CN105555498A - 用于制造制品的装置和方法 - Google Patents

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A·朱
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Abstract

本发明披露了一种用于形成注塑制品的装置。所述装置包括泵送系统以向模具递送有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度。所述模具具有外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述有机硅制剂流入所述模具的所述腔穴中。所述装置还包括辐射能的源，其中所述辐射能基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂以形成注塑制品。本公开还包括形成注塑制品的方法和用于注塑制品的模具。

Description

用于制造制品的装置和方法
技术领域
本公开总的涉及用于形成制品、更特别地注塑制品的装置和方法。
背景技术
许多行业对通过注塑工艺产生的有机硅制品采用热固化。有机硅制品通常通过在升高的温度下热固化有机硅制剂形成。例如，对于热固化，使用超过至少140℃的温度。对于特定的多组分注塑制品，用于有机硅制剂的热固化的温度常常超过许多理想基材的熔化温度。
因此，在商业上，有机硅制剂通常已用高熔点基材进行注塑来取得多组分注塑制品。这些多组分注塑制品通常价格昂贵，因为它们局限于高熔点基材。低熔点基材将是理想的，因为它们常常更具成本效益；然而，使用低熔点基材注塑有机硅制剂存在相当大的困难。不幸的是，有机硅制剂的热固化所需的热将阻止许多在这样的温度下将降解和变形的热塑性和热固性材料的使用。此外，不相似材料如有机硅制剂与热塑性或热固性材料之间的粘附可能成问题，使得必须使用粘附促进剂、底漆、化学表面处理或甚至机械处理来提供特定应用所需的粘附。
因此，需要形成注塑制品的改进方法和装置。
发明内容
在一个实施例中，披露了一种用于形成注塑制品的装置。所述装置包括泵送系统以向模具递送有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度。所述模具具有外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述有机硅制剂流入所述模具的所述腔穴中。所述装置还包括辐射能的源，其中所述辐射能基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂以形成注塑制品。
在另一个实施例中，提供了一种形成注塑制品的方法。所述方法包括在泵送系统内提供有机硅制剂，其中所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度。所述方法还包括提供具有外部壳体和其中的内部腔穴的模具；自泵送系统向模具的腔穴递送有机硅制剂；和用辐射源辐照有机硅制剂以基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂而形成注塑制品。
在又一个实施例中，提供了一种用于注塑制品的模具。所述模具包括外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述内部腔穴配置为接收有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；和辐射能的源，其中所述辐射能基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂以形成注塑制品。
附图说明
结合附图，本公开可得到更好的理解，并且其众多特征和优点可对本领域技术人员显而易见。
图1为制造注塑制品的装置的一个实施例的图。
图2为根据一个实施例制造注塑制品的工艺的流程图。
技术人员应理解，附图中的要素出于简单和清楚起见示意而且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可能相对于其它要素被放大以帮助改善本发明的实施例的理解。
具体实施方式
提供下面结合附图的描述以帮助理解本文公开的教导。以下讨论将聚焦于教导的具体实施和实施例。提供此聚焦以帮助描述教导而且此聚焦不应理解为对教导的范围或适用性的限制。
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变型是开放性的术语并应理解为指“包括但不限于......”。这些术语涵盖更具限制性的术语“基本由......组成”和“由......组成”。在一个实施例中，包括特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于这些特征而是可能包括未明确列出或者此类方法、制品或装置所固有的其它特征。此外，除非明确指出相反，否则“或”指包括性的或而非排他性的或。例如，条件A或B由以下中的任何之一满足：A为真(或存在)而B为假(或不存在)，A为假(或不存在)而B为真(或存在)，及A和B均为真(或存在)。
