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液态硅胶二次包胶过程中气泡的产生与消除方法?

发布时间:2025-05-20点击:

液态硅胶(LSR)二次包胶过程中产生气泡会严重影响产品外观和性能,需从材料、模具、工艺等多维度分析原因并制定改善方案。以下是常见气泡成因及消除方法:

一、气泡产生的主要原因

1. 材料因素

硅胶混料不均匀:A/B 组分未充分混合(如配比错误、混合头故障),导致固化过程中反应不完全,释放气体。

材料受潮或氧化:硅胶储存不当吸收水分,或暴露在空气中时间过长,固化时水分 / 挥发性物质挥发形成气泡。

黏度异常:硅胶黏度过高导致流动性差,难以填充复杂结构,滞留空气;黏度过低则可能快速流过基材缝隙,卷入空气。


2. 模具设计缺陷

排气不足

模具未开设排气槽或排气槽位置不合理(如未在料流末端、拐角处设置排气),导致气体无法排出。

排气槽深度不足(LSR 排气槽深度通常为 0.01~0.03mm,过深易导致飞边)或堵塞(如油污、胶料残留)。

流道设计不合理

浇口位置不当(如远离薄壁区域),导致料流紊乱、空气滞留。

流道过长或过窄,压力损失大,硅胶流动不畅并包裹空气。

模具表面粗糙度:表面过于粗糙或有划痕,易吸附空气形成气泡。

3. 工艺参数问题

注射速度过快:高速注射导致硅胶湍流流动,卷入空气(尤其在复杂结构或薄壁区域)。

注射压力不足:压力不足导致填充不充分,空气无法被完全排出,尤其在深腔或窄缝处。

固化温度 / 时间不当

温度过低或时间过短,硅胶未完全固化,内部气体未充分逸出;

温度过高可能导致硅胶提前交联,包裹空气。

基材预热不足:基材与硅胶温差过大,硅胶接触基材时局部快速固化,阻碍内部气体排出。

4. 基材与表面处理

基材表面污染:基材表面残留油污、脱模剂、水分或灰尘,阻碍硅胶流动并形成气隙。

基材结构问题:基材表面有孔洞、缝隙或尖锐边角,易滞留空气(如网格状、多孔结构)。

5. 设备与操作因素

设备泄漏或磨损:注射机螺杆、料筒磨损导致混料不均匀,或密封不严吸入空气。

未真空脱泡:混料后未进行真空脱泡处理,直接注射导致气泡残留。

二、气泡消除方法

1. 材料控制

严格混料工艺

确保 A/B 组分精确计量(通常 1:1 或 10:1 比例),使用动态混合头充分搅拌(混合时间≥10 秒)。

混料后进行真空脱泡(如 - 0.08MPa 下脱泡 2~5 分钟),去除料液中的空气。

储存与干燥:硅胶原料密封储存于干燥环境(湿度<50%),受潮材料需烘干(如 80℃烘烤 2 小时)。

2. 模具优化设计

强化排气系统

在料流末端、型腔顶部、拐角处开设排气槽,深度 0.01~0.03mm,宽度 3~5mm,延伸至模外并连接排气通道。

采用排气针 / 顶针(如在困气部位设置直径 0.5~1mm 的排气针)或真空模具(注射前抽至 - 0.06~-0.09MPa,减少模具内空气)。

定期清理排气槽,避免胶料或油污堵塞。

优化流道与浇口

采用扇形浇口或多点浇口,避免单点进料导致的湍流;浇口位置靠近薄壁或复杂结构,缩短流动路径。

流道截面宜采用圆形或梯形,避免直角转折,减少压力损失。

模具表面处理:抛光模具表面(粗糙度 Ra≤0.8μm),减少表面吸附空气的可能。

3. 工艺参数调整

降低注射速度:采用分段注射(如先慢后快),避免高速湍流卷气,尤其在填充初期以低速(5~20mm/s)推进。

提高注射压力:压力通常设定为 50~100MPa,根据产品厚度调整,确保填充密实并压实气体。

优化固化条件

温度:根据硅胶牌号设定(如 120~180℃),厚壁件可适当提高温度加速固化;

时间:确保足够固化时间(如每毫米壁厚固化时间 10~30 秒),避免提前开模。

基材预热:将基材预热至 50~80℃(接近模具温度),减少温差导致的快速固化。

4. 基材预处理

清洁表面:用酒精、等离子体或火焰处理基材表面,去除油污、脱模剂及水分,提高表面能(如塑料基材表面能需≥40dyn/cm)。

结构优化:避免基材表面多孔、尖锐边角,或在设计时预留排气通道(如在深腔结构开设溢料槽)。

5. 设备维护与操作规范

定期检修设备:检查注射机螺杆、料筒磨损情况,更换老化部件;确保混合头密封良好,无滴料或漏料。

规范操作流程:生产前彻底清洁模具和料筒,避免杂质污染;停机后及时清理残余胶料,防止固化堵塞流道。

三、验证与持续改善

首件检查:通过透光检查、剖切样品等方式确认气泡位置,针对性调整模具排气或工艺参数。

模流分析(CAE):使用 Moldflow 等软件模拟填充过程,预测困气区域,提前优化模具排气设计。

批次追溯:记录不同批次材料、工艺参数的气泡发生率,建立数据库以快速定位问题。

总结

液态硅胶二次包胶的气泡问题需从 “材料 - 模具 - 工艺 - 设备” 全流程系统性排查,优先通过模具排气优化和工艺参数调整解决,必要时结合材料特性与基材处理。通过分阶段验证(如先调整工艺,再修改模具),可高效定位主因并消除气泡,提升产品良率。

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