用于制造正牙器具的系统和方法

申请号 CN201310217226.2 申请日 2013-04-26 公开(公告)号 CN103371872B 公开(公告)日 2017-09-22
申请人 奥姆科公司; 发明人 D·M·穆诺斯; B·C·严; P·B·柯林; S-K·谭;
摘要 一种对呈正牙器具形式的生坯(210)进行粘结剂脱除的系统(200),其可包括配置成容纳 超临界 流体 的 压 力 容器 (220)。流体化学物源(232)可耦接至压力容器(220)以向压力容器(220)供应流体化学物。热源(238)可配置成加热流体化学物。 泵 (234)可将流体化学物加压到至少超 临界压力 。收集容器(244)耦接至压力容器(220)以捕集随着至少 超临界流体 的压力降低而从生坯移除的粘结剂。一种用于制造正牙器具的方法,包括:将包括颗粒和粘结剂的生坯(210)暴露至超临界流体以从生坯中移除至少一些粘结剂,以及随着超临界流体转变为非超临界流体而从超临界流体收集所移除的粘结剂。
权利要求

1.一种对呈正牙器具或其部件的形式的生坯进行粘结剂脱除的系统,包括:
容器,其配置成容纳包括可烧结颗粒和粘结剂的多个生坯,以及能够将粘结剂从生坯中移除的超临界流体
流体化学物源,其耦接至压力容器并配置成向压力容器供应流体化学物;
热源,其配置成将流体化学物加热到至少流体化学物的超临界温度
,其配置成将流体化学物加压到至少流体化学物的超临界压力,超临界压力和超临界温度的组合足以形成与生坯的粘结剂相接触超临界流体
收集容器,其耦接至压力容器用以接收流体化学物和从生坯移除的粘结剂,所述收集容器配置成捕集从生坯移除的粘结剂;
管,其将压力容器耦接至收集容器,用以使流体化学物和粘结剂从压力容器流向收集容器;以及
加热器,其用于随着粘结剂流经所述管时加热粘结剂。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述管小于0.762米长。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:
出口,其在压力容器和收集容器之间耦接至压力容器,并配置成自动打开和关闭。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,还包括:
入口阀,其在流体化学物源和压力容器之间耦接至压力容器,并配置成自动打开和关闭。
5.一种供制造一个或多个正牙器具使用的对多个生坯进行粘结剂脱除的方法,包括:
将包括可烧结颗粒和粘结剂的多个生坯暴露至压力容器内的超临界流体,以便从所述生坯中移除至少一些粘结剂;
随着超临界流体转变为非超临界流体而在与压力容器分离的收集容器中收集从超临界流体所移除的粘结剂;
通过将压力容器耦接至收集容器的管使所移除的粘结剂从压力容器流向收集容器;以及
随着所移除的粘结剂流经所述管时加热粘结剂。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述方法还包括:在暴露所述生坯之前,注射成型所述生坯。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其中,所述方法还包括在暴露所述生坯之前和/或期间,进行以下步骤:
将在标准温度和标准压力下作为流体存在的流体化学物加热至等于或大于所述流体化学物临界温度的温度;以及
将所述流体化学物加压至等于或大于所述流体化学物临界压力的压力,以形成超临界流体。
8.根据权利要求5或6所述的方法,其中,暴露所述生坯包括将所述生坯暴露至压力容器中的超临界流体一段时间,在所述一段时间期间没有超临界流体流出压力容器或流入压力容器。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,在没有超临界流体流动的所述一段时间期间将所述生坯暴露至超临界流体之后,暴露所述生坯包括:使附加的超临界流体流入压力容器,以及使所述附加的超临界流体流出压力容器。