另外，“一种”或“一个”的使用用来描述本文描述的要素和部件。这样做仅是为了方便和给出本发明的范围的一般意义。此描述应理解为包括一种或至少一种并且单数还包括复数，反之亦然，除非很明显是其它意思。例如，当本文中描述单个项目时，可使用不止一个项目代替单个项目。类似地，当本文中描述不止一个项目时，可用单个项目代替该不止一个项目。
除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。材料、方法和实例仅是示意性的而非意在限制。在本文未描述的程度上，关于具体材料和处理行为的许多细节是常规的并可见于结构领域和相应制造领域内的参考书和其它来源中。除非另有指出，否则所有测量均为在约25℃下。例如，除非另有指出，否则粘度的值为在25℃下。
本公开总的涉及用于形成制品如注塑制品的装置。所述装置包括泵送系统以向模具递送至少一种聚合物材料。所述模具具有外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述至少一种聚合物材料流入所述模具的所述腔穴中。所述装置还包括辐射能的源，其中所述辐射能基本固化模具的腔穴内的所述至少一种聚合物材料。在一个实施例中，所述装置配置为向模具提供任何数量的聚合物材料以提供多组分注塑制品。在一个实施例中，所述至少一种聚合物材料包括第一聚合物材料和不同的第二聚合物材料。在另一个实施例中，所述至少一种聚合物材料包括第一聚合物材料和相同的第二聚合物材料。在一个实施例中，第一聚合物材料为热塑性聚合物或热固性聚合物。在一个特别的实施例中，第二聚合物材料包括有机硅制剂。在一个例子中，所述装置配置为使得第一聚合物材料和第二聚合物材料之间的粘合强度在模具的内部腔穴内改善。此外，所述装置配置为使得其可在模具的内部腔穴内固化第二聚合物材料。还提供了形成注塑制品的改进方法。
图1为制造注塑制品的装置100的一个实施例的图。在一个特别的实施例中，装置100包括第一泵送系统102。预见到任何泵送系统102。泵送系统102可包括如以气动方式、以液压方式、以重力方式、以机械方式等或以它们的组合递送第一聚合物材料的任何合理措施。在一个实施例中，泵送系统102向模具104递送第一聚合物材料。模具104包括外部壳体106和其中的内部腔穴108。内部腔穴108可针对最终注塑制品(未示出)配置为所需的任何形状。在一个特别的实施例中，第一聚合物材料流入模具104的内部腔穴108中。
在一个实施例中，第一聚合物材料可为预见到的任何热塑性聚合物或热固性聚合物。在一个特别的实施例中，第一聚合物材料为聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酯、共聚酯(coPETS)、有机硅聚合物、含氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯、任何其它商品热塑性树脂、工程热塑性树脂或它们的任何组合。热塑性聚合物或热固性聚合物可用任何合理组分如任何前体外加任何催化剂、任何填料、任何添加剂或它们的组合形成。预见到可引发第一聚合物的交联的任何合理催化剂。在一个实施例中，添加剂包括任何合理的粘附促进剂。预见到任何合理的粘附促进剂并且任何合理的粘附促进剂取决于第一聚合物。在一个实施例中，粘附促进剂与有机硅聚合物一起使用，其中所述粘附促进剂为硅烷，如3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)-硅烷、2，5，7，10-四氧杂-6-硅杂十一烷、6-乙烯基-6-(2-甲氧基乙氧基)-硅烷或它们的任何组合。在一个特别的实施例中，前体、催化剂、填料、添加剂或它们的组合取决于所选的第一聚合物和注塑制品期望的最终性质。
装置100还包括辐射能的源110。在一个实施例中，向壳体106的内部腔穴108提供辐射能的源110。辐射能的源110可呈任何合理的配置以向壳体106的内部腔穴108递送辐射能。例如，可向内部腔穴108的任何部分如腔穴108的一侧、腔穴108的相对侧、腔穴108的相邻侧或甚至腔穴108的周向上递送辐射能的源110。递送可还包括直接辐射能、通过光缆的辐射能或它们的任何组合。如所示，辐射能的源110在模具104的壳体106外部。虽然未示出，但辐射能的源110可含在壳体106内。例如，辐射能的源110可设置在外部壳体106与内部腔穴108之间。
在一个实施例中，辐射能配置为向所述至少一种聚合物材料提供改进的性质，具体取决于所述至少一种聚合物材料和所需的最终结果。例如，辐射能配置为向所述至少一种聚合物材料至少提供表面处理。在一个实施例中，辐射能基本固化模具104的腔穴内的材料，即原位地固化材料，以形成注塑制品。辐射能的源110可包括任何合理的辐射能源如光化辐射。在一个特别的实施例中，辐射源为紫外光。预见到任何合理的紫外光波长。在一个特别的实施例中，紫外光在约10纳米至约410纳米的波长下。此外，可用相同或不同的波长施加辐射能的任何施加次数，具体取决于材料和所需的结果。
在一个特别的实施例中，辐射源足以基本处理所述至少一种聚合物材料的表面。例如，辐射源足以基本处理第一聚合物材料的表面以增大第一聚合物材料如热塑性材料或热固性材料对其直接接触的聚合物材料如第二聚合物材料的粘附。在一个示例性的实施例中，表面处理增大第一聚合物材料对第二聚合物材料的粘附。在一个实施例中，表面处理使两种材料之间能够粘附以提供内聚粘结，即发生内聚破坏，其中第一聚合物材料和/或第二聚合物材料的结构完整性在两种材料之间的粘结破坏之前破坏。在一个实施例中，辐射源足以基本固化至少一种聚合物材料，如第二聚合物材料。如本文所用，“基本固化”指如例如通过流变数据所测定，＞90％的最终交联密度(90％固化指如通过ASTMD5289所测量，材料达到最大扭矩的90％)。例如，所述固化水平是为了提供具有所需硬度的注塑制品。在一个实施例中，第二聚合物材料的最终硬度取决于为第二聚合物选择的材料。
