Литье под давлением силиконового каучука

силиконовая резина


Объем переработки силиконовых эластомеров на литьевых машинах постоянно увеличивается в связи с растущей потребностью в этих материалах. Применение новых, улучшенных видов сырья упрощает переработку.

Основным направлением совершенствования технологии литья под давлением является разработка аддитивно сшиваемых двухкомпонентных жидких смесей силиконового каучука. Силиконовые формованные детали обладают стойкостью и гибкостью в широком температурном диапазоне, они нетоксичны и имеют высокую прочность при сжатии и разрыве.

Литье под давлением однокомпонентного силикона


Узел впрыска машин должен комплектоваться цилиндром, термостатируемым жидкостью и снабженным шнеком с обратным затвором и открытым соплом. Термостатирующие манжеты на цилиндре могут оснащаться приборами для охлаждения или нагревания, поддерживающими требуемую температуру. Жидкие однокомпонентные силиконовые смеси могут перекачиваться в пластифицирующий цилиндр насосом.

Испытания небольших литьевых машин показали, что при переработке силиконовых эластомеров целесообразно применение обратного затвора. Объем цилиндра, температура массы, время пребывания и общее время цикла должны быть точно согласованы между собой. При низкой вязкости массы получаются хорошие формованные детали. Оптимальная температура при пластификации предотвращает вулканизацию силиконовых эластомеров в цилиндре.

Для переработки однокомпонентного силиконового каучука применяют открытые сопла без затворной системы, нагревательной пластины или охлаждающего кольца. Теплопередача к соплу осуществляется через цилиндр, термостатируемый жидкостью. Применяются плоские сопла с малой площадью контакта или радиальные сопла с небольшим диаметром. Это предотвращает нежелательный нагрев сопла литьевой формой, температура которой составляет от 165 до 220 оС.

Литьевые машины для переработки силиконовых эластомеров должны снабжаться системой бесступенчатого регулирования давления на сопле с индикацией, а также устройством для регулирования времени блокировки дозирования. Обычно время вулканизации составляет около 10 с/мм толщины стенки при температуре литьевой формы 180оС. Для обогрева литьевой формы служат нагревательные патроны, манжеты, кольца или спирали, которые управляются термоэлементами и приборами для термостатирования литьевых форм с цифровой индикацией фактических показателей.

Машины для литья под давлением двухкомпонентных силиконов

При переработке  двухкомпонентного силиконового каучука (Liquid Silicone Rubber, LSR) машины должны быть оснащены большим количеством оборудования, чем при переработке однокомпонентных силиконов. Установка для дозирования и смешивания многокомпонентных систем подает жидкие компоненты из бочек, в которых они поставляются. До входа в статический смеситель или центральный блок распределения с запорным клапаном пневматического управления компоненты и красители, если они применяются, остаются в отдельных шлангах. При этом они подаются по контуру циркуляции, т.е. клапаны открыты в течение всей фазы дозировки.


Соединительный патрубок от смесительно-дозировочной установки смонтирован на корпусе впрыскивающего узла. Перемешанные непосредственно перед тем компоненты дозируются во впрыскивающий узел под небольшим давлением. При этом давление не влияет на дозируемое количество.


Охлаждаемый впрыскивающий узел с бескомпрессионным шнеком 

Пластифицирующий цилиндр литьевой машины должен оборудоваться термостатируемыми манжетами, чтобы температура цилиндра всегда была ниже 25 оС. Бескомпрессионный смесительный шнек с обратным затвором и цилиндрическим стержнем подает массу двухкомпонентного силиконового каучука к соплу. Для этого чаще всего применяют игольчатые запорные сопла с гидравлическим приводом для термостатирующей жидкости.

Блок управления соплом с управляющими рычагами смонтирован на узле впрыска. Для литья под давлением без литников в системе управления машиной может использоваться сложная головка игольчатого сопла. Необходимое для впрыска количество силиконового каучука подается специальным шнеком через обратный затвор к выходу из шнека. Напорное давление, регулируемо бесступенчато в зависимости от структуры материала, позволяет точно дозировать подачу. Работа ведется с блокировкой дозирования при средней частоте вращения шнека от 140 до 280 мин-1 и и температуре цилиндра и сопла от 5 до 25 оС.

Скорость впрыска должна регулироваться. Выдержки под давлением, например, во избежание образования усадочных раковин и избыточной дозы впрыска обычно не требуется. Давление на сопле и время блокировки дозирования должны в литьевой машине регулироваться бесступенчато. Увеличения фазы охлаждения не требуется, так как время вулканизации при температуре литьевой формы 210 оС, составляющее около 5 с/мм толщины стенки, сравнительно невелико. Более высокая по сравнению с другими эластомерами скорость вулканизации позволяет добиться увеличения объема производства формованных изделий.

