Жидкий силиконовый каучук: свойства, виды и процесс производства

Если вам нужны детали, которые одновременно мягкие, прочные и устойчивые к нагреву, жидкий силиконовый каучук (LSR) — хороший выбор материала. Из него делают самые разные изделия: от детских бутылочек до автомобильных компонентов. В этой статье вы узнаете о применении, видах и свойствах жидкого силиконового каучука.

Что такое жидкий силиконовый каучук?

Для начала стоит понять разницу между кремнием и силиконом. Кремний — природный элемент, который образуется подобно алмазам; он твёрдый и кристаллический. Силикон же создан человеком. Это соединение кремния, кислорода и других элементов, например углерода и водорода. Существует множество видов силикона, и те, что по консистенции ближе к жидкости, называют жидкими силиконами.

Жидкий силиконовый каучук (LSR) — особый вид силикона. Он поставляется в двух компонентах и изначально представляет собой жидкость. Форму ему обычно придают методом жидкого литьевого прессования. Вы можете регулировать его вязкость, адгезию, а также стойкость к нагреву и химическим веществам. После отверждения он становится прочным, гибким и очень долговечным.

Химическая структура

Как уже упоминалось, LSR состоит из двух компонентов, которые смешивают вместе. В одном содержится платиновый катализатор, в другом — сшивающий агент и регулятор отверждения. При смешивании они вступают в реакцию и превращаются в твёрдую резину.

LSR течёт как жидкость, чем отличается от более густых резин, таких как HCR (высококонсистентная резина). HCR можно отверждать разными способами, а для LSR всегда используется платиновое отверждение — более чистое и точное.

Свойства жидкого силиконового каучука

Вот некоторые свойства LSR, которые нужно знать перед использованием в вашем проекте:

Безопасность для организма: Он гипоаллергенен и не реагирует с биологическими жидкостями. Он также устойчив к бактериям и не окрашивает и не повреждает другие материалы.

Без вкуса и запаха: Его можно использовать для детских товаров и всего, что должно соответствовать строгим правилам пищевой безопасности.

Высокая прочность: Детали из LSR хорошо выдерживают тяжёлые условия. Его применяют в автомобилях, электронике и уличных изделиях, подверженных воздействию жары, холода и влаги.

Химическая стойкость: LSR устойчив к воде, чистящим средствам и методам стерилизации, таким как пар или газ. Именно поэтому он хорошо подходит для медицинских изделий и товаров для здравоохранения.

Выдерживает экстремальные температуры: LSR выдерживает как жару, так и холод — от -60°C до 180°C. Он отлично подходит для посудомоечных машин, смесителей и других изделий, подверженных перепадам температуры.

Механические свойства: LSR растягивается и изгибается, не ломаясь. Он обладает высокой прочностью на разрыв, хорошей гибкостью и твёрдостью в диапазоне от 5 до 80 по Шору A, поэтому вы можете выбрать нужную мягкость или жёсткость детали. Он отлично подходит для уплотнений и тонких деталей, реагирующих на изменения потока воздуха, газа или жидкости.

Подходит для электрических компонентов: LSR хорошо изолирует и работает при высоких и низких температурах. Его применяют во многих электронных изделиях, особенно в аккумуляторах электромобилей (EV).

Прозрачность: Изначально LSR прозрачный и белый. В него легко добавить краситель в соответствии с дизайном вашего продукта.

Виды LSR

Существуют разные виды LSR, и вот некоторые из самых распространённых:

Медицинский класс

Жидкий силиконовый каучук медицинского класса очищают от всего, что может реагировать с организмом. Он безопасен для применения в медицинских изделиях. Некоторые виды подходят для кратковременного использования (менее 30 дней), другие — для долговременного (более 30 дней). Их тщательно проверяют на безопасность, и часто они сопровождаются документацией FDA, что помогает при получении разрешений.

Самосмазывающийся

В состав вводят специальные жидкости. После отверждения жидкость поднимается на поверхность, и материал становится скользким. Это полезно для деталей, которым нужно легко скользить или перемещаться.

Пищевой класс

Жидкий силиконовый каучук пищевого класса изготавливается в соответствии со строгими правилами безопасности FDA для контакта с пищевыми продуктами и напитками. Он безопасен, не имеет запаха и вкуса. Его можно использовать для форм для выпечки, сосок детских бутылочек, кухонных принадлежностей и посуды для напитков. Он выдерживает высокие температуры, поэтому подходит и для приготовления пищи, и для мытья в посудомоечной машине.

