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硅胶模具的设计制作流程及常见问题

硅胶模具的设计制作流程及常见问题

　　　　液态硅橡胶模具的七大设计要点：

　　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。

　　　　五.脱模

　　通过硫化的液体硅橡胶容易粘附在金属的表面，制品的柔韧性会使其脱模困难。而LSR拥有的高温撕裂强度能使之在一般条件下脱模，即使较大的制品也不会被损伤。最常见的脱模技术包括脱模板脱模、脱模销脱模和气力脱模。其它常见的技术有辊筒刮模、导出板脱模和自动御模。

　　使用脱模系统时，必须使其保持在高精度范围内。若顶推销与导销套之间的间隙太大，或者部件因长时间磨损而间隙变大，就可能造成溢胶。

　　倒锥形或蘑菇形顶推销的效果甚佳，因为它允许采用较大的接触压力，便于改善密封性。

　　　　六.模具材料

　　模具托板常用非合金工具钢(No.1.1730，DIN code C45W)制成，-210℃高温的模具托板，考虑到抗冲击性，应当用预回火钢(No.1.2312，DIN code 40CrMn-MoS86)制造。对于设置模腔的模具托板，应采用经氮化或回火热处理的模具钢制造，以确保其耐高温性能。

　　对填充量高的LSR，如耐油级LSR，推荐采用硬度更高的材料来制造模具，例如，光亮的镀铬钢或为此用途专门研制的粉末金属(No.1.2379，DIN code X155CrVMo121)。设计高磨损材料模具时，应该将那些承受高磨擦的部件设计成可更换的形式，这样就不用更换整个模具了。

　　模腔内表面对制品的光洁度影响甚大。最明显的是，定型制品将同模腔表面完全吻合。透明制品用模具应采用抛光的钢材制造，经过表面处理的钛/镍钢耐磨性极高，而聚四氟乙烯(PTFE)/镍则能使脱模更加容易。

　　　　七.温度控制

　　一般来说，LSR的模压以采用电加热方式为宜，通常是采用带形加热器、筒形加热器或加热板加热。关键的是要使整个模具的温度场均匀分布，以促进LSR均匀固化。在大型模具上，最经济有效的加热法当推油温控制加热。

　　用绝热板包覆模具，有利于减少热损失。热模任何部位的不适宜，都可能使之在各操作工序之间遭受大的温度波动，或造成跑气。如果表面温度降得过低，胶料固化速度就会减慢，这往往会使制品无法脱模，引起质量问题。加热器和分型线之间应保持一定的距离，以防止模板弯翘变形，在成品上形成溢胶毛边。

　　若设计冷流道系统的模具，热端和冷端之间必须确保完全隔开。可以采用特制的钛合金(如3.7165[TiA16V4])制造，这是因为与别的钢材相比，其导热性低得多。对于一个整体的模具加热系统而言，隔热板应设置在模具与模具托板之间，以使热损失最小。

　　恰当的设计和构思可确保LSR压注成型，在此，模具十分重要。上述模具设计原则，旨在使胶料充满模腔，缩短固化时间，成品质量上乘，产量高，从而使硅橡胶加工者获得良好的经济效益。

硅胶模具的制作流程

开模形式的选择和模线的选择非常重要，一是为了取模方便，二是模线应选在不影响产品的整体效果，三是不影响产品质量，比如水景系列产品的模线位置太高，封模线时要的料多，产品开裂就容易出现;四是减少流程操作工序，比如开一半模。

为防止硅胶四处流动把模种用木方或木板固定在一个规则范围中，开片模时用木板和油泥隔开先开的那一部分，要求油泥与模种间没有缝隙，油泥表面光滑平整。

在上述工作准备完以后，接着在石膏模或模种上涂上凡士林或喷上脱模剂，光滑产品要求用干净的纯棉布沾上凡士林均匀地涂在模种上，保持30分钟使模种充分吸收凡士林，再用干净的纯棉布把模种表面擦干净，要求表面光亮;而有肌理的产品只要均匀地涂上凡士林就可以了按配方将硅胶调好。硅胶调配时应按不规则方向进行搅拌，使固化剂和硅胶充分混匀，尽量减少空气混入胶内，光滑产品最好在涂第一层胶时抽一次真空，真空度要求-0.1Mpa时保持7-8秒钟。

硅胶配好后应及时制模。将胶液用滴流的方式倒在模种的最高部位，让其自然流淌，流不到位的地方用油画笔刷到位，如果是片模硅胶不但充满整个产品而且胶泥上也要刷均匀。每一个产品至少刷三层硅胶每一层硅胶的厚度为1mm，在刷硅胶的过程中，要求每一层固化后才能刷另外一层，在刷第三层时要在第二层上面加一层纱布来增加硅胶的强度。整个模具硅胶部分根据产品的大小不同的要求厚度控制在3-4mm，宽度不大于产品宽度60mm。硅胶开始凝固时间为20分钟。

