用LSR制造微膜：交鑰匙的液態硅膠加工方案

文/KraussMaffei Petra Rehmet

無論是精確計量藥物，還是可靠分離不需要的材料，現代醫學都極大地依賴于可靠的過濾技術。該技術所需的小型醫用薄膜，通常由液態硅膠（LSR）制成。針對這種高科技材料的加工，克勞斯瑪菲提供完整的交鑰匙系統。

由液態硅膠（LSR）制成的小型醫用膜重量輕且非常薄，只有0.03 g和0.02 mm，即使在8腔、16腔或32腔的模具中成型，注射量也保持在最低水平，這意味著需要使用高精密的小型注射機，對此，克勞斯瑪菲全電動的PX 25和PX 50注射機非常適合此類產品的成型，它們為創造潔凈室環境提供了極大的便利。

液態硅膠是全明星材料

液態硅膠（LSR）具有生物相容性，而且具有抗菌性，在不含增塑劑的情況下提供持續的柔韌性。它堅固耐用且耐熱，可經受消毒處理。但是，對液態硅膠（LSR）的加工卻與傳統的熱塑性注射成型有著很大的區別，需要一定的專業知識，或者由經驗豐富的合作伙伴提供指導。

比如，對塑化單元（冷）和模具（熱）進行溫度控制就是相反的兩種操作，而且存在明顯的批次波動，意味著要想獲得恒定的粘度值從而確保一致的注射量，是一件困難的事情。為確保微膜的功能性，可重復的注射量對于成型至關重要，在此方面，即使極微小的偏差，也會導致微膜無法使用。

低注射量和大模板

通過兩個例子，克勞斯瑪菲證明了其高度靈活的機器是生產這種微型產品的最佳解決方案。

一臺配有兩個可調注射單元（螺桿直徑為15 mm，而不是標準的30 mm）的PX 50-180 SilcoSet注射機，搭載一副32腔模具，生產這種微膜。由于膜重只有0.03 g，且厚度只有0.02 mm，因此，所需的注射量很低，但卻需要很大的模板。PX系列注射機在保持整體高度緊湊的同時，允許擴大模板面積。由兩部分構成的機器底座，允許客戶根據特定需求調整機器配置，以精確適應項目的具體所需。今后，如果需要成型更重的部件，SP180注射單元同樣適合，只需要采用一個新的塑化單元即可。

頂出器是電動的，而且得到了封裝，因而滿足了醫療技術領域嚴苛的潔凈室要求。另一個亮點是，伺服液壓驅動的注射單元為噴嘴提供了接觸力，這確保了低粘度的LSR材料可以通過開啟的冷流道而可靠、無泄漏地注射到模具中。當這種微膜成型后，就是自動化系統該發揮作用的時候了。

在狹小空間內實現的高端自動化

在不到2 s的開模時間內，一臺六軸機械手以極高的運行精度，抓取所有的32個微型部件，將它們從模具中取出，從而在如此短的接觸時間內，確保了操作過程的穩定性。對克勞斯瑪菲團隊而言，實現從熱（190℃）模中取出這種復雜的脫模操作，的確是一項特殊的挑戰，尤其是考慮非接觸操作要求時。在此應用中，機械手夾子的尺寸僅為200 mm×100 mm，為了確保同時抓住所有的微型部件以及整個操作過程的可靠性，對生產公差提出了特別高的要求。

幾乎所有的部件，其公差都被控制在百分之一毫米的范圍內。除抓取外，還需要借助真空來確保微膜被吸附在夾子上，這樣，可以進一步確認是否所有的32個微型部件確實都在夾子中。夾子的零件精細可調，因而能在設置過程中得到調整，然后固定到位。脫模后，所有的微膜經放電后，按模腔的不同被分類放入收集管中。整個自動化單元，占用的面積僅為1 300 mm×600 mm。

用于醫療技術的復雜微型部件：由LSR制成的開槽微膜僅重0.0 375 g

超輕的0.0 375 g

第二個微膜項目更具挑戰性：一臺PX 25-55 CleanForm注射機同時生產出8個僅重0.0 375 g的小型部件，總注射量僅0.3 g。為使之行之有效，克勞斯瑪菲開發了一根直徑僅12 mm的螺桿，合作伙伴公司Nexus Elastomers Systems為此提供了全新的微型計量系統ServoMix X1。根據要求，必須在脫模前將這些微膜切開，這是利用集成在夾子中的精細刀片實現的。隨后，就是在此系統中完成袋裝操作，這一過程由一臺攝像機進行監控。得益于PX系列注射機的模塊化設計，使得為該機器匹配相應的潔凈室技術非常輕松，比如層流箱、封閉的驅動、抗靜電的表面或符合FDA要求的液壓油。

安全操作：一臺6軸機械手取出所有的32個微型部件

良品率高

克勞斯瑪菲還建議將APC plus機器功能用于硅樹脂的加工，它能確保注射量達到高度的一致性，從而保證微型部件生產的高良品率。最壞的情況是，欠填充會導致夾子在本應脫模時伸入空隙中。APC plus功能則可以根據熔體的粘度和存儲的材料參數（如壓縮率）來計算出注射與注射之間的最佳轉換點，以補償上游硅樹脂生產過程中出現的批次波動，以及添加顏料或環境條件變化帶來的影響。

總之，不管微膜多么輕、多么薄，或者是否有開槽，微膜的生產商們都可以依靠克勞斯瑪菲的PX注射成型系統來生產此類產品。