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1、高透明度光学件的注塑生产光学件对于塑料加工来说正变得越来越重要了，其例子有镜头、眼镜、光学数据载体、显示器、电脑监测器、车灯罩、车窗、以及光学电讯和图像传输元件。塑料与玻璃相比有着明显的优点：除了重量较轻和材料成本较低以外，它们还有着更高的抗冲强度。一种重要的优点来自于注塑工艺，这提供了巨大的设计自由度，并且在数量大的场合下有着无与伦比的经济优势。除此以外，依靠注塑和微结构与纳米结构的注压成型，可以在光学表面上获得高效的防反射性能。甚至通过 25nm 的重现精度的注塑，能生产出显微镜的标准结构。总而言之，对于形状非常复杂的塑件，以及质量规范特别严格的地方，注塑的优点表现得特别明显。注塑有可能一
2、步内低能耗地制造出塑件。一种吸引人的发展是汽车业生产聚碳酯酯材料车窗的趋势。必须指出，这些塑件的生产将因其光学上的高要求而成为注塑的领域。对于注塑机制造商来说，一个很宽广的领域就被打开，不仅是在塑件大小方面，而且在不同工艺技术方面。合模力达 3000 吨的注塑机器的工艺控制精度必须和 30 吨小型注塑机的一样高。质量要求与各个应用或应用领域是非常紧密地联系在一起的。加工者对影响成型质量的因素有着准确的认识是特别重要的，这些因素从材料自身开始，扩展到模具、机器和工艺，甚至包括辅助设备。要对整个过程链投入最大的关注。这样才能满足高质量要求，过程中各个步骤必须以最大精度地适合其它步骤，如有可能，要事
3、先经受失误模式和效果分析(FMEA)。随后完成的这种分析揭示出夹带外来微粒的可能来源。这个例子清楚地显示出，对于重量在 0.5 至0.6kg 之间的塑件，材料规范是不够的，它们允许小于 0.5mm，轻于 0.5kg 的 PC 料黑斑存在。在这些条件之下，每次成型的外来物体只和材料有关。光学塑件的材料对于光学件的生产，热塑料是取代光学玻璃的最为明显的选择。但是选择它们的可能性有着一些限制。而且，它们的物理和光学性能与温度和大气湿度有关。光学性能，机械和热学条件以及湿度全都影响着最为合适的塑料的选择。加工者必须考虑当材料熔化时的特殊性能，以及它在螺杆中的表现，因为这些材料对热量和剪切一般是敏感的。
4、最严格要求下的注塑 与玻璃相比，光学塑件的实际成型过程不仅影响着形状，而且也影响着塑件的内部性能。一些规范确实很高，例如最大尺寸精度、低张力和拉伸，高透明度和纯度，由此是恰当的机器工程和工艺技术。以整体的观点来看待生产过程是重要的。成型的前提之一是，作为塑化系统的一种产品，熔体的质量要与规定要求所一致。在熔体准备过程中，塑化系统的区域对质量有着重要的影响(图 1)。以下是可能出现的严重缺陷：图 1 塑化系统的问题来源从注塑到斜压成型为了更好地了解各个压塑过程，让我们简要地看看标准注塑的限制条件。在第一步中，模腔被完全填充，通过保压，熔体进入到每个角落，就不会产生任何下沉痕迹。用这种方法，如果保
5、压足够高，下沉痕迹就只会最小化。但是，一旦浇口被封闭住，就不再有熔体能进入。延缓浇口封闭的唯一方法是扩大流道的截面积。但是，对于复杂的光学塑件，这样做也会诱发过度的张力。尽管如此，面积和壁厚较小的塑件(1-5mm)能被做出可接受的表面质量(图 2)。图 2 注塑而成的薄壁透镜对于标准注塑， “出气模具”的概念描述出可以归为实际注压工艺的初始阶段的作用。在这种作用的基础之上，大量工艺变量在过去几年为着光学塑件的生产而取得了发展。注压成型追溯到 60 年代，为了制造光学镜头，注压成型这一特殊工艺技术被推出来。以后这种方法被反复利用。注压成型字面定义是，通过合适的模具技术和机器工程控制系统来激活各个
