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發布時間:2025-05-12點擊:
硅膠制品出現顏色不均或表面氣泡是生產中常見的缺陷,主要與原材料處理、工藝參數、模具設計及生產環境相關。以下從原因分析到解決方案進行系統拆解:
原因:
色母粒(或色漿)分散不均勻,混料時間不足或混煉設備(如雙輥機、密煉機)轉速 / 壓力不夠;
不同批次色母粒顏色差異或粒徑分布不均(如粒徑>50μm 易團聚);
液態硅膠(LSR)與色漿配比錯誤(如配比精度<±1% 時易色差)。
解決方案:
優化混料工藝:固態硅膠采用 “預分散 + 二次混煉”(如先將色母與基膠以 1:10 預混,再加入剩余基膠混煉 15-20 分鐘);LSR 使用靜態混合器(混合管長度≥200mm)確保動態均勻。
控制色母質量:選擇粒徑≤20μm 的納米級色母,批次間色差 ΔE<1.0(通過分光測色儀檢測),使用前過 80-100 目篩網過濾雜質。
定量配比:采用自動化計量設備(如柱塞泵配比 LSR 色漿,精度 ±0.5%),避免人工稱量誤差。
原因:
注塑 / 模壓溫度不穩定(如溫差>5℃),導致色母在不同區域分解或遷移;
充模速度不均(如射速波動>10%),引起色料分布差異(如薄壁區色淺、厚壁區色深);
模具溫度不均(如模溫相差>10℃),固化速度不一致導致顏色固化程度不同。
解決方案:
穩定溫度控制:使用油溫機 / 模溫機(精度 ±2℃),固態硅膠模溫控制在 160-180℃,LSR 控制在 80-120℃;定期校準溫控系統(每周一次)。
優化充模參數:采用勻速注塑(射速波動≤5%),薄壁件射速提高至 100mm/s 以上,避免湍流導致色料分層;LSR 注塑壓力保持 60-80bar,確保流動平衡。
模具溫度均衡化:在模具內部設計導熱銅套或加熱棒,溫差控制在 ±3℃以內(通過紅外測溫儀檢測)。
原因:
流道 / 澆口設計不合理(如單點澆口導致遠端缺色、多澆口流速不一致);
模具表面粗糙度差異(如拋光面與蝕紋面吸附色料能力不同);
排氣槽位置不當,導致熔料滯留區色料分解(如角落積料發黃)。
解決方案:
流道優化:采用平衡式流道(各分支流道長度 / 截面積相等),薄壁件使用扇形澆口(寬度≥產品寬度的 1/2),厚壁件使用點澆口 + 冷料井;
表面處理統一:模具表面粗糙度 Ra 控制在 0.2-0.4μm,蝕紋區域深度≤0.1mm,避免局部過亮或過暗;
增加排氣:在熔料末端(如遠離澆口的角落)開設 0.02-0.03mm 深排氣槽,或使用透氣鋼(孔隙率 15-20%),防止困氣導致的焦料變色。
原因:
車間粉塵 / 油污附著模具表面,導致局部顏色污染;
多次生產不同顏色產品后,模具殘留色料未清潔徹底(如流道內積料)。
解決方案:
環境潔凈度:生產車間保持萬級潔凈(塵埃粒子≥0.5μm≤352000 個 /m³),定期用酒精擦拭模具表面;
換色清潔:換色時使用專用硅膠清洗料(如含研磨劑的清潔膠),配合超聲波清洗模具流道,必要時拆解模具手工清理(尤其是角落和排氣槽)。
原因:
硅膠原料(尤其是固態硅膠)受潮(含水率>0.5%),固化時水分汽化;
色母 / 添加劑含低沸點溶劑(如乙醇、甲苯殘留),高溫下揮發成泡;
LSR 預聚體儲存不當(如開封后暴露在濕度>60% 環境超過 24 小時)吸收水汽。
解決方案:
原料干燥:固態硅膠硫化前在 80℃烘箱干燥 2 小時(含水率≤0.1%);LSR 使用防潮包裝,開封后 4 小時內用完,或搭配除濕干燥機(露點≤-40℃)輸送。
