Kuo LSR liejimas skiriasi nuo termoplastų plastiko liejimo?

Viskas apversta. LSR pumpuojamas kaip du šalti skysti komponentai į šildomą formą (160–200 °C), kur jis kietėja chemiškai. Termoplastai išlydomi karšti ir įpurškiami į šaltą formą, kad sukietėtų. Todėl LSR mašinos, formos ir proceso logika sukurtos atvirkščiai.

Kokio storio sienelės gali būti LSR detalėms?

Prieš kietėdamas LSR teka itin gerai ir užpildo sienas iki 0,3–0,5 mm stebėtinai ilgais tekėjimo keliais. Tipiškas projektinis sienelių storis yra 0,5–3 mm. Labai plonoms, į atšalas linkusioms geometrijoms reikia puikios formos ventiliacijos ir tikslios atskyrimo plokštumos, nes skystas silikonas atšalas formuoja plyšiuose virš ~0,005 mm.

Kokį kietumo diapazoną apima LSR?

Komercinių LSR rūšių kietumas svyruoja maždaug nuo Shore A 10 iki 80. Minkštos rūšys (Shore A 10–30) tinka sandarikliams ir sąlyčiui su oda; vidutinės (40–60) yra universalusis diapazonas; kietesnės rūšys artėja prie termoplastams panašaus apdorojimo membranoms ir vožtuvams.

Ar LSR galima užlieti ant termoplastų?

Taip, ir tai vienas didžiausių LSR pritaikymų: dvikomponentis liejimas arba liejimas ant įdėklų iš PC, PA ar PBT sukuria minkštai standžias detales, pavyzdžiui, sandariklius ant jungčių ir minkštas medicinines rankenas. Lipniosios LSR rūšys chemiškai susijungia be grunto ant kvalifikuotų pagrindų.

Kiek kainuoja LSR formos, palyginti su termoplastų formomis?

LSR formos paprastai kainuoja 20–50 % brangiau nei lygiavertės termoplastų formos, nes joms reikalingos šildomos plokštės, šaltųjų kanalų adatinių vožtuvų sistemos, vakuuminė ventiliacija ir labai tikslios atskyrimo plokštumos. Detalių kainos taip pat aukštesnės dėl medžiagos kainos ir kietėjimu ribojamų ciklų.

Skystojo silikono (LSR) plastiko liejimas: procesas, projektavimo taisyklės ir pritaikymas

Skystoji silikono guma (LSR) yra medžiaga, iš kurios gaminami žindukai, medicininiai sandarikliai, dėvimų gaminių tarpinės ir minkšti vožtuvai kavos aparatuose. Ji liejama įpurškimo mašinomis, tačiau procesas yra termoplastų liejimas, apverstas aukštyn kojomis: šaltas skystis į vidų, karšta forma, cheminis kietėjimas vietoj aušinimo. Šiame vadove paaiškinama, kaip veikia LSR apdirbimas, kokios projektavimo taisyklės iš to išplaukia ir kada jis pranašesnis už termoplastinius elastomerus.

Kaip veikia LSR procesas?

LSR tiekiamas kaip du skysti komponentai (A ir B) statinėse arba kasetėse. Dozavimo blokas pumpuoja juos tiksliu santykiu 1:1 per statinį maišytuvą į aušinamą įpurškimo mazgą — medžiaga turi išlikti šalta iki paskutinės akimirkos. Sumaišytas skystis įpurškiamas į iki 160–200 °C įkaitintą formą, kur platina katalizuojamo adicinio kietėjimo metu silikonas susikryžmiuoja paprastai per 10–60 sekundžių, priklausomai nuo sienelės storio. Detalė išstumiama visiškai sukietėjusi: šiuolaikinėms rūšims nereikalingas papildomas kietinimas, o aušinimo fazės nėra visai. Ciklo laiką lemia kietėjimas, o ne aušinimas — veidrodinis atspindys termoplastų ciklui.

Kodėl formos veikia karštos, o kanalai šalti?

Todėl kad medžiaga kietėja visur, kur karšta. Formos ertmė šildoma, tačiau kanalų sistema turi išlaikyti medžiagą šaltą ir nesukietėjusią tarp ciklų, ir būtent todėl LSR formose naudojami šaltųjų kanalų blokai: vandeniu aušinami adatiniai vožtuvų antgaliai, kurie įpurškia tiesiai į ertmę be nuostolių. Gerai pagamintas šaltasis blokas reiškia nė įtekėjimo kanalo, nė permalamų atliekų ir praktiškai 100 % medžiagos panaudojimą — svarbu, kai LSR kainuoja 10–25 €/kg. Karšta forma ir šaltasis blokas taip pat daro tekėjimo elgseną neįprastą: užpildymas lengvas (LSR turi labai mažą klampą šlyties metu), tačiau formos projektavime dominuoja ventiliacija ir atšalų kontrolė.

