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LSR熱固性液態矽橡膠注射成型矽膠模具設計需要注意哪些問題?

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LSR熱固性液態矽橡膠注射成型矽膠模具設計需要注意哪些問題?

發布日期:2018-05-09 作者: 點擊:

矽膠模具

熱固性液態矽橡膠(LSR)注壓矽膠模具的結構,總的來說跟熱塑性膠料所用的矽膠模具結構相似,但也有不少顯著差別。例如,LSR膠料一般粘度較低,因而充模時間很短,即使在很低的注射壓力下也是如此。為了避免空氣滯留,在矽膠模具中設置良好的排氣裝置是至關重要的。

另外,LSR膠料在矽膠模具內不會像熱塑性膠料那樣收縮,它們往往遇熱膨脹,遇冷輕微收縮。因而,其製品並不總是如所期望的那樣留在矽膠模具的凸麵上,而是滯留在表麵積較大的模腔內。

1.收縮率 

雖然LSR並不會在模內收縮,但它們在脫模和冷卻後,常常會收縮2.5%-3%。至於究竟收縮多少,在一定程度上取決於該膠料的配方。不過,從矽膠模具角度考慮,收縮率可能受到幾種因素的影響,其中包括矽膠模具的溫度、膠料脫模時的溫度,以及模腔內的壓力和膠料隨後的壓縮情況。

注射點的位置也值得斟酌,因為膠料流動方向的收縮率通常比與膠料垂直流動方向的收縮率大一些。製品的外形尺寸對其收縮率也有影響,較厚的製品的收縮率一般要比較薄者小。如果需進行二次硫化,則可能再額外地收縮0.5%-0.7%。

2.分型線 

確定分型線的位置是設計矽橡膠注壓矽膠模具的前幾個步驟之一。排氣主要是通過位於分型線上的槽溝來實現的,這樣的槽溝必經處在注壓膠料最後到達的區域內。這樣有助於避免內部產生氣泡和降低膠接處的強度損失。

由於LSR粘度較低,分型線必須精確,以免造成溢膠。即便如此在定型的製品上還常能看見分型線。脫模受製品的幾何尺寸和分型麵位置的影響。將製品設計成稍有倒角,有助於保證製品對所需的另一半模腔有一致的親合力。

3.排氣 

隨著LSR的注入,滯留在模腔內的空氣在矽膠模具閉合時被壓縮,然後隨著充模過程而通過通氣槽溝被排出。空氣如果不能完全排出,就會滯留在膠料內(這樣往往會造成製品部分露出白邊)。通氣槽溝一般寬度為lmm-3mm,深度為0.004mm-0.005mm。 

在矽膠模具內抽真空可創造最佳的排氣效果。這是通過在分型線上設計一個墊圈,並用真空泵迅速將所有的模腔抽成真空來實現的。一旦真空達到額定的程度,矽膠模具即完全閉合,開始注壓。 

有些注射模壓設備容許在可變化的閉合力下操作,這使加工者可以在低壓下閉合矽膠模具,直到模腔的90%-95%被LSR充滿(使空氣更容易排出),然後切換成較高的閉合力,以免矽橡膠膨脹而發生溢膠。 

4.注射點 

模壓LSR時采用冷流道係統。可最大限度地發揮這種膠料的優點,並可將生產效率提升至最高限度。以這麽一種方式來加工製品,就不必去掉注膠道,從而避免增加作業的勞動強度,有時還可避免材料的大量浪費。在許多情況下,無注膠道結構還可縮短操作時間。

膠料注射嘴由針形閥來作正向流控製,目前許多製造廠商可將帶氣控開關的注射嘴作為標準設備提供,並能將其設置在矽膠模具內的各個部位。有些矽膠模具製造商專門研製出了一種開放式冷流道係統,其體積非常之小,以致要在極其有限的矽膠模具空間內設置多個注射點(進而充滿了整個模腔)。這項技術在無需使膠注口分離的情況下,使大量生產優質矽橡膠製品成為可能。

