Форма из жидкого силиконового каучука с холодным литником (игольчатые клапаны)

Пресс‑форма из жидкого силиконового каучука (LSR‑форма, или форма для литья силикона под давлением) может иметь различные варианты исполнения в зависимости от системы подачи материала, состояния силиконовой смеси, типа литниковой системы и используемых литьевых машин.
Для серийного выпуска и получения высокоточных изделий из жидкого силикона производители форм и заказчики, как правило, выбирают литьё LSR‑материалов в формы с запорными и игольчатыми клапанами: это позволяет экономить сырьё, увеличивает срок службы формы, повышает точность изделий и облегчает автоматизацию производства.

Пресс‑формы для литья жидкого силикона (LSR):
Далее основное внимание уделяется конструкциям пресс‑форм для литья жидкого силикона с игольчатыми клапанами и особенностям их проектирования.

Два типа литьевых машин для жидкого силикона (LSR) и соответствующих конструкций пресс‑форм

1. Вертикальные литьевые машины LSR и конструкции пресс‑форм.
Вертикальные машины и формы для литья жидкого силикона в основном применяются для двухкомпонентного литья и овермолдинга: нанесения слоя LSR на пластик, металл или стекло, комбинирования двух разных цветов или твёрдостей силикона, а также для формования силиконовых мембран при вулканизации «резина‑к‑металлу».

2. Горизонтальные литьевые машины LSR и конструкции пресс‑форм.
Горизонтальные машины для литья жидкого силикона по компоновке близки к стандартным термопластавтоматам, поэтому на них проще организовать полностью автоматизированное производство.
Пресс‑формы для литья LSR и горизонтальные машины образуют типичный производственный комплекс для литья жидкого силикона под давлением

Примечание. Обычные компрессионные пресс‑машины также можно переоборудовать под переработку LSR, изменив систему подачи материала. Такие решения подходят для изделий, где не требуются очень жёсткие допуски по размерам и геометрии (например, товары для ухода за детьми, упаковка, косметическая продукция). Стоимость такого формования ниже; по сути, оно ближе к традиционному пресс‑формованию или трансферному литью силиконового каучука.
Конструкции форм для литья LSR во многом похожи на формы для пластмасс и могут выполняться с горячеканальными или холодноканальными системами. Литьё LSR через запорные (игольчатые) клапаны, то есть по холодноканальной схеме, позволяет экономить материал и снижать трудозатраты, а также обеспечивает высокое качество поверхности изделия за счёт малых литниковых точек. Литьё LSR без запорных клапанов — по типу горячеканальных систем с прямыми литниками — удешевляет саму форму, но приводит к увеличенным литниковым следам и более грубой поверхности изделий.

Форма из жидкого силиконового каучука с горячеканальной системой

Пресс‑форма для литья жидкого силикона без запорных (игольчатых) клапанов, то есть с горячеканальной системой, применяется в основном для крупногабаритных изделий из LSR, например бутылочек и чашек, а также для деталей, к которым не предъявляются особо жёсткие требования по точности. Такие формы часто используют для опытных образцов или мелкосерийного производства, когда важно снизить затраты на изготовление оснастки.

Другой процесс формования LSR — переоборудованные формы на компрессионных прессах

Переоборудованные формы LSR на компрессионных прессах

Компрессионные пресс‑машины можно переоборудовать для формования жидкого силикона, добавив систему подачи LSR‑материала. В таком исполнении оборудование подходит для выпуска отдельных изделий и деталей из LSR, к которым не предъявляются сверхжёсткие требования по точности размеров и сложности дизайна — например, товаров для ухода за детьми, упаковочной или косметической продукции.

Такой способ формования LSR является недорогим и по сути близок к обычному пресс‑формованию или трансферному/инжекционному формованию силиконового каучука.

Примечание. Подобные формы для LSR иногда называют «условными» или «упрощёнными» LSR‑формами, поскольку у них есть ряд серьёзных недостатков: сокращённый срок службы оснастки, грубые допуски по размерам и конструкции, жёсткие ограничения, задаваемые самой структурой формы, а также невозможность получать изделия сложной геометрии.

Варианты формования LSR на переоборудованных установках

Конструкция форм для LSR при ручной подаче жидкого силикона

Трансферное формование силиконового каучука

Трансферное формование жидкого силиконового каучука и литьевые формы для силикона под давлением

Технология литья жидкого силикона через холодный литник: ключевые знания и практические советы

Литьё жидкого силиконового каучука под давлением (LSR‑литьё) — самый точный, эффективный и безопасный процесс переработки силикона. Изделия, полученные этим методом, имеют минимальные линии разъёма и практически не образуют облоя.

 Толщина стенки

Поскольку жидкий силикон не «проваливается», как многие пластики, толщина стенки не обязана быть строго равномерной. При литье из силикона возможно формовать очень тонкие стенки — вплоть до примерно 0,127 мм (в зависимости от конструкции и материала).

Допуски и усадка

Усадка детали напрямую влияет на допуски по размерам. У жидкого силикона разброс усадки обычно меньше, чем у многих пластиков, поэтому на LSR‑деталях можно закладывать более жёсткие допуски — вплоть до порядка ±0,02 мм при корректно спроектированной форме и стабильном процессе.

 Усадка

Усадка происходит в процессе формования и последующей термообработки (пост‑отверждения), пока материал полностью не сшит. Её величина зависит от конкретного состава LSR и обычно лежит в диапазоне примерно 1–5%. Конкретные значения задаются производителем материала и зависят от геометрии изделия.

 Оптические свойства

Жидкий силикон может быть оптически прозрачным и давать очень высокое качество поверхности, поэтому его широко используют для оптических линз. Показатель преломления ряда оптических силиконов сопоставим со стеклом (около 1,53), при этом такие линзы устойчивы к УФ‑излучению, сохраняют свойства при повышенных температурах и обеспечивают более широкий спектр пропускания по сравнению с акрилом и поликарбонатом.

Радиусы и скругления

Скругления и радиусы не только улучшают внешний вид детали, но и существенно повышают её прочность на разрыв и долговечность, уменьшая концентрацию напряжений в острых углах.

Состояние поверхности

Фактура поверхности детали повторяет текстуру полости формы: она может быть матовой, глянцевой или содержать маркировку изделия. Качество поверхности напрямую влияет на коэффициент трения и поведение детали при эксплуатации. Как правило, фактурированные (текстурированные) поверхности облегчают выталкивание изделия из формы по сравнению с зеркально полированными.

Уклоны

Для силиконовых изделий обязательный уклон по стенкам, как у жёстких пластиков, обычно не требуется: эластичный LSR позволяет извлекать детали практически без уклонов. Для твёрдых пластиков такие уклоны необходимы, чтобы упростить съём детали с формообразующих.

Обратные уклоны

Обратные уклоны допустимы на деформируемых силиконовых деталях: их можно растянуть и снять с сердечников без постоянных деформаций. При необходимости применяют разделительные смазки, чтобы облегчить растяжение и съём. Благодаря эластичности материала во многих случаях не нужны дорогие подвижные элементы формы (слайдеры) для обработки таких зон.

Линии разъёма и расположение литника

Жидкий силикон обладает высокой гибкостью, поэтому линию разъёма можно расположить в более удобных и малозаметных местах, чем у твёрдого силикона и пластика. Правильно спроектированная форма даёт очень тонкую и аккуратную линию разъёма, что улучшает внешний вид готового изделия