LSR（液态硅胶）制品表面出现黑点或杂质是高精密制造中的常见问题，需从原材料管控、生产环境、设备清洁、工艺参数四维度系统化解决。以下是基于行业标杆企业（如日本信越、德国瓦克）的经验总结：

一、黑点 / 杂质的核心来源分析

来源分类 具体成因 典型案例

原材料污染 1. 硅胶 A/B 组分储存时混入灰尘

2. 色母粒分散不均或本身含杂质

3. 催化剂中毒（如接触含硫、氮化合物） 某医疗导管厂使用未密封储存的色母粒，制品出现直径 0.1-0.3mm 黑色颗粒

生产环境 1. 车间洁净度不足（＞10 万级）

2. 模具开合时产生的粉尘吸附

3. 操作人员带入污染物（如纤维、皮屑） 某电子密封件厂在普通车间生产，黑点不良率达 8%，移至万级洁净室后降至 0.5%

设备残留 1. 料筒 / 螺杆内壁碳化硅胶残留

2. 热流道系统局部过热导致材料分解

3. 密封圈老化脱落碎屑 某汽车部件厂未定期清洁螺杆，连续生产 5 天后黑点不良率从 1% 升至 15%

工艺异常 1. 模温过高（＞200℃）导致硅胶碳化

2. 注射速度过快产生剪切热

3. 保压时间过长 某精密 O 型圈生产中，模温从 180℃升至 210℃后，表面出现直径 0.05-0.1mm 碳化点

二、系统化解决方案

1. 原材料全链条管控

储存条件：

A/B 组分储存在 23±2℃、湿度≤50% 的密闭容器中，用氮气保护（纯度＞99.99%）。

色母粒使用前需过 200 目滤网（截留＞75μm 颗粒），例如信越 KE-1950 系列色母粒要求通过 ISO 14644-1 Class 7 级洁净环境处理。

进料检测：

每批次原材料进行 DLS（动态光散射）检测，确保粒径分布在 1-10μm 范围内（＞20μm 颗粒占比＜0.1%）。

2. 生产环境升级

洁净度控制：

注塑区域达到 ISO Class 7 级（万级）洁净室标准，配备 FFU 风机过滤单元（过滤效率 H14），风速 0.45±0.05m/s。

人员防护：

操作人员穿戴防静电无尘服（发尘量＜0.5 个 /ft³・min）、手套（无粉丁腈材质），进入车间前需经风淋室（风速 25m/s）吹淋 30 秒。

3. 设备深度清洁与维护

螺杆清洗：

每次换料或停机超 4 小时，用专用 LSR 清洗料（如道康宁 OE-6636）以 50% 最大射速循环清洗 10 次，再用白矿油冲洗，最后拆卸螺杆用铜刷清理死角。

热流道维护：

每月对热流道系统进行内窥镜检查（精度 0.01mm），发现碳化层立即用 380℃高温分解炉处理（分解时间 4 小时）。

4. 工艺参数优化

温度控制：

模温设定在 160-180℃（避免局部＞190℃），采用油温机循环控温（精度 ±1℃）。例如医疗级 LSR 成型时，模温波动需＜±2℃。

注射速度：

薄壁件（＜2mm）采用多级注射（初始速度 30mm/s，填充 90% 后降至 10mm/s），避免剪切生热（剪切速率＜1000s⁻¹）。

5. 模具专项处理

表面处理：

模具型腔镀硬铬（厚度 0.02-0.03mm）后进行 PVD 氮化钛涂层（硬度 HV 2500+），表面粗糙度 Ra≤0.05μm，减少硅胶滞留。

排气设计：

在熔接痕位置开设 0.015mm 深排气槽，配合真空系统（真空度≤5mbar），将杂质颗粒随气体排出。

三、验证与持续改进

不良品分析：

用 SEM（扫描电子显微镜）+ EDS（能谱分析）确定黑点成分：

若含 Si、O 元素，判定为硅胶碳化；

若含 Fe、Cr，可能是模具磨损；

若含 C、N，需排查催化剂污染。

过程监控：

在注塑机料筒出口安装在线激光粒度仪，实时监测＞50μm 颗粒数量（报警阈值：＞10 个 / 分钟）。

每模产品进行 AOI 自动检测（精度 0.05mm），发现黑点立即触发停机。

预防性维护：

建立设备维护日历：

螺杆每周拆卸清洁；

热流道系统每月高温分解；

空气过滤器每季度更换。

四、行业标杆案例

某医疗导管生产商：

通过上述方案，将黑点不良率从 6% 降至 0.02%，达到 ISO 13485 医疗器械生产标准，成功进入美敦力供应链。

某汽车电子密封件厂：

实施洁净室改造 + 螺杆清洗标准化后，黑点不良品减少 95%，每年节约返工成本 80 万元。

通过全流程管控，LSR 制品黑点 / 杂质问题可得到根本性解决，满足医疗植入、航空航天等对洁净度要求极高的应用场景。关键在于建立从原材料到成品的闭环监控体系，而非单点改进。

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