液体硅胶产品成型
高透体硅胶成型

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高透液态硅胶是专门配制的液态硅胶,通过优化分子结构、使用高纯度原料和特殊催化剂,使其固化后达到极高的透明度,透光率通常可超过 90%,甚至接近玻璃或PMMA(亚克力)的水平。


一、 什么是高透液态硅胶 (HTV-LSR)?

高透液态硅胶是专门配制的液态硅胶,通过优化分子结构、使用高纯度原料和特殊催化剂,使其固化后达到极高的透明度,透光率通常可超过 90%,甚至接近玻璃或PMMA(亚克力)的水平。

它与普通液态硅胶(LSR)的关键区别在于“高透明度”,同时保留了硅胶的核心优点:

  1. 卓越的耐高低温性:工作范围通常可达 -50°C 至 200°C,短时间内可承受更高温度。

  2. 优异的化学稳定性和耐候性:抗紫外线(UV)、耐臭氧、耐老化,长期户外使用不发黄。

  3. 生理惰性和生物相容性:可通过USP Class VI、FDA等认证,适用于食品接触和医疗领域。

  4. 柔软的触感和高弹性: Shore A 硬度范围通常在 10° 到 50° 之间,非常柔软。

  5. 高纯度:低析出、低离子含量,不会污染接触物。


二、 核心应用领域

高透LSR的独特性能决定了其应用于高附加值、要求严苛的领域:

  1. 光学与光电领域 (Optoelectronics)

    • LED透镜与二次光学元件:因其耐高温(能承受LED芯片高温)、高透光、柔软可变形(便于密封)和耐UV老化,是高端LED照明(如汽车大灯、探照灯)的理想封装材料。

    • 光学传感器窗口/盖板:用于需要密封保护的传感器(如LiDAR激光雷达、 proximity sensor距离传感器),不影响信号传输。

    • 光波导元件:利用其高透明和可成型性。

  2. 医疗与生命科学 (Medical & Life Science)

    • 高精度微流控芯片 (Microfluidics):用于生物检测、基因测序等。高透明便于光学检测,生物相容性好,且能成型复杂的微流道。

    • 可视外科手术器械:如内窥镜的密封护套、观察窗。

    • 药物输送系统:储液囊、透明管路连接件。

  3. 消费电子与家电 (Consumer Electronics)

    • 高端智能音箱的透声网罩:既能高效传声,又能防水防尘(IP67/68),触感舒适。

    • 防水开关的覆盖层:如高端电动牙刷、家电控制面板。

    • 可穿戴设备的传感器窗口:用于心率、血氧监测等生物传感器。

  4. 汽车工业 (Automotive)

    • 自动驾驶传感器的保护罩:保护摄像头、雷达传感器,不影响其探测性能。

    • 车内氛围灯的导光条/件:可成型复杂形状,光线柔和均匀。


三、 成型工艺要点与挑战

高透LSR成型难度远高于普通LSR或塑料,任何微小瑕疵都会在透明度下被放大。

  1. 材料准备与处理 (Material Handling)

    • 严格杜绝污染:A、B组分必须使用独立的进料系统,任何交叉污染都会导致固化不良或产生雾状瑕疵。换料时必须彻底清洗机器。

    • 精确的混合比例:通常比例是1:1,计量必须极其精确,否则影响透明度和物理性能。

    • 充分脱泡:材料在注射前必须经过动态或静态脱泡,去除卷入的空气,否则制品中会出现无法消除的气泡。

  2. 模具设计与制造 (Mold Design & Manufacturing)

    • 高抛光镜面钢:模腔表面必须进行最高等级的镜面抛光(如 #A1 Diamond Polish),任何刀纹或瑕疵都会复制到产品表面。

    • 优异的排气系统:必须在最后充填区域开设充分的真空排气槽。通常需要连接真空泵,在注射前将模腔抽成高真空,彻底排除空气,防止困气、烧焦(气泡)和缺料。

    • 温度控制:模具需要采用高精度模温机控制温度(通常固化温度在150°C - 200°C之间),温差需控制在±1°C内,以确保固化均匀一致,避免流痕、波纹。

  3. 成型工艺参数 (Processing Parameters)

    • 注射速度:通常采用高速注射,使材料迅速充满型腔,避免前期凝固导致熔接线明显。

    • 压力控制:需要精确的注射和保压压力,压力过低会导致缺料缩水,压力过高会产生飞边(尤其是排气槽处),飞边极难清理且影响外观。

    • 清洁与环境:车间需保持高度清洁,防止灰尘落在模具或产品上,被包裹进去形成黑点。


四、 常见缺陷与解决方案

缺陷可能原因解决方案
气泡/真空泡模腔排气不畅、注射速度过快、材料脱泡不充分加强真空排气、优化注射速度曲线、确保材料脱泡
流痕/波纹模具温度过低、注射速度不当提高模温、采用“快-慢-快”等多段注射速度
透明度不足/发雾材料污染、混合比例不准、固化不完全、模具表面不光检查清洗机筒、校准计量泵、提高模温/延长固化时间、重新抛光模具
黑点/杂质环境或模具不洁、机器内部有碳化料改善车间洁净度、彻底清洗模具和机器
飞边合模力不足、注射压力过高、模具磨损增加合模力、降低注射压力、维修模具

五、 后处理与二次加工

  • 去飞边 (Deflashing):高透LSR制品非常柔软,飞边清理极其困难。最好的方法是通过完美的模具和工艺控制,实现“无飞边成型”。若必须处理,可采用冷冻修边(低温使飞边变脆后喷射去除)或极精密的手工修剪。

  • 表面涂层 (Coating):为防止静电吸附灰尘,有时会在表面喷涂一层防静电(Anti-static)涂层。

  • 检验与包装:通常在洁净室背景下,通过背光照射用肉眼进行全检。包装也需使用防静电材料,避免刮擦和污染。

总结

高透液态硅胶成型材料、模具和工艺的极致结合,是面向高端制造的精密技术。它能够生产出兼具卓越光学性能非凡环境适应性复杂三维形状的零件,但其高昂的成本和技术门槛也决定了它主要用于那些对性能有极端要求的领域。


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