LSR-Former können jetzt die Härtegeschwindigkeit, Temperatur und Härte anpassen

Nach fünf Jahren Entwicklungszeit hat ein radikal anderer Ansatz für die LSR-Verarbeitung sein kommerzielles Debüt gegeben. Die als LSR Select bezeichnete Technologie ermöglicht Spritzgießern eine neue Freiheit bei der Anpassung der Aushärtezeit und -temperatur sowie der Härte ihrer LSR-Formulierung, die nicht mehr auf die Auswahl unter den auf dem Markt erhältlichen Standard-Zweikomponentensystemen beschränkt ist. In vielen Fällen sind schnellere Härtung und/oder niedrigere Härtungstemperaturen möglich, ebenso wie fein abgestimmte Härten, die sich von denen unterscheiden, die in Standard-LSR-Systemen angeboten werden.

LSR Select wurde auf der Moulding 2014 Conference im Januar 2014 in San Diego öffentlich vorgestellt (siehe März ’14 Blog). Es erreichte eine begrenzte kommerzielle Nutzung, während es bis zu seiner kommerziellen Einführung im Jahr 2018 weiterentwickelt wurde. LSR Select wurde ursprünglich in den USA von Rhodia Silicones entwickelt, das später zu Bluestar Silicones, einem chinesischen Unternehmen, wurde. Die Technologie steht jetzt unter der Fittiche von Elkem Silicones, div. eines norwegischen Unternehmens (Elkem ASA), das 2011 von China National Bluestar gekauft wurde. Alle Silikonaktivitäten der chinesischen Muttergesellschaft sind jetzt unter Elkem Silicones.

Neuartiges, einteiliges LSR-System

Das erste, was LSR Select von den Standard-Zweikomponenten („A“- und „B“-Seiten) unterscheidet, ist, dass es nur eine Basisharzkomponente und zwei Härteradditive und möglicherweise weitere Additive enthält, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen. Ein typisches Zweitopf-LSR-System hat eine Basisharzkomponente mit eingemischtem Katalysator und eine zweite Basisharzkomponente mit eingemischtem Inhibitor. Die beiden werden typischerweise 1:1 durch die Pump-/Dosiereinheit gemischt. Das Härtungsverhalten ist in das System integriert, kann jedoch durch Temperaturanpassung des Werkzeugs und/oder des Spritzgießmaschinenzylinders in gewissem Maße variiert werden.

Chris York, Präsident von Elkem Silicones Americas, E. Brunswick, N.J., sagt:„Wir haben das Zweikomponenten-LSR-System auseinandergenommen und als drei Komponenten wieder zusammengesetzt.“ Eine LSR Select-Formulierung besteht aus einer Harzkomponente plus einem Katalysator-Masterbatch-Additiv („LSR Select Cata“) und einem Härtungskontrollmittel („LSR Control“), das im Zweikomponentenpaket die Funktion des Inhibitors übernimmt. Der Platin-Katalysator-Masterbatch wird mit einem festen Prozentsatz zugegeben – typischerweise 1 %, während die Menge des Kontroll-/Inhibitor-Additivs über einen Bereich von 0–6 % gemäß der gewünschten Härtungsgeschwindigkeit variiert werden kann. Wenn Sie mehr von diesem Wirkstoff hinzufügen, verzögert sich das Gel und die Gesamthärtung und umgekehrt.

Die Trennung dieser Komponenten und die Möglichkeit des Spritzgießers, das Aushärtungsprofil besser zu kontrollieren, „setzt die Chemie frei, um Dinge zu tun, für die sie seit vielen Jahren bereit ist“, sagt York. Zum Beispiel kann eine geringere Menge des Kontroll-/Inhibitor-Additivs das Aushärten kleinerer Teile beschleunigen, während eine größere Zugabe von Kontrolle/Inhibitor die vollständige Füllung größerer Teile ohne Vorgel sicherstellen könnte, jedoch eine schnellere Gesamthärtung erreichen könnte, als dies sonst möglich wäre. Elkem behauptet – laut York „sehr konservativ“ – dass die Spritzgussproduktivität um 20 bis 60 % verbessert werden kann, obwohl in einigen Versuchen Verbesserungen von bis zu 125 % nachgewiesen wurden.

