Каковы особенности процесса формования жидкого силиконового каучука и пресс-форм для него?

Конструкция пресс-форм для литья термореактивного жидкого силиконового каучука (ЖСК), как правило, аналогична той, что используется для термопластичных компаундов, но существует ряд существенных различий. Например, свойства жидкого силиконового каучука обычно характеризуются низкой вязкостью и, как следствие, очень коротким временем заполнения даже при очень низких давлениях впрыска. Во избежание захвата воздуха крайне важно наличие эффективной системы вентиляции в пресс-форме.

 

Кроме того, компаунды ЖСК не так сильно усаживаются в форме, как термопластичные материалы; они имеют тенденцию расширяться при нагревании и незначительно сжиматься при охлаждении. В результате изделие не всегда остаётся на выпуклой стороне формы, как ожидается, а застревает в полости, где площадь поверхности больше.

 

1. Коэффициент усадки

Хотя ЖСК не усаживается в форме, после извлечения и охлаждения он часто даёт усадку от 2,5 % до 3 %. Точная величина усадки в некоторой степени зависит от состава компаунда. Однако с точки зрения пресс-формы на усадку могут влиять несколько факторов, включая температуру формы, температуру компаунда при извлечении, а также давление в полости формы и последующее сжатие компаунда.

 

Местоположение точки впрыска также заслуживает внимания, поскольку усадка в направлении потока компаунда обычно больше, чем перпендикулярно ему. Внешние размеры изделия также влияют на усадку: более толстые изделия, как правило, усаживаются меньше, чем тонкие. Если требуется вторичная вулканизация, может произойти дополнительная усадка на 0,5–0,7 %.

2. Линии разъёма

Determining the location of the parting line is one of the first steps in designing a silicone rubber injection mold. Exhaust is mainly achieved through grooves located on the parting line. The groove must be in the last area of the injection compound to help avoid internal air bubbles and reduce strength loss at the bond.

 

Due to the low viscosity of LSR materials, the parting line must be precise to avoid spillage. Even so, parting lines are often seen on shaped products. The release is affected by the geometry of the product and the location of the parting surface. Designing the part with a slight chamfer helps ensure that the part has a consistent affinity for the desired other half of the cavity.

3. Вентиляция

With the injection of LSR, the air trapped in the mold cavity is compressed when the mold is closed and then is expelled through the vent grooves as the mold fills. If the air cannot be completely expelled, it will stay in the rubber compound (this often causes the white edge of the product to be partially exposed). The exhaust groove is generally 1-3mm wide and 0.004-0.005mm deep.

 

Vacuuming inside the mold creates the best venting effect. This is achieved by designing a gasket on the parting line and using a vacuum pump to quickly evacuate all the mold cavities. Once the vacuum reaches the rated level, the mold is fully closed and injection begins. 

 

Некоторые установки для литья под давлением позволяют работать с переменным усилием смыкания, что даёт возможность оператору закрывать форму при низком давлении. Подождите, пока 90 %–95 % полости формы заполнится ЖСК (чтобы воздух легче удалялся), а затем переключитесь на более высокое усилие смыкания, чтобы предотвратить расширение и выдавливание силиконового каучука.

4. Точка впрыска

Литьё ЖСК с холодноканальной литниковой системой максимально раскрывает преимущества этого компаунда и обеспечивает высочайшую производственную эффективность. При такой обработке изделия нет необходимости удалять литниковые каналы, тем самым избегая увеличения трудоёмкости операций, а иногда и значительных отходов материала. Во многих случаях беслитниковая конструкция также сокращает время цикла.

 

Сопло для впрыска компаунда управляется игольчатым клапаном для регулировки прямого потока. В настоящее время многие производители предлагают литниковые сопла с пневматическим управлением в качестве стандартного оборудования, которые могут быть размещены в различных частях пресс-формы. Некоторые изготовители пресс-форм разработали открытую холодноканальную систему настолько компактную, что несколько точек впрыска (а следовательно, и вся полость) могут разместиться в предельно ограниченном пространстве формы. Эта технология позволяет массово производить высококачественные силиконовые изделия без необходимости отделения литника.

 

При использовании холодноканальной системы важно обеспечить эффективный температурный раздел между горячей полостью и холодным литниковым каналом. Если литник слишком горячий, компаунд может начать отверждаться до впрыска; однако если он остывает слишком быстро, это приведёт к излишнему отводу тепла из области литникового канала. Неполное отверждение в форме.

