Flüssigsilikonkautschuk: Eigenschaften, Typen und Verarbeitung

Wenn Sie Bauteile herstellen müssen, die weich, stark und hitzebeständig sind, ist Flüssigsilikonkautschuk (LSR) eine gute Materialwahl. Sie können damit die unterschiedlichsten Produkte fertigen, von Babyflaschen bis zu Autoteilen. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie mehr über die Anwendungen, Typen und Eigenschaften von Flüssigsilikonkautschuk.

Was ist Flüssigsilikonkautschuk?

Zunächst ist es hilfreich, den Unterschied zwischen Silizium und Silikon zu kennen. Silizium ist ein natürliches Element, das sich ähnlich wie Diamanten bildet; es ist hart und kristallin. Silikon hingegen ist künstlich hergestellt. Es ist eine Mischung aus Silizium, Sauerstoff und anderen Elementen wie Kohlenstoff und Wasserstoff. Es gibt viele Arten von Silikon, und diejenigen, die sich eher flüssig anfühlen, werden als Flüssigsilikone bezeichnet.

Flüssigsilikonkautschuk (LSR) ist eine besondere Art von Silikon. Er wird in zwei Komponenten geliefert und ist zunächst flüssig. Die Formgebung erfolgt in der Regel im Flüssigspritzgussverfahren. Sie können seine Dicke, seine Haftung auf anderen Materialien sowie sein Verhalten gegenüber Hitze und Chemikalien anpassen. Nach dem Aushärten wird er stark, flexibel und sehr langlebig.

Chemische Struktur

Wie bereits erwähnt, besteht LSR aus zwei Komponenten, die Sie miteinander mischen. Eine Komponente enthält einen Platinkatalysator, die andere einen Vernetzer und einen Aushärtungsregler. Beim Mischen reagieren sie und werden zu festem Kautschuk.

LSR fließt wie eine Flüssigkeit, was ihn von dickflüssigeren Kautschuken wie HCR (High Consistency Rubber) unterscheidet. HCR kann auf verschiedene Weise ausgehärtet werden, LSR hingegen wird immer durch Platinvernetzung ausgehärtet, was sauberer und präziser ist.

Eigenschaften von Flüssigsilikonkautschuk

Hier sind einige Eigenschaften von LSR, die Sie kennen sollten, bevor Sie ihn in Ihrem Projekt einsetzen:

Körperverträglich: Er ist hypoallergen und reagiert nicht mit Körperflüssigkeiten. Außerdem ist er beständig gegen Bakterien und verfärbt oder beschädigt andere Materialien nicht.

Geschmacks- und geruchlos: Sie können ihn für Babyprodukte oder alles verwenden, was strenge lebensmittelrechtliche Vorschriften erfüllen muss.

Sehr belastbar: LSR-Bauteile halten widrigen Bedingungen gut stand. Sie finden ihn in Autos, Elektronik und Outdoor-Produkten, die Hitze, Kälte oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

Chemikalienbeständig: LSR ist beständig gegen Wasser, Reinigungschemikalien und Sterilisationsverfahren wie Dampf oder Gas. Deshalb eignet er sich gut für Medizin- und Gesundheitsprodukte.

Extreme Temperaturen: LSR hält sowohl Hitze als auch Kälte stand, von -60 °C bis 180 °C. Er eignet sich hervorragend für Geschirrspüler, Armaturen und andere Produkte, die Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Mechanische Eigenschaften: LSR lässt sich dehnen und biegen, ohne zu brechen. Er hat eine hohe Zugfestigkeit, eine gute Flexibilität und einen Shore-Härtebereich von 5 bis 80 Shore A, sodass Sie wählen können, wie weich oder fest das Bauteil sein soll. Er eignet sich hervorragend für Dichtungen und dünne Bauteile, die Änderungen im Luft-, Gas- oder Flüssigkeitsstrom erfassen müssen.

Gut für Elektroteile: LSR isoliert gut und funktioniert bei hohen und niedrigen Temperaturen. Er wird in vielen Elektronikprodukten eingesetzt, insbesondere in Batterien von Elektrofahrzeugen (EV).

