转载液态硅橡胶LSR注射成型的进展

转载 液态硅橡胶 LSR 注射成型的最新进展转载 液态硅橡胶 LSR 注射成型的最新进展原文地址:液态硅橡胶(LSR)注射成型的最新进展作者:t erenceplas tic图1热塑性塑料/LSR包覆成型的一个应用是水龙头滤网。在这一制品中，用作滤网的LSR被 包覆成型到尼龙 66 上得益于材料、设备和工艺的改进与革新，液态硅橡胶(LSR)逐渐摆脱了小众需求的现状，扩大 了应用领域。其中，大型、微型和发泡制品，以及多色或多材料的组合是LSR应用的新领域。液态硅橡胶(LSR)对于注塑加工商的商业机会的拓宽，要归功于更新的成型工艺，如发泡、多 色或者多硬度注射，以及热塑性塑料/热固性塑料包覆技术的涌现。材料、设备和模具的改进增加 了产品的多功能性，提高了产品质量，降低了注塑加工商准入的门槛。今天的 LSR 注塑加工商拥有更多的原材料选择、更大的模具选择余地以及更好的工艺技术， 不但可以成型小至数千分之一 g的制品，而且也能够加工32kg以上的巨大产品。材料、模具和加工设备供应商表示，在过去的几年里，对LSR感兴趣的人逐渐增加。一些塑 料公司对此感兴趣，一些新公司也希望开拓他们的业务，同时医疗领域的加工商也更多地加入进 来。RoembkeMfg. &Design模具公司副总裁GregRoembke说。我们发现，汽车工业已开始应用 LSR。也许传统的硅橡胶在汽车工业中的应用已达到了极致，下一步需要从LSR获得更多的东西。 他补充说。图2LSR的双注射包覆成型通常在一个成型单元内完成，而LSR和热塑性塑料则分别在不同的 注射机上成型LSR注塑加工商表示，他们已经从高温硅橡胶(HCR)、EPDM、乳胶、天然橡胶、TPE、PVC甚至 陶瓷的应用领域中抢占了一些市场。MomentivePerformanceMaterials(前 GESilicones)的弹性体和 RTV 总经理 BillFrench 说，由 于 LSR 惰性、耐热且耐化学品，因此可用于生产奶嘴和奶头、医用装置阀门或密封条、医疗植入 体、医用手套和汽车密封条等。另外，在电子连接器、O型圈、衬垫、膜、引擎内零部件和燃料 系统零部件方面，LSR也将获得更大的市场份额。同时，在一些需要耐热的软触感应用中，如烹 饪用具，LSR 也正在取代 TPE在北美，10%15%的硅树脂市场份额是LSR（全球为25%），余下的为硅橡胶。Starlim北美公 司销售和市场部门副总裁JohnTimmerman说。Starlim公司是奥地利主要的LSR加工商，最近在 美国成立机构。业界普遍认为，LSR在北美的需求年均增长已达到15%。据研究评估，美国每年的LSR市场需求量约为816590721,总产值约为8500万美元。另据分 析，汽车工业是 LSR 最大的应用领域，占 35%，医疗/健康护理次之，占25%，电子则占 20%。2K工艺一些新品牌和一些引人注意的公司开发了几种新的LSR加工工艺，其中最突出的是多组分或 者2K成型工艺，包括多材料、多色和多硬度成型工艺。多材料成型指的是典型的双注射成型工 艺，即用LSR包覆成型热塑性塑料基体部件。双注射成型通常在一个成型单元内，需要分别进行 热固性塑料和热塑性塑料的成型。首先完成热塑性塑料基体成型，接着将其转移到LSR成型设备 中进行包覆成型。在一些应用案例中，热塑性塑料的残余热量能够使硅树脂固化。图3将LSR包覆成型到金属上，是另一新的应用领域将热塑性塑料/LSR的两步成型联合到一台设备内完成，是令人感兴趣的。1988年，日本 Nissei 公司就展示了这一技术。该工艺使用的模具很复杂，在热塑性塑料成型的一侧需要冷却装 置，热固性材料固化的一侧需加热装置。热塑性基体部件能够通过几种方式被转移到LSR成型工 位，例如通过转移板、旋转模具或者机械手将部件从一个模腔转移到另一个模腔。这种工艺虽然仅仅使用一台设备，而且占地面积小，但是对模具投入更大，因此该工艺更适 合大批量生产。