精密注塑成型技術

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-11-11 09:14:20點擊率：

　　1、二次成型技術

　　目前開發(fā)的先注后壓二次成型是將壓縮模用在注射機上成型塑件，采用注射機注射料坯，再利用壓縮模進行壓縮成型。該成型方法能在成型過程中保證型腔與塑料制件之間較好的接觸，使樹脂的溫度和壓力分布均勻，消除內應力，減小樹脂的收縮。此工藝的技術關鍵是模具結構設計和溫度、壓力的控制。此種方法對某些形狀簡單的光學件能起到明顯的效果，得到內部壓力分布均勻的制品，而對于較復雜的光學件則無能為力。

　　2、注射壓縮成型

　　所謂注射壓縮成型法是當注入模腔的樹脂由于冷卻而收縮時從外部加一個強制的力使模

　　腔的尺寸變小，從而使收縮的部分得到補償?shù)某尚头椒?。一般的注射成型法是用控制精密螺桿的運動來間接控制模腔送料的速度和壓力，以確保成品的質量;而注射壓縮成型是通過模腔向樹脂直接加壓來提高質量的。對于透鏡零件是將樹脂充填部分在光軸方向壓縮而產(chǎn)生壓力，使表面得到均勻的壓力，成型制品的體積由樹脂的壓力和溫度來決定，用調整加工條件的方法，在低溫下釋放保持的壓力，從而有可能減少體積的收縮量。由于采用機械壓縮的方法，所以可以在較低的壓力下注射塑料，在模具內保持較長時間的熔融狀態(tài)以利于分子取向的回復，并且不需要注射后的保壓壓力來補償收縮，這樣就可以減少或消除由保壓引起的樹脂分子取向和成型時的內應力，提高了成型品的材質均勻性，并減少了殘余應力，大大改善了折射率和雙折射等光學性能。采用這種方法已經(jīng)能制造出與玻璃精度相當?shù)墓鈱W制件，而價格卻只有玻璃的 1/10。

　　3、超精模壓成型

　　利用注塑成型法，通常模具溫度要設定在所用樹脂的熱變形溫度以下。因而，向模具內腔注射充填的熔化樹脂形成固、液混合狀，溫度和壓力存在梯度。而且采用注塑成型法，為防止產(chǎn)生“氣孔”，樹脂被注射充填后，需進行維持壓力的“保壓”操作，樹脂取向的原因即源于此。采用注射壓縮成型法，口模處的樹脂固化后，力求使內腔體積壓縮，完成高精度復制，但由于樹脂的固化，無法實施壓力均勻的傳輸。因此，注塑成型和注塑壓縮成型技術制作的厚度不等的大口徑的塑料透鏡，其密度和折射率不夠均勻，存在很大的殘余應力和雙折射，面形精度不夠理想針對上述精密成型方法存在的缺陷，依據(jù)樹脂的溫度和壓力的關系，可采用超精模壓成型技術，實現(xiàn)高精度塑料光學制件的制備。

　　在介紹超精模壓之前，有必要研究一下塑料在加熱過程中的狀態(tài)。樹脂在加熱過程中體積不斷增加，當超過樹脂的玻璃化轉變溫度時，體積增加率更大，在冷卻時體積又減少。假定樹脂處于加熱過程中某個溫度T1，利用與當時樹脂體積有相同體積空間的模具充填樹脂，然后繼續(xù)加熱接近樹脂玻璃化轉變溫度，此時，樹脂的體積不再增加，壓力卻增大，一旦超過玻璃化轉變溫度，壓力便急劇增加。若從此溫度逐漸冷卻，則塑料的壓力便減少，在溫度 T1 時，塑料的壓力與大氣壓相等，其體積等于模腔容積。若進一步將溫度降至室溫時，樹脂的體積與加熱前的體積相等，但小于模具容積。樹脂的這種可逆現(xiàn)象是在樹脂的溫度均勻一致時才能成立。如前所述，為防止塑料光學制件產(chǎn)生縮坑，需進行“保壓”或減小模腔容積，但樹脂比容未必恒定。為使比容恒定，需高壓注射充填熔融樹脂，并立即將其封堵在模腔內。另外，為盡快消除模腔內熔融樹脂的溫度和壓力不均勻以及取向，模具溫度必須控制在所成型樹脂的玻璃化轉變溫度以上。注射充填后，在保持溫度和壓力均勻分布的同時，以恒定比容將模具冷卻到樹脂的熱變形溫度。超精模壓成型正是利用塑料的這些特性研究出來的成型方法。

　　將模具加熱到樹脂的玻璃化轉變溫度以上的某一溫度，將熔融樹脂注射入模腔內并立即封堵。注射充填的壓力和樹脂量按初始樹脂壓力等于大氣壓來設定。封堵之后，將模具溫度保持在玻璃化轉變溫度以上，使樹脂的壓力和溫度分布均勻。然后，在維持樹脂壓力和溫度均勻的同時，以恒定比容將模具冷卻到樹脂的熱變形溫度。然后，開模取出成型塑料光學制件。這一成型法即為超精模壓成型。在超精密成型過程中，模具溫度比通常成型法高，注射充填壓力也大，因此很難使用一般的滑動機構。該成型法使用專門的小金屬球封堵樹脂。在合模之前把小金屬球放進模具注射口內。成型機注射充填熔融樹脂時，金屬球被注射的樹脂推向模腔的一側，留出通道讓樹脂注射入模腔。熔融樹脂高壓充滿模腔后，成型機停止注射，此時由于壓差，樹脂倒流而把金屬球推向注射口，從而封堵樹脂。使用這種機構保持的壓力為封堵前壓力的95% 以上。

　　對于該成型法，冷卻逐漸完成且樹脂的壓力和大氣壓相等的條件下，注射充填熔化樹脂和控制模具溫度是其關鍵所在。因此，即便是成型塑料光學制件的形狀尺寸不同，如果保持樹脂壓力和溫度均勻性的緩和時間和逐漸冷卻時間足夠的話，只改變充填條件，便可獲得高精度的塑料光學制件。其成型制品的表面具有很高的精度，縮坑、氣泡明顯減少，雙折射率下降，面形偏差減少，能生產(chǎn)出較理想的塑料光學制件。

　　隨著各行各業(yè)對塑料制品的需求不斷增加以及對其要求的逐漸提高，精密注塑的光明前景是不言而喻的。然而，當我們盤點精密注塑時，對國內精密注塑行業(yè)的現(xiàn)狀確不無憂慮，無論是精密注塑機、精密注塑模具還是制品的設計，我國還處在一種失守、低端混戰(zhàn)的狀態(tài)。作為一名塑料從業(yè)者，更希望看到的是國內相關企業(yè)的崛起與壯大。當然，企業(yè)的發(fā)展有其客觀的規(guī)律，隨著我國經(jīng)濟實力的提高，生產(chǎn)力的進步，國內的精密注塑企業(yè)也必將開創(chuàng)自己的一片天空。

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