Жидкий силикон (LSR) — это термореактивный эластомер, обладающий относительно высоким удлинением, стабильными характеристиками при высоких температурах, может быть сформован литьем под давлением или отлит в листы силиконового каучука. Он доступен в широком диапазоне твердости (по дюрометру). Жидкий силикон разделяется на силикон для литья под давлением и жидкий силикон для форм в зависимости от его использования и метода отверждения. Силикон для литья под давлением относится к силиконовому каучуку HTV, а жидкий силикон для форм относится к силиконовому каучуку RTV.
Типы жидкого силикона
В материалах LSR жидкий силикон состоит из двух частей, A и B. Обе части представляют собой жидкость, катализатор необходим как часть процесса отверждения. Распространенными катализаторами отверждения являются отверждение на основе олова (конденсационное) и отверждение на основе платины (аддитивное).
Литье жидкого силикона под давлением
Силиконы для литья под давлением жидкого силикона обычно представляют собой силиконы на основе платины (аддитивного) отверждения. Компонент А содержит платиновый катализатор, а компонент В содержит метилгидрогенсилоксан в качестве сшивающего агента (также называемого отвердителем) и спиртовой ингибитор. LSRы — это вязкие, но прокачиваемые материалы, которые в основном обрабатываются методом литья под давлением (LIM). Соотношение смешивания для частей A и B часто допускает отклонение до 5% от соотношения 1:1 для LSR без значительного влияния на процесс или свойства конечного продукта.
Процесс литья под давлением
Литье под давлением LSR использует основной материал и катализатор, вулканизующий агент, который превращает жидкий силикон в твердый материал. Большинство LSR используют систему отверждения на основе платины, где происходит реакция присоединения. Для ускорения отверждения можно применять тепло или давление.
Платиновое или аддитивное отверждение не производит значительных объемов побочных продуктов, таких как летучие органические соединения (ЛОС), требующих удаления. Это исключает необходимость последующей термообработки в промышленных печах, что экономит время и деньги при производстве силиконовых деталей. Если последующая термообработка используется, то, как правило, для стабилизации или улучшения свойств LSR для особо требовательных применений.
Литье под давлением LSR начинается с дозирования и смешивания. Насос подает ингредиенты, а статический смеситель объединяет компоненты. Эта смесь затем переносится в охлаждаемую секцию машины для литья под давлением. Поскольку материал однороден, LSRы обеспечивают однородность по всей детали и от детали к детали. Литье под давлением LSR также поддерживает автоматизированные операции для повышения эффективности.
При отверждении LSR не происходит потери материала в подающих линиях, что снижает отходы материала. Пресс-формы из нержавеющей стали более дорогие, но правильно изготовленные пресс-формы производят силиконовые детали с минимальным облоем, что исключает необходимость обрезки. Поскольку LSRы обладают низкой вязкостью или сопротивлением течению, они также поддерживают использование сложных, замысловатых форм в таких областях применения, как медицинские устройства.
Обратите внимание, что литье под давлением жидкого силикона является противоположностью литья термопластов; жидкий силикон при комнатной температуре впрыскивается и отверждается в горячей форме, тогда как пластиковые гранулы плавятся в горячую жидкость и подаются в охлаждаемую форму.
Преимущества
- Стабильность партий (готовый к использованию материал)
- Высокий уровень повторяемости, хорошо подходит для деталей с жесткими допусками / прецизионных компонентов.
- Прямой впрыск (без отходов)
- Короткий цикл
- Технология «без облоя» (без заусенцев)
- Автоматизированный процесс
- Автоматизированные системы извлечения из формы
- Превосходная прозрачность, материал может быть пигментирован в потоке для получения цветов.
- Литье в закрытую форму поддерживает формование сложных геометрий и овермолдинг.
Недостатки
Более высокие затраты на запуск / остановку, лучше подходит для крупносерийного производства.
Литниковые системы могут приводить к увеличению общего веса материала, если не используются системы с холодным каналом или другие варианты с низким уровнем отходов.
Овермолдинг жидкого силикона
Овермолдинг, двухкомпонентное литье и литье с закладными элементами — это все процессы, при которых LSR формуется непосредственно на или вокруг компонентов, изготовленных из других материалов, таких как металл, термопласт, другой силикон и т. д., что позволяет комбинировать свойства материалов и напрямую соединять LSR с другим материалом. Первая отливка или закладной элемент обычно представляет собой более жесткий материал, вокруг или на который формуется более гибкий материал LSR. Овермолдинг LSR или двухкомпонентное литье включает формование полимерного компонента, а затем формование материала LSR непосредственно на него, пока он остается в той же пресс-форме. Компоненты внутри пресс-формы индексируются или вращаются, чтобы позволить сначала сформировать первый материал (обычно термопласт), а затем сформировать второй материал (обычно LSR) непосредственно поверх.
Литье жидкого силикона с закладными элементами
Литье с закладными элементами включает загрузку предварительно сформованной детали (металлической, пластиковой и т. д.) в пресс-форму и впрыскивание LSR вокруг нее. Операторы или роботы-манипуляторы могут использоваться для физической установки закладного элемента в пресс-форму перед впрыском. В этих процессах другой материал должен выдерживать температуры, связанные с процессом формования и отверждения LSR, сохраняя при этом достаточную жесткость. Обычно это исключает олефины и другие стандартные смолы, отдавая предпочтение инженерным термопластам с превосходными высокотемпературными характеристиками, другим термореактивным смолам, металлам и керамике.
