Premium Flüssigsilikon-Kautschuk (LSR) Spritzguss für langlebige, flexible Komponenten

Was ist Flüssigsilikon-Kautschuk (LSR) Spritzguss?

Flüssigsilikon-Kautschuk (LSR) Spritzguss, auch Liquid Injection Moulding (LIM) genannt, ist ein Duroplast-Verfahren, bei dem zwei Komponenten gemischt und dann im beheizten Werkzeug mittels Platin-Katalysator wärmevernetzt werden, um flexible Silikonteile herzustellen. Ein niedriger Druckverformungsrest und die Beständigkeit gegen extreme Temperaturen machen LSR-Formteile langlebig und ideal für anspruchsvolle Anwendungen. LSR-Elastomer bietet außergewöhnliche optische Klarheit, Haltbarkeit und Designfreiheit bei hervorragenden mechanischen Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich (-50 °C bis 250 °C).

LSR-Spritzguss eignet sich für komplexe Geometrien und kann mehrere Funktionselemente in einem Bauteil vereinen dank Design- und Werkzeugflexibilität. In puncto Produktzuverlässigkeit und Gesamtwerkzeugkosten bietet LIM erhebliche Vorteile.

Wie unterscheidet sich LSR vom herkömmlichen Spritzguss?

LSR-Spritzguss ähnelt dem konventionellen Spritzguss in der Formgebung im Werkzeug, unterscheidet sich aber im Aushärteprozess.

Beim Spritzguss wird Thermoplast-Schmelze vor dem Einspritzen geschmolzen und unter Druck ausgehärtet. LSR ist ein zwei-Komponenten-Duroplast, das vor dem Einspritzen in ein beheiztes Werkzeug gekühlt wird und dort endgültig zu einem festen Teil aushärtet. Der vernetzte Zustand von Duroplast-LSR ist permanent und kann nicht wie Thermoplast wieder aufgeschmolzen und wiederverwendet werden. Die Komponenten A und B werden im 1:1-Verhältnis gemischt, um die wärmebeschleunigte Reaktion auszulösen, die Flüssigkeit in festen Kautschuk umwandelt.

Wie funktioniert der LSR-Spritzgussprozess?

Wie in der Abbildung gezeigt, besteht eine Flüssigspritzgussmaschine aus einem Paar Vorratsbehälter/Plunger, Injektor, Dosierpumpe, statischem Kaltmischer, Düse und beheiztem Werkzeug.

• Zunächst werden das basisbildende Silikon und der Platin-Katalysator der LSR-Verbindungen (A & B) über die Vorratsbehälter in das Fördersystem gefüllt. Diese werden auch Plunger genannt und dienen als Primärbehälter für beide Komponenten. Ein separater Behälter hält Additive und Farbpigmente.

• Die Injektoren setzen das flüssige Silikon unter Druck, um den Materialeintritt in die Dosierpumpen der Maschine zu unterstützen. Druck und Einspritzrate werden gesteuert, um Prozesswiederholbarkeit und Genauigkeit zu erhöhen.
• Die Dosierpumpe oder Dosiergerät mischt die beiden Flüssigkomponenten – Katalysator und basisbildendes Silikon – und stellt sicher, dass das 1:1-Verhältnis konstant beibehalten wird während gleichzeitiger Förderung.
• Dann werden basisbildendes Silikon, Katalysator, Additive und Pigmente über den kalten statischen Mischer in die Düse gefördert.
• Aus dem Dosierbereich und Mischer wird das gemischte Compound durch das gekühlte Angusssystem via Düse in den beheizten Werkzeughohlraum gedrückt, wo die Vulkanisation das Teil formt. Eine Düse unterstützt die Ablage des Gemischs im Werkzeug. Um Leckage und Überfüllung zu vermeiden, verfügt die Düse oft über ein automatisches Absperrventil.
• Ein Werkzeugspanner hält das Werkzeug während des Spritzgussprozesses geschlossen und öffnet es nach Abschluss.

Flüssigsilikon-Kautschuk Anwendungen

LSR ist äußerst vielseitig und findet in einem breiten Anwendungsspektrum Verwendung – von Unterhaltungselektronik bis zu extremen Industrieanwendungen.

• Optik – Außen-, Automobil- und professionelle Beleuchtung
• Automobil – Linsen, LED-Beleuchtung, Lichtleiter, Optische Kopplung, O-Ringe, Tasten, Komponenten, Dichtungen, Kabelbaumkomponenten
• Elektronik – LED-Linsen, Lichtleiter, Schutzhüllen
• Konsumgüter – Nasenpads, Ohrstöpsel, Brillen, Headsets
• Gesundheit & Medizin – Medizinische Schläuche, Endoskopiekomponenten, Katheter, Linsen, UV-LED-Beleuchtung, Durchflussregelventile, Spritzenstopfen u. a.

Vor- und Nachteile von LSR und LIM

Die folgenden Vor- und Nachteile gelten für sowohl LSR-Formteile als auch den LIM-Prozess.

Vorteile von Flüssigsilikon-Kautschuk

• Niedrige Viskosität ermöglicht leichtes Fließen in dünne, komplexe Werkzeugbereiche.
• Herausragende Verträglichkeit mit menschlichem Gewebe und Körperflüssigkeiten
• Exzellente Chemikalienbeständigkeit
• Geeignet für Großserienproduktion
• Ausgezeichnete mechanische Eigenschaften: gute Dehnung, hervorragende Reißfestigkeit, hohe Zugfestigkeit, breiter Härtebereich (5–80 Shore A).
• Prozesswiederholbarkeit
• Kurze Zykluszeiten im Vergleich zu Pressformen
• Bakterienwachstumshemmung
• Leicht automatisierbarer Prozess
• Sterilisierbarkeit macht LSR für Medizin- und Healthcare-Produkte geeignet.
• Entspricht strengen FDA-Richtlinien
• Hohe Beständigkeit und Stabilität in den meisten Verbraucherumgebungen
• Exzellente Hitzebeständigkeit gegenüber Thermoplasten
• Geeignet für komplexe, hochpräzise Teile
• Hohe Reiß- und Zugfestigkeit

Nachteile von Flüssigsilikon-Kautschuk

• Nach Aushärtung nicht wieder verformbar – LSR nicht recyclebar
• Hohe Produktionszeit und -kosten
• Klebriges Gefühl wenn unbehandelt – zieht Staub und Partikel an
• Nicht geeignet für Tauchapplikationen in Alkohol oder Benzin
• Bei Kontakt mit z. B. Schwefel und Latex wird Aushärtung gehemmt
• Begrenzte Materialauswahl für LIM-Prozess
• Silikon hat begrenzte Sortenvielfalt