MX2008003426A - Metodos para relajar la tension en materiales polimericos. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a metodos y sistemas para relajar tensiones en articulos polimericos por aplicacion de energia laser.

Description

MÉTODOS PARA RELAJAR LA TENSIÓN EN MATERIALES POLIMERICOS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales poliméricos tales como plásticos son altamente valiosos por sus resistencia y capacidad de ser fácilmente moldeados, extruidos, o de otra manera formados en una variedad de formas. Sin embargo, si un objeto plástico es deformado o doblado durante o después del moldeo, la tensión (o energía almacenada) se puede introducir en el objeto. Tal energía almacenada puede causar deformación indeseable (por ejemplo, pandearse) del objeto y puede resultar en el movimiento o deslizamiento del material polimérico como un resultado de la tensión. Puede haber ruptura, cuarteadura o debilitamiento del objeto. Además, la resistencia química o al solvente de un artículo polimérico puede ser adversamente afectada por tensiones. Aunque tal tensión o energía almacenada puede disiparse tiempo extra (un proceso conocido como relajación de tensión) , frecuentemente es preferible moverla rápidamente para disipar la energía almacenada. Los métodos de relajación de tensión previamente reportados incluyen recocer el objeto en un baño de aceite, calentar el objeto en un horno convencional, o exponer el objeto a radiación infrarroja o microondas (por ejemplo, usando lámparas infrarrojas o fuentes de microonda) . Estos procesos generalmente involucran Ref. 190929 el recocido del objeto completo y puede ser más bien lento y un poco molesto. Además, tales métodos pueden causar encogimiento u otros cambios indeseables en las propiedades del artículo polimérico. Los métodos mejorados para reducir la tensión en materiales poliméricos son por lo tanto necesarios.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Ahora se ha descubierto que los materiales poliméricos pueden ser rápidamente y selectivamente relajados exponiendo un artículo polimérico, o una porción del mismo, a radiación láser a una longitud de onda selecciona que es absorbida por, y para calentar por esto, el artículo o porción seleccionada del mismo, de modo que la tensión interna o energía almacenada son relajadas o disipadas. En un aspecto, la invención proporciona un método para aliviar la tensión en un artículo polimérico. El método incluye la etapa de exponer al menos una porción del artículo a radiación láser por tiempo suficiente para aliviar la tensión en el artículo. En ciertas modalidades preferidas, el artículo polimérico incluye un material polimérico semi-cristalino. En ciertas modalidades preferidas, el artículo se hace de polipropileno o mezclas o copolímeros de polipropileno. En ciertas modalidades preferidas, el artículo polimérico incluye un material polimérico amorfo, más preferiblemente una polisulfona o un policarbonato. En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser es radiación láser infrarroja. En modalidades preferidas, la radiación láser tiene una longitud de onda en el intervalo de 0.8 µm a 30 µm. En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser es explorada sobre una porción seleccionada de una superficie del artículo. En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser es explorada sobre una superficie del artículo en una configuración . En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser tiene una anchura de haz de aproximadamente 0.1 mm a aproximadamente 1 mm. En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser se aplica en impulsos, los cuales son preferiblemente por un total de menos de 10 segundos. En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser se produce con un láser que tiene una energía de no más de 50 watts. En ciertas modalidades preferidas, la radiación láser se produce con un láser de C02, y en modalidades preferidas, el láser de C02 está fuera de foco. En ciertas modalidades preferidas, el artículo polimérico se calienta a una temperatura arriba de la temperatura dé transición vitrea del material polimérico. En ciertas modalidades preferidas, la tensión se alivia sustancialmente sin erosionar el material polimérico de una superficie del artículo. En ciertas modalidades preferidas, la tensión se alivia sustancialmente sin alterar una dimensión externa del artículo. En ciertas modalidades preferidas, el área de superficie del artículo expuesta a radiación láser es no más de aproximadamente 1 milímetro cuadrado. En ciertas modalidades preferidas, la configuración comprende una pluralidad de líneas paralelas. En ciertas ' modalidades preferidas, una superficie del artículo se caliente a una profundidad de no más de 1 milímetro. En ciertas modalidades preferidas, el artículo es tratado con radiación láser por menos de 10 segundos. En ciertas modalidades preferidas, un área total del artículo expuesta a radiación láser es menos de aproximadamente 0.1 pulgadas cuadradas (0.6451 cm2) . En ciertas modalidades preferidas, un área de superficie del artículo expuesta a radiación láser es menos de aproximadamente 10% del área de superficie total del artículo.

