液体硅胶注射成型工艺浅析

洪　军，王金虎

（宁波千普机械制造有限公司，浙江 宁波 315131）

液体硅胶注射成型工艺浅析

洪军，王金虎

（宁波千普机械制造有限公司，浙江 宁波 315131）

以CLSR60J液体硅胶注射成型机、SLJ200液体硅胶送料机成功研发的经验，阐述液体硅胶注射成型机、送料机的结构、性能，重点对液体硅胶注射成型工艺特点进行阐述，供生产液体硅胶制品厂家用户使用参考。

液体硅胶；注射成型；送料机；储胶缸；二次计量；色浆泵；静态混合器

纵观液体硅胶制品在各个领域的不断应用，液体硅橡胶（LSR）的注塑技术得到了快速的发展。笔者以CLSR60J液体硅胶注射成型机、SLJ200液体硅胶送料机在不同客户中的应用为载体，结合多年来对液体硅胶的不断研究，现对液体硅胶注射成型工艺作详细阐述。

液态硅胶注射内容主要包括材料的特性、原料的供给、制品成型的过程等。

1　液态硅胶的特性

液态硅胶（Liquid Silicone Rubber）是一种无毒、耐热、高复原性的柔性热固性材料，其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。

LSR是以铂金作为催化剂的双液态快速硫化材料，可以采用注塑的方式、大量、快速硫化、重复性机械生产。其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。

因此在健康用品、汽车、婴儿用品、医疗用品、潜水用品、厨房用具以及密封件等的生产设计中，液态硅胶成为不可替代的材料。

2　液态硅胶原料的供给

LSR为双组分的液态材料，分为 A组分和B组分，注射成型前必须将 A组分和 B组分以精确的 1:1比例充分混合，然后通过送料机把液态硅胶输送到注射机完成注射成型。又因部分制品为有色设计，所以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。这种螺杆同时具有均化、混合的功能，通过螺杆将混合料注射到热模具中，在一定的模温下，硅胶发生固化反应。

2.1液态硅胶送料机的组成

（1）双向泵

双向泵特殊的结构可实现上下移动活塞输出同样容积的液态硅胶，由于 A、B泵之间保持并联，并同步由液压气动控制，因此这种形式的喂料系统可以精确保证A组分和B组分按1:1比例输出（见图1）。

图1　双向泵

（2）二次计量储胶单元

双向泵将A组分和B组分液态硅胶分别输送到对应的A、B储胶缸内，待储胶量达到预先设定值时对应的双向泵分别停止工作。由于A、B储胶缸的计量容积预先设定值由同一滑块机械限位，因此该结构的二次计量储胶单元可精准保证A、B胶按1:1比例输出到注塑机的注塑系统。

（3）色浆供料控制单元

在有色液态硅胶制品中，色浆的比例控制是非常重要的，也是最为核心的控制技术，色浆经由色浆泵输出后通过带数字反馈的专用色浆比例阀来控制色浆流量的大小，从而输出预先设定值的色浆。

2.2静态混合器

静态混合器是注射成型过程中的关键部件，送料机按1:1比例输出的A、B胶只有经静态混合器充分、均匀混合后，才能保证注射到模具中的液态硅胶完全硫化成型。

静态混合器的结构如图2所示。

静态混合器是通过固定在管内按扭转180°或扭转270°的螺旋片，组装时相邻单元分别成左旋或右旋的混合单元内件，使二股或多股流体产生液体的切割、剪切、旋转和重新混合，达到流体之间良好分散和充分混合的目的。

