Soluciones para unir caucho de silicona líquida a sustratos plásticos

Katie Tuttle | 20 de enero de 2021

El caucho de silicona líquida (LSR) moldeado por inyección se utiliza en la fabricación de muchos productos, desde dispositivos médicos hasta utensilios de cocina y productos electrónicos. Muchas aplicaciones de LSR requieren que la silicona se una a sustratos plásticos. Sin embargo, la energía superficial ultrabaja y la resistencia química del LSR han dificultado históricamente su unión a otros materiales.

Actualmente se utilizan tres métodos comunes para unir LSR a sustratos termoplásticos. Los imprimadores se han utilizado durante mucho tiempo para permitir la unión de LSR a sustratos. Los LSR autoadhesivos, cuando se introdujeron en el mercado hace más de dos décadas, ofrecieron importantes ahorros de tiempo en comparación con los imprimadores. Recientemente, se ha introducido una nueva tecnología que hace que el proceso de unión sea aún más rápido y rentable al impartir propiedades de autounión a los LSR estándar. Esta nueva tecnología de aditivos de adhesión se puede dosificar fácilmente en LSR común no autoadherente, impartiendo capacidad de autoadhesión. Esta tecnología de aditivos de adhesión utiliza sistemas de dosificación de aditivos típicos, comúnmente utilizados con colorantes. El nivel de dosificación de aditivo de adhesión recomendado es del 1% en peso al LSR no autoadhesivo. El aditivo funciona sin afectar las propiedades físicas del LSR y puede lograr una adhesión sin imprimación a termoplásticos, incluidos poliamida (PA), tereftalato de polibutileno (PBT), sulfuro de polifenileno (PPS), poliftalamida (PPA) y más.

Cualquiera que sea el método que se utilice (imprimación, LSR autoadhesivo o LSR estándar usado con un aditivo de adhesión), conocer las capacidades de cada uno puede ayudar en el diseño para la capacidad de fabricación, la selección de materiales y el ahorro de costos.

Los imprimadores se han utilizado durante mucho tiempo para permitir la unión de LSR a sustratos. Si se utiliza una imprimación, primero se debe moldear por inyección el componente plástico que se va a unir. Después del moldeo, la pieza se expulsará y se limpiará para garantizar que la superficie esté libre de elementos orgánicos e inorgánicos (es decir, grasa, suciedad, óxido, aceites y capas de óxido) y luego se recubrirá con la imprimación. La preparación de la superficie es uno de los factores más importantes que influyen en la adhesión en el proceso de unión.

La aplicación adecuada de la imprimación también es esencial para lograr resultados óptimos. Los imprimadores se pueden aplicar mediante pulverización, inmersión o brocha. Cada método de aplicación requiere un equipo diferente y puede resultar complicado si la imprimación solo necesita aplicarse en una parte específica del sustrato. Es posible que sea necesario enmascarar para evitar una posible decoloración o brillo en áreas que no están sobremoldeadas con LSR. La aplicación por pulverización de imprimadores requiere cabinas de pulverización con equipos de pulverización especializados y ventilación para gestionar los compuestos orgánicos volátiles asociados con los imprimadores solventes. La aplicación de imprimación con brocha requiere recubrir cada pieza a mano, un proceso que requiere mucha mano de obra y que aumenta los tiempos de ciclo. Los métodos de inmersión, en los que las piezas se sumergen en un baño/tanque de imprimación, son económicos, pero existen desafíos para controlar el espesor de la película y evitar defectos de ojo de pez y contaminación del baño. Si utiliza una imprimación sensible a la humedad, evite utilizar un método de inmersión, ya que limitará la vida útil de la imprimación.

Independientemente del método de aplicación, la mayoría de los imprimadores requieren un paso de secado para evaporar el solvente. A temperatura ambiente, esto suele tardar 30 minutos o menos; si se seca a una temperatura ligeramente elevada (por ejemplo, 65 grados C), es posible que solo demore unos minutos. Después de aplicar y secar la imprimación, la pieza de plástico se puede cargar en un molde LSR para inyección de LSR. El tiempo entre la aplicación del imprimador y el moldeado del LSR, conocido como estabilidad de la capa, varía según la química del imprimador utilizada; sin embargo, la estabilidad de la capa suele ser bastante corta para los imprimadores tradicionales (generalmente menos de 5 horas).

El uso de una imprimación ha sido el método preferido para unir LSR a sustratos difíciles. Sin embargo, las imprimaciones aumentan drásticamente los costos de fabricación y los tiempos de ciclo.

Cuando se utiliza un LSR autoadhesivo o un LSR estándar acoplado con un aditivo de adhesión, el LSR se puede inyectar directamente sobre la pieza de plástico mediante sobremoldeo o moldeo por inyección de dos disparos, eliminando los pasos de extracción de la pieza y aplicación de imprimación. Con el moldeo por inyección de dos disparos, no es necesario limpiar el sustrato termoplástico antes de moldear el LSR ya que el componente termoplástico no será expulsado del molde.

Dependiendo del termoplástico que se utilice y de la fuerza de unión deseada, la fuerza de unión se puede aumentar empleando un tratamiento con llama o plasma en el componente termoplástico antes del moldeo LSR.

El LSR autoadhesivo y el LSR estándar con un aditivo ofrecen mejoras de fabricación similares con respecto a un sistema de imprimación tradicional, pero existen otras ventajas y desventajas a considerar entre los dos. Los LSR autoadhesivos brindan adhesión a sustratos específicos y generalmente están disponibles en durómetros limitados. Dependiendo del fabricante, la mayoría de los LSR autoadhesivos caducan o se degradan hasta alcanzar una fuerza de unión insignificante, a los 6 meses de la fecha de fabricación.

Los aditivos de adhesión se pueden usar con cualquier durómetro de LSR y varios sustratos plásticos, pero se recomienda caracterizar su compatibilidad dadas las posibles combinaciones de materiales. Los aditivos de adherencia suelen tener una vida útil de un año. La vida útil de los LSR no autoadhesivos es generalmente dos veces más larga que la de sus homólogos autoadhesivos. Como resultado, cuando se utilizan aditivos de adhesión y LSR no autoadherentes, la vida útil suele ser más larga.

Dado que los aditivos de adhesión se utilizan con los LSR estándar, que son más comunes y fácilmente disponibles, el LSR estándar junto con un aditivo de adhesión da como resultado un ahorro significativo en el costo de la materia prima, lo que generalmente lo convierte en una solución más rentable que el uso de imprimaciones o LSR autoadhesivos. .

Los plazos de entrega asociados con los LSR autoadherentes también son consideraciones importantes. Los LSR autoadherentes generalmente están disponibles solo en durómetros específicos destinados a sustratos específicos, y los plazos de entrega varían según la disponibilidad regional. Algunos fabricantes han informado de plazos de entrega de 10 a 18 semanas. El LSR estándar tiene plazos de entrega más cortos y, cuando se combina con el aditivo de adhesión, puede costar hasta un 50 por ciento menos que los LSR autoadhesivos.

Una gama cada vez mayor de productos en el mercado actual requiere LSR, desde botones suaves al tacto en componentes electrónicos hasta válvulas y sellos en equipos médicos críticos. Con tal variedad de aplicaciones, los fabricantes deben revisar y seleccionar cuidadosamente los mejores agentes adhesivos para sus productos individuales, considerando el costo inicial, los pasos del proceso, la disponibilidad y más. Una vez que se haya seleccionado un agente adhesivo, comprender las mejores prácticas asociadas no solo garantizará un producto terminado duradero sino que también mejorará el retorno de la inversión de la empresa.

Más información sobre formatos de texto