在一个实施例中，内部腔穴108的至少一部分112对辐射源110基本透明。内部腔穴108的部分112基本透明以提供辐射源110向装置100的内部腔穴108中及向含在内部腔穴108内的第一聚合物材料、第二聚合物材料或它们的组合的透射。如本文所用，“基本透明”指其中约1％至约100％、如至少约25％或甚至至少约50％的辐射源如在约10纳米至约410纳米下的紫外光可辐射通过壳体106的部分112以向内部腔穴108内的第一聚合物材料、第二聚合物材料或它们的组合提供辐射的材料。在一个更特别的实施例中，在约300纳米下透射高于约50％。例如，内部腔穴108对辐射源110基本透明的部分112可包括窗。在一个实施例中，窗为石英、玻璃、聚合物或它们的组合。用于窗的聚合物可为例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯或它们的组合。透明性通常取决于辐射源的波长、材料和材料的厚度。例如，PMMA在约300nm、3mm厚度下具有约80％的透射。对于石英，自约200nm至约500nm，对于10mm厚度，透射可高于约90％。
装置100可还包括热源114以热处理模具的腔穴内的第一聚合物材料、第二聚合物材料或它们的组合。预见到任何热处理的源。在一个实施例中，热处理的源包括例如电阻性加热元件、泵送通过模具中的至少一个通道的外部加热的热流体或它们的组合。预见到任何热处理温度。在一个实施例中，热处理在不高于第一聚合物材料的玻璃化转变温度或热变形温度(HDT)的温度下。在一个实施例中，热处理在低温下发生。“低温”在本文中定义为第一聚合物材料的热变形温度(HDT)以下的温度并取决于材料。示例性的热处理包括例如高于约20℃、如高于约100℃或甚至高于约150℃的温度。在一个特别的实施例中，温度为约20℃至约200℃，如约20℃至约150℃、如约20℃至约100℃或甚至约40℃至约80℃。在一个实施例中，辐射和热处理的源可同时地、依次地或以它们的任何组合地发生。在一个特别的实施例中，辐射和热处理的源同时地发生。在一个特别的实施例中，辐射能和热处理的施加在第一聚合物材料和第二聚合物材料之间提供增大的粘附粘结。在一个更特别的实施例中，在第一聚合物材料和第二聚合物材料之间获得内聚粘结，即，发生内聚破坏，其中第一聚合物材料和/或第二聚合物材料的结构完整性在两种材料之间的粘结破坏之前破坏。
在一个特别的实施例中，辐射能和热处理的施加提供比用单一能源的固化快20％的固化时间。在一个更特别的实施例中，辐射能和热处理的施加为第二聚合物材料如有机硅制剂提供比用单一能源的固化快20％的固化时间。
在一个实施例中，装置100包括去往腔穴108的端口116，端口116配置为连接到第二泵送系统118以向腔穴108提供第二聚合物材料。预见到任何泵送系统118。泵送系统118可包括如以气动方式、以液压方式、以重力方式、以机械方式等或以它们的组合递送第二聚合物材料的任何合理措施。
在一个实施例中，第二聚合物材料包括有机硅制剂。在流向内部腔穴108之前及在固化之前，有机硅制剂具有约50,000厘泊(cPs)至约2,000,000cPs、如约200,000cPs至约1,000,000cPs、如约500,000cPs至约800,000cPs的粘度。在一个实施例中，低粘度有机硅制剂为液体硅橡胶(LSR)或液体注塑有机硅(LIM)、室温硫化有机硅(RTV)或它们的组合。在一个特别的实施例中，低粘度有机硅制剂为液体硅橡胶或室温硫化有机硅。
有机硅制剂可例如包括聚烷基硅氧烷如由前体如二甲基硅氧烷、二乙基硅氧烷、二丙基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、甲基丙基硅氧烷或它们的组合形成的有机硅聚合物。在一个特别的实施例中，聚烷基硅氧烷包括聚二烷基硅氧烷如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。在一个特别的实施例中，聚烷基硅氧烷为含有机硅氢化物的聚烷基硅氧烷，如含有机硅氢化物的聚二甲基硅氧烷。在又一个实施例中，聚烷基硅氧烷为含乙烯基的聚烷基硅氧烷，如含乙烯基的聚二甲基硅氧烷。在另一个实施例中，有机硅聚合物为含氢化物的聚烷基硅氧烷与含乙烯基的聚烷基硅氧烷的组合，如含氢化物的聚二甲基硅氧烷与含乙烯基的聚二甲基硅氧烷的组合。在一个例子中，有机硅聚合物是非极性的，不含卤化物官能团如氯和氟，并且不含苯基官能团。或者，有机硅聚合物可包含卤化物官能团或苯基官能团。例如，有机硅聚合物可包括含氟有机硅或苯基有机硅。
有机硅制剂可还包含催化剂。通常，催化剂的存在是为了引发交联过程。预见到当暴露于辐射源时可引发交联的任何合理催化剂。通常，催化剂取决于有机硅制剂。在一个特别的实施例中，催化反应包括脂族不饱和基团与Si-键合氢的反应以便通过网络的形成将可加成交联的有机硅制剂转化为弹性体状态。催化剂由辐射源活化并引发交联过程。
