特殊注塑方法中的微注射成型工艺

HEATS

　　微注射成型(也叫微成型)用于生产总体尺寸、功能特征或公差要求以毫米甚至微米计的制品。由于成型制品的微型特征，需要特殊的成型机械和辅助设备来完成各种生产操作。如：注射量控制、模具排空(真空)、注射、制品的顶出、检验、分离、操作、存放、定位和包装。模具嵌件和模腔的制造也需要特殊的技术。

9 A' ?. h. N( Y* o( d8 h

　　在各种微成型工艺中，微注射成型工艺具有以下优势：传统塑料技术积累的丰富经验、标准化的工艺程序、高自动化程度以及短周期时间。

# M# ]3 f. Y7 k; l7 O 9 \( A" {& k6 v* l) o

　　微注射成型制成的操纵杆

+ l6 G, h4 u$ O% e

　　微注射成型分类

) B; M# o8 g4 T( y$ |

　　◆重几微克到几分之一克，尺寸可能在微米(mm)级的微注塑成型制品(微模塑成型)，例如微齿轮、微操

　　纵杆。

　　◆传统尺寸的注射成型制品，但具有微结构区域或功能特征(例如，带有数据点隙的光盘、具有微表面特征的透镜、使用塑料薄片技术制造微齿轮的薄片)。

5 {# {# y! Q3 u- _% m! e! y: Y

　　◆可具有任意尺度，但尺寸公差在微米级的高精度制品(例如光纤技术用接插件)。

! I7 e4 _) C9 b$ r

　　设备需求

　　◆小型塑化装置，螺杆直径在12-18mm范围内，螺杆长度较短，L/D比值大约为15，以避免长停留时间引起材料降解；

6 H3 T' O }1 O& Z0 J% s5 g- y) v / l6 s# T& p1 n- n! o1 m6 N' c2 K; J7 R6 q

　　◆精确的注射量控制和理想的注射速度；

　　◆可重复的控制，比如根据螺杆位置和模腔压力进行从充模到保压的转换(推荐)；

3 _ m! y2 J# c" K, @% z8 m; I

　　◆模具壁温度能升高到一定水平(有时略高于聚合物的熔融温度)，以避免超薄部分的早期凝固；

' [, n) {, H$ h0 `0 F# D

　　◆如果微注射成型制品的壁厚小于5mm，须具备模具抽空能力，因为这种情况下壁厚与空气逃逸的气孔尺寸处于同一数量级；

　　◆开关型喷嘴，避免由于加工温度高造成熔体流延；

8 |6 a5 @# j/ k: a* Y0 W : w/ ?, S4 ^9 W8 M

　　◆精确定位和轻柔的模具开关速度，以避免精巧的微注射成型件发生变形；

) X8 U5 _& B- O% O- j( O

　　◆特殊操作技术将成型件取出，进行检验和包装；

, z1 [) G9 C3 h9 G9 ^3 V0 N a# j" F2 {" g/ j

　　◆能就地准备干净封闭场所或层状周转箱，以避免污染微注射成型件。

　　成型工艺

. G( X! y$ x' c& r0 G" Z

　　为保证能够正确充模，需要高注射速度和高注射压力、熔体温度应为允许范围内的较高温度、模具壁温需精确的控制。

2 v& T0 P2 n" S4 {) z ) F& i( T. |0 g/ G2 |2 D

　　需要使用大流道和浇道来获得足够大的注射量，以便在熔体流动过程中可靠地控制和切换，避免材料降解。

, o; T# O0 K4 V. Z( \9 H% n) w

　　此外，采用改进的模具传感器，高精度模具导向装置，模具抽空系统，集成流道采集器和用于制品取出的机械手，自动的浇口切除系统，和在每个周期都激活的模具清洗系统，对于控制生产工艺以及有效处理和包装微注射成型制品都是至关重要的。

1 I6 F5 _0 x* E M

　　工艺优、缺点

! T1 f0 K! G ]* [1 A2 ~

　　微注射成型的目的是生产微型制品，因此与其它宏观注射成型工艺不存在竞争关系，这是它突出的优点。

0 B6 O7 j: T" W0 E; |& S+ v

　　制品小而流道大，流道可能占到总注射重量的90%。对于微型注射应用，流道内的材料大多数情况下不能回收再用，因而材料浪费严重。

( u$ b6 D7 h' j9 O 5 X6 S" O# x- h9 N" W$ [7 p$ m

　　生产周期长。由于制品通常的表面/体积比很高，模具在注射过程中必须加热到熔融温度以上以防止早期凝固，因此使得周期时间延长。

9 ]0 u' u0 a7 l' G4 x+ m1 ?$ U! M + h5 @+ e3 u/ ~9 F/ i6 t- I

　　适用材料

3 ]8 A1 `" @) n- n* `5 @ ]* n- f, l) w( W

　　几乎所有适用于宏观成型的材料都可以用于微成型。主要有：POM、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PA、液晶聚合物(LCP)、聚醚酰亚胺、和硅橡胶。

) M' U8 g4 o1 ]5 a, `" b0 w: B$ Z

　　典型应用

- E, A; P* i. z& z 2 @( s1 B* @' `( H% E) y$ ~& M

　　在光通信、计算机数据存储、医疗技术、生物技术、传感器和传动装置、微光学器件、电子和消费类产品，以及设备制造和机械工程等领域中，微注射成型制品呈现快速增长的需求。

5 t' B: m' n4 a6 k$ y

　　典型例子包括：手表和照相机部件、汽车撞击件、加速和距离传感器、硬盘和光盘驱动器读写头、医疗传感器、微型泵、小线轴、高精度齿轮、滑轮、螺旋管、光纤开关和接插件、微电机、外科仪器和通讯制品。 【MechNet】