8/9/2019 Us 4376751 Patent

1/9

United S t a t e s P a t e n t [ 9

Duchane

[ 1 1 ]

4 , 3 7 6 , 7 5 1

[ 4 5 ]

Mar. 1 5 ,

1 9 8 3

[ 5 4 ] PRODU CTION OF

SUPER-SMOOTH

ARTICLES

[ 7 5 ] I n v e n t o r : D a v i d V . D u c h a n e ,

L o s A l a m o s ,

N .

M e x .

[ 7 3 ] A s s i g n e e : The U n i t e d S t a t e s o f A m e r i c a a s

r e p r e s e n t e d

b y t h e

D e p a r t m e n t

o f

E n e r g y ,

W a s h i n g t o n , DC.

[ 2 1 ]

A p p l .

N o . :

2 6 8 , 4 2 5

[ 2 2 ]

F i l e d :

May 9 , 1 9 8 1

[ 5 1 ] I n t . C l . 3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. .

B29C

25/00

[ 5 2 ] U.S. C l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264/341; 428/409

[ 5 8 ]

F i e l d o f

Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264/341; 428/409

[ 5 6 ] R e f e r e n c e s

C i t e d

U . S . PATENT DOCUMENTS

2,209,940 7/1940 Smith . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 / 3 4 1

2 , 5 7 2 , 7 1 9

1 0 / 1 9 5 1

G i n e l l

e t a 1 . 264/341

3,625,755

12/1971

Po tr a ? r e

. . . . . . .

1 1 7/1 6 0

3 , 6 8 4 , 5 5 3 8/1972 Va n Dyk 264/341

4,133,912

1/1979

Stuart

. . . . . . 2 6 4 / 3 4 1

4,302,418

1 1 / 1 9 8 1

Cullis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 / 3 4 1

OTHER PUBLICATIONS

C h e m i c a l A b s t r a c t s , v o l . 8 2 , 1 9 7 5 , p p . 4 3 - 4 4 ,

N o .

9 8 9 6 7 m .

C h e m i c a l A b s t r a c t s , v o l . 8 3 ,

1 9 7 5 ,

p . 8 3 ,

N o .

1 1 5 6 5 5 y .

C h e m i c a l A b s t r a c t s , v o l .

9 0 , 1 9 7 9 ,

p . 5 3 , N o . 9 0 :

1 6 9 6 9 8 0 .

C h e m i c a l A b s t r a c t s , v o l . 8 4 , 1 9 7 6 ,

p . 5 0 , N o . 8 4 :

6 0 6 5 8 9 .

D a n i e l s e t a 1 .

P h y s i c a l

C h e m i s t r y , 2 n d

E d i t i o n ,

W i l e y

a n d

S o n s , New o r k , 1 9 6 3 ,

p .

3 5 4 .

M o d e r n P l a s t i c s E n c y c l o p e d i a , p p . 5 3 3 - 5 3 6 , G r o s s

E d i t o r - i n - C h i e f ( M c G r a w H i l l , NY 9 7 4 - 1 9 7 5 ) .

P r i m a r y E x a m i n e r - J a m e s H . D e r r i n g t o n

A t t o r n e y, A g e n t , o r FirmElizabeth O . S l a d e ; P a u l D.

G a e t j e n s ; R i c h a r d G .

B e s h a

[ 5 7 ] ABSTRACT

Super-smooth

rounded

o r

formed

a r t i c l e s m a d e o f

t h e r

m o p l a s t i c

m a t e r i a l s i n c l u d i n g v a r i o u s p 0 l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e ) o r

a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e

co

p o l y m e r s a r e

p r o d u c e d

b y i m m e r s i n g t h e a r t i c l e s i n t o a

b a t h , t h e c o m p o s i t i o n o f w h i c h i s s l o w l y

c h a n g e d

w i t h

t i m e . The t a r t i n g c o m p o s i t i o n

o f t h e b a t h i s

ma d e

up

o f

a t

l e a s t

one s o l v e n t f o r t h e polymer and a

d i l u e n t

m a d e

up

o f a t l e a s t

one

n o n s o l v e n t f o r t h e

polymer and op

t i o n a l m a t e r i a l s whi ch a r e s o l u b l e

i n

t h e

b a t h .

The

r e

s u l t i n g e x t r e m e l y smooth

r t i c l e s

a r e u s e f u l

a s m a n d r e l s

f o r

l a s e r f u s i o n

a n d

s h o u l d b e

u s e f u l f o r

a wide

v a r i e t y

o f

o t h e r

p u r p o s e s , f o r e x a m p l e l e n s e s .

1 2 C l a i m s ,

6

D r a w i n g F i g u r e s

8/9/2019 Us 4376751 Patent

2/9

U.S. Patent M a r . 1 5 , 1 9 8 3 S h e e t 1 0 1 : 2 4,376,751

8/9/2019 Us 4376751 Patent

3/9

U.S. P a t e n t M a r .

1 5 , 1 9 8 3

S h e e t

2 o f 2 {376,751

8/9/2019 Us 4376751 Patent

4/9

4 , 3 7 6 , 7 5 1

1

PRODUCTION

OF SUPER-SMOOTH

ARTICLES

BACKGROUND

OF

THE INVENTION

T h i s

i n v e n t i o n

r e l a t e s

g e n e r a l l y t o

a m e t hod o f p r o

d u c i n g s u p e r - s m o ot h a r t i c l e s

made

o f

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l s and

t o t h e a r t i c l e s

t h u s

produced

and

r e l a t e s

m or e p a r t i c u l a r l y t o a m e t hod o f p r o d u c i n g s u p e r

s m o o t h

a r t i c l e s

made o f a c r y l i c p o l y m e r s o r a c r y l o n i

t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e - p o l y m e r s . The

i n v e n t i o n

i s a

r e s u l t o f a

c o n t r a c t

w i t h

t h e Department o f Energy

( C o n t r a c t N o . W - 7 4 0 5 - E N G - 3 6 ) .

I n t h e f o l l o w i n g , t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l s a r e

d e ? n e d

t o i n c l u d e l i n e a r a n d b r a n c h e d

o r g a n i c

m o l e c u l a r

s t r u c

t u r e s t h a t w i l l r e p e a t e d l y s o f t e n w h e n h e a t e d and

h a r d e n w h e n

c o o l e d .

I n t h e p r o d u c t i o n o f i n e r t i a l

c o n ? n e m e n t

f u s i o n

( I C F ) t a r g e t s , m a n d r e l s w i t h s u p e r - s m o o t h

s u r f a c e s a r e

e x t r e m e l y i m p o r t a n t t o t h e f a b r i c a t i o n o f m e t a l con?ne

m e n t

s h e l l s h a v i n g

t h e r e q u i r e d

d e g r e e o f u n i f o r m i t y .

To d a t e ,

m a n d r e l s h a v e b e e n

ma d e

a l m o s t

e x c l u s i v e l y

f r o m

g l a s s

o r m e t a l l i c

m a t e r i a l s

b e c a u s e

i t

h a s

n o t b e e n

c o n s i d e r e d p r a c t i c a l t o o b t a i n p l a s t i c m a n d r e l s w i t h t h e

r e q u i r e d d e g r e e s

o f

s u r f a c e s m o o t h n e s s a n d / o r

t h e r m a l

s t a b i l i t y .

M e t a l

i s

d e p o s i t e d o n t o t h e m a n d r e l

by

a v a r i

e t y

o f t e c h n i q u e s ; a n d , a n y n o n u n i f o r m i t y on t h e m a n

d r e l

w i l l

a p p e a r on t h e

t a r g e t .

Then, t h e mandrel i s

d i s s o l v e d

o u t ,

l e a v i n g

a h o l l o w m e t a l c o n? neme n t

s h e l l

t a r g e t . U s i n g g l a s s o r m e t a l p r e s e n t s s e v e r e d i f ? c u l t i e s

w h e n

t h e m a n d r e l i s t o b e re mo ve d from t h e s h e l l ,

h o w e v e r ,

s i n c e t h e s e m a t e r i a l s t e n d

t o b e

s o l u b l e

o n l y i n

l i q u i d s

w h i c h

a r e

d i f ? c u l t

t o h a n d l e ( e . g . ,

h y d r o ? u o r i c

a c i d ) o r which a l s o a t t a c k

t h e

s h e l l i t s e l f .

Although v e r y

smooth

f l a t

s u r f a c e s

o f som e amor

p h o u s

m a t e r i a l s

c a n b e

p r o d u c e d by

p o u r i n g

t h e

amor

p h o u s m a t e r i a l w h e n t i s a f l u i d , t h e s m o o t h e s t r o u n d e d

o r f o r m e d

( a s

o p p o s e d t o f l a t ) s u r f a c e s o f

p l a s t i c s

w i t h

s o f t e n i n g

p o i n t s t o o l o w

t o

p e r m i t t h e t y p e

o f

p o l i s h i n g

u s e d f o r g l a s s y m a t e r i a l s which have b e e n o b t a i n e d i n

t h e p r i o r

a r t

a r e m e c h a n i c a l l y

m a c h i n e d

s u r f a c e s o b

t a i n e d b y

u s i n g a d i a m o n d

k n i f e .

H o w e v e r ,

p r o d u c i n g

s u c h

a s u r f a c e

i s

v e r y e x p e n s i v e , t h e s u rf a c e s i n v a r i a b l y

h a v e m a c h i n i n g r i d g e s ( w h i c h c a n b e

v i e w e d

a t 1 6 O O X )

l e f t b y t h e t o o l i n g ; a n d i n

o r d e r

t o p r o d u c e s m a l l

a r t i c l e s

b y

s u c h

a m e t h o d , s p e c i a l e q u i p m e n t

w o u l d

b e r e q u i r e d

f o r

h o l d i n g t h e a r t i c l e s

w h i l e

t h e y a r e b e i n g m a c h i n e d .

