Твердость и жесткость термопластов и термореактивных материалов до сих пор не имели себе равных среди отвержденных жидких силиконовых резиновых изделий. Теперь, с ELASTOSIL® LR 3003/90, WACKER запускает новую марку. При твердости 90, измеренной в Шор-А, он позволяет экономично изготавливать стабильные по размерам силиконовые детали в процессе литья под давлением.
Жидкие силиконовые каучуки могут быть обработаны на полностью автоматизированной стадии литья под давлением, что позволяет производить силиконовые изделия промышленным способом экономически эффективным способом. Процессоры достигают короткого времени цикла во время производства, в идеале без необходимости вторичной отделки – даже для самых маленьких, высокоточных и геометрически сложных готовых изделий. Метод обработки может быть высоко автоматизирован и требует минимального персонала.
Однако отвержденные резиновые изделия из типичных жидких силиконовых каучуков имеют один недостаток, когда речь заходит о конкретных применениях, для которых важна стабильность размеров. Даже самые твердые коммерчески доступные жидкие силиконовые каучуки еще не достигли жесткости термопластов или термореактивных материалов. Значения твердости отвержденных жидких силиконовых каучуков обычно находятся в диапазоне Шор А.
WACKER теперь расширил свой знаменитый ELASTOSIL® Линейка изделий из жидкого силиконового каучука LR 3003 включает в себя марку, отвержденные резиновые изделия которой обладают исключительной стабильностью размеров и твердостью, которая может быть измерена в диапазоне Shore D. По своим свойствам Марка близка к переходной зоне между эластомером и термопластиком. Детали, изготовленные из этого жидкого силикона, достигают стабильности размеров, которая ранее была бы немыслима для жидких силиконовых эластомеров. Как и все жидкие силиконовые каучуки, новая марка также отверждается с помощью катализируемой платиной реакции добавления, в результате чего силиконовые полимеры вступают в реакцию с сшивающим устройством, образуя трехмерную сеть. Чем теснее зацеплена сеть и чем больше армирующего наполнителя содержит резина, тем тверже и жестче получается эластомер после отверждения.
Умелое сочетание
Испытание на растяжение с продуктами ELASTOSIL® LR 3003: после отверждения ELASTOSIL® LR 3003/90 обладает чрезвычайно высокой жесткостью, которая может быть получена из наклона кривой напряжения-деформации.
Оба фактора-образование тесной сетки и высокое содержание наполнителя-могут, однако, создавать недостатки при обработке: во-первых, высокое содержание наполнителя может увеличить вязкость резины настолько, что ее практически невозможно будет обработать методом литья под давлением. Во-вторых, при установлении высокой плотности поперечных связей отверждение обычно занимает больше времени, чем для слабо сшитых Резин, что означает более длительное время цикла при литье под давлением. Существует риск того, что обработка с помощью литья под давлением станет неэкономичной. “Умело выбирая и комбинируя силиконовые полимеры и наполнители, наши химики нашли способ избежать этих недостатков при разработке ELASTOSIL® LR 3003/90”.
Тестирование новой марки отвержденного каучука сосредоточено как на его обработке, так и на его механических свойствах: в состоянии покоя ELASTOSIL® LR 3003/90 представляет собой пасту при комнатной температуре и проявляет поведение истончения при сдвиге, становясь все более низкой вязкостью с увеличением сдвига. Даже при скорости сдвига в одну обратную секунду вязкость падает до ок. 800 000 миллипаскаль секунд. Следовательно, новый сорт легко подается в инжекционный блок с использованием коммерчески доступного смесительно-дозирующего оборудования. Материал быстро отверждается, как и силиконовые процессоры, используемые для других марок ELASTOSIL® Ассортимент продукции LR 3003. “Этот материал легко поддается литью под давлением и позволяет нам экономично производить литые детали в больших масштабах.- объясняет Фрезе, который разработал новый сорт и возглавляет лабораторию WACKER applications в Бургхаузене.
Твердый как резиновый молоток
Сотрудники лаборатории определили твердость отвержденной резины с помощью испытательного оборудования Shore A и Shore D: это 90 Shore A или 33 Shore D-что примерно эквивалентно твердости резинового молотка или каблука обуви. Для сравнения: клейкие медведи имеют твердость 10 Шор а и ластики около 30 Шор а, в то время как твердость поверхности протектора автомобильных шин обычно составляет от 55 до 70 Шор А.
“Необычная твердость для жидкого силиконового каучука не единственная особенность нового материала. Даже если вы вручную согнете лист из ELASTOSIL® LR 3003/90, вы замечаете высокую жесткость отвержденного материала. Отвержденная резина обладает значительной устойчивостью к деформации. Это означает, что односторонняя панель с фиксированным краем не прогибается под собственным мертвым грузом. Если убрать деформирующее усилие, панель быстро возвращается к своей первоначальной форме-специалисты по резине часто описывают это свойство (самопроизвольную упругость с высокодинамичным восстановлением упругости) в эластомерах как щелчок. Несмотря на свою твердость и впечатляющую стабильность размеров, отвержденная резина обладает замечательной эластичностью и, следовательно, хорошими герметизирующими свойствами.