10.根据权利要求5或6所述的方法,其中,所述超临界流体包括CO2。
11.根据权利要求5或6所述的方法,其中,在压力容器和收集容器之间流动期间,超临界流体的压力和/或温度下降,从而超临界流体至少部分地转变为非超临界流体并且所移除的粘结剂与非超临界流体分离。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,加热所移除的粘结剂包括将被分离的粘结剂保持在所分离的粘结剂能流动的预定温度下。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所分离的粘结剂能流动的预定温度小于超临界流体的临界温度。
14.根据权利要求5或6所述的方法,其中,在收集容器中收集从超临界流体所移除的粘结剂包括使收集容器中的非超临界流体通向大气。
15.一种用于制造一个或多个正牙器具的方法,包括:
通过权利要求5至10中任一项所述的方法对多个生坯进行粘结剂脱除;
将无粘结剂的所述多个生坯加热至升高的温度,以将可烧结颗粒烧结在一起;以及可选地,在已烧结的所述一个或多个生坯上进行一道或多道精整工序,以形成所述一个或多个正牙器具。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,在压力容器和收集容器之间流动期间,超临界流体的压力和/或温度下降,从而超临界流体至少部分地转变为非超临界流体并且所移除的粘结剂与非超临界流体分离。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,加热所移除的粘结剂包括将被分离的粘结剂保持在所分离的粘结剂能流动的预定温度下。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所分离的粘结剂能流动的预定温度小于超临界流体的临界温度。

说明书全文

用于制造正牙器具的系统和方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年4月26日提交的美国临时专利申请序列号61/638,617的优先权,其公开内容在此全文引入作为参考。

技术领域

[0003] 本发明通常涉及一种用于制造正牙器具的系统和方法。

背景技术

[0004] 正牙治疗通常包括将矫治器附着至牙齿。施加至该矫治器的则传递至牙齿并因此移动牙齿。这样,正牙器具代表了致力于改善患者齿系的正牙矫正治疗的主要部件。正牙器具可包括托架、弓丝或其他装置。
[0005] 使用正牙托架作为示例,正牙医生可将正牙托架通过粘合剂粘附于患者牙齿,并将弓丝啮合至每个托架的槽沟中。弓丝在正牙托架上施加弯曲应力和/或扭曲应力以产生恢复力,其包括旋转、倾斜、挤出、侵入、平移和/或扭曲力,它们倾于将牙齿引向期望位置。传统的结扎线,诸如小的弹性O环或细的金属丝,可用来将弓丝保持在每个托架槽沟中。由于在将单个结扎线施加至每个托架时遇到各种困难,已经开发了自式正牙托架,其通过依靠诸如插销、夹、或滑等可动部分或部件将弓丝保持在托架槽沟中从而消除了对结扎线的需要。
[0006] 各种材料基于它们的强度、韧性、美学、抗生物性/耐蚀性、以及可制造性的特征组合支配着正牙市场。例如,早期用于正牙治疗的弓丝可由具有带耐蚀性的超弹性性能的形状记忆合金(SMA)制成。镍诺是一种公知的形状记忆合金并且是镍(Ni)和钛(Ti)的合金。通过另外的实例,弓丝可由不锈或含钛合金制成,诸如钛钼合金(TMA)。这些材料中的每种都结合了一定程度的强度、韧性、以及耐蚀性。类似地,正牙托架通常由强力的、非吸收性的、可焊的、且相对容易形成和加工的不锈钢制成。钛和钛合金托架也可作为针对不锈钢的无镍替代品。虽然钛比不锈钢更具耐蚀性,但钛比不锈钢更加昂贵且更难以制造。
