LSR Sıvı Silikon Enjeksiyonu - Hijyenik Üretim 2025

LSR Enjeksiyonuna Giriş

Sıvı silikon enjeksiyonu (LSR) malzemenin esnekliğini işlem hassasiyetiyle birleştiren bir teknolojidir. Tıbbi cihazlar, bebek bakım ve gıda endüstrilerinde biyouyumluluk , termal direnç ve boyutsal stabilite nedeniyle takdir edilir. Tederic Neo E enjeksiyon makineleri, LSR setleri ile donatıldığında, yağ kontaminasyonu riski olmadan hijyenik bileşenlerin üretimine olanak tanır. Servo tahrikler ve Endüstri 4.0 dijital paketleri sayesinde tüm süreç gerçek zamanlı olarak izlenebilir ve veriler ISO 13485 veya BRC kalite sistemlerine entegre edilebilir.

Bu makalede, A+B iki bileşenli malzemenin özeliğinin anlaşılması, soğuk plakalı kalıp tasarımı, IQ/OQ/PQ validasyonu ve ISO 7 temiz odada bakımına kadar LSR entegrasyonunun tam bir haritası sunulmaktadır. Buna, pratik kontrol listeleri, ROI örnekleri ve proses güvenliği ipuçları eklenmektedir.

Global LSR pazarı, tüketicilerin hijyenik, gıdaya ve insan vücuduna temas edebilir ürünler beklemesi nedeniyle çift haneli büyüme hızıyla ilerlemektedir. Ayrıca düzenleyici baskılar da gözlemlenmektedir – üreticilerin tam izlenebilirlik göstermeleri, SVHC maddeleri kontrol etmeleri ve karbon ayak izlerini minimuma indirmeleri gerekmektedir. Dijital izleme ve uzaktan denetimler sayesinde Tederic firmaları, her bir gram malzemenin kontrol edilmiş koşullarda işlendiğini kanıtlayabilirler.

Sıvı Silikon Enjeksiyonu Nedir?

LSR , 120–200°C sıcaklıkta ağlaşan düşük viskoziteli platin bazlı iki bileşenli silikondur. A bileşeni polimer ve dolgu maddeleri, B bileşeni ise katalizör içerir. Dişli veya pistonlu pompalarla 1:1 oranında dozlanır, statik karıştırıcıda karıştırılır ve yüksek sıcaklıkta tutulan kalıba enjekte edilir. Birkaç saniye sonra malzeme ağlaşarak esnek, hijyenik bir parça oluşturur. Süreç, erken sertleşmeyi önlemek için soğuk nozul ve sıcak kalıp plakası gerektirir.

LSR enjeksiyonu, termoplastlardan soğutma fazı olmaması – bunun yerine kalıp sıcaklığı ve ağlaşma süresinin (cure time) korunmasının kritik olması – ile ayrılır. LSR seti ile donatılmış enjeksiyon makineleri, pürüzsüz yüzeyli özel vidalar, hava ile teması önleyen hava geçirmez huniler ve sistem kilitleri içerir. Malzemenin yüksek akışkanlığı, 0,2–0,5 mm duvar kalınlığındaki parçaların yüksek tekrarlanabilirlikle üretilmesine olanak tanır.

LSR malzemeleri, pigmentler, iletken parçacıklar veya bariyer katkı maddeleriyle modifiye edilebilir; bu da iletken elektronik düğmeler veya röntgen göstergeli tıbbi borular gibi fonksiyonel parçaların üretim imkanını açar. Ancak süreçte, katkı maddelerinin karışımı ağlaşmayı bozmayacak şekilde dikkat edilmelidir. Bu nedenle, karıştırıcılar karışımın viskozitesi ve yoğunluğuna göre seçilir ve parametreler HMI sistemine kayıtlı reçetelerde girilir.

