I siliconi comprendono fluidi, gel, resine ed elastomeri. Questa guida si concentra sugli elastomeri siliconici polimerizzati utilizzati nei componenti stampati, estrusi e sigillati, e non su tutte le classi di polimeri siliconici.
In tale ambito, VMQ, PVMQ e FVMQ identificano la composizione chimica del polimero; LSR, HCR e RTV descrivono la forma di fornitura o il percorso di polimerizzazione; le indicazioni relative al contatto con gli alimenti e al settore medicale dipendono da prove legate a uno specifico composto e al prodotto finito. Le sezioni seguenti collegano queste etichette alla temperatura di esercizio, ai fluidi di contatto, alla geometria, alle tolleranze, al volume di produzione e ai requisiti di conformità, in modo che ingegneri e acquirenti possano escludere opzioni non idonee prima di richiedere un preventivo.
Cos'è il materiale siliconico?
I siliconi sono una famiglia di polimeri sintetici basati su una struttura di silicio-ossigeno (Si-O) con gruppi laterali organici. Questa guida illustra le loro forme elastomeriche reticolate: LSR pompabili, HCR/HTV a base di gomma solida e sistemi RTV mono o bicomponenti che polimerizzano in materiali simili alla gomma. I compound VMQ per uso generale sono spesso specificati per temperature comprese tra -55 °C e 200 °C, ma l'intervallo di utilizzo dipende dal compound selezionato e dall'ambiente di applicazione.
La gomma siliconica è facile da confondere con il silicio elementare — vedi in cosa il silicio differisce dal silicio. La sua struttura di base in silicio-ossigeno contribuisce alla stabilità termica e alla flessibilità a lungo termine, mentre la formulazione, il pacchetto di riempitivi e il processo di polimerizzazione determinano gran parte delle prestazioni finali.
Grazie a queste caratteristiche, il silicone è ampiamente utilizzato in ambienti caratterizzati da alte temperature, esposizione agli agenti atmosferici, contatto con gli alimenti, applicazioni mediche e condizioni industriali impegnative.
Gli acquirenti che valutano la sicurezza dei materiali possono iniziare con cosa mostrano effettivamente i dati sulla tossicità e sulla sicurezza chimica.
Tipi di materiali siliconici
Il silicone viene classificato lungo diversi assi indipendenti, che non devono essere considerati come tipi di materiale concorrenti. VMQ, PVMQ e FVMQ descrivono la chimica del polimero; LSR, HCR/HTV e RTV descrivono la forma di fornitura o il percorso di polimerizzazione; i gradi per contatto con gli alimenti, medicali, conduttivi e spugnosi descrivono l'uso previsto o la forma fisica. Un componente per contatto con gli alimenti, ad esempio, può essere realizzato in LSR o HCR. Per una panoramica comparativa, vedere in cosa differiscono i principali gradi di silicone.
ASTM D1418-22 Le denominazioni identificano la famiglia di polimeri e forniscono un'indicazione iniziale della resistenza alla temperatura e ai fluidi. Tuttavia, da sole non definiscono l'intervallo di utilizzo finale; la formulazione del composto, il sistema di polimerizzazione, l'ambiente e la scheda tecnica del fornitore continuano a determinarne l'intervallo di utilizzo.
| ASTM D1418 | Chimica | Gamma continua tipica | Dove è specificato |
|---|---|---|---|
| MQ | Dimetilsilicone | da -50°C a 200°C | Composti tradizionali e per uso generale |
| VMQ | Metil vinil silicone | da -55°C a 200°C | La maggior parte dei gradi commerciali di LSR e HCR |
| PVMQ | Fenilmetilvinilsilano | da -100 °C a 200 °C | Guarnizioni per basse temperature, settore aerospaziale |
| FVMQ | Fluorosilicone | da -55°C a 175°C | contatto tra carburante, olio e solvente |
Queste temperature sono intervalli indicativi di selezione dei composti, non limiti specificati dalla norma ASTM D1418. Sono basate sulle linee guida commerciali per la gomma siliconica, tra cui: Guida alle caratteristiche e proprietà di Shin-Etsu; il rilascio è ancora regolato dalla TDS del fornitore selezionato e dai test applicativi.
Se un fornitore cita semplicemente "silicone per uso alimentare" senza specificare la composizione, il sistema di polimerizzazione, i requisiti applicabili per il contatto con gli alimenti e le prove di collaudo, il preventivo non è tecnicamente comparabile a quello di un altro fornitore.
Gomma siliconica liquida (LSR)
La gomma siliconica liquida è un materiale siliconico vulcanizzato al platino, utilizzato principalmente nei processi di stampaggio a iniezione. Viene comunemente scelta per prodotti che richiedono elevata precisione, pulizia e uniformità.
Le applicazioni tipiche includono:
- Prodotti medicali
- Prodotti per bambini
- Dispositivi indossabili
- Componenti per uso alimentare
La tecnologia LSR è comunemente utilizzata per componenti sottili e di alta precisione per la cura dei neonati, come tettarelle e succhietti, mentre per i prodotti per l'alimentazione di dimensioni maggiori si può ancora utilizzare la tecnologia HCR a compressione. Il processo dovrebbe quindi essere scelto in base alla geometria, al volume e ai requisiti di conformità, piuttosto che in base alla sola categoria di prodotto.
