LSR 液态硅橡胶注塑 - 2025 卫生生产

LSR注塑简介

液态硅橡胶（LSR）注塑是一种将材料柔韧性与工艺精度相结合的技术。在医疗、婴儿护理以及食品行业，因其生物相容性、耐热性和尺寸稳定性而备受青睐。配备LSR组件的Tederic Neo E注塑机可生产无油污染风险的卫生部件。借助伺服驱动和Industry 4.0数字软件包，整个过程可实时监控，并将数据接入ISO 13485或BRC等质量体系。

本文呈现LSR完整实施路线图：从理解A+B双组分材料特性，到配备冷板模具的设计，再到IQ/OQ/PQ验证及洁净室ISO 8维护。我们还补充了实用检查清单、ROI示例以及工艺安全提示。

全球LSR市场以两位数速度增长，因为消费者期望接触人体和食品的卫生产品。我们还观察到监管压力——制造商必须证明完整追溯性、控制SVHC物质并最小化碳足迹。借助数字监控和Tederic远程审计，企业可证明每克材料均在受控条件下加工。

什么是液态硅橡胶注塑？

LSR是一种低粘度铂金双组分硅橡胶，在120–200°C温度下交联。A组分含聚合物和填料，B组分含催化剂。通过齿轮泵或柱塞泵以1:1比例计量，经静态混合器混合后注入高温模具。几秒钟后材料交联，形成柔韧卫生零件。该工艺需冷喷嘴和热模具板，以防过早固化。

LSR注塑不同于热塑塑料，无冷却阶段——关键在于维持模具温度和交联时间（固化时间）。配备LSR组件的注塑机采用光滑表面专用螺杆、密封料斗及防空气接触锁紧系统。材料高流动性可生产薄壁件（0,2–0,5 mm），重复性高。

LSR材料可添加颜料、导电颗粒或阻隔添加剂，实现功能零件生产——如电子导电按钮或医用X射线指示导管。但需确保添加剂混合不干扰交联。因此，静态混合器根据混合物粘度和密度选型，参数存入HMI系统配方中。

LSR工艺发展历史

液态硅橡胶于20世纪70年代问世，但直到90年代计量泵和冷板模具的发展，才实现大批量生产。首批应用为汽车密封件和薄膜开关。随后几十年，LSR凭借无味和可灭菌特性，成为医疗及儿童产品标准。

近年数字化革命带来变革：模具内集成压力/温度传感器、虚拟调试及泵自动校准。2023年，Tederic推出Smart LSR模块，与MES系统协作，实时报告材料消耗、循环次数及单件能耗，从而为企业提供完整工艺视图，便于通过OEM客户审计。

供应链变化也推动工艺普及。疫情及短系列生产要求灵活性——LSR注塑无需干燥材料，无废料模具便于成本控制。2024年，计量模块新增远程诊断功能，Tederic服务可预测泵密封磨损，提前规划更换，避免停机。

LSR注塑类型

LSR技术包括多种变体，取决于模具结构和供料方式：

• 标准LSR注塑 – 两台柱塞泵供应A/B组分，静态混合器制备混合物，冷板模具配针阀确保均匀充模。
• 嵌件LSR（insert overmolding） – 模具内放置金属/塑料嵌件，LSR形成密封。需机器人及精密定位。
• LSR 2K/混合 – 单机双单元，一单元LSR，一单元热塑塑料，实现硬软结合件。
• 微型LSR – 微型计量系统和模具，生产低于0,1 g零件。

变体选择取决于应用、周期速度、表面质量及自动化集成。Tederic注塑机设计支持在新机及现有Neo E/Neo H机上安装LSR模块，缩短投资周期。

“即插即产”配置越来越流行——预制计量滑台安装于机架，通过Euromap 82.2与PLC通信。此方案缩短换模时间，便于生产线间转移。在短系列生产（如个性化医疗技术）中，灵活性是盈利关键。

医械领域LSR

医械利用LSR生产导管、输液泵膜、单向阀及组织接触植入物。要求包括无菌、生物相容性及符合ISO 10993和USP Class VI标准。因此生产线在ISO 7/8洁净室运行，所有部件易消毒。