6、模具部分的活动。这种工艺有着大量的俗称，例如连续或同步合模压缩成型、斜压成型、开敞式压缩成型、出气压缩成型、以及两步法吹压成型。要能正确应用它们的特点和优点，分别注意各个工艺是重要的。目前的专利情况也一定不能被忽视。在对模腔进行体积测定的填充之后，后面的压缩阶段完成抵销皱缩的任务，以消除凹痕。通过在压缩阶段持续应用压缩，产生的张力和拉伸较小(图 3)。在压缩/保压阶段，腔压一直保持稳定。图 3 注塑与注射压塑的比较压缩成型的一个条件是能以短的反应时间，高精度和突出的可复制性来完成这个过程。这使以下成为必要： 在液动系统内快速形成压力； 移动压板的准确定位； 有关螺杆和模具运动之间相互作用的精度
7、和可复制准确度高。 一个公认的事实是，提高模具温度会改进表面的光亮度。起始温度是玻璃转化温度，如果是 PC 料，就约为 140。一般稳定的模温达到 100。在较高温度下，因为与周期时间有关的问题，两步工艺更好。在模具嵌件和轮廓表面上可以形成不同的温度。环境条件图 4 三角形后车窗净化间技术在医疗、医学、化妆品、电子/微电子、光学、生物技术和食品领域中已经建立很长时间了。无尘无菌的生产装置今天被认为是当然的东西。但是，如车窗的大型部件的生产也是在受控条件下完成的，这还是新鲜的东西。为了获得必要的质量，必须在净化条件下生产它们。工作车间，包括模具和合模装置，必须转化为净化环境。受控的温度和天气也在
8、产品质量中起着重要的作用。如车窗的大面积光学部件重达约 6kg，它的生产进一步开拓着注塑的新领域。一方面，这些部件必须满足如上所述的质量要求， 另外一方面这些标准现在只有用很大的机器才能达到。 这意味着在塑化过程中，必须在类似镜头的生产中也应用同样的标准。可以达到的成型质量及长期可重复性是与同时存在的各个功能非常有关系的、例如螺杆设计，料筒头和注嘴等。这也包括了温度控制,材料选择和表面处理。新挑战 必须认真关注模内腔穴的位置，以保证达到光学质量的高要求。对于车窗生产来说，模具一般要要装上垂直溢料面，并有可拆卸的磨损条。这有可能以高水平的生产可靠性实现压缩功能。例如，在注射阶段，过程由模具的出气
9、开始，一旦填充达到一定程度，软压缩过程就能开始。这个压缩必须完全平行地进行，必须承受任何压力变化。 在整个压缩过程中，模具轮廓表面一直是与被成型件的表面接触的，这就形成了所需要的产品表面质量，使车窗能以低张力得到冷却。而且，持续的接触推动着热传输，最小的冷却时间反映着这一点。 注塑机必须装上注压装置。应当从油压和控制的观点出发来设计机器，这样它才能应付各种压缩方法。这将使机器适应被成型件的相关形状。 卧式注塑机概念比立式有几个优点: 处理大型车窗时变形小； 模具敞口能做得较短，使周期时间缩短； 就塑件的污染而言，工作室较易控制； 如果车窗必须转移至其它地方，它可以竖着移动。 通过压缩，除了塑件的光学质量性能较佳以外，较低的模腔压力使塑件能以较低合模力工作，特别是对于大型塑件。 塑料结合注塑技术所具有的潜力，为设计者提供了设计大面积光学件的新领域。例如，多色技术也在这些应用中找到了用武之地 (图 4)。在将来，质量要求严格的大型塑件将为注塑带来新的挑战。
