Wtryskiwanie silikonu, nazywane także LIM (Liquid Injection Molding), to najbardziej ekonomiczna technologia seryjnej produkcji precyzyjnych wyprasek silikonowych. W procesie dwuskładnikowym silikon ciekły (LSR) wtryskiwany jest do podgrzewanych form i sieciowany w temperaturze 180 °C w czasie 30–90 sekund. Lindemann wytwarza w technologii LIM komponenty medyczne, części do kontaktu z żywnością, mikrowypraski oraz wypraski wieloskładnikowe.
Jak działa wtryskiwanie silikonu?
W procesie wtryskiwania silikonu dwa płynne składniki silikonu (A i B) są dozowane w dokładnym stosunku 1:1, homogenizowane w statycznym mieszalniku i wtryskiwane przez zimnokanałowy układ do podgrzewanej formy. Przy temperaturze formy 160–200 °C silikon ulega pełnemu sieciowaniu w ciągu 30 do 90 sekund.
Niska lepkość LSR (typowo 100 000 do 1 000 000 mPas) umożliwia odwzorowanie najdrobniejszych struktur – w porównaniu z wtryskiwaniem tworzyw termoplastycznych można niezawodnie formować ścianki poniżej 0,2 mm oraz mikrodetale poniżej 0,1 mm.
Zalety procesu LIM
Wtryskiwanie silikonu oferuje istotne przewagi nad klasycznymi technologiami wytłaczania i prasowania:
- Wysoka powtarzalność: tolerancje od ±0,05 mm w produkcji seryjnej
- Krótkie czasy cyklu: 30–90 sekund na sztukę
- Brak odpadu: układy wlewowe z zimnym kanałem są bezstratne
- Możliwość pracy w cleanroom: zautomatyzowana produkcja w ISO Klasa 7/8
- Łączenia wieloskładnikowe: bezpośrednie nawtryskiwanie na tworzywa termoplastyczne, metal lub drugą twardość silikonu
- Skalowalność: ekonomicznie opłacalne od 5 000 sztuk rocznie do produkcji w milionach
Projektowanie form do LIM
Formy do wtryskiwania silikonu zasadniczo różnią się od form do tworzyw termoplastycznych. Kluczowe cechy konstrukcyjne:
- System gorącokanałowy (forma gorąca, dysza zimna): zapobiega przedwczesnemu sieciowaniu we wlewie
- Odpowietrzanie: silikon jest lekkim polimerem, pęcherze powietrza muszą być celowo odprowadzane – najczęściej przez powierzchnie skośne lub zdefiniowane odpowietrzenia szczelinowe
- Materiał: z reguły stal narzędziowa 1.2343 ESU z twardym chromowaniem ze względu na wysokie temperatury formy
- Środki ułatwiające wyjmowanie: wypychacze lub zdejmowanie podciśnieniowe; środki rozdzielające przy wtryskiwaniu silikonu zwykle nie są konieczne
Materiały do wtryskiwania silikonu
Standardowo przetwarzany jest LSR (Liquid Silicone Rubber) w postaci dwuskładnikowej. W zależności od zastosowania stosowane są różne gatunki:
| Materiał | Twardość | Właściwość | Zastosowanie |
|---|---|---|---|
| LSR Standard | Shore A 30–70 | przezroczysty, wysoce elastyczny | produkty dla niemowląt, kubki do picia, dobra konsumpcyjne |
| LSR Medyczny (USP Class VI) | Shore A 30–80 | biokompatybilny, sterylizowalny | końcówki cewników, membrany, implanty |
| LSR Spożywczy | Shore A 30–70 | zgodny z BfR XV, FDA | formy do pieczenia, uszczelki do piekarników |
| LSR przewodzący | Shore A 50–70 | przewodność elektryczna | uszczelki EMC, membrany kontaktowe |
| LSR wysokotemperaturowy | Shore A 50–80 | do +250 °C w pracy ciągłej | elementy komory silnika, uszczelki pieców przemysłowych |
Zastosowania wyprasek silikonowych z wtrysku
Wtryskiwanie silikonu jest technologią pierwszego wyboru dla wymagających zastosowań o dużych wolumenach:
- Technika medyczna: maski oddechowe, złącza drenażowe, zawory pomp, komponenty penów insulinowych
- Żywność i produkty dla niemowląt: zawory ssące, nakładki do karmienia piersią, mechanizmy zamykające do żywności
- Automotive: uszczelki czujników, obudowy złączy, membrany do regulatorów ciśnienia
- Elektronika: maty klawiatur, kapturki ochronne, komponenty tłumiące drgania
- Dobra konsumpcyjne: akcesoria kuchenne, formy do pieczenia, ergonomiczne materiały uchwytów
LIM w Lindemann
Lindemann dysponuje kilkoma instalacjami LIM o siłach zamykania od 50 do 250 ton i masach wtrysku od 0,5 do 500 gramów. Produkcja odbywa się w klimatyzowanych halach z opcją cleanroom (ISO 8). Dla krótkich serii i prototypów oferujemy sampling wtryskowy z czasem dostawy od 4 tygodni od zatwierdzenia formy.
Najczęściej zadawane pytania
LIM oznacza Liquid Injection Molding i odnosi się do procesu wtryskiwania silikonu ciekłego (LSR). W odróżnieniu od wtryskiwania tworzyw termoplastycznych LIM pracuje z podgrzewanymi formami (160–200 °C) i zimnymi dyszami. Technologia ta zapewnia wysoką powtarzalność i krótkie czasy cyklu.
W przypadku tworzyw termoplastycznych ślimak jest gorący, a forma zimna. Przy silikonie jest odwrotnie: ślimak i dysze są chłodzone (15–20 °C), a forma podgrzewana (180 °C). Dodatkowo wtryskiwanie silikonu wykorzystuje 2 komponenty (A + B), które łączone są w mieszalniku.
Ekonomicznie opłacalne od około 5 000 do 10 000 sztuk rocznie. Przy mniejszych seriach tańsze są formy do prasowania (HTV) lub odlewanie (RTV-2), ponieważ koszty form są niższe. Od 50 000 sztuk rocznie wtryskiwanie silikonu jest bezkonkurencyjnie ekonomiczne.
Proste formy (jednogniazdowe, standardowy materiał) kosztują 15 000–30 000 €. Bardziej złożone formy wielogniazdowe z 4–16 gniazdami formy i opcją wieloskładnikową osiągają 60 000–200 000 €. Koszty formy zwracają się typowo od 50 000–200 000 sztuk.
Tak, w technologii wtrysku łączonego 2K. W pierwszej kolejności wtryskiwany jest tworzywo termoplastyczne (PBT, PA, PEEK), a w tej samej formie nawtryskiwany jest LSR. Chemiczna przyczepność powstaje poprzez grupy reaktywne w LSR lub przez wcześniej naniesioną warstwę promotora adhezji. Lindemann regularnie produkuje wypraski łączone 2K dla przemysłu motoryzacyjnego i medycznego.
Tolerancje od ±0,05 mm są osiągalne w standardowym procesie. Mikrowypraski można produkować z dokładnością ±0,02 mm. Większe części (powyżej 50 mm długości krawędzi) osiągają ±0,1 do ±0,2 mm. Skurcz LSR wynosi typowo 2,5–3,5 %, co musi być uwzględnione przy projektowaniu formy.
Doradztwo i zapytanie
Planujesz projekt z zakresu wtryskiwania silikonu i potrzebujesz doradztwa w zakresie projektu formy, doboru materiału lub opłacalności? Porozmawiaj z naszymi ekspertami LIM.