Herstellung von Silikonprodukten: Festes HCR vs. flüssiges LSR vs. kombiniertes Fest-Flüssig-Formen
I. Grundlegende Material- und Prozessübersicht
1. Fester Silikonkautschuk (HCR – Hot Cured Rubber, Formpressen, traditionelles Verfahren)
Rohstoffform
Vollgummiblöcke/-platten bei Raumtemperatur. Hersteller müssen den Basiskautschuk intern mit Härtern, Farbmasterbatches und Verstärkungspulvern mischen, um Härte, Farbe, Verschleißfestigkeit, Flammschutz und andere Formeln individuell anzupassen.
Vollständiger Produktionsfluss
Mischen: Rohkautschuk, Härter, Farbpulver und Additive über einen Innenmischer vermischen und dann zu Platten extrudieren.
Schneiden und Wiegen: Schneiden Sie Gummirohlinge manuell entsprechend dem Produktgewicht.
Laden in die Form : Öffnen Sie die Form und legen Sie Gummirohlinge in die Hohlräume.
Schließen und Aushärten der Form: Unter einem Druck von 5–10 MPa auf 150–200 °C erhitzen; 2–10 Minuten aushärten lassen.
Öffnen und Auswerfen der Form, Beschneiden von Graten (überschüssige Grate sind schwer).
Optionale sekundäre Nachhärtung im Ofen (Entfernung kleiner Moleküle und Gerüche).
Kernprozessfunktionen
Füllen in offener Form: Laden Sie das Rohmaterial nach dem Öffnen der Form, schließen Sie es und verdichten Sie es, damit der Gummi fließen und Hohlräume füllen kann.
Vernetzung: Hauptsächlich Peroxid-Härtung, die leicht kleine Restmoleküle zurücklässt und einen starken Geruch verursacht; Für Premium-Qualitäten ist platingehärtetes Festsilikon erhältlich.
Ausrüstung: Standardhydraulische Kompressionspresse mit geringer Anfangsinvestition (3.000–8.000 USD pro Einheit); einfache, kostengünstige Formen mit schneller Werkzeugbereitstellung.
Hoher Arbeitsaufwand: Schneiden, Laden und Zuschneiden erfordern allesamt manuelle Arbeit; Ein Bediener kann nur 1–2 Maschinen überwachen.
Vorteile
Geringe Vorabkosten, kostengünstig für kleine Chargen und Prototypenmuster.
Geeignet für besonders große und dickwandige Teile (Silikonmatten, große Dichtungen, dickes Silikon-Küchengeschirr).
Hochflexible Formelmodifikation für hohe Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Flammschutz, Leitfähigkeit und andere besondere Eigenschaften.
Geringe Kosten für Formrevisionen und häufige Designänderungen.
Nachteile
Lange Zykluszeit; Die Arbeitskosten für die Massenproduktion steigen.
Geringe Maßgenauigkeit mit einer Toleranz von ±0,1 bis 0,3 mm, dicke Trennlinien und hoher Arbeitsaufwand nach dem Besäumen.
Offene Produktionsumgebung, die anfällig für Staubkontamination ist und die Sauberkeitsstandards für Lebensmittel-/medizinische Anwendungen nur schwer einhalten kann.
Peroxidgehärtete Teile sind geruchsintensiv und weisen eine geringe Transparenz auf; Bei dünnwandigen, komplizierten Strukturen kommt es leicht zu unvollständiger Füllung und Luftblasen.
Typische Anwendungen
Gewöhnliche Silikontastaturen, industrielle große Dichtungsringe, rutschfeste Silikonmatten, dickes Silikonkochgeschirr, allgemeine Silikonteile für die Automobilindustrie, kundenspezifische Kleinserienprodukte, leitfähige/flammhemmende Spezialsilikonkomponenten.
2. Flüssigsilikonkautschuk (LSR – Flüssigsilikonkautschuk, LIM-Flüssigkeitsspritzguss, hochpräziser automatisierter Prozess)
Rohstoffform
Zweiteiliges Flüssigkeitssystem (Teil A: Teil B = 1:1 vorgemischt mit Platinkatalysator). Kein Mischen vor Ort erforderlich; bereit, direkt auf Produktionsmaschinen geladen zu werden. Lebensmittel-/medizinische Qualitäten bestehen aus hochreinen Rohstoffen ohne Verunreinigungen.
Vollständiger Produktionsfluss
Versiegelte Rohstofffässer zum Anschluss an LSR-Einspritzmaschinen; Das Gerät dosiert und mischt Teil A und Teil B automatisch über einen statischen Mischer.
Einspritzen mit geschlossener Form: Schließen Sie zuerst die Form vollständig und spritzen Sie dann flüssiges Silikon unter hohem Druck durch einen Kaltkanal in beheizte Hohlräume.
Schnelle Hochtemperaturaushärtung: 160–190 °C, Aushärtezeit nur 10–60 Sekunden.
Automatisches Öffnen und Auswerfen der Form mit minimalem Überstand; Nur leichtes Trimmen, sekundäres Nachhärten ist in den meisten Fällen nicht erforderlich.
Kernprozessfunktionen
Geschlossenes Einspritzsystem: Vollständig abgedichtete Rohrleitungen und Hohlräume ohne Lufteinwirkung, was die Herstellung medizinischer Produkte im Reinraum unterstützt.
