專利名稱：Uv固化方法及所用的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及聚合物的固化，并且具體地涉及借助UV (紫外)光實現(xiàn)的聚合物在模具中的固化。
背景技術(shù)：
固化包括借助交聯(lián)聚合物鏈實現(xiàn)的聚合物結(jié)構(gòu)的硬化。這種固化的聚合物結(jié)構(gòu)具有多種應(yīng)用；這種固化聚合物例如用于高電壓應(yīng)用。
待被形成為聚合物結(jié)構(gòu)的聚合物配混料(polymer compound)的固化過程通常包括將所述聚合物配混料注入到模具中，其中所述模具被加熱，由此從所述聚合物配混料來成形所述聚合物結(jié)構(gòu)并且固化該聚合物結(jié)構(gòu)。所述模具通常由鋼或具有良好導(dǎo)熱特性的類似材料制成。與該固化過程相關(guān)的缺點在于，該固化過程是昂貴且耗時的。供聚合物結(jié)構(gòu)成型并固化的模具是十分昂貴的。因此，每個模具對于固化的聚合物結(jié)構(gòu)的制造商來說都是可觀的投資。對于小量生產(chǎn)，因此完成后的聚合物結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的成本被反映在模具費用中。此外，由于每個模具都很昂貴，因此由于所包括的高成本，制造商不太可能投資一組不同尺寸或形狀的模具，所述不同尺寸或形狀的模具會提供在生產(chǎn)用于不同應(yīng)用的不同尺寸聚合物結(jié)構(gòu)中的更大靈活性。此外，購買新的模具的決定需要制造商的仔細計劃，這是因為新模具通常花費數(shù)個月來開發(fā)。此外，由于在固化過程期間的溫度升高，模具組件經(jīng)受高壓力，從而使得模具處于恒應(yīng)力下。在成型和固化期間模具的熱膨脹進一步增加了模具組件的成本，這是因為在構(gòu)造模具組件時必須考慮到熱膨脹參數(shù)。通過采用紫外線(UV)光來固化聚合物配混料，能夠減輕上述缺點中的一些。作為示例，US5885514公開了一種環(huán)境UVL可固化彈性體模具設(shè)備。該設(shè)備通過將彈性體注入到形成模具腔的兩個UV透過的模具板之間而利用注射成型，其中，所述模具被用UV光照射以便在模具腔中固化所述彈性體。然而，即使對于包括借助于UV光來固化聚合物的生產(chǎn)方法也仍存在上述問題中
的一些。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種克服或至少減輕上述缺點的固化方法和組件。另一目的在于提供一種簡化且更有效的固化過程及用于其的組件。本發(fā)明的又一目的在于提供一種快速且可靠的固化過程。因此，在本發(fā)明的第一方面中，提供一種從聚合物配混料制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的方法，所述聚合物配混料是可UV固化的并且是UV可部分透過的，其中，所述方法包括將所述聚合物配混料注入到模具中，所述模具具有限定模具空間的至少一個壁，用于在所述模具空間中接收所述聚合物配混料，其中，所述至少一個壁是UV可透過的并且包括熱塑性聚合物；以及借助于由至少一個UV半導(dǎo)體光源提供的UV光透過所述至少一個壁來照射所述聚合物配混料，其中，所述照射包括照射所述至少一個壁，使得所述UV光穿過所述聚合物配混料，由此固化所述聚合物配混料以形成所述固化的聚合物結(jié)構(gòu)。UV可部分透過在本文被理解為所述聚合物配混料是均質(zhì)地UV可透過的。為此所述聚合物配混料的每個部分都是大致相同地UV可透過的。因此，UV光傳播通過所述聚合物配混料的一些吸收可能出現(xiàn)在該聚合物配混料的任何部分中。模具空間通常是指封閉空間。這種模具空間能由模具的一個或數(shù)個壁來形成。能借助于本發(fā)明獲得效果在于，能縮短在模具中的固化過程。與利用諸如鹵素?zé)糁惖膫鹘y(tǒng)UV光源的先前UV固化方法相比，UV半導(dǎo)體光源(例如，UV LED)的發(fā)射光譜能夠被精確得多地限定。通過提供具有清晰的光譜的UV光源(S卩，借助一個或多個半導(dǎo)體光 源)，固化變得更有效，并且能夠獲得對固化過程的更好的控制。此外，UV半導(dǎo)體光源與傳統(tǒng)光源相比具有較低的功耗，并且輻射熱比來自諸如鹵素?zé)糁惖膫鹘y(tǒng)光源的輻射熱更少。