液态硅胶(LSR, Liquid Silicone Rubber)也叫液体硅胶的成型特性与塑料(如前面讨论的PBT)有本质区别,其缩水率规律也完全不同。
液态硅胶的缩水率通常在 2.5% ~ 4.0% 之间,这是一个相对较大的范围,主要与其极高的热膨胀系数有关。
范围值:2.5% ~ 4.0% 是行业通用经验范围。对于大多数LSR材料,模具设计师常采用 3% 作为初始设计基准。
各向同性收缩:这是LSR与加纤塑料最大的不同。LSR收缩是均匀的,在流动方向和垂直方向的缩水率基本相同。这大大简化了模具设计,降低了翘曲风险。
材料依赖性:
邵氏A 20-40度(超软胶):缩水率可能接近 3.5% ~ 4.0%。
邵氏A 50-70度(常用硬度):缩水率约为 2.8% ~ 3.5%。
邵氏A 80度以上(高硬度):缩水率可降至 2.5% ~ 3.0%。
硬度:这是影响缩水率的最主要因素。通常,材料越软(硬度越低),缩水率越大。
填料类型:添加高比例的特殊填料(如石英粉)可以降低膨胀系数,从而略微降低缩水率。
LSR是热固性材料,其固化过程是化学交联反应,这与塑料的物理冷却结晶有根本区别。
热膨胀系数高:这是LSR缩水率大的根本原因。LSR从硫化温度(通常170℃ - 200℃)冷却到室温时,体积收缩显著。
硫化(固化)温度:模具温度越高,缩水率通常越大。因为起始硫化温度高,冷却温差大。
后固化:有些LSR制品脱模后需要进行后固化(二次烘烤)。后固化会导致进一步收缩,通常约为 0.1% ~ 0.5%。对于精密零件,必须考虑这部分收缩,并明确是否需要进行后固化。
制品形状与壁厚:
壁厚影响显著:与塑料不同,LSR壁厚越大,缩水率越大。因为厚的部分在冷却时内外温差导致的内应力更复杂。
形状复杂度:含有厚实部分的制品(如密封圈的大胶条)会比薄壁均一制品收缩更大。
获取准确数据:
首要步骤:向您的LSR材料供应商(如瓦克WACKER、信越Shin-Etsu、蓝星埃肯Elkem等)索要具体牌号的技术数据表(TDS)。表中通常会提供该牌号的“线性收缩率”或“模具收缩率”典型值。
索要工艺指南:供应商通常会提供模具温度和硫化时间的建议,这些是计算收缩的基准。
模具设计原则:
基准值:如果无法立即获得数据,以3%作为初始设计参考是安全的。
模具补偿:根据供应商提供的缩水率数据,直接按比例放大模具型腔尺寸。例如,若零件要求尺寸为100mm,缩水率预计为3%,则模具型腔尺寸应设计为 100 / (1 - 0.03) ≈ 103.09mm。
试模与修模:由于影响因素多,LSR模具几乎都需要经过试模后修整。通常首轮试模后,根据实测尺寸偏差,对模具进行精密加工修正,以达到最终公差要求。这是行业的常规做法。
工艺调整的局限性:
重要区别:对于塑料,可以通过大幅调整保压压力来改变缩水率。但对于LSR,工艺参数对缩水率的影响相对较小,且调整空间有限。硫化温度和时间的调整主要是为了确保完全固化,而不是控制尺寸。
工艺稳定的核心是保持温度、注射量和硫化时间的一致性。
| 特性 | 液态硅胶 (LSR) | 玻璃纤维增强PBT (PBT-GF) |
|---|---|---|
| 典型缩水率范围 | 2.5% ~ 4.0% (较大) | 0.2% ~ 2.0% (较小) |
| 收缩性质 | 各向同性 (均匀收缩) | 各向异性 (方向差异大) |
| 主要影响因素 | 材料硬度、壁厚、硫化温度 | 玻纤含量与取向、保压压力 |
| 工艺调整影响 | 影响小 (主要通过温度) | 影响极大 (保压是关键) |
| 模具设计核心 | 按比例均匀放大 | 区分流动/垂直方向,防翘曲 |
| 尺寸修正方法 | 主要依靠修模 | 可优先通过调机(保压)修正 |
最终建议:
对于液态硅胶制品,模具设计师的经验和供应商提供的数据同样重要。在启动模具制造前:
选定材料牌号,获取其TDS中的收缩率数据。
与模具厂充分沟通,告知材料牌号、硬度、制品结构(尤其厚壁处)以及是否需后固化。
做好试模和修模的预算与计划,这是获得高精度LSR制品的必要过程。
电话微信同号:13678986139 公司地址:广东省东莞市大岭山镇杨屋第一工业区梓锋街10号
版权所有 © 东莞市锋彦达电子科技有限公司