Transparenz: LSR ist zunächst klar und weiß. Sie können ihn leicht einfärben, damit er zu Ihrem Produktdesign passt.

Typen von LSR

Es gibt verschiedene Typen von LSR, und dies sind einige der gängigsten:

Medizinische Qualität

Flüssigsilikonkautschuk in medizinischer Qualität wird gereinigt, um alle Stoffe zu entfernen, die mit dem Körper reagieren könnten. Er ist für den Einsatz in Medizinprodukten sicher. Einige Varianten sind für den kurzfristigen Einsatz (unter 30 Tagen) geeignet, andere für den langfristigen Einsatz (über 30 Tage). Diese werden sorgfältig auf Sicherheit geprüft und verfügen häufig über FDA-Dokumentation, die die Zulassung erleichtert.

Selbstschmierend

Es werden spezielle Flüssigkeiten eingemischt. Nach dem Aushärten steigt die Flüssigkeit an die Oberfläche und das Material wird glatt. Das ist hilfreich für Bauteile, die leicht gleiten oder sich bewegen müssen.

Lebensmittelqualität

Flüssigsilikonkautschuk in Lebensmittelqualität wird so hergestellt, dass er die strengen Sicherheitsvorschriften der FDA für den Kontakt mit Lebensmitteln und Getränken erfüllt. Er ist sicher, geruchlos und geschmacksneutral. Sie können ihn für Backformen, Sauger für Babyflaschen, Küchenutensilien und Trinkgefäße verwenden. Er hält hohen Temperaturen stand und eignet sich daher auch zum Kochen und für die Geschirrspülmaschine.

Leitfähig

Ruß wird zugesetzt, damit der Gummi Strom leitet. Diese Teile sind weiterhin fest und flexibel und eignen sich für Anwendungen, bei denen ein niedriger elektrischer Widerstand gefragt ist.

Selbsthaftend

Diese haften ohne zusätzlichen Kleber oder Primer an anderen Materialien wie Nylon, Stahl oder Aluminium. Ideal für Dichtungen, die verschiedene Bauteile miteinander verbinden.

Röntgenopak

Bariumsulfat wird zugesetzt, damit das Teil auf Röntgenbildern sichtbar ist. Das ist nützlich bei medizinischen Instrumenten wie Kathetern und Wunddrainagen.

FLSR (Fluorsilikon-LSR)

Dieser Typ wird mit Fluor versetzt, um Kraftstoffen und Ölen zu widerstehen. Er ist noch nicht für den Lebensmittel- oder Medizinbereich zugelassen, eignet sich aber gut für Automotive- und Industrieanwendungen.

Flammschutz

Standard-LSR ist bis zu einem gewissen Grad flammwidrig. Wenn Sie höhere Brandschutzklassen benötigen (wie UL 94 V1 oder V0), werden zusätzliche Additive eingesetzt, die das Feuer eindämmen.

Schnelle Aushärtung

Diese Typen sind auf eine sehr schnelle Aushärtung ausgelegt. Das hilft, wenn Sie viele Teile schnell fertigen, etwa in der Massenproduktion.

Vorteile von Flüssigsilikonkautschuk

Hier sind einige der wichtigsten Vorteile von LSR:

• LSR ist biokompatibel und löst keine allergischen Reaktionen aus.
• Sie können LSR auf andere Materialien umspritzen und so Teile mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen.
• LSR hat eine niedrige Viskosität, wodurch es sich leichter in komplexe Formen und detailreiche Teile gießen lässt.
• Dank seiner Chemikalienbeständigkeit ist LSR ideal für raue Umgebungen, etwa in der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie.
• LSR-Teile benötigen weniger Zeit zum Formen, sodass Sie in kürzerer Zeit mehr Teile produzieren können.
• LSR hält hohen Temperaturen stand und ist daher für verschiedene industrielle Anwendungen langlebig.
• LSR kann sterilisiert werden, ohne seine Eigenschaften zu verändern, was für Medizin- und Lebensmittelprodukte wichtig ist.
• Die niedrige Viskosität ermöglicht es Ihnen, Teile mit komplizierten Formen oder Details herzustellen.
• LSR ist fester und flexibler als andere Kautschukarten; deshalb lässt es sich leichter in komplexe Designs formen.
• LSR bietet eine breite Palette nützlicher Eigenschaften, die es flexibler machen als andere Materialien.

