Quais são as características do processo de moldagem e dos moldes de borracha de silicone líquida?

A estrutura dos moldes de injeção de silicone líquido termofixo (LSR) é, em geral, semelhante à utilizada para compostos termoplásticos, mas existem diferenças significativas. Por exemplo, as propriedades do silicone líquido geralmente possuem baixa viscosidade e, portanto, tempos de preenchimento muito curtos, mesmo em pressões de injeção muito baixas. Para evitar aprisionamento de ar, é essencial ter uma boa ventilação no molde.

 

Além disso, os compostos de LSR não encolhem tanto quanto os compostos termoplásticos no molde; tendem a expandir quando aquecidos e encolher ligeiramente quando resfriados. Como resultado, o produto nem sempre permanece no lado convexo do molde como esperado, mas fica preso na cavidade onde a área superficial é maior.

 

1. Taxa de retração

Embora o LSR não encolha no molde, frequentemente encolhe entre 2,5% a 3% após a desmoldagem e resfriamento. A quantidade exata de retração depende, em certa medida, da formulação do composto. No entanto, do ponto de vista do molde, a retração pode ser influenciada por vários fatores, incluindo a temperatura do molde, a temperatura do composto na desmoldagem, bem como a pressão na cavidade do molde e a subsequente compressão do composto.

 

A localização do ponto de injeção também deve ser considerada, pois a retração na direção do fluxo do adesivo geralmente é maior do que na perpendicular ao fluxo. As dimensões externas do produto também afetam a retração, sendo que produtos mais grossos geralmente têm menos retração do que os mais finos. Se for necessária uma vulcanização secundária, pode haver uma retração adicional de 0,5% a 0,7%.

2. Linhas de Partição

Determinar a localização da linha de partição é um dos primeiros passos no projeto de um molde de injeção de silicone. A exaustão é realizada principalmente por meio de ranhuras localizadas na linha de partição. A ranhura deve estar na última área do composto injetado para ajudar a evitar bolhas internas e reduzir a perda de resistência na ligação.

 

Devido à baixa viscosidade dos materiais de LSR, a linha de partição deve ser precisa para evitar vazamentos. Mesmo assim, linhas de partição são frequentemente visíveis em produtos moldados. A liberação é afetada pela geometria do produto e pela localização da superfície de partição. Projetar a peça com um ligeiro chanfro ajuda a garantir uma afinidade consistente com a outra metade desejada da cavidade.

3. Exaustão

Com a injeção de LSR, o ar aprisionado na cavidade do molde é comprimido quando o molde fecha e depois expulso através das ranhuras de ventilação à medida que o molde enche. Se o ar não puder ser completamente expulso, permanecerá no composto de borracha (isso frequentemente causa a exposição parcial da borda branca do produto). A ranhura de exaustão geralmente tem 1-3 mm de largura e 0,004-0,005 mm de profundidade.

 

A criação de vácuo dentro do molde proporciona o melhor efeito de ventilação. Isso é alcançado projetando uma junta na linha de partição e usando uma bomba de vácuo para evacuar rapidamente todas as cavidades do molde. Assim que o vácuo atinge o nível nominal, o molde fecha completamente e a injeção começa. 

 

Algumas máquinas de moldagem por injeção permitem operar com uma força de fechamento variável, possibilitando ao operador fechar o molde com baixa pressão. Aguarda-se até que 90% a 95% da cavidade do molde seja preenchida com LSR (para facilitar a saída do ar) e, em seguida, muda-se para uma força de fechamento maior para evitar que o silicone expanda e transborde.

4. Ponto de injeção

Moldar LSR com um sistema de canal frio maximiza os benefícios desse composto e a eficiência da produção. Processando o produto dessa forma, não é necessário remover o canal de injeção, evitando aumentar a intensidade laboral da operação e, por vezes, evitando grande desperdício de material. Em muitos casos, a construção sem canais também reduz o tempo de operação.

 

O bico de injeção do composto é controlado por uma válvula de agulha para controle de fluxo direcional. Atualmente, muitos fabricantes oferecem bicos de injeção com interruptores pneumáticos como equipamento padrão, que podem ser posicionados em várias partes do molde. Alguns fabricantes de moldes desenvolveram um sistema de canal frio aberto tão pequeno que requer múltiplos pontos de injeção (e, portanto, toda a cavidade) para caber no espaço extremamente limitado do molde. Essa tecnologia possibilita a produção em massa de produtos de silicone de alta qualidade sem necessidade de separar o bico de injeção.

 

Se um sistema de canal frio for utilizado, é importante criar uma separação térmica eficaz entre a cavidade quente e o canal frio. Se o canal ficar muito quente, o composto pode começar a curar antes da injeção; no entanto, se esfriar muito rapidamente, absorverá calor excessivo da área do ponto de injeção o molde, resultando em uma cura incompleta.

