德国杜塞尔多夫,液态硅橡胶与尼龙和聚对苯二甲酸丁二醇酯的多组分成型具有良好的粘合强度。
德国卡塞尔大学的Unispace应用开发部门一直在努力将其扩展到其他热塑性塑料。
对于尼龙和PBT,处理器使用紫外线-C来提高与LSR的结合强度。随着粘合优化LSR等级的开发,尤其如此,该等级包含额外的有机官能硅烷,作为LSR中的无机一氧化硅和热塑性塑料官能团之间的粘合促进剂。
Unispace一直致力于扩大UV-C的使用范围,以提高与其他热塑性塑料的粘合强度。例如,2017年,Unipace在德国的Arburg Technology Days上进行了LSR和聚碳酸酯的现场成型演示。
研究人员还在2022年发表了试验结果,显示LSR和聚丙烯具有很强的结合强度。
在最近于杜塞尔多夫举行的有机硅弹性体世界峰会上,Unispace的Michael Hartung介绍了使用UV-C用LSR模塑聚酮的研究。
Hartung描述了Unispace如何在Wacker Chemie粘合优化的Elastosil 3071/40级LSR和韩国塑料生产商Hyosung的M330F易流聚酮之间获得粘合强度的提高。这是通过两种方法完成的。一种是用臭氧产生汞弧灯以每摩尔650焦耳的光子能量进行285纳米波长的UV-C照射,以通过吸收O2和H2O产生反应物种。
另一种方法是Pyrosil火焰热解沉积20至40纳米的无定形粗糙二氧化硅层,这是一种由总部位于德国耶拿的Sura Instruments GmbH开发的工艺,其中燃烧掺杂有硅树脂类型前体的气体火焰。这导致形成薄的反应性Si-OH基团层。
在未处理的样品达到1.22牛顿/平方毫米的剥离力的情况下,一秒钟的UV-C暴露导致4.21牛顿/平方mm的高得多的结合强度。
高温处理得到2.65N/mm2,与未处理的样品相比也有很大改善,但低于UV-C辐射。
在120°C的烘箱中储存7天会产生回火效应,这将未经处理的样品粘合强度提高到略低于4 N/mm2,而经Pyrosil处理的样品达到了约4.6 N/mm2。
回火对UVC辐照样品的高初始粘合强度没有改善,但对Pyrosil处理的样品有显著改善。
两种类型的处理都表现出色的一个领域是在70°C的水中储存7天后,未经处理的样品仅记录约0.4 N/mm2,UVC处理约2.75 N/mm2,Pyrosil处理略低于4 N/mm2。
从聚酮模具温度来看,未处理样品的粘附性较高,结晶度较高,但UV-C样品的粘附力较低,结晶度较高。
Hartung观察到,LSR的硫化程度对粘合也起着重要作用。试验的一个主要结论是,表面处理使聚酮能够在双组分热塑性/LSR饮用水应用中取代PBT。
虽然不在他的演讲范围内,但Hartung最近也致力于LSR/ABS双组分成型。Unispace负责人Ralf Urs Giesen在总结这项工作时表示,由于软化温度低,标准热塑性ABS无法通过注射成型与硅橡胶粘合。
但Unispace试图在BMBF联邦德国教育与研究部支持的MeKoMed项目中解决这一不足。该项目旨在开发一种多组分注塑工艺,用于用标准热塑性塑料和硅橡胶生产医疗零件。该项目由Unispace的Hartung和德国模具制造商Polar Form Werkzeugbau GmbH的董事总经理Dieter Göppert协调。
其他项目合作伙伴包括医疗组件生产商B.Braun Melsungen AG和Kaiserslautern,总部位于德国Freudenberg medical Europe GmbH,以及总部位于德国Frankenberg的热流道生产商Ewikon Heiskanalsysteme GmbH。
Unispace由卡塞尔大学与B.Braun Melsungen AG于2013年成立,是一个合作开发中心,从事“接近行业需求”的研究
Unispace研究了MeKoMed项目中的UV-C辐射,以及德国Steinhagen Plasmatrate GmbH的露天等离子体处理工艺。它选择Wacker Chemie的Elastosil LR3271/45作为LSR成分,因为这种快速固化时间限制了所研究的两种ABS的热暴露:Ineos Styrolution Terluran GP 22和Elix Polymers ABS M203FC。
尽管ABS是一种极性塑料,但它需要表面活化才能获得良好的LSR/ABS粘合强度。由于两种ABS材料之间的差异,UV-C产生的剥离强度与等离子体处理相似或略高。在70°C(158°F)的干燥和潮湿老化测试中,所有情况下的剥离强度都显著下降,但在UV-C辐射的样品中,剥离强度下降幅度较小。
环氧乙烷或伽玛灭菌后的数值也较低,Terluran ABS的血浆表现略好于Elix ABS。
这些差异导致Giesen得出结论:“在材料配对、活化过程和部件调节方面,无法对连接伙伴的粘附性做出一般假设或预测。”
但材料配对因素对粘附力有特别强的影响,这证明了对许多其他材料组合的研究是合理的。
Giesen补充道:“对于只需中等机械要求或具有足够大粘附表面的部件,通过紫外线或等离子体进行预处理,可以很容易地集成到洁净室生产中,现在已经可以使用了。”。

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