En otro aspecto, la invención proporciona un aparato para aliviar la tensión en un artículo polimérico. En una modalidad, el aparato incluye una fuente de radiación láser para irradiar el artículo polimérico por tiempo suficiente para aliviar la tensión en el artículo sin sustancialmente erosionar el material de una superficie del artículo. En modalidades preferidas, la fuente de radiación láser incluye un láser y un explorador para controlar el láser. En modalidades preferidas, el láser es un láser de C02. En aún otro aspecto, la invención proporciona un artículo de tensión relajada tratado de acuerdo con cualquiera de los métodos de la invención. Estos y otros aspectos, modalidades, y ventajas de la invención se describen en la especificación y reivindicaciones en la presente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Varias modalidades del método y aparato actualmente descritos para aliviar la tensión en artículos poliméricos se describen en la presente con referencia a las figuras, en donde : La figura 1 muestra una configuración de irradiación láser usada para relajar tensiones en un artículo polimérico moldeado; La figura 2 es un diagrama de bloque que muestra una modalidad de un aparato láser para relajar la tensión en un objeto polimérico; y La figura 3 es un diagrama de bloque que muestra otra modalidad de un aparato láser para relajar la tensión en un objeto polimérico.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las modalidades del método y aparato actualmente descritos para aliviar tensiones en artículos poliméricos ahora serán descritas con detalle con referencia a las figuras en donde números de referencia similares designan elementos idénticos o correspondientes en cada una de las diversas vistas. En una modalidad, la invención proporciona un método para aliviar la tensión en un artículo polimérico. El método incluye exponer al menos una porción del artículo a radiación láser por tiempo suficiente para aliviar la tensión en el artículo. En modalidades preferidas, una porción seleccionada de la superficie del artículo se expone a radiación láser. De acuerdo con la invención, un artículo polimérico (pieza de trabajo) se coloca para recibir energía láser, y la energía láser se suministra por un período de tiempo suficiente para causar relajación de al menos una porción de cualquier tensión (por ejemplo, tensión por tracción o compresiva) o energía almacenada en el artículo (o una porción seleccionada del mismo) . Tales tensiones pueden resultar de la deformación o flexión de un artículo de una configuración como se moldeó o formó a una nueva configuración de tensión más alta. Por ejemplo, la flexión de un artículo puede resultar en tensiones en el artículo, por ejemplo, en la línea de doblez. Por consiguiente, un artículo se puede flexionar o manipular de otra forma de modo que las tensiones están presentes, previo al tratamiento con láser de acuerdo con la invención. Como otro ejemplo, tensiones de moldeo residuales (es decir, tensiones desarrolladas durante el proceso de moldeo de un artículo) se pueden relajar de acuerdo con esta invención. Las tensiones de moldeo residuales se pueden medir después de que un artículo se formó (por ejemplo, usando análisis de birrefringencia) , o se pueden predecir basado en el tamaño y forma del molde usando métodos estándar. Adicionalmente, las tensiones en una pieza polimérica causadas por interferencia o interacción entre la pieza polimérica y una segunda pieza (por ejemplo, como el resultado del ensamble de la pieza polimérica y una segunda pieza, que puede ser polimérica, metálica o similar) también se pueden relajar como se describe en la presente. El tratamiento para aliviar tales tensiones puede proporcionar una nueva condición de baja tensión para el artículo. En una modalidad preferida, las tensiones en el artículo polimérico se detectan, miden o predicen, por ejemplo, usando métodos estándar tal como análisis de birrefringencia o modelado por computadora . Una vez que las tensiones actuales o predichas en el artículo polimérico se han determinado, es posible (y preferido) seleccionar porciones del artículo para exposición a radiación láser. Por consiguiente, por ejemplo, las porciones más altamente tensadas de un artículo se pueden tratar, mientras las regiones menos tensadas o sin tensión no son tratadas; esto permite el uso eficiente de tiempo y recursos en el proceso de tratamiento. Se apreciará que tratando solo una porción del artículo polimérico, el rendimiento del proceso de tratamiento se puede incrementar. Por consiguiente, la invención proporciona un método eficiente rápido para aliviar tensiones en artículos poliméricos. Cuando el artículo está listo para tratamiento, se puede asegurar