Sıvı Silikon Kauçuk (LSR) enjeksiyon teknolojisi
- JACOM_CONTENT_CREATED_DATE_ON
- JACOM_CONTENT_WRITTEN_BY
Termoplastik ve elastomer malzemelerin geliÅŸtirilmesinde kullanılan yüksek teknolojiye raÄŸmen pek çok uygulamada geleneksel termoset kauçuÄŸun yerini alamamıştır. Yüksek ısı dayanımı gerektiren uygulamalarda kauçuk halen alternatifsizdir. Ancak geleneksel kauçuk uzun çevrim süreleri ve yüksek yatırım maliyeti nedeniyle firmaların rekabet gücünü düşürmektedir.Â
Â
Yüksek ısı dayanımı ve kısa çevrim süresinin gerekli olduÄŸu uygulamalar için Sıvı Silikon Kauçuk (LSR), termoplastik, elastomer ve termoset kauçuÄŸun ortak alternatifi olmaktadır. Hızla geliÅŸen dünyada artan beklentilere LSR çok hızlı cevap vermektedir. Günümüzde standart bir otomobilde 2.000 den fazla LSR ile üretilen parçanın yer aldığını söylersek LSR’nin hayatımızda nasıl bir yer elde ettiÄŸini daha net anlatmış oluruz.Â
LSR yi basitçe kauçuk gibi esnek, termoplastik gibi çevrim süresine sahip malzeme olarak tanımlayabiliriz.
Hammadde
LSR genellikle 20 litrelik kutular ya da 200 litrelik variller ile kullanıma hazır halde tüketiciye sunulmaktadır. LSR hammaddelerin içeriÄŸinde proses için gerekli olan katkı maddeleri, inhibitörler ve piÅŸirici ajanlara bulunmaktadır. Malzemelerin kullanım ömürleri üreciden üreticiye deÄŸiÅŸmek ile birlikte oda sıcaklığında ortalama 6 aydır.Â
Hammadde Özellikleri
LSR için proses yapısı bakımından pişirici ajanlara sahip elastomer malzeme diyebiliriz. Benzerliklerinin yanında ciddi farklılıklar içermektedir.
Termoplastik malzemeler; ısı emisyonu ile katılaşırken, LSR malzemeler; ısı ile katılaşırlar. Termoplastik malzemeler, geniÅŸ üretim kaynaklarına sahipken LSR için aynısı söyleyemeyiz. Termoplastikler ısı ile eritilerken LSR malzemeler eritilemezler. Termoplastikler visko elastik malzemeler iken LSR kauçuk elastik malzemelerdir.Â
Bunun dışında LSR malzemeleri tek bileşenli silikon malzeme HTV ile de aşağıdaki gibi kıyaslayabiliriz.
Kürleme reaksiyonu çarpıcı birçok özelliğin ana nedenidir. Geleneksel kauçuk kürleme reaksiyonunda kullanılan peroksit, toksit maddelerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır.  LSR ile üretilen parçalar ise gıda maddeleri ile temasta ve sağlık uygulamalarında sorunsuzca kullanılmaktadır. Ayrıca kürleme reaksiyonu geleneksel kauçuklara göre çok daha hızlıdır.
Yukarıdaki grafikte LSR ile geleneksel kauçuk kalıp doldurma süreleri kabaca gösterilmektedir.Â
LSR malzemelerin üstünlükleri;
 Canlı varlıklar ile temasta sorunsuz
 Doğal tat ve koku
 Yumuşatıcı katkılar içermez
 İyi kauçuk mekanik değerler
 180 oC ye kadar ısıya dayanımÂ
 Gıdaya uygunluk
 Ozon ve UV dayanımı
 Yanma anında çıkan gazlar ihmal edilebilir seviyede
 Yüksek yükleme hızı – düşük ısıtma oranı
 Düşük sıcaklık direnci ve düşük sıcaklıkta bile esneklik
LSR malzemelerin mekanik deÄŸerleri:
Kalıcı deformasyon: % 10 - 50Â
Uzama katsayısı:% 300 - 800
Çekme mukavemeti:8 – 10 kN
Sertlik:10 – 80 ShoreA
Yoğunluk:1,08 – 1,20 gr/cm3
Hacimsel çekme: % 2,7 – 3,5
Enjeksiyon makinesi ilave aksamları:
Termoplastik malzemeleri işleyen enjeksiyon makinesine bazı ek aksamların monte edilmesi gerekmektedir. Üretilecek parçaların yapısının kompleksliğine göre enjeksiyon makinesine ilave edilecek aksamlarım maliyeti enjeksiyon makinesinin fiyatından çok daha pahalı olabilir. Aşağıdaki tabloda gerekli olan ekipmanların listesi ve foksiyonları yer almaktadır.
