使用含可热聚结物质的组合物的固体成象方法技术

一种应用含有可热聚结物质的可光成型组合物的固体成象方法，该方法用于制作具有改进的结构性能和分辨率的多层模型和原型。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过可光成形液体的相邻层制作立体成象物，该液体含有可热聚结的物质。最近，立体成象技术已变得极为重要。在立体成象中遇到的问题明显地要比在平面成象中存在的问题更为严重和复杂，这是由于在前一种情况下，额外需要精确地控制曝光深度，而且由于该情况下所包括的多层结构，因为在多数情况下，将上面的层在各种图形中曝光期间，至少一部分下面的层仍然是光活化的，并且反之亦然。已经提出了许多通过光成形产生立体造型的系统。欧洲专利申请(公开号No.250121，由Scitex Corporation，Ltd.于1987年6月6日提交的，并在此列入本文作为参考)提供了一篇与此
有关的良好的文献摘要，其中包括了Hull，Kodama，以及Herbert所提出的多种方法。另外的
技术介绍
公开在1988年6月21日授予Fudim的美国专利4752498中，该专利也在此列入本文作为参考。这些方法涉及以如下步骤使立体成象物的固态扇形体成形，即通过连续辐照欲被固化的区域或体积。除了使用激光示波记录外，还叙述了多种蒙罩技术，即根据所需要的图形，用激光束使可光成形的组合物曝光，并且逐层地构成立体模型。一种扫描方式是向量扫描，此时只有对应于刚性成象物形状的区域必须被扫描，被贮存的数据量是较小的，该数据可以较容易地变换，并且“大于90%基于机械的CAD发生并使用向量数据”(Lasers & Optronics，January 1989，Vol.8，No.1，Pg.56)。激光向量扫描迄今已不被广泛使用的主要原因是因为如下事实尽管它有多种优点，但它引入了有关光学元件如反射镜的惯性，目前最方便的辐射源如激光的现有偏转系统的惯性问题。由于这些系统就其特性而言是电动机械的，所以在达到任何光束速度时包括有一定的加速度。这种速度上的不可避免的不均匀性，导致了在被曝光的可光成形组合物中不可容许的厚度变化。特别是在高强度时不具有直接的预先曝光水平层的部分的情况下，使用高的光束速度就成为必需，因而，较长的加速时间也就导致曝光的组合物中厚度的不均匀性。迄今，固体领域的有关现有技术，除非常一般地外，很少注意到组合物本身。因而，通常使用的组合物存在着一系列不同的问题，其中主要的一些问题是下置表面的收缩、卷曲、脆性、低的总内聚强度，以及最重要的是生长过度(即使深度方向硬化的层)，这些表面不立即复盖固体基底并在相邻层之间内聚。光成形后层的下置表面与由光化辐射直接曝光表面相反，并且是在液体一侧。因而，要获得广度和深度上都精密的成象分辨率，并且又获得良好的层间粘合，如果不是不可能的话，那也是困难的。本专利技术的一个目的就是通过使用如下引证的详细说明中所解释的含可热聚结物质的可光成形的组合物解决上述问题。“Plastisols and Organosols”(Edited by H.A.Sarvetnick，Published by Van Nostrand Reinhold Company.，1972)公开了称作增塑溶胶的可聚结物质的主要种类。有关可光聚合的增塑溶胶组合物并为应用者公知的现有技术引证如下。这种技术的部分涉及聚氯乙烯增塑溶胶，部分涉及丙烯酸和甲基丙烯酸增塑溶胶，部分涉及各种其他种类的增塑溶胶。然而，这一技术没有认识到或涉及在部分光成形的多层结构中下置表面的生长过度问题，在该多层结构中，未光成形的物质已在热聚结之前被除去，该技术也没有涉及相邻层间的粘结问题。美国专利4634562叙述了一种可成形并可感光胶凝的液态或流态聚氯乙烯组合物，它包括一种聚氯乙烯和足够的增塑剂，以及约13-50%可光聚合的聚合物的混合物，以得到一种液态或流态组合物。较佳的上述组合物可含有光致引发剂和聚氯乙烯稳定剂。美国专利4623558叙述了一项专利技术，该专利技术涉及一种热固性增塑溶胶分散体组合物，它包括(1)聚(亚苯基氧化物)(PPO)，以粉末状，它在室温下不溶于反应增塑剂，并在熔化温度下或高于熔化温度时是可增塑的;(2)由以下物质构成的组的液态增塑剂组分(a)至少一种环氧树脂，该树脂在其分子中具有比一个环氧基团大的平均值，(b)至少一种液态单体、低聚物或预聚物，它们含至少一个烯不饱和基团，和(c)(a)和(b)的混合物;上述液态反应增塑剂在熔化温度下能够溶于PPO，并以5-2000%(以(1)的重量计)的量存在;以及(3)对于该组合物中存在的增塑剂，或是热引发剂或是光致引发剂的(2)重量的0.01-10%。