因此，關(guān)于熱敏性、模具壁厚等能夠降低對模具的質(zhì)量要求，由此導(dǎo)致更低的模具成本。在一個實施方式中，所述至少一個壁包括熱塑性聚合物，并且所述至少一個壁如此薄以致所述至少一個壁是柔性的。通過提供如此薄以致壁是柔性的所述壁而能夠獲得的效果在于，在由于壁的厚度所述至少一個壁將吸收最小量的UV輻射的意義上，能夠優(yōu)化UV固化。有利地，因此能夠縮短有效固化時間。此外，需要較少的材料來構(gòu)造模具，并且能夠縮短用于開發(fā)具有不同尺寸和/或形狀的模具的成本和時間。而且，由于壁厚如此薄以致限定模具空間的至少一個壁變得柔性，因此模具在聚合物配混料熱膨脹時可能膨脹。此外，聚合物配混料且因此模具產(chǎn)品(即，聚合物結(jié)構(gòu))的UV透光性通常對于可見光譜中的光也是可透過的，從而使得容易檢查在聚合物結(jié)構(gòu)中是否存在氣穴。例如用于高電壓應(yīng)用的聚合物結(jié)構(gòu)中的氣穴通常是不想要的，這是因為可能在氣穴的內(nèi)表面之間發(fā)生電擊穿，從而逐漸破壞聚合物結(jié)構(gòu)并且因此減少該聚合物結(jié)構(gòu)的壽命。另外，在固化過程中不包括焦燒(scorch)時間，這是因為借助于UV光獲得固化，并且因此聚合物配混料不必包含隨溫度而變的催化劑。于此，當(dāng)用UV光照射模具時執(zhí)行固化。該模具能夠包括聚氯乙烯(PVC)。PVC模具有具有優(yōu)良的脫模屬性，可忽略地粘附到固化的液體硅橡膠(LSR)配混料上，并且不具有關(guān)于所使用的UV激活的催化劑的抑制傾向。另選地，模具能夠包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。PVC和PET模具是UV可透過的并且易于例如通過真空成型來制造模具部件。所述至少一個壁的厚度能夠小于1_。小于Imm的厚度通常足以提供對于至少一個模具周期來說耐用的模具。模具周期在本文被限定為一個聚合物結(jié)構(gòu)的成型和固化過程。該模具能夠允許具有一次性模具的固化過程，S卩，模具在其被丟棄之前能夠用于一個或多個模具周期。在當(dāng)需要無污染模具時(例如，當(dāng)成型用于醫(yī)療應(yīng)用的聚合物結(jié)構(gòu)時)的應(yīng)用中，這可能是有利的。所述照射能夠包括同時從數(shù)個方向照射所述聚合物配混料。由此，能夠進一步縮短固化時間，并且能夠?qū)崿F(xiàn)聚合物配混料的均勻固化。
該照射能夠包括借助如下UV光來照射，所述UV光具有在290nm至400nm范圍內(nèi)的波長。通過以該波長范圍照射聚合物配混料，已顯示出固化是尤其有效的。所述照射能夠包括借助具有365nm波長的UV光來照射。對于該波長，在模具中產(chǎn)生的熱量以及影響該模具的熱量顯示為很低，實際上該熱量幾乎完全可忽略。聚合物配混料能夠包括液體硅橡膠(LSR)。LSR具有這樣的內(nèi)在屬性，由于所述LSR的UV透光性、絕緣性能以及在LSR不受UV輻射負面影響的意義上的UV穩(wěn)定性，所述內(nèi)在屬性尤其適于UV固化并且適于用于高電壓應(yīng)用。優(yōu)選地，所述方法能夠包括使UV激活的催化劑與所述聚合物配混料的至少一部分來混合。由此，借助UV光的固化能夠在所述聚合物配混料中被激活。優(yōu)選地，在將所述聚合物配混料注入到模具的模具空間中之前，使UV激活的添加劑與該聚合物配混料的至少一部分混合。所述照射能夠包括照射所述聚合物配混料達10秒至60秒范圍內(nèi)、優(yōu)選地15秒 至25秒范圍內(nèi)的時間。固化所述聚合物配混料所需的照射時間通常取決于照射UV光源的強度。所述照射能夠包括周向照射所述至少一個壁的外周面。所述外周面相對于所述模具空間內(nèi)表面位于外部，所述模具空間內(nèi)表面能夠與所注入的聚合物配混料接觸。因此，模具的包絡(luò)面能夠被照射，并且照射光能夠通過模具被傳輸。由此聚合物配混料的所有部分都能夠用UV光來照射，使得光強度對于固化所述聚合物配混料的所有部分來說仍足夠高。這對于固化大型結(jié)構(gòu)(例如，用于高電壓應(yīng)用的絕緣體)來說是有利的。該模具能夠是泡罩包裝。泡罩包裝通過真空成型而被容易地制造。