Scopri di più su come viene lavorata la gomma siliconica liquida E quali sono le differenze tra la polimerizzazione al platino e quella al perossido. Il confronto diretto HCR è riportato nella tabella decisionale sottostante.
Gomma ad alta consistenza (HCR)
Il silicone HCR ha una consistenza solida simile alla gomma ed è ampiamente utilizzato nello stampaggio a compressione e nell'estrusione.
I prodotti più comuni includono:
- guarnizioni industriali
- Guarnizioni
- tubo in silicone
- Componenti automobilistici
L'HCR è il composto base utilizzato in numerose guarnizioni stampate, tubi e profili continui.
Scopri di più su Come viene composta e indurita la gomma HCR.
LSR e HCR sono le due forme di fornitura che la maggior parte dei progetti di stampaggio mette a confronto. Volume e tolleranza definiscono spesso la finestra di processo economicamente più vantaggiosa, ma geometria, durezza, pulizia, sistema di polimerizzazione, requisiti di sovrastampaggio e bave accettabili possono prevalere su tale scelta:
| Articolo | LSR | HCR / HTV |
|---|---|---|
| Modulo di fornitura | Liquido bicomponente pompabile, rapporto A/B 1:1 | Gomma macinata o foglio preformato |
| Sistema di cura | Cura additiva di platino | Perossido o platino |
| Processo principale | Stampaggio a iniezione con canale freddo | Compressione, trasferimento, estrusione |
| Durezza tipica | 10–70 Shore A | 30–80 Shore A |
| Tempo di ciclo | Secondi per piccoli pezzi | Minuti per ciclo di stampa |
| Costo degli utensili | Superiore (canale freddo, cavità di precisione) | Inferiore |
| Flash e rifinitura | Minimo, quasi senza flash | Solitamente è necessaria la rimozione delle sbavature. |
| volume economico | Elevato volume annuo, elaborazioni automatizzate | Volume da basso a medio, frequenti cambi |
Si tratta di tendenze comuni al processo produttivo, non di soglie di costo o di volume. Le dimensioni del pezzo, lo spessore delle pareti, la cavitazione, l'automazione, il margine di bava e la finitura secondaria possono ribaltare il risultato economico.
Per la descrizione completa del processo decisionale alla base di questa tabella, vedere scelta tra HCR e LSR per un determinato componente.
Silicone RTV
Il silicone RTV polimerizza a temperatura ambiente ed è spesso utilizzato per sigillare, incollare e incapsulare.
Si trova comunemente in:
- Sigillatura elettronica
- Applicazioni edili
- Adesivi e rivestimenti
Imparentato: come il silicone RTV polimerizza senza calore
Silicone alimentare
“Il "silicone per uso alimentare" non è una famiglia di polimeri separata o una certificazione universale. Normalmente si riferisce a un composto specifico e a un articolo finito formulato, lavorato e testato per un requisito applicabile al contatto con gli alimenti, come ad esempio 21 CFR 177.2600 negli Stati Uniti o nel Raccomandazioni del BfR sui materiali a contatto con gli alimenti nel quadro normativo tedesco ed europeo pertinente.
I prodotti tipici includono:
- Stampi da forno
- Utensili da cucina
- Sigilli per l'industria alimentare
- Componenti per la coltivazione
Consulta la nostra guida dettagliata su cosa rende effettivamente un composto adatto al consumo alimentare.
Silicone di grado medico
“Il "silicone di grado medicale" non è una classe di materiali definita a livello globale. Si riferisce a un composto controllato, supportato da tracciabilità e da evidenze di valutazione biologica appropriate al tipo e alla durata del contatto con il dispositivo; il dispositivo finito richiede comunque una propria valutazione basata sul rischio.
Le applicazioni più comuni includono:
- Dispositivi respiratori
- tubi medicali
- Dispositivi medici indossabili
- Componenti chirurgici
Vedere come vengono qualificati i composti di grado medico per quanto riguarda le prove di biocompatibilità e le procedure di sterilizzazione che gli acquirenti sono tenuti a documentare.
Altri gradi speciali di silicone
Oltre alle categorie principali, vengono selezionati diversi gradi speciali per soddisfare specifici requisiti di prestazione:
- Fluorosilicone per l'esposizione a carburanti, oli e solventi
- Spugna e schiuma a cellule chiuse per ammortizzazione, isolamento e tenuta a bassa forza di chiusura
- Silicone conduttivo per schermatura EMI e tastiere a contatti
Proprietà principali dell'aerografo
Uno dei motivi per cui il silicone è così ampiamente utilizzato è il suo equilibrio di proprietà termiche, meccaniche e chimiche. Per una descrizione tecnica completa, vedere come vengono misurate e specificate le proprietà del silicone.
Anziché concentrarsi su una sola caratteristica, gli ingegneri spesso scelgono il silicone perché garantisce prestazioni costanti anche in condizioni difficili.
