液体硅胶注塑成型

一、什么是硅胶注塑成型？

硅胶注塑成型，通常指液态硅胶注射成型，是一种将双组份液态硅胶（A组分+ B组分）通过计量泵精确混合，然后在高压下注射到加热的模具腔中，使其快速硫化（固化）成型的工艺。

它与传统的固态高温胶（HCR）模压成型完全不同，核心区别在于原料形态（液态 vs. 固态）和生产效率（注塑周期极短）。

二、工艺原理与特点

1. 核心原理：
利用液态硅胶在加热条件下发生加成反应（铂金催化）的特性。该反应无副产物，收缩率极低，且可快速完成。

2. 主要特点：

• 高效率： 硫化时间极短，通常从几秒到几十秒，非常适合大批量生产。

• 高精度： 液态原料流动性好，能填充极其精细的模具结构，生产出公差极小的零件。

• 自动化程度高： 从供料、计量混合、注射到脱模，可实现全自动化，减少人为误差。

• 洁净环保： 加成反应不产生副产物，无需二次硫化（或只需很短时间），无毒无味。

• 制品性能优异： 产品具有良好的生物相容性、耐高低温性、电气绝缘性和透明度。

三、工艺流程步骤

硅胶注塑成型是一个连续的自动化过程，主要步骤如下：

1. 供料与计量：

   • 两个原料桶分别盛放LSR的A组分（通常含催化剂）和B组分（通常含交联剂）。

   • 原料桶保持在冷却状态下（通常< 30°C）以防止提前固化。

   • 通过精密计量泵（通常是齿轮泵或活塞泵）以1：1的比例精确抽取A、B组分。

2. 静态混合：

   • 被计量的A、B组分被送入一个静态混合器。

   • 静态混合器内部有多组交错叶片，迫使液流不断分割、合并，从而达到充分、均匀的混合，且无需任何运动部件。

3. 注射：

   • 混合均匀的LSR通过注射螺杆或活塞，在高压下通过模具的浇注系统注入预先闭合并加热的模腔内。

4. 硫化成型：

   • 模具被加热到较高温度（通常170°C - 200°C）。

   • 液态硅胶在充满模腔的同时吸收热量，发生快速的加成固化反应，从液态转变为固态弹性体。

5. 开模与顶出：

   • 达到设定的硫化时间后，模具自动打开，成型好的硅胶制品被顶针顶出。

   • 由于LSR收缩率低且弹性好，脱模通常非常顺利。

6. 后处理（可选）：

   • 大多数LSR注塑件无需后硫化，取出后即为最终产品。

   • 有时为了去除轻微气味或达到最终性能，会进行短暂的烘烤（后固化）。

四、关键工艺参数

• 模具温度： 最重要的参数之一。温度直接影响硫化速度。温度过高可能导致焦烧（提前固化），温度过低则硫化不完全。

• 注射压力/速度： 影响LSR充模的流动状态。压力/速度不足可能导致缺料、缩水；过高可能导致飞边、困气或内应力。

• 硫化时间： 由制品厚度、模具温度和材料配方共同决定。需确保制品完全固化。

• 原料温度： 保持原料低温是防止在混合器和注射头内提前固化的关键。

• 计量比例： 必须保证A、B组分严格按1：1的比例混合，否则会导致固化不彻底，产品发粘。

五、所需主要设备

1. LSR专用注塑机：

   • 注射单元： 通常为活塞式，防止螺杆剪切产热导致提前硫化。

   • 料筒温度控制： 需有冷却功能（如水冷），保持注射头低温。

   • 锁模单元： 与普通塑料注塑机类似，提供足够的锁模力以防止飞边。

2. 计量混合装置：

   • 这是LSR注塑的核心外围设备，包括原料桶、计量泵、静态混合器和控制系统。

3. 模具：

   • 材料： 通常使用预硬模具钢（如P20、NAK80）或更高级的不锈钢。

   • 设计： 流道和浇口设计对充模至关重要。冷流道系统应用广泛，可减少废料。

   • 加热系统： 通常使用电热管或热油模温机进行精确控温。

   • 排气： 良好的排气设计至关重要，因为LSR粘度低，流动性好，容易困气。

   • 表面处理： 模腔表面通常需要进行高度抛光或镀铬，以利于脱模并获得光洁的产品表面。

六、应用领域

硅胶注塑件广泛应用于要求高精度、高洁净度和高性能的领域：

• 医疗行业： 奶嘴、瓶塞、呼吸面罩、阀门、导管、植入物外套管。

• 汽车工业： 点火电缆套、传感器密封圈、线束接头密封。

• 婴儿用品： 奶嘴、牙胶、安抚物。

• 消费电子： 防水密封圈（如智能手表、手机）、键盘垫、导电连接器。

• 食品工业： 烘焙模具、密封件。

七、优缺点总结

• 优点：

  • 极高的生产效率和自动化水平。

  • 能制造形状极其复杂、壁厚很薄或很厚的零件。

  • 废料率极低（尤其使用冷流道时）。

  • 产品一致性好，质量稳定。

  • 无需二次硫化，节省能源和时间。

• 缺点/挑战：

  • 初始投资高（设备、模具昂贵）。

  • 对模具设计和制造要求极高。

  • 工艺参数控制需要专业知识。

  • 不适合小批量、多品种的生产模式。

总而言之，硅胶注塑成型是液态硅胶加工领域的尖端技术，它将化工材料的优异特性与精密制造工艺完美结合，是现代高端制造业中不可或缺的一环。