液體硅膠注射成型工藝淺析

洪　軍，王金虎

（寧波千普機械制造有限公司，浙江 寧波 315131）

液體硅膠注射成型工藝淺析

洪軍，王金虎

（寧波千普機械制造有限公司，浙江 寧波 315131）

以CLSR60J液體硅膠注射成型機、SLJ200液體硅膠送料機成功研發的經驗，闡述液體硅膠注射成型機、送料機的結構、性能，重點對液體硅膠注射成型工藝特點進行闡述，供生產液體硅膠制品廠家用戶使用參考。

液體硅膠；注射成型；送料機；儲膠缸；二次計量；色漿泵；靜態混合器

縱觀液體硅膠制品在各個領域的不斷應用，液體硅橡膠（LSR）的注塑技術得到了快速的發展。筆者以CLSR60J液體硅膠注射成型機、SLJ200液體硅膠送料機在不同客戶中的應用為載體，結合多年來對液體硅膠的不斷研究，現對液體硅膠注射成型工藝作詳細闡述。

液態硅膠注射內容主要包括材料的特性、原料的供給、制品成型的過程等。

1　液態硅膠的特性

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，液態硅膠成為不可替代的材料。

2　液態硅膠原料的供給

LSR為雙組分的液態材料，分為 A組分和B組分，注射成型前必須將 A組分和 B組分以精確的 1:1比例充分混合，然后通過送料機把液態硅膠輸送到注射機完成注射成型。又因部分制品為有色設計，所以配有顏色泵組及顏色計量部分。A+B組分、添加劑、顏色等充分混合后進入塑化系統。這種螺桿同時具有均化、混合的功能，通過螺桿將混合料注射到熱模具中，在一定的模溫下，硅膠發生固化反應。

2.1液態硅膠送料機的組成

（1）雙向泵

雙向泵特殊的結構可實現上下移動活塞輸出同樣容積的液態硅膠，由于 A、B泵之間保持并聯，并同步由液壓氣動控制，因此這種形式的喂料系統可以精確保證A組分和B組分按1:1比例輸出（見圖1）。

圖1　雙向泵

（2）二次計量儲膠單元

雙向泵將A組分和B組分液態硅膠分別輸送到對應的A、B儲膠缸內，待儲膠量達到預先設定值時對應的雙向泵分別停止工作。由于A、B儲膠缸的計量容積預先設定值由同一滑塊機械限位，因此該結構的二次計量儲膠單元可精準保證A、B膠按1:1比例輸出到注塑機的注塑系統。

（3）色漿供料控制單元

在有色液態硅膠制品中，色漿的比例控制是非常重要的，也是最為核心的控制技術，色漿經由色漿泵輸出后通過帶數字反饋的專用色漿比例閥來控制色漿流量的大小，從而輸出預先設定值的色漿。

2.2靜態混合器

靜態混合器是注射成型過程中的關鍵部件，送料機按1:1比例輸出的A、B膠只有經靜態混合器充分、均勻混合后，才能保證注射到模具中的液態硅膠完全硫化成型。

靜態混合器的結構如圖2所示。

靜態混合器是通過固定在管內按扭轉180°或扭轉270°的螺旋片，組裝時相鄰單元分別成左旋或右旋的混合單元內件，使二股或多股流體產生液體的切割、剪切、旋轉和重新混合，達到流體之間良好分散和充分混合的目的。

