0度液态硅胶成型生产是一项极具挑战性的工艺。这里的“0度”通常指的是硅胶的邵氏A硬度,这是一个非常软的级别,接近凝胶状态。它结合了LSR(液态硅胶)成型的所有技术难点,并因其极低的硬度而带来了额外的、独特的挑战。
以下是0度液态硅胶成型生产的主要技术难度,按照生产流程顺序详细说明:
极高的粘度和流动性管理:
0度LSR的粘度非常低,像水一样,这导致其极易流淌。任何微小的泄漏点都会造成严重的材料浪费和污染。
在供料系统中,对管道、接头的密封性要求极高。普通的密封圈可能无法有效防止泄漏。
易混入气泡:
由于材料很软且粘度低,在输送、计量和混合过程中非常容易卷入空气。这些气泡在成型后会在产品内部或表面形成缺陷,对于要求高透明或高强度的应用是致命问题。
需要配备高效的真空脱泡系统,并且在材料桶和输送管路的设计上要尽可能避免湍流。
这是0度LSR成型中最核心、最难的部分。
排气系统设计极其苛刻:
材料流动性极佳,能流入比头发丝还细的缝隙。这意味着传统的排气槽很容易被胶料冲破,产生飞边。
设计排气槽时,深度和宽度需要非常精确(通常只有几个微米),并且必须设置在最后充填的区域。通常需要采用多级、微米级的排气系统,甚至使用多孔金属(烧结金属)作为排气塞,以确保气体能排出而胶料不能通过。
飞边控制是巨大挑战:
正是由于其极佳的流动性,0度LSR会钻入任何微小的模具间隙中,产生难以接受的薄如蝉翼的飞边。这些飞边非常柔软,难以通过常规方法(如机械修剪)去除,且容易撕裂,影响产品外观和功能。
这对模具的加工精度、配合间隙提出了近乎苛刻的要求。模具必须具有极高的刚性,在注塑压力和锁模力下变形极小。分型面必须完美贴合。
冷流道系统要求高:
冷流道系统的温度和平衡必须控制得非常好。任何微小的温度波动都可能影响材料的粘度和流动性,导致充填不稳定或流道内固化。
流道和浇口的设计需要保证低剪切力,避免因剪切生热导致材料提前硫化。
注射速度和压力控制:
通常需要采用中低速注射。虽然材料流动性好,但过快的注射速度会裹入空气,并且由于模具排气能力有限,容易导致困气烧焦。
需要找到平衡点:速度足够快以在硫化开始前完成充填,但又不能太快导致排气不及。
模具温度均匀性:
模具温度的均匀性至关重要。0度LSR的热传导和硫化行为对温度非常敏感。哪怕是小范围的温度差异,也会导致产品不同区域的硫化程度不同,从而引起局部软硬不均、收缩率不一致导致变形、或表面产生瑕疵。
脱模难度极大:
使用压缩空气脱模是最常见和有效的方法。
模具表面需要进行高度抛光,甚至采用特殊的镜面抛光,以降低脱模阻力。
顶出系统必须设计得非常均匀和平稳,可能需要使用大面积脱模板或硅胶吸盘等特殊脱模方式。
产品极易变形:0度的产品像果冻一样,几乎没有自支撑性。常规的顶针顶出会导致产品严重变形甚至破裂。
粘模风险高:柔软的产品与模具型腔的接触面积大,附着力强,更容易粘在模腔内或模芯上。
解决方案:
** handling**:
从模具中取出的0度硅胶件非常脆弱,拿取、摆放和包装都需要特殊的治具和操作规范,任何不当的接触都可能留下永久性压痕或变形。
去飞边困难:
冷冻去毛边:将产品在低温下冷冻,使飞边变脆,然后用特定的介质(如塑料颗粒、冰粒)喷射去除。但这对于0度产品,主体也可能被冻伤或损坏,工艺窗口很窄。
手工撕除:效率极低,且依赖操作员熟练度,容易损坏产品。
如前所述,机械修剪几乎不可能。常用的方法是:
质量检验:
测量软质产品的尺寸非常困难,接触式测量会导致变形。
硬度和力学性能的测试同样具有挑战性,需要专门的夹具和测试方法。
0度液态硅胶成型生产的核心难度,源于其“极软”的特性,这放大了LSR工艺中所有关于“流动性控制”、“精密模具”和“柔性件处理”的挑战。
成功生产0度LSR产品,需要以下关键要素的完美结合:
一台高精密的LSR注塑机(稳定的计量、混合和温控系统)。
一套达到顶级加工水平的模具(超高精度、完美的排气和特殊的脱模机构)。
一套经过深度优化的成型工艺参数(对速度、温度、压力的精细调控)。
一个洁净且规范的生产环境(从材料处理到后包装)。
因此,0度LSR产品通常被视为该领域高技术含量和高附加值的产品,常用于高端医疗、婴幼儿用品、精密密封和光学等要求极高的领域。
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