 

Para produtos injetados com canais convencionais (como canais submersos e canais cônicos), é apropriado utilizar pequenos diâmetros de entrada de injeção para alimentação (diâmetro da entrada de alimentação geralmente entre 0,2-0,5 mm). Para compostos de LSR de baixa viscosidade, semelhantes aos compostos termoplásticos, é importante equilibrar o sistema de distribuição para que todas as cavidades do molde possam ser preenchidas uniformemente com o composto. O uso de software de simulação para projetar o sistema de distribuição pode simplificar grandemente o processo de desenvolvimento do molde, e sua eficácia é comprovada pelo teste de preenchimento do molde.

5. Desmoldagem

A borracha de silicone líquida que foi vulcanizada tende a aderir à superfície do metal, e a flexibilidade do produto pode dificultar sua liberação. A elevada resistência ao rasgo em temperatura do LSR permite que seja liberada sob condições normais sem danos, mesmo para produtos maiores. As técnicas de liberação mais comuns incluem: liberação por placa, liberação por pinos e liberação pneumática. Outras técnicas comuns de liberação incluem raspagem por rolo, liberação por placa de exportação e remoção automática do molde.

 

Ao utilizar um sistema de liberação de molde, é importante mantê-lo dentro de uma faixa de alta precisão. Se a folga entre o pino ejetor e a bucha guia for muito grande, ou se a folga entre as peças tornar-se grande devido ao desgaste prolongado, pode causar vazamento de cola. O pino ejetor cônico invertido ou em forma de cogumelo é muito eficaz, pois permite aplicar uma maior pressão de contato e facilita uma melhor vedação.

6. Materiais do molde

As placas de suporte do molde são comumente feitas de aço-ferramenta não ligado (1.1730, código DIN C45W). Para placas de suporte que necessitam de resistência a altas temperaturas de 170°C-210°C, deve-se usar aço pré-temperado (1.2312, código DIN 40CrMnMoS86) levando em consideração a resistência ao impacto. O suporte da placa com a cavidade do molde deve ser feito de aço-ferramenta que tenha passado por tratamento térmico de nitretação ou têmpera para garantir sua resistência a altas temperaturas.

 

Para borrachas de silicone líquidas com altos níveis de enchimento, como LSRs resistentes a óleo, recomenda-se usar materiais com maior dureza para fabricar o molde, por exemplo, aço cromado brilhante ou metal em pó especialmente desenvolvido para este fim (1.2379, código DIN X155CrVMo121). Ao projetar moldes para materiais de alto desgaste, as peças sujeitas a alto atrito devem ser projetadas para serem substituíveis, para que todo o molde não precise ser substituído.

 

A superfície interna da cavidade tem grande influência no acabamento do produto. Mais evidentemente, o artigo conformado reproduzirá exatamente a superfície da cavidade. Moldes para produtos transparentes devem ser feitos de aço polido. Aço ferro/níquel com tratamento de superfície é extremamente resistente ao desgaste, enquanto politetrafluoretileno (PTFE)/níquel facilita a desmoldagem.

7. Controle de temperatura

De modo geral, é aconselhável utilizar aquecimento elétrico para a moldagem de silicones líquidos, geralmente aquecido por aquecedor de faixa, aquecedor de cartucho ou placa de aquecimento. É crucial que o campo de temperatura seja distribuído uniformemente por todo o molde para promover uma cura rápida e uniforme do LSR. Em moldes grandes, o método de aquecimento mais rentável é utilizar um sistema de óleo quente para controlar o aquecimento.

 

Cobrir o molde com uma placa de isolamento térmico é benéfico para reduzir a perda de calor. O encaixe inadequado de qualquer parte do molde quente pode submetê-lo a grandes flutuações de temperatura entre operações ou causar desgaseificação. Se a temperatura superficial cair demasiadamente, a velocidade de cura do composto diminuirá, o que muitas vezes impede a liberação do produto do molde, causando problemas de qualidade. Deve-se manter uma certa distância entre o aquecedor e a linha de divisão do molde para evitar que a placa se deforme por empenamento, resultando na formação de rebarbas no produto acabado.

 

Ao projetar um molde para um sistema de distribuidor frio, deve-se garantir uma separação completa entre as extremidades quente e fria. Pode ser feito de uma liga de titânio especial porque sua condutividade térmica é muito menor que a de outros aços. Para um sistema de aquecimento de molde integral, o escudo de calor deve ser colocado entre o molde e a placa de suporte para minimizar a perda de calor.

 

Um projeto e concepção adequados asseguram a moldagem por injeção líquida, onde os moldes são importantes. Os princípios de projeto de moldes mencionados acima visam preencher a cavidade do molde com o composto de borracha, encurtar o tempo de cura, melhorar a qualidade do produto acabado e aumentar a produção, para que o processador de borracha de silicone possa obter bons benefícios econômicos.

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