解析硅胶材料及工艺，压注硅胶制品生产工艺流程

解析硅胶材料及工艺，压注硅胶制品生产工艺流程

工业设计师想要自己的产品落地，量产上市，工艺和材料不可不知晓，作为设计师更应该去积累更多的知识来充实自己。我们都知道硅胶材料是应用超级广泛的一种材料，随处都能看到它的身影，尤其是在产品设计中，应用极其广泛，下面优概念就为产品设计师们普及一下硅胶材料及工艺，六个方面带你走进压注硅胶制品生产工艺流程。

一、硅胶材料特性

A.硅胶原料一般为凝胶状，有点类似于橡皮泥，无色半透明，无味。

B.主要特点是：既耐高温（最高300℃）又耐低温（最低-100℃），是目前最好耐寒、耐高温橡胶；同时电绝缘性优良，对热氧化和臭氧的稳定性很高，化学惰性大。缺点是机械强度较低，耐油、耐溶剂和耐酸碱性差，较难硫化，价格较贵。使用温度：－60℃～＋200℃。以上是手册中对硅橡胶的说明。

C.使用温度：如上文所叙，一般设定为-40℃-200℃，在短时间作用时可达230℃。

D.老化问题：

耐油、耐酸碱性较差，与受力情况关系不大。

E.粘接问题：在未作表面处理前，除用硅胶类产品作粘合剂与硅胶类零件粘合外，与其它零件粘全必须经过表面活化，胶面硫化处理才能粘牢。凡是能与橡胶发生硫化反应或使之交联的物质统称为硫化剂，又称为交联剂。硫化剂种类很多，而且还在不断增加，已经使用的硫化剂有硫黄、硒、碲、含硫化合物、金属氧化物、过氧化物、树酯、醌类和胺类等。

F.材料硬度：胶件按邵氏硬度在国内市场上理论上可在10度到80度之间选择。能方便找到的一般在20度到70度，最常用的是40到50度。

二、硅胶原材料简介

硅胶因其环保性能而越来越受人们青睐。现在市场上越来越多的其它材质产品被硅胶产品所取代，如果您想了解更多硅胶产品知识，首先得从硅胶原材料开始。

1.硅胶原材料按来源可分为国产料和进口料。

国产料主要有：东爵，瑞营，宏达，天玉，新东方，聚合等较大的生产商。

进口料主要有：日本信越、东芝，美国道康宁，法国罗帝亚，德国瓦克等等。

2.硅胶原材料按性能来分可分为普通硅胶和气象硅胶

普通硅胶又名沉淀硅胶

颜色：半透明，乳白色，浅黄色，灰色等。

硬度：30 °，40°，50°，60°，70°，80°等，常用的在40°- 70°之间。

密度：1.1-1.12g/cm2

伸长率：400%

用途：用的比较多的是手机按键、杂件、导电胶等中低档硅胶产品。

气象硅胶又名纯硅胶

颜色：透明。

硬度：30°，40°，50°，60°，70°，80°等，常用的在40°- 60°之间。

密度：1.1-1.12g/cm2

伸长率：600%-700%

特点：由于此材料透明度好，抗拉力强。成本偏高。

用途：硅胶管，保护套等高档需要高弹性的产品。

3.硅胶原材料按物理性质来分可以分成固体硅胶和液体硅胶。

固体硅胶主要用于模压成型的产品。比如：硅胶套，硅胶餐具，硅胶按键等等，液体硅胶主要用于挤出成型的产品，比如硅胶奶嘴，硅胶管等等。

三、硅胶制品生产工艺

A.原料形状及颜色

B.经过配色混炼后由乳白色硅胶变为各种颜色的片料C混炼整形后，将原料压成条，裁成一条一条的料。

D.硫化成型

E.修整，拆边，检查，包装。

F.成品图

四、产品尺寸及特性

A、极限尺寸：最厚处可做到15~20MM，如果是球体，可做到直径30MM。一般厚度推荐尺寸为不大于3MM，当大于3MM时，将花费更多的硫化时间而增加成本。最薄处理论上可达0.2MM，但设计中一般取最薄0.3MM，推荐0.4MM。

B、相对尺寸：在厚度差异上，最薄处与最厚处建议不要超过3倍。此类问题主要取决于材料硫化时对温度与压力的要求。

C、缩水率。硅胶材料的缩水率与材料的硬度有关，厂家提供的次料多在1.022-1.042之间，对于40到50度的材料，一般取1.03的缩水率。相对于塑胶，硅胶制品不会因缩水而产生类似的明显表面缺陷。

D、尺寸精度：因硅胶制品多为一模多穴，相对于塑胶制品其穴数非常多。因此在尺寸控制上没有塑胶制品那样方便。一般精度为正负0.1，高精度产品为正负0.05。当配合用于与塑胶件的孔与按键之间的配合时，间隙最小取单边0.1，推荐值为单边0.2。

E、外形设计：对于胶套类零件，一般按产品的外形图给模厂提供原始图即可，配合的问题作出说明，由模厂自行决定。一般情况下，视产品大小，胶套与产品的配合一般为单边小0.2~0.5的负偏差。