泡罩包裝被認為是這樣的聚合物模具，所述聚合物模具包括具有用于在其中接收聚合物配混料的凸面的至少一個柔性成型部。兩個具有相應(yīng)凸面的這種成型部能夠例如被夾持在一起，由此通過相應(yīng)凸面來形成該模具空間。在本發(fā)明的第二方面，提供一種用于從聚合物配混料來制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的組件，所述聚合物是可UV固化的并且是UV可部分透過的，所述固化組件包括模具，所述模具具有限定模具空間的至少一個壁，用于在所述模具空間中接收所述聚合物配混料，其中，所述至少一個壁是UV可透過的并且包括熱塑性聚合物；注入裝置，所述注入裝置設(shè)置成將所述聚合物配混料注入到所述模具中；以及至少一個UV半導(dǎo)體光源，所述至少一個UV半導(dǎo)體光源設(shè)置成透過所述模具的所述至少一個壁來照射被注入的所述聚合物配混料。在一個實施方式中，所述至少一個壁能夠如此薄以致所述至少一個壁是柔性的。在本發(fā)明的第三方面，提供一種用于成型聚合物配混料的模具，所述模具具有限定模具空間的至少一個壁，用于在所述模具空間中接收所述聚合物配混料，所述至少一個壁包括熱塑性聚合物并且是UV可透過的，其中，所述至少一個壁如此薄以致所述至少一個壁是柔性的。要注意的是，根據(jù)本文提出的不同方面的本公開內(nèi)容不用于成型隱形眼鏡。當(dāng)然本公開內(nèi)容提供用于成型除了隱形眼鏡的較大物體的方法和組件。具體地，該成型方法和組件旨在用于工業(yè)目的，例如用于生產(chǎn)醫(yī)療容器以及用于電力系統(tǒng)中的高電壓應(yīng)用的絕緣結(jié)構(gòu)。能夠由本文提出的方法和組件生產(chǎn)的聚合物結(jié)構(gòu)的另外示例是
-吸盤，尤其是波紋管式的；大致材料厚度的減震器，所述減震器包括尤其是塑料的嵌件零件或者由其他熱敏性物質(zhì)制成；-襯套，所述襯套例如用于機動車應(yīng)用，并且具體地包括外部套筒和內(nèi)部套筒，以避免在使用常規(guī)熱固化配混料和成型技術(shù)的情況下從升高的模具溫度冷卻時不可避免地形成的內(nèi)應(yīng)力；-緊固件，所述緊固件通常包括金屬替代結(jié)構(gòu)并且同時使得有可能傳送零件/使用泡罩(blister)模具作為包裝,所述包裝包括諸如條形碼、RFID等的標識符以允許自動識別、登記所制造的物品、庫存數(shù)量以及銷售統(tǒng)計等；-制板以成本有效地制造用于保護和/或裝飾覆蓋結(jié)構(gòu)和表面從而提供例如增強摩擦、電絕緣、熱絕緣和/或防振的UV-LSR的各種尺寸和形狀的成型板材；-允許包覆成型包括抗UV電子器件(例如，RFID)的敏感部件。 更一般地，適于根據(jù)本公開內(nèi)容制造的聚合物結(jié)構(gòu)是旋轉(zhuǎn)成形產(chǎn)品，包括僅可能通過破壞模具或其一部分而脫模的大底切部的變型。另一常規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域是使用混合的UV引發(fā)劑來替代用于固化的常規(guī)系統(tǒng)或補充該常規(guī)系統(tǒng)由熱固性材料(例如，不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂材料和類似UV可透過材料配混料)制成的金屬替代物，所述金屬替代物具有或不具有玻璃增強物。本發(fā)明的更多的特征和優(yōu)點從下述說明將變得明顯。


現(xiàn)將參考附圖通過實施方式的非限制性示例來描述本發(fā)明及其更多的優(yōu)點。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的用于制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的組件的示例的示意圖。圖2示出了用于制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的過程的流程圖。圖3示出了用于制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的組件的另一示例的立體圖。圖4示出了用于圖3的組件的芯部插入裝置。圖5示出了模具的示例的剖面圖。
