專利名稱：用于復(fù)制原始物體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在鑄件中復(fù)制原始物體，如石材或石板的特征的方法和設(shè)備的一般領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及進(jìn)一步將未在原始物體中表現(xiàn)出來但通常有助于構(gòu)建來自鑄件的商品結(jié)構(gòu)，如立面和墻的有用形狀和特性引入鑄件的方法和設(shè)備的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多人試圖模仿原始物體，例如天然物品的輪廓和顏色來制造產(chǎn)品，但是制造的產(chǎn)品既不象真的又不足以完全復(fù)制原始物體。一個(gè)例子是Formica，一種用來覆蓋工作臺(tái)面等的硬塑料基板。某些類型的Formica在制造期間浸漬染料或其它著色材料以模仿木材或石材的外觀。然而，因?yàn)镕ormica被認(rèn)可，因而模仿并不令人信服。而且，其不具有其意圖模仿的原始物體的紋理。
另一實(shí)例為Corian。這是由塑料制成的用作工作臺(tái)面和相關(guān)結(jié)構(gòu)的具有不同厚度的板型材。大多數(shù)類型的Corian是通過混合塑料和填料制成并且將成品染色成與制造期間所使用的填料相似的顏色。某些類型的Corian被制成類似石材。然而，該模仿并不吸引人，因?yàn)镃orian被并且也不具有其意圖模仿的天然物品的紋理。
另一例子是Linoleum。其由不同的塑料和填料制成并以板材或卷材的形式出售，主要用于鋪設(shè)具有防水表面的地板。而且某些類型的Linoleum的顏色和紋理類似于天然物品，但該模仿并不令人信服。顏色是人造的并且紋理是如此規(guī)整以致打消了是天然物品的想法。
另一例子是塑料地板磚。其通常為規(guī)則尺寸的正方形。其設(shè)計(jì)為施用膠粘劑相互對(duì)接，并且某些的顏色和紋理類似于天然物品。然而，顏色常常不令人信服。此外，在紋理方面也是如此，其紋理不僅淺浮而且在地磚相互對(duì)接時(shí)表現(xiàn)出不連續(xù)。
另一例子是設(shè)計(jì)來替代或覆蓋戶外結(jié)構(gòu)(包括房屋)的某些或全部外表面的外墻板。該外墻板通常由塑料或鋁制成，并被標(biāo)記或裝飾以模仿天然物品的效果。然而，模仿并不吸引人。顏色不令人信服并且紋理不僅淺浮而且在墻板相互對(duì)接時(shí)表現(xiàn)出不連續(xù)。
另一例子是人造石材。其由水泥和混凝料鑄成并且簡單模仿真石材的特征。其可鑄造得與天然物體毫無區(qū)別并且需要采用與真石材相同的方法安裝。
鑄造塑料的工藝公開在Gansen等人的美國專利No.5,750,583和Fitts的美國專利No.3,883,627中。Ganson等公開了一種制備聚氨酯產(chǎn)品的工藝，其中將塑料膜置于模型中，閉合模型，將聚氨酯反應(yīng)混合物注入模型，并且當(dāng)反應(yīng)混合物完全反應(yīng)后將產(chǎn)品從模型中移出。
Fitts公開了一種工藝，其中含有固化劑以及聚氨酯彈性體膠原料或硅橡膠原料的熱可固化彈性體板被置于待復(fù)制的母體上。該熱可固化彈性體板應(yīng)不會(huì)引起母體和該熱可固化彈性體板之間的阻礙。接著，將彈性體板真空拉壓到母體上并將母體板材封閉在框架中。然后原位形成泡沫聚合物背襯以強(qiáng)迫熱可固化彈性體板緊貼母體從而復(fù)制母體的形狀。然后該熱可固化彈性體板被固化成母體的形狀。最后，在由固化彈性體板材構(gòu)建的模型中將制品模制成母體的形狀。
一種裝飾塑料模型公開在Drexinger等的5,372,869中。該模型包括兩個(gè)模型組件，每一個(gè)都具有裝飾面、背面、兩側(cè)和兩端。每個(gè)組件的每一端具有相對(duì)于裝飾面平面為45度角的預(yù)斜接切面，并且每個(gè)組件的預(yù)斜接切面為平行平面。每個(gè)組件的每個(gè)側(cè)面處于與裝飾面平面成45度角的平面中，并且該側(cè)平面會(huì)聚在與組件背面留有間隙的位置。該兩個(gè)模型組件由防火級(jí)聚氨酯制成。
最后，一種模制人造石的方法公開在Jarboe等的美國專利No.4,940,558中。該方法需要選擇用來復(fù)制的石料和制作柔性橡膠模型并且支撐具有與石料外表面相符的模腔的支架。模型具有基本的柔軟度并且通過將未固化液體橡膠成型材料應(yīng)用于石料制作以及固化該未固化液體橡膠成型材料以制成橡膠模型。支架的成型是通過將低密度氨酯泡沫成型混合物應(yīng)用到或噴涂到橡膠模型外表面來提供自支撐支架，以及噴涂雙組分氨酯組合物到模腔中。該氨酯組合物包括異氰酸酯組分和聚醇組分，并在模型噴涂工藝中被混合到噴槍內(nèi)以增大模制人造石到所需厚度。固化后將支架和模型剝離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及制造具有原始物體，如石材面板的特征鑄件的方法和設(shè)備。所述鑄件可復(fù)制部分或全部原始物體的輪廓、紋理和顏色，并且可以任意形狀或尺寸制造，尤其是可成型模仿石墻、石雕建筑細(xì)節(jié)以及由石匠或雕刻家以高成本現(xiàn)場(chǎng)制作的其它建筑構(gòu)件。用于制造鑄件的工藝包括制造一系列模型。模型設(shè)法復(fù)制原始物體的尺寸、形狀、輪廓和表面紋理，修飾或不修飾原始物體。例如，原始物體是具有多個(gè)不同石區(qū)的墻，當(dāng)石匠使用分離的石料造墻時(shí)可能出現(xiàn)這種情況。原始物體還可以是建筑部件，例如具有定制形狀和天然外觀的石雕部件。母體復(fù)制被用于本發(fā)明中以形成可由其制造大量鑄件的模型。
本文所具體公開的一般步驟和材料具有廣泛的應(yīng)用。在大多數(shù)實(shí)施方案中，將原始物體物理置于框架中來制作模型。然而，并不是堆放或修飾原始物體(天然的或人造的)來適合該框架的限制，而是可對(duì)所安置的至少一部分原始物體獲取壓印。這里，在本領(lǐng)域中可以獲得在天然大型物體的部分印痕(例如巨大且不可移動(dòng)的石頭、巨石等的一部分)。對(duì)這一點(diǎn)來說，可圍繞需要復(fù)制的部分物體牢固地固定或構(gòu)建敞開表面的盒。隨后可繞其開放面邊緣密封該牢固固定的盒子，并且填充第一可塑材料。該第一可塑材料可以是可流動(dòng)的制模材料，例如半液態(tài)硅橡膠，當(dāng)固化或干燥(在盒中)時(shí)，其可獲取待復(fù)制物體的表面形態(tài)、紋理等。該第一可塑材料也可為剛性材料(如聚合物材料或非聚合物材料)的前體，例如在下文中詳細(xì)描述的用于制備熱固性聚合物材料的前體。該可塑材料能夠復(fù)制其在半流體(可塑)狀態(tài)所接觸的固體物體的表面形態(tài)、紋理等。隨后，在最初的可塑材料被固化、干燥、冷卻等之后，其保持了表面形態(tài)、紋理等，并且被從與其所復(fù)制的固體物體的形成印痕的接觸中移開。在這些可替代的步驟的一個(gè)不太優(yōu)選，但依然可操作的實(shí)施方案中，該可塑材料甚至是非聚合物材料(如結(jié)晶材料)，例如塑模石膏。
本發(fā)明的很多優(yōu)選實(shí)施方案包括獲取人造物體的印痕(如磚、大理石塊表面的人造雕刻、木材、金屬、熱固性樹脂、陶瓷材料等，三維人造制品如藝術(shù)、模型部件等制品的鑄件)。這里，所得的保留印痕的第一模型材料可以采用下文所述方式來生產(chǎn)母體的復(fù)制品。然后可制得保留有原始物體(天然或人造制品)表面形態(tài)復(fù)型的最終產(chǎn)品或鑄件。一般說來，下文所述制造復(fù)制原始物體部分表面的最終產(chǎn)品或鑄件的工藝，可以包括(1)制造復(fù)制原始物體至少部分表面的第一模型，(2)以第一可澆注材料填充第一模型以生產(chǎn)鑄造復(fù)制品，(3)修整鑄造復(fù)制品以形成母體復(fù)制品，(4)制作復(fù)制母體復(fù)制品的至少部分表面的第二模型，(5)將第二可澆注材料填充到第二模型中，以及(6)固化第二可澆注材料以制造復(fù)制原始物體至少部分表面的鑄件。