LSR Sürecinin Gelişim Tarihi

Sıvı silikon 70'li yıllarda pazarda yerini almış ancak doz pompalarının ve soğuk plakalı kalıpların 90'larda gelişmesiyle seri üretim mümkün olmuştur. İlk uygulamalar otomotiv sızdırmazlık elemanları ve membran anahtarları ile ilgilidir. Sonraki onyıllarda LSR, kokusuzluğu ve sterilizasyon imkanı sayesinde tıbbi cihazlar ve çocuklar için ürünlerde standart haline gelmiştir.

Son yıllar dijital bir devrim getirdi: kalıba entegre basınç ve sıcaklık sensörleri, sanal devreye alma ve otomatik pompa kalibrasyonu. 2023 yılında Tederic , MES sistemleriyle çalışan ve malzeme tüketimini, çevrim sayısını ve birim başına enerjiyi gerçek zamanlı raporlayan Smart LSR modüllerini piyasaya sürdü. Bu sayede firmalar, sürecin tam bir resmini alır ve müşteri OEM denetimlerini daha kolay geçer.

Sürecin popülaritesine tedarik zincirlerindeki değişiklikler de etki etti. Pandemi ve üretim serilerinin kısalması esneklik zorunluluğu getirdi; LSR enjeksiyonu, malzeme kurutma gerektirmemesi ve atıksız kalıpların maliyet kontrolünü kolaylaştırması sayesinde ürünler arasında hızlı geçişe olanak tanır. 2024 yılında, uzaktan tanıomalı doz modülleri ortaya çıktı; bu sayede Tederic servisi, pompa sızdırmazlıklarının ömrünü tahmin edebilir ve duruş oluşmadan önce değişim planlayabilir.

LSR Enjeksiyon Türleri

LSR teknolojisi, kalıp yapısına ve malzeme besleme yöntemine bağlı olarak birkaç çeşidi kapsar:

• Standart LSR enjeksiyonu – iki pistonlu pompa A ve B bileşenlerini besler, statik karıştırıcı karışımı hazırlar ve soğuk plakalı, iğneli valfli kalıp eşit doluş sağlar.
• Insert (takviye parçası) ile LSR (insert overmolding) – kalıba metal veya plastik takviye parçaları yerleştirilir ve LSR sızdırmazlık oluşturur. Robotlar ve hassas konumlandırma gerektirir.
• LSR 2K / Hibrit – tek makinede iki ünite çalışır: biri LSR, diğeri termoplast; bu da sert-yumuşak elemanlar oluşturmayı sağlar.
• Mikro LSR – 0,1 g altı ağırlıktaki elemanların üretimi için mini doz sistemleri ve kalıplar.

Varyant seçimi uygulamaya, çevrim hızı beklentilerine, yüzey kalitesine ve otomasyon entegrasyonu imkanlarına bağlıdır. Tederic enjeksiyon makineleri, LSR modüllerinin hem yeni hem de mevcut Neo E/Neo H makinelerine kurulabilmesi için tasarlanmıştır; bu da yatırım süresini kısaltır.

Giderek daha fazla "plug-and-produce" konfigürasyonu kullanılmaktadır – hazır doz skidleri makine şasesine monte edilir ve Euromap 82.2 üzerinden PLC ile haberleşir. Bu çözüm, kurulum süresini kısaltır ve hatların tesisler arasında taşınmasını kolaylaştırır. Kısa seriler üreten endüstrilerde (örn. kişiselleştirilmiş tıbbi teknoloji) esneklik kârlılık için kritiktir.

Tıbbi Cihazlar için LSR

Tıbbi cihazlar, kateterler, infüzyon pompası membranları, tek yönlü valfler ve doku temastlı implantlar için LSR kullanır. Sterillik, biyouyumluluk ve ISO 10993 ile USP Class VI normlarına uyumluluk gereklidir. Bu nedenle üretim hatları ISO 7/8 temiz odalarda çalışır ve tüm bileşenler dezenfekte edilebilir olmalıdır.

