矽膠注塑成型與塑膠射出成型不同。塑膠會熔化流動，而矽膠是一種經過化學固化的液體。機器直接混合並加熱矽膠部件，然後使其固化。無需熔化原料，也無需冷卻。
本文探討了矽橡膠成型製程的步驟、性能優勢以及關鍵零件依賴矽橡膠成型的產業。您將了解矽橡膠與塑膠的工藝規則有何不同，以及如何在工廠車間應用這些知識。
什麼是注塑成型矽膠零件？
操作員將兩種液體混合。機器將混合物注入高溫模具。然後模具中的零件即可凝固並取出。這就是矽膠注射成型的簡單概括。
矽橡膠有兩種材質系列。 LSR 是液態矽橡膠，這種矽膠固化速度快，主要用於大批量矽橡膠成型。 HCR 是高品質橡膠，質地比 LSR 更穩定，外觀類似麵團，需要採用壓縮成型而非注塑成型。大多數注塑成型的矽膠零件都使用 LSR，因為注塑過程本身可以自動完成。
矽膠注塑成型的特性將在各種應用中得到體現：柔韌但抗撕裂，熱穩定性範圍為-50℃至200℃，化學惰性，無異味，零件壓縮後可恢復，並且能夠可靠地密封空氣和液體。
消費者日常生活中隨處可見這樣的例子：嬰兒奶瓶奶嘴、醫用口罩密封圈、廚房秤上的按鍵、咖啡機的墊圈、淨水器濾芯的O型圈等等。這些都是大規模生產的射出成型矽膠零件。使用者根本不會去想它們的生產方式。這就是好的設計。
矽膠零件的射出成型工藝
射出成型矽膠零件的製作流程與塑膠零件截然不同。雖然理論上步驟相同，但細節卻大相逕庭。讓我們逐一了解每個階段。
第一階段：模具製造
液態矽橡膠（LSR）模具並非塑膠模具。 LSR模具需要完美的密封性。由於材料較薄，容易發生洩漏。
排氣是關鍵。排氣太少，空氣會被困住；排氣太多，矽膠就會洩漏。找到合適的平衡點是模具工程師的技能。
數控加工用於切割型腔形狀。電火花加工（EDM）則用於加工刀具無法觸及的精細細節和銳角。兩種方法都不可或缺。
冷流道系統是標準配備。材料從注射單元流到型腔入口的過程中保持低溫，然後進入高溫模具並固化。
第二階段：物料準備與計量
LSR（液態矽橡膠）分裝在兩個桶中。 A 部分包含基礎聚合物和鉑催化劑，B 部分包含交聯劑和填料。機器同時泵送兩部分，並透過靜態混合器以精確的 1:1 比例混合。混合過程中不會混入空氣，也不會造成污染。
注射單元將保持低溫而非室溫。如果材料溫度升高，就會提前開始固化。
在混合階段加入顏料或添加劑。注射裝置將根據預設標準調節顏色、潤滑性和抗菌性能。
第三階段：注塑成型
熱塑性塑膠的注塑成型需要高壓－數千磅/平方英吋（PSI）。而矽橡膠的射出成型則使用低壓（幾百磅/平方英吋就足夠了）。這種材料流動性好，模具不需要很大的夾緊力。
冷流道系統引導混合好的液態矽橡膠流向加熱的型腔。在澆口處，溫度驟升，固化立即開始。
真空接口在註塑成型前將型腔內的空氣抽出。沒有氣泡就意味著沒有空隙。沒有空隙意味著機械性質的一致性。這一步驟可以將優質零件與廢品區分開來。
第四階段：固化（硫化）
加熱激活反應。模具溫度介於 150°C 至 200°C（300°F 至 425°F）之間。鉑催化劑促進交聯反應。矽酮鏈相互結合。液體轉化為固體彈性體。
成型週期很短。薄壁零件只需十秒，厚壁複雜形狀的零件只需九十秒。大多數注塑成型的矽膠零件固化時間不到一分鐘。
第四階段：脫模與精加工
頂出過程十分精細。銷釘會刺穿柔軟的材質。氣流將零件從型腔中頂出。頂板從後方均勻地推動零件。無痕，無損傷。
部分零件直接包裝，其餘零件則需進行後固化處理。後固化處理需要在150°C至200°C的烘箱中持續兩到四個小時。高溫可完成交聯反應，使機械性質穩定，並改善壓縮永久變形。
