Gomma siliconica liquida: proprietà, tipi e processo

Se dovete realizzare parti morbide, resistenti e in grado di sopportare il calore, la gomma siliconica liquida (LSR) è una buona scelta di materiale. Potete utilizzarla per realizzare ogni tipo di prodotto, dai biberon ai componenti per auto. In questo articolo scoprirete gli usi, i tipi e le proprietà della gomma siliconica liquida.

Che cos'è la gomma siliconica liquida?

Anzitutto è utile conoscere la differenza tra silicio e silicone. Il silicio è un elemento naturale, un po' come avviene per la formazione dei diamanti; è duro e cristallino. Il silicone, invece, è di origine sintetica. È una miscela di silicio, ossigeno e altri elementi come carbonio e idrogeno. Esistono molti tipi di silicone, e quelli che si presentano più simili a liquidi sono chiamati siliconi liquidi.

La gomma siliconica liquida (LSR) è un tipo speciale di silicone. Viene fornita in due componenti e si presenta inizialmente allo stato liquido. Di solito la si forma con un metodo chiamato stampaggio a iniezione di liquidi. Potete regolarne lo spessore, l'adesione alle superfici e la resistenza al calore e agli agenti chimici. Una volta vulcanizzata, diventa resistente, flessibile e molto durevole.

Struttura chimica

Come accennato, la LSR è composta da due parti che si miscelano insieme. Una parte contiene un catalizzatore al platino, l'altra un reticolante e un controllo di vulcanizzazione. Una volta miscelate, reagiscono e si trasformano in gomma solida.

La LSR scorre come un liquido, il che la distingue da gomme più dense come la HCR (gomma ad alta consistenza). La HCR può essere vulcanizzata in diversi modi, mentre la LSR utilizza sempre la vulcanizzazione al platino, che è più pulita e più precisa.

Proprietà della gomma siliconica liquida

Ecco alcune proprietà della LSR che dovete conoscere prima di utilizzarla nel vostro progetto:

Sicura per il corpo: È ipoallergenica e non reagisce con i fluidi corporei. Resiste inoltre ai batteri e non macchia né danneggia altri materiali.

Nessun sapore o odore: Potete utilizzarla per prodotti per l'infanzia o per qualsiasi articolo che debba rispettare severe norme di sicurezza alimentare.

Molto resistente: Le parti in LSR resistono bene in condizioni difficili. La troverete impiegata in auto, elettronica e prodotti per esterni esposti a calore, freddo o umidità.

Resistente agli agenti chimici: La LSR resiste all'acqua, ai detergenti chimici e ai metodi di sterilizzazione come vapore o gas. Per questo funziona bene nei prodotti medicali e sanitari.

Sopporta temperature estreme: La LSR resiste sia al caldo sia al freddo, da -60 °C a 180 °C. È ideale per lavastoviglie, rubinetti e altri prodotti soggetti a sbalzi di temperatura.

Proprietà meccaniche: La LSR si allunga e si piega senza rompersi. Ha un'elevata resistenza alla trazione, una buona flessibilità e una durezza Shore compresa tra 5 e 80 Shore A, così potete scegliere quanto morbida o compatta debba essere la parte. È ideale per guarnizioni e parti sottili che devono rilevare variazioni di flusso d'aria, gas o fluidi.

Adatta ai componenti elettrici: La LSR isola bene e funziona ad alte e basse temperature. È impiegata in molti dispositivi elettronici, in particolare nelle batterie dei veicoli elettrici (EV).

Trasparenza: La LSR si presenta inizialmente trasparente e bianca. Potete aggiungere facilmente colore per adattarla al design del vostro prodotto.

Tipi di LSR

Esistono diversi tipi di LSR; questi sono alcuni dei più comuni:

Grado medicale

La gomma siliconica liquida di grado medicale viene purificata per rimuovere qualsiasi sostanza che potrebbe reagire con il corpo. È sicura per l'uso nei dispositivi medici. Alcune versioni sono adatte all'uso a breve termine (meno di 30 giorni), altre a quello a lungo termine (oltre 30 giorni). Queste vengono testate accuratamente per la sicurezza e spesso dispongono di documentazione FDA che agevola le approvazioni.

Autolubrificante

Vengono miscelati fluidi speciali. Dopo la vulcanizzazione, il fluido affiora in superficie e la rende scivolosa. Questo è utile per le parti che devono scorrere o muoversi facilmente.

Grado alimentare

La gomma siliconica liquida di grado alimentare è prodotta per rispettare le severe norme di sicurezza FDA per l'uso con alimenti e bevande. È sicura, inodore e insapore. Potete utilizzarla per articoli come stampi da forno, tettarelle per biberon, utensili da cucina e bicchieri. Sopporta alte temperature, quindi è adatta anche alla cottura e all'uso in lavastoviglie.

