El caucho de silicona líquida (LSR) es un elastómero termoestable que exhibe una elongación relativamente alta, un rendimiento constante a alta temperatura, puede moldearse por inyección o verterse en láminas de caucho de silicona. Está disponible en una amplia gama de durezas (durómetro). El caucho de silicona líquida se divide en silicona para moldeo por inyección y caucho de silicona líquida para moldes según su uso y método de curado. La silicona para moldeo por inyección pertenece al caucho de silicona HTV, y el caucho de silicona líquida para moldes pertenece al caucho de silicona RTV.
Tipos de Caucho de Silicona Líquida
En los materiales LSR, el caucho de silicona líquida consta de dos partes, una A y una B. Ambas partes son un líquido, se requiere un catalizador como parte del proceso de curado. Los catalizadores de curado comunes son el curado con estaño (condensación) y el curado con platino (adición).
Moldeo por Inyección de Silicona Líquida
La silicona líquida para moldeo por inyección suele ser silicona curada con platino (adición). El Componente A contiene un catalizador de platino y el Componente B contiene metilhidrogensiloxano como reticulante (también conocido como agente de curado) y un inhibidor de alcohol. Los LSR son materiales viscosos, pero bombeables, procesados principalmente mediante moldeo por inyección líquida (LIM). A menudo se permite que la proporción de mezcla de las partes A y B varíe hasta un 5% respecto a una proporción 1:1 de LSR sin afectar significativamente el proceso o las propiedades del producto final.
Proceso de moldeo por inyección
El moldeo por inyección de LSR utiliza un material base y un catalizador, un agente vulcanizante que convierte el caucho de silicona líquida en un material sólido. La mayoría de los LSR utilizan un sistema de curado a base de platino donde ocurre una reacción de adición. Se puede aplicar calor o presión para acelerar el curado.
El curado con platino o por adición no produce niveles significativos de subproductos, como compuestos orgánicos volátiles (COV), que requieran eliminación. Esto elimina la necesidad de post-horneado en hornos industriales, lo que ahorra tiempo y dinero durante la producción de piezas de silicona. Si se utiliza el post-curado, generalmente es para estabilizar o mejorar las propiedades de un LSR para una aplicación especialmente exigente.
El moldeo por inyección de LSR comienza con la mezcla dosificada. Una bomba dispensa los ingredientes y un mezclador estático combina los componentes. Esta mezcla se transfiere luego a una sección enfriada de la máquina de moldeo por inyección. Debido a que el material es homogéneo, los LSR mantienen la consistencia en piezas individuales y de una pieza a otra. El moldeo por inyección de LSR también permite operaciones automatizadas para una mayor eficiencia.
Cuando ocurre el curado de LSR, no hay pérdida de material en las líneas de alimentación, lo que reduce el desperdicio de material. Los moldes de acero inoxidable son más caros, pero los moldes bien fabricados producen piezas de silicona con mínimas rebabas que eliminan la necesidad de recortar. Debido a que los LSR tienen una baja viscosidad o resistencia al flujo, también permiten el uso de moldes complejos e intrincados en aplicaciones como dispositivos médicos.
Tenga en cuenta que el moldeo por inyección de caucho de silicona líquida es el inverso del moldeo de termoplásticos; el compuesto de silicona líquida a temperatura ambiente se inyecta y cura en un molde caliente, mientras que los gránulos de plástico se funden en líquido caliente y se fuerzan a un molde enfriado.
Ventajas
- Estabilidad de lotes (material listo para usar)
- Alto nivel de repetibilidad, bueno para componentes de tolerancia ajustada / precisión.
- Inyección directa (sin desperdicio)
- Tiempo de ciclo corto
- Tecnología ‘sin rebabas’ (sin rebabas)
- Proceso automatizado
- Sistemas de desmoldeo automatizados
- Claridad superior, el material puede pigmentarse en línea con el flujo de material para producir colores.
- La inyección en molde cerrado permite el moldeo de geometrías complejas y el sobremoldeo.
Desventajas
Costos de puesta en marcha / apagado más altos, más adecuado para aplicaciones de alto volumen.
Los sistemas de colada pueden provocar un aumento del peso bruto del material cuando no se utilizan sistemas de colada fría u otras opciones de bajo desperdicio.
Moldeo por Sobreinyección de Silicona Líquida
El sobremoldeo, el moldeo de dos componentes y el moldeo por inserción son procesos en los que el LSR se moldea directamente sobre o alrededor de componentes hechos de otros materiales como metal, termoplástico, otra silicona, etc., permitiendo así una combinación de propiedades de materiales y el ensamblaje directo de LSR sobre otro material. La primera inyección o el componente insertado es típicamente el material más rígido, y el material LSR más flexible se forma alrededor o sobre él. El sobremoldeo de LSR o el moldeo de dos componentes implica moldear un componente polimérico y luego moldear un material LSR directamente sobre él mientras permanece en el mismo molde. Los componentes dentro del molde se indexan o rotan para permitir que el primer material (comúnmente termoplástico) se forme y luego el segundo material (típicamente LSR) se forme directamente encima.
Moldeo por Inserción de Silicona Líquida
El moldeo por inserción implica cargar una pieza formada previamente (metal, plástico, etc.) en el molde e inyectar el LSR a su alrededor. Se pueden utilizar operadores o robots pick-and-place para instalar físicamente el inserto en el molde antes de la inyección. En estos procesos, el otro material debe soportar las temperaturas asociadas con el proceso de moldeo y curado de LSR, manteniendo al mismo tiempo suficiente rigidez. Esto típicamente excluye olefinas y otras resinas básicas, favoreciendo termoplásticos de ingeniería con un rendimiento superior a altas temperaturas, otras resinas termoestables, metales y cerámicas.