Le cifre riportate di seguito sono intervalli di selezione indicativi per VMQ di uso generale, non limiti di specifica. Sono state verificate incrociando i dati dei composti commerciali come il Guida alla selezione delle gomme siliconiche solide e liquide WACKER e il Guida allo stampaggio Shin-Etsu. Il carico di riempitivo, la durezza, il sistema di polimerizzazione, le condizioni di prova e la post-polimerizzazione influenzano ogni riga, quindi il TDS del composto selezionato determina il rilascio.
| Proprietà | Intervallo tipico (VMQ) | Metodo di prova |
|---|---|---|
| Durezza | 10–80 Shore A | ASTM D2240 |
| Resistenza alla trazione | 4–11 MPa | ASTM D412 |
| Allungamento a rottura | 200–800% | ASTM D412 |
| Resistenza allo strappo | 9–35 kN/m | ASTM D624 |
| set di compressione | 15–40% (22 ore a 175 °C) | ASTM D395 Metodo B |
| resistività volumetrica | 10^14–10^15 Ω·cm | ASTM D257 |
| rigidità dielettrica | 20–25 kV/mm | ASTM D149 |
| conducibilità termica | 0,2–0,3 W/m·K | — |
Resistenza al calore
Il silicone mantiene la sua stabilità in un ampio intervallo di temperature, risultando quindi adatto sia ad ambienti ad alta temperatura che a quelli a bassa temperatura.
In molte formulazioni, il silicone può sopportare temperature che vanno da circa -50 °C a 250 °C.
Il parametro fondamentale da considerare nella scelta di un materiale è la durata di servizio continua. Molti composti VMQ per uso generale hanno una temperatura nominale di circa 200 °C in aria secca, mentre 250 °C è generalmente considerato un'esposizione di breve durata; compressione, condizioni di tenuta, fluidi e durata di servizio richiesta possono ridurre tali limiti. Poiché il VMQ standard si indurisce al di sotto di circa -55 °C, il PVMQ o un altro composto qualificato per basse temperature potrebbe rappresentare la soluzione ideale.
La post-polimerizzazione può ridurre i composti volatili residui, gli odori e la deformazione permanente da compressione, qualora la mescola selezionata lo richieda. Quattro ore a 200 °C in un forno a convezione forzata rappresentano una condizione di prova o di produzione comune per i fornitori, non una regola universale. I tempi e le temperature effettivi devono essere conformi alla composizione della mescola, allo spessore del pezzo e agli obiettivi validati in termini di estraibili, odori o proprietà meccaniche. Quando la post-polimerizzazione fa parte di tali specifiche validate, deve essere indicata nel disegno o nel requisito di acquisto, anziché essere lasciata alla discrezione del fornitore.
Ciò lo rende utile per:
- Componenti per motori automobilistici
- Isolamento industriale
- Guarnizioni per alte temperature
- Prodotti per la cucina e per cucinare
Per una spiegazione più approfondita, vedere quali gradi resistono al calore prolungato.
Flessibilità ed elasticità
Il silicone rimane flessibile anche dopo una prolungata esposizione al calore, ai raggi UV e agli ambienti esterni.
Rispetto a molte materie plastiche, il silicone ha meno probabilità di diventare fragile nel tempo.
Questa proprietà è particolarmente importante per:
- Tastiere in silicone
- Prodotti indossabili
- Accessori medici
- Componenti di tenuta flessibili
Scopri di più su come si comporta il silicone sotto carico e deformazioni ripetute. La selezione della durezza è trattata in scelta di un valore Shore A, che è la specifica singola che più spesso rimane indefinita nella fase di richiesta di offerta (RFQ).
Resistenza chimica
Il silicone in genere offre una buona resistenza all'umidità, all'ozono e all'ossidazione, ma la resistenza chimica varia notevolmente a seconda del fluido specifico, della concentrazione, della temperatura e del tempo di esposizione.
Per questo motivo, viene comunemente utilizzato in:
- Attrezzature per la lavorazione degli alimenti
- Sistemi elettrici per esterni
- Applicazioni di tenuta industriale
Maggiori dettagli sono disponibili in come il silicone reagisce ai solventi e alle sostanze chimiche industriali, compresi i mezzi che causano gonfiore reversibile anziché un attacco chimico permanente.
Resistenza ai raggi UV e alle intemperie
A differenza di molte materie plastiche, il silicone mantiene le sue prestazioni anche dopo un'esposizione prolungata agli agenti atmosferici.
Resiste a:
- Radiazione UV
- Ozono
- Pioggia e umidità
- Ciclo di temperatura
Questo rende il silicone adatto per:
- Elettronica per esterni
- Componenti esterni per autoveicoli
- Applicazioni solari e di illuminazione
Vedere come il silicone invecchia sotto l'effetto dei raggi UV e degli agenti atmosferici per aspettative realistiche sulla durata di servizio. I gradi trasparenti meritano un esame più attento, poiché lo scolorimento visibile appare molto prima che le proprietà meccaniche si deteriorino.
Isolamento elettrico
I materiali siliconici sono ampiamente utilizzati nei sistemi elettrici ed elettronici grazie alle loro proprietà dielettriche e alla stabilità termica.
Le applicazioni tipiche includono:
- Isolamento dei cavi
- Strumenti elettronici
- Sistemi di alimentazione
- Protezione del sensore
Vedere come il silicone si comporta come dielettrico per i dati di isolamento. I composti riempiti di carbonio o argento invertono completamente questo comportamento e vengono invece specificati come gradi conduttivi.
