液态硅橡胶模具的七大设计要点 (一)
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热固性液态硅橡胶(LSR)压注模具的结构,总的来说,跟热塑性胶料所用的模具结构相似,但也有不少显著差别。例如,LSR胶料一般粘度较低,因而充模时间很短,即使在很低的注射压力下也是如此。为了避免空气滞留,在模具中设置良好的排气装置是至关重要的。
另外,LSR胶料在模具内不会像热塑性胶料那样收缩,它们往往遇热膨胀,遇冷轻微收缩。因而,其制品并不总是如所期望的那样留在模具的凸面上,而是滞留在表面积较大的模腔内。
一.收缩率
虽然LSR并不会在模内收缩,但它们在脱模和冷却后,常常会收缩2.5%-3%。至于究竟收缩多少,在一定程度上取决于该胶料的配方。不过,从模具角度考虑,收缩率可能受到几种因素的影响,其中包括模具的温度、胶料脱模时的温度,以及模腔内的压力和胶料随后的压缩情况。
注射点的位置也值得斟酌,因为胶料流动方向的收缩率,通常比与胶料垂直流动方向的收缩率大一些。制品的外形尺寸对其收缩率也有影响,较厚的制品的收缩率一般要比较薄者小。如果需进行二次硫化,则可能再额外地收缩。
二.分型线
确定分型线的位置是设计硅橡胶压注模具的前几个步骤之一。
由于LSR粘度较低,分型线必须精确,以免造成溢胶。即便如此,在定型的制品上还常能看见分型线。脱模受制品的几何尺寸和分型面位置的影响。将制品设计成稍有倒角,有助于保证制品对所需的另一半模腔有一致的亲合力。
三.排气
排气主要是通过位于分型线上的槽沟来实现的,这样的槽沟必经处在压注胶料最后到达的区域内。这样有助于避免内部产生气泡和降低胶接处的强度损失。
随着LSR的注入,滞留在模腔内的空气在模具闭合时被压缩,然后随着充模过程而通过通气槽沟被排出。空气如果不能完全排出,就会滞留在胶料内(这样往往会造成制品部分露出白边)。通气槽沟一般宽度为l-3mm,深度为0.004-0.005mm。
在模具内抽真空,可创造最佳的排气效果。这是通过在分型线上设计一个垫圈,并用真空泵迅速将所有的模腔抽成真空来实现的。一旦真空达到额定的程度,模具即完全闭合,开始压注。有些注射模压设备容许在可变化的闭合力下操作,这使加工者可以在低压下闭合模具,直到模腔的90%-95%被LSR充满(使空气更容易排出),然后切换成较高的闭合力,以免硅橡胶膨胀而发生溢胶。
四.注射点
模压LSR时采用冷流道系统,可最大限度地发挥这种胶料的优点,并可将生产效率提升至最高限度。以这么一种方式来加工制品,就不必去掉注胶道,从而避免增加作业的劳动强度,有时还可避免材料的大量浪费。在许多情况下,注胶道结构还可缩短操作时间。
胶料注射嘴由针形阀来作正向流控制,目前,许多制造厂商可将带气控开关的注射嘴作为标准设备提供,并能将其设置在模具内的各个部位。有些模具制造商专门研制出了一种开放式冷流道系统,其体积非常之小,以致要在极其有限的模具空间内设置多个注射点(进而充满了整个模腔)。这项技术在无需使胶注口分离的情况下,使大量生产优质硅橡胶制品成为可能。
如果采用冷流道系统,那么重要的是在热的模腔和冷的流道之间形成有效的温度间隔。若流道太热,胶料可能在注射前便开始硫化;但是,若冷却得太急,它就会从模具的浇口区吸收太多的热,导致不能完全硫化。
对于用常规的注浇道(如潜入式浇道和锥形浇道)注射的制品,适宜采用小直径注胶口加料(加料口直径通常为0.2-0.5mm)来浇注。低粘度的LSR胶料如同热塑性胶料一样,平衡流道系统显得十分重要,只有这样,所有的模腔才会被胶料均匀地注满。利用设计流道系统的模拟软件,可以大大简化模具的研制过程,并通过充模试验证明其有效性。