CN103128881B - 由uv可固化组合物制造成型制品的装置、模具和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在其内体积中成型UV固化制品的模具，所述模具包括围绕所述内体积的模具壁，所述模具包括UV透射聚合物和埋入或粘着至模具壁的表面的UV辐射偏转粒子。此外，本发明涉及一种包括该模具的装置，以及用于成型UV固化制品的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造塑料树脂部件的装置、模具和方法。具体地讲，本发明涉及一种使用紫外线(“UV”)固化技术来成型塑料树脂的装置、模具和方法。更具体地讲，本发明涉及一种使用UV透射模具由紫外线可固化硅橡胶组合物来制造成型制品，并在热成型UV透射模具中固化所述UV可固化硅橡胶组合物的装置、模具和方法。所述热成型UV透射模具提供对UV光源的UV辐射偏转特性。所述成型制品优选为户内或户外使用的电绝缘体，优选为高电压电绝缘体。所述热成型UV透射模具由热塑性UV透射聚合物制成，且优选由热塑性UV透射和UV稳定聚合物制成。所述UV辐射偏转装置以箔或UV偏转颗粒为代表。所述UV光源优选为UV-LED光源。
背景技术
现有技术中已知的传统成型方法包括注塑成型和挤出成型，其中聚合物被加热至塑性状态，之后在模具或模头中成型，然后冷却以形成最终制品。对于此，模具必须由能够承受这些压力和温度变化的基材制成。通常地，模具由高强度钢材制成且制造成本昂贵。
为了解决这些问题，在过去的四十年中提出了UV固化方法。根据这些方法，施用紫外线辐射至树脂，例如涂料、胶粘剂、不褪色墨水和光刻胶、以及光可固化物质等，以进行光聚合。UV固化方法尤其显示出如下的优势：i)在固化反应中，液体单体在几秒钟的时间内转变为固体聚合物；ii)由于整个材料基本上通过不含溶剂的光聚合来固化，所以其非常有效地满足了相关环境法规和制度的要求，所述法规和制度例如PRTR(污染物排放和转移登记制度)、法律或ISO 14000；iii)除非暴露于光线中，UV可固化材料不会发生固化，且不像热可固化材料，UV可固化材料在保存期间不会逐渐地固化，因此，其对于自动化过程的活化期(pot-life)足够短，iv)可将多种树脂用于这样的UV固化方法中。
然而，特别是考虑到所制造的制品或多或少地具有复杂的形状，就会引起如下的问题。
这些树脂的特征在于它们仅在暴露于多于一定量的能量辐射的区域中才固化。另一方面，以UV辐射为代表的能量辐射的特征在于其在穿过树脂的时候会减弱。这使得能量辐射难于穿透足够深的树脂且难于在每个位置穿透树脂，或能量辐射被大幅减弱或吸收。由此，光可固化树脂仅在能量辐射可穿过其中的具有几微米至几毫米厚的表面层固化，且在更深层的部分以及由UV源以线性方式发射的辐射无法达到的部分均保持未固化。因此，难以或局部不能够施用光可固化树脂至厚壁材料和/或具有或多或少的复杂的形状的材料。
因此，UV固化树脂实际上用于形成涂层和胶粘剂，而通常不用于成型应用是预料之中的。这尤其可通过下述的实例来获知：
发明名称为“在材料成型模头中光化辐射固化塑性复合材料(Actinicirradiation a curing of plastic composites within a material forming die)”的US5,916,509提到了包含紫外可固化试剂的未固化热固性复合材料反应物可通过使用独特的成型模头挤拉成型而有效地固化，所述方法均一地辐射包含在模头中的未固化的复合材料。
发明名称为“小型和微型部件的制造(Production of small and micro parts)”的DE 197 05 303涉及制造由成型组合物制成的小型和微型部件，且包括：(a)撤出模具中整合的模具镶件；(b)在压力下将成型组合物置于模具中，使用低粘度成型组合物，所述组合物包含可通过短波光线硬化的组分；(c)利用短波光线辐射的同时，维持背压以完全固化所述组合物；和(d)打开模具并移除成型制品。