Sicurezza alimentare e biocompatibilità
Esistono gradi speciali di silicone progettati per il contatto con gli alimenti e per applicazioni mediche.
L'idoneità dipende dalle prove relative al composto in questione e al prodotto finito:
- La formulazione deve corrispondere alle condizioni di contatto previste.
- I test di migrazione, estrazione o biocompatibilità devono essere conformi ai requisiti applicabili
- Le condizioni di guarigione e post-guarigione devono rimanere entro i limiti del processo validato.
- La tracciabilità deve collegare il pezzo finito al composto testato e riportare
Vedere dove i requisiti per uso alimentare e per uso medico divergono prima di presumere che una certificazione sostituisca l'altra.
Quando il silicone è la scelta sbagliata
Il silicone è una scelta inadeguata quando l'abrasione da scorrimento, la crescita da taglio, l'elevato carico di trazione o l'usura dinamica sono i fattori determinanti nella progettazione:
- La resistenza all'abrasione e allo strappo può essere inferiore a quella del poliuretano e del nitrile, pertanto le applicazioni soggette ad usura da scorrimento e a spigoli vivi richiedono test comparativi diretti.
- Il VMQ per uso generale ha una resistenza alla trazione modesta e le sezioni sottili soggette a carichi elevati possono provocare lacerazioni in corrispondenza di punti di giunzione, linee di separazione o bordi danneggiati.
- Il VMQ standard può gonfiarsi a contatto con carburanti idrocarburici, oli minerali e alcuni solventi non polari; il FVMQ spesso migliora la compatibilità, ma il fluido effettivo, la temperatura e il tempo di immersione richiedono comunque dei test.
- Il silicone è generalmente più costoso della gomma comune e gli scarti vulcanizzati non possono essere rifusi e reintrodotti nel processo produttivo come avviene per i materiali termoplastici.
Sono questi limiti, piuttosto che le informazioni salienti della scheda tecnica, a determinare la scelta del materiale.
Processi di produzione del silicone
A seconda del design del prodotto, del tipo di materiale e del volume di produzione, vengono utilizzati diversi metodi di produzione. Descrizione dettagliata dell'intero flusso di lavoro di produzione. copre ogni fase, dalla composizione al pezzo finito, mentre cos'è la vulcanizzazione del silicone spiega la chimica di reticolazione comune a tutti loro.
Stampaggio a compressione
Lo stampaggio a compressione è comunemente utilizzato per la produzione di componenti in silicone in volumi medi e per strutture di prodotto relativamente semplici. Il tempo di ciclo è determinato dallo spessore della sezione a temperature di pressatura intorno ai 170-180 °C, pertanto il processo rimane economico quando il costo degli stampi è più rilevante del costo unitario della manodopera.
Viene spesso scelto per:
- Guarnizioni
- guarnizioni industriali
- Componenti in silicone ad alta durezza
Scopri di più su come funziona lo stampaggio a compressione nella pratica, anche laddove la riduzione della manodopera inizia a superare il risparmio sugli utensili.
Stampaggio ad iniezione di silicone liquido
Lo stampaggio a iniezione LSR è adatto a molti prodotti in silicone di alta precisione e ad ambienti di produzione automatizzati. Gli stampi a canale freddo con ventilazione e vuoto ben controllati possono mantenere dettagli precisi e produrre bave minime, motivo per cui il processo è comune, sebbene non automatizzato, per la produzione di componenti medicali e per la cura dei bambini.
I vantaggi includono:
- Tolleranze ristrette
- Elevata ripetibilità
- Cicli di produzione rapidi
- Processo di produzione pulito
Le applicazioni più comuni includono:
- Componenti medicali
- Elettronica di consumo
- Prodotti per la cura del bambino
Il compromesso riguarda gli utensili. I sistemi a canale freddo e le cavità sigillate sottovuoto aumentano il budget dello stampo e il ritorno sull'investimento deriva dal tempo di ciclo e dal tasso di scarto piuttosto che dal solo prezzo unitario. Vedi come funziona lo stampaggio a iniezione di silicone dall'inizio alla fine per i dettagli del processo.
Estrusione di silicone
Estrusione continua di silicone Viene utilizzato per la produzione di profili continui in silicone come tubi, strisce e materiali isolanti.
I prodotti tipici includono:
- tubo in silicone
- Cavi in silicone
- Isolamento dei fili
I profili estrusi vengono vulcanizzati in continuo in una linea ad aria calda o a bagno di sale, quindi le dimensioni sono mantenute costanti dalla velocità della linea e dalla temperatura del forno anziché da una cavità chiusa. Le tolleranze di parete e diametro sono pertanto più ampie rispetto ai pezzi stampati, e un disegno che richiede tolleranze di livello pari a quelle dei pezzi stampati su un profilo estruso è il motivo più comune per cui un preventivo per estrusione viene convertito in un preventivo per stampaggio.
La produzione tipica comprende tubi, cordoni e strisce continue con una sezione trasversale definita. I fogli di silicone piatti standard vengono solitamente calandrati anziché estrusi. I due processi hanno limiti di tolleranza differenti.
