【液态硅胶LSR成型】

发表于 讨论求助 2019-09-10 16:53:56


1、液态硅胶材料的注塑成型技术

“液态硅胶”是一种无毒 、耐热 、高复原性的柔性热固性材料。业内惯称LSR(Liquid Silicone Rubber)。

产品表现为较好的热稳定性、抗寒性、优良的电绝缘性能、燃烧时不会产生有毒的物质等。



LSR注塑成型过程:

LSR注塑分为A组分和B组分,混合机将A组分和B组分以精确的1:1 比例充分混合。由于部分制品为有色设计,所以混合机配有颜色泵组及颜色计量部分。A+B组分、添加剂、颜色等充分混合后进入塑化系统 。



LSR注塑成型重点工艺要求:

由于LSR的流变行为主要表现为低黏度、快速固化、剪切变稀以及较高的热膨胀系数。因此需要对其成型生产过程的工艺予以对应的管控。尤其在喂料与注塑的相关环节。



喂料 - 单向泵系统:

带有止逆阀的同步单项泵 还需要配套相应的计量筒系统,才能有效控制送料的精度。



注塑 - 模具设计:

由于 LSR 膨胀系数较高,加热时会发生膨胀,冷却时却有微小的收缩,因此部件不能在模具中保持精确的侧边距,所以应采用冷流道模具加工设计。为了避免湍流和喷射,使用针状或翼状小注胶口。用 T 型导向栓代替柱形导向栓,增加定位精度。设置隔热层/板,便于固化的LSR脱模。



注塑 - 注塑部件:

由于LSR 的低黏度性,在加工过程中要考虑材料的回流和漏胶,因此注塑螺杆的密封非常重要的。射胶完毕时,射嘴将立即封闭,必须采用针阀射嘴。



LSR的流化与硫化分析:



LSR注射成型技术的市场前景:

“ 液态硅胶材料的注塑成型技术 ” 是七十年代末开发的一种新型高效率硅橡胶成型方法,经过多年的研究和发展,市场已越来越广泛的采用该技术生产硅橡胶制品,因此迎来了硅橡胶加工业高效率,高质量及低成本生产的新纪元。


同传统的热硫化成型工艺相比,采用这项目技术工艺生产橡胶制品具有省时节能,免除后处理工艺,产品成品率高,综合成本低(可 节约 40% 左右)等优点。



热固性液态硅橡胶(LSR)注压模具的结构,总的来说跟热塑性胶料所用的模具结构相似,但也有不少显著差别。例如,LSR胶料一般粘度较低,因而充模时间很短,即使在很低的注射压力下也是如此。为了避免空气滞留,在模具中设置良好的排气装置是至关重要的。


另外,LSR胶料在模具内不会像热塑性胶料那样收缩,它们往往遇热膨胀,遇冷轻微收缩。因而,其制品并不总是如所期望的那样留在模具的凸面上,而是滞留在表面积较大的模腔内。


1 收缩率 

虽然LSR并不会在模内收缩,但它们在脱模和冷却后,常常会收缩2.5%-3%。至于究竟收缩多少,在一定程度上取决于该胶料的配方。不过,从模具角度考虑,收缩率可能受到几种因素的影响,其中包括模具的温度、胶料脱模时的温度,以及模腔内的压力和胶料随后的压缩情况。


注射点的位置也值得斟酌,因为胶料流动方向的收缩率通常比与胶料垂直流动方向的收缩率大一些。制品的外形尺寸对其收缩率也有影响,较厚的制品的收缩率一般要比较薄者小。如果需进行二次硫化,则可能再额外地收缩0.5%-0.7%。


2 分型线 

确定分型线的位置是设计硅橡胶注压模具的前几个步骤之一。排气主要是通过位于分型线上的槽沟来实现的,这样的槽沟必经处在注压胶料最后到达的区域内。这样有助于避免内部产生气泡和降低胶接处的强度损失。


由于LSR粘度较低,分型线必须精确,以免造成溢胶。即便如此在定型的制品上还常能看见分型线。脱模受制品的几何尺寸和分型面位置的影响。将制品设计成稍有倒角,有助于保证制品对所需的另一半模腔有一致的亲合力。