在US 5,885,514“环境UV-L-可固化弹性体成型装置”中，描述了一种使用注塑成型装置来成型例如为垫片的零件的改进方法。根据该文献，所述成型装置包括具有不同尺寸的图样凹进、可透射UV光的上模板和下模板，UV光源，用于将弹性体输送至模板的低压注塑系统，且其相互间隔地设置。
在根据JP59215838的成型装置中，由注塑成型装置将紫外线硬化成型材料注塑进入模头中以填充型芯中的空间。之后来自紫外光辐射源的紫外线通过光纤分别辐射模腔和型芯。
由此，本发明的一个目标在于提供一种使用基于UV辐射的固化系统来制造成型制品的装置和方法。本发明的进一步的目标在于提供制造成型制品的本质上的改进并降低能量消耗；允许使用低成本的模具材料；降低材料浪费；且提供更广阔的制造适应性。本发明的进一步的目标在于提供一种用于高效制造成型制品的方法。本发明的更进一步的目标在于提供一种在电子技术工业中使用的高效制造成型制品的方法。
发明概述
已经发现能够制造UV固化的成型厚壁制品和/或具有复杂形状模具的制品，所述模具提供UV辐射反射装置。
本发明的装置优选由包括仅一个或多个模具部分的模具形成，各部分可相互配合在一起以形成所述模具且可相互分离以从所述模具中剥离得到制品。这些模具或至少其部件或部分可由板状材料制造，所述板状材料也被称为半成品的(semi-finished)、具有均一厚度的平面板状制品。根据一个备选方案，所述板状材料包含UV辐射偏转颗粒。根据另一个备选方案，在成型该板状材料之前或之后，为该板材提供至少一层包含UV辐射偏转颗粒的涂层或UV偏转箔。也就是说，所述UV辐射偏转颗粒可(i)结合到模具壁中；(ii)安置在模具壁的外侧；(iii)安置在模具壁的内侧。
所述板状材料被转化成所需的形状，例如通过机械加工、热成型和/或组装，以使得其内部轮廓反像或正像于将要在模具中成型的制品的形状。根据将要通过所述模具来成型的制品的复杂程度和横截面，可能会需要一件式模具、两个半模相互匹配的两件式模具或包括多个模具部件的多件式模具。
模具和模腔的设计必须允许通过UV光源直接照明UV可固化材料和UV辐射偏转颗粒或UV偏转箔或包含UV偏转颗粒的层。这可通过各种不同的装置来实现，例如在模具的上端提供开口以将UV光导入模腔中，只要从开口进入的光线曝光模具的所有内部表面。
优选模具基本上由热塑性UV透射和UV稳定的聚合板状材料制成。此类模具的壁厚可在约1mm至50mm之间变化，这取决于将要成型的制品的尺寸以及UV可固化组合物(例如UV可固化硅橡胶组合物)的量，考虑这些因素以使得所述组合物得到支持，同时又防止用于成型制品的模具或模具的部分发生变形。换句话说，相比仅具有1mm壁厚的模具来说，具有大于1mm壁厚的模具可承载更重的UV可固化组合物的填充。
使用根据本发明的热成型的热塑性UV辐射偏转模具将允许以工业规模大量制造具有或多或少的复杂结构的制品。这使得由UV可固化硅橡胶组合物制造UV固化成型制品的生产相当低廉。此外，本发明的方法允许制造具有UV辐射偏转特性的大尺寸模具，该大尺寸模具不能够利用其它的方法(例如机械加工或注塑成型技术)来制造。这对于大尺寸制品(例如空心绝缘子的电绝缘体)的制造特别有益。
本发明的上述以及其它目标、方面和特性将通过下文与附图相结合的详述而得以指出或理解。
发明详述
本发明通过权利要求中得以限定。特定地，本发明涉及由UV可固化组合物，优选由通过使用UV光辐射所述UV可固化硅橡胶组合物得到的硅橡胶组合物来制造成型制品的装置、模具和方法。
据此，在本文中提供了由UV透射材料制成的且偏转紫外辐射的模具。优选的热塑性组合物包括如上所述的合适的热塑性材料以及UV偏转材料的颗粒。所述热塑性组合物和UV偏转材料的组成和配置可被选择以提供具有所需水平的UV偏转系数以及用于所期望应用的耐久性的组合物。所述组合物还优选当暴露于UV辐射的时候至少在所希望的时间周期内不降解(UV稳定性)。UV稳定材料的总量为所述组合物重量的至少60％重量，优选至少85％且更优选至少95％重量。除了所述偏转颗粒，其它材料可任选地存在于所述组合物中，所述其它材料例如添加剂或交联剂等。