Allerdings hat LSR auch einige Nachteile. Der Misch- und Aushärteprozess kann mehr Abfall erzeugen als bei anderen Materialien. Außerdem dauert die Aushärtung länger, da es als Flüssigkeit beginnt, was zu Verzögerungen in der Produktion führen kann, insbesondere bei größeren oder detailreicheren Teilen. Obwohl LSR elastisch ist, kann es leichter reißen als andere Materialien und ist daher nicht für alle Anwendungen geeignet.

Möglichkeiten der Flüssigsilikonkautschuk-Formgebung

Wenn Sie Teile für die Silikonkautschuk-Formgebung konstruieren, sollten Sie einige Grundregeln beachten. Diese Tipps machen den Formprozess reibungsloser, verbessern das Aussehen Ihres Teils und sparen Zeit in der Produktion:

Größenlimit: Ihr Teil kann bis zu 12 in. x 8 in. x 4 in. (oder 304,88 mm x 203,2 mm x 101,6 mm) groß sein.

Volumenlimit: Das Volumen Ihres Teils sollte 13,3 Kubikzoll (oder 217.948 Kubikmillimeter) betragen.

Tiefenlimit: Kein Bereich Ihres Designs sollte tiefer als 2 Zoll (50,88 mm) von der Trennebene entfernt sein. Ist dies der Fall, muss Ihr Teil in der Gesamtgröße kleiner werden.

Formfläche: Die flache Fläche, die die Form berührt, sollte nicht mehr als 48 Quadratzoll (oder 30.968 Quadratmillimeter) betragen.

Toleranzen: Bei DEK können wir die Maßgenauigkeit Ihres Teils innerhalb von ±0.005 mm halten.

Teilekonstruktion & Materialien

Wenn Sie die grundlegenden Konstruktionsregeln für Flüssigsilikonkautschuk (LSR) befolgen, lassen sich Ihre Teile leichter fertigen und funktionieren besser. Denken Sie daran, wofür das Teil gedacht ist, wie es mit anderen Teilen zusammenpasst und welchem Druck oder welcher Belastung es standhalten muss.

LSR fließt und härtet anders aus als Kunststoff. Planen Sie gute Toleranzen ein und fügen Sie sinnvolle Merkmale hinzu, um Spannungen und Fehler zu vermeiden. LSR füllt dünne Wandstärken gut aus und meistert unterschiedliche Wandstärken problemlos.

Sie können je nach Bedarf weiches oder festes LSR wählen. Standard-LSR eignet sich für einfache Teile. Wenn Sie Hitzebeständigkeit oder Chemikalienbeständigkeit benötigen, mischen Sie Additive bei. Für die Verbindung mit anderen Materialien verwenden Sie selbsthaftendes LSR, um Kleber oder zusätzliche Arbeitsschritte zu vermeiden.

Wie funktioniert die Flüssigsilikonkautschuk-Formgebung?

Um ein hochwertiges LSR-Teil herzustellen, benötigen Sie eine robuste und präzise Form. Die Form wird mit CNC-Maschinen und EDM aus zähem Edelstahl gefertigt. Sie muss der dünnflüssigen Konsistenz von LSR, der hohen Hitze (etwa 420°F / 215°C) und der Rauheit von LSR gegenüber Werkzeugen standhalten

Der Formenbau kostet Zeit und Geld, aber er lohnt sich. LSR fließt leicht in kleine Zwischenräume, daher ist das Formendesign einfacher als bei Kunststoff.

Anders als Kunststoffformen benötigen LSR-Formen weder Politur noch Entformungsschrägen. Nach dem Aushärten lässt sich das Teil ohne Beschädigung entnehmen.