一種制備復(fù)制原始物體如天然物體表面的鑄件的特別優(yōu)選工藝包括以下步驟修飾原始物體到預(yù)定尺寸和構(gòu)型(例如切割兩塊或更多石頭來連接或雕刻一塊石頭)并且其后制備至少部分修飾的原始物體(例如修飾的天然物體)的模型。隨后，以可澆注材料填充模型以制造至少部分修飾的原始物體表面(例如修飾的天然物體)的模型復(fù)制品。接著，可以為了建構(gòu)和安裝目的將復(fù)制品修飾到預(yù)定尺寸和構(gòu)型，以制作母體復(fù)制品。然后，可由復(fù)制母體復(fù)制品的至少部分表面的模型來制造最終鑄件。
本發(fā)明的另一方法包括制造建筑細(xì)節(jié)的復(fù)制品或鑄件，例如飛檐或復(fù)制天然物體(如石材)表面的模型。該方法包括以下步驟制造石材的至少部分表面的模型并將該模型內(nèi)襯到支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面。將可澆注材料填充到具有表面模型的支撐結(jié)構(gòu)中，制得具有以所需三維形狀引入到鑄件中的所復(fù)制的石材表面紋理的母體復(fù)制品。
所公開的本發(fā)明的設(shè)備可被用于制造復(fù)制原始物體表面的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括兩種類型。一是連續(xù)傳送帶系統(tǒng)，第二是單獨(dú)填充的單一模型操作。這些系統(tǒng)可被置于多個(gè)模型組中固化或分別加壓或不加壓固化。該傳送帶系統(tǒng)包括傳送帶、一個(gè)或多個(gè)位于傳送帶上的模型(在其至少部分表面上，每一個(gè)所述模型復(fù)制原始物體的表面)、位于傳送帶附近用來以可澆注材料填充一個(gè)或多個(gè)模型的分配器、以及位于第一傳送帶附近用來將可澆注材料基本限制在模型中的第二傳送帶。該系統(tǒng)還可包括一個(gè)或多個(gè)可澆注材料、液體或粉末顏料、輔助添加劑，如UV阻斷劑或位于第一傳送帶附近的溶劑的分配器，以及用來加熱模型并干燥位于其中的任意涂料、顏料或溶劑的加熱器。在另一方法中，可在分離的可封閉支撐結(jié)構(gòu)中進(jìn)行固化，具有或不具有加壓系統(tǒng)?？紤]到效率和產(chǎn)量，這些系統(tǒng)可以是分離的或集中的。
這些方法和設(shè)備可以多種變體形式進(jìn)行實(shí)施或配置。例如，可將模型置于可封閉的支撐結(jié)構(gòu)中以方便物體的澆注。該可封閉支撐結(jié)構(gòu)可由金屬、木材、塑料等制造并且內(nèi)襯以內(nèi)層材料，從而防止可澆注材料粘附到剛性支撐結(jié)構(gòu)上。
該鑄件可通過在模型被填充可澆注材料之前，放入粉末或液體顏料(或兩者一起)到模型中來進(jìn)行著色。在另一變體中，在模型被填充可澆注材料之前，將顏料混入可澆注材料中。為了防止環(huán)境或其它條件的影響，如果需要的話可添加額外的添加劑。


以下圖1-8涉及本申請(qǐng)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。
圖1示出三個(gè)天然物體，這里是石料，切割成合適的尺寸并邊對(duì)邊安置以形成面板或墻的一部分。
圖2示出被木制屏障圍繞的石塊，并在石料上澆注硅樹脂。
圖3示出從例如圖2所示的框架中移出之后的第一模型。
圖4示出由圖3的模型制成的母體復(fù)制品，并且隨后通過移除材料形成凹槽和制備用于生產(chǎn)和安裝的延伸部分來修飾生成母體復(fù)制品。
圖5示出圖4的凹槽的細(xì)節(jié)。
圖6示出兩個(gè)聚氨酯復(fù)制品鑄件配合的細(xì)節(jié)，顯示出凹槽和延伸部分。
圖7示出由圖4的母體復(fù)制品制成的第二模型。
圖8示出置于可封閉支撐結(jié)構(gòu)中的第二模型。
以下圖9-24涉及本申請(qǐng)發(fā)明的其它兩個(gè)實(shí)施方案。
圖9示出在其上已澆注有可澆注材料例如硅樹脂的一塊石料。
圖10示出固化后從石料上移除圖9的硅樹脂模型。
圖11示出沿著如圖10所示的硅樹脂模型排列的預(yù)成形木制模型或建筑細(xì)節(jié)的主體部分，其用于形成建筑細(xì)節(jié)如飛檐或模型。
圖12示出圖11組件的側(cè)視圖。
圖13示出填充有可澆注材料來形成母體復(fù)制品的圖12的組件。
圖14示出圖13組件的側(cè)視圖。
圖15示出從圖13的組件上移除母體復(fù)制品。
圖16示出從圖13的組件上移除母體復(fù)制品的側(cè)視圖。
圖17示出母體復(fù)制品。
圖18為有木板支撐的圖17的母體復(fù)制品的側(cè)視圖。
圖19示出安放在其中澆注有硅樹脂以形成模型的第二支撐結(jié)構(gòu)中的圖17的母體復(fù)制品。
圖20示出安放在可封閉鋼制支撐結(jié)構(gòu)中的所得硅樹脂模型。
圖21示出填充有可澆注材料以生產(chǎn)鑄件的圖20的組件。
圖22示出柔性模型的特征，其中其可被制成不同形狀。
圖23示出彎角的模型。
圖24示出由例如圖23中的模型所鑄造的石墻的彎角。
圖25示出用組合移動(dòng)的第一和第二傳送帶制造鑄件的系統(tǒng)。
圖26示出制備包括在模型中澆注顏料和UV防護(hù)劑以及以溶劑或潤濕劑，如非飲用醇處理。
圖27示出制造鑄件的另一系統(tǒng)。
圖28示出一個(gè)實(shí)施方案的固化設(shè)備，其能夠通過堆疊用于固化的填充模型來有效利用空間。
圖29示出具有頂蓋的可封閉支撐結(jié)構(gòu)，從而在固化期間保持模型壓力。
圖30示出處于無壓狀態(tài)的可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
圖31示出處于加壓狀態(tài)的可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
圖32示出形成有多個(gè)面板的墻。
圖33為沿圖32的線33-33的側(cè)視圖，示出墻不同組件的接縫。
圖34示出其中裝有模型、處于開放狀態(tài)的可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
圖35示出具有頂部、處于封閉狀態(tài)的可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
圖36示出沿圖35的線35-35的視圖，顯示出具有伸入模腔和模型中的可澆注材料的頂蓋。
圖37示出如圖36的相同視圖，但是在可澆注材料已膨脹且過量可澆注材料已流出頂蓋的排料口之后。
圖38示出可澆注材料固化后的可封閉支撐結(jié)構(gòu)，示出流出排放口的過量可澆注材料和由于頂部伸入所致的鑄件空洞部分。
圖39示出鑄件。
圖40示出另一可封閉支撐結(jié)構(gòu)和任何可澆注材料被置入模型前的第二模型。
圖41示出頂部封閉的可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
圖42示出沿圖41的線42-42的側(cè)視圖，顯示出可封閉支撐結(jié)構(gòu)、第二模型、可澆注材料和過量可澆注材料流出的排料口。
圖43示出鑄件。
圖44示出具有開放頂部的和開放側(cè)面支撐的可封閉支撐結(jié)構(gòu)，以允許在澆注后移出鑄件和第二模型。
圖45示出可封閉支撐結(jié)構(gòu)的可選頂蓋，顯示出沿頂蓋的排料口，但頂蓋不伸入圖36中的模腔中。
圖46示出在模型上方封閉的圖45的頂蓋。
圖47示出從圖45的模型中移出的鑄件。
圖48示出通過圖45的排料頂蓋形成的、在安裝中用作平整建筑表面以提供通道的筋條的用途。
具體實(shí)施例方式
雖然本發(fā)明容許不同的變化和可替代的形式，但是通過附圖中實(shí)施例的方式示出具體實(shí)施方案并在以下進(jìn)行詳述。說明書和附圖并非用來限制本發(fā)明在所公開的具體實(shí)施方案。相反，本發(fā)明包含所有處于有所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的改進(jìn)、等同物和替代物。