Tederic Neo E enjeksiyon makineleri, LSR seti ile elektrikli tahrikler ve hava geçirmez kaplamalar kullanarak yağ sızıntılarını ortadan kaldırır. Kalıplar, parçacık riskini azaltmak için minimum parting line ile tasarlanır. eDHR sistemleriyle entegrasyon sayesinde, her çevrimin parametreleri (basınç, sıcaklık, ağlaşma süresi) steril ambalajlarda paketlenen belirli partilere atanır.

Özellikle zorlu projeler, ekstrakorporeal dolaşım ve temaslı implant bileşenleridir. Gamma kararlılık sertifikalı tıbbi sınıf LSR ve platin analizi gerektirirler. Tederic, malzeme tedarikçileri (örn. Wacker, Momentive) ile işbirliği yaparak özel dozlayıcı ayarları ve temizleme prosedürlerini hazırlar; bunlar daha sonra IQ/OQ/PQ validasyon raporlarında belgelenir.

Bebek Bakımı ve Gıda Temaslı Malzemelerde (FCM) LSR

Bebek bakım segmentinde LSR, yumuşaklığı, kokusuzluğu ve yüksek sıcaklık direnci nedeniyle tercih edilir. Emzikler, biberon ağızlıkları, diş kaşıyıcı elemanlar veya akıtmaz kupa valfleri üretilir. Malzeme, Gıda Temaslı Malzemeler (FCM) gereksinimlerini ve madde migrasyonuna ilişkin AB/FDA normlarını karşılamalıdır. Bu nedenle süreç kontrol edilmeli ve uçucu kirleticilerden arınmış olmalıdır.

Üreticiler, LSR'yi IML dekorasyonları veya baskıyla birleştirir; bu da kalıp sıcaklığının hassas tutulmasını ve yüzey hazırlığının tekrarlanabilir olmasını zorunlu kılar. Otomasyon, pick&place robotları, visyon sistemleri ve bazen ambalajdan önce ürünü soğutan steril tünelleri kapsar. Tederic Smart Monitoring ile, yuvalar arasındaki farklar analiz edilebilir ve kütledeki dalgalanmalara hızlıca tepki verilebilir.

FCM segmentinde vakumlu paketleme ve satır içi muayene de popülerdir. AOI kamera emziğin şeklini kontrol eder ve kontrol tartıları her bir parçanın kütlesini doğrular. Sapma durumunda sistem otomatik olarak parçayı reddeder ve kalite departmanına rapor oluşturur. Bu çözüm, özellikle maliyetli imaj kaybına yol açan bebek ürünleri sektöründe recall riskini minimuma indirir.

Otomotivde LSR

Otomotivde LSR, konnektör sızdırmazlıkları, HV kablo koruyucuları, basınç sensörü membranları ve LED lamba bileşenleri için kullanılır. Malzeme, 200°C'ye kadar sıcaklık, UV radyasyon ve yağ direncine sahiptir; bu da onu motor bölmesi ve e-mobilite sistemleri için ideal kılar. Ancak enjeksiyon süreci, IATF 16949 ve PPAP normlarını karşılamalıdır.

Otomotivdeki LSR hücreleri genellikle insert enjeksiyonunu entegre eder – robotlar metal kontakları yerleştirir ve LSR gövdeyi oluşturur. 30–50 s çevrim süreleri ve 100% sızdırmazlık kontrolü gereklidir. Euromap 77 ve OPC UA sayesinde makine parametreleri SPC sistemlerine aktarılır ve sapma durumunda üretim otomatik olarak durdurulur.

E-mobilite projelerinde, iletken ısı malzemeleriyle LSR enjeksiyonu da kullanılır. Bu, silikonun yumuşak bir ısı arayüzü olarak işlev gördüğü batarya sıcaklık yönetimi modülleri oluşturmayı sağlar. Bu durum, özel kalıplar ve viskozite kontrolü gerektirir; bu nedenle operatörler HMI'ye kayıtlı reçeteleri ve karışımın onaylanmadan çevrimin başlatılmasını önleyen sistem kilitlerini kullanır.

