Silikonkautschuk

 

Auswahl der geeigneten Shore-A-Härte

Shore A ist eine Härteprüfung für Elastomere, also Silikone im vernetzten Zustand. Dabei wird mit einem Handmessgerät ein Stahlstift mit definierter Federkraft ausgelöst und die Eindringtiefe ermittelt. Der Wert ist an einer Skala ablesbar. Dieser kann bei min. „0“ (Stift dringt vollständig ein) und max. „100" (kein Eindringen) liegen.

Eine niedrige Zahl bedeutet also geringe Härte, eine hohe Zahl eine entsprechend hohe.

Shore 0-20
Sehr weiche Silikone mit sehr hoher Flexibilität. Geeignet für Formen mit ausgeprägten Hinterschneidungen.

Shore 20-40
Mittelharte Silikone. Die gängigsten Materialien für Abformungen mit Hinterschneidungen und guter Formstabilität.

Shore 40-80
Harte Silikone. Für selbsttragende Formen, Vakuum-Gießharze und Rapid-Prototyping.

 

 

Was heißt RTV-Silikon?

RTV = Raum-Temperatur-Vulkanisation. Es wird in 2 unterschiedliche Typen unterteilt:

RTV-1 = 1-Komponenten Silikonkautschuke. Sie vulkanisieren bei Raumtemperatur durch Luftfeuchtigkeit und sind besonders geeignet zum Verkleben und Abdichten.

RTV-2 = 2-Komponenten Silikonkautschuke. Gibt es als gieß-, streich-, oder knetbare Massen, die durch Zugabe von entsprechenden Vernetzern bei Raumtemperatur zu elastischen Formteilen vulkanisieren.
Man unterscheidet kondensationsvernetzende Silikon-Abformmassen (KDSV) und additionsvernetzende Silikon-Abformmassen (ADDV).

RTV-2 Silikone eignen sich als Formenmaterial aufgrund folgender Eigenschaften:

• Einfache Verarbeitbarkeit: Geringe Mischviskosität für eine leichte Durchmischung der Komponenten
• Gute Trenneigenschaften: Selbstrennend auf den meisten Oberflächen, ausser Silikonabformmassen selbst
• Hohe Abformgenauigkeit: Selbst kleinste Details werden reproduktionsgenau abgebildet
• Gute Temperaturbeständigkeit: 180 °C auf Dauer, bestimmte Typen bis 300 °C eignen sich für den Verguss von niedrigschmelzenden Metalllegierungen
• Geringe Schrumpfung: ADDV = < 0,1 % / KDSV = < 0,8 % *Keine Exothermie (Reaktionswärme) während der Vulkanisation, sodass auch große Vergüsse in einem Durchgang erstellt werden können

 

Wie genau müssen die Mischungsverhältnisse bei Silikon-Abformmassen eingehalten werden?

Bei ADDV Silikon-Abformmassen führt eine Abweichung im Mischungsverhältnis > ± 2 % zu einer Veränderung der Stöchiometrie (griechisch stoicheion = Grundstoff und metron = Maß).
Das führt dazu, dass keine oder nur eine unvollständige Vulkanisation stattfinden kann und Vulkanisate mit geringer mechanischer Festigkeit und stark erhöhter Quellbarkeit daraus entstehen.

Bei KDSV Silikon-Abformmassen führt eine Überdosierung zu verkürzten Verarbeitungszeiten, einer Haftungstendenz auf Kontaktmaterialien (Klebeeffekt), einer drastisch erhöhten chemischen Schrumpfung, einer Nachhärtung unter Einwirkung von Luftfeuchtigkeit die zu einer Versprödung führt, einem starken Rückgang der Weiterreißwiderstandes bei hoch ein- und weiterreißfesten Typen. Bei einer Unterdosierung kann dies zu einer verzögerten Vernetzungsreaktion (im Extremfall gar keine oder keine vollständige Vulkanisation), zu einer Haftungstendenz auf Kontaktmaterialien (Klebeeffekt) und zu Vulkanisaten mit geringer mechanischer Festigkeit und stark erhöhter Quellbarkeit führen.

 

Warum ist die Silikon-Abformmasse trotz Einhaltung des richtigen Mischungsverhältnisses nicht vulkanisiert?

Bei KDSV Silikon-Abformmassen kann die Ursache sein, dass die Silikon-Komponente einen Feuchtigkeitsmangel aufweist. Dazu rührt man 1-2 g Wasser pro kg Silikon in die unvulkanisierte, noch nicht mit Härter versehene Silikonmasse ein und lagert diese in einem dicht verschlossenen Gebinde mindestens 24 h bei Raumtemperatur. Dabei verdunstet das Wasser und sättigt den Kautschuk mit der benötigten Feuchtigkeit. Um dies von vornherein zu vermeiden, empfehlen wir die Gebinde dicht verschlossen bei Temperaturen zwischen 5 und 30 °C zu lagern.

