Collage autonome du LSR sur le PC : méthodes d'adhésion et règles de conception

Le caoutchouc de silicone liquide auto-adhésif surmoulé sur du polycarbonate permet d'associer, en une seule pièce intégrée, un composant structurel rigide à une surface souple assurant l'étanchéité, l'amortissement, la préhension ou l'isolation.

Cette combinaison de matériaux rigides et souples est largement utilisée dans les dispositifs médicaux, les produits respiratoires, l'électronique, les appareils portables, les boîtiers étanches, les composants optiques, les capteurs automobiles, les connecteurs et les ensembles de gestion des fluides. Le polycarbonate assure la structure de support rigide, tandis que le caoutchouc LSR apporte élasticité, étanchéité et une interface souple.

Toutefois, il ne faut jamais partir du principe que l'adhérence entre le LSR et le PC sera bonne.

Le terme “ auto-adhésif ” ne signifie pas que tous les LSR auto-adhésifs adhèrent à toutes les qualités de polycarbonate dans toutes les conditions de moulage. L'adhérence dépend de la formulation exacte du LSR, de la nuance de résine PC, des additifs, de l'état de la surface, de la température du moule, du temps de durcissement, de la température de l'insert, de la géométrie du joint, du contrôle de la contamination et de l'environnement post-moulage.

Les fournisseurs de matériaux recommandent expressément de tester chaque combinaison de LSR et de substrat avant la production en série, car les différentes qualités de plastique peuvent présenter des propriétés de surface différentes.

Ce guide présente les principales méthodes d'adhésion, les critères de sélection des matériaux, les principes de conception des moules, les contrôles de processus, les procédures d'essai et les modes de défaillance courants liés au surmoulage par auto-adhérence du caoutchouc LSR sur du PC.

Qu'est-ce que le LSR auto-adhésif ?

Le LSR auto-adhésif est un caoutchouc de silicone liquide spécialement formulé pour développer une adhérence à certains thermoplastiques ou métaux au cours du processus de moulage et de durcissement.

Le LSR standard n'assure généralement pas une adhérence chimique fiable sur du polycarbonate non traité. Un assemblage classique peut donc nécessiter :

• Verrouillage mécanique
• Un guide d'introduction distinct
• Traitement au plasma
• Un adhésif
• Assemblage secondaire
• Composants d'étanchéité supplémentaires

Le LSR auto-adhésif ou sans apprêt permet d'éliminer certaines de ces opérations en adhérant directement à un substrat compatible lors du surmoulage.

Momentive définit le LSR auto-adhésif comme un matériau conçu pour adhérer directement à des substrats spécifiques lors du moulage, sans nécessiter d'apprêt ni d'étape de collage secondaire.

Le terme “ spécifique ” est important. L'acheteur doit s'assurer que la nuance de LSR choisie a été conçue et testée pour la résine PC exacte utilisée dans le produit final.

Pourquoi associer le LSR au polycarbonate ?

Le polycarbonate est couramment utilisé pour la fabrication de composants rigides destinés aux secteurs médical, électronique, industriel et optique. Selon sa composition, il peut offrir :

• Haute résistance aux chocs
• Stabilité dimensionnelle
• Moulabilité
• Transparence
• Rigidité structurelle
• Disponibilité dans les catégories destinées au secteur de la santé
• Disponibilité dans des nuances compatibles avec la stérilisation
• Intégration de clips, de nervures, de bossages, de rainures et d'éléments optiques

Les grades de polycarbonate destinés au secteur de la santé sont disponibles avec des évaluations de biocompatibilité et des programmes de gestion contrôlée des changements ; toutefois, il convient de vérifier auprès du fournisseur de résine le grade exact et la disponibilité dans chaque région.

LSR peut ajouter :

• Étanchéité
• Vannes flexibles
• Surfaces douces au toucher
• Isolation antivibratoire
• Isolation électrique
• Amortissement
• Membranes souples
• Interfaces en contact avec la peau
• Joints intégrés
• Protection contre la poussière
• Fonctionnalités sensibles à la pression

Le surmoulage de ces deux matériaux permet de réduire le nombre de composants et d'éviter l'installation d'un joint séparé.