en una plantilla u otro soporte para el tratamiento con el láser. En modalidades preferidas, el artículo se sostiene en una posición bien definida para hacer posible el alcance preciso del haz láser en el artículo o porción seleccionada del mismo. El artículo polimérico se puede hacer de una variedad de materiales poliméricos, incluyendo termoplásticos y otros' materiales plásticos. Los materiales ejemplares incluyen polipropileno y copolímeros de polipropileno (preferiblemente copolímeros de polipropileno/etileno) , polisulfonas, policarbonatos, poliestireno y copolímeros de los mismos, poliésteres, y similares; o copolímeros, combinaciones o mezclas de tales materiales. En general, el único requerimiento para el material usado es que el material deba ser capaz de absorber energía láser como se describe en la presente de modo que el artículo polimérico (o porción del mismo) se calienta y las tensiones se relajen por esto. El material polimérico puede ser un material cristalino o semi-cristalino; alternativamente, el material puede ser un material amorfo. El tratamiento con láser puede, pero no necesita, cambiar la cristalinidad del material. El láser usado puede ser cualquier láser capas de suministrar suficiente energía al artículo polimérico para calentar al menos una porción del artículo y por esto aliviar las tensiones (o energía almacenada) en el artículo. Los láseres preferidos incluyen láser de dióxido de carbono (C02) , los láseres de C02 adecuados son bien conocidos por los artesanos expertos y son comercialmente disponibles . Los láseres preferidos proporcionan energía en el intervalo infrarrojo, preferiblemente intervalo medio o muy infrarrojo (por ejemplo, de 0.8 a 30 µm, más preferiblemente de 5-15 µm, y muy preferiblemente aproximadamente 10.6 µm) . Los láseres adicionales capaces de emisión infrarroja incluyen láseres de diodo y láseres en estado sólido de neodimio infrarrojo. La selección de un láser para el uso de acuerdo con la invención será determinada, al menos en parte, por tales factores como el espectro de absorción del material polimérico, la longitud de onda de emisión del láser, la salida de energía del láser, la anchura de haz de láser, el tiempo por el cual el láser se aplica (y si el haz de láser es de impulsos o continuo) , el comienzo y fusión de pico o temperatura de transición vitrea del material polimérico, y similares. Uno de experiencia ordinaria en la técnica puede fácilmente determinar un láser o láseres adecuados para una aplicación particular usando no más que experimentación de rutina en vista de la presente descripción. Los láseres preferidos pueden operar en un modo de haz de impulso, aunque láseres de haz continuo también pueden encontrar aplicación en la presente invención. Los láseres preferidos pueden tener una salida de energía nominal de aproximadamente 10 watts a aproximadamente 100 watts, más preferiblemente 20 a 50 watts. Las piezas de trabajo grandes o más gruesas pueden requerir láseres que tienen mayor salida de energía, mientras que para las piezas de trabajo menores o más delgadas puede ser preferido un láser de baja energía. Sin embargo, la energía actual aplicada a la pieza de trabajo puede ser menor; por ejemplo, en modalidades preferidas, la potencia de la energía láser aplicada a la pieza de trabajo es aproximadamente 5 watts a aproximadamente 30 watts, más preferiblemente aproximadamente 10 a aproximadamente 15 watts. La energía láser se puede proporcionar al artículo en cualquier ubicación deseada o configuración usando medios de control convencionales. Por ejemplo, galvanómetros y otros medios de control se pueden usar en combinación con espejos para controlar la ubicación del haz de láser. Un galvanómetro en combinación con un espejo movible es algunas veces referido como un explorador, y tales exploradores son bien conocidos en la técnica. Un par de exploradores ortogonalmente montados se puede usar para controlar el haz de láser en dos dimensiones (ejes x y y) y se puede usar para proporcionar una variedad de configuraciones de energía láser al artículo de pieza de trabajo. Por consiguiente, los exploradores y sistemas similares son preferiblemente usados para controlar el haz o haces de láser usados en la presente invención. Los divisores de haz y otro aparato también se pueden emplear como es bien conocido en la técnica. Ventajosamente, se pueden usar controles computarizados para proporcionar control automatizado del sistema láser. Tales sistemas de control son frecuentemente empleados en sistemas láser usados para cortar o grabar materiales tales como plásticos, y tales controles convencionales pueden ser fácilmente adaptados para el uso en la presente invención. La cantidad de energía