Attrezzature, post-elaborazione e prototipazione
La modanatura è solo una parte del quadro complessivo in termini di costi e qualità:
- Guida alla progettazione di stampi in silicone — angoli di tiraggio, spessore della parete, ventilazione, restringimento
- costi degli stampi in silicone — cosa influenza i budget per gli utensili
- Polimerizzazione del silicone — utilizzato quando la specifica del composto o il processo di conformità convalidato lo richiedono
- Dalla prototipazione alla produzione di massa. — cosa cambia quando si passa dagli stampi morbidi all'acciaio di produzione
Silicone contro altri materiali
La scelta del materiale dipende dal carico predominante, non dal materiale con la lista più lunga di vantaggi. Utilizzate la tabella per identificare il primo compromesso, quindi aprite il confronto dettagliato per le effettive condizioni di esercizio.
| Alternativa | Scegli il silicone quando | Scegli l'alternativa quando | Verifica della decisione |
|---|---|---|---|
| Gomma convenzionale | La flessibilità dovuta al calore, all'ozono, ai raggi UV o alle basse temperature governa | Resistenza all'abrasione, resistenza allo strappo o costi dei materiali inferiori | La guarnizione è statica o soggetta a usura da scorrimento? |
| plastica rigida | è necessario il recupero elastico, la sigillatura o la flessione ripetuta | La rigidità strutturale e lo stampaggio ad alta velocità sono predominanti. | Il componente deve sopportare un carico o recuperare da una deformazione? |
| TPU | La stabilità termica, la resistenza agli agenti atmosferici e l'elasticità a lungo termine sono fattori importanti. | La resistenza all'abrasione e la tenacia contano di più | La principale modalità di guasto è l'invecchiamento termico o l'usura superficiale? |
| PVC | La flessibilità alle alte temperature e la lunga esposizione all'esterno giustificano il costo | Un tubo o un profilo a basso costo può soddisfare l'obiettivo di temperatura e conformità | Quali sono i reali requisiti di temperatura continua e di contatto? |
| Nylon | È necessario sigillare, isolare o ripristinare la flessibilità | Il componente deve sopportare un carico strutturale o resistere all'usura. | La flessibilità è funzionale o rappresenta una deviazione indesiderata? |
| Poliuretano | Il calore, l'ozono e gli agenti atmosferici sono i fattori dominanti. | Resistenza all'abrasione, allo strappo e al carico sono i fattori predominanti. | Il componente si guasterà prima a causa delle condizioni ambientali o dell'usura meccanica? |
Silicone contro gomma
Il silicone è generalmente preferito quando i fattori determinanti sono il calore, l'ozono, l'esposizione ai raggi UV o la flessibilità a basse temperature; le gomme convenzionali possono essere migliori quando i fattori determinanti sono l'abrasione, la resistenza allo strappo o un costo del materiale inferiore. Vedi in che modo il silicone e la gomma convenzionale differiscono sotto calore.
Silicone contro plastica
Scegli il silicone per recupero elastico, tenuta e flessione ripetuta; scegli una plastica rigida quando la rigidità strutturale, il costo unitario inferiore o lo stampaggio ad altissima velocità sono prioritari. Vedi dove il silicone supera le prestazioni delle plastiche rigide.
Silicone contro TPU
Il silicone è il punto di partenza migliore per resistenza al calore, agli agenti atmosferici e al recupero elastico a lungo termine, mentre il TPU è spesso migliore per resistenza all'abrasione e tenacità. Vedi il compromesso tra silicone e TPU.
Silicone contro PVC
Il silicone viene spesso scelto per la sua flessibilità alle alte temperature, la lunga esposizione agli agenti atmosferici o una formulazione validata senza plastificanti; il PVC rimane economico quando i suoi limiti di temperatura, flessibilità e conformità sono adatti all'applicazione. Leggi il confronto completo in PVC contro silicone.
Silicone contro nylon
Il silicone è adatto per la tenuta, l'isolamento e il recupero elastico, mentre il nylon è adatto per carichi strutturali e usura; per il nylon è necessario considerare anche la variazione dimensionale dovuta all'umidità. Vedi il testo completo Scelta tra nylon e silicone confronto.
Silicone contro poliuretano
Il silicone è generalmente preferito per l'esposizione al calore, ai raggi UV e all'ozono, mentre il poliuretano è spesso più resistente all'abrasione, allo strappo e alla tenacità al carico; la conformità deve essere verificata per il grado selezionato in entrambi i materiali. Vedere poliuretano come elastomero alternativo per il confronto completo.
Applicazioni comuni del silicone
Il solo nome del produttore non giustifica l'utilizzo del silicone. Questo materiale si guadagna il suo posto solo quando le condizioni di esercizio – temperatura, agenti atmosferici, comportamento elettrico, conformità dei contatti o recupero elastico – escludono un elastomero o una plastica rigida più economici.
Componenti in silicone industriale
I prodotti industriali più comuni includono:
- Foche
- Guarnizioni
- Isolanti
- Ammortizzatori
Il silicone è un'ottima scelta per le guarnizioni statiche esposte a calore, ozono o compressione ripetuta. È una scelta meno adatta per l'usura da scorrimento, l'assemblaggio di spigoli vivi o il contatto dinamico, a meno che non siano state validate le prestazioni di resistenza a strappo e abrasione. Per quanto riguarda la progettazione, iniziare con design della guarnizione in silicone per definire la compressione, la geometria della scanalatura e il movimento consentito. Per il lato produzione, utilizzare produzione di componenti industriali in silicone quando il disegno è pronto per la revisione del processo e degli utensili.
