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	<title>注射成型</title>
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	<title>注射成型</title>
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		<title>注射成型(塑化手段)</title>
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		<dc:creator><![CDATA[蒋小明]]></dc:creator>
		<pubDate>Tue, 22 Nov 2022 09:31:29 +0000</pubDate>
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		<category><![CDATA[注射成型]]></category>
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					<description><![CDATA[塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。大多数热塑性塑料和某些热固性塑料...]]></description>
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<article>
<p>塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。大多数热塑性塑料和某些热固性塑料（如酚醛塑料）均可用此法进行加工。用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品。20世纪70年代以来，出现了一种带有化学反应的注射成型，称为反应注射成型，发展很快。</p>
</article>
<article>
<h1>操作方法</h1>
<p>因加工物料而异，热塑性塑料的注射成型包括加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模等过程。热固性塑料和橡胶的成型也包括同样过程，但料筒温度较热塑性塑料的低，注射压力却较高，模具是加热的，物料注射完毕在模具中需经固化或硫化过程，然后趁热脱膜。</p>
<p>注射成型是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体注入摸腔而成型，工艺原理是：将固态的塑胶按照一定的熔点融化，通过注射机器的压力，用一定的速度注入模具内，模具通过水道冷却将塑胶固化而得到与设计模腔一样的产品。</p>
<p>注射成型(注塑)是使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。</p>
<p>注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短(几秒到几分钟)，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。</p>
<h1>分类</h1>
<p>注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成；其成型方法可分为：</p>
<p>(1)排气式注射成型。排气式注射成型应用的排气式注射机，在料筒中部设有排气口，亦与真空系统相连接，当塑料塑化时，真空泵可将塑料中合有的水汽、单体、挥发性物质及空气经排气口抽走；原料不必预干燥，从而提高生产效率，提高产品质量。特别适用于聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等易吸湿的材料成型。</p>
<p>(2)流动注射成型。流动注射成型可用普通移动螺杆式注射机。即塑料经不断塑化并挤入有一定温度的模具型腔内，塑料充满型腔后，螺杆停止转动，借螺杆的推力使模内物料在压力下保持适当时间，然后冷却定型。流动注射成型克服了生产大型制品的设备限制，制件质量可超过注射机的最大注射量。其特点是塑化的物件不是贮存在料筒内，而是不断挤入模具中，因此它是挤出和注射相结合的一种方法。</p>
<p>(3)共注射成型。共注射成型是采用具有两个或两个以上注射单元的注射机，将不同品种或不同色泽的塑料，同时或先后注入模具内的方法。用这种方法能生产多种色彩和(或)多种塑料的复合制品，有代表性的共注射成型是双色注射和多色注射。</p>