 

Для изделий, инжектируемых через обычные литники (такие как погружные и конические), целесообразно использовать питающие каналы малого диаметра (обычно 0,2–0,5 мм) для заливки. Для низковязких соединений ЖСМ, как и для термопластичных, важно сбалансировать литниковую систему, чтобы все полости формы равномерно заполнялись смесью. Использование программного моделирования при проектировании литниковой системы позволяет значительно упростить процесс разработки формы, что подтверждается испытаниями на заполнение.

5. Извлечение из формы

Вулканизированный жидкий силиконовый каучук склонен прилипать к поверхности металла, а гибкость изделия может затруднять его извлечение. Высокая прочность ЖСМ на разрыв при повышенных температурах позволяет извлекать изделия в обычных условиях без повреждений, даже более крупные. Наиболее распространенные методы извлечения: съемной плитой, выталкивающими штифтами и пневматическим способом. Другие распространенные техники включают выкатывание роликом, съем с помощью экспортной плиты и автоматическое удаление из формы.

 

При использовании системы съема важно соблюдать высокую точность. Если зазор между толкателем и втулкой направляющей слишком велик или увеличился из-за длительного износа, это может привести к протечке компаунда. Обратно-конические или грибовидные толкатели очень эффективны, поскольку позволяют приложить большее контактное давление и обеспечивают лучшее уплотнение.

6. Материалы пресс-формы

Плиты формы обычно изготавливают из нелегированной инструментальной стали (1.1730, DIN C45W). Для плит, требующих термостойкости 170–210 °C, следует использовать предварительно закаленную сталь (1.2312, DIN 40CrMn) с учетом ударной вязкости. Деталь плиты с полостью формы следует изготавливать из инструментальной стали, прошедшей азотирование или отпуск, чтобы обеспечить её термостойкость.

 

Для жидких силиконовых каучуков с высоким уровнем наполнения (например, маслостойких ЖСМ) рекомендуется использовать для изготовления формы материалы повышенной твердости, например, сталь с блестящим хромированием или специально разработанный для этого порошковый металл (1.2379, DIN X155CrVMo121). При проектировании пресс-форм для высокоабразивных материалов детали, подверженные высокому трению, следует выполнять сменными, чтобы не заменять всю форму целиком.

 

Внутренняя поверхность полости существенно влияет на отделку изделия. Что наиболее очевидно, готовая деталь в точности воспроизведет поверхность полости. Формы для прозрачных изделий должны изготавливаться из полированной стали. Поверхностно обработанная железо/никелевая сталь исключительно износостойка, а покрытие из политетрафторэтилена (ПТФЭ)/никеля облегчает съем.

7. Температурный контроль

Как правило, для формования жидких силиконов целесообразно использовать электронагрев, обычно осуществляемый с помощью ленточных, патронных нагревателей или нагревательных плит. Критически важно равномерное распределение температурного поля по всей форме для обеспечения однородного и быстрого отверждения ЖСМ. На крупных формах наиболее рентабельным методом нагрева является использование системы с циркулирующим нагретым маслом.

 

Покрытие формы теплоизоляционной плитой способствует снижению теплопотерь. Неправильная подгонка любой части нагретой формы может привести к значительным температурным перепадам между циклами или вызвать газовыделение. Если температура поверхности падает слишком низко, скорость отверждения смеси замедлится, что часто приводит к застреванию изделия в форме и к проблемам с качеством. Следует выдерживать определенное расстояние между нагревателем и плоскостью разъема, чтобы предотвратить коробление плит и образование облоя на готовом изделии.

 

При проектировании формы для холоднолодочковой системы необходимо обеспечить полное разделение горячей и холодной частей. Её можно изготовить из специального титанового сплава, поскольку его теплопроводность значительно ниже, чем у других сталей. Для системы обогрева формы в сборе теплоизоляционный экран следует размещать между формой и плитой, чтобы минимизировать потери тепла.

 

Правильное проектирование и концепция обеспечивают надлежащее литье под давлением, где формы играют ключевую роль. Приведенные выше принципы проектирования пресс-форм направлены на заполнение полости резиновой смесью, сокращение времени отверждения, повышение качества готовой продукции и увеличение производительности, что позволит переработчику силиконовых каучуков получить хорошие экономические выгоды.

XJY Silicones — отличный выбор поставщика сырья для жидкого силиконового каучука

XJY Silicones, один из ведущих китайских производителей силиконовых MQ-смол и VMQ-силиконов, имеет более чем 30-летний опыт НИОКР и производства и более 15 патентов в силиконовой отрасли. В соответствии со спецификациями и требованиями заказчика наши различные марки VMQ силиконовых смол и растворов могут быть использованы в комбинации с платиновым катализатором для производства силиконовых каучуков, обладающих химической стойкостью и низкой остаточной деформацией при сжатии.