¿Cuáles son las características del proceso de moldeo de caucho de silicona líquida y de los moldes correspondientes?

La estructura de los moldes de inyección para caucho termoendurecible de silicona líquida (LSR) es, en general, similar a la utilizada para compuestos termoplásticos, pero existen una serie de diferencias significativas. Por ejemplo, las propiedades del caucho de silicona líquida generalmente presentan una baja viscosidad y, por lo tanto, tiempos de llenado muy cortos, incluso a presiones de inyección muy bajas. Para evitar el atrapamiento de aire, es esencial contar con un buen venteo en el molde.

 

Además, los compuestos de LSR no se contraen tanto como los compuestos termoplásticos en el molde; tienden a expandirse cuando están calientes y a contraerse ligeramente cuando se enfrían. Como resultado, el producto no siempre permanece en el lado convexo del molde como se esperaba, sino que queda atrapado en la cavidad donde el área superficial es mayor.

 

1. Tasa de contracción

Aunque el LSR no se contrae en el molde, a menudo experimenta una contracción del 2.5% al 3% después del desmoldeo y enfriamiento. La cantidad exacta de contracción depende en cierta medida de la formulación del compuesto. Sin embargo, desde el punto de vista del molde, la contracción puede verse influenciada por varios factores, incluida la temperatura del molde, la temperatura del compuesto al desmoldar, así como la presión en la cavidad del molde y la compresión posterior del compuesto.

 

La ubicación del punto de inyección también es digna de consideración, ya que la contracción en la dirección del flujo del adhesivo suele ser mayor que la perpendicular al flujo del adhesivo. Las dimensiones externas del producto también afectan la contracción, siendo los productos más gruesos generalmente los que tienen menor contracción que los más delgados. Si se requiere una vulcanización secundaria, puede haber una contracción adicional del 0.5% al 0.7%.

2. Líneas de partición

Determinar la ubicación de la línea de partición es uno de los primeros pasos en el diseño de un molde de inyección para caucho de silicona. El venteo se logra principalmente a través de ranuras ubicadas en la línea de partición. La ranura debe estar en la última zona del compuesto inyectado para evitar burbujas de aire internas y reducir la pérdida de resistencia en la junta.

 

Debido a la baja viscosidad de los materiales LSR, la línea de partición debe ser precisa para evitar derrames. Aun así, las líneas de partición a menudo son visibles en los productos conformados. El desmoldeo se ve afectado por la geometría del producto y la ubicación de la superficie de partición. Diseñar la pieza con un ligero chaflán ayuda a garantizar que la pieza tenga una afinidad consistente por la otra mitad deseada de la cavidad.

3. Desahogo (Venteo)

Con la inyección de LSR, el aire atrapado en la cavidad del molde se comprime cuando el molde se cierra y luego se expulsa a través de las ranuras de venteo a medida que el molde se llena. Si el aire no puede expulsarse por completo, permanecerá en el compuesto de caucho (esto a menudo causa que el borde blanco del producto quede parcialmente expuesto). La ranura de venteo generalmente tiene un ancho de 1-3 mm y una profundidad de 0.004-0.005 mm.

 

La creación de vacío dentro del molde logra el mejor efecto de venteo. Esto se consigue diseñando una junta en la línea de partición y utilizando una bomba de vacío para evacuar rápidamente todas las cavidades del molde. Una vez que el vacío alcanza el nivel nominal, el molde se cierra completamente y comienza la inyección. 

 

Algunos equipos de moldeo por inyección permiten operar con una fuerza de cierre variable, lo que permite al procesador cerrar el molde a baja presión. Esperar hasta que el 90% - 95% de la cavidad del molde se llene con LSR (para facilitar la salida del aire), y luego cambiar a una fuerza de cierre mayor para evitar que el caucho de silicona se expanda y se desborde.

4. Punto de inyección

Moldear LSR con un sistema de colada fría maximiza los beneficios de este compuesto y maximiza la eficiencia de producción. Al procesar el producto de esta manera, no es necesario retirar el canal de inyección, evitando así aumentar la intensidad laboral de la operación y, en ocasiones, evitando una gran cantidad de desperdicio de material. En muchos casos, la construcción sin canales también reduce el tiempo de operación.

 

La boquilla de inyección del compuesto se controla mediante una válvula de aguja para el control del flujo de avance. Actualmente, muchos fabricantes ofrecen boquillas de inyección con interruptores neumáticos como equipo estándar y pueden colocarse en varias partes del molde. Algunos fabricantes de moldes han desarrollado un sistema de colada fría abierta tan pequeño que se requieren múltiples puntos de inyección (y por lo tanto toda la cavidad) para adaptarse al espacio del molde extremadamente limitado. Esta tecnología hace posible la producción en masa de productos de caucho de silicona de alta calidad sin necesidad de separar la boquilla de pegamento.

 

Si se utiliza un sistema de colada fría, es importante crear una separación de temperatura efectiva entre la cavidad caliente y la colada fría. Si la colada está demasiado caliente, el compuesto puede comenzar a curarse antes de la inyección; sin embargo, si se enfría demasiado rápido, absorberá demasiado calor del área de la entrada. el molde, resultando en un curado incompleto.

