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高透明液態(tài)硅膠（LSR）制品加工：光學(xué)性能優(yōu)化與成型關(guān)鍵注意事項

高透明LSR制品（如光學(xué)透鏡、導(dǎo)光件、傳感器窗口等）的加工是行業(yè)內(nèi)的頂級挑戰(zhàn)，其核心在于同時實現(xiàn)高透光率、低霧度和無內(nèi)部缺陷。以下從材料、模具、工藝及后處理四大維度進(jìn)行全面解析。

一、光學(xué)性能核心指標(biāo)與優(yōu)化策略

透光率（Transmittance）

材料選擇：選用光學(xué)級LSR（如邁圖LIM 6740、瓦克LR 3040/3050系列），其純度高，雜質(zhì)極少。

避免降解：嚴(yán)格控制料筒和模具溫度，防止材料因過熱黃變或降解。

目標(biāo)： > 92% (厚度1mm, 波長550nm)

優(yōu)化方案：

霧度（Haze）

消除內(nèi)部應(yīng)力：優(yōu)化保壓曲線和冷卻速率，減少因分子取向和收縮不均產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

杜絕相分離：確保A/B組分混合均勻，避免因比例失調(diào)導(dǎo)致微觀相分離而產(chǎn)生乳白色霧狀。

模具表面極致拋光：型腔表面必須實現(xiàn)鏡面拋光（SPI-A1級），任何細(xì)微劃痕都會復(fù)制到制品表面。

目標(biāo)： < 1% (甚至 < 0.5%)

優(yōu)化方案：

折射率（Refractive Index）

選擇與最終應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)匹配的折射率材料（通常1.41-1.53）。

二、成型過程關(guān)鍵注意事項

1. 原料準(zhǔn)備與處理

嚴(yán)格脫泡：這是最關(guān)鍵的一步。必須使用真空脫泡機(jī)在-0.095MPa以上的真空度中脫泡30分鐘以上，直至膠料中無肉眼可見氣泡。殘留氣泡是光散射的核心原因。

管道保溫：從計量泵到模具的輸送管道必須全程恒溫冷卻（通常20-25℃），防止膠料在途中提前發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。

清潔度：確保料桶、管道等所有接觸膠料的設(shè)備極度清潔，防止雜質(zhì)污染。

2. 模具設(shè)計與表面處理

表面拋光：必須采用鏡面拋光（SPI-A1標(biāo)準(zhǔn)），甚至進(jìn)行電鍍（如鎳-PTFE鍍層）以進(jìn)一步提升脫模性和表面光潔度。

排氣系統(tǒng)：設(shè)計充分且合理的排氣槽（深度0.005-0.01mm），通常采用“排氣片”形式，避免困氣導(dǎo)致燒焦（材料降解產(chǎn)生黑點）。

冷流道系統(tǒng)：優(yōu)先采用冷流道，可極大減少流道廢料，避免材料反復(fù)加熱降解而黃變。

材料選擇：模芯鋼材推薦高純度、無痕的耐腐蝕不銹鋼，如S136H、ELMAX等。

3. 注塑工藝參數(shù)精密控制

溫度控制：

料筒溫度：宜低不宜高。在保證流動性的前提下，采用較低溫度（如20-25℃），防止熱降解。

模具溫度：嚴(yán)格控制。溫度過高易導(dǎo)致脫模不良、產(chǎn)生應(yīng)力；溫度過低可能填充不足、結(jié)合線明顯。需根據(jù)材料規(guī)格設(shè)定（通常在120-180℃之間）。

注射速度：采用“慢-快-慢” 的分段注射策略。起始慢速以排出模腔空氣，快速充滿以避免冷料，末期減速以減少剪切應(yīng)力產(chǎn)生。

壓力控制：采用較低的注射壓力和保壓壓力，過高的壓力會產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致霧度增加和光學(xué)畸變。

真空輔助：強(qiáng)烈推薦使用模內(nèi)抽真空系統(tǒng)，可在注射前將模腔抽至真空，徹底杜絕氣泡和困氣問題。

4. 硫化與冷卻

充足硫化時間：確保產(chǎn)品在模內(nèi)完全硫化，避免后硫化導(dǎo)致尺寸和性能變化。

緩慢冷卻：脫模后產(chǎn)品應(yīng)平放在托盤上自然冷卻，避免急冷導(dǎo)致應(yīng)力凍結(jié)。

三、后處理與質(zhì)量檢測

后處理：

無塵環(huán)境：脫模、檢驗、包裝全程必須在萬級及以上無塵車間進(jìn)行，避免灰塵吸附。

無接觸式操作：操作員需佩戴丁腈手套和指套，嚴(yán)禁用手直接觸摸產(chǎn)品光學(xué)面。

儀器檢測：使用分光光度計測量透光率和霧度。

應(yīng)力檢測：使用偏振應(yīng)力儀檢測內(nèi)部應(yīng)力，確保無彩虹紋。

宏觀檢驗：在強(qiáng)光背景燈下檢驗，確保無氣泡、黑點、流痕、縮印等缺陷。

總結(jié)：常見問題與對策

常見問題          根本原因                                         解決方案

氣泡/銀紋    原料脫泡不徹底、模腔困氣、料溫過高    延長真空脫泡時間、改善模具排氣、降低料溫、使用模內(nèi)抽真空    

霧度高/乳白色    內(nèi)應(yīng)力大、A/B組分混合不均、模溫不當(dāng)    優(yōu)化保壓與冷卻曲線、檢查計量泵、調(diào)整模溫、降低注射速度    

黃變    材料熱降解、污染、過度硫化    全面降低加工溫度、徹底清理設(shè)備、優(yōu)化硫化時間    

表面劃痕/光澤不均    模具表面損傷、脫模劑使用不當(dāng)、脫模力大    修復(fù)拋光模具、改用無硅脫模劑或不用、優(yōu)化拔模斜度    

通過系統(tǒng)性地控制以上每一個環(huán)節(jié)，才能穩(wěn)定量產(chǎn)符合光學(xué)級應(yīng)用要求的高透明液態(tài)硅膠制品。

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