[发明专利]生产光学元件的高压注塑方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用含有至少两个半模的模具生产透明热塑性聚合物的厚壁精密元件的塑料注塑方法，其特征在于将熔融的聚合物注射入模具的模腔中，然后在填充模具的模腔之后，使聚合物经受至少1000巴(100MPa)水力保持随动压力，并且在冷却熔体期间保持这种高压作用。

背景技术

厚壁精密元件，特别是热塑性材料的光学精密元件，在许多情况下从注塑技术方面来看在几何形状上是不令人满意的。特别是壁厚度大(“厚壁”，即一般大于4mm)的光学透明模压部件的生产和相关的模压部件的长冷却时间是有问题的。此外，塑料的材料特性和工艺操作条件对模压部件的收缩和与此相关的光学性能有很大的影响。在浇注系统过早凝固的情况下，在长冷却时间期间出现的热塑性塑料注塑模压部件的热体积收缩不能在常规的注塑工艺中通过保持随动压力来得到充分地补偿。如此通过不完全补偿的收缩所产生的几何缺陷将导致由光学模压部件(例如通过塑料透镜)所形成瑕疵图象，因此特别导致球面像差。关于光学部件的注塑加工的描述可以参见Plastverarbeiter，2007年6月，第32页起。

因此，常规的注塑工艺对高质量光学部件(例如光学镜头)的注塑尚未达到重要影响。最近，复杂的注射模压成型工艺已经占据这些应用的重要位置。

这些工艺涉及其中仅仅在通过可移动的切压机进行高精度注射后形成目标轮廓的体系。

在注射模压工艺中，极度精密移动的切压机基本上完全补偿了热体积收缩，代替通过保持随动压力进行的常规收缩补偿注射压塑工艺的一个特点是非常高的设备费用，这是由于使用了极其准确的可定位的注射，主要电子注塑机的关闭和冲压单元，以及非常复杂的注塑技术；参见US 2003-0146526A1“Compression Moulding of Optical Lenses”、EP0968807A1“Injection Compression Moulding Method and InjectionCompression Moulding Machine”、DE10226301B4“Arrangement andprocess for the injection compression moulding of plastics articles as well ascomponents produced by the process”。

用于生产光学元件的注射模压成型工艺的缺点是设备费用很高和相关工艺技术的费用很高。另一个缺点是由于高度必要的定位准确性以及必要的长时间保持随动加压和冲压时间，通常使用的电驱动型注射模压成型机器的效率不令人满意。

专利申请DE10114228A1公开了一种具有可调节收缩行为的注塑方法以减少制造尺寸偏差。关于这一点，假设在通过密封浇口系统完成保持随动压力作用之后，进一步的状态进程等容地达到室温，并且正在冷却的模压部件达到在室温之上的1巴线。模压部件的收缩然后通过在等容冷却达到1巴线时之后的模压部件的比容与再进一步等压冷却达到室温时之后的比容之差来确定。因此，收缩是注塑工艺的固有性质；参见图2，参考标记21＝常规注塑工艺。所以，在DE10114228A1中建议通过调节模具温度将这种由于在冷却过程中的热体积收缩所引起的不可避免的收缩限制到可重复的尺寸偏差。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在光学元件的注塑中避免模压部件的材料依赖性收缩和工艺依赖性收缩的简化方法。通过使用包含至少两个半模的注射模具，正在冷却的热塑性注塑部件的热体积收缩通过高压注塑工艺基本上得到完全补偿，特别地是1巴线仅仅在室温达到，参见图2，参考标记22＝高压分离平面。

因此，本发明提供一种生产透明热塑性聚合物的厚壁精密元件的注塑方法，所述精密元件特别是光学元件，例如透镜、镜子、光栅或棱镜，所述方法的特征在于将熔融的聚合物注射入模具的模腔中，然后在填充模具的模腔之后，施加至少1000巴(100MPa)水力保持随动压力，并且在熔体的冷却期间保持这种高压作用。

该方法的特点是对注射和闭合单元的定位精度要求低。在质量方面对注塑机的决定性要求主要是被调节的保持随动压力的大小和足够准确性和重现性。常规的水力注塑机满足这些要求。