液态硅橡胶模具设计的七大要点

液态硅橡胶模具设计的七大要点热固性液态硅橡胶（LSR）注压模具的结构，总的来说跟热塑性胶料所用的 模具结构相似，但也有不少显著差别。例如，LSR胶料一般粘度较低，因而充模 时间很短，即使在很低的注射压力下也是如此。为了避免空气滞留，在模具中设 置良好的排气装置是至关重要的。另外，LSR胶料在模具内不会像热塑性胶料那样收缩，它们往往遇热膨 胀，遇冷轻微收缩。因而，其制品并不总是如所期望的那样留在模具的凸面上， 而是滞留在表面积较大的模腔内。1 收缩率虽然LSR并不会在模内收缩，但它们在脱模和冷却后，常常会收缩 2.5%-3%。至于究竟收缩多少，在一定程度上取决于该胶料的配方。不过，从模 具角度考虑，收缩率可能受到几种因素的影响，其中包括模具的温度、胶料脱模 时的温度，以及模腔内的压力和胶料随后的压缩情况。注射点的位置也值得斟酌，因为胶料流动方向的收缩率通常比与胶料垂直流动方 向的收缩率大一些。制品的外形尺寸对其收缩率也有影响，较厚的制品的收缩率 一般要比较薄者小。如果需进行二次硫化，则可能再额外地收缩2 分型线确定分型线的位置是设计硅橡胶注压模具的前几个步骤之一。排气主要 是通过位于分型线上的槽沟来实现的，这样的槽沟必经处在注压胶料最后到达的 区域内。这样有助于避免内部产生气泡和降低胶接处的强度损失。由于LSR粘度较低，分型线必须精确，以免造成溢胶。即便如此在定型 的制品上还常能看见分型线。脱模受制品的几何尺寸和分型面位置的影响。将制 品设计成稍有倒角，有助于保证制品对所需的另一半模腔有一致的亲合力。3 排气随着LSR的注入，滞留在模腔内的空气在模具闭合时被压缩，然后随着 充模过程而通过通气槽沟被排出。空气如果不能完全排出，就会滞留在胶料内（这 样往往会造成制品部分露出白边）。通气槽沟一般宽度为lmm-3mm，深度为 0.004mm-0.005mm。在模具内抽真空可创造最佳的排气效果。这是通过在分型线上设计一个垫圈，并 用真空泵迅速将所有的模腔抽成真空来实现的。一旦真空达到额定的程度，模具 即完全闭合，开始注压。有些注射模压设备容许在可变化的闭合力下操作，这使加工者可以在低压下闭合 模具，直到模腔的90%-95%被LSR充满（使空气更容易排出），然后切换成较高的 闭合力，以免硅橡胶膨胀而发生溢胶。4 注射点模压LSR时采用冷流道系统。可最大限度地发挥这种胶料的优点，并 可将生产效率提升至最高限度。以这么一种方式来加工制品，就不必去掉注胶道， 从而避免增加作业的劳动强度，有时还可避免材料的大量浪费。在许多情况下， 无注胶道结构还可缩短操作时间。胶料注射嘴由针形阀来作正向流控制，目前许多制造厂商可将带气控开 关的注射嘴作为标准设备提供，并能将其设置在模具内的各个部位。有些模具制 造商专门研制出了一种开放式冷流道系统，其体积非常之小，以致要在极其有限 的模具空间内设置多个注射点(进而充满了整个模腔)。这项技术在无需使胶注口 分离的情况下，使大量生产优质硅橡胶制品成为可能。如果采用冷流道系统，那 么重要的是在热的模腔和冷的流道之间形成有效的温度间隔。若流道太热，胶料 可能在注射前便开始硫化。但是若冷却得太急，它就会从模具的浇口区吸收太多 的热，导致不能完全硫化。对于用常规的注浇道(如潜入式浇道和锥形浇道)注射的制品，适宜采用 小直径注胶口加料(加料口直径通常为0.2mm-0.5mm)来浇注。低粘度的LSR胶料 如同热塑性胶料一样，平衡流道系统显得十分重要，只有这样，所有的模腔才会 被胶料均匀地注满。利用设计流道系统的模拟软件，可以大大简化模具的研制过 程，并通过充模试验证明其有效性。5 脱模通过硫化的液体硅橡胶容易粘附在金属的表面，制品的柔韧性会使其脱 模困难。而LSR拥有的高温撕裂强度能使之在一般条件下脱模，即使较大的制品 也不会被损伤。最常见的脱模技术包括脱模板脱模、脱模销脱模和气力脱模。其 它常见的技术有辊筒刮模、导出板脱模和自动御模。 使用脱模系统时，必须使其保持在高精度范围内。若顶推销与导销套之间的间隙 太大，或者部件因长时间磨损而间隙变大，就可能造成溢胶。倒锥形或蘑菇形顶 推销的效果甚佳因为它允许采用较大的接触压力，便于改善密封性育旨。6 模具材料模具托板常用非合金工具钢(no.l.l730,DIN code C45W)制成，对干需承 受170C-210C高温的模具托板，考虑到抗冲击性，应当用预回火钢 (no.1.2312,DIN code 40 CrMn-M oS 8 6)制造。对于设置模腔的模具托板，应 采用经氮化或回火热处理的乙具钢制造，以确保其耐高温性能。对填充量高的LSR,如耐油级LSR，推荐采用硬度更高的材料来制造模具，例如 光亮的镀铬钢或为此用途专门研制的粉末金属(no.l.2379,DIN code X 155 CrVMol21)。设计高磨损材料模具时，应该将那些承受高磨擦的部件设计成可更 换的形成，这样就不用更换整个模具了。模腔内表面对制品的光洁度影响甚大。 最明显的是定型制品将同模腔表面完全吻合。透明制品用模具应采用抛光的钢材 制造。经过表面处理的钦/镍钢耐磨性极高，而聚四氟乙烯(PTFE)/镍则能使脱模 更加容易。7 温度控制 一般来说，LSR的模压以采用电加热方式为宜，通常是采用带形电热器、筒形加热器或加热板加热。关键的是要使整个模具的温度场均匀分布，以促进LSR均匀固化。在大型模具上，是经济有效的加热法当推油温控制加热。用绝热板包覆模具有利于减少热损失。热模任何部位的不适宜都可能使 之在各操作工序之间遭受大的温度波动，或造成跑气。如果表面温度降得过低， 胶料固化速度就会减慢，这往往会使制品无法脱模，引起质量问题。加热器和分 型线之间应保持一定的距离，以防止模板弯翘变形，在成品上形成溢胶毛边。若设计冷流道系统的模具，热端和冷端之间必须确保完全隔开。可以采用特制的钦合金(如3.7165TiA16V4)制造，这是因为与别的钢材相比，其导热 性低得多。对于一个整体的模具加热系统而言，隔热板应设置在模具与模具托板 之间，以使热损失最小。恰当的设计和构思可确保LSR注压成型，在此模具十分重要。上述模具设计原则 旨在使胶料充满模腔，缩短固化时间，成品质量上乘，产量高，从而使硅橡胶加 工者获得良好的经济效益。