3 排气 

随着LSR的注入,滞留在模腔内的空气在模具闭合时被压缩,然后随着充模过程而通过通气槽沟被排出。空气如果不能完全排出,就会滞留在胶料内(这样往往会造成制品部分露出白边)。通气槽沟一般宽度为lmm-3mm,深度为0.004mm-0.005mm。 


在模具内抽真空可创造最佳的排气效果。这是通过在分型线上设计一个垫圈,并用真空泵迅速将所有的模腔抽成真空来实现的。一旦真空达到额定的程度,模具即完全闭合,开始注压。 


有些注射模压设备容许在可变化的闭合力下操作,这使加工者可以在低压下闭合模具,直到模腔的90%-95%被LSR充满(使空气更容易排出),然后切换成较高的闭合力,以免硅橡胶膨胀而发生溢胶。 


4 注射点 

模压LSR时采用冷流道系统。可最大限度地发挥这种胶料的优点,并可将生产效率提升至最高限度。以这么一种方式来加工制品,就不必去掉注胶道,从而避免增加作业的劳动强度,有时还可避免材料的大量浪费。在许多情况下,无注胶道结构还可缩短操作时间。


胶料注射嘴由针形阀来作正向流控制,目前许多制造厂商可将带气控开关的注射嘴作为标准设备提供,并能将其设置在模具内的各个部位。有些模具制造商专门研制出了一种开放式冷流道系统,其体积非常之小,以致要在极其有限的模具空间内设置多个注射点(进而充满了整个模腔)。这项技术在无需使胶注口分离的情况下,使大量生产优质硅橡胶制品成为可能。


如果采用冷流道系统,那么重要的是在热的模腔和冷的流道之间形成有效的温度间隔。若流道太热,胶料可能在注射前便开始硫化。但是若冷却得太急,它就会从模具的浇口区吸收太多的热,导致不能完全硫化。


对于用常规的注浇道(如潜入式浇道和锥形浇道)注射的制品,适宜采用小直径注胶口加料(加料口直径通常为0.2mm-0.5mm)来浇注。低粘度的LSR胶料如同热塑性胶料一样,平衡流道系统显得十分重要,只有这样,所有的模腔才会被胶料均匀地注满。利用设计流道系统的模拟软件,可以大大简化模具的研制过程,并通过充模试验证明其有效性。



5 脱模 

通过硫化的液体硅橡胶容易粘附在金属的表面,制品的柔韧性会使其脱模困难。而LSR拥有的高温撕裂强度能使之在一般条件下脱模,即使较大的制品也不会被损伤。最常见的脱模技术包括脱模板脱模、脱模销脱模和气力脱模。其它常见的技术有辊筒刮模、导出板脱模和自动御模。


使用脱模系统时,必须使其保持在高精度范围内。若顶推销与导销套之间的间隙太大,或者部件因长时间磨损而间隙变大,就可能造成溢胶。倒锥形或蘑菇形顶推销的效果甚佳因为它允许采用较大的接触压力,便于改善密封性育旨。


6 模具材料 

模具托板常用非合金工具钢(no.1.1730,DIN code C45W)制成,对干需承受170℃-210℃高温的模具托板,考虑到抗冲击性,应当用预回火钢(no.1.2312,DINcode 40 CrMn-M oS 8 6)制造。对于设置模腔的模具托板,应采用经氮化或回火热处理的乙具钢制造,以确保其耐高温性能。


对填充量高的LSR,如耐油级LSR,推荐采用硬度更高的材料来制造模具,例如光亮的镀铬钢或为此用途专门研制的粉末金属(no.1.2379,DINcode X 155 CrVMo121)。设计高磨损材料模具时,应该将那些承受高磨擦的部件设计成可更换的形成,这样就不用更换整个模具了。


模腔内表面对制品的光洁度影响甚大。最明显的是定型制品将同模腔表面完全吻合。透明制品用模具应采用抛光的钢材制造。经过表面处理的钦/镍钢耐磨性极高,而聚四氟乙烯(PTFE)/镍则能使脱模更加容易。


