Was sind die Eigenschaften des Flüssigsilikonkautschuk-Formverfahrens und der entsprechenden Formen?

Die Struktur von Spritzgussformen für thermisch härtenden flüssigen Silikonkautschuk (LSR) ähnelt im Allgemeinen der für thermoplastische Verbindungen, es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede. Beispielsweise besitzt flüssiger Silikonkautschuk generell eine niedrige Viskosität und daher sehr kurze Füllzeiten, selbst bei sehr niedrigen Einspritzdrücken. Um Lufteinschlüsse zu vermeiden, ist eine gute Entlüftung in der Form entscheidend.

 

Darüber hinaus schrumpfen LSR-Verbindungen in der Form nicht so stark wie thermoplastische Verbindungen; sie neigen dazu, sich bei Hitze auszudehnen und bei Kälte leicht zu schrumpfen. Folglich bleibt das Produkt nicht immer wie erwartet auf der konvexen Seite der Form, sondern wird in der Kavität mit der größeren Oberfläche eingeschlossen.

 

1. Schrumpfungsrate

Obwohl LSR in der Form nicht schrumpft, schrumpft es nach dem Entformen und Abkühlen oft um 2,5 % bis 3 %. Das genaue Ausmaß der Schrumpfung hängt zu einem gewissen Grad von der Zusammensetzung der Verbindung ab. Aus formtechnischer Sicht kann die Schrumpfung jedoch durch mehrere Faktoren beeinflusst werden, darunter die Formtemperatur, die Temperatur der Verbindung beim Entformen, der Druck in der Formkavität und die anschließende Kompression der Verbindung.

 

Die Position des Einspritzpunktes ist ebenfalls zu berücksichtigen, da die Schrumpfung in Fließrichtung des Klebstoffs in der Regel größer ist als senkrecht dazu. Die Außenabmessungen des Produkts wirken sich ebenfalls auf die Schrumpfung aus, wobei dickere Produkte generell weniger schrumpfen als dünnere. Falls eine Nachvernetzung erforderlich ist, kann eine zusätzliche Schrumpfung von 0,5 % bis 0,7 % auftreten.

2. Trennlinien

Die Festlegung der Position der Trennlinie ist einer der ersten Schritte beim Design einer Silikonkautschuk-Spritzgussform. Die Entlüftung erfolgt hauptsächlich durch Nuten, die sich an der Trennlinie befinden. Die Nut muss im letzten Bereich der eingespritzten Verbindung liegen, um innere Lufteinschlüsse zu vermeiden und Festigkeitsverluste an der Klebeverbindung zu reduzieren.

 

Aufgrund der niedrigen Viskosität von LSR-Materialien muss die Trennlinie präzise sein, um Überlauf zu vermeiden. Dennoch sind Trennlinien bei geformten Produkten oft sichtbar. Die Entformung wird durch die Geometrie des Produkts und die Position der Trennfläche beeinflusst. Ein leichtes Anfasen des Teils im Design hilft sicherzustellen, dass das Teil eine gleichmäßige Affinität zur gewünschten anderen Hälfte der Kavität hat.

3. Entlüftung

Beim Einspritzen von LSR wird die in der Formkavität eingeschlossene Luft beim Schließen der Form komprimiert und dann beim Befüllen der Form durch die Entlüftungsnuten ausgetrieben. Wenn die Luft nicht vollständig entweichen kann, bleibt sie in der Kautschukverbindung (dies verursacht oft, dass der weiße Rand des Produkts teilweise freiliegt). Die Entlüftungsnut ist generell 1-3 mm breit und 0,004-0,005 mm tief.

 

Eine Vakuumierung im Forminneren erzielt den besten Entlüftungseffekt. Dies wird erreicht, indem eine Dichtung an der Trennlinie vorgesehen und eine Vakuumpumpe eingesetzt wird, um alle Formkavitäten schnell zu evakuieren. Sobald das Vakuum den Nennwert erreicht, wird die Form vollständig geschlossen und die Einspritzung beginnt. 

 

Einige Spritzgießmaschinen ermöglichen den Betrieb mit variabler Schließkraft, was es dem Verarbeiter erlaubt, die Form mit niedrigem Druck zu schließen. Man wartet, bis 90 % bis 95 % der Formkavität mit LSR gefüllt sind (um die Luft leichter abführen zu können), und schaltet dann auf eine höhere Schließkraft um, um ein Ausdehnen und Überlaufen des Silikonkautschuks zu verhindern.