Applications courantes de la conversion de LSR vers PC

Parmi les applications typiques des systèmes à deux composants, on peut citer :

• Armatures et joints d'étanchéité pour masques respiratoires
• Boîtiers pour dispositifs médicaux
• Joints pour équipements de diagnostic
• Composants destinés à l'administration de médicaments
• Vannes de régulation des fluides
• Boîtiers pour appareils portables
• Boutons électroniques et membranes
• Boîtiers de connecteurs étanches
• Boîtiers de capteurs
• Composants d'éclairage
• Boîtiers pour batteries et composants électroniques
• Ensembles optiques
• Joints d'étanchéité pour radars et caméras automobiles
• Poignées pour appareils portables
• Produits de santé réutilisables

Le surmoulage de polycarbonate avec du caoutchouc LSR est utilisé dans les produits médicaux tels que les masques respiratoires et d'autres dispositifs nécessitant des éléments d'étanchéité moulés.

Principales méthodes d'adhésion

Il existe quatre stratégies principales pour relier le LSR au PC :

1. LSR auto-adhésif sans apprêt
2. Collage assisté par apprêt
3. Activation ou traitement de surface
4. Verrouillage mécanique

Une conception robuste peut recourir à plusieurs méthodes.

Méthode 1 : LSR à adhérence spontanée sans apprêt

Le moulage LSR sans apprêt et à adhérence spontanée est souvent la méthode privilégiée pour le moulage à deux composants à grand volume.

L'insert en polycarbonate ou la pièce de première injection est positionné(e) dans le moule en LSR, puis le silicone auto-adhésif est injecté directement sur la surface d'assemblage exposée. Au cours du durcissement, le LSR développe une adhérence au polycarbonate compatible.

Parmi les avantages potentiels, on peut citer :

• Moins d'étapes de fabrication
• Pas d'application manuelle d'apprêt
• Risque de contamination réduit
• Réduction de l'utilisation de solvants
• Amélioration de l'automatisation
• Un flux de production plus court
• Réduction de la main-d'œuvre liée à l'assemblage
• Une répartition plus homogène de la colle
• Meilleure adaptation au moulage en deux étapes
• Réduction des stocks de produits en cours de fabrication

WACKER indique que certaines qualités de LSR auto-adhésives peuvent adhérer au PC sans traitement préalable du substrat et permettent une production automatisée à plusieurs composants.

Momentive propose également des gammes de LSR auto-adhésifs, conçues pour une adhérence sans apprêt sur le PC et d'autres thermoplastiques sélectionnés.

Limites de la liaison sans apprêt

Le collage sans apprêt peut échouer dans les cas suivants :

• La version PC n'est pas compatible
• La résine contient des additifs inadaptés
• La surface est contaminée
• L'insert est trop froid
• Le temps de durcissement est insuffisant
• La pression au niveau de l'interface est insuffisante
• Le LSR est moulé sur l'envers d'un film ou d'un composant enduit
• L'ordinateur a vieilli ou a été contaminé pendant son stockage
• L'interface est soumise à une contrainte de pelage
• La surface du moule est contaminée
• La combinaison de matériaux n'a pas été validée

Le fait qu'un essai se soit avéré concluant avec une nuance de PC ne prouve pas la compatibilité avec une autre nuance issue de la même famille de résines.

Méthode 2 : Collage assisté par apprêt

Il est possible d'appliquer un apprêt sur la surface de collage en PC avant le moulage au LSR.

L'apprêt sert de couche favorisant l'adhérence entre le silicone et le substrat thermoplastique.

On peut envisager l'utilisation d'un apprêt dans les cas suivants :

• Le LSR sélectionné n'est pas auto-adhésif.
• L'adhérence sans apprêt n'est pas constante
• La surface du PC est difficile à coller
• Cette application nécessite une marge d'adhérence supplémentaire
• Le projet utilise une qualité LSR existante
• Le volume de production ne justifie pas la mise en place d'un nouveau système de gestion des matériaux
• Le verrouillage mécanique est limité

Il existe dans le commerce des apprêts à base de silicone destinés à améliorer l'adhérence sur les plastiques et d'autres substrats, mais il convient de vérifier leur compatibilité avec le système PC et LSR choisi.