预见到任何催化剂，具体取决于有机硅制剂，前提条件是在暴露于辐射源如紫外辐射时至少一种催化剂可引发交联。在一个实施例中，可使用硅氢化反应催化剂。例如，一种示例性的硅氢化催化剂为过渡金属的有机金属络合物。在一个实施例中，催化剂包括铂、铑、钌等或它们的组合。在一个特别的实施例中，催化剂包括铂。可与硅氢化催化剂一起使用其它的任选催化剂。示例性的任选催化剂可包括过氧化物、锡或它们的组合。或者，有机硅制剂还包括过氧化物催化的有机硅制剂。在另一个例子中，有机硅制剂可为铂催化和过氧化物催化的有机硅制剂的组合。
有机硅制剂可还包含添加剂。预见到任何合理的添加剂。示例性的添加剂可单独地或组合地包括乙烯基聚合物、氢化物、粘附促进剂、填料、引发剂、抑制剂、着色剂、颜料、载体材料或它们的任何组合。例如，添加剂可包括粘附促进剂如硅烷，如3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)-硅烷、2，5，7，10-四氧杂-6-硅杂十一烷、6-乙烯基-6-(2-甲氧基乙氧基)-硅烷或它们的任何组合。在一个实施例中，有机硅制品的材料含量为基本100％的有机硅制剂。在一些实施例中，有机硅制剂基本由上面描述的相应有机硅聚合物组成。如本文所用，结合有机硅制剂使用的表述“基本由......组成”排除了影响有机硅制剂的基本和新特性的非有机硅聚合物的存在，但可在有机硅制剂中使用常用的加工助剂和添加剂。
有机硅制剂可包括常规的、商业上制备的有机硅制剂。商业上制备的有机硅制剂通常包含组分如非极性有机硅聚合物、催化剂、填料和任选的添加剂。预见到任何合理的填料和添加剂。市售液体硅橡胶(LSR)的特定实施例包括WackerSilicone(Adrian，MI)的WackerLR3003/50和RhodiaSilicones(Ventura，CA)的RhodiaLSR4340。
此外，第二聚合物的组分可通过预见到的任何方法加工。例如，加工可包括加热第二聚合物的组分的任何组合至预见到的任何温度使得其具有递送所需的粘度以便第二聚合物可流入模具104中。虽然对第二聚合物示意为一个端口116，但预见到可向模具104中递送至少一种聚合物的任何端口数量。
在一个实施例中，模具104可配置为在提供第二聚合物材料之前递送第一聚合物材料。在一个替代的实施例中，模具104可配置为在提供第一聚合物材料之前提供第二聚合物材料。在一个特别的实施例中，提供了第一聚合物材料，所述第一聚合物材料具有表面。在一个示例性的实施例中，在提供第二聚合物材料之前用至少辐射能处理第一聚合物材料的表面以提供第二聚合物材料对第一聚合物材料增强的粘结。在一个实施例中，在置于模具中之前、在模具中原位或以它们的组合处理第一聚合物材料的表面。在一个实施例中，当第二聚合物材料与第一聚合物材料直接接触时，用至少辐射源处理第二聚合物材料和第一聚合物材料。例如，当与有机硅制剂直接接触时第一聚合物材料的辐射处理在模具内提供原位处理以增大第一聚合物材料与有机硅制剂之间的粘附而无需有机硅制剂的表面、第一聚合物材料的表面或它们的组合的任何预处理。在一个特别的实施例中，辐射处理提供第一聚合物材料对有机硅制剂增强的粘结。
当与辐射源相结合使用热处理时，其可增强第一聚合物与有机硅制剂之间的粘附反应速率。例如，辐射能与热处理的组合提供有机硅制剂对第一聚合物材料的粘附反应速率，其中所述粘附反应速率比用单一能源的固化快20％。在一个示例性的实施例中，与辐射源相结合使用热处理可提供第一聚合物材料与有机硅制剂之间增大的粘附。特别地，使用在低温下的热处理可发生增大的粘附。示例性的热处理包括例如高于约20℃、如高于约100℃或甚至高于约150℃的温度。在一个特别的实施例中，所述温度为约20℃至约200℃，如约20℃至约150℃，如约20℃至约100℃，或甚至约40℃至约80℃。在一个更特别的实施例中，在第一聚合物材料与第二聚合物材料之间获得内聚粘结，即发生内聚破坏，其中第一聚合物材料和/或第二聚合物材料的结构完整性在两种材料之间的粘结破坏之前破坏。
所述装置可还包括控制系统120，其包括一个或多个计算设备。控制系统120可向装置100的一个或多个部件提供信号以指定部件的运行条件。例如，控制系统120可调节泵送系统102、118的速度。例如，控制系统120可调节辐射源110的辐射水平、来自热源114的热处理的水平或它们的组合。此外，控制系统120可调节预见到的任何条件。
在某些情况下，控制系统120所提供的信号可至少部分地基于装置100的一个或多个传感器(未示出)所提供的反馈信息。预见到任何合理的传感器。在一些实施例中，所述一个或多个传感器可为装置100的部件的一部分，如用于第一聚合物材料的泵送系统102的压力传感器、内部腔穴108的传感器、提供辐射源110的部件的传感器、热源114的传感器、用于第二聚合物的端口116和/或泵送系统118的传感器或它们的任何组合。
装置100可运行以形成任何合理的注塑制品。例如，可预见到任何注塑制品。在一个特别的实施例中，注塑制品为其中厚度显著小于其它两个维度的2-维制品或其中厚度与其它两个维度相当的开放或封闭式几何形状的3-维制品等。示例性的制品包括但不限于垫圈、密封件、隔膜、O形环和其它物品。注塑制品可包括任何数量的层、任何数量的突起或它们的组合。此外，注塑制品可与有机硅制剂相结合地包含任何数量的热塑性聚合物、热固性聚合物或它们的组合。
