Литье жидкой силиконовой резины под давлением.

Литье жидкого силиконового каучука ( LSR ) под давлением — это процесс производства гибких и прочных деталей в больших объемах.

Жидкий силиконовый каучук отвержденный платиной, высокой чистоты представляет собой силикон, с низкой остаточной деформацией при сжатии, хорошей стабильностью и способностью противостоять экстремальным температурам, жаре и холоду, идеально подходящий для производства деталей, где требуется высокое качество. Из-за термореактивной природы материала литье жидкого силикона под давлением требует специальной обработки, такой как интенсивное распределительное смешивание, при этом поддерживается низкая температура материала перед его попаданием в нагретую полость и вулканизацией .

С химической точки зрения силиконовый каучук представляет собой семейство термореактивных эластомеров , основная цепь которых состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода, а также метильных или виниловых боковых групп. Силиконовые каучуки составляют около 30% семейства силиконовых материалов, что делает их самой большой группой этого семейства. Силиконовые каучуки сохраняют свои механические свойства в широком диапазоне температур, а наличие метильных групп в силиконовых каучуках делает эти материалы чрезвычайно гидрофобными , что делает их пригодными для электрической изоляции поверхностей.

Типичными областями применения жидкого силиконового каучука являются изделия, требующие высокой точности, такие как уплотнения, уплотнительные мембраны, электрические разъемы, многоконтактные разъемы, детские товары, где желательны гладкие поверхности, такие как соски для бутылочек, медицинские изделия, а также кухонные товары, такие как выпечка. кастрюли, лопаточки и т. д. Часто силиконовую резину наплавляют на другие детали из других пластиков. Например, силиконовую поверхность кнопки можно наклеить на корпус из нейлона 6,6 .

Оборудование

Для того чтобы процесс литья жидкости под давлением осуществлялся в полной мере, необходимо наличие нескольких механических компонентов. Обычно для формовочной машины требуется дозирующее насосное устройство в сочетании с узлом впрыска – присоединяется динамический или статический смеситель. Интегрированная система может способствовать повышению точности и эффективности процесса. Важнейшими компонентами машины для литья жидкости под давлением являются:

Форсунки. Инъекционное устройство отвечает за создание давления жидкого силикона для облегчения впрыска материала в насосную секцию машины. Давление и скорость впрыска можно регулировать по усмотрению оператора.

Узлы учета. Дозирующие устройства перекачивают два основных жидких материала: катализатор и основу, образующую силикон, гарантируя, что два материала поддерживают постоянное соотношение при одновременном высвобождении.

Поставка барабанов. Подающие барабаны, также называемые плунжерами, служат основными контейнерами для смешивания материалов. И питающие барабаны, и контейнер с пигментом подключаются к основной насосной системе.

Миксеры. Статический или динамический смеситель соединяет материалы после их выхода из дозаторов. После объединения используется давление, чтобы загнать смесь в определенную форму.

Сопло. Для облегчения нанесения смеси в форму используется насадка. Часто сопло оснащено автоматическим запорным клапаном, который помогает предотвратить утечку и переполнение формы.

Зажим для формы. Зажим для формы фиксирует форму во время процесса литья под давлением и открывает форму по завершении.

Характеристики ЛСР

Биосовместимость : В ходе обширных испытаний жидкий силиконовый каучук продемонстрировал превосходную совместимость с тканями и жидкостями организма человека. По сравнению с другими эластомерами LSR устойчив к росту бактерий, не оставляет пятен и не разъедает другие материалы. LSR также не имеет вкуса и запаха и может быть составлен в соответствии со строгими требованиями FDA. Материал можно стерилизовать различными методами, включая автоклавирование паром, этиленоксидом (ETO), гамма-излучением, электронным лучом и многими другими методами, отвечающими всем необходимым разрешениям, таким как BfR XV, FDA 21 CFR 177.2600, USP Class VI.

Долговечность : детали LSR выдерживают экстремальные температуры, что делает их идеальным выбором для компонентов под капотом автомобилей и в непосредственной близости от двигателей. Детали, изготовленные методом литья под давлением жидкого силиконового каучука, являются огнестойкими и не плавятся.

Химическая стойкость : Жидкий силиконовый каучук устойчив к воде, окислению и некоторым химическим растворам, таким как кислоты и щелочи.

Термостойкость : по сравнению с другими эластомерами силикон может выдерживать широкий диапазон экстремальных высоких и низких температур.

Механические свойства : LSR имеет хорошее удлинение, высокую прочность на разрыв и растяжение, отличную гибкость и диапазон твердости от 5 до 80 по Шору А.