Электропроводящий

Технический углерод добавляют, чтобы резина проводила электричество. Такие детали сохраняют прочность и гибкость и подходят для применений, где требуется низкое электрическое сопротивление.

Самосвязывающийся

Такие материалы прилипают к другим материалам — нейлону, стали или алюминию — без дополнительного клея или праймера. Отлично подходят для уплотнений, соединяющих разные детали.

Рентгеноконтрастный

Сульфат бария добавляют, чтобы деталь была видна на рентгеновских снимках. Это полезно в медицинских инструментах, таких как катетеры и дренажи для ран.

FLSR (фторсиликоновый LSR)

Этот тип модифицирован фтором для стойкости к топливу и маслам. Он пока не одобрен для пищевого и медицинского применения, но хорошо работает в автомобильной и промышленной сфере.

Огнестойкий

Стандартный LSR в определённой степени сопротивляется пламени. Если нужны более высокие классы огнестойкости (например, UL 94 V1 или V0), добавляют специальные добавки, помогающие остановить горение.

Быстрое отверждение

Эти материалы созданы для очень быстрого отверждения. Это помогает, когда нужно быстро изготовить много деталей, например в массовом производстве.

Преимущества жидкого силиконового каучука

Вот основные преимущества LSR:

• LSR биосовместим и не вызывает аллергических реакций.
• LSR можно наносить методом заливки поверх других материалов, создавая детали с разными свойствами.
• LSR имеет низкую вязкость, что облегчает формование сложных форм и детализированных элементов.
• Благодаря химической стойкости LSR идеально подходит для жёстких условий эксплуатации, например в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
• Детали из LSR формуются быстрее, что помогает выпускать больше деталей за меньшее время.
• LSR выдерживает высокие температуры, поэтому он долговечен для различных промышленных применений.
• LSR можно стерилизовать без изменения свойств, что важно для медицинских и пищевых изделий.
• Низкая вязкость позволяет создавать детали сложной формы или с мелкими деталями.
• LSR прочнее и гибче других типов резины; поэтому его легче формовать в сложные конструкции.
• LSR обладает широким набором полезных свойств, которые делают его более гибким в применении, чем другие материалы.

Однако у LSR есть и недостатки. Процесс смешивания и отверждения может давать больше отходов, чем у других материалов. Кроме того, поскольку он начинается как жидкость, отверждение занимает больше времени, что может вызывать задержки в производстве, особенно для крупных или более детализированных деталей. Хотя LSR эластичен, он легче рвётся, чем другие материалы, поэтому может подходить не для всех применений.

Возможности формования жидкого силиконового каучука

При проектировании деталей для формования силиконового каучука нужно соблюдать несколько основных правил. Эти рекомендации помогают сделать процесс формования более гладким, улучшить внешний вид детали и сэкономить время в производстве:

Ограничение по размеру: Ваша деталь может быть до 12 дюймов x 8 дюймов x 4 дюймов (или 304,88 мм x 203,2 мм x 101,6 мм).

Ограничение по объёму: Объём вашей детали должен составлять 13,3 кубических дюйма (или 217 948 кубических миллиметров).

Ограничение по глубине: Ни одна часть вашей конструкции не должна быть глубже 2 дюймов (50,88 мм) от линии разъёма. В противном случае общий размер детали должен быть меньше.

Площадь формы: Плоская площадь, контактирующая с формой, должна быть не более 48 квадратных дюймов (или 30 968 квадратных миллиметров).

Допуски: В DEK мы обеспечиваем точность размеров вашей детали в пределах ±0.005 mm.

Проектирование деталей и материалы

Если соблюдать основные правила проектирования для жидкого силиконового каучука (LSR), ваши детали будет проще изготавливать, и они будут работать лучше. Подумайте, для чего предназначена деталь, как она сопрягается с другими деталями и какое давление или нагрузку она будет выдерживать.

LSR течёт и отверждается иначе, чем пластик. Заложите хорошие допуски и продуманные конструктивные элементы, чтобы избежать напряжений и дефектов. LSR хорошо заполняет тонкие стенки и без проблем справляется с разной толщиной стенок.

Вы можете выбрать мягкий или жёсткий LSR в зависимости от потребностей. Базовый LSR подходит для простых деталей. Если нужна термо- или химическая стойкость, добавьте добавки. Для соединения с другими материалами используйте самосвязывающийся LSR, чтобы обойтись без клея или дополнительных операций.

