Prezentare a Cauciucului Siliconic

Prezentare a Cauciucului Siliconic

Elastomerii siliconici sunt folositi inca de la inceputul anilor '70 in industria medicala, aerospatiala, electronica, auto, in constructii, aplicatii industriale etc. Acesti elestomeri se bucura astazi de un real succes datorita caracteristicilor unice ce-i reprezinta: rezistenta sporita la compresiune, flexibilitate intr-o plaja mare de temperaturi, o gama variata de duritati (5-80 Shore A).

1. Structura chimica

Cauciucul siliconic este un polimer sintetic cu o structura moleculara constand intr-un lant urias format alternativ din atomi de siliciu si oxigen.

2. Proprietati

Legatura puternica siliciu-oxigen a elastomerilor siliconici dau acestora performantele si caracteristicile proprii constand in rezistenta sporita la diversi agenti chimici si variatii de temperatura, excelente proprietati mecanice si dielectrice, biocompatibilitate, transparenta si claritate naturala.

Proprietati mecanice. Elastomerii siliconici prezinta rezistenta sporita la tractiune, flexibilitate, elongatii de pana la 1300%, avand o gama de duritati cuprinsa intre 5 si 80 Shore A.

Proprietati electrice. Elastomerii siliconici depasesc toate celelalte materiale in privinta proprietatilor izolatoare specifice lor. Ei sunt nonconductivi si isi pot mentine proprietatile dielectrice atat in cazul temperaturilor extrem de ridicate cat si in cazul temperaturilor extrem de scazute, spre deosebire de celelalte materiale conventionale folosite in aplicatii similare.

Rezistenta chimica. Elastomerii siliconici rezista la atacul diferitelor substante chimice, inclusiv al catorva acizi, substante chimice oxidante, precum si a alcoolului izopropilic. Este recomandat ca elastomerii siliconici sa nu fie folositi in combinatie cu acizi concentrati. Anumite tipuri de elastomeri siliconici au o rezistenta destul de scazuta la atacul hidrocarburilor.

Rezistenta termica. Elastomerii siliconici pot rezista unor variatii de temperatura mult mai mari decat toti ceilalti elastomeri, pastrandu-sai calitatile si in cazul variatiilor de temperatura extreme: de la -50 la 250C. Prin urmare, pot fi sterilizati prin autoclavizare, cu radiatii gamma sau prin alte metode.

Permeabilitatea. Elastomerii siliconici au o permeabilitate ridicata, putand fi folositi in cazul aplicatiilor medicale ce necesita obtinerea unor membrane permeabile pentru anumite gaze (ex: oxigen).

Biocompatibilitatea. In urma testaailor intensive s-a dovedit faptul ca elastomerii siliconici prezinta o compatibilitate ridicata cu tesuturile umane si cu fluidele corporale, generand o reactie minimala din partea organismului in cazul implanturilor, in comparatie cu alti elastomeri. Inodori si fara gust, elastomerii siliconici nu corodeaza alte materiale si nu favorizeaza dezvoltarea bacteriana.

3. Procesarea

In mod uzual, elastomerii siliconici sunt procesati prin trei metode: injectia lichida (LIM - Liquid Injection Moulding), transfer si compresie. Proiectantii de matrite destiante procesarii elastomerilor siliconici trebuie sa ia in calcul coeficientul de contractie al materialului, care este de 2% pana la 4%, in functie de tipul de material folosit. In timpul procesarii, presiunea de injectie, temperatura de vulcanizare si timpul de vulcanizare sunt variabilele ce trebuiesc riguros controlate pentru a obtine produse finite de calitate.

Temperatura de vulcanizare trebuie sa fie suficient de mare pentru a se obtine timpi de vulcanizare mici, dar trebuie atent urmarita pentru a se preveni arderea materialului.

Presiunea de injectie trebuie stabilita in asa fel incat sa permita materialului sa umple in mod egal toata matrita, dar in acelasi timp sa permita aerisirea matritei si trebuie optimizata pentu a preveni golurile de aer (presiune de injectie prea mica) in produsul finit dar si scurgerile de material (presiune de injectie prea mare).