Tederic Neo E注塑机配LSR组件采用电动驱动和密封护罩，消除油泄漏。模具设计最小化分型线，降低颗粒风险。通过eDHR系统集成，每周期参数（压力、温度、固化时间）关联具体批次，包装于无菌袋中。

体外循环和组织接触植入部件要求最严苛，需医用级LSR具伽马稳定性认证及铂痕分析。Tederic与材料供应商（如Wacker、Momentive）合作，定制计量器设置和清洗程序，并记录于IQ/OQ/PQ验证报告。

婴儿护理及食品接触材料（FCM）中的LSR

婴儿护理领域选用LSR因其柔软、无味及耐高温。产品包括奶嘴、瓶嘴、磨牙环部件及防漏杯阀门。材料须符合食品接触材料（FCM）及欧盟/FDA迁移标准，因此工艺需受控且无挥发污染物。

制造商结合IML装饰或印刷，要求精密模具温度控制及表面重复准备。自动化包括取放机器人、视觉系统，有时还有灭菌隧道，在包装前冷却产品。借助Tederic Smart Monitoring，可分析型腔间差异，快速响应重量波动。

FCM领域流行真空包装和在线检测。AOI相机检查奶嘴形状，称重仪验证每件重量。偏差时系统自动剔除并生成质量报告。此方案最小化召回风险，在儿童产品行业形象代价巨大。

汽车领域LSR

汽车行业用LSR生产连接器密封、HV线束护套、压力传感器膜及LED灯部件。材料耐200°C高温、UV辐射及油液，适用于发动机舱及电动出行系统。但注塑工艺须符合IATF 16949及PPAP标准。

汽车LSR单元常集成嵌件成型——机器人插入金属触点，LSR形成外壳。要求周期30–50 s及100%密封性控制。通过Euromap 77和OPC UA，机器参数接入SPC系统，偏差时自动停产。

电动出行项目还采用导热LSR注塑，构建电池温控模块，硅橡胶作软热界面。需专用模具和粘度控制，操作员使用HMI存储配方及锁紧系统，确保确认混合物后方启动周期。

结构与主要组件

LSR注塑线由多个协作子系统组成：注塑机、组分计量系统、冷板模具、温控系统、后自动化及质量控制。各部件须兼容卫生条件，便于清洗。

Tederic注塑机提供紧凑占地，可建洁净室舱体。整套系统按GMP原则设计——管路置易消毒通道，HMI面板采用耐清洁剂玻璃前面板。

LSR线还包括辅助基础设施：喷嘴冷却冰水系统、泵UPS备用电源及颜料计量站。生产厂应预留服务区，支持“快速换桶”模式不停机更换物料。运输车配快速接头及液位传感器辅助。

注射单元

LSR注射单元采用短光滑螺杆，防涡流及死区。伺服电机驱动确保高体积重复性——典型0,1 mm螺杆行程对应0,01 cm³混合物。喷嘴水冷，机筒保持20–25°C。此配置防塑料化单元过早交联。

Tederic单元配喷嘴压力/温度传感器，实时控制混合粘度并调整保压参数。如需，可加装热塑单元生产2K件（LSR + PC/PA），提升零件功能。

模具排气系统同样关键。精密排气阀防空气陷阱，微型项目用真空辅助充模。机器控制器记录喷嘴/型腔压力曲线，便于评估排气效果。

计量系统与模具

LSR线核心是双腔计量系统。由柱塞泵或齿轮泵组成，从20–200 l料桶抽取组分。计量经压力传感器和流量计控制。静态混合器混合后，物料经针阀喷嘴进入。严禁空气/潮气接触，所有连接密封设计。

LSR模具冷板配冷却通道，型腔加热至150–200°C。物料仅在型腔固化。多项目采用无废料模具——各浇道配针阀，消除进料口。在型腔安装Pt100温度传感器及压电压力传感器，实现单件固化过程分析。

模具设计师规划自动化路径：机器人抓取点、视觉相机安装位及印刷前等离子表面活化。Tederic方案将信号线和加热器集成单连接器，加速换模并最小化误接风险。

关键技术参数

LSR 参数管理需要精确测量和自动配方校正。最关键的变量包括：

• 模具温度： 120–200°C，取决于壁厚和颜料。
• 缸体/喷嘴温度： 15–25°C，以保持混合物呈流动状态。
• 固化时间： 8–60 s – 温度越高或使用催化剂时越短。
• 注射压力： 500–1500 bar，并控制速度曲线。
• 成分计量精度： ±0,5% 体积。