Prodotti medicali in silicone
Il silicone viene utilizzato in ambito medico quando la sua flessibilità, la trasparenza, la compatibilità con i processi di sterilizzazione o il contatto controllato con la pelle lo rendono adatto; il solo nome del polimero non è sufficiente a garantirne la biocompatibilità.
Le applicazioni tipiche includono:
- tubi medicali
- Dispositivi respiratori
- Prodotti sanitari indossabili
La selezione inizia con il tipo e la durata del contatto, per poi passare al metodo di sterilizzazione. Il vapore, le radiazioni e gli agenti sterilizzanti chimici possono influenzare in modo diverso la durezza, il colore e la ritenzione meccanica, pertanto le prove devono corrispondere sia al composto che al dispositivo finito.
Applicazioni del silicone per uso alimentare
Il silicone per uso alimentare è comunemente utilizzato per:
- Utensili da cucina
- Stampi da forno
- Attrezzature per la lavorazione degli alimenti
- Sistemi di bevande
La selezione deve essere commisurata al contatto (singolo o ripetuto), al tipo di alimento, alla temperatura e al tempo di contatto. La post-polimerizzazione è richiesta solo quando la specifica del composto o il processo validato lo prevedono; la migrazione, l'estrazione o le evidenze sensoriali devono corrispondere all'articolo previsto e non a una generica etichetta "per uso alimentare".
Per i progetti che hanno già definito le condizioni di contatto e i requisiti di prova, produzione di utensili da cucina in silicone Fornisce il relativo percorso di produzione.
Prodotti in silicone per neonati e bambini
Le applicazioni per la cura dei bambini includono set per l'alimentazione, bavaglini, massaggiagengive, ciucci e altri prodotti che combinano una geometria morbida al tatto con requisiti di contatto con alimenti o pelle. Le parti sottili e intricate possono favorire l'LSR, mentre i prodotti per l'alimentazione più grandi possono rimanere economici nell'HCR stampato a compressione. Gli acquirenti che pianificano una linea di prodotti coordinata possono esaminare i percorsi disponibili per produzione di prodotti per neonati in silicone.
Stampi in silicone personalizzati
Gli stampi riutilizzabili per la cottura, il ghiaccio, la pasticceria e la colata necessitano di una flessibilità sufficiente per consentire l'estrazione senza perdere la forma della cavità. La decisione dipende dalla combinazione di spessore della parete, nervature di supporto, finitura superficiale, resistenza allo strappo e requisiti di contatto previsti. Vedi Produzione di stampi in silicone personalizzati quando il progetto è un prodotto finito stampato, piuttosto che un'attrezzatura di produzione per un altro componente in silicone.
Prodotti in silicone promozionali e personalizzati
Braccialetti, portachiavi, sottobicchieri e altri accessori di marca vengono selezionati meno in base alle prestazioni estreme del materiale che in base alla coerenza del colore, alla riproduzione del logo, alla finitura della superficie e al volume dell'ordine. Per i programmi basati su più articoli di marca, utilizzare produzione di prodotti promozionali personalizzati in silicone come punto di ingresso della categoria.
Componenti in silicone per autoveicoli
Le applicazioni nel settore automobilistico spesso coinvolgono:
- Temperature elevate
- Esposizione al petrolio
- Ambienti esterni
Il silicone è comunemente utilizzato in:
- Guarnizioni del motore
- Protezione dei cavi
- Ammortizzatori di vibrazioni
La modalità di guasto varia a seconda del componente: una guarnizione statica è governata dalla deformazione permanente da compressione e dal rigonfiamento del fluido, un tubo flessibile dalla pressione e dal rinforzo, e una cuffia esterna dall'ozono e dai cicli di flessione. I componenti sotto il cofano sono specificati in base alla temperatura continua e al fluido di contatto effettivo. L'esposizione a carburante o oli aggressivi può giustificare l'utilizzo di FVMQ poiché generalmente resiste agli idrocarburi meglio del VMQ, ma la compatibilità del liquido di raffreddamento e del lubrificante deve comunque essere verificata in base alla composizione del fluido, alla temperatura, al tempo di immersione e alla variazione di volume consentita.
I tubi flessibili per il liquido di raffreddamento e l'aria di sovralimentazione utilizzano comunemente mescole HCR con rinforzi selezionati in base alla pressione, alla temperatura e al fluido specifico.
Silicone per elettronica di consumo
L'elettronica utilizza il silicone per la risposta elastica dei tasti, la tenuta stagna e l'isolamento elettrico, non semplicemente per una superficie morbida al tatto.
I prodotti tipici includono:
- Ragazze in resina
- Coperture protettive
- Accessori indossabili
Il silicone non caricato è normalmente isolante. I composti conduttivi si basano su sistemi caricati con carbonio, nichel o argento, e l'aumento della conduttività può modificare la durezza, il comportamento allo strappo e il costo. Vedi Cosa comporta la progettazione di una tastiera personalizzata? per forza di azionamento, corsa del tasto e vincoli di stampa.
