Miten LSR-valu eroaa termoplastien ruiskuvalusta?

Kaikki on päinvastoin. LSR pumpataan kahtena kylmänä nestekomponenttina lämmitettyyn muottiin (160–200 °C), jossa se kovettuu kemiallisesti. Termoplastit sulatetaan kuumina ja ruiskutetaan kylmään muottiin jähmettyäkseen. Siksi LSR-koneet, muotit ja prosessilogiikka on rakennettu päinvastaisesti.

Minkä paksuisia seiniä LSR-kappaleilla voi olla?

LSR virtaa ennen kovettumista erittäin hyvin ja täyttää seinät jopa 0,3–0,5 mm yllättävän pitkillä virtausmatkoilla. Tyypillinen suunnitteluseinämä on 0,5–3 mm. Erittäin ohuet, purkerakenteeseen alttiit ominaisuudet vaativat erinomaista muotin ilmanvaihtoa ja tarkkaa jakopintaa, koska nestemäinen silikoni purkautuu yli ~0,005 mm raoista.

Minkä kovuusalueen LSR kattaa?

Kaupalliset LSR-laadut ulottuvat suunnilleen Shore A 10:stä 80:aan. Pehmeät laadut (Shore A 10–30) sopivat tiivisteisiin ja ihokosketukseen; keskiluokat (40–60) ovat yleisalue; kovemmat laadut lähestyvät termoplastien kaltaista käsittelyä kalvoille ja venttiileille.

Voiko LSR:ää valaa termoplastien päälle?

Kyllä, ja se on yksi LSR:n suurimmista käyttötarkoituksista: kaksikomponenttivalu tai sisäosavalu PC-, PA- tai PBT-alustoille luo pehmeä-jäykkiä kappaleita, kuten tiivisteitä liittimiin ja pehmeitä lääketieteellisiä kahvoja. Itsekiinnittyvät LSR-laadut sitoutuvat kemiallisesti ilman pohjustetta hyväksytyille alustoille.

Paljonko LSR-työkalut maksavat termoplastityökaluihin verrattuna?

LSR-muotit maksavat tyypillisesti 20–50 % enemmän kuin vastaavat termoplastimuotit, koska ne tarvitsevat lämmitetyt levyt, kylmäkanavajärjestelmät neulaventtiileillä, tyhjiöilmauksen ja erittäin tarkat jakopinnat. Myös kappalehinnat ovat korkeampia materiaalihinnan ja kovettumisen rajoittamien syklien vuoksi.

Nestemäisen silikonikumin (LSR) ruiskuvalu: prosessi, suunnittelusäännöt ja sovellukset

Nestemäinen silikonikumi (LSR) on materiaali tuttipullojen tuttien, lääketieteellisten tiivisteiden, puettavien tuotteiden tiivisteiden ja kahvinkeittimien pehmeiden venttiilien takana. Sitä valetaan ruiskuvalukoneissa, mutta prosessi on termoplastiruiskuvalu ylösalaisin: kylmä neste sisään, kuuma muotti, kemiallinen kovettuminen jäähdytyksen sijaan. Tämä opas selittää, miten LSR-käsittely toimii, mitä suunnittelusääntöjä siitä seuraa ja milloin se voittaa termoplastiset elastomeerit.

Miten LSR-prosessi toimii?

LSR saapuu kahtena nestekomponenttina (A ja B) tynnyreissä tai kaseteissa. Annosteluyksikkö pumppaa ne tarkassa suhteessa 1:1 staattisen sekoittimen läpi jäähdytettyyn ruiskutusyksikköön — materiaalin on pysyttävä kylmänä viime hetkeen saakka. Sekoitettu neste ruiskutetaan 160–200 °C:een lämmitettyyn muottiin, jossa platinakatalysoitu additiokovettuminen ristisitoo silikonin tyypillisesti 10–60 sekunnissa seinämäpaksuudesta riippuen. Kappale poistetaan täysin kovettuneena: nykyaikaiset laadut eivät tarvitse jälkikovetusta, eikä jäähdytysvaihetta ole ollenkaan. Sykliaikaa ohjaa kovettuminen, ei jäähdytys — peilikuva termoplastisyklistä.

Miksi muotit käyvät kuumina ja kanavat kylminä?

Koska materiaali kovettuu kaikkialla, missä on kuumaa. Muotinontelo on lämmitetty, mutta kanavajärjestelmän on pidettävä materiaali kylmänä ja kovettumattomana ruiskutusten välillä, ja siksi LSR-muoteissa käytetään kylmäkanavalevyjä: vesijäähdytetyt neulaventtiilisuuttimet, jotka ruiskuttavat suoraan onteloon nollahävikillä. Hyvin rakennettu kylmä levy tarkoittaa ei sisuakanavaa, ei uudelleenjauhetta ja käytännössä 100 % materiaalihyödyntämistä — tärkeää, kun LSR maksaa 10–25 €/kg. Kuuma muotti ja kylmä levy tekevät myös virtauskäyttäytymisestä epätavallisen: täyttö on helppoa (LSR:n viskositeetti on erittäin alhainen leikkauksessa), mutta ilmaus ja purkeen hallinta hallitsevat työkalusuunnittelua.

