含微棱柱阵列结构表面的注射成型脱模

作者：丁涛; 杨冬娇; 刘介珍; 翁灿^*

来源：光学精密工程, 2020, 28(11): 2466-2477.

• 表面微结构
• 注射成型
• 脱模变形
• 聚合物材料
• 深宽比
• 脱模工艺参数
• 抗黏处理

为了研究表面微结构成型质量的影响因素,设计并制备了3种深宽比的微正四棱柱结构,并对聚合物材料、微结构深宽比、脱模工艺参数、镍模芯表面抗黏处理等影响因素进行注射成型脱模实验研究。首先,采用PP,COC,PMMA等材料研究了获得目标深宽比微结构的难易程度。以PP材料为例分析了在3种深宽比下的脱模成型质量,分别从保压压力、脱模温度两方面讨论对脱模变形的影响。最后,分析比较镍模芯经过抗黏处理前后成型的微结构形貌尺寸。PP能够顺利获得近似目标深宽比的微结构,COC脱模后微结构发生折断变形,高度平均只有17.0μm左右,PMMA成型后微结构也发生断裂且黏附在模芯微孔中。脱模变形随着深宽比的增加而趋于严重,且当深宽比较大时,微结构易发生倾斜变形。提高保压压力,微结构平均高度从约25.0μm增加到约87.0μm,但当保压压力过高时微结构出现翘曲变形;随着脱模温度的升高,保留完整的微棱柱比例分别为55%,60%,30%,10%。镍模芯经过抗黏处理后所成型微结构的尺寸更加接近目标值。COC由于本身断裂伸长率较小而具有较大的脆性,而PMMA本身的表面能较大则具有较强的黏附性。深宽比增加使得脱模时微结构顶部黏附力与后期摩擦力均会增加。合理增加保压压力、降低脱模温度与镍模芯经过抗黏处理均能有效提高脱模成型质量,但过高的保压压力会造成微结构内应力增加,产生翘曲。

• 单位
  中南大学; 机电工程学院