Silikon-Dosieranlagen: Sicher bei verschiedensten Härtungsmechanismen

Silikon-Vergussmassen – Hybride mit herausragenden Eigenschaften

Silikone sind eine Gruppe von synthetischen Polymeren mit einem außergewöhnlichen Eigenschaftsspektrum. Vergussmassen auf Silikonbasis zeichnen durch eine außergewöhnlich hohe Wärmebeständigkeit und Elastizität aus, zudem sind sie meist physiologisch unbedenklich. Je nach Anwendung und Anforderungsprofil kann auf 1K- oder 2K-Vergussmassen, die sogenannten RTV-1- und RTV-2-Silikone, zurückgegriffen werden.

Die Bezeichnung Silikon (oder Silicon, SR) steht für eine spezielle Art von polymeren Verbindungen, die eine Zwischenstellung zwischen organischen und anorganischen Verbindungen einnehmen. Fachsprachlich auch als Poly(organo)siloxane oder kurz Siloxane bezeichnet, sind Silikone damit in gewisser Weise Hybride mit einem Eigenschaftsspektrum, das in dieser Form von keinem vergleichbaren Kunststoff erreicht wird.

Die Einsatzgebiete von Silikonen sind vielfältig: Da sie in der Regel als gesundheitlich unbedenklich gelten, finden sie in der Pharmazie sowie der Medizin- und Kosmetikindustrie ebenso Verwendung wie bei der Herstellung von Textilien oder Küchengeräten. Im Baugewerbe kommen Silikone häufig als Dicht- und Füllstoff zum Einsatz. In flüssiger Form werden sie unter anderem als Inhaltsstoff für Massageöle, Putzmittel, Lacke, Prüfflüssigkeiten oder spezielle Druckfarben benutzt.

Silikon-Vergussmassen: Eigenschaften

Gießharze auf Silikonbasis spielen aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften als Dielektrika in der Elektronikfertigung eine wichtige Rolle, beispielsweise in Transformatoren oder in Form von Wärmeleitklebern. Ihre sehr guten hydrophoben Eigenschaften sowie ihre hohe Elastizität machen die Materialien interessant für anspruchsvolle Dichtungsanwendungen in der Automobilindustrie oder der Lichttechnik. Hier werden sie unter anderem zur Abdichtung von Motoren, Sensoren und Gehäusen verwendet. Darüber hinaus zeichnen sich viele Silikon-Werkstoffe durch eine hohe optische Klarheit und damit eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit aus. Da sie weder alterungsbedingt noch unter Hitze- und Lichteinwirkung zum Vergilben neigen, werden sie häufig für den Verguss von LEDs sowie zum Verkleben von Displays und Touchscreens verwendet. Auch in der Medizintechnik finden die physiologisch sehr gut verträglichen Materialien als Vergussmassen für Herzschrittmacher oder zur Herstellung von Schlafapnoe-Masken Verwendung.

Kennzeichnend für ausgehärtete Silikon-Gießharze ist ihre hohe Wärmebeständigkeit in einem Temperaturbereich zwischen ca. -40 bis > 250°C. Aus diesem Grund werden sie häufig dann eingesetzt, wenn die Temperaturanforderungen mit PU nicht mehr erfüllt werden können. Darüber hinaus zeichnen sich die Materialien durch eine hohe Witterungsbeständigkeit sowie eine geringe Wärmeentwicklung während der Aushärtungsreaktion aus. Im Vergleich zu Epoxidharzen und Polyurethan müssen Anwender für dieses hervorragende Eigenschaftsprofil jedoch oftmals etwas tiefer in die Tasche greifen.

Charakteristisch für Silikonmaterialien ist ihre niedrige Härte. Dies kann sich nachteilig auf die jeweilige Anwendung auswirken. Auch die um ein Vielfaches höhere Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit im Vergleich zu Epoxiden oder Polyurethanen sowie die schlechtere Haftung auf bestimmten Substraten muss bei entsprechenden Applikationen berücksichtigt werden. Bei Kontakt mit Lösemitteln wie Benzin, Äthylalkohol oder Toluol neigt Silikon zudem zum Quellen. Diese Reaktion ist allerdings reversibel, das heißt nach dem kompletten Verdunsten des Lösemittels kehrt das Material wieder in seine ursprüngliche Form zurück.

