Les mouleurs LSR peuvent désormais adapter la vitesse de durcissement, la température et la dureté

Après cinq ans de développement, une approche radicalement différente du traitement du LSR a fait ses débuts commerciaux. Appelée LSR Select, la technologie permet aux mouleurs par injection une nouvelle liberté pour ajuster le temps et la température de durcissement, ainsi que le duromètre, de leur formulation LSR, ne se limitant plus aux choix parmi les systèmes en deux parties standard sur le marché. Dans de nombreux cas, des durcissements plus rapides et/ou des températures de durcissement plus basses sont possibles, ainsi que des duromètres affinés différents de ceux proposés dans les systèmes LSR standard.

LSR Select a été présenté publiquement lors de la conférence Molding 2014 en janvier 2014 à San Diego (voir le blog de mars 2014). Il a atteint une utilisation commerciale limitée tout en poursuivant son développement jusqu'à son lancement commercial en 2018. LSR Select a été développé à l'origine aux États-Unis par Rhodia Silicones, qui est devenu plus tard Bluestar Silicones, une société chinoise. La technologie est maintenant sous l'aile d'Elkem Silicones, div. d'une société norvégienne (Elkem ASA), rachetée par China National Bluestar en 2011. Toutes les activités silicones de la société mère chinoise sont désormais sous Elkem Silicones.

NOUVEAU SYSTÈME LSR EN UNE PARTIE

La première chose qui distingue LSR Select des deux composants standard (côtés « A » et « B ») est qu'il n'a qu'un seul composant de base-résine et deux additifs d'agent de durcissement, et potentiellement d'autres additifs pour obtenir des propriétés spécifiques. Un système LSR à deux pots typique a un composant de résine de base avec un catalyseur mélangé et un deuxième composant de résine de base avec un inhibiteur mélangé. Les deux sont généralement mélangés 1:1 par l'unité de pompage/dosage. Le comportement de durcissement est intégré au système, bien qu'il puisse être modifié dans une certaine mesure en ajustant les températures du moule et/ou du cylindre de la machine d'injection.

Selon Chris York, président d'Elkem Silicones Americas, E. Brunswick, N.J., « Nous avons démonté le système LSR à deux composants et l'avons remonté en trois composants. » Une formulation LSR Select se compose d'un composant de résine plus d'un additif de mélange maître de catalyseur (« LSR Select Cata ») et d'un agent de contrôle du durcissement (« LSR Control »), qui remplit la fonction d'inhibiteur dans l'emballage en deux parties. Le mélange maître de catalyseur au platine est ajouté à un pourcentage fixe, généralement 1 %, tandis que la quantité d'additif de contrôle/inhibiteur peut varier sur une plage de 0 à 6 %, en fonction de la vitesse de durcissement souhaitée. L'ajout de cet agent retarde le gel et la guérison globale, et vice versa.

Séparer ces composants et permettre au mouleur de mieux contrôler le profil de durcissement « laisse la chimie libre de faire ce qu'elle est prête à faire depuis de nombreuses années », explique York. Par exemple, une quantité moindre de l'additif de contrôle/inhibiteur peut aider à accélérer le durcissement de pièces plus petites, tandis qu'un ajout plus important de contrôle/inhibiteur pourrait assurer le remplissage complet de pièces plus grandes sans prégel mais obtenir un durcissement global plus rapide que ce qui serait autrement possible. Elkem affirme - "de manière très prudente", selon York - que la productivité de moulage peut être améliorée de 20 % à 60 %, bien que des améliorations allant jusqu'à 125 % aient été vérifiées dans certains essais.

Bien que la vitesse ait été le premier objectif du développement de LSR Select, York affirme que deux autres avantages sont apparus plus récemment. L'un est la capacité de mouler à des températures plus basses, ce qui peut économiser de l'énergie et permettre le surmoulage du LSR sur des thermoplastiques à basse température comme le PP. Par exemple, LSR Select a été moulé à des températures allant jusqu'à 75-80 C ou moins, par rapport à une température plus typique de 165-170 C ou plus, avec peu ou pas de sacrifice sur la vitesse de durcissement. Par exemple, une pièce moulée avec un durcissement de 50 secondes à 165-170 C peut désormais être moulée en 50 secondes à 100 C.

Un deuxième avantage nouvellement réalisé est la possibilité de mélanger des résines de base pour adapter le duromètre du produit final. Deux résines de base LSR Select différentes peuvent être placées dans le même système de pompage en deux parties pour obtenir des duretés Shore intermédiaires, encore plus si le système de dosage est capable de ratios A-B réglables.

Les résines de base LSR Select d'Elkem sont actuellement disponibles en quatre duretés allant de 20 à 70 Shore A, et en qualités médicales Silbione LSR Select sur la même gamme. York affirme que les matériaux LSR Select sont plus cohérents au sein d'un même lot, de sorte que la variabilité habituelle du duromètre de ±3-5 unités Shore A peut désormais être maintenue à ±1-2 unités. Une partie de cette amélioration est également due à l'avènement de machines de dosage plus précises.

Elkem note qu'à mesure que la technologie continue d'évoluer, Elkem prévoit de proposer des additifs spécialisés pour les propriétés antimicrobiennes, auto-purifiantes, auto-adhésives et autres. Ces additifs seront utilisés avec des résines de base standard, éliminant ainsi le besoin actuel d'acheter des formulations A-B spécialisées pour obtenir ces propriétés.

ÉQUIPEMENT SPÉCIAL NÉCESSAIRE

Le facteur numéro un dans la longue gestation de la technologie LSR Select, selon York, est que "l'équipement a finalement rattrapé la technologie des matériaux". Le facteur clé a été de développer la capacité de doser avec précision et répétabilité deux additifs de durcissement. Bien que Rhodia (aujourd'hui Elkem) ait commencé par travailler avec Graco pour développer un système de mesure spécial, celui-ci n'a jamais été un produit standard et seuls quelques-uns ont été construits.

La percée, selon York, a été l'arrivée en 2016 du système de dosage/pompage de haute précision TOP 5000 P d'Elmet en Autriche. « Cela change la donne », déclare York. Son pompage extrêmement stable de la résine de base pour des mélanges précis au duromètre et sa précision de dosage des additifs de ± 0,1%, ainsi que diverses améliorations logicielles, sont censés fournir fiabilité et traçabilité. Les adaptations logicielles prévoient également des rapports A-B variables afin d'adapter les mélanges de duromètre. Elkem travaille avec plusieurs autres fournisseurs d'équipements pour fournir des systèmes adaptés à LSR Select.

Elkem dit avoir une poignée d'utilisateurs commerciaux pour LSR Select dans les applications médicales et industrielles, et plusieurs autres en phase d'essai ou « sur le point » de la commercialisation.