F u r t h e r m o r e ,

i t

i s d i f ? c u l t t o p r o d u c e s u p e r - s m o o t h

s u r f a c e f i n i s h e s o n p o l y m e r s by

m e c h a n i c a l

means b e

c a u s e

h e a t p r o d u c e d b y

f r i c t i o n a l

p r o c e s s e s i s d i s s i p a t e d

much more s l o w l y b y p l a s t i c s t h a n b y m e t a l s o r g l a s s ,

a n d

t h e

l o w e r

s o f t e n i n g p o i n t s

o f

t h e s e

m a t e r i a l s

o f t e n

r e s u l t

i n g u m m i n g a n d p o o r ? n i s h

c o n t r o l ,

a s

d i s c l o s e d

i n

M o d e r n

P l a s t i c s

E n c y c l o p e d i a ,

p p . 5 3 3 - 5 3 6 , S . G r o s s ,

E d i t o r - i n - C h i e f ( M c G r a w - H i l l ,

N Y ,

1 9 7 4 ) .

I n

t h e

p a s t , s o l v e n t t r e a t m e n t s o f polymer s u r f a c e s

h a v e o f t e n i n v o l v e d t h e

u s e

o f

a g e n t s d e s i g n e d t o m a k e

t h e p o l y m e r

m o r e r e c e p t i v e

t o

i n k s

a n d d y e s ,

t o i n

c r e a s e

t h e c h e m i c a l r e a c t i v i t y o f t h e polymer a t i t s

s u r f a c e ,

o r t o i m p a r t o t h e r s p e c i a l i z e d

p r o p e r t i e s

t o

t h e

m a t e r i a l . These t r e a t m e n t s g e n e r a l l y i n v o l v e d t h e c r e

a t i o n o f

a

s u r f a c e

which was m i c r o s c o p i c a l l y r o u g h

e n e d , r a t h e r t h a n

s m o o t h e d .

I n s e v e r a l

R u s s i a n p a p e r s r e f e r e nc e d i n

Chemical

A b s t r a c t s ,

s u r f a c e

s m o o t h i n g b y s o l v e n t

t r e a t m e n t

was

d i s c l o s e d .

The r e f e r e n c e s

i n c l u d e

( I ) V .

L . Avramenko

e t a l . , I m p r o v i n g t h e

S t r e n g t h

P r o p e r t i e s o f P o l y m e r s

b y

R e m o v i n g S u r f a c e

D e f e c t s ,

F i z .

K h i m . P o l i m .

K o m p o z i t s i i , 1 4 3 - 1 5 0 ( 1 9 7 4 ) ( R u s s ) , ( 2 ) A . A . S h t u r

1 5

20

2 5

3 0

3 5

4 5

50

5 5

6 5

2

m a n e t

a l . ,

S t r e n g t h e n i n g o f P l a s t i c P r o d u c t s

i n

a Me

diu m o f S o l v e n t s

f o r

P o l y m e r s ,

F i z . - K i h m .

Mekh.

M a t e r . , 1 1 ( 2 ) ,

7 8 - 8 3

( 1 9 7 5 )

( R u s s ) , a n d ( 3 ) A . A . S h t u r

m a n e t a l . ,

S t a b i l i z a t i o n

o f P o l y ( M e t h y l M e t h a c r y

l a t e ) ,

O t k r y t i y a

I z o b r e t . ,

P r o m . O b r a z t s y , T o v a r n y

Z n a k i

( 6 ) , 8 6

( 1 9 7 9 ) . I n

t h e s e

r e f e r e n c e s , a n a c r y l i c

p o l y m e r

(AST-T

o r p o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e ) )

was

s u b j e c t e d

t o

a t r e a t m e n t a t

a n

e l e v a t e d t e m p e r a t u r e o f

8 0 - 8 5 f o r

34 i n u t e s .

I n

r e f e r e n c e

( 1 ) ,

t h e

a c r y l i c

p o l y m e r

was i m m e r s e d

i n t o a m y l a l c o h o l a n d

b u t y l

a c e t a t e ; i n

r e f e r e n c e ( 2 ) , i n t o a m y l a l c o h o l

o r

b u t y l ( o r

e t h y l ,

m e t h y l ,

p r o p y l

o r

i s o b u t y l )

a c e t a t e ; a n d

i n r e f e r

e n c e ( 3 ) , i n t o a

s t a b i l i z e r s o l u t i o n .

The

s t r e n g t h o f t h e

m a t e r i a l i m p r o v e d

and

t h e

s u r f a c e

was

sm o o t h e d t o

som e

e x t e n t , a l t h o u g h m i c r o s c o p i c s m o o t h i n g

was n o t

m e n t i o n e d . I t

i s

b e l i e v e d t h a t

t h e s u r f a c e

u n d e r

a

m a g n i

? c a t i o n o f a b o u t 20-40X would t a k e

o n a

w r i n k l e d

a p p e a r a n c e

a s

was o b s e r v e d i n Example 1 , d e s c r i b e d

b e l o w .

I n a f o u r t h R u s s i a n r e f e r e n c e l i s t e d

i n

C h e m i c a l Ab

s t r a c t s ,

A .

A . S h t u r m a n

e t a l . ,

S u r f a c e T r e a t m e n t by

S o l v e n t s a s a M e t h o d

f o r

Mo di?catio n of

h e P r o p e r t i e s

o f P o l y m e r i c A r t i c l e s , T e z i s y D o k l . R e s p . K o n f .

V y s o k o m o l . S o e d i n . ,

3 r d , 1 1 2 - 1 1 3 ( 1 9 7 3 ) ( R u s s ) ,

( t h e

a u t h o r s

b e i n g

two o f

t h e

a u t h o r s l i s t e d i n

t h e

R u s s i a n

r e f e re n c e s 1 - 3 a b o v e ) , t h e s u r f a c e s o f m o l d e d

p l a s t i c

a r t i c l e s

m a d e o f a n a c r y l i c p o l y m e r

o r

a c r y l i c

r e s i n

were smoothed a t a n

u n s p e c i ? e d

t e m p e r a t u r e by

t r e a t

me n t

w i t h amyl

a l c o h o l o r

a n a c e t a t e ( m e t h y l , e t h y l ,

p r o p y l , b u t y l , o r i s o b u t y l ) .

A g a i n ,

h o w e v e r ,

i t i s b e

l i e v e d t h a t t h e s u r f a c e w o u l d m o s t p r o b a b l y h a v e t a k e n

o n a w r i nk l e d a p p e a r a n c e ( a s i n Example 1

b e l o w )

a n d

t h a t

n o

s u p e r - s m o o t h

s u r f a c e would

b e

a c h i e v e d .

I n

US.

P a t .

N o .

3 , 6 2 5 , 7 5 5

t o

P o t r a f k e ,

c o a t i n g w i t h

o r i m p r e g n a t i o n by

a

m e t a l - f o r m i n g c o m p l e x i s d i s

c l o s e d .

However,

t h e

p r o c e s s

i s n o t a smoothing

p r o

c e s s

and

where

i m p r e g n a t i o n

i s c a r r i e d o u t t h e m a t e r i a l

i s i m p r e g n a t e d t h r o u g h o u t

t h e

e n t i r e s t r u c t u r e , n o t j u s t

n e a r t h e s u r f a c e ; a n d t h u s t h e meth o d

a n d

a r t i c l e s p r o

d u c e d a r e

d i f f e r e n t

f r o m t h o s e

o f

t h e

p r e s e n t - i n v e n t i o n .

So m e smoothing i s o b t a i n e d

w h e n one

u s e s v a r n i s h

r e m o v e r ,

f o r

e x a m p l e , t o smooth s c r a t c h e s and

s u r f a c e

i m p e r f e c t i o n s .

H o w e v e r ,

s u c h

s m o o t h i n g

d o e s

n o t

p r o

duce a m i c r o s c o p i c a l l y

s m o o t h

s u r f a c e whi ch

i s

n e c e s

s a r y f o r p r o d u c i n g l a s e r f u s i o n t a r g e t s a n d which i s

d e s i r a b l e

f o r o t h e r

a r t i c l e s ,

f o r e x a m p l e

l e n s e s .

T h e r e f o r e ,

d e s p i t e

w h a t

h a s

b e e n

known

i n

t h e

p r i o r

a r t ,

a

need

h a s

e x i s t e d

u n t i l

n o w f o r

a m e t h o d o f

produc

i n g s u p e r - s m o o t h

r o u n d e d

o r f o r m e d

s u r f a c e s

m a d e o f

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l

which

a r e

s m o o t h e r

t h a n

t h o s e

o b t a i n e d b y d i a m o n d k n i f e

m a c h i n i n g . By t h e

t e r m

s u p e r - s m o o t h i s

m e a n t s u r f a c e

q u a l i t y w h e r e i n

a l l

d e f e c t s a r e s m a l l e r t h a n

a b o u t 4 ( u m ) 2 i n a r e a .

SUMMARY OF

THE

INVENTION

An o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n i s a meth o d f o r

p r o d u c i n g

s u p e r - s m o o t h a r t i c l e s o f m a n u f a c t u r e

ma d e

o f c e r t a i n

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l s a n d

h a v i n g

r o u n d e d

o r f o r m e d

surfaces.

Another

o b j e c t

o f

t h i s

i n v e n t i o n i s a

m e t h o d

o f p r o

d u c i n g s u p e r - s m o o t h a r t i c l e s made o f p o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e ) o r

a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e p o l y

mers

A

t i l l

f u r t h e r

o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n i s

a

s u p e r

s m o o t h

a r t i c l e

o f

m a n u f a c t u r e

ma d e

o f

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l a n d

h a v i n g r o u n d e d o r

f o r m e d s u r f a c e s .

8/9/2019 Us 4376751 Patent

5/9

4 , 3 7 6 , 7 5 1

3

Another o b j e c t o f

t h i s

i n v e n t i o n

i s

a s u p e r - s m o o t h

m a n d r e l m ade

o f

p o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e ) .

A u r t h e r

o b j e c t

o f t h i s i n v e n t i o n i s

a s u p e r - s m o o t h

l e n s ma d e o f a c r y l i c , t h e l i g h t

t r a n s m i s s i o n

o f t h e l e n s

b e i n g

e n h a n c e d b y t h e

a b s e n c e o f

s u r f a c e d e f e c t s .