具體實施例方式在下述說明中，為了說明并且不為了限制，闡述了具體細節(jié)，例如具體技術(shù)和應(yīng)用，以便提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見的是，本發(fā)明能夠在如下其他實施方式中被實施，所述其他實施方式偏離這些具體細節(jié)但是落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。在其他情況下，省略了已知方法和設(shè)備的詳細說明，以便不因為不必要的細節(jié)而使得本發(fā)明晦澀。本發(fā)明人認識到，當(dāng)使用半導(dǎo)體光源固化聚合物配混料時，在模具構(gòu)造中的耐熱性方面將存在較少的要求，這是因為更少的熱量由半導(dǎo)體光源來產(chǎn)生。參照圖1，示出了用于制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的組件I的示例。組件I包括模具2、注入裝置3以及多個UV光源4。注入裝置3設(shè)置成將聚合物配混料(未示出)注入到模具2中。注入裝置3例如能夠是噴嘴，通過施加壓力到所述噴嘴上，所述噴嘴能夠?qū)⒕酆衔锱浠炝献⑷氲侥＞?中。模具2包括壁7，所述壁限定模具空間6。模具空間67典型地周向封閉注入的聚合物配混料。目前示例出的模具2包括兩個半模5-1和5-2，這兩個半模在被設(shè)置在一起時限定模具空間6。壁7是UV可透過的，以便允許UV光穿過壁7傳輸以固化模具空間6中的聚合物配混料。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，其他模具形狀也是可能的。這種模具例如能夠包括單模具部件，其中一個壁形成模具空間。這種單模具形狀例如能夠是錐形或半球形的。這種模具的敞開底面通常填充有待被包含在模具產(chǎn)品(即，聚合物結(jié)構(gòu))中的結(jié)構(gòu)。另選地，模具能夠包括多個模具部件，當(dāng)所述多個模具部 件彼此組裝以形成模具時這些模具部件一起形成模具空間。典型地，模具的形成模具空間的壁封閉所注入的聚合物配混料。在一個實施方式中，模具能夠具有沿其縱向軸線的非等截面。在另一實施方式中，模具可能具有沿其縱向軸線的等截面。組件I能夠被容納在UV保護殼體(未示出)中，以便過濾來自環(huán)境的有害的UV輻射。在鼓舞人心的最初實驗室結(jié)果之后，已經(jīng)開發(fā)出具有非常薄的壁厚的模具，所述模具具有極少的材料消耗，從而制造能夠作為昂貴的可持續(xù)模具的成本有效替代的一次性模具。此外，薄壁厚度允許UV光能夠以最小的能量損失穿過壁，由此優(yōu)化UV固化性能。于此，在一個實施方式中，模具的至少一個壁如此薄以致該壁是柔性的。這種模具能夠是泡罩包裝類型的。參照圖2，示出了用于制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。具體地，將在下文描述用于從如下的聚合物配混料制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的方法，所述聚合物配混料是可UV固化的并且是UV可部分透過的，優(yōu)選地為60%-70%的UV可透過的并且甚至更優(yōu)選地80%-90%的UV可透過的。將在下文通過液體硅橡膠來例示聚合物配混料。然而，也能夠使用其他聚合物配混料，例如環(huán)氧樹脂或其他熱固性聚合物。在步驟SO中，使催化劑與液體硅橡膠的至少一部分混合。典型地，液體硅橡膠包括組分A和組分B，組分A和組分B被混合。通常組分A或組分B包括催化劑。然而，在一個實施方式中，在混合組分A和B之前，催化劑可能被包含在組分A和組分B兩者中。催化劑是UV激活催化劑，當(dāng)液體硅橡膠被用UV光照射時，所述催化劑激活液體硅橡膠中的固化過程。該催化劑例如能夠是鉬催化劑。組分A和B被混合從而允許液體硅橡膠的均勻固化。典型地，當(dāng)添加催化劑時應(yīng)當(dāng)謹慎，使得在將液體硅橡膠注入到模具中之前該液體硅橡膠暴露于最小的包含UV成分的光。這種暴露可能導(dǎo)致液體硅橡膠的過早固化，即在于模具中成形液體硅橡膠之前固化。在步驟SI中，液體硅橡膠被注入到模具2中。液體硅橡膠能夠通過注入裝置3而被注入到模具2中。如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的，注入裝置3能夠是用于將液態(tài)聚合物注入到模具中的任何合適裝置，例如噴嘴或管。