图1示出由传统的UV透射材料制成的模具壁1的一部分。管2表示UV源，且箭头表明UV光在UV透射材料中的传导。
图2示出模具壁1的一部分，其由包含在垂直方向上偏转UV光的颗粒的UV透射材料制成。管2表示UV源，且箭头指示UV光在UV透射材料中的传导，所述UV透射材料包含UV辐射偏转颗粒3。
图3示出模具壁1的一部分，其覆盖有UV光反射层4以在特定的方向上引导UV光。管2表示UV源，且箭头指示UV光在UV透射材料中的传导。
UV光传导板或块可为机械加工、热成型或组装而成，从而构造为模具。根据一个实施方案，模具由多个模具部分组成，所述模具部分可装配在一起从而形成模具并相互分离以从模具剥离出得到的产品。
现有技术中已知有多种UV透射和UV稳定的热塑性聚合物商品。在本文中所使用的术语“热塑性材料”或“热塑性聚合物”意欲指加热可变软或熔融且冷却可再次变硬的聚合物材料。通过使用模具或类似部件的熔融成型之后的冷却，热塑性聚合物可表现为结晶的或半晶的形态。所述热塑性材料经选择或调整以提供在暴露于UV辐射的时候所需水平的抗分解性。优选地，热塑性组分为聚甲基丙烯酸酯均聚物。可用于制造本发明范围内的模具的可市售得到的UV透射和UV稳定的聚合物为UV透射工程塑料，例如：聚氨酯(PU)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚氯乙烯(PVC)；可市售得到的商标名为或的环烯烃聚合物(COP)；聚甲基丙烯酰甲亚胺聚合物(PMMI)；聚碳酸酯(PC)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；苯乙烯-丙烯腈聚合物(SAN)；聚砜聚合物(PSU)；聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)；聚丙烯(PP)；聚苯乙烯(PS)。优选的为聚氨酯(PU)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚氯乙烯(PVC)，环烯烃聚合物(COP)，聚甲基丙烯酰甲亚胺聚合物(PMMI)，聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。最优选的为可市售得到的商标名为的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
此外，本发明范围内的UV透射热塑性聚合物为UV透射率为至少30％的聚合物，优选所述UV透射率为至少60％，更优选至少80％，且最优选至少90％，例如在约360nm至380nmUV光谱的波长范围内具有60％UV透射率的材料。如果选择其它的透射率，那么需要相应地调整波长。
模具的壁厚，即UV透射模具的壁厚可在约1mm至50mm之间改变，其赋予制造柔性或刚性透射模具的可能性。据此，在一种实施方案中，所述模具的壁厚介于约1.0mm至约50mm，优选大于1mm，优选介于约2.0mm至约30mm，更优选介于约2.0mm至约15mm，最优选介于约2.0mm至约10mm。根据所述模具的另一个特性，所述壁具有介于1至50mm的厚度，和/或其中内体积提供1cm直径的球形子容积。
在所指出范围内的厚度通常足以提供能经受多个成型循环和承载更重的重量的模具。所述壁厚经选择以使得板状材料可被加热而用于进行热成型工艺，以生成将要被成型制品的负像或正像。
UV偏转或反射装置表示为各自分散地设置在模具的透射材料中的UV辐射偏转颗粒，或这些颗粒的UV反射层，或包含这些颗粒的模具壁的外侧或内侧的箔，其在模具的邻面(内部)方向上传导UV光。在本发明范围内，术语“偏转颗粒”或“UV辐射偏转颗粒”代表改变UV光线方向的颗粒(包括散射和反射)。