Y e t a n o t h e r o b j e c t o f t h i s i n v e n t i o n i s a

s u p e r - s m o o t h

a c r y l i c o p t i c a l

? b e r h a v i n g

s p e c i a l p r o p e r t i e s .

A d d i t i o n a l

o b j e c t s , a d v a n t a g e s

a n d

n o v e l f e a t u r e s o f

t h e i n v e n t i o n

w i l l b e

s e t

f o r t h

i n

p a r t i n

t h e d e s c r i p t i o n

which f o l l o w s ,

a n d

i n

p a r t w i l l become a p p a r e n t t o

t h o s e s k i l l e d i n

t h e

a r t up on e x a m i n a t i o n o f

t h e

f o l l o w

i n g o r

may

b e l e a r n e d by

p r a c t i c e

o f t h e i n v e n t i o n . The

o b j e c t s and advantages of h e i n v e n t i o n

may

e

r e a l i z e d

a n d a t t a i n e d b y m e a n s

of

t h e i n s t r u m e n t a l i t i e s a n d com

b i n a t i o n s

p a r t i c u l a r l y

p o i n t e d

o u t i n t h e a p p e n d e d

c l a i m s .

To

a c h i e v e

t h e

f o r e g o i n g

a n d

o t h e r o b j e c t s ,

a n d i n

a c c o r d a n c e w i t h t h e p u r p o s e s o f t h e p r e s e nt

i n v e n t i o n ,

a s e m b o d i e d and b r o a d l y d e s c r i b e d

h e r e i n ,

a

m e t h o d

o f

producing

a t l e a s t

o n e super-smooth s u r f a c e o n an a r t i

c l e

m a d e

o f

t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l

whi ch

c a n b e

p o l y (

m e t h y l

m e t h a c r y l a t e )

o r

a n

a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y

r e n e

polymer

o r e q u i v a l e n t s t h e r e o f c o m p r i s e s : ( a ) im

mersing a t l e a s t a p o r t i o n of t h e a r t i c l e i n t o a

b a t h

c o n

s i s t i n g

e s s e n t i a l l y o f ( l )

a t l e a s t o n e s o l v e n t

f o r t h e

t h e r

m o p l a s t i c

m a t e r i a l ,

( 2 ) a t l e a s t o n e n o n s o l v e n t

f o r

t h e

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l , a n d

( 3 )

o p t i o n a l a c c e s s o r y m a t e

r i a l

w h ic h

i s

s o l u b l e i n t h e b a t h a n d w h ic h o n e

m a y

w i s h t o d e p o s i t

i n t o

t h e

t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l ; a n d ( b )

s l o w l y r e m o v i n g t h e s o l v e n t f r o m t h e b a t h b y

d i l u t i n g

t h e b a t h

w i t h

t h e n o n s o l v e n t a n d t h e o p t i o n a l a c c e s s o r y

m a t e r i a l ( b o t h o f

which

m ak e up t h e d i l u e n t ) , t h e n on

s o l v e n t being a m i x t u r e of water

a n d

a w a t e r - s o l u b l e

p o l y m e r

h a v i n g

a m o l e c u l a r w e i g h t

w i t h i n

t h e r a n g e

f ro m

a b o u t 2000

t o

a b o u t

2 0 , 0 0 0 , t h e s o l v e n t b e i n g s e

l e c t e d

f ro m

t h e

group

c o n s i s t i n g o f k e t o n e s and e s t e r s

which show some

s i g n i ? c a n t m u t u a l s o l u b i l i t y w i t h

w a t e r ,

and t h e r a t e

o f

d i l u t i o n

o f t h e b a t h b e i n g

s u c h

t h a t

i t

r e s u l t s i n e x t r a c t i o n o f

t h e s o l v e n t from t h e

t h e r

moplastic

m a t e r i a l o n a

molecular s c a l e ,

r a t h e r than o n

a massiv e s c a l e .

I n a n e s p e c i a l l y p r e f e r r e d e m b o d i m e n t , t h e thermo

p l a s t i c m a t e r i a l

i s a c r y l i c i . e . ,

p o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y

l a t e ) ) ,

t h e

s o l v e n t i s a c e t o n e ,

and

t h e n o n s o l v e n t i s a

p a r t i c u l a r m i x t u r e o f w a t e r a n d a p o l y e t h y l e n e g l y c o l

h a v i n g a p a r t i c u l a r m o l e c u l a r

w e i g h t .

U s i n g

t h i s c o m b i

n a t i o n ,

e x t r e m e l y smooth rounded o r formed s u r f a c e s

w e r e o b t a i n e d which had

very

few i m p e r f e c t i o n s a n d

n o

v i s i b l e machining marks w h e n v i e w e d a t a ma gn i?

c a t i o n o f up t o l 6 0 0 > < ( u n l i k e t h e s m o o t h e s t p r i o r a r t

rounded o r formed s u r f a c e s o f t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l ,

which were

o b t a i n e d by

dia mo nd

k n i f e

m a c h i n i n g ) .

I t i s b e l i e v e d

t h a t

s u c h s u p e r - s m o o t h r o u n d e d o r

f o r m e d a c r y l i c a n d

a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e

c o

polymer s u r f a c e s have

n e v e r b e f o r e

been o b t a i n e d .

I n t h e

m e t h o d o f

t h e i n v e n t i o n , n o e l e v a t e d tempera

t u r e

n e e d be used

an d t h u s

b u l k deformation o f a r t i c l e s

b e i n g

smoothed

i s n o t

a

p r o b l e m .

An u n e x p e c t e d r e s u l t was o b s e r v e d

up on

u s i n g t h e

m e t h o d

o f t h e i n v e n t i o n .

When CuBrz was

d i s s o l v e d

i n

t h e d i l u e n t ( a s d e s c r i b e d b e l o w i n Example

6 ) ,

t h e

c o l

o r e d

s o l u t i o n

o f

C H B I 2

c h e m i c a l l y

i n f u s e d i n t o

a n

a c r y l i c rod s o a s t o produce a

u n i f o r m l y

d a r k a n n u l u s

s u r r o u n d i n g a n

i n n e r

r e g i o n

which

a p p e a r e d

t o have n o

i n f u s e d

C u B r g .

A s h a r p

b o u n d a r y b e t w e e n

t h e

two

r e g i o n s

w a s o b s e r v e d . The u n i f o r m i t y

a n d

t h e s h a r p

c u t o f f c o u l d n o t h a v e b e e n e x p e c t e d b a s e d up on c l a s s i

c a l c o n c e p t s o f ? u i d

d i f f u s i o n

( a s d e s c r i b e d

f o r

e x a m p l e

1 0

2 0

3 0

3 5

45

5 5

6 0

6 5

4

i n D a n i e l s

a n d

A l b e r t y , P h y s i c a l C h e m i s t r y ,

2 n d

E d i t i o n

( W i l e y a n d

S o n s ,

New Y o r k ,

1 9 6 3 )

p . 3 5 4 ) . T h e r e f o r e ,

i t

i s

b e l i e v e d

t h a t b e s i d e s b e i n g u s e f u l f o r o b t a i n i n g e x

t r e m e l y

s m o o t h s u r f a c e s , t h e

metho d o f

t h e

i n v e n t i o n

can be u s e d t o i m p l a n t s i m p l y ,

e f ? c i e n t l y , a n d

t o a co n

t r o l l e d

d e p t h

a v a r i e t y o f s u b s t a n c e s

i n t o

t h e t h e r m o

p l a s t i c

m a t e r i a l

o f

which

t h e s u r f a c e

i s b e i n g

s m o o t h e d .

The

i n f u s e d

m a t e r i a l c a n n o t

b e

s c r a t c h e d o f f

e a s i l y ,

a s

c o a t i n g s c a n . Some a p p l i c a t i o n s o f t h i s i m p l a n t a t i o n

i n c l u d e t h e f o l l o w i n g .

A

a t a l y s t

can

be d e p o s i t e d

i n t o

t h e s u r f a c e

o f

t h e

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l

a n d

h e l d i n

t h a t p o s i t i o n . This could be very

u s e f u l

i f

a f oam e d

p l a s t i c having

a

very

l a r g e

s u r f a c e

a r e a i s

t h e

c a t a l y s t

s u p p o r t a n d t h e

c a t a l y s t

i s c h e m i c a l l y i n f u s e d b y t h e

me t hod o f t h e i n v e n t i o n

i n t o

t h e s u p p o r t . Another

a p

p l i c a t i o n o f t h e s m o o t h i n g metho d o f t h e i n v e n t i o n i s t o

i n f u s e

a n

i n t e g r a l

p r o t e c t i v e b a r r i e r

i n t o

t h e s m o o t h e d

s u r f a c e

o f

a t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l . A n o t h e r

a p p l i c a t i o n

o f

t h e

meth o d

i s t o p r o d u c e a n a c r y l i c o p t i c a l ? b e r i n t o

which a m a t e r i a l i s i n f u s e d ,

p r o d u c i n g

two

l a y e r s

hav

i n g d i f f e r e n t r e f r a c t i v e

i n d e x e s

and h a v i n g

a

v e r y s h a r p

b o u n d a r y

b e t w e e n t h e

l a y e r s .

A n o t h e r a p p l i c a t i o n o f

t h e

m e t h o d of

t h e

i n v e n t i o n i s t o i n f u s e l e a d i o n s i n t o an

amorphous m a t e r i a l , t h u s p r o d u c i n g a r a d i a t i o n b a r r i e r

on

t h e amorphous

m a t e r i a l . Y e t a n o t h e r

a p p l i c a t i o n o f

t h i s i n v e n t i o n

i s t o

d e c o r a t e t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l s .

Th e m e t h o d

o f

t h e i n v e n t i o n can a l s o b e used t o

i n f u s e v o l a t i l e m a t e r i a l s i n t o t h e s u r f a c e o f

a

t h e r m o

p l a s t i c m a t e r i a l . I t

h a s

b e e n

n o t e d

t h a t w h e n a c r y l i c

was

t h e

t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l and w h e n

water was t h e

i n f u s e d

m a t e r i a l ,

t h e w a t e r

was

r e l e a s e d

v e r y s l o w l y

f r o m t h e

a c r y l i c .

