Řešení na klíč pro výrobu dvousložkového dílu vyrobeného z LSR a termoplastu
Ať už jde o senzory deště nebo konektory pro automobilový sektor, měření optických pulzů nebo dudlíky pro kojenecké lahve v lékařské technice – rozsah použití výlisků z tekutého silikonového kaučuku (LSR) je velmi široký. Tento materiál je k dispozici více než třicet let. Po celou tuto dobu se společnost Arburg zapojuje jako průkopník do vývoje vstřikování LSR a v důsledku toho má komplexní znalosti tohoto procesu a individuálně přizpůsobuje technologii vstřikování. Může se také pochlubit vlastním vývojem technologie forem a studeného vtoku. Přizpůsobené řešení vstřikování individuálních aplikací lze vždy konfigurovat z celé řady volitelného vybavení vyvinutých speciálně pro LSR.
Zde si mohou zákazníci Arburg LSR vybrat ze standardních strojů, balíčků vybavení přizpůsobených zpracování LSR a široké škály volitelných opcí určených speciálně pro LSR. Konečná systémová řešení zahrnují všechny požadované funkce, jako jsou třídesková technologie se čtyřmi vodicími tyčemi a centrální aplikací vyhazovací síly pro přesné vyformování, speciální vstřikovací moduly a přesné dávkování materiálu.
Modulární technologie Allrounder může být navržena na míru podle široké škály možností použití a požadavků. Kromě horizontálních a vertikálních strojů zahrnuje také celou řadu pohonných konceptů od plně hydraulických po plně elektrické. Další možnosti zahrnují flexibilní kombinace uzavíracích a vstřikovacích jednotek, stejně jako četné konfigurace, například pro vícekomponentní technologii. To umožňuje zpracování celé řady běžných typů LSR – včetně vysoce reaktivních typů a materiálů s vysokým obsahem plniva.
Důraz je vždy kladen na nejlepší zákaznicky specifická řešení – ať už se jedná o jednotlivý vstřikovací stroj, nebo celý vysoce automatizovaný systém na klíč. K tomu rovněž přispívá úzká spolupráce s předními výrobci materiálů, forem a periferních zařízení. Všechny výrobní procesy lze transparentně řídit prostřednictvím volně programovatelného řídicího systému Selogica. Ten zajišťuje, prostřednictvím sekvenčního programování pomocí grafických symbolů, přímou kontrolou věrohodnosti vstupních parametrů, stejně jako plnou integraci všech periférií specifických pro zpracování LSR. K dispozici je také celá řada možností pro optimalizaci procesů, monitorování a dokumentaci, stejně jako udržení vysoké stability a reprodukovatelnosti procesu prostřednictvím funkcí používaných při zpracování LSR, jako jsou adaptivní okruhy vyhřívání formy nebo její odvzdušnění.
V současné době je v provozu po celém světě několik tisíc strojů Arburg, které zpracovávají LSR. Kromě kvalifikovaného meziresortního týmu specialistů LSR a dokonale vybavených strojů Allrounder pro individuální testy v zákaznickém centru v Lossburgu jsou zákazníkům k dispozici v této oblasti také rozsáhlé nabídky školení.
Specifické materiálové vlastnosti kapalných silikonů se vytvoří pouze po jejich zesíťování. Použití LSR je vždy výhodné tam, kde klasické a termoplastické elastomery (TPE) dosáhnou svých limitů. Vlastnosti LSR zahrnují vynikající houževnatost, vysokou tepelnou odolnost – až nad 180 °C, pružnost při ochlazení na přibl. −50 °C, vysoké elektroizolační schopnosti, dobrou pevnost v tahu a odolnost proti roztržení, stejně jako zdravotní nezávadnost. Díky těmto materiálovým vlastnostem, snadnému barvení, stejně jako vhodnosti pro kombinaci s řadou kovů a plastů, jsou tekuté silikony ideální pro celou řadu použití. Navíc k dispozici je neustále rostoucí počet typů těchto materiálů. Kromě standardních typů v různých tvrdostech podle stupnice Shore jsou k dispozici typy pro zdravotnictví, typy odolné vůči oleji, nebo naopak nasávající olej, elektricky vodivé, zpomalující hoření, rychle tuhnoucí a s modifikovanou přilnavostí, stejně jako například typy fluorosilikonové.