图2　静态混合器

静态混合器是一种先进单元设备，与搅拌器不同，它没有运动部件，是依靠结构特殊设计合理的内部单元和流体流动实现各种流全的混合。

2.3注塑机的注射部件

（1）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，因此注塑机的注射部件对螺杆的密封是必须的。

（2）由于液态硅胶成型过程中模具是加热的，为了防止LSR固化，采用了水冷式结构的射嘴可确保整个注射过程中射嘴的温度足够低。

（3）由于液态硅胶注射、保压结束后射嘴是远离模具的，采用液压（气压）控制针阀射嘴，可确保注射、保压结束后马上关闭射嘴中的针阀芯，从而防止射嘴出现漏胶。

注射部件的结构如图3所示。

图3　注射部件

3　制品的成型

由于LSR的黏度低、热膨胀系数高、各向收缩异性，因此其注射成型过程比较复杂，下面笔者就从多个维度对其进行阐述。

3.1分模线

设计液体硅胶注射成型模具时，首先要考虑分模线的位置，因为分模线内部需设置一些通道，利用这些通道完成排气任务，排气孔必须设置在注射物料最后到达的模具末端。预先考虑以上因素，有助于避免空气的夹带和焊接线边缝强度的损失。由于LSR的黏度低，所以必须确保分模型线的精确度，避免出现毛边。

3.2收缩

虽然液体硅胶在注射成型过程中没有收缩，但是由于硅橡胶具有较高的热膨胀系数，因而在脱膜、冷却后通常会有2%~3%的收缩。确切的收缩数据主要取决于物料配方，但是从加工的角度来看，设计者如果在构思的时候，预先对影响收缩的一些因素有所考虑的话，最后的收缩情况会有所变化，这些因素主要包括加工的精度、物料脱膜的温度、空腔压力等。

3.3注浇口的位置

因为通常物料在流动方向上的收缩要比其垂直方向的收缩来得明显些。另外，制品的尺寸也是一个影响因素，一般来说制品越厚收缩越小，如果在实际应用中要求二次硫化，则还要考虑额外增加0.5%~0.7%的收缩。

3.4抽真空

当模具空腔关闭时，空气滞留在内，随着LSR的注射空气首先被挤压，接着逐渐被填料赶出空腔，由于LSR的黏度较低，空腔很快被填充。在快速填料过程中，如果空气不能完全被赶出空腔，将会夹带在硫化后的物料中（通常表现为沿制品周边一圈白边或是内部光滑的小气泡）。典型的排气管道宽1~3 mm，深0.004~0.005 mm，现已成功应用于生产中。排除空腔滞留空气的最佳方法，是在每一个注射成型循环中，采用抽真空的办法将空腔中滞留空气赶走。就是说，在设计分模线时确保模具密闭，真空泵通过模具开关下面的夹具将所有空腔抽真空。一旦真空度达到预想标准要求，立刻关闭模具开始注射。

3.5脱模

除非是较特殊的配方，一般固化LSR容易粘在金属表面上，这给脱模带来了一定的困难。虽然如此，目前LSR橡胶的热撕裂强度还是能够满足脱模要求的，在脱模后基本没有损失。应用最为普遍的脱模技术主要包括分馏柱塔板、推顶销和空气推顶。使用推顶系统时，必须使推顶系统保持在相近的公差范围内。如果推顶销和套管之间间隙过大，或是元件磨损时间过长，都会引起部件毛边的出现。反锥形或蘑菇形推顶器的接触压比较大，可增进系统的密闭性，因而功效很强。

3.6模具温度

由于液体硅橡胶成型中 LSR都是在加热中硫化成型的，因此模具温度的控制是很重要的，尤其是LSR在固化过程中模具内温度的均匀分配显得尤为突出。根据模具大小的不同加热方式可分为电加热、油温加热。其中电加热通常采用电热丝加热器、加热管或者加热盘，它在小模具中的应用比较广泛；而油温加热在大型模具中的应用比较广泛，不论是从经济、温度控制精度角度它的效果都比较显著。用隔热板包裹模具，也有助于减少热损失。如果表面温度下降过快，会使制品的固化速度降低，影响制品的品质。

4　生产线的注意事项

纵观这几年液体硅胶制品在各个领域的不断应用，液体硅橡胶（LSR）的注塑技术得到了快速的发展。液体硅胶注射成型机在使用过程中也出现了各种问题，其中不乏有机器本身的技术缺陷，但相当部分原因是用户对机器、LSR注射成型的本质了解不够而产生的。

