这是一个在工程制造领域,特别是消费电子、汽车、家居用品等行业中非常常见的工艺。您提到的“液体硅胶包PBT”通常指的是 LSR(液体硅橡胶)包胶成型 over PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)。
下面我将从原理、优势、工艺流程、关键技术要点以及应用几个方面为您详细解释。
这是一种二次注塑或双色注塑工艺。首先,在模具中注入PBT材料,形成坚硬的塑料骨架(基材)。然后,在同一个或另一个模具中,将液态的硅胶(LSR)注入并覆盖到PBT零件的特定区域上。在加热和压力的作用下,LSR固化并与PBT基体通过物理和(有限的)化学作用结合在一起。
这种组合充分发挥了两种材料的优势:
特性 | PBT(基材) | LSR(包覆材) | 组合后的优势 |
---|---|---|---|
力学性能 | 高强度、高刚性、优良的耐疲劳性 | 柔软、弹性好、可压缩 | 获得“硬中带软”的触感,如柔软的按键、舒适的握把。 |
耐热性 | 较好(长期使用温度约120-140°C) | 极佳(-50°C 至 200°C+) | 整体部件能在高温环境下稳定工作。 |
化学稳定性 | 对一般化学品有抵抗性,但不耐强酸强碱 | 卓越的耐化学性、耐候性、抗紫外线 | 增强部件在恶劣环境(如汽车发动机舱)下的耐久性。 |
电性能 | 优良的电绝缘性 | 极佳的电绝缘性、耐电弧性 | 制造高可靠性密封接插件、绝缘部件的理想选择。 |
生物相容性 | 一般 | 极佳(可通过医用级认证) | 用于医疗器械、食品接触部件(如奶嘴、厨具手柄)。 |
密封性 | 刚性,不易变形密封 | 高弹性,可形成气密、水密封 | 实现可靠的防水、防尘密封功能。 |
第一步:注塑PBT基材
将干燥的PBT颗粒通过传统的注塑机射入模具,形成设计的骨架结构。
PBT部件上需要设计后续包胶的区域。
第二步:模具转换与放置
一体式模具:模具旋转或滑动,将PBT件带到LSR注塑的位置。
分体式生产:将冷却后的PBT件从第一个模具中取出,人工或机械手放入第二个专用的包胶模具中。
第三步:注塑LSR
LSR(A/B组分)通过计量混合设备精确混合并输送到注塑机。
将混合好的LSR注射到PBT件的指定区域。
LSR在模具加热(通常170°C - 200°C)下快速硫化(固化)。
第四步:顶出与后处理
冷却后,打开模具,顶出完整的PBT+LSR复合部件。
通常需要修剪产生的飞边(如果有)。
PBT和LSR是两种极性完全不同的材料(PBT极性高,LSR非极性),它们无法像某些塑料一样形成牢固的化学键合。因此,实现牢固的结合是此工艺的核心挑战。
解决方案主要包括:
机械互锁设计
这是最可靠、最主要的方法。在PBT件上设计倒钩、孔洞、凹槽、滚花等结构。当LSR注入后,会填充到这些结构中,固化后形成牢固的机械锁定,防止LSR被剥离。
设计要点:倒钩的开口角度、深度需要精确计算,以确保锁紧力最大化且便于脱模。
PBT表面处理
清洁表面,去除油污和脱模剂。
活化表面,增加其表面能,改善LSR对PBT的润湿性。
在微观层面产生粗糙度,增强机械咬合力。
等离子处理:最有效和常用的方法。通过等离子体轰击PBT表面,可以:
底涂剂:使用专用的粘接促进剂(底涂)。在注塑LSR前,先将底涂喷涂在PBT件的结合区域,作为“桥梁”来改善粘接。这种方法效果很好,但增加了工序和成本,且可能涉及VOC排放。
材料选择
选择经过改性的、易于与LSR粘接的PBT牌号。一些材料供应商会提供“包胶级”的PBT。
同样,也有针对包胶PBT优化的LSR牌号。
工艺参数控制
PBT表面温度:在注塑LSR时,PBT件的表面温度非常关键。适当的预热可以促进LSR的流动和界面结合。
LSR注射速度与压力:需要优化以确保LSR能充分填充所有微小的机械锁结构,同时不产生飞边。
消费电子:智能手机/对讲机的防水密封圈、手表/手环的软胶表带、TWS耳机充电仓的软胶保护套、键盘的柔软按键。
汽车行业:传感器密封罩、连接器防水密封、方向盘上的软胶按键、变速箱阀体中的软性阀座。
医疗器械:呼吸面罩的密封垫、阀门外壳、手持器械的防滑软握把。
家用电器:电饭煲、压力锅的密封圈(手柄是PBT,密封圈是LSR)、高级剃须刀的软胶握柄。
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