Obwohl Geschwindigkeit das erste Ziel bei der Entwicklung von LSR Select war, haben sich laut York zwei weitere Vorteile in letzter Zeit herauskristallisiert. Eine davon ist die Möglichkeit, bei niedrigeren Temperaturen zu formen, was Energie sparen kann und das Umspritzen von LSR auf Thermoplaste mit niedrigerer Temperatur wie PP ermöglicht. Zum Beispiel wurde LSR Select bei Temperaturen von bis zu 75-80 °C oder darunter geformt, im Gegensatz zu typischen 165-170 °C oder höher, mit geringen oder keinen Einbußen bei der Härtungsgeschwindigkeit. Zum Beispiel kann ein Teil, das mit einer 50-sekündigen Härtung bei 165-170 °C geformt wurde, jetzt in 50sek bei 100 °C geformt werden.

Ein zweiter neu erkannter Vorteil ist die Möglichkeit, Basisharze zu mischen, um die Härte des Endprodukts maßzuschneidern. Zwei verschiedene LSR Select-Basisharze können in dasselbe zweiteilige Pumpsystem gegeben werden, um mittlere Shore-Härte zu erreichen, noch mehr, wenn das Dosiersystem in der Lage ist, A-B-Verhältnisse einzustellen.

Die LSR Select Basisharze von Elkem sind derzeit in vier Härten von 20 bis 70 Shore A und in Silbione LSR Select Medical Grades im gleichen Bereich erhältlich. York behauptet, dass LSR Select-Materialien innerhalb derselben Charge konsistenter sind, so dass die übliche Durometer-Variabilität von ±3-5 Shore A-Einheiten jetzt auf ±1-2 Einheiten gehalten werden kann. Ein Teil dieser Verbesserung ist auch auf das Aufkommen genauerer Dosiermaschinen zurückzuführen.

Elkem weist darauf hin, dass Elkem im Zuge der Weiterentwicklung der Technologie erwartet, spezielle Additive für antimikrobielle, selbstblutende, selbstklebende und andere Eigenschaften auf den Markt zu bringen. Diese Additive werden mit Standard-Basisharzen verwendet, sodass heute keine speziellen A-B-Formulierungen gekauft werden müssen, um diese Eigenschaften zu erzielen.

BESONDERE AUSRÜSTUNG BENÖTIGT

Der wichtigste Faktor in der langen Entwicklung der LSR-Select-Technologie ist laut York, dass „die Ausrüstung endlich die Materialtechnologie eingeholt hat“. Der Schlüsselfaktor war die Entwicklung der Fähigkeit, zwei Härtungsadditive präzise und wiederholbar zu dosieren. Obwohl Rhodia (jetzt Elkem) zunächst mit Graco zusammenarbeitete, um ein spezielles Dosiersystem zu entwickeln, war dies nie ein Produkt von der Stange und es wurden nur wenige gebaut.

Der Durchbruch, so York, sei 2016 das hochpräzise Dosier-/Pumpsystem TOP 5000 P von Elmet aus Österreich gewesen. „Es ist ein Game-Changer“, sagt York. Sein extrem stabiles Pumpen des Basisharzes für präzise Durometer-Blends und die Additiv-Dosiergenauigkeit von ±0,1% sowie verschiedene Software-Verbesserungen sollen für Zuverlässigkeit und Rückverfolgbarkeit sorgen. Softwareanpassungen sorgen auch für variable A-B-Verhältnisse, um Durometer-Mischungen maßzuschneidern. Elkem arbeitet mit mehreren anderen Gerätelieferanten zusammen, um Systeme bereitzustellen, die für LSR Select geeignet sind.

Elkem sagt, dass es eine Handvoll kommerzieller Anwender für LSR Select im Gesundheitswesen und in industriellen Anwendungen gibt, und mehrere weitere in Studien oder „am Rande“ der Kommerzialisierung.