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Inyección de caucho de silicona líquidaIntroducción

El moldeo por inyección de caucho de silicona líquida (LSR: Liquid silicone rubber) es un

proceso para producir altos volúmenes de piezas le!ibles"

El caucho de silicona líquida es una silicona elastom#ricas termoi$a de curado a ba$a

compresión con catalizador a base de platino% &ran estabilidad y capacidad de resistir temperaturas e!tremas de calor y río idealmente adecuado para la producción de piezas%

donde la alta calidad es una necesidad" 'ebido 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 ba$a antes de

que se introduzca en la cavidad calentada y vulcanice (curado)"

uímicamente% el caucho de silicona es una amilia de los elastómeros termoestables que

tienen una columna vertebral alternada de tomos o!í&eno y de silicio y &rupos metilo o vinilo

secundarios" Los cauchos de silicona constituyen apro!imadamente el *+, de la amilia de las

siliconas% por lo que es el &rupo ms &rande de esa amilia" Los cauchos de silicona mantienen

sus propiedades mecnicas en un amplio intervalo de temperaturas y la presencia de &rupos

metilos en los cauchos de silicona hace a estos materiales e!tremadamente hidróobos"

Inyectora horizontal

Inyectora vertical

Equipo

-ípicamente% una mquina de moldeo requiere un dispositivo de bombeo en combinación con

una unidad de inyección y de un mezclador dinmico o esttico" .n sistema inte&rado puede

ayudar en la precisión y la eiciencia del proceso"

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/12/siliconas.htmlhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/12/siliconas.html


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Partes de una inyectora de LRS

Los componentes críticos de una mquina de moldeo por inyección líquida incluyen:

Tambores de suministro

-ambi#n llamados #mbolos% sirven como contenedores primarios para la mezcla de materiales"

-anto los tambores de suministro y un contenedor de pi&mento se conectan al sistema de

bombeo principal"

Tambores de caucho de si licona líquida (componente A y B

Unidades de dosificación

.nidades de bomba dosiicadora de las dos materias primas líquidas% el catalizador y la base

orman la silicona% ase&urando que los dos materiales manten&an una relación constante

mientras est siendo lanzado simultneamente"

!osi"icador

Mezcladores

.n mezclador esttico o dinmico combina materiales despu#s de que sal&a de las unidades

de medición" .na vez combinados% la presión se utiliza para conducir la mezcla a un molde"


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#ezcladores est$ticos

Unidad de inyección

.n 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 mquina" La presión y la velocidad de

inyección se pueden a$ustar a discreción del operador"

%nidad de inyecci&n

Boquilla

/ara acilitar la deposición de la mezcla en el molde% se utiliza una boquilla" 0 menudo% la

boquilla incluye un sistema automtico de cierre de la vlvula para ayudar a impedir las u&as y

el llenado e!cesivo del molde"

Placa de colada "ría de ' bocas

Molde

El molde a in de que ten&a lu&ar el curado de la silicona se encuentra caleaccionado" Los

moldes pueden tener un sistema de colada ría% anlo&o a los sistemas de colada caliente de

los termoplsticos"

#olde de cuatro cavidades (budineras)


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#olde de una cavidad con correderas (m$scara

Prensa

.na prensa i$a el molde durante el proceso de moldeo por inyección% y abre el molde lue&o del

curado"

Prensa

Proceso

Los cauchos de silicona líquida se suministran en barriles" 'ebido a su ba$a viscosidad% estos

cauchos pueden ser bombeados a trav#s de tuberías y tubos al equipo de vulcanización" Los

dos componentes se bombean a trav#s de un mezclador esttico por una bomba dosiicadora"

.no de los componentes contiene el catalizador% típicamente a base de platino"

Reacci&n de curado de la silicona

.na pasta colorante% así como otros aditivos tambi#n puede ser a1adida antes de que el

material entre en la sección del mezclador esttico" En el mezclador esttico los componentes

son bien mezclados y se transieren a la sección de medición enriada de la mquina de

moldeo por inyección" El mezclador esttico &enera un material muy homoneo que da por

resultado productos que no sólo son muy consistentes a lo lar&o de la pieza% sino tambi#n de

pieza a pieza" Esto est en contraste con los materiales sólidos de caucho de silicona que se

compran pre2mezclado y parcialmente vulcanizado" En contraste% los cauchos duros de silicona

son procesados por moldeo por transerencia y el resultado es menos consistencia y control del

material% lo que conduce a una alta variabilidad de la pieza" 0dems% los materiales sólidos de


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caucho de silicona se procesan a temperaturas ms altas y requieren mayores tiempos de

vulcanización"