圖1-8示出本申請(qǐng)發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。所描述的工藝是用來制造用于結(jié)構(gòu)中的平板復(fù)制品。這些面板復(fù)制了原始物體的表面，例如天然石料面板，其以天然石料制造可能很困難或很昂貴，并且可能需要石匠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)和建造。
在圖1中，首先選擇、修飾和擺放天然物體，如板石102、104和106以制備有木板100所支撐的修飾的天然物體(即石板204)。如圖所示，灰漿110已被置于板石102、104和106之間的縫隙中。木制灰漿條200已沿板石102、104和106的側(cè)面被加入，從而方便復(fù)制生產(chǎn)，當(dāng)大量組合時(shí)可相互鎖緊。石板204已被用木條300筑墻，形成對(duì)于液體模型材料400(見圖2)的周界，隨后將液體模型材料400澆注到有石板204和木條300的框架制成的容器中。可真空處理圖2中的未固化硅樹脂400以在澆注前除去任何氣泡。
圖3示出第一柔性模型600，其在圖2的澆注硅樹脂400固化后形成并被從石板204上卸下。如圖所示的模型600示出石板204表面的陰印痕。該第一模型600隨后被填充第一可澆注材料，例如可膨脹的聚氨酯塑料，以形成復(fù)制原始物體(如石板204)紋理表面和主要輪廓以及任意灌漿表面的第一澆注復(fù)制品。
圖4示出以制造圖3的矩形模型600基本相同的方式由基本正方的模型制造的第一母體復(fù)制品700。通過類似圖2的200的灰漿條形成圖4中的伸出部分702和706。此外，板700的側(cè)面704和708已被挖去一部分。以凹槽704和708修飾的板700在此也可用作母體復(fù)制品。該凹槽可采用任意公知的從平板上移除材料的方法來完成，包括銑磨、鋸、刀割和激光切割。凹槽的細(xì)節(jié)示于圖5，同時(shí)圖6示出當(dāng)相互相對(duì)安放時(shí)，根據(jù)本文工藝制造的成品鑄件900和901的相鄰伸出部分702和凹槽704將如何重疊。
圖7示出由第一母體復(fù)制品如圖4中的面板700制造的第二模型1000。模型1000具有對(duì)應(yīng)于原始面板中石料的腔1002、1004、1006、1008。模型1000按照與制造矩形模型600基本相同的步驟制造，除了不加外灰漿條之外。
圖8中，已將模型1000放入可封閉支撐結(jié)構(gòu)1112中，其依次由通過鉸鏈1110連接的可旋轉(zhuǎn)鋼制子框架1114和1116組成。上子框架或頂蓋1114裝配有內(nèi)部塑料板1113以防止聚氨酯或其它可澆注材料粘附其上。如果需要，可不用可封閉支撐結(jié)構(gòu)來完成固化。此外，采用某些可澆注材料例如可膨脹泡沫塑料，可封閉支撐結(jié)構(gòu)可在固化期間對(duì)模型施加壓力。
實(shí)際上，鑄件由以未固化的第二可澆注材料如聚氨酯塑料填充的下子框架1116，和轉(zhuǎn)動(dòng)子框架或覆蓋子框架1116的頂蓋1114制成。然后，裝配銷1106和1108與托架1102和1104，以實(shí)現(xiàn)子框架1114和1116之間的緊密接合。內(nèi)襯材料如塑料板1113防止未固化聚氨酯塑料粘附到子框架1114上。一旦第二可澆注材料固化，則將銷1106和1108從托架1102和1104上脫開，子框架1114從子框架1116上轉(zhuǎn)開，并且將鑄件從子框架1116中移出。
如上述所制的聚氨酯塑料、鑄件可在模型1000的某些或全部腔側(cè)著色。在一種該著色方法中，以預(yù)定或隨機(jī)模式將一種或多種粉末水泥或氧化鐵染料或其他粉末顏料放入圖7和8中的模型1000的腔1002、1004、1006和1008的至少其中一個(gè)腔內(nèi)。最佳顏料是粉末氧化鐵，其能夠具有多種不同顏色。為了最佳結(jié)果，采用多種顏料隨機(jī)灑入腔中賦予天然顏色和風(fēng)化外觀。然后可將潤濕劑如水或非飲用醇的細(xì)霧噴灑或涂刷到顏料或多種顏料上，直至粉末溶解或被潤濕。然后將如此處理過的模型1000的腔或多個(gè)腔干燥。當(dāng)將第二可澆注材料或聚氨酯塑料注入模型1000中時(shí)，顏料或多種顏料就成為未固化聚氨酯塑料表面的一部分，導(dǎo)致聚氨酯鑄件在復(fù)制模型1000的輪廓的表面上被部分或全部著色。這將聯(lián)系圖26在以后進(jìn)行說明和討論。
在另一著色方法中，可以預(yù)定或隨機(jī)模式將第二可澆注材料、一種或多種顏料，如涂料或粉末，加入模型1000的至少其中一個(gè)腔內(nèi)。然后將如此處理過的模型1000的腔或多個(gè)腔干燥。當(dāng)將未固化聚氨酯塑料注入模型1000中時(shí)，干燥的涂料或粉末被未固化的聚氨酯塑料所獲得，導(dǎo)致鑄件在復(fù)制模型1000的輪廓的表面上被部分或全部著色。
在另一著色鑄件的方法中，在加入模型1000中之前，將一種或多種液體或粉末水泥染料或其他粉末顏料與第二可澆注材料混合。在將該材料如未固化聚氨酯塑料加入模型1000中并固化之后，所得鑄件在內(nèi)部和外部被統(tǒng)一著色。在所有這些方法中，該粉末或液體可包括防護(hù)添加劑以幫助對(duì)抗風(fēng)化或其他對(duì)鑄件有害的環(huán)境條件。其可以是紫外阻斷劑或保護(hù)不受任何不良條件影響的某些其他材料。
圖9-24示出本申請(qǐng)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。所述工藝用來制作三維復(fù)制品。這些復(fù)制品以在天然石材中很難或不可能制作的方式來復(fù)制原始物體(如天然石材)的所需表面紋理。而后，最終鑄件表現(xiàn)為具有所需外部紋理的三維石材。
圖9示出制作具有待復(fù)制天然物體表面的石材1200的柔性硅樹脂模型的第一步驟。所示石材1200在其上表面裝有隔障1202。在圖9的側(cè)視圖中，隔障1202的可視部分是木條1204和1206。隔障1202用來包容圖9中注入石材1200的未固化硅樹脂1208。
圖10中，圖9的未固化硅樹脂1208已固化成為圖10的第一柔性模型1300。為了幫助將模型1300從石材1200上抬起，可將隔障1202如圖10所示通過移除圖9的木條1204而打開。然后，該模型1300復(fù)制石材1200表面的所需紋理，該紋理可以是風(fēng)化的石灰石、多孔大理石或是蝕刻或雕刻的圖案和設(shè)計(jì)。
圖11所示的剛性支撐結(jié)構(gòu)1412包括底板1400、側(cè)板1404和1408、端板1406和圍板1402。圍板1402確定鑄造復(fù)制品的裝飾三維形狀。在某些情況下，三維形狀可以是已有雕刻形狀，例如雕刻石材作品。剛性支撐結(jié)構(gòu)1412可以與柔性模型1410對(duì)齊，其可為調(diào)整來適合內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)1412的圖10的柔性模型1300的一部分。第一柔性模型1300具有紋理表面1302和平滑表面1304。第一柔性模型1300的平滑側(cè)1304面對(duì)剛性支撐結(jié)構(gòu)1412的內(nèi)表面，同時(shí)紋理側(cè)1302避開剛性支撐結(jié)構(gòu)1412的內(nèi)部。這里，圖12為圖11的剛性支撐結(jié)構(gòu)1412的側(cè)視圖。
圖13中，剛性支撐結(jié)構(gòu)1412已被填充有第一可澆注材料如可膨脹聚氨酯塑料1600，并且剛性支撐結(jié)構(gòu)1412以頂蓋1602封閉。圖13的剛性支撐結(jié)構(gòu)1412末端的截面示于圖14中。第一柔性模型1300足夠薄以易于在固化壓力下相一致以復(fù)制剛性支撐結(jié)構(gòu)1412的輪廓。模型1300在支撐結(jié)構(gòu)1412上形成符合紋理側(cè)1302輪廓的高重現(xiàn)精度的飾面。
