基于液體硅橡膠硫化前粘度低、易流動(dòng)、硫化速度快等特點(diǎn)，注射成型液體硅橡膠的應(yīng)用得到飛速發(fā)展，注射成型技術(shù)越來(lái)越得到人們的關(guān)注。文中通過(guò)對(duì)注射成型硅橡膠的研究及應(yīng)用實(shí)踐，介紹了加成型液體硅橡膠的注射成型工藝，簡(jiǎn)單分析了液體硅橡膠注射成型過(guò)程中工藝參數(shù)對(duì)制品的影響。
液態(tài)硅膠(Liquid Silicone Rubber)是一種無(wú)毒、耐熱、高復(fù)原性的柔性熱固性材料，其流變行為主要表現(xiàn)為低黏度、快速固化、剪切變稀以及較高的熱膨脹系數(shù)。
LSR 是以鉑金作為催化劑的雙液態(tài)快速硫化材料，可以采用注塑的方式、大量、快速硫化、重復(fù)性機(jī)械生產(chǎn)。其產(chǎn)品表現(xiàn)為較好的熱穩(wěn)定性、抗寒性，優(yōu)良的電絕緣性能，燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生有毒的物質(zhì)等。
因此在健康用品、汽車、嬰兒用品、醫(yī)療用品、潛水用品、廚房用具以及密封件等的生產(chǎn)設(shè)計(jì)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(dòng)性、不定型性)、便于采用計(jì)量混合設(shè)備進(jìn)料的特點(diǎn)，采用專用注射成型設(shè)備將兩組分精確自動(dòng)進(jìn)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(tǒng)的模壓工藝，具有眾多優(yōu)點(diǎn)：采用液體注射成型工藝硫化成型，計(jì)量準(zhǔn)確，材料浪費(fèi)少;硫化溫度低，成型制品周期短，降低生產(chǎn)成本;制品精度高，可加工復(fù)雜形狀制品;硫化過(guò)程無(wú)副產(chǎn)物，無(wú)需二段硫化;制品具有優(yōu)異的耐老化性、耐侯性、無(wú)毒性、高透明性、高機(jī)械強(qiáng)度、彈性好等特點(diǎn)[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(lǐng)域成為首選材料，是硅橡膠中發(fā)展最快的產(chǎn)品之一。
液體硅橡膠注射成型技術(shù)(LIM)是七十年代末開(kāi)發(fā)的一種新型高效的硅橡膠成型方法，是通過(guò)把具有出色性能的液體硅橡膠和能夠精密且穩(wěn)定地完成注射成型的設(shè)備相結(jié)合而形成的新型的硅橡膠成型加工技術(shù)，只需將兩個(gè)組分(也可以包含配色等輔助組分)裝入設(shè)備內(nèi)，從進(jìn)料、計(jì)量、混合到成型全自動(dòng)完成。這種加工技術(shù)可以達(dá)到簡(jiǎn)化工藝、縮短加工時(shí)間、節(jié)約材料、提高效率的目的。并且生產(chǎn)過(guò)程中基本不產(chǎn)生廢邊，有利于環(huán)保。
隨著液體硅橡膠的廣泛應(yīng)用和對(duì)制品要求的提高，越來(lái)越多的人們已認(rèn)識(shí)并采用此技術(shù)生產(chǎn)硅橡膠制品，迎來(lái)了硅橡膠加工業(yè)高效率、高質(zhì)量及低成本生產(chǎn)的新紀(jì)元。隨著注射成型技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，有望在替代傳統(tǒng)彈性體產(chǎn)品上具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力。
注射成型工藝簡(jiǎn)介
液體硅橡膠注射成型過(guò)程如下：通過(guò)計(jì)量裝置將A、B 兩種液體硅橡膠原料經(jīng)精確計(jì)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(jī)中;通過(guò)成型機(jī)注射或噴射到已預(yù)熱的多模具中并均勻分配到各個(gè)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(dòng)開(kāi)模出模;然后合模并進(jìn)入下一個(gè)成型周期。整個(gè)成型周期幾十秒時(shí)間到幾分鐘，根據(jù)制品大小不同成型周期也不同。整個(gè)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(gè)注射成型系統(tǒng)分為一下幾個(gè)部分：第一單元是計(jì)量進(jìn)料單元，通過(guò)液壓壓盤將液體硅橡膠的兩個(gè)組分直接從包裝桶中精確計(jì)量進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi);第二單元是混合單元，通過(guò)靜態(tài)混合器將進(jìn)入系統(tǒng)的兩個(gè)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(guò)注射單元定量注射到模具中，并均勻分配到各個(gè)模腔，然后熱硫化。整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)化，設(shè)定好參數(shù)后可實(shí)現(xiàn)無(wú)人工控制，達(dá)到提高生產(chǎn)效率。
注射過(guò)程工藝參數(shù)的控制
注射成型工藝應(yīng)用到液體硅橡膠的成型加工有很多優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛認(rèn)可。但是相對(duì)于一般的模壓成型、澆注成型等工藝，注射成型技術(shù)使用的成型設(shè)備比較難操作，成型過(guò)程比較復(fù)雜，技術(shù)要求高，如果使用不當(dāng)，不但得不到好的制品，反而會(huì)造成更大的浪費(fèi)，那么注射成型的優(yōu)勢(shì)就不能得到很好的發(fā)揮。下面以奶嘴注射成型過(guò)程為例，簡(jiǎn)單對(duì)注射成型過(guò)程控制及出現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析。
