液态硅胶(LSR)制品表面发亮和雾痕:成因与系统解决方案

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在液态硅胶(LSR)制品的高要求生产领域,无论是精密医疗器械部件、高端婴儿用品,还是严苛的密封件,一个共同的“颜值杀手”时常浮现:产品表面出现不自然的发亮斑块、顶针处的光泽圈、或是肉厚部位的云雾状痕迹。

这些瑕疵不仅拉低了产品档次,更可能引发客户投诉和品质疑虑。许多从业者误以为这是塑料注塑的“专利”,实则不然。LSR作为一种热固性材料,其表面应力痕的形成机理与解决路径自成体系,需要一套专门的理解与应对方案。

本文将抛开其他材料的干扰,纯粹从LSR的材料特性与工艺原理出发,为您系统拆解这一问题的根源,并提供从设计到生产的完整解决框架。

 


 
一、现象辨识:不只是“不好看”,而是内应力的“视觉信号”
首先,我们需要准确识别问题。LSR表面的应力痕通常表现为三种形式:

局部亮斑/亮纹:最常见于顶杆、镶块边缘或合模线附近,呈现与周围质感不同的反光区。

 



雾状/云状痕:出现在肉厚变化过渡区或流动末端,像是表面蒙上了一层不均匀的薄雾。

 



光泽不均带:沿流动方向或围绕浇口出现的、不规则的明暗交替条纹。

 


这些现象的本质是什么? 它们并非简单的污渍或物理刮擦,而是制品内部残余应力的外在视觉表现。

我们可以这样理解:当LSR内部因各种原因产生内应力时,会导致材料局部区域的密度与微观聚合物网络结构发生微小变化。

这种变化,会像水中的涟漪扰动光线一样,改变光线的散射与反射路径,最终在我们眼中呈现为光泽与质感的差异。简单说,我们看到的“亮斑”,就是“内应力”在“发光”

 


二、根源探究:LSR应力痕的三大专属成因
理解其为何“发光”,需深入其诞生源头。LSR的应力痕主要源于以下三个核心成因:
01、成因一:化学交联收缩应力

这是LSR最本质的应力来源。LSR的固化是硅氢加成反应,必然伴随体积收缩。关键在于,如果产品因壁厚不均或模具温度不均,导致不同区域固化收缩不同步,内部就会产生相互拉扯的应力。

这种应力在结构最薄弱或最直观的外观面寻求释放,从而显现为痕迹。常见于肉厚过渡区或内部结构(如筋骨)对应的外表面上。

02、成因二:脱模黏附与顶出应力
LSR具有极强的表面黏附性。若模具顶出系统设计不当(如顶针面积过小、分布不均、表面粗糙)或脱模斜度不足,在顶出瞬间,巨大的剥离力会局部拉伸、扭曲制品表皮,产生如同“皮肤被拉扯发亮”般的痕迹。这是顶针印、滑块痕周边发亮的主要原因。
03、成因三:流动诱导固化应力

LSR粘度虽低,但仍有流变特性。不当的浇口设计或模温不均,会导致流动前沿的固化速率不一致。先接触高温壁的胶料可能过早开始交联,而后续胶料还在流动,这种“节奏差”会形成流动痕和密度差异带。

同时,填料或基胶在剪切力下可能产生轻微取向,固化后形成光学上的不均匀区域。常见于浇口附近及流道汇合处。

 


三、设计治本:产品与模具的预防性设计
解决问题,预防优于补救。在设计阶段就引入以下准则,能从源头大幅降低应力痕风险。
01、产品设计准则

壁厚均匀化(首要原则):力求壁厚一致。不可避免的厚度变化必须采用大圆弧渐进式过渡,绝对避免突变。

全面圆角化:所有内部棱角、加强筋根部、柱位根部必须设计足够大的圆角(R角建议≥0.5mm),以消除应力集中点。

结构优化:加强筋厚度建议不超过主壁厚的50%,并确保足够的脱模斜度(通常≥1°)。

02、模具设计核心

浇注系统的选择:

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主流可靠之选:优化冷流道。这是LSR最普遍、优质的选择。设计核心在于保证流道尺寸足够大(通常直径≥φ6mm,视产品而定),以确保低粘度LSR顺畅流动且不在流道中过早硫化,同时布局必须平衡。