Fertigung von Teilen aus Flüssigsilikonkautschuk

Teile aus Flüssigsilikonkautschuk (LSR) werden im sogenannten Liquid Injection Molding (LIM) hergestellt. Dies unterscheidet sich vom Kunststoffspritzguss, da LSR eine Zweikomponenten-Flüssigkeit ist, die gemischt und anschließend in eine Form gespritzt wird.

• Sie beginnen mit zwei Behältern: Einer enthält die Basiskomponente (Teil A), der andere das Härtungsmittel (Teil B). Diese werden im Verhältnis 1:1 gepumpt und gemischt, teilweise mit Farbzusatz.
• Die Maschine wird entsprechend dem Design Ihres Bauteils auf die richtige Temperatur, den richtigen Druck und die richtigen Einspritzeinstellungen eingestellt.
• Die Form schließt sich, und das flüssige Silikon wird eingespritzt. Hitze und Druck härten es zu einer festen Form aus.
• Nach dem Aushärten öffnet sich die Form. Roboter (oder bei kleinen Aufträgen Mitarbeiter) entnehmen das Teil.
• Bei Bedarf sind nach dem Formen zusätzliche Schritte wie Schneiden, Bedrucken oder Montieren möglich. Manche Betriebe automatisieren dies und führen diese Schritte direkt nach dem Formen ohne Umsetzen des Teils durch.

Anwendungen von Flüssigsilikonkautschuk in verschiedenen Branchen

Flüssigsilikonkautschuk (LSR) lässt sich vielfältig einsetzen. Einige Anwendungen wurden bereits erwähnt, hier sind jedoch einige der größten Branchen, die LSR verwenden:

Life Sciences: LSR eignet sich hervorragend für Medizinprodukte, da es sicher, stabil und auch in anspruchsvollen Umgebungen leistungsfähig ist. Es wird in Atemmasken, Ventilen, chirurgischen Instrumenten und Arzneimittelabgabevorrichtungen eingesetzt.

Automobilbereich: LSR ist ideal für Automobilteile, da es extreme Temperaturen und UV-Licht standhält. Es wird in Dichtungen, Steckverbindern, Dichtungen und Sensoren eingesetzt.

Verbraucherprodukte: LSR wird in vielen Alltagsprodukten wie Duschköpfen, Zahnbürsten, Babyflaschensaugern und Haushaltsgeräten verwendet. Es ist langlebig, antibakteriell und funktioniert sowohl in nassen als auch in trockenen Umgebungen.

Industrielle Anwendungen: LSR ist robust und hält widrigen Bedingungen stand, daher ist es ideal für Ventile, Dichtungen und Sicherheitsprodukte wie Rauchmelder und Warmwasserbereiter. Es ist beständig gegen Chemikalien und hohe Hitze und gewährleistet eine zuverlässige Leistung in Sicherheitsausrüstung und Maschinen.

DEK-Qualitätsstandards für LSR

Achten Sie auf einen LSR-Teilehersteller, der strenge Qualitätsstandards einhält. DEK prüft Teile visuell und testet Materialien regelmäßig. Wir verfügen über Zertifizierungen wie ISO 9001 (für allgemeine Qualität), ISO 13485 (für Medizinteile) und IATF 16949 (für Automobilteile).

Kontaktieren Sie uns jetzt und fordern Sie ein Angebot für Ihre Teile aus Flüssigsilikonkautschuk an. Sie können die benötigten Qualitätsprüfungen je nach Verwendungszweck des Teils auswählen. Hier sind einige Prüfoptionen, aus denen Sie wählen können:

DFM-Feedback: Erhalten Sie Tipps, um Ihr Teil einfacher formbar zu machen

Analysebericht zum Formprozess: Sehen Sie Schritt für Schritt, wie Ihr Teil hergestellt wurde

Erstmusterprüfung (FAI): Ein vollständiger Bericht über das erste gefertigte Teil mit GD&T-Messungen zur Genauigkeitsprüfung

Fazit

Flüssigsilikonkautschuk (LSR) ist ein starkes, flexibles Material, das sich für viele Branchen eignet. Es ist langlebig und hitzebeständig. Obwohl es länger zum Aushärten benötigt und leichter reißen kann als andere Materialien, machen seine Vorteile es zu einer guten Wahl für hochwertige Teile.