圖15中，頂蓋1602已被從剛性支撐結(jié)構(gòu)1412上移除并且固化的聚氨酯母體復(fù)制品1800被從剛性支撐結(jié)構(gòu)1412上移除。然后，接觸模型表面1302的母體復(fù)制品1800的表面復(fù)制石材1200的表面。圖15的剛性支撐結(jié)構(gòu)1412端部截面示于圖16中。
圖17示出被完全從剛性支撐結(jié)構(gòu)1412中移出并放置在板2000頂部以形成組合件2002的母體復(fù)制品1800。組合件2002的截面示于圖18。
圖19中，組合件2002已與第二剛性支撐結(jié)構(gòu)2212組合。結(jié)構(gòu)2212包括側(cè)板2203和2206、頂板2208和隔板2210。第二剛性支撐結(jié)構(gòu)2212在內(nèi)部修飾尺寸和構(gòu)型，從而在母體復(fù)制品1800和第二剛性支撐結(jié)構(gòu)2212的內(nèi)表面之間具有相對(duì)統(tǒng)一的間隔。當(dāng)未固化硅樹脂被注入開放的第二剛性支撐結(jié)構(gòu)2212頂部并進(jìn)行固化時(shí)，得到母體復(fù)制品1800的第二柔性模型2200。
圖20示出第三剛性支撐結(jié)構(gòu)2300。雖然第一剛性支撐結(jié)構(gòu)1412和第二剛性支撐結(jié)構(gòu)2212可由木材制成，但當(dāng)?shù)谌齽傂灾谓Y(jié)構(gòu)2300將被用于制造多個(gè)鑄件從而需要堅(jiān)固時(shí)，其可由結(jié)構(gòu)鋼或金屬制成。修飾剛性支撐結(jié)構(gòu)2300的尺寸以盡可能緊密地容納硅樹脂模型2200。圖20的柔性模型2200已被置于可封閉支撐結(jié)構(gòu)2300中，相反其由鋼制子框架組成。該子框架通過鉸鏈2306可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到上子框架或配有內(nèi)襯塑料2314的頂蓋2304。
實(shí)際上，第二鑄件通過在可封閉支撐結(jié)構(gòu)2300中以未固化聚氨酯塑料填充模型2200并轉(zhuǎn)動(dòng)頂蓋2304封閉模型2200來制造。然后將銷2308裝配到托架2310，并封閉以獲得緊密接合。內(nèi)襯塑料板2314放置未固化聚氨酯塑料粘附到底板2304上。一旦聚氨酯塑料被固化，將銷2308從托架2310上脫開，并且如圖21所示轉(zhuǎn)開頂蓋2304。結(jié)構(gòu)如圖21所示的聚氨酯固化鑄件2400被隨后移除。如上所述制造的聚氨酯也可以用多種方法著色，包括前面所討論的方法。
圖22示出類似圖10的1300的柔性模型的特征，其中其可被操作來精確安裝到替換形狀，如雕花墻、模鑄品、支撐梁或其他建筑細(xì)節(jié)。這里，本發(fā)明工藝的最終鑄件將具有在外表面復(fù)制有原始物體(如石板)表面紋理的所需紋理。來自真實(shí)石材的產(chǎn)品將需要非常有技巧的石匠現(xiàn)場(chǎng)長時(shí)間工作來成型每個(gè)石材部件以統(tǒng)一裝配和雕刻。在模鑄品或雕刻石材復(fù)制品的情況下，雕刻家將不得不在發(fā)現(xiàn)合適石塊之后雕刻石材。在本發(fā)明工藝中，所選紋理在由易于加工的材料，如木材或塑料，制成的易于構(gòu)建的表面上進(jìn)行復(fù)制。在此成品鑄件是本公開工藝的唯一好處。
圖23示出制造第二母體復(fù)制品，如圖24所示彎角的第二柔性模型2450。彎角2452形成為單一部件，從而無需連接兩個(gè)分離的墻部件。
圖25示出用來連續(xù)示出聚氨酯鑄件的系統(tǒng)2500。第一下傳送帶2502連續(xù)裝載模型2504，其由一個(gè)或多個(gè)原始物體或其母體復(fù)制品制成。一旦模型2504被置于下傳送帶2502上，一個(gè)或多個(gè)顏料分配器2506將一種或多種粉末或液體的顏料，以及潤濕劑如水或醇(當(dāng)需要時(shí))加入模型2504的腔內(nèi)，從而通過多種方法使由模型2504制成的鑄件著色，包括上述方法。然后，下傳送帶2502傳送模型2504到一個(gè)或多個(gè)加熱器，其干燥模型2504中的所有顏料、涂料和水，并且也加熱模型2504。
然后，下傳送帶2502傳送模型2504到第二可澆注材料分配器2510，其以可澆注聚氨酯填充模型2504。接著，下傳送帶2502傳送模型2504到第二上傳送帶2512下方，其用來防止可澆注聚氨酯起泡沫超出模型2504的范圍。傳送帶2512優(yōu)選具有內(nèi)襯材料表面以防止可澆注材料粘附到傳送帶2512上。依據(jù)可澆注材料的配方，固化期間第二傳送帶2512可能需要對(duì)模型施加壓力。最后，下傳送帶2502傳送模型2504越過第二或上傳送帶2512并到達(dá)接收平臺(tái)2514上，在此將固化鑄件從模型2504中移出。
生產(chǎn)工藝和固化設(shè)備的另一實(shí)施方案示于圖26和27中。圖26示出準(zhǔn)備在腔中裝入顏料的模型。刷子涂覆顏料并用潤濕劑，如非飲用醇或水，將其潤濕。潤濕劑必須不會(huì)引起模型溶脹，因?yàn)槿苊泴?huì)劣化石材表面紋理的復(fù)制品精確度的控制和質(zhì)量。圖26的活動(dòng)發(fā)生在圖27的區(qū)域20、21和22處。區(qū)域24為干燥區(qū)域，以在將聚氨酯填充到模型M之前干燥具有任意潤濕劑的輸入模型M。在圖27中，示出快速干燥模型的閃式加熱器25。在區(qū)域26中，該干燥、預(yù)處理過的模型被填充以聚氨酯。
圖28示出可封閉制成結(jié)構(gòu)的堆疊14。其可為具有制成每個(gè)模型的底部或?qū)拥亩鄬咏Y(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方案中，每一層通過充氣、機(jī)械或水力來操作，以使頂蓋或壓盤下壓到具有側(cè)支撐的模型上，來固化聚氨酯，以防止膨脹和密度上升，從而形成堅(jiān)固的復(fù)制品。在頂蓋下壓之前，將塑料板或內(nèi)襯板插入到頂蓋和填充模型之間，從而防止聚氨酯粘附到頂蓋上。從而，每一層都形成可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
第二可膨脹聚氨酯在膨脹期間引起壓力，同時(shí)頂蓋、底板和側(cè)支撐承受壓力，從而控制第二鑄造復(fù)制品的密度。固化密度范圍為5lbs/立方英尺-25lbs/立方英尺。如本領(lǐng)域所周知的，如果可澆注材料具有大膨脹則該材料將產(chǎn)生更大的壓力，從而需要更大的對(duì)抗壓力來達(dá)所需的固化密度。因而，可封閉支撐結(jié)構(gòu)可具有在固化期間對(duì)抗所需壓力的裝置。
圖28為從站臺(tái)26裝載的擱架的側(cè)視圖。當(dāng)特定模型被固化后，其被移至站臺(tái)30。
圖29示出具有膨脹充氣機(jī)械裝置16在固化期間來封閉模型上方頂蓋的壓機(jī)14。
圖29和30示出具有圖14所示排氣的充氣機(jī)械裝置16的壓機(jī)14。
圖31示出充氣的充氣機(jī)械裝置16，以封閉模型上方頂蓋。
圖3、7、18、24、32、33和34示出多種形狀的所制物品。圖32示出可被用來給出真石墻外觀的立面。
上述通過使用傳送帶來連續(xù)制模的機(jī)械設(shè)備適合于加工大型板材。對(duì)于小型板材，或者是異型或復(fù)合形狀的復(fù)制品，所述可替代方法和設(shè)備非常適合加工。
在設(shè)備的另一實(shí)施方案中，采用“低發(fā)泡”泡沫或不可膨脹的可澆注材料。優(yōu)選一種來自Urethane Technologies Corp.的低發(fā)泡聚氨酯，牌號(hào)UTC-6036-15c。可替代地，可使用如本文所述的不膨脹的可澆注材料。通過使用低發(fā)泡、不可膨脹、可澆注材料所具有的優(yōu)點(diǎn)在于可封閉支撐結(jié)構(gòu)可以僅為置于模型上方的頂蓋。