圖2　靜態混合器

靜態混合器是一種先進單元設備，與攪拌器不同，它沒有運動部件，是依靠結構特殊設計合理的內部單元和流體流動實現各種流全的混合。

2.3注塑機的注射部件

（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，因此注塑機的注射部件對螺桿的密封是必須的。

（2）由于液態硅膠成型過程中模具是加熱的，為了防止LSR固化，采用了水冷式結構的射嘴可確保整個注射過程中射嘴的溫度足夠低。

（3）由于液態硅膠注射、保壓結束后射嘴是遠離模具的，采用液壓（氣壓）控制針閥射嘴，可確保注射、保壓結束后馬上關閉射嘴中的針閥芯，從而防止射嘴出現漏膠。

注射部件的結構如圖3所示。

圖3　注射部件

3　制品的成型

由于LSR的黏度低、熱膨脹系數高、各向收縮異性，因此其注射成型過程比較復雜，下面筆者就從多個維度對其進行闡述。

3.1分模線

設計液體硅膠注射成型模具時，首先要考慮分模線的位置，因為分模線內部需設置一些通道，利用這些通道完成排氣任務，排氣孔必須設置在注射物料最后到達的模具末端。預先考慮以上因素，有助于避免空氣的夾帶和焊接線邊縫強度的損失。由于LSR的黏度低，所以必須確保分模型線的精確度，避免出現毛邊。

3.2收縮

雖然液體硅膠在注射成型過程中沒有收縮，但是由于硅橡膠具有較高的熱膨脹系數，因而在脫膜、冷卻后通常會有2%~3%的收縮。確切的收縮數據主要取決于物料配方，但是從加工的角度來看，設計者如果在構思的時候，預先對影響收縮的一些因素有所考慮的話，最后的收縮情況會有所變化，這些因素主要包括加工的精度、物料脫膜的溫度、空腔壓力等。

3.3注澆口的位置

因為通常物料在流動方向上的收縮要比其垂直方向的收縮來得明顯些。另外，制品的尺寸也是一個影響因素，一般來說制品越厚收縮越小，如果在實際應用中要求二次硫化，則還要考慮額外增加0.5%~0.7%的收縮。

3.4抽真空

當模具空腔關閉時，空氣滯留在內，隨著LSR的注射空氣首先被擠壓，接著逐漸被填料趕出空腔，由于LSR的黏度較低，空腔很快被填充。在快速填料過程中，如果空氣不能完全被趕出空腔，將會夾帶在硫化后的物料中（通常表現為沿制品周邊一圈白邊或是內部光滑的小氣泡）。典型的排氣管道寬1~3 mm，深0.004~0.005 mm，現已成功應用于生產中。排除空腔滯留空氣的最佳方法，是在每一個注射成型循環中，采用抽真空的辦法將空腔中滯留空氣趕走。就是說，在設計分模線時確保模具密閉，真空泵通過模具開關下面的夾具將所有空腔抽真空。一旦真空度達到預想標準要求，立刻關閉模具開始注射。

3.5脫模

除非是較特殊的配方，一般固化LSR容易粘在金屬表面上，這給脫模帶來了一定的困難。雖然如此，目前LSR橡膠的熱撕裂強度還是能夠滿足脫模要求的，在脫模后基本沒有損失。應用最為普遍的脫模技術主要包括分餾柱塔板、推頂銷和空氣推頂。使用推頂系統時，必須使推頂系統保持在相近的公差范圍內。如果推頂銷和套管之間間隙過大，或是元件磨損時間過長，都會引起部件毛邊的出現。反錐形或蘑菇形推頂器的接觸壓比較大，可增進系統的密閉性，因而功效很強。

3.6模具溫度

由于液體硅橡膠成型中 LSR都是在加熱中硫化成型的，因此模具溫度的控制是很重要的，尤其是LSR在固化過程中模具內溫度的均勻分配顯得尤為突出。根據模具大小的不同加熱方式可分為電加熱、油溫加熱。其中電加熱通常采用電熱絲加熱器、加熱管或者加熱盤，它在小模具中的應用比較廣泛；而油溫加熱在大型模具中的應用比較廣泛，不論是從經濟、溫度控制精度角度它的效果都比較顯著。用隔熱板包裹模具，也有助于減少熱損失。如果表面溫度下降過快，會使制品的固化速度降低，影響制品的品質。

4　生產線的注意事項

縱觀這幾年液體硅膠制品在各個領域的不斷應用，液體硅橡膠（LSR）的注塑技術得到了快速的發展。液體硅膠注射成型機在使用過程中也出現了各種問題，其中不乏有機器本身的技術缺陷，但相當部分原因是用戶對機器、LSR注射成型的本質了解不夠而產生的。

