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        深圳市隆利豐材料有限公司

        SHEN ZHEN LONG LI FENG MATERIAL CO.,LTD

        到底什么是注射成型液體硅橡膠(LSR)

        2019年04月16日

        基于液體硅橡膠硫化前粘度低、易流動、硫化速度快等特點,注射成型液體硅橡膠的應用得到飛速發展,注射成型技術越來越得到人們的關注。文中通過對注射成型硅橡膠的研究及應用實踐,介紹了加成型液體硅橡膠的注射成型工藝,簡單分析了液體硅橡膠注射成型過程中工藝參數對制品的影響。

         

        液態硅膠(Liquid Silicone Rubber)是一種無毒、耐熱、高復原性的柔性熱固性材料,其流變行為主要表現為低黏度、快速固化、剪切變稀以及較高的熱膨脹系數。

         

        LSR 是以鉑金作為催化劑的雙液態快速硫化材料,可以采用注塑的方式、大量、快速硫化、重復性機械生產。其產品表現為較好的熱穩定性、抗寒性,優良的電絕緣性能,燃燒時不會產生有毒的物質等。

         

        因此在健康用品、汽車、嬰兒用品、醫療用品、潛水用品、廚房用具以及密封件等的生產設計中成為不可替代的材料。

         

         概 述

        注射成型液體硅橡膠(LSR)是加成型液體硅橡膠的一種,它利用其自身粘度低(在硫化前具有一定的流動性、不定型性)、便于采用計量混合設備進料的特點,采用專用注射成型設備將兩組分精確自動進料、混合、注模,然后快速硫化,成型制品。注射成型工藝逐步取代了傳統的模壓工藝,具有眾多優點:采用液體注射成型工藝硫化成型,計量準確,材料浪費少;硫化溫度低,成型制品周期短,降低生產成本;制品精度高,可加工復雜形狀制品;硫化過程無副產物,無需二段硫化;制品具有優異的耐老化性、耐侯性、無毒性、高透明性、高機械強度、彈性好等特點[1-2]。因而液體注射成型硅橡膠在日用橡膠制品如嬰兒用品、日用制品、電力絕緣材料加工、櫥具配件制造等領域成為首選材料,是硅橡膠中發展最快的產品之一。

         

        液體硅橡膠注射成型技術(LIM)是七十年代末開發的一種新型高效的硅橡膠成型方法,是通過把具有出色性能的液體硅橡膠和能夠精密且穩定地完成注射成型的設備相結合而形成的新型的硅橡膠成型加工技術,只需將兩個組分(也可以包含配色等輔助組分)裝入設備內,從進料、計量、混合到成型全自動完成。這種加工技術可以達到簡化工藝、縮短加工時間、節約材料、提高效率的目的。并且生產過程中基本不產生廢邊,有利于環保。

         

        隨著液體硅橡膠的廣泛應用和對制品要求的提高,越來越多的人們已認識并采用此技術生產硅橡膠制品,迎來了硅橡膠加工業高效率、高質量及低成本生產的新紀元。隨著注射成型技術應用范圍的不斷擴展,有望在替代傳統彈性體產品上具有更大的競爭力。

         

         注射成型工藝簡介

        液體硅橡膠注射成型過程如下:通過計量裝置將A、B 兩種液體硅橡膠原料經精確計量后輸送到混合裝置中;兩組分在混合器中充分混合后再輸送到注射成型機中;通過成型機注射或噴射到已預熱的多模具中并均勻分配到各個模腔中;在熱模腔中硅橡膠材料被加熱并快速硫化成型制品;硫化成型后自動開模出模;然后合模并進入下一個成型周期。整個成型周期幾十秒時間到幾分鐘,根據制品大小不同成型周期也不同。整個工藝流程如下圖1所示[3-4]。

        圖1 液體硅橡膠注射成型工藝流程示意圖

         

        整個注射成型系統分為一下幾個部分:第一單元是計量進料單元,通過液壓壓盤將液體硅橡膠的兩個組分直接從包裝桶中精確計量進入系統內;第二單元是混合單元,通過靜態混合器將進入系統的兩個組分充分混合均勻,并且體系中不帶入氣泡;第三單元是注射成型單元,混合好的硅橡膠材料通過注射單元定量注射到模具中,并均勻分配到各個模腔,然后熱硫化。整個過程全自動化,設定好參數后可實現無人工控制,達到提高生產效率。

         