T h i s r e l e a s e s u g g e s t s , t h e r e f o r e , a p p l i

c a t i o n s

o f t h e meth o d o f t h e i n v e n t i o n f o r t i m e d - r e l e a s e

b i o l o g i c a l i m p l a n t s ,

f o r w a s t e c o n t r o l a n d

v a r i o u s i n d u s

t r i a l

p r o c e s s e s w h i c h w o u l d m a k e u s e of such a

r e l e a s e

o f a n

i n f u s e d

v o l a t i l e c o m p o u n d i n

t h e

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l , f o r r o o m d e o d o r a n t s , a n d f o r l o n g - t e r m b a c

t e r i o c i d a l o r pH o n t r o l .

The a p p l i c a t i o n s d e s c r i b e d

above

m a k e

u s e

o f

t h e

m e t h o d of t h e i n v e n t i o n whi ch ( 1 ) can

p r o d u c e

an ex

t r e m e l y

smooth

s u r f a c e ,

( 2 )

c a n a l l o w i m p l a n t a t i o n o f a

secondary s u b s t a n c e i n t o

a

p o l ym e r t o

a

well-de?ned

d e p t h

( t h u s a l l o w i n g a modi?ed

s u r f a c e

l a y e r

t o

b e b u i l t

a r o u n d a

s t r u c t u r a l l y

s o u n d c o r e ) , and ( 3 ) a l l o w s i n f u s

i n g

v o l a t i l e

m a t e r i a l s

i n t o

a t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l ,

f r o m

whi ch t h e v o l a t i l e

m a t e r i a l s w i l l

e s c a p e o v e r

p e r i o d s o f

we e ks

t o

months.

BRIEF

DESCRIPTION

OF

THE DRAWINGS

The

a c c o m p a n y i n g d r a w i n g s , w h i c h a r e i n c o r p o

r a t e d i n and

f o rm a p a r t o f t h e

s p e c i ? c a t i o n , i l l u s t r a t e

e m b o d i m e n t s o f t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n

a n d , t o g e t h e r

w i t h t h e d e s c r i p t i o n ,

s e r v e

t o e x p l a i n t h e p r i n c i p l e s

o f

t h e i n v e n t i o n . I n t h e d r a w i n g s a r e

shown

s c a n n i n g e l e c

t r o n

m i c r o g r a p h s ( S E M s ) w h i c h

i l l u s t r a t e

i m p r o v e

m e n t s

i n s u r f a c e

q u a l i t y

which

r e s u l t

from

u s i n g

t h e

m e t h o d o f

t h e

i n v e n t i o n .

I n FIG.

1 ,

t h e

s u r f a c e o f a n

u n t r e a t e d

c o m m e r c i a l l y

a v a i l a b l e

p o l y ( m e t h y l m e t h a c r y l a t e ) r o d i s s h o w n a t

a

m a g n i ? c a t i o n o f 3 0 0 > < .

I n FIG. 2 i s

s h o w n

t h e s u r f a c e o f t h e

s a m e

t y p e o f

m a t e r i a l t h a t

was

s h o w n

i n

FIG.

1 a f t e r

i t

had

b e e n

s u b j e c t e d

t o diamond k n i f e m a c h i n i n g , t h i s s u r f a c e r e p

r e s e n t i n g

t h e b e s t k n o w n

p r i o r

a r t

s u r f a c e

q u a l i t y

on

a

r o u n d e d o r f o r m e d

a r t i c l e m a d e

o f t h e r m o p l a s t i c

m a t e

r i a l

a t a

m a g n i ? c a t i o n

o f

l 6 0 0 > < .

The

c h a n n e l s s h o w n

n

t h e SEM r e t h e m a c h i n i n g m a r k s .

The

l e n g t h

o f

t h e

l o n g l i n e r e p r e s e n t s a d i s t a n c e o f a b o u t l0 u m .

8/9/2019 Us 4376751 Patent

6/9

4 , 3 7 6 , 7 5 1

5

I n FIG. 3 i s show n a s u r f a c e o f p o l y ( m e t h y l methac

r y l a t e ) o b t a i n e d

b y u s i n g

a c e t o n e a s t h e

s o l v e n t

a n d

o n l y w a t e r a s t h e

n o n s o l v e n t ,

a t a m a g n i ? c a t i o n o f

300x. The s u r f a c e a p p e a r s t o b e u n d u l a t i n g w i t h n u

merous

p i t s .

I n FIG. 4 ,

a t a

magni?cation

o f l 6 0 0 > < i s

s h o w n

a

r o u n d e d

p o l y ( m e t h y l m e t h a c r y l a t e )

s u r f a c e

w h i c h

w a s

o b t a i n e d

b y t h e

m e t h o d

o f

t h e

i n v e n t i o n ,

a s d e s c r i b e d

b e l o w .

No

m a c h i n i n g

m a r k s a r e

p r e s e n t ,

a n d

s i g n i ?

c a n t l y

f e w e r

a n d

s m a l l e r s u r f a c e i m p e r f e c t i o n s e x i s t

t h a n

i n

FIG.

2 .

H e r e , t h e

s o l v e n t

was a c e t o n e a n d t h e

n o n s o l v e n t was

a

m i x t u r e

( d e s c r i b e d

b e l o w ) o f w a t e r

a n d

p o l y e t h y l e n e

g l y c o l .

I n

FIG.

5 i s

s h o w n

a n o t h e r s u r f a c e a t l 6 0 0 > < o f

p o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e )

o b t a i n e d b y u s i n g

t h e

m e t hod o f t h e i n v e n t i o n . H e r e , t h e

s o l v e n t

was a c e t o n e

and t h e

n o n s o l v e n t

was a m i x t u r e ( d e s c r i b e d below) o f

p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e ,

w a t e r ,

a n d i s o p r o p y l

a l c o h o l .

T h i s

s u r f a c e

h a s

v e r y

few i m p e r f e c t i o n s

a n d

h a s a

s p o n g y - l i k e a p p e a r a n c e .

I n

FIG.

6 ,

u s i n g t h e

s a m e

m a t e r i a l s

a s i n

FIG.

5

b u t

i n

a d i f f e r e n t

r a t i o

( a s d e s c r i b e d b e l o w ) , an even m o r e

n e a r l y

u n i f o r m s u r f a c e was o b t a i n e d .

DESCRIPTION OF THE PREFERRED

EMBODIMENTS

I n

t h e

p r a c t i c e o f

t h e m e t h o d

o f

t h e i n v e n t i o n , t h e

u n i f o r m i t y o f t h e

s u r f a c e

o f

a

t h e r m o p l a s t i c

m a t e r i a l

i s

g r e a t l y i m p r o v e d

b y

p l a c i n g t h e

m a t e r i a l

i n t o a b a t h ,

t h r o u g h

w h i c h a

m i x t u r e

( w h i c h

v a r i e s w i t h

t i m e )

o f

m a t e r i a l s

i s

c i r c u l a t e d o v e r

a n

e x t e n d e d p e r i o d

o f

t i m e .

The

t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l s h o u l d

b e

a m a t e r i a l w h i c h

i s

c a p a b l e

o f b e i n g s o f t e n e d a n d b e i n g p e n e t r a t e d

b y

c o m p o n e n t s

o f

t h e b a t h

w i t h o u t

b e i n g d i s s o l v e d

i n

t h e

b a t h .

The b a t h c o n s i s t s e s s e n t i a l l y o f a t l e a s t one

s o l v e n t

a n d a t l e a s t o n e nonsolvent

f o r t h e

t h e r m o p l a s t i c m a t e

r i a l , t o g e t h e r

w i t h

o p t i o n a l a c c e s s o r y m a t e r i a l w h i c h

i s

s o l u b l e

i n

t h e b a t h a n d

which

o n e m ay w i s h t o d e p o s i t

i n t o t h e amorphous m a t e r i a l .

I t

i s

b e l i e v e d

t h a t

t h e u s e

o f t h e n o n s o l v e n t i s

c r i t i c a l

t o

a c h i e v i n g

t h e

s u p e r

s m o o t h

s u r f a c e s ;

a n d t h i s i s d e m o n s t r a t e d b e l o w i n

E x a m p l e s

1 a n d 3 .

The

s o l v e n t

s h o u l d

be a t l e a s t one m a t e r i a l

s e l e c t e d

from t h e group c o n s i s t i n g o f k e t o n e s and

e s t e r s

which

show so me s i g n i ? c a n t m u t u a l

s o l u b i l i t y

w i t h w a t e r , t h a t

g r o u p i n c l u d i n g

a c e t o n e , m e t h y l e t h y l k e t o n e , d i e

t h y l k e t o n e , e t h y l

a c e t a t e ,

m e t h y l

a c e t a t e ,

i s o p r o p y l

a c e t a t e , a n d m e t h y l p r o p i o n a t e .

The

r e q u i r e m e n t s

o f

t h e

i n i t i a l

s o l v e n t a n d

n o n s o l

v e n t

s y s t e m a r e ( l ) t h e

s o l v e n t ( s ) a n d

t h e n o n s o l v e n t ( s )

s h o u l d

b e ( o r

s h o u l d

b e c a p a b l e

o f b e i n g

m a d e ) c o m p a t

i b l e

with one

a n o t h e r

( i . e . , s o t h a t

t h e y

form a ho m og e

n e o u s s o l u t i o n ) a n d ( 2 )

t h e

s y s t e m s h o u l d b e c a p a b l e o f

s o f t e n i n g a n d

s w e l l i n g ,

b u t

n o t

d i s s o l v i n g t h e p o l y m e r .

