Sıvı Silikon Kauçuk (LSR) Enjeksiyon Teknolojisi
Sıvı Silikon Kauçuk (LSR) Enjeksiyon Teknolojisi

Sıvı silikon kauçuk (LSR-Liquid Silicon Rubber); hammaddesini basitçe kauçuk gibi esnek, termoplastik gibi kısa çevrim süresine sahip bir polimerik malzeme olarak tanımlayabiliriz. Yüksek ısı dayanımı ve kısa çevrim süresinin gerekli olduğu uygulamalar için Sıvı Silikon Kauçuk (LSR), termoplastik, elastomer ve termoset kauçuğun ortak alternatifi olmaktadır. Hızla gelişen dünyada artan beklentilere LSR çok hızlı cevap vermektedir. Yüksek ısı dayanımı gerektiren uygulamalarda kauçuk halen alternatifsizdir. Ancak geleneksel kauçuk uzun çevrim süreleri ve yüksek yatırım maliyeti nedeniyle firmaların rekabet gücünü düşürmektedir. Günümüzde standart bir otomobilde 2.000 den fazla LSR ile üretilen parçanın yer aldığını söylersek LSR'nin hayatımızda nasıl bir yer elde ettiğini daha net anlatmış oluruz. Bir diğer örnek vermek gerekirse , LSR ile üretilen parçalar  gıda maddeleri ile temasta ve sağlık uygulamalarında sorunsuzca kullanılmaktadır. Son 20 yıldır popüler olan ve kullanılan LSR malzemeler dünya genelinde 2015 yılı itibarı ile yılda 400.000 ton kullanım miktarına ulaşmıştır.

Uygulamalar

LSR ile yapılan tüm uygulamaları saymak olanaksızdır. Özellikle sürekli gelişmeler ile daha çok alanda LSR malzeme tercih edilmektedir. En çok bilinen uygulamaları sıralamak gerekirse;

LSR ürünlerin en önemli özelliği sıhhi olmasıdır. Doğal Tat ve kokusu olan bu ürünlerin canlı varlıklar ile temasta sağlık açısından hiçbir sakıncası yoktur ve dolayısı ile gıda ve tıp sektöründe sıkça kullanılır. İyi kauçuk mekanik değerlere sahip olan bu malzeme , Ozon / Güneş ışınlarına ve 180 C dereceye kadar kullanım ısısına dayanıklıdır. Düşük ısılarda bile esnekliğini kaybetmeyen bu mucize malzeme,  yandığında ortaya çıkan gazlar ihmal edilebilir seviyede zararlıdır.

Endüstri

Ürün Grupları

Medikal (%8)

Conta, şırınga, pipet, solunum körükleri

Otomotiv  (%18)

Buji korumaları, ateşleme kabloları, contalar, kablo burçları

Elektronik,B.sayar (%30)

Anot kapaklar, fiş bağlantıları, izolatör, Anahtarlama bağlantıları, UHV koruyucular

Gıda : (%30)

Bebek emzikleri, biberon ağızlığı, yatak malzemeleri

Spor (%4)

Dalış ekipmanları, şnorkel, contalar

Diğer (%10)

Diğer ürünler

LSR Hammaddesi ; genellikle 20 litrelik kutular ya da 200 litrelik variller ile kullanıma hazır halde tüketiciye sunulmaktadır. LSR hammaddelerin içeriğinde proses için gerekli olan katkı maddeleri, inhibitörler ve pişirici katkılar bulunmaktadır. Malzemelerin kullanım ömürleri üreticiden üreticiye değişmek ile birlikte oda sıcaklığında ortalama 6 aydır. Termoplastik hammaddeler ile LSR’ın arasında üretim anlamındaki en büyük fark Termoplastikler ısı uygulandığında sıvılaşırken, LSR malzemeler; ısı ile katılaşırlar.