Kipe模具公司主席GeorgeKipe（在LSR加工领域工作已超过35年，被誉为美国 LSR成型业界之父）说。Starlim的Timmerman补充说，使用独立的注射机的好处是，允许加工商 使用热塑性塑料成型设备做其他的工作。Arburg在其德国的工厂开放日活动中，展示了使用带有旋转模芯的双区模具来实现LSR包 覆成型PBT。该产品是一种6引脚电子连接件，其骨架采用30%玻纤增强PBT，LSR嵌入连接件表 面的一端，以将整个部件的中部密封。两次注射使用同一个活动的浇道，生产过程中无废料产 生。LSR要求冷流道温度为25?，模具温度为200?，PBT使用热流道成型，温度为300?，成型后 冷却至100?。该制品的成型周期为30s，所用注射机为ArburgAllrounder470U液压注射机。垂直注射单元 成型PBT，水平注射单元包覆成型LSR。LSR加工专家一奥地利的RicoElastomere公司提供了 4+4 模具。由于嵌入板驱动装置被整合到模具内，因此该装置能够被用到其他注射机上。图 4SulzerChemtech 的 Optimfoam 工艺据说是业界第一种 LSR 物理发泡技术LSR/热塑性塑料成型的关键是确保材料之间能够粘和。第一种方法是，通过在热塑性塑料基 体中成型出凹槽来锁住硅树脂。第二种方法是，使用超声振动、等离子表面处理或者化学材料涂 层，来使两种材料粘和到一起。目前流行的解决方案是，使用特别改性的硅树脂配方来获得化学 键合。将 LSR 包覆成型到金属上也在发展之中。 Kipe 说， LSR 能够包覆成型到阳极处理的铝上。另 外，包覆成型到粉末金属上也是可行的。粉末金属制品具有多孔表面，能够与 LSR 发生机械接 合。的多注射系统，保留了 LSR 定量给料设备和无色成型注射机，同时缩短了生产转换时间和设 置时间。该系统独家配备了 Toshiba 的 EC-NII 全电动注射机。图 5 最大的 LSR 部件是高压绝缘子，可取代以前使用的陶瓷 另一种多材料成型方法是使用 2 种不同硬度的 LSR 材料。 8 年前， Engel 曾经做过演示。Engel集团技术经理MarkHammond说:Engel开发的共注射系统，可将2股LSR流融合到一套冷流 道模具中。 该技术的主要应用目标是汽车燃油管线。该部件采用低成本的 LSR 作芯层，高性能的 LSR 用作外层。 Engel 表示，双硬度 LSR 部件非常罕见。物理发泡 据说，首创的一种 LSR 在注射成型过程中进行物理发泡的新工艺已被美国 SulzerChemtech 的 瑞士母公司开发出来，尽管LSR泡沫在市场上只占据很小的份额。该工艺被称为Optifoam,使 用 CO2 或 N2 进行物理发泡，其发泡重复性要比使用化学发泡剂更好，工艺也更容易控制。据 Sulzer 公司的塑料加工混合和反应技术产品经理 LukasStirnemann 介绍， Optifoam 工艺在 2006年夏天商业化，能够减重30%60%(未发泡LSR的密度为l.lg/cm3，发泡后减少到 0.45g/CM3)，并节省了材料，同时可降低邵式硬度达50%，从而拥有更软的触感。Optifoam工艺可将N2或CO2在一定压力下(999819996KPa)通过互相连接的计量单元充入到 A和BLSR部件中。由于充入的气体处在超临界的状态下，因此能够更好地分散到LSR材料 中。在进入模具之前，充气的 LSR 组分流入到一个特制的静态混合歧管中。 Sulzer 表示，静态混 合器比注射螺杆的混合效率高 34 倍，在低剪切力下就能够得到均一性很好的熔体。另外，气体的均匀分布也使泡孔更 加均匀。为防止未完成发泡的泡沫回流到机筒内， Sulzer 还开发了截断喷嘴。图 6LSR 模具使用保温覆盖物，能够使冷流道和热模具之间绝热。