Silikon-Vergussmassen: Verarbeitung, Verguss und Aushärtung

Aufgrund ihrer schnellen Vernetzung bei niedrigen Temperaturen kommen in der Elektro- und Elektronikfertigung oft UV-härtende Silikone zum Einsatz. Häufig verwendet werden auch 1K- und 2K-Silikonsysteme, die bei Raumtemperatur aushärten, die sogenannten RTV-1- und RTV-2-Silikone (RTV = room temperature vulcanizing). RTV-1-Systeme härten durch Luftfeuchtigkeit zum Endprodukt aus, diese Reaktion wird auch als Kondensationsvernetzung bezeichnet. Um eine durchgehende Vernetzung zu gewährleisten, sollten diese Silikone nur bei geringen Schichtdicken eingesetzt werden. Eine Aushärtung in abgeschlossenen Systemen ohne Luftzufuhr ist nicht möglich, in diesen Fällen muss auf RTV-2-Systeme zurückgegriffen werden.

RTV-2-Silikone können entweder durch eine Kondensations- oder eine Additionsreaktion vernetzen, also durch Feuchtigkeit oder die Zugabe eines entsprechenden Härters. Mit 2K-Systemen lassen sich höhere Schichtdicken realisieren, auch ist die Aushärtung des Materials weniger von äußeren Gegebenheiten abhängig als bei RTV-1-Silikonen. Durch eine gezielte Temperaturerhöhung lässt sich die Vernetzung deutlich beschleunigen. Grundsätzlich muss bei RTV-2-Systemen jedoch darauf geachtet werden, dass die Mischung der Komponenten im exakt richtigen Verhältnis erfolgt. Wird zu wenig Härter hinzugegeben, kommt es zu einer ungenügenden Vernetzung des Materials: Die Vergussmasse bleibt weich und klebrig, die mechanische Festigkeit ist deutlich reduziert. Eine Überdosierung führt zu einer verkürzten Topfzeit, zudem kann dies den weitgehenden Verlust der mechanischen Festigkeit des Materialverbunds bewirken.

Gerade bei kondensationsvernetzenden Silikonmassen ist es wichtig, die Materialien komplett unter Ausschluss von Luftfeuchtigkeit zu verarbeiten. Wird dies nicht beachtet, führt dies zu einer zu frühen Vernetzungsreaktion – und das Silikon-Vergussmaterial wird bereits vor dem eigentlichen Dosierprozess unbrauchbar. Um dies zu vermeiden, empfiehlt sich eine Aufbereitung und Förderung des Materials unter Vakuum.

  • Für solche Fälle hat Scheugenpflug seine bewährte Materialaufbereitungs- und Förderanlage A310 im Programm. Selbstverständlich können mit dieser Anlage auch additionsvernetzende oder UV-härtende Silikone prozesssicher aufbereitet werden. 
    Mehr zur A310 
  • Für einen präzisen und wiederholgenauen Materialauftrag auch bei kurzen Taktzeiten ist die Silikon-Dosieranlage CNCell die richtige Wahl. Ihre modulare Bauweise erlaubt eine schnelle Anpassung der Zelle an geänderte Prozesse und Seriengrößen. 
    Mehr zur CNCell
  • Muss das Silikon-Gießharz auch unter Vakuum vergossen werden, stehen – je nach Taktzeit und Bauteilgröße – verschiedene Vakuumdosiersysteme zur Verfügung. 
    Mehr zu den Vakuumanlagen 
TIPP: Silikonflüssigkeiten benetzen Oberflächen auch entgegen der Schwerkraft vollständig. Daher ist es wichtig, Silikone immer auf separaten Anlagen und idealerweise in eigenen Räumlichkeiten zu verarbeiten.

Sie haben Fragen? Kontaktieren Sie uns!

Telefon+49 9445 9564 0