CMF实验室 | LSR液态硅胶注射成型

液态硅胶的注射成型已得到广泛推广。最近，该方法由于其能够在短时间内进行自动模塑和用塑料复合模塑的优点而成为工业上广泛关注的模塑方法。基于液体硅橡胶硫化前粘度低、易流动、硫化速度快等特点，注射成型液体硅橡胶的应用得到飞速发展，注射成型技术越来越得到人们的关注。

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简介

液态硅胶 (Liquid Silicone Rubber) 英文简称LSR，是一种备受消费者和厂家青睐的产品，有良好的弹性和防水防潮性，耐酸、碱等多种化学物质的侵蚀，所以一般用于替代生活塑料用品。液态硅胶分为 A 胶与 B 胶，利用定量装置控制两者为1:1 之比例，再透过静态混合器予以充分混合，注入射出料管后再进行射出成型生产。

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液态硅胶的特性

LSR 是一种无毒、耐热、高复原性的柔性热固性材料，具有优异的透明性，撕裂强度，回弹性，耐黄变性，热稳定性，良好的透气性，耐热老化性和耐候性。其流变行为主要表现为低黏度、快速固化、剪切变稀以及较高的热膨胀系数。LSR 是以铂金作为催化剂的双液态快速硫化材料，可以采用注塑的方式、大量、快速硫化、重复性机械生产。

其特性如下：

1、耐温范围广：-50℃-250℃

2、在大范围温度内具有稳定的机械性能和电性能

3、在任何天气和紫外线照射下都具有稳定性，抗老化

4、高绝缘性：介电强度≥20kV/mm

5、燃烧释放无毒气体

6、固化速度快，是常规固态硅胶的10倍左右

7、在低温环境下可在料筒内长时间待机

8、与PA、PA6、PA66、PBT、PC、PPS等多种材料组合可获得良好的联结性

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液态硅胶的应用

液态硅胶在健康用品、汽车、婴儿用品、医疗用品、潜水用品、厨房用具、日用制品、电力绝缘材料加工以及密封件等的生产设计中是不可替代的材料。

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成型过程

液体硅橡胶注射成型技术(LIM)是七十年代末开发的一种新型高效的硅橡胶成型方法，是通过把具有出色性能的液体硅橡胶和能够精密且稳定地完成注射成型的设备相结合而形成的新型的硅橡胶成型加工技术，只需将两个组分(也可以包含配色等辅助组分)装入设备内，从进料、计量、混合到成型全自动完成。这种加工技术可以达到简化工艺、缩短加工时间、节约材料、提高效率的目的。并且生产过程中基本不产生废边，有利于环保。

通过计量装置将A、B 两种液体硅橡胶原料经精确计量后输送到混合装置中→两组分在混合器中充分混合后再输送到注射成型机中→通过成型机注射或喷射到已预热的多模具中并均匀分配到各个模腔中→在热模腔中硅橡胶材料被加热并快速硫化成型制品→硫化成型后自动开模出模→然后合模并进入下一个成型周期。整个成型周期几十秒时间到几分钟，根据制品大小不同成型周期也不同。

整个注射成型系统分为以下几个部分：

第一单元是计量进料单元，通过液压压盘将液体硅橡胶的两个组分直接从包装桶中精确计量进入系统内;

第二单元是混合单元，通过静态混合器将进入系统的两个组分充分混合均匀，并且体系中不带入气泡;

第三单元是注射成型单元，混合好的硅橡胶材料通过注射单元定量注射到模具中，并均匀分配到各个模腔，然后热硫化。整个过程全自动化，设定好参数后可实现无人工控制，达到提高生产效率。

这种塑化螺杆同时具有均化、混合的功能，通过螺杆将混合料注射到热模具中，在模温 170～200℃下，硅胶发生固化反应。当使用冷流道系统时，值得注意的是流道要足够冷。为了避免漏胶，针阀安装在模具部件的表面，射胶完毕时，针阀立即封闭射嘴。

喂料系统

可以选择以下几种形式：

1)双向泵：可上下移动送料，能够很好的保持压力，由于 A、B 泵之间相连，并同步由液压气动控制，因此这种形式的喂料系统比较可靠、精确。

2)单向泵：是一种通用型，只能单项送料。

3)带有止逆阀的同步单项泵

4) 计量筒系统：主要与单项泵相配合使用。

液态硅橡胶注射成型机的关键部件

1)由于 LSR 的低黏度性，在加工过程中要考虑材料的回流和漏胶，因此对螺杆的密封是必须的。

2)为了防止 LSR 固化，要采用针阀射嘴。

3)A、B 两组分的混合、计量部件。

模具的设计

在模具设计中，一般有以下几种形式：

1) 热流道：比较浪费物料，设计简单，成本低，多用于大制品。

2) 有针阀的冷流道：可实现自动化，周期短。

3) 无针阀的冷流道

由于 LSR 膨胀系数较高，加热时会发生膨胀，冷却时却有微小的收缩，因此部件不能在模具中保持精确的侧边距。所以可以采用冷流道加工，LSR 应保持较低温度和流动性，冷流道采用闭合式系统，在注射循环中，闭合系统在每一个流道中都采用“封胶针”或“针形阀”来控制 LSR 材料的准确计量。

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LSR 流动/硫化的分析

1)液体硅橡胶的硫化化学反应，需要一定的反应时间。

2)理想流动，在直径 2mm，170cm，流动距离超过 100cm。

3)最小厚度 1/1000mm

4)模温过高会导致硫化，从而引起流动受阻。

5)层流可避免气泡

6)高速注射会导致湍流

7)物料的黏度会改变流动的模式

8)湍流导致白点。

因此模具的设计要注意以下几个方面：

1)为了避免湍流和喷射，使用小注胶口。

2)使用针状或翼状注胶口。

3)用 T 型导向栓代替柱形导向栓，脱模时采用射出气枪，加隔热层/板。

4)不要使用含阻聚剂的防锈剂/油，一般可用甲苯、二甲苯等。

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工艺异常及分析

1.膨胀

原因：硫化不足、成型压力不足、产生气泡、加热不均匀

解决方法：延长硫化时间，提高温度，充分抽去手提罐内的空气；调整注射速度，调整加热装置

2.空隙，表面起泡色斑

原因：硫化不足，空气未被排空，混入空气，模具温度过高，混合斑

解决方法：延长硫化时间，充分抽去手提罐内的空气，注射室防止空气进入， 降低模具温度；注意模具的温度分布，调整注射速度；检查搅拌器

3.焊缝记号

原因：混合比不恰当和混合斑，融接部去真空不佳

解决方法：调整容量混合部；调整注射速度，均衡流道

4 光泽不佳

原因：硫化不好，模具表面粗糙

解决方法：延长硫化时间；提高模具温度，研磨并采用硬质度铬；脱模剂过强

5.脱模不好

原因：硫化条件不恰当，模具表面不佳，表面温度分布不均

解决方法：延长硫化时间，提高温度，修理模具， 检查加热方法

6.喷嘴漏

原因：喷嘴磨损、割伤

解决方法：检查闭锁喷嘴

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液态硅胶注射成型的优点：

1）节省人力：物料输送，计量，混合，注入等过程实现连续自动化，降低功耗。

2）可以提高生产效率：通过快速固化来缩短成型周期。

3）可以提高产品质量：不形成反应副产物，不混入杂质。

4）适用于复合成型：由于材料的流动性好，成型压力低，固化温度范围宽，除了嵌件成型外，还可以进行复合成型。

一次成型﹑无废料及可自动化

本篇文章部分图片素材来源自网络

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