Risques liés au processus d'apprêt

L'application de l'apprêt introduit des contrôles supplémentaires :

• Nettoyage des surfaces
• Épaisseur de l'enduit
• Uniformité de la couverture
• Temps de séchage
• Durée de conservation de l'apprêt
• Manipulation des solvants
• Formation des opérateurs
• Contrôles environnementaux
• Masquage des zones non à souder
• Traçabilité des lots
• Évaluation réglementaire
• Éventuelles imperfections esthétiques
• Augmentation des coûts de cycle et de main-d'œuvre

Une quantité excessive d'apprêt peut entraîner la formation de dépôts, de marques visibles, l'affaiblissement des couches limites ou des variations dimensionnelles.

Une quantité insuffisante d'apprêt peut laisser des zones non adhérentes.

Pour les produits à usage médical ou destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires, chaque apprêt et chaque solvant doit être pris en compte dans l'évaluation des matériaux et la conformité réglementaire.

Méthode 3 : Activation de surface

Le traitement de surface peut augmenter l'énergie de surface et améliorer l'adhérence dans certains systèmes.

Parmi les méthodes envisageables, on peut citer :

• Plasma atmosphérique
• Plasma à basse pression
• Traitement contre le coronavirus
• Traitement à la flamme
• Traitement par UV et ozone
• Traitement chimique de surface

Le traitement au plasma est utilisé dans certains systèmes de collage au silicone afin d'améliorer l'adhérence lorsque celle-ci s'avère insuffisante sur un substrat non traité.

Cependant, l'activation de la surface est sensible au temps. La surface traitée peut perdre progressivement son état activé avant le surmoulage.

Un processus validé doit définir :

• Méthode de traitement
• Puissance
• Gaz
• Distance
• Vitesse de traitement
• Nombre de passages
• Délai maximal avant le moulage
• Conditions de stockage
• Exigences en matière de propreté des surfaces
• Méthode d'inspection ou de surveillance

Aucun traitement de surface ne doit être mis en œuvre sans un plan de validation contrôlé.

Méthode n° 4 : Verrouillage mécanique

Le verrouillage mécanique utilise la forme du composant en PC pour maintenir physiquement le silicone durci en place.

Parmi les caractéristiques communes, on peut citer :

• Trous traversants
• Machines à sous
• Contre-dépouilles
• Rainures
• Windows
• Perforations
• Nervures de retenue
• Fonctionnalités de Dovetail
• Bords enveloppants
• Brides fixées par emboîtement
• Poches d'ancrage élargies

Le LSR s'écoule à travers ou autour de ces éléments et se fixe mécaniquement après durcissement.

Un verrouillage mécanique est utile dans les cas suivants :

• L'adhérence chimique est incertaine
• L'application subit une contrainte de pelage
• Ce lien est essentiel à la sécurité
• Le produit est soumis à des flexions répétées
• L'interface entre en contact avec de l'eau ou des produits chimiques
• Un vieillissement prolongé peut réduire l'adhérence
• La conception nécessite un système de retenue redondant.

Le verrouillage mécanique peut renforcer la liaison chimique, mais il ne doit pas servir à compenser un processus de moulage non maîtrisé.

Le choix des matériaux est la première décision à prendre en matière de conception

Les nuances LSR et PC doivent être choisies en tant que paire de matériaux ayant fait l'objet d'essais.

Ne choisissez pas le PC en vous basant uniquement sur ses propriétés mécaniques, et choisissez le LSR séparément, à un stade ultérieur.

L'évaluation devrait porter sur :

• Dénomination commerciale et qualité exactes du LSR
• Dénomination commerciale et catégorie exactes du PC
• Couleur de l'ordinateur
• Couleur LSR
• Additifs pour PC
• Système ignifuge
• Stabilisateurs UV
• Additifs internes de démoulage
• Renfort en verre
• Statut « à usage médical » ou « en contact avec les aliments »
• Exigences en matière de stérilisation
• Exigences en matière de transparence
• Compatibilité avec les températures de transformation
• Exigences en matière de contrôle des modifications

WACKER précise que, même lorsqu'une série de LSR est conçue pour adhérer au PC et à d'autres plastiques haute performance, chaque substrat doit faire l'objet d'essais avant la production en série, car les propriétés de surface varient.

Ne considérez pas toutes les catégories de PC comme équivalentes

Deux types de polycarbonate peuvent présenter des différences au niveau :

• Poids moléculaire
• Indice de fluidité à chaud
• Résistance à la chaleur
• Emballage antiadhésif
• Colorants
• Retardateurs de flamme
• Renfort
• Additifs anti-UV
• Modificateurs d'impact
• Dossiers médicaux
• Compatibilité avec la stérilisation

Ces différences peuvent avoir une incidence sur le comportement au moulage et l'adhérence à l'interface.