'esde la sección de medición de la mquina de moldeo por inyección% el compuesto es

empu$ado a trav#s del bebedero y los sistemas de colada reri&erados hasta una cavidad

calentada donde la vulcanización se lleva a cabo" La colada río y la reri&eración &eneral dan

como resultado en nin&una p#rdida de material en las líneas de alimentación" El enriamientopermite 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 33 &alones (apro!imadamente 4+5 litros)"

'ebido a su naturaleza viscosa% estos líquidos se bombean a presiones altas (3++ 2 3+++ psi)

dependiendo de la durometría del material" Las materias primas se suministran en dos

recipientes separados (conocido en la industria como un 6it) identiicadas como compuestos 707

y 89% con el lado 797 por lo &eneral conteniendo el catalizador% pero puede variar en unción de

la marca de silicona utilizada" Los dos compuestos (0 y 9) deben ser mezclados en una

proporción de ; a ;% por lo &eneral por medio de un mezclador esttico" .na vez que los dos

componentes se unen% el proceso de curado se inicia inmediatamente" .n enriador suministrando a&ua ría a los accesorios de camisa se utiliza típicamente para retardan el

proceso de curado antes de la introducción de materiales al molde" .n pi&mento de color

puede ser a1adido a trav#s de un inyector de color que se utiliza en con$unción con la bomba

de material (sistema cerrado de medición circular) antes de que el material entre en la sección

del mezclador esttico"

En un sistema enriado% el compuesto mezclado ; a ; se bombea a trav#s del bebedero

reri&erado y los sistemas de colada en una cavidad calentada donde la vulcanización se lleva

a cabo" La colada ría y la reri&eración resultan en una p#rdida mínima de material como la

inyección se produce directamente en la cavidad del molde" El enriamiento y una vlvula de

cierre en la boquilla permiten la producción de piezas de LSR con casi cero desperdicios de

materiales% sin embar&o esto no &arantiza una pieza terminada sin nin&ún tipo de scrap" Losmoldes son dierentes se&ún sea el dise1o% tecnolo&ía y el costo de los mismos" .na buena

colada ría 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 el#ctricos% conectores de terminales múltiples%

elementos de protección personal como protectores auditivos y mscaras aciales% productos

inantiles donde se desean supericies lisas% como las tetinas de los biberones% aplicaciones

m#dicas% así como artículos de cocina% tales como las cacerolas de cocción% esptulas% etc"

)*rin+


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#amilas para mamaderas

#ascara de se+uridad

Protectores auditivos

Versatilidad y economía en moldeo por inyección de

caucho de silicona líquidaAbril de 2010

Carlos Andrés Garnica, redactor técnicoAumentan la demanda y los desarrollos en procesamiento de los LSR con respecto a

otros materiales, y la posibilidad de aplicarlos en distintos campos.


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Actualmente el moldeo por inyección de caucho de silicona líquido (LSR en inglés) ha

aumentado en importancia dentro del mercado gracias a la creciente demanda de mejores

propiedades para piezas de caucho terminadas. Además, sus altos niveles de automatización y

productividad lo hacen atractivo. Dependiendo del catalizador y de la sección transversal del

componente moldeado, el tiempo de ciclo puede ir desde 30 segundos hasta 3 minutos.

La capacidad del LSR para fluir simplifica el diseño de herramientas, lo que permite bajar los

costos. Su baja viscosidad también permite que el material fluya a través de la cavidad del

molde de manera rápida y lo llene completamente. Esto da la posibilidad de moldear piezas

aún si su perímetro tiene formas complicadas, como varias vueltas y distintos radios. El moldeo

por inyección de LSR también permite obtener de manera consistente dimensiones de cortes

transversales de la pieza con tolerancias muy estrechas, por ejemplo diámetros de hasta 0.76

mm. Por eso, este material es un buen candidato para sellos o juntas en sistemas de

comunicación portátiles, sistemas de adquisición de datos y sistemas electrónicos que estén

expuestos a condiciones ambientales exigentes. Así mismo, el LSR no tiene volátiles niplastificantes que migren.

El mejor desempeño en propiedades y los tiempos cortos de curado del LSR lo convierten en

una buena elección para piezas pequeñas moldeadas. A diferencia de la mayoría de

elastómeros termoplásticos, el LSR conserva su flexibilidad y elasticidad por debajo de -60 ºC y

mantiene sus propiedades hasta 232 ºC, tiene resistencia a condiciones ambientales y

resistencia UV.

Gracias a los beneficios económicos del proceso de inyección líquida de LSR, sus aplicaciones

se han extendido a diversas áreas, como diafragmas, válvulas, aisladores, fuelles, ojales, sellos

al ambiente en electrónicos (comunicaciones y medición), sujetacables en equipos


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eléctricos/electrónicos, aisladores de choques, juntas en equipos de laboratorio y de

diagnóstico médico, entre muchos otros.