该模具另一个普遍的特征是 采用阀式浇口，并可以进行流体的调节从巨型部件到微型部件高压电绝缘子是近20年来LSR的一个成型方向。这种被制成2.443.05m高、重3641kg的 零件能够取代EPDM和陶瓷等。MomentivePerformanceMaterials 公司弹性体和 RTV 美国市场经理 JimPapa 说。与LSR相比，陶瓷绝缘子太重，所以零件的制造、运输和安装将成为LSR应用的动力。Momentive的BillFrench说。按照LSR模具制造商的说法，LSR高压绝缘子在欧洲的应用数量不 多，现在在美国刚开始商业化。在成型大型制品时，大多数LSR加工商受限于注射机的尺寸和注射量。为此，Limtech公司采 用了一种老技术即浸入成型，克服了这一难题。当然，这种方法并不为大多数LSR加工商所熟 悉。Limtech在88t的BoyMachines注射机上成型了 550g的LSR嵌件，用于医用无菌托盘。该注 射机的射胶量仅有249g。在模具闭合后，喷嘴打开，螺杆在不前移的情况下旋转，就像一台挤出 机。在低压充入大部分熔体以后，螺杆前移，在高压下将模具充满。Limtech的浸入成型经验允 许材料在达到预定挤出量之前完全充模，并且避免了在挤出料和注塑料之间产生熔接线。LSR 加工商还在拓展另一极端的产品，即微成型制品。 在多型腔模具中生产小型或微型制品 是另一发展方向。Sim tec硅树脂制品公司产品开发工程师JavierCruz说。Sim tec已经用128腔 模具成型出了 0.10.2g的制品，而且即将开发256腔模具。图7微型LSR制品能够小至O.OOOlgo Roembke公司制造这种小型和微型模具 微型制品主要用在医疗和健康护理领域，例如植入装置、固定装置或者用于助听器的生物针 和零部件。微型制品成型顾问DonnaBibber是Micro-EngineeringSolutions公司的总裁，她正在 着手一个项目，即采用0.5mm的浇口成型127mm大小的LSR助听器零件，零件的局部小至 0.18mm。该公司曾经成型出轻至O.OOOlg，尺寸仅为15.24mm的LSR制品。材料上的新选择BlueStar、 DowCorning、 Momentive、 NuSil、 Shin-EtsuSilicones 以及 WackerChemical 等公 司提供数百种双组分LSR配方。不过，Laur硅树脂公司宣称，他们能够提供世界上第一种注射成 型用单组分LSR。除非需要进行配色，这一材料将免去用于双组分树脂计量和静态混合的麻烦。 该公司总裁DanielLaur介绍，这种材料经过完全的化合，能够直接使用，加工商不必平衡2种组 分的比率，从而提高了产品质量的一致性。我们甚至能够共混不同硬度的LSR,这是双组分系统 不能实现的。 他补充说。Laur公司提供4种硬度为邵氏A3160的LSR，据说这些树脂与双组分LSR的加工工艺类似， 但是对于固化抑制或者空气固化的敏感度更小。在 32?以下，这些树脂储存期为 3 个月。 Laur 说，这些树脂的价格与 HCR 硅树脂相似，但比 LSR 便宜。如前所述，自粘接LSR配方引起了包覆成型加工商的兴趣。BlueStarSilicones（中国蓝星公 司收购了 Rhodia的硅树脂业务成立的新公司）最近推出了 SilbioneLSR60，其硬度为邵氏A60，可 用于健康护理领域。DowCorning最近拓展了其自粘接产品线，Sil as ticLCL50/900能够与尼龙、PBT和PC/ABS粘 和。自粘接 LSR 不但能够在模具内与热塑性塑料粘和到一起，而且还能够分离以便于回收。 2 种 材料通过重力浮选法分离。Shin-Etsu 最近推出了 Select-HesiveKE2017 和 KE2018 自粘接树脂，后一种还具有自润滑功 能。同时推出的Select-HesiveKE2090和KE2095LSR（邵氏3070A）能够快速固化，即使在高热及 潮湿和热循环的情况下，仍和各种热塑性工程塑料具有很好的粘接性能。 