Formowanie wtryskowe to proces technologiczny, który służy do wytwarzania precyzyjnych elementów formowanych z gumy i produktów łączonych gumy z metalem. Formowanie wtryskowe jest obsługiwane zarówno przez ciekłą gumę silikonową (LSR), jak i gumę o wysokiej konsystencji (HCR).
Wtryskarka
Wtryskarka (nazywana również prasą) składa się z części wtryskowej (beczka posuwisto-zwrotnej śruby i grzałka) oraz części mocującej (dysza, wnęki formy, forma, ruchome płyty). To urządzenie, które idealnie nadaje się do produkcji wyrobów, które są skomplikowane, wymagają precyzji i szybkości.
Formowanie metodą wtryskową umożliwia wykorzystanie różnorodnych materiałów, m.in.: kauczuku naturalnego, silikonu, kauczuku nitrylowego, płynnej gumy silikonowej, fluorosilikony (cechują się lepszymi właściwościami niż standardowe silikony), np. wyższą wytrzymałością na rozrywanie) i in. Do najczęściej stosowanych wkładek metalowych stosowanych do łączenia gumy z metalem podczas formowania wtryskowego zalicza się m.in.: aluminium, miedź. stal i in.
Formowanie metodą wtryskową
Proces formowania gumy polega na podgrzaniu surowca i poddaniu go wysokiemu ciśnieniu. Proces składa się z kilku etapów. Rozpoczyna się on od mieszania surowca i rozdrobieniu go w sposób ciągły. Następnie nieutwardzona guma z leja zasypowego podawana jest do wtryskarki przez kanał transportowy. Duża śruba typu ślimakowego przesuwa kolbę do beczki, gdzie trafia surowiec w odmierzonych ilościach. Kiedy nieutwardzona guma jest wciągana do wtryskiwacza, materiał jest upłynniany w wysokiej temperaturze (np. ciekły silikon jest przetwarzany w temperaturze w zakresie od 150°C do 200°C). Plastyfikowany materiał jest wtryskiwany do wnęk formy przez wlew i zasuwę. Temperatura i ciśnienie aktywują utwardzanie mieszanki gumowej, wulkanizując ją. W końcowym etapie, gumę zostawia się do ostygnięcia i osiągnięcia stanu stałego w formie, po czym usuwa się ją z wnęki formy. Zwulkanizowany silikon ma tendencję do przylegania do ściany pojemnika (formy). Aby ułatwić wyjmowanie wyrobów z formy, można użyć detergentu lub wewnętrznego środka antyadhezyjnego jako dodatku do receptury kauczuku silikonowego.
Drugą odmianą formowania wtryskowego gumy jest formowanie wtryskowe cieczy (LIM, z ang. Liquid Injection Molding Elastomer). Jest to technologia wtrysku ciekłego kauczuku silikonowego. Wykorzystuje się ją do produkcji elastycznych części wykonanych z dwuskładnikowego ciekłego silikonu LSR (Liquid Silicon Rubber). Początek procesu zaczynia się od tego, że do mieszalnika trafia dwuskładnikowa mieszanka ciekłego silikonu, po czym zostaje utwardzona i umieszczona w jednostce wtryskowej. Specjalne prowadnice, które są wbudowane we wnękę formy zsuwają mieszaninę i kierują jej przepływem. Guma utwardzana jest wewnątrz formy. Technologia LIM również ma wiele zalet, do których zaliczyć można m.in. odporność termiczną, doskonałą odporność na warunki atmosferyczne i starzenie, dobre właściwości izolacji elektrycznej. Wyroby nadają się do zastosowań medycznych, ponieważ są obojętne fizjologicznie (nie mają smaku i zapachu).
Trzecią odmianą formowania wtryskowego jest wtrysk tworzywa termoplastycznego (TPR).
Wtrysk silikonów HCR
Proces wtryskiwania silikonów HCR jest taki sam jak innych elastomerów. Wtrysk silikonów HCR (HTV) w pierwszej kolejności obejmuje wprowadzenie gumy silikonowej do nagrzanego cylindra maszyny i wtryskiwanie jej do formy, gdzie materiał całkowicie wulkanizuje się do pożądanego kształtu.
