Herstellungsverfahren für Silikonprodukte: HCR, LSR, Extrusion, Kalandrieren und Gießen

Dank ihrer herausragenden Sicherheit, Langlebigkeit und Flexibilität finden Silikonprodukte breite Anwendung im Alltag, in der Medizintechnik, der Automobilindustrie, der Elektronik sowie in industriellen Bereichen.

Doch wie werden Silikonprodukte eigentlich hergestellt?

Dieser Artikel erklärtfünf zentrale Formgebungsverfahren — Hochtemperaturvernetzender Festsilikonkautschuk (HCR), Flüssigsilikonkautschuk (LSR), Extrusion, Kalandrieren und Gießen– inklusive Schritt-für-Schritt-Abläufen, Produktbeispielen sowie deren jeweiligen Vorteilen und Grenzen.

1. Hochtemperaturvernetzung (HCR, Festsilikon)

Produktionsschritte:

1. Rohmaterialvorbereitung: Mittels Kneter oder Walzwerk wird Festsilikonkautschuk (HCR) mit Vernetzer, Farbpigmenten und Additiven gemischt.
2. Zuschnitt: Schneiden der Silikonmischung in vordosierte Rohlinge entsprechend dem Teilegewicht.
3. Werkzeugvorwärmung: Metallform auf 150–200 °C vorheizen.
4. Einlegen & Schließen: Rohlinge in die Kavität einlegen, Werkzeug schließen und 10–50 MPa Druck aufbringen.
5. Vulkanisation: Hitze und Druck für einige Sekunden bis Minuten halten, bis das Material ausgehärtet ist.
6. Entformen & Entgraten: Bauteil entnehmen und Grate manuell oder mechanisch entfernen.
7. Nachhärtung (optional): Bei 200–220 °C tempern, um Hitzebeständigkeit und Alterungsbeständigkeit zu verbessern.

Beispielprodukte:

• Silikondichtungen
• Silikontastaturen
• Silikon-Alltagsartikel
• Silikonkomponenten für die Elektronik

Vorteile:

• Kosteneffizient für die Großserienfertigung
• Ausgereifter und stabiler Prozess
• Umfasst eine breite Palette vonSilikonprodukte
• Hochpräzise Formgebung mit hoher Dimensionsstabilität

Einschränkungen:

• Hoher Gratanteil und Materialabfall, Entgraten erforderlich
• Sichtbare Trennähte können auftreten
• Bei dickeren Bauteilen können Oberflächenfehler, unvollständige Füllungen oder Blasen auftreten

2. Flüssigsilikon-Spritzgießen (LSR)

Produktionsschritte:

1. Materialmischung: Zweikomponenten-LSR (A/B, 1:1) wird automatisch über ein Dosiersystem gemischt.
2. Werkzeugvorbereitung: Kaltkanalwerkzeug (30–50 °C) verwenden, um eine vorzeitige Vernetzung zu verhindern.
3. Spritzguss: Einspritzen von LSR unter hohem Druck in die Werkzeugkavität.
4. Vulkanisation: Werkzeug wird schnell auf 180–220 °C erhitzt, Aushärtung in 10–30 Sekunden.
5. Entformung: Automatische Entformung, minimale oder keine Gratbildung.
6. Prüfung & Verpackung: Kein Nachhärten erforderlich, Produkte können direkt verpackt werden.

Beispielprodukte:

• Babysauger
• Medizinische Katheter
• Lebensmittelechtes Zubehör
• Hochpräzisionsdichtungen

Vorteile:

• Hohe Präzision, geeignet für komplexe Strukturen
• Automatisierte Fertigung, kein Entgraten erforderlich
• Hervorragende Biokompatibilität, ideal für Medizin- und Babyprodukte

Einschränkungen:

• Hohe Anlagen- und Werkzeugkosten
• Weniger wirtschaftlich bei Kleinstserien
• Spezielle LSR-Spritzgussanlagen erforderlich

3. Silikon-Extrusionsverfahren

Produktionsschritte:

1. Materialvorbereitung: Festsilikon wird mit dem Vernetzungssystem gemischt oder Flüssigsilikon direkt verarbeitet.
2. Extrusion: Materialzufuhr in den Extruder, Schneckenextrusion durch das Werkzeugprofil.
3. Kontinuierliche Vulkanisation: Heißluft- oder Mikrowellenvulkanisation bei 120–180 °C.
4. Kühlen & Ablängen: Abkühlen und auf vorgegebene Längen zuschneiden.
5. Prüfung: Kontrolle von Querschnitt, Rundheit und Oberflächenqualität.