所述具有約15磅/立方英尺密度的低發(fā)泡可澆注材料，或在低保持壓力下具有良好澆注性能的非膨脹可澆注材料允許使用低剛性可封閉支撐結(jié)構(gòu)。如果需要側(cè)面或底部支撐，那么可封閉支撐結(jié)構(gòu)的材料可以是，例如紙板、復(fù)合物、木材、塑料或其他相似材料。
在本實(shí)施方案中，施加在模型上的唯一壓力是由于在模型上關(guān)閉頂蓋所致，該模型被填充或被低發(fā)泡膨脹填充。該方法允許鑄件具有更復(fù)雜形狀。這些形狀包括圓形、雕刻的或多面體形狀。如果采用介質(zhì)或高壓力，用于該形狀可封閉支撐結(jié)構(gòu)必須在所有方向上限制壓力。該壓力保持是復(fù)雜的必要條件，使得設(shè)備設(shè)備非常昂貴而且工藝復(fù)雜。具有低或不發(fā)泡可澆注材料僅有非常小的抗膨脹壓力，在可膨脹可澆注材料的情況下，或者在可膨脹可澆注材料上關(guān)閉頂蓋的壓力是必須的。需要?jiǎng)偤米銐虻膲毫泶_?？蓾沧⒉牧咸顫M模型空間。
完成該方法的設(shè)備和用低或不發(fā)泡可澆注材料的方法的步驟示于圖34-47。前述實(shí)施方案的方法和設(shè)備直到鑄件澆注都是相同的，其中可能使用以下方法和設(shè)備。在某些環(huán)境中，如果母體復(fù)制品的可澆注材料是低發(fā)泡或不發(fā)泡類型，則母體復(fù)制品的澆注可采用以下步驟。
圖34所示可封閉結(jié)構(gòu)50具有頂蓋52、側(cè)面56、銷54、卸料口58和頂蓋中的突出區(qū)域60，其延伸到具有如圖35所示頂蓋封閉的模腔中。
圖36和37示出沿圖35中線36-36的側(cè)視圖。模型55由側(cè)面56和底部57支撐。頂蓋52通過銷54被支撐在模型頂部?？蓾沧⒉牧?2，如低發(fā)泡可膨脹聚氨酯在頂蓋關(guān)閉之前被置于模腔中。突出區(qū)域60延伸到模腔中。
圖37中，膨脹期間，可澆注材料填充模腔并在填滿模腔后從排料口排出。使用不膨脹可澆注材料時(shí)，填充模腔以使當(dāng)關(guān)閉頂蓋52時(shí)，有足夠的額外可澆注材料被強(qiáng)迫通過排料口58排出。突出區(qū)域60使可澆注材料不能填充該區(qū)域，從而在如圖38和39所示的鑄件63中制造中空區(qū)域64。中空區(qū)域64被用來節(jié)省材料以減少鑄件63的重量并可被用作安裝鑄件的裝置。如果存在粘附問題，同樣可以在頂蓋和可澆注材料之間應(yīng)用內(nèi)襯層。
如果鑄件63具有很大體積，則中空64的優(yōu)點(diǎn)就越大。圖40-44示出例如一個(gè)例子。圖43所示的從模型中移出的鑄件63顯示出有圖42的突出區(qū)域60形成的中空64。重復(fù)一次，如果可澆注材料不膨脹，則填充模型直到強(qiáng)迫過量可澆注材料排出排料口的程度。
由于模型55和之間64必須被從任意可關(guān)閉支撐結(jié)構(gòu)中移出，從而從鑄件63移除模型55，側(cè)面56可能需要是可開啟的，如圖44所示。這允許移出模型和鑄件，然后移出鑄件63。
當(dāng)鑄件63相對(duì)平時(shí)，可能中空64的優(yōu)點(diǎn)很少。在此，頂蓋不可以具有突出區(qū)域60。在圖45-47中，頂蓋52沒有如何突出部。排料口58可以在頂蓋上的任意部位。
當(dāng)澆注材料硬化時(shí)，排出卸料口58的可澆注材料將形成安裝輔件，如圖47中的筋條66。這些筋條可被移除或被修整成特定構(gòu)型用來安裝。將筋條66用作安裝輔件的一個(gè)實(shí)例是靠著如圖48的側(cè)視圖所示的平面建筑墻68安裝鑄件63的情況。筋條66作為隔離物使鑄件63的背側(cè)保持與建筑墻68相分離。這所具有的優(yōu)點(diǎn)在于在這一區(qū)域不會(huì)擋住水汽，因?yàn)楦綦x物允許任何水汽排出或逃逸。采用這些方法有助于防止鑄造和腐爛進(jìn)入壁內(nèi)。
材料實(shí)施本文所述發(fā)明需要幾種不同類型的材料。一般來說，申請(qǐng)人原則上需要的材料包括(1)制造鑄造復(fù)制品和鑄件的材料；(2)制造模型的材料；(3)制造顏料的材料。這三組材料中的多種材料可根據(jù)所復(fù)制的原始物體是人造物體(例如，由大量磚或石塊建造的墻的表面、雕刻物品，如裝飾性雕刻板或機(jī)械加工物體，如模型組件)還是天然發(fā)現(xiàn)的物體(如具有人們希望復(fù)制的表面的石材)來選擇。
制造申請(qǐng)人的母體復(fù)制品和/或鑄件的材料優(yōu)選為生成具有給定母體復(fù)制品和/或鑄件所需的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性的極其堅(jiān)硬和剛性的產(chǎn)品的熱固性聚合物(熱固性樹脂)。最優(yōu)選地，所選的熱固性聚合物通常還應(yīng)該能夠接受顏料著色，特別是金屬氧化物顏料的著色(尤其在熱固性聚合物固化工藝期間)。某些用于實(shí)施本發(fā)明的更優(yōu)選的熱固性聚合物包括，但不限于(1)聚氨酯，(2)酚醛塑料，(3)環(huán)氧樹脂，(4)醇酸樹脂，(5)allylics，(6)氨基塑料(三聚氰胺和脲)，(7)聚酯，(8)硅樹脂?？捎绕鋬?yōu)選于實(shí)施本發(fā)明的更具體的熱固性樹脂包括(1)聚醚聚氨酯，(2)聚酯聚氨酯，(3)聚氯乙烯，(4)聚碳酸酯，(5)聚丙烯，(6)環(huán)氧樹脂。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解幾乎所有商業(yè)上可獲得的的熱固性樹脂都含有各種添加劑。所述添加劑通常包括催化劑、穩(wěn)定劑、填料、顏料、增塑劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑和其他更具體的試劑，例如紫外光抑制劑和殺真菌劑。
重復(fù)一下，最優(yōu)選來實(shí)施本發(fā)明的聚氨酯材料為其成分為由UrethaneTechnologies Corporation，Newburgh，New York制造和/或出售的剛性聚氨酯材料，其牌號(hào)為“UTC-6022-7.5FR”。其具體成分體系提供為兩組分組分A和組分B。在申請(qǐng)人看來，組分A為含聚醇、發(fā)泡劑、催化劑和并且具有在77°F下150-350cps的粘度和在77°F下1.22的比重的樹脂組分。組分B為含有聚亞甲基、聚苯、異氰酸酯以及具有在77°F下1000-1200cps的粘度和1.10比重的聚異氰酸酯。當(dāng)合適地混合以及分散(例如，通過澆注，噴灑等)時(shí)，這兩種主要成分生成具有密度范圍為約5磅/立方英寸-25磅/立方英寸的固化聚氨酯材料。優(yōu)選的組分A(UTC-6022-7.5FRA)和組分B(UTC-6022-7.5FRB)的比例為重量比約1∶1。77°F下這些成分的反應(yīng)如下(1)乳白時(shí)間48-52秒，(2)連續(xù)凝膠1分鐘-1分20秒，(3)發(fā)泡時(shí)間4分5秒-4分25秒，自由發(fā)泡核密度7.0-7.5磅/ft3，且模型溶脹時(shí)間8-9分鐘。這兩種組分可以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法分散(例如，通過手、混合槍等)和反應(yīng)(例如，溫度為60-250°F)。
在本發(fā)明的某些稍微較少優(yōu)選的實(shí)施方案中，可采用水泥材料制造第一鑄件(如，制造母體復(fù)制品)和/或第二鑄件(如，鑄件)。還應(yīng)該注意，該第一鑄件(某些情況下甚至是第二鑄件)可由非聚合物材料制造，如陶瓷材料、粘土、塑模石膏等。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)為陶瓷材料中最重要成分是粘土(鋁和硅的水合化合物，如H2Al2Si2O9，還含有少量不同的其他組分，如氧化鐵Fe2O3，二氧化硅SiO2、碳酸鈣CaCO3)。粘土中其他常見成分包括長石、石英和白云石。盡管是這樣，本文觀點(diǎn)之一在于分別放置在第一和/或第二模型中的第一和/或第二材料(如，熱固性聚合物、陶瓷材料、金屬等)應(yīng)該是能夠忠實(shí)復(fù)制原始物體表面細(xì)節(jié)的可澆注材料，然后固化(或干燥或冷卻)以形成能夠忠實(shí)復(fù)制原始物體表面細(xì)節(jié)的固體、堅(jiān)硬材料。