El proceso

Gracias a su baja viscosidad, los LSR pueden ser bombeados a través de tuberías hacia el

proceso de vulcanización. Los componentes (colorantes, catalizadores, LSR, aditivos, etc.) se

hacen pasar por un mezclador estático mediante bombas dosificadoras. Luego de mezclarse

bien, el material pasa a la sección de dosificación fría de la máquina de inyección.

Desde la sección de dosificación de la máquina de inyección, el material compuesto se pasa

por un sistema de colada fría a una cavidad caliente donde se hace la vulcanización. El sistema

frío evita las pérdidas de material en la alimentación, lo que implica producciones con casi cero

desperdicios, elimina hacer recortes a las piezas terminadas y logra ahorros significativos en

costos de material.

La creciente tendencia hacia aplicaciones de LSR se demuestra en las exhibiciones y

presentaciones que distintos fabricantes de maquinaria para inyección han realizado en losúltimos meses.

Rapidez, inclusive con dos componentes

Dymotek, especialista en producción de piezas de LSR y termoplásticos, acudió a la maquinaria

de Arburg para la producción de un ensamblaje de bomba para fluidos calientes, para uso en

cafeteras, con un sello integrado. En NPE, la compañía alemanaArburg, demostró en

funcionamiento la máquina eléctrica de dos componentes Allrounder 570 A para fabricar esta

pieza de dos componentes. Con fuerza de cierre de 2000 kN, la máquina se equipó con dos

unidades de inyección de tamaño 170. Para cumplir con los requerimientos de producto tales

como hermeticidad al agua, resistencia a la corrosión y a las temperaturas extremas se escogió

LSR para la geometría de la bomba así como para los sellos. El peso de la pieza moldeada era

de 14,46 gramos y el tiempo de ciclo fue de 45 segundos. La Allrounder se equipó con un

sistema robótico vertical Multilift V que retira las piezas moldeadas de la unidad de desmolde y

las transfiere a una estación de ensamblaje y prueba de funcionalidad. El termoplástico se

inyecta desde la parte de atrás de la máquina, mientras que el LSR se inyecta de manera

convencional a través de la platina fija.

La unidad de inyección para procesar el LSR contaba con control de temperatura del líquido y

estaba equipada con un tornillo especial de mezcla y transporte del LSR y una válvula anti-

retorno de disco. Un total de 21 circuitos de regulación de calentamiento aseguraron un

calentamiento del molde óptimo, 15 de estos estaban en la platina fija y 6 en la platina móvil.

Ocho circuitos de enfriamiento estaban disponibles para la operación del sistema de colada fría.

En la primera operación, cuatro piezas de termoplástico Ultem pre-moldeadas se produjeron de

manera simultánea en la mitad inferior de un molde de 4+4 cavidades y luego se irradiaron para

asegurar una mejor adhesión de la silicona. Luego de rotar el molde, las áreas de silicona

(bomba y sello) se moldearon sobre el termoplástico a través de dos válvulas por cavidad en la

segunda estación.

Luego de que el proceso de moldeo termina, las cuatro bombas desechables se retiran con la

unidad de desmolde. Se transfieren las cuatro partes terminadas al sistema robótico Multilift V,equipado con cuatro agarradores. Este sistema gira 180º las piezas moldeadas y las lleva a la


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estación de ensamblaje. Aquí las boquillas, moldeadas separadamente y suplidas por un

sistema de alimentación, se insertan a la bomba de silicona desde abajo.

En la siguiente operación, los ensambles completos se prueban con ensayo de caída de

presión para asegurar que no hay fugas. Se debe mantener una presión específica por dos

segundos. Si las piezas terminadas cumplen con el rango de tolerancia son transportadas para

ser enfriadas y empacadas.

El desafío especial en términos de máquina y molde en aplicaciones de dos componentes con

termoplástico y LSR consiste principalmente en la separación efectiva de las zonas calientes y

frías dentro del molde. En el molde de 4+4 cavidades, el área inferior con el sistema de colada

caliente sirve para producir las piezas pre-moldeadas de termoplástico Ultem y el área superior

con el sistema de colada fría se usa para producir la bomba y el sello, sin desperdiciar LSR.

Otra característica especial es que la válvula hidráulica de cierre tipo aguja está ubicada en el

molde.

En otra aplicación, Arburg logró un tiempo total de ciclo de 10,6 segundos para 128 O-rings de

LSR. Esto fue posible gracias a la combinación de una máquina eléctrica Allrounder 470 Arápida y de alta precisión con una fuerza de cierre de 1000 kN y una unidad de inyección

tamaño 170, así como un dispositivo de desmolde servo-eléctrico. Los O-rings hechos de LSR

tenían un peso por pieza de 0,12 gramos, diámetro interno de 8,5 mm y un ancho de cuerda de

2 mm. Cada anillo se inyectó directamente a través de boquillas de colada caliente en una

forma optimizada para reducir el desperdicio de material.

