光學鏡頭製成–射出成形法

射出成型法

   塑膠鏡頭的整體製造,從購入塑膠原料進行加工至產出鏡頭,目前最常採用的製程為【射出成型法】。

   射出成型的原理是將塑膠粒以定量、間歇的方式,自進料漏斗內加入,送至加熱管中加熱使其融化,再透過活塞或推頭向前推進,經過噴嘴射入模具的模穴中。當模穴充滿後,模具的冷卻系統將塑膠料冷卻成固體,待降低到適當溫度後,即可開模頂出成品。

   目前的射出成型機,多半是由微電腦或電子計時機自動控制。熱塑型塑膠之射出成型循環大多在10秒~45秒之間(依產品大小、塑膠種類不同而異)。當塑膠成品從模穴中頂出後,一批新的熔融塑膠料已經在圓桶中準備接著射出,另一批塑膠粒也在同時經過漏斗進入圓桶中,因此射出成型可以連續不斷大量生產。

   模仁與膜層是射出成型法相當重要的關鍵,模仁是鏡片成型的模具,具拋光性且耐磨耗性高,模仁材料大多使用高硬度鋼材,或在高硬度鋼上披覆鎳層。模仁表面需要一層膜層,膜層品質優劣會直接影響模仁的壽命,若採用貴金屬奈米塗料可提高材料離膜之可靠度,相對也能增加鏡片的得料率並避免氧化和腐蝕,延長模仁的壽命,可進一步降低生產成本。塑膠模仁在進行超精密加工前就會上合金膜層,塑膠射出用模仁膜層厚度大約在200~300微米左右。模仁加工重點在於加工機的選擇及參數的選用,若以車削的方式製作塑膠射出用模仁,只要加工機達一定精度即可完成品質相當好的模仁。

 

射出成型六大步驟:

1.關模:

   射出前置第一動作,就是利用射出機的液壓系統傳遞關閉模具的能量,讓可動側模具確實與固定側模具作閉合狀態,持續保持直到成品冷卻階段完成。

2.射出充填:

   將塑料預熱,將塑膠(熱塑性塑膠或熱固性塑膠,一般為粒狀)在射出成型機的料筒內加熱熔化使其呈流動狀態,透過設定適當的射出壓力及射出速度,使得熔融塑料完全填充於模穴內。在熔融塑料剛進入模穴內時,因為模具和射嘴的溫度差異太大,所以先接觸到模穴周圍邊界的熔融塑料會立即凝固,於是高分子性質的塑料將會以噴泉流動的方式進行充填。當射出充填開始,驅動馬達驅動迴轉螺桿使螺桿前進,進而將塑料由射嘴送入模穴中充填。

3.保壓:

   在完成射出充填階段之後,由於冷卻效應會使得成品體積收縮,故必須藉著維持一定的壓力,並將未填充完全的區域作補償動作。此時迴轉螺桿將會持續以強迫方式繼續輸送熔融塑料進入模穴內,直至充填末端逹至最大壓力。

   由於熔融塑料的溫度持續下降,所以將會表現出相當不穩定的高分子流動狀態,很容易讓成品發生不良現象。相較於射出充填步驟,保壓步驟的充填速率較低而固化速率較快,有時製程工程師會依照塑膠成品的形狀大小,由其經驗決定是否要省略這個步驟,以便節省工作時間和降低產品的報廢率。

4.冷卻靜置:

   在經過射出充填及保壓步驟後,模穴內部已經不再需要施加額外的射出壓力,所以在模具中的熔融塑料,將會持續保持冷卻狀態直到完全凝固。透過冷卻系統控制溫度與冷卻速率,抑或藉由模具本身溫度自然冷卻是常見的兩種冷卻靜置方法。

5.開模:

   冷卻靜置完成後,即可打開模具取出成品,此步驟中需設定可動側模具的開模定點位置,其行程必須大於將成品頂出之距離。

6.頂出

   為使成品能順利脫離模具,在模具開啟後,利用頂出銷將成品頂出模具。

製成品

塑膠鏡頭應用產品:手機鏡頭為塑膠鏡頭的最大應用市場。

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