UV偏转材料优选为铝，尽管其它UV偏转材料也可使用，所述其它的UV偏转材料例如不锈钢；或非金属材料，如金属氧化物，例如氧化镁或氧化铝；或非金属氧化物，例如二氧化硅；或元素周期表(PSE)中第一、第二或第三主族元素的盐，优选元素周期表的第一、第二或第三主族的金属卤化物，更优选元素周期表的第一、第二或第三主族的金属氟化物，最优选氟化镁、氟化钙、氟化锂；或偏转聚合物材料或两种或多种UV偏转材料的组合。
UV偏转材料的颗粒可具有适用于提供所需水平的UV偏转系数的任意尺寸，但是优选为微粒，例如具有平均尺寸为约1至100μm，或更优选为约15μm至约55μm的微粒。
根据本发明的另一个实施方案，所述UV辐射偏转颗粒具有模具壁的相应横截面积的至少1％、优选至少10％的总散射截面。
所述热塑性组合物可包括任意量的UV偏转材料，以提供所需水平的UV偏转系数，但是优选包含约0.0001％至约5％重量的UV偏转颗粒。
具有所需水平的UV反射率的不同的UV反射组合物可使用不同尺寸和浓度的UV反射微粒的组合来配制。更大的颗粒和/或更高的浓度的UV反射材料可提供更高水平的UV反射率；更小的颗粒和更低浓度的UV反射材料可提供更低水平的UV反射率。UV反射材料的表面积与体积的比值的增加可至少部分地导致更小的颗粒的UV反射系数增加。例如，在聚丙烯均聚物热塑性材料中包括平均尺寸为17μm的1.00％铝微粒的热塑性组合物在254nm波长的UV辐射下可具有高达约40％或更高的反射率。
然而，为了硬化所述可固化组合物，可将UV偏转热塑性组合物与可固化组合物接触一段时间，但不应当导致UV辐射偏转颗粒或杂质发生不符合要求水平的由所述热塑性组合物至流体或部分固化的组合物的迁移。
热塑性材料中可包括任意密度的UV偏转材料的颗粒，所述热塑性材料提供具有所期望水平的UV偏转系数的热塑性组合物。UV偏转材料的颗粒的密度优选足够高以提供给热塑性组合物所期望水平的UV偏转系数，而不会不期望地影响热塑性组合物的机械加工性能。例如，约5％或更高浓度的磨损性UV偏转材料，例如金属UV偏转金属可导致机械表面的损坏。因此，热塑性组合物中金属UV偏转材料的密度优选小于约5％重量，更优选小于4％重量，且最优选小于2％重量。为了提供足够水平的UV偏转系数，例如金属UV偏转材料的密度典型地为至少0.25％重量，且优选至少0.50％重量。
具有期望水平的UV偏转系数的各种不同UV偏转组合物可使用不同尺寸和浓度的UV偏转微粒的组合来配制。较大颗粒和/或较高浓度的UV偏转材料可提供较高水平的UV偏转系数；较小颗粒和较低浓度的UV偏转材料可提供较低水平的UV偏转系数。UV偏转材料的表面积与体积的比值的增加可至少部分地导致较小颗粒具有增加的UV偏转系数(deflectance)。例如，包含聚丙烯均聚物热塑性材料以及其中1.00％的平均尺寸为17μm的铝微粒的热塑性组合物在254nm波长的UV辐射下可具有高达约40％或更高的反射率。类似地，包含聚丙烯均聚物热塑性材料及其中1.50％平均尺寸为54μm的铝微粒的热塑性组合物在254nm波长的UV辐射下也可具有高达约40％或更高的反射率。优选的UV偏转组合物在254nm下具有的UV反射系数(reflectance)为至少约30％。
根据本发明的另一个实施方案，模具壁具有用于连接UV光源的线性延伸的UV光源连接区域，所述的连接区域优选具有至少5∶1、且更优选具有至少10∶1的纵横比。由UV光源产生的UV光线穿透进入模具壁中并传导至由模具壁包围的模具的内体积。
在传导通过所述壁期间，UV光线的至少一部分被偏转/散射或反射。根据本实施方案，所述内体积以各向异性的方式被辐射，所述辐射优选以小于50％的各向异性的速率进行(即，在所述内体积的中心部分从两个任意不同的方向测量的UV光强度在强度上的差别小于较大强度的50％，且UV光强度在至少5度的角度区域上在每个角度方向取值均等)。
