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LSR注塑时如何避免气泡?

发布时间:2025-06-04点击:

液态硅胶(LSR)注塑过程中,气泡是影响产品质量的常见问题,需从材料预处理、模具设计、工艺参数、设备维护四个维度系统解决。以下是经过验证的实操方案:

一、材料预处理:消除气泡根源

  1. 原料脱气处理
    • 真空脱气:使用双行星搅拌机(真空度≤-0.095MPa),在 25℃下搅拌 15 分钟,可将含气量从 0.5% 降至 0.05% 以下。
    • 温度控制:A/B 组分预热至 40-50℃(黏度降低 30%),促进气泡逸出,但需避免超过硫化起始温度(通常>60℃)。
    • 过滤除杂:通过 200 目滤网(孔径 75μm)过滤,去除混入的空气或颗粒杂质。
  2. 材料储存条件
    • 密封桶储存(氮气保护),环境湿度≤50% RH,避免吸潮导致水解气泡。
    • 保质期管控:铂催化体系 LSR 保质期通常为 6 个月,超过 3 个月需重新检测黏度(偏差>10% 则停用)。

二、模具设计:优化排气与流道

  1. 排气系统设计
    • 分型面排气槽:深度 0.02-0.04mm(视 LSR 黏度调整),宽度 5-10mm,长度延伸至模具边缘。
    • 镶件排气:在深孔或凸起部位使用烧结金属(透气率 5-10μm),或开设 0.01-0.03mm 间隙。
    • 真空辅助:合模后抽真空至 - 0.09MPa,注射过程中保持真空,可减少 90% 以上的困气。
  2. 流道与浇口优化
    • 短粗流道:主流道直径≥6mm,分流道直径≥4mm,减少流动阻力(压力损失<20%)。
    • 扇形浇口:厚度 0.3-0.8mm(根据产品厚度调整),宽度为制品宽度的 60%-80%,避免喷射形成气泡。
    • 冷料井设计:在流道末端设置直径 2-3 倍于流道的冷料井,捕获最先进入的含气泡胶料。

三、工艺参数:精准控制填充过程

  1. 注射速度与压力
    • 多级注射
      • 前段(填充 80%):高速注射(80-100mm/s),快速填满流道;
      • 后段(剩余 20%):低速注射(30-50mm/s),避免卷入空气。
    • 保压切换:当型腔压力达到注射压力的 70%-80% 时切换保压,保压压力为注射压力的 60%-70%。
  2. 温度管理
    • 料筒温度:控制在 30-40℃(避免催化剂过早活化),使用水冷夹套保持恒温。
    • 模具温度:根据 LSR 类型设置(常规型 170-180℃,低温型 130-150℃),模温波动≤±2℃。
  3. 硫化时间
    • 确保 T90 时间(硫化度达 90% 所需时间),例如在 170℃下,常规 LSR 的 T90 约为 60 秒,实际硫化时间需延长 20%-30%。

四、设备维护:保障系统密封性

  1. 混合系统检查
    • 静态混合器:定期清洗(使用专用清洗剂浸泡 24 小时),检查混合单元数量(通常≥20 节),确保混合均匀度 CV 值<5%。
    • 计量泵:校准精度至 ±0.5%,避免 A/B 组分比例失调导致气泡(如铂催化剂不足会延缓硫化)。
  2. 注塑机密封性
    • 料管与螺杆:检查磨损间隙(<0.1mm),防止胶料回流产生气泡。
    • 注射嘴:采用开放式喷嘴(直径≥3mm),避免针阀式喷嘴因残留胶料碳化导致气泡。

五、气泡缺陷诊断与对策

气泡类型特征可能原因解决措施
表面针孔 直径<0.2mm,均匀分布 材料含气 / 模具排气不足 加强脱气 / 增加排气槽
内部大气泡 直径>1mm,多位于厚壁处 注射速度过快 / 保压不足 降低射速 / 提高保压压力
熔接痕气泡 沿流动结合线分布 温度过低 / 浇口位置不合理 提高模温 / 调整浇口位置
分层气泡 层状分布,与基材分离 基材表面污染 / 底涂失效 清洁基材 / 更换底涂剂

六、前沿技术方案

  • 超临界流体辅助注塑:在 LSR 中注入 CO₂(压力 8-10MPa),形成微发泡结构,减少气泡同时降低密度(如克重减少 10%-15%)。
  • 超声波振动排气:在模具型腔表面集成超声波换能器(频率 20-40kHz),注塑时振动促进气泡逸出。
  • 在线监测系统:安装型腔压力传感器,实时监控填充过程(压力曲线异常波动提示气泡风险)。


通过以上措施,可将 LSR 注塑气泡不良率控制在 0.5% 以下,满足精密医疗、光学器件等高端应用需求。建议先进行模流分析(如 Moldex3D 模拟),优化模具设计参数,再通过 DOE 实验(如田口方法)确定最佳工艺组合。
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