專利名稱：形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形狀記憶聚合物紙的新用途及其形狀記憶聚合物紙的制造方法。
背景技術(shù)：
盲文是書寫在專用的盲文紙上的點(diǎn)陣。盲人和視障人士可以通過觸摸紙上點(diǎn)陣狀的凸起來進(jìn)行閱讀交流。現(xiàn)有的盲文紙有兩種。一種是普通的紙張，它的特點(diǎn)就是較厚。這種紙的缺點(diǎn)是只能用于臨時書寫和閱讀，因?yàn)槟呐略谖⑿⊥饬ψ饔孟?，紙表面上的凸起也很容易消失。另一種是普通的聚合物紙，利用針筆和板巖在普通聚合物紙上產(chǎn)生壓痕，這種壓痕是永久性的，所以一般聚合物盲文紙具有一次性。對于以上兩種紙，一旦出現(xiàn)書寫錯誤，哪怕錯誤很微小，都是無法改正的，而且也不能刷新使用。盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤，它是與計(jì)算機(jī)相連的盲文顯示設(shè)備，是一種特殊的3×2點(diǎn)陣鍵盤，盲人可以觸摸經(jīng)機(jī)械驅(qū)動的點(diǎn)狀凸起來閱讀計(jì)算機(jī)文件，現(xiàn)有的盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、使用困難、占用空間大、可靠性差、維修不方便，機(jī)械的反復(fù)運(yùn)動消耗了能源，不能刷新使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的盲文紙和盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤的一次性使用、書寫錯誤不可修改以及不可刷新使用的問題，今提供一種形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用及其制造方法。
形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用，所述的形狀記憶聚合物紙用作可刷新的盲文紙或盲人與計(jì)算機(jī)交互的可刷新的觸摸點(diǎn)陣鍵盤。
前面所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法由以下步驟完成一、制作長×寬×厚為45cm×20 cm×4×10-3cm的模板；二、將兩個擋板分別安裝在模板面上的兩端；三、將形狀記憶聚合物與二甲基甲酰胺(DMF)溶劑按體積比為10∶1～0的比例混合，攪拌5～20min制成混合溶液；四、將脫模紙鋪放在模板面上；五、將懸浮棒懸掛在模板的上方；六、將步驟三中混合溶液澆到脫模紙上；七、調(diào)整懸浮棒與模板面的距離為3×10-3～50×10-3cm；八、在模板的兩個擋板之間反復(fù)移動懸浮棒，使步驟三中混合溶液在模板面上均勻分布成一涂層；九、將完成步驟八的模板置放在抗爆的爐子內(nèi)加熱固化后制成厚度為3×10-3～50×10-3cm的形狀記憶聚合物紙。
前面所述的形狀記憶聚合物紙還可采用如下方法制造，其步驟為一、將形狀記憶聚合物固體置放在金屬模具中；二、將模具放置在熱壓機(jī)下加熱至240～280℃，保持熱壓機(jī)壓力為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，當(dāng)溫度達(dá)到280℃時持續(xù)加熱3～10min；三、待形狀記憶聚合物固體完全熔融變?yōu)橐簯B(tài)后，迅速冷卻熱壓機(jī)上下模的溫度至室溫，淬火過程持續(xù)5～15min，同時在5～10s內(nèi)完成增加壓力至20個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；四、模壓10～40min后，取出模具，制成厚度為3×10-3～50×10-3cm的形狀記憶聚合物紙。
形狀記憶聚合物紙用作盲文紙或盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤的應(yīng)用，利用了形狀記憶聚合物在轉(zhuǎn)變溫度以上時具有的形狀可恢復(fù)的和形狀記憶特性的特點(diǎn)，將所述的形狀記憶聚合物紙放置在板巖上，利用針筆在盲文紙上形成壓痕，在形狀記憶聚合物紙的另一面形成盲文的凸起點(diǎn)陣，迅速冷卻，這樣就使形狀記憶聚合物紙或顯示設(shè)備表面上的壓痕固定住了，若發(fā)現(xiàn)盲文紙上有書寫錯誤，就可以通過點(diǎn)加熱器加熱局部的壓痕，達(dá)到其轉(zhuǎn)變溫度以上，使其形狀恢復(fù)，完成修改。當(dāng)想書寫新的盲文時，也不必使用新的盲文紙，而只需要加熱整個形狀記憶聚合物紙，使其達(dá)到形狀記憶聚合物的轉(zhuǎn)變溫度以上，形狀記憶聚合物紙的壓痕就會完全消失，恢復(fù)到初始狀態(tài)，可以再重新壓痕形成新的盲文。以形狀記憶聚合物紙的轉(zhuǎn)變溫度為臨界點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)刷新使用的。將形狀記憶聚合物紙用作盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤具有結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省空間、維修替換方便、可刷新循環(huán)使用的優(yōu)點(diǎn)。形狀記憶聚合物紙用作盲文紙或盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤的應(yīng)用可以長久保留也可以重復(fù)刷新使用，使盲人和視障人士與正常人一樣與外界進(jìn)行不間斷的交流，實(shí)現(xiàn)了盲文用紙的循環(huán)使用，極大地節(jié)約了資源。