[0007] 作为金属正牙托架的替代品,某些正牙托架结合有透明或半透明非金属材料、诸如陶瓷的托架主体,其呈现或模拟下层牙齿的颜色色调。然而,对比于它们的金属对应物,陶瓷托架具有相对低的强度和韧性。此外,陶瓷矫治器制造困难且昂贵。
[0008] 注射成型工艺能够生产复杂形成的部件,诸如金属或陶瓷正牙器具。所形成的部件通常称为生坯,并包括由未烧结的粉末和粘结剂形成的混合物。未烧结的粉末可包括金属或陶瓷粉末。采用这些粉末中的任一种的粉末注射成型(PIM)可分别称为金属注射成型(MIM)或陶瓷注射成型(CIM)。将未烧结的粉末和粘结剂的混合物加热以软化粘结剂,然后将加热了的混合物注射到模具中。一旦注射,粘结剂冷却并且变硬,从而将颗粒以注射成型形式保持在一起。为形成最终产品而将粘结剂移除。然后将无粘结剂的坯体加热至高温以便将颗粒烧结在一起,从而使粉末颗粒加固为烧结的坯体。可能需要后续精整工序来将烧结的坯体转化为最终的正牙器具。
[0009] 为了通过MIM或CIM工艺形成正牙器具,必须在后续加工期间将粘结剂材料移除。该过程可称为粘结剂脱除。通常,生坯因此要经受移除粘结剂的过程。粘结剂的移除通常通过在熔炉中将生坯加热至粘结剂分解或气化的高温来实现。熔炉中的气流将气化或分解的粘结剂从生坯中运走。除了熔炉或热基系统,化学基系统和基系统也是用于从生坯中移除粘结剂的公知方法。基于生坯的尺寸和粘结剂的类型,以及其他因素,粘结剂的移除可能需要相当一段时间,通常数小时,如果不是更长时间的话。因此,粘结剂移除所需要的较长时间会延迟后续烧结工序,并导致制造过程整体延长。此外,这些过程中的每个可能都利用大量能量,需要昂贵和/或笨重的装备,以及产生废气流或通常是环境管制对象的其他化学物。
[0010] 因此,需要用于制造正牙器具的改善的系统和方法以克服这些和其他缺陷

发明内容

[0011] 本发明克服了迄今已知的制造正牙器具使用的系统和方法的前述及其他不足和缺陷。虽然本发明将结合某些实施方式进行描述,应该理解的是,本发明并不限于这些实施方式。相反,本发明包括那些可包含于本发明精神和范围内的所有替代、修改和等效物。
[0012] 根据本发明的原理,用于对呈正牙器具形式的生坯进行粘结剂脱除的系统包括压力容器,其配置成容纳包括可烧结颗粒和粘结剂的多个生坯,以及能够将粘结剂从生坯中移除的超临界流体。该系统还包括流体化学物源和热源,所述流体化学物源耦接至压力容器并配置成向压力容器供应流体化学物,所述热源配置成将流体化学物加热到至少流体化学物的超临界温度。该系统还包括,配置成将流体化学物加压到至少流体化学物的超临界压力。超临界压力和超临界温度的组合足以形成与生坯的粘结剂相接触超临界流体。该系统还包括收集容器,其耦接至压力容器用以接收流体化学物和从生坯移除的粘结剂。
收集容器配置成捕集从生坯移除的粘结剂。
[0013] 在一个实施方式中,管将压力容器耦接至收集容器,用以使流体化学物和粘结剂从压力容器流向收集容器。该管小于2.5英尺(0.762米)长。
[0014] 根据本发明的一个方面,一种制造正牙器具的方法,包括:将含有可烧结颗粒和粘结剂的多个生坯暴露至超临界流体,以便从生坯中移除至少一些粘结剂;以及随着超临界流体转变为非超临界流体而从超临界流体中收集所移除的粘结剂。
[0015] 在一个实施方式中,在将生坯暴露至超临界流体之前,该方法还包括:注射成型所述生坯。
[0016] 在一个实施方式中,在将生坯暴露至超临界流体之前和/或期间,该方法还包括:将在标准温度和标准压力下作为流体存在的流体化学物加热至等于或大于该流体化学物临界温度的温度,以及将该流体化学物加压至等于或大于该流体化学物临界压力的压力以形成超临界流体。