熔化后的增塑溶胶分散体可在交联反应后形成热固性物质。美国专利4523983和4568405叙述了含以下物质的反应增塑溶胶分散体(1)颗粒状的聚乙烯醇缩乙醛热塑性塑料;(2)一种液态增塑剂;(3)一种自由基热致引发剂或(4)一种交联光致引发剂。该反应增塑溶胶分散体在熔化时可用作密封材料或粘合剂。美国专利3615448叙述了由包括一层可光固化的组合物的元件制备的石印(平版)印刷板，该组合物含有磨成细粒的乙烯基塑料。该层经U.V射线成影象曝光，射线使可光固化的组合物光固化，然后该层被均匀加热熔化，从而该可光固化的组合物使在未曝光区域的塑性乙烯基增塑。成影象的曝光量通过模板，或负片或透明正片(照相铜板或线路)。曝光的区域相对于未曝光区域而言是亲油的或是亲水的。氯乙烯均聚物是优选的乙烯基塑料。美国专利4465572叙述了当将占总体积0.2-40%的挥发性溶剂的分散体掺入含有分散在不挥发增塑剂中单相无规丙烯酸聚合物或共聚物颗粒的组合物中时，所产生的降低粘度和触变性的可热聚结丙烯酸树脂增塑溶胶或有机溶胶分散体。不挥发的可光聚合组分的掺入，提供了可用于制作浮雕和平版印刷板、光刻板等等的感光分散体。美国专利4421619叙述的可热聚结的丙烯酸树脂分散体含有单相的、无表面活性剂的、无规丙烯酸聚合物或共聚物的，含至少80%(重量)丙烯酸单元的，分散在无表面活性剂介质中的颗粒，该介质则含有室温下不挥发并且不是任何聚合物组分单体的相容的液态增塑剂。掺入可光聚合的烯不饱和化合物提供了可用于制作浮雕和平版印刷板、光刻板等等的感光分散体。美国专利4309331叙述的可热聚结的丙烯酸树脂分散体含有单相的、无表面活性剂的、无规丙烯酸聚合物或共聚物的，含至少80%(重量)丙烯酸单元的，分散在无表面活性剂介质中的颗粒，该介质则含有室温下不挥发并且不是任何聚合物组分单体的相容的液态增塑剂。掺入可光聚合的烯不饱和化合物提供了可用于制作浮雕和平版印刷板、光刻板等等的感光分散体。美国专利4276366叙述的光活化的可热聚结的树脂增塑溶胶分散体含具有结合在聚合物主链上的可光聚合或可光交联的基团，以及一种光致引发剂的聚氯乙烯聚合物，上述基团分散在液态增塑剂介质中，而光致引发剂则是存在于聚合物主链上的插入组分或光活化的取代基。以元件形式的该光活化增塑溶胶可被用于成象过程，即正片的工作水洗或负片调色的成象系统。美国专利4251618叙述的光活化的可热聚结的树脂增塑溶胶分散体含有具有结合在聚合物主链上的可光聚合或可光交联的基团，以及一种光致引发剂的聚氯乙烯聚合物，上述基团分散在液态增塑剂介质中，而光致引发剂则是存在于聚合物主链上的插入组分或光活化的取代基。以元件形式的该光活化增塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精确制做合成的立体成象物的方法，该成象物是由可热聚结可光成形液体组合物相邻层的重叠体制成的，该方法包括的步骤为：（ａ）形成一层可热聚结可光成形的液体层；（ｂ）至少该层的一部份区域经光化辐射成象曝光；（ｃ）向按步骤（ｂ）预先经 光化辐射曝光成象的层上引入一层新的液体层；（ｄ）至少该新液体层的一部份区域经光化辐射成象曝光，同时要求该可光成形组合物含有一种可热聚结的聚合粘结物质、一种可光硬化的单体和一种光致引发剂，其中经光化辐射曝光后，该组合物的光成形区仍然是可热 聚结的；（ｅ）依次重复步骤（ｃ）和（ｄ）直至立体成象物的全部层都已光成形并且通过连接表面接合；和（ｆ）依次（ｉ）从已曝光的立体成象物部份中去除可光成形组合物的未曝光部分，和（ｉｉ）将该立体成象物热聚结以促进相邻层内部和位于相 邻之间的连接表面两处的内聚作用，从而制成一个单一的聚结的立体成象物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：倪范，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]