Conduttiva

Il nero di carbonio viene aggiunto per rendere la gomma conduttiva. Questi componenti restano resistenti e flessibili e possono essere utilizzati dove è necessaria una bassa resistenza elettrica.

Autoadesivo

Questi aderiscono ad altri materiali come nylon, acciaio o alluminio senza bisogno di colla o primer aggiuntivi. Ideali per realizzare guarnizioni che uniscono parti diverse.

Radio opaco

Viene aggiunto solfato di bario affinché il componente risulti visibile ai raggi X. Utile in strumenti medicali come cateteri e drenaggi per ferite.

FLSR (LSR fluorosilicico)

Questa tipologia è miscelata con fluoro per resistere a carburanti e oli. Non è ancora approvata per uso alimentare o medicale, ma funziona bene in ambito automobilistico e industriale.

Ritardante di fiamma

L'LSR standard resiste alle fiamme fino a un certo punto. Se servono classificazioni antincendio più elevate (come UL 94 V1 o V0), si utilizzano additivi aggiuntivi per contribuire a fermare il fuoco.

Vulcanizzazione rapida

Questi sono progettati per vulcanizzare molto rapidamente. Ciò è utile quando si producono molti componenti in tempi brevi, come nella produzione in serie.

Vantaggi dell'utilizzo della gomma siliconica liquida

Ecco alcuni dei principali vantaggi dell'LSR:

• L'LSR è biocompatibile e non provoca reazioni allergiche.
• È possibile sovrastampare l'LSR su altri materiali, creando componenti con proprietà diverse.
• L'LSR ha una bassa viscosità, che ne facilita lo stampaggio in forme complesse e componenti dettagliati.
• Grazie alla sua resistenza chimica, l'LSR è ideale per l'uso in ambienti difficili, come nei settori aerospaziale e automobilistico.
• I componenti in LSR richiedono meno tempo per lo stampaggio, il che consente di produrre più pezzi in meno tempo.
• L'LSR resiste alle alte temperature, quindi è durevole per vari impieghi industriali.
• L'LSR può essere sterilizzato senza modificare le sue proprietà, il che è importante per i prodotti medicali e alimentari.
• La sua bassa viscosità consente di creare componenti con forme o dettagli complicati.
• L'LSR è più resistente e flessibile rispetto ad altri tipi di gomma; per questo è più facile da stampare in design complessi.
• L'LSR offre un'ampia gamma di proprietà utili che lo rendono più flessibile rispetto ad altri materiali.

Tuttavia, l'LSR presenta anche alcuni svantaggi. Il processo di miscelazione e vulcanizzazione può generare più scarti rispetto ad altri materiali. Inoltre, poiché parte allo stato liquido, richiede più tempo per vulcanizzare, il che può causare ritardi nella produzione, soprattutto per componenti più grandi o più dettagliati. Sebbene l'LSR sia elastico, può lacerarsi più facilmente di altri materiali, quindi potrebbe non essere adatto a tutte le applicazioni.

Capacità di stampaggio della gomma siliconica liquida

Quando si progettano componenti per lo stampaggio della gomma siliconica, ci sono alcune regole di base da seguire. Questi suggerimenti aiutano a rendere il processo di stampaggio più fluido, a migliorare l'aspetto del componente e a risparmiare tempo durante la produzione:

Limite di dimensione: Il componente può misurare fino a 12 in. x 8 in. x 4 in. (ovvero 304,88 mm x 203,2 mm x 101,6 mm).

Limite di volume: Il volume del componente deve essere di 13,3 pollici cubi (ovvero 217.948 millimetri cubi).

Limite di profondità: Nessuna parte del progetto deve essere più profonda di 2 pollici (50,88 mm) dalla linea di divisione. In caso contrario, il componente deve essere di dimensioni complessive inferiori.

Area dello stampo: L'area piatta che tocca lo stampo non deve superare i 48 pollici quadrati (ovvero 30.968 millimetri quadrati).

Tolleranze: In DEK, possiamo mantenere la precisione dimensionale del componente entro ±0.005 mm.

Progettazione dei componenti e materiali

Se si seguono le regole di progettazione di base per la gomma siliconica liquida (LSR), i componenti saranno più facili da realizzare e funzioneranno meglio. Si consideri a cosa serve il componente, come si inserisce con altri componenti e a quali pressioni o sollecitazioni sarà sottoposto.

L'LSR scorre e vulcanizza in modo diverso rispetto alla plastica. Si prevedano tolleranze adeguate e si aggiungano caratteristiche intelligenti per evitare sollecitazioni e difetti. L'LSR riempie bene le pareti sottili e gestisce diverse dimensioni di parete senza problemi.

