CN101791840B - 塑料微流控芯片的型腔移动式射压成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种塑料微流控芯片的型腔移动式射压成型方法，属于高分子材料成型技术领域。其特征是当模具完全闭合后，注入塑料熔体，在充模压力下，型腔镶块后移，型腔逐渐扩大；注射结束后，通过楔形块使型腔镶块向前移动，将型腔内的塑件压实，并将型腔镶块微凸起的截面轮廓完全复制到塑料微流控芯片表面；开模取出塑料微流控芯片后，将楔形块撤回，使型腔镶块在下一生产周期的后移不受限制。依序包括合模步骤、注射步骤、压缩步骤、开模取成品步骤、楔形块后撤步骤。本发明的效果和益处是能在普通注塑机上进行塑料微流控芯片的射压成型，避免在注射阶段发生喷射，确保所成型的塑料微流控芯片的微沟槽具有与模具型腔镶块微凸起相同的截面轮廓。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料成型技术领域，涉及一种塑料微流控芯片的型腔移动式射压成型方法。
背景技术
目前的塑料微流控芯片注塑成型方法，对于微沟槽横截面形状要求为矩形的塑料微流控芯片，很容易使微沟槽的开口处产生圆角，而没有复制出模具型腔镶块微凸起的根部直角。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种塑料微流控芯片的型腔移动式射压成型方法，使塑料微流控芯片的微沟槽在开口处具有与模具型腔镶块微凸起根部相同的轮廓。
本发明的技术方案是：型腔镶块上表面具有高30微米～100微米的微凸起，型腔镶块与动模板的安装孔滑动配合，型腔镶块具有微凸起的上表面用于组成型腔，型腔镶块的下表面与一压块的上表面以平面配合，压块的下表面与一楔形块的上表面以斜面配合，楔形块的下表面与动模固定板的上表面以平面配合，楔形块的上表面相对于动模固定板的上表面具有2°～6°的倾斜角度。压印时，通过楔形块与压块之间的斜面配合，将楔形块垂直于型腔厚度方向的前移运动转化为型腔镶块在平行于型腔厚度方向上的前移运动。具体包括如下步骤：
a)合模：塑料熔体注射前，模具完全闭合，型腔厚度比塑料微流控芯片的厚度设计尺寸大0微米～20微米。
b)注射：在塑料熔体注射过程中，利用塑料熔体的充模压力使型腔镶块与压块在动模板的配合孔中向远离定模板的方向移动，型腔逐渐扩大，直至压块被楔形块挡住，由于2°～6°的倾斜角度具有自锁能力，型腔镶块所受到的塑料熔体充模压力并不能推动楔形块向外滑动，此时的型腔厚度比塑料微流控芯片的厚度设计尺寸大50微米～200微米。在塑料熔体充模压力作用下发生的型腔镶块逐渐后退、型腔逐渐扩大，既用于产生压缩步骤所需的压缩余量，又能避免在塑料熔体注入型腔时发生喷射现象。
c)压缩：注射结束后，使楔形块向模具内部滑动，驱使压块与型腔镶块向靠近定模板的方向移动50微米～200微米，将型腔内的塑料微流控芯片压实，并且将型腔镶块的微凸起完全压入塑料微流控芯片中，使型腔镶块微凸起的截面轮廓完全复制到塑料微流控芯片的表面。实施压印时，型腔镶块对塑料微流控芯片施加的压强为3兆帕～15兆帕。
d)开模取成品：塑料微流控芯片凝固定型后，模具打开，用真空吸盘取出塑料微流控芯片。
e)楔形块后撤：将楔形块撤回，使下一个生产周期中型腔镶块与压块在注射步骤的后移不受限制。
本发明的效果和益处是：能在普通注塑机上进行塑料微流控芯片的射压成型，避免在注射阶段产生喷射，确保所成型的塑料微流控芯片的微沟槽在开口处具有与模具型腔镶块微凸起根部相同的轮廓。
附图说明
图1是塑料微流控芯片的示例图。
图2是塑料微流控芯片微沟槽横截面形状要求的示意图。
图3是常规注塑成型时微流控芯片微沟槽与模具型腔镶块微凸起的截面图。
图4是本发明合模时模具结构主视图。
图5是本发明注射时模具结构主视图。
图6是本发明压缩时模具结构主视图。
图7是本发明压缩时模具结构在A-A剖切位置的俯视图。
图8是本发明压缩时模具结构在B-B剖切位置的左视图。
