Блог

Почему литье LSR в чистых помещениях заканчивается неудачей при применении подхода, характерного для термопластиковых форм

– LSR отвердевает под воздействием тепла. Термопластичная масса, которая затвердевает при охлаждении, приводит к образованию неполных заливок, облоя и брака.

– Регулирование температуры холодного канала — это противоположность конструкции с горячим каналом. Если допустить ошибку, материал затвердеет, не достигнув полости формы.

– Вязкость LSR вблизи поверхности воды обусловливает необходимость использования микроотводов, вакуумной поддержки и высокой точности линии разъема при контроле образования пузырьков, чего не требуется при работе с термопластами.

– Стабильность размеров в медицинское литье из LSR требует учета усадки при ориентации и изменений после отверждения, а не расчетов усадки при охлаждении, которые применяются к термопластам.

Компания, производящая медицинское оборудование, перенесла существующую конструкцию из термопластика в проект по изготовлению пресс-формы для литья жидкого силикона (LSR). На бумаге конструкция пресс-формы выглядела правильно. Однако во время первого пробного литья на каждой полости появились облойки. Размерные отклонения варьировались от цикла к циклу. Пилотная валидация завершилась неудачей.

Мы часто сталкиваемся с этой проблемой при реализации проектов по переносу пресс-форм. Основная причина редко кроется в стали пресс-формы или в прессе. Дело в логике.

Инженеры применяют допущения, характерные для формования термопластов, к проектам с использованием жидкого силиконового каучука. А жидкий силиконовый каучук опровергает каждое из этих допущений.

Литье LSR в чистом помещении Проблемы возникают, когда инженеры подходят к этому как к литью термопластов из другого материала. LSR отвердевает под воздействием тепла, а не при охлаждении. Это единственное отличие означает, что все исходные предположения при проектировании пресс-формы — температура литниковой системы, глубина вентиляционных каналов, компенсация усадки — необходимо пересмотреть с нуля.

Почему для литья под давлением LSR в чистых помещениях требуется иная стратегия проектирования пресс-форм

Мы регулярно сталкиваемся с такой ситуацией. Конструктор пресс-форм с пятнадцатилетним опытом работы с термопластами берется за проект по производству изделий из жидкого силикона (LSR). Геометрия пресс-формы выглядит привычно. Расположение литниковых каналов соответствует стандартной практике. Но затем поступают первые бракованные образцы.

Проблема начинается с температуры. В термопластиковых формах материал охлаждается до состояния затвердевания. Температура в таких формах не превышает 170 градусов по Фаренгейту. В формах для литья жидкого силикона (LSR) материал нагревается для отверждения, при этом температура колеблется в диапазоне от 320 до 420 градусов по Фаренгейту. Это не просто небольшая корректировка. Это полная смена термической стратегии.

Если не контролировать температуру пресс-формы в процессе отверждения, если при проектировании пресс-формы уделяется внимание только каналам охлаждения, а не регулированию нагрева, материал отвердевает неравномерно. В результате возникают дефекты в виде «коротких выстрелов», когда материал в тонких участках отвердевает слишком быстро. Появляется брак из-за преждевременного сшивания. Многие неисправности зарождаются задолго до начала первых испытаний образцов — уже на этапе проектирования пресс-формы.

Связанные статьи:

литье под давлением из LSR в чистом помещении

Литьевая формовка LSR в чистых помещениях: термопластическая логика не срабатывает

Руководство по проектированию и изготовлению литьевых форм LSR

Как литьевая форма LSR улучшает качество деталей и уменьшает количество вспышек

Прецизионный процесс литья под давлением LSR для медицинских силиконовых деталей

Объяснение процесса литья под давлением LSR для силиконовых деталей

Контроль качества размеров деталей из ЛСР

Малообъемное литье под давлением LSR для изготовления нестандартных силиконовых компонентов

Литье LSR в чистых помещениях и регулирование температуры холодного канала

Материал, который отвердевает ещё до поступления в полость, бесполезен. Однако именно это и происходит, когда к регулированию температуры холодного канала относятся как к чему-то второстепенному.