在一个特别的实施例中，装置100可形成通过常规注塑制造工艺不可获得的注塑制品。特别地，装置100的辐射源110和装置100的配置有助于形成具有至少一种聚合物材料或甚至常规注塑系统不能够产生的具有至少两种聚合物材料的注塑制品。例如，装置100和加工条件可提供有机硅材料与第一聚合物材料直接接触的固化制品。在一个实施例中，辐射源110表面处理第一聚合物材料以提供对第二聚合物材料具有所需粘附的注塑制品。在一个特别的实施例中，辐射源110固化第二聚合物材料以提供具有所需的性质并且在一些情况下与通过常规热固化所固化的注塑制品相比具有改进的性质的注塑制品。如本文所用，“常规热固化”指经由在高于约150℃的温度下的热的固化。
虽然描述了典型的装置和工艺，但可预见到向模具递送所述至少一种聚合物材料和向所述至少一种聚合物材料提供能源的任何变型。例如，所述装置可包括任何另外的特征如齿轮泵、静态混合器、后加工设备或它们的任何组合。
图2为根据一个实施例制造注塑制品的方法200的流程图。在202处，工艺200包括由泵送系统接收如上所述第一聚合物材料。泵送系统可包括预见到的可用来形成注塑制品的任何数量的设备。
在204处，工艺200包括向模具的腔穴递送第一聚合物材料。通常，在提供给腔穴之前混合第一聚合物材料。预见到任何合理的混合装置。在一个实施例中，第一聚合物材料可在泵送系统内温度受控。温度控制可包括加热、冷却或它们的任何组合。例如，可使用针对第一聚合物的组分的任何合理的温度控制来提供可自泵送系统流向模具的内部腔穴的材料而无第一聚合物材料的降解。所述温度通常取决于为第一聚合物材料选择的材料。
在一个实施例中，工艺200包括在206处向第一聚合物材料提供辐射能。预见到任何合理的辐射源如光化辐射。在一个实施例中，辐射源为紫外光(UV)。在一个特别的实施例中，可在第一聚合物材料在模具的内部腔穴内时进行辐射。在一个更特别的实施例中，辐射可对第一聚合物材料的表面提供表面处理。此外，可施加热处理。在一个实施例中，可依次地、同时地或以它们的任何组合地使第一聚合物经受辐射源和热处理。
在208处，可例如经由泵送系统向腔穴递送第二聚合物如有机硅制剂。通常，在提供给腔穴之前混合第二聚合物材料。预见到任何合理的混合装置。在一个实施例中，也可在泵送系统内向有机硅制剂施加热。例如，可使用针对有机硅制剂的组分的任何合理的加热温度来提供可自泵送系统流向模具的内部腔穴的材料而无第二聚合物材料的降解。例如，所述温度可为约50°F至约150°F。
在向模具的内部腔穴提供第二聚合物后，预见到任何合理的加工操作。例如，在210处，可使第一和第二聚合物经受辐射源。预见到任何合理的辐射源如光化辐射。在一个实施例中，辐射源为紫外光(UV)。在一个特别的实施例中，可在第二聚合物材料在模具的内部腔穴内时进行辐射固化以形成注塑制品。在一个实施例中，可使第一和第二聚合物经受热处理。在一个特别的实施例中，热处理是在低温下。在一个实施例中，可依次地、同时地或以它们的任何组合地使第一和第二聚合物经受辐射源和热处理。
预见到递送第一聚合物材料、递送第二聚合物材料、辐射源、热处理或它们的组合的任何顺序。虽然第二聚合物在本实施例中描述为在向内部腔穴递送第一聚合物材料之后递送，但可在递送第一聚合物材料之前或与第一聚合物材料同时地递送第二聚合物。在一个特别的例子中，在递送有机硅制剂之前向模具的内部腔穴递送第一聚合物。在一个例子中，在向模具的内部腔穴递送有机硅制剂之前，使第一聚合物材料经受原位辐射源、热处理或它们的组合。辐射源、热处理或它们的组合可提供当向模具的内部腔穴递送有机硅制剂时对有机硅制剂具有增大的粘附的第一聚合物表面。在向模具的内部腔穴递送有机硅制剂后，可使有机硅制剂经受原位辐射源、热处理或它们的组合以基本固化有机硅制剂和形成注塑制品。在一个实施例中，可直至向模具的内部腔穴递送第一聚合物材料和有机硅制剂并且有机硅制剂与第一聚合物材料直接接触后才进行辐射源、热处理或它们的组合以在有机硅制剂与第一聚合物材料之间提供改进的粘附以及基本固化有机硅制剂以形成注塑制品。
一旦形成并固化，上面披露的装置的特定实施例有利地呈现所需的性质如提高的生产率和改进的注塑制品。例如，可在在线生产的过程中设计注塑制品的最终性质。此外，注塑制品的固化提供与常规地模制并热固化的注塑制品相比第一聚合物材料对有机硅制剂具有增大的粘附的最终产品。虽然不受理论束缚，但据信辐射提供辐射向所述至少一种聚合物或它们的组合中的瞬间穿透及同时所述至少一种聚合物的固化。在一个示例性的实施例中，据信辐射提供辐射向第二聚合物或它们的组合中的瞬间穿透及同时所述第二聚合物的固化。此外，辐射固化，无论有无热固化，提供比常规热固化更快的固化。无论有无热固化，辐射固化更快的固化还提供有机硅制剂与第一聚合物材料增大的粘附，因为据信此增大的粘附反应速率具有与交联反应相当的速率，因此在有机硅制剂与第一聚合物材料之间有增大的粘结形成。例如，注塑制品的第一聚合物和有机硅制剂具有呈现出内聚破坏的剥离强度。如本文所用，“内聚破坏”指当如实例中所述在室温下以平行剥离配置测试时固化的有机硅制剂或第一聚合物在固化的有机硅制剂与第一聚合物之间的粘结破坏之前破裂。特别地，可无底漆、化学表面处理、机械表面处理或它们的任何组合地获得所需的粘附。
所述注塑制品还提供物理-力学性质如期望的损耗模量、拉伸模量、压缩永久变形等。例如，与常规地产生的注塑制品如仅仅通过热处理固化的注塑制品相比，本发明的注塑制品具有期望的损耗模量、拉伸模量和压缩永久变形。