Une nuance de PC naturel et une nuance de PC noir ignifugé doivent être considérées comme deux substrats distincts lors des essais de qualification d'adhérence.

Tout changement de fournisseur de résine, de type de résine, de pigment, de teneur en matériaux recyclés ou d'ensemble d'additifs doit donner lieu à une révision technique.

Compatibilité thermique

Le LSR nécessite de la chaleur pour durcir, tandis que le PC peut se ramollir, se déformer, se décolorer ou accumuler des contraintes internes s'il est exposé à des conditions de moulage inadaptées.

L'ordinateur sélectionné doit résister à :

• Température du moule en LSR
• Préchauffage de l'insert
• Pression d'injection
• Temps de durcissement
• Cycles de moulage répétés
• Chauffage localisé à l'interface
• Post-durcissement, si nécessaire
• Stérilisation
• Vieillissement thermique

Lorsqu'un PC standard ne supporte pas les conditions de durcissement requises pour le LSR, on peut envisager d'utiliser un polycarbonate résistant à des températures plus élevées ou un LSR durcissant à basse température.

Des grades spéciaux de polycarbonate résistants aux températures élevées ont été mis au point pour les applications de surmoulage LSR dans lesquelles la résistance thermique standard peut s'avérer insuffisante.

Dow propose également des solutions LSR à durcissement à basse température, destinées aux substrats thermosensibles et aux sections surmoulées épaisses.

Séchage et manipulation de l'insert en PC

Le PC est sensible à l'humidité pendant son processus de moulage ; il est donc indispensable de respecter les recommandations du fournisseur de thermoplastiques en matière de séchage et de mise en œuvre lors de la fabrication de l'insert rigide.

Après le moulage, l'insert doit être protégé contre :

• Pétrole
• Poussière
• Empreintes digitales
• Sprays de démoulage
• Résidus de nettoyage
• Contamination de l'emballage
• Condensation
• Durée de stockage excessive
• Contact avec des gants incompatibles
• Huiles de silicone provenant d'activités non liées

La zone de collage doit rester propre et sèche avant le surmoulage au LSR.

Le processus de nettoyage approuvé doit définir :

• Produit nettoyant
• Concentration
• Mode d'emploi
• Méthode de séchage
• Durée maximale de conservation
• Emballage
• Gants de manutention
• Critères d'acceptation

Évitez d'utiliser un produit nettoyant agressif sans avoir vérifié son effet sur la fissuration sous contrainte du PC et la chimie de surface.

Moulage en une seule étape, moulage par insertion et moulage en deux étapes

Surmoulage d'inserts

La pièce en plastique est moulée lors d'une opération distincte, puis contrôlée, stockée et enfin placée dans le moule en LSR.

Parmi les avantages, on peut citer :

• Optimisation distincte de chaque processus de moulage
• Planification flexible de la production
• Baisse des investissements dans les équipements à plusieurs composants
• Un développement initial plus simple

Parmi les inconvénients, on peut citer :

• Manutention supplémentaire
• Contamination de surface
• Insert de refroidissement
• Stock
• Chargement manuel
• Erreurs de positionnement
• Intervalle plus long entre les étapes de moulage

Moulage en deux étapes

La pièce en PC est moulée lors de la première injection, puis transférée directement dans une autre cavité pour le surmoulage LSR.

Parmi les avantages potentiels, on peut citer :

• Surface en PC chaude, tout juste moulée
• Réduction de la contamination
• Court délai entre les étapes de moulage
• Amélioration de l'automatisation
• Manipulation réduite
• Higher production consistency
• Réduction des stocks de produits en cours de fabrication

WACKER describes self-adhesive LSR as suitable for large-series overmolded parts produced through multicomponent or shuttle-mold processes.

Rotary or Shuttle Mold

A rotary mold, index plate, or shuttle system transfers the PC component from the thermoplastic cavity to the LSR cavity.

The design must account for:

• Different mold temperatures
• PC cooling and shrinkage
• LSR curing temperature
• Positionnement de l'insert
• Cavity alignment
• Cycle balancing
• Robot access
• Mold-surface isolation
• Differential thermal expansion

Design the Interface for Shear, Not Peel

Adhesive joints usually perform better when loads act in shear or compression rather than peeling the silicone away from the PC edge.