El dispositivo de desmolde servo-eléctrico de accionamiento directo se adaptó especialmente

para usarse durante la producción de moldeo por inyección de LSR. Como los movimientos son

actuados por servo-motores, en particular los movimientos de extensión y retracción se

desempeñan de manera reproducible, rápida, con tiempos de intervención cortos y eficiente en

energía. Gracias a la programación individual de las condiciones de arranque/parada, junto con

los movimientos del molde, el tiempo de ciclo fue mínimo.

Según Arburg, éste dispositivo de desmolde es apropiado para aplicaciones muy dinámicas

como la producción de artículos de tecnología médica y aplicaciones de cuarto limpio.

Dependiendo de la aplicación el sistema de desmolde, se puede equipar de manera flexible con

una unidad de eyección o agarradores específicos o módulos de succión.

LSR en molde de 16 cavidades

Engel introdujo en NPE 2009 una aplicación de moldeo por inyección de LSR en la máquina

eléctrica e-max 200/110 US. La aplicación consistía en protectores de silicona producidos en unmolde de 16 cavidades. El molde fue suministrado por GW Silicones.

Engel ha trabajado en inyección de LSR por más de veinte años y fue el primero en introducir

este tipo de aplicaciones en máquinas totalmente eléctricas. Las máquinas totalmente

eléctricas e-max de Engel cuentan con controlador del servo-actuador para todos los

movimientos, lo que implica que no se requiere de dispositivos hidráulicos para los movimientos

del carro y del eyector.

“El servo-actuador en la unidad de inyección e-max ofrece un control de velocidad y de posición

de cambio preciso y repetible,” dijo Steve Broadbent, ingeniero del proyecto LSR. “Sobre el

carro de inyección se gana control preciso del recorrido y velocidad de la boquilla, así como dela fuerza de contacto. Y sobre los recorridos del eyector, el servo-actuador ofrece el control


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preciso de velocidad, presión y posición necesario para el desmolde de piezas delicadas de

silicona”, agregó.

El recorrido más largo de la palanca de cierre ofrece un control preciso de posición para venteo

y aplicaciones de acuñado en LSR. Adicionalmente, el transductor de deformación de la barra

de amarre ofrece una lectura real de la presión de cierre así como un control de la presión enlazo cerrado. El control para LSR incluye supervisión de vacío, control de compuerta de válvula

neumática, interfaz para un dispositivo de desmolde programable, zonas de calentamiento del

molde con optimización y válvulas de aire programables.

Engel realizó un simposio técnico con lo último en tecnologías y tendencias en LSR en

noviembre de 2009 en el Centro Técnico de la compañía en York, Pensilvania, Estados Unidos.

El simposio contó con presentaciones de especialistas en la tecnología de LSR y de

representantes de compañías líderes en el área. Se trataron temas como mercados para LSR,

siliconas antimicrobiales, técnicas de dosificación y materiales para dosificación en tercera

corriente, entre otros.

Procesos limpios en ciclos cortos

Krauss Maffei cuenta con el sistema SilcoSet, adaptado de manera óptima para procesar LSR.

El proceso SilcoSet puede trabajar en máquinas de moldeo por inyección de las series CX y

EX, que se caracterizan por los cortos tiempos de ciclo, procesamiento económico y por

cumplir con altos criterios de limpieza, lo que las hace apropiadas para producciones en cuarto

limpio. En este sistema, las bombas de pistón operan a presiones de hasta 300 bar y bombean

los componentes hacia la unidad de mezclado. Allí, los componentes se mezclan de manera

intensiva en el mezclador estático y se añade el pigmento según la necesidad. Luego se pasa a

la unidad de inyección, donde un tornillo especialmente diseñado asegura la homogeneidad. El

tornillo, el barril, las boquillas y la válvula anti-retorno son diseñados para ajustarse a la

viscosidad y propiedades del LSR para asegurar la consistencia en la cantidad de material por

disparo.

Finalmente para destacar, el Grupo Wittman realizará en abril 28 y 29 de 2010 el evento

“Competence Days” en su sede principal en Kottingbrunn, donde presentará sus últimos

adelantos. Allí, los clientes y personas interesadas podrán adquirir información, en

presentaciones y exhibiciones, acerca de las novedades y tendencias actuales en tecnología de

inyección antes de la feria K 2010. Habrá más de 70 exhibiciones en áreas como empaque,

multi-componentes, tecnología de LSR y micro espumado, entre otros.

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