可以有许多不同的方面和实施例。本文中描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书后，技术人员应理解这些方面和实施例仅是示意性的而且不限制本发明的范围。实施例可根据如下所列项目中的任何一者或多者。
项目
项目1.一种用于形成注塑制品的装置，其包括泵送系统以向模具递送有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；所述模具具有外部壳体和其中的内部腔穴，其中，有机硅制剂流入所述模具的所述腔穴中；和辐射能的源，其中所述辐射能基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂以形成注塑制品。
项目2.一种形成注塑制品的方法，其包括在泵送系统内提供有机硅制剂，其中所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；提供具有外部壳体和其中的内部腔穴的模具；自泵送系统向模具的腔穴递送有机硅制剂；和用辐射源辐照有机硅制剂以基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂而形成注塑制品。
项目3.一种用于注塑制品的模具，其包括外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述内部腔穴配置为接收有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；和辐射能的源，其中所述辐射能基本固化模具的腔穴内的有机硅制剂以形成有机硅制品。
项目4.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述辐射能的源设置在所述壳体和所述腔穴之间。
项目5.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述辐射源为波长在10和410nm之间的紫外光。
项目6.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述腔穴的至少一部分对所述辐射源基本透明。
项目7.项目6的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述腔穴的基本透明的所述至少一部分为石英、玻璃、蓝宝石、聚合物或它们的组合。
项目8.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述模具的壳体还包括热源以在所述模具的腔穴内进行热处理。
项目9.项目8的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述热处理在约20℃至约200℃、如约20℃至约150℃、如约20℃至约100℃或甚至约40℃至约80℃的温度下。
项目10.项目9的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述辐射能和所述热处理的施加提供比用单一能源的固化增大的粘附。
项目11.项目8的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述热源包括电阻性加热元件、泵送通过模具中的至少一个通道的外部加热的热流体或它们的组合。
项目12.项目8的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述辐射能和所述热处理依次地、同时地或以它们的组合地施加到有机硅制剂。
项目13.项目8的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述辐射能和所述热处理的施加提供比用单一能源的固化快20％的固化时间。
项目14.项目8的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述辐射能和所述热处理的施加提供有机硅制剂对热塑性聚合物或热固性聚合物的粘附反应速率，其中所述粘附反应速率比用单一能源的固化快20％。
项目15.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述模具还包括去往所述腔穴的端口以向所述腔穴提供热塑性聚合物或热固性聚合物。
项目16.项目15的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述热塑性聚合物或热固性聚合物为聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酯、有机硅、共聚酯、含氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或它们的组合。
项目17.项目15的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中在提供所述热塑性聚合物或热固性聚合物之前向所述腔穴提供所述有机硅制剂。
项目18.项目15的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中在提供所述有机硅制剂之前向所述腔穴提供所述热塑性聚合物或热固性聚合物。
