用LSR制造微膜：交鑰匙的液態(tài)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(xiàn)代醫(yī)學(xué)都極大地依賴于可靠的過濾技術(shù)。該技術(shù)所需的小型醫(yī)用薄膜，通常由液態(tài)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(tǒng)。

由液態(tài)硅膠（LSR）制成的小型醫(yī)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(chǎn)品的成型，它們?yōu)閯?chuàng)造潔凈室環(huán)境提供了極大的便利。

液態(tài)硅膠是全明星材料

液態(tài)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(xù)的柔韌性。它堅固耐用且耐熱，可經(jīng)受消毒處理。但是，對液態(tài)硅膠（LSR）的加工卻與傳統(tǒng)的熱塑性注射成型有著很大的區(qū)別，需要一定的專業(yè)知識，或者由經(jīng)驗豐富的合作伙伴提供指導(dǎo)。

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(fù)的注射量對于成型至關(guān)重要，在此方面，即使極微小的偏差，也會導(dǎo)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(chǎn)這種微型產(chǎn)品的最佳解決方案。

一臺配有兩個可調(diào)注射單元（螺桿直徑為15 mm，而不是標(biāo)準(zhǔn)的30 mm）的PX 50-180 SilcoSet注射機，搭載一副32腔模具，生產(chǎn)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(gòu)成的機器底座，允許客戶根據(jù)特定需求調(diào)整機器配置，以精確適應(yīng)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(yī)療技術(shù)領(lǐng)域嚴(yán)苛的潔凈室要求。另一個亮點是，伺服液壓驅(qū)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(dāng)這種微膜成型后，就是自動化系統(tǒng)該發(fā)揮作用的時候了。

在狹小空間內(nèi)實現(xiàn)的高端自動化

在不到2 s的開模時間內(nèi)，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(nèi)，確保了操作過程的穩(wěn)定性。對克勞斯瑪菲團隊而言，實現(xiàn)從熱（190℃）模中取出這種復(fù)雜的脫模操作，的確是一項特殊的挑戰(zhàn)，尤其是考慮非接觸操作要求時。在此應(yīng)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(chǎn)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(nèi)。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(rèn)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(diào)，因而能在設(shè)置過程中得到調(diào)整，然后固定到位。脫模后，所有的微膜經(jīng)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(yī)療技術(shù)的復(fù)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(zhàn)性：一臺PX 25-55 CleanForm注射機同時生產(chǎn)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(fā)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(tǒng)ServoMix X1。根據(jù)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(xiàn)的。隨后，就是在此系統(tǒng)中完成袋裝操作，這一過程由一臺攝像機進行監(jiān)控。得益于PX系列注射機的模塊化設(shè)計，使得為該機器匹配相應(yīng)的潔凈室技術(shù)非常輕松，比如層流箱、封閉的驅(qū)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(chǎn)的高良品率。最壞的情況是，欠填充會導(dǎo)致夾子在本應(yīng)脫模時伸入空隙中。APC plus功能則可以根據(jù)熔體的粘度和存儲的材料參數(shù)（如壓縮率）來計算出注射與注射之間的最佳轉(zhuǎn)換點，以補償上游硅樹脂生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的批次波動，以及添加顏料或環(huán)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(chǎn)商們都可以依靠克勞斯瑪菲的PX注射成型系統(tǒng)來生產(chǎn)此類產(chǎn)品。