Жидкий силикон для форм
Жидкий силикон для форм — идеальный материал для изготовления силиконовых форм. Существуют силикон на основе олова (конденсационного отверждения) и силикон на основе платины (аддитивного отверждения).
LSR на основе платины обычно «чище», чем LSR на основе олова. LSR на основе платины часто соответствует требованиям FDA и USP Class VI. LSR на основе платины также выдерживает более высокие температуры по сравнению с альтернативами на основе олова.
LSR на основе олова обычно встречается в потребительских материалах и материалах для изобретателей. Этот материал может отверждаться за счет конденсации из воздуха и не требует нагревания. LSR на основе олова, как правило, не соответствует классу FDA и не используется в более требовательных применениях.
Хотя LSR на основе олова более доступен для хобби и различных потребительских применений, он не предлагает некоторых явных преимуществ и высокопроизводительных характеристик LSR на основе платины.
Этот тип жидкого силикона не будет подробно описан здесь. Подробнее о силиконе для форм см. в словаре: Силикон для форм.
Свойства LSR
Биосовместимость: В результате обширных испытаний жидкий силикон продемонстрировал превосходную совместимость с тканями человека и биологическими жидкостями. По сравнению с другими эластомерами, LSR устойчив к росту бактерий и не оставляет пятен и не вызывает коррозии других материалов. LSR также безвкусен и не имеет запаха и может быть разработан в соответствии со строгими требованиями FDA. Материал может быть стерилизован различными методами, включая паровую автоклавирование, этиленоксид (ЭТО), гамма-излучение, электронный луч и многие другие методы, соответствующие всем необходимым сертификатам.
Долговечность: Детали из 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 силикона, огнестойки и не плавятся.
Химическая стойкость: Термопластичные эластомеры могут выдерживать воздействие химикатов в широком спектре применений. Но они обладают химической стойкостью только в умеренных температурных диапазонах. LSR обладает низким водопоглощением и превосходной устойчивостью к обычным химикатам даже при воздействии экстремальных температур.
Термостойкость: По сравнению с другими эластомерами, силикон может выдерживать широкий диапазон экстремальных высоких/низких температур (от -50°C до 250°C).
Устойчивость к старению: Устойчивость к старению является важным фактором при выборе правильного материала для процесса литья под давлением. Отвержденные материалы LSR обладают превосходной устойчивостью к УФ-лучам, атмосферным воздействиям и старению. Они идеально подходят для применений, где требуется длительное воздействие внешних факторов.
Механические свойства: LSR обладает хорошим удлинением, высокой прочностью на разрыв и растяжение, отличной гибкостью и диапазоном твердости от 0 до 80 по Шору А.
Низкая остаточная деформация сжатия: Низкая остаточная деформация сжатия означает, что материалы могут противостоять постоянной деформации под постоянной нагрузкой. LSRы имеют очень низкую остаточную деформацию сжатия, обычно в диапазоне 15%-20%. Они способны сохранять свою эластичность даже при длительном сжатии и воздействии различных температурных диапазонов.
Электрические свойства: LSR обладает отличными изоляционными свойствами, что делает его привлекательным вариантом для множества электрических применений. По сравнению с обычными изоляционными материалами, силикон может работать при значительно более высоких и низких температурах.
Легкость окрашивания: Доступно множество стандартных и индивидуальных цветов для формованных деталей и формованных листов. Уникальные цвета и визуальные эффекты могут быть достигнуты за счет использования пигментов и суперконцентратов.
Диапазон твердости жидкого силикона по дюрометру
Жидкий силикон доступен в диапазоне твердости от 0 до 80 по Шору А. LSR твердостью 10 по дюрометру очень мягкий, как жевательная резинка, и может казаться мягче, чем некоторые сверхтвердые изделия из силиконовой пены и силиконовой губки. LSR твердостью 80 по дюрометру тверже каблука обуви и так же тверд, как многие изделия из термопластичных эластомеров. Большинство применений для жидкого силикона указываются в диапазоне твердости от 20 до 70 по Шору А. Большинство коммерческих материалов LSR классифицируются по дюрометру.
Применение LSR
Жидкий силикон — очень универсальный материал. Его устойчивость к пару и низкая остаточная деформация сжатия делают его отличным выбором для прокладок и фурнитуры в бытовой технике, такой как микроволновые печи. Его масло- и теплостойкость обеспечивают долговечность в автомобильных компонентах. Его отличные антиадгезионные свойства и высокая прочность на разрыв делают его идеальным для изготовления силиконовых форм.
Жидкий силикон является основным материалом в электронике и потребительских товарах, прокладках и другой фурнитуре, а также на многих других рынках. LSR считается материалом выбора для таких отраслей, как автомобильная промышленность или медицинские приборы.
Типичные изделия из жидкого силикона:
- Изготовление силиконовых форм промышленного и пищевого назначения
- Клапаны и манометры
- Мембраны и уплотнительные кольца
- Детали для ирригации и фильтрации
- Выпускные, обратные и односторонние клапаны
- Кнопки на подсвечиваемых панелях