7 温度控制 

一般来说,LSR的模压以采用电加热方式为宜,通常是采用带形电热器、筒形加热器或加热板加热。关键的是要使整个模具的温度场均匀分布,以促进LSR均匀固化。在大型模具上,是经济有效的加热法当推油温控制加热。


用绝热板包覆模具有利于减少热损失。热模任何部位的不适宜都可能使之在各操作工序之间遭受大的温度波动,或造成跑气。如果表面温度降得过低,胶料固化速度就会减慢,这往往会使制品无法脱模,引起质量问题。加热器和分型线之间应保持一定的距离,以防止模板弯翘变形,在成品上形成溢胶毛边。


若设计冷流道系统的模具,热端和冷端之间必须确保完全隔开。可以采用特制的钦合金(如3.7165[TiA16V4])制造,这是因为与别的钢材相比,其导热性低得多。对于一个整体的模具加热系统而言,隔热板应设置在模具与模具托板之间,以使热损失最小。


恰当的设计和构思可确保LSR注压成型,在此模具十分重要。上述模具设计原则旨在使胶料充满模腔,缩短固化时间,成品质量上乘,产量高,从而使硅橡胶加工者获得良好的经济效益。



【视频】双色LSR手表自动化生产



2016年K展期间,一款双色LSR手表刷爆了朋友圈。






让我们先通过视频来看一下这手表是怎么生产出来的?








▶ 模腔:2+2
▶ 部件重量:16.5克
▶ 材料:LSR+LSR
▶ 循环时间:60秒







表带是由双组份硅胶注塑,双组份LSR带来更多附加值
▶ 令人愉悦的触觉 
▶ 对皮肤无损
▶ 材质适合各种设计
▶ “一次成型”高效生产表带



 



这套创新交钥匙系统是由以下单元组成:
▶ 电动双组份ALLROUNDER570A 
▶ 电动LSR塑化单元
▶ 精准模具技术
▶ 垂直机械手系统MultiliftV 15
▶ 集成冷却及组装工位






电动双组份Allrounder 570 A搭载2000 kN的合模力,以及以L形并排放置的400与70尺寸的两个注射单元,在60秒的循环时间内全自动生产两个液体硅橡胶(LSR)的双色表带。2+2的模具来自Rico公司,计量系统则来自Reinhardt-Technik技术公司,周边设备来自 Regloplas公司。
 
注塑同时,线性机械手系统Multilift V 15以相同节拍自动组装成即用手表。该系统从手表取下并先后放到冷却站和组装站。在那里被装上表壳,制成成品。Selogica控制系统来控制和监视整个过程。



 



模具技术确保无飞边:







▶ 电动旋转单元:快速预注塑
▶ 温度控制,电动及冷却水冷却,确保可靠地调节
▶ 配针阀式喷嘴的冷流道确保直接注射



 



SELOGICA控制全部流程,确保最终产品品质






交钥匙实现大批量生产







▶ 机器人系统取出表带
▶ 组装前,表带充分冷却
▶ 注塑循环内完成自动化组装





液态硅胶材料的注塑成型技术

*日本三菱和震雄开发的超霸SM两板伺服注塑机*

*日本三菱和震雄开发的捷霸MK6高速伺服注塑机*


震雄捷霸MK6(与日本三菱合作)伺服节能系列;超霸SM(与日本三菱合作)大型二板伺服节能系列;易霸伺服、变量泵系列;捷霸双色和多色系列;PET瓶胚、瓶盖专用机;管件专用机;垃圾桶、物流托盘专用机;粉末金属、陶瓷、磁粉注塑专用机;快餐盒、化妆品、导光板、薄壁类高速专用机、热固性BMC专用机;全电动注塑机;工厂整厂水、电、气安装和自动化方案;工业机器人(库卡、ABB、发那科、安川电机)方案;模具液压夹具和磁性模板。                            









(如果您对震雄注塑机”的产品感兴趣请联系我们,销售热线:姚波13285154373)


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