形成结构化的烧结制品的方法技术

本发明专利技术揭示了一种用来形成结构化的烧结制品的方法，该方法包括：提供一种混合物，该混合物包含可烧结微粒材料和粘结剂，以粘结剂的总树脂含量计，所述粘结剂包含至少５０重量％的热塑性粘结剂材料以及可辐射固化粘结剂材料；用模具对所述混合物成形，形成一定的结构；通过冷却所述结构，或者使得所述结构冷却，从而使得所述结构硬化；将所述结构与模具分离；辐照所述结构，使得可辐射固化的粘结剂材料至少部分地固化，然后对结构进行解除粘结以及烧结，形成结构化的烧结的制品。所述成形可以包括形成包含一个或多个开放通道的结构，烧结可以包括在与至少一个另外的结构接触的情况下一起进行烧结，从而覆盖或封闭所述通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权本申请要求2007年10月19日提交的题为“”的美 国专利申请第11/975，414号的优先权。
技术介绍
本专利技术一般涉及，具体涉及形成包含一种或多种玻 璃、陶瓷和玻璃_陶瓷颗粒的结构化的烧结制品的方法。开发所述的方法用来/特别适用 于制造微流体器件和类似的结构。本专利技术人的合作者之前已经开发出了形成玻璃肋材结构的技术，例如参见美国专 利第5，853，446号，相关的用来制造微流体器件的方法见述于例如美国专利第6，769，444 号，这两个专利都转让给本申请的受让人。这些以前开发的方法都包括以下步骤等提供粘 结剂与可烧结颗粒的混合物，所述可烧结颗粒是例如玻璃颗粒、玻璃_陶瓷颗粒或陶瓷颗 粒，或它们的混合物；对混合物进行模塑，形成所需的结构；使得所述结构硬化，然后脱模； 对所述结构解除粘结并烧结。硬化是通过以下方式进行的对于热固性粘结剂，则对该混合 物进行加热；对于热塑性粘结剂，则冷却该混合物或使得该混合物冷却；或者对于可辐射 固化的粘结剂，则对该混合物进行辐照。在美国专利第5，853，446号中，可辐射固化的粘结 剂可以为“杂合”粘结剂的形式，即可辐射固化粘结剂材料与热塑性粘结剂材料的混合物， 提供快速的辐射硬化，同时实现与热塑性粘结剂类似的更完全的解除粘结或者“烧尽”粘结 剂。在使用纯UV或杂合UV粘结剂的实施方式中，在混合物处于所述的卷模具中的时候使 用辐照使得快速硬化，并且/或者同时从卷模具中取出所述混合物，以使得结构硬化，并且 促进结构从模具中的取出。
技术实现思路
为了形成微流体器件中可能需要的相当复杂的结构，已经证明与美国专利第 6，769，444号所述方法类似的平坦模塑法是比美国专利第5，853，446号所述的卷模塑 (roll-molding)更可靠更适用的。但是，平坦模塑法的一个缺点在于，平坦模塑法通常需要 在解除粘结和烧结之前，在成形的或结构化的混合物的凹槽周围以及凹槽内填塞吸收剂材 料，以便在解除粘结(debinding)和烧结过程中保持结构化的混合物的形状。氧化铝和更 晚一些时候的碳酸钙都能够耐受高温，本专利技术人或其同事已经将这些材料用于这些目的。 但是，使用氧化铝或碳酸钙的缺陷在于，之后必需将其除去，这增加了工艺步骤的数量和花 费，而且有可能带来污染。另外，蚀刻法作为一种常规的从玻璃除去碳酸钙的方法，不是十 分的环保。但是，如果不使用一些吸收剂材料覆盖和填塞所述结构，则所述结构的形状并不 总是能保持在所需的程度。具体来说，如果不使用吸收剂材料帮助保持生坯结构的形状，则 随着对结构进行的解除粘结和烧结，所述结构可能会软化或滑塌。尽管在解除粘结和烧结 的过程中，可辐射固化粘结剂和热硬化粘结剂保持结构形状的能力大于热塑性粘结剂，但是如果使用的可辐射固化粘结剂在与模具接触的情况下进行硬化或固化，可能会造成成形 的结构与模具分离的困难，而且还可能难以达到所需的固化或硬化程度，难以实现均勻分 布的固化或硬化。本专利技术提供了一种用来，该方法包括提供一种混 合物，该混合物包含可烧结微粒材料和粘结剂，以粘结剂的总树脂含量计，所述粘结剂包含 至少50重量％的热塑性粘结剂材料以及至少5重量％的可辐射固化粘结剂材料；用模具对 所述混合物成形，形成一定的结构；通过冷却所述结构，或者使得所述结构冷却，从而使得 所述结构硬化；将所述结构与模具分离；辐照所述结构，使得可辐射固化的粘结剂材料至 少部分地固化，然后对结构进行解除粘结以及烧结，形成结构化的烧结的制品。所述成形可 以包括形成包含一个或多个开放通道的结构，烧结可以包括在与至少一个另外的结构接触 的情况下一起进行烧结，从而覆盖或封闭所述通道。在本专利技术的方法中，所述热塑性粘结剂，优选是低熔点粘结剂，仍然是主要的粘结 剂以及起到使结构硬化或初始固化功能的粘结剂，允许进行模具分离以及任何必需的初始 操作。由此通过简单的方法提供了易于控制的完全的固化，所述简单的方法即为冷却所述 结构或者允许所述结构冷却。所述热塑性粘结剂还可以在解除粘结过程中提供良好的流动 和润滑性质，尽可能减少了当使用重度交联的聚合物作为主要粘结剂的时候可能出现的裂 纹以及其它的问题。足量的辐射固化的树脂作为属于热固性种类的流变改性剂；因此即使 在最高甚至超过所述热塑性粘结剂解除粘结温度范围的情况下，所述辐射固化的树脂也不 会重新熔化，继而作为有效的流变改性剂，由此可以保持解除粘结的和烧结的结构的形状， 同时无需在结构周围和结构内填塞微粒材料。