Vernetzung: Platin-Additionshärtung ohne flüchtige kleine Moleküle, geruchsfrei, hohe Transparenz und Anti-Vergilbungsleistung.
Ausstattung: Spezialisierte LSR-Spritzgießmaschinen (7.500–15.000 USD pro Einheit); Heißkanalformen kosten das Zwei- bis Dreifache von Vollsilikon-Kompressionsformen.
Hohe Automatisierung: Automatisches Dosieren, Einspritzen und Auswerfen; Ein Bediener kann 8–10 Maschinen gleichzeitig verwalten.
Vorteile
Ultraschneller Formzyklus, geringere Stückkosten für die Massenproduktion.
Ultrahohe Präzision mit einer Toleranz von ±0,01 bis 0,05 mm; Füllt mühelos dünnwandige, mikrogroße, strukturierte und komplexe Strukturen mit tiefen Rillen.
Minimale Grate, glatte, hochtransparente Oberfläche mit hautfreundlichem Soft-Touch, ideal für medizinische, Säuglings- und tragbare Konsumgüter.
Überformbarkeit: Spritzen Sie Silikon direkt über Kunststoff- oder Metalleinsätze mit starker Haftung und ohne Delaminierung, wodurch eine wasserdichte Abdichtung gemäß IP67/IP68 erreicht wird.
Geschlossene Produktion vermeidet Kontaminationen; Besteht problemlos die Biokompatibilitätszertifizierungen FDA, LFGB und ISO 10993.
Nachteile
Riesige Vorabinvestitionen in Ausrüstung und Formen; teure Bemusterung und Kleinserienfertigung.
Schlechte Wärmeableitung bei dickwandigen Teilen, die zu Blasenbildung im Inneren neigen; Nicht empfohlen für besonders dicke und übergroße Produkte.
Höherer Rohstoffstückpreis; weniger modifizierte Spezialformeln (leitfähig, extrem verschleißfest) im Vergleich zu Festsilikon.
Typische Anwendungen
Babysauger, Lebensmittelutensilien aus Silikon, medizinische Katheter und Dichtungen, wasserdichte Dichtungen für Smartwatches/Kopfhörer, Präzisionstastaturen, ultradünne Schutzfolien, integrierte Kunststoff-/Metall-Umspritzteile, optisch transparente Silikonkomponenten.
II. Kombiniertes Formen von festem und flüssigem Silikon (Zweiprozess-Verbundformen)
Drei gängige Verbundlösungen:
Lösung 1: Festes Silikonsubstrat + sekundäre LSR-Umspritzung (am häufigsten verwendet)
Verfahren:
Stellen Sie eine dicke Strukturbasis durch massives Formpressen her (zur strukturellen Unterstützung und Kostenkontrolle bei großvolumigen Teilen).
Vorgeformte Vollsilikon-Halbzeuge in LSR-Spritzgussformen einlegen, Oberflächenhaftung durch Primerbehandlung aktivieren.
Als Außenhaut eine dünne Schicht flüssiges Silikon einspritzen.
Vorteile:
Die feste Basis senkt die Gesamtkosten für große Teile, während die flüssige Außenschicht für eine glatte, hautfreundliche, geruchsfreie und hochtransparente Oberfläche sorgt.
Gleicht strukturelle Steifigkeit und erstklassiges haptisches Erscheinungsbild aus; Wird häufig für Silikongriffe, Griffe von Schönheitsgeräten und äußere Dichtungsschichten von großen Wasserbehälterdichtungen verwendet.
Lösung 2: Kunststoff-Hartkern + feste Silikon-Unterschicht + flüssige Silikon-Dichtungsschicht
Hauptsächlich für wasserdichte elektronische Komponenten: Festes Silikon sorgt für eine dicke Polsterung, während flüssiges Silikon präzise wasserdichte Dichtungsschichten mit weit überlegener Dichtungsleistung gegenüber einzelnen Teilen aus massivem Silikon bildet.
Lösung 3: Zweifarbige Verbundform (eine Form für sequentielles Fest- und Flüssigformen)
Eine Form, ausgestattet mit zwei Hohlräumen: Zuerst wird festes Silikon komprimiert, dann wird eine Transferstation für die Injektion von flüssigem Silikon verwendet, um integrierte Teile ohne Montagelücken zu bilden, geeignet für mittelgroße Teile mit Verbundoptik.
Geeignete Produkte für das kombinierte Fest-Flüssig-Formen
Übergroße Teile, die eine Kostenkontrolle erfordern, mit Kontaktflächen, die eine lebensmittelechte oder hautfreundliche, geruchsfreie Leistung erfordern.
Teile, die sowohl eine dicke strukturelle Unterstützung als auch präzise wasserdichte Dichtungsschichten benötigen.
Doppelschichtige Struktur: inneres festes Silikon für Verschleißfestigkeit, äußeres flüssiges Silikon für hohe Weichheit und Transparenz.
Nachteile
Die Kombination zweier Prozesse erhöht die Komplexität von Formen und Produktionslinien. Bei sehr kleinen Chargen steigen die Stückkosten stark an. Nur wirtschaftlich für strukturierte Verbundprodukte mit mittlerem bis hohem Volumen.
