液态硅橡胶（LSR）注塑成型解决方案

简介

液态硅胶橡胶（LSR）注塑解决方案是指用于计量、混合、注射、硫化和脱模两部分液态硅胶以制成成品弹性体部件的集成机器和工艺系统。这是一种高精度、高度自动化的工艺，特别适用于医疗器械、汽车密封件、消费电子产品、婴儿护理用品和光学领域，因为这些领域对清洁度、尺寸稳定性和可重复的弹性体性能要求极高。

在工业实践中，LSR解决方案通常结合专用注塑机、A/B计量混合设备、带冷流道或冷流道系统的加热模具以及用于部件取出和检验的自动化设备。该技术的特点是采用铂金催化的双组分化学体系、低粘度流动、在热型腔中快速硫化，以及非常适合薄壁、细微特征和多材料部件。

LSR成型自20世纪70年代末以来已成为成熟的生产方法，并通过更严格的工艺控制、改进的截止和混合系统以及越来越多地使用机器人操作、型腔压力监测和多射多色包胶而不断发展。其可持续性特征喜忧参半，但正日益向有利方向发展：该工艺可通过精确计量和近净成型减少废料，但由于模具需加热且某些应用需要后硫化以去除挥发物，因此仍属于能源密集型工艺。

历史与发展

LSR于20世纪70年代末成为实用的工业材料家族，当时液态硅胶配方和专用加工系统使硅橡胶弹性体的高产量成型更具可重复性。这是对早期硅橡胶加工的重要转变，后者更依赖于压缩或传递成型，且较不适合自动化和精细细节复制。

第二个里程碑是液体注塑成型（LIM）设备的成熟，该设备可实现精确的1:1计量、在线混合以及在不发生过早硫化的情况下注入加热模具。这一发展将LSR从 specialty 材料转变为可扩展的制造平台，用于密封、医疗和消费产品。

第三个里程碑是向系统集成和多组分成型的转变，包括LSR对热塑性塑料的包胶，用于汽车和卫生工程部件。最近的工艺进步包括更好的静态混合器、正截止喷嘴、自动去飞边以及用于医疗和受监管生产环境的软件引导工艺监测。

技术概览

LSR通常是一种双组分、铂金催化的硅弹性体，以单独的部件供应，通常称为A部和B部。这些部件分开储存，以精确比例计量，在注射前立即混合，然后在加热模具中硫化。

核心工艺流程

• 计量与混合：精密泵将两种组分从桶或桶中送入静态或动态混合器，通常采用1:1比例。
• 注射：混合物料在供料系统中保持冷却，并通过冷流道或冷流道装置注入加热模具。
• 硫化：热量触发铂金催化交联反应，将液体转化为固体弹性体。
• 脱模：部件通过自动或机器人辅助方式顶出；该材料的脱模性能通常可减少或消除对脱模剂的需求。

典型工艺基准

• 模具温度：约150–210 °C，许多应用集中在170–200 °C附近。
• 周期时间：通常为20–180秒，取决于厚度、几何形状和配方。
• 硫化经验法则：实践中常引用壁厚每毫米约4–6秒。
• 填充压力：许多LSR部件的压力范围通常为50–150 bar。
• 产量：生产单元的产量从小型部件每小时数百件到大型系统以高产量、多腔速率运行不等；产量很大程度上取决于腔数、注射量和硫化时间。

工程特性

LSR具有极低的初始粘度，使其能够以相对较低的注射应力填充精细细节、薄壁和复杂密封几何形状。这一特性对于需要以下特性的部件尤其宝贵：

• 锐边和细肋
• 微特征和薄膜
• 光滑的皮肤表面
• 可重复的压缩永久变形行为
• 清洁分型线和低污染风险

该材料还具有热固性行为：一旦硫化，就无法像热塑性塑料那样重新熔化。这赋予LSR部件优异的热稳定性和弹性恢复，但也意味着工艺错误无法通过重新加热和重塑来纠正。

尺寸和材料控制注意事项

行业实践报告指出几个重要的设计和工艺要点：

• 收缩率：硫化过程中约2.0–3.5%，需要型腔放大。
• 后硫化：对于低挥发物或关键密封应用，有时需要在约200 °C下1–4小时。
• 残留水分：与干燥吸湿性热塑性塑料不同，LSR工艺更关注污染、空气滞留和挥发物提取，而不是颗粒水分控制；常规干燥通常不是核心工艺变量。

