专利名称：使用可光固化树脂生产助听器壳的光固化设备和方法
技术领域：
本发明涉及固化可光固化树脂，和更特别地，在助听器壳形成中固化可光固化树脂的设备和方法。
相关技术的背景人们已经根据客户的需求开发了定制助听器，该助听器含有形成以匹配人们耳道的壳。本领域中生产熔模(investment)(模具)的技术是已知的，该熔模确定匹配人们耳道形状的空穴。为形成相应的助听器壳，本领域中的一种方法要求制备两部分混合物和然后将混合物倾入熔模。将填充的熔模放入温暖的水浴及来自温水的热量固化混合物到有限深度，因此形成壳。在预定的时间之后，形成所需厚度的壳，和从壳倾出未固化的混合物。然而，此技术是耗时的。
也已知使用辐射，如紫外(UV)光以固化某些树脂。已经开发出这样的技术，其中将树脂填充的熔模放入密闭腔中并对UV光曝露有限的持续时间，因此固化有限深度的树脂和形成壳。在从壳倾出未固化的树脂时，将溶液，如水/二醇溶液，倾入空壳，和将壳再次放入UV腔用于进一步的UV光曝露和完全固化。某些光固化复合物(如光固化丙烯酸类模塑复合物)易于“氧化抑制”-差和/或不完全固化，该固化来自对氧气曝露时固化的材料。壳中的溶液限制壳内部对氧气的曝露和容许更彻底的固化。
在避免氧气抑制的另外方案中，某些光固化设备的腔已经装配了有限供应的惰性气体。通过引入惰性气体，可以降低固化腔中的氧的数量。在壳形成和未固化树脂的脱除之后，可以将空壳放入固化腔，引入惰性气体，和完成完全固化。此技术避免在完全固化之前向壳空穴中引入溶液的需要。
由于通过有限点向腔中引入气体，已知的光固化设备提供了惰性气体的有限分散。例如，以商品名“POLYLUX-2000”由德国，Unna的Dreve-Otoplastic GmbH销售的固化设备包括单一供料软管，该供料软管应是分开的和连接到固化腔一个壁上的并排喷嘴，用于将二氧化碳在同一方向喷入固化腔。这样，虽在一些程度对氧气抑制的有害效果有所补救，但并不能使之消除。
发明概述在本发明的一个方面，提供一种设备，该设备含有辐射固化腔和至少一个管式气体扩散器，该扩散器用于在多个位置向固化腔中引入惰性气体(如氩气)。惰性气体的引入限制了由于辐射固化，如UV光固化，腔中固化的任何树脂对氧气的曝露。有利地，与先前在现有技术中提供的相比，在多个位置的引入提供了固化腔中惰性气体的更彻底覆盖，因此更少的氧气抑制。另外，可以提供与已知设备提供的相比更少的惰性气体以避免氧气抑制。本发明的设备尤其非常适用于制备助听器壳的方法，但可用于其它光固化应用。
在本发明的第二方面，在沿固化腔至少两则布置的位置引入惰性气体。如此，由于从腔中的不同位置引入气体，与采用已知设备相比，惰性气体的更彻底引入是可能的。
通过如下详细描述和附图的研究，可更好理解本发明的这些和其它特征。
附图简述
图1是采用本发明原理固化树脂的设备的透视图；图2是其固化腔曝露的设备的顶部透视图；图3和4显示沿固化腔壁布置的本发明管式扩散器；图5是管式扩散器的横截面图；图6显示在固化腔中布置的多个管式扩散器；图7显示直接位于固化腔壁上的端口；图8是辐射源和固化腔基座的示意图；图9A-9F显示根据本发明使用设备形成助听器壳的方法。
发明详述参考图1，显示用于固化可光固化树脂的设备10。设备10尤其非常适用于在助听器壳形成中固化可光固化树脂。
设备10包括柜外壳12，控制盘14和光固化腔16，该光固化腔可以选择性地由活动盖18隔离。光固化设备是本领域已知的，以及柜外壳12，控制盘14，固化腔16，和盖子18的结构和操作可以是本领域技术人员已知的任何这样的构造。
柜外壳12包括内部惰性气体(如氩气)的供料件(supply)，或用于与惰性气体供料件相连的配件(未示出)。惰性气体可以是稳定的和不与固化腔16中固化的树脂相反地反应的任何类型。需要选择惰性气体以最小化固化期间的氧气抑制效果，因此，惰性气体应当不包括过量的氧气和，理想地无氧气。通常的阀机构(未示出)可用于调节惰性气体的流量，及从控制盘14和/或从柜12外部使用已知的控制和仪表控制阀机构。
特别参考图2-5，在本发明的第一方面，在固化腔16中布置管式气体扩散器用于向固化腔16中引入惰性气体。管式扩散器20有益地可以与固化腔16的侧壁22共同延伸。