Как работает формование жидкого силиконового каучука?

Чтобы изготовить качественную деталь из LSR, нужна прочная и точная форма. Форма изготавливается на станках с ЧПУ и методом электроэрозии из прочной нержавеющей стали. Она должна выдерживать текучую консистенцию LSR, высокую температуру (около 420°F / 215°C) и абразивное воздействие LSR на инструмент.

Изготовление пресс-формы требует времени и средств, но это оправдано. LSR легко заполняет небольшие полости, поэтому конструкция пресс-формы проще, чем для пластика.

В отличие от пресс-форм для пластика, пресс-формы для LSR не требуют полировки и уклонов. После отверждения деталь можно извлечь без повреждений.

Производство деталей из жидкого силиконового каучука

Детали из жидкого силиконового каучука (LSR) изготавливаются методом жидкостного литьевого прессования (LIM). Это отличается от литья пластика, поскольку LSR представляет собой двухкомпонентную жидкость, которая смешивается и затем впрыскивается в пресс-форму.

• Вы начинаете с двух ёмкостей: в одной находится основа (компонент A), в другой — отвердитель (компонент B). Они подаются насосом и смешиваются в соотношении 1:1, иногда с добавлением красителя.
• Станок настраивается с учётом нужной температуры, давления и параметров впрыска исходя из конструкции вашей детали.
• Пресс-форма закрывается, и внутрь впрыскивается жидкий силикон. Под действием тепла и давления он отверждается в твёрдую форму.
• После отверждения детали пресс-форма раскрывается. Роботы (или рабочие при небольших объёмах) извлекают деталь.
• При необходимости после литья можно выполнить дополнительные операции: обрезку, нанесение печати или сборку. В некоторых производствах эти операции автоматизированы и выполняются сразу после литья без перемещения детали.

Применение жидкого силиконового каучука в различных отраслях

Жидкий силиконовый каучук (LSR) можно применять самыми разными способами. Некоторые области применения уже упоминались ранее, но вот крупнейшие отрасли, использующие LSR:

Медицина и науки о жизни: LSR идеально подходит для медицинских изделий, поскольку он безопасен, стабилен и хорошо работает в сложных условиях. Его применяют в дыхательных масках, клапанах, хирургических инструментах и устройствах доставки лекарств.

Автомобилестроение: LSR отлично подходит для автомобильных деталей, так как выдерживает экстремальные температуры и УФ-излучение. Его применяют в уплотнениях, разъёмах, прокладках и датчиках.

Потребительские товары: LSR используется во многих повседневных товарах: душевых лейках, зубных щётках, сосках для детских бутылочек и бытовой технике. Он долговечен, устойчив к бактериям и хорошо работает во влажной и сухой среде.

Промышленное применение: LSR прочен и выдерживает жёсткие условия, поэтому идеально подходит для клапанов, прокладок и изделий для обеспечения безопасности, таких как дымовые извещатели и водонагреватели. Он устойчив к химическим веществам и высоким температурам, что обеспечивает надёжную работу в оборудовании безопасности и механизмах.

Стандарты качества LSR в DEK

Выбирайте производителя деталей из LSR, который соблюдает строгие стандарты качества. DEK проводит визуальный контроль деталей и регулярно испытывает материалы. У нас есть сертификаты ISO 9001 (общее качество), ISO 13485 (медицинские детали) и IATF 16949 (автомобильные детали).

Свяжитесь с нами прямо сейчас и получите расчёт на ваши детали из жидкого силиконового каучука. Вы можете выбрать необходимые проверки качества в зависимости от того, как будет использоваться деталь. Вот несколько вариантов контроля, из которых можно выбрать:

Заключение по DFM: Получите рекомендации, как упростить литьё вашей детали

Отчёт об анализе процесса литья: Узнайте, как ваша деталь изготавливалась шаг за шагом

Первичный контроль изделия (FAI): Полный отчёт по первой изготовленной детали с измерениями по GD&T для проверки точности

Заключение

Жидкий силиконовый каучук (LSR) — прочный и гибкий материал, который отлично подходит для многих отраслей. Он долговечен и устойчив к нагреву. Хотя его отверждение может занимать больше времени и он может легче разрываться, чем другие материалы, его преимущества делают его хорошим выбором для высококачественных деталей.