Для различных узлов впрыска существуют наборы цилиндров для переработки двухкомпонентного силиконового каучука со шнеками диаметром от 18 до 40 мм. Это позволяет при коэффициенте заполнения 0.8 и плотности материала 1.2 г/см3 изготавливать литьем под давлением детали массой от 2 до 170 г. Низкая вязкость силиконового каучука обусловливает и низкое давление впрыска — от 100 до 300 бар.

Распределитель литников, вид литника и зажима, а также сечение и путь потока в формуемой детали также влияют на выбор необходимого давления впрыска. Благодаря низкому давлению впрыска изготовленные детали почти не имеют грата. При прерывании работы цилиндр опорожняют. При температуре сопла и цилиндра ниже 25оС материал не сшивается.

Для получения окрашенных силиконов дозировочный насос для красителя подает цветную пасту вблизи от входного отверстия в массу силиконового каучука. Изменение цвета возможно путем подачи новой краски.

Формы литника

Чаще всего в простых литьевых формах для переработки эластомеров используют центральный и укороченный стержневой литник. Прямое соединение применяют в тех случаях, когда впрыск производится пленочным литником в разделительную плоскость.

Многогнездные литьевые формы с расположение гнезд в виде звезды или последовательно соединяются в большинстве случаев трапециевидным литником с ленточным или пленочным литником, или через туннельный и утопленный литник. Используются также туннельные литники с донным подпором. Туннельный литник рекомендуется для формованных деталей сечением более 2.5 см.

Точность процесса разделения предотвращает образование кратеров или выступающих маркировок на литом изделии. Многоточечная литниковая система с холодными каналами предусматривает многократное использование литников, что обеспечивает экономию материала.

При холодноканальном литнике могут применяться сопла с игольчатым запором или открытые. В первом случае запирающее давление регулируют, а во втором его изменяют путем выбора диаметра выходного отверстия сопла. Распределительные каналы в литьевой форме должны быть расположены и изолированы таким образом, чтобы не происходило сшивание материала.

Конструкция литьевой формы с холодными литниковыми каналами 

Нагрев, тепловое удлинение и изоляция литьевых форм требуют обеспечения их герметичности, работоспособности и надежности в эксплуатации. При этом особую проблему представляет равномерный нагрев полости при одновременном охлаждении других частей литьевой формы: температура системы холодных каналов должна постоянно поддерживаться намного ниже температуры литьевой формы для предотвращения преждевременной вулканизации материала. Специальное утопленное сопло с гидравлическим приводом предотвращает поток массы в системе литника. При обратном ходе после впрыска разгружается холодный канал.

Расположение блока холодных каналов с направляющими болтами в литьевой форме также способствует решению проблемы нагрева и охлаждения. Под давлением, передаваемым на блок холодных каналов с соплами, литьевая форма подается вперед, в приемник. Благодаря этому площадь касания остается сравнительно малой. После впрыска, дозировки и отхода назад цилиндра при литье под давлением встроенные винтовые пружины разжимаются. Соединение разрывается и формованные детали вулканизируются, изолирующие сопла не нагреваются от горячей литьевой формы.

Закладные детали для литьевых форм при получении силиконовых формованных деталей не должны быть полированными. Они должны быть подвергнуты пескоструйной обработке, протравлены или структурированы путем эрозии, чтобы избежать удержания впрыскиваемого материала в полости.

Литьевые формы для литья под давлением силиконового каучука обычно снабжаются электрическим нагревом. Для этого служат нагревательные патроны, кольцевые нагреватели или нагревательные спирали, расположенные в половинах литьевой формы. Если литьевые формы достаточно большие и имеют несколько полостей, то требуется несколько контуров нагрева.

Контролируемое регулирующими приборами термостатирование должно быть равномерным от гнезда к гнезду литьевой формы. Разница температуры не должна превышать 5 K. Учитывая коэффициент линейного теплового расширения, вся литьевая форма должны быть изготовлена из одной и той же марки стали.

Усилие замыкания, процесс заполнения формы и скорость впрыска 

Усилие замыкания литьевой машины играет второстепенную роль из-за небольшого давления впрыска при переработке двухкомпонентного силиконового каучука. Важнее равномерное заполнение литьевой формы. При наличии полостей в одной литьевой форме обычно не происходит равномерного заполнения при корректировке расположения литников. Односторонние избыточные впрыски можно предотвратить. Формованные детали из силиконового каучука могут иметь стенки, значительно отличающиеся по толщине. Однако благодаря хорошей текучести материала пустот не возникает.


Впрыск не должен быть слишком быстрым, для того, чтобы сжатый воздух перед потоком был удален через соответствующие каналы. Закладные детали закладных форм не должны иметь глухих отверстий или углублений. Воздушных включений можно также избежать, применяя керны для отвода воздуха или выталкиватели.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.