（1）主机与送料机匹配不当

注射成型机技术参数表中都明确标示理论注射容积，在选择送料机时必须保证其送料容积参数不小于主机的理论注射容积参数（特别是带二次计量装置的送料机），否则主机的实际注射量就会受到影响，从而影响生产效率。

（2）注射成型机中料筒温度的控制

由于液体硅胶硫化成型的速度直接取决于混料的温度，因此在液体硅胶还没注射到模具前必须严格控制料筒的温度，使其温度足够低尽量抑制A、B胶在料筒内发生硫化反应。

（3）定期清料

由于在管道内存在部分A、B胶的残留物，残留物硫化后会影响管道的输送能力，因此建议每年一次对输送A、B混合胶的管道进行疏通清理或更换。当生产线停机一周以上时，请将送料机开启单独供胶功能，用单独一种胶代替管道中的A、B混合胶，从而防止停机过程中料筒、管道内硅胶发生硫化反应而堵塞料筒造成不必要的损失。

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西部塑料生态园授牌十年打造500亿产业群

2015年4月27日上午，中国西部（重庆）塑料生态产业园在梁平县正式授牌，这标志着梁平塑料产业发展迈入里程碑式的新阶段，计划用10年时间打造国内唯一完整的500亿级塑料产业集群。

目前，我国经济进入“新常态”，伴随着西部地区对塑料制品需求大幅增长，同时东部地区塑料产业的重心逐步向中西部转移，梁平塑料产业的发展迎来新机遇。

在重庆及周边地区，汽车、电子、家电等行业有较好的产业基础，对塑料需求也将大幅度增长，具有广阔的市场空间。

据介绍，梁平县拥有较好的发展塑料产业的基础，向上可承接化工产业，向下可为汽车、电子信息、装备、国防军工、建材等重要产业配套。梁平拥有较好的交通区位条件，高速路、铁路、水路、航空都很便捷，且通过渝新欧铁路、江海联运、海铁联运也可方便、快捷实现对外贸易；而作为渝东北地区重要的枢纽，对周边区县辐射能力强，为塑料产业集群发展提供了原料保障。

经过中国塑料加工工业协会（以下简称中塑协）、市经信委、梁平县充分调研、反复论证，最后决定在梁平打造完整塑料产业链，建设中国西部（重庆）塑料生态产业园，打造国内唯一完整塑料产业链。

据介绍，塑料生态产业园规划面积14 km2，力争到2025年，形成产值达500亿级的塑料产业集群。

去年，梁平塑料生态产业园成功开园，累计修建道路10 km、建成标准厂房6.5万m2、公租房3.5万m2，启动新建了3万m2塑料交易市场。

截至目前，利财管道、华驰文具、卓航塑胶等企业已建成投产，产品涵盖汽车塑料零部件、塑料管/板材、塑料编织、木塑复合材料、日用塑料、再生塑料等多个领域。

在上午的授牌活动中，有16个项目进行了集中签约，协议引资47.9亿元，其中，塑料项目13个，引资46.8亿元。

结合“互联网 ”思维模式，梁平县将把媒介和塑料产业紧密结合起来，借助各种媒介的广泛宣传，掀起塑料产业发展的良好氛围。

此外，记者还了解到，梁平下阶段项目落地建设将进入“加速度时代”，推动产业集聚，实行审批手续全程代办，逐个倒排工期、明确时间节点，促进项目快落地、快推进、快见效。在未来的发展中，梁平塑料产业将紧跟国内外塑料行业的步伐，实现共同发展和共同繁荣。

摘编自“华龙网”

Analysis of liquid silicone injection molding process

TQ320.662

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

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.10.006

洪军 （1965-），男，工程师，长期从事橡胶机械、注塑机的设计、研发工作。

2015-02-05