精密注塑成型技术

来源：塑胶五金网发布时间：2014-11-11 09:14:20点击率：

　　1、二次成型技术

　　目前开发的先注后压二次成型是将压缩模用在注射机上成型塑件，采用注射机注射料坯，再利用压缩模进行压缩成型。该成型方法能在成型过程中保证型腔与塑料制件之间较好的接触，使树脂的温度和压力分布均匀，消除内应力，减小树脂的收缩。此工艺的技术关键是模具结构设计和温度、压力的控制。此种方法对某些形状简单的光学件能起到明显的效果，得到内部压力分布均匀的制品，而对于较复杂的光学件则无能为力。

　　2、注射压缩成型

　　所谓注射压缩成型法是当注入模腔的树脂由于冷却而收缩时从外部加一个强制的力使模

　　腔的尺寸变小，从而使收缩的部分得到补偿的成型方法。一般的注射成型法是用控制精密螺杆的运动来间接控制模腔送料的速度和压力，以确保成品的质量;而注射压缩成型是通过模腔向树脂直接加压来提高质量的。对于透镜零件是将树脂充填部分在光轴方向压缩而产生压力，使表面得到均匀的压力，成型制品的体积由树脂的压力和温度来决定，用调整加工条件的方法，在低温下释放保持的压力，从而有可能减少体积的收缩量。由于采用机械压缩的方法，所以可以在较低的压力下注射塑料，在模具内保持较长时间的熔融状态以利于分子取向的回复，并且不需要注射后的保压压力来补偿收缩，这样就可以减少或消除由保压引起的树脂分子取向和成型时的内应力，提高了成型品的材质均匀性，并减少了残余应力，大大改善了折射率和双折射等光学性能。采用这种方法已经能制造出与玻璃精度相当的光学制件，而价格却只有玻璃的 1/10。

　　3、超精模压成型

　　利用注塑成型法，通常模具温度要设定在所用树脂的热变形温度以下。因而，向模具内腔注射充填的熔化树脂形成固、液混合状，温度和压力存在梯度。而且采用注塑成型法，为防止产生“气孔”，树脂被注射充填后，需进行维持压力的“保压”操作，树脂取向的原因即源于此。采用注射压缩成型法，口模处的树脂固化后，力求使内腔体积压缩，完成高精度复制，但由于树脂的固化，无法实施压力均匀的传输。因此，注塑成型和注塑压缩成型技术制作的厚度不等的大口径的塑料透镜，其密度和折射率不够均匀，存在很大的残余应力和双折射，面形精度不够理想针对上述精密成型方法存在的缺陷，依据树脂的温度和压力的关系，可采用超精模压成型技术，实现高精度塑料光学制件的制备。

　　在介绍超精模压之前，有必要研究一下塑料在加热过程中的状态。树脂在加热过程中体积不断增加，当超过树脂的玻璃化转变温度时，体积增加率更大，在冷却时体积又减少。假定树脂处于加热过程中某个温度T1，利用与当时树脂体积有相同体积空间的模具充填树脂，然后继续加热接近树脂玻璃化转变温度，此时，树脂的体积不再增加，压力却增大，一旦超过玻璃化转变温度，压力便急剧增加。若从此温度逐渐冷却，则塑料的压力便减少，在温度 T1 时，塑料的压力与大气压相等，其体积等于模腔容积。若进一步将温度降至室温时，树脂的体积与加热前的体积相等，但小于模具容积。树脂的这种可逆现象是在树脂的温度均匀一致时才能成立。如前所述，为防止塑料光学制件产生缩坑，需进行“保压”或减小模腔容积，但树脂比容未必恒定。为使比容恒定，需高压注射充填熔融树脂，并立即将其封堵在模腔内。另外，为尽快消除模腔内熔融树脂的温度和压力不均匀以及取向，模具温度必须控制在所成型树脂的玻璃化转变温度以上。注射充填后，在保持温度和压力均匀分布的同时，以恒定比容将模具冷却到树脂的热变形温度。超精模压成型正是利用塑料的这些特性研究出来的成型方法。

　　将模具加热到树脂的玻璃化转变温度以上的某一温度，将熔融树脂注射入模腔内并立即封堵。注射充填的压力和树脂量按初始树脂压力等于大气压来设定。封堵之后，将模具温度保持在玻璃化转变温度以上，使树脂的压力和温度分布均匀。然后，在维持树脂压力和温度均匀的同时，以恒定比容将模具冷却到树脂的热变形温度。然后，开模取出成型塑料光学制件。这一成型法即为超精模压成型。在超精密成型过程中，模具温度比通常成型法高，注射充填压力也大，因此很难使用一般的滑动机构。该成型法使用专门的小金属球封堵树脂。在合模之前把小金属球放进模具注射口内。成型机注射充填熔融树脂时，金属球被注射的树脂推向模腔的一侧，留出通道让树脂注射入模腔。熔融树脂高压充满模腔后，成型机停止注射，此时由于压差，树脂倒流而把金属球推向注射口，从而封堵树脂。使用这种机构保持的压力为封堵前压力的95% 以上。

　　对于该成型法，冷却逐渐完成且树脂的压力和大气压相等的条件下，注射充填熔化树脂和控制模具温度是其关键所在。因此，即便是成型塑料光学制件的形状尺寸不同，如果保持树脂压力和温度均匀性的缓和时间和逐渐冷却时间足够的话，只改变充填条件，便可获得高精度的塑料光学制件。其成型制品的表面具有很高的精度，缩坑、气泡明显减少，双折射率下降，面形偏差减少，能生产出较理想的塑料光学制件。

　　随着各行各业对塑料制品的需求不断增加以及对其要求的逐渐提高，精密注塑的光明前景是不言而喻的。然而，当我们盘点精密注塑时，对国内精密注塑行业的现状确不无忧虑，无论是精密注塑机、精密注塑模具还是制品的设计，我国还处在一种失守、低端混战的状态。作为一名塑料从业者，更希望看到的是国内相关企业的崛起与壮大。当然，企业的发展有其客观的规律，随着我国经济实力的提高，生产力的进步，国内的精密注塑企业也必将开创自己的一片天空。

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