Tekuté silikony jsou dodávány výrobci materiálu připravené k použití ve dvou samostatných nádobách. Složky A obsahují iniciační katalyzátor, složky B síťovadlo. V systému dávkování LSR se obě složky přivádí pod tlakem do směšovacího bloku vstřikovací jednotky v poměru 1 : 1. Barviva a přísady mohou být také dávkovány za účelem barvení nebo úpravy určitých vlastností materiálu a konečného produktu.
Statické míchací zařízení je připojeno na výstupní straně potrubí za účelem homogenního promíchání všech složek. Reaktivní směs materiálu se potom přivádí pod tlakem do válcového modulu LSR. Aby se zabránilo předčasné vulkanizaci, teplota válcového modulu je regulována na přibl. 20 až 25 °C. Materiál, který se dodatečně míchá pomocí šneku, se poté vstřikuje do horké formy (při teplotě 160 až 220 °C), kde je rychle vulkanizován.
Vzhledem k nízké viskozitě kapalných silikonů musí být formy vyrobeny s velmi malými tolerancemi, aby bylo zajištěno, že obě poloviny formy budou řádně utěsněny. Formy jsou obvykle před vstřikem odvzdušněny, aby se předešlo vytváření spálených ploch, stejně jako problémům s povrchem a plněním.
Systémy studeného vtoku se používají k dosažení optimálních časů cyklu a výroby, která šetří materiál. K vyhození často velmi měkkých a pružných produktů z formy se jako odformovávací prostředky používají individuální proud vzduchu nebo mechanický kartáč.
Na rozdíl od zpracování termoplastů vyžaduje vstřikování LSR zcela opačný přístup, tedy studený plastikační modul a horkou formu. Přesná regulace teplot v plastikačním modulu a formě je rozhodující pro spolehlivou výrobu. Zatímco pro vulkanizaci kapalného silikonu ve formě jsou potřebné teploty mezi 160 a 220 °C, teplota plastikačního modulu musí zůstat pouze mezi 20 a 25 °C. Jinak by došlo k předčasnému síťování směsi reaktivního materiálu. Proto musí být zajištěno tepelné oddělení různých jednotlivých částí výrobního zařízení.
V závislosti na vybavení a procesu musí vstřikovací jednotky splňovat další požadavky na zpracování LSR. Hydraulické nebo pneumatické jehlové uzavírací trysky jsou používány ve formách bez systému studeného vtoku. Při provozu s otevřenými tryskami je potřebné snižování tlaku v systému studeného vtoku. Speciálně navržená geometrie šneku je nezbytná pro optimální promíchání obou složek LSR a jakýchkoliv přidaných barviv nebo přísad, jakož i pro rychlé objemové dávkování. Reprodukovatelné vstřikování definovaného množství materiálu je dosahováno prostřednictvím automaticky uzavíraného zpětného ventilu.
Aby bylo možné dokonale přizpůsobit vstřikovací jednotky podle požadovaných objemů dávek, společnost Arburg nabízí celou řadu velikostí plastikačních modulů pro zpracování LSR s různými průměry šneků. Pro malé i velké objemy dávek je tak možné dosahovat vysoké přesnosti regulace pohybu šneku a následně maximální přesnosti opakování dílu od jednoho vstřiku ke druhému.
Tekuté médium, sériově řazené okruhy ovládání teploty a samostatné řízení teploty pro trysku zajišťují konstantní úroveň teploty přibl. 20 až 25 °C. Jednotlivé okruhy jsou chlazeny prostřednictvím rozdělovačů chladicí vody vstřikovacího stroje nebo prostřednictvím samostatných temperačních jednotek. Geometrie šneku je rovněž navržena pro zpracování tekutých silikonů.
S ohledem na nízkou viskozitu materiálu je na konci šneku zvlášť důležitý zpětný ventil. Během vstřikování se musí okamžitě uzavřít s opakovanou vysokou přesností, aby byla vždy zajištěna konstantní hmotnost dávky a vysoká reprodukovatelnost dílů. Standardně je u všech modulů pro zpracování LSR nainstalován automaticky se zavírající diskový typ zpětného ventilu, který vyvinula společnost Arburg pro zpracování LSR.
Tepelného oddělení chlazeného plastikačního modulu LSR a horké formy je dosaženo odsouváním chlazené uzavírací trysky, která brání úniku tekutého silikonu. K dispozici je mnoho verzí trysek, které jsou upraveny pro různé koncepty forem a systémy studených vtoků. Speciální samostatná tryska studeného vtoku s hydraulickým jehlovým uzavíracím systémem, kterou vyvinula společnost Arburg pro zpracování LSR, také umožňuje přímé vstřikování tvarovaných dílů s plochým rozhraním.