Silikon HCR a silikon LSR
W procesie produkcji gumy silikonowej wykorzystuje się różnorodne związki i metody wytwarzania. Powszechnie stosowanymi elastomerami silikonowymi są: kauczuk silikonowy o wysokiej konsystencji (HCR) i płynny kauczuk silikonowy (LSR). Oba materiały uzyskują swoje właściwości w wyniku reakcji chemicznej pomiędzy łańcuchami polimeru, który łączy je ze sobą (tzw. sieciowanie). Należy zauważyć, że sieciowanie, czyli proces wulkanizacji gumy, ma kluczowe znaczenie dla uzyskania przez silikon (z ang. silicone) właściwości mechanicznych. Najważniejsze właściwości mechaniczne obejmują m.in. doskonałą odporność na odkształcenie przy ściskaniu, odporność na rozdarcie.
Silikon o wysokiej konsystencji HCR
Kauczuk HCR to stały silikon utwardzany cieplnie przy użyciu nadtlenków organicznych lub katalizatora platynowego. Zawiera polimery o dużej masie cząsteczkowej i długich łańcuchach polimerowych. Może być również przetwarzany metodą wtryskiwania. Po procesie sieciowania materiał staje się sprężysty i zyskuje elastyczne właściwości mechaniczne. Warto zauważyć, że kauczuk HCR katalizowany nadtlenkiem, w przeciwieństwie do katalizowania platyną, wymaga dodatkowego utwardzenia, jeżeli ma być przeznaczony do zastosowań biomedycznych. Ma to na celu usunięcie resztek i pozostałości.
Guma o wysokiej konsystencji nadaje się do trudnych warunków środowiskowych, jest odporna na ciepło i zimno. Charakteryzuje się również dobrymi właściwościami elektrycznymi, odpornością na starzenie.
Płynna guma silikonowa LSR
Kauczuk LSR jest zwykle utwardzany addycyjnie i katalizowany platyną. Przed sieciowaniem jest to ciekła, lepka ciecz. Guma silikonowa LSR nadaje się do odlewania, wytłaczania, formowania wtryskowo i utwardzania pod wpływem ciepła. Warto zauważyć, że płynna guma LSR nie zawiera molekularnych produktów ubocznych.
Formowanie wtryskowe silikonu HCR oferuje niższe koszty projektowania, obróbki i sprzętu niż LSR.
Zalety procesu formowania
Do głównych zalet formowania wtryskowego HCR zalicza się:-
niewielką ilość odpadów produkcyjnych
-
możliwość formowania skomplikowanych geometrii
-
szybki czas cyklu
-
niskie koszty jednostkowe
-
proces wykazuje wysoką precyzję produktów formowanych z gumy
-
formowanie wtryskowe to wysoce wydajny proces
-
pasuje niemal do każdej formy
-
wypełnienie skomplikowanych części w porównaniu do formowania tłoczonego lub transferowego
-
doskonale sprawdza się w przypadku produkcji wieloseryjnej
-
możliwość mieszania z innymi materiałami, takimi jak tworzywa sztuczne i metale
Jest to metoda, w ramach której produkt może mieć wybraną grubość, twardość, różnić się rozmiarem, złożonością i zastosowaniem.
Wyroby formowane metodą wtrysku silikonu HCR – Zastosowanie
Istnieje wiele zastosowań komponentów wytwarzanych metodą wtrysku. Silikon o wysokiej konsystencji przeznaczony jest zarówno do zastosowań statycznych, jak i dynamicznych. Dzięki swoim właściwościom mechanicznym doskonale sprawdza się w branży motoryzacyjnej, lotnictwie, przetwórstwie spożywczym, do formowania wyrobów gumowych i in.
Do typowych wyrobów wysokiej jakości produkowanych ww metodą zaliczamy m.in.:
- zatyczki
- pierścienie płaskie
- amortyzatory
- podkładki
- zaślepki
- gumowe uszczelki
- oringi
Producenci oferują różnego rodzaju formy wtryskowe do produkcji detali formowych według dokumentacji Klienta. Nowoczesny park technologiczny, wiedza techniczna i doświadczenie branżowe pozwala produkować precyzyjnie wykonane wyroby gumowe. Dzięki formowaniu wtryskowemu można wyprodukować wyroby gumowe w krótkim czasie.
W razie jakichkolwiek pytań, zapraszamy do kontaktu pod numerem telefonu: +48 22 292 40 24 lub +48 50 516 03 03, bądź mailowo (Power@PowerRubber.com) lub przez nasz formularz kontaktowy