I f

a sm o o t h s u r f a c e

i s t o

b e o b t a i n e d ,

t h e

n a t u r e o f t h e

n o n s o l v e n t c o m p o n e n t must

be

s u c h t h a t i t d o e s

n o t

s e p a r a t e

o u t i n t o

s i g n i ? c a n t a g g l o m e r a t i o n s , b u b b l e s ,

o r

t h e

l i k e ,

e i t h e r

w i t h i n t h e p o l y m e r m a t r i x o r

a t

t h e

s u r f a c e o f t h e p o l y m e r ,

a s

t h e t r e a t m e n t p r o c e e d s . The

tendency

f o r t h i s s e p a r a t i o n t o

occur a p p e a r s

t o be a

f u n c t i o n

o f

t h e m o b i l i t y

o f

t h e

n o n s o l v e n t

a n d

i t s

i n h e r

e n t c o m p a t i b i l i t y w i t h t h e

p o l y m e r m a t e r i a l .

Examples

o f s u i t a b l e

s y s t e m s

i n c l u d e b u t

a r e n o t

l i m

i t e d

t o

t h e

f o l l o w i n g . P o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e ) i . e . ,

a c r y l i c ) can be very

e f f e c t i v e l y

s m o o t h e d even a t

a

m i c r o s c o p i c

l e v e l

( a s

shown

i n

F I G . 4 a n d

d e s c r i b e d i n

E x a m p l e

5 ) b y p l a c i n g t h e

a c r y l i c

i n t o a

b a t h h a v i n g

1 5

2 0

2 5

3 0

3 5

4 0

45

6 5

6

a c e t o n e a s

t h e

s o l v e n t

m a t e r i a l

and h a v i n g

a

m i x t u r e ( a s

t h e

n o n s o l v e n t c o m p o n e n t , which s u s e d a s

t h e

d i l u e n t )

o f

p o l y e t h y l e n e g l y c o l

i . e . , PEG)

a n d

w a t e r . A l t e r n a

t i v e l y , a n o t h e r

s u i t a b l e s y s t e m f o r i m p r o v i n g t h e u n i f o r

mity of a

s u r f a c e

of

a c r y l i c i s t o u s e

acetone a s t h e

s o l v e n t

but t o u s e a s

t h e

d i l u e n t a mixture of w a t e r ,

p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e ,

a n d

a

s m a l l

amount

o f

i s o p r o p y l

a l c o h o l ( w h i c h i m p r o v e s t h e

c o m p a t i b i l i t y

o f w a t e r a n d

a c r y l i c ) . I n t h i s

s y s t e m ,

t h e r e s u l t i n g

a c r y l i c

s u r f a c e h a s

a s p o n g y - l i k e a p p e a r a n c e a n d i s v e r y smooth

and u n i

f o r m . ( S e e F I G S . 5

a n d 6 a n d E x a m p l e 7 ) .

F o r o t h e r t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l s , t h e s t a r t i n g s o l u

t i o n must c o n s i s t o f a

b a t h

c o n s i s t i n g o f a

s o l v e n t

( e . g . ,

a c e t o n e f o r p o l y s t y r e n e a n d

p o l y c a r b o n a t e ;

c y c l o h e x

a n e f o r

p o l y m e t h y l p e n t e n e )

and

a n o n s o l v e n t .

The

n o n

s o l v e n t

can

c o n s i s t o f s e v e r a l

c o m p o n e n t s

b u t a s a

w h o l e i t m u s t b e c o m p a t i b l e e n o u g h w i t h

t h e p o l y m e r

t h a t i t

does n o t

s e p a r a t e

o r agglomerate

i n t o

o c c l u s i o n s

g r e a t e r

t h a n

m i c r o n s i z e d

d i m e n s i o n s

a s

t h e

r e a c t i o n

p r o c e e d s . The

n o n s o l v e n t s h o u l d t h u s

h a v e p o l a r i t y

c h a r a c t e r

som e what

s i m i l a r t o

t h e

polymer

i t

i s u s e d

w i t h . A o l y m e r w i t h n o s t r o n g l y p o l a r s i t e s w o u l d

r e q u i r e a

n o n s o l v e n t

c o m p o n e n t w h i c h a l s o i s g e n e r a l l y

n o n p o l a r i n

n a t u r e .

The s o l v e n t

f o r

t h e p o l y m e r

m u s t ,

o f

c o u r s e ,

by n a t u r e o f t h e s o l u t i o n p r o c e s s , h a v e p o l a r

i t y c h a r a c t e r i s t i c s s i m i l a r

t o

t h e p o l y m e r . F o r e x a m p l e ,

f o r a polymer s u c h

a s

p o l y ( m e t h y l m e t h a c r y l a t e ) a c o m

b i n a t i o n o f

water

and PEG

s a

s u i t a b l e n o n s o l v e n t

c o m p o n e n t ; h o w e v e r ,

a p o l y m e r

l i k e p o l y m e t h y l p e n

t e n e w h i c h

d o e s n o t

h a v e h i g h l y p o l a r s i t e s may r e q u i r e

a n o n s o l v e n t

c o m p o n e n t

c o n s i s t i n g o f

a n o r g a n i c l i q u i d

such a s a c e t o n e

i n

combi nat i on

with

a

f a t t y

a c i d e s t e r o r

wax such as beeswax. -

A d d i t i v e s

c a n b e

a d d e d

t o

t h e

s t a r t i n g

s o l u t i o n

o f

s o l v e n t a n d n o n s o l v e n t b a t h ,

p r o v i d e d

t h a t t h e a d

d i t i v e ( s )

d i s s o l v e ( s ) i n t h e

s t a r t i n g s o l u t i o n . S e e Exam

p l e 6 b e l o w . E x a m p l e s o f

s u i t a b l e a d d i t i v e s

which m u s t

b e

r e a s o n a b l y

s o l u b l e i n

b o t h

t h e

s t a r t i n g

s o l u t i o n a n d

e n d s o l u t i o n a r e m e t a l s a l t s ( e . g . , C U B I 2 , C u C l z ,

P b ( N O 3 ) 2 ; c a t a l y s t s e . g . , P d C l g , A l C l 3 , a n d F e C l ; ) ;

v o l a t i l e m a t e r i a l s ( e . g . ,

c a l c i u m h y p o c h l o r i t e ,

i o d i n e ,

a n d e s s e n t i a l o i l s ( e . g . , o i l o f W i n t e r g r e e n ,

a n i s e ,

a n d

p e p p e r m i n t ) ) ;

a n d

o r g a n i c m a t e r i a l s ( e . g . , n e u t r a l

r e d ,

p h e n o l

r e d ,

a n d n i c k e l a c e t o a c e t a t e ) .

The t o t a l

volume

o f s t a r t i n g s o l u t i o n i s i m p o r t a n t

o n l y i n t h a t i t s h o u l d b e s u f ? c i e n t t o i m m e r s e t h e p o r

t i o n o f t h e t h e r m o p l a s t i c m a t e r i a l w h i c h i s t o b e

s m o o t h e d

b y

t h e

m e t h o d

o f

t h e

i n v e n t i o n .

H o w e v e r ,

t h e

r a t e o f

d i l u t i o n o f t h e

s o l v e n t ( d e s c r i b e d

b e l o w ) i s

i m p o r t a n t

a n d

i s r e l a t e d

t o

t h e

t o t a l

b a t h v o l u m e .

For

e x a m p l e ,

i f

t h e t o t a l v o l u m e

s

r e d u c e d , t h e a b s o l u t e r a t

o f

dilution

m u s t

b e

r e d u c e d .

-

The s t a r t i n g r a t i o ( b y v o l u m e ) o f s o l v e n t

t o

d i l u e n t

s h o u l d be g e n e r a l l y s e l e c t e d s o

t h a t a t t a c k

o n t h e a m o r

p h o u s m a t e r i a l r e s u l t s , t h e a t t a c k

b e i n g

s u f ? c i e n t t o

s o f t e n b u t

n o t

d i s s o l v e t h e amorphous

m a t e r i a l . W h e n

t h e

a m o r p h o u s m a t e r i a l

i s

a c r y l i c ,

whe n t h e s o l v e n t i s

a c e t o n e , and w h e n t h e

n o n s o l v e n t

i s a

m i x t u r e o f

water

a n d p o l y e t h y l e n e g l y c o l ( P E G ) , t h e r a t i o o f s o l v e n t

: d i l u e n t ( b y

v o l u m e ) w i l l g e n e r a l l y b e

w i t h i n t h e

r a n g e

f r o m

a b o u t 4 0 : 6 0

t o

a b o u t

8 0 : 2 0 and

m o r e

p r e f e r a b l y

w i l l b e w i t h i n t h e r a n g e from a b o u t 6 0 : 4 0 t o a b o u t

8 0 : 2 0 . T h i s same

g e n e r a l r a n g e

i s

e x p e c t e d t o b e e f f e c

t i v e whe n t h e p l a s t i c

t r e a t e d

i s

a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e

s t y r e n e .

( S e e

E x a m p l e 8 ,

b e l o w . ) The

PEG h o u l d h a v e

a m o l e c u l a r w e i g h t w i t h i n

t h e

r a n g e from a b o u t 2 0 0 0 t o

a b o u t

1 5 , 0 0 0 f o r b e s t

s m o o t h i n g .

A

mo re

p r e f e r r e d

r a n g e i s a b o u t

3 0 0 0 t o

a b o u t

6 0 0 0

b e c a u s e

low molecu

8/9/2019 Us 4376751 Patent

7/9

4 , 3 7 6 , 7 5 1

7

l a r w e i g h t

v a r i e t i e s

t e n d t o form m i c r o s c o p i c

b l o t c h e s

on t h e t r e a t e d

s u r f a c e

a n d

h i g h m o l e c u l a r

w e i g h t

v a r i e t

i e s l e a d t o

m o r e

r a p i d i n c r e a s e s

i n v i s c o s i t y

of t h e n o n

s o l v e n t ( a n d t h u s a

l o w e r m a x i m u m pumpable c o n c e n

t r a t i o n o f t h e

PEG).

B e s t

r e s u l t s

we r e o b t a i n e d f o r

PEG-4000 ( h a v i n g a n a p p r o x i m a t e

m o l e c u l a r

w e i g h t o f

4 0 0 0 ) .