3.1硫化溫度
硫化溫度是關(guān)系成型制品質(zhì)量的最關(guān)鍵最敏感參數(shù)，通常模具溫度80℃～200℃范圍內(nèi)都可成型。但是硫化溫度的設(shè)定與硫化時(shí)間、模具材料等有較大關(guān)系。
下圖2是XHG6120液體硅橡膠在不同溫度下成型時(shí)間的變化圖。
圖2 硅橡膠硫化溫度與時(shí)間關(guān)系圖
由圖可明顯看出硫化溫度低時(shí)，硫化成型需要時(shí)間長(zhǎng)，這樣直接影響到注射成型周期拉長(zhǎng)，生產(chǎn)效率降低;而提高硫化溫度，成型時(shí)間短，可提高生產(chǎn)效率，降低人力成本等。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果一味的提高硫化溫度來(lái)提高生產(chǎn)效率也不一定達(dá)到降低成本的目的，因?yàn)橐獙⒛＞呒訜岬礁叩臏囟?，需要的能耗?huì)大幅度提高，提升了能耗成本。因此從生產(chǎn)總成本考慮，有一個(gè)相對(duì)最佳的溫度點(diǎn)。根據(jù)不同情況，通過(guò)對(duì)成本進(jìn)行核算，一般硫化溫度在140℃～180℃時(shí)經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較好。
另外，從模具材料看，太高的溫度可能導(dǎo)致模具變形較大，影響制品質(zhì)量，嚴(yán)重的可能影響到開(kāi)模，甚至導(dǎo)致模具打不開(kāi)。國(guó)內(nèi)制作的模具一般溫度在170℃以下時(shí)不太有很大，如果高于170℃時(shí)就容易出現(xiàn)開(kāi)模問(wèn)題。對(duì)于精密度高的制品，更容易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。另外硫化溫度過(guò)高，膠料硫化過(guò)快，氣泡沒(méi)有排除，形成氣泡缺陷，過(guò)熟也會(huì)使制品易斷裂，影響產(chǎn)品性能。
綜合考慮各個(gè)因素，一般對(duì)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(yīng)用的比較多。
3.2 注射條件
當(dāng)注射溫度在150℃時(shí)，注射壓力從40kg/cm2到150 kg/cm2的范圍時(shí)可以取得較好的效果。在不同情況下，壓力不同也對(duì)制品有影響。較小的注射壓力會(huì)使注模欠注，缺少較料，制品不完整;當(dāng)注射壓力過(guò)高時(shí)，注膠過(guò)程太快，因排氣不暢而使制品產(chǎn)生氣泡，影響產(chǎn)品外觀。根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，一般注射壓力在30～60 kg/cm2時(shí)，注射過(guò)程良好，硅橡膠在模腔內(nèi)分布均勻，排氣順暢，制品成品率高。
另外，注射時(shí)，注膠方式也對(duì)制品外觀有較大影響。如果膠料一次性全部注入，可能產(chǎn)生溢邊，并影響到排氣，制品產(chǎn)生氣泡，嚴(yán)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(jìn)入，第二次將剩余膠注入，這樣可以達(dá)到順暢排氣的目的，成品率大大提高。一般兩次注射就可達(dá)到要求，有時(shí)也可以采用三次注射的方式。多次注射時(shí)，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(shù)對(duì)成型制品的影響外，但還有其他很多因素都對(duì)產(chǎn)品有很大影響，比如模具質(zhì)量、計(jì)量系統(tǒng)的精度等。
模具加工質(zhì)量對(duì)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(shè)計(jì)要合理，容易開(kāi)模，排氣順暢對(duì)加工過(guò)程非常有好處。
計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)量精度直接影響到產(chǎn)品的好壞，如果精度低，導(dǎo)致混合后的產(chǎn)品配方有較大偏差，影響固化，影響制品性能。一般進(jìn)口設(shè)備的計(jì)量精度可以達(dá)到1%以內(nèi)，而國(guó)產(chǎn)設(shè)備一般都要在2%以上。因此在硅橡膠配方研究過(guò)程中，要充分考慮的生產(chǎn)設(shè)備的精度問(wèn)題，保證兩組分在一定范圍內(nèi)的配比變化時(shí)，制品硫化和性能不受較大影響。
結(jié)束語(yǔ)
液體硅橡膠注射成型之所以有如此多的優(yōu)點(diǎn)，主要源于液體硅橡膠本身的特性。掌握與應(yīng)用液體硅橡膠注射成型技術(shù)不僅可生產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品，還可節(jié)省能源、減少浪費(fèi)，因此開(kāi)發(fā)液體硅橡膠注射成型技術(shù)具有十分重要意義。
液體膠注射過(guò)程中各參數(shù)的選取對(duì)制品外觀和性能質(zhì)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(guò)程一般采用二次注入，成品率教高。另外，選擇好的計(jì)量進(jìn)料設(shè)備和好的模具也十分重要。
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