Kokios projektavimo taisyklės galioja LSR detalėms?

Sienelės storis: tipiškai 0,5–3 mm; įmanoma iki 0,3 mm. Sienas laikykite vienodas, nes storos sekcijos pailgina kietėjimo laiką ir kelia nesukietėjusio šerdies riziką
Atšalų kontrolė: skystas silikonas atšalas formuoja bet kuriame plyšyje virš ~0,005 mm, todėl atskyrimo plokštumos, užspaudimo paviršiai ir išstūmėjų sujungimai turi būti apdirbti labai tiksliai — biudžetinė formų gamyba čia netinka
Ventiliacija: vakuuminė ventiliacija yra standartinė praktika; įstrigęs oras sukelia nudegimus ir tuštumas, nes ertmė užsipildo greitai, o forma karšta
Nuožulnų kampai: LSR lankstus ir išsiima prieš priešnuožulnas, kurios sunaikintų standžią detalę, tačiau minkštos rūšys gali ir įplyšti — išstūmimą projektuokite su oro vožtuvais arba nuėmimo plokštėmis, o ne su adatomis prie plonų membranų
Įtekėjimo vietos: adatiniai vožtuvų kanalai tiesiai ant detalės; įtekėjimo žymės mažos, bet turi būti išdėstytos ten, kur neveikia sandarinimo paviršių
Atskyrimo plokštumos ant sandariklių: laikykite jas atokiau nuo sandarinimo paviršiaus; 0,05 mm atšalų linija ant tarpiklio paviršiaus yra nuotėkio kelias

LSR prieš TPE: kuri minkšta medžiaga?

Savybė	LSR	TPE/TPU
Naudojimo temperatūra	-50 iki +200 °C	paprastai -40 iki +120 °C
Liekamoji gniuždymo deformacija	Puiki (sandarikliai dešimtmečiams)	Vidutinė arba prasta
Atsparumas cheminėms medžiagoms/UV	Puikus	Labai skiriasi pagal tipą
Biologinis suderinamumas	Medicininės rūšys, implantų istorija	Ribotas
Apdirbimas	Specializuotos mašinos ir formos	Standartinės termoplastų mašinos
Medžiagos kaina	10–25 €/kg	3–10 €/kg
Užliejimas	Ant PC/PA/PBT su lipniosiomis rūšimis	Platus, lengvas standartinėse dvikomponentėse mašinose

Trumpai: rinkitės LSR karščiui, sandariklio ilgaamžiškumui, medicininiam kontaktui ir darbui lauke; rinkitės TPE kaštais pagrįstam minkštam pojūčiui standartinėje įrangoje, įskaitant dvikomponentį liejimą.

Kur naudojamas LSR?

Medicina ir kūdikių priežiūra: žindukai, vožtuvai, kvėpavimo kaukės, sandarikliai — biosuderinamumas ir atsparumas sterilizacijai
Automobiliai: jungčių tarpinės, jutiklių membranos, uždegimo žvakių antgaliai (karštis ir liekamoji deformacija)
Vartotojai ir virtuvė: kepimo formos, mentelių galvutės, kavos aparatų vožtuvai
Elektronika: klaviatūrų membranos, vandeniui atsparūs sandarikliai dėvimuose gaminiuose, dažnai užlieti ant standžių pagrindų

Kiek kainuoja LSR?

Medžiaga po 10–25 €/kg ir specializuotos šaltųjų kanalų formos su 20–50 % priemoka, palyginti su termoplastų formomis, daro LSR sąmoningą pasirinkimą, o ne numatytąjį. Detalių kainos paprastai 2–5 kartus didesnės nei termoplastų atitikmens. Atsiperkamumas kyla iš detalių konsolidacijos (lietas sandariklis pakeičia surinktą tarpiklį), tarnavimo laiko (silikono sandarikliai išgyvena gaminį) ir atitikties (viena medicininės klasės medžiaga vietoj kvalifikuotos konstrukcijos).

Kaip pradėti LSR projektą

LSR atlygina už ankstyvą proceso įtraukimą labiau nei dauguma medžiagų: įtekėjimo padėtis, atskyrimo plokštumos išdėstymas ir ventiliacija įtvirtinami pliene, o minkštos medžiagos tvarkymas (automatinis išstūmimas yra standartas — detalės išpučiamos arba iššluojamos) turi būti suprojektuotas. Nordmould peržiūri LSR detalių projektus su mūsų silikonus išmanančiais partneriais prieš teikdami pasiūlymą, kad forma, kietėjimo ciklai ir išstūmimo būdas būtų sutarti prieš prisiimant įsipareigojimus.

Susiję vadovai

Projektuojate silikoninį sandariklį arba minkštai standžią detalę? Atsiųskite Nordmould savo brėžinius LSR įgyvendinamumo įvertinimui.