■科盛科技 / 翁錫洲 技術工程師
LSR 的歷史
在過去的一個世紀裡，彈性體的材料革新，產出了一系列適用於廣泛應用和操作環境的材料。其中一種材料，LSR，它具有很低的壓縮永久變形量，穩定性好，能夠抵抗極端的冷熱溫度，非常適合生產高品質零件。由於材料是屬於熱固性高分子材料，LSR 射出成型需要特殊處理，例如A、B 兩劑需要混合的非常均勻，同時在將材料推入加熱腔固化之前，需將材料保持在低溫。從化學角度，LSR 是一類熱固性彈性體，其主鏈由矽原子和氧原子以及甲基或乙烯基側基組成。矽橡膠約占矽橡膠家族的30%，是該家族中最大的一類。矽橡膠能在很大的溫度範圍內保持其機械效能，矽橡膠中甲基的存在使這些材料具有極强的疏水性，使其適合於電力表面絕緣。
LSR 的典型應用是要求高精度的產品，如密封件、密封膜、光學透鏡、需要光滑表面的嬰兒產品、LSR 多材料射出製程的部件上。因為選用LSR 材料的關係，使得產品設計師和模具工程師必須要有完全不同於熱塑性材料的設計原則。因為熱固性材料與一般的熱塑性材料有著根本不同的特性。在室溫下，熱固性材料開始是流體，當加熱材料使材料發生固化的化學反應，材料才能固化。
Moldex3D 模擬分析平台
眾所皆知，LSR 是一種非常敏感和複雜的材料，在射出過程中有許多問題需要關注。Moldex3D 是為了提高工藝能力，在製造試生產前預測可能的缺陷，並識別缺陷的原因，在較短的時間內以較低的成本獲得高品質的零件，大大提高了行業的競爭力。
LSR 射出成型的成功關鍵，除了供料機、射出機、模具製造的精密度外，主要是在於冷模板系統必須維持在低溫，確保材料不反應，才能保証每穴出澆量的流動平衡。另外，在熱模板區域，為了確保LSR 材料的固化品質及生產週期時間控制，必須維持在高溫。因此模具設計時需考慮各個模板的加熱系統及冷卻系統之熱平衡。如圖1 中的LSR 射出模型，就是一般LSR模具的設計樣版。Moldex3D 在模擬LSR 上的主要優點之一是，它可以在設計實際系統時為用戶提供實用的反饋。這使設計人員可以在實際構建系統之前確定設計的正確性和效率。
精確控制生產一致性
冷模板用於防止材料在到達熱模腔之前固化。從冷卻水路（圖2）可以看出，LSR 在冷模板段流道區域將保持低溫。此外，冷模板也减少了週期的時間，因為沒有從固化零件上移除附著之澆口和流道的需要，因此省去一般需要手動執行的步驟。對於大批量生產運行，冷模板提供的减少材料浪費和較短的週期時間等優勢可以讓使用者更快回收初始的投資成本。
如圖3 所示，Moldex3D 利用剖面功能可以清楚地呈現加熱棒與產品之間的溫度分佈結果，LSR 進入高溫模具內幾秒鐘後就會開始固化過程，流道周圍的冷卻系統可用來使LSR 維持在低溫，以避免LSR 進入模穴前提早固化。用戶還可以使用Moldex3D 來識別循環過程中的模具溫度或模具加熱平衡階段的溫度分佈。
當加熱棒和零件設計不當時，還可以在設計階段預測成型品質（如圖4）。另外，Moldex3D 還可以幫助設計師評估LSR 的填充效能和工藝條件。流動波前是熔膠前沿的邊界在充填階段不同時間段內移動到該位置之結果。且可以觀察填充過程中的潛在問題，例如短射、縫合線、包封等，並對每個模穴的填充趨勢進行評估。
結語
通常在生產過程中會檢測到LSR 產品的成型問題，如果發生問題，則必須要停止自動化生產，等排除問題後再重新啟動自動化生產，這個排除問題的過程之成本可能非常昂貴，而且需要很長時間。Moldex3D 便是為了幫助模具製造商優化模具設計師和用戶，並在成型前識別潛在的問題，包括：驗證冷卻液通道設計、確定合適的週期時間和材料的固化速率、評估閥針關閉時如何加熱、確定真空能力，以及管理和控制模具部件內部的溫度。■