Mitkä suunnittelusäännöt pätevät LSR-kappaleille?

Seinämäpaksuus: tyypillisesti 0,5–3 mm; mahdollista jopa 0,3 mm. Pidä seinät tasaisina, koska paksut osat pidentävät kovettumisaikaa ja aiheuttavat kovettumattoman ytimen riskin
Purkeen hallinta: nestemäinen silikoni purkautuu jokaisesta yli ~0,005 mm raosta, joten jakopinnat, sulkeumat ja poistajien sovitukset on työstettävä tarkasti — budjettityökalujen valmistus ei riitä
Ilmaus: tyhjiöilmaus on vakiokäytäntö; loukkuun jäänyt ilma aiheuttaa palojälkiä ja onteloita, koska ontelo täyttyy nopeasti ja muotti on kuuma
Vetokulmat: LSR on joustavaa ja poistuu alaleikkauksia vasten, jotka tuhoaisivat jäykän kappaleen, mutta pehmeät laadut voivat myös revetä — suunnittele poisto ilmaventtiileillä tai irrotuslevyillä ohuille kalvoille suunnattujen neulojen sijaan
Sisakanavat: neulaventtiilin kylmät kanavat suoraan kappaleelle; sisujäljet ovat pieniä mutta on sijoitettava niin, etteivät ne vaikuta tiivistyspintoihin
Jakopinnat tiivisteissä: pidä ne poissa tiivistyspinnasta; 0,05 mm purkeviiva tiivistepinnalla on vuotoreitti

LSR vastaan TPE: kumpi pehmeä materiaali?

Ominaisuus	LSR	TPE/TPU
Käyttölämpötila	-50...+200 °C	tyypillisesti -40...+120 °C
Painajäännös	Erinomainen (tiivisteet vuosikymmeniksi)	Kohtalainen tai heikko
Kemikaali-/UV-kestävyys	Erinomainen	Vaihtelee suuresti tyypin mukaan
Bioyhteensopivuus	Lääketieteelliset laadut, implanttihistoria	Rajallinen
Käsittely	Erikoiskoneet ja muotit	Tavalliset termoplastikoneet
Materiaalihinta	10–25 €/kg	3–10 €/kg
Päällevalu	PC/PA/PBT-alustoille itsekiinnittyvillä laaduilla	Laaja, helppo tavallisilla kaksikomponenttikoneilla

Lyhyesti: valitse LSR kuumuuteen, tiivisteen pitkäikäisyyteen, lääketieteelliseen kosketukseen ja ulkokäyttöön; valitse TPE kustannusohjatun pehmeän tuntuman saamiseksi vakiovarusteilla, mukaan lukien kaksikomponenttivalu.

Missä LSR:ää käytetään?

Lääketiede ja vauvanhoito: tutit, venttiilit, hengitysmaskit, tiivisteet — bioyhteensopivuus ja sterilointikesto
Autot: liitintiivisteet, anturikalvot, sytytystulppien suojukset (kuumuus ja painajäännös)
Kulutustavarat ja keittiö: leivinmuotit, lastojen päät, kahvinkeittimien venttiilit
Elektroniikka: näppäimistökalvot, vedenpitävät tiivisteet puettavissa tuotteissa, usein valettu jäykkien alustojen päälle

Paljonko LSR maksaa?

Materiaali hintaan 10–25 €/kg ja erikoistuneet kylmäkanavatyökalut 20–50 % lisähinnalla termoplastimuotteihin verrattuna tekevät LSR:stä tietoisen valinnan, ei oletuksen. Kappalehinnat ovat tyypillisesti 2–5-kertaiset termoplastivastineeseen nähden. Takaisinmaksu tulee kappaleiden yhdistämisestä (valettu tiiviste korvaa kootun tiivisteen), käyttöiästä (silikonitiivisteet elävät tuotetta pidempään) ja vaatimustenmukaisuudesta (yksi lääketieteellisen luokan materiaali hyväksytyn kokoonpanon sijaan).

Miten LSR-projekti aloitetaan

LSR palkitsee varhaisen prosessiosallistumisen useimpia materiaaleja paremmin: sisukanavan sijainti, jakopinnan sijoittelu ja ilmaus kiinnitetään teräkseen, ja pehmeän materiaalin käsittely (automaattinen poisto on vakio — kappaleet puhalletaan tai harjataan ulos) on suunniteltava mukaan. Nordmould tarkistaa LSR-kappaleiden suunnittelut silikoniin perehtyneiden kumppaniemme kanssa ennen tarjousta, jotta työkalu, kovettumissyklit ja poistotapa ovat sovittu ennen sitoutumista.

Aiheeseen liittyvät oppaat

Suunnitteletko silikonitiivistettä tai pehmeä-jäykkää kappaletta? Lähetä piirustuksesi Nordmouldille LSR-toteutettavuusarviota varten.