Inyección de caucho de silicona líquida

Introducción

El moldeo por inyección de caucho de silicona líquida (LSR: Liquid silicone rubber) es un proceso para producir altos volúmenes de piezas flexibles.
El caucho de silicona líquida es una silicona elastoméricas termofija de curado a baja compresión con catalizador a base de platino, gran estabilidad y capacidad de resistir temperaturas extremas de calor y frío idealmente adecuado para la producción de piezas, donde la alta calidad es una necesidad. Debido a la naturaleza termoendurecible del material, el moldeo por inyección de silicona líquida requiere un tratamiento especial, tal como mezclado intensivo distributivo, manteniendo al mismo tiempo el material a una temperatura baja antes de que se introduzca en la cavidad calentada y vulcanice (curado).
Químicamente, el caucho de silicona es una familia de los elastómeros termoestables que tienen una columna vertebral alternada de átomos oxígeno y de silicio y grupos metilo o vinilo secundarios. Los cauchos de silicona constituyen aproximadamente el 30% de la familia de las siliconas, por lo que es el grupo más grande de esa familia. Los cauchos de silicona mantienen sus propiedades mecánicas en un amplio intervalo de temperaturas y la presencia de grupos metilos en los cauchos de silicona hace a estos materiales extremadamente hidrófobos.

Inyectora horizontal

Inyectora vertical

Equipo
Típicamente, una máquina de moldeo requiere un dispositivo de bombeo en combinación con una unidad de inyección y de un mezclador dinámico o estático. Un sistema integrado puede ayudar en la precisión y la eficiencia del proceso. 

Partes de una inyectora de LRS

Los componentes críticos de una máquina de moldeo por inyección líquida incluyen:
Tambores de suministro
También llamados émbolos, sirven como contenedores primarios para la mezcla de materiales. Tanto los tambores de suministro y un contenedor de pigmento se conectan al sistema de bombeo principal. 

Tambores de caucho de silicona líquida (componente A y B)

Unidades de dosificación
Unidades de bomba dosificadora de las dos materias primas líquidas, el catalizador y la base forman la silicona, asegurando que los dos materiales mantengan una relación constante mientras está siendo lanzado simultáneamente.

Dosificador

Mezcladores
Un mezclador estático o dinámico combina materiales después de que salga de las unidades de medición. Una vez combinados, la presión se utiliza para conducir la mezcla a un molde.

Mezcladores estáticos

Unidad de inyección
Un dispositivo de inyección es responsable de presurizar el líquido de silicona para ayudar a la inyección del material en la sección de bombeo de la máquina. La presión y la velocidad de inyección se pueden ajustar a discreción del operador.

Unidad de inyección

Boquilla
Para facilitar la deposición de la mezcla en el molde, se utiliza una boquilla. A menudo, la boquilla incluye un sistema automático de cierre de la válvula para ayudar a impedir las fugas y el llenado excesivo del molde. 

Placa de colada fría de 16 bocas

Molde
El molde a fin de que tenga lugar el curado de la silicona se encuentra calefaccionado. Los moldes pueden tener un sistema de colada fría, análogo a los sistemas de colada caliente de los termoplásticos.

Molde de cuatro cavidades (budineras)

Molde de una cavidad con correderas (máscara)

Prensa
Una prensa fija el molde durante el proceso de moldeo por inyección, y abre el molde luego del curado. 

Prensa

Proceso
Los cauchos de silicona líquida se suministran en barriles. Debido a su baja viscosidad, estos cauchos pueden ser bombeados a través de tuberías y tubos al equipo de vulcanización. Los dos componentes se bombean a través de un mezclador estático por una bomba dosificadora. Uno de los componentes contiene el catalizador, típicamente a base de platino. 

Reacción de curado de la silicona

Una pasta colorante, así como otros aditivos también puede ser añadida antes de que el material entre en la sección del mezclador estático. En el mezclador estático los componentes son bien mezclados y se transfieren a la sección de medición enfriada de la máquina de moldeo por inyección. El mezclador estático genera un material muy homogéneo que da por resultado productos que no sólo son muy consistentes a lo largo de la pieza, sino también de pieza a pieza. Esto está en contraste con los materiales sólidos de caucho de silicona que se compran pre-mezclado y parcialmente vulcanizado. En contraste, los cauchos duros de silicona son procesados ​​por moldeo por transferencia y el resultado es menos consistencia y control del material, lo que conduce a una alta variabilidad de la pieza. Además, los materiales sólidos de caucho de silicona se procesan a temperaturas más altas y requieren mayores tiempos de vulcanización.
Desde la sección de medición de la máquina de moldeo por inyección, el compuesto es empujado a través del bebedero y los sistemas de colada refrigerados hasta una cavidad calentada donde la vulcanización se lleva a cabo. La colada frío y la refrigeración general dan como resultado en ninguna pérdida de material en las líneas de alimentación. El enfriamiento permite la producción de piezas de LSR con material de desecho casi cero, eliminando las operaciones de recorte y dando un importante ahorro en el costo de materiales.
Los cauchos de silicona líquida se suministran en una variedad de recipientes, desde tubos a tambores de 55 galones (aproximadamente 208 litros).
Debido a su naturaleza viscosa, estos líquidos se bombean a presiones altas (500 - 5000 psi) dependiendo de la durometría del material. Las materias primas se suministran en dos recipientes separados (conocido en la industria como un kit) identificadas como compuestos "A" y “B”, con el lado "B" por lo general conteniendo el catalizador, pero puede variar en función de la marca de silicona utilizada. Los dos compuestos (A y B) deben ser mezclados en una proporción de 1 a 1, por lo general por medio de un mezclador estático. Una vez que los dos componentes se unen, el proceso de curado se inicia inmediatamente. Un enfriador suministrando agua fría a los accesorios de camisa se utiliza típicamente para retardan el proceso de curado antes de la introducción de materiales al molde. Un pigmento de color puede ser añadido a través de un inyector de color que se utiliza en conjunción con la bomba de material (sistema cerrado de medición circular) antes de que el material entre en la sección del mezclador estático.
En un sistema enfriado, el compuesto mezclado 1 a 1 se bombea a través del bebedero refrigerado y los sistemas de colada en una cavidad calentada donde la vulcanización se lleva a cabo. La colada fría y la refrigeración resultan en una pérdida mínima de material como la inyección se produce directamente en la cavidad del molde. El enfriamiento y una válvula de cierre en la boquilla permiten la producción de piezas de LSR con casi cero desperdicios de materiales, sin embargo esto no garantiza una pieza terminada sin ningún tipo de scrap. Los moldes son diferentes según sea el diseño, tecnología y el costo de los mismos. Una buena colada fría es cara en comparación con herramientas convencionales de canal caliente, y tiene el potencial de proporcionar un alto nivel de rendimiento.

Aplicaciones
Las aplicaciones típicas de caucho de silicona líquida son productos que requieren alta precisión, tales como sellos, conectores eléctricos, conectores de terminales múltiples, elementos de protección personal como protectores auditivos y máscaras faciales, productos infantiles donde se desean superficies lisas, como las tetinas de los biberones, aplicaciones médicas, así como artículos de cocina, tales como las cacerolas de cocción, espátulas, etc.  

O-ring

Mamilas para mamaderas

Mascara de seguridad

Protectores auditivos

Fuentes:
http://www.wacker.com
http://www.dpg.com
http://www.thomasnet.com