本文主要討論液態硅膠的注塑成型有哪些要點值得注意。
據ReportLinker的數據,全球液態硅橡膠市場規模預計將從2018年的17.3億美元增長到2024年的22.6億美元,預測期內的復合年增長率為4.62%。
液態硅膠作為一種無毒高彈的有機硅材料,在耐高溫、耐低溫、電絕緣性、生物相容性等方面都有非常優異的表現。目前液體硅膠應用領域廣泛,主要包括手機等消費電子、智能穿戴、手持終端、連接器、汽車、醫療領域等。
這種材料的硫變行為主要表現為低粘度、快速固化、剪切變稀和擁有較高的熱膨脹系數,素有“軟膠”之稱,主要通過注塑成型以及3D打印來進行加工。
本文主要討論液態硅膠的注塑成型有哪些要點值得注意。
設計開發與模具制造注意點
由于液態硅膠本身為液態材料,同時在材料注射剪切的過程中有明顯的剪切變稀的現象,所以液態硅膠的流動性是非常好的。在結構設計上需要非常嚴格的評審所有的結合部位,模具加工的工藝也要選擇精密加工的工藝,比如精密磨床加工等,讓模具活動部位盡可能減少毛邊發生概率。
另一方面由于模具的精密配合,對于排氣就會有較大的影響,所以應該盡可能考慮負壓系統。負壓系統最理想的設置位置是在流動的最末端,確保材料能夠流到最末端,同時還可以避免氣泡和熔接線等問題的出現。
液態硅膠在收縮率方面的評估也是非常重要的,與普通注塑相似,液態硅膠在冷卻收縮是也有一個收縮率,通常收縮率在2%-3%,但是二次硫化等因素又會對收縮率有一定的影響。
比較科學的做法是先確定制品的成型工藝流程,然后通過有限元建模進行分析,這樣可以非常準確的分析出制品的收縮率以及其他潛在的一些問題,如熔接線、變形等,在模具開發前能有一個預警的作用。
注膠口設計在液態硅膠成型中也是一個決定產品質量的重要環節,通常建議液態硅膠采用冷半模來成型,在進膠分流道內還是需要對材料進行低溫保護,但是模具的型腔內有加熱棒再加熱凝固成型。
這就需要對澆口以及分流道進行隔熱處理,同時分流道板上需要通水冷卻,這個動態的冷熱平衡是非常重要的,否則很容易出現澆口堵塞,材料在流道中凝固等一些生產異常。
最后頂出系統在液態硅膠成型中也有著至關重要的作用,因為液態硅膠材料本身是很粘金屬的,所以首先需要在材料的配方上選擇易脫模的配方。
另外在頂出系統的設計上可以多考慮整體推板頂出,仿型推塊,氣體輔助頂出等方案。盡量少用普通注塑用的頂針頂出,因為液態硅膠很軟很容易在表面形成頂針印等外觀缺陷。
成型工藝介紹
在成型工藝方面是要控制好A/B組分之間的比例,另外靜態混合器需要定期清理,確保靜態混合的效果。在注射工藝上與傳統工藝相似,需要控制好注射的時間、壓力、速度、位置等參數,避免出現一些毛邊、短射等缺陷,同時也要注意流體流動的規律,避免熔體破裂出現的一些外觀缺陷。
案例分析
采用液態硅膠注塑成型的嬰兒奶嘴。以嬰兒奶嘴為例,本產品的重量為5g,產品的進膠點設計在奶嘴的正中間,使用冷流道系統,冷流道和冷澆口上都設有冷卻水路,澆口上的水路可以很好的解決進膠口與型腔之間的隔熱問題。
澆口閥針采用氣動控制,可以有效的進行閥針進出控制,同時還可以避免使用油抽芯系統帶來的閥針損壞的問題。材料方面使用自脫模配方的材料,在模具打開后使用氣體輔助系統將產品吹離分型面。供料系統也要選用高精度的設備,確保A/B料配比嚴格控制在1:1,如果靜態混合的比例不穩定會造成產品的質量波動,出現制品性能上的缺陷,固化不完全或者開裂等問題。
液態硅膠市場前景潛力巨大
液態硅膠優異的生物相容性,及材料的安全無毒的特點,使得液態硅膠在醫療領域有大量的應用。在醫療喉罩、面罩等呼吸類的產品中,液態硅膠開始有越來越多的應用。
此外,液態硅膠的硬度可以做到35°以下,所以在整形美容的領域中也大量的應用,比如隆胸等手術中有非常廣泛的應用。同時液態硅膠也在嬰兒用品上有廣泛的應用,比如嬰兒奶嘴,嬰兒湯匙等。
液態硅膠絕佳的透明度,同時液態硅膠與其他光學材料相比還有很好耐高溫黃變性能,所以這幾年在汽車燈頭的領域中,高檔的燈頭都開始使用液態硅膠成型工藝。
液態硅膠因為材料自身具有的許多優良的材料特性,決定了其能夠在許多領域中綻放光芒,前景可期。
圖 盈泰生產的液態硅膠產品。
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