Tederic 系统支持在 HMI 中可视化过程流程，并在云端归档数据。警报基于 SPC 趋势设置——如果固化时间开始延长，系统会建议更换过滤器或校准温度传感器。

同时引入环境指标：每公斤生产的能耗、冷却用水量和硅胶废料量。这些数据是众多 OEM 客户 ESG 报告的要求，往往决定是否获得新合同。通过精确测量，企业能够实现碳中和项目，并以文档形式证明。

LSR 注塑应用

应用范围包括：

• 医疗器械：套管塞、泵膜、呼吸机部件、耳植入件。
• 婴儿护理：奶嘴、咬嘴、水杯阀门、牙胶、吸奶器部件。
• 食品：烘焙模具、分配器密封件、运动瓶阀门。
• 汽车：高压连接器密封件、线束护套、传感器膜片。
• 消费电子：软触按钮、扬声器膜片、智能手表外壳。

此外，LSR 还应用于能源行业（高压绝缘体）、航空领域（减振元件）以及家用电器制造（烤箱门密封件）。在所有这些应用中，其优异的介电性能、耐化学性和尺寸稳定性远超传统弹性体。

奢侈品制造商利用 LSR 生产音频电子触感元件以及时尚科技产品。凭借其透明度和可着色性，硅胶广泛用于生活方式产品中，同时兼具装饰功能和防潮保护电子元件的作用。

如何选择合适的 LSR 生产线？

投资决策应从材料分析和法规要求入手。需明确洁净室等级、预计产量和目标周期时间。后续步骤包括：

• 选择注塑机型号（Neo E、Neo H）和合模力——LSR 应用通常为 50–200 t。
• 选择计量泵（柱塞泵/齿轮泵）以及颜色准备方式（颜料、母粒）。
• 模具设计——型腔数量、针阀、Euromap 接口。
• 自动化——机器人、视觉系统、冷却隧道、无菌包装。
• 与质量系统集成——eDHR、SPC、MES、ERP。

Tederic 举办过程研讨会，模拟 ROI 场景（例如，周期缩短 6 s 可将单件成本降低 8%）。与材料和模具供应商共同规划 FAT/SAT 测试，以最大限度缩短爬坡期。

不能忽略安全培训和化学品安全程序。LSR 成分应在控温条件下储存，操作人员需熟悉铂催化剂和颜料的操作规范。SDS 文档纳入风险管理系统，泄漏传感器监控泵区和混合区。

维护与保养

LSR 过程需要精细维护，因为混合系统中哪怕少量污染物都可能导致材料结晶。关键措施包括：

• 每日用清洗混合物或专用技术硅胶冲洗混合器和喷嘴。
• 每周检查计量泵——间隙、密封件、过滤器。
• 每月校准温度传感器和流量计。
• 监控 LSR 桶存储区的湿度，并采用脱气系统。

Smart Maintenance 系统收集泵运行时间、喷嘴冷却油温度和伺服驱动振动数据，从而生成检修计划和备件清单。通过与移动应用的集成，技术人员可记录操作并上传照片，便于审计。

应建立故障响应程序，例如备用桶更换计划或意外固化后的模具清洗。通过检查清单和在线培训，操作员了解如何安全停机并避免损失。这在 24/7 连续生产线尤为重要，每小时停机都会产生显著成本。

总结

LSR 注塑兼顾卫生要求与大规模生产需求。借助 Tederic Neo E 注塑机和 Smart LSR 模块，企业可快速从原型转向量产，同时保持过程全控。合适的模具、自动化和质量系统选择可降低 TCO 并加速投资回报。

LSR 实施并非一次性项目，而是涵盖人员、技术和数据的转型计划。持续监控参数、维护计量系统并提升团队能力，有助于保持法规合规和满足 OEM 客户期望。以此方法，液态硅橡胶成为医疗、婴儿护理、食品和汽车制造商的战略材料，确保用户安全与生产可预测性。