根据本发明的进一步的方面，包含玻璃状清澈(glass-clear)的基体塑料和分布于其中且具有所谓的核-壳形态的有机塑料颗粒的模具/模型特别适用于解决本发明的问题。塑料颗粒的核被交联且壳至少部分地连接至所述核，且所述壳材料与基体塑料是可混溶的。
塑料颗粒的核材料的折射率与基体塑料的折射率相差0.06至0.4。而且，塑料颗粒的核的直径小于0.2μm，且塑料颗粒的比例为占基体塑料的0.0001重量％至5重量％。
散射颗粒的核与基体塑料之间的折射率差值为0.09至0.3。
根据另一个实施方案，塑料颗粒的比例典型地为基于基体塑料的0.001重量％至0.2重量％。
可特别采用两种不同类型的模具。
首先，合适的模具具有聚丙烯酸酯和聚丙烯酸甲酯(PMMA)的基体，且由大于90重量％的丙烯酸和甲基丙烯酸(MMA)(nD20＝1.49)的酯组成。
与PMMA基体相结合的塑料颗粒包含折射率大于1.57的核。这些颗粒可通过苯乙烯与交联剂的共聚获得。
此外，包含其它芳族基团的单体也适用，例如乙烯基萘。在采用PMMA基体的情况下，至少部分地连接至核的PMMA自身适用作为颗粒的壳材料。
可使用的第二种类型的模具具有由聚苯乙烯、双酚型聚碳酸酯(例如双酚A聚碳酸酯)、或芳族聚酯(例如对苯二甲酸亚烷基酯)的聚酯制成的基体。在这种情况中，塑料颗粒的壳材料由与所述基体聚合物相容的乙烯基聚合物制成。例如，见述于DE 3632369的60份(重量)MMA和40份(重量)甲基丙烯酸环己酯的共聚物或聚苯乙烯自身皆适合用作聚苯乙烯基体的壳材料。
在其它物质中，与所述聚碳酸酯相容的MMA和甲基丙烯酸苯酯的共聚物适合用作与双酚A聚碳酸酯相混合的塑料颗粒的壳材料，见述于DE 37 192 39。根据另一个实施方案，苯乙烯和MMA的共聚物还适合用作壳材料。这些壳材料还可用于芳族聚酯的塑料基体。
在具有相对高的折射率、例如nD20＞1.57的芳族塑料基体的情况中，选择具有尽可能低的折射率的聚合物颗粒的核。例如，交联的PMMA(nD20＝1.49)，交联的聚丙烯酸丁酯(nD20＝1.466)，此外，基于部分氟化的(甲基)丙烯酸酯的核适合用作这种情况中的核材料。
塑料颗粒为所谓的核-壳颗粒，其可通过乳液聚合容易地获得(例如参见DE 198 20 302)。原则上，这些塑料颗粒由两种不同的聚合物组成，这两种聚合物具有相应的不同的功能。
关于偏转/散射功能，以与基体材料的折射率的差值Δn以及尺寸对核进行表征。Δn的范围为0.06至0.4，优选为0.09至0.3。通常，核为球形颗粒，其直径范围为0.02μm至0.2μm，优选为0.04μm至0.15μm。用于与基体塑料聚(甲基)丙烯酸酯相混合的塑料颗粒的核通常包括＞60％重量，优选＞90％重量的苯乙烯或其它的芳族乙烯基单体以及0.01％至30％重量、优选0.05％至5％重量的多官能乙烯基化合物(交联剂)，例如二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二酯。
优选联合使用小比例(例如0.01％至10％重量)的交联剂，所述交联剂具有2个不同活性的可聚合基团(接枝交联剂)，例如甲基丙烯酸烯丙酯。
用于与PMMA相混合的塑料颗粒的壳优选地包括MMA和小比例(例如4％重量)的丙烯酸的C1-C4烷基酯。
如果使用具有高折射率核的塑料颗粒用于与塑料基体(PMMA)混合，则选择具有低折射率(例如nD20＜1.50)的塑料颗粒用于与具有更高折射率的芳族基体塑料混合。塑料颗粒的合适核材料通过例如＞80份的MMA、1至19份的丙烯酸酯(例如丙烯酸乙酯)和0.1至10份的交联剂(例如丁二醇二丙烯酸酯)的共聚来获得。
如上所述，与所述塑料基体相容的乙烯基聚合物可用作壳材料。据此，可使用包括90份MMA和10份甲基丙烯酸苯酯的壳材料(见DE 37 192 39)。
一般而言，核与壳的重量比范围为3∶1至1∶10，优选为2∶1至1∶5。
塑料颗粒的核是交联的且是尺寸稳定的。优选具有＞60℃的玻璃化转变温度的核。