类型与变体

LSR注塑解决方案以多种机器和模具配置实施。

通用LSR与医疗/植入级LSR之间也存在实际区别，后者要求对可提取物、文档和验证进行更严格的控制。

应用与用途

LSR注塑成型用于同时需要弹性、热阻、生物相容性和尺寸精度的场合。

• 医疗器械：密封件、阀门、膜片、注射器部件、呼吸接口及其他患者接触部件。
• 婴儿护理用品：奶瓶奶嘴、安抚奶嘴和出牙物品，其纯度和柔软度至关重要。
• 汽车：连接器密封件、垫圈、传感器护套、LED前照灯密封件和减振部件。
• 消费电子：防水垫圈、按键盖、可穿戴腕带和软触感界面。
• 工业和卫生工程：护线套、波纹管、阀门和包胶密封部件。
• 光学和照明：LED系统中的透明或半透明透镜和光管理部件。

相对不适合的用途是高负载结构部件，因为LSR是一种针对密封和柔性而非刚度和承载性能优化的弹性体。

模具与机器要求

成功的LSR解决方案不仅取决于树脂本身。系统通常包括：

• 用于精确A/B比例控制的计量单元
• 静态混合器或动态混合器
• 防止滴料和回流的正截止喷嘴
• 带受控排气的加热模具
• 冷流道或冷流道板
• 自动顶出或取放机器人
• 可选的视觉检测和泄漏测试

模具设计尤为重要，因为LSR的低粘度可能会暴露薄弱的截止、排气不良或分型线不匹配。实际上，严格的模具精度对于飞边控制至关重要，尤其是医疗和光学部件。

技术创新与自动化

现代LSR解决方案越来越强调闭环控制和自动化。重要创新包括：

• 用于稳定混合比例的伺服驱动计量单元
• 在线颜色和添加剂计量
• 机器人脱模和嵌套
• 基于相机的检测
• 型腔压力和温度监测
• 与热塑性塑料的多射成型
• 数字配方控制和可追溯性，适用于受监管生产

最强趋势是向完全集成的单元发展，将成型、部件处理、检测和包装结合在一起，最大限度减少人工干预。这降低了污染风险并提高了一致性，尤其在医疗制造中。

环境与可持续性方面

LSR解决方案可以通过多种方式支持可持续性目标。精确计量和高效冷流道设计可减少材料浪费，而自动脱模和可重复的硫化周期有助于降低废品率。在密封应用中的长使用寿命也支持耐用性和减少更换。

同时，该工艺存在显著的可持续性挑战：

• 模具必须保持在高温下
• 某些产品需要能源密集型后硫化
• 硅胶回收基础设施仍不如许多热塑性塑料成熟
• 如果工艺控制不佳，飞边和清机废料可能会变得显著

对制造商而言，环境平衡在很大程度上取决于模具设计、型腔利用率、废料回收和部件寿命，而非仅取决于树脂本身。

经济与全球市场影响

LSR注塑成型在部件性能证明更高模具和单元复杂性的场合具有经济吸引力。该工艺在要求高产量、严格公差和法规一致性的市场中尤其有价值。

其全球重要性在以下领域最为突出：

• 医疗器械供应链
• 汽车密封和传感器系统
• 消费电子防水
• 婴儿护理和食品接触产品
• 工业密封和电气绝缘

更广泛的市场受小型化、电气化、医疗外包和更高合规负担趋势的影响。这些趋势有利于LSR，因为该工艺可以大规模生产可重复的柔软部件，但也提高了对文档、验证和可追溯性的要求。

当前挑战与创新

主要工程挑战包括：

• 飞边控制
• 混合比例稳定性
• 空气滞留和排气
• 多腔硫化一致性
• 脱模时的部件变形
• 受监管生产中的清洁度
• 多材料组件中的相容性

最近的创新聚焦于更严格的工艺窗口、改进的混合器设计和更好的机器软件。在医疗和汽车应用中，重点越来越多地放在预测控制和工艺数据采集上，而非单纯的周期时间缩短。

未来展望

LSR注塑成型很可能继续在制造商需要柔软、清洁、耐用且高度可重复的部件的领域扩展。增长机会在医疗可穿戴设备、EV密封系统、紧凑型电子产品、光学和自动化卫生工程部件中最为强劲。

未来发展很可能强调：

• 更多多材料和嵌件成型组件
• 通过更好的冷流道和计量设计降低废料
• 针对受监管行业的改进数字验证
• 更节能的加热和机器控制
• 针对光学、导电和低可提取物应用的专用LSR牌号

随着机器控制、材料配方和模具工程的持续进步，LSR注塑成型将仍是精密弹性体部件的核心制造解决方案，这些部件必须兼具柔性和严格的性能控制。

参考文献

• •

  Liquid silicone rubber injection molding. (n.d.). Protolabs. https://www.protolabs.com/services/injection-molding/liquid-silicone-rubber-molding/Link