В термопластиках используются горячие литники для поддержания материала в расплавленном состоянии между циклами литья. В LSR используются холодные литники для охлаждения материала. Двухкомпонентный компаунд начинает отвердевать с момента смешивания, а тепло ускоряет эту реакцию. Система холодных литников при литье LSR в чистых помещениях должна поддерживать стабильную низкую температуру от дозирующего устройства до впускного отверстия. Если температура в холодном литнике колеблется, материал сшивается внутри каналов литника.

Последствия обходятся дорого. Забившиеся литниковые каналы требуют полной разборки и очистки. Увеличиваются отходы материала. Простои в производстве затягиваются на несколько дней. Опытные конструкторы пресс-форм решают эту проблему с помощью замкнутого контура контроля температуры на каждом контуре литникового канала и надлежащей теплоизоляции между холодной платформой и нагреваемой пластиной полости. Это звучит просто, но LSR ведет себя совершенно иначе, и отклонение всего на 5 градусов может привести к остановке производства.

Почему контроль вспышек приобретает решающее значение при литье LSR в чистых помещениях

Многие инженеры недооценивают, на какое расстояние LSR может проникнуть в зазор.

Вязкость LSR при температуре литья ближе к вязкости воды, чем к вязкости расплавленного термопласта. Этот материал обнаруживает зазоры по линии разъема, которые термопласты не учитывают. Даже зазор в 0,005 мм становится путем образования облоя. При литье LSR в чистых помещениях для производства медицинского оборудования облои — это не просто косметический недостаток. Это причина отказа при валидации.

Для контроля образования облоя необходимо соблюдение трёх условий, которым при проектировании форм для термопластов редко уделяется приоритетное внимание. Во-первых, поверхности линии разъёма должны быть отшлифованы и прилажены с соблюдением допусков, более жестких, чем принято в стандартной практике формового цеха. Во-вторых, микроотводы — каналы глубиной менее 0,02 мм — должны обеспечивать отвод воздуха, не допуская утечки материала. В-третьих, при формовании с использованием вакуума в полости перед впрыском создается отрицательное давление, что устраняет воздушные карманы, вызывающие следы пригорания и неполное заполнение.

Если с самого начала не предусмотрена система контроля заусенцев, деталь требует дополнительной обрезки. Это увеличивает трудозатраты. В условиях чистой комнаты обрезка также создает риск загрязнения твердыми частицами, чего производители медицинского оборудования ни в коем случае не могут допустить.

Проблемы, связанные со стабильностью размеров при литье под давлением из LSR в медицинских чистых помещениях

Детали выходят из пресс-формы в отличном состоянии. Затем они проходят этап последующего отверждения и не проходят контроль точности размеров.

Такая ситуация возникает из-за того, что усадка LSR отличается от усадки термопластов. Термопласты дают усадку при охлаждении. При корректировке формы используется линейный коэффициент, рассчитанный на основе технических характеристик материала. LSR подвергается направленной усадке, обусловленной ориентацией потока материала во время впрыска, за которой следует дополнительное изменение размеров в процессе последующего отверждения. Эти два эффекта суммируются.

Поддержание давления при литье LSR в чистой комнате преследует иную цель, чем при литье термопластов. Вместо того чтобы компенсировать усадку при охлаждении, поддержание давления предотвращает выталкивание материала из полости во время теплового расширения в процессе отверждения. Незначительные отклонения в профиле удерживающего давления — всего лишь 25 PSI — определяют, получится ли у вас деталь приемлемого качества, укороченная деталь или деталь с облоем.

Для компенсации усадки при литье LSR необходимо понимать, как материал будет деформироваться по всем трем осям, а не просто применять единый коэффициент усадки. Если пропустить этот этап, готовые детали не будут соответствовать требованиям к допускам. Вслед за этим возникнут проблемы при сборке. Запуск продукции будет отложен.