自動化已十分普遍。機器人從模具中取出零件，然後將其放置在冷卻架上。許多工廠的矽膠注塑成型工序實現了無人值守運作。材料性能穩定，機器重複相同的循環。人工只需監控並補充資料即可。
射出成型矽膠零件的主要優勢
矽膠注塑成型並非最經濟的工藝，也不是最快的工藝。但對於適當的應用而言，其優勢足以抵銷成本。
高精度和複雜幾何形狀
公差達到±0.01毫米是常規操作，並不特殊，也不困難。薄壁、功能性倒扣和複雜的表面特徵從模具中取出即可使用。
極簡浪費，無閃光燈
封閉式模具系統能有效控製材料，幾乎沒有溢出。溢出是什麼意思？溢出的材料很容易被撕掉。大多數射出成型的矽膠零件無需後續修整。流道系統保持液態，可在下次射出時重複使用，幾乎不會產生廢料。
快速循環時間
每次注塑耗時15到60秒，包括注射、固化和脫模。厚件耗時較長，薄件則快速成型。對於大批量生產而言，這種速度徹底改變了經濟效益。
全自動流程
該機器在一個閉環系統中計量並混合兩種組分，比例始終保持精確。由於無需操作人員接觸裸露的物料，污染風險大大降低。每個零件的人工成本非常低。一個人可以操作多台機器。
優異的材料性能
溫度範圍：-50°C 至 +230°C。可高溫高壓滅菌。符合 ISO 10993 醫療接觸生物相容性標準。耐化學品、紫外線和臭氧。壓縮變形小。即使經過多年擠壓，零件仍能恢復原狀。
最小收縮率
後固化部件的收縮率小於0.5%。這很穩定，也很可預測。設計人員可以完全信賴最終尺寸，無需猜測。
適用於無塵室
矽膠注塑成型在 ISO 7 級或 8 級無塵室中進行。無顆粒物，無污染。醫療植入物、藥物傳輸組件和藥用密封件出廠即可進行滅菌。
二次成型能力
此機器可將液態矽橡膠 (LSR) 直接注入塑膠或金屬嵌件中。矽膠在固化過程中發生化學鍵合，無需黏合劑，也無需底漆。一體成型的剛性手柄帶有柔軟的握柄。帶有矽膠密封圈和金屬針的醫用連接器也完全組裝成型。這就是包覆成型的優勢。
使用射出成型矽膠零件的產業
射出成型的矽膠部件隨處可見。這種材料的特性比其他任何替代材料都更適合某些特定用途。以下是它們的應用場景。
醫療保健
呼吸面罩需要柔軟的臉部密封圈。導管需要光滑且具有生物相容性的表面。注射器密封圈必須不洩漏或脫落顆粒。植入式醫療器材組件需要絕對的純度和長期穩定性。手術器械手柄既舒適又不易滋生細菌。嬰兒奶瓶奶嘴和安撫奶嘴採用矽膠材質，因為它無味且無致敏風險。
汽車和電動車
引擎密封件和墊片常年浸泡在高溫油中。 O型環用於密封液體和氣體。高壓電動車連接器密封件可保護電氣觸點免受潮氣侵蝕。減震器安裝在金屬支架之間。電池組密封件防止水和灰塵進入鋰離子電池組。在引擎室內，矽膠比橡膠更耐用。
電子產品和消費品
智慧型手錶和智慧型手機的防水密封圈可防止水分進入昂貴的電子產品。鍵盤和按鈕需要柔軟、觸感舒適的設計。軟觸感握柄使工具和電器握持起來更加舒適。保護套和線纜管理配件採用矽膠材質，兼具柔軟度和耐用性。部件必須能夠承受跌落衝擊，且不能開裂或撕裂。
食品和嬰兒用品
烘焙墊和刮刀要承受高溫。冰格要有彈性，不易破損。食品容器的密封圈要能形成氣密性密封。嬰兒奶嘴和臼齒玩具都要放入口中。符合FDA標準是強制性的。不含任何有毒添加劑。不含雙酚A（BPA）。不含鄰苯二甲酸酯。矽橡膠模塑符合這些規定。
工業和航空航天
工業密封系統承受化學品和壓力。膜片控制流體流動。航太密封件在高空經受噴射燃料和紫外線輻射的考驗－氟矽橡膠密封件解決了這個特殊問題。建築密封件安裝在建築板材之間。流體控制組件用於處理水、空氣和腐蝕性介質。它們的共同點是耐用性。這些部件的失效速度很慢。