Sıvı Silikon Kauçuk (LSR) üretimindeki önemli noktalar

Karıştırma ( MIXING) : İyi bir karıştırma için karıştırma ünitesi LSR üretiminin en önemli noktasıdır. Öncelikli olarak karıştırıcı ünitenin boyutu tüketilecek olan miktara göre ayarlanmalıdır. Bir karıştırıcı ünite çok sayıdaki LSR enjeksiyon makinesini aynı anda  besleyebilir. Eğer aynı tip LSR malzeme farklı sayıda küçük boyutlu enjeksiyon makinesinde kullanılacak ise büyük boyutlu karıştırıcı ünite tercih edilmesi maliyet avantajı sağlayacaktır. Ayrıca 200 litrelik varillerin 20 litrelik kutular yerine kullanılması durumunda makine boğazında ve ara bağlantılarda kalan malzeme kaybı ortalama olarak %10 dan %2,5 seviyesine düşmektedir. Opsiyon olarak sunulan seviye ölçer sistemleri A ve B komponentlerinin 1:1 oranında karıştırılmasını garanti altına alarak ürün kalitesine katkı sağlamaktadır.

Enjeksiyon öncesi Sabit Isı : LSR malzemenin kalıba enjekte edilmeden sabit bir ısıda tutulması ve önceden ısıtılmış kalıba hemen enjekte edilip iyi vulkanize olması için çok önemlidir.

Enjeksiyon Makine : LSR prosesi için genellikle hidrolik kapama sistemli makineler tercih edilir. Enjeksiyon makinesinin kapama sistemi , makinenin diğer aksamlarında ve hidrolik yağlarda oluşan ısı artışlarından bağımsız olmalıdır. Enjeksiyon ünitesinin su soğutmalı olması hassasiyet açısından çok önemli bir faktördür. Bu sayede sürekli ve aynı kalitede üretim yapılması garanti altına alınır. Baskı hassasiyeti yüksek kapalı devre (Closed Loop) elektronik kontrollü çalışan enjeksiyon makinesi tercih edilmelidir.  Ayrıca fiili enjeksiyon hacmi maksimum strok hacminin %50 sinden fazla kapasiteli enjeksiyon ünitesi tercih edilmelidir. Bunların dışında kalıbın ısıtılması enjeksiyon ünitesinin su soğutmalı olması LSR üretimi için gereken diğer ihtiyaçlardır.

Yardımcı Ekipmanlar : Makinelerin standart ekipmanlarda bazı değişiklikler yapılması gerekir. LSR üretimine özel olan bu ekipmanları LSR üretim grubu olarak adlandırmak yanlış olmaz. LSR üretim grubunu oluşturan ekipmanlar;

  • Shut off nozzle (Hidrolik iğne tipi kapalı meme )
  • LSR için dizayn edilmiş vida ve kovan ünitesi
  • Özel Dozajlama ve karıştırma ünitesi
  • Kalıp ısı kontrol cihazı ve kalıp ısıtma bağlantısı
  • Fırçalama ünitesi ara yüzü
  • Vakum pompası kontrol ara yüzü
  • Çift hava ejektörü

Kalıp : LSR kalıpları termoplastik kalıplarından temel olarak farklıdır. Eriyik haldeki LSR malzeme çok düşük akışkanlığa sahiptir. Bu nedenle kalıp içinde 0,01 mm lik boşluk alanlara dahi girebilme eğilimi gösterir. Kalıp tasarımcısının bu özelliği göz önünde tutarak hesaplamaları yapması gerekir. Son derece zorlu kalıp tasarımı gerektirir. Kalıp üretiminin her aşamasında gerilim azaltmaya dikkat edilmelidir. Termoplastik üretiminde kullanılan standart itici pimler LSR kalıplarında kullanılmazlar. Bunu iki nedeni vardır. LSR malzemenin yumuşak olması ve küçük çaplı ejektör pimlerinin LSR ile üretilecek parçaları delme riski yüksektir. Ayrıca itici pim ile sürgü kılavuzu arasındaki mesafe malzemenin yanmasına neden olabilir. Yani, basılan parçaların maça ya da iticiler ile değil güç kullanılarak çıkarılması gerekir .Doğru yolluk sistemi bazı potansiyel hataları elimine etmeye fayda sağlayacaktır. Özellikle soğuk yolluk sistemi LSR uygulaması için tavsiye edilmektedir. Bu sistem sayesinde üretim kayıpları minimuma indirilmektedir.  Üstelik LSR gibi pahalı bir malzemenin işlenmesi için oldukça ekonomik bir metoddur. Ancak özellikle belirtmeliyiz ki çok hassas toleranslar ve kesin sıcaklık kontrolü çok önemlidir. Örneğin aynı dar yolluk üzerinde temperlenmiş LSR %3,5 kalıp çekmesi yaşarken, temperlenmemiş LSR %2,7 kalıp çekmesi yaşamaktadır. Ayrıca bazı pasif unsurlar (örneğin iki kalıp gözünün farklı yapılarda olması) parçaların enjeksiyon aşamasında yapışmasına neden olabilir. Bu tarz sorunları engellemek için, iyi parlatılmış kalıp yüzeyleri, kısmi veya komple kumlanmış yüzeyler uygulayarak çalışmak lazımdır.

