液態(tài)硅橡膠注塑成型工藝解讀

1、液態(tài)硅橡膠注塑成型工藝解讀硅膠在市場(chǎng)上的運(yùn)用因其不會(huì)釋放有毒物質(zhì)且觸感柔軟舒適，能耐高溫及低溫(-60c+300c)良好物化性而被廣泛運(yùn)用，很少有他種聚合物可與它匹敵。強(qiáng)而有力的彈性體，且更勝過(guò)橡膠的密封性，優(yōu)異的電絕緣性及對(duì)化學(xué)品、燃料、油、水的抵抗力，可應(yīng)付不良環(huán)境之良好材料。工業(yè)上如：油封、鍵盤(pán)按鍵、電器絕緣料、汽車(chē)另件，生活用品如：奶嘴、人工導(dǎo)管、呼吸器、蛙鏡、皮鞋球鞋內(nèi)墊、食品容器等，硅膠可區(qū)分固態(tài)及液態(tài)，前者加工方式以熱壓移轉(zhuǎn)，后者原料則以射出成型為主，液態(tài)在設(shè)備投資及原料成本上雖較高，但其生產(chǎn)速度快，加工程度低及廢料少等因素來(lái)觀察，利用液態(tài)硅膠射出成型，在追求精準(zhǔn)、速度、自動(dòng)化的

2、注塑生產(chǎn)工業(yè)，必定是未來(lái)導(dǎo)向趨勢(shì)。從注塑機(jī)廠家的角度來(lái)看，發(fā)展LSR射出成型機(jī)也是很有前景的，LSR射出成型機(jī)在機(jī)器配備上和一般塑料射出成型機(jī)最大的不同在于供料系統(tǒng)，其余針對(duì)材料的特性改變料管、螺桿、模具及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)注塑機(jī)制造廠而言是另一項(xiàng)拓展商機(jī)及機(jī)器附加價(jià)值的方式，目前普通注塑機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)已趨白熱化，相當(dāng)激烈。展望未來(lái)市場(chǎng)及顧客需求，發(fā)展硅膠射出成型專用機(jī)，是另辟蹊徑的好途徑。液態(tài)硅膠(LiquidSiliconeRubber),分為A膠與B膠，利用定量裝置控制兩者為1:1之比例，再透過(guò)靜態(tài)混合器(StaticMixer)予以充份混合，注入射出料管后再進(jìn)行射出成型生產(chǎn)。將液

3、態(tài)硅膠射入熱澆道模具，制作硅膠制品，可達(dá)到一次成型)無(wú)廢料及可自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。在過(guò)去的三到五年里，熱固性液體硅橡膠(LSR)的注塑技術(shù)得到了快速的發(fā)展。LSR的注塑設(shè)計(jì)與剛性工程熱塑料有著重要的差別，這主要是因?yàn)檫@兩種橡膠的物理性質(zhì)，如低粘度，流變學(xué)性質(zhì)（快速固化），剪切變稀性質(zhì)，以及較高的熱膨脹系數(shù)等區(qū)別較大。由于LSR的粘度較低，因此它在注射成型過(guò)程中，即使在注射壓力較低的情況下，填充流速也可以較快，但是為了避免空氣滯留，對(duì)模具通風(fēng)的要求更加嚴(yán)格?？偟膩?lái)說(shuō)，現(xiàn)代LSR的快速硫化的循環(huán)時(shí)間更短（某些情況下循環(huán)時(shí)間不到20秒），為了充分利用這一特性，加工機(jī)械、注射成型機(jī)以及部件轉(zhuǎn)移系統(tǒng)等必須相互

4、配合，作為一個(gè)高度集成的整體運(yùn)作。冷流道成型現(xiàn)代冷流道體系充分利用了LSR剪切變稀的性質(zhì)，真正達(dá)到了無(wú)浪費(fèi)，無(wú)毛邊成型。在過(guò)去的三到五年里，冷流道模塑在制造業(yè)中的優(yōu)勢(shì)地位急速上升，并導(dǎo)致橡膠產(chǎn)品的產(chǎn)量增加、廢品減少、勞動(dòng)成本降低等良好的勢(shì)頭。LSR不會(huì)在模具中收縮，這一點(diǎn)和熱塑性塑料類似。但是由于膨脹系數(shù)較高，加熱時(shí)會(huì)發(fā)生膨脹，冷卻時(shí)卻僅有微小的收縮。因此，部件通常不能在模具中保持準(zhǔn)確的側(cè)邊距，只有在表面積較大的空腔中才可以保持。與熱流道模塑相似，在冷流道加工中，熱固LSR應(yīng)保持較低溫度和可流動(dòng)性，以確保沒(méi)有物料的損失。這種加工方法最適用于在清潔的室內(nèi)環(huán)境中生產(chǎn)大小、結(jié)構(gòu)相似的大體積部件。理想

