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LSR 在 PC 基材上的精準注塑方案

一、方案背景

在現代制造業中，將液態硅橡膠（LSR）注塑于聚碳酸酯（PC）基材上，能融合 LSR 的柔軟、耐高低溫、耐化學腐蝕及 PC 的高強度、高透明度、良好抗沖擊性等優勢，創造出性能卓越的新型產品，廣泛應用于消費電子、汽車、醫療等領域。但此工藝面臨諸多挑戰，如材料相容性、粘結強度、注塑精度把控等，故需一套精準注塑方案來保障產品質量與生產效率。

二、材料選擇

（一）LSR 材料

基礎特性：挑選流動性良好、固化速度適宜且收縮率低的 LSR。如某些品牌的 LSR 在硫化前粘度處于 1000-5000mPa?s，能順暢填充復雜模具型腔；固化時間在合適溫度下可控制在數十秒到數分鐘，利于提升生產效率；收縮率小于 2%，確保成型后尺寸精度高。

特殊性能：若產品有特定需求，像醫療產品需滿足生物相容性，可選用通過美國食品藥品監督管理局（FDA）認證的 LSR；對阻燃有要求的應用場景，選擇含阻燃添加劑且阻燃等級達 UL94 V-0 級別的 LSR。

自粘性考量：為增強與 PC 基材的粘結，優先考慮自粘性 LSR。此類 LSR 通過分子結構設計或添加特殊助劑，無需對 PC 基材進行復雜預處理，就能與 PC 形成較強粘結力，減少工序、降低成本。

（二）PC 材料

性能匹配：選擇沖擊強度高、耐熱性好且流動性適中的 PC。一般沖擊強度大于 500J/m，熱變形溫度在 130℃以上的 PC，能在注塑及后續使用中，保證產品結構穩定，不易因外力或溫度變化而損壞。PC 流動性以熔體流動速率（MFR）衡量，在 250℃、3.8kg 負載下，MFR 處于 5-20g/10min 為宜，確保注塑時能順利填充模具，又不會因流動性過強導致溢料等問題。

批次穩定性：確保 PC 材料批次間性能穩定，避免因原料波動影響產品質量一致性。采購時要求供應商提供詳細質量檢測報告，包括分子量分布、雜質含量等指標，并定期對進貨 PC 進行抽檢。

三、模具設計要點

（一）整體結構

分型面設計：依據產品形狀與功能，合理確定分型面位置，保證 LSR 注塑時型腔能有效排氣，避免困氣產生氣泡、空洞等缺陷。例如，對于表面質量要求高的產品，分型面應避開外觀面；對于有密封要求的結構，分型面設計要確保密封部位精度與完整性。

脫模方式：采用頂針、滑塊、斜頂等多種脫模機構組合，針對不同產品形狀與結構特點，選擇最佳脫模方案，確保 LSR 與 PC 復合產品能順利脫模，不損傷產品。如對于帶有倒扣結構的產品，設計滑塊或斜頂機構輔助脫模；對于薄壁產品，采用多點頂針均勻頂出，防止產品變形。

（二）流道系統

冷流道設計：對于 LSR 注塑，冷流道可減少材料浪費，提高生產效率。流道直徑、長度及截面形狀需依據 LSR 流量、流速與注塑壓力等參數精確計算。一般流道直徑在 3-8mm，長度盡量縮短，以降低壓力損失；截面形狀常采用圓形或梯形，利于材料流動。

熱流道應用（可選）：在大規模生產且對注塑精度要求極高時，可考慮熱流道系統。熱流道能精確控制 LSR 溫度，保證材料在流道內始終保持良好流動性，減少冷料產生，提高產品質量穩定性。但熱流道系統成本較高，需綜合評估成本效益。

（三）排氣系統

排氣槽設置：在模具型腔的最高處、料流末端及易困氣部位開設排氣槽。排氣槽深度一般在 0.01-0.03mm，寬度 5-20mm，既能有效排出空氣與揮發氣體，又防止 LSR 溢出。

真空輔助排氣：對于復雜結構或高精度產品，可采用真空輔助排氣系統。在模具內設置真空腔，通過真空泵抽取型腔空氣，使 LSR 在近乎真空環境下填充型腔，大幅減少氣泡、氣孔等缺陷，提升產品質量。

（四）溫度控制系統

獨立溫控回路：為 PC 注塑與 LSR 注塑分別設計獨立溫控回路，精準控制不同階段模具溫度。PC 注塑時，模具溫度一般控制在 80-120℃，利于 PC 熔體流動與成型；LSR 注塑時，模具溫度通常在 120-180℃，促進 LSR 快速固化。

溫度均勻性保障：采用循環水或熱油作為溫控介質，合理布置溫控管道，確保模具各部位溫度均勻，溫差控制在 ±5℃以內。可通過在模具內嵌入熱電偶等溫度傳感器，實時監測溫度并反饋調節溫控系統。

四、注塑工藝參數優化

（一）PC 注塑參數

溫度控制：料筒溫度根據 PC 材料特性與注塑機類型設定，一般從料斗端到噴嘴依次為 220-250℃、240-270℃、250-280℃。噴嘴溫度略低于前段料筒溫度，防止 PC 熔體在噴嘴處流涎。模具溫度維持在 80-120℃，利于 PC 冷卻定型，減少內應力。