管式扩散器20包括管式主体24，该主体确定内腔26，该内腔延伸管式扩散器20的长度(图5)。管式扩散器20可以通过柜外壳12中的连接件在一个或多个中间点和/或在一端或两端连接到惰性气体供应件上。或者，可以在一个或多个中间点或在管式扩散器20的一端供应惰性气体，及封堵开放端，或开启或连接到返回系统或排气口。沿管式扩散器20的长度在间隔位置形成多个端口28，以连通内腔26与固化腔16。可以采用任何方式配置管式扩散器20以允许惰性气体流通到端口28。端口28可以是孔口(如图5所示)、喷嘴、扩散器、或其结合。在尤其所需的布置中，沿管式扩散器20的全长间隔(所需地，均匀间隔)端口28以允许形成惰性气体的覆盖，该管式扩散器20一般与固化腔16的侧壁22共同延伸。惰性气体在供应到管式扩散器20中应当是足够加压的，使得经过每个端口28通过同等数量的惰性气体。
管式扩散器20的主体24在图5中显示为圆筒形，但可以为其它横截面形状，如多边形、椭圆形或不规则的。
在本发明的第二方面，提供多个管式扩散器20以至少部分限制固化腔16，和最所需地，完全限制固化腔16。采用此排列，沿固化腔16的至少两个侧壁22和30布置端口28，因此，可以至少两个不同的方向通过沿侧壁22，33布置的端口28向固化腔16中引入惰性气体。例如，参考图6，在垂直于侧壁22的方向引入惰性气体，和在垂直于侧壁30的方向引入惰性气体。最所需地，沿固化腔16每个侧壁布置管式扩散器20。在沿多个侧壁22，30的位置引入惰性气体的情况下，可以向固化腔16中同时引入多个惰性气体覆盖。尽管可能存在湍流效应，但惰性气体与采用现有技术相比，会更彻底地达到固化腔16的所有点。
作为另外的变化方案，一个或多个管式扩散器20可以流体连通，及将惰性气体直接从一个管式扩散器20通到另一个。如上所示，应当提供足够的压力以采用同等数量强制惰性气体26通过连接管式扩散器20的所有端口28。在本发明的此第二方面，端口28可以使用本领域技术人员已知的任何技术相对于固化腔16安装，和不需要由管式扩散器20支撑。例如，参考图7，端口28可以是直接位于固化腔侧壁22，30上的喷嘴或孔口，该固化腔与惰性气体供应件连通。端口28可以采用任何方式安装，该方式允许惰性气体在至少两个不同的方向引入固化腔16。例如，端口28可以沿侧壁布置，但在不同的方向定向。
参考图8，固化腔16包括基座32，该基座允许辐射通过其间，和位于其下以允许辐射通过基座32进入固化腔16的辐射源34。作为非限制性例子，基座32可以是玻璃和辐射源34可以是UV灯，导引该灯以通过基座32发射UV能量和将UV能量发射入固化腔16。基座32和辐射源34的结构可以是本领域技术人员已知的任何类型。如显然的那样，固化腔16的体积是基座32尺寸的直接函数。已经发现基座32应当不过度大以最大化惰性气体的效果。通过非限制性例子，基座32可以是8英寸乘8英寸。
设备10可用于固化各种可光固化树脂，但尤其非常适用于制备助听壳。图9A-9F展示采用设备10的例示方式。
关于图9A，制备可光固化树脂100并将其倾入熔模102，使用已知技术形成该熔模。可光固化树脂100可以是本领域技术人员已知的任何类型，所需地丙烯酸类模塑复合物。树脂100可以选自各种材料如硅氧烷、聚乙烯基、聚氨酯、聚酯、聚醚、丙烯酸类和甲基丙烯酸类聚合物、或其结合物。将这些组合物典型地与各种着色剂，光敏引发剂和反应性稀释剂结合以调节组合物的粘度。根据本领域的通常实践，可固化组合物可包含含有至少一个不饱和位置的可固化预聚物或低聚物，它是丙烯酸或烷基丙烯酸的衍生物，且如需要，衍生自丙烯酸或甲基丙烯酸的单官能或多官能单体。
参考图9B，一旦被填充，将熔模102放入固化腔16和由盖子18隔离。将辐射，如紫外光发射入固化腔16有限的时间以允许至少部分固化有限深度的壳104。参考图9C，壳104与熔模102的空穴106相符且典型地具有大约0.030英寸的厚度T。由于未固化树脂从周围环境密封壳104，氧气抑制不是第一辐射剂量中的关键问题，和不需要引入惰性气体。采用400瓦金属卤化物紫外线灯(50mw/cm2于365nm)，发射紫外线能量大约5-20秒(依赖于树脂100的颜色)以形成壳104。在此初始曝光之后，从固化腔16除去熔模102和从其倾出未固化树脂，使得壳104的内部体积108开放和在熔模102中曝露。