制造第一和/或第二模型的材料可以是柔性或剛性成品材料(如柔性聚合物、剛性聚合物、結(jié)晶材料、金屬鑄件等)。最優(yōu)選地，用于第二模型的聚合物材料將是制造具有重復(fù)使用所屬第二模型所需的機(jī)械強(qiáng)度、耐久性和柔韌性的柔性模型的材料。制造第二模型的材料還應(yīng)該(1)能夠重復(fù)承受用來生成和/或固化制造給定鑄件的成分的溫度(達(dá)到約300華氏度的溫度)，(2)與所用的給定第二可澆注材料(例如，熱固性樹脂)非化學(xué)或機(jī)械結(jié)合，以及(3)不使用大量(如多于其重量的10％)的液體來制備顏料/液體懸浮液，其可用于本發(fā)明的實(shí)施。某些更優(yōu)選的柔性模型材料為其最終形式顯示出上述質(zhì)量的聚合物。某些更優(yōu)選的制造模型的材料為硅基材料，尤其是所謂的“硅橡膠”。最優(yōu)選的用于實(shí)施本文所公開的發(fā)明的硅基材料是由Rhodia，VSI of Troy，New York所制造和銷售的硅橡膠，如其“VI-SIL，V-1065-S”產(chǎn)品。該硅橡膠優(yōu)選具有約15-約75的硬度。
重復(fù)一次，制造第一模型的材料還可以是柔性或剛性成品材料(如柔性聚合物、剛性聚合物、結(jié)晶材料、金屬鑄件等)。例如，其可由用來制造優(yōu)選的第二模型的相同模型材料(如，硅橡膠)或制造成品的相同“剛性”聚合物材料來制造。事實(shí)上，甚至可以使用非聚合物材料，如陶瓷材料、塑模石膏或甚至是金屬鑄件。制造第一模型的材料通常將不重復(fù)使用，或被用來結(jié)合顏料。因此，相對(duì)于可被選擇來制造給定第二模型的材料來說，通常具有更大的范圍來選擇用來制造給定第一模型的材料。
優(yōu)選的用于實(shí)施本發(fā)明的粉末顏料為一種或多種無機(jī)顏料。該無機(jī)顏料可包括，但不限于(1)金屬氧化物(如氧化鐵、鈦、鋅、鈷、鉻等)，(2)金屬粉末懸浮液(金、銀、錫、銅、青銅等的懸浮液)，(3)泥土顏料(如富鐵黃土、赭土、棕土等)，(4)碳黑及其混合物。其中，最優(yōu)選的無機(jī)顏料為金屬氧化物和/或金屬碳酸鹽，尤其是其鐵鹽。這些無機(jī)顏料在生成由特定天然石材所表現(xiàn)出的顏色配置特別有效。其還在對(duì)不同的熱固性樹脂材料表面著色方面特別有效。在此具體優(yōu)選的鐵氧化物化合物或組合物有(1)鐵氧化物、金屬灰(天然存在于泥土中，主要是氧化鐵，通常加入多種補(bǔ)充劑)，(2)鐵氧化物，黃(水合氧化鐵，其為細(xì)顆粒尺寸的沉淀顏料并具有比天然氧化物，如赭土，更高的著色強(qiáng)度，以及具有特別良好的耐光性)，(3)鐵氧化物，黑(四氧化三鐵、氧化亞鐵、黑鐵粉)，(4)鐵氧化物，紅(如常指燒赭石、印度紅、紅鐵氧化物、氧化紅、土耳其紅合紅鐵粉的氧化鐵顏料)，(5)氧化鐵，(氧化鐵、紅、鐵氧化物、紅三氧化鐵和三氧化鐵)。具體優(yōu)選的碳酸鐵顏料為鐵“氧化物”，灰(碳酸鐵、堿式碳酸鐵，其常以不同濃度與氫氧化鐵和氫氧化亞鐵使用)。當(dāng)需要白色顏料時(shí)，二氧化鈦是具體優(yōu)選顏料(單獨(dú)的白色顏料，或在顏色體系中需要白色組分)。還應(yīng)該理解對(duì)于本文所公開發(fā)明的實(shí)施來說，特別優(yōu)選使用任意所述顏料的化合物，尤其當(dāng)試圖模仿特定天然石材的顏色時(shí)(如所謂的沙石)。
在本發(fā)明的某些其他優(yōu)選實(shí)施方案中，粉末無機(jī)顏料成分將為還包括特定第二成分的顏料組合無的主要組分。該第二成分可以是顏料粘合劑、紫外光抑制劑、阻燃劑、抗微生物劑、殺蟲劑、補(bǔ)充劑等。如果使用，那么這些第二成分將優(yōu)選含有不多于該粉末重量的約30％，無機(jī)顏料成分/第二成分組合物。含有該第二成分約5％-約20％的顏料組合物更為優(yōu)選。用來制造申請(qǐng)人的粉末、無機(jī)顏料/第二成分顏色配方的具體優(yōu)選顏料粘合或成膜成分為含有二氧化硅(粘合劑混合物重量的30％-70％)和聚四氟乙烯(粘合劑混合物重量的30％-70％)混合物的粘合劑材料。申請(qǐng)人特別優(yōu)選由Development Associates，Inc.North Kingstown，Rhode Island銷售的產(chǎn)品名為“Z-8261”的顏料粘合劑。
用于本發(fā)明實(shí)施的合適紫外光吸收劑可包括，但不限于，苯甲酮、苯并三唑、取代的丙烯腈和苯酚-鎳復(fù)合物。合適的阻燃劑可包括，但不限于，氯代有機(jī)化合物，如氯菌酸酐、alumina trahydrate、氨基磺酸銨、硼酸鋅和多種有機(jī)磷酸鹽和膦酸鹽。合適的殺真菌劑可包括，但不限于，氯氧化銅、環(huán)烷酸銅和二硫代氨基甲酸鹽。最優(yōu)選地，該紫外光吸收劑。阻燃劑、殺真菌劑等地總和不多于成品總重量的約8％。
在本發(fā)明的另一高度優(yōu)選實(shí)施方案中，顏料以粉末形式分散到第二柔性模型腔中。例如，該粉末可以其粉末形式被簡單噴灑、涂刷、吹送等，在以第二可澆注材料(如熱固性樹脂)填充所述模型之前加入第二模型的腔中。然而，在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案中，該粉末顏料成為顏料懸浮液的一部分，在將第二可澆注材料注入、射入或吹入到所述腔中之前，其被置入或制造到第二模型的腔中。也就是說，在該高度優(yōu)選實(shí)施方案中，在將第二可澆注材料注入、射入或吹入到第二模型腔中之前，該粉末顏料成為兩(多)相顏色體系的一部分。一相包括粉末顏料粒子及其相關(guān)第二成分(如果有的話)，第二相包括適合制造粉末顏料/液體懸浮液的液體，用來將顏料傳送到鑄件表面的模型側(cè)(即，本生成方法的成品的“表面?zhèn)取?。在較少優(yōu)選的實(shí)施方案，但依然可實(shí)施的替代方案中，該粉末顏料/液體懸浮液可預(yù)先配合然后加入到第二模型腔中(例如，通過噴灑、涂刷等)。該懸浮液還可加入在熱固化反應(yīng)中制造第二熱固性樹脂的全部組合物的成分(如，聚氨酯/粉末顏料、液體懸浮液)。
在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方案中，粉末顏料/液體懸浮液將以下述方法制造。首先，將一種或多種顏料(粉末顯示)加入到(例如，通過灑、噴、刷等)第二柔性模型的一個(gè)或多個(gè)腔中。然后，將合適的制造懸浮液的液體噴灑到粉末顏料上(在替代方案中，液體可首先噴灑到腔中，隨后加入粉末顏料)。然后將這兩種材料混合(優(yōu)選通過刷子劃動(dòng)動(dòng)作)以形成所需的粉末顏料/液體懸浮液(“所得懸浮液”)。該所得懸浮液通常具有濕涂料或染料的稠度。在某些本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案這，涂刷動(dòng)作(靠人手)足夠制備懸浮液，但不足以制備完全均勻的顏料/液體組合物。這種均一性的欠缺適于形成具有不同顏色的區(qū)域以及這種特性通常適于賦予所得鑄造復(fù)制品更為“天然”的外觀(如，類似石頭)。也就是說，以這種方式著色適于更好地復(fù)制特定天然物體如特定石材的顏色、紋理和視覺外觀。