矽膠注射成型與其他製造方法的比較
並非所有矽膠零件都需要以矽膠注塑成型。還有其他方法，每種方法都有其適用場景。下表列出了各種方法的優缺點。
| 因子 | LSR 注塑 | 壓縮成型 | 轉射成型 |
| 週期 | 15–60秒 | 2-5分鐘 | 1-3分鐘 |
| 自動化 | 全自動 | 手動或半自動 | 半自動 |
| 浪費 | 非常低（冷流道） | 高（閃光，溢出） | 中度 |
| 零件複雜性 | 高（底切，薄壁） | 低到中等 | 中度 |
| 公差 | 可實現±0.01毫米 | ±0.1 毫米（典型值） | ±0.05 毫米（典型值） |
| 加工成本 | 高 | 低到中等 | 中度 |
| 容量適用性 | 高交易量（10萬至數百萬） | 低到中等音量 | 低到中等音量 |
LSR 注塑 與 壓縮成型
壓縮成型是一種比較傳統的製程。預先成型的實心矽橡膠塊（HCR）被放入敞開的模具中。模具閉合後，在高溫高壓下，材料被壓入模腔內。操作人員手工修剪毛邊。
矽橡膠壓縮成型製程適用於小批量生產，成本低廉，模具費用也低，簡單的形狀也能輕鬆成型。但其缺點是生產週期長，廢料多，自動化難度高。對於複雜幾何形狀或大量生產，矽膠注塑成型始終是最佳選擇。射出成型的零件乾淨俐落，流道系統也不會造成任何浪費。
LSR注塑成型與傳遞模塑成型
傳遞模塑是一種混合成型過程。材料置於型腔上方的料槽中。柱塞將材料透過澆口推入模具。材料固化後，操作員取出成品和剩餘的廢料。
優點？傳遞模塑比壓模更適合處理嵌件。材料在壓力下流入型腔，而不僅僅是透過擠壓。缺點？會產生廢料。澆口和殘料是固化後的材料，無法重複利用。生產週期比注塑更長。自動化程度有限。對於中等批量且帶有嵌件的產品，傳遞模塑是合理的選擇。但對於大批量產品，則不適用。
LSR注塑成型與 3D列印矽膠
3D列印矽膠技術已經存在，這項技術是真實存在的。但是速度很慢，列印一個零件就需要幾個小時。表面光潔度較差，機械性質也不如模壓成型零件。
何時選擇 3D 列印？原型製作。單件零件。每週都在變化的設計。何時選擇矽膠注塑成型？批量生產。任何超過幾百件的產量。任何需要嚴格公差或光滑表面的零件。任何需要零件長期可靠運作的應用。
射出成型矽膠零件的設計考量
矽膠注塑成型的設計與塑膠射出成型的設計並不相同。雖然規則有所重疊，但差異至關重要。
最小壁厚
薄壁沒問題。矽膠流動性佳。小型零件的最小壁厚為 0.5 毫米。大型零件需要更厚的壁厚——1.0 毫米到 1.5 毫米。如果壁厚小於 0.4 毫米，材料可能無法在固化前充滿型腔。這會導致零件短路或不完整。
脫模拔模角度
矽膠具有柔韌性，可以拉伸，這很有幫助。但拔模斜度仍然至關重要。通常一到兩度就足夠了。對於深腔或紋理表面，則需要增加拔模斜度，三度甚至五度都可以。零件必須能夠順利脫模，不會撕裂。模具設計師會感謝你的。
避免尖角
尖銳的內角會集中應力，導致零件在此撕裂。脫模時會撕裂，使用過程中也會撕裂。因此，應增加圓角，最小值 0.3 毫米，0.5 毫米更佳。而且，模具製造商切割圓角比切割尖角容易得多。
整合底切
這就是矽膠與塑膠的差別所在。倒扣並非必然導致問題。矽膠部件具有柔韌性，可拉伸套在型芯上或從型腔中脫模。但也有其限制。倒扣必須夠淺，才能在脫模時避免永久變形。一個好的經驗法則是：倒扣深度不超過壁厚的一半。在設計階段就應該進行測試，模擬脫模過程，切勿憑空猜測。
