在当前的制造业中,液态硅胶(LSR)凭借其优异的耐高低温性、生理惰性和回弹性,被应用于母婴用品、医疗器械和3C电子穿戴设备中。而液态硅胶注塑包胶成型,就是将柔软的LSR与硬质的塑料基材通过注塑工艺合二为一。这项工艺听起来简单,实则是模具设计与高分子材料学的深度结合。很多工程师都会遇到一个问题:明明按照常规流程做了,为什么产品不是脱胶就是产生气泡?今天,我们就来深度解析液态硅胶注塑包胶成型工艺的要求到底是什么。
一、 材料层面的硬性要求(2点)
1. 基材选材的耐温性要求: 液态硅胶的硫化温度通常在150℃-200℃之间。这就要求被包覆的塑料基材(如PC、PA、PA+GF、PPS等)必须能够承受这个温度下5-10分钟而不发生热变形。
避坑指南:如果基材是普通的ABS,在高温模腔中极易软化,导致包胶层开裂或尺寸位移。因此,选择高耐热改性塑料是工艺成功的首要前提。
2. LSR与基材的粘接性要求: 液态硅胶本身是非粘性材料,必须通过化学反应才能粘附在塑料上。这要求LSR材料必须具备“自粘性”配方,或者在注塑前对塑料表面进行底涂处理。
关键点:不要相信所谓的“万能粘接”,不同品牌的塑料(甚至不同批次的改性料)对粘接效果都有影响,量产前务必做粘接破坏性测试。
二、 液态硅胶注塑模具设计的精密要求(3点)
3. 冷流道系统的绝对控制: 液态硅胶在室温下是液体,但在高温下会快速固化。如果使用普通的热流道,硅胶会在流道内固化,导致生产中断。因此,模具必须配备针阀式冷流道系统,确保流道板温度控制在20℃左右,而模腔温度保持在高温状态。
4. 分型面的零溢胶要求: LSR的粘度极低,流动性极好,这意味着它无孔不入。如果模具分型面精度不够(通常要求达到微米级公差),LSR就会渗入缝隙形成飞边(溢胶),不仅影响美观,还会导致尺寸超差。
5. 排气槽的深度要求: 由于硫化反应会产生气体,如果排气不畅,产品表面就会出现缺料或气穴。LSR模具的排气槽深度通常控制在0.002mm至0.02mm之间,既能排气,又能防止溢胶。
三、 注塑工艺过程的参数要求(3点)
6. 注射压力的线性控制: 与固体硅胶不同,LSR在填充过程中会发生剪切变稀。如果注射压力不稳定,会导致包胶层厚薄不均。通常采用线性递增的压力控制,确保流体前锋匀速推进。
7. 模具温度场的均匀性: 模温是引发硫化反应的催化剂。模具表面温差必须控制在±3℃以内。如果模温不均,会导致同一产品不同位置的包胶层物理性能不一致,甚至局部发白。
8. 固化时间的精准计算: LSR的固化时间与产品壁厚成正比。壁厚1mm通常需要约20-30秒的硫化时间。时间过短,硫化不完全,脱模后产品发粘;时间过长,则会影响生产效率并可能导致LSR老化变脆。
四、 环境与设备的要求(2点)
9. 供料系统的计量精度: 液态硅胶是A、B双组份混合反应固化(通常是1:1比例)。供料系统的计量泵精度必须极高,一旦比例失衡(通常要求误差<0.5%),就会出现固化不完全或物理性能下降的问题。
10. 生产环境的清洁度要求: LSR在液态状态下对空气中的灰尘和油污非常敏感。如果车间粉尘大,杂质会随着注塑进入产品内部,导致功能性缺陷(如密封失效)。对于医疗级或食品级产品,通常要求万级净化车间。
总结
液态硅胶注塑包胶成型工艺是一项“牵一发而动全身”的精密工程。它不仅仅要求有一台好的注塑机,更要求我们从材料配对、模具精度、温控系统、环境洁净度四个维度进行严格控制。当你再次面对LSR包胶产品出现粘接不牢或外观缺陷时,不妨对照以上10点逐一排查。只有满足了这些硬性要求,才能真正实现液态硅胶与塑料基材的“天衣无缝”。
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