Caoutchouc de silicone liquide : propriétés, types et procédé

Si vous devez fabriquer des pièces souples, résistantes et capables de supporter la chaleur, le caoutchouc de silicone liquide (LSR) est un bon choix de matériau. Vous pouvez l’utiliser pour fabriquer toutes sortes de produits, des biberons aux pièces automobiles. Dans cet article, vous découvrirez les utilisations, les types et les propriétés du caoutchouc de silicone liquide.

Qu’est-ce que le caoutchouc de silicone liquide ?

Tout d’abord, il est utile de connaître la différence entre le silicium et le silicone. Le silicium est un élément naturel, un peu comme la façon dont se forment les diamants ; il est dur et cristallin. Le silicone, en revanche, est fabriqué par l’homme. C’est un mélange de silicium, d’oxygène et d’autres éléments comme le carbone et l’hydrogène. Il existe de nombreux types de silicone, et ceux qui se comportent davantage comme des liquides sont appelés silicones liquides.

Le caoutchouc de silicone liquide (LSR) est un type particulier de silicone. Il se présente en deux composants et se présente initialement sous forme liquide. Vous le mettez généralement en forme par un procédé appelé moulage par injection de liquide. Vous pouvez ajuster son épaisseur, son adhérence et sa résistance à la chaleur et aux produits chimiques. Une fois vulcanisé, il devient solide, souple et très durable.

Structure chimique

Comme mentionné précédemment, le LSR comporte deux composants que vous mélangez. L’un contient un catalyseur au platine, l’autre un agent de réticulation et un régulateur de vulcanisation. Une fois mélangés, ils réagissent et se transforment en caoutchouc solide.

Le LSR s’écoule comme un liquide, ce qui le distingue des caoutchoucs plus épais comme le HCR (caoutchouc à haute consistance). Le HCR peut être vulcanisé de différentes manières, mais le LSR utilise toujours la vulcanisation au platine, plus propre et plus précise.

Propriétés du caoutchouc de silicone liquide

Voici quelques-unes des propriétés du LSR que vous devez connaître avant de l’utiliser dans votre projet :

Sûr pour le corps : Il est hypoallergénique et ne réagit pas avec les fluides corporels. Il résiste également aux bactéries et ne tache ni n’endommage les autres matériaux.

Sans goût ni odeur : Vous pouvez l’utiliser pour des produits pour bébés ou tout article devant respecter des règles strictes de sécurité alimentaire.

Très résistant : Les pièces en LSR tiennent bien dans des conditions difficiles. On le retrouve dans l’automobile, l’électronique et les produits d’extérieur soumis à la chaleur, au froid ou à l’humidité.

Résistant aux produits chimiques : Le LSR résiste à l’eau, aux produits de nettoyage et aux méthodes de stérilisation comme la vapeur ou le gaz. C’est pourquoi il convient bien aux produits médicaux et de santé.

Supporte les températures extrêmes : Le LSR supporte le chaud comme le froid, de -60 °C à 180 °C. Il est idéal pour les lave-vaisselle, les robinets et autres produits soumis à des variations de température.

Propriétés mécaniques : Le LSR s’étire et se plie sans se rompre. Il présente une résistance à la traction élevée, une bonne souplesse et une dureté Shore allant de 5 à 80 Shore A, ce qui vous permet de choisir la souplesse ou la fermeté de la pièce. Il est idéal pour les joints et les pièces minces qui doivent détecter les variations de débit d’air, de gaz ou de fluide.

Adapté aux pièces électriques : Le LSR isole bien et fonctionne à haute comme à basse température. Il est utilisé dans de nombreux équipements électroniques, notamment les batteries de véhicules électriques (VE).

Transparence : Le LSR est initialement transparent et blanc. Vous pouvez facilement y ajouter de la couleur pour l’assortir à la conception de votre produit.

Types de LSR

Il existe différents types de LSR, et voici quelques-uns des plus courants :

Qualité médicale

Le caoutchouc de silicone liquide de qualité médicale est nettoyé pour éliminer tout élément susceptible de réagir avec le corps. Il est sûr pour une utilisation dans les dispositifs médicaux. Certains conviennent à un usage à court terme (moins de 30 jours), d’autres à un usage à long terme (plus de 30 jours). Ils sont soigneusement testés pour leur sécurité et disposent souvent de documentation FDA pour faciliter les homologations.

Autolubrifiant

Des fluides spéciaux sont incorporés. Après vulcanisation, le fluide remonte à la surface et la pièce devient glissante. C’est utile pour les pièces qui doivent coulisser ou se déplacer facilement.

Qualité alimentaire

Le caoutchouc de silicone liquide de qualité alimentaire est fabriqué pour respecter les règles de sécurité strictes de la FDA pour un usage avec les aliments et les boissons. Il est sûr, inodore et sans goût. Vous pouvez l’utiliser pour des articles comme des moules de cuisson, des tétines de biberon, des ustensiles de cuisine et des récipients à boire. Il supporte les hautes températures, ce qui le rend adapté à la cuisson et au lave-vaisselle.