4. Einspritzpunkt

Das Formen von LSR mit einem Kaltkanalsystem maximiert die Vorteile dieser Verbindung und steigert die Produktionseffizienz. Durch diese Verarbeitungsweise muss der Angusskanal nicht entfernt werden, wodurch sich der Arbeitsaufwand verringert und manchmal große Materialverluste vermieden werden. In vielen Fällen reduziert die kanallose Bauweise auch die Betriebszeit.

 

Die Verbindungseinspritzdüse wird über ein Nadelventil zur Vorwärtsflussregelung gesteuert. Viele Hersteller bieten derzeit Einspritzdüsen mit pneumatischen Schaltern als Standardausrüstung an, die an verschiedenen Stellen der Form platziert werden können. Einige Formenbauer haben ein offenes Kaltkanalsystem entwickelt, das so kompakt ist, dass mehrere Einspritzpunkte (und somit die gesamte Kavität) in den äußerst begrenzten Formraum passen müssen. Diese Technologie ermöglicht die Serienfertigung hochwertiger Silikonkautschukprodukte ohne die Notwendigkeit, die Düsenspitze zu trennen.

 

Wird ein Kaltkanalsystem verwendet, ist es wichtig, eine effektive Temperaturtrennung zwischen der heißen Kavität und dem kalten Anguss zu schaffen. Wenn der Anguss zu heiß ist, kann die Verbindung vor dem Einspritzen zu härten beginnen; kühlt er jedoch zu schnell ab, wird er zu viel Wärme aus dem Angussbereich aufnehmen. die Form, was zu einer unvollständigen Aushärtung führt.

 

Für Produkte, die mit konventionellen Angüssen (wie Unterwasserangüssen und konischen Angüssen) gespritzt werden, ist es angemessen, Einspritzöffnungen mit kleinem Durchmesser zum Füllen (Durchmesser der Einspritzöffnung beträgt typischerweise 0,2-0,5 mm) zu verwenden. Bei niedrigviskosen LSR-Verbindungen, wie thermoplastischen Verbindungen, ist es wichtig, das Angusssystem auszugleichen, damit alle Formhohlräume gleichmäßig mit der Verbindung gefüllt werden können. Durch den Einsatz von Simulationssoftware für die Gestaltung des Angusssystems kann der Entwicklungsprozess der Form erheblich vereinfacht werden, und dessen Wirksamkeit wird durch den Formfülltest nachgewiesen.

5. Entformung

Vulkanisierter flüssiger Silikonkautschuk neigt dazu, an Metalloberflächen zu haften, und die Flexibilität des Produkts kann die Entformung erschweren. Die Hochtemperaturreißfestigkeit von LSR ermöglicht eine Entformung unter Normalbedingungen, ohne dass selbst größere Produkte beschädigt werden. Die gängigsten Entformungstechniken umfassen: Abstreiferplatten-Entformung, Auswerferstift-Entformung und pneumatische Entformung. Weitere verbreitete Entformungstechniken sind Rollenschaben, Auswerfplatten-Entformung und automatische Formentnahme.

 

Bei der Verwendung eines Formentnahmesystems ist es wichtig, dieses innerhalb eines hohen Präzisionsbereichs zu halten. Ist der Spielraum zwischen dem Auswerferstift und der Führungsstifthülse zu groß oder vergrößert sich der Spalt zwischen den Teilen aufgrund von lang anhaltendem Verschleiß, kann dies zu Kleberauslauf führen. Der umgekehrt konische oder pilzförmige Auswerferstift ist sehr effektiv, da er eine größere Kontaktkraft ermöglicht und eine bessere Abdichtung begünstigt.

6. Werkzeugmaterialien

Formplatten werden üblicherweise aus nichtlegiertem Werkzeugstahl (1.1730, DIN-Bezeichnung C45W) gefertigt. Für Formplatten, die eine Hochtemperaturbeständigkeit von 170°C-210°C erfordern, sollte unter Berücksichtigung der Schlagfestigkeit vorgehärteter Stahl (1.2312, DIN-Bezeichnung 40CrMnMoS86) verwendet werden. Die Formplatte mit dem Formhohlraum sollte aus Werkzeugstahl gefertigt sein, der einer Nitrier- oder Vergütungswärmebehandlung unterzogen wurde, um ihre Hochtemperaturbeständigkeit sicherzustellen.

