塑胶包硅胶粘不住原因分析
“塑胶包硅胶粘不住”是一个在制造业中非常普遍的痛点问题。这里指的通常是 “二次注塑” 工艺,即先注塑一个塑胶骨架,然后在同一个模具或另一套模具中,将液态硅胶(LSR)或固态硅胶注射包覆在塑胶上。
粘不住的根本原因在于:塑胶与硅胶是两种表面能、化学结构截然不同的高分子材料,它们之间缺乏天然的、强大的化学亲和力。
下面我们从材料、工艺、模具设计等多个维度进行详细的原因分析。
一、 材料本身的原因
这是最根本的原因,如果材料选错,后续工艺再努力也难以弥补。
塑胶表面能低:大多数塑胶(如PP、PE、PA、PBT)表面能很低,是“非极性”材料,化学性质稳定,不易与其他物质反应。而硅胶要粘接,需要渗透到塑胶表面的微观孔隙中形成“锚点”,低表面能使硅胶无法有效润湿和铺展。
硅胶的惰性:硅胶本身也是一种非常稳定的惰性材料,其主链结构(Si-O)化学键能高,不易与其他材料形成强大的化学键。
材料不匹配:并非所有塑胶都适合包硅胶。如果没有选择与硅胶有相容性的特殊牌号,失败是必然的。
二、 塑胶件的问题
表面污染:这是导致粘接失败最常见的原因之一。塑胶件表面的脱模剂残留、油污、灰尘、手汗等,会形成一层“隔离膜”,彻底阻隔粘接。
表面过于光滑:如果塑胶件表面像镜面一样光滑,硅胶就无法形成有效的“机械互锁”(Micromechanical Interlocking),物理锚定力不足。
塑胶件应力:注塑成型时如果内应力过大,在二次注塑受热后可能发生应力释放导致变形,从而影响粘接面的完整性。
三、 硅胶的问题
硅胶类型选择错误:
过氧化物硫化硅胶:在硫化过程中会产生低分子副产物,这些副产物可能会迁移到粘接界面,影响粘接。
铂金硫化硅胶:加成反应,无副产物,是包胶应用的首选。但如果铂金体系中毒,也会导致不固化或粘接失败。
硅胶被污染:硅胶的铂金催化剂极易被含氮、磷、硫的化合物毒化,例如某些塑胶(如PU、PET、PC等)在高温下会释放这些物质,导致硅胶无法充分硫化,自然无法粘接。
硅胶注射温度/模具温度不当:温度过低,硅胶硫化不完全,强度差;温度过高,可能导致塑胶件变形或表面降解。
四、 模具与工艺问题
模具温度不合理:模具温度是驱动硅胶硫化的关键。温度过低或不均,会导致硫化不充分。
注射压力/速度不当:
压力过低:硅胶无法充分压入塑胶表面的微观结构,机械互锁力弱。
压力过高:可能冲蚀已经定位好的塑胶件,导致其移位或变形。
保压压力/时间不足:保压不足会使硅胶在冷却收缩时与塑胶件产生分离。
模具排气不畅:困在模腔内的空气会形成“包风”,使得该区域的硅胶无法与塑胶表面接触。
塑胶件在模内冷却时间过长:如果塑胶件在包胶前已经完全冷却,其表面温度会低于硅胶的最佳粘接温度,影响热结合。
五、 解决方案汇总
1. 材料选择与准备
选择“包胶级”塑胶:优先选择与硅胶有较好相容性的塑胶,如 PC、ABS、PC/ABS合金、PBT、PA(尼龙)、PPS、PPA 等。这些材料通常有专门为包胶设计的牌号。
避免使用难粘接的塑胶:如PP、PE,除非对其进行特殊的表面处理或使用特殊牌号。
使用铂金硫化的液态硅胶:确保硅胶纯净,未被污染。
2. 表面处理
这是解决粘接问题最有效、最关键的步骤。
彻底清洁:使用异丙醇等溶剂彻底清洗塑胶件表面,去除脱模剂和油污。
物理处理:
等离子处理:最佳方案。通过高频高压使电离的气体轰击塑胶表面,既能清洁,又能活化表面(增加表面能、形成微观粗糙度),大幅提升粘接力。这是行业标准做法。
火焰处理:适用于大型件或特定塑胶(如聚烯烃),原理类似。
化学处理:
使用专用底涂剂:在塑胶件表面喷涂一层薄薄的、专门用于连接塑胶和硅胶的底涂剂。它能作为“中间桥”,与两边材料都形成化学键。这是非常有效且常用的方法。
3. 工艺优化
提高模具温度:确保模具温度在硅胶供应商推荐的范围内(通常170°C - 200°C),并保证均匀。
确保塑胶件预热:在包硅胶前,让塑胶件保持一定的余温(但不能过高导致变形),有助于硅胶的流动和界面结合。
调整注射压力/速度:在保证不冲蚀塑胶件的前提下,适当提高注射压力,使硅胶能更好地与塑胶表面接触。
优化保压压力和保压时间:以补偿硅胶的冷却收缩。
检查并优化模具排气。