        注射過程工藝參數的控制

        注射成型工藝應用到液體硅橡膠的成型加工有很多優點,得到廣泛認可。但是相對于一般的模壓成型、澆注成型等工藝,注射成型技術使用的成型設備比較難操作,成型過程比較復雜,技術要求高,如果使用不當,不但得不到好的制品,反而會造成更大的浪費,那么注射成型的優勢就不能得到很好的發揮。下面以奶嘴注射成型過程為例,簡單對注射成型過程控制及出現問題進行分析。

         

        3.1硫化溫度

        硫化溫度是關系成型制品質量的最關鍵最敏感參數,通常模具溫度80℃~200℃范圍內都可成型。但是硫化溫度的設定與硫化時間、模具材料等有較大關系。

        下圖2是XHG6120液體硅橡膠在不同溫度下成型時間的變化圖。

        圖2 硅橡膠硫化溫度與時間關系圖

         

        由圖可明顯看出硫化溫度低時,硫化成型需要時間長,這樣直接影響到注射成型周期拉長,生產效率降低;而提高硫化溫度,成型時間短,可提高生產效率,降低人力成本等。但在實際生產過程中,如果一味的提高硫化溫度來提高生產效率也不一定達到降低成本的目的,因為要將模具加熱到更高的溫度,需要的能耗會大幅度提高,提升了能耗成本。因此從生產總成本考慮,有一個相對最佳的溫度點。根據不同情況,通過對成本進行核算,一般硫化溫度在140℃~180℃時經濟性相對較好。

         

        另外,從模具材料看,太高的溫度可能導致模具變形較大,影響制品質量,嚴重的可能影響到開模,甚至導致模具打不開。國內制作的模具一般溫度在170℃以下時不太有很大,如果高于170℃時就容易出現開模問題。對于精密度高的制品,更容易出現這個問題。另外硫化溫度過高,膠料硫化過快,氣泡沒有排除,形成氣泡缺陷,過熟也會使制品易斷裂,影響產品性能。

         

        綜合考慮各個因素,一般對于尺寸較小的制品的注射成型,硫化溫度在150℃~160℃比較合理,應用的比較多。

         

        3.2 注射條件

        當注射溫度在150℃時,注射壓力從40kg/cm2到150 kg/cm2的范圍時可以取得較好的效果。在不同情況下,壓力不同也對制品有影響。較小的注射壓力會使注模欠注,缺少較料,制品不完整;當注射壓力過高時,注膠過程太快,因排氣不暢而使制品產生氣泡,影響產品外觀。根據實驗實踐,一般注射壓力在30~60 kg/cm2時,注射過程良好,硅橡膠在模腔內分布均勻,排氣順暢,制品成品率高。

         

        另外,注射時,注膠方式也對制品外觀有較大影響。如果膠料一次性全部注入,可能產生溢邊,并影響到排氣,制品產生氣泡,嚴重的造成脫模困難。為避免一次注射造成的不良后果,可采用二段注射的方式,第一次將大部分膠注射進入,第二次將剩余膠注入,這樣可以達到順暢排氣的目的,成品率大大提高。一般兩次注射就可達到要求,有時也可以采用三次注射的方式。多次注射時,注射壓力也要不同,一般第二次注射壓力要低些。

         

        3.3 其它影響因素

        除了硫化溫度、注射壓力等操作控制參數對成型制品的影響外,但還有其他很多因素都對產品有很大影響,比如模具質量、計量系統的精度等。

         

        模具加工質量對制品成型率也有較大影響。模具加工粗糙,拋光度不好,易造成制品脫模困難,外觀光潔度不好,透明性差,成型率低。一般要求制品模具精制,模腔光滑度好。模具設計要合理,容易開模,排氣順暢對加工過程非常有好處。

         

        計量系統的計量精度直接影響到產品的好壞,如果精度低,導致混合后的產品配方有較大偏差,影響固化,影響制品性能。一般進口設備的計量精度可以達到1%以內,而國產設備一般都要在2%以上。因此在硅橡膠配方研究過程中,要充分考慮的生產設備的精度問題,保證兩組分在一定范圍內的配比變化時,制品硫化和性能不受較大影響。

         

        結束語

        液體硅橡膠注射成型之所以有如此多的優點,主要源于液體硅橡膠本身的特性。掌握與應用液體硅橡膠注射成型技術不僅可生產出高質量產品,還可節省能源、減少浪費,因此開發液體硅橡膠注射成型技術具有十分重要意義。

         

        液體膠注射過程中各參數的選取對制品外觀和性能質量都有影響,其中注射溫度和注射壓力影響較大。精密度較大食品用注射成型液體膠合適的注射成型溫度為150~160℃,注射壓力為30~60 kg/cm2,注射過程一般采用二次注入,成品率教高。另外,選擇好的計量進料設備和好的模具也十分重要。

        來源:深圳市隆利豐材料有限公司

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