5、模型是在人為因素影響最小的設(shè)備中晝夜不停的運(yùn)轉(zhuǎn)，并逐步增大運(yùn)轉(zhuǎn)周期（日或周）。目前所用的冷流道設(shè)備有兩種基本類型，即閉合系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。注射循環(huán)中，閉合系統(tǒng)在每一個(gè)管道中都采用“開(kāi)動(dòng)銷(xiāo)”或“針形閥”來(lái)控制LSR橡膠的流量。而開(kāi)口系統(tǒng)則根據(jù)注射壓力的大小，利用“收縮嘴”和閥門(mén)來(lái)控制物料的流量。與開(kāi)口系統(tǒng)相比較，閉合系統(tǒng)最典型的特點(diǎn)是在較低的注射壓力下進(jìn)行注塑。設(shè)備中可調(diào)控的“節(jié)流口”可以對(duì)不平衡的分流道以及物料的不同剪切變稀性能進(jìn)行微調(diào)。缺點(diǎn)是對(duì)某些給定大小的部件和模具，設(shè)備需作額外的調(diào)整。開(kāi)放系統(tǒng)利用通過(guò)噴嘴或者閥門(mén)的高剪切速率，在注射壓力降低時(shí)，進(jìn)行截流。一般情況下，開(kāi)放系統(tǒng)

6、的空腔填充時(shí)間要比閉合系統(tǒng)稍微短一些。開(kāi)放系統(tǒng)由于分流道和噴嘴較小，空腔密度較高。分流道則要求自然平衡，并與物料本身的流變性能?chē)?yán)格匹配。因?yàn)殚_(kāi)放系統(tǒng)的流道尺寸較小，所以通常不用可調(diào)“節(jié)流口”，只需普通閥門(mén)就可以很好的控制流量，并獲得最佳的壓力點(diǎn)。分模線設(shè)計(jì)液體硅橡膠注射成型模具時(shí)，首先要考慮分模線的位置，因?yàn)榉帜＞€內(nèi)部需設(shè)置一些通道，利用這些通道完成通風(fēng)任務(wù)，通風(fēng)孔必須設(shè)置在注射物料最后到達(dá)的模具末端。預(yù)先考慮以上因素，有助于避免空氣的夾帶和焊接線邊縫強(qiáng)度的損失。由于LSR的粘度低，所以必須確保分模型線的精確度，避免出現(xiàn)毛邊。雖然如此，最終產(chǎn)品上的分模線清晰可見(jiàn)。部件的幾何形狀和分模線的位置還

7、會(huì)影響脫膜過(guò)程。在部件設(shè)計(jì)中，輕微的根切有助于確保被塑部件與模具空腔之間堅(jiān)固的結(jié)合在一起。收縮雖然液體硅橡膠在注射成型過(guò)程中沒(méi)有收縮，但是由于硅橡膠具有較高的熱膨脹系數(shù)，因而在脫膜、冷卻后通常會(huì)有2,3,的收縮。確切的收縮數(shù)據(jù)主要取決于物料配方，但是從加工的觀點(diǎn)來(lái)看，設(shè)計(jì)者如果在構(gòu)思的時(shí)候，預(yù)先對(duì)影響收縮的一些因素有所考慮的話，最后的收縮情況會(huì)有所變化，這些因素主要包括加工的溫度，物料脫膜的溫度，空腔壓力等。另外要考慮的是注入口的位置，因?yàn)橥ǔＮ锪显诹鲃?dòng)方向上的收縮要比其垂直方向的收縮來(lái)得明顯些。另外，部件的尺寸也是一個(gè)影響因素，一般來(lái)說(shuō)，部件越厚，收縮越小如果在實(shí)際應(yīng)用中要求二次硫化，則還要