圖1是盲人與計(jì)算機(jī)交互的可刷新的觸摸點(diǎn)陣鍵盤的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式

一如圖1所示，形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用，所述的可刷新的形狀記憶聚合物紙用作盲文紙或盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤，將所述的形狀記憶聚合物紙放置在板巖上，利用針筆在盲文紙上形成壓痕，在形狀記憶聚合物紙的另一面形成盲文的凸起點(diǎn)陣。形狀記憶聚合物紙用于盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤上是這樣實(shí)現(xiàn)的將閉合的形狀記憶聚合物紙3套在轉(zhuǎn)軸1和轉(zhuǎn)軸2之間，轉(zhuǎn)軸2帶動形狀記憶聚合物紙移動。在靠近轉(zhuǎn)軸2處有一個壓頭5，壓頭5在計(jì)算機(jī)的控制下向上運(yùn)動，在墊板6的下方產(chǎn)生壓痕(凸起)，隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，聚合物紙上壓出一系列的盲文。盲人可以通過觸摸這些壓痕來與計(jì)算機(jī)交互。當(dāng)形狀記憶聚合物紙有壓痕的部分移動到靠近轉(zhuǎn)軸1下部的兩個加熱器4之間時，形狀記憶聚合物紙達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度，壓痕消失。進(jìn)一步移動，形狀記憶聚合物紙又冷卻至室溫，當(dāng)再一次回到壓頭部位時，可重新產(chǎn)生壓痕。
具體實(shí)施方式

二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

一的不同點(diǎn)是，所述的盲文紙是這樣刷新的用點(diǎn)加熱器對盲文紙上的書寫錯誤進(jìn)行修改或?qū)⑹褂眠^的盲文紙加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上來消除盲文紙上的原有盲文，使書寫過的盲文紙恢復(fù)到初始狀態(tài)。形狀記憶聚合物是一種具有溫度依賴性的特殊聚合物，具有獨(dú)特的形狀記憶功能。當(dāng)加熱后到達(dá)轉(zhuǎn)變溫度后，可以任意改變形狀。形狀記憶聚合物可以有很大的變形，而這樣的變形又是可完全恢復(fù)的。形狀記憶聚合物的形變是通過加熱、濕度、pH值、電場、磁場或光照來實(shí)現(xiàn)的。聚氨酯、異氰酸酯、苯乙烯類和環(huán)氧樹脂類的形狀記憶聚合物就是可以通過加熱來實(shí)現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)。隨著溫度的升高高過聚合物的轉(zhuǎn)變溫度時，這樣的形狀記憶聚合物可以在外力作用下形成各種形狀，并且在快速降低溫度后，可以保持住它新形成的形狀，當(dāng)再次通過加熱或其它驅(qū)動方式，達(dá)到其轉(zhuǎn)變溫度以上時，它又可以重新自動恢復(fù)到初始的形狀和尺寸。所述的點(diǎn)加熱器是一個簡易設(shè)備，通過導(dǎo)線將9V的電池、0.5W100Ω的電阻和一個開關(guān)連接起來。開關(guān)的一端導(dǎo)線與電池的終端相連并用夾子夾住，開關(guān)另一端接出去的導(dǎo)線與電阻的一端相連，同時，電阻的另一端則與電池相連形成一個閉合的回路。當(dāng)閉合開關(guān)時，電阻被閉合電路中的流通電流加熱，當(dāng)電阻上的溫度高于形狀記憶聚合物紙的轉(zhuǎn)變溫度的時候，點(diǎn)加熱器就可以對形狀記憶聚合物盲文用紙和盲文顯示設(shè)備上的錯誤進(jìn)行局部加熱，使聚合物達(dá)到形變恢復(fù)溫度，這時書寫錯誤處的凸起恢復(fù)到平整狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對書寫錯誤的局部修改。
具體實(shí)施方式