包括塑料基体和塑料颗粒的模具/模型的制造是现有技术中已知的(参见WO 2007/025864，第6页第15行至第7页第30行)。
UV偏转材料可通过任何合适的方法与热塑性材料相结合。例如，合适的热塑性组合物可由制造商配制，例如，由Poly One(Northbrook，III.)出售的商标名为GRAVITE的改进版本的聚合物-金属复合材料。UV透射材料可选自暴露于UV辐射的时候具有所需水平的抗降解性的任何材料，优选为热塑性的材料。
UV光源产生本发明范围内使用的UV光线，所述UV光源例如为氙灯、汞灯和掺杂铁或镓的汞灯、黑光灯、准分子激光器和UV-LED灯。
UV光源可通过例如电弧UV灯、或微波动力UV灯或LED UV灯来提供。LED UV灯相对于其它两种类型的UV灯的主要优势在于LED UV灯在特定波长区域内进行辐射。在这种方式中，UV辐射期间产生明显更少量的热。由此，优选LED UV灯与透射有机模具共同工作。
优选基于UV-LED技术的光源，特别是半导体光矩阵(SLM)的形式光源，例如密闭封装的LED。这样的光源易于安装，使用安全且节约能源，而且使用寿命长并几乎没有维护成本。UV-LED源进一步具有高UV光线强度且给出良好的固化效果，例如对于UV固化UV-LSR组合物，当在一定的UV光源距离和辐射时间下比较固化深度时，显示出这样的良好效果。UV-LED源通常比传统的卤素UV源具有更好的效果，因为UV-LED源的UV强度通常比传统卤素UV源的UV强度更高。一个市售可得的UV灯的实例为Phoseon水冷却的UV-LED RX StarFire Max，其波长为365nm和395nm，标称输出功率为2W/cm2或4W/cm2。
辐射源优选具有2kW至20kW范围内的能量消耗，且在1cm至100cm距离间施用，优选的距离为1cm至10cm。根据这样的组合，该模具作为自照明模具(self illuminating mold)使用。
适用于UV固化LSR的UV光辐射强度的优选范围为1W/cm2至4W/cm2，更优选为2W/cm2至4W/cm2，波长如上文中所限定。
现有技术中用于UV固化不同的可固化材料所使用的常用UV源为汞灯和掺杂铁或镓的汞灯。由这些类型的光源发射的UV光线覆盖较宽范围的波长。然而，最短的波长导致了不期望的臭氧波和长波光线的形成，形成的光线部分地位于红外范围内，并产生热量。卤素灯具有约1000小时的较短的使用寿命，与之相比，UV-LED灯为数万小时。因此，与汞灯相比，优选UV-LED灯。
可适当地布置UV-LED灯以获得最优化的效果。可使用不同波长的LED灯以使得可以通过单独地调节UV-LED单元的数量以及它们的强度水平来最优化UV固化。用于旋转对称产品的一种可能的生产设置为使得待UV固化的产品布置在垂直的位置，例如在缓慢旋转的盘上。可通过使用垂直安置且可调节的UV-LED头来获得非常短的固化时间，例如三个这样的UV-LED头均一间隔120度的角度，所述UV-LED头例如为具有365nm的波长的Phoseon RX StarFireMax类型的UV-LED头，以及任选地附加的UV聚光灯，例如为Phoseon RXFireFlex型单元，其设置在模具的上面和下面以使得可以同时地辐射外部和内部部分。根据本发明，对于薄壁产品(例如室内电缆终端(SOT))可获得约10秒的固化时间。
优选的UV光源为在365nm下提供约为115mW/cm2的UV强度的UV灯。UV光源合适地提供250-500nm的宽广范围的波长，其相比仅提供365nm波长的辐射来说将快得多地固化材料。
