自三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂或酚醛树脂的其中一或其组合。
[0018]在本发明一实施例中，上述步骤(2-2)的固化处理为加热固化或是照射特定波长的光固化。
[0019]在本发明一实施例中，上述步骤(3)的机械加工可选自为传统切削加工、铣床加工、雷射切割、CNC机械加工或电弧加工的其中一或其组合。
[0020]在本发明一实施例中，上述步骤(4)进一步包括加热所述固化性树脂层使其燃烧殆尽。
[0021]在本发明一实施例中，上述多孔隙金属模具的导热度大于50W/mK。
[0022]本发明尚提供一种湿纸塑成型制程，使用如上述制造方法所制作的多孔隙金属模具进行捞浆步骤及/或加压成型步骤。
【【附图说明】】
[0023]图1A为一种根据本发明的一优选实施例的孔隙金属模具的制造方法的流程图；
[0024]图1B为图1A所示制造方法中对孔隙金属模具的机械加工示意图；
[0025]图2为通过图1A所示制造方法产生的多孔隙金属模具的立体示意图；以及
[0026]图3为图2中A-A’剖面线的剖面放大示意图。
【【具体实施方式】】
[0027]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例作详细说明如下。本发明的专利范围并不局限于所述些实施例，应由申请专利范围所定义。
[0028]请参考图1A及IB图，图1A为一种根据本发明的一优选实施例的孔隙金属模具的制造方法的流程图，所述制造方法包含以下步骤:(SI)制备一多孔隙金属模具11，使所述多孔隙金属模具11的整个外表面110形成多个外露的孔洞15，其中所述外表面110包括一预定的加工区112及一预定的非加工区114; (S2)使所述多孔隙金属模具I的外表面110上与所述孔洞15形成一固化性树脂层22以遮蔽保护分布于所述非加工区114的所述多个孔洞15; (S3)对所述多孔隙金属模具11的所述非加工区114进行模具整体外形的机械加工；(S4)移除所述多孔隙金属模具11的外表面110的所述加工区112的上的所述固化性树脂层22以露出所述多个孔洞15;以及(S5)对所述多孔隙金属模具11的整个外表面110(包括所述加工区112及所述非加工区114)进行精致抛光加工。
[0029]如图2及图3所示，在本发明的一优选实施例中，步骤(SI)具体包含:步骤(Sl-1)根据一预设的烧结孔隙率选择多颗特定颗粒直径范围内的金属粉末颗粒13;步骤(S1-2)将所述金属粉末颗粒16填充于一特定形状的烧结用模具(未图示)内；步骤(S1-3)将填充于所述烧结用模具内的所述金属粉末颗粒16加热至一特定烧结温度以得到具所述预设烧结孔隙率的所述多孔隙金属模具11。
[0030]在上述步骤(Sl-1)中，所述金属粉末颗粒16的挑选必须考虑到颗粒的形狀、细度(金属粉末颗粒的尺寸大小)、尺寸分布(Particle Size Distribut1n)、可流动性(F1wabiIity，粉末可经流动而充满模穴的情形)、可压缩性(Compressibility，压缩前粉末的容积与压缩后所得物件的体积比)、视密度(Apparent Density，每单位体积的重量)以及烧结性(Sintering，利用温度使各金属粉末颗粒16互相结合)等特性。其中，金属粉末颗粒16的形狀越不规则，在压实时压胚的强度越大;所述细度越大的粉末表面积越大烧结性也越好，烧结性越好者，表示其可使用的温度范围越大，越易于烧结。
[0031]如图2及图3所示，在本发明一实施例中，为使所述金属模具11易于烧结且具备有所述预设的烧结孔隙率(两个