Avoid designs where:

• A thin silicone lip can be lifted easily
• The bond line terminates at a sharp exposed edge
• Repeated user contact pulls directly on the interface
• Assembly force peels the silicone backward
• Fluid pressure opens the bond line
• A cable pulls perpendicular to the interface

Prefer designs where:

• The LSR wraps around the PC edge
• The interface has adequate overlap
• Loads are distributed over a wide area
• Mechanical anchors support the bond
• The bond edge is protected
• Sealing pressure pushes the LSR toward the PC

Increase Bonding Area Carefully

A larger bonding area can improve total retention, but more area does not automatically solve poor adhesion.

The interface should be:

• Wide enough for stable bonding
• Accessible to LSR flow
• Properly vented
• Free of sharp changes in thickness
• Protected from trapped air
• Designed for uniform heating
• Easy to inspect

Long narrow bonding paths can trap air or create incomplete filling.

Add Mechanical Anchors in Critical Areas

Mechanical locking features should be considered near:

• Languettes à tirer
• Hinges
• User-contact edges
• Sorties de câbles
• Valve regions
• Membranes minces
• Corners
• High-pressure sealing areas
• Areas exposed to repeated bending

Through-holes allow the LSR on one side of the PC to connect with silicone on the opposite side, creating a strong physical lock.

The hole diameter and spacing must allow complete filling without weakening the plastic structure.

Avoid Sharp Corners

Sharp PC corners can:

• Restrict LSR flow
• Create air traps
• Concentrate stress
• Cut or tear the silicone
• Reduce effective bonding area
• Create thin sections
• Encourage crack initiation

Use appropriate radii at the interface.

The radius must be large enough to improve flow and stress distribution while still meeting the functional geometry.

Control LSR Thickness

Very thin LSR sections may:

• Cure too quickly at the surface
• Fill incompletely
• Tear during demolding
• Provide insufficient peel-test width
• Create inconsistent bond strength
• Be damaged during use

Very thick sections may:

• Require longer curing
• Increase cycle time
• Create temperature gradients
• Increase shrinkage effects
• Distort the PC insert
• Trap air

The thickness should be consistent where possible.

Gradual transitions are preferable to sudden changes.

Gate Location

The LSR gate should be positioned to promote complete and uniform filling of the bonding interface.

A poor gate location can cause:

• Air entrapment
• Flow hesitation
• Uneven interface pressure
• Premature curing
• Weak weld lines
• Incomplete encapsulation
• Excessive pressure on the PC insert
• Insert displacement

The gate should not direct a high-velocity material stream against a fragile PC wall.

The gate vestige should also be positioned away from:

• Sealing surfaces
• Cosmetic surfaces
• Membranes minces
• User-contact areas
• Critical bond edges

Venting and Vacuum

LSR can flow into very small gaps, but trapped air can still prevent full contact with the PC surface.

Air traps may create:

• Local unbonded spots
• Bulles
• Surface burns
• Short filling
• Weak bond initiation points
• Leak paths

Vacuum-assisted molding and properly located vents can improve filling consistency.

Vents must be designed carefully because low-viscosity uncured LSR can create flash.

Protect the Nonbonding Areas

Self-bonding LSR should bond to the PC component but release cleanly from the mold.

The mold may require:

• Appropriate tool steel
• Revêtement de surface
• Controlled polish
• Defined texture
• Temperature balance
• Selective release treatment
• Protected shutoff areas

WACKER reports that its PC-bonding LSR technology is designed to adhere to the hard component without bonding to the mold, supporting automated production.

However, actual release performance must be proven with the production tool.

Shutoff Design

The boundary between exposed PC and overmolded LSR requires precise shutoff geometry.

Poor shutoffs may cause:

• Silicone flash on the PC surface
• Cosmetic defects
• Leakage paths
• Difficult trimming
• Damage to optical areas
• Uncontrolled bond edges
• PC deformation

The shutoff should:

• Support the PC insert
• Prevent insert movement
• Avoid excessive clamping stress
• Limit flash
• Protect finished surfaces
• Account for PC dimensional tolerance
• Remain maintainable throughout tool life

PC Insert Temperature

A warm PC insert can improve bonding in some systems because the interface reaches the required reaction temperature more quickly.