A d d i t i o n a l l y , s u r f a c e

s m o o t h i n g

a p p e a r s

t o

i m

p r o v e a s

t h e a m o u n t

of

PEG

e l a t i v e

t o t h e a m o u n t

of

water i s i n c r e a s e d .

Th e

a m o u n t of PEG whi ch can be

i n c o r p o r a t e d i n

t h e

n o n s o l v e n t i s l i m i t e d

by t h e v i s c o s

i t y o f

t h e

m i x t u r e b e c a u s e

e v e n t u a l l y a

p o i n t i s reached

a t

whi ch

t h e s o l u t i o n

i s

t o o t h i c k t o

p um p . T h e r e f o r e ,

t h e w e i g h t

r a t i o o f waterzPEG i n

t h e

m i x t u r e o f

w a t e r

and

PEG

h o u l d

b e w i t h i n t h e r a n g e from a b o u t 7 5 : 2 5

t o a b o u t 4 0 : 6 0

( b y w e i g h t )

o r t h e m o l e c u l a r

w e i g h t

r a n g e

d e s c r i b e d

above and o f t e n w i l l b e

a b o u t

5 0 : 5 0

( b y

w e i g h t )

f o r t h e p r e f e r r e d

P E G - 4 0 0 0 .

W h e n

t h e amorphous m a t e r i a l i s

a c r y l i c , w h e n

t h e

s o l v e n t

i s

a c e t o n e ,

and w h e n t h e

d i l u e n t i s a

m i x t u r e o f

w a t e r ,

p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e , and

a

s m a l l

a m o u n t o f

i s o p r o p y l a l c o h o l

( l e s s

t h a n a b o u t

2 3 ) ,

t h e

s t a r t i n g

volume

r a t i o o f s o l v e n t z d i l u e n t w i l l g e n e r a l l y b e

w i t h i n

t h e r a n g e fr om a b o u t 2 5 : 7 5 t o a b o u t 6 5 : 3 5 ; and w h e n t h e

w e i g h t r a t i o

o f p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e : w a t e r i s

a b o u t

5 0 : 5 0 ,

t h e o ptimum

s t a r t i n g

volume

r a t i o

o f a c e t o n e :

d i l u e n t h a s been found t o be a b o u t 5 0 : 5 0 .

The ? n a l c o n c e n t r a t i o n o f s o l v e n t z d i l u e n t a t t h e

e n d

o f t h e

s m o o t h i n g

p r o c e s s

s h o u l d

b e e s s e n t i a l l y p u r e

n o n s o l v e n t .

The

l e n g t h o f t i m e d u r i n g

w h i c h

t h e a r t i c l e r e m a i n s

i n

t h e

s t a r t i n g

b a t h ( b e f o r e a n y a d d i t i o n a l d i l u e n t i s

a d d e d ) s h o u l d g e n e r a l l y b e a s s h o r t

a s p o s s i b l e .

G e n e r

a l l y ,

i t

i s d e s i r a b l e t o have t h e m e t h o d

o f

t h e

i n v e n t i o n

p r o d u c e

s u p e r - s m o o t h

s u r f a c e s

i n

a

m i n i m u m amount

o f

t i m e ;

a n d ,

t h e r e f o r e ,

t h e

s t a r t i n g r a t i o

o f

s o l v e n t z d i l u e n t

and

t h e

r a t e o f d i l u t i o n

w i l l

b o t h b e

chosen t o

b e

r e l a

t i v e l y

l a r g e

a n d

t h e d i l u t i o n

w i l l

be

s t a r t e d a s

soon

a s

p o s s i b l e a f t e r

i n s e r t i o n

o f t h e a r t i c l e

i n t o

t h e b a t h .

Th e r a t e

o f d i l u t i o n w i l l be l i m i t e d

t o

t h a t w h ic h w i l l

r e s u l t i n

e x t r a c t i o n

o f

t h e s o l v e n t f r o m t h e p o l y m e r

mat r i x o n a m o l ec ula r

s c a l e

rather t han o n a m a ss ive

s c a l e .

The t e m p e r a t u r e o f

t h e

b a t h can be

e l e v a t e d

i f d e s i r e d

but

f o r

convenience can

be maintained

a t r o o m t e m p e r

a t u r e .

The

? o w

r a t e

t h r o u g h t h e b a t h

m u s t

b e

s l o w enough

t o p r e v e n t

s h e a r i n g o f

t h e s u r f ac e

b e i n g

s m o o t h e d .

The

l e n g t h

o f

t i m e d u r i n g

which

d i l u e n t i s

added

t o

t h e

b a t h i . e . ,

a p p r o x i m a t e l y t h e

t o t a l t i m e

o f

t h e o b j e c t

i n

t h e b a t h )

i s i m p o r t a n t

t o t h e

d e g r e e o f

p e n e t r a t i o n

o f

a d d i t i v e s i n t o

t h e

amor p hous

m a t e r i a l and m a y

be

i m

p o r t a n t t o s m o o t h i n g . I t s h o u l d

g e n e r a l l y

b e l e s s t h a n 2 4

h o u r s ( f o r c o n v e n i e n c e ) a n d

p r e f e r a b l y

w i l l b e 1 6 - 2 0

h o u r s .

I f s m a l l r o u n d e d

or

f o r m e d o b j e c t s a r e t o b e

s m o o t h e d ,

t h e b a t h

c a n b e i n t h e

s h a p e o f

a n

u p r i g h t

f u n n e l w i t h t h e

f l u i d i n l e t

a t t h e bo t t o m

o f

t h e f u n n e l

and ? u i d o u t l e t ( s ) n e a r t h e t o p .

T h i s

would a l l o w t h e

o b j e c t s

t o

r e m a i n

s u s p e n d e d

i n

t h e b a t h i n s p i t e o f

c h a n g e s i n ? u i d d e n s i t y .

EXAMPLES

The

f o l l o w i n g e x a m p l e s i l l u s t r a t i n g v a r i o u s e m b o d i

m e n t s

of

t h e i n v e n t i o n

w e r e

c a r r i e d o u t . I n

examples

1 - 7 ,

t h e s t a r t i n g

m a t e r i a l s w e r e c y l i n d r i c a l a c r y l i c

( p o l y ( m e t h y l m e t h a c r y l a t e ) )

r o d s .

I n F I G . 1

i s

shown

t h e u n t r e a t e d

s u r f a c e o f

one o f

t h e s e

c o m m e r c i a l l y

a v a i l a b l e

a c r y l i c r o d s . I n e x a m p l e 8 ,

a

c y l i n d r i c a l r o d

8

ma d e

o f a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e p o l y m e r o b

t a i n e d b y i n j e c t i o n

m o l d i n g

a n d s u b s e q u e n t m a c h i n i n g

o f

r e s i n

f r o m

B o r g - W a r n e r

C o r p o r a t i o n a n d h a v i n g

t h e

t r a d e n a m e

Cycolac

w a s

u s e d .

I n Exam p le 9 , a square

20

2 5

3 5

4 0

4 5

5 5

6 0

s h a p e d a c r y l i c

r o d was

u s e d .

EXAMPLE

(CONTROL)

An c r y l i c rod w as

i m m e r se d

i n pure a c e t o n e f o r 5

m i n u t e s ,

t h e n r e m o v e d ,

a n d

a l l o w e d t o d r y . Immedi

a t e l y a f t e r remove] f r o m t h e a c e t o n e ,

t h e

s u r f a c e

of t h e

rod appeared

t o

be smooth. Howe v e r, t h e s u r f a c e be

c a m e

m i c r o s c o p i c a l l y u n d u l a t i n g a s t h e

a c e t o n e evapo

r a t e d . M i c r o s c o p i c

e x a m i n a t i o n

a t

a b o u t 2 0 4 0 > < sh o w ed a s m o o t h ,

e s s e n t i a l l y

d e f e c t - f r e e s u r

f a c e .

SEMs

( o n e o f

which i s

shown

i n FIG.

4 )

a t

1 6 0 0 > < , l i k e w i s e ,

sh o w ed

a

smooth

s u r f a c e w i t h a c o m

p l e t e

a b s e n c e o f t h e u n d u l a t i o n s

a n d

p i t s

f o u n d f o r

t h e

s a m p l e o f

Example . The

a r e a o f t h e

l a r g e s t

d e f e c t

was

a b o u t

4

( u m ) 2 a n d

t h e

t o t a l

nu mber

o f

a l l

o t h e r

d e f e c t s

( n o n e

o f

which h a d

a n a r e a g r e a t e r t h a n

1

( u m ) 2 ) i n

F I G . 4

i s

l e s s t h a n

a b o u t

5 0 p e r

3 0 0 0

( p m ) ? I n F I G .

2 ,

o n t h e o t h e r h a n d , t h e a r e a o f t h e

l a r g e s t d e f e c t

was

a b o u t

1 6

( u m ) 2 a n d t h e

t o t a l

number o f d e f e c t s ( n o t

e v e n

i n c l u d i n g m a c h i n e m a r k s ) was g r e a t e r t h a n 7 0 p e r

3 0 0 0

(pm)?

I t

i s

b e l i e v e d t h a t

a t

l e a s t

som e o f

t h e d e

f e c t s

i n FIG.

4 a r e

p r o b a b l y

due t o

c o n t a m i n a t i o n

from

t h e a t m o s p h e r e b e c a u s e t h e t r e a t e d s a m p l e was

l e f t

u n p r o t e c t e d

f o r

s e v e r a l m o n t h s . A d d i t i o n a l l y , t h e s u r

f a c e

h a d n o b l o t c h e s . The

s u r f a c e

show n n FIG. 4 s

t h e

s m o o t h e s t

s u r f a c e which h a s

been

o b t a i n e d

w i t h t h e

b a t h

s y s t e m m a d e o f

a c e t o n e , PEG, a n d

w a t e r .

I n a

s e r i e s

o f

f u r t h e r

r u n s ,

v a r i o u s o t h e r

g r a d e s o f

PEG w e r e us ed i n

conjunction wi th wat e r

a s d i l u e n t

m a t e r i a l s .