Электрические свойства : LSR обладает превосходными изоляционными свойствами, что делает его привлекательным вариантом для множества электрических применений. По сравнению с обычным изоляционным материалом силикон может работать при гораздо более высоких и более низких температурах.

Прозрачность и пигментация : LSR обладает естественной прозрачностью. Этот атрибут позволяет производить красочные, формованные изделия по индивидуальному заказу.

Процесс литья под давлением

Жидкие силиконовые каучуки поставляются в бочках. Благодаря низкой вязкости эти каучуки можно перекачивать по трубопроводам и трубкам к оборудованию для вулканизации . Оба компонента прокачиваются через статический смеситель с помощью дозирующего насоса . Один из компонентов содержит катализатор , обычно на основе платины . Красящая паста, а также другие добавки также могут быть добавлены перед подачей материала в секцию статического смесителя. В статическом смесителе компоненты хорошо перемешиваются и передаются в охлаждаемую дозирующую секцию термопластавтомата. Статический миксер создает очень однородный материал, в результате чего получается продукция, которая не только очень однородна по всей детали, но и от детали к детали. В этом отличие от материалов из твердого силиконового каучука, которые приобретаются предварительно смешанными и частично вулканизированными. Напротив, твердые силиконовые каучуки обрабатываются методом трансферного формования , что приводит к меньшей консистенции и контролю материала, что приводит к более высокой вариативности деталей. Кроме того, твердые материалы из силиконового каучука обрабатываются при более высоких температурах и требуют более длительного времени вулканизации.

Жидкий силикон имеет очень низкий индекс вязкости и требует идеального уплотнения полости формы, чтобы гарантировать отсутствие заусенцев на готовом изделии. Поскольку впрыски выполняются при высокой температуре, на этапе проектирования инструментов для впрыска LSR необходимо учитывать расширение стали и естественную усадку материалов.

Из дозирующей секции машины для литья под давлением смесь проталкивается через охлаждаемые литники и направляющие системы в нагретую полость, где вулканизация происходит . Холодный канал и общее охлаждение приводят к отсутствию потерь материала в линиях подачи. Охлаждение позволяет производить детали LSR практически с нулевыми отходами материала, исключая операции обрезки и обеспечивая значительную экономию затрат на материалы.

Жидкие силиконовые каучуки поставляются в различных емкостях: от тюбиков до бочек емкостью 55 галлонов. Из-за своей вязкости эти жидкости перекачиваются под высоким давлением (500–5000 фунтов на квадратный дюйм), в зависимости от твердости материала. Сырье поставляется в двух отдельных контейнерах (известных в промышленности как комплект), обозначенных как соединения «А» и «В», причем сторона «В» обычно содержит катализатор, но может варьироваться в зависимости от марки используемого силикона. Два соединения (А и В) необходимо смешать в соотношении 1:1, обычно с помощью статического миксера, добавляя пигмент в процессе смешивания до начала процесса отверждения. Как только два компонента соединяются, процесс отверждения начинается немедленно. Охладитель, подающий холодную воду к фитингам с рубашкой, обычно используется для замедления процесса отверждения перед введением материалов в форму. Цветной пигмент можно добавить с помощью цветового инжектора, используемого в сочетании с насосом материала (система дозирования с замкнутым контуром), прежде чем материал попадет в секцию статического смесителя.

В сценарии с холодной палубой смешанный компаунд в соотношении 1:1 закачивается через охлаждаемые системы литников и желобов в нагретую полость, где происходит вулканизация. Холодный канал и общее охлаждение приводят к минимальным потерям материала, поскольку впрыск происходит непосредственно в деталь или полость, что позволяет сэкономить общие затраты на материалы и использовать резину высокой консистенции. Охлаждение позволяет производить детали LSR практически с нулевым количеством отходов материала, однако это не гарантирует отсутствие заусенцев в готовой детали. Формы и оснастка различаются по конструкции, исполнению и стоимости. Хороший литник для холодных каналов стоит дороже по сравнению с обычными инструментами для горячеканальных систем и может обеспечить высокий уровень производительности.

Преимущества литья под давлением жидкого силикона

Источник:

• Стабильность партий (готовый к использованию материал)
• Повторяемость процесса
• Прямой впрыск (без отходов)
• Короткое время цикла
• Технология «Flashless» (без заусенцев)
• Автоматизированный процесс
• Автоматизированные системы распалубки

Дальнейшее чтение

• Оссвальд, Э. Баур; и др. (2006). Международный справочник по пластмассам . Издательство Хансер. ISBN  1-56990-399-9 .