Bunların dışında özellikle dikkat edilmesi gereken bir diğer unsurda, kalıp - makine ve kalıp – soğuk yolluk sistemleri arasında sıcaklık ayrımının çok iyi yapılmış olması gerekliliğidir. Bu ayrım kalıp gözlerinin doldurulması sonrasında (kesinlikle öncesinde değil) çapraz bağların oluşmasını ve kürleme seviyesinin parçalar üzerinde elde edilmesini garanti altına alır. Farklı enerji oluşumlarının izolasyon plakaları ile ayrılması, kalıbın ısınmasını optimize/minimize etmeye imkan verir.

Sıvı Silikon Kauçuk için Kapalı Meme dizaynı (SHUT OFF NOZZLE)

  

Resimde görülen pnömatik & su devresi, kapalı memenin soğutma sistemine entegre edilmiştir ve bu da sıvı silikon kauçuk hammaddenin vulkanizasyonunu önler. Ön nozül içindeki iğne conta, sızıntıyı etkili bir şekilde durdurur ve bu da malzeme maliyetinizi düşürür ve üretim süresini kısaltır.

Proses : Karıştırıcı ünite A ve B komponentlerini 1:1 oranında karıştırır. Katkılar, örneğin renk masterbatchleri, en fazla %5 oranında eklenir. Karışımı tamamlanmış malzeme plastikleştirme ünitesine sabit basınç ile gönderilir. Bu basınç doldurma basıncı değişimlerinden bağımsızdır. Vida malzemenin tam ve homojenize biçimde kalıba doldurulmasına uygun seçilmelidir. Erken vulkanizasyonu engellemek ve baskı hatalarının oluşumunu önlemek için enjeksiyon hızı yükseltilmelidir. Bunun üst sınırı malzemenin venting problemi yaşayıp yanmasına neden olmayacak şekilde ayarlanmalıdır. Kalıp gözleri yaklaşık olarak %92 oranında doldurulmalıdır. Tutma basıncı fazında enjeksiyonun kalıbı tamamen doldurması amaçlanmaz. Eksik kalan %8 lik kısım LSR malzemenin ısıtma sırasında termal genleşmesine olanak vermek içindir. Tabi ki bu değere kalıp tasarımı da etki etmektedir.

Bunları kısaca şöyle açıklayabiliriz.

 

Çözüm

Neden - Sonuç

Dengeli reoloji

Kalıp doldurma aşamasından itibaren

Küçük, hassas yolluklar

Eriyik viskozitesinin düşürür, Üretim kaybını azaltır

Mümkün olan en yüksek akış uzunluğu

Eriyik viskoitesini düşürür

Soğuk yolluk sistemi

Proses kontrolünü artırır, Üretim kaybını azaltır

 

Özellikle soğuk yolluk sistemi LSR uygulaması için tavsiye edilmektedir. Bu sistem sayesinde üretm kayıpları minimuma indirilmektedir.  Üstelik LSR gibi pahalı bir malzemenin işlenmesi için oldukça ekonomik bir metottur. Ancak özellikle belirtmeliyiz ki çok hassas toleranslar ve kesin sıcaklık kontrolü çok önemlidir. Örneğin aynı dar yolluk üzerinde temperlenmiş LSR %3,5 kalıp çekmesi yaşarken, temperlenmemiş LSR %2,7 kalıp çekmesi yaşamaktadır.