Conducteur

Du noir de carbone est ajouté pour rendre le caoutchouc conducteur d'électricité. Ces pièces restent solides et flexibles et peuvent être utilisées là où une faible résistance électrique est requise.

Auto-adhésif

Ces matériaux adhèrent à d'autres matières comme le nylon, l'acier ou l'aluminium sans colle ni primaire supplémentaire. Idéal pour réaliser des joints d'étanchéité reliant différentes pièces entre elles.

Radio-opaque

Du sulfate de baryum est ajouté pour que la pièce apparaisse sur les radiographies. C'est utile pour les instruments médicaux comme les cathéters et les drains de plaie.

FLSR (LSR fluorosilicone)

Ce type est mélangé à du fluor pour résister aux carburants et aux huiles. Il n'est pas encore approuvé pour un usage alimentaire ou médical, mais il donne d'excellents résultats dans les contextes automobile et industriel.

Ignifuge

Le LSR standard résiste au feu jusqu'à un certain point. Si vous avez besoin de classements au feu plus élevés (comme UL 94 V1 ou V0), des additifs supplémentaires sont utilisés pour aider à arrêter le feu.

Durcissement rapide

Ces matériaux sont conçus pour durcir très rapidement. C'est un avantage lorsque vous fabriquez beaucoup de pièces rapidement, comme en production de masse.

Avantages du caoutchouc de silicone liquide

Voici quelques-uns des principaux avantages du LSR :

• Le LSR est biocompatible et ne provoque pas de réactions allergiques.
• Vous pouvez surmouler le LSR sur d'autres matériaux pour créer des pièces aux propriétés variées.
• Le LSR a une faible viscosité, ce qui facilite le moulage de formes complexes et de pièces détaillées.
• Grâce à sa résistance chimique, le LSR est idéal pour les environnements difficiles, comme dans les secteurs de l'aérospatiale et de l'automobile.
• Les pièces en LSR demandent moins de temps de moulage, ce qui vous aide à produire plus de pièces en moins de temps.
• Le LSR supporte les hautes températures, ce qui le rend durable pour diverses applications industrielles.
• Le LSR peut être stérilisé sans que ses propriétés changent, ce qui est important pour les produits médicaux et alimentaires.
• Sa faible viscosité vous permet de créer des pièces aux formes ou aux détails complexes.
• Le LSR est plus résistant et plus flexible que les autres types de caoutchouc ; c'est pourquoi il est plus facile à mouler en conceptions complexes.
• Le LSR offre un large éventail de propriétés utiles qui le rendent plus flexible que d'autres matériaux.

Le LSR présente toutefois quelques inconvénients. Le processus de mélange et de durcissement peut générer plus de déchets que d'autres matériaux. De plus, comme il se présente sous forme liquide au départ, il met plus de temps à durcir, ce qui peut entraîner des retards de production, surtout pour les pièces plus grandes ou plus détaillées. Bien que le LSR soit élastique, il peut se déchirer plus facilement que d'autres matériaux, il peut donc ne pas convenir à toutes les applications.

Capacités de moulage du caoutchouc de silicone liquide

Lorsque vous concevez des pièces pour le moulage du caoutchouc de silicone, quelques règles de base sont à respecter. Ces conseils contribuent à fluidifier le processus de moulage, à améliorer l'aspect de votre pièce et à gagner du temps en production :

Limite de taille : Votre pièce peut mesurer jusqu'à 12 in. x 8 in. x 4 in. (soit 304,88 mm x 203,2 mm x 101,6 mm).

Limite de volume : Le volume de votre pièce doit être de 13,3 pouces cubes (soit 217 948 millimètres cubes).

Limite de profondeur : Aucune partie de votre conception ne doit être plus profonde que 2 pouces (50,88 mm) depuis le plan de joint. Dans le cas contraire, votre pièce doit être réduite en taille globale.

Surface du moule : La surface plane en contact avec le moule ne doit pas dépasser 48 pouces carrés (soit 30 968 millimètres carrés).

Tolérances : Chez DEK, nous pouvons maintenir la précision dimensionnelle de votre pièce dans une plage de ±0.005 mm.

Conception des pièces et matériaux

Si vous respectez les règles de conception de base du caoutchouc de silicone liquide (LSR), vos pièces seront plus faciles à fabriquer et fonctionneront mieux. Réfléchissez à la fonction de la pièce, à son assemblage avec d'autres pièces et à la pression ou aux contraintes qu'elle devra supporter.

Le LSR s'écoule et durcit différemment du plastique. Prévoyez de bonnes tolérances et ajoutez des fonctions intelligentes pour éviter les contraintes et les défauts. Le LSR remplit bien les parois minces et s'adapte sans problème aux différentes épaisseurs de paroi.

