Kort antwoord: Drie processen domineren de industriële siliconenproductie: extrusie voor eindeloze profielen en slangen, spuitgieten (LSR-injectie) voor complexe 3D-componenten in middelgrote tot hoge volumes, persgieten (Compression Molding) voor grote onderdelen, gemengde series en prototypen. De keuze van het proces hangt af van vier factoren: geometrie, aantal, tolerantievereisten, compoundvorm (LSR vs. HTV). Vuistregels: continue 2D-geometrie → extrusie, micromechanica & hoog volume → LSR-spuitgieten, grote onderdelen/hybride onderdelen/kleine series → persgieten.
Wie siliconenonderdelen aanschaft of ontwerpt, moet het juiste productieproces vroegtijdig definiëren – anders stijgen de gereedschapskosten of stukskosten onnodig. Dit artikel vergelijkt de drie belangrijkste processen – extrusie, spuitgieten, persgieten – en toont hoe LSR (Liquid Silicone Rubber) en HTV (High Temperature Vulcanizing) de proceskeuze beïnvloeden.
Procesoverzicht in één oogopslag
| Proces | Geometrie | Compound | Toleranties (typisch) | Cyclustijd / Output | Sweet Spot Aantal |
|---|---|---|---|---|---|
| Extrusie | Continue 2D-profielen, slangen | HTV (vast siliconen) | ±0,1 – ±0,3 mm (doorsnede), ISO 3302-1 | Continu, lijnsnelheid m/min | lopende meter, series van elke grootte |
| Spuitgieten (LSR-injectie) | Complexe 3D-componenten, ondersnijdingen, meercomponenten | LSR (vloeibaar siliconen, 2K) | ±0,02 – ±0,1 mm, ISO 3302-1 M1/M2 | 30–60 s per shot, sterk geautomatiseerd | 10.000+ stuks |
| Persgieten (Compression) | Middelgrote tot grote componenten, eenvoudigere geometrieën | HTV (vast siliconen, voorgevulkaniseerd) | ±0,1 – ±0,2 mm, ISO 3302-1 M3 | 1–5 min per shot | 100 – enkele duizenden |
| Spuitpersen (Transfer) | Hybride geometrie, inserts | HTV of LSR | ±0,05 – ±0,15 mm | 1–3 min | kleine tot middelgrote series met inserts |
Extrusie: het proces voor slangen en profielen
Bij siliconenextrusie wordt een voorgevulkaniseerde HTV-compound door een verwarmde schroef en een vormgevend mondstuk geperst. De vulkanisatie vindt direct daarna plaats in een continue hetelucht- of zoutbadlijn. Dit proces is de methode bij uitstek voor alles met een constante doorsnedegeometrie: slangen, koorden, holle profielen, U-profielen, P-profielen, celschuimprofielen, geëxtrudeerde meercomponentenprofielen.
- Lijnsnelheid: typisch 1–10 m/min, afhankelijk van wanddikte en compound.
- Gereedschap: een mondstuk + een “doorn” (voor holle doorsneden). Gereedschapskosten laag in vergelijking met spuitgietmatrijzen.
- Co-extrusie: twee of meer compounds (bijv. zachte binnenkern + harde buitenkant) in één profiel.
- Versterking: glas-/aramide-/polyesterweefsel kan in de lijn worden aangebracht, bijv. voor met weefsel versterkte hogedrukslangen.
Lindemann heeft extrusie tot kerncompetentie gemaakt en exploiteert lijnen voor klassieke en geëxtrudeerde profielen, met weefsel versterkte hogedrukslangen, schuimprofielen en speciale geometrieën. Meer in Silikon-Extrusion en Coextrusion von Silikonprodukten.
Spuitgieten (LSR-injectie): volume en precisie
Bij Liquid Silicone Rubber-spuitgieten (LSR) worden twee vloeibare componenten (component A: vinyl-gefunctionaliseerd polysiloxaan; component B: Si-H-vernetter met platina-katalysator) in een statische menger gedoseerd en via een koude plastificeereenheid in een heet gereedschap geïnjecteerd. In het gereedschap vernet het materiaal door hydrosilylering in seconden tot enkele minuten.
