[发明专利]由UV可固化组合物制造成型制品的装置、模具和方法

说明书

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。