Soluzioni per l'incollaggio della gomma siliconica liquida su substrati plastici

Katie Tuttle | 20 gennaio 2021

La gomma siliconica liquida (LSR) stampata a iniezione viene utilizzata nella produzione di numerosi prodotti, dai dispositivi medici alle pentole fino all'elettronica. Molte applicazioni LSR richiedono che il silicone sia incollato su substrati di plastica. Tuttavia, l’energia superficiale ultrabassa e la resistenza chimica dell’LSR ne hanno storicamente reso difficile l’adesione ad altri materiali.

Attualmente sono in uso tre metodi comuni per legare l'LSR a substrati termoplastici. I primer vengono utilizzati da tempo per consentire l'incollaggio dell'LSR ai substrati. Gli LSR autoadesivi, quando introdotti sul mercato più di due decenni fa, offrivano un notevole risparmio di tempo rispetto ai primer. Recentemente è stata introdotta una nuova tecnologia che rende il processo di incollaggio ancora più veloce ed economico conferendo proprietà autoadesive agli LSR standard. Questa nuova tecnologia additiva di adesione può essere facilmente dosata nel comune LSR non autolegante, conferendo capacità di autoadesione. Questa tecnologia additiva di adesione utilizza i tipici sistemi di dosaggio degli additivi, comunemente utilizzati con i coloranti. Il livello di dosaggio consigliato dell'additivo adesivo è pari all'1% in peso rispetto al LSR non autoadesivo. L'additivo funziona senza influire sulle proprietà fisiche dell'LSR e può ottenere un'adesione senza primer ai materiali termoplastici, tra cui poliammide (PA), polibutilene tereftalato (PBT), polifenilene solfuro (PPS), poliftalammide (PPA) e altri.

Qualunque sia il metodo utilizzato (primer, LSR autoadesivo o LSR standard utilizzato con un additivo di adesione), conoscere le capacità di ciascuno può aiutare nella progettazione per la producibilità, nella selezione dei materiali e nel risparmio sui costi.

I primer vengono utilizzati da tempo per consentire l'incollaggio dell'LSR ai substrati. Se si utilizza un primer, il componente in plastica da incollare deve prima essere stampato a iniezione. Dopo lo stampaggio, la parte verrà espulsa e pulita per garantire che la superficie sia priva di contenuti organici e inorganici (ad esempio grasso, sporco, ruggine, oli e strati di ossido) e quindi rivestita con il primer. La preparazione della superficie è uno dei fattori più importanti che influenzano l'adesione nel processo di incollaggio.

Anche la corretta applicazione del primer è essenziale per ottenere risultati ottimali. I primer possono essere applicati mediante spruzzatura, immersione o pennello. Ciascun metodo di applicazione richiede attrezzature diverse e può risultare complicato se il primer deve essere applicato solo su una parte specifica del substrato. Potrebbe essere necessario un mascheramento per evitare potenziali scolorimenti o lucidità nelle aree non sovrastampate con LSR. L'applicazione a spruzzo dei primer richiede cabine di verniciatura con apparecchiature di spruzzatura specializzate e ventilazione per gestire i composti organici volatili associati ai primer solventi. L'applicazione del primer a pennello richiede il rivestimento manuale di ogni parte, un processo ad alta intensità di manodopera che aumenta i tempi di ciclo. I metodi di immersione, in cui le parti vengono immerse in un bagno/serbatoio di primer, sono economici ma esistono difficoltà nel controllare lo spessore della pellicola ed evitare difetti fish-eye e contaminazione del bagno. Se si utilizza un primer sensibile all'umidità, evitare di utilizzare un metodo di immersione in quanto limiterà la durata del primer.

Indipendentemente dal metodo di applicazione, la maggior parte dei primer richiede una fase di asciugatura per far evaporare il solvente. A temperatura ambiente, in genere sono necessari 30 minuti o meno; se l'essiccazione avviene a una temperatura leggermente elevata (ad esempio, 65 gradi C), potrebbero essere necessari solo pochi minuti. Dopo che il primer è stato applicato e asciugato, la parte in plastica può essere caricata in uno stampo per LSR per l'iniezione di LSR. Il tempo che intercorre tra l'applicazione del primer e lo stampaggio del LSR, noto come stabilità di posa, varia a seconda della chimica del primer utilizzata; tuttavia, la stabilità della posa è generalmente piuttosto breve per i primer tradizionali (solitamente meno di 5 ore).

L'uso di un primer è stato il metodo preferito per incollare LSR su substrati difficili. Tuttavia, i primer aumentano drasticamente i costi di produzione e i tempi di ciclo.

Quando si utilizza un LSR autoadesivo o un LSR standard accoppiato con un additivo adesivo, il LSR può essere iniettato direttamente sulla parte in plastica mediante sovrastampaggio o stampaggio a iniezione in due fasi, eliminando le fasi di rimozione della parte e di applicazione del primer. Con lo stampaggio a iniezione a due fasi, non è necessario pulire il substrato termoplastico prima di stampare l'LSR poiché il componente termoplastico non verrà espulso dallo stampo.