五、模具结构

A. 模具厚度上限，暂定250mm,尺寸可达500X500，产品在模具区最大可做到400X400。模具结构一般分上模，下模，底板，顶板，顶杆、模芯、铰链及其它辅助零件。在硅胶产品设计时应注意其模具及生产工艺的特点。

B. 脱模：硅胶制品的脱模可直接强脱。对于无设计缺陷的产品强脱的尺寸要求主要在于模芯最大处与脱模时最小收口处的周长比，对于55°以下的产品可做到2-3倍，需强制脱模的部位不可以存在裂口及开口处的尖角。因硫化时要求在摄氏180度的温度下，脱模的工作除模具自身的上下分开外，几乎全是手动。因此在零件设计时应考虑脱的方便快速。以免因脱模时间过长而影响零件的硫化质量和生产效率。因硅胶的脱模方式主要为手动，其顶板的动作行程也很小，所以硅胶模具与塑胶模具相比没有斜顶。一般也不设置抽芯。

C. 模芯的固定：

与塑胶模具不同，硅胶模具的模芯一般在开模取零件时随同产品零件一同取下的。所以在模芯的固定与准确定位上较塑胶模难于处理，对模芯的钢度要求较高。一般将模芯做在一起，一次固定所有模芯。或将模芯通过辅助用具，使其能快速定位。因在合模过程中存在很大的压力，所以要严防模芯移动。

D. 抽芯： 一般不能自动走行位，但可强脱，抽芯只用于小尺寸结构。关于抽芯的设置与塑胶模具类似，但在开模时是手动取出的。另外，抽芯要占据模具内较大的空间，这在一模多出的硅胶模中不仅加工复杂，且对模具空间利用率低。所以尽可能不用抽芯。

E. 形状： 硅胶产品在表面完整的时候韧性很大，但一但存在裂缝，在外力作用下裂缝将迅速扩张。也就是说，硅胶制品对裂缝非常敏感。考虑到这些问题，在硅胶零件设计时应注意：所有位置不能有尖角，以免应力集中产生裂缝。开口处R角不能小于 0.5F.自拆边：自拆边的主要作用：容纳多余的胶料；便于模具排气；便于修剪飞边。自拆边一般由处于零件分型面处的一圈薄边及相应的较为结实的撕边。薄边部分厚度一般取0.1~0.2，撕边部分厚度一般取0.8，宽度一般取1-2MM。

G. 嵌件： 硅胶制品内可安置各类嵌件，但应注意几个问题：一是所嵌零件表面应作前期预处理，主要是表面硫化或表面活化。否则嵌件与胶件将难以牢固联接。二是嵌件的固定定位问题，在竖直方向可单向固定，但其它方向必须全面固定。以免在全模过程中嵌件移动。三是嵌件周边的胶厚。对于全面包胶（所有表面都包胶，因此无法给嵌件定位的情况）的零件，嵌件周边至少要用0.5MM的胶厚。对于有定位的嵌件，周边胶层厚度应在0.4MM以上。

H. 其它辅助工艺：

注胶（包胶）工艺

与注塑类似，先将要注胶的零件固定好，合上第一层模以控制注胶时原料不会污染未设计注胶的部位。再合第二层模，将胶料压成型。

滚胶工艺

先将胶料手工预成型入模，此工艺可用于全面包胶的情况。

浸胶工艺

胶（橡胶）体原料为流体，将工件多次浸入原料内。在内层原料硫化后再浸下一次，直到达到设计厚度。

滴胶工艺

原料有较好的流动性，类似于油漆，常温硫化。模具较简单，一般手工操作，在第一层快固化时涂下一次。

L.多色产品 

A 分次硫化 2套模 ,

B 手工配色，一次硫化，要求零件分色部分有一定高度，以免混色导电胶结合、二次硫化

硅胶与硅胶（橡胶）可不做处理直接硫化粘合

六、硬度的测量及工具

测量橡胶硬度最普遍采用的仪器称为肖氏（又称邵尔）硬度计。用一个弹簧将一金属压头压入材料的表面，并测量它能穿入多深。该仪器测量的穿入深度为零至0.100英寸。标尺上的读数为零则意味着压头穿入了极限深度，而读数为100则意味着穿入深度为零。有各种不同硬度范围和自动化程度的肖氏硬度计。

使用最普遍的标度之一是肖氏A级标度。肖氏A级硬度计有一个较钝的压头和弹力中等的弹簧。当读数在90以上时，肖氏A级 硬度计就变得不是很精确。对于此类较硬的材料，则使用肖氏D级硬度计。它有一个锐利的压头和弹力很强的弹簧，可以穿入较深的深度。

当测量更硬的塑料时，就使用压头更锐利和弹力更强的硬度计，例如洛氏硬度计。而在相反的另一极端，则使用肖氏00级硬度计，以测量软的凝胶和泡沫橡胶。

大多数材料都能承受住起初的压力，但随着时间的推移，由于发生蠕变和松弛而会屈服。硬度计的读数可以即时读取，也可以在某一特定的延迟时间后、通常是5至10秒钟后读取。即时读数总是会显示出比延迟读数较高（或较硬）的读数。延迟读数不仅对材料的硬度而且对其弹性而言，均更有代表性。一种较弱、弹性较差的材料，比那些较强、较有弹性的材料更容易发生蠕变。

为了保证数据的有效性，需要有精确的测试步骤。为了获得精确的读数，您必须得有一个表面很平整而且足够厚的试件，以免压头受支撑表面的影响。通常所要求的厚度是0.200英寸，但对于变形较小的硬性材料，当厚度较薄时，也能精确地测试