LSR Select:实现固化速度、温度及硬度的订制

作者:本刊记者 Matthew Naitove 文章来源:PT塑料网 发布时间:2021-05-19
Elkem有机硅的LSR Select技术可在较低温度下实现更快速的固化,并可订制混合硬度。高精度的计量设备促进了这种新型材料系统的商业化。

经过5年的发展,一种截然不同的LSR加工方法已经被成功商业化推出。这项名为LSR Select的技术使注塑成型商能够自由地调整其LSR配方的固化时间、温度及硬度,从而不再局限于采用市场上标准的双组分系统。在许多情况下,该技术能够实现更快的固化速度与更低的固化温度,以及与标准LSR系统不同的微调硬度。

LSR Select于2014年1月在圣地亚哥举行的2014年注塑成型会议上首次被公开,它获得了有限的商业应用,随后直到商业化推出之前它又经历了进一步的发展。LSR Select最初是由Rhodia有机硅公司在美国开发的,该公司后来成为中国蓝星有机硅公司。这项技术现在隶属于中国蓝星旗下的Elkem有机硅。Elkem有机硅原是挪威Elkem ASA公司的一个部门,Elkem ASA在2011年被中国蓝星收购后,蓝星旗下所有的有机硅业务合并组成了Elkem有机硅。

新型单一树脂的LSR系统

LSR Select与标准双组分系统(“A”和“B”)的区别在于它只有一种基础树脂组分和两种固化添加剂,以及具有特定性能的其他添加剂。而一个典型的双组分LSR系统具有两种基础树脂组分,一种基础树脂组分混有催化剂,另一种基础树脂组分与抑制剂混合。两者一般通过泵送/计量设备以1﹕1比例混合。固化反应在系统内部进行,可通过调节模具或注塑机料筒的温度在一定程度上改变固化行为。

图3

Elkem LSR Select系统由一种基础树脂组分、两种固化添加剂和其他添加剂组成

美国Elkem有机硅公司总裁Chris York称:“我们将双组分LSR系统分离为三个组分。”LSR Select配方由一种树脂组分和一种催化剂母料添加剂(“LSR Select Cata”)与一种固化控制剂(“LSR Control”)组成,固化控制剂在双组分中起到抑制剂的作用。铂催化剂母料以固定的百分比加入(通常为1%),而控制/抑制剂的量可根据所需要的固化速度在0%~6%的范围内变化。添加更多的这种助剂会延迟凝胶和整体固化,反之亦然。

York表示:“将这些成分分离,可让成型商更好地控制固化曲线,使化学成分可以自由地发生反应而不像过去先准备好再反应。例如,较少量的控制/抑制剂可以帮助加速较小部件的固化,而较大量的控制/抑制剂可以确保较大部件在没有预凝胶的情况下完全充模,实现更快的整体固化。” Elkem声称,保守地估计,采用这种技术可使成型生产率可提高20%~60%,在某些试验中甚至有高达125%的改进。

虽然开发LSR Select的第一个目标是提高速度,但York表示,同时还会带来另外两个好处。一个是在较低温度下的成型能力,这可以节省能量并允许将LSR重叠注塑到诸如PP等低温热塑性塑料上。例如,LSR Select已经能在低至75~80℃或更低的温度下成型,却很少或没有牺牲固化速度,而相比之下,一般LSR大多是在165~170℃或更高温度下成型。例如,在165~170℃下用50s固化成型的部件现在可在100℃下50s内固化成型。另一个好处是能够利用混合基础树脂来订制最终产品的硬度,即两种不同的LSR Select基础树脂可以放在同一个双组分泵送系统中,以实现中间邵氏硬度,如果计量系统能够调节A-B比率,则更有利于订制硬度。

目前,Elkem有机硅的LSR Select基础树脂具有从20到70邵氏A的4种硬度级别,以及相同硬度范围内的Silbione LSR Select医用级别。York表示,LSR Select材料在同一批次中更加一致,因此可使硬度的偏差从原来的±3~5邵氏A减小到±1~2邵氏A。这种改进不仅来自于材料,同时也在于更精确计量机器的出现。

Elkem有机硅指出,随着技术的不断发展,该公司预计将推出带来抗菌、自流与自粘及其他特性的特种添加剂。这些添加剂将与标准基础树脂一起使用,从而无需购买专门的A-B配方来满足这些特性的需求。

需要特殊的设备

据York称,LSR Select技术得到长期发展的首要原因是“设备最终赶上了材料技术”,关键因素是设备具有了精确和可重复计量两种固化添加剂的能力。虽然Rhodia有机硅(现在的Elkem有机硅)最先与Graco公司合作开发一种特殊的计量系统,但它没有真正商业化,只制造出了少量的产品

“技术突破来自于2016年奥地利Elmet公司推出的高精度TOP 5000 P计量/泵送系统,这是一种颠覆性的系统。”York表示。通过非常稳定地泵送基础树脂获得精确硬度的混合物,添加剂计量精度为±0.1%,加上软件的多种改进,据说这些为系统提供了可靠性和可追溯性。软件调整还提供可变的A-B比率,以便订制混合硬度。除Elmet公司外,Elkem有机硅也正在与其他几家设备供应商合作,为LSR Select提供合适的系统。

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Elmet公司具有颠覆性的TOP 5000 P高精度计量系统助力LSR Select实现了商业化

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设置固化时间、温度和邵氏硬度的能力为LSR成型商提供了新的灵活性(图片来自Elmet)

Elkem有机硅表示,其在医疗保健和工业应用领域中已有几家LSR Select的商业用户,更多的用户则正在试用或接近于商业化。

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