项目19.项目18的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中在提供所述有机硅制剂之前用至少辐射能处理所述热塑性聚合物或热固性聚合物的表面，其中所述热塑性聚合物或热固性聚合物的经处理表面对所述有机硅制剂具有增强的粘结。
项目20.项目17或18的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述热塑性聚合物或热固性聚合物与所述有机硅制剂直接接触并用至少辐射能处理。
项目21.项目19或20中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述热塑性聚合物或热固性聚合物与所述有机硅制剂具有有着内聚破坏的剥离强度。
项目22.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述有机硅制剂为液体硅橡胶(LSR)、室温可硫化有机硅(RTV)或它们的组合。
项目23.前述项目中任一项的装置、形成注塑制品的方法和模具，其中所述有机硅制剂还包含粘附促进剂。
提供以下实例以更好地披露和教导本发明的工艺和组成。它们仅出于示意的目的，并且必须知道可作小的变动和修改而不实质性地影响本发明的精神和范围，本发明的精神和范围在附随的权利要求书中叙述。
实例
实例1
使用96.5重量％(wt％)含乙烯基有机硅基料(在TollManufacturer定制，乙烯基含量为0.04mmol/g，填料含量为含乙烯基有机硅基料的约25重量％)、0.95重量％两种氢化物交联剂(如AndersilXL-10和GelestHMS-993)的共混物、1.65重量％UV可活化催化剂如(三甲基)甲基环戊二烯基铂(IV)的母料(等价于约16.5ppm的所述催化剂)和0.9重量％硅烷型粘附促进剂制备LSR制剂。混配在高剪切混合器如Ross混合器中进行，然后是典型的混配程序。该有机硅制剂的粘度为约300,000厘泊至约500,000厘泊。
测试此LSR制剂与若干热塑性材料如含氟聚合物、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚丙烯、聚碳酸酯和聚酯的粘合强度。将LSR制剂在热塑性基材上模制，以LSR制剂作为顶层，每层的厚度为2.0mm，两个层有着1英寸乘1英寸的交叠。固化条件为紫外固化，热处理在约80℃至约100℃下。剥离强度使用Instron伸长计拉力试验测试，在相反的方向上平行地拉动两个层。该测试的头速度为两英寸每分钟直至样品破坏。测量最大载荷以及破坏模式：粘附破坏(在两个层之间的界面处破坏)或内聚破坏(在有机硅材料内破坏)。共聚酯(TritanTM，可得自EastmanChemicalCompany)和硅烷打底聚四氟乙烯(PTFE)含氟聚合物二者均对该LSR制剂有着优异的粘结，从而呈现出最大载荷超过30lbf(磅力)的内聚破坏。ABS和聚碳酸酯二者均具有为最大载荷超过10lbf的半内聚的良好粘结。聚苯乙烯具有边缘粘结，但使用紫外预处理和加热，对LSR制剂的粘合改善。
实例2
使用96.5重量％含乙烯基有机硅基料(在TollManufacturer定制，乙烯基含量为0.04mmol/g，填料含量为含乙烯基有机硅基料的约25重量％)、1.1重量％两种氢化物交联剂(如AndersilXL-10和GelestHMS-993)的共混物、1.5重量％UV可活化催化剂如(三甲基)甲基环戊二烯基铂(IV)的母料(等价于约16.5ppm的所述催化剂)和0.9重量％硅烷型粘附促进剂(不同于上面的实例1)制备LSR制剂。混配在高剪切混合器如Ross混合器中进行，然后是典型的混配程序。该制剂的粘度为约300,000厘泊至约500,000厘泊。
测试此LSR制剂与若干热塑性材料如聚苯乙烯、ABS、聚丙烯、聚碳酸酯和聚酯的粘合强度。如对实例1所述那样使用Instron伸长计拉力试验测试剥离强度。共聚酯(TritanTM，可得自EastmanChemicalCompany)和硅烷打底聚四氟乙烯(PTFE)含氟聚合物二者均对该LSR制剂有着优异的粘结，从而呈现出最大载荷超过30lbf(磅力)的内聚破坏。ABS和聚碳酸酯二者均具有为最大载荷超过10lbf的半内聚的良好粘结。聚苯乙烯具有边缘粘结，但使用紫外预处理和加热，对LSR制剂的粘合改善。
实例3
制备与实例1相似的LSR制剂。测试该制剂与若干经过UV表面处理的热塑性材料基材如共聚酯(TritanTM，可得自EastmanChemicalCompany)的粘合强度，UV表面处理用92190-1000型NewportSolarSimulator取得。热塑性材料的UV表面处理结果可见于表1中。
固化条件为紫外固化，热处理在约80℃至约100℃下。如对实例1所述那样使用Instron伸长计拉力试验测试剥离强度。
表1.
当暴露于UV固化时使用经表面处理和未经处理的聚酯样品取得了成功的剥离强度。虽然不受理论束缚，但在无共聚酯的表面处理的情况下，此水平的原位UV固化和热处理可提供有利的剥离强度。
表2为其它样品对不同的热塑性材料基材。热塑性材料的表面经用92190-1000型NewportSolarSimulator在80℃(176°F)的温度下UV处理2分钟。样品尺寸为1英寸乘2英寸。
固化条件为紫外固化，热处理在约80℃至约100℃下。如对实例1所述那样使用Instron伸长计拉力试验测试剥离强度。
表2.
