微注射成型微观结构填充能力分析

1、微注射成型微观结构的填充能力的分析文献信息 摘 要 微注射成型是一种具有微观结构高分子塑料制品的重要成型工艺。对于具有微观结构的微注射成型产品，聚合物熔体的充填能力是微观结构成型的关键因素。本研究建立一个微注射成型的分析模型。研究表明，大多数的微观结构在保压过程中充填完毕。在此分析模型中，首先根据分析模型计算出保压阶段熔体在微观结构中的流动距离，然后与实验结果进行对比，验证了可行性。本实验使用LIGA-like光刻工艺定义微观特征，通过复制微观特征，使用微电铸法定义型芯特征。实验数据的对比表明，分析模型对微注射微结构中流体流动距离的预测是合理的。 分析模型研究范围内，密度、粘度和表面张力不会随

2、微结构尺寸而变化。微观结构填充模型的分析分为两个阶段，充填和保压阶段。在充填阶段，聚合物流动填充主腔，之后在保压阶段充填微通道。 模塑仿真分析分析模型分析模型 模具温度模具温度熔体温度熔体温度保压压力保压压力流流 动动 距距 离离3、实验部分微观结构的简单模具零件 l加工注射率：5.1cm3/s。l保压时间：8s。l冷却时间：20s。l模具壁温：60、70、80、90和 100。l聚合物熔体温度：230、240、250、260、270和280。l保压压力：60、70、80、90和100 MPa。 4、实验结果与讨论流动距离与熔体温度的关系图 流动距离随着熔体温度的上升几乎呈线性增加，当聚合物熔

3、体达到微通道顶部时又趋于平稳。当温度较高时,聚合物熔体的粘度较低,更容易充填到微通道中。对比实验结果，理论结果的流动距离也显示了同样的趋势。 流动距离与模具温度的关系 流动距离随模具温度的上升而迅速增加。较高的模具温度可以减少聚合物在充填阶段的冷却，确保在保压开始时有更高的聚合物温度。模具温度高于85，聚合物熔体可以充填到微通道。模拟结果与实验结果虽没有完全吻合，但有相同的趋势。流动距离与保压压力的关系图 流动距离也随着保压压力的提高而直线增加。保压压力是将聚合物推入到微通道主要的驱动力。较高的保压压力使聚合物熔体快速流动，抵消了滞留空气的压力。保压压力持续上升超过150MPa，微通道几乎可以

4、被完全充填。 5、工艺参数对流动距离的影响 在不同保压压力下，流动距离几乎与熔体温度呈线性关系。较高的熔体温度增加聚合物熔体在型腔和微通道中的冷却时间。较高的保压压力促使聚合物熔体充填到微通道。熔体温度和保压压力较高都可以促进聚合物熔体充填到微通道中。模具温度设置为90 较高的熔体温度和模具温度都可以使聚合物熔体保持高温、低粘度。高模具温度下这两个影响因素使流动距离大幅增加。流动距离在高模具温度下比在高保压压力下增加地更显著。保压压力设置为80 MPa 如图中的趋势，不同模具温度下，流动距离也是与保压压力呈线性关系。如前所述，提高模具温度对微喷射成型更有用。当模具温度增加到玻璃化转变温度，流动距离可能无穷大。熔体温度设置为2606、总结 商业软件不能充分预测微注射成型中微观结构的充填。本研究建立了一种分析模型来预测微注射成型中聚合物熔体在微通道中的流动距离。尽管预测的流动距离不能很好地与实验结果相