Silicona Líquida para Moldes
La silicona líquida para moldes es un material ideal para fabricar moldes de silicona. Hay silicona de condensación (curada con estaño) y silicona de adición (curada con platino).
El LSR curado con platino es típicamente más “limpio” que el LSR curado con estaño. El LSR curado con platino a menudo es capaz de cumplir las certificaciones FDA y USP Clase VI. El LSR curado con platino también puede soportar temperaturas más altas en comparación con las alternativas curadas con estaño.
El LSR curado con estaño se encuentra generalmente en materiales de grado de consumo y para inventores. Este material puede curar utilizando la condensación del aire y no requiere calor. El LSR curado con estaño típicamente no es de grado FDA y no se utiliza en aplicaciones más exigentes.
Si bien el LSR curado con estaño es más accesible para aplicaciones de hobby y diversas aplicaciones de consumo, no ofrece algunas de las distintas ventajas y características de alto rendimiento del LSR curado con platino.
Este tipo de silicona líquida no se describirá en detalle aquí. Para obtener detalles sobre la silicona para moldes, consulte el diccionario: Silicona para moldes.
Características del LSR
Biocompatibilidad: Bajo pruebas exhaustivas, el caucho de silicona líquida ha demostrado una compatibilidad superior con el tejido humano y los fluidos corporales. En comparación con otros elastómeros, el LSR es resistente al crecimiento bacteriano y no manchará ni corroerá otros materiales. El LSR también es insípido e inodoro y puede formularse para cumplir con los estrictos requisitos de la FDA. El material puede esterilizarse mediante una variedad de métodos, incluyendo autoclave de vapor, óxido de etileno (ETO), gamma, haz de electrones y muchas otras técnicas, cumpliendo todas las aprobaciones requeridas.
Duradero: Duradero: las piezas de LSR pueden soportar temperaturas extremas, lo que las convierte en una opción ideal para componentes debajo del capó de los automóviles y cerca de los motores. Las piezas fabricadas mediante moldeo por inyección de caucho de silicona líquida son ignífugas y no se derretirán.
Resistencia química: Los elastómeros termoplásticos pueden resistir productos químicos en una amplia gama de aplicaciones. Pero solo ofrecen resistencia química en rangos de temperatura moderados. El LSR ofrece baja absorción de agua y excelente resistencia a los productos químicos comunes incluso cuando se expone a temperaturas extremas.
Resistencia a la temperatura: En comparación con otros elastómeros, la silicona puede soportar un amplio rango de temperaturas extremas altas/bajas (-50°C a 250°C).
Resistencia al envejecimiento: La resistencia al envejecimiento es un factor importante para determinar el material adecuado para su proceso de moldeo por inyección. Los materiales de LSR curado proporcionan una excelente resistencia a los rayos UV, a la intemperie y al envejecimiento. Son ideales para su uso en aplicaciones donde la exposición a largo plazo a los elementos es una preocupación.
Propiedades mecánicas: El LSR tiene buena elongación, alta resistencia al desgarro y a la tracción, excelente flexibilidad y un rango de dureza de 0 a 80 Shore A.
Baja compresión permanente: Una baja compresión permanente significa que los materiales pueden resistir la deformación permanente bajo una tensión constante. Los LSR tienen una compresión permanente muy baja, típicamente en el rango del 15%-20%. Son capaces de retener su elasticidad incluso cuando se comprimen durante períodos prolongados y se someten a diferentes rangos de temperatura.
Propiedades eléctricas: El LSR tiene excelentes propiedades aislantes, lo que ofrece una opción atractiva para una gran cantidad de aplicaciones eléctricas. En comparación con el material aislante convencional, la silicona puede funcionar a temperaturas mucho más altas y bajas.
Fácil de colorear: Muchos colores estándar disponibles y colores personalizados para piezas moldeadas y láminas moldeadas. Se pueden lograr colores y efectos visuales únicos mediante el uso de pigmentos y masterbatches.
Rango de Durómetro de la Silicona Líquida
El caucho de silicona líquida está disponible en un rango de dureza de 0 a 80 durómetros Shore A. El LSR de 10 durómetros es muy blando como la goma de mascar y puede sentirse más blando que algunas espumas y productos de esponja de silicona extra firmes. El LSR de 80 durómetros es más duro que el tacón de un zapato y es tan firme como muchos productos de elastómero termoplástico. La mayoría de las aplicaciones para el caucho de silicona líquida se especifican en el rango de 20 a 70 durómetros Shore A. La mayoría de los materiales LSR comerciales se clasifican por durómetro.
Aplicación del LSR
El caucho de silicona líquida es un material altamente versátil. Su resistencia al vapor y su baja compresión permanente los convierten en una excelente opción para juntas y accesorios en electrodomésticos de consumo como microondas. Su resistencia al aceite y al calor ofrece durabilidad a largo plazo en componentes automotrices. Sus excelentes propiedades de desmoldeo y su excelente resistencia al desgarro los hacen ideales para fabricar moldes de silicona.
El caucho de silicona líquida es un pilar en productos electrónicos y de consumo, juntas y otros accesorios, y muchos otros mercados. Los LSR se consideran el material de elección para industrias como la automotriz o la de dispositivos médicos.
Productos típicos de caucho de silicona líquida:
- Fabricación de moldes de silicona de grado industrial y alimentario
- Válvulas y manómetros
- Membranas y anillos de sellado
- Piezas de riego y filtración
- Válvulas de salida de presión, de retención y unidireccionales
- Botones de panel iluminados