 

Für flüssige Silikonkautschuke mit hohen Füllstoffgehalten, wie ölbeständige LSR, wird empfohlen, Materialien mit einer höheren Härte für die Formherstellung zu verwenden, zum Beispiel blankverchromten Stahl oder speziell dafür entwickelte Pulvermetalle (1.2379, DIN-Bezeichnung X155CrVMo121). Bei der Konstruktion von Formen für hochverschleißfeste Materialien sollten diejenigen Teile, die hoher Reibung ausgesetzt sind, austauschbar gestaltet werden, damit nicht die gesamte Form ausgetauscht werden muss.

 

Die Innenfläche des Hohlraums hat einen großen Einfluss auf die Oberflächengüte des Produkts. Am offensichtlichsten ist, dass das geformte Teil exakt der Hohlraumoberfläche entsprechen wird. Formen für transparente Produkte sollen aus poliertem Stahl hergestellt werden. Oberflächenbehandelter Eisen/Nickel-Stahl ist extrem verschleißfest, während Polytetrafluorethylen (PTFE)/Nickel die Entformung erleichtert.

7. Temperaturregelung

Im Allgemeinen ist es ratsam, für das Formen von flüssigen Silikonen elektrische Heizungen zu verwenden, typischerweise beheizt durch Bandheizkörper, Patronenheizkörper oder Heizplatten. Es ist entscheidend, dass das Temperaturfeld gleichmäßig über die gesamte Form verteilt ist, um eine gleichmäßig schnelle Aushärtung des LSR zu fördern. Bei großen Formen ist die kosteneffizienteste Heizmethode das Anheben der Öltemperatur zur Steuerung der Erwärmung.

 

Das Abdecken der Form mit einer Wärmedämmplatte ist vorteilhaft, um Wärmeverluste zu reduzieren. Eine unsachgemäße Passung jeglicher Teile der heißen Form kann diese zwischen den Arbeitsschritten großen Temperaturschwankungen aussetzen oder zu Gasausstoß führen. Fällt die Oberflächentemperatur zu stark ab, verlangsamt sich die Aushärtungsgeschwindigkeit der Verbindung, was oft dazu führt, dass das Produkt nicht entformt werden kann und Qualitätsprobleme verursacht. Ein bestimmter Abstand sollte zwischen dem Heizelement und der Trennlinie eingehalten werden, um eine Verwindung und Verformung der Formplatte zu verhindern, was zur Bildung von überschüssigem Grat am Endprodukt führen würde.

 

Bei der Konstruktion einer Form für ein Kaltkanalsystem muss eine vollständige Trennung zwischen den heißen und kalten Enden sichergestellt werden. Sie kann aus einer speziellen Titanlegierung gefertigt werden, da ihre Wärmeleitfähigkeit deutlich niedriger ist als bei anderen Stählen. Für ein integrales Formheizsystem sollte die Wärmeabschirmung zwischen der Form und der Formplatte angebracht werden, um Wärmeverluste zu minimieren.

 

Eine ordnungsgemäße Auslegung und Konzeption gewährleistet das Flüssigspritzgießen, bei dem Formen von entscheidender Bedeutung sind. Die oben genannten Formkonstruktionsprinzipien zielen darauf ab, den Formhohlraum mit der Kautschukverbindung zu füllen, die Aushärtungszeit zu verkürzen, die Qualität des Endprodukts zu verbessern und den Ertrag zu steigern, sodass der Silikonkautschukverarbeiter gute wirtschaftliche Vorteile erzielen kann.

XJY Silicone - Hervorragende Wahl als Rohstofflieferant für flüssiges Silikonkautschuk

XJY Silicones, einer der führenden chinesischen Hersteller von Silikon-MQ-Harzen und VMQ-Silikon, verfügt über 30+ Jahre Erfahrung in Forschung & Entwicklung und Fertigung sowie über 15+ verwandte Patente in der Silikonindustrie. Entsprechend Kundenanforderungen und anspruchsvollen Anwendungen können unsere verschiedenen VMQ-Silikonharze und -Lösungen in Kombination mit dem Platin-Katalysator verwendet werden, um chemikalienbeständige Silikonkautschuke mit niedriger Druckverformungsrest zu erzeugen.