液態(tài)硅橡膠制品注塑成型技術(shù)工藝詳解與注意事項(xiàng)
液態(tài)硅膠(Liquid Silicone Rubber),即LSR,是一種無毒、耐熱、高復(fù)原性的柔性熱固性材料,其流變行為主要表現(xiàn)為低黏度、快速固化、剪切變稀以及較高的熱膨脹系數(shù)。
LSR,分為A膠與B膠,利用定量裝置控制兩者為1:1之比例,再透過靜態(tài)混合器(Static Mixer)予以充分混合,注入射出料管后再進(jìn)行射出成型生產(chǎn), 將液態(tài)硅膠射入熱澆道模具,制作硅膠制品,可達(dá)到一次成型﹑無廢料及可自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。
LSR廣泛應(yīng)用于醫(yī)療健康行業(yè),比如制作密封輸液系統(tǒng)、型圈透析過濾器、助聽器組件、嬰兒奶嘴、母親乳頭罩、家電吸入閥、醫(yī)療器械的組件等等。
其產(chǎn)品表現(xiàn)為較好的熱穩(wěn)定性、抗寒性,優(yōu)良的電絕緣性能,有良好的彈性和防水防潮性,耐酸、堿等多種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒的物質(zhì)。
成 型 過 程
LSR為雙組分的液態(tài)材料,分為A組分和B組分,混合機(jī)的工作將A組分和B組分以精確的1:1比例充分混合。又因部分制品為有色設(shè)計(jì),所以配有顏色泵組及顏色計(jì)量部分。A+B組分、添加劑、顏色等充分混合后進(jìn)入塑化系統(tǒng)。
這種塑化螺桿同時(shí)具有均化、混合的功能,通過螺桿將混合料注射到熱模具中,在模溫170~200℃下,硅膠發(fā)生固化反應(yīng)。當(dāng)使用冷流道系統(tǒng)時(shí),值得注意的是流道要足夠冷。為了避免漏膠,針閥安裝在模具部件的表面,射膠完畢時(shí),針閥立即封閉射嘴。
1、喂料系統(tǒng)
可選擇以下幾種形式:
1)雙向泵
可上下移動(dòng)送料,能夠很好的保持壓力,由于 A、B 泵之間相連,并同步由
液壓氣動(dòng)控制,因此這種形式的喂料系統(tǒng)比較可靠、精確。
2)單向泵
是一種通用型,只能單項(xiàng)送料。
3)帶有止逆閥的同步單項(xiàng)泵
4) 計(jì)量筒系統(tǒng)
主要與單項(xiàng)泵相配合使用。
2、液態(tài)硅橡膠注射成型機(jī)的關(guān)鍵部件
1)由于 LSR 的低黏度性,在加工過程中要考慮材料的回流和漏膠,因此對螺桿的密封是必須的。
2)為了防止 LSR 固化,要采用針閥射嘴。
3)A、B 兩組分的混合、計(jì)量部件。
3、模具的設(shè)計(jì)
在模具設(shè)計(jì)中,一般有以下幾種形式:
1) 熱流道
比較浪費(fèi)物料,設(shè)計(jì)簡單,成本低,多用于大制品。
2) 有針閥的冷流道
可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,周期短。
3) 無針閥的冷流道
由于 LSR 膨脹系數(shù)較高,加熱時(shí)會(huì)發(fā)生膨脹,冷卻時(shí)卻有微小的收縮,因此部件不能在模具中保持精確的側(cè)邊距。所以可以采用冷流道加工,LSR應(yīng)保持較低溫度和流動(dòng)性,冷流道采用閉合式系統(tǒng),在注射循環(huán)中,閉合系統(tǒng)在每一個(gè)流道中都采用“封膠針”或“針形閥”來控制LSR材料的準(zhǔn)確計(jì)量。硅橡膠具有顯著的受熱膨脹特性,收縮率為2%~4%(硫化溫度為150℃),同時(shí)硅橡膠制品具有受壓變形的特點(diǎn)。
因此模具的設(shè)計(jì)要注意以下幾個(gè)方面:
1)為了避免湍流和噴射,使用小注膠口;
2)使用針狀或翼狀注膠口;
3)用 T 型導(dǎo)向栓代替柱形導(dǎo)向栓,脫模時(shí)采用射出氣槍,加隔熱層/板;
4)不要使用含阻聚劑的防銹劑/油,一般可用甲苯、二甲苯等。
LSR硫化的分析
1)液體硅橡膠的硫化化學(xué)反應(yīng),需要一定的反應(yīng)時(shí)間;
2)理想流動(dòng),在直徑 2mm,4250px,流動(dòng)距離超過 2500px;
3)最小厚度 1/1000mm;
4)模溫過高會(huì)導(dǎo)致硫化,從而引起流動(dòng)受阻;
