Скачать печатную версию из журнала в pdf.

В последние годы все больший спрос находят мелкие высокоточные изделия, изготовленные из жидких силиконовых каучуков (LSR) и широко используемые в медицине, фармацевтике, электронике, электротехнике, автомобильной промышленности и многих других областях. Объясняется это тем, что эти изделия отлично переносят перепады температур, инертны к различным химическим веществам и биологическим жидкостям, ударопрочны и долговечны в эксплуатации. Однако, до последнего времени на рынке практически не существовало экономичных технических решений для литьевого производства таких изделий.

Учитывая сложившуюся ситуацию, компания Rambaldi (Италия) и ее дистрибьютор в Германии — фирма Christmann — разработали специальные технические решения для переработки LSR, которые в наилучшей степени способны реализовать известные преимущества малых литьевых машин известного бренда Babyplast. Созданные в 2012 г. специальные версии машин с индексом LSR, первоначально предназначались для применения в лабораторных условиях, для предсерийного изготовления изделий и тестирования материалов в отделах по разработке новых видов продукции. Однако уже спустя короткое время, они смогли быстро и успешно зарекомендовать себя в серийном промышленном производстве продукции.

Маленький да удаленький

При изготовлении мелких изделий (в том числе из силикона), требующих высокой размерной точности, технические и экономические возможности традиционных литьевых технологий, основанных на использовании обычных литьевых машин и многогнездных литьевых форм, зачастую оказываются недостаточными. В этих случаях более эффективным становится использование литьевых машин Babyplast настольного типа (фото 1). Далеко не последнюю роль играет и высокая технологическая гибкость этих машин, особенно когда речь идет о смене литьевых форм, перерабатываемых материалов и цвета изделий.

Экономичность переработки LSR

Особенно заметно проявляются преимущества Babyplast в области эффективности использования энергии: по сравнению с обычной литьевой машиной с усилием смыкания 200 кН для работы Babyplast достаточно примерно 20% потребляемой энергии, а стоимость машиночаса работы примерно в два раза меньше. В дополнение к этому, машина имеет очень небольшие размеры и занимает площадь всего 0,8 м² (вместе с устройством для подачи LSR).

Кроме того, если традиционные машины часто оснащаются устройствами для дозированной подачи LSR с протяженными трубопроводами и резервуара ми емкостью не менее 20 л, то компактная конструкция и короткие пути течения на Babyplast предопределяют очень малый объем компонентов LSR в трубопроводах и смесительных головках, который составляет около 20% по сравнению с обычными установками. Это существенно уменьшает потери материала, сокращает затраты времени и средств на смену материала и цвета.

Два варианта стандартного исполнения для расширения технологических возможностей

Новый модуль для переработки LSR предлагается в двух вариантах исполнения. Так называемое «картриджное» техническое решение предназначено, в первую очередь, для изготовления высокоточных микроизделий, изделий из LSR с малыми значениями массы впрыска — в основном до 1 г (фото 2). В этом случае используются картриджи емкостью 400 мл с предварительно приготовленной смесью компонентов LSR. Картриджный вариант несложен в эксплуатации и обеспечивает возможность простой и быстрой смены цвета изделий.

Второе техническое решение — смесительнодозирующее устройство для LSR — позволяет изготавливать изделия с массой впрыска до 18 г при максимальном рабочем давлении 60 бар. В этом случае на литьевую машину Babyplast устанавливается смесительно-дозирующий блок с двумя картриджами емкостью по 1000 мл с компонентами А и В и (при необходимости) c устройством для дозирования красителя (см. фото 3 и рисунок). Оба устройства для монтажа картриджей оборудованы входами для подключения к системе подачи сжатого воздуха и обратными клапанами. От пневмопривода получает движение, изготовленный из нержавеющей стали, нагнетательный цилиндр, который одновременно выдавливает компоненты LSR из картриджей через, снабженный выпускным, клапаном шланг в смесительную головку и далее — в узел дозирования и впрыска LSR.

Для крупносерийного производства изделий из силикона применяется специальная версия загрузчика-дозатора с объемом картриджей 20 л (см. титульное фото).

Компоненты А и В по отдельности могут храниться до одного года без изменения своих свойств. Но при их смешивании уже при комнатной температуре постепенно начинается реакция вулканизации LSR. Для предотвращения преждевременной вулканизации узел дозирования и впрыска LSR, а также холодноканальное сопло узла с, приводимой в движение посредством пневмопривода, продольной запорной иглой охлаждаются водой. В дополнение к этому Babyplast может быть оснащен вакуумирующим насосом для удаления воздуха из формообразующей полости литьевой формы, регулируемой системой для термостатирования литьевой формы, дозатором жидкого суперконцентрата для производства окрашенных изделий и устройством для заполнения картриджей.

