注射成型LSR的最新进展.docx

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1、注射成型LSR的最新进展图1热塑性塑料/LSR包覆成型的一个应用是水龙头滤网。在这一制品中，用作滤网的LSR被包覆成型到尼龙66上得益于材料、设备和工艺的改进与革新，液态硅橡胶(LSR)逐渐摆脱了小众需求的现状，扩大了应用领域。其中，大型、微型和发泡制品，以及多色或多材料的组合是LSR应用的新领域。液态硅橡胶(LSR)对于注塑加工商的商业机会的拓宽，要归功于更新的成型工艺，如发泡、多色或者多硬度注射，以及热塑性塑料/热固性塑料包覆技术的涌现。材料、设备和模具的改进增加了产品的多功能性，提高了产品质量，降低了注塑加工商准入的门槛。今天的LSR注塑加工商拥有更多的原材料选择、更大的模具选择余地以及

2、更好的工艺技术，不但可以成型小至数千分之一 g的制品，而且也能够加工32kg以上的巨大产品。材料、模具和加工设备供应商表示，在过去的几年里，对LSR感兴趣的人逐渐增加。“一些塑料公司对此感兴趣，一些新公司也希望开拓他们的业务，同时医疗领域的加工商也更多地加入进来。”Roembke Mfg. & Design模具公司副总裁Greg Roembke说。我们发现，汽车工业已开始应用LSR。也许传统的硅橡胶在汽车工业中的应用已达到了极致，下一步需要从LSR获得更多的东西。”他补充说。图2 LSR的双注射包覆成型通常在一个成型单元内完成，而LSR和热塑性塑料则分别在不同的注射机上成型LSR注塑加工商表示

3、，他们已经从高温硅橡胶(HCR)、EPDM、乳胶、天然橡胶、TPE、PVC甚至陶瓷的应用领域中抢占了一些市场。Momentive Performance Materials (前GE Silicones)的弹性体和RTV总经理Bill French说，由于LSR惰性、耐热且耐化学品，因此可用于生产奶嘴和奶头、医用装置阀门或密封条、医疗植入体、医用手套和汽车密封条等。另外，在电子连接器、0型圈、衬垫、膜、引擎内零部件和燃料系统零部件方面，LSR也将获得更大的市场份额。同时，在一些需要耐热的软触感应用中，如烹饪用具，LSR也正在取代TPE。“在北美，10%15%的硅树脂市场份额是LSR (全球为2

4、5%),余下的为硅橡胶。Starlim北美公司销售和市场部门副总裁John Timmerman说。Starlim公司是奥地利主要的LSR加工商，最近在美国成立机构。业界普遍认为，LSR在北美的需求年均增长已达到15%。据研究评估，美国每年的LSR市场需求量约为816590723总产值约为8500万美元。另据分析，汽车工业是LSR最大的应用领域，占35%,医疗/健康护理次之，占25%,电子则占20%。“2K”工艺一些新品牌和一些引人注意的公司开发了几种新的LSR加工工艺，其中最突出的是多组分或者“2K”成型工艺，包括多材料、多色和多硬度成型工艺。多材料成型指的是典型的双注射成型工艺，即用LSR包

5、覆成型热塑性塑料基体部件。双注射成型通常在一个成型单元内，需要分别进行热固性塑料和热塑性塑料的成型。首先完成热塑性塑料基体成型，接着将其转移到LSR成型设备中进行包覆成型。在一些应用案例中，热塑性塑料的残余热量能够使硅树脂固化。图3将LSR包覆成型到金属上，是另一新的应用领域将热塑性塑料/LSR的两步成型联合到一台设备内完成，是令人感兴趣的。1988年，日本Nissei公司就展示了这一技术。该工艺使用的模具很复杂，在热塑性塑料成型的侧需要冷却装置，热固性材料固化的一侧需加热装置。热塑性基体部件能够通过几种方式被转移到LSR成型工位，例如通过转移板、旋转模具或者机械手将部件从一个模腔转移到另一个