- Cyclustijd: vaak 30–60 s, aanzienlijk korter dan bij persgieten.
- Toleranties: ±0,02 mm haalbaar bij micro-onderdelen.
- Afval: minimaal (koude plastificeereenheid, geen verlies van aanspuiting bij koude kanalen).
- Meercomponentenmogelijkheid: hard-zacht-verbinding (bijv. siliconenhechting aan PA66, PBT, aluminium) is state-of-the-art.
- Cleanroom: voor medische en farmaceutische toepassingen zijn ISO-klasse-7 of -8-cleanrooms gebruikelijk.
De economische haalbaarheid verschuift naar LSR-spuitgieten wanneer de complexiteit van het onderdeel hoog is en/of het aantal hoog is – de gereedschapskosten worden dan terugverdiend door korte cyclustijden. Meer achtergrond in Spuitgieten – moderne technologie voor de productie van siliconenonderdelen.
Persgieten (Compression Molding): klassieker voor HTV
Bij persgieten wordt een voorgewogen HTV-blanco in het open gereedschap geplaatst; het gereedschap sluit onder druk (typisch 3–6 MPa) en bij 150–200 °C. Vulkanisatie in 1–5 minuten, afhankelijk van de wanddikte. Vaak volgt een temperen (Post-Cure) bij 200–250 °C gedurende meerdere uren om vluchtige bestanddelen te verminderen – verplicht voor voedsel- en medische conformiteit volgens BfR XV / FDA 21 CFR 177.2600.
- Gereedschapskosten lager dan bij spuitgieten, vaak de economische keuze tot ca. 5.000 stuks/jaar.
- Zeer geschikt voor grote onderdelen, wanddiktes boven 10 mm en onderdelen met ingelegde inserts.
- Toleranties iets ruimer dan bij spuitgieten (±0,1–0,2 mm), maar voldoende voor veel industriële toepassingen.
- Hogere afval (braam) dan LSR-spuitgieten; nabewerking (diepvriesontbramen) behoort tot het proces.
LSR vs. HTV: wat betekent dit voor de proceskeuze?
De compoundvorm bepaalt indirect het proces. HTV (high-molecular polysiloxane, gewoonlijk 400.000–800.000 g/mol molgewicht) is een “vast siliconen” en wordt verwerkt in extrusie en persgieten. LSR is een vloeibaar, laagviskeus systeem (10.000–80.000 g/mol polymeerbasis) en wordt typisch gebruikt in 2K-spuitgieten.
| Eigenschap | HTV | LSR |
|---|---|---|
| Vorm | Vaste, kneedbare compound | Twee vloeibare componenten (A+B) |
| Vernetting | Peroxidisch of additief (Pt) | Additief (Pt-gekatalyseerd) |
| Mechanische sterkte | Tendentieel hoger, hogere treksterkte | Zeer hoge reproduceerbaarheid, kleinere toleranties |
| Hoofdproces | Extrusie, persgieten | Spuitgieten (LSR-injectie) |
| Zuiverheid | Temperen vaak nodig (peroxidisch) | Hoog, Pt-vernetting zonder vluchtige splijtingsproducten |
| Gereedschapskosten | Eerder laag (persgieten) / middel (extrusie) | Hoog (meercomponenten, hete kanalen, koude kanalen) |
Een uitgebreide discussie over de compoundfamilies: Verschillen HTV, LSR en RTV siliconen.
Beslissingsmatrix: Welk proces kiezen?
- Heeft het onderdeel een continue doorsnede (slang, profiel, koord)? → Extrusie, eventueel geëxtrudeerd. Aantal speelt een ondergeschikte rol, aangezien de gereedschapskosten laag zijn.
- Complexe 3D-geometrie + hoog aantal + nauwe toleranties? → LSR-spuitgieten. Gereedschapsinvestering betaalt zich terug via de cyclustijd.
- Grotere onderdelen, eenvoudige geometrie, middelgroot aantal, inserts? → Persgieten. Lagere gereedschapskosten, acceptabele toleranties.
