塑料透镜的超精模压加工

　　1.引言

　　通常利用注射模塑成形和注射压缩成形技术制做的厚度不等且大口径的塑料透镜，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。利用这样的成形法，通常模具温度要设定在所用树脂的热变形温度以下。因而，经向模具内腔注射充填的熔化树脂形成固态、液态混合状，温度和压力存在梯度。而且采用注射模塑成形法，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。进而采用注射压缩成形法，模具喷口处(树脂入口处)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。

　　本文根据树脂的温度和压力的关系，就实现高精度塑料透镜的成形法提出新的见解。并对批量生产系统的基本思想作以说明。

　　2.理想的成形方法

　　树脂的加热及致冷:

　　假设大气环境中有固态树脂。在室温状态下将这种树脂逐渐加热，其体积便会不断增加，一旦超过树脂的玻璃转换温度.其体积增加率便加大，由固态变成液态。反之，将此树脂逐渐冷却，便恢复到固态，在室温状态下，与加热前的体积不相等，这种加热冷却过程不产生化学反应，重量也不变。

　　如图1所示，假设处于加热过程中某个温度T ₁.利用与当时树脂体积相同体积空间的模具充填树脂。然后继续加热接近塑料玻璃转换温度。树脂的体积不增加，被产生的压力取而代.之，一旦超过玻璃转换温度.压力便急剧增加。此外，若从此温度逐渐冷却，则树脂的压力便;咸少，在温度T ₁时，树脂的压力与大气压相等，其体积刚好与模具的空间吻合。若进一步将温度降至室温以下.则树脂的体积与加热前的不本积相等，小于模具的空间。

　　成形方面的应用:

　　根据前述的加热冷却过程树脂出现的可逆现象，首先确定树脂各部分的温度保持均匀的同时.形成一定的比容。

　　如前所述，为避免产生“气孔”进行“保压”及减少内腔容积，比容不是一定的。为形成一定的比容，充填溶化树脂时，必须保持高压，快速将树脂封入内腔里(封口)，而且为尽快解除充填后内腔里熔化树脂的温度和压力分布或取向，充填时的模具温度必须超过所使用树脂的玻璃转换温度。然后，注射充填后，在达到树脂热变形温度时，使压力和温度保持均匀，同时，以一定的比容使模具冷却。为减少冷却过程中的温度分布，还可采用调温回路，但无法从根本上避免树脂内部壁厚方向的温度分布。因而必须逐渐冷却。