三形狀記憶聚合物紙的制造方法，由以下步驟完成一、制作長×寬×厚為45cm×20 cm×4×10-3cm的模板；二、將兩個擋板分別安裝在模板面上的兩端；三、將形狀記憶聚合物與二甲基甲酰胺(DMF)溶劑按體積比為10∶1～0的比例混合，攪拌5～20min制成混合溶液；四、將脫模紙鋪放在模板面上；五、將懸浮棒懸掛在模板的上方；六、將步驟三中混合溶液澆到脫模紙上；七、調(diào)整懸浮棒與模板面的距離為3×10-3～50×10-3cm；八、在模板的兩個擋板之間反復(fù)移動懸浮棒，使步驟三中混合溶液在模板面上均勻分布成一涂層；九、將完成步驟八的模板放置在抗爆的爐子內(nèi)加熱固化后制成厚度為3×10-3～50×10-3cm的形狀記憶聚合物紙。
具體實(shí)施方式

四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

三的不同點(diǎn)是，所述的形狀記憶聚合物是形狀記憶聚氨酯樹脂、聚氨酯類形狀記憶聚合物、異氰酸酯類形狀記憶聚合物、苯乙烯類形狀記憶聚合物、環(huán)氧類的熱塑性形狀記憶聚合物或環(huán)氧類的熱固性形狀記憶聚合物。區(qū)別是選用不同的聚合物材料，需要加熱到的轉(zhuǎn)變溫度也不同。本發(fā)明采用的聚氨酯類形狀記憶聚合物由日本MHI公司生產(chǎn)、型號為MM5520，它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是55℃。
具體實(shí)施方式

五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

三、四的不同點(diǎn)是，所述的形狀記憶聚氨酯樹脂的密度為0.9g/cm3。采用這樣的密度在制造過程中易固化。
具體實(shí)施方式

六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

三、四、五的不同點(diǎn)是，所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，所述的聚氨酯類形狀記憶聚合物是MM3520或MM5520，MM3520和MM5520的轉(zhuǎn)變溫度分別是36℃和55℃。這樣的溫度對使用者和生產(chǎn)者都是非常安全的。
具體實(shí)施方式

七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

三、四、五、六的不同點(diǎn)是，步驟九中，當(dāng)模板面上的涂層厚度為5～20μm時，固化溫度為90～130℃，固化時間為5～10min。合理的固化時間有利于提高形狀記憶聚合物紙的質(zhì)量。
具體實(shí)施方式

八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

三、四、五、六、七的不同點(diǎn)是，步驟九中，當(dāng)模板面上的涂層厚度為20～50μm時，固化溫度為50～90℃，固化時間為1～3h。合理的固化時間有利于提高形狀記憶聚合物紙的質(zhì)量。
具體實(shí)施方式

九形狀記憶聚合物紙的制造方法，它是這樣完成的一、將形狀記憶聚合物固體置放在金屬模具中；二、將模具放置在熱壓機(jī)下加熱至240～280℃，保持熱壓機(jī)壓力為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，當(dāng)溫度達(dá)到280℃時持續(xù)加熱3～10min；三、待形狀記憶聚合物固體完全熔融變?yōu)橐簯B(tài)后，迅速冷卻熱壓機(jī)上下模的溫度至室溫，淬火過程持續(xù)5～15min，同時在5～10s內(nèi)完成增加壓力至20個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；四、模壓10～40min后，取出模具，制成厚度為3×10-3～50×10-3cm的形狀記憶聚合物紙。
具體實(shí)施方式