4. Cauciucul Siliconic Lichid

In zilele noastre, Cauciucul Siliconic Lichid - Liquid Silicone Rubber (LSR) este folosit pe scara larga ca o alternativa la elastomerii siliconici solizi, datorita avantajelor tehnologice si calitatilor exceptionale caracteristice lor, asa cum reiese din lista de mai jos.

Cauciucul Siliconic Lichid este folosit in principal in procesul de injectie si extrudere a diferitelor produse finite. In functie de tipul de material folosit, procesul de vulcanizare are loc in cateva secunde la temperaturi ale matritei de 140-230C. Timpii mici de vulcanizare precum si dematritarea usoara a produselor permite un grad ridicat de automatizare si obttnerea unui numar mare de produse finite pe unitatea de timp.

Avantajele tehnologice ale Cauciucului Siliconic Lichid sunt urmatoarele:

mixare si procesare usoare ;

timpi de procesare foarte mici, depinzand de geometria piesei si de grosimea peretilor piesei ;

dematriare usoara ;

injectie fara pierderi ;

in general nu necesita post tratare ;

adera foarte bine la anumite materiale ;

claritate superioara ;

inodor si neutru ca gust ;

utilizabil in plaja de temperaturi -60C +180C ;

proprietati elastice excelente ;

rezistenta foarte buna la atacul ultravioletelor si a ozonului ;

rezistenta sporita la imbatranire;

respinge natural apa si rezista la atacul diferitilor solventi ;

proprietati dielectrice excelente intr-o plaja variata de temperaturi ;

cauciucul siliconic nu este combustibil, nu se topeste si nu curge, toxicitatea noxelor degajate fiind foarte scazuta.

Aplicatiile cauciucului siliconic lichid includ produse pentru urmatoarele domenii:

Auto : O-ringuri, fise pentru bujii, diverse membrane, garnituri, etc.

Electronica : elemente terminale, conectori, membrane pentru butoane, tastaturi pentru calculatoare si telefoane, diafragme, garnituri, etc.

Electrocasnice si accesorii : mici izolatii, membrane, O-ringuri, difusere pentru dusuri, diferite componente pentru cafetiere, forme pentru prajituri, etc.

Medical : plunjere pentru seringi, catetere, tetine si biberoane, etc.

Altele : ochelari pentu inot, masti pentru scufundari, etc.

5. Procesarea Cauciucului Siliconic Lichid

Intre LSR (Cauciuc Siliconic Lichid) si HCR (Cauciuc Siliconic Solid) diferentele in ceea ce priveste proprietatile produselor finite sunt minime. Totusi, in prezent, tot mai multi procesatori de cauciucuri siliconice prefera folosirea LSR-ului, datorita avantajelor pe care acesta le prezinta din punct de vedere tehnologic, asa cum am prezentat intr-o sectiune anterioara.

LSR-ul este folosit in principal in cadrul procesului de injectie lichida, obtinandu-se repere finite de o inalta calitate pentru industriile auto, electronica si medicala. In cele ce urmeaza aceasta prezentare va fi structurata avand la baza parametrii cheie ai procesarii LSR: mixarea, injectia si proiectarea matritei.

Principalul avantaj al sistemelor de injectie a LSR-ului este faptul ca ele sunt proiectate pentru utilizarea in medii inchise, complet automatizate, cu interventie minima din partea factorului uman. Datorita acestui aspect, intregul ciclu de productie trebuie sa fie atent stabilit, avandu-se in vedere obtinerea unor timpi de productie cat mai mici si o calitate ridicata a produselor finite.

6. Mixarea LSR-ului

Obiectivul procesului de mixare este acela de a introduce cantitati egale si omogen amestecate din cele 2 componente LSR in snecul masinii de injectie. Echipamentul asociat acestui proces, desi de cele mai multe ori este independent de masina de injectie, joaca un rol deosebit in procesabilitatea LSR-ului si implicit in calitatea produselor finite.