UV可固化材料的限制在于其必须传输UV光，且因此不能是不透明的。UV可固化材料可是有颜色的或带色彩的。所述UV可固化材料可选自多种不同的UV可固化聚合物体系。UV可固化聚合物体系典型地包括1-3％的光引发剂、15-60％的活性稀释剂、25％-90％的低聚聚合物、以及1-50％的添加剂和填料。在UV可固化聚合物体系中使用的聚合物可包括聚氨酯、环氧化物、聚酯和丙烯酸酯。特定的常用于所述聚合物的单体包括N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟乙酯、(聚)乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸降冰片酯和苯乙烯。另一种合适的聚合物体系为硫醇-烯聚合物体系(也被称为巯基酯)。可市售得到的UV可固化聚合物体系包括来自于美国新泽西州哈肯萨克市MasterBond公司、美国康涅狄格州Winsted地区Tangent工业、日本大阪Sakai地区Daicel化学工业有限公司和美国康涅狄格州新哈特福德市Ctech LLC的产品。合适的硫醇-烯聚合物体系可购于Ctech，LLC。优选的UV可固化液体为固化时具有良好的光学性质的产品，因为这通常可预示其在本发明的方法中将得到所需的光洁度和外观。这些产品通常在环境温度下固化，或在100℃或低于100℃的温度下使用UV光源固化。通常的固化时间范围为5秒至5分钟，取决于UV光线的波长和强度以及将要被固化的厚度。
UV可固化组合物可包含感光剂和/或光引发剂，例如衍生自蒽、呫吨酮(xanthonone)、蒽醌(anthrachinone)的化合物。这样的化合物以及它们作为感光剂和/或光聚合剂的使用为现有技术中已知的，且可通过市售得到。
一种典型的UV可固化液体为丙烯酸酯配混物。一种在本发明中使用的可市售得到的配混物为Ctech 8166-4A配混物，所述配混物可在100℃下暴露在UV中5分钟被固化为不粘表面。
另一种典型的UV可固化液体为硫醇-烯聚合物体系。一种在本发明中使用的可市售得到的配混物为Ctech Hard Dome Coat配混物，其优选通过在100℃下暴露在30mW/cm2范围内的UV中5分钟而在较低强度的UV光线下固化。
特别是涉及电子技术的应用，优选为RTV-SR和LSR组合物，所述组合物为通常由两种组分组成的可固化硅橡胶组合物，即第一组份包括至少一种在分子中结合有烯基(例如乙烯基)的聚硅氧烷，第二组分包括至少一种在分子中结合有≡SiH基团的聚硅氧烷。混合这两种组分，填充至模具中并在催化剂的存在下固化，所述催化剂例如UV感应交联催化剂。这样的可在UV辐射下固化的UV可固化硅橡胶组合物在现有技术中已知且见述于例如WO 2006/010763A1和WO 2009/027133 A2，其内容通过引用而结合于本文中。
UV可固化硅橡胶组合物还可包含如上所述的感光剂和/或光引发剂。
UV可固化橡胶组合物在UV光线的影响下非常快速地固化，甚至对于数厘米的较大厚度亦然。这一点非常重要，原因是固化时间在这样的产品的生产和周期时间中起重要作用。
根据本发明的制造成型制品的方法包括提供在其内至少具有基本被围绕的模腔的模具或模头，将UV可固化材料填充至所述模具或模头，且将所述UV可固化材料暴露至足够强度的UV光源以足够时间，从而将所述UV可固化材料固化为包含在所述模具或模头中的固体物质。
根据本发明的成型制品的制造方法包括：
i)提供在其内至少具有基本被围绕的模腔的模具或模头，所述模具或模头具有用于发散地将UV辐射偏转入所述模具或模头的模腔中的装置；
ii)利用UV可固化材料填充所述模具或模头；且
iii)由UV光源发射UV光线穿过模具壁；
iv)通过UV光线偏转颗粒来偏转UV光线，优选偏转UV光线的至少70％；
v)使用UV光线辐射UV可固化物质，从而固化UV可固化物质以生成UV固化制品。
根据进一步的实施方案，本发明涉及本发明的模具在制造成型制品中的应用，且所述制品优选为电绝缘体。
Claims (18)
1.一种用于在其内体积中成型UV固化制品的模具，所述模具包括围绕所述内体积的模具壁，所述模具包括UV透射聚合物和埋入或粘着至所述模具壁的表面的UV辐射偏转颗粒，其特征在于：所述的UV透射聚合物形成基体塑料，且所述UV辐射偏转颗粒代表塑料颗粒，所述塑料颗粒具有核-壳形态且分布在所述基体塑料中；所述塑料颗粒的核是交联的；所述塑料颗粒的壳至少部分结合至所述塑料颗粒的核，且所述塑料颗粒的壳与所述基体材料可混溶。