Come scegliere il materiale in silicone giusto
Iniziate definendo la condizione di guasto e le prove richieste, quindi selezionate la famiglia di polimeri, la durezza e il processo. Scegliere prima "silicone" e definire l'ambiente di servizio in un secondo momento solitamente produce un preventivo non verificabile.
| Condizioni di servizio | Direzione di partenza | Verificare prima del rilascio | Non dare per scontato |
|---|---|---|---|
| Servizio continuo ad aria calda a temperature prossime ai 180–200 °C. | Mescola VMQ resistente al calore | Conservazione delle proprietà, deformazione permanente da compressione, tempo a temperatura | Una valutazione di picco a breve termine è una valutazione continua |
| Esposizione a combustibili idrocarburici o a petrolio aggressivo | Confrontare FVMQ con VMQ e altri elastomeri | Variazione di volume, variazione di durezza e resistenza residua nel fluido effettivo | Tutti gli oli e i liquidi di raffreddamento richiedono lo stesso polimero |
| Servizio a temperature inferiori a circa -55 °C | Valutare PVMQ o un composto qualificato per basse temperature. | Retrazione a bassa temperatura, forza di tenuta e cicli | La morbidezza a temperatura ambiente predice la termosaldatura a freddo |
| Contatto ripetuto con gli alimenti | LSR o HCR qualificato basato su VMQ | Prove di estrazione o migrazione applicabili e condizioni di polimerizzazione validate | “La dicitura "adatto al contatto con gli alimenti" è una certificazione universale. |
| Parte stampata ad alto volume, sottile o complessa | Valutare lo stampaggio a iniezione LSR | Ritorno sull'investimento, ventilazione, limite di flash, automazione e volume annuo | LSR garantisce automaticamente prestazioni migliori dei componenti |
| Parte stampata di spessore maggiore, prodotta in volumi da bassi a medi. | Valutare lo stampaggio a compressione HCR | Tempo di ciclo, manodopera di sbavatura, linea di separazione e set di compressione | Costi di attrezzaggio inferiori significano costi totali inferiori |
| Tubo, corda o profilo continuo | Estrusione HCR | Tolleranza della sezione trasversale, linea di polimerizzazione, lunghezza di taglio e giunzione secondaria | Un profilo a stampo aperto può mantenere le tolleranze del pezzo stampato |
Requisiti di temperatura
Specificare separatamente la temperatura massima continua, la temperatura di picco e la durata. Aggiungere i cicli termici e il mezzo circostante; 200 °C in aria secca non è la stessa condizione di 200 °C sotto compressione o in olio.
Esposizione chimica
Indicare il fluido effettivo, la concentrazione, la temperatura e il tempo di esposizione. "Resistente all'olio" o "resistente ai solventi" non costituisce una condizione di prova e i dati di compatibilità ottenuti mediante immersione a temperatura ambiente potrebbero non essere predittivi di una tenuta compressa a caldo.
Durezza e flessibilità
La durezza Shore A non corrisponde alla rigidità del pezzo finito. Lo spessore della parete, la campata non supportata e la geometria possono far sì che un pezzo con durezza 40 Shore A risulti più rigido di un pezzo più sottile con durezza 60 Shore A. Per le guarnizioni, è necessario correlare la durezza con i requisiti di compressione, pressione di contatto e deformazione permanente.
Vedere Come comunicare ai fornitori i requisiti di durezza Shore e spessore. per evitare fraintendimenti sulle specifiche.
Requisiti di conformità
Le applicazioni per il contatto con gli alimenti e per scopi medici possono richiedere prove quali:
- 21 CFR 177.2600 test di estrazione per articoli in gomma riutilizzabili
- Prove a supporto della raccomandazione XV del BfR nell'ambito del quadro giuridico tedesco ed UE applicabile.
- Test di classe VI USP <88> laddove richiesto contrattualmente
- Valutazione biologica basata sul rischio secondo la norma ISO 10993 per il dispositivo medico finito.
Questi requisiti riguardano pericoli e articoli diversi e non sono intercambiabili:
| Standard | Cosa copre | prove usuali |
|---|---|---|
| FDA 21 CFR 177.2600 | Articoli in gomma per contatto ripetuto con gli alimenti | Test di estrazione in acqua e n-esano |
| Raccomandazione BfR XV | Raccomandazione tedesca per i siliconi utilizzati nei materiali a contatto con gli alimenti; applicata nel rispetto del quadro giuridico vigente. | Prove corrispondenti alla raccomandazione attuale, all'articolo previsto e alle condizioni di contatto |
| USP Classe VI | Reattività biologica degli elastomeri medicali | Test sistemici, intradermici e di impianto |
| Norma ISO 10993-5 / ISO 10993-10 / ISO 10993-23 | citotossicità in vitro / sensibilizzazione cutanea / irritazione | Piano di test basato sul rischio, adattato al tipo e alla durata del contatto con il dispositivo. |
| RoHS / REACH SVHC | Sostanze soggette a restrizioni e sostanze da segnalare di estrema preoccupazione | Dichiarazione dei materiali o dichiarazione SVHC, supportata da test analitici basati sul rischio ove necessario |
| UL 94 | Classificazione dell'infiammabilità su piccola scala come V-0 | Materiale testato, spessore del campione e colore; non si tratta di una dichiarazione generica sul pezzo finito. |
La conformità dipende dalla normativa applicabile, dal composto, dal prodotto finito e dal processo di lavorazione, non dalla semplice parola "silicone". La norma FDA 21 CFR 177.2600 riguarda gli articoli in gomma destinati al contatto ripetuto con gli alimenti, non è un certificato di conformità rilasciato dalla FDA. Allo stesso modo, i risultati della classe VI della Farmacopea degli Stati Uniti (USP) non sostituiscono la valutazione del rischio secondo la norma ISO 10993 per i dispositivi medici. Richiedete il rapporto, le condizioni di prova, il laboratorio e l'articolo o il composto specifico testato; una dichiarazione generica di conformità non è sufficiente.
