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生产光学级透明的 LSR（液态硅胶）制品需从材料、模具、工艺到环境进行全链条精密控制，核心目标是实现高透光率（≥92%）、低雾度（≤1%）、无内部缺陷。以下是具体技术方案：

一、材料选择：纯度与光学性能双保障

光学级 LSR 的核心指标

透光率：厚度 1mm 时≥92%（波长 550nm），推荐迈图 LIM 6740、瓦克 LR 3040/3050 系列等高纯度产品。

雾度：≤1%，杂质含量需控制在 ppm 级，避免因微观颗粒散射光线。

折射率匹配：根据应用场景选择折射率（通常 1.41-1.53），如 LED 透镜需匹配玻璃的 1.52，AR 光波导需 1.53 以上。

耐候性：抗 UV 老化（5000 小时无黄变）、耐高低温（-60℃~200℃），确保长期光学稳定性。

材料预处理

真空脱泡：使用真空脱泡机在 - 0.095MPa 以上真空度脱泡 30 分钟，彻底消除肉眼可见气泡（残留气泡是光散射主因）。

管道保温：从计量泵到模具的输送管道全程恒温 20-25℃，防止胶料提前交联。

封防潮，接触设备用超纯水 + 无尘布清洁，避免油污、粉尘污染。

二、模具设计与表面处理：极致精度与光洁度

模具钢材与结构优化

主排气槽：在型腔末端开设深度 0.005-0.01mm、宽度 3-5mm 的排气槽，槽底 R0.1mm 圆角。

辅助排气：深腔或复杂结构嵌入透气钢（如 PM-35，孔隙率 20-30%），或在薄壁区钻 0.05-0.1mm 微型排气孔，配合真空抽气（≤-0.095MPa）。

基材选择：模芯采用高纯度耐腐蚀不锈钢（如 S136H、ELMAX），淬火至 HRC50-52，避免高温硫化导致变形。

流道系统：优先采用冷流道，减少材料反复加热降解；流道直径 3-6mm，长度≤50mm，转折处 R≥1.5mm 圆角，防止湍流裹气。

排气设计：

表面处理工艺

超镜面抛光：型腔表面需达 SPI-A1 级（Ra≤0.01μm），采用金刚石研磨膏（W0.5 粒度）多道抛光，消除＞0.05μm 的划痕或凹陷。

镀层强化：镀镍 - PTFE 或镀铬层，提升脱模性并防止 LSR 粘模，同时保持表面光洁度。

三、注塑工艺参数：动态平衡与精准控制

温度管理

料筒温度：20-25℃（宜低不宜高，避免热降解），模具温度 160-180℃（按材料硫化曲线设定）。

分区控温：型腔、流道、五金包胶区独立控温，温差≤±1℃，避免局部过热或过冷导致应力集中。

注射与保压策略

分段注射：采用 “慢 - 快 - 慢” 速度，起始慢速（5-10mm/s）排出空气，快速（20-30mm/s）填充型腔，末期减速（5-10mm/s）减少剪切应力。

压力控制：注射压力 50-80MPa，保压压力为注射压力的 60%-80%，保压时间 5-10s，补偿硫化收缩。

真空辅助：模内抽真空至≤-0.095MPa，彻底消除气泡，尤其适用于深腔或薄壁制品。

硫化与冷却

硫化时间：确保模内完全硫化（通常 20-60 秒），避免后硫化导致尺寸变化。

缓慢冷却：脱模后平放在托盘上自然冷却，避免急冷产生应力冻结。

四、环境与后处理：洁净生产与性能强化

洁净生产环境

车间等级：万级及以上无尘车间（医疗植入件需千级），空气中尘埃粒子≤3520 个 /m³（≥0.5μm），湿度控制在 40%-60% RH。

人员与设备：操作人员穿戴无菌服、手套，设备定期用 75% 酒精消毒，防止微生物污染。

后处理工艺

二次硫化：在 150-200℃烘箱中处理 2-4 小时，进一步去除残留低分子物，提升透光率和耐候性。

表面清洁：用超纯水超声波清洗（40kHz，5 分钟），再用 IPA（异丙醇）擦拭，去除脱模剂残留和微粒。

五、检测与质量控制：全流程光学性能验证

在线检测

透光率 / 雾度：使用分光光度计（如 Haze-Gard Plus）实时检测，透光率偏差≤±1%，雾度＞1% 即?；髡?。

尺寸精度：三坐标测量仪（CMM）100% 全检，关键尺寸公差≤±0.01mm（如透镜曲率半径）。

应力检测：偏振应力仪检测内部应力，确保无彩虹纹（双折射 Δn≤5×10??）。

离线抽检

微观分析：激光共聚焦显微镜检测表面粗糙度（Ra≤0.02μm）和气泡（直径＞50μm 需报废）。

环境可靠性：-40℃~150℃冷热冲击（500 次循环）、85℃/85% RH 湿热测试（1000 小时），透光率衰减≤3%。

六、典型案例与技术突破

LED 光学透镜

采用瓦克 LR 3050（透光率 94%），模具经 SPI-A1 抛光 + 镀铬，注塑时真空辅助 + 冷流道，最终透镜透光率 94%，雾度 0.8%，耐 UV 老化 5000 小时无黄变。

AR 光波导耦合器

使用折射率 1.53 的 LSR（如 RissoChem Silico® 系列），通过五轴加工模具成型自由曲面，透光率 96%，重量较玻璃方案减轻 40%，满足穿戴设备轻量化需求。