Yapı ve Ana Elemanlar

LSR enjeksiyon hattı, birbiriyle çalışan birkaç alt sistemden oluşur: enjeksiyon makinesi, bileşen doz sistemi, soğuk plakalı kalıp, sıcaklık kontrol sistemi, otomasyon çıkışı ve kalite kontrol sistemleri. Her eleman, hijyenik koşullarda çalışabilmeli ve kolay temizlenebilir olmalıdır.

Tederic enjeksiyon makineleri, temiz odalı kabinlere yerleştirilebilecek kompakt ayak izleri sunar. Tüm kurulum GMP prensiplerine göre tasarlanır – borular dezenfekte edilmesi kolay kanallarda yürütülür ve HMI panelleri, temizlik maddelerine dayanıklı cam ön yüzlere sahiptir.

LSR hattı ayrıca yardımcı altyapıyı da kapsar: nozul soğutma için buzlu su sistemleri, pompalar için UPS acil güç kaynağı ve renk doz istasyonları. Üretim tesislerinde, malzeme varillerinin hızlı değişim modunda, üretimi durdurmadan değiştirilebileceği servis alanları öngörmek faydalıdır. Hızlı bağlantıları ve seviye sensörlerini bağlama işlevli taşıma arabaları bu konuda yardımcı olur.

Enjeksiyon Ünitesi

LSR için enjeksiyon ünitesi, girdap ve ölü bölgeleri önlemek için pürüzsüz yüzeyli kısa vidalara sahiptir. Servo motorla tahrik edilen vida, yüksek hacim tekrarlanabilirliği sağar – genellikle vida hareketinin 0,1 mm'u 0,01 cm³ karışım hacmine karşılık gelir. Nozul su ile soğutulur, silindir ise 20–25°C sıcaklıkta tutulur. Bu konfigürasyon, plastikleştirici sistemde erken ağlaşmayı önler.

Tederic üniteleri, nozuldaki basınç ve sıcaklık sensörleriyle donatılmıştır; bu da karışımın viskozitesini kontrol etmeyi ve baskı parametrelerini gerçek zamanlı olarak ayarlamayı sağlar. Gerektiğinde ek bir termoplast ünitesi kurulabilir ve 2K (LSR + PC/PA) elemanlar üretilebilir; bu da parçaların işlevselliğini artırır.

Kalıp havalandırma sistemi de büyük bir rol oynar. Hassas havalandırma valfleri hava tuzaklarına karşı korur ve mikro projelerde vakum destekli doluş kullanılır. Makine kontrolörü, nozul ve yuvadaki basınç eğrilerini kaydeder; bu sayede havalandırmanın etkinliğini değerlendirmek kolaylaşır.

Sistem dozajı ve kalıp

LSR hatlarının kalbi iki odacıklı dozaj ünitesidir . Pistonlu veya dişli pompalardan oluşur ve bileşenleri 20–200 l varillerden emer. Dozaj, basınç sensörleri ve debimetreler ile kontrol edilir. Bileşenler statik karıştırıcıda karıştırıldıktan sonra kütle, iğne valfli bir nozüle ulaşır. Hava veya nem ile temas kesinlikle engellenmelidir, bu nedenle tüm bağlantılar sızdırmaz yapıdadır.

LSR kalıbı, soğutma kanallı soğuk bir plakaya sahiptir ve yuvalar 150–200°C dereceye kadar ısıtılır. Bu sayede malzeme sadece yuvada sertleşir. Birçok projede atıksız kalıplar kullanılır – her kanal bir iğne valf ile donatılmıştır, bu da besleme kanallarını ortadan kaldırır. Yuvalara Pt100 sıcaklık sensörleri ve piezoelektrik basınç sensörleri monte edilir; bu sensörler her parça için sertleşme sürecinin analizini sağlar.

