[发明专利]幅材超声波注模

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2007年6月20日提交的美国临时专利申请第60/945217号和60/945224号的优先权，它们的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及超声波辅助模铸方法以及相关的装置。

背景技术

模制品是众所周知的并且得到广泛的应用。其上具有精密结构的模制品对于先成形、随后处理和操作的过程是一种挑战。通常，注模微小精密结构是通过将熔化的材料注射到模具腔体中、给位于模具中的熔化材料施以额外的热量、并为熔化材料提供附加的时间以流入模具中的小腔体中而实现的。

国际公开WO 2005/082596中公开了一种微针模制方法，且国际公开WO 2006/062974公开了可包含使用超声能的一种方法。美国专利4,921,671中教导了一种将特征部件模制到挠性材料的连续幅材上的方法，美国专利2,965,932披露了在上部和下部模具件之间的塑胶薄板片上制作容器顶盖的一种方法，当一圈塑胶被喷射到所述薄板上时，上部和下部模具结合在一起。将电磁感应用于模具的预热也是众所周知的。

发明的公开

本发明提供了将注模部分形成到载体幅材上的方法。所公开方法的一些实施例包括将超声振动应用到半模之间引导的载体幅材上。本发明还提供了先处理然后操作模制部件的方法。此外，本公开提供幅材上装置的模制阵列和制造模制装置的机器。

本发明方法包括：

提供具有第一模具构件和可移动模具构件的注模设备，所述可移动模具构件能够移向第一模具构件和从第一模具构件移开以便闭合模具，其中在第一或者可移动模具构件的至少一个中具有模具腔体，其含有纵横比至少为2∶1的多个微结构特征；

当模具腔体闭合时将聚合物熔体注入其中；

使用超声焊头为模具腔体施加超声振动；

并且应用选自如下的至少一组处理参数：

A.定位载体幅材，以便当模具闭合时，使得载体幅材位于第一模具构件和移动模具构件之间，幅材的一部分面向模具腔体且一部分位于闭合的模具之外；

B.通过电磁感应加热装置加热模具腔体；和/或

C.通过电阻加热来加热模具腔体。

可以使用电磁感应(EMI)加热在注射模具腔体内部对微结构工具实施快速、局部的加热。可以利用EMI对部件进行模制，与未使用EMI制成的制品相比，小于5微米特征部件可以在相对较短的模制周期时间(例如，少于10秒)内出色地复制模具图形并且模内应力显著降低且所生产的模制品具有双折射率。

“微结构”是指在较大制品上具有至少一个尺寸(例如，长度、宽度或者高度在1μm和1mm之间)的特征部件或者结构。例如，这类特征部件可以是空腔、凹槽或者凸块(例如，聚合物圆盘(以下称之为针床)上微针阵列中的微针)。

微针是微小的、锥状的微结构体，它是由制品的基部或者针床(例如，微针状阵列盘形或者圆形基部)而形成的。微针是从基部到顶部伸长并呈锥状的，并且可以具有形如金字塔、圆锥体或者美国专利公开2003/0045837和PCT公开WO 2007/075614等所公开的那些形状。微针可以刺穿皮肤的角质层以便穿透皮肤协助治疗剂的透皮递送或者液体采样。微针的高度一般小于1000μm，通常从基部到顶部是在20-500μm的范围内，或者25-250μm的范围内，并且纵横比可以在2∶1到6∶1的范围内。

“纵横比”是指特征部件(例如微结构的特征部件，如微针)的高度或者长度与这些特征部件的最宽的部分(例如针的基部，在此处微针与作为微针阵列基部的针床相交)的宽度或直径之间的比率。在带有多边形或者矩形基部的锥状微针这种情况中，用于得到纵横比的最大基部尺寸应当是跨越基部而连接相对角的对角线。

“阵列”是指相互接近的表面上的两个或者多个制品或者特征部件的排列，它可以遵照或者不遵照特定的几何次序。

“填充百分率”是聚合物熔体能够填充的单个微结构特征部件的深度。例如，如果微针腔体的深度是250μm并且聚合物填充它的深度为125μm，填充百分比将为50％。

本发明方法中所使用的设备包括：

注模设备，包括：

第一模具构件；

移动模具构件，其能够移向和移离所述第一模具构件；

模具腔体，其位于第一模具构件内部并且面向所述移动模具构件；