Per uno screening chimico più ampio, vedere se il silicone contiene PFAS. Per le prove a livello di articolo, rivedere come verificare la sicurezza e la conformità normativa degli stampi in silicone prima di accettare una dichiarazione di conformità generica.
Metodo di produzione
Geometria, tolleranze e volume annuo collegano la scelta del materiale alla scelta del processo:
- Lo stampaggio a iniezione LSR è ideale per pezzi sottili o complessi, per l'automazione e per elevati volumi di produzione, ma richiede maggiori investimenti in attrezzature.
- Lo stampaggio a compressione HCR tollera cambi di produzione frequenti e volumi inferiori, ma comporta tempi di pressatura più lunghi, sbavature e movimentazione manuale.
- L'estrusione è adatta ai profili continui, ma uno stampo aperto non può riprodurre ogni tolleranza o caratteristica mostrata sul disegno del pezzo stampato.
Non scegliete il processo basandovi esclusivamente sul volume annuo. Sottosquadri, inserti, transizioni a parete, restrizioni di apertura, linee di separazione accettabili e requisiti di pulizia possono escludere un'opzione altrimenti economica.
Cosa sistemare prima di inviare una richiesta di preventivo
Sei elementi determinano se i preventivi di diversi fornitori sono comparabili:
- Durezza con tolleranza, ad esempio 50 ±5 Shore A; non è possibile indicare se la durezza è morbida o media.
- Classe di tolleranza dimensionale per ISO 3302-1, da M1 a M4 per i pezzi stampati; classi più restrittive incidono sui costi di stampaggio, ispezione e controllo del processo
- Riferimento del colore come numero Pantone o campione fisico approvato, oltre a se la corrispondenza viene giudicata sotto una o due fonti di luce.
- Requisito post-polimerizzazione, dettato dall'obiettivo di conformità piuttosto che da una preferenza
- Linea di separazione e posizione del punto di iniezione accettabili, indicate sul disegno.
- Volume annuo e andamento degli ordini, che determinano la cavitazione e se gli utensili LSR sono convenienti.
Un preventivo creato senza questi elementi è solo un segnaposto, e lo spazio vuoto riappare normalmente come revisione del prezzo dopo il primo ciclo di campionamento.
Domande frequenti
A cosa serve il materiale siliconico?
Il silicone viene utilizzato in applicazioni industriali, mediche, automobilistiche, alimentari e di consumo grazie alla sua flessibilità, durata e resistenza al calore. Vedi la versatilità dei componenti in silicone.
Il silicone è migliore della gomma?
Dipende dall'applicazione. Il silicone in genere offre prestazioni migliori in presenza di calore e agenti atmosferici, mentre la gomma può garantire una maggiore resistenza all'abrasione in alcuni ambienti.
Il silicone è sicuro per gli alimenti?
Un articolo in silicone è idoneo al contatto con gli alimenti solo se la sua formulazione, le condizioni di fabbricazione e le prove di prova corrispondono all'alimento previsto, alla temperatura e al tempo di contatto. Vedi Come capire se il tuo fornitore utilizza materiali di qualità alimentare autentica.
Qual è la temperatura massima che il silicone può sopportare?
Molte formulazioni di silicone possono resistere a temperature che vanno da circa -50 °C a 250 °C, con 200 °C come limite di funzionamento continuo usuale per il VMQ per uso generale.
Il silicone è ecologico?
Una lunga durata di servizio può ridurre la frequenza di sostituzione, ma non rende automaticamente il silicone sostenibile. Il silicone polimerizzato è un materiale termoindurente e non può essere rifuso come un materiale termoplastico, quindi le dichiarazioni ambientali necessitano di un limite definito del ciclo di vita. Vedi Il silicone può essere riciclato?.
Richiedi soluzioni personalizzate in silicone
Prima di contattare un produttore, utilizzare le tabelle di selezione sopra riportate per definire la temperatura di esercizio, il mezzo di contatto, la geometria, la durezza, la classe di tolleranza, il volume annuo e la documentazione di conformità.
Se stai ancora controllando le fabbriche, usa Le domande da porsi prima di effettuare un ordine OEM di silicone. Quando il progetto è pronto per la revisione tecnica, richiedete soluzioni in silicone personalizzate con l'ultima revisione del disegno e i sette dati indicati. Un preventivo utile dovrebbe specificare i materiali, i processi, gli utensili e le procedure di collaudo, anziché nasconderli dietro un unico prezzo unitario.