使用自粘接材料，基体 部件不需要进行改性。 该公司北美市场经理 EricBishop 说。图 8 在 LSR 成型中， Nissei 全电动注射机比液压注射机和液电混合注射机更能够保紧密的公 差。右边是 LSR 定量给料系统WackerSilicones 表示，美国注塑加工商正对自粘接品级 LSR 表现出相当大的兴趣。据说，该 公司的德国母公司所开发的自粘接 LSR 产品线范围非常宽，包括标准级别、健康护理级别、自润 滑级别和耐油级别，它们和许多塑料都具有良好的粘接性能。LSR 的另一些进展包括，高抗撕裂强度、快速固化（适合成型更大、更薄的、自润滑以降低摩擦系数，以及耐汽车燃料的氟硅氧烷等。 零件）在蓝星公司的Silbione4300系列中，有一种硬度为邵氏A40、半透明、高强度且自润滑的LSR 树脂，可用于健康护理领域。该系列中其他 2 种为邵氏 60A 的自粘接树脂。据说邵氏 40A 的 树脂的固化时间要比标准级别的树脂低 30%50%（如在 175?时为 1213s） 。该公司同时也开发了更 软的胶体，可以用在健康护理的类凝胶领域。2007 年， DowCorning 推出了 SilasticLC 系列。其中， SilasticLC-45-200是一种高透明且具有高机械性能的树脂，可用于消费品和婴儿奶嘴；silasticLC-50-2004可用 于阀门和食品药品包装的密封;SilasticLC70-2004是一种硬度更大的材料，可用作移动电话键 盘、烤盘和垫子。DowCorning 开发的自润滑级 LSR 可用于连接器，其增强级高性能材料可用于医疗植入材料。 DowCorning美国公司技术总裁StevenWaier说，该公司计划推出新的氟硅氧烷，以用于汽车领 域。Momentive高性能材料公司在K2007上推出了几种新的材料，包括一种高透明、高折射指数 （约1.5）且可用于成型复杂形状镜头的LSR树脂。该材料的光学透明度能够达到玻璃或者PC的水 平，该材料的主要应用方向是LED。在K2007 上, Momentive也介绍了一种新的在模内进行紫外线固化且可缩短成型周期的途径。Shin-Etsu推出了 4种LSR（邵氏硬度520A）KE系列，该系列具有增强的软触感性能，同时强 度较高。Shin-Etsu还推出了耐高温、低挥发性且自润滑的LSR，主要用于汽车领域，以及要求材 料具有高撕裂强度的场合。Wacker的抗撕裂级LSRLR3060系列的抗穿刺性能得到了提高，并具有自润滑功能。 模具的进展阀式浇口喷嘴比开放式系统的成本高50%,并且比开放式喷嘴更占空间。Lee说，在热模具 和冷喷嘴之间的开放式喷嘴处，能够形成冷料，这些冷料将在下一次注射时被推进型腔。根据制 品的不同，这可能会导致问题的出现。通过一些窍门，能够将冷料的影响减至最小。图92KM的3种定量给料单元的灵活性更强Kipe已经生产了带有阀式浇口的96腔模具，该模具每天可生产600000个制品。Kipe具有生 产128腔LSR模具的能力。Kingson生产48腔的LSR模具。该公司建立了技术中心以应对需求的增长，并展示其模具的 生产能力。该公司还配备了一台45t的SodickPlustech机床和一台来自日本OEM厂商的70t设 备。在3家奥地利LSR模具制造商中，Elmet是唯一一家在美国销售并设有服务机构的公司。该公 司项目协调人SusanA.Patterson说:美国市场的反应很好。现在客户需要的是多个LSR模具包， 而不像以前只需要1个或者2个。Elmet公司提供标准的和定制化的32腔阀式浇口模具。该公 司在K2007上展出了一套256腔模具，该模具安装在KraussMaffei注射机上，用以生产重量小于 0.1g 的密封件。与其奥地利的竞争对手RicoElastomere和Hefner 一样，Elmet能够提供完整的交钥匙系统 （包括双组分定量给料系统）。