样品 最大载荷(lb-f) 剥离强度(牛顿)
未打底Skived PTFE-10mil 5.732 25.50
经打底Natural Skived PTFE-10mil COF COF
经打底Red Cast PTFE-3mil 4.271 19.00
显然，使用聚四氟乙烯(PTFE)取得了成功的粘结。
实例4
制备两个与实例1相似的LSR制剂。测试这些制剂与若干热塑性材料基材或热固性材料基材如共聚酯(TritanTM，可得自EastmanChemicalCompany)、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、有机硅如高稠度橡胶(HCR)的粘合强度。热塑性材料的表面经用300WUVLED灯泡在80℃(176°F)的温度下于65伏特/5+A下UV处理2分钟。表3中可见热塑性材料或热固性材料的UV表面处理与未经处理表面的比较。
固化条件为紫外固化，热处理在约80℃至约100℃下。如对实例1所述那样使用Instron伸长计拉力试验测试剥离强度。
表3.
经处理/未经处理 基材材料 样品A粘附 样品B粘附
UV处理 TritanTM 711 是 是
未经处理 TritanTM 711 否 否
UV处理 TritanTM 731 是 是
未经处理 TritanTM 731 否 否
UV处理 聚碳酸酯 是 是
未经处理 聚碳酸酯 未测试 否
未经处理 有机硅HCR 是 是
使用所有经UV表面处理样品以及未经处理有机硅HCR样品均取得了成功的粘附。虽然不受理论束缚，但理论上认为UVLED提供比前面的实例中的UV表面处理源弱的能源。
注意不是上面在一般性描述或实例中描述的所有活动都是需要的，而是一部分特定的活动可能不需要，并且除所描述的那些外可能还执行一个或多个其它的活动。还此外，其中活动被列出的顺序不一定为它们被执行的顺序。
上文已结合具体实施例描述了有益效果、其它优点和问题的解决方案。然而，有益效果、优点、问题的解决方案及可能使得任何有益效果、优点或解决方案发生或变得更明显的任何特征不应理解为是任何或所有权利要求关键、要求或必需的特征。
本说明书和本文描述的实施例的示意意在提供各种实施例的结构的一般性理解。本说明书和示意非意在充当使用本文所述结构或方法的装置和系统的所有要素和特征的彻底而全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中组合地提供，反过来，为简洁起见在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地或以任何组合提供。此外，以范围说明的值的提及包括该范围内的每一个值。仅仅在阅读本说明书后，许多其它实施例可对技术人员显而易见。可使用并可自本公开衍生其它的实施例，以致可作结构替代、逻辑替代或其它改变而不偏离本公开的范围。相应地，本公开应视为示意性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种用于形成注塑制品的装置，所述装置包括：
泵送系统，以向模具递送有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；
所述模具具有外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述有机硅制剂流入所述模具的所述腔穴中；和
辐射能的源，其中所述辐射能基本固化所述模具的所述腔穴内的所述有机硅制剂以形成所述注塑制品。
2.一种形成注塑制品的方法，所述方法包括：
在泵送系统内提供有机硅制剂，其中所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；
提供具有外部壳体和其中的内部腔穴的模具；
自所述泵送系统向所述模具的所述腔穴递送所述有机硅制剂；和
用辐射源辐照所述有机硅制剂以基本固化所述模具的所述腔穴内的所述有机硅制剂而形成所述注塑制品。
3.一种用于注塑制品的模具，所述模具包括：
外部壳体和其中的内部腔穴，其中所述内部腔穴配置为接收有机硅制剂，所述有机硅制剂具有约50,000厘泊至约2,000,000厘泊的粘度；和
辐射能的源，其中所述辐射能基本固化所述模具的所述腔穴内的所述有机硅制剂以形成所述有机硅制品。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述辐射能的源设置在所述壳体和所述腔穴之间。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述模具的所述壳体还包括热源以在所述模具的所述腔穴内进行热处理。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述热处理在约20℃至约200℃、如约20℃至约150℃、如约20℃至约100℃或甚至约40℃至约80℃的温度下。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述辐射能和所述热处理的施加提供比用单一能源的固化增大的粘附。
8.根据权利要求5所述的装置，其中所述辐射能和所述热处理依次地、同时地或以它们的组合地施加到所述有机硅制剂。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述模具还包括去往所述腔穴的端口以向所述腔穴提供热塑性聚合物或热固性聚合物。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述热塑性聚合物或热固性聚合物为聚碳酸酯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酯、有机硅、共聚酯、含氟聚合物、聚乙烯、聚丙烯或它们的组合。
11.根据权利要求9所述的装置，其中在提供所述有机硅制剂之前向所述腔穴提供所述热塑性聚合物或所述热固性聚合物。
12.根据权利要求11所述的装置，其中在提供所述有机硅制剂之前用至少辐射能处理所述热塑性聚合物或所述热固性聚合物的表面，其中所述热塑性聚合物或所述热固性聚合物的经处理表面对所述有机硅制剂具有增强的粘结。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述热塑性聚合物或所述热固性聚合物与所述有机硅制剂直接接触并用至少辐射能处理。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述有机硅制剂为液体硅橡胶(LSR)、室温可硫化有机硅(RTV)或它们的组合。
15.根据权利要求1所述的装置，其中所述有机硅制剂还包含粘附促进剂。
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