Особенности конструкции литьевых форм

Технология производства изделий из LSR отличается от традиционного процесса литья под давлением термопластичных материалов (в том числе термоэластопластов). Как известно, LSR относится к классу реактопластичных материалов, вулканизация которых требует повышенной температуры (в данном случае — до 80°С). Поэтому литьевая форма для производства изделий из силикона должна быть постоянно в нагретом состоянии. Для нагрева и термостатирования формы допустимо использовать как термостаты (водяные или маслянные), так и электрические нагреватели , например, патронного типа. Встроенная в Babyplast функция 5-ой зоны нагрева предназначена для контроля и управления температурой нагревателей формы, а также может быть использована для контроля и управления горячеканальной системой (ГКС) формы при производстве изделий из термопластичных материалов.

Для исключения теплопереноса на плиты литьевой машины форма для производства изделий из LRS комплектуется специальными термоизоляционными плитами (как и в случае форм с ГКС для производства издевой формы, дозатором жидкого суперконцентрата для производства окрашенных изделий и устройством для заполнения картриджей. Технология производства изделий из LSR отличается от традиционного процесса литья под давлением термопластичных материалов (в том числе термоэластопластов). Как известно, LSR относится к классу реактопластичных материалов, вулканизация которых требует повышенной температуры (в данном случае — до 80°С). Поэтому литьевая форма для производства изделий из силикона должна быть постоянно в нагретом состоянии. Для нагрева и термостатирования формы допустимо использовать как термостаты (водяные или маслянные), так и электрические нагреватели, например, патронного типа. Встроенная в Babyplast, функция 5-ой зоны нагрева предназначена для контроля и управления температурой нагревателей формы, а также может быть использована для контроля и управления горячеканальной системой (ГКС) формы при производстве изделий из термопластичных материалов. Для исключения теплопереноса на плиты литьевой машины форма для производства изделий из LRS комплектуется специальными термоизоляционными плитами (как и в случае форм с ГКС для производства изделий из термопластичных материалов). В этих же целях на материальный цилиндр надевается специальное полое металлическое кольцо, охлаждаемое водой.

Литниковая система формы может быть традиционной холодноканальной или иметь специальный «холодноканальный» коллектор со специальными соплами (система Cold-Runner)  по аналогии с ГКС. Необходимо отметить, что LRS — достаточно дорогой материал по сравнению с классом термопластичных материалов, который к тому же непригоден к вторичной переработке из-за своей редкосетчатой структуры после вулканизации. Поэтому так важно предотвратить потери LRS, что обеспечивается за счет небольшого размера литника в конструкции форм для машин Babyplast, а также использования литниковой системы Cold-Runner.

Как упоминалось выше, Babyplast может быть оснащен вакуумирующим насосом для удаления воздуха из формообразующей полости литьевой формы и создания тем самым благоприятных условий для ее качественного заполнения, но данную опцию целесообразно использовать в основном при производстве тонкостенных деталей. Для извлечения изделий из формы используются устройства щеточного типа или пневматического сдува, срабатывающие в момент открытия формы.

Специальное исполнение для работы в условиях чистого помещения

Предназначенные для переработки LSR машины Babyplast могут иметь изготовленные из нержавеющей стали, корпус и защитные устройства, что позволяет использовать их для работы в условиях чистого помещения. Независимо от того, идет ли речь об оборудовании для работы в чистых помещениях или о высококачественных системных решениях для производства медицинской и фармацевтической продукции, машины Babyplast полностью соответствуют требованиям стандарта GMP (Good Manufacturing Practice).

Возможности пере- или дооснащения по мере необходимости

Высокая технологическая гибкость машин Babyplast проявляется также при необходимости их пере- или дооснащения. Например, модульный принцип их конструкции позволяет менять узел впрыска с обычного на узел впрыска LSR и наоборот. Таким образом, на одной литьевой машине, меняя узлы впрыска можно производить детали как из термопластичных материалов, так и из LSR. При этом переоснащение механической части с переработки термопласта на LSR продолжается менее часа. Дооснащаться необходимыми устройствами могут, в принципе, все машины Babyplast. В зависимости от конкретных производственных задач на сенсорном экране пульта системы управления выбирается соответствующий пакет программного обеспечения режима литья под давлением.

Liquid Silicone Rubber – in the Center of Attention V. A. Lebedev
Features and advantages of injection moulding of liquid silicone rubbers at Babyplast machines are discussed.
Полимерные материалы, 2014/№12