suministrada al artículo o pieza de trabajo variará de acuerdo con el tamaño y espesor de la pieza de trabajo, el material polimérico y láser empleado, y otros factores, como será evidente para el artesano experto. Los niveles de energía láser adecuados se pueden determinar usando no más que experimentación de rutina. El artículo (o porción del mismo) se deberá calentar a una temperatura suficiente para aliviar las tensiones internas o energía almacenada; esta temperatura puede (o no puede) resultar en recocido y/o fusión del material. En ciertas modalidades preferidas, el artículo (o una porción seleccionada del mismo) se calienta a una temperatura arriba de la temperatura de transición vitrea (Tg) del material polimérico; en algunos casos esta temperatura es menor que aproximadamente 150°C, menos de aproximadamente 100°C, o menos de aproximadamente 50°C. La temperatura de transición vitrea de ciertos materiales poliméricos puede ser similar a o menor que la temperatura ambiente; por ejemplo, ciertos polímeros de polipropileno pueden tener una Tg menor que 0°C. La temperatura de transición vitrea de muchos materiales poliméricos es conocida o se puede determinar fácilmente usando técnicas bien conocidas en la técnica. En modalidades preferidas, el artículo (o una porción de capa superficial del mismo) se calienta a una temperatura de no más de aproximadamente 200°C, más preferiblemente no más de aproximadamente 150°C, y aún más preferiblemente no más de aproximadamente 130°C. Se pueden usar sensores, incluyendo, por ejemplo, sensores infrarrojos para medir la temperatura de la pieza de trabajo o una porción de la misma. Para polímeros semi-cristalinos, generalmente es preferido mantener una temperatura por debajo del punto de fusión o comienzo de la temperatura de fusión del material. Sin embargo, en ciertas modalidades alguna fusión de superficie puede ocurrir sin afectar grandemente la resistencia u otras propiedades del material, dependiendo, por ejemplo, de tales factores. En el alivio de tensiones, no siempre es necesario calentar el espesor completo de un artículo polimérico (aunque el calentamiento a través del artículo completo es posible) . Por lo tanto, en ciertas modalidades, es posible calentar (por ejemplo, calentamiento a o arriba de la temperatura de transición vitrea del material polimérico) solamente una capa superficial del artículo (o una porción del mismo) , mientras no calienta sustancialmente el resto de la pieza de trabajo. Calentando solamente una capa superficial, menor energía (por ejemplo, duraciones de impulso cortas o anchuras de impulso) se puede usar, resultando en tratamiento más rápido del artículo. Se apreciará por el artesano experto, sin embargo, que áreas de la pieza de trabajo que rodean un área tratada por un láser también se pueden calentar a algún grado debido a la transferencia de calor conductivo del área calentada con láser. En ciertas modalidades, el láser es enfocado en o cerca de la superficie de la pieza de trabajo, por ejemplo, el láser es enfocado a una profundidad de no más de 1 milímetro por debajo de la superficie de la pieza de trabajo, más preferiblemente no más de 0.5, 0.01, o 0.01 milímetros por debajo de la superficie de la pieza de trabajo. En ciertas modalidades, el láser se puede enfocar ligeramente arriba de la superficie de la pieza de trabajo. En ciertas modalidades, la superficie del artículo se calienta a una profundidad de no más de 1 milímetro, más preferiblemente .no más de 0.5 milímetros, aún más preferiblemente no más de aproximadamente 0.1 milímetros. En ciertas modalidades, menos del espesor completo del artículo se calienta (por ejemplo, calentamiento a o arriba de la temperatura de transición vitrea del material polimérico) ; por ejemplo, en ciertas modalidades, solamente 50% del espesor del artículo (por ejemplo, el espesor a una porción seleccionada del artículo) se calienta, por ejemplo, menos de 30% del espesor del artículo se calienta) . La energía láser se puede explorar (por ejemplo, como se describe en la presente) en cualquier configuración o forma deseada durante la superficie del artículo o pieza de trabajo. Por ejemplo, en modalidades preferidas, la energía láser se suministra como una serie de impulsos cortos explorados sobre la pieza de trabajo en una serie de líneas sustancialmente paralelas, proporcionando energía láser a un área de la pieza de trabajo sin irradiar la superficie completa de la pieza de trabajo. Por ejemplo, como se muestra en la figura 1, el artículo o pieza de trabajo 10 tiene una porción estrecha 20 a la cual la energía láser se aplica en una configuración de líneas paralelas (mostrada como líneas de rayas 30) . Las líneas de rayas en la figura 1 indican que la