十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式

九的不同點(diǎn)是，步驟一中的形狀記憶聚合物固體是形狀記憶聚氨酯(MM3500)固體，形狀記憶聚氨酯(MM3500)固體的熔融溫度是240～280℃，熔融溫度易控制。
權(quán)利要求
1.一種形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用，其特征在于所述的形狀記憶聚合物紙用作可刷新的盲文紙或盲人與計(jì)算機(jī)交互的可刷新的觸摸點(diǎn)陣鍵盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用，其特征在于所述的盲文紙是這樣刷新的用點(diǎn)加熱器對盲文紙上的書寫錯誤進(jìn)行修改或?qū)⑹褂眠^的盲文紙加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上來消除盲文紙上的原有盲文，使書寫過的盲文紙恢復(fù)到初始狀態(tài)。
3.一種形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于它是按以下步驟完成一、制作長×寬×厚為45cm×20cm×4×10-3cm的模板；二、將兩個擋板分別安裝在模板面上的兩端；三、將形狀記憶聚合物與二甲基甲酰胺溶劑按體積比為10∶1～0混合，攪拌5～20min制成混合溶液；四、將脫模紙鋪放在模板面上；五、將懸浮棒懸掛在模板的上方；六、將步驟三中混合溶液澆到脫模紙上；七、調(diào)整懸浮棒與模板面的距離為3×10-3～50×10-3cm；八、在模板的兩個擋板之間反復(fù)移動懸浮棒，使步驟三中混合溶液在模板面上均勻分布成一涂層；九、將完成步驟八的模板置放在抗爆的爐子內(nèi)加熱固化后制成厚度為3×10-3～50×10-3cm的形狀記憶聚合物紙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于所述的形狀記憶聚合物是形狀記憶聚氨酯樹脂、聚氨酯類形狀記憶聚合物、異氰酸酯類形狀記憶聚合物、苯乙烯類形狀記憶聚合物、環(huán)氧類的熱塑性形狀記憶聚合物或環(huán)氧類的熱固性形狀記憶聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于所述的形狀記憶聚氨酯樹脂的密度為0.9g/cm3。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于所述的聚氨酯類形狀記憶聚合物是MM3520或MM5520。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于步驟九中，當(dāng)模板面上涂層厚度為5～20μm時，固化溫度為90～130℃，固化時間為5～10min。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于步驟九中，當(dāng)模板面上涂層厚度為20～50μm時，固化溫度為50～90℃，固化時間為1～3h。
9.一種形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于它是按以下步驟完成一、將形狀記憶聚合物固體置放在金屬模具中；二、將模具放置在熱壓機(jī)下加熱至240～280℃，保持熱壓機(jī)壓力為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，當(dāng)溫度達(dá)到280℃時持續(xù)加熱3～10min；三、待形狀記憶聚合物固體完全熔融變?yōu)橐簯B(tài)后，迅速冷卻熱壓機(jī)上下模的溫度至室溫，淬火過程持續(xù)5～15min，同時在5～10s內(nèi)完成增加壓力至20個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；四、模壓10～40min后，取出模具，制成厚度為3×10-3～50×10-3的形狀記憶聚合物紙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的形狀記憶聚合物紙的制造方法，其特征在于步驟一中的形狀記憶聚合物固體是形狀記憶聚氨酯固體，形狀記憶聚氨酯固體的熔融溫度是240～280℃。
全文摘要
形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用及其制造方法，它涉及形狀記憶聚合物紙的新用途及其形狀記憶聚合物紙的制造方法。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有的盲文紙和盲人與計(jì)算機(jī)交互的觸摸點(diǎn)陣鍵盤的一次性使用、書寫錯誤不可修改以及不可刷新使用的問題。形狀記憶聚合物紙的應(yīng)用，所述的形狀記憶聚合物紙用作可刷新的盲文紙或盲人與計(jì)算機(jī)交互的可刷新的觸摸點(diǎn)陣鍵盤。一種形狀記憶聚合物紙的制造方法，由以下步驟完成制作模板、安裝擋板、配制混合溶液、將脫模紙鋪放在模板面上、將懸浮棒懸掛在模板的上方、將混合溶液澆入脫模紙上、調(diào)整懸浮棒與模板的距離、移動懸浮棒、加熱固化；它還可以由以下步驟完成將形狀記憶聚合物固體置放在金屬模具中、將模具放置在熱壓機(jī)下加熱加壓、淬火并增加壓力、模壓。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了盲文用紙的循環(huán)使用，極大地節(jié)約了資源。
文檔編號D21H19/00GK101016708SQ2007100718
公開日2007年8月15日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者冷勁松, 黃為民, 呂海寶 申請人:冷勁松