Vous pouvez choisir un LSR souple ou ferme selon vos besoins. Le LSR de base convient aux pièces simples. Si vous avez besoin de résistance à la chaleur ou aux produits chimiques, ajoutez des additifs. Pour lier à d'autres matériaux, utilisez un LSR auto-adhésif afin d'éviter la colle ou des étapes supplémentaires.

Comment fonctionne le moulage du caoutchouc de silicone liquide ?

Pour fabriquer une pièce en LSR de haute qualité, vous avez besoin d'un moule robuste et précis. Le moule est fabriqué par usinage CNC et électroérosion à partir d'acier inoxydable résistant. Il doit supporter la texture fluide du LSR, la chaleur élevée (environ 420 °F / 215 °C) et l'agressivité du LSR sur les outils.

La fabrication du moule demande du temps et de l'argent, mais cela en vaut la peine. Le LSR s'écoule facilement dans les petits espaces, ce qui rend la conception du moule plus simple que pour le plastique.

Contrairement aux moules plastiques, les moules LSR n'ont pas besoin d'être polis ni d'avoir d'angles de dépouille. Une fois la pièce vulcanisée, vous pouvez la démouler sans l'endommager.

Production de pièces en caoutchouc de silicone liquide

Les pièces en caoutchouc de silicone liquide (LSR) sont fabriquées selon un procédé appelé moulage par injection de liquide (LIM). Il diffère du moulage plastique car le LSR est un liquide bi-composant qui est mélangé puis injecté dans un moule.

• Vous partez de deux contenants : l'un contient la base (partie A) et l'autre le durcisseur (partie B). Ils sont pompés et mélangés dans un rapport de 1:1, avec parfois ajout de colorant.
• La machine est configurée avec la température, la pression et les paramètres d'injection adaptés à la conception de votre pièce.
• Le moule se ferme et le silicone liquide est injecté à l'intérieur. La chaleur et la pression le vulcanisent en une forme solide.
• Une fois la pièce vulcanisée, le moule s'ouvre. Des robots (ou des opérateurs pour les petites séries) retirent la pièce.
• Si nécessaire, vous pouvez réaliser des étapes supplémentaires comme la découpe, le marquage ou l'assemblage après le moulage. Certains ateliers automatisent ces opérations, les effectuant juste après le moulage sans déplacer la pièce.

Applications du caoutchouc de silicone liquide dans diverses industries

Le caoutchouc de silicone liquide (LSR) peut être utilisé de nombreuses façons. Certaines applications ont déjà été mentionnées plus haut, mais voici quelques-unes des principales industries qui utilisent le LSR :

Sciences de la vie : Le LSR est parfait pour les produits médicaux car il est sûr, stable et résiste bien aux environnements difficiles. Il est utilisé dans les masques respiratoires, les valves, les instruments chirurgicaux et les dispositifs d'administration de médicaments.

Automobile : Le LSR est idéal pour les pièces automobiles car il supporte les températures extrêmes et les rayons UV. Il est utilisé dans les joints, les connecteurs, les garnitures et les capteurs.

Produits de consommation : Le LSR est utilisé dans de nombreux produits du quotidien comme les pommeaux de douche, les brosses à dents, les tétines de biberon et les appareils électroménagers. Il est durable, résistant aux bactéries et fonctionne bien en milieu humide comme sec.

Applications industrielles : Le LSR est robuste et résiste aux conditions difficiles, ce qui le rend idéal pour les valves, les joints et les produits de sécurité comme les détecteurs de fumée et les chauffe-eau. Il résiste aux produits chimiques et aux températures élevées, garantissant des performances fiables dans les équipements de sécurité et les machines.

Les normes de qualité LSR de DEK

Choisissez un fabricant de pièces LSR qui respecte des normes de qualité strictes. DEK inspecte visuellement les pièces et teste régulièrement les matériaux. Nous détenons des certifications telles que ISO 9001 (qualité générale), ISO 13485 (pièces médicales) et IATF 16949 (pièces automobiles).

Contactez-nous dès maintenant et obtenez un devis pour vos pièces en caoutchouc de silicone liquide. Vous pouvez choisir les contrôles qualité dont vous avez besoin selon l'usage de la pièce. Voici quelques options d'inspection parmi lesquelles choisir :

Retour DFM : Obtenez des conseils pour faciliter le moulage de votre pièce

Rapport d'analyse du processus de moulage : Découvrez étape par étape comment votre pièce a été fabriquée

Inspection de la première pièce (FAI) : Un rapport complet sur la première pièce fabriquée, avec des mesures GD&T pour vérifier la précision

Conclusion

Le caoutchouc de silicone liquide (LSR) est un matériau robuste et flexible, adapté à de nombreuses industries. Il est durable et résistant à la chaleur. Bien que sa vulcanisation puisse être plus longue et qu'il se déchire plus facilement que d'autres matériaux, ses avantages en font un bon choix pour des pièces de haute qualité.