- Hybride onderdeel met metaal/kunststof inserts en middelgroot aantal? → Spuitpersen (Transfer Molding) als compromis tussen persgieten en spuitgieten.
Waar de kosten zich echt verbergen
Ervaringswaarden uit de installatie- en apparatenbouw:
- Gereedschapskosten: Extrusie < Persgieten < Spuitgieten. Een 2K-spuitgietmatrijs voor complexe geometrie kost snel een veelvoud van een persgietmatrijs.
- Stukskosten: bij middelgrote tot hoge aantallen keert het beeld om – LSR-spuitgieten is dan meestal de voordeligste optie.
- Nabewerking: LSR-spuitgieten kan vaak zonder ontbramen, persgietonderdelen bijna altijd met. Geëxtrudeerde profielen worden op lengte gesneden of gelast.
- Compoundkeuze: hoge temperatuur-, voedsel-, farmaceutische en brandwerende compounds liggen 2–5× boven standaardcompound. Vaak onderschat in de stukskostenberekening.
Proces en goedkeuring
Alle drie de processen leveren onderdelen die gecertificeerd kunnen worden volgens BfR XV, FDA 21 CFR 177.2600, USP <87>/<88> Class VI of ISO 10993 – mits de gekozen compound is goedgekeurd en het onderdeel eventueel wordt getemperd. Cleanroomproductie is het meest direct realiseerbaar bij spuitgieten (gesloten proces), bij extrusie en persgieten is dit met hogere inspanning mogelijk.
FAQ: Proceskeuze bij siliconen
Waarom kost een LSR-gereedschap zoveel meer dan een persgietgereedschap?
Omdat LSR-gereedschappen zeer precieze heet-/koudkanaalsystemen en nauwe toleranties nodig hebben, vaak met verwisselbare inzetstukken voor 2K-verwerking. Persgietgereedschappen volstaan met eenvoudigere mechanica.
Vanaf welk aantal loont spuitgieten?
Een vuistregel: vanaf ongeveer 10.000 stuks/jaar loont LSR-spuitgieten ten opzichte van persgieten, vaak al eerder bij complexe geometrie en nauwe toleranties. Een betrouwbaar antwoord wordt uitsluitend geleverd door een concrete calculatie.
Welk proces is het meest economisch voor slangen?
Extrusie – zonder uitzondering. Slangen spuitgieten zou oneconomisch zijn, aangezien slangen per definitie een continue geometrie hebben.
Kunnen metalen inserts (bijv. draadbussen) worden ingegoten?
Ja, zowel bij persgieten (klassiek, insert wordt vóór het vulkaniseren ingelegd) als bij LSR-spuitgieten (met standschuiven en insertierobotiek). De hechting wordt bereikt via primers of zelfhechtende LSR-compounds.
Wat is het verschil tussen persgieten en spuitpersen?
Bij persgieten wordt een blanco direct in de matrijs gelegd en door sluiten geperst. Bij spuitpersen (Transfer Molding) wordt de compound vanuit een voorkamer in de matrijs “geperst”. Voordelen: betere toleranties, minder braam, goed voor inserts. Nadelen: hogere gereedschapskosten dan puur persgieten.
Welk proces past bij cleanroom-toepassingen?
LSR-spuitgieten is een gesloten, geautomatiseerd proces en daardoor ideaal voor cleanroomproductie (ISO 7/8). Persgieten en extrusie zijn in overeenkomstig ontworpen lijnen eveneens mogelijk, met hogere organisatorische inspanning.
Bronnen
- Elkem Silicones: Different processing methods for silicone rubber.
- Cabot Corporation: Silicone Rubbers (HTV & LSR) – Materiaal- en procesachtergrond.
- ISO 3302-1: Toleranties voor gevormde onderdelen van elastomeren.
- ISO 23529: Algemene procedures voor de voorbereiding en conditionering van elastomeermonsters.
- Shin-Etsu Silicones: Technische gegevens – LSR en HTV Compound-families.
- BfR-aanbeveling XV „Silikone“; FDA 21 CFR 177.2600 – zie gelinkte artikelen op deze pagina.