Il processo di stampaggio ad iniezione della gomma siliconica

Lo stampaggio a iniezione di gomma siliconica liquida (LSR) è un processo utilizzato per produrre in grandi volumi prodotti flessibili e resistenti.

La gomma siliconica liquida è un silicone vulcanizzato al platino di elevata purezza con basso compression set, grande stabilità e capacità di resistere a temperature estreme di caldo e freddo, ideale per la produzione di parti in cui l'alta qualità è un must. A causa della natura termoindurente del materiale, lo stampaggio a iniezione di silicone liquido richiede un trattamento speciale, come una miscelazione distributiva intensiva, mantenendo il materiale a bassa temperatura prima che venga spinto nella cavità riscaldata e vulcanizzato.

Chimicamente, la gomma siliconica è una famiglia di elastomeri termoindurenti che hanno una struttura di atomi di silicio e ossigeno alternati e gruppi laterali metilici o vinilici. Le gomme siliconiche costituiscono circa il 30% della famiglia dei siliconi, rendendoli il gruppo più numeroso di quella famiglia. Le gomme siliconiche mantengono le loro proprietà meccaniche in un ampio intervallo di temperature e la presenza di gruppi metilici nelle gomme siliconiche rende questi materiali estremamente idrofobi, rendendoli adatti per gli isolamenti elettrici delle superfici.

Le applicazioni tipiche della gomma siliconica liquida sono prodotti che richiedono elevata precisione come guarnizioni, membrane di tenuta, connettori elettrici, connettori multipolare, prodotti per l'infanzia in cui si desiderano superfici lisce, come tettarelle per biberon, applicazioni mediche e articoli da cucina come prodotti da forno padelle, spatole, ecc. Spesso la gomma siliconica è sovrastampata su altre parti realizzate in plastiche diverse. Ad esempio, la faccia di un pulsante in silicone potrebbe essere sovrastampata su un alloggiamento in nylon 6,6.

1.Il processo di stampaggio a iniezione di liquidi (LIM) inizia con una formula di composto siliconico liquido in due parti (parti A e B) che viene consegnata con un rapporto fisso, in genere 1:1, da fusti o secchi di materiale mediante un pompaggio dosato idraulico o pneumatico sistema ad un miscelatore statico. Le gomme siliconiche liquide vengono normalmente fornite in fusti. A causa della loro bassa viscosità, il materiale può essere pompato attraverso condutture e tubi verso le apparecchiature di vulcanizzazione.

Lo stampo viene solitamente riscaldato dall'acqua che scorre all'interno dello stampo o da riscaldatori elettrici. Inoltre, è possibile utilizzare un sistema a canali freddi per impedire l'indurimento prematuro del silicone che scorre nei canali o nelle sue vicinanze. Il miscelatore statico miscela i due componenti in una sospensione omogenea; questo processo di miscelazione attiva il sistema di polimerizzazione al platino dei composti.

2.Il materiale siliconico liquido dal miscelatore statico scorre verso l'unità di iniezione. Il materiale LSR viene quindi iniettato nella cavità dello stampo attraverso un sistema di canali e porte dove viene mantenuto nello stampo ad alta pressione e temperatura elevata finché il materiale non viene indurito (la gomma viene vulcanizzata). Il tempo del ciclo è stabilito per raggiungere un livello di polimerizzazione ottimale. Alla fine del ciclo, i pezzi vengono rimossi o espulsi dalle cavità e inizia il ciclo successivo. Nella seconda fase, lo stampo viene chiuso da una macchina di bloccaggio e inizia il processo di iniezione.

Affinché il processo di stampaggio a iniezione di liquidi possa avvenire completamente, devono essere presenti diversi componenti meccanici. In genere, una macchina per lo stampaggio richiede un dispositivo di pompaggio dosato insieme a un'unità di iniezione: è collegato un miscelatore dinamico o statico. Un sistema integrato può favorire la precisione e l’efficienza del processo. I componenti critici di una macchina per lo stampaggio a iniezione di liquidi includono:

Iniettori. Un dispositivo di iniezione è responsabile della pressurizzazione del silicone liquido per facilitare l'iniezione del materiale nella sezione di pompaggio della macchina. La pressione e la velocità di iniezione possono essere regolate a discrezione dell'operatore.

Unità di misurazione. Le unità di dosaggio pompano i due materiali liquidi primari, il catalizzatore e il silicone che forma la base, garantendo che i due materiali mantengano un rapporto costante pur essendo rilasciati contemporaneamente.

Fornitura di fusti. I fusti di alimentazione, chiamati anche stantuffi, fungono da contenitori primari per la miscelazione dei materiali. Sia i fusti di alimentazione che un contenitore di pigmento si collegano al sistema di pompaggio principale.

Miscelatori. Un miscelatore statico o dinamico combina i materiali dopo che escono dalle unità di dosaggio. Una volta combinata, la pressione viene utilizzata per spingere la miscela in uno stampo apposito.

Ugello. Per facilitare la deposizione dell'impasto nello stampo viene utilizzato un ugello. Spesso, l'ugello è dotato di una valvola di arresto automatico per evitare perdite e riempire eccessivamente lo stampo.

Morsetto per stampi. Un morsetto dello stampo fissa lo stampo durante il processo di stampaggio a iniezione e lo apre una volta completato.

Con la pressa ad iniezione dotata di tale attrezzatura, l'iniezione può essere effettuata sia a pressione atmosferica (è necessario un efficiente sistema di ventilazione) sia in condizioni di vuoto. Il tempo di iniezione dipende dalla pressione di iniezione determinata dal prodotto da realizzare e dalle proprietà del silicone, come la viscosità. Quest'ultima dipende sia dalla velocità di taglio, crescente durante il flusso, sia dalla temperatura.

Una volta riempito lo stampo di silicone, la temperatura dello stampo viene aumentata per accelerare il processo di reticolazione della gomma siliconica, con conseguente trasformazione del materiale dallo stato liquido a quello solido; questo passaggio è chiamato fase di stagionatura. Il tempo della fase di polimerizzazione è specifico per un determinato tipo di silicone e, ovviamente, per il prodotto. Questa è un'altra fase critica della lavorazione, poiché si può osservare il surriscaldamento del materiale e un significativo aumento della pressione all'interno dello stampo a causa dell'effetto esotermico di una reazione di polimerizzazione e dell'elevata dilatazione termica del silicone.

La fase finale del processo di stampaggio ad iniezione della gomma siliconica è il raffreddamento del prodotto all'interno dello stampo, seguito dalla sformatura del prodotto e dal raffreddamento finale in condizioni ambientali.

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