模具2能夠由UV可透過的熱塑性聚合物制造。模具2例如能夠由聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或固化硅橡膠制成。模具2的結(jié)構(gòu)優(yōu)選地通過真空成型或吹塑成型來執(zhí)行。限定模具空間的壁7優(yōu)選地是薄的，以便使得壁7能夠是柔性的。壁7例如能夠具有少于Imm的厚度。優(yōu)選地，模具2是泡罩包裝類型的。組裝好的模具具有與模具空間連接的開口，以便允許將液體硅橡膠注入到模具中。如果模具包括數(shù)個模具部件(如在上述示例中的那樣)，那么在液體硅橡膠被注入到模具中之前通常將模具部件夾持到一起。在一個實施方式中，壁均勻地具有同一厚度，以便確保相同的輻射量能夠穿透該壁，以照射被封閉在模具空間中的液體硅橡膠。在步驟S2中，液體硅橡膠由通過模具2的UV光照射。該照射光源通常能夠是一個或多個UV發(fā)光半導(dǎo)體光源。這種光源通常具有與UV催化劑激活能匹配的窄發(fā)光帶寬。優(yōu)選地，從UV發(fā)光半導(dǎo)體光源發(fā)出的全部光都處于UV光譜中。工業(yè)半導(dǎo)體UV照明裝置能夠用于該照射過程。例如，如果聚合物配混料例如是硅橡膠，那么能夠利用工業(yè)UV發(fā)光二極管(LED)(諸如那些Phoseon 由制造的)來固化該聚合物配混料。在典型實施方式中，UV發(fā)光半導(dǎo)體光源包括UV LED。然而，構(gòu)想到的是，另選地·或相結(jié)合地，能夠使用其他半導(dǎo)體光源，例如UV發(fā)光有機發(fā)光二極管(OLED)或散射UV發(fā)光半導(dǎo)體激光器。優(yōu)選地,UV光處于在從290nm至400nm的范圍內(nèi)。具體地,365nm能夠是用于通過模具照射液體娃橡膠的優(yōu)選波長。在一個實施方式中，UV光具有395nm的波長。395nm可能是有利的，這是因為制造發(fā)出395nm波長的光的UV光源是簡單且便宜的。照射的步驟S2能夠包括同時從數(shù)個方向照射模具2。通過圍繞模具設(shè)置數(shù)個UV光源能夠?qū)崿F(xiàn)同時照射。另選地，模具能夠圍繞模具的軸線旋轉(zhuǎn)，以便從一個或數(shù)個固定UV光源接收至該模具的整個外周面的照射。由此，UV光源不需要圍繞模具設(shè)置。另選地，UV光源能夠圍繞模具旋轉(zhuǎn)，以便提供從數(shù)個方向照射到模具上。照射的步驟S2能夠包括照射液體硅橡膠達10秒至60秒的范圍內(nèi)的時間。優(yōu)選地，照射的步驟S2能夠包括照射液體硅橡膠達15秒至25秒的范圍內(nèi)的時間。15秒至25秒對于固化聚合物配混料來說已足夠。有利地，上述過程和組件可以提供用于制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的有效、可靠且成本有效的制造方法。以下，將更詳細地描述，模具工程材料、及其使用和優(yōu)勢的示例。示例I :聚氯乙烯由于在最初試驗中的非常好的結(jié)果，PVC已經(jīng)被顯示是當(dāng)選擇用于真空成型模具的模具材料時的合適選擇。非常容易使用真空來成形PVC。PVC還展示良好的脫模特性而可以忽略地粘附到模具的固化的LSR材料上，并且不具有抑制傾向。包含最小量的防老化劑的PVC看似乎是在成本和處理能力方面用于一次性泡罩包裝類型的模具的良好選擇。雙件模具具有兩個半部，這兩個半部在設(shè)置到一起時形成模具空間，在實驗室試驗中評估該雙件模具。使用真空成型基體來評估三個PVC板材厚度。PVC板材具有下述厚度0. 3mm ；0. 5mm ;以及O. 7mm。對于這些厚度，所產(chǎn)生的半模是用于成形模具的真空成型基體的形狀的優(yōu)良復(fù)制品。這種模具例如用于成型電纜終端。模具的另一示例是用于應(yīng)力錐的圓錐形模具部件。這種模具能夠借助于現(xiàn)有技術(shù)已知的技術(shù)(例如，真空成型)來成形。為了將模具真空成型，受熱PVC箔被施加到圓錐形的基體模具上，其中負壓被施加到基體模具裝置，由此將PVC箔壓在圓錐形基體模具上?；w模具能夠由金屬(例如，鋁)制成，所述金屬冷卻PVC箔。圓錐形基體模具制造單件圓錐形模具。