Kalıp tasarımcıları aynı zamanda otomasyon yollarını planlar: robot tarafından kavrama noktaları, görsel kameraların montaj imkanı ve yüzey aktifleştirme sistemleri. Tederic çözümlerinde, sinyal kabloları ve ısıtıcılar tek bir konnektöre entegre edilmiştir; bu da kalıp değişimini hızlandırır ve yanlış bağlama riskini minimize eder.

Kritik Teknik Parametreler

LSR parametrelerinin yönetimi, ölçümlerin ve reçetelerin otomatik ayarlanmasının hassasiyetini gerektirir. En önemli değişkenler şunlardır:

• Kalıp sıcaklığı: 120–200°C (duvar kalınlığına ve renklendiricilere bağlı olarak).
• Silindir/nozül sıcaklığı: 15–25°C, karışımın sıvı halde kalmasını sağlamak için.
• Ağlaşma süresi (cure time): 8–60 s – daha yüksek sıcaklık ve katalizör kullanımı ile kısalır.
• Enjeksiyon basıncı: 500–1500 bar (hız profili kontrolü ile)._ ___
• Bileşen dozaj hassasiyeti: ±0,5% hacim.

Tederic sistemleri, HMI üzerinden sürecin görselleştirilmesine ve verilerin bulutta arşivlenmesine olanak tanır. Alarm ayarları SPC trendlerine göre yapılır – eğer ağlaşma süresi uzamaya başlarsa, sistem filtrelerin değiştirilmesini veya sıcaklık sensörlerinin kalibre edilmesini önerir.

Ayrıca çevresel göstergeler de uygulanmaktadır: kilogram başına üretim enerjisi, soğutma için kullanılan su ve silikon atık miktarı. Bu veriler, OEM müşterileri tarafından ESG raporları kapsamında talep edilir ve genellikle yeni sözleşmelerin verilmesinde belirleyicidir. Hassas ölçümler sayesinde firmalar, iklim nötr projeleri belgelerle kanıtlayabilir.

LSR Enjeksiyon Uygulamaları

Uygulama alanı şunları kapsar:

• Medtech: kanül tıkaçları, pompa membranları, solunum cihazı parçaları, kulak implantları.
• Bebek bakımı: emzikler, ağızlıklar, bardak valfları, diş kaşıyıcılar, süt pompası parçaları.
• Gıda: fırın kalıpları, dozör contaları, spor şişeleri valfları.
• Otomotiv: HV konnektör contaları, kablo koruyucuları, sensör membranları.
• Tüketici elektroniği: soft-touch düğmeler, hoparlör membranları, akıllı saat koruyucuları.

Ek olarak LSR, enerji sektöründe (yüksek gerilim yalıtımcıları), havacılıkta (titreşim sönümleyici parçalar) ve beyaz eşya üretiminde (fırın kapı contaları) de kullanılır. Her durumda, klasik elastomerlere kıyasla dielektrik özellikler, kimyasal direnç ve boyutsal stabilite takdir edilir.

Lüks tüketim malları üreticileri, ses elektroniğinde dokunmatik parçalar ve moda teknolojisi ürünlerinde LSR kullanır. Şeffaflığı ve renklendirme imkanı sayesinde silikon, yaşam tarzı ürünlerinde elektronik bileşenleri nemden koruma işleviyle birlikte dekoratif bir unsur olarak sıklıkla tercih edilir.

Doğru LSR Hattı Nasıl Seçilir?