[0017] 在一个实施方式中,暴露生坯包括将生坯暴露至压力容器中的超临界流体一段时间,在该一段时间期间没有超临界流体流出压力容器或流入压力容器。
[0018] 在一个实施方式中,该方法还包括以下步骤:在没有超临界流体流动的所述一段时间期间将生坯暴露至超临界流体之后,将生坯暴露至流入压力容器和流出压力容器的附加超临界流体流。
[0019] 在一个实施方式中,所述超临界流体包括CO2。
[0020] 在一个实施方式中,所述生坯呈正牙托架的配置。
[0021] 在一个实施方式中,所述生坯每个重量小于1/10克。
[0022] 在一个实施方式中,所述生坯具有至少约800平方英寸的总暴露表面面积。
[0023] 在一个实施方式中,所述生坯具有约850平方英寸至约2000平方英寸范围内的总暴露表面面积。
[0024] 在一个实施方式中,所述可烧结颗粒包括金属颗粒或陶瓷颗粒。附图说明
[0025] 并入且构成本说明书一部分的附图例示出本发明的实施方式,并与下面给出的详细描述一起,用于解释本发明的各个方面。
[0026] 图1示出根据本发明一个实施方式的粘结剂脱除系统的示意图;
[0027] 图2是根据本发明方法的一个实施方式制成的自锁式正牙托架的透视图,其具有以打开位置示出的锁定闩;以及
[0028] 图3是图2所示的自锁式正牙托架的透视图,其中锁定闩以关闭位置示出。

具体实施方式

[0029] 为解决现有工艺过程和系统的缺点,根据本发明实施方式的系统利用超临界流体来对正牙器具形式的生坯进行粘结剂脱除。该系统因此配置成将包括金属颗粒或陶瓷颗粒以及粘结剂的混合物的生坯暴露至超临界流体。超临界流体可移除全部或部分粘结剂而留下生坯的颗粒。在移除粘结剂后,保留了它们生坯形状的颗粒可以烧结并经历制造正牙器具的其他工艺过程。如这里所使用,正牙器具指代用于正牙治疗的部件。举例来说,正牙器具包括但不限于图2和3所示出的正牙托架、弓丝、可以直接或间接地附着或固定于牙齿的其他矫治器、或者正牙治疗中使用的工具。该系统可比热基脱除系统(诸如熔炉)更快地移除粘结剂,而同时还减少了移除相同体积粘结剂所需的能量。在一个实施方式中,每小时移除的粘结剂体积大大高于热脱除系统。另外,根据本文公开的实施方式,该系统减少了释放至环境的粘结剂体积,因为该系统捕集或收集从生坯移除的粘结剂的至少一部分,如果不是全部的话。
[0030] 为了这些和其他目的,图1示意了用于对多个生坯210进行粘结剂脱除的系统200。如上所简述,生坯是三维体,其包括通过粘结剂保持在一起的可烧结颗粒。生坯210可通过注射成型工艺制得,如通过本领域公知的金属注射成型(MIM)工艺或陶瓷注射成型(CIM)工艺。通过实例而非限制的方式,生坯210可类似于正牙器具,如正牙托架,但在生的、未烧结状态下体积更大。生坯的密度可能在脱除粘结剂后由于粘结剂的移除而变小,并且体积和密度在烧结后由于坯体孔隙率的降低而减小。可烧结颗粒可包括质金属颗粒和非铁质金属颗粒,铁质金属颗粒例如为诸如17-4不锈钢及3-16不锈钢的不锈钢,非铁质金属颗粒例如为钛或钛合金,或者其他金属合金颗粒,或者其混合物。可烧结颗粒替代性地可包括陶瓷颗粒,例如(Al2O3)颗粒或者其他金属氧化物颗粒。生坯中的金属或陶瓷颗粒具有足以在对应于特定材料的高温下烧结的平均尺寸和分布。
