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生產光學級透明的 LSR（液態硅膠）制品需從材料、模具、工藝到環境進行全鏈條精密控制，核心目標是實現高透光率（≥92%）、低霧度（≤1%）、無內部缺陷。以下是具體技術方案：

一、材料選擇：純度與光學性能雙保障

光學級 LSR 的核心指標

透光率：厚度 1mm 時≥92%（波長 550nm），推薦邁圖 LIM 6740、瓦克 LR 3040/3050 系列等高純度產品。

霧度：≤1%，雜質含量需控制在 ppm 級，避免因微觀顆粒散射光線。

折射率匹配：根據應用場景選擇折射率（通常 1.41-1.53），如 LED 透鏡需匹配玻璃的 1.52，AR 光波導需 1.53 以上。

耐候性：抗 UV 老化（5000 小時無黃變）、耐高低溫（-60℃~200℃），確保長期光學穩定性。

材料預處理

真空脫泡：使用真空脫泡機在 - 0.095MPa 以上真空度脫泡 30 分鐘，徹底消除肉眼可見氣泡（殘留氣泡是光散射主因）。

管道保溫：從計量泵到模具的輸送管道全程恒溫 20-25℃，防止膠料提前交聯。

封防潮，接觸設備用超純水 + 無塵布清潔，避免油污、粉塵污染。

二、模具設計與表面處理：極致精度與光潔度

模具鋼材與結構優化

主排氣槽：在型腔末端開設深度 0.005-0.01mm、寬度 3-5mm 的排氣槽，槽底 R0.1mm 圓角。

輔助排氣：深腔或復雜結構嵌入透氣鋼（如 PM-35，孔隙率 20-30%），或在薄壁區鉆 0.05-0.1mm 微型排氣孔，配合真空抽氣（≤-0.095MPa）。

基材選擇：模芯采用高純度耐腐蝕不銹鋼（如 S136H、ELMAX），淬火至 HRC50-52，避免高溫硫化導致變形。

流道系統：優先采用冷流道，減少材料反復加熱降解；流道直徑 3-6mm，長度≤50mm，轉折處 R≥1.5mm 圓角，防止湍流裹氣。

排氣設計：

表面處理工藝

超鏡面拋光：型腔表面需達 SPI-A1 級（Ra≤0.01μm），采用金剛石研磨膏（W0.5 粒度）多道拋光，消除＞0.05μm 的劃痕或凹陷。

鍍層強化：鍍鎳 - PTFE 或鍍鉻層，提升脫模性并防止 LSR 粘模，同時保持表面光潔度。

三、注塑工藝參數：動態平衡與精準控制

溫度管理

料筒溫度：20-25℃（宜低不宜高，避免熱降解），模具溫度 160-180℃（按材料硫化曲線設定）。

分區控溫：型腔、流道、五金包膠區獨立控溫，溫差≤±1℃，避免局部過熱或過冷導致應力集中。

注射與保壓策略

分段注射：采用 “慢 - 快 - 慢” 速度，起始慢速（5-10mm/s）排出空氣，快速（20-30mm/s）填充型腔，末期減速（5-10mm/s）減少剪切應力。

壓力控制：注射壓力 50-80MPa，保壓壓力為注射壓力的 60%-80%，保壓時間 5-10s，補償硫化收縮。

真空輔助：模內抽真空至≤-0.095MPa，徹底消除氣泡，尤其適用于深腔或薄壁制品。

硫化與冷卻

硫化時間：確保模內完全硫化（通常 20-60 秒），避免后硫化導致尺寸變化。

緩慢冷卻：脫模后平放在托盤上自然冷卻，避免急冷產生應力凍結。

四、環境與后處理：潔凈生產與性能強化

潔凈生產環境

車間等級：萬級及以上無塵車間（醫療植入件需千級），空氣中塵埃粒子≤3520 個 /m³（≥0.5μm），濕度控制在 40%-60% RH。

人員與設備：操作人員穿戴無菌服、手套，設備定期用 75% 酒精消毒，防止微生物污染。

后處理工藝

二次硫化：在 150-200℃烘箱中處理 2-4 小時，進一步去除殘留低分子物，提升透光率和耐候性。

表面清潔：用超純水超聲波清洗（40kHz，5 分鐘），再用 IPA（異丙醇）擦拭，去除脫模劑殘留和微粒。

五、檢測與質量控制：全流程光學性能驗證

在線檢測

透光率 / 霧度：使用分光光度計（如 Haze-Gard Plus）實時檢測，透光率偏差≤±1%，霧度＞1% 即停機調整。

尺寸精度：三坐標測量儀（CMM）100% 全檢，關鍵尺寸公差≤±0.01mm（如透鏡曲率半徑）。

應力檢測：偏振應力儀檢測內部應力，確保無彩虹紋（雙折射 Δn≤5×10??）。

離線抽檢

微觀分析：激光共聚焦顯微鏡檢測表面粗糙度（Ra≤0.02μm）和氣泡（直徑＞50μm 需報廢）。

環境可靠性：-40℃~150℃冷熱沖擊（500 次循環）、85℃/85% RH 濕熱測試（1000 小時），透光率衰減≤3%。

六、典型案例與技術突破

LED 光學透鏡

采用瓦克 LR 3050（透光率 94%），模具經 SPI-A1 拋光 + 鍍鉻，注塑時真空輔助 + 冷流道，最終透鏡透光率 94%，霧度 0.8%，耐 UV 老化 5000 小時無黃變。

AR 光波導耦合器

使用折射率 1.53 的 LSR（如 RissoChem Silico® 系列），通過五軸加工模具成型自由曲面，透光率 96%，重量較玻璃方案減輕 40%，滿足穿戴設備輕量化需求。