energía láser se puede aplicar como una serie de puntos o impulsos. Mientras que el artículo 10 se muestra en una conformación plana o extendida, sustancialmente como se puede moldear, la energía láser podría típicamente ser aplicada al artículo 10 del artículo que se ha flexionado, por ejemplo, en la porción estrecha 20, donde la flexión causa la construcción de tensiones en una porción 20. En ciertas modalidades preferidas, una serie de entre 2 y 20 líneas se explora sobre una porción discreta de la pieza de trabajo, más preferiblemente de 5 a 15 líneas. En modalidades preferidas, las líneas forman una forma sustancialmente cuadrada o rectangular en la superficie de la pieza de trabajo, aunque otras formas (circular, triangular, romboide, y similares) también se puede emplear de acuerdo con la aplicación particular. En modalidades en las cuales múltiples líneas paralelas de energía láser se aplican a la pieza de trabajo, las líneas se pueden separar por menos de aproximadamente 1 milímetro, más preferiblemente menos de aproximadamente 0.5 milímetros, y aún más preferiblemente menos de aproximadamente 0.2 milímetros. En una modalidad preferida, las líneas son separadas por aproximadamente 0.005" (aproximadamente 0.127 milímetros). En ciertas modalidades, la energía láser se puede aplicar en líneas traslapadas . El haz de láser se puede aplicar a un ángulo de incidencia a la pieza de trabajo. Las diferencias de ángulo pueden resultar en absorción diferencias de energía láser, de este modo cantidades diferentes o duraciones de energía láser se pueden suministrar de acuerdo con el ángulo en el cual el haz de láser golpea la pieza de trabajo. Como se ilustra en la figura 2, la energía láser de los láseres 100 se dirige por galvanómetros 112 a espejos 120, los cuales dirigen la energía láser para chocar en la pieza de trabajo 130, soportada en una paleta o superficie 140. Los galvanómetros 112 son conectados al aparato de control de computadora 150 para controlar la energía láser. En esta modalidad, los galvanómetros 112 pueden dirigir la energía láser de una pluralidad de láseres sobre una porción única o región de una pluralidad de piezas de trabajo simultáneamente (en paralelo) , opcionalmente explorando cada láser a través de porciones adicionales de cada pieza de trabajo. En otra modalidad, mostrada en la figura 3, la energía láser de los láseres 100 se dirige por los galvanómetros 112 a espejos 120, los cuales dirigen la energía láser a múltiples porciones diferentes de una pieza de trabajo única 130, soportada en una paleta o superficie 140. Los galvanómetros 112 son conectados al aparato de control de computadora 150 para controlar la energía láser. Una pluralidad de conjuntos de espejos se pueden emplear (no mostrados), cada conjunto de espejos se enfoca en una pieza de trabajo única. En esta modalidad, los galvanómetros 112 pueden dirigir la energía láser de cada uno de una pluralidad de láseres sobre una pieza de trabajo única en un tiempo, y pueden actuar en piezas de trabajo múltiples en serie. En ciertas modalidades preferidas, el área total de una porción discreta de la pieza de trabajo a la cual se aplica energía láser (como se mide de los bordes de las líneas más externas) es preferiblemente menos de aproximadamente 1 pulgada cuadrada (aproximadamente 645 milímetros cuadrados) , más preferiblemente menos de aproximadamente 0.1 pulgadas cuadradas (aproximadamente 64.5 milímetros cuadrados) , aún más preferiblemente menos de aproximadamente 0.01 pulgadas cuadradas (aproximadamente 6.45 milímetros cuadrados) , aunque múltiples áreas discretas de un artículo único se pueden tratar (véase, por ejemplo, ejemplo 1, infra) . En ciertas modalidades preferidas, solamente una porción seleccionada del área superficial del artículo se tratada con radiación láser, por ejemplo, menos de 50% de las áreas superficiales totales, más preferiblemente menos de 20% del área superficial total se expone a radiación láser. La anchura de haz del láser es preferiblemente aproximadamente 0.05 mm a aproximadamente 5 mm, aún más preferiblemente aproximadamente 0.1 mm a aproximadamente 1 mm, más preferiblemente aproximadamente 0.3 milímetros. Sin embargo, en ciertas modalidades, un haz de láser desenfocado también se puede emplear, para proporcionar energía sobre un área grande del artículo, disminuyendo la necesidad de explorar para cubrir áreas más grandes . La duración de impulso del haz de láser preferiblemente es menor que aproximadamente 0.05 segundos por impulso, más preferiblemente menos de aproximadamente 0.01 segundos por impulso, y aún más preferiblemente aproximadamente 0.05 segundos por impulso. La invención proporciona métodos para tratar artículos para aliviar tensiones o