1、将母模洗净晾干，作光滑处理(可打一层脱模蜡或涂刷一遍脱模剂)

2、将500-1000克模具硅橡胶(模具硅胶、模具胶、硅橡胶、硅胶)盛如塑胶盆备用;

3、将硬化剂按重量比(一般是1.5-2.5%)称量后加入容器中进行混合，充分搅拌均匀;

4、视情况(尤其第一层)加入一定量硅胶稀释剂。直至混合均匀为止，一般3-5分钟。

5.模具硅橡胶(模具硅胶、模具胶、硅橡胶、硅胶)与硬化剂混合后，室温下即进行反应，并释放低分子醇，为使醇分子脱离胶体，需在负压下排泡1-3分钟。也可不用借助设备(主要视模具师的操作经验而定)

6、多层涂刷片模，应遵循内、中、外同时固化为宜。固化剂用量相对少时，反应时间加长，反应充分，胶体就好，因此固化剂用量最好是内少外多。涂刷时待第一层(内层)干后再刷第二层。操作时间30-50分钟，拆模时间10-15小时。养护时间24小时。注意涂刷第一、二层后最好加如模具布，这样可大大提高模具使用寿命(但是切不可用玻璃纤维布，否则容易造成分层而使整个模具报废)

7、立体灌注模，一般以10-15小时固化为好。

软模具制作完成后还要制作石膏或者玻璃钢外套来支撑硅胶软模注意：1、模线选择：选择在不影响产品外观的位置;选择在灌浆后容易加工的位置;选择模具本身易于拆模的位置;选择产品不易变形的位置2、切不可为赶生产进度而盲目加大硬化剂的用量，否则将极大减低硅胶模具的使用寿命。

模具硅胶应用中遇到的常见问题

1．模具硅胶为什么会出现翻模次数少？

在制作模具过程中添加了太多的硅油，硅油破坏了硅胶的分子量，所以模具会出现翻模次数少不耐用等现象。如果说做小件产品花纹比较复杂的产品，用硬度大的硅胶来开模，就会出现翻模次数少的现象，因为硅胶过硬的时间会很脆，容易折断。相反，如果做搭建产品而用硬度小的硅胶来做模具，那结果同样会是不如人意的。因为硅胶太软，它的拉力和撕裂强度会降低，做出来的模具会变形，所以翻模次数就会降低。模具胶本身质量都很好，硅胶没有好坏之分，只有适合与不适合。我们要采用适合产品硬度大小的硅胶来制作模具就不会出现这种状况了。

2.为什么模具硅胶会出现烧模的现象？

因为不饱和树脂和树脂产品加了过氧化物的固化剂以后，遇树脂反应会产生大量的热量，一般树脂固化时间为3分钟，所以3分钟后要尽快脱模，才能够防止硅胶模具不会产生烧模的现象。

3.为什么模具硅胶会出现表干里不干的现象？

模具硅胶是属于缩合型硅胶，它是靠吸收空气中的水份而固化的，硅胶在制做的过程当中，把水份蒸干了，而没有调入适量的水份，就会出现此现象。解决方案：这个现象不属于产品质量问题，而是因为没有控制水份，提升硅胶的储存期，保质期长久才会出现些现象，只要在使用硅胶的时候，适量添加0.05%水份，搅拌均匀就可以解决些状况了。

4.为什么模具硅胶会出现拉力差的现象？

因为客户在制作模具的过程中，为了减小硅胶的粘度，使硅胶容易操作而在硅胶中大量的添加了硅油，这样就会使硅胶变得很软，产生不耐拉，撕裂强度降低，拉力变差的现象，从而造成模具不耐用，使用寿命短，翻模次数少等现象。

5.为什么模具会出现冒油状况？

模具硅胶本身是不会冒油的，出现冒油就是因为在操作过程中添加了复合型硅油(硅油与白矿油的复配体)，因为白矿油是石油化工产品，不是硅油。

6.为什么模具会产生不耐酸碱，不耐老化的现象？

在制作硅胶模具的过程中，我们建议客户最好不加任何硅油，如果需要的话，硅油添加量最多不要超过5%～10%。因为硅油的添加量过多会破坏硅胶的分子量，所以做出来的模具会产生不耐酸碱，不耐老化的现象。

7．为什么模具硅胶做出来的模具会出现表面有痕迹，条纹，不光滑等现象？

出现这种现象是要复制的产品或模型没有进行打磨或抛光的缘故。因为实际上模型或产品本身是不够光滑或完美，所以要复制的产品或模型如果没有经过打磨或抛光，再好的硅胶做的模具也会不美观、不够光滑。还有一种情况就是，在打脱模剂的时候，没有涂刷均匀也会造成模具不光滑。