 

Para productos inyectados con canales de colada convencionales (como canales sumergidos y cónicos), es apropiado utilizar orificios de inyección de pequeño diámetro para la alimentación (el diámetro del orificio de alimentación suele ser de 0,2-0,5 mm) para el vertido. Para compuestos de silicona líquida de baja viscosidad, al igual que los compuestos termoplásticos, es importante equilibrar el sistema de canales para que todas las cavidades del molde puedan llenarse uniformemente con el compuesto. Utilizando el software de simulación para diseñar el sistema de canales, el proceso de desarrollo del molde puede simplificarse enormemente, y su efectividad se demuestra mediante la prueba de llenado del molde.

5. Desmoldeo

La silicona líquida vulcanizada tiende a adherirse a la superficie del metal, y la flexibilidad del producto puede dificultar el desmoldeo. La alta resistencia al desgarro a temperatura de la LSR permite que se dese molde en condiciones normales sin dañar incluso productos de mayor tamaño. Las técnicas de desmoldeo más comunes incluyen: desmoldeo por placa expulsora, desmoldeo por pasador expulsor y desmoldeo neumático. Otras técnicas de desmoldeo comunes incluyen el raspado por rodillo, el desmoldeo por placa de expulsión y la extracción automática del molde.

 

Al utilizar un sistema de desmoldeo, es importante mantenerlo dentro de un rango de alta precisión. Si el juego entre el pasador expulsor y el manguito del pasador guía es demasiado grande, o si la holgura entre las piezas se vuelve grande debido al desgaste prolongado, puede causar derrame de adhesivo. El pasador expulsor cónico invertido o en forma de hongo es muy efectivo porque permite aplicar una mayor presión de contacto y facilita un mejor sellado.

6. Materiales del molde

Los soportes de molde se fabrican comúnmente de acero para herramientas no aleado (1.1730, código DIN C45W). Para soportes de molde que necesitan resistencia a altas temperaturas de 170°C-210°C, se debe utilizar acero pretemplado (1.2312, código DIN 40CrMn) considerando la resistencia al impacto. -MoS86). El soporte del molde con la cavidad del molde debe fabricarse de acero para herramientas que haya sido sometido a un tratamiento térmico de nitruración o temple para garantizar su resistencia a altas temperaturas.

 

Para las siliconas líquidas con altos niveles de relleno, como las LSR resistentes al aceite, se recomienda utilizar materiales con una mayor dureza para fabricar el molde, por ejemplo, acero cromado brillante, o metal en polvo especialmente desarrollado para este propósito (1.2379, código DIN X155CrVMo121). Al diseñar moldes para materiales de alto desgaste, aquellas partes sujetas a alta fricción deben diseñarse para ser reemplazables, de modo que no sea necesario reemplazar todo el molde.

 

La superficie interna de la cavidad tiene una gran influencia en el acabado del producto. Más obviamente, el artículo conformado adoptará exactamente la forma de la superficie de la cavidad. Los moldes para productos transparentes deben fabricarse con acero pulido. El acero de hierro/níquel con tratamiento superficial es extremadamente resistente al desgaste, mientras que el politetrafluoroetileno (PTFE)/níquel facilita el desmoldeo.

7. Control de temperatura

En términos generales, es recomendable utilizar calefacción eléctrica para el moldeo de siliconas líquidas, la cual suele calentarse mediante un calentador de banda, un calentador de cartucho o una placa calefactora. Es fundamental que el campo de temperatura se distribuya uniformemente por todo el molde para promover un curado rápido y uniforme de la LSR. En los moldes grandes, el método de calefacción más rentable es impulsar la temperatura del aceite para controlar el calentamiento.

 

Cubrir el molde con una placa de aislamiento térmico es beneficioso para reducir la pérdida de calor. Un ajuste inadecuado de cualquier parte del molde caliente puede someterlo a grandes fluctuaciones de temperatura entre operaciones, o causar desgasificación. Si la temperatura superficial desciende demasiado, la velocidad de curado del compuesto se ralentizará, lo que a menudo impide que el producto pueda desmoldarse, causando problemas de calidad. Se debe mantener una cierta distancia entre el calentador y la línea de partición para evitar que la plantilla se deforme y se alabee, resultando en la formación de rebabas desbordadas en el producto terminado.

 

Al diseñar un molde para un sistema de canales fríos, se debe garantizar una separación completa entre los extremos caliente y frío. Puede fabricarse de una aleación de titanio especial porque su conductividad térmica es mucho menor que la de otros aceros. Para un sistema de calentamiento integral del molde, el escudo térmico debe colocarse entre el molde y el soporte del molde para minimizar la pérdida de calor.

 

Un diseño y concepción adecuados garantizan el moldeo por inyección de líquidos, donde los moldes son importantes. Los principios de diseño de moldes mencionados anteriormente tienen como objetivo llenar la cavidad del molde con el compuesto de caucho, acortar el tiempo de curado, mejorar la calidad del producto terminado y aumentar la producción para que el procesador de caucho de silicona pueda obtener buenos beneficios económicos.

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