壓印式複製

 

為突破光學塑膠產品在商業化的瓶頸 ,光學塑膠產品的複製方法可以壓印式

複製 ( bossing Method ) 複製。綜合上面所述,連貫下來的整體實驗其程序如下:

1. 對此母片作電鑄。

2. 以電鑄模來壓印熱塑材料。壓印的方法有兩種 ,一為滾壓式 ,另外一種為平壓式。

1.滾壓式

其所電鑄成型的母模放置在其中一個加熱的滾輪上 ,而其所欲壓的熱塑材料 ,則在加熱之後送至兩滾輪之間和母模一起壓印 ,然後冷卻而完成複製。

2. 平壓式

原理和滾壓式相似 ,以兩塊壓印模板來代替滾壓式中的滾輪來工作 ,將電鑄好之母模及所欲壓印的熱塑材料 ,如壓克力 ,一起放入兩塊壓印模板之間預熱 ,充分預熱之後壓印保持一固定壓力下一段時間, 再迅速冷卻 ,就完成了複製的工作。平壓式的母模一般比滾壓式的還要厚 ,因必須保持其平坦度以及抵抗其反覆的熱脹冷縮現象 。此法的優點是欲壓印較大尺寸面積時 ,比較容易 ,且對壓印材料厚度的要求並不像滾壓式那麼嚴格 ,容許有少量變化 ,且其壓印出來的品質比滾壓式的好 ,且其設備比滾壓式的便宜很多 ,但其缺點是壓印材料的體積大 ,所需熱量較多 ,且熱傳導性不佳 ,故預熱時間長 ,冷卻時壓印母模和壓印材料需緊貼著 ,而延長了生產時間 ,故其生產速率無法和滾壓式相比。在此吾人以聚碳酸脂(PC)為光學塑膠產品的塑膠射出成型之充填材料,聚碳酸脂耐熱性佳(約130度 C ),衝擊強度很高,呈透明狀;適用範圍很廣,耐氣候性佳,但價格很貴。 在射出成型之時表現的特徵如下:

1. 因成形收縮率小( 0.6 %左右),剛性高,故比較容易顯現精確尺寸。但成形方法比較困難。

2. 屬於聚合物,比較不易燃燒。

3. 成形時樹脂的流動性較差。 模具長度與厚度L/T 比值是 140。大型澆口和流道比較適宜。 成形時應提高溫度(料筒溫度約在300 度 C )。4. 因比較容易咬合,模具要經鍍層處理。

 

光學塑膠產品射出成型的特徵是利用高壓均勻地在模具各個角落或平面、凹面充填成形塑

料,是屬於高精度,高生產力的成形製造方法。

塑膠光學塑膠產品在成形加工時是要特別重視熱效反應及殘留應力變形的特性。成形品形狀一定要達到要求的尺寸精度:特別是形狀簡單會產生均勻成形收縮之成形品,要特別注意使用時的荷重、溫度及環境下所發生的變化。形狀應維持要求的外觀;要注意壁厚的均勻度,若太厚容易產生凹痕。基本上光學塑膠產品射出在模具內維持低壓狀態比較適宜(避免成形品有殘留應力),這即是配合實體形狀尋找最佳條件的主要原因。當模具內充填作業終了後的瞬間,已經射出的壓力會完全作用促使模具內的壓力急速下降,因此,必須立刻改變壓力。這就是我們所稱的保壓,並且需要維持一段時間。 光學塑膠產品塑膠射出成型欲防止凹痕產生一般採行的因應對策是減少成形收縮,亦即提高成形壓力,另外增長射出保壓時間,同時為能確實保壓可以增加緩衝材。緩衝材是指於保壓製程中補充相當於模具內樹脂體積減少的材料,而使之冷卻的意思。光學塑膠產品之成形品的設計和模具有密切的關係, 為求提高品質及努力降低成本;因此本研究於模具開發前後,進行電腦上試模,模擬光學塑膠於射出成型之過程中各種狀況以發覺問題。藉以修改模具設計或成形操作條件,降低生產成本及模具設計工時,提高成品品質。壓印光學塑膠產品壓力之計算一、 壓印光學塑膠產品之實施步驟如下:

1. 將壓克力或塑膠板置於高溫之環境一段時間。

2. 施壓力 P_e 將光學塑膠產品母模壓印於壓克力或塑膠板上。

3. 保壓一段時間。

4. 移走壓克力或塑膠板,在冷空氣中冷卻。

二、 壓印光學塑膠產品壓力之計算

壓力 P_e 可由下界限法 (lower bound theory) 與上界限法 (upper bound theory) 得到一初始值,再由簡單之模糊控制系統得到最後適當之量 。

三. 壓印的控制方法

定義平壓式壓印光學塑膠產品之實施參數如下:

1. 將壓克力或塑膠板置於溫度 T_c 之環境加熱 time_1 秒

2. 施壓力 P_e 將光學塑膠產品母模壓印於壓克力或塑膠板上

3. 保壓 time_2 秒

4. 移走壓克力或塑膠板,在冷空氣中冷卻 time_3 秒

不明確的製程變因 B = T_c, P_e, time_1, time_2 , time_3

而特性集合 A = F_d, F_e, F_l , F_c, F_s, F_p

令其所對應為 f_1,f_2,f_3.... 等模糊參數,而其隸屬函數為

mu_1 ,mu_2, mu_3....。

此處

F_d 為壓印深度

F_e 為邊緣之崩落情形

F_l 為表面壓痕輕淺之情形

F_c 為壓印之霧狀情形

F_s 為壓印面之斑點

F_p 為表面凹陷之情形

使用所謂的 alpha cut 取值,利用模糊控制即可得到適當之製程參數。

模糊控制之 IF-THEN 法則如下:

法則 1: 如果表面壓痕輕淺之情形 F_l 嚴重,則檢查壓印深度 F_d,

如果壓印深度 F_d 很小, 則增加壓力 P_e、溫度 T_c, 減少時間 time_1。法則 2: 如果表面壓痕輕淺之情形 F_l 嚴重,而且

壓印深度 F_d 、 邊緣之崩落情形 F_e 皆很大, 則增加時間 time_2、 time_3, 減少壓力 P_e

法則 3: 如果表面霧狀情形 F_c 嚴重,則減少壓力 P_e、時間time_2、 溫度 T_c 。

 

法則 4: 如果壓印面之斑點 F_s 很多,則增加時間 time_3。

法則 5: 表面凹陷之情形 F_p 嚴重且邊緣之崩落情形 F_e 很大,

則減少壓力 P_e、時間time_2

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