在以下的详细描述中提出了本专利技术的附加特征和优点，其中的部分特征和优点对 本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解，或者通过实施包括以下详细描述、权利 要求书以及附图在内的本文所述的本专利技术而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述给出了本专利技术的实施方式，用来提 供理解要求保护的本专利技术的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本专利技术的 进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了 本专利技术的各种实施方式，并与说明书一起用来说明本专利技术的原理和操作。附图简要说明附图说明图1A-1E是根据本专利技术一个或多个方法，在形成工艺的不同时间处，结构化的烧 结制品的一个例子的截面图；图2是可以用于图1D所示步骤的另一种结构的截面图；图3是可以用于图1D所示步骤的另一种结构的截面图；图4A-B是可以通过本专利技术一种或多种方法制造的结构化的烧结制品的另一个例 子的截面图；图5描绘了本专利技术方法的一个实施方式的流程图。图6是通过比较法制备的结构化制品的数字照片，图中显示解除粘结之后和烧结 之前，出现一定的滑塌；图7显示通过本专利技术一个实施方式的工艺或方法制备的结构化制品的数字照片， 图中显示在解除粘结之后、烧结之前形状得以保持，这与图6的制品形成对比；图8是三种结构在解除粘结之前和之后的结构化特征的图表，前两种结构是比较 例，最后一种是本专利技术方法的例子；图9是经历本专利技术一种或多种方法的工艺的结构中，屈服应力与温度的变化关系 图，还显示了经历两个比较工艺的结构的关系图。具体实施例方式下面将详细参考本专利技术的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只 要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。图1A-1E是根据本专利技术一个或多个方法，在形成工艺的不同时间处，结构化的烧 结制品的一个例子的截面图。参见图1A，该方法一般包括提供包含可烧结微粒材料和粘 结剂的混合物20，以所述粘结剂的总树脂含量计，所述粘结剂包含至少50重量％的热塑性 粘结剂材料，以及至少5重量％的可辐射固化粘结剂材料。用模具22对所述混合物20成 形，形成结构26。在图1所示的例子中，在混合物20与基板24接触的情况下，使用模具22对混合 物20进行成形，在图1的实施方式中，形成了所制得的成形结构26以及最终结构化的烧结 制品50的一部分。所述用模具对混合物20进行成形的步骤可以有益地用来形成图1所示 的特殊种类的结构，即包括一个或多个开放通道28的结构26。可以根据需要在升高的温度 下对所述混合物20进行模塑，可以以各种方式提供热能，例如加热模具、预热混合物等。在用模具22对混合物20进行成形之后，通过冷却结构26或者使得结构26冷却， 使得制得的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成结构化的烧结的制品的方法，所述方法包括以下步骤：　　提供一种混合物，该混合物包含可烧结微粒材料和粘结剂，以粘结剂的树脂总含量计，所述粘结剂包含至少５０重量％的热塑性粘结剂材料；　　用模具对所述混合物进行成形，形成一种结构；　　通过冷却所述结构或者使得所述结构冷却，使得所述结构硬化；　　将所述结构与模具分离；　　对所述结构进行解除粘结和烧结操作，形成结构化的烧结的制品；　　其中，所述粘结剂还包含可辐射固化的粘结剂材料，所述方法还包括在将所述结构与模具分离的步骤之后，对所述结构进行辐照，使得所述可辐射固化的粘结剂材料至少部分地固化的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-19 11/975,414一种形成结构化的烧结的制品的方法，所述方法包括以下步骤提供一种混合物，该混合物包含可烧结微粒材料和粘结剂，以粘结剂的树脂总含量计，所述粘结剂包含至少50重量％的热塑性粘结剂材料；用模具对所述混合物进行成形，形成一种结构；通过冷却所述结构或者使得所述结构冷却，使得所述结构硬化；将所述结构与模具分离；对所述结构进行解除粘结和烧结操作，形成结构化的烧结的制品；其中，所述粘结剂还包含可辐射固化的粘结剂材料，所述方法还包括在将所述结构与模具分离的步骤之后，对所述结构进行辐照，使得所述可辐射固化的粘结剂材料至少部分地固化的步骤。2.如权利要求1所述的形成结构化的烧结制品的方法，其特征在于，所述成形步骤还 包括用模具成形所述混合物，形成具有一个或多个开放通道的结构，所述解除粘结和烧 结还包括将所述结构和与其接触的至少一个另外的结构一起烧结，从而覆盖或封闭所述通 道，从而形成其中形成了通道的结构化的烧结的制品，所述粘结剂至少包含5重量％的可 辐射固化的粘结剂材料。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：DK吉尔福伊勒，PJ舒斯塔克，L吴，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]