An insert that is too cold may:

• Delay adhesion development
• Increase cure-time requirements
• Create weak areas
• Cause condensation in humid environments
• Produce inconsistent bonding between cycles

An insert that is too hot may:

• Deform
• Accumulate stress
• Lose dimensional accuracy
• Increase sticking
• Affect optical quality

The validated process should define the acceptable insert-temperature range at the time of overmolding.

Mold Temperature and Cure Time

Self-bonding LSR requires enough time and temperature to cure and develop adhesion.

Insufficient cure can lead to:

• Adhesive failure
• Soft or tacky silicone
• Poor mechanical properties
• Unstable dimensions
• Weak peel strength

Excessive heat exposure can:

• Deform PC
• Increase cycle time
• Discolor the plastic
• Affect additives
• Increase internal stress
• Reduce production efficiency

Use the material supplier’s recommended processing window as the starting point and develop a validated production window through trials.

Pressure at the Interface

The LSR must contact the PC surface continuously before curing.

Insufficient interface pressure may create:

• Dry spots
• Air pockets
• Partial adhesion
• Weak edges
• Leak paths

Excessive injection pressure may:

• Move the insert
• Deform thin PC walls
• Open shutoffs
• Create flash
• Damage optical surfaces

Balanced filling is usually more important than maximum injection pressure.

Cure Inhibition and Contamination

Platinum-cured LSR can be affected by certain contaminants.

Potential sources include:

• Matériaux contenant du soufre
• Amines
• Phosphorus compounds
• Some adhesives
• Some pigments
• Rubber gloves
• Lubrifiants
• Cleaning products
• Residues from other elastomers
• Matériaux d'emballage

WACKER warns that amines, sulfur, and phosphorus compounds can interfere with platinum-catalyzed LSR systems.

The production area should control contact materials and cross-contamination.

Adhesion Failure Modes

Défaillance de l'adhérence

The silicone separates cleanly from the PC surface.

This usually indicates that the interface bond is weaker than the silicone itself.

Parmi les causes possibles, on peut citer :

• Incompatible material pair
• Contamination de surface
• Insufficient temperature
• Short cure time
• Incorrect LSR mixing
• Aged or unsuitable PC surface
• Inadequate treatment
• Incorrect primer
• Poor primer application

Rupture cohésive

The silicone tears while a layer remains attached to the PC.

This indicates that the interface bond is stronger than the local silicone strength.

Cohesive failure is often the preferred result during peel testing.

WACKER reports cohesive failure in peel testing for selected PC and self-bonding LSR combinations, with the silicone tearing while the interface remained intact.

Mixed Failure

Part of the interface separates cleanly while another area tears through the silicone.

Mixed failure may indicate:

• Uneven surface condition
• Temperature variation
• Partial contamination
• Air entrapment
• Uneven primer
• Inconsistent interface pressure
• Variable cure

PC Substrate Failure

The PC cracks or breaks before the silicone bond separates.

This may indicate strong adhesion, but it can also reveal:

• Excessive stress concentration
• Weak PC geometry
• Internal molding stress
• Chemical attack
• Poor mechanical design

Peel Testing

A 90-degree or 180-degree peel test is commonly used to compare adhesion between material combinations and process conditions.

A controlled test should define:

• Specimen geometry
• Bonding width
• LSR thickness
• PC thickness
• Peel angle
• Pull speed
• Durée de conditionnement
• Température d'essai
• Quantité d'échantillons
• Mode de défaillance
• Minimum peel strength

Report both the force and failure mode.

A high force followed by clean adhesive separation may indicate a different risk than a lower force with consistent cohesive tearing.

WACKER reports peel-test results for selected self-adhesive LSR and PC combinations, but those supplier values should not be used as automatic acceptance criteria for a different product geometry or resin grade.

Tensile Pull Testing

For buttons, inserts, connectors, and circular seals, a tensile pull or push-out test may better represent the actual load.

The test fixture should reproduce the expected service direction.

Possible measurements include:

• Maximum pull force
• Force at first separation
• Displacement at failure
• Failure location
• Percentage of cohesive failure

Leak Testing

When the LSR functions as a waterproof seal, bond testing alone is not enough.

The assembly may also require:

• Air-pressure decay testing
• Vacuum decay testing
• Water spray testing
• Immersion testing
• Bubble testing