Auch sollten die Vulkanisate von KDSV Silikon-Abformmassen nicht über 90 °C erwärmt werden, bevor diese nicht frei von dem bei der Vulkanisation gebildeten flüchtigen Alkohol sind, da sonst eine Reversion (lateinisch reversio = Umkehr) eintritt, bei der eine Umkehrung der Vernetzungsreaktion stattfindet, die zur Erweichung bis Verflüssigung des Silikons innerhalb dickerer Schichten bzw. im geschlossenen System führt. Die Alkoholfreiheit frischer konsationsvernetzter Vulkanisate lässt sich entweder durch eine mehrtägige Lagerung bei Raumtemperatur (Faustregel: ca. 24 h pro cm zur nächstliegenden freien Oberfläche) oder eine mehrstündige Lagerung bei maximal 70 °C (Faustregel: ca. 6 h pro cm zur nächstliegenden freien Oberfläche) erreichen.

Bei ADDV Silikon-Abformmassen kann eine Inhibierung (lateinisch inhibere = hemmen) vorliegen. Folgende Stoffe wirken inhibierend:

• Inhibierung durch Schwefel, bestimmte Schwefelverbindungen wie Polysulfide und Polysulfone sowie andere schwefelhaltige Stoffe wie Natur- und bestimmte Synthesekautschuke (auch Handschuhe aus Latex und Gummidichtungen aus EPDM) und auch schwefelhaltige Modelliermassen
• Amine, Urethane und aminhaltige Stoffe wie amingehärtete Epoxydharze, bestimmte Polyurethane etc.
• Organometall, speziell Organozinn-Verbindungen und solche Substanzen enhaltende Stoffe wie z.B. Vulkanisate und Härter kondensationsvernetzender Silikonkautschuke. Reinigen Sie deshalb bitte alle Verarbeitungswerkzeuge, die vorher in Kontakt mit kondensationsvernetzten Silikonkautschuken gekommen sind.
• Diverse natürliche und synthetische Öle, Fette, Wachse und Harze sowie solche Substanzen enthaltende Stoffe wie z.B. viele Trennmittel
• Ungeeignete Farbpasten oder Farbpigmente (wg. der darin enthaltenen Metallsalze bzw. Metallsalzlösungen)

Alle ADDV Silikone müssen chargenweise passend zueinander verarbeitet werden.

Ein Kunde der in zeitlichen Abständen das gleiche Silikon einkauft und nicht jeweils vollständig verbraucht hat, darf keinesfalls Komponenten aus einer alten Lieferung mit Komponenten einer neuen Lieferung vermischen, wenn es sich nicht um die gleiche Charge handelt.

Im Zweifelsfall kann das sonst dazu führen, dass das Silikon nicht richtig oder zu langsam oder zu schnell aushärtet.

 

Warum ist die Oberfläche der Silikon-Abformmasse noch klebrig?

Enthält die Umgebungsluft weniger als 40 % relative Feuchtigkeit, können bei KDSV Silikon-Abformmassen die der Luft zugewandten Vulkanisatoberflächen klebrig bis flüssig bleiben. In diesem Fall muss der Feuchtigkeitsgehalt der Luft durch geeignete Maßnahmen (Verdunster, Zerstäuber, feuchte Tücher) entsprechend angehoben werden, was sich leicht mittels eines Hygrometers kontrollieren lässt.

Bei ADDV Silikon-Abformmassen tritt eine klebrige Oberfläche nur dann auf, wenn Typen mit Härten < 10 Shore A verwendet werden. In diesem Fall ist eine Vulkanisation bei Temperaturen zwischen 110 und 120 °C empfehlenswert.

 

Wie kann ich möglichst luftblasenfrei vergießen, ohne vorher die Silikonmischung im Vakuum entlüftet zu haben?

Falls keine Möglichkeit besteht, die katalysierte Silikonmischung vor dem Verguss im Vakuum zu entlüften, empfehlen wir zunächst eine dünne Schicht mit einem steifem Kurzhaarpinsel auf das Modell aufzutragen und den Rest der Masse aus möglichst großer Höhe zu vergießen. Hierdurch werden Luftblasen an der Modelloberfläche vermieden. So viel Silikonkautschuk eingießen, dass die höchste Stelle des Modells mindestens 1 cm hoch bedeckt ist. Dies gilt für KDSV als auch für ADDV Silikon-Abformmassen gleichermaßen.

 

Einfärben von kondensationsvernetzenden RTV-2-Silikonen

Kondensationsvernetzende RTV-2-Silikone wie KDSV 10,  KDSV-25 und KDSV M 4470 lassen sich mit den R&G Universalfarbpasten einfärben. Zugabemenge bis 3 % in die fertige Silikon/Vernetzer-Mischung. Silikontypen mit weißer Grundfarbe hellen die eingemischte Farbe auf, es entsteht ein Pastellton. Aus Blau wird dann Hellblau, aus Schwarz ein Grau.

Die Vulkanisate härten klebfrei durch.

Gefärbte Silikone eignen sich vor allem für farbige Abgüsse, z.B. Modellreifen und ähnlichem.

Bei der Verwendung als Formenbaumasse können sich Farbpigmente auf das abzugießende Bauteil übertragen.