8、考慮額外增加0.5%,0.7%的收縮。通風(fēng)當(dāng)模具空腔關(guān)閉時(shí)，空氣滯留在內(nèi)，隨著LSR的注射，空氣首先被擠壓，接著逐漸被填料趕出空腔，由于LSR的粘度較低，空腔很快被填充。在快速填料過(guò)程中，如果空氣不能完全被趕出空腔，將會(huì)夾帶在硫化后的物料中（通常表現(xiàn)為沿部件周邊一圈白邊或是內(nèi)部光滑的小氣泡）。典型的通氣管道寬1,3mm深0.004,0.005mm,現(xiàn)已成功應(yīng)用于生產(chǎn)中。排除空腔滯留空氣的最佳方法，是在每一個(gè)注射成型循環(huán)中，采用抽真空的辦法將空腔中滯留空氣趕走。就是說(shuō)，在設(shè)計(jì)分模線時(shí)確保模具密閉，真空泵通過(guò)模具開(kāi)關(guān)下面的夾具將所有空腔抽真空。一旦真空度達(dá)到預(yù)想標(biāo)準(zhǔn)要求，立刻關(guān)閉模具，開(kāi)始注射。還

9、有一種成功應(yīng)用的方法是，利用調(diào)節(jié)夾具力度達(dá)到趕走空氣的目的。制造者在夾具力較低時(shí)LSR填充至空腔的90,95,之后再將夾具力度調(diào)高，同時(shí)避免積壓液體硅橡膠溢出，產(chǎn)生毛邊。注入口一個(gè)合適的加工設(shè)計(jì)，既希望閥門(mén)的痕跡小而堅(jiān)固，又希望閥門(mén)的位置不易察覺(jué)，這是非常困難的。但是如果將閥門(mén)設(shè)置在非臨界區(qū)域或內(nèi)表面上，就可以避免很多麻煩，例如前面提到的，利用冷流道系統(tǒng)進(jìn)行LSR材料的注射成型就可以省去注入口痕跡的消除，從而避免了勞動(dòng)集約型的生產(chǎn)過(guò)程和大量物料的浪費(fèi)。很多情況下，無(wú)注入口設(shè)計(jì)也將縮短循環(huán)時(shí)間。如果采用冷流道系統(tǒng)，在熱空腔與冷流道之間設(shè)置有效的隔離溫度是十分重要的。如果分流道太熱，物料在注射前就

10、開(kāi)始固化，而如果冷卻太快的話，它會(huì)從模具閥門(mén)區(qū)域吸收過(guò)多熱量，防礙固化的完成。閉合系統(tǒng)的閥門(mén)或是開(kāi)動(dòng)銷(xiāo)，一般設(shè)計(jì)為0.5,0.8mm之間，以保證銷(xiāo)和它周?chē)鲃?dòng)的物料的活動(dòng)空間。而開(kāi)口系統(tǒng)中，噴嘴和閥門(mén)通常要小一些(0.2,0.5mm),這樣可以較好的控制流量。對(duì)于低粘度的LSR來(lái)講，若是通過(guò)傳統(tǒng)注入口注入物料，例如潛伏式閥門(mén)或是錐形閥門(mén)，那么喂料直徑要略小些。(注入口直徑通常在0.2,0.5mm之間。)脫模除非是較特殊的配方，一般固化LSR容易粘在金屬表面上，這給脫模帶來(lái)了一定的困難。雖然如此，目前LSR橡膠的熱撕裂強(qiáng)度還是能夠滿足脫模要求的，在脫模后基本沒(méi)有損失。應(yīng)用最為普遍的脫模技術(shù)設(shè)備，

11、包括分儲(chǔ)柱塔板，推頂銷(xiāo)和空氣推頂。其他應(yīng)用較多的方法包括滾筒掃除機(jī)，排除塔，和機(jī)器人操作。使用推頂系統(tǒng)時(shí)，必須使推頂系統(tǒng)保持在相近的公差范圍內(nèi)。如果推頂銷(xiāo)和套管之間清除過(guò)度，或是元件磨損時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都會(huì)引起部件毛邊的出現(xiàn)。反錐形或蘑菇形推頂器的接觸壓比較大，可增進(jìn)系統(tǒng)的密閉性，因而功效很強(qiáng)。模具材料一般情況下，護(hù)圈板都是采用非合金加工鋼(no.1.1730,DINcodeC45W)來(lái)制造的。由于模板要暴露在170?,210?的高溫下，所以應(yīng)該采用預(yù)回火的鋼材(no.1.2312,DINcode40CrMnMoS86)制造，以提高抗沖壓性能。具有空腔的模板最好采用耐溫性好的彈性熱鋼為材料。針對(duì)像抗