Karıştırma ünitesi LSR üretimin çok önemli bir aksamıdır. Öncelikli olarak karıştırıcı ünitenin boyutu tüketilecek olan miktara göre ayarlanmalıdır. LSR malzeme 20 litrelik kutular ya da 200 litrelik variller ile tüketiciye sunulmaktadır. Bir karıştırıcı ünite çok sayıdaki LSR enjeksiyon makinesini aynı anda  besleyebilir. EÄŸer aynı tip LSR malzeme farklı sayıda küçük boyutlu enjeksiyon makinesinde kullanılacak ise büyük boyutlu karıştırıcı ünite tercih edilmesi maliyet avantajı saÄŸlayacaktır. Ayrıca 200 litrelik varillerin 20 litrelik kutular yerine kullanılması durumunda makine boÄŸazında ve ara baÄŸlantılarda kalan malzeme kaybı ortalama olarak %10 dan %2,5 seviyesine düşmektedir.Â
Opsiyon olarak sunulan seviye ölçer sistemleri A ve B komponentlerinin 1:1 oranında karıştırılmasını garanti altına alarak ürün kalitesine katkı saÄŸlamaktadır.Â
Enjeksiyon makinesi özellikleri:
BOY enjeksiyon makineleri LSR prosesi için mükemmel uyum gösteren hidrolik kapama sistemine sahiptir. Enjeksiyon makinesinin kapama sistemi , makinenin diÄŸer aksamlarında ve hidrolik yaÄŸlarda oluÅŸan ısı artışlarından bağımsız olmalıdır. Bu sayede sürekli ve aynı kalitede üretim yapılması garanti altına alınır.Â
LSR enjeksiyon prosesi için 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 / Pnömatik İğne Tipi Kapatma Enjeksiyon Memesi )
 LSR plastikleştirme ünitesi – vida ve kovan
 Karıştırma ünitesi dozajlama sinyali sistemi
 Kalıp ısıtma bağlantısı
Bunların dışında opsiyon olarak sunulan;
 Fırçalama ünitesi arayüzü
 Vakum pompası kontrol arayüzü
 Çift hava ejektörü
Kalıp gözlerinin doğru biçimde doldurulması LSR parçalar için çok önemlidir. Bu nedenle baskı hassasiyeti çok yüksek ve kapalı devre çalışan enjeksiyon makineleri 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.
Kalıp:
LSR kalıpları termoplastik kalıplarından temel olarak farklıdır. Eriyik haldeki LSR malzeme çok düşük viskoziteye 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
 Basılan parçaların maça ya da iticiler ile değil güç kullanılarak çıkarılması gerekir
 Özel ejektör mekanizması şarttır
Ayrıca doÄŸru yolluk sistemi bazı potansiyel hataları eliminize etmeye fayda saÄŸlayacaktır.Â
Bunları kısaca aşağıdaki şekilde olduğu gibi  açıklayabiliriz.
Özellikle soÄŸuk yolluk sistemi LSR uygulaması için tavsiye edilmektedir. Bu sistem sayesinde üretm kayıpları minimuma indirilmektedir.  Üstelik LSR gibi pahalı bir malzemenin iÅŸlenmesi için oldukça ekonomik bir metottur. Ancak özellikle belirtmeliyiz ki çok hassas toleranslar ve kesin sıcaklık kontrolü çok önemlidir. ÖrneÄŸin aynı dar yolluk üzerinde temperlenmiÅŸ LSR %3,5 kalıp çekmesi yaÅŸarken, temperlenmemiÅŸ LSR %2,7 kalıp çekmesi yaÅŸamaktadır.Â
Termoplastik üretiminde kullanılan standart itici pimler LSR kalıplarında kullanılmazlar. Bunu iki nedeni vardır. LSR malzemenin yumuÅŸak 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.Â
Ejektörün fonksiyonu üretilen parça kalitesinde  bir diÄŸer önemli unsurdur.Â
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 diÄŸer unsurda, kalıp - makine ve kalıp – soÄŸuk yolluk sistemleri arasında sıcaklık ayrımının çok iyi yapılmış olması gerekir. Bu ayrım kalıp gözlerinin doldurulması sonrasında (kesinlikle öncesinde deÄŸil) çapraz baÄŸların oluÅŸmasını ve kürleme seviyesinin parçalar üzerinde elde edilmesini garanti altına alır. Farklı enerji oluÅŸumlarının izolasyon plakaları ile ayrılması kalıbın ısınmasını optimize/minimize etmeye imkan verir.Â
BOY enjeksiyon makinelerinde proses
LSR prosesi standart elastomer prosesine çok benzerlik gösterir. AÅŸağıdaki tabloda yer alan set deÄŸerlerini baz almak suretiyle makineyi ayarlayan operatör LSR üretimi için optimum deÄŸerleri hassas biçimde kolayca belirleyecektir.Â
Karıştırıcı ünite A ve B komponentlerini 1:1 oranında karıştırır. Katkılar, örneÄŸin renk masterbatchleri, en fazla %5 oranında eklenir. Karışımı tamamlanmış malzeme plastikleÅŸtirme ünitesine sabit basınç ile gönderilir. Bu basınç doldurma basıncı deÄŸiÅŸimlerinden bağımsızdır. Vida malzemenin tam ve homojenize biçimde kalıba doldurulmasına uygun seçilmelidir.Â
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.
Uygulamalar
LSR ile yapılan tüm uygulamalrı saymak olanaksızdır. Özellikle sürekli gelişmeler ile daha çok alanda LSR malzeme tecih edilmektedir. En çok bilinen uygulamaları sıralamak gerekirse;
LSR malzemeler dünya genelinde 2014 yılı itibarı ile yılda 350.000 ton kullanım miktarına ulaÅŸmıştır. Son 10 yılda ortalama %2,4 oranında artış gözlenmesine raÄŸmen özellikle son 3 yılda bu oran %5’in üzerine çıkmıştır.Â
LSR malzemelerin sektörlere göre kullanım oranları şöyledir;
Medikal: %8Otomotiv: %18Elektronik - Bilgisayar: %30Tekstil:%4Gıda: %30Diğer: %10
Â