 

Einfärben von additionsvernetzenden RTV-2-Silikonen

Können nicht mit unseren Universal-Farbpasten verarbeitet werden (wirken inhibierend wegen der darin enthaltenen Metallsalze bzw. Metallsalzlösungen)

 

Vermeidung klebriger Oberflächen bei additionsvernetzenden RTV-2-Silikonen

Ich habe additionsvernetzendes Silikon verarbeitet. Trotz Verwendung einer dafür geeigneten Modelliermasse habe ich klebrige Oberflächen erhalten. Was habe ich falsch gemacht?

Die in additionsvernetzenden Silikonkautschuken enthaltenen Platin-Katalysatoren reagieren sehr empfindlich auf verschiedene, auch im Modellbau verwendete Stoffe. Problematisch ist hierbei die Kontamination der Modelliermasse oder aber der Modelloberfläche.

Folgende Stoffe können eine Inhibierung verursachen:

• Schwefel, bestimmte Schwefelverbindungen; Natur- und Synthesekautschuke (auch Latex-Handschuhe)
• Organo-Zinn Verbindungen (Härter und Vulkanisate von kondensationsvernetzenden Silikonen)
• Amine, Urethane ( Epoxydharz-Härter und bestimmte Polyurethane)
• Diverse natürliche und synthetische Öle, Fette, Wachse und Harze, viele Trennmittel

Bitte arbeiten Sie auch beim Aufbringen der Modelliermasse mit Vinyl-Handschuhen und versuchen Sie die Oberfläche nicht mit den Händen zu berühren.

Nicht klebfrei ausgehärtetes Material kann versuchshalber im Ofen ausgehärtet werden (bei ca. 150 °C).

 

Foto: Wacker-Chemie

 

 

 

Abformen mit Silikonkautschuk

Ich will Fahrerfiguren für Modellautos und Trucks im Maßstab 1:24 selbst herstellen. Wie kann ich die Originalfiguren (die recht teuer sind), reproduzieren?

Zum Abformen Ihrer Fahrerfiguren (Höhe ca. 8 cm) würden wir folgende Materialien empfehlen:

1. RTV-2-Silikon-Abformmassen wie KDSV-25 + Vernetzer (Shore A Härte: 25, Reißdehnung: 450 %).
Das Material hat den Vorteil, dass es selbsttrennend ist, Sie benötigen also kein Trennmittel. Die Formen sind sehr belastbar (Weiterreißfestigkeit > 20 N/mm).
2. Abgüsse erfolgen dann mit Polyester-Gießharz oder mit Epoxydharzen. Wenn Epoxydharz verwendet wird, muss zum Schutz der Silikonform ein Trennmittel eingesetzt werden.

 

Rapid-Prototyping

Schnell zum individuellen Modell

Artikel aus dem Wacker World Wide Corporate Magazin: Datei:WWW 3.9 Prototyping.pdf

R&G liefert ELASTOSIL® Silikone sofort ab Lager.

Wer das Kundenmagazin der Wacker Chemie AG kostenlos abonnieren möchte (erscheint drei- bis viermal im Jahr), sende bitte seine Kontaktdaten (Unternehmens-, nicht Privatanschrift!) mit Angabe der Funktion im Unternehmen an: redaktion@wacker.com

 

 

 

Entfernen von Luftblasen

Beim gründlichen Vermischen der Komponenten ist es unvermeidlich, kleinere und größere Luftblasen einzurühren. Soll der Verguß nahezu luftblasenfrei sein, wird das Gemisch vor dem Vergießen in einem Exsikkator (Druckgefäß) durch Absaugen der Luft evakuiert, also entlüftet. Dieser Vorgang des Entüftens kann noch unterstützt werden, wenn die Mischung dabei langsam bewegt wird. Dafür gibt es professionelle Geräte oder auch einfache Vorrichtungen, wie auf den nachstenden Bildern zu sehen. Hier wird mit einer kleinen Handbohrmaschine auf sehr langsamer Stufe gerührt, als "Propeller" dient ein Inbusschlüssel. Nach einigen Minuten im Vakuum unter Rühren ist die Silikon Mischung luftblasenfrei. Sehr wichtig ist, dass der verwendete Mischbecher /-eimer das drei- bis vierfache Volumen der Ansatzmenge aufweist, um ein "überkochen" zu verhindern
 

 

 

Elektrovergüsse

Silikone eignen sich hervorragend für Elektrovergüsse. Nachfolgend zeigen wir dies am Beispiel eines Computer-Netzteils. Durch die Beschichtung der Platine ist diese gegen elektrisch leitfähigen Staub (Kohlefaserabrieb) und damit vor Kurzschlüssen geschützt. Der verwendete Rechner steht in einer Laminierwerkstatt, wo auch Kohlefasern verarbeitet werden.

Das dafür eingesetzte KDSV-25 Silikonkautschuk wurde lediglich zur besseren Darstellung im Bild blau eingefärbt.

Für Elektrovergüsse sind auch andere kondensations- und additionsvernetzende Silikone aus dem R&G Lieferprogramm geeignet.