12、油品級(jí)這類高填充LSR材料，推薦使用更強(qiáng)硬的材料，例如鍍銘鋼和粉末金屬都在這一應(yīng)用上有了較大的發(fā)展(鋼no.1.2379,DINcodeX155CrVMo12I)。在為研磨性物料制作模具時(shí)，要注意使用特別的插件或者其他可替換加工工具，這樣元件磨損后可以單獨(dú)替換，而不必更換整個(gè)模具。模具空腔表面的優(yōu)劣對(duì)部件的品質(zhì)有重要的影響，簡(jiǎn)單講，鑄好的部件會(huì)將模具空腔的原貌準(zhǔn)確的復(fù)制下來(lái)。拋光鋼對(duì)于透明部件顯得十分重要。表面經(jīng)過(guò)處理的鈦/鍥鋼具有很高的抗磨損能力，而PTFE/St更加容易脫膜。LSR材料在某種程度上具有研磨特性，因而最好不要選擇鋁質(zhì)材料。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，選用最好的金屬材料，以便得到更

13、好的相容性，同時(shí)便于由粗產(chǎn)品加工為最終產(chǎn)品。溫度控制LSR成型工藝中，典型的加熱方式是電加熱，通常采用電熱絲加熱器、加熱管或者加熱盤(pán)。LSR的一次型固化過(guò)程中，模具內(nèi)溫度的均勻分配是非常重要的。在大型模具中，最經(jīng)濟(jì)的加熱方法是“油溫控制法”。用絕緣板包裹模具，也有助于減少熱損失。如果表面溫度下降過(guò)快，會(huì)使物料的固化速度降低，不斷抑制部件的釋放，影響部件的品質(zhì)。加熱器與分模線之間保留一段距離，可以大大避免模板的彎曲與變形，但是會(huì)使鑄好的部件出現(xiàn)毛邊。如果模具是為冷流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，那么在冷熱界面上必須有適合的隔離，這是必不可少的。像3.7165(TiAl6V4)這樣的鈦合金，相比其他鋼材料來(lái)說(shuō)，其

14、熱導(dǎo)性能差，因此是冷熱隔離的良好材料。對(duì)于整體模具加熱體系，應(yīng)該在模具與模板之間放置絕緣層，把熱損失降低到最小。模擬設(shè)計(jì)LSR分流道系統(tǒng)中，LSR將均勻填充所有的模具空腔，在這樣的一個(gè)體系中，LSR分流道規(guī)劃的平衡顯得十分重要。采用電腦物流動(dòng)力學(xué)模擬軟件來(lái)設(shè)計(jì)分流道閥門(mén)和通風(fēng)口，可以幫助模具的改進(jìn)，避免反復(fù)試錯(cuò)法的高消耗。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以用填充研究來(lái)論證，但是，正確的模擬要求工程師對(duì)所注塑的LSR配方的機(jī)械反應(yīng)性能了如指掌。利用有限元分析法進(jìn)行部件設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，可忽略高應(yīng)力區(qū)。小結(jié)予以恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和規(guī)劃，LSR材料的注射成型是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)收益好，操作相對(duì)簡(jiǎn)潔的生產(chǎn)工藝。充分理解注射成型與流程設(shè)計(jì)的原則，制造者即可在避免出現(xiàn)問(wèn)題的同時(shí)，進(jìn)行高效生產(chǎn)，相信LSR出色的空腔填充性能和快速硫化特性，必將帶來(lái)高品質(zhì)、高產(chǎn)出的工業(yè)效應(yīng).古今名言敏而好學(xué)，不恥下問(wèn)一一孔子業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨一一韓愈興于詩(shī)，立于禮，成于樂(lè)孔子己所不欲，勿施于人一一孔子讀書(shū)破萬(wàn)卷，下筆如有神一一杜甫讀書(shū)有三到，謂心到，眼到，口到一一朱熹立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書(shū)為本一一歐陽(yáng)修讀萬(wàn)卷書(shū)，行萬(wàn)里路一一劉彝黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書(shū)遲一一顏真卿書(shū)卷多情似故人，晨昏憂樂(lè)每相親一一于謙己猶藥也，善讀之可以醫(yī)愚一一劉向莫等閑，白了少年頭，空悲切一一岳飛發(fā)奮識(shí)遍天下字，立志讀盡人間書(shū)一一蘇軾鳥(niǎo)欲高飛先振翅，人求上