• •

  LSR injection molding guide: Process & design. (2026, April 20). Hordrt. https://www.hordrt.com/lsr-injection-molding-guide/Link

• •

  Liquid silicone rubber injection molding. (n.d.). Qmed. https://qmed.com/sites/default/files/LSR-White-Paper_5-9-11_Jeff-Lefan.pdfLink

• •

  LSR injection molding: Process, cost & materials (2026). (2026, June 15). Meitu-Engelhardt. https://meitu-engelhardt.com/lsr-injection-molding-guide/Link

• •

  Liquid silicone rubber (LSR) injection molding. (2023, January 27). Simtec Silicone. https://www.simtec-silicone.com/capabilities/liquid-silicone-rubber-old/Link

• •

  Injection molding of liquid silicone rubber. (2006, October 14). Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Injection_molding_of_liquid_silicone_rubberLink

• •

  LSR injection molding: Definition, benefits & applications. (2023, March 17). Jesilicone. https://www.jesilicone.com/blog/LSR-jnjection-molding-comprehensive-guide.htmlLink

• •

  Comprehensive guide to LSR liquid silicone rubber. (n.d.). Churubber. https://www.churubber.com/en/articles/lsr-liquid-silicone-rubber-complete-guideLink

• •

  Liquid silicone injection molding. (2026, June 4). Stockwell. https://www.stockwell.com/liquid-silicone-injection-molding/Link

• •

  Liquid silicone rubber (LSR) injection molding. (2025, May 19). Fictiv. https://www.fictiv.com/articles/lsr-liquid-silicone-rubber-injection-moldingLink

• •

  Liquid silicone rubber (LSR) injection molding. (n.d.). Trelleborg. https://www.trelleborg.com/en/medical/products-capabilities/custom-designs/lsr-injection-moldingLink

• •

  What is injection molded liquid silicone rubber (LSR)? (2024, July 9). Jiga. https://jiga.io/injection-molding/silicon-injection-molding-guide/Link

• •

  Liquid silicone rubber – injection molding guide. (n.d.). Pentasil. https://www.pentasil.eu/images/Liquid%20Silicone%20Rubber%20Users%20Guide.pdfLink

• •

  Guide to liquid silicone rubber (LSR) material. (2026, August 27). Simtec Silicone. https://www.simtec-silicone.com/blogs/lsr-injection-molding/Link

• •

  Guide to design & the LSR injection molding process. (2021, April 23). Simtec Silicone. https://www.simtec-silicone.com/blogs/injection-molding-guide-the-lsr-injection-molding-process/Link

• •

  Designing for liquid silicone rubber. (n.d.). Protolabs. https://www.protolabs.com/resources/design-tips/designing-for-liquid-silicone-rubber/Link

• •

  Liquid silicone rubber (LSR) molding machines. (2021, July 7). Negri Bossi. https://www.negribossi.com/en-us/technologies/lsr/Link

• •

  Complete guide to liquid silicone rubber (LSR) injection molding. (2026, June 22). Meitu-Engelhardt. https://meitu-engelhardt.com/liquid-silicone-rubber-injection-molding/Link

• •

  Liquid silicone rubber (LSR) injection molding. (n.d.). Cirtec Medical. https://www.cirtecmed.com/capabilities/liquid-silicone-rubber-injection-moldingLink

• •

  MC-injection molding with liquid silicone rubber (LSR) and thermoplastics. (2023, October 2). PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10574965/Link

• •

  Liquid silicone rubber (LSR). (2025, November 5). Dow. https://www.dow.com/en-us/product-technology/pt-elastomers-rubber/pg-elastomers-lsr.htmlLink

• •

  The science behind liquid silicone rubber injection molding. (2026, February 25). Moldtech Rubber. https://moldtechrubber.com/the-science-behind-liquid-silicone-rubber-injection-molding/Link

• •

  Custom liquid silicone rubber molding. (n.d.). Xometry. https://www.xometry.com/capabilities/injection-molding-service/liquid-silicone-rubber-lsr/Link

• •

  Molded silicone parts, liquid injection molding for LSR. (2026, June 4). Stockwell. https://www.stockwell.com/molded-lsr/Link

• •

  The LSR injection molding process: Creating durable, biocompatible parts. (2025, December 9). ProMed Molding. https://promedmolding.com/blog/lsr-injection-molding-process/Link

• •

  The history of LSR and injection molding. (2024, March 15). Newtop Silicone. https://www.newtopsilicone.com/revolutionizing-manufacturing-the-history-of-lsr-and-injection-molding/Link