6、模腔。“这种工艺虽然仅仅使用一台设备，而且占地面积小，但是对模具投入更大，因此该工艺更适合大批量生产。”Kipe模具公司主席George Kipe （在LSR加工领域工作已超过35年，被誉为美国LSR成型业界之父）说。Starlim的Timmerman补充说，使用独立的注射机的好处是，允许加工商使用热塑性塑料成型设备做其他的工作。Arburg在其德国的工厂开放日活动中，展示了使用带有旋转模芯的“双区”模具来实现LSR包覆成型PBT。该产品是一种6引脚电子连接件，其骨架采用30%玻纤增强PBT, LSR嵌入连接件表面的一端，以将整个部件的中部密封。两次注射使用同一个活动的浇道，生产过程中无废料产

7、生。LSR要求冷流道温度为25,模具温度为200, PBT使用热流道成型,温度为300,成型后冷却至100。该制品的成型周期为30s,所用注射机为Arburg Allrounder 470U液压注射机。垂直注射单元成型PBT,水平注射单元包覆成型LSR。LSR加工专家一奥地利的Ric。Elastomere公司提供了 4+4模具。由于嵌入板驱动装置被整合到模具内，因此该装置能够被用到其他注射机上。图4 Sulzer Chemtech的Optimfoam工艺据说是业界第一种LSR物理发泡技术LSR/热塑性塑料成型的关键是确保材料之间能够粘和。第一种方法是，通过在热塑性塑料基体中成型出凹槽来锁住硅树

8、脂。第二种方法是，使用超声振动、等离子表面处理或者化学材料涂层，来使两种材料粘和到一起。目前流行的解决方案是，使用特别改性的硅树脂配方来获得化学键合。将LSR包覆成型到金属上也在发展之中。Kipe说，LSR能够包覆成型到阳极处理的铝上。另外,包覆成型到粉末金属上也是可行的。粉末金属制品具有多孔表面，能够与LSR发生机械接合。LSR多色成型的“1副模具+1台机器”概念有了新的延伸，即能够使用一个机筒和注射单元生产具有3种颜色的制品。模具公司M.R. Mold & Engineering和注塑机制造商Toshiba Machine在2007年推出的LSR 3色成型系统，免去了繁琐的多注射系统，保留

9、了 LSR定量给料设备和无色成型注射机，同时缩短了生产转换时间和设置时间。该系统独家配备了 Toshiba的EC-NII全电动注射机。“该工艺的关键是模具中阀式浇U喷嘴的使用。M.R. Mold总经理Jim Albert说。其中，喷嘴为每一个单独的型腔提供色料。每一个模具型腔的每一种色料都对应一个喷嘴，LSR有一个独立的喷嘴。色料在进入模腔之前，先在模具的后端预混合。Toshiba的V-30控制器可监控工艺的每一个步骤，以确保色料得到精确使用，从而不会发生缺胶或透胶现象。M.R. Mold通过生产带有红色和蓝色条纹的白色LSR装饰片材，对该工艺予以了演示。图5最大的LSR部件是高压绝缘子，可取

10、代以前使用的陶瓷另一种多材料成型方法是使用2种不同硬度的LSR材料。8年前，Engel曾经做过演示。Engel集团技术经理Mark Hammond说：“Engel开发的共注射系统，可将2股LSR流融合到一套冷流道模具中。”该技术的主要应用目标是汽车燃油管线。该部件采用低成本的LSR作芯层，高性能的LSR用作外层。Engel表示，双硬度LSR部件非常罕见。物理发泡据说，首创的一种LSR在注射成型过程中进行物理发泡的新工艺已被美国Sulzer Chemtech的瑞士母公司开发出来，尽管LSR泡沫在市场上只占据很小的份额。该工艺被称为“Optifoam”，使用C02或N2进行物理发泡，其发泡重复性要

