一、技术原理与工艺逻辑

1. 硅胶二次注塑（Liquid Silicone Rubber Overmolding）

• 工艺本质：
  以预成型的硬质材料（如 PC、金属）为基材，通过二次注塑将液态硅胶（LSR）包覆在基材表面，形成 “硬 - 软” 复合结构。
  • 关键步骤：
    1. 基材预处理：喷砂（Ra 0.8-1.6μm）或涂覆硅烷偶联剂（如 KH-560）增强界面粘结力。
    2. 模具设计：采用 S136 不锈钢模具，表面镀硬铬（厚度 5-10μm），型腔精度 ±0.01mm，浇口直径 0.3-0.8mm。
    3. 注塑成型：
       • 设备：高精度 LSR 注塑机（如 KraussMaffei），配备真空系统（真空度＜10mbar）。
       • 参数：料筒温度 25-40℃，模具温度 60-90℃，注射压力 50-100bar，固化时间 10-30s。
    4. 后处理：冷冻去毛边（-80℃液氮）、EO 灭菌（残留量＜10ppm）或辐照灭菌（25-50kGy）。
• 技术难点：
  • 粘结失效：LSR 与 PC 极性差异大，需使用底涂剂（如道康宁 DC-3-6075）或等离子体活化基材表面，粘结强度需≥2N/mm²。
  • 气泡缺陷：优化模具排气设计（分型线开槽深度 0.004-0.005mm），结合真空注塑减少气泡。
  • 尺寸偏差：LSR 热膨胀系数高（200×10⁻⁶/℃），模具需预留收缩率（2.5%-3%），采用模流分析（Moldflow）优化填充路径。

2. 双色注塑（Two-Shot Molding）

• 工艺本质：
  在同一模具中依次注射两种材料（如硬胶 + 软胶、透明 + 非透明），通过旋转或移动模具实现多材料一体化成型。
  • 关键步骤：
    1. 模具设计：
       • 采用型芯旋转式或水平转盘式模具，两套型腔需完全对称（如公模相同、母模不同）。
       • 流道设计需避免二次注塑时熔体冲刷已成型部分，常见避空结构（封胶强度≥5MPa）。
    2. 注塑成型：
       • 设备：专用双色注塑机（如富强鑫 FB-280R），配备双射台及伺服转盘（定位精度 ±0.02mm）。
       • 参数：
         • 硬胶（如 PC）：料筒温度 280-320℃，模具温度 80-100℃，注射压力 130-180MPa。
         • 软胶（如 TPU）：料筒温度 180-220℃，模具温度 40-60℃，注射压力 50-80MPa。
    3. 后处理：喷涂 UV 漆（硬度≥3H）或激光打标。
• 技术难点：
  • 材料兼容性：两种材料需满足熔融温度差≥30℃（如 PC 熔点 230℃，TPU 熔点 180℃），避免二次注塑时基材软化。
  • 熔接痕控制：优化浇口位置，采用 CAE 分析填充路径，减少结合线（熔接痕强度需≥80% 基材强度）。
  • 尺寸精度：转盘定位误差需＜0.05mm，避免两次注塑位置偏移（如手机按键公差 ±0.03mm）。

二、核心差异对比

三、典型应用场景

1. 硅胶二次注塑

• 医疗设备：
  • 注射器活塞密封（耐 121℃高压蒸汽灭菌）、手术器械防滑握柄（硬度 Shore A 30-50）。
  • 案例：北科 LSR 二次注塑工艺生产的医疗器械手柄，通过 EO 灭菌验证，粘结强度达 3.2N/mm²。
• 汽车电子：
  • 新能源汽车电池包密封（IP68 防水）、车载传感器护套（耐 - 40℃~150℃温度循环）。
  • 案例：特斯拉 Model Y 电池包密封圈，采用 LSR 包胶铝基材，压缩永久变形率＜5%。
• 消费电子：
  • 手机防水按键（IP68）、智能手表表圈密封（硬度 Shore A 20-30）。

2. 双色注塑

• 家电与日用品：
  • 电动工具手柄（硬胶 + 软胶）、保温杯双色外壳（透明 PC + 哑光 PP）。
  • 案例：博世电钻手柄，采用 PC+TPU 双色注塑，防滑纹深度 0.3mm，握持力提升 40%。
• 汽车内饰：
  • 方向盘按键（透光 PC + 哑光 ABS）、仪表盘面板（PC+PMMA 导光层）。
  • 案例：比亚迪仰望 U8 车灯，采用双色注塑实现渐变光效，透光率＞88%。
• 3C 产品：
  • 手机中框（PC + 电镀层）、VR 眼镜镜片（光学级 PMMA + 防刮涂层）。

四、成本效益分析

五、选型决策指南

1. 优先选择硅胶二次注塑的场景

• 性能需求：高弹性（如密封件）、耐极端温度（-60℃~260℃）、生物相容性（医疗、食品）。
• 结构复杂度：复杂包胶（如金属嵌件 + LSR）、多层包覆（如基材 - 缓冲层 - LSR）。
• 生产批量：中小批量（1 万～10 万件），模具分摊成本可接受。

2. 优先选择双色注塑的场景

• 性能需求：多色外观（如渐变色）、软硬结合（如手柄防滑）、透明 / 非透明复合（如车灯导光）。
• 结构复杂度：平面或简单立体结构（如手机按键）、一体化成型（如无接缝外壳）。
• 生产批量：大批量（＞50 万件），规模效应显著。

六、技术趋势与创新方向

1. 硅胶二次注塑：
   • 无溶剂底涂技术：如道康宁 Silquest® A-174，通过化学键合提升粘结力，减少 VOC 排放。
   • 3D 打印定制包胶：采用 LSR 材料直接打印复杂密封结构，无需模具，适用于小批量定制。
   • 纳米复合 LSR：添加石墨烯或碳纳米管，提升导热性（导热系数＞1.0 W/m・K），用于新能源汽车电池散热。
2. 双色注塑：
   • 微发泡注塑：通过超临界 CO₂发泡，减重 30% 且保持强度（如特斯拉 Model 3 内饰件）。
   • 光学级双色注塑：透光率＞91%，用于 AR/VR 头显透镜，替代玻璃材料。
   • 生物基材料应用：采用植物基原料（如甘蔗渣），碳足迹降低 40%，符合欧盟绿色新政。

七、风险规避建议

1. 硅胶二次注塑风险

• 粘结失效：严格控制基材表面粗糙度（Ra 0.4-1.2μm），并进行粘结强度测试（≥2N/mm²）。
• 气泡缺陷：采用真空注塑（真空度＜10mbar），并优化模具排气设计（如分型线开槽深度 0.004mm）。
• 灭菌后性能衰减：选择耐辐照 LSR 牌号（如信越 KE-1310），并验证灭菌后拉伸强度保留率≥80%。

2. 双色注塑风险

• 内应力开裂：成型后需退火处理（120℃×2h），并避免锐角设计（R 角≥1.5mm）。
• 表面银纹：降低注射速度（30-50mm/s），提高模具温度（80-100℃）。
• 水解老化：避免长期暴露于高温高湿环境（如洗碗机），选择改性 PC（如添加抗水解剂）。

总结

• 硅胶二次注塑以 “硬 - 软” 复合为核心，依赖化学粘结或机械联锁，适用于高可靠性场景（如医疗、汽车），但成本较高。
• 双色注塑以 “多色 / 多材料一体化” 为目标，通过模具旋转实现高效生产，适合外观导向或功能复合的大规模量产（如消费电子、家电）。