在 NPE2006 上，AlbaEnterprises 推出了 CRS32 腔冷流道系统。该模具的阀式浇口喷嘴的每个水口分成4个部 分，令水路均匀分布，从而使每一个喷嘴都能得到很好的冷却。系统，其日本Seiki公司也设计了冷流道（以其Spear热流道系统闻名）Rudiz阀式浇口由 Mitsui 塑料公司供货。Fisa的水冷冷流道系统安装了弹簧阀式浇口喷嘴，它在材料的注射压力下打开。当注射压力 停止，弹簧的弹力推动针阀使其闭合。D-M-E用于LSR生产的最新模具采用了叠模的概念，也被称为串联模具。在K2007 上, D-M- E与德国T/Mould公司（拥有串联模具专利）合作展出了这一模具。这种叠模系统的打开和闭合发 生在交替的成型周期中的2个模具表面。D-M-E目前是LSR串联模具的全球独家代理机构。该模具安装在标准的注射机上，装配了 D-M-E为LSR和橡胶生产而开发的新的冷流道和水冷 喷嘴系统。 该模具的中央部分有两条分型线，电气或液压锁模装置允许每条分型线在交替的成型 周期内张开，因此当一条分型线被充满时，另一条却可以打开顶出制品，D-M-E（德国）的产品经理 ManfredSander 说。这种方法意味着不必使用大型注射单元，就能满足大部件的生产要求，因为 一次只充满一个模具。D-M-E设计的中央浇道衬套带有闭合喷嘴，弹性体进入中央导流板以后，被分配导入各个型 腔。标准模具能够安装在任意一条分型线上，与使用 2 台注射机相比，产率能够提高 1 倍，而成 本降低 50%。注射/定量给料系统LSR成型的配套设备通常要求为双组分计量/混合系统，以给机筒供应硅树脂。在美国，大多 数注射机供应商都采用第三方公司提供的定量给料设备，如FluidAutomation 及 Graco/LiquidControl 公司等。 2KM、在最新的进展中，2KM开发了 3种新系统，并在K2007中进行了展示。其Sil cos tar950H机型 在A、B两组分1:1配比的基础上，具有更高的变化范围（6%7%），从而可以适应定制化客户的需 求。2KM也展示了 ProcessFlowMix混合比控制系统，用于成型大型LSR制品。该系统采用全电动 伺服马达代替液压或气动进行驱动，从而令控制精度更高。FluidAutomation最近开发了一种新型阀式浇口喷嘴。该喷嘴被安装在注射单元的前面，拥有 4种高低不同的产量型号。据该公司市场和销售副总裁BobPelletier介绍，FluidAutomation能 够提供几种可变配比系统，可使两组分的配比调节至 2:1 或者 5:1。大多数注射设备供应商都为LSR提供配套装置。这些装置通常包括专门的低压螺杆、水冷机 筒、截流喷嘴和挡圈。加工商可以选择活塞或者双级螺杆/活塞设计的注塑机，如 SodickPlustech、 Gluco 或 Engel 公司的产品，或者采用往复式螺杆注塑机，如 Arburg、 Battenfeld、 Billion、 Boy、 Engel、 Milacron、 Nissei、 Toshiba 和 Sumitomo 等公司的产品。 这些机器既有液压机也有较新的全电动机。在过去的10年里，我们可以看到LSR汽车和医疗制品对于全电动注射机的强烈需求。 Milacron公司Roboshot产品销售经理KentRoyer说，这些领域对于精确定位和速度控制的要 求越来越高，电动注射机能够将速度控制到 0.25mm/s 以内。 Toshiba认同这种发展趋势。我们的高精度伺服马达具有更高的分辨率，超过了 0.0005mm, 响应时间为 0.1ms。 Toshiba 的 Werner 说。 特别声明:1:资料来源于互联网，版权归属原作者2:资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3:如有侵权，请告知，立即删除。