壓力與速度：注塑壓力初始設定在 80-120MPa，根據產品尺寸、壁厚及模具結構微調。保壓壓力為注塑壓力的 60%-80%，保壓時間 3-10s，防止產品收縮變形。注塑速度采用分段控制，填充初期速度較慢，避免紊流與困氣；填充中后期適當加快速度，提高生產效率，一般速度范圍在 30-80mm/s。

冷卻時間：冷卻時間根據產品壁厚確定，一般為 10-30s，確保 PC 制品充分冷卻定型，脫模時不變形。

（二）LSR 注塑參數

材料混合：LSR 為雙組份材料，A、B 組份按 1:1 精確配比，通過靜態或動態混合器充分混合，保證固化反應均勻進行。混合后材料在規定時間內完成注塑，防止提前固化。

溫度控制：料筒溫度保持在 40-60℃，防止 LSR 在料筒內提前固化。模具溫度在 120-180℃，促進 LSR 快速硫化成型。溫度波動控制在較小范圍，確保 LSR 性能穩定。

壓力與速度：注塑壓力一般在 30-80MPa，依產品復雜程度與模具流道阻力調整。注塑速度不宜過快，避免卷入空氣形成氣泡，通常在 10-50mm/s。保壓壓力為注塑壓力的 30%-50%，保壓時間 2-8s，保證產品尺寸精度與表面質量。

固化時間：根據模具溫度與 LSR 材料特性，固化時間一般在 10-60s，確保 LSR 完全固化，達到最佳物理性能。

五、表面處理增強粘結

（一）PC 基材表面處理

化學處理：用鉻酸、硫酸等混合溶液對 PC 表面進行蝕刻，或使用有機溶劑（如丙酮、甲苯）清洗，去除表面油污、脫模劑等雜質，增加表面粗糙度與活性，提升與 LSR 的粘結力。處理后 PC 表面需徹底清洗、干燥，防止殘留化學物質影響粘結效果。

物理處理：采用等離子體處理、電暈處理或噴砂處理。等離子體處理通過等離子體轟擊 PC 表面，引入極性基團，提高表面能；電暈處理利用高壓放電使 PC 表面氧化，增加粗糙度；噴砂處理用砂粒沖擊 PC 表面，形成微觀凹凸結構。處理參數依 PC 材料與產品要求優化，如等離子體處理功率、時間，電暈處理電壓、頻率，噴砂處理砂粒粒徑、噴射壓力等。

（二）粘結促進劑應用

選擇合適粘結劑：針對 PC 與 LSR 體系，選用含硅烷偶聯劑、環氧樹脂等成分的粘結促進劑。硅烷偶聯劑能在 PC 與 LSR 界面形成化學鍵，增強粘結強度；環氧樹脂可提高界面粘附力。

涂覆工藝控制：采用噴涂、刷涂或浸涂等方式均勻涂覆粘結促進劑于 PC 表面，涂覆厚度控制在幾微米到幾十微米。涂覆后在適當溫度下干燥、固化，一般干燥溫度 60-100℃，時間 10-30min，確保粘結促進劑發揮最佳效果。

六、質量檢測與控制

（一）外觀檢測

目視檢查：在充足光照條件下，人工目視檢查產品表面，查看是否有氣泡、缺料、飛邊、流痕、變色等缺陷。對微小缺陷可借助放大鏡、顯微鏡等工具觀察。

光學檢測設備：采用光學顯微鏡、電子顯微鏡、3D 光學掃描儀等設備，對產品表面微觀結構、尺寸精度進行檢測。3D 光學掃描儀可快速獲取產品三維模型，與設計模型對比，檢測尺寸偏差，精度可達微米級。

（二）性能測試

粘結強度測試：通過拉伸試驗、剝離試驗等方法，測試 LSR 與 PC 之間的粘結強度。拉伸試驗時，將復合產品制成標準試樣，在萬能材料試驗機上以一定速度拉伸，記錄破壞時的力值，計算粘結強度；剝離試驗采用 90° 或 180° 剝離方式，測定剝離力，評估粘結效果。

物理性能測試：對產品進行硬度測試、拉伸強度測試、撕裂強度測試、壓縮永久變形測試等，檢測 LSR 與 PC 復合產品的物理性能是否符合設計要求。例如，用邵氏硬度計測試 LSR 硬度，用啞鈴狀試樣在萬能材料試驗機上測試拉伸強度與撕裂強度。

環境可靠性測試：模擬產品實際使用環境，進行高低溫循環測試、濕熱測試、鹽霧腐蝕測試等。高低溫循環測試在 - 40℃至 120℃間循環若干次，觀察產品是否出現變形、開裂、脫膠等現象；濕熱測試在高溫高濕環境（如 85℃、85% RH）下保持一定時間，檢測產品耐濕熱性能；鹽霧腐蝕測試將產品置于鹽霧環境中，評估耐腐蝕性。

（三）過程監控

傳感器監測：在注塑機上安裝壓力傳感器、溫度傳感器、位置傳感器等，實時監測注塑過程中壓力、溫度、螺桿位置等參數變化，與預設工藝參數對比，出現偏差及時報警、調整。

數據采集與分析：利用數據采集系統收集注塑過程數據，通過統計過程控制（SPC）等方法分析數據，繪制控制圖，監控生產過程穩定性，預測產品質量趨勢，及時發現潛在質量問題并采取糾正措施。

深圳市利勇安硅橡膠制品有限公司—專注液態硅膠制品精密技術研發24年，聯系電話：134-2097-4883。

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