這種模具在高電壓應(yīng)用中可能是有利的，這是因為成型且固化的聚合物結(jié)構(gòu)(例如，應(yīng)力錐)將不具有縱向模具分模線，當(dāng)使用用于成型應(yīng)力錐的兩個半模時會出現(xiàn)這種分模線。結(jié)果，不必需要用于移除縱向模具分模線的應(yīng)力錐的后成型旋轉(zhuǎn)板條。這種縱向模具分模線通常是不想要的，因為在縱向模具分模線處可能產(chǎn)生電暈放電。圖3示出了用于制造例如應(yīng)力錐的組件I’的示例。為了清楚起見省除了 UV光源。UV光源通常設(shè)置在模具的附近，以便提供對模具以及模具內(nèi)的聚合物配混料的高強度和較少擴散的照射。示例的組件I’例如用于制造應(yīng)力錐。然而要注意的是，本發(fā)明允許具有多個各種 各樣的模具形狀和其應(yīng)用，每種模具形狀和其應(yīng)用取決于期望的最終產(chǎn)品(即，待在其中被成型的聚合物結(jié)構(gòu))。組件I’包括頂板12、導(dǎo)向板13、基板14和底板15。每個板12、13、14、15都具有
延伸穿過該相應(yīng)板的開口。在組件I’中，開口被同軸地設(shè)置。這些開口用于將模具2’裝配在組件I’中。導(dǎo)向板13和基板14能夠借助于緊固裝置17彼此組裝，以便在該導(dǎo)向板13和基板14之間固定模具2’的平坦底部。組件I’借助于四個螺紋組裝桿16被組裝，所述螺紋組裝桿借助翼形螺母18被緊固到頂板12。當(dāng)然，同樣其他形式的緊固機構(gòu)也是可能的，如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的。在本示例中具有圓錐形形狀的模具2’借助于開口被裝配到該組件中并且被固定在頂板12和底板15之間。包括填充有碳黑的LSR的場梯度部19被設(shè)置在模具2’中。該場梯度部19形成完成的應(yīng)力錐產(chǎn)品的一部分。芯部插入裝置20在液體硅橡膠的成型和固化過程期間被裝配在模具2’中。芯部插入裝置沿軸線A同軸地延伸穿過模具2’。由此，產(chǎn)生延伸穿過液體硅橡膠(未示出)的中央通道，所述液體硅橡膠待被產(chǎn)生在模具2’中。由此，應(yīng)力錐能夠容納例如高壓電纜。以管狀裝置22例示的注入裝置被插入到模具2’的頂部中的開口中，用于將液體硅橡膠通過所述注入裝置提供到模具2’中。場梯度部19是環(huán)形形狀的并且被裝配在模具2’的壁之間并且圍繞芯部插入裝置20裝配，所述場梯度部19和所述芯部插入裝置一起阻塞底部開口，使得注入的LSR停留在模具2’中。在用LSR填充模具2’之后，模具2’能夠用從至少一個UV光源發(fā)出的UV光照射，用于固化LSR。芯部插入裝置20能夠是透明或不透明的。透明的芯部插入裝置能夠由例如PMMA制成。不透明的芯部插入裝置能夠由鋁制成。圖4示出了芯部插入裝置20的示例。芯部插入裝置20具有主體23，所述主體具有周面24。在本示例中，芯部插入裝置20的主體是筒形的，但是該主體當(dāng)然能夠具有用于在聚合物結(jié)構(gòu)中形成通道或腔的任何其他形狀。芯部插入裝置20具有頂面25。該頂面25具有入口 26。管狀裝置22能夠連接到入口 26。主體23具有將入口 16與周面24中的至少一個開口 27相連的腔。由此當(dāng)模具20圍繞芯部插入裝置20被裝配時，注入到入口 16中的LSR能夠被注入到模具20中。優(yōu)選地，LSR的注入應(yīng)當(dāng)是底部澆鑄的，以便避免模具20中殘余空氣。示例2 :能夠澆鑄的聚亞安酯(PUR)由PUR模具制造技術(shù)提供的一個優(yōu)勢在于可能制造多個模具復(fù)制品，并且因此與從諸如桿和板等的坯料直接機加工模具部件相比節(jié)約了時間、材料和成本。不包含汞的另選PUR材料是ALCHEMIX VC 3350,并且該PUR材料通過關(guān)于UV-透光度的要求。彈件體在一個實施方式中，液體硅橡膠自身能夠用作模具材料。試驗已經(jīng)顯示，與較薄壁的塑料模具相比，通過液體娃橡膠的大約30mm至40mm的壁厚的固化可能在固化時間上具有很少的增加。在該實施方式中，應(yīng)當(dāng)使用合適的高度UV可透過的脫模劑，該脫模劑不會 影響待被固化的產(chǎn)品(即，聚合物配混料)的表面性質(zhì)。這種脫模劑最可能需要應(yīng)用于每個成型周期。