Yatırım kararı, malzeme analizi ve yasal gerekliliklerle başlamalıdır. Temiz oda sınıfı, planlanan hacimler ve beklenen çevrim süresi belirlenmelidir. Sonraki adımlar şunlardır:

• Enjeksiyon makinesi modelinin (Neo E, Neo H) ve kapama kuvvetinin seçimi – genellikle LSR uygulamaları için 50–200 ton.
• Dozaj ünitesinin (pistonlu/dişli pompalar) ve renk hazırlama yönteminin (pigmentler, masterbatchler) seçimi.
• Kalıp tasarımı – yuva sayısı, iğne valfler, Euromap arayüzleri.
• Otomasyon – robotlar, görsel sistemler, soğutma tünelleri, steril paketleme.
• Kalite sistemleri ile entegrasyon – eDHR, SPC, MES, ERP.

Tederic, ROI senaryolarının simüle edildiği (örn. çevrimin 6 s kısalması birim maliyeti 8% düşürür) süreç atölyeleri yürütür. Malzeme ve kalıp tedarikçileri ile birlikte FAT/SAT testleri planlanarak ramp-up süresi minimuma indirilir.

İş sağlığı ve güvenliği eğitimleri ile kimyasal güvenlik prosedürleri unutulmamalıdır. LSR bileşenleri kontrollü sıcaklıkta depolanmalı ve personel platin katalizörler veya pigmentlerle çalışma kurallarını bilmelidir. SDS belgeleri risk yönetim sistemlerine dahil edilir ve sızıntı sensörleri pompa ve karıştırıcı bölgeleri izler.

Bakım ve Koruma

LSR süreci, karıştırma ünitesindeki en küçük kirleticilerin bile malzemenin kristalleşmesine neden olabileceği için titiz bir bakım gerektirir. Kritik faaliyetler şunlardır:

• Karıştırıcı ve nozülün, temizleme karışımı veya özel teknik silikon ile günlük olarak yıkanması.
• Haftalık dozaj pompası kontrolü – oynaklıklar, contalar, filtreler.
• Aylık sıcaklık sensörleri ve debimetre kalibrasyonu.
• LSR varillerinin depo neminin izlenmesi ve gaz alma sistemlerinin kullanımı.

Smart Maintenance sistemi, pompa çalışma süresi, nozül soğutma sistemi yağ sıcaklığı ve servo tahriklerdeki titreşim verilerini toplar. Bu temelde bakım programları ve yedek parça listeleri oluşturur. Mobil uygulamalarla entegrasyon sayesinde teknisyenler, yapılan işlemleri belgeleyip fotoğraf ekleyebilir; bu da denetimleri kolaylaştırır.

Acil durum prosedürleri uygulamak faydalıdır; örneğin malzeme varilinin acil değişimi veya karışığın beklenmedik şekilde sertleşmesi durumunda kalıp temizleme planı. Check-listler ve e-öğrenme eğitimleri ile operatörler, süreci güvenli bir şekilde durdurmayı ve kayıpları önlemeyi bilir. Bu, 24/7 çalışan hatlarda, her duruş saatinin önemli maliyetler yaratması nedeniyle özellikle önemlidir.

Özet

LSR enjeksiyonu, hijyen gereksinimlerini seri üretim ihtiyacı ile birleştirir. Tederic Neo E enjeksiyon makineleri ve Smart LSR modülleri sayesinde firmalar, sürecin tam kontrolünü sağlayarak prototiplemetten seri üretime hızlı geçiş yapabilir. Doğru kalıp, otomasyon ve kalite sistemi seçimi, daha düşük TCO ve daha hızlı yatırım geri dönüşü ile sonuçlanır.

LSR uygulaması, tek seferlik bir proje değil; insanları, teknolojiyi ve verileri kapsayan bir dönüşüm programıdır. Parametrelerin sürekli izlenmesi, dozaj sistemlerinin bakımı ve ekibin yetkinliklerinin geliştirilmesi, normlara ve OEM müşteri beklentilerine uyumu korur. Bu yaklaşımla, sıvı silikon; tıbbi, bebek bakımı, gıda ve otomotiv üreticileri için, kullanıcı güvenliğini ve üretim öngörülebilirliğini garanti eden stratejik bir malzeme haline gelir.