用來制造顏料/液體懸浮液地液體優(yōu)選極性溶劑(如，醇，例如乙醇、甲醇等，水和/或弱酸)。所采用的最優(yōu)選極性溶劑是對(duì)制造第二模型的材料不腐蝕或易于被其吸收的。當(dāng)在本發(fā)明實(shí)施中使用鐵氧化物類型無機(jī)顏料時(shí)，非飲用醇是特別優(yōu)選的制造申請(qǐng)人的粉末顏料/液體懸浮液的液體。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解以上所討論的實(shí)施方案是本發(fā)明的示例。然而，其并非試圖限制本申請(qǐng)專利的權(quán)利要求范圍?？梢允褂么罅坎煌谏鲜龅钠渌镔|(zhì)和技術(shù)。也就是說，所有符合本發(fā)明實(shí)質(zhì)的改變或更改均應(yīng)被所附專利權(quán)利要求所保護(hù)。
以上所討論的實(shí)施方案僅僅是本申請(qǐng)發(fā)明的示例。其不試圖在任何方面限制本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍。大量不同于以上所討論的物質(zhì)和技術(shù)可被用于實(shí)施本申請(qǐng)的發(fā)明，并且廣泛的技術(shù)可被用于此目的。僅僅示出和討論了優(yōu)選實(shí)施方案及其最小變化，并且所有符合本發(fā)明實(shí)質(zhì)的改變或更改均應(yīng)被保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種制造鑄件的方法，該鑄件至少在其部分表面上復(fù)制原始物體的至少部分表面，所述方法包括(a)制造復(fù)制所述原始物體至少部分表面的第一模型；(b)以第一可澆注材料填充所述第一模型，以生成鑄造復(fù)制品；(c)修整所述澆注復(fù)制品以形成母體復(fù)制品；(d)制造復(fù)制母體復(fù)制品至少部分表面的第二模型；(e)以第二可澆注材料填充所述第二模型；(f)固化第二可澆注材料以生成復(fù)制所述原始物體至少部分表面的所述鑄件。
2.權(quán)利要求1的方法，其中填充所述第二模型的步驟包括使用所述第二模型生產(chǎn)多個(gè)所述第二模型的至少部分表面的鑄件。
3.權(quán)利要求1的方法，其中以第二可澆注材料填充所述第二模型的步驟還包括將所述第二模型放入可封閉支撐結(jié)構(gòu)的步驟。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述可封閉支撐結(jié)構(gòu)由剛性材料制成，并且部分配置內(nèi)襯材料以防止所述第二可澆注材料粘附到所述可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
5.權(quán)利要求3的方法，還包括從可封閉支撐結(jié)構(gòu)排出第二模型中的過量可澆注材料的步驟。
6.權(quán)利要求3的方法，還包括從可封閉支撐結(jié)構(gòu)排出第二模型中的過量可澆注材料，以在鑄件上形成至少一個(gè)配件的步驟。
7.權(quán)利要求1的方法，其中填充第二模型的步驟還包括將至少一種粉末顏料放入第二模型的步驟。
8.權(quán)利要求1的方法，其中填充第二模型的步驟還包括將至少一種液體顏料放入第二模型的步驟。
9.權(quán)利要求1的方法，其中填充第二模型的步驟還包括將至少一種顏料混合到第二可澆注材料中。
10.權(quán)利要求1的方法，其中將防護(hù)劑加入到第二可澆注材料中。
11.權(quán)利要求1的方法，還包括通過使用鑄件制造至少一個(gè)作為第二母體復(fù)制品的額外模型。
12.權(quán)利要求1的方法，其中第一柔性模型和第二模型的至少其中之一是由硅樹脂制造。
13.權(quán)利要求1的方法，其中第一可澆注材料和第二可澆注材料的至少其中之一是聚氨酯。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述原始物體是天然物體。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述原始物體是修飾的天然物體。
16.權(quán)利要求1的方法，還包括在鑄件上形成至少一個(gè)安裝輔件的步驟。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的鑄件。
18.權(quán)利要求1的方法，其中第一模型由柔性聚合物材料制成。
19.權(quán)利要求1的方法，其中第一模型由剛性聚合物材料制成。
20.權(quán)利要求1的方法，其中第一模型由非聚合物材料制成。
21.權(quán)利要求1的方法，其中第二模型由柔性聚合物材料制成。
22.權(quán)利要求1的方法，其中第二模型由剛性聚合物材料制成。
23.權(quán)利要求1的方法，其中第一可澆注材料為熱固性聚合物。
24.權(quán)利要求1的方法，其中填充第二模型包括將至少一種粉末顏料放入第二模型腔中的步驟。
25.權(quán)利要求1的方法，其中組成鑄件的熱固性聚合物選自(1)聚氨酯，(2)酚醛樹脂，(3)環(huán)氧樹脂，(4)醇酸樹脂，(5)allylics，(6)氨基塑料，(7)聚酯和(8)硅樹脂。
26.權(quán)利要求1的方法，其中鑄件由聚氨酯組成。
27.權(quán)利要求1的方法，其中組成鑄件的熱固性聚合物選自(1)聚醚聚氨酯，(2)聚酯聚氨酯，(3)聚氯乙烯，(4)聚碳酸酯，(5)聚丙烯，(6)環(huán)氧樹脂。
28.一種制造鑄件的方法，該鑄件至少在其部分表面上復(fù)制原始物體的至少部分表面，所述方法包括(a)制造復(fù)制所述原始物體至少部分表面的第一柔性模型；(b)將第一支撐結(jié)構(gòu)的至少部分內(nèi)表面與；所述第一柔性模型對(duì)齊，從而使復(fù)制所述原始物體的至少所述部分表面的所述第一模型的表面背離所述第一支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面；(c)以第一可澆注材料填充所述第一支撐結(jié)構(gòu)，從而在所述第一支撐結(jié)構(gòu)中生產(chǎn)所述第一柔性模型的母體復(fù)制品；(d)將所述母體復(fù)制品插入第二支撐結(jié)構(gòu)；(e)制造所述母體復(fù)制品的第二模型；和(f)以第二可澆注材料填充所述第二模型，以生產(chǎn)所述鑄件。
29.權(quán)利要求28的方法，其中填充所述第二模型的步驟包括使用所述第二模型生產(chǎn)多個(gè)所述第二模型的至少部分表面的鑄件。
30.權(quán)利要求28的方法，其中所述第一和第二支撐結(jié)構(gòu)的至少其中之一使剛性的。
31.權(quán)利要求28的方法，其中以第二可澆注材料填充所述第二模型的步驟包括將所述第二模型放入可封閉支撐結(jié)構(gòu)的步驟。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所述可封閉支撐結(jié)構(gòu)是剛性的。
33.權(quán)利要求31的方法，其中所述可封閉支撐結(jié)構(gòu)至少部分配置內(nèi)襯材料以防止所述第二可澆注材料粘附到所述可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
34.權(quán)利要求28的方法，其中填充第二模型的步驟還包括將至少一種粉末顏料放入第二模型的步驟。
35.權(quán)利要求28的方法，其中填充第二模型的步驟還包括將至少一種液體顏料放入第二模型的步驟。
36.權(quán)利要求28的方法，其中填充第二模型的步驟還包括將至少一種顏料混合到第二可澆注材料中。
37.權(quán)利要求28的方法，其中將保護(hù)劑加入到第二可澆注材料中。
38.權(quán)利要求28的方法，還包括通過使用鑄件制造至少一個(gè)作為第二母體復(fù)制品的額外模型。
39.權(quán)利要求28的方法，其中第一和第二模型的至少其中之一是由硅樹脂制造。
40.權(quán)利要求28的方法，其中第一和第二可澆注材料的至少其中之一是聚氨酯。
41.權(quán)利要求28的方法，其中原始物體是天然物體。
42.權(quán)利要求28的方法，其中原始物體是修飾的天然物體。
43.一種根據(jù)權(quán)利要求28的方法制造的鑄件。