還構(gòu)想到的是，高彈性并且UV可透過的極性橡膠材料被用作模具材料。高度性并且UV可透過的極性橡膠材料可能開辟用于復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計的可能性而不存在縱向模具分模線且因此在成型且固化的聚合物結(jié)構(gòu)的重要部分處不會發(fā)生電擊穿，如果模具用于制造高電壓應(yīng)用的聚合物結(jié)構(gòu)的話。真空成型成型溫度通常在85°C至105°C的范圍內(nèi)。當(dāng)從成型溫度冷卻至環(huán)境溫度時，這僅導(dǎo)致用于成型該模具的熱塑性板的小收縮。在PVC的情況下收縮率是大約0.5%。當(dāng)選定具體塑性材料級別時，該模具收縮率能夠以良好的精度被計算并確定。吹塑成型對于吹塑成型，優(yōu)選地使用陰模。這意味著，模具外部尺寸(例如，直徑和長度尺寸)將在某種程度上取決于供制造模具的熱塑性板的材料厚度的變化。然而，在大多數(shù)情況下，這些變化將落入待在模具中成型的產(chǎn)品的公差內(nèi)。尤其對于薄壁的、小筒形形狀的大量生產(chǎn)制品(例如，電纜終端)，該生產(chǎn)過程是合適且成本有效的。試驗已經(jīng)示出了用于PP模具的液體硅橡膠的良好固化性能，暗示對于PP的良好UV光透光度。還試驗了 PE金屬茂材料和具有高接觸透光度的PP材料。對于PP材料，示出了如果液體硅橡膠直接接觸由該PP制成的模具部件的話，那么該PP顯示良好的UV透光度。對于PE和PP材料的試驗示出了，當(dāng)借助用于吹塑成型的模具的壁厚試驗時，該PE和PP材料允許365nm波長的UV光穿過并且固化下面的UV-LSR，而不存在明顯的減少。PE和PP材料因此可能是用于待以大量制造的可UV固化液體硅橡膠產(chǎn)品的吹塑成型技術(shù)的合適選擇。圖4示出了模具2的剖面圖，其中芯部插入裝置20被插入到模具2中。UV光源4被示出為借助于例示光束L來照射模具2。光束L穿過壁7的相對于UV光源4的近端部。光束7還穿過壁7’的相對于光源4的遠端部。遠端部與近端部相對。因此，光束L進入壁7的近端并且在壁7的遠端離開。為此，光束L通過模具空間6且因此通過模具2來傳播。模具2的所述結(jié)構(gòu)提供了這樣的模具2，該模具能夠從任何方向被照射以便固化注入到模具2中且因此注入到模具空間6中的聚合物配混料。這對于固化大型物體(例如，高壓絕緣體)來說可能是有利的，以便以高UV光強度來照射大型物體的與壁7的周面接觸的所有部分，由此獲得對大型物體的所有部分的固化。借助于本發(fā)明制造的固化的聚合物結(jié)構(gòu)能夠有利地用作高壓應(yīng)用中的絕緣體。例如，固化的聚合物結(jié)構(gòu)能夠用于絕緣組件中，該絕緣組件使電力傳輸線與鐵塔或者與襯套絕緣。所述襯套通常使延伸穿過其的高壓導(dǎo)體與周圍物體絕緣。此外，根據(jù)本發(fā)明的固化的聚合物結(jié)構(gòu)能夠形成用于電纜封端(例如，用于高壓導(dǎo)體連接)的應(yīng)力錐。
將顯而易見的是，本發(fā)明能夠以多種方式來改變。這種變化被認為不偏離由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解本方法對于何種其他類型的應(yīng)用來說是有用的。
權(quán)利要求
1.一種用于從聚合物配混料制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的方法，所述聚合物配混料是可UV固化的并且是UV可部分透過的，其中，所述方法包括 將所述聚合物配混料注入(SI)到模具(2; 2’)中，所述模具(2; 2’)具有限定模具空間(6)的至少一個壁(7)，用于在所述模具空間(6)中接收所述聚合物配混料，其中，所述至少一個壁(7)是UV可透過的并且包括熱塑性聚合物；以及 借助于由至少一個UV半導(dǎo)體光源提供的UV光透過所述至少一個壁(7 )來照射(S2 )所述聚合物配混料，其中，所述照射包括照射所述至少一個壁(7)，使得所述UV光穿過所述聚合物配混料，由此固化所述聚合物配混料以形成所述固化的聚合物結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述至少一個壁(7)如此薄以致所述至少一個壁(7)是柔性的。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述模具(2;2’)包括聚氯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述模具(2;2’)包括聚對苯二甲酸乙二醇酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的方法，其中，所述至少一個壁(7)的厚度小于Imm0
