CN107053579B - 一种注塑成型装置和注塑成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注塑成型装置和注塑成型方法，该装置包括上模具和下模具，所述上模具或所述下模具上设置有带钢针的钢针镶块，所述下模具或所述上模具与所述钢针相对的模具表面上设置有一层弹性薄膜，所述钢针的形状和尺寸为注塑微孔所需的形状和尺寸，所述钢针从所述上模具或所述下模具上朝向所述弹性薄膜突伸，并设置成合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部。本发明可有效解决现有注塑成型装置及方法对于微米级微孔和微孔阵列难于制作，尺寸精度差和孔口易出现缺陷和飞边的问题。

Description

一种注塑成型装置和注塑成型方法
技术领域
本发明涉及一种注塑成型装置和注塑成型方法。
背景技术
注塑成型是指将熔融的塑胶用压力注入模具中，冷却成型得到塑胶件的成型方法。注塑成型具有速度快、效率高、工艺简单、尺寸精确等优点，适合于大批量生产及复杂形状零件的生产。在注塑装备中，注塑模具是赋予塑胶制品完整结构和精确尺寸的重要工具，塑胶在熔融状态下受到压力作用充满注塑模具的型腔，冷却后即得到与型腔形状尺寸相同的注塑件。微喷孔、微孔阵列的注塑成型，尤其是100微米以下微孔的制作，对注塑成型是一个挑战。由于模具制作困难，微孔尺寸精度难于保证，同时在孔口容易出现缺陷和飞边。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种注塑成型装置和注塑成型方法,解决现有注塑成型装置及方法对于微米级微孔和微孔阵列难于制作，尺寸精度差和孔口易出现缺陷和飞边的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种注塑成型装置，包括上模具和下模具，所述上模具或所述下模具上设置有带钢针的钢针镶块，所述下模具或所述上模具与所述钢针相对的模具表面上设置有一层弹性薄膜，所述钢针的形状和尺寸为注塑微孔所需的形状和尺寸，所述钢针从所述上模具或所述下模具上朝向所述弹性薄膜突伸，并设置成合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部。
进一步地：
所述钢针的端面为平面。
所述钢针的形状为朝向所述弹性薄膜的方向逐渐缩窄的锥台状。
所述弹性薄膜为涂覆在模具表面上的聚合物薄膜。
所述聚合物薄膜为聚四氟乙烯或派瑞林。
所述钢针的端部直径为30-500微米。
合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部5-15微米。
所述弹性薄膜的厚度为10-30微米。
所述钢针镶块以可拆卸的方式设置在所述上模具或所述下模具上。
所述注塑成型装置为微流控芯片注塑成型装置，所述微孔为微流控芯片上的微喷孔。
一种注塑成型方法，使用所述的注塑成型装置进行注塑成型，其中当所述述上模具与所述下模具合模后，所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部，通过控制所述钢针的压入深度，使所述聚合物薄膜的变形处于弹性变形范围内，注塑过程中利用所述钢针注塑成型微孔。
进一步地，注塑成型的是微流控芯片，所成型的微孔为所述微流控芯片上的微喷孔。
本发明的有益效果：
本发明提供一种注塑成型装置，通过在传统注塑模具中安装与所需孔径相当的细针配合弹性薄膜垫层，以直接获得微米级微孔/微孔阵列。通过将需要成型微孔的位置使用钢针镶块代替整体模具，钢针端面磨为平面，侧壁形状和尺寸为注塑微孔所需直径尺寸，同时在与钢针相对的模具表面涂覆一层弹性薄膜，合模后钢针端面能够压入弹性薄膜内部，通过控制钢针的压入深度，使弹性薄膜的变形处于弹性变形范围内，这样即可保证孔口无飞边，又可避免合模对弹性薄膜的破坏，保证注塑过程的快速批量进行。
本发明的优点在于，采用可更换钢针镶块可精确控制针尖的尺寸精度，与整体模具相比，可获得直径更小、尺寸更精确的微孔，并延长模具的使用寿命。弹性薄膜衬底的使用可保证微孔孔口光滑无飞边。
因此，本发明能够有效解决现有注塑方法对于微米级微孔和微孔阵列难于制作，尺寸精度差和孔口易出现缺陷和飞边的问题，尤其适用于100微米以下微孔和微孔阵列的制备，可应用于各类微流控芯片中的微喷孔制作。
附图说明
图1是本发明实施例的注塑成型装置的结构示意图。
图2是采用本发明实施例的注塑成型装置注塑获得的100微米微孔的扫描电镜照片。
图中标记：
1-下模具，
2-聚合物薄膜，
3-注塑材料，
4-上模具，
5-钢针镶块。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1，在一种实施例中，一种注塑成型装置，包括上模具和下模具，所述上模具或所述下模具上设置有带钢针的钢针镶块，所述下模具或所述上模具与所述钢针相对的模具表面上设置有一层弹性薄膜，所述钢针的形状和尺寸为注塑微孔所需的形状和尺寸，所述钢针从所述上模具或所述下模具上朝向所述弹性薄膜突伸，并设置成合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部。通过控制钢针的压入深度，使聚合物薄膜的变形处于弹性变形范围内，这样即可保证孔口无飞边，又可避免合模对聚合物薄膜的破坏，保证注塑过程的快速批量进行。
优选地，所述钢针镶块以可拆卸的方式设置在所述上模具或所述下模具上，从而可更换钢针镶块，以便精确控制针尖的尺寸精度。
