液态硅胶冷流道模具设计关键点

液态硅胶冷流道模具设计是一个技术含量非常高的领域，它是确保LSR注射成型实现高效率、低成本、高质量的关键。与热塑性塑料的热流道不同，LSR冷流道系统的核心在于 “保温”而非“加热” ，其设计哲学是防止物料在流道内硫化（固化）。

以下是液态硅胶冷流道模具设计的几个关键点：

一、 核心设计理念：温度隔离与精确控温

冷流道系统的根本任务是创造一个 “低温区” ，使LSR在流道内保持流动状态；同时将模具型腔部分维持在一个 “高温区” ，使LSR在其中快速硫化。这两个区域必须有清晰、有效的热隔离。

设计目标：

• 流道系统（冷部）： 保持温度在 30°C - 60°C（低于LSR的硫化起始温度）。

• 型腔部分（热部）： 保持温度在 170°C - 200°C（LSR的最佳硫化温度）。

二、 关键设计要点

1. 热隔离设计

这是冷流道系统最核心、最基础的设计。

• 空气间隙： 在冷流道板（或喷嘴）与型腔板之间必须设计足够宽的空隙。这个空气层是绝佳的隔热屏障，能有效阻隔模具高温向流道传递。间隙宽度通常在 3mm - 10mm 之间。

• 隔热材料： 在空气间隙之外，通常还会在冷流道板与模具外部安装板之间使用隔热板，进一步减少热量散失到注塑机模板上，并稳定冷流道温度。

• 绝热元件： 使用陶瓷、聚酰亚胺（Vespel）等低导热系数的材料制作喷嘴头、定位圈等部件，防止“热桥”效应。

2. 流道与浇口设计

• 流道尺寸与布局：

  • 尺寸要足够大： 与热塑性塑料追求小流道以节省材料不同，LSR冷流道尺寸通常较大（直径φ6mm - φ12mm常见）。这可以降低流动阻力，减少因剪切热导致的意外硫化风险，并允许在出现轻微硫化时也能被后续料流冲走。

  • 对称平衡布局： 确保所有型腔能同时被充满，压力均衡，保证产品质量一致。

  • 避免死角： 所有流道转弯处应采用圆弧过渡，流道末端不应有物料滞留区，确保物料“先进先出”。

• 浇口设计：

  • 针阀式浇口： 这是最理想、最推荐的浇口形式。通过一个可控制的阀针来开启和关闭浇口。

    • 优点：

      • 无流涎： 可防止LSR在开模时因流动性好而从浇口流出（流涎）。

      • 无冷料桩： 产品外观质量高，无需后续修剪。

      • 可控制保压： 能精确控制保压时间。

      • 适用于多腔模具， 能实现同步填充。

  • 开放式浇口/直浇口： 结构简单，但容易产生流涎和冷料桩，需要配合非常精确的注射控制，通常用于要求不高的单腔模具。

3. 温度控制系统

这是冷流道模具的“生命线”，必须精确、独立、高效。

• 冷流道部分的冷却：

  • 必须在冷流道板内设计高效的冷却水道，通常采用铍铜等高导热材料作为流道板或嵌入件，以快速带走热量。

  • 使用模温机 提供恒定的低温冷却水（如20°C的冷水），精确控制冷流道温度。

• 型腔部分的加热：

  • 使用高温模温机 提供高温油或水（带加压装置），维持型腔的硫化温度。

  • 加热方式可以是热水孔、加热棒等，确保型腔温度均匀。

4. 材料选择

• 冷流道部分： 优先选择高导热材料，如铍铜，以便快速、均匀地冷却。

• 型腔部分： 选择模具钢（如S136H, NAK80等），具有良好的抛光性、耐腐蚀性和高温强度。对于高磨损部位，可采用硬质合金等耐磨材料。

5. 真空排气系统

LSR粘度低、流动性极好，因此对排气的要求非常高。

• 必须设置充分的排气槽： 通常在分型面、顶针、镶件等位置开设。

• 排气槽深度： 通常很浅，约 0.001mm - 0.015mm，既要能排出空气，又要防止LSR溢出。

• 推荐使用模具真空系统： 在合模后、注射前，用真空泵将型腔内的空气抽走。这是生产高质量、无气泡制品（尤其是透明件）的最可靠方法。

6. 模具表面与抛光

• 高光镜面抛光： LSR制品通常要求表面光滑，易于脱模。型腔表面必须进行高质量的镜面抛光（#A1以上），有时甚至会进行PVD镀层 以进一步提升脱模性能和模具寿命。

三、 设计禁忌与常见问题

• 避免热桥： 任何直接连接冷热两部分的金属构件都会形成热桥，破坏温度场，必须通过空气间隙或隔热材料将其隔断。

• 防止硫化： 如果冷流道温度控制失灵，或流道内有死角，物料会局部硫化，堵塞流道，导致生产中断。

• 流涎： 如果不使用针阀式浇口，开模时LSR可能会从开放的浇口滴落，污染模具和产品。

总结

一个成功的LSR冷流道模具设计，可以概括为：

“用精确的温控系统构筑一道清晰的‘防火墙’，将低温的流道与高温的型腔彻底隔离开来，并通过针阀浇口和真空排气等精密机构，实现高效、洁净、稳定的自动化生产。”

这种设计能最大限度地减少流道废料（节省昂贵的LSR材料）、缩短成型周期、提升产品质量，是实现LSR大批量、低成本生产的核心技术。