Сотрудники лаборатории WACKER получают более подробную информацию о жесткости и упругости с помощью тестера растяжения материала и принимают полученные результаты для получения кривой напряжения-деформации. Например, растяжение испытательного образца из нового материала на 20% требует значительно большего усилия, чем для других марок в линейке ELASTOSIL® LR 3003.
Диаграмма напряженно-деформированного состояния иллюстрирует это различие. Для нового сорта кривая увеличивается очень круто при низком отклонении и практически линейна в большом диапазоне. Кривые других сортов значительно более пологие. Даже разница между 80-м классом и новым 90-м классом огромна. Резкое увеличение кривой напряжения деформации показывает, что отвержденная резина ELASTOSIL® LR 3003/90 имеет исключительно высокий модуль упругости и поэтому ведет себя как твердая пружина.
Очень гладкие поверхности
ELASTOSIL® LR 3003/90 предлагает еще одну особенность: его отвержденная резина характеризуется относительно гладкой поверхностью. Как правило, силиконовые эластомеры имеют довольно тусклую поверхность с нескользящими свойствами, которые увеличиваются с уменьшением твердости. Его сравнительно низкое поверхностное трение делает ELASTOSIL® LR 3003/90 привлекательным для применений, в которых силиконовый компонент движется против другого компонента – например, в механических уплотнениях или движениях поршня.
По своей твердости и жесткости новый материал близок к термореактивам и термопластам, но имеет профиль свойств, характерный для силикона, и может быть обработан экономически эффективно. Поэтому ELASTOSIL® LR 3003/90 является предпочтительным материалом, если твердые и стабильные по размерам силиконовые детали необходимо производить в больших количествах, при этом, акцент не обязательно должен быть сделан на свойствах силикона как таковых. Основной причиной использования нового силикона также может быть высокая производительность и чрезвычайно низкая частота дефектов, которые могут быть достигнуты с помощью литья под давлением. По этой причине, пояснил он, ELASTOSIL® LR 3003/90 может представлять собой выгодную альтернативу термореактивным или термопластичным материалам.
Силиконовые Эластомеры
Силиконовые эластомеры – это резиноупругие твердые вещества на основе полиорганосилоксанов. Они получают из силиконовой резины в процессе, известном как отверждение (вулканизация). Здесь полимерные цепи кремнийорганических макромолекул образуют трехмерную сеть. Силиконовые эластомеры характеризуются профилем свойств, который делает их незаменимыми во многих промышленных применениях: исключительной термостойкостью, низкотемпературной гибкостью, химической инертностью и биосовместимостью. Силиконовые эластомеры обладают высокой гидрофобностью (т. е. водоотталкивающая) поверхность, избирательно проницаемы для газов и являются очень хорошими электрическими изоляторами. Характерной особенностью является их высокая устойчивость к большому количеству физических и химических воздействий, поэтому, в отличие от органических резиновых смесей, они не стареют. Следовательно, их химические, физические и технические свойства остаются практически постоянными в диапазоне от -50 до +200 °С – даже при значительно более высоких температурах с использованием термостабилизаторов; они также выдерживают длительные механические и электрические нагрузки и длительное воздействие кислорода, озона и ультрафиолетового излучения.
Более того, ELASTOSIL® LR 3003/90 представляет собой жидкий силиконовый каучук, отвержденный продукт которого чрезвычайно хорошо подходит для того, чтобы быть твердым связующим партнером в двухкомпонентных формованных деталях. Такие жесткие/мягкие комбинации, то есть пластиковые формованные детали, изготовленные из твердого и более мягкого материала, используются практически во всех отраслях промышленности. Их применение включает электрические зубные щетки, ручки для электроинструментов, крышки для бутылок, маски для дайвинга, погодные пакеты в электрических системах и многое другое. Более мягкий материал часто используется для обхода допусков между различными компонентами. Он также принимает герметизирующие задачи или используется из-за его более приятного ощущения. Автомобильная промышленность, в частности, использует компоненты, имеющие жесткие и эластичные элементы для уплотнений жалюзи вентиляторов, направляющих рычагов передач, модулей дверных замков, накладок дверных порогов или капотов лобового стекла.
При условии, что оборудование и пресс-формы подходят, сочетание твердого силиконового сорта с более мягким жидким силиконовым каучуком позволяет экономично производить литьевые твердые / мягкие комбинации исключительно из силикона в больших масштабах. Например, мягкая силиконовая уплотнительная губка может быть распылена на жесткую силиконовую подложку из ЭЛАСТОСИЛА® LR 3003/90.
Здесь испытывается поверхностное трение силиконовой испытательной пластины.
Ранее термопластичные твердые компоненты часто комбинировались с мягкими силиконовыми эластомерами. Использование нового жидкого силиконового каучука вместо термопластика в качестве твердого компонента дает преимущества с точки зрения надежности процесса и производительности – процессору больше не нужно учитывать существенные различия в условиях обработки, такие как между термопластами и силиконовыми каучуками. Таким образом, ELASTOSIL® LR 3003/90 открывает возможности применения, которые ранее были невозможны с жидким силиконовым каучуком.
Прямое сравнение коэффициента трения, проявляемого продуктами ELASTOSIL® LR 3003 различной твердости, иллюстрирует чрезвычайно низкий коэффициент трения ELASTOSIL® LR 3003/90.