 

Termoplastik üretiminde kullanılan standart itici pimler LSR kalıplarında kullanılmazlar. Bunu iki nedeni vardır. LSR malzemenin yumuşak olması ve küçük çaplı ejektör pimlerinin LSR ile üretilecek parçaları delme riski yüksektir. Ayrıca itici pim ile sürgü kılavuzu arasındaki mesafe malzemenin yanmasına neden olabilir.

 

Ejektörün fonksiyonu üretilen parça kalitesinde  bir diğer önemli unsurdur.

 

Ayrıca bazı pasif unsurlar (örneğin iki kalıp gözünün farklı yapılarda olması) parçaların enjeksiyon aşamasında yapışmasına neden olabilir. Bu tarz sorunları engellemek için;

 

- Parlatılmış kalıp yüzeyleri, yapışmayı arttırırken

- Kumlanmış, aşınmış ya da kazınmış yüzeyler yapışmayı azatmaktadır.

 

Bunların dışında özellikle dikkat edilmesi gereken bir diğer unsurda, kalıp - makine ve kalıp - soğuk yolluk sistemleri arasında sıcaklık ayrımının çok iyi yapılmış olması gerekir. Bu ayrım kalıp gözlerinin doldurulması sonrasında (kesinlikle öncesinde değil) çapraz bağların oluşmasını ve kürleme seviyesinin parçalar üzerinde elde edilmesini garanti altına alır. Farklı enerji oluşumlarının izolasyon plakaları ile ayrılması kalıbın ısınmasını optimize/minimize etmeye imkan verir.

 

Enjeksiyon Makinelerinde Proses

 LSR prosesi standart elastomer prosesine çok benzerlik gösterir. Aşağıdaki tabloda yer alan set değerlerini baz almak suretiyle makineyi ayarlayan operatör LSR üretimi için optimum değerleri hassas biçimde kolayca belirleyecektir.

 

Kurulum Parametreleri

Değer Aralığı

Dozajlama basıncı P dos (karıştırma unitesi)

20 - 50 bar

Geri basınç P back

10 bar

Enjeksiyon hızı V inj

Çok yüksek

Enjeksiyon basıncı P inj

120 - 200 bar

Kalıp sıcaklığı T mold

(140) 170 - 230 oC

Malzeme sıcaklığı T mat

20 oC

Soğuk yolluk sıcaklığı T CR

40 oC

Enjeksiyon hacmi V inj

0,92 * V cavity

Isıtma süresi t heat

~4 s/mm

 

Karıştırıcı ünite A ve B komponentlerini 1:1 oranında karıştırır. Katkılar, örneğin renk masterbatchleri, en fazla %5 oranında eklenir. Karışımı tamamlanmış malzeme plastikleştirme ünitesine sabit basınç ile gönderilir. Bu basınç doldurma basıncı değişimlerinden bağımsızdır. Vida malzemenin tam ve homojenize biçimde kalıba doldurulmasına uygun seçilmelidir.

 

Erken vulkanizasyonu engellemek ve baskı hatalarının oluşumunu önlemek için enjeksiyon hızı yükseltilmelidir. Bunun üst sınırı malzemenin venting problemi yaşayıp yanmasına neden olmayacak şekilde ayarlanmalıdır. Kalıp gözleri yaklaşık olarak %92 oranında doldurulmalıdır. Tutma basıncı fazında enjeksiyonun kalıbı tamamen doldurması amaçlanmaz. Eksik kalan %8 lik kısım LSR malzemenin ısıtma sırasında termal genleşmesine olanak vermek içindir. Tabi ki bu değere kalıp tasarımı da etki etmektedir.

 

    Etiketler:
Kütüphanede Arayın
Copyright 2019 EnjeksiyonMakine.com. Tüm Hakları Saklıdır.