液态硅胶面罩模具设主要注意哪些

态硅胶（LSR）面罩模具的设计是一个极其复杂的系统工程，它直接决定了面罩的佩戴舒适性、密封性、光学性能（透明度）和生产效率。与传统塑料模具相比，LSR模具需要遵循一套完全不同的设计哲学。

以下是液态硅胶面罩模具设计的主要注意事项，涵盖了从概念到生产的核心要点：

一、 核心设计理念：为“液体”和“弹性”而设计

LSR是低粘度、高流动性的液体，固化后是柔软的弹性体。模具必须能精确引导液体、高效排出空气、均匀传导热量，并让柔软的产品顺利脱模。

二、 模具设计的关键注意事项

1. 流道与浇注系统

• 必须使用冷流道：

  • 目的： 防止流道内的LSR固化，节约昂贵的医疗级硅胶原料（可节省30%-80%）。

  • 设计要点： 冷流道板必须与热模腔板隔热，并通过独立的冷却系统（冷水机）精确控温（通常20-25°C）。

  • 类型选择： 对于面罩这种外观要求高的产品，热尖式冷流道 是首选，它可以实现点浇口进胶，自动切断，浇口痕迹小且美观。

2. 排气系统

这是LSR模具的生命线。困气是导致缺料、烧焦（碳化）、气泡等缺陷的主要原因。

• 全面排气： 必须在所有可能困气的区域设置排气槽，包括：

  • 分型面

  • 顶针（做成排气顶针）

  • 镶块配合间隙

• 排气槽深度： 极其关键，通常为 0.001 - 0.003英寸（0.025 - 0.075 mm）。深度需足以排出空气，但又不能让LSR溢出形成飞边。

• 真空排气（强烈推荐）：

  • 在合模后、注射前，用真空泵将模腔内的空气完全抽走。

  • 优势： 能生产出完美无瑕、无任何气泡的高透明度面罩，是高端医疗产品的标配。

3. 冷却/加热系统

一套模具内同时存在“冰与火”。

• 加热系统： 通过植入模具的电热管或热油通道，将型腔精确加热并维持在170-200°C的固化温度。加热必须均匀，确保整个面罩同步固化。

• 冷却系统： 专门为冷流道服务，确保流道部分保持低温。

4. 收缩率

LSR的线收缩率比塑料大得多，通常在 2.5% - 4%。

• 精确计算： 模具尺寸必须根据所选材料的具体收缩率进行精确放大。

• 各向异性： LSR的收缩在不同方向上可能略有不同，有经验的模具设计师会对此进行补偿，以确保面罩的关键尺寸（如与面部接触的密封区域）准确无误。

5. 顶出系统

由于硅胶柔软且有弹性，顶出设计需格外小心，避免顶白、变形或损坏。

• 顶出方式： 优先使用 “气顶” （吹气脱模）或 “机械手”直接吸取。如果必须使用顶针，应增加顶针数量和使用大面积的扁顶针/块顶针，以分散顶出力。

• 顶出位置： 尽量设置在非外观面、壁厚较厚或结构强度较高的位置（如边缘、筋位背后）。

6. 模具材料与表面处理

• 模具钢： 必须选择高导热性、高硬度、耐腐蚀的模具钢，如：

  • S136H 等不锈钢镜面钢：防锈性好，易于抛光。

  • NAK80 预硬镜面钢：加工性能好。

• 表面处理：

  • 高度抛光： 型腔表面必须进行镜面抛光，这是保证面罩高透明度和易于脱模的关键。

  • 电镀： 镀硬铬 是常见选择，能进一步增强表面硬度、耐腐蚀性和脱模性。

三、 针对面罩特殊结构的考虑

1. 薄壁均匀性： 面罩通常为大型薄壁件。模具设计必须保证充填流畅、压力传递均匀，避免因阻力不同导致的缩水或充填不足。

2. 密封边设计： 面罩与面部接触的柔性密封边是核心功能区域。模具上对应的部位必须抛光至极光洁，确保密封边无飞边、无瑕疵，触感舒适。

3. 光学透明区域： 如果面罩有镜片或观察窗，对应的模具区域需要最高级别的抛光，甚至需要钻石抛光，以达到最佳光学透明度。

4. 合模线控制： 合模线的位置必须精心设计，绝不能出现在与皮肤接触的主要密封面上，否则会造成不适和泄漏。需要通过精密加工将合模线控制在非关键区域或将其减到最细。

总结：一个成功的LSR面罩模具必须具备

• 一个高效的冷流道系统来节约成本。

• 一个完美的真空排气系统来消除缺陷。

• 一个均匀的加热/冷却系统来保证质量稳定。

• 一个镜面抛光的型腔来保障外观和功能。

• 一个温和且有效的顶出系统来保护产品。

最终，LSR面罩模具的设计是精密机械、热力学和高分子化学的完美结合。建议与在LSR和医疗模具领域有丰富经验的模具制造商合作，从产品设计阶段就介入，进行可制造性分析，才能最大限度地规避风险，生产出高质量的液态硅胶面罩。