[0031] 除了可烧结颗粒,生坯210包括粘结剂。如上所述,粘结剂在生坯210形成期间将可烧结颗粒保持在一起,稍后在生坯粘结剂脱除期间和烧结前被移除。粘结剂可包括有机粘结剂,如蜡,其可包括脂肪酸的酯和。例如,粘结剂可包括石蜡、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、和/或硬脂酸。然而应当理解的是,可以想到其他有机粘结剂,其可能足以将可烧结颗粒以生坯210的形式保持在一起。这些有机粘结剂包括各种聚合物,诸如聚烯烃、丙烯酸树脂、乳胶、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、以及聚乙烯醇,这里仅列举一些。生坯210可选地可包含其他材料,诸如,促进生坯成型的添加剂和/或有助于烧结过程的材料。
[0032] 生坯210中可烧结颗粒的比例可取决于所制造的正牙器具和/或可烧结颗粒及粘结剂的材料。通过实例,可烧结颗粒的百分比可介于生坯210的约25wt.%至约98wt.%之间,然而可烧结颗粒的百分比可介于约50wt.%至约98wt.%,以及通过进一步实例可介于约90wt.%至约95wt.%之间。在一个实施方式中,生坯210重量小于约1/10克,例如,约0.06克,其中粘结剂含量小于约1/100克,例如约0.005克。可烧结颗粒重量与粘结剂重量的相对比率可取决于生坯210中的粘结剂类型和颗粒类型。在一个实施方式中,粘结剂是生坯210的比例平衡。也就是说,在该情形中,生坯210基本由可烧结颗粒和粘结剂组成。如这里所使用的,“基本由…组成”意指没有被有意加入至生坯210的其他材料。然而,可以考虑到加工过程或原材料的杂质含量、烧结助剂和成型助剂。
[0033] 如图1所示,系统200包括压力容器220。在成形后,生坯210置于压力容器220中用于粘结剂脱除。虽然未示出,生坯210可置于坩锅或另一装置中,所述坩锅或另一装置然后被置于压力容器220中。压力容器220配置成容纳如下所述的超临界态化学物。如这里所述,在对坯体210进行粘结剂脱除期间,压力容器220内的压力可例如升高至约5000psi(约34474kPa),或者升高至超过形成超临界流体所需临界压力的另一压力。
[0034] 除压力之外,虽然图1中未示出,但是加热器可贴近容器220定位并配置为在高压时将容器220的内含物加热至高温。容器220内的高温可能足以超过由所述化学物形成超临界流体所需的临界温度,例如压力容器220的温度可升至约65℃。然而应当理解的是,压力容器220内的温度和压力的组合可以小于约5000psi(约34474kPa)和/或小于约65℃,但可形成超临界流体。因此,在粘结剂脱除期间,生坯210可暴露至超临界流体。
[0035] 压力容器220可具有足以容纳多个生坯210的尺寸。通过实例,压力容器220可包围约1L的体积,并能够容纳或保持约10000至约15000个(例如约12000个)以正牙托架形式配置的生坯。然而,压力容器220可包围大于或小于1L的体积。在这方面,在一个实施方式中,多个生坯210的体积与压力容器220的可用腔室体积的比值从约10%至约15%,以及通过进一步实例为约12.5%。可以理解的是,生坯的暴露表面面积很大。通过实例,暴露表面面积可为至少约800平方英寸,以及可在约850平方英寸至约2000平方英寸的范围内,并通过进一步实例,可在约900平方英寸至约1600平方英寸的范围内。每个生坯的暴露表面面积的增加可以促进或增大粘结剂移除率。
[0036] 超临界流体可由流体化学物形成,所述流体化学物可最初以气态或最初以液态存在。在超临界流体由最初以液体存在的流体化学物形成的一个实施方式中,液体供给系统230在出口221处耦接至压力容器220,并配置成向压力容器220供应液态化学物。为此,液体供给系统230可包括液体源232,其可包括液态化学物的预装填瓶和/或可包括液态化学物的连续供给。通过实例且非限制的方式,流体化学物可包括二氧化(CO2),以便液体源232可向压力容器220供应液态CO2。然而可以理解的是,超临界流体可由最初以气态存在的流体化学物形成,从而本发明的实施方式不限于由液态化学物、诸如液态CO2来形成超临界流体。液体供给系统230可以以约30至约40升每分钟(lpm)的流速供应液体。然而,可想到更高或更低的流速,并且流速可取决于压力容器220的大小、液体源232中的液体量、以及其中液体的温度。