When

h e d i l u e n t w as c o mp o s e d

o f 9 0

w/ o

w a t e r a n d 1 0 w/o P E G - 1 0 0 0 , t h e u n d u l a t o r y s u r f a c e

f e a t u r e s

were

som e what

r e d u c e d from

t h o s e show n i n

FIG.

3 .

At 5 0 w/ o w a t e r

a n d

5 0 w/ o PEG-1000, t h e

u n d u l a t i o n s

e s s e n t i a l l y

d i s a p p e a r e d b u t b l o t c h y r e g i o n s

w e r e s c a t t e r e d

a c r o s s t h e s u r f a c e

o f

t h e

r o d .

Using a

d i l u e n t o f 5 0 w/o

w a t e r

a n d 5 0 w/o

P E G - 1 5 4 0 ,

t h e

s u r f a c e b l o t c h e s w e r e n o t i c e a b l y s m a l l e r b u t

s t i l l n u

m e r o u s . E x p e r i m e n t s c o n d u c t e d u s i n g

low

m o l e c u l a r

w e i g h t

( 6 0 0 )

PEG

a n d v e r y h i g h m o l e c u l a r w e i g h t

( 2 0 , 0 0 0 ) PEG d d i t i v e s g a v e t o t a l l y u n s a t i s f a c t o r y r e

s u l t s . At b o t h

o f

t h e s e

e x t r e m e s , t h e

m od i?e d

s u r f a c e s

had

w r i n k l e s

w h ic h w e r e

a p p a r e n t

t o

t h e

unaided

e y e .

EXAMPLE

(INVENTION)

The

e x p e r i m e n t

o f

Example 5

was

r e p e a t e d

o n c e

a g a i n , b u t n o w u s i n g

a c o m b i n a t i o n o f

t h r e e

p a r t s

b y

w e i g h t o f w a t e r , t h r e e p a r t s b y w e i g h t o f P E G - 4 0 0 0 ,

a n d

two p a r t s

b y w e i g h t

o f

CuBr2 n

p l a c e o f

t h e w a t e r

u s e d

i n Example 4 . I n t h i s c a s e , SEM

p h o t o g r a p h s

sh o w ed t h e s u r f a c e o f t h e

r o d t o have

g e n e r a l l y a

s m o o t h n e s s ( a s r e g a r d s m ax im um

d e f e c t s i z e ) a s g o o d a s

t h a t o f

Example 5

a b o v e

( a l t h o u g h m o r e

d e f e c t s were

h e r e

p r e s e n t

t h a n i n E x a m p l e 5 ) , b u t s e v e r a l o t h e r i n t e r

e s t i n g o b s e r v a t i o n s were a l s o m a d e .

A s e c t i o n

t a k e n

f r o m t h e

r o d

r e v e a l e d t h a t t h e d i l u e n t , w h i c h i n t h i s

e x a m p l e was

c o l o r e d

a d e e p g r e e n , h a d p e n e t r a t e d

a b o u t

1 3 0 0

um

n t o t h e

c o r e o f

t h e r o d ( a b o u t 7 2

o f

t h e d i s t a n c e t o

i t s

c e n t e r ) , a n d

t h a t

t h e

l i m i t

o f

p e n e t r a

t i o n was

m a r k e d ,

n o t by

a g r a d u a l

d i m i n u t i o n

o f

t h e

i n t e n s i t y o f

t h e

c o l o r e d s p e c i e s , b u t r a t h e r b y

a s h a r p

i n t e r f a c e w h i c h c l e a r l y s e p a r a t e d t h e i n f u s e d

s e c t o r

f r o m

t h e u n a f f e c t e d

c o r e o f

t h e m a t e r i a l .

The i n t e r f a c e

1 5

20

2 5

3 5

4 5

5 0

6 5

1 0

a p p e a r e d t o b e s h a r p

even

w h e n viewed a t a

magni?ca

t i o n

o f l 4 0 > < .

Weight measurements we r e

m a d e t o

d e t e r m i n e t h e

amount o f

m a t e r i a l i n f u s e d i n t o t h e r o d s o f e x a m p l e s

4 ,

5 , a n d 6 ,

d e s c r i b e d

a b o v e . The f o l l o w i n g

r e s u l t s were

o b t a i n e d :

TABLE

Rod f r o m Time

a f t e r R e m o v a l

W e i g h t / W e i g h t

E x a m p l e

f r o m T r e a t m e n t B a t h

( h r . ) P r i o r

t o T r e a t m e n t

4

0 . 3

1 . 0 5 9

1 . 5 1 . 0 4 4

2 6 1 . 0 3 3

1 0 8 0 1 . 0 2 3

5

0 . 3

1 . 1 0 1

1 . 3 1 . 0 9 6

1 9 1 . 0 8 2

1 0 8 0

1 . 0 5 2

6 0 . 5 1 . 1 4 3

2 . 3 1 . 1 3 3

EXAMPLE

I n

t h i s e x a m p l e , t h e same

b a s i c

p r o c e d u r e a s d e

s c r i b e d above

i n Example

4

was

u s e d .

However, h e r e

p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e ( m o l e c u l a r

w e i g h t

1 0 , 0 0 0 ) i n

w a t e r

was

u s e d a s

t h e

d i l u e n t . However, w h e n t h e s e

t w o

m a t e r i a l s

w ere m i x e d , a ?ocky p r e c i p i t a t e a p

p e a r e d .

T h i s was e l i m i n a t e d by a d d i n g d r o p - w i s e a

s m a l l a m o u n t ( l e s s t h a n w / o )

o f i s o p r o p y l

a l c o h o l .

I n

e x a m p l e

7 a , t h e

r e s u l t s

o f

w h i c h

a r e shown n

F I G .

5 ,

t h e

s t a r t i n g c o m p o s i t i o n o f

t h e b a t h

was

6 0 v / o a c e

t o n e and 40 v/o d i l u e n t . The d i l u e n t was m a d e up o f 40

w/o

p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e - 1 0 , 0 0 0 , 6 0

w/o

w a t e r

a n d

l e s s

t h a n

w/o

i s o p r o p y l a l c o h o l . As c a n b e

s e e n

i n

FIG. 5 ,

t h e r e s u l t i n g s u r f a c e

i s

v e r y u n i f o r m

a n d

sm o o t h and

h a s

v e r y few i m p e r f e c t i o n s , even w h e n

v i e w e d a t

a

m a gni? ca tio n o f

l 6 0 0 > < .

I n e x a m p l e

7 b ,

t h e r e s u l t s o f w h i c h a r e

shown

n F I G .

6 , t h e

s t a r t i n g

c o m p o s i t i o n o f t h e b a t h was 5 0

v / o

a c e

t o n e and 5 0 v/o d i l u e n t .

The

d i l u e n t was 5 0

w/ o

p o l y v i

n y l p y r r o l i d o n e - 1 0 , 0 0 0 , 5 0 w/o w a t e r a n d l e s s t h a n i t

w/o i s o p r o p y l a l c o h o l .

The

t r e a t e d s u r f a c e

i s

e v e n

mor e

n e a r l y

u n i f o r m t h a n t h a t o f Example 7 a .

EXAMPLE

I n t h i s e x a m p l e , i n s t e a d o f

a n

a c r y l i c p o l y m e r r o d , a n

a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e r o d

was i n s e r t e d

i n t o a

b a t h o f

which

t h e

s t a r t i n g

c o m p o s i t i o n

w a s . 7 5 v / o

a c e t o n e and

2 5 v/o

d i l u e n t , w h ere

t h e d i l u e n t was 5 0

w/o PEG-4000 a n d 5 0 w/o

w a t e r . I n

t h i s

e x a m p l e ,

h o w e v e r , t h e r a t e

o f

a d d i t i o n

o f

t h e d i l u e n t

and

t h e

i n i t i a l

v olum e

w e r e v a r i e d from t h o s e

d e s c r i b e d a b o v e .

H e r e ,

t h e r a t e

o f a d d i t i o n o f

d i l u e n t

was . 1 m l / m i n .

a n d

t h e i n i t i a l volume

was

2 5 m l .

However,

a l l o t h e r c o n d i

t i o n s were a s d e s c r i b e d above

i n Example

. The

r e s u l t

. i n g

s u r f a c e was v e r y a m o r p h o u s

i . e . ,

g l a s s - l i k e

a n d

showing

no

s t r u c t u r e ) w i t h a

few

? e c k s s c a t t e r e d

t h r o u g h o u t t h e

m a t e r i a l .

The

s u r f a c e

l o o k e d s m o o t h

e x c e p t f o r t h e ? e c k s . U n d e r a n o p t i c a l m i c r o s c o p e t h e

s u r f a c e

l o o k e d smooth a t a m a g n i ? c a t i o n

o f 140x.

A l l

machine marks had b e e n

o b l i t e r a t e d ,

a s viewed

a t t h i s

m a g n i f i c a t i o n ,

a n d

t h e n u m b e r o f s u r f a c e i m p e r f e c t i o n s

was

g r e a t l y

r e d u c e d

by

t h e p r o c e s s . SEMs

h a v e

b e e n

o b t a i n e d f o r t h i s s y s t e m . The

SEM o f

t h e

u n t r e a t e d

s u r f a c e s h o w e d l a r g e

a n d

r e g u l a r f u r r o w - l i k e

m a c h i n

i n g

m a r k s a t 1 0 0 0 X , w h e r e a s t h e

t r e a t e d

s a m p l e a p

p e a r e d

s m o o t h e x c e p t f o r a f e w ( a b o u t

1 0 p e r

9 9 0 0 u m z )

p l a t e - l i k e , r a i s e d a r e a s

s c a t t e r e d

a c r o s s t h e s u r f a c e .

The

8/9/2019 Us 4376751 Patent

9/9

4 , 3 7 6 , 7 5 1

1 1

l a r g e s t o f t h e s e

p l a t e s

had a n a r e a

o f

a p p r o x i m a t e l y 6 5

( u m ) 2

a n d

m o s t

o f t h e o t h e r s

w e r e

e s s t h a n i o f

t h a t

s i z e .

