高透明液体硅胶成型应注意哪些事项
高透明液体硅胶(LSR)的成型是一项对工艺要求极高的技术。要获得完美无瑕、光学性能优异的透明制品,必须在每一个环节都进行严格控制。以下是需要注意的关键事项,涵盖了从原料到成品的整个流程:
核心总览:高透明LSR成型的“三极”要求
极高清洁度:任何微小的杂质、灰尘都会在透明制品中形成肉眼可见的缺陷。
极精工艺控制:温度、压力、时间的微小偏差都会影响透明度、产生气泡或应力纹。
极细心操作:从投料到脱模,每一步操作都需谨慎,避免引入污染或损伤。
详细注意事项(分阶段)
一、 原料准备与储存阶段
原料选择:
必须选择专门用于高透明应用级别的LSR。不同品牌的材料光学性能(折射率、透光率)和工艺窗口不同。
确认A、B组分的粘度、配比和混合后的操作时间(Pot Life)。
储存与预处理:
储存:原料应密封保存在25℃以下的阴凉干燥处,避免阳光直射。低温会提高原料粘度,使用前需回温。
回温:冷藏的原料需提前从冰箱取出,在车间环境下充分回温至20-25℃(通常需要8-12小时),以避免混合时吸入空气中的水汽凝结(“吸湿”)和因温差产生内部气泡。切忌使用烤箱或热水加速回温!
使用前滚摇:长时间静置后,填料可能会轻微沉降。使用前应将A、B组分料桶分别放在滚筒上低速、平稳地滚动一段时间(如1-2小时),使其混合均匀。避免高速滚动,以免卷入过多空气。
二、 混料与注料阶段
设备清洁:
混合机、料桶、输送管路必须彻底清洁。即使是上一次生产的普通LSR残留,也会污染本次的高透明材料。建议使用专用于透明料的设备。
真空脱泡:
这是至关重要的一步。混合后的胶料必须经过高真空脱泡处理,以排除混合过程中卷入的空气。
真空度应尽可能高(建议<-0.095 MPa),脱泡时间要充足(根据设备和料量而定,通常需数分钟至十分钟以上),直至胶料表面看不到气泡破裂为止。
防止二次污染:
操作环境应保持洁净,最好在洁净车间或使用空气净化设备(如FFU)。
操作人员需佩戴无尘手套、口罩、帽子,防止皮屑、唾液、头发等污染胶料。
所有接触胶料的容器、工具(如搅拌棒、刮刀)都必须清洁无尘。
三、 模具阶段
模具材料与设计:
模具钢:优先选用高抛光性能好的钢材,如耐腐蚀不锈钢(如STAVAX, S136等)。这能避免生锈,并便于达到极高的镜面效果。
表面处理:模腔表面必须经过高度抛光,通常要达到镜面级(#A1以上) 或进行镀铬处理。光滑的表面能确保制品顺利脱模并保持高光泽度。
排气系统:设计合理的排气槽(深度通常0.0015-0.003英寸)至关重要。良好的排气能避免困气、烧焦(缺料)等缺陷,这些缺陷在透明件中尤为明显。排气槽应位于最后充填区域。
模具清洁与保养:
彻底清洁:每次生产前,必须使用高纯度酒精、丙酮等溶剂和无尘布彻底清洁模腔和分型面,确保无油污、指纹、硅油脱模剂残留、上一模的碎屑等。
脱模剂选择:尽量避免使用外涂式脱模剂!大多数喷雾脱模剂会在表面形成一层看不见的薄膜,严重影响透明度,造成雾状发白。应优先依靠模具本身的光洁度和可能的内脱模剂配方来实现脱模。
定期保养:定期检查模具抛光面,如有轻微划伤或锈点,需及时重新抛光。
四、 成型工艺参数阶段
温度控制:
料温:保持A、B组分和混合后胶料的温度稳定(如25±2℃)。温度波动会影响粘度、流动性和反应速率。
模具温度:这是影响固化速率和制品外观的关键。温度需均匀、精确(通常根据材料商推荐,在150-200℃之间)。温度过低会导致固化不全、发粘;温度过高或不均可能导致黄变、产生应力纹或气泡。
注射参数:
注射速度:通常采用“慢-快-慢”的多段注射策略。
起始段慢速以利排气。
主注射段快速充填,避免熔体前沿冷却产生冷料纹。
末段减速,防止过度保压产生内应力。
注射压力与保压:足够的压力确保胶料充满型腔,但过高的保压压力会使制品产生内应力,在透明件中可能显现为“应力发白”或纹路。保压压力和时间需精细调整。
固化时间:
确保足够的固化时间(Curing Time),使交联反应充分完成。时间不足会导致制品中心发粘、力学性能和耐老化性下降。
五、 后处理与检验阶段
谨慎脱模:
使用洁净的、专用的脱模工具(如吸盘、软质刮刀),避免划伤制品表面。
操作人员需佩戴白色细纱手套,直接用手接触会在制品上留下指纹。
二次硫化(后固化):
许多高透明LSR制品需要进行二次硫化。将其放入循环热风烘箱中,在150-200℃下烘烤2-4小时。
** benefits **:
去除制品中残留的可挥发性小分子,消除因它们引起的轻微雾状发白,显著提升透明度。
使交联反应更完全,提升最终制品的力学性能和化学稳定性。
减少异味。
检验与包装:
在标准光源箱(如D65光源)下进行检验,检查气泡、杂质、流纹、发白、黄变等缺陷。
包装材料应使用低析出、无硅油的PE袋或抗静电袋,防止刮伤和污染。
常见问题与对策
问题现象 | 可能原因 | 解决方案 |
---|---|---|
气泡/真空泡 | 1. 混合时卷入空气 2. 真空脱泡不彻底 3. 模温过高,局部过早硫化 4. 模具排气不良 | 1. 降低混合速度,确保真空度与时间 2. 降低模温,检查模具加热是否均匀 3. 清理/加大排气槽 |
表面发白/雾状 | 1. 使用了外喷脱模剂或模具上有残留 2. 未进行二次硫化或条件不足 3. 原料受污染或混合不均 | 1. 杜绝外喷脱模剂,彻底清洁模具 2. 优化二次硫化温度和时间 3. 确保原料清洁,滚摇充分 |
应力纹/流纹 | 1. 注射速度过快或过慢 2. 料温或模温过低 3. 保压压力过高 | 1. 调整多段注射速度曲线 2. 适当提高料温和模温 3. 降低保压压力和时间 |
黄变 | 1. 模温过高或局部过热 2. 硫化时间过长 3. 原料本身耐黄变等级不足 | 1. 降低并均衡模温 2. 优化硫化时间 3. 选择耐高温黄变型号的LSR |
粘模 | 1. 模具表面光洁度不够 2. 固化时间不足或温度过低 3. 未使用内脱模剂或配方无效 | 1. 重新抛光模具 2. 提高模温或延长固化时间 3. 与材料供应商沟通 |
总之,高透明LSR成型是一门“细节决定成败”的艺术。严格的环境控制、精细的物料处理、完美的模具状态和精确的工艺参数,四者缺一不可。建议与您的材料供应商紧密合作,因为他们能提供针对其特定材料的最优化工艺建议。