[0037] 在一个实施方式中,液体供给系统230可包括耦接至液体源232的泵234。泵234可以是活塞驱动的,并且需要压缩空气源236来将液态化学物从液体源232中泵出。例如,压缩空气236可向泵234提供约100psi(约689kPa)或更高的气压。然而,其他泵配置也可用于将流体化学物从所述源232中泵出。泵234可通过定位于液体源232中的虹吸管(未示出)将液态化学物抽出,或以其他方式迫使液态化学物自液体源232进入压力容器220。泵234还可使液态化学物的压力增大到高于标准温度和压力(STP)(即14.504psi或100kPa)的压力,或者增大到处于或超出超过液态化学物的临界压力以使液态化学物进入超临界相的压力。
[0038] 继续参照图1,液体供给系统230还可包括加热器238,用以加热由液体源232供应的液态化学物。为了促进超临界流体形成,加热器238将液态化学物加热至高于STP温度(即0℃)的温度,或者加热至处于或高于液态化学物临界温度的温度。在这方面,由加热器238提供的热和由泵234提供的压力的组合可使得液态化学物在压力容器220中和/或恰好在进入压力容器220之前的液体供给系统230中成为超临界流体。可以理解的是,可依次或同时操作加热器238和泵234来对液态化学物加热和加压。
[0039] 在超临界相时,液态化学物处于或高于其临界温度,并且处于或高于其临界压力。超临界相呈流体状的状态,在该状态下,最初为气体或液体的流体化学物具有介于气态和液态之间的性质。流体化学物可例如在STP下作为气体或液体而存在,但本发明的实施方式不限于此。如所公知,物质的相图可描绘处于温度和压力的不同组合下的多个相。例如,这些相可包括气相、固相、液相,并且还可描绘超临界流体相。通过调节物质的温度和压力,例如,在STP下为气体的物质,该物质可以转变为固体、液体或超临界流体。这种转变是可逆的。通过其中气体是CO2的实例,临界温度为31.1℃且临界压力为约1,071psi(约7,
384kPa)。因此,将CO2气体的温度和压力从STP增加至处于或高于31.1℃的温度及处于或超过1,071psi(7,384kPa)的压力将致使超临界CO2的形成。
[0040] 参照图1,在一个实施方式中,压力传感器240用于测量处于或靠近压力容器220的流体化学物的压力。该压力测量可被计算机(未示出)利用来以如下方式操作泵234:通过该方式,液态化学物的压力可根据预定进程升高或降低。
[0041] 在一个实施方式中,一旦液态化学物注入或流入到压力容器220内,便将含有生坯210的压力容器220密封。压力容器220内的压力和温度可调节成超过致使超临界流体形成所需的临界温度和临界压力。
[0042] 这样并根据本发明的实施方式,生坯210暴露至超临界流体。压力容器220可以密封,以便将生坯210暴露在超临界流体中并持续一固定、预定时间段。也就是说,在该“静止”时段没有发生超临界流体的流出或流入压力容器220。超临界流体因此可从生坯210中溶解或以其他方式移除全部或部分粘结剂。尽管能够在用液态化学物填充压力容器220之前抽空压力容器220,压力容器220中在装载生坯210时引入的残留大气气体也可能不会对超临界流体的形成造成问题。
[0043] 在该最初的“静止”时段后,超临界流体自压力容器220中释放。可以理解的是,超临界流体在它自压力容器220中释放时可以至少含有从生坯210中移除或溶解的粘结剂、或者达到饱和。通过实例,静止时段可持续约1分钟至约5分钟或更长时间。在一个实施方式中,生坯210中的全部粘结剂在超临界流体自压力容器220中释放之前都被移除。