（1）主機與送料機匹配不當

注射成型機技術參數表中都明確標示理論注射容積，在選擇送料機時必須保證其送料容積參數不小于主機的理論注射容積參數（特別是帶二次計量裝置的送料機），否則主機的實際注射量就會受到影響，從而影響生產效率。

（2）注射成型機中料筒溫度的控制

由于液體硅膠硫化成型的速度直接取決于混料的溫度，因此在液體硅膠還沒注射到模具前必須嚴格控制料筒的溫度，使其溫度足夠低盡量抑制A、B膠在料筒內發生硫化反應。

（3）定期清料

由于在管道內存在部分A、B膠的殘留物，殘留物硫化后會影響管道的輸送能力，因此建議每年一次對輸送A、B混合膠的管道進行疏通清理或更換。當生產線停機一周以上時，請將送料機開啟單獨供膠功能，用單獨一種膠代替管道中的A、B混合膠，從而防止停機過程中料筒、管道內硅膠發生硫化反應而堵塞料筒造成不必要的損失。

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西部塑料生態園授牌十年打造500億產業群

2015年4月27日上午，中國西部（重慶）塑料生態產業園在梁平縣正式授牌，這標志著梁平塑料產業發展邁入里程碑式的新階段，計劃用10年時間打造國內唯一完整的500億級塑料產業集群。

目前，我國經濟進入“新常態”，伴隨著西部地區對塑料制品需求大幅增長，同時東部地區塑料產業的重心逐步向中西部轉移，梁平塑料產業的發展迎來新機遇。

在重慶及周邊地區，汽車、電子、家電等行業有較好的產業基礎，對塑料需求也將大幅度增長，具有廣闊的市場空間。

據介紹，梁平縣擁有較好的發展塑料產業的基礎，向上可承接化工產業，向下可為汽車、電子信息、裝備、國防軍工、建材等重要產業配套。梁平擁有較好的交通區位條件，高速路、鐵路、水路、航空都很便捷，且通過渝新歐鐵路、江海聯運、海鐵聯運也可方便、快捷實現對外貿易；而作為渝東北地區重要的樞紐，對周邊區縣輻射能力強，為塑料產業集群發展提供了原料保障。

經過中國塑料加工工業協會（以下簡稱中塑協）、市經信委、梁平縣充分調研、反復論證，最后決定在梁平打造完整塑料產業鏈，建設中國西部（重慶）塑料生態產業園，打造國內唯一完整塑料產業鏈。

據介紹，塑料生態產業園規劃面積14 km2，力爭到2025年，形成產值達500億級的塑料產業集群。

去年，梁平塑料生態產業園成功開園，累計修建道路10 km、建成標準廠房6.5萬m2、公租房3.5萬m2，啟動新建了3萬m2塑料交易市場。

截至目前，利財管道、華馳文具、卓航塑膠等企業已建成投產，產品涵蓋汽車塑料零部件、塑料管/板材、塑料編織、木塑復合材料、日用塑料、再生塑料等多個領域。

在上午的授牌活動中，有16個項目進行了集中簽約，協議引資47.9億元，其中，塑料項目13個，引資46.8億元。

結合“互聯網 ”思維模式，梁平縣將把媒介和塑料產業緊密結合起來，借助各種媒介的廣泛宣傳，掀起塑料產業發展的良好氛圍。

此外，記者還了解到，梁平下階段項目落地建設將進入“加速度時代”，推動產業集聚，實行審批手續全程代辦，逐個倒排工期、明確時間節點，促進項目快落地、快推進、快見效。在未來的發展中，梁平塑料產業將緊跟國內外塑料行業的步伐，實現共同發展和共同繁榮。

摘編自“華龍網”

Analysis of liquid silicone injection molding process

TQ320.662

1009-797X(2015)10-0035-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.10.006

洪軍 （1965-），男，工程師，長期從事橡膠機械、注塑機的設計、研發工作。

2015-02-05