2.根据权利要求1的模具，其中所述UV透射聚合物选自：聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酰甲亚胺聚合物、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、苯乙烯-丙烯腈聚合物、聚砜聚合物、聚甲基丙烯酰亚胺聚合物、聚丙烯和聚苯乙烯。
3.根据权利要求1或2的模具，其中所述UV透射聚合物具有至少30%的UV透射率。
4.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述UV辐射偏转颗粒的尺寸范围为1至100μm。
5.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述UV辐射偏转颗粒的尺寸范围为5至55μm。
6.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述UV辐射偏转颗粒的总重量大于聚合物的0.25重量%，和/或小于5%重量。
7.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述塑料颗粒的核的折射率与基体塑料的折射率的相差0.06至0.4，其中所述塑料颗粒的核的直径<0.2μm，且其中所述塑料颗粒的比例为所述基体塑料的0.0001%至5%重量。
8.根据权利要求7的模具，其中所述基体塑料选自聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，且所述塑料颗粒的核包括芳族基团而且折射率>1.57；或其中所述基体塑料包括芳族基团且选自聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚酯，且所述塑料颗粒的核的折射率<1.50。
9.根据权利要求7的模具，其中所述塑料颗粒的比例为所述基体塑料的0.001%至0.2%重量。
10.根据权利要求1至2任一项的模具，其中模具壁的厚度范围为1至50mm，和/或其中所述内体积提供1cm直径的球形子容积。
11.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述UV辐射偏转颗粒的总散射截面为模具壁的相应横截面积的至少1%。
12.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述UV辐射偏转颗粒的总散射截面为模具壁的相应横截面积的至少10%。
13.根据权利要求1至2任一项的模具，其中所述模具壁具有用于将UV光源连接至其上的线性延伸的UV光源连接区域，以使得从UV光源穿透进入模具壁的UV射线传导经过模具壁到达被模具壁围绕的内体积，并各向异性地辐射所述内体积。
14.根据权利要求13的模具，其中所述各向异性为小于50%。
15.一种用于成型UV固化制品的装置，所述装置包括根据权利要求13的模具，以及连接至UV光源连接区域的UV光源。
16.成型UV固化制品的方法，所述方法包括：
-提供根据权利要求1至14任一项的模具；
-将形成基体塑料的UV可固化聚合物填充至内体积中；
-由UV光源发射UV光穿过模具壁；
-通过UV光线偏转塑料颗粒来偏转所述UV光，其中所述UV光线偏转塑料颗粒具有核-壳形态；
-利用UV光辐射UV可固化聚合物，由此将UV可固化聚合物固化变为UV固化制品。
17.根据权利要求1至14任一项的模具在制造成型制品中的应用。
18. 根据权利要求17的应用，其中所述成型制品为电绝缘体。
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