液体硅胶成型设备的发展
液体硅胶成型设备的核心是 液体硅胶注射成型机,其发展主线始终围绕着 如何精确、高效、稳定地处理和处理双组分LSR材料。
第一阶段:前夜与雏形(20世纪60-70年代)—— 手动混合与简易注射
在LSR专用设备出现之前,主要依赖室温硫化硅橡胶及其加工方式。
设备形态:
手动混合与浇注: 使用简单的杯桶,将A、B两组分按比例手工混合,然后倒入模具中,依靠空气湿度或加热使其固化。
简易气压/活塞式注射机: 出现了早期的双组份设备,使用两个料筒分别盛放A、B组分,通过气压或手动活塞推动,经过一个简单的动态机械混合头(类似于双组分环氧树脂混胶机)进行混合,然后注入模具。
技术特点与局限:
混合不均: 动态机械混合头容易清洗不净,导致固化堵塞,且混合效率有限。
比例控制不准: 依赖气压或机械精度,比例稳定性差。
气泡问题严重: 在混合和注射过程中容易卷入大量空气。
效率低下: 完全不适合大规模生产。
第二阶段:专用设备的诞生(20世纪70-80年代)—— 计量泵与静态混合器的引入
这是LSR成型设备发展的第一个里程碑。为了满足LSR在医疗、婴儿用品等领域日益增长的需求,专用设备应运而生。
核心技术创新:
精密计量泵: 采用了高精度的齿轮泵或螺旋泵,取代了简单的气压/活塞推动。这确保了A、B两组分能够以极其精确和恒定的比例(通常是1:1)被输送。
静态混合器: 这是革命性的发明。混合管内部有一系列固定的螺旋叶片,当A、B组分在压力下通过时,被不断地分割、折叠、重组,从而达到充分混合的效果。它是无运动部件的,用完即弃或可清洗,彻底解决了动态混合头的清洗和堵塞问题。
设备形态:
形成了经典的LIMS设备雏形:两个独立的供料系统 → 精密计量泵 → 静态混合器 → 注射喷嘴。
开始与标准的注塑机 结合,将这套注射单元作为“注射器”安装在注塑机的合模单元上。
技术特点:
比例精度大幅提升,保证了产品固化后性能的一致性和稳定性。
混合质量高且稳定,无清洗困扰。
开始集成冷却系统,以控制LSR料筒的温度,防止其在料筒内过早硫化。
第三阶段:自动化与集成化(20世纪90年代 - 21世纪初)—— 完整的LIMS系统
随着应用范围的扩大和对生产效率要求的提高,设备进入了系统化、自动化集成阶段。
核心技术创新与集成:
物料输送系统:
引入了料袋或大容量料桶,通过气压将LSR物料自动输送到计量泵前的料筒中,实现了连续供料,满足长时间自动化生产的需求。
配备了活塞式密封装置,防止空气进入物料,减少气泡产生。
真空脱泡系统:
在物料进入计量泵之前或之后,增加真空腔室,在负压下去除物料中溶解和卷入的气体。这对于生产高透明度、无瑕疵的医用和光学制品至关重要。
过程控制与自动化:
普遍采用PLC 进行控制,可以对注射量、注射速度、保压压力、各区域温度进行精确设定和记录。
与机械手、模具温控机等周边设备集成,实现全自动化生产。
设备形态:
形成了完整的 “LIMS交钥匙工程” 概念,包括:供料单元、计量注射单元、静态混合器、模具温控系统和自动化取件系统。
第四阶段:精密化、智能化与专业化(21世纪10年代至今)
当前,LSR成型设备正朝着更高精度、更高效率、更智能和更专业化的方向发展。
核心发展趋势:
极致的精密化:
微型化注射: 针对医疗微导管、微型O型圈等产品,开发出注射量极小的精密设备,注射重量可精确到0.1克甚至0.01克以下。
多腔模具技术: 设备的高重复精度和稳定性支持多达128甚至更多腔数的模具,实现极高的生产效率。
智能化与数字化:
集成MES系统: 设备实时上传生产数据(如注射时间、压力、温度曲线等),实现生产过程的透明化和可追溯性,这对于医疗和汽车行业至关重要。
AI与机器学习: 通过AI算法分析历史数据,自动优化工艺参数,预测维护需求,实现“自我调整”的智能生产。
IoT物联网: 实现远程监控和故障诊断。
多功能集成与创新工艺:
多组分注塑: 开发出LSR与热塑性塑料(如PC, PA, PBT)的多组分注塑设备。通过特殊的模具和工艺(如模内转印、背胶成型),在一次循环中完成包胶结合,广泛应用于密封件、软触感部件等。
LSR与电子集成: 设备能够处理嵌件(如传感器、电路板)的精密植入。
节能与人性化设计:
采用伺服电机驱动,比传统液压系统节能50%以上,同时控制更精确、更清洁。
人机界面更加友好,提供3D图形引导和故障诊断帮助。
液体硅胶成型设备的发展,是一部从“工具”到“系统”再到“智能解决方案”的进化史:
驱动方式: 从气压/手动 → 液压 → 全电伺服
控制方式: 从经验手动 → 继电器/PLC控制 → 数字化/智能化
核心功能: 从简单注射 → 精密计量+静态混合 → +真空脱泡+自动化集成 → +数据互联+AI优化
应用范围: 从手工制品 → 简单工业件 → 高端医疗/汽车/电子件 → 微型/智能/集成化部件
正是这些设备的不断进步,才释放了液体硅胶材料的全部潜力,使其成为现代高端制造业中不可或缺的关键材料。