参阅图2，本发明实施例的优点在于，采用可更换钢针镶块可精确控制针尖的尺寸精度，与整体模具相比，可获得直径更小、尺寸更精确的微孔，并延长模具的使用寿命。聚合物薄膜衬底的使用可保证微孔孔口光滑无飞边。
在优选的实施例中，所述钢针的端面为平面。
在更优选的实施例中，所述钢针的形状为朝向所述弹性薄膜的方向逐渐缩窄的锥台状。
在优选的实施例中，所述弹性薄膜为涂覆在模具表面上的聚合物薄膜。
在更优选的实施例中，所述聚合物薄膜可以为聚四氟乙烯或派瑞林等聚合物材料。
在优选的实施例中，所述钢针的端部直径为30-500微米。
在一个具体实施例中，所述钢针的端部直径为100微米
在优选的实施例中，合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部5-15微米。
在一个特别优选的实施例中，合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部10微米。
在优选的实施例中，所述弹性薄膜的厚度为10-30微米。
所述注塑成型装置为微流控芯片注塑成型装置，所述微孔为微流控芯片上的微喷孔。
参阅图1，在另一种实施例中，一种注塑成型方法，使用所述的注塑成型装置进行注塑成型，其中当所述述上模具与所述下模具合模后，所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部，通过控制所述钢针的压入深度，使所述聚合物薄膜的变形处于弹性变形范围内，注塑过程中利用所述钢针注塑成型微孔。
在一些具体实施例中，所述注塑成型方法注塑成型的是微流控芯片，所成型的微孔为所述微流控芯片上的微喷孔。
优选地，所述钢针端部直径为30-500微米。
优选地，合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部5-15微米。
优选地，所述聚合物薄膜材料可以为聚四氟乙烯、派瑞林等。
优选地，所述聚合物薄膜厚度为10-30微米。
参见图1所示，本发明注塑成型装置的一种典型实施例中，带有钢针的钢针镶块5向前在上模具4内部，钢针的端面磨为平面，端部直径为100微米，并设置成使钢针在合模后压入所述弹性薄膜的内部。同时在与钢针相对的下模具1表面涂覆一层聚四氟乙烯薄膜2，合模后钢针的端面压入聚四氟乙烯薄膜2内部10微米。此时进行注塑成型，冷却后即可得到带有与钢针直径相同的微孔的注塑件。
参见图2所示，为注塑获得的100微米微孔的扫描电镜照片。
本发明提供一种注塑成型装置及其注塑成型方法，通过在传统注塑模具中安装与所需孔径相当的细针配合弹性薄膜垫层，以直接获得微米级微孔/微孔阵列。通过将需要成型微孔的位置使用钢针镶块代替整体模具，钢针端面磨为平面，侧壁形状和尺寸为注塑微孔所需直径尺寸。同时在与钢针相对的模具表面涂覆一层弹性薄膜，合模后钢针端面压入弹性薄膜内部，通过控制钢针的压入深度，使弹性薄膜的变形处于弹性变形范围内，这样即可保证孔口无飞边，又可避免合模对弹性薄膜的破坏，保证注塑过程的快速批量进行。
本发明采用可更换的钢针镶块，可精确控制针尖的尺寸精度，与整体模具相比，可获得直径更小、尺寸更精确的微孔，并延长模具的使用寿命。弹性薄膜衬底的使用可保证微孔孔口光滑无飞边。
因此，本发明能够有效解决现有注塑方法对于微米级微孔和微孔阵列难于制作，尺寸精度差和孔口易出现缺陷和飞边的问题，尤其适用于100微米以下微孔和微孔阵列的制备，可应用于各类微流控芯片中的微喷孔制作。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种注塑成型装置，包括上模具和下模具，其特征在于,所述上模具或所述下模具上设置有带钢针的钢针镶块，所述下模具或所述上模具与所述钢针相对的模具表面上设置有一层弹性薄膜，所述钢针的形状和尺寸为注塑微孔所需的形状和尺寸，所述钢针从所述上模具或所述下模具上朝向所述弹性薄膜突伸，并设置成合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部,并使所述弹性薄膜的变形处于弹性变形范围内。
2.如权利要求1所述的注塑成型装置，其特征在于,所述钢针的端面为平面。
3.如权利要求1或2所述的注塑成型装置，其特征在于,所述钢针的形状为朝向所述弹性薄膜的方向逐渐缩窄的锥台状。
4.如权利要求1至2任一项所述的注塑成型装置，其特征在于,所述弹性薄膜为涂覆在模具表面上的聚合物薄膜。
5.如权利要求4所述的注塑成型装置，其特征在于,所述聚合物薄膜为聚四氟乙烯或派瑞林。
6.如权利要求1至2任一项所述的注塑成型装置，其特征在于,所述钢针的端部直径为30-500微米。
7.如权利要求1至2任一项所述的注塑成型装置，其特征在于,合模后所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部5-15微米。
8.如权利要求1至2任一项所述的注塑成型装置，其特征在于,所述弹性薄膜的厚度为10-30微米。
9.如权利要求1至2任一项所述的注塑成型装置，其特征在于,所述钢针镶块以可拆卸的方式设置在所述上模具或所述下模具上。
10.如权利要求1至2任一项所述的注塑成型装置，其特征在于,所述注塑成型装置为微流控芯片注塑成型装置，所述微孔为微流控芯片上的微喷孔。
11.一种注塑成型方法，其特征在于，使用权利要求1至10任一项所述的注塑成型装置进行注塑成型，其中当所述上模具与所述下模具合模后，所述钢针的端面压入所述弹性薄膜的内部，通过控制所述钢针的压入深度，使所述弹性薄膜的变形处于弹性变形范围内，注塑过程中利用所述钢针注塑成型微孔。
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