高端精密之选:阀针式冷流道。对于追求零废料、极致外观和填充平衡的高端应用(如医用透明制品),这是终极解决方案。它能实现各浇口的同步或时序控制,从根本上减少流动差异和浇口剪切应力,但成本与技术门槛更高。

 

顶出系统:

顶针应数量充足、直径尽可能大,并布置在肉厚或刚性好的区域。

顶针及型腔表面强烈推荐进行特殊涂层处理(如镍-PTFE复合镀层),可大幅降低脱模力达60%以上,是防止顶出发亮痕的最有效手段之一。

温度控制系统(LSR模具的灵魂):

必须使用高精度模温机(温差±1°C内),并通过均衡的水路设计,确保模腔表面各点温差≤ 2°C。任何“热点”都会导致局部过早固化,引发收缩应力。

排气系统:

开设充足、连续的排气槽(深度0.001-0.003mm),防止困气造成局部固化不良和熔接痕,这些也是应力痕的潜在诱因。

 


四、工艺精调:成型参数的协同优化

当设计和模具定型后,工艺微调是最后的精细打磨。

 
01、关键工艺窗口
1.  注射阶段:采用中高速注射(避免低速滞流或高速喷射),确保胶料前沿均匀平稳地推进型腔。
2.  固化阶段:模温是决定性变量。在材料允许范围内,适度提高并保持极致稳定的模温,有助于促进整体均匀交联,减少收缩差异。固化时间必须充足,确保完全反应。
3.  脱模阶段:采用“快-慢-快”等多段顶出模式,让制品平缓脱离型腔。外部脱模剂应慎用,如需使用须选择LSR专用型号并精准微量喷涂。
 
02、现场调试优先顺序
遵循以下排查路径,能高效解决问题:

第一步:验证模温均匀性。使用表面测温仪仔细检查型腔各点实际温度。

第二步:优化注射曲线。重点调整注射速度与V/P切换点,消除可见流动缺陷。

第三步:审视脱模系统。检查顶出平衡性,确认顶针表面状态,考虑增加涂层。

第四步:微调固化时间。在保证完全硫化和生产效率之间找到最佳平衡点。

 


 
五、LSR制品表面应力痕:问题诊断与行动速查表

缺陷现象与位置

首要怀疑方向

重点检查与对策

顶针/镶块边

“局部亮斑”

脱模系统

1. 顶针设计:检查顶针大小、布局是否平衡,优先增大顶针面积。
2. 表面处理:检查顶针/型腔表面是否有有效脱模涂层(如Ni-PTFE)。
3. 脱模角度:确认脱模斜度是否足够(通常≥1°)。

肉厚过渡区

“雾状/云状痕”

设计/温控

1. 产品设计:检查壁厚是否突变,优化为渐进式过渡(大圆弧)。
2. 模温均匀性:使用测温仪检测型腔表面,消除“热点”,确保温差≤2°C。
3. 冷却效率:检查水路布局是否合理、通畅。

浇口附近/流动方向

“亮纹/光泽不均”

填充过程

1. 浇注系统:检查浇口尺寸(是否过小)、设计(是否平衡)。
2. 注射曲线:优化注射速度,避免喷射或滞流;调整V/P切换点。
3. 模具温度:确认并稳定模温设定,避免浇口区域过热或过冷。


六、专业材料:工艺优化的坚实后盾
解决LSR应力痕问题,在工艺与模具优化之外,材料的核心性能往往是决定性的关键。当工艺窗口收窄时,一款具备更低收缩率、更优脱模性及更高批次稳定性的专用材料,能从源头显著改善应力表现。
钜泰硅胶专注于LSR材料研发,针对应力痕等表面缺陷,我们提供定制化的材料解决方案:

通过优化基础聚合物与交联体系,实现更均匀的内应力分布

特殊配方设计,平衡流动性与抗撕裂强度

为高透明制品、薄壁件等特定应用提供专用牌号

我们相信,卓越的表面品质来自材料科学与应用工艺的深度融合。钜泰硅胶愿以专业材料方案,助您攻克技术瓶颈,如有技术性疑问可以联系:13424592517 
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