然后将熔模102返回到固化腔16，如图9E所示。再次施加紫外线能量，以完全固化壳104。此外，采用此第二辐射曝光，采用上述的任何方式将惰性气体引入固化腔16，且所需地惰性气体至少部分在第二辐射剂量期间同时引入。与在其期间将辐射发射入固化腔16的时间相比，可以引入惰性气体更短的时间。采用上述400瓦金属卤化物UV灯，UV辐射典型地发射60秒的时间以完全或基本完全固化壳104。可以在第二UV辐射剂量期间引入惰性气体25秒或更多的时间。作为替代，可以在第二辐射曝光之前开始向固化腔16中的惰性气体引入。为保证提供合适的惰性气体供应，如上所示，应当施加足够的压力。采用氩气，可以采用在150SCFH下50-100psi的压力，及所需的操作范围是在150SCFH下60-100psi。一旦完成第二辐射曝光步骤，固化或基本固化壳104而没有氧气抑制的有害效果。如图9F所示，壳104用于完整助听器组合体110的形成，如现有技术中已知的那样。
如显然的那样，本领域技术人员可以容易地进行许多改进和变化，和因此不需要限制本发明到如所示和描述的精确构造操作，和因此，所有合适的改进同等内容属于要求的本发明范围。
权利要求
1.一种固化树脂的设备，该设备包括固化腔；布置以向固化腔中发射辐射的辐射源；和至少一个含有多个端口的管式扩散器，该端口与固化腔连通，配置该管式扩散器以将惰性气体通入端口，该端口用于将惰性气体引入固化腔。
2.权利要求1的设备，其中多个管式扩散器与固化腔连通，布置该管式扩散器以至少部分限制固化腔。
3.权利要求2的设备，其中管式扩散器限制固化腔。
4.权利要求1的设备，其中辐射源是紫外线灯。
5.权利要求1的设备，其中固化腔可以与活动盖隔离。
6.权利要求1的设备，其中管式扩散器包括限定内腔的管式主体，端口通过该圆筒形主体延伸到与内腔连通。
7.权利要求1的设备，其中至少一个端口是喷嘴。
8.权利要求1的设备，其中至少一个端口是孔口。
9.权利要求1的设备，其中沿管式扩散器上的多个位置布置端口。
10.一种固化树脂的设备，该设备包括固化腔；布置以向固化腔中发射辐射的辐射源；和至少与固化腔连通的第一和第二端口，该端口用于将惰性气体引入固化腔，配置该第一和第二端口以在不同的方向将惰性气体引入固化腔中。
11.权利要求10的设备，其中固化腔由多个壁确定，沿第一壁布置所述第一端口，和沿第二壁布置所述第二端口。
12.权利要求10的设备，其中沿固化腔的每个所述壁布置至少一个端口。
13.权利要求10的设备，其中固化腔由多个壁确定，第一和第二端口布置在相同的所述壁上，将第一和第二端口定向以在不同的方向将惰性气体引入固化腔中。
14.一种固化树脂的方法，该方法包括将树脂倾入熔模中；部分固化熔模中的树脂以形成有限厚度的壳；从壳除去未固化的树脂；将壳放入固化腔；在固化腔中固化壳；和从多个位置向固化腔中引入惰性气体。
15.权利要求14的方法，其中引入惰性气体至少部分在壳的所述固化期间进行。
16.权利要求15的方法，其中引入惰性气体在壳的所述固化期间进行且进行时间比壳的所述固化短。
17.权利要求14的方法，其中树脂是丙烯酸类模塑复合物。
18.权利要求14的方法，其中固化包括对辐射的曝露。
19.由权利要求14的方法形成的助听器壳。
20.权利要求14的方法，其中用于引入惰性气体的所述多个位置是沿至少一个管式扩散器布置的端口。
21.权利要求14的方法，其中布置用于引入惰性气体的所述多个位置以在固化腔中的不同方向引入惰性气体。
全文摘要
提供含有如下部分的设备(10)辐射固化腔(16)和至少一个管式扩散器(20)，该管式扩散器用于在多个位置向固化腔(16)中引入惰性气体(如氩气)。惰性气体的引入限制了由于辐射固化，如UV光固化，腔(16)中固化的任何树脂对氧气的曝露。有利地，与先前在现有技术中提供的相比，在多个位置的引入提供固化腔(16)中惰性气体的更彻底覆盖，因此更少的氧气抑制。本发明的设备(10)尤其非常适于制备助听器壳的方法，但可用于其它光固化应用。
文档编号C08F2/48GK1638932SQ03804811
公开日2005年7月13日 申请日期2003年2月24日 优先权日2002年2月28日
发明者P·J·考特尼, K·E·加布里埃尔森, D·L·图 申请人:亨凯尔公司