Beispielprodukte:

• Silikonschläuche
• Wetterfeste Dichtprofile
• Dichtungsprofile
• Extrudierte Dichtungen

Vorteile:

• Hocheffizient für die kontinuierliche Produktion
• Kostenvorteil bei langen Profilen und Schläuchen
• Einfacher Werkzeugbau, schnelle Rüstzeit

Einschränkungen:

• Beschränkt auf Produkte mit konstantem Querschnitt
• Nicht geeignet für komplexe 3D-Strukturen
• Zuschnitt nach der Extrusion erforderlich

4. Silikon-Kalandrierverfahren

Produktionsschritte:

1. Materialmischung: Festsilikon wird mit Additiven gemischt und zu Platten vorgepresst.
2. Kalandrieren: Durchlauf durch beheizte Walzen bei 100–150 °C mit definiertem Spaltmaß.
3. Dickenanpassung: Steuerung des Walzenspalts zur Erzielung einer Dicke von 0,05–0,5 mm.
4. Kontinuierliche Vulkanisation: Aushärtung bei 150–180 °C.
5. Kühlen & Aufwickeln: Abkühlen und zu Rollen aufwickeln.
6. Zuschnitt: Zuschnitt in Platten oder vorgegebene Maße.

Beispielprodukte:

• Silikonfolien
• Tastaturabdeckungen
• Wasserdichte Dichtpads
• Isolierfolien

Vorteile:

• Erzeugt ultradünne Folien mit gleichmäßiger Schichtdicke
• Hohe Effizienz bei flächigen Bahnen- und Plattenwaren
• Stabile Schichtdickenkontrolle

Einschränkungen:

• Nur für flächige Platten- und Folienprodukte geeignet
• Nicht für 3D-Formteile geeignet
• Nachträglicher Zuschnitt erforderlich

5. Silikongießen / Vergießen

Produktionsschritte:

1. Formvorbereitung: Einfache Formen aus Harz, Gips oder Metall anfertigen und Trennmittel auftragen.
2. Mischen & Entlüften: RTV-Silikon (raumtemperaturvernetzend) im vorgegebenen Verhältnis mit Härter mischen und entgasen.
3. Gießen: Silikon langsam in die Kavität gießen; Blasenbildung mittels Vibration/Vakuum beseitigen.
4. Aushärtung: Aushärtung bei Raumtemperatur oder beschleunigt im Ofen bei 80–120 °C.
5. Entformen & Nachbearbeitung: Entnahme der ausgehärteten Teile und Entgraten minimaler Überstände.
6. Nachbearbeitung: Nach Bedarf – Schleifen, Polieren oder Oberflächenbeschichten.

Beispielprodukte:

• Große Silikondichtungen
• Individuelle Silikonformen
• Silikon-Prototypen / Mock-ups
• Industriekomponenten in Kleinserien

Vorteile:

• Sehr geringe Werkzeugkosten
• Sehr flexibel für große oder kundenspezifische Teile
• Ideal für Prototyping und Validierung

Einschränkungen:

• Längere Aushärtezeit
• Nicht für die Serienfertigung geeignet
• Formgenauigkeit geringer als beim Spritzgießen

Fazit

JeweilsSilikon-Formgebungsverfahrenbietet spezifische Vorteile: HCR ist kosteneffizient für die allgemeine Serienfertigung; LSR eignet sich optimal für hochpräzise und medizinische Teile; Extrusion ist ideal für Schläuche und Profile; Kalandrieren zeichnet sich bei ultradünnen Folien aus; und das Gussverfahren eignet sich hervorragend für kundenspezifische oder großformatige Komponenten. Die beste Wahl hängt von Ihrem Design, Ihren Kostenzielen und Ihrem Produktionsvolumen ab.

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