如果采用冷流道係統,那麽重要的是在熱的模腔和冷的流道之間形成有效的溫度間隔。若流道太熱,膠料可能在注射前便開始硫化。但是若冷卻得太急,它就會從矽膠模具的澆口區吸收太多的熱,導致不能完全硫化。

對於用常規的注澆道(如潛入式澆道和錐形澆道)注射的製品,適宜采用小直徑注膠口加料(加料口直徑通常為0.2mm-0.5mm)來澆注。低粘度的LSR膠料如同熱塑性膠料一樣,平衡流道係統顯得十分重要,隻有這樣,所有的模腔才會被膠料均勻地注滿。利用設計流道係統的模擬軟件,可以大大簡化矽膠模具的研製過程,並通過充模試驗證明其有效性。

5.脫模 

通過硫化的液體矽橡膠容易粘附在金屬的表麵,製品的柔韌性會使其脫模困難。而LSR擁有的高溫撕裂強度能使之在一般條件下脫模,即使較大的製品也不會被損傷。最常見的脫模技術包括脫模板脫模、脫模銷脫模和氣力脫模。其它常見的技術有輥筒刮模、導出板脫模和自動禦模。

使用脫模係統時,必須使其保持在高精度範圍內。若頂推銷與導銷套之間的間隙太大,或者部件因長時間磨損而間隙變大,就可能造成溢膠。倒錐形或蘑菇形頂推銷的效果甚佳因為它允許采用較大的接觸壓力,便於改善密封性育旨。

6.矽膠模具材料 

矽膠模具托板常用非合金工具鋼(no.1.1730,DIN code C45W)製成,對幹需承受170℃-210℃高溫的矽膠模具托板,考慮到抗衝擊性,應當用預回火鋼(no.1.2312,DINcode 40 CrMn-M oS 8 6)製造。對於設置模腔的矽膠模具托板,應采用經氮化或回火熱處理的乙具鋼製造,以確保其耐高溫性能。

對填充量高的LSR,如耐油級LSR,推薦采用硬度更高的材料來製造矽膠模具,例如光亮的鍍鉻鋼或為此用途專門研製的粉末金屬(no.1.2379,DINcode X 155 CrVMo121)。設計高磨損材料矽膠模具時,應該將那些承受高磨擦的部件設計成可更換的形成,這樣就不用更換整個矽膠模具了。

模腔內表麵對製品的光潔度影響甚大。最明顯的是定型製品將同模腔表麵完全吻合。透明製品用矽膠模具應采用拋光的鋼材製造。經過表麵處理的欽/鎳鋼耐磨性極高,而聚四氟乙烯(PTFE)/鎳則能使脫模更加容易。

7.溫度控製 

一般來說,LSR的模壓以采用電加熱方式為宜,通常是采用帶形電熱器、筒形加熱器或加熱板加熱。關鍵的是要使整個矽膠模具的溫度場均勻分布,以促進LSR均勻固化。在大型矽膠模具上,是經濟有效的加熱法當推油溫控製加熱。

用絕熱板包覆矽膠模具有利於減少熱損失。熱模任何部位的不適宜都可能使之在各操作工序之間遭受大的溫度波動,或造成跑氣。如果表麵溫度降得過低,膠料固化速度就會減慢,這往往會使製品無法脫模,引起質量問題。加熱器和分型線之間應保持一定的距離,以防止模板彎翹變形,在成品上形成溢膠毛邊。

若設計冷流道係統的矽膠模具,熱端和冷端之間必須確保完全隔開。可以采用特製的欽合金(如3.7165[TiA16V4])製造,這是因為與別的鋼材相比,其導熱性低得多。對於一個整體的矽膠模具加熱係統而言,隔熱板應設置在矽膠模具與矽膠模具托板之間,以使熱損失最小。

恰當的設計和構思可確保LSR注壓成型,在此矽膠模具十分重要。上述矽膠模具設計原則旨在使膠料充滿模腔,縮短固化時間,成品質量上乘,產量高,從而使矽橡膠加工者獲得良好的經濟效益。


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