Flüssigsilikon-Spritzguss

Laut Reports & Data, das bis 2026 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 7,3 % auf eine globale Industrie von 3,8 Milliarden US-Dollar prognostiziert, erfordern immer mehr medizinische Anwendungen Fachkenntnisse in der Formgebung von Flüssigsilikonkautschuk (LSR). Nigel Flowers, Geschäftsführer von Sumitomo ( SHI) Demag UK untersucht die jüngste Beliebtheit von LSR und wie sich Spritzgießer an diesen lukrativen Markt anpassen können.

Nigel Flowers (NF): LSR ist insofern einzigartig, als es bis zu -50 °C flexibel und elastisch bleibt, seine Eigenschaften aber bis zu 200 °C beibehält. Aus diesem Grund wird LSR zunehmend in gekapselten elektronischen Bauteilen, Kabeln usw. eingesetzt, bei denen eine Isolierung zur Sicherheit des Benutzers erforderlich ist. Darüber hinaus hält LSR UV- und chemischen Einflüssen gut stand.

NF: LSR wird seit vielen Jahren im Babypflegemarkt, für Schnuller und Fläschchen eingesetzt. Mittlerweile wird LSR zur Herstellung implantierbarer Geräte, Wearables zur Überwachung des Blutdrucks oder der Herzfrequenz sowie kleinerer medizinischer Geräte mit komplexeren Designs und Mikroteilen verwendet.

Ein wesentliches Merkmal von LSR ist seine Biokompatibilität und die Tatsache, dass es bakterienresistent, hydrophob und geruchlos ist und einer wiederholten Sterilisation bei hoher Hitze standhält. All dies eignet sich gut für Anwendungen im Gesundheitswesen.

NF: Das Umspritzen eignet sich hervorragend für verschiedene Geräte, die eine besondere Ästhetik erfordern, beispielsweise einen bequemen Soft-Touch-Griff an Werkzeuggriffen oder Einwegrasierern. Die Fähigkeit, dem Material eine Haftung zu verleihen, hilft dabei und trägt dazu bei, die Anzahl der Produktionsschritte für einen Former zu reduzieren.

Entscheidend ist, dass LSR sowohl auf verklebbaren als auch auf nicht verklebbaren Materialien, einschließlich Metall, Glas und Keramik, geformt werden kann. Dies trägt zur Effizienz der Fertigung bei, trägt dazu bei, die Anzahl der Einzelkomponenten zu reduzieren und damit die Montagekosten zu senken.

NF: Die niedrige Viskosität des Materials erfordert eine hochpräzise Verarbeitung. Im Vergleich zu Polymergranulat hat LSR eine fast honigartige Konsistenz. Es verhält sich während des Formungszyklus entgegengesetzt zu herkömmlichen Polymeren. Um LSR in seinem halbflüssigen Zustand zu halten, bevor es in die Form gelangt, ist der Einspritzzylinder wassergekühlt. Sobald das Material in der Form angekommen ist, wird es erhitzt und ausgehärtet.

NF: Zum Mischen und Verarbeiten des Materials benötigen Sie Geräte, die die für die Verarbeitung eines Silikonmaterials in optischer Qualität erforderliche Stabilität bieten. Obwohl es Beispiele gibt, bei denen herkömmliche Spritzgussmaschinen mit einer LSR-Spritzeinheit ausgestattet wurden, stellen Spritzgießer möglicherweise fest, dass die Qualität oder Effizienz der Teile beeinträchtigt wird.

Sumitomo Demag hat kürzlich ein gebrauchsfertiges Präzisions-IntElect-LSR-Spritzgusspaket auf den Markt gebracht. Der vollelektrische IntElect 130 ist mit einer Spezialschnecke, einem Rückschlagventil, einer Vakuumpumpe und einer Kniehebeltechnologie ausgestattet. Die Zelle wurde mit zahlreichen Partnern entwickelt, darunter auch Nexus.

Nexus hat das LSR-Matrix-Leichtwerkzeug mit vier Kavitäten entworfen und die Misch- und Dosiereinheit geliefert, die die Dosierung stabilisiert und unabhängig vom Dosiervolumen ein präzises Mischungsverhältnis gewährleistet. Das Gerät führt außerdem eine automatische Entlüftung durch, um Luft aus dem Material zu erkennen und zu entfernen, bevor es der Maschine und der Form zugeführt wird.

Um die Qualität von LSR-Komponenten zu optimieren, bietet Nexus eine Kaltkanal-Steuerungstechnologie an, die eine direkte Einspritzung in jede einzelne Kavität über einen Nadelverschluss ermöglicht und so die Füllung jeder Formkavität ausgleicht.

NF: Spezialschnecken mit einem Durchmesser zwischen 14 mm und 45 mm und einem Dichtungssystem am Schaft sind auf das Material und die Maschinengröße abgestimmt. Derzeit ist das LSR-Paket für IntElect-Maschinen von 50 bis 180 Tonnen verfügbar.

Weitere Besonderheiten sind ein federbelastetes Rückschlagventil zur Vermeidung eines unkontrollierten Materialrückflusses, ein für LSR konzipiertes Absperrsystem und eine druckgesteuerte Vakuumsequenz zur Luftabsaugung und Vermeidung von Graten beim Befüllen der Form.

Die zentrale Pressplatte von Sumitomo Demag gewährleistet eine hohe Steifigkeit und eine gleichmäßige Verteilung der Schließkraft für eine ausgewogenere Druckverteilung. Ein robustes lineares Führungssystem steuert die Öffnungs- und Schließsequenz der Form mit einer eingebauten abgestuften Schließkraft und reduziert so das Risiko von Graten weiter.

NF: Typischerweise handelt es sich bei einer vollelektrischen Standardformmaschine wie der IntElect um eine geschlossene Zelle und birgt kaum ein Risiko für die Sauberkeit. Allerdings unterliegen Teile, die für den Medizin- und Life-Science-Bereich produziert werden, strengeren Fertigungshygienerichtlinien. In diesen Fällen kann eine Investition in einen zertifizierten Reinraum erforderlich sein, um die Belastung durch luftgetragene Partikel, Verunreinigungen und Schadstoffe zu begrenzen.

Sumitomo Demag

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