5)層流可避免氣泡;
6)高速注射會(huì)導(dǎo)致湍流;
7)物料的黏度會(huì)改變流動(dòng)的模式;
8)湍流導(dǎo)致白點(diǎn)。
產(chǎn)品常見問題以及解決對策
1、制品不完全固化
原因 | 措施 |
溫度太低 | 檢查模溫、飽升溫 |
時(shí)間太智短 | 延長時(shí)間 |
系統(tǒng)和管道污染 | 人工檢查是否固化,清洗系統(tǒng) |
混合問題 | 檢查螺桿、射嘴、、混合器,提高加料速度和背壓 |
非1:1混合 | 檢查泵的壓力,提高供料系統(tǒng)壓力 |
2、產(chǎn)品表面不熟(表面不干)
原因 | 措施 |
空氣污染 | 檢查氣路,用干燥劑更換濾油器 |
硫化的時(shí)間未能掌控好 | 調(diào)整硫化時(shí)間 |
脫模劑影響 | 更換脫模劑 |
表面污染 | 檢查工人使用手套是否干凈和布的種類 清洗模具 |
3、產(chǎn)品硬度不對
原因 | 措施 |
溫度和固化時(shí)間 | 提高溫度,用測溫計(jì)測量 |
檢查加熱棒 | |
檢查傳感器及其位置 | |
延長時(shí)間 | |
預(yù)熱內(nèi)嵌件物品 | |
保壓時(shí)間太短 | 延長保壓時(shí)間 |
射嘴頂模時(shí)間主短 | 延長射嘴頂模時(shí)間 |
4、產(chǎn)品有雜質(zhì)
狀況 | 原因 | 措施 |
黑線 | 換料或模具、螺桿磨損 | 清洗管道 檢查防回流閥 降低加料速度或減少背壓 |
硬膠 | 膠口不熟 | 延長射嘴頂模時(shí)間 |
冷流道固化 | 降低冷卻體系溫度 | |
螺桿或靜態(tài)混配管攪拌固化 | 定期清洗 | |
微小凝膠 | 攪拌原因 | 提高加料速度或提高背壓 |
螺桿固化 | 冷卻螺桿 | |
螺桿轉(zhuǎn)速太快 | 降低螺桿轉(zhuǎn)速 | |
沙線 | 手套、氣槍 | 更換手套、檢查氣路 |
5、產(chǎn)品有色斑
狀況 | 原因 | 措施 |
色斑 | 加色 | 控制穩(wěn)定加色 |
提高加色量 | ||
靜態(tài)攪拌器 | 提高螺桿轉(zhuǎn)速 | |
檢查加色口(太大/堵塞) | ||
流痕 | 色漿分散 | |
更換色漿批號(hào) | ||
改變注膠口形狀 |
6、產(chǎn)品變形或者燒焦
狀況 | 原因 | 措施 |
融膠點(diǎn) | 溫度過高 | 降低溫度 |
注射速度太快 | 控制注射速度 | |
排氣 | 擴(kuò)大排氣口或槽 | |
困氣 | 注膠口形狀 | 使用膜注膠口 |
膠料里有氣 | 正確排氣 | |
螺桿后退 | 減少螺桿后退距離或不后退 | |
制品有氣泡 | 控制注射速度 | |
抽真空 | 模具抽真空 | |
固化時(shí)間太短 | 延長固化時(shí)間或提高溫度 | |
射嘴頂模 | 調(diào)整射嘴頂模的角度和壓力 | |
溫度過高 | 降低溫度 | |
注射速度太慢 | 提高注射速度 | |
注膠口太小 | 增大注膠口 |
7、產(chǎn)品表面缺料或縮水
狀況 | 原因 | 措施 |
缺料 | 供料太少 | 提高供料壓力 |
檢查閥門 | 檢查回流環(huán) | |
溫度太高 | 降低模溫 | |
注射速度過慢 | 提高注射壓力 | |
增大注膠口 | ||
降低鎖模力 | ||
粘度過高 | 增大注膠口和流道 | |
增大排氣口 | ||
模具抽真空 | ||
飛邊 | 射嘴關(guān)閉 | 計(jì)量體積控制 |
提高鎖模力 | ||
凹痕 | 射嘴頂模時(shí)間太短 | 延長射嘴頂模時(shí)間 |
通過以上信息,可以得出液態(tài)硅膠制品注塑主要解決的問題在于:混合、計(jì)量部分,以及螺桿的密封、模具的設(shè)計(jì)。
以恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和規(guī)劃,LSR材料的注射成型是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)收益好,操作相對簡潔的生產(chǎn)工藝。充分理解注射成型與流程設(shè)計(jì)的原則,制造者即可在避免出現(xiàn)問題的同時(shí),進(jìn)行高效生產(chǎn),必將帶來高品質(zhì)、高產(chǎn)出的工業(yè)效應(yīng)
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