Как компания xflsrmolding решает проблемы, связанные с литьем LSR в чистых помещениях

Найти поставщика, способного обеспечить стабильное производство продукции медицинского назначения, сложнее, чем следовало бы. Многие производители, занимающиеся литьем, выполняют несколько заказов по производству изделий из литьевой силиконовой резины (LSR) на переоборудованных термопластиковых прессах, не соблюдая при этом требования к инструментальной подготовке, которые предъявляет данный материал.

xflsrmolding использует иной подход к литьевым формам из LSR в чистых помещениях. Системы с холодными каналами работают с регулированием температуры по замкнутому циклу. Линии разъема формы имеют прецизионную шлифовку, что обеспечивает литье без облоя. Системы с вакуумной поддержкой создают вакуум в полостях перед каждым циклом литья. Валидация процесса осуществляется в соответствии с протоколами IQ/OQ/PQ с проведением контрольных измерений в процессе производства через определенные промежутки времени.

Результат — это не волшебство. Это то, что получается, когда при проектировании пресс-формы исходят из реального поведения LSR, а не предполагают, что он ведет себя как термопласт. Меньше облоя. Детали с стабильными размерами, которые проходят проверку после отверждения. Более высокий выход при первом проходе. Более короткие сроки сертификации.

Никаких преувеличений. Именно так работают опытные производители пресс-форм.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

1. Почему я не могу использовать свой проект термопластиковой формы для литья под давлением LSR?

В термопластиковых формах материал охлаждается для его затвердевания. В формах для LSR материал нагревается для его отверждения, как правило, до температуры от 320 до 420 градусов по Фаренгейту. Вся стратегия регулирования температуры меняется на противоположную. Системы литников, конструкция вентиляционных каналов, компенсация усадки и допуски на линию разъема — все это отличается, поскольку LSR представляет собой термореактивный материал с вязкостью, близкой к вязкости воды, а не термопласт, который плавится и охлаждается.

2. Что вызывает образование пузырьков при литье LSR в чистом помещении?

Благодаря чрезвычайно низкой вязкости LSR может проникать в зазоры шириной всего 0,005 мм вдоль линии разъема. Недостаточная точность линии разъема, несовершенная конструкция вентиляционных отверстий и отсутствие вакуумной поддержки — вот три наиболее распространённые причины. Стандартная глубина вентиляционных отверстий для термопластов слишком велика для LSR. Требуются микроотверстия размером менее 0,02 мм.

3. Чем регулирование температуры в системах с холодным каналом отличается от систем с горячим каналом?

Холодные литниковые каналы поддерживают низкую температуру LSR, чтобы предотвратить отверждение материала до того, как он достигнет нагретой полости формы. Горячие литниковые каналы действуют наоборот: они поддерживают термопластик в расплавленном состоянии между циклами литья. Если температура холодного литникового канала превышает заданное значение, смешанный LSR-состав начинает сшиваться внутри канала, что требует полного демонтажа и очистки оборудования.

4. Почему детали из LSR не проходят контроль размеров после литья?

В процессе отверждения LSR подвергается направленной усадке, а также дополнительным изменениям размеров в ходе последующего отверждения. Простые линейные коэффициенты усадки, взятые из технических паспортов термопластов, не учитывают этого. Правильная компенсация формы для LSR учитывает направление течения материала и поведение материала в процессе последующего отверждения по всем трем осям.

5. На что следует обратить внимание при выборе поставщика изделий из медицинского силикона?

Обратите внимание на подтвержденную способность работать с холодными литниковыми каналами, системы вакуумного формования, задокументированную валидацию процессов (IQ/OQ/PQ), меры контроля производства в чистых помещениях и контроль качества на этапе производства. Спросите, разрабатывают ли они пресс-формы для LSR, исходя из основных принципов LSR, или адаптируют пресс-формы для термопластов. Ответ на этот вопрос скажет вам всё.

Ищете партнера по производству для литья под давлением LSR медицинского назначения?

xflsrmolding предоставляет услуги по изготовлению прецизионных инструментов, технологии холодных литниковых каналов и производство в сертифицированных чистых помещениях для силиконовых компонентов медицинского оборудования.

Свяжитесь с нашей инженерной командой, чтобы обсудить требования к вашему проекту.

Никаких обязательств. Просто честный технический разговор о том, что требуется для вашей детали.