44.一種制造鑄件的系統(tǒng)，該鑄件至少在其部分表面上復(fù)制原始物體的至少部分表面，所述系統(tǒng)包括第一模型，其復(fù)制原始物體的所述部分表面；母體復(fù)制品，其由第一模型制造；第二模型，其由母體復(fù)制品制造；第一傳送帶；所述第二模型位于所述第一傳送帶上，所述第二模型復(fù)制母體復(fù)制品的至少部分表面；分配器，位于第一傳送帶附近，用來以第二可澆注材料填充所述第二模型；第二傳送帶，位于所述第一傳送帶附近，用來基本限制所述第二可澆注材料到所述第二模型。
45.權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)顏料添加劑的分配器，其位于所述第一傳送帶附近，用來將顏料放入所述第二模型中。
46.權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)溶劑的分配器，其位于所述第一傳送帶附近，用來將溶劑涂入所述第二模型中。
47.權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)保護(hù)添加劑的分配器。
48.權(quán)利要求44的系統(tǒng)，還包括加熱器，其用來在所述第二模型被以第二可澆注材料填充之前，干燥所述第二模型。
49.一種制造鑄件的方法，該鑄件至少在每個(gè)鑄件的部分表面上復(fù)制原始物體的至少部分表面，所述方法包括一下步驟(a)將復(fù)制所述原始物體至少所述部分表面的模型放在第一傳送帶上；(b)傳送所述模型到可澆注材料的分配器；(c)從所述分配器以可澆注材料填充所述模型；(d)限制所述可澆注材料到所述模型。
50.權(quán)利要求49的方法，其中所述限制步驟是通過所述模型和位于所述第一傳送帶附近的第二傳送帶來完成的。
51.權(quán)利要求49的方法，還包括將粉末顏料加入所述模型中的步驟。
52.權(quán)利要求49的方法，還包括將液體顏料加入所述模型中的步驟。
53.一種制造鑄件的方法，該鑄件至少在其部分表面上復(fù)制修飾過的物體的至少部分表面，所述方法包括以下步驟(a)修飾所述物體的表面至預(yù)定構(gòu)型，以生產(chǎn)修飾的物體；(b)制造復(fù)制所述修飾物體的至少所述部分表面的第一模型；(c)以第一可澆注材料填充所述第一模型以生產(chǎn)母體復(fù)制品；(d)制造復(fù)制所述母體復(fù)制品的至少部分表面的第二模型；(e)以第二可澆注材料填充所述第二模型，以生產(chǎn)所述第二模型的至少部分表面的鑄件。
54.一種生產(chǎn)鑄件的設(shè)備，該鑄件至少在其部分表面上復(fù)制原始物體的至少部分表面，所述設(shè)備包括第一模型，其復(fù)制原始物體的所述部分表面；母體復(fù)制品，其由將第二可澆注材料置入第一模型中來制造；第二模型，其復(fù)制母體復(fù)制品的至少部分表面；可封閉支撐結(jié)構(gòu)，其具有支撐第二模型的底部和覆蓋第二模型的頂蓋。
55.權(quán)利要求54的設(shè)備，還包括將頂蓋靠著第二模型放置的關(guān)閉機(jī)械裝置。
56.權(quán)利要求54的設(shè)備，還包括第二可封閉支撐結(jié)構(gòu)。
57.權(quán)利要求54的設(shè)備，還包括壓力機(jī)械裝置，其施加壓力以使可封閉支撐結(jié)構(gòu)上的頂蓋和底板的至少其中之一彼此相向壓縮。
58.權(quán)利要求54的設(shè)備，其中可封閉支撐結(jié)構(gòu)的頂蓋具有至少一個(gè)卸料口，以使過量的可澆注材料排出。
59.權(quán)利要求54的設(shè)備，其中可封閉支撐結(jié)構(gòu)的頂蓋伸入第二模型中。
60.一種制造熱固性聚合物制品的方法，該制品至少在其部分表面上復(fù)制修飾的原始物體的至少部分表面，所述方法包括(a)修飾原始物體至預(yù)定尺寸和構(gòu)型，以生產(chǎn)所述修飾的原始物體；(b)制造復(fù)制所述修飾原始物體的至少所述部分表面的第一聚合物模型；(c)以第一熱固性聚合物填充所述第一聚合物模型以生產(chǎn)第一熱固性聚合物復(fù)制品；(d)修飾所述第一熱固性聚合物復(fù)制品以形成母體熱固性聚合物復(fù)制品；(e)制造第二柔性聚合物模型，其復(fù)制母體熱固性聚合物復(fù)制品至少部分表面；(f)以第二熱固性聚合物材料填充所述第二柔性聚合物模型；(g)固化第二熱固性聚合物以生產(chǎn)熱固性聚合物制品。
61.權(quán)利要求60的方法，其中填充第二柔性聚合物模型包括將至少一種粉末顏料放入第二柔性聚合物模型中的腔內(nèi)的步驟。
62.權(quán)利要求60的方法，其中填充第二柔性聚合物模型包括將至少一種粉末顏料與為固化形式的第二熱固性聚合物材料混合的步驟。
63.一種根據(jù)權(quán)利要求60的方法制造的熱固性聚合物制品。
64.一種制造鑄造熱固性聚合物制品的方法，該制品至少在其部分表面上復(fù)制天然制品的至少部分表面，所述方法包括以下步驟(a)修飾天然制品至預(yù)定尺寸和構(gòu)型，以生產(chǎn)修飾的天然制品；(b)制造復(fù)制所述修飾天然制品的至少所述部分表面的第一柔性聚合物模型；(c)以第一可澆注熱固性聚合物填充所述第一柔性聚合物模型以生產(chǎn)第一鑄造熱固性聚合物復(fù)制品；(d)修飾所述第一鑄造熱固性聚合物復(fù)制品以形成母體鑄造熱固性聚合物復(fù)制品；(e)制造第二柔性聚合物模型，其復(fù)制母體鑄造熱固性聚合物復(fù)制品至少部分表面；(f)將第二柔性聚合物模型放入可封閉支撐結(jié)構(gòu)中；(g)以第二可澆注熱固性聚合物材料填充所述第二柔性聚合物模型；(h)固化第二可澆注熱固性聚合物材料以生產(chǎn)鑄造熱固性聚合物制品。
65.權(quán)利要求64的方法，其中填充第二柔性聚合物模型包括將至少一種粉末顏料放入第二柔性聚合物模型中的至少一個(gè)腔內(nèi)的步驟。
66.權(quán)利要求64的方法，其中組成鑄造熱固性聚合物復(fù)制品的熱固性樹脂選自(1)聚氨酯，(2)酚醛樹脂，(3)環(huán)氧樹脂，(4)醇酸樹脂，(5)allylics，(6)氨基塑料，(7)聚酯和(8)硅樹脂。
67.權(quán)利要求64的方法，其中第二柔性聚合物模型由硅橡膠材料組成。
68.權(quán)利要求64的方法，其中將無機(jī)顏料著色劑加入到第二柔性聚合物模型的腔中。
69.權(quán)利要求64的方法，其中粉末無機(jī)顏料選自(1)金屬氧化物，(2)金屬粉末懸浮液，(3)泥土顏料和(4)碳黑及其混合物，在加入第二熱固性聚合物到所述腔內(nèi)之前，將其加入到第二柔性聚合物模型的腔中。
70.權(quán)利要求64的方法，其中鐵氧化物選自(1)鐵氧化物、金屬灰，(2)鐵氧化物，黃，(3)鐵氧化物，黑，(4)鐵氧化物，紅，(5)氧化鐵，在加入第二熱固性聚合物到所述模型內(nèi)之前，將其加入到第二柔性聚合物模型的腔中。
71.權(quán)利要求64的方法，其中粉末無機(jī)顏料著色劑包括粉末無機(jī)顏料和用來將顏色給予鑄造熱固性聚合物制品的顏料粘合劑。
72.一種根據(jù)權(quán)利要求64生產(chǎn)的鑄造熱固性聚合物制品。
全文摘要
用來生產(chǎn)具有原始物體如石板(204，1200)的特征的鑄件(63，2400，2452)。該鑄件能夠復(fù)制全部和部分原始物體的輪廓、紋理和顏色，并且能夠制成任意形狀和尺寸以及尤其能夠形成模擬通常由石匠和雕刻家在現(xiàn)場(chǎng)以高代價(jià)制造的石墻、雕刻的石材建筑細(xì)節(jié)和其他建筑部件。用來制造鑄件的工藝包括制造一系列模型(600，1000，1300，2200，2450，M，55)。該模型尋求復(fù)制修飾和未修飾的原始物體的尺寸。形狀、輪廓以及表面紋理。
文檔編號(hào)B29C39/26GK1688424SQ03821160
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者布魯斯·E·哈林頓 申請(qǐng)人:波利羅克技術(shù)有限責(zé)任公司