<p>(4)无流道注射成型。模具中不设置分流道，而由注射机的延伸式喷嘴直接将熔融料分注到各个模腔中的成型方法。在注射过程中，流道内的塑料保持熔融流动状态，在脱模时不与制品一同脱出，因此制件没有流道残留物。这种成型方法不仅节省原料，降低成本，而且减少工序，可以达到全自动生产。</p>
<p>(5)反应注射成型。反应注射成型的原理是将反应原材料经计量装置计量后泵入混合头，在混合头中碰撞混合，然后高速注射到密闭的模具中，快速固化，脱模，取出制品。它适于加工聚氨酯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等一些热固性塑料和弹性体。主要用于聚氨酯的加工。</p>
<p>(6)热固性塑料的注射成型。粒状或团状热固性塑料，在严格控制温度的料筒内，通过螺杆的作用，塑化成粘塑状态，在较高的注射压力下，物料进入一定温度范围的模具内交联固化。热固性塑料注射成型除有物理状态变化外，还有化学变化。因此与热塑性塑料注射成型比，在成型设备及加工工艺上存在着很大的差别。下表比较了热固性与热塑性塑料注射成型的差别。</p>
<h1>相关研究</h1>
<p>随着微流控芯片研究的不断深入，对低成本、大批量、一次性使用芯片的需求日益迫切，聚合物微流控芯片已成为微型便携分析仪器产业化和商业化的主要方向。目前，用于实验室研究的单件、小批量芯片制备已经能够实现，但如何实现聚合物微流控芯片高效、低成本制造才是该技术产业化所面临的关键难题。</p>
<p>本文提出一种聚合物微流控芯片的注射成型及模内键合技术，实现了聚合物微流控芯片的注射成型和热键合工艺的有效集成，并利用数值模拟和实验研究的方式，研究了聚合物微流控芯片注射成型及模内键合工艺与相关理论，提高了微流控芯片的成型质量，为微流控芯片的批量化生产提供一个新思路。分析传统聚合物微流控芯片制造工艺，基于注射成型工艺中模内装配技术，提出一种微流控芯片注射成型及模内键合的制造工艺方案，对浇注系统、抽芯油缸及温度控制系统的设计进行了对比分析。最终，实现聚合物微流控芯片的成型、对准和键合的有效集成。</p>
<p>在注射成型工艺中，首先针对微流控芯片宏观翘曲变形进行了实验研究，通过模流分析软件对芯片充填过程的压力分布进行了分析，揭示了注射成型工艺参数对制件的翘曲的影响规律，对成型工艺参数进行了初步优化。然后，利用单因素实验法，研究注射成型工艺参数对横向和纵向微观微通道复制度的影响。</p>
<p>适当地增加模具温度、熔体温度可以减小不同位置微通道上宽的差距，使微通道形貌均匀一致；通过提高注射速度可有效降低微注射成型对高模具温度和熔体温度的要求。最后，优化了成型工艺参数，当模具温度90℃、熔体温度245℃、注射速度35cm3/s、保压压力140MPa，保压时间3s时，所成型微流控芯片的翘曲量较小、微通道形貌一致性良好。</p>
<p>基于聚合物力学基础理论，分析模内键合过程中微流控芯片微通道的变形机理。进行了PMMA材料的高温力学性能实验，获得其相关力学性能参数，在玻璃转化温度附近时，PMMA表现出明显的粘弹性性能。利用有限元分析软件仿真分析了PMMA微流控芯片模内键合过程中微通道变形情况，与实验结果进行对比分析，揭示了键合工艺参数对微通道变形的影响规律。研究结果表明，采用广义Maxwell材料模型能较好的模拟聚合物微流控芯片键合过程中微通道的变形。</p>
<p>随着键合温度、键合压力和键合时间的提升，芯片的微通道变形增加；键合温度和键合压力是影响微通道变形的主要因素。在键合过程中微通道顶部会与两侧壁发生粘合，对微通道变形影响很大，主要体现在上宽和高度方向上。基于吸附理论和扩散理论分析了微流控芯片模内键合过程中键合强度的形成机理。利用分子动力学软件对PMMA芯片模内键合过程进行模拟，同时进行了芯片模内键合实验及强度测试实验，对微流控芯片键合强度的形成机理进行了验证，研究了键合环境对芯片键合强度形成的影响规律。</p>
<p>研究结果表明，芯片键合强度的形成是界面分子扩散和吸附共同作用的结果。适当的增加键合压力，可以显著的提升键合强度，并缩短键合时间。而键合温度和键合时间的提升，增加键合界面间分子的相互扩散，提高界面分子间的作用力，从而提高键合强度。</p>
<p>综合考虑模内键合过程中微通道变形及键合强度，论文选取键合温度102℃，键合压力1.8MPa和键合时间240s作为优化工艺参数。采用模内实验对优化工艺参数进行验证，所制备微流控芯片的键合强度达到了350KPa，且微通道网络密封性良好，芯片微通道高度为36μm，上宽为85μm，下宽为38μm，最大变形不超过10%，变形较小，满足要求。</p>
</article>
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