11、比使用化学发泡剂更好，工艺也更容易控制。据Sulzer公司的塑料加_1?混合和反应技术产品经理Lukas Stirnemann介绍，OptHoam工艺在2006年夏天商业化，能够减重30%60% (未发泡LSR的密度为1.1 g/cm3,发泡后减少到0.45g/cm3),并节省了材料，同时可降低邵式硬度达50%,从而拥有更软的触感。Optifoam工艺可将N2或CO2在一定压力下(9998 19996KPa)通过互相连接的计量单元充入到“A”和“B”LSR部件中。由于充入的气体处在超临界的状态下，因此能够更好地分散到LSR材料中。在进入模具之前，充气的LSR组分流入到一个特制的静态混合歧管中。

12、Sulzer表示，静态混合器比注射螺杆的混合效率高34倍，在低剪切力下就能够得到均一性很好的熔体。另外，气体的均匀分布也使泡孔更加均匀。为防止未完成发泡的泡沫回流到机筒内，Sulzer还开发了截断喷嘴。图6 LSR模具使用保温覆盖物，能够使冷流道和热模具之间绝热。该模具另一个普遍的特征是采用阀式浇口，并可以进行流体的调节从巨型部件到微型部件高压电绝缘子是近20年来LSR的一个成型方向。“这种被制成2.443.05m高、重3641kg的零件能够取代EPDM和陶瓷等。 Momentive Performance Materials公司弹性体和RTV美国市场经理 Jim Papa 说。“与LSR相比

13、，陶瓷绝缘子太重，所以零件的制造、运输和安装将成为LSR应用的动力。”Momentive的Bill French说。按照LSR模具制造商的说法，LSR高压绝缘子在欧洲的应用数量不多，现在在美国刚开始商业化。在成型大型制品时，大多数LSR加工商受限于注射机的尺寸和注射量。为此，Limtech公司采用了 种老技术即浸入成型，克服了这 滩题。当然，这种方法并不为大多数LSR加工商所熟悉。Limtech在88t的Boy Machines注射机上成型了 550g的LSR嵌件，用于医用无菌托盘。该注射机的射胶量仅有249g。在模具闭合后，喷嘴打开，螺杆在不前移的情况下旋转，就像一台挤出机。在低压充入大部分

14、熔体以后，螺杆前移，在高压下将模具充满。Limtech的浸入成型经验允许材料在达到预定挤出量之前完全充模，并且避免了在挤出料和注塑料之间产生熔接线。LSR加工商还在拓展另极端的产品，即微成型制品。“在多型腔模具中生产小型或微型制品是另一发展方向。Simtec硅树脂制品公司产品开发工程师Javier Cruz说。Simtec已经用128腔模具成型出了 0.1-0.2g的制品，而且即将开发256腔模具。图7微型LSR制品能够小至0.0001g。Roembke公司制造这种小型和微型模具微型制品主要用在医疗和健康护理领域，例如植入装置、固定装置或者用于助听器的生物针和零部件。微型制品成型顾问Donna

15、 Bibber是Micro-Engineering Solutions公司的总裁，她正在着手一个项目，即采用0.5mm的浇口成型127mm大小的LSR助听器零件，零件的局部小至0.18mm。该公司曾经成型出轻至0.0001g,尺寸仅为15.24mm的LSR制品。材料上的新选择BlueStar Dow Corning Momentive NuSik Shin-Etsu Silicones 以及 Wacker Chemical 等公司提供数百种双组分LSR配方。不过，Laur硅树脂公司宣称，他们能够提供世界上第一种注射成型用单组分LSR。除非需要进行配色，这一材料将免去用于双组分树脂计量和静态混合的麻烦。该公司总裁Daniel Laur介绍，这种材料经过完全的化合，能够直接使用，加工商不必平衡2种组分的比率,从而提高了产品质量的一致性。“我们甚至能够共混不同硬度的LSR,这是双组分系统不能实现的。”他补充说。Laur公司提供4种硬度为邵氏A3160的LSR,据说这些树脂与双组分LSR的加工工艺类似，但是对于固化抑制或者空气固化的敏感度更小。在32c以下，这些树脂储存期为3个月。Laur说，这些树脂的价格与HCR硅树脂相似，但比LSR