中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2021年9月1-3日 | 上海世博展览馆2&4号馆

【独家】液体硅胶和塑料基材的粘合解决方案

2021-04-15

医疗器械制造商应当为各项产品认真了解和选择最佳的粘合剂。

从医疗器械到炊具再到电子产品,注塑成型的液体硅橡胶(LSR)可用于生产多种产品。很多LSR应用需要与塑料基材相粘合。但LSR超低的表面能和耐化学性一直以来都使得其难以与其他材料粘合。

目前有三种将LSR与热塑基材粘合的常用方法。底胶长期被用于粘合LSR和基材。自粘LSR在二十多年前进入市场,相较于底胶能够节省很多时间。最近又出现了一种新技术,可以让标准LSR获得自粘特性,使粘合工艺更加安全经济。这种新的粘合添加剂可轻松注入普通的非自粘LSR,使其获得自粘能力。这种添加剂技术采用的是常用于着色剂的标准添加剂注入系统。非自粘LSR的推荐粘合添加剂注入水平为1wt%。添加剂不会影响LSR的物理特性,无需底胶即可粘合热塑性塑料,包括聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)等等。

不论使用什么方法——底胶、自粘LSR还是加入粘合添加剂的标准LSR,了解其特性都能为制造工艺设计、材料选择和成本节约提供帮助。

底胶

底胶长期被用于粘合LSR和基材。如果使用底胶,要粘合的塑料组件必须先注塑成型。成型之后,将部件取出清洁,确保表面没有有机或无机污染物(例如油脂、污垢、锈迹、油和氧化层),然后涂上底胶。表面处理是粘合工艺中最重要的影响因素之一。

适当的底胶施涂方式对于实现最佳成果也至关重要,施涂方法包括喷涂、浸渍或涂刷。每种施涂方式需要不同的设备,如果只需要涂在基材的特定部位,操作上可能会比较麻烦。可能需要进行遮盖以避免非LSR包覆成型区域变色或闪光。喷涂需要配备了专业喷涂和通风设备的喷涂室以防止溶剂性底胶的挥发性有机物扩散。涂刷底胶需要手动在每个部件上施涂,属于劳动密集型工艺,会增加操作时间。浸渍是将部件浸入到一缸/桶底胶中,非常经济,但是很难控制涂层厚度和避免鱼眼瑕疵及污染。如果使用的是潮湿敏感底胶,则不应选择浸渍,因为会影响底胶的使用寿命。

不论采用哪种方法,大多数底胶都需要进行干燥,让溶剂挥发。在室温下,这大致需要30分钟,而如果提高温度(比如65摄氏度),可能就只需要几分钟。底胶涂好并干燥后,就可以将塑料部件载入LSR模具进行LSR注塑。施涂底胶和LSR成型之间的这段时间被称为中间稳定期,根据所用底胶的化学特性而有所不同,不过传统底胶的中间稳定期通常都很短(一般不超过5个小时)。

底胶是将LSR与复杂基材相粘合的首选方案。不过底胶会大幅提高生产成本和周期时间。

自粘LSRLSR粘合添加剂
如果使用自粘LSR或加入粘合添加剂的标准LSR,LSR可通过包覆成型或双射成型直接注塑到塑料部件上,无需取模和底胶施涂流程。如果采用双射成型,就无需在LSR成型之前清洁热塑基材,因为热塑组件不会出自模具。

根据所用的热塑性塑料和需要的粘合强度,可以在LSR成型之前对热塑组件采用火焰或等离子处理,以提高粘合强度。

自粘LSR和加入粘合添加剂的标准LSR相较于传统的底胶系统能带来相似的生产改善,但这两者还有其他的优缺点需要考虑。自粘LSR可粘合特定的基材,适用的硬度范围有限。根据制造商,大多数自粘LSR的粘性都会在出厂6个月后失效或大幅降低。

粘合添加剂可用于任何硬度的LSR以及各种塑料基材,考虑到潜在的材料组合,这种兼容性非常重要。粘合添加剂的保质期通常为一年。非自粘LSR的保质期一般是自粘产品的两倍。因此,如果使用粘合添加剂和非自粘LSR,保质期会更长。

因为粘合添加剂搭配的是更为常见的标准LSR,所以加入粘合添加剂的标准LSR能够大幅节约原材料成本,与底胶或自粘LSR相比更加经济。

自粘LSR的交货时间也是重要考虑因素。自粘LSR通常仅适用于特定的硬度和基材,交货时间根据区域状况而有所不同。部分制造商发布的交货时间为10-18周。标准LSR的交货时间更短,在搭配粘合添加剂的情况下,相比自粘LSR能够节约高达50%的成本。

如今市场上有越来越多的产品需要LSR,从电子产品上的触摸式按键一直到重要医疗设备上的阀门和密封件。在如此多的应用之中,制造商应当为各项产品认真了解和选择最佳的粘合剂,充分考虑初始成本、工艺步骤、可用性等多种因素。选定粘合剂之后,就应当了解相关最佳实践,这不仅能确保成品的耐用性,还能提高企业的投资回报率。