[0044] 在一个实施方式中,在释放超临界流体和移除粘结剂之后,附加的新鲜液态化学物流向压力容器220。也就是说,所述新鲜液态化学物尚未暴露至粘结剂,并因此不含溶解的粘结剂。可如上所述通过泵234、加热器238、和/或压力容器加热器(未示出)来调节附加的新鲜液态化学物的压力和温度,以使附加的新鲜液态化学物在压力容器220中或附近进入超临界相。这可以称为粘结剂脱除过程的“动态阶段”。
[0045] 在该动态阶段,液态化学物或新鲜超临界流体流入和流出压力容器220可以是连续的,并且可移除或溶解生坯210中任何剩余或残留的粘结剂。动态阶段可持续约30分钟至约60分钟。通过超临界流体静态和/或动态流经容器220中的一个或两者,粘结剂的移除速率可在约0.5克每分钟至约1克每分钟的范围内。因此,取决于定位在压力容器220中生坯210的配置和数量,粘结剂脱除过程可能需要约31分钟至约90分钟。这可以与具有相同数量和类型的生坯210的热脱除过程进行比较,所述热脱除过程可能需要24小时数量级的时间。
[0046] 继续参照图1,系统200可包括附加的部件以促进生坯210的粘结剂脱除。例如,入口242可将压力容器220与液体源232分开。所述阀242可诸如由PLC或其他计算机自动地打开和关闭,以允许液态化学物在预定的时间、温度、和/或压力下流入到容器220中。
[0047] 在一个实施方式中,系统200还包括耦接至压力容器220的收集容器244。随着超临界流体自压力容器220中释放,超临界流体通过管路或管道246流向收集容器244。一旦超临界流体离开压力容器220,超临界流体的压力和温度便开始降低。这样,粘结剂在超临界流体中的溶解度可能也下降,并致使粘结剂在超临界流体到达收集容器244之前、于管道246中与超临界流体分离。
[0048] 在一个实施方式中,为了保持在收集容器244和压力容器220之间的管道246中的预定温度,绝热体(未示出)可包围管道246并且加热器可定位成向管道246提供热。管道246可仅延伸一限定距离,在该距离上,温度可以更均匀地控制。通过实例,管道246可小于21/2英尺长,以及通过进一步实例,可介于约1英尺(约0.3048米)和约2英尺(约0.6096米)之间。在一个实施方式中,管道246为约11/2英尺长。另外,管道的直径可大于约1/8英寸(约
0.3175厘米),例如,管道246可具有约1/4英寸(0.635厘米)的内径。随着超临界流体进入非超临界态或变成非超临界流体,例如,超临界流体转变回液相或其他流体相,可保持对开始与管道246中的气体分离的任何粘结剂进行加热,以使其流入到收集容器244中。通过实例,加热器可将管道246中的内含物加热至约100℃或更高的温度,例如,加热至约180℃的温度。可以理解的是,带有绝热体的加热器和管道246的配置可降低或消除分离出的粘结剂在上面所确定的移除速率下阻塞管道246的可能性。另外,在一个实施方式中,压力调节器260定位在管道246中以控制超临界流体在其中的压降。
[0049] 此外,在介于压力容器220和收集容器244之间的某一点处或者在收集容器244处,超临界流体可随着温度和压力中的一个或两者继续降至低于所需的临界值而完全或部分地转变回液相。当该情况发生时,粘结剂可与所产生的液相或其他相分离,并捕集在收集容器244中用于后来的移除。在这方面,收集容器244中流体的压力可以允许其降至低于临界压力的方式而被控制。然而,收集容器244内的温度可保持处于或高于足以使粘结剂保持处于可流动状态的温度。通过实例,贴近收集容器244的加热器(未示出)可将收集容器244内的温度保持在约90℃或更高的温度。