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述照射(S2)包括從數(shù)個方向同時照射所述聚合物配混料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述照射(S2)包括借助具有在290nm至400nm范圍內(nèi)的波長的UV光來照射。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述照射(S2)包括借助具有365nm波長的UV光來照射。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述聚合物配混料包括液體硅橡膠。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法包括使UV激活的催化劑與所述聚合物配混料的至少一部分混合(so)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述照射(S2)包括照射所述聚合物配混料達10秒至60秒范圍內(nèi)的時間。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述照射(S2)包括周向照射所述至少一個壁(7)的外周面。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述聚合物配混料是高壓絕緣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求2至13中任一項所述的方法，其中，所述模具(2;2’)是泡罩包裝。
15.一種用于從聚合物配混料來制造固化的聚合物結(jié)構(gòu)的組件(I; I’)，所述聚合物是可UV固化的并且UV可部分地透過的，所述固化組件包括 模具(2;2’)，所述模具(2;2’)具有限定模具空間(6)的至少一個壁(7)，用于在所述模具空間(6)中接收所述聚合物配混料，其中，所述至少一個壁(7)是UV可透過的并且包括熱塑性聚合物， 注入裝置(3; 22)，所述注入裝置設(shè)置成將所述聚合物配混料注入到所述模具(2; 2’ )中；以及 至少一個UV半導(dǎo)體光源，所述至少一個UV半導(dǎo)體光源設(shè)置成透過所述至少一個壁(7 )來照射被注入的所述聚合物配混料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組件(I;I’)，其中，所述至少一個壁(7)如此薄以致所述至少一個壁(7)是柔性的。
17.一種用于成型聚合物配混料的模具(2;2’)，所述模具(2;2’)具有限定模具空間(6)的至少一個壁(7)，用于在所述模具空間(6)中接收所述聚合物配混料，其中，所述至少一個壁(7 )包括熱塑性聚合物并且是UV可透過的，所述至少一個壁(7 )如此薄以致所述至少一個壁(7)是柔性的。
全文摘要
提出了用于從聚合物配混料制造固化聚合物結(jié)構(gòu)的方法，所述聚合物配混料是可UV固化的并且是UV可部分透過的。所述方法包括將所述聚合物配混料注入到模具(2)中，所述模具(2)具有限定模具空間(6)的至少一個壁(7)，用于在所述模具空間(6)中接收所述聚合物配混料。所述至少一個壁(7)是UV可透過的并且包括熱塑性聚合物。然后，借助于至少一個UV半導(dǎo)體光源通過所述至少一個壁(7)來照射所述聚合物配混料，由此固化所述聚合物配混料以形成所述固化的聚合物結(jié)構(gòu)。本文還提出了用于制造聚合物結(jié)構(gòu)的組件以及模具(2)。
文檔編號B29C45/37GK102933362SQ201180028232
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者T·安德森 申請人:孔瑟爾普拉斯特公司