Cele 2 componente LSR sunt trimise, din containerele de 20 sau de 200 de litri, intr-un raport de 1:1 prin intermediul unor pompe actionate pneumatic sau hidraulic in mixerul static si apoi in snecul masinii de injectie.

O atentie deosebita trebuie acordata valvei unisens, care previne variatiile volumului dozat, cauzat de eventualele scurgeri de material si care poate influenta calitatea produsului finit: cu un volum prea mare de material in cavitatea matritei, piesa tinde sa se contracte mai mult decat in conditii normale.

Daca nu se reuseste alimentarea in cavitatea matritei a celor 2 componente LSR intr-un raport de 1:1, in cele mai multe cazuri, materialul aflat in afara raportului de dozare, se va vulcaniza, dar piesele vor tinde sa adere la peretii matritei, facand astfel dematritarea greoaie, in detrimentul timpului pe ciclu. De asemenea aceste piese prezinta proprietati fizice in afara spectrului acceptabil.

Tot in cadrul procesului de mixare a LSR-ului se poate adauga si o componenta de culoare, prin intermediul unei pompe atasate mixerului static.

7. Injectia LSR-ului

Masina de injectie este echipamentul prin intermediul caruia LSR-ul este injectat cu presiuni foarte mari in cavitatile matritei. Si procesul de injectie joaca un rol deosebit de important in procesul de obtinere a unor repere de calitate. In timpul acestui proces trei factori trebuie riguros controlati :

presiunea de injectie ;

timpul de vulcanizare ;

temperatura de vulcanizare.

De obicei contractiile ce apar in produsul final se datoreaza presiunii de injectie folosite. In general folosirea unei presiuni de injectie cat mai mari duce la obtinerea unor piese cu contractii mai mici.

Timpul de vulcanizare este timpul in care LSR-ul se vulcanizeaza in cavitatile matritei suficient de mult pentru a fi indepartat fara ca piesa finala sa fie deformata. In general, timpul mediu de vulcanizare in cazul LSR-ului este de aproximativ 3-6 s/mm grosime de perete.

Pentru a se facilita dematritarea fara dificultati in cadrul proceselor automatizate de productie este de dorit ca piesele finite sa ramana lipite de o anumita parte a matritei, prin asigurarea unei diferente de temperatura de aproximativ 3-5C intre cele doua parti .

8. Proiectarea matritei

Chiar daca in toate cavitatile matritei ajunge material, adesea acestea nu sunt umplute suficient, datorita aerului prezent in cavitate, fiind necesare mici ajustari in urma testelor de injectie.

Mentinerea unei temperaturi uniforme pe toata suprafata matritei este un alt factor important de care trebuie sa se tina cont, distributia defectuoasa a temperaturii putand afecta proprietatile fizice ale piesei finale.

Amplasarea portii de alimentare si designul sistemului de alimentare este un alt factor cheie. Este de dorit ca toate cavitatile matritei sa fie umplute in mod egal, pentru a se preveni eventualele scurgeri de material sau aparitia golurilor in anumite piese. Daca matrita este executata corect, piesele obtinute nu vor mai avea nevoie de prelucrari ulterioare, lucru ce duce la cresterea productivitatii.

9. Produse din LSR

Cateva produse din Cauciuc Siliconic Lichid pentru industriile auto, medicala si electrica.

Produsele destinate industriei medicale trebuie executate in spatii curate, cu ajutorul unei masini de injectie specializate, cu un inalt grad de automatizare, asigurandu-se interventia minimala a factorului uman.

Figura 1 : Cateter LSR - aplicatie in industria medicala

Se pot produce, de asemenea 'O'-ringuri, membrane si diverse alte produse din Cauciuc Siliconic Lichid pentru industriile auto si electronica, produse ce necesita o calitate superioara a prelucrarii si o rezistenta sporita la variatiile de temperatura.

Figura 2 : Buton LSR - aplicatie in industria electrica

Figura 3 : Tetina LSR

Figura 4 : Aplicatie LSR