分型線位置
分型線是模具兩半的接合處。在矽膠部件上，此處會形成一條細小的飛邊。這條飛邊通常是可以去除的。但分型線的位置仍然很重要。應避免分型線接觸到外觀表面和密封表面。最好將其放置在邊緣或角落，以便於去除飛邊。
通風要求
矽膠容易滯留空氣。模具需要排氣孔－微小的通道，以便在材料填充型腔時排出空氣。如果沒有排氣孔，就會形成氣泡，導致零件外觀不佳，甚至可能在使用過程中失效。排氣孔的深度至關重要。太淺，空氣無法排出；太深，矽膠會滲漏，產生飛邊。射出成型矽膠零件的標準排氣孔深度為 0.01 毫米至 0.02 毫米，非常小，需要精密的模具製造流程。
遵循這些規則，模具就能正常使用，零件就能輕鬆脫模，廢品率也會維持在較低水準。如果忽略這些規則，矽橡膠成型就會變成故障排除，而不是生產過程。
為什麼選擇NOBLE的射出矽膠產品？ 數控加工零件?
選擇製造合作夥伴並非易事。選錯合作夥伴會耗費時間和金錢。 NOBLE 集矽膠注塑成型與數控加工於一體。
許多工廠只負責生產。他們拿到圖紙就出貨。而NOBLE則更早。設計諮詢在鋼材切割前就開始了。 DFM（面向製造的設計）審查能夠及早發現問題。組裝和包裝則完成了整個生產流程。
我們的核心製造能力
注射成型
- 液態矽橡膠（LSR）注射 成型 對於 醫療、汽車、電子產品和消費品
- 熱塑性塑膠射出成型 對於剛性部件和 包覆成型 應用
- 多材料模塑 （液態矽橡膠包覆成型於塑膠或金屬嵌件上）
- 內部模具 製造和維護
數控加工
一站式加工服務
重要的認證
NOBLE 採用國際公認的品質管理體系，確保生產流程的一致性、可追溯性和合規性。
| 證書 | 範圍 |
| ISO 9001：2015 | 對所有製造流程（包括注塑成型和數控加工）進行品質管理。 |
| ISO 13485：2016 | 醫療器械製造 品質管理－對於用於醫療保健、外科手術和診斷應用的矽膠部件至關重要 |
這些認證意味著您可以信賴 NOBLE 提供符合嚴格監管要求的零件，無論您服務於醫療、汽車、電子或工業領域。
常見問題
建議本節使用架構標記。
任何矽膠都可以注塑成型嗎？
不。只有低黏度的液態矽橡膠（LSR）才適用於矽膠注射成型。固態高黏度矽橡膠則需要採用壓縮成型或傳遞成型。
LSR模具的使用壽命有多長？
一個設計合理的鋼模可以生產500,000萬到1,000,000萬個以上的零件。模具壽命取決於零件的複雜程度、材料的磨蝕性和維護品質。
LSR注塑成型成本高嗎？
模具成本雖然高，但大量生產時單件成本會大幅下降。對於大量生產而言，這種製程非常經濟。
你們的最小起訂量是多少？
我們沒有固定的最低訂購量，但低於1,000件的小批量訂單通常難以證明模具投資的合理性。許多供應商更傾向於5,000到10,000件或更多的訂單。
液態矽橡膠可以包覆成型到塑膠上嗎？
是的。液態矽橡膠在固化過程中會與某些工程塑膠發生化學鍵結。如果材料選擇正確，則無需使用黏合劑。
LSR是否符合食品安全與醫用標準？
許多液態矽橡膠 (LSR) 等級符合美國食品藥物管理局 (FDA) 的食品接觸標準，並通過了 ISO 10993 醫療用途認證。請務必查看特定等級的認證信息，以確認其是否適用於目標用途。
鉑金硫化矽膠與過氧化物硫化矽膠有何不同？
鉑金硫化矽膠使用貴金屬催化劑，不產生任何副產品，因此更清潔且具有生物相容性。過氧化物硫化矽膠會留下微量化學殘留物，因此很少用於醫療或食品領域。