篩選添加劑:選擇無溶劑型色母(揮發性物質≤0.1%),使用前通過 GC-MS 檢測殘留溶劑;填料(如二氧化硅)需經疏水改性(吸水率<0.3%)。
原因:
固態硅膠混煉時輥距過大、轉速過快,卷入空氣(如混煉時出現 “打卷” 現象);
LSR 注塑時進料管道漏氣、靜態混合器安裝不當,或料筒內熔料不足導致吸空;
充模速度過快(>150mm/s),熔料流動前沿包裹空氣形成氣泡。
解決方案:
混料除氣:固態硅膠混煉后采用真空脫泡機(壓力≤10mbar,時間 5-10 分鐘);LSR 在料筒前端設置真空閥,注塑前抽真空 10 秒(真空度≥95%)。
設備密封性檢查:定期更換進料管密封圈,LSR 注塑機料缸與螺桿間隙≤0.1mm,避免漏料吸空;充模速度降至 80-120mm/s,配合模腔排氣。
原因:
排氣槽深度不足(<0.02mm 時排氣不暢,>0.05mm 易溢料);
排氣槽位置錯誤(未設在熔料最后填充的區域,如筋位、凸臺頂端);
分型面或頂針配合間隙過小(間隙<0.03mm 時無法排出微量氣體)。
解決方案:
主流道末端排氣槽深度 0.03-0.04mm,寬度 5-10mm,延伸至模具外側;
復雜結構件在筋位 / 凸臺頂端開設∅0.5mm 排氣孔,連通至模外;
頂針與孔間隙控制在 0.03-0.04mm,兼具排氣與脫模功能。
優化排氣設計:
試模驗證:通過模流分析(如 Moldflow)預測困氣位置,首件采用 “欠注法”(填充 90%)觀察氣泡聚集區,針對性增加排氣。
原因:
固化溫度不足(如 LSR 低于 80℃時交聯不完全,殘留低分子物質);
固化時間過短(如固態硅膠二段硫化時間不足,內部氣泡未溢出);
模壓壓力不足(<50bar),無法壓實熔料中的微氣泡。
解決方案:
延長固化時間:固態硅膠一段硫化時間按厚度計算(每 mm≥30 秒),二段硫化 180℃×2 小時;LSR 注塑后保壓時間≥10 秒(保壓壓力 30-50bar)。
提高模壓壓力:固態硅膠模壓壓力≥80bar,LSR 注塑保壓壓力增至 60bar,確保熔料密實填充(通過稱重法檢測成品重量波動≤1%)。
二次處理:對氣泡輕微的產品,可通過后硫化(150℃×1 小時)讓內部氣泡溢出,但僅適用于非外觀面缺陷。
首件全檢:
顏色:使用色差儀檢測(ΔE≤1.5 為合格),對比標準色板;
氣泡:在 6000K 冷光源下目視檢查,表面氣泡直徑>0.3mm 或每 10cm²>2 個即判廢。
過程控制:
每小時抽樣 5 件,用 10 倍放大鏡檢查表面,記錄氣泡位置及顏色波動數據;
監控混料時間(固態硅膠≥15 分鐘,LSR 動態混合管停留時間≥10 秒)、模溫(波動≤±2℃)、壓力(波動≤5%)。
長期預防:
建立材料追溯表,記錄每批硅膠的密度、含水率、色母批次;
定期維護模具(每生產 5000 模次清潔排氣槽,每年拋光模具表面);
對操作人員培訓 “顏色對版” 和 “氣泡排查” 要點,避免人為失誤(如混料順序錯誤)。

顏色不均和表面氣泡的解決需從 “材料 - 工藝 - 模具 - 環境” 全流程管控:
?顏色問題核心在 “分散均勻性”,需確保色母混煉、溫度穩定及流道平衡;
氣泡問題關鍵在 “除氣與排氣”,需控制原料水分、優化充模速度及模具排氣設計;
通過首件驗證、過程監控和模具維護,可將缺陷率從常見的 5%-10% 降至 0.5% 以下,滿足高端產品(如醫療、光學器件)的外觀要求。
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