图中：1塑料微流控芯片；2微流控芯片的微沟槽；3微沟槽开口处的圆角；4型腔镶块；5型腔镶块的微凸起；6压块；7楔形块；8动模固定板；9动模板；10定模板；11定模固定板；12定位环；13定位环与定模固定板的连接螺钉；14主流道衬套；15浇口；16动模部分的连接螺钉；17导柱；18导套；19垫块；20定模部分的连接螺钉。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如图1所示，所要成型的塑料微流控芯片1具有微沟槽2。塑料微流控芯片1的外形尺寸为：长40毫米～100毫米，宽25毫米～100毫米，厚1毫米～2毫米。微沟槽2可以是如图1所示的呈十字形排列，也可以是呈蛇形或其他形式的排列。塑料微流控芯片1的成型材料可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。
如图2所示，塑料微流控芯片1上的微沟槽2的横截面形状要求为矩形、梯形或三角形。微沟槽2的横截面尺寸为：宽30微米～100微米，高30微米～100微米。
如图3所示，采用常规注塑成型方法所得到的塑料微流控芯片1的微沟槽2在开口处容易产生圆角3，从而没有将型腔镶块4的微凸起5的根部直角复制出来。
如图4所示，在型腔移动式射压成型的合模步骤，使模具完全闭合，型腔镶块4具有微凸起的上表面用于组成型腔，型腔镶块4与压块6处于距离定模板10较近的位置，此时的型腔厚度比塑料微流控芯片1的厚度设计尺寸大0微米～20微米。压块6具有一斜面，其斜面与楔形块7的斜面具有相同的倾斜角度，压块6与楔形块7的斜面相对于动模固定板8的上表面的倾斜角度为2°～6°。
如图5所示，在型腔移动式射压成型的注射步骤，塑料熔体注入型腔，在塑料熔体充模压力的作用下，型腔镶块4与压块6在动模板9的配合孔中向远离定模板10的方向移动，型腔逐渐扩大，直至压块6的斜面被楔形块7的斜面挡住，由于2°～6°的倾斜角度具有自锁能力，型腔镶块4所受到的塑料熔体充模压力不能推动楔形块7向外滑动，此时的型腔厚度比塑料微流控芯片1的厚度设计尺寸大50微米～200微米。
如图6、图7、图8所示，在型腔移动式射压成型的压缩步骤，使楔形块7在垫块19支撑起来的空间中向内滑动，驱使压块6与型腔镶块4在动模板9的配合孔中向靠近定模板10的方向移动50微米～200微米，将型腔内的塑料微流控芯片1压实，并且将型腔镶块4的微凸起完全压入塑料微流控芯片1中，使型腔镶块4的微凸起的横截面轮廓完全复制到塑料微流控芯片1的表面。
塑料微流控芯片1凝固定型后，模具打开，用真空吸盘取出塑料微流控芯片1，然后将楔形块7撤回，使下一个生产周期中型腔镶块4与压块6在注射步骤的后移不受限制。
Claims (1)
1.一种塑料微流控芯片的型腔移动式射压成型方法，其特征在于：型腔镶块(4)的上表面具有高30微米～100微米的微凸起，型腔镶块(4)与动模板(9)的配合孔滑动配合，型腔镶块(4)具有微凸起的上表面用于组成型腔，型腔镶块(4)的下表面与压块(6)的上表面以平面配合，压块(6)的下表面与楔形块(7)的上表面以斜面配合，楔形块(7)的下表面与动模固定板(8)的上表面以平面配合，楔形块(7)的上表面相对于动模固定板(8)的上表面具有2°～6°的倾斜角度；压印时，通过楔形块(7)与压块(6)之间的斜面配合，将楔形块(7)垂直于型腔厚度方向的前移运动转化为型腔镶块(4)在平行于型腔厚度方向上的前移运动；具体包括如下步骤，
a)合模：模具完全闭合，型腔厚度比塑料微流控芯片(1)的厚度设计尺寸大0微米～20微米；
b)注射：塑料熔体注入型腔，在塑料熔体的充模压力下，型腔镶块(4)与压块(6)在动模板(9)的配合孔中向远离定模板(10)的方向移动，型腔扩大，直至压块(6)被楔形块(7)挡住，此时的型腔厚度比塑料微流控芯片(1)的厚度设计尺寸大50微米～200微米；
c)压缩：注射结束后，使楔形块(7)向模具内部滑动，驱使压块(6)与型腔镶块(4)向靠近定模板(10)的方向移动50微米～200微米，对型腔内的塑料微流控芯片(1)实施压印，型腔镶块(4)对塑料微流控芯片(1)施加的压强为3兆帕～15兆帕；
d)开模取成品：塑料微流控芯片(1)凝固定型后，模具打开，用真空吸盘取出塑料微流控芯片(1)；
e)楔形块后撤：将楔形块(7)撤回，使下一个生产周期中型腔镶块(4)与压块(6)在注射步骤的后移不受限制。
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