È possibile scegliere LSR morbido o rigido in base alle proprie esigenze. L'LSR di base è adatto a componenti semplici. Se serve resistenza al calore o agli agenti chimici, si aggiungono additivi. Per l'incollaggio ad altri materiali, si utilizza LSR autoadesivo per evitare colla o passaggi aggiuntivi.

Come funziona lo stampaggio della gomma siliconica liquida?

Per realizzare un componente in LSR di alta qualità, è necessario uno stampo robusto e preciso. Lo stampo viene realizzato con macchine CNC ed EDM in acciaio inossidabile resistente. Deve sopportare la consistenza fluida dell'LSR, le alte temperature (circa 420°F / 215°C) e l'usura dell'LSR sugli utensili

Realizzare lo stampo richiede tempo e denaro, ma ne vale la pena. L'LSR scorre facilmente negli spazi ridotti, quindi il design dello stampo è più semplice rispetto alla plastica.

A differenza degli stampi per plastica, gli stampi per LSR non richiedono lucidatura né angoli di sformo. Una volta che il pezzo è vulcanizzato, è possibile estrarlo senza danneggiarlo.

Produzione di pezzi in gomma siliconica liquida

I pezzi in gomma siliconica liquida (LSR) vengono realizzati con un processo chiamato stampaggio a iniezione di liquidi (LIM). Questo si differenzia dallo stampaggio della plastica perché l'LSR è un liquido bicomponente che viene miscelato e poi iniettato in uno stampo.

• Si parte da due contenitori: uno contiene la base (Parte A) e l'altro l'agente vulcanizzante (Parte B). Questi vengono pompiati e miscelati in rapporto 1:1, talvolta con l'aggiunta di colore.
• La macchina viene impostata con la temperatura, la pressione e i parametri di iniezione corretti in base al design del Suo pezzo.
• Lo stampo si chiude e il silicone liquido viene iniettato all'interno. Calore e pressione lo vulcanizzano in una forma solida.
• Una volta vulcanizzato il pezzo, lo stampo si apre. I robot (o gli operatori, per i lavori di piccole dimensioni) estraggono il pezzo.
• Se necessario, è possibile eseguire operazioni aggiuntive come taglio, stampa o assemblaggio dopo lo stampaggio. Alcune realtà automatizzano queste fasi, eseguendole subito dopo lo stampaggio senza spostare il pezzo.

Applicazioni della gomma siliconica liquida in vari settori

La gomma siliconica liquida (LSR) può essere utilizzata in molti modi. Alcune applicazioni sono già state menzionate in precedenza, ma ecco alcuni dei settori più importanti che utilizzano l'LSR:

Scienze della vita: L'LSR è perfetto per i prodotti medicali perché è sicuro, stabile e funziona bene in ambienti difficili. È utilizzato in maschere respiratorie, valvole, strumenti chirurgici e dispositivi per la somministrazione di farmaci.

Automotive: L'LSR è ideale per i componenti automobilistici perché resiste a temperature estreme e ai raggi UV. È utilizzato in guarnizioni, connettori, tenute e sensori.

Prodotti di consumo: L'LSR è utilizzato in molti prodotti di uso quotidiano come soffioni per doccia, spazzolini da denti, tettarelle per biberon ed elettrodomestici. È durevole, resistente ai batteri e funziona bene in ambienti umidi e asciutti.

Applicazioni industriali: L'LSR è robusto e resiste a condizioni severe, quindi è ideale per valvole, guarnizioni e prodotti di sicurezza come rilevatori di fumo e scaldabagni. Resiste agli agenti chimici e alle alte temperature, garantendo prestazioni affidabili nelle apparecchiature di sicurezza e nei macchinari.

Gli standard di qualità DEK per l'LSR

Cerchi un produttore di pezzi in LSR che segua rigorosi standard di qualità. DEK ispeziona visivamente i pezzi e testa regolarmente i materiali. Disponiamo di certificazioni come ISO 9001 (per la qualità generale), ISO 13485 (per i pezzi medicali) e IATF 16949 (per i pezzi auto).

Ci contatti ora e richieda un preventivo per i Suoi pezzi in gomma siliconica liquida. Può scegliere i controlli di qualità di cui ha bisogno in base all'utilizzo del pezzo. Ecco alcune opzioni di ispezione tra cui può scegliere:

Feedback DFM: Riceva consigli per rendere il Suo pezzo più facile da stampare

Report di analisi del processo di stampaggio: Veda come è stato realizzato il Suo pezzo passo dopo passo

First Article Inspection (FAI): Un report completo sul primo pezzo realizzato, con misurazioni GD&T per verificarne l'accuratezza

Conclusione

La gomma siliconica liquida (LSR) è un materiale robusto e flessibile, ideale per molti settori. È durevole e resistente al calore. Sebbene possa richiedere più tempo per vulcanizzare e possa strapparsi più facilmente rispetto ad altri materiali, i suoi vantaggi la rendono una buona scelta per pezzi di alta qualità.