EXAMPLE

The same

b a s i c

p r o c e d u r e u s e d i n

Examp le

6

was

h e r e

u s e d ,

e x c e p t

t h a t t h e

r o d

was

s q u a r e - s h a p e d ,

r a t h e r

t h a n c y l i n d r i c a l ,

CuCl2 wa s

h e r e

u s e d ,

a n d t h e

s t a r t i n g

s o l u t i o n was 6 0 v/o a c e t o n e and 4 0 v/o

d i l u e n t

( ma d e

u p o f 3 p a r t s b y

w e i g h t o f

w a t e r , 3 p a r t s b y

w e i g h t o f

PEG-4000 a n d 2 p a r t s b y w e i g h t

of

C u C l ; ) .

A g a i n a

s h a r p b o u n d a r y between t h e i n f u s e d

s e c t o r

a n d t h e

u n i n f u s e d core

w a s

o bserved a n d i t occurred a t a b o u t .

1 / 3 2

i n c h

fr om

t h e o u t e r s u r f a c e . T h i s e x a m p l e d e m o n

s t r a t e s

t h a t

t h e s h a r p boundary i s n o t

d e p e n d e n t

upo n a

c y l i n d r i c a l - s h a p e d

s u b s t r a t e .

The

f o r e g o i n g

d e s c r i p t i o n o f

p r e f e r r e d

e m b o d i m e n t s

o f t h e i n v e n t i o n h a s b e e n p r e s e n t e d

f o r

p u r p o s e s o f

i l l u s t r a t i o n a n d d e s c r i p t i o n . I t i s n o t

i n t e n d e d

t o be

e x h a u s t i v e

o r t o l i m i t t h e

i n v e n t i o n

t o t h e

p r e c i s e

forms

d i s c l o s e d ,

a n d

o b v i o u s l y

many

m o d i ? c a t i o n s

a n d

v a r i a

t i o n s a r e p o s s i b l e i n l i g h t o f

t h e

above t e a c h i n g . The

e m b o d i m e n t s w e r e chosen

a n d

d e s c r i b e d i n o rder t o

b e s t e x p l a i n t h e p r i n c i p l e s

o f

t h e

i n v e n t i o n

a n d

t h e i r

p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n t o t h e r e b y e n a b l e o t h e r s s k i l l e d i n

t h e

a r t t o b e s t

u t i l i z e

t h e

i n v e n t i o n

i n v a r i o u s e m b o d i

m e n t s a n d wi th various mod i?cat i ons a s

a r e

s u i t e d t o

t h e

p a r t i c u l a r

u s e c o n t e m p l a t e d .

I t

i s i n t e n d e d

t h a t

t h e

s c o p e o f

t h e i n v e n t i o n b e de?ned by t h e c l a i m s

a p

p e n d e d h e r e t o .

Wha t i s

c l a i m e d i s :

1 .

A m e t h o d

o f

smoothing

t h e

s u r f a c e

o f

a n a r t i c l e

c o m p r i s i n g

a

? r s t m a t e r i a l , s e l e c t e d

fr om

t h e

group

c o n s i s t i n g

o f p o l y ( m e t h y l m e t h a c r y l a t e )

a n d

a c r y l o n i

t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e

p o l y m e r s ,

s a i d

m e t h o d

c o m p r i s

mg:

( a )

immersing a t l e a s t a p o r t i o n o f s a i d

a r t i c l e

i n t o a

b a t h c o n s i s t i n g e s s e n t i a l l y o f l ) a t l e a s t

one

s o l v e n t

f o r

s a i d ? r s t m a t e r i a l and

( 2 ) a

d i l u e n t c o n s i s t i n g

e s s e n t i a l l y

o f a t l e a s t o n e n o n s o l v e n t

f o r s a i d

? r s t

m a t e r i a l a n d o p t i o n a l a c c e s s o r y m a t e r i a l which i s

s o l u b l e

i n s a i d

b a t h ; a n d

( b ) s l o w l y

r e m o v i n g

s a i d

s o l v e n t f r o m

s a i d b a t h

b y

d i l u t i n g s a i d

b a t h

w i t h s a i d d i l u e n t , w h e r e i n s a i d

n onsolv e n t

i s

a mixtur e of w a t e r a n d

a

water-solu

b l e

p o l y m e r

h a v i n g a m o l e c u l a r

w e i g h t

w i t h i n t h e

r a n g e

f ro m

a b o u t

2000 t o

a b o u t

2 0 , 0 0 0 ,

wherein

s a i d a t l e a s t o n e

s o l v e n t i s

s e l e c t e d f r o m t h e g r o u p

c o n s i s t i n g

o f k e t o n e s and

e s t e r s which

s h o w s o m e

s i g n i ? c a n t

m u t u a l s o l u b i l i t y w i t h

w a t e r ,

a n d

w h e r e i n t h e

r a t e

o f

d i l u t i o n

o f

s a i d b a t h

i s

s u c h t h a t

20

2 5

30

4 0

4 5

50

5 5

6 5

1 2

i t r e s u l t s i n e x t r a c t i o n o f s a i d s o l v e n t from

s a i d

? r s t

m a t e r i a l

o n a

m o l ec ula r

s c a l e ,

r a t h e r

th a n o n a

m a s s i v e s c a l e .

2 . A

e t hod

a c c o r d i n g t o

c l a i m

1 , w h e r e i n s a i d

? r s t

m a t e r i a l

i s p o l y ( m e t h y l

m e t h a c r y l a t e ) ,

w h e r e i n s a i d

s o l v e n t

i s a c e t o n e , a n d w h e r e i n

s a i d

w a t e r - s o l u b l e p o l y

m e r

s p o l y e t h y l e n e

g l y c o l .

3 . A metho d a c c o r d i n g t o c l a i m 1 ,

w h e r e i n

s a i d p o l y

e t h y l e n e g l y c o l h a s a m o l e c u l a r

w e i g h t

w i t h i n t h e r a n g e

f r o m

a b o u t

3000 t o

a b o u t

6 0 0 0 .

4 .

A eth o d

a c c o r d i n g t o c l a i m 3 , w h e r e i n

t h e s t a r t

i n g c o m p o s i t i o n o f s a i d b a t h

i s

a volume r a t i o

o f

s a i d

s o l v e n t z d i l u e n t which i s w i t h i n t h e r a n g e from a b o u t

4 0 : 6 0 t o about

8 0 : 2 0 .

5 .

A meth o d a c c o r d i n g t o c l a i m

4 ,

w h e r e i n t h e

w e i g h t

r a t i o o f w a t e r z p o l y e t h y l e n e

g l y c o l

i n s a i d

no n

s o l v e n t i s w i t h i n t h e r a n g e f ro m a b o u t 7 5 : 2 5 t o a b o u t

4 0 : 6 0 .

6 .

A

e t hod

a c c o r d i n g

t o c l a i m 5 , w h e r e i n

s a i d p o l y

e t h y l e n e

g l y c o l h a s a

m o l e c u l a r w e i g h t

o f a b o u t

4 0 0 0 ,

w h e r e i n

s a i d

w e i g h t

r a t i o

o f

w a t e r z p o l y e t h y l e n e

g l y c o l

i n s a i d n o n s o l v e n t i s a b o u t 5 0 : 5 0 ,

and

wherein t h e s t a r t

i n g

c o m p o s i t i o n

o f

s a i d

b a t h i s a volume r a t i o o f

s a i d

a c e t o n e : s a i d

d i l u e n t which i s a b o u t 7 5 : 2 5 .

7 .

A

e t h o d

a c c o r d i n g t o c l a i m 1 wherein s a i d

w a t e r

s o l u b l e polymer i s p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e ( h a v i n g

a mo

l e c u l a r w e i g h t

o f

a b o u t

1 0 , 0 0 0 )

and

w h e r e i n

s a i d

n on

s o l v e n t

i n c l u d e s

a l s o a s m a l l

a m o u n t o f

i s o p r o p y l a l c o

h o l .

8 . A e t h o d

a c c o r d i n g

t o c l a i m

7 wherein

t h e

s t a r t

i n g c o m p o s i t i o n o f s a i d

b a t h

h a s a v olum e r a t i o o f s o l

v e n t : d i l u e n t

which s w i t h i n t h e r a n g e

from

a b o u t 2 5 : 7 5

t o about 6 5 : 3 5 .

9 .

A

method

a c c o r d i n g

t o c l a i m

8 ,

w h e r e i n t h e

w e i g h t

r a t i o

o f

p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e : w a t e r

i s a b o u t

5 0 : 5 0

a n d

w h e r e i n

t h e s t a r t i n g c o m p o s i t i o n o f s a i d

b a t h

i s a

vo l u me

r a t i o o f s o l v e n t : d i l u e n t

w h ic h s

about 5 0 : 5 0 .

1 0 . A eth o d

a c c o r d i n g t o

c l a i m 1

w h e r e i n s a i d

? r s t

m a t e r i a l

i s a n a c r y l o n i t r i l e - b u t a d i e n e - s t y r e n e c o p o l y

m e r , wherein s a i d s o l v e n t

i s

a c e t o n e and wherein s a i d

w a t e r - s o l u b l e p o l y m e r i s p o l y e t h y l e n e g l y c o l .

1 1 .

A

meth o d a c c o r d i n g

t o

c l a i m 1 0 ,

w h e r e i n

t h e

s t a r t i n g c o m p o s i t i o n o f s a i d b a t h

h a s

a volume r a t i o o f

s o l v e n t z d i l u e n t

w i t h i n t h e

range

f r o m

a b o u t

4 0 : 6 0

t o

a b o u t 8 0 : 2 0 .

1 2 . A meth o d a c c o r d i n g t o

c l a i m

1 1 , w h e r e i n t h e

s t a r t i n g c o m p o s i t i o n

o f

s a i d

b a t h h a s a volume r a t i o o f

a c e t o n e z d i l u e n t o f 7 5 : 2 5 and wherein

s a i d d i l u e n t

was 5 0

w e i g h t p e r c e n t p o l y e t h y l e n e

g l y c o l - 4 0 0 0

a n d

5 0

w e i g h t

p e r c e n t w a t e r .

* * * 1 k