[0050] 在一个实施方式中,系统200包括自收集容器244延伸的排气管线248,其将流体从收集容器244排至大气。排气管线248可包括流量计250,其用于测量气体从收集容器244中逸出的速率。在一个实施方式中,系统200包括耦接至收集容器244的溢流管线252和溢流阀254,其作为安全预防措施用于防止容器244的过压。
[0051] 在一个实施方式中,排泄管线256耦接至收集容器244并自其延伸。随着粘结剂在静态和/或动态阶段的每个周期期间收集于收集容器244中,它可从收集容器244中排出并经由排泄管线256回收。一旦粘结剂从一组生坯中移除,无粘结剂的各坯体便从压力容器220中移除并随后进行烧结,然后新一组生坯210可置于压力容器220内。
[0052] 系统200还可包括定位在压力容器220和收集容器244之间的出口阀258。和入口阀242一样,出口阀258可由PLC或其他计算机系统(未示出)自动地控制以根据预定进度表打开或关闭。通过实例,在上述过程中,在于静态阶段之后,出口阀258可打开以允许超临界流体从压力容器220中逸出并流向收集容器244。然后出口阀258可在任何后续的动态阶段期间部分或完全打开,以便在需要时进一步对生坯210进行粘结剂脱除。
[0053] 系统200还包括自动排气阀262,其在压力容器220的出口223处或附近耦接至压力容器220。自动排气阀262可用来将压力容器220泄压至大气压,并且用来旁通收集容器244和出口阀258。通过实例,可在粘结剂脱除过程临近结束时利用自动排气阀262,在这个时候必须使压力容器220与大气压平衡以卸载和重新装载生坯210。
[0054] 系统200还可包括安全膜264,其直接耦接至压力容器220的出口223。在压力容器220变得过压时以及排气阀262和出口阀258中的每个无法打开的情况下,安全膜264可允许压力容器220向大气排气。
[0055] 现在参照图2和3,示出了示例性正牙托架10,其可根据本文阐述的过程或者用本文阐述的所述系统200的实施方式来制造。所述正牙托架10在于2008年8月13日提交的第12/540,638号美国专利申请中公开,其全部内容在此引入作为参考。
[0056] 如所示,正牙托架10包括托架主体12和耦接至托架主体12的可移动闭合构件。在一个实施方式中,可移动闭合构件可包括锁定滑块14,其可滑动地与托架主体12耦接。在一个实施方式中,以托架主体12和锁定滑块14的形式配置的生坯由本文所述的CIM工艺制造。然后生坯置于系统200中并经受上面所述的超临界流体粘结剂脱除过程。在粘结剂脱除后,对生坯进行烧结以便形成托架主体12和锁定滑块14。可以理解的是,采用正牙托架10配置的生坯替代性地可由MIM工艺制造并根据本文公开的实施方式进行粘结剂脱除。此外,可以理解的是,采用其他正牙器具配置的其他生坯可如上所述由其他PIM工艺制造,并进行粘结剂脱除和烧结。
[0057] 如所示,托架主体12包括形成于其中的弓丝槽16,其适于接收用于向牙齿施加矫正力的弓丝18(虚线示出)。锁定滑块14在打开位置(图2)和关闭位置(图3)之间可移动,弓丝18在所述打开位置可插入到弓丝槽16中,弓丝18在所述关闭位置保持在弓丝槽16内。托架主体12和锁定滑块14共同形成用于在矫正正牙治疗中使用的自锁式正牙托架10。
[0058] 虽然本发明已经通过各个实施方式的描述来说明,并且虽然这些实施方式已经描述了一些细节,本发明的目的不是将所附权利要求的范围限制或以任何方式限定至该细节。因此,其他优势和变型对于本领域技术人员来说是显而易见的。本发明的各个特征可根据使用者的需要和偏爱来单独使用或结合使用。
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