Trvanlivost plastikačních válců je zajištěna prostřednictvím konstrukce vysoce odolné proti opotřebení a konzistentní hmotnost dávek pak prostřednictvím mechanického šneku s blokováním zpětného chodu. Jednoduchá výměna šneku a válcového modulu je možná díky otočné vstřikovací jednotce a centrálnímu napájení všech přívodů. To také umožňuje krátké doby nastavení.
Všechny horizontální a vertikální stroje Allrounder jsou dokonale vhodné pro zpracování tekutých silikonů. Například technologie duálního čerpadla zajišťuje přesné a reprodukovatelné řízení nejdůležitějších sekvencí pohybů na hydraulických strojích. Uzavírací jednotka umožňuje přesné polohování upínacích desek pro zásah robotického systému, přiblížení k vyhazovací poloze nebo omezení síly sevření během fáze vstřikování.
Další funkcí jsou simultánní pohyby pro optimalimalizaci vstřikovacícho cyklu. To je zvlášť důležité s ohledem na rychlé časy vulkanizace LSR. Prostřednictvím vhodných technologií formy jsou dosažitelné doby cyklu kratší než 20 sekund. Navíc dostupné šneky s regulací polohy umožňují dodržování předepsaných profilů pohybů a tlaků s vysokou přesností. Elektrické stroje jsou díky své vysoké preciznosti a přesnosti opakování, stejně jako své rychlosti a energetické účinnosti, atraktivní alternativou pro mnoho aplikací LSR.
Standard: soubor LSR se všemi potřebnými funkcemiStandardní soubor LSR nabízený společností Arburg pro zpracování tekutých silikonů zahrnuje plastikační modul LSR, šest adaptivních, volitelně rozšiřitelných topných okruhů forem a mnoho rozhraní pro různé periferie. Periferní zařízení, jako jsou robotické systémy, mohou být přímo integrovány do sekvenčního programování řídicího systému Selogica prostřednictvím speciálních symbolů.
Různé další možnosti mohou být kombinovány s těmito funkcemi podle požadavků. Jsou to například vakuová a vyfukovací zařízení, monitorovací zařízení průtoku vody nebo rozhraní pro kartáčovací jednotky a zařízení pro vyjímání výstřiků z formy. Prostřednictvím těchto zařízení lze stroje Allrounder rozšířit na kompletní systémová řešení LSR pro automatizovanou výrobu silikonových dílů. Společnost Arburg, jako poskytovatel systémů v této oblasti, je schopna nabídnout komplexní konzultační služby až po kompletní realizaci systémů na klíč.
V současné době nejsou tekuté silikony zastoupeny jen v mnoha technických aplikacích, ale také stále více ve zdravotnické technice a ve spotřebitelském sektoru. Rozsah použití sahá od konektorů, O-kroužků, trubek a elektrod na tělo až po kojenecké dudlíky a dávkovací zařízení používané při balení potravin.
Dynamicky se rozvíjející oblastí použití jsou díly sestávající z měkkých a tvrdých částí. V této oblasti má společnost Arburg také dlouholeté zkušenosti jako průkopník ve vývoji vícekomponentního vstřikování. Rozsah vlastností a použití tvarovaných dílů se může podstatně rozšiřovat prostřednictvím kombinování termoplastů s tekutými silikony, ale také ostříkávání zálisků pomocí LSR. Nicméně v těchto případech jsou kladeny vysoké nároky na příslušnou výrobní technologii.
Například zvláštní pozornost je třeba věnovat regulaci teploty s ohledem na konstrukci formy a produktu: LSR síťuje ve formě při vysokých teplotách, zatímco mnohem nižší úroveň teploty je obvykle potřebná pro termoplasty. V některých případech proto musí být každá část formy oddělena a tepelně izolována.
V současné době, díky vynikajícím vlastnostem materiálu a dobrým možnostem zpracování, se LSR stále více používá jako materiál pro aplikace s vysokými nároky, například pokud jde o teploty nebo použití v medicíně.
Thomas Siegel – ARBURG GmbH + Co KG, Lossburg, Německo ARBURG spol. s r. o. Černovická 40 618 00 Brno Tel.: +420 (0) 548 422 471 czech@arburg.com www.arburg.cz