energía almacenada más rápidamente que métodos convencionales . Los métodos de la invención por lo tanto permiten el tratamiento de alto rendimiento de artículos. En modalidades preferidas, el tiempo total para tratamiento del artículo o pieza de trabajo es menor que 10 segundos, más preferiblemente menos de 1 segundo, y aún más preferiblemente menos de 0.1 segundos por artículo . En modalidades preferidas, el artículo es tratado para aliviar o relajar la tensión (o energía almacenada) sin debilitar sustancialmente el artículo polimérico (por ejemplo, como se mide por pruebas estándar para la resistencia a la rotura por tracción del artículo) . Por consiguiente, en ciertas modalidades, la resistencia a la tracción del artículo se diminuye por menos de 30%, más preferiblemente menos de 20%, y aún más preferiblemente menos de 10%, comparado con un artículo no tratado. En ciertos casos, la resistencia del artículo se puede incrementar por tratamiento de acuerdo con la invención, por ejemplo, la resistencia a la tracción se incrementa por aproximadamente 1%, 5% o 10% comparado con un artículo no tratado. Como se describe en la presente, la tensión interna es un artículo polimérico puede conducir a cambios en el solvente o resistencia química del artículo (o una porción del mismo) . Por ejemplo, un material pol'imérico puede absorber el solvente o químico, causando potencialmente hinchamiento indeseado del artículo. Alternativamente, el material polimérico se puede debilitar o degradar por exposición a un solvente, o componentes del material polimérico (incluyendo aditivos tales como plastificantes y similares) se pueden lixiviar del material polimérico. En ciertas aplicaciones, incluyendo aplicaciones médicas, el solvente o resistencia química de un artículo es crítico para la capacidad del artículo a realizar una función deseada sin falla prematura. Por consiguiente, en ciertas modalidades de la invención, la resistencia química o solvente del artículo es conservada o mantenida por el tratamiento de acuerdo con la invención, comparado con un artículo de control no tratado . En modalidades preferidas, el artículo es tratado para aliviar o relajar la tensión (o energía almacenada) sin sustancialmente erosionar el material polimérico de una superficie del artículo, por ejemplo, menos de 0.5 milímetros de material es erosionado de la superficie, más preferiblemente menos de 0.1 milímetros de material es erosionado de la superficie, y aún más preferiblemente menos de 0.05 milímetros del material es erosionado de la superficie. En la modalidad preferida, el artículo es tratado para aliviar o relajar la tensión (o energía almacenada) sin alterar sustancialmente una dimensión externa del artículo (por ejemplo, ninguna dimensión externa se cambia por más de aproximadamente 0.1 milímetros como un resultado del tratamiento) . En modalidades preferidas, el artículo no es grabado o marcado de otra forma por el tratamiento de acuerdo con la invención, por ejemplo, la apariencia visual del artículo no es sustancialmente alterada por el tratamiento de acuerdo con la invención. Se apreciará por el artesano experto, basado en las enseñanzas en la presente, que los presentes métodos y aparato se pueden usar par aliviar tensiones en una amplia variedad de artículos, por ejemplo, objetos que son flexionados o doblados, o colocados bajo tensión o esfuerzo, durante el moldeo o montaje; y objetos sometidos a una carga mecánica durante el moldeo o montaje o ensamblado en una condición de interferencia. Los métodos y aparato de la invención por lo tanto se pueden usar para reducir o prevenir la ruptura, cuarteadura de superficie, deformación, debilitamiento, cambios de resistencia de solvente, y otros efectos indeseados. Los ejemplos de artículos o piezas de trabajo que se pueden tratar de acuerdo con la invención incluyen dispositivos médicos tales como cubiertas de seguridad de agujas, engrapadoras quirúrgicos, componentes electrónicos, componentes automotrices, protecciones de laboratorio y similares. En otro aspecto, la invención proporciona un aparato para aliviar la tensión en un artículo polimérico. El aparato incluye una fuente de radiación láser para irradiar el artículo polimérico por suficiente tiempo para aliviar la tensión en el artículo sin erosionar el material de una superficie del artículo. En modalidades preferidas, la fuente de radiación láser comprende un láser y un explorador para controlar el movimiento del láser. En modalidades preferidas, el láser comprende un láser de C02. En todavía otro aspecto, la invención proporciona un artículo tratado de acuerdo con cualquiera de los métodos de la invención. El siguiente ejemplo se proporciona por vía de ilustración y no limitación.

Ejemplo 1 Se formó una cubierta de aguja de jeringa moldeando copolímero de polipropileno/etileno no clarificado. La cubierta moldeada incluye cuatro articulaciones (dos en cada una de las dos ubicaciones) . El artículo moldeado luego se dobló, se trató con láser, y se ensambló con un montaje de cubo de aguja para proporcionar un montaje de cubierta de aguja. Para aliviar cualquiera de las tensiones por tracción o compresión (o energía almacenada) resultante de la flexión de la cubierta moldeada, cada articulación se trató con un láser de dióxido de carbono (C02) (Modelo GEM-30A, Coherent, Inc. Santa Clara, CA) , que tiene una longitud de onda entre 9 y 11 µm (principalmente aproximadamente 10.6 µm) y una energía nominal de 30 watts (tratamiento con un láser infrarrojo similar al láser Branson IRAM ( (Branson Ultrasonic Corp. Brandford, CT) ) no resulta en suficiente relajación de tensión en este caso) . Un arreglo de cuatro láseres de dióxido de carbono se utilizó (uno para cada articulación, véase, por ejemplo, figura 3). La radiación láser se aplicó a las áreas de articulación exclusivamente; el resto del artículo moldeado no se trató. El tratamiento con láser se aplicó en una configuración rectangular en cada articulación como una serie de líneas espaciadas aparte (véase por ejemplo, figura 1) ; la distancia entre las líneas fue aproximadamente 0.005" (0.127 milímetros). El láser se controló usando un galvanómetro comercialmente disponible y un arreglo convencional de espejos. Cada impulso duró menos de 0.01 segundos y tuvo una energía entre 11 y 15 watts. El tiempo de tratamiento total para cada artículo fue menos de 0.1 segundos. Los artículos fueron probados después del tratamiento con láser y se compararon con artículos no tratados. Las pruebas demuestran que los artículos tratados tuvieron poca o nada energía almacenada residual después del tratamiento con láser. Los resultados muestran que la cantidad de fuerza de tracción necesaria para romper las articulaciones fue sustancialmente similar en los artículos tratados y no tratados, demostrando que el tratamiento con láser no debilita significativamente las articulaciones o de otra forma afecta adversamente las propiedades de los artículos moldeados. Todas las características, modalidades específicas y sustituyentes particulares descritos en la presente se pueden combinar en cualquier combinación. Cada característica o modalidad descrita en esta especificación se puede reemplazar por una característica o modalidad alternativa que sirve para la misma, equivalente o similar función. De la descripción anterior, un experto en la técnica puede fácilmente indagar las características esenciales de la presente invención, y sin apartarse del espíritu y alcance de la misma, puede hacer varios cambios y modificaciones de la invención para adaptarlos a varios usos y condiciones. Por consiguiente, otras modalidades también están dentro de las reividicaciones . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (28)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Método para aliviar tensión en un artículo polimérico, caracterizado porque comprende exponer al menos una porción del artículo a radiación láser por tiempo suficiente para aliviar la tensión en el artículo.

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el artículo polimérico comprende un material polimérico semi-cristalino.

3. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el artículo comprende polipropileno.

4. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el artículo polimérico comprende un material polimérico amorfo.

5. Método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el artículo comprende un material seleccionado de una polisulfona o un policarbonato.

6. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser es radiación láser infrarroja.

7. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser es explorada sobre una porción seleccionada de una superficie del artículo.

8. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser es explorada sobre una superficie del artículo en una configuración.

9. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser tiene una anchura de haz de aproximadamente 0.1 mm a aproximadamente 1 mm.

10. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser se aplica en impulsos.

11. Método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque los impulsos se aplican por un total de menos de 10 segundos.

12. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser se produce con un láser que tiene una energía de no más de 50 watts.

13. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser se produce con un láser de C02.

14. Método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el láser de C02 está fuera de foco.

15. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el artículo polimérico se calienta a una temperatura por arriba de la temperatura de transición vitrea del material polimérico.

16. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tensión se releva sustancialmente sin erosionar material polimérico de una superficie del artículo.

17. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tensión se releva sustancialmente sin alterar una dimensión externa del artículo.

18. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el área de superficie del artículo expuesto a radiación láser no es más de aproximadamente 20% del área de la superficie del artículo.

19. Método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la configuración comprende una pluralidad de líneas paralelas.

20. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una superficie del artículo se calienta a una profundidad de no más de 1 milímetro.

21. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el artículo es tratado con radiación láser por menos de 10 segundos.

22. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue un área total del artículo expuesto a radiación láser es menor que aproximadamente 0.1 pulgada cuadrada (0.6451 cm2) .

23. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un área de superficie del artículo expuesto a radiación láser es menor que aproximadamente 10% del área de superficie total del artículo.

24. Aparato para relevar tensión en artículo polimérico, caracterizado porque comprende una fuente de radiación láser para irradiar el artículo polimérico por tiempo suficiente para relevar tensión en el artículo sin erosionar sustancialmente el material del una superficie del artículo.

25. Aparato de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la fuente de radiación láser comprende un láser y un escáner para controlar el movimiento del láser.

26. Aparato de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el láser comprende un láser de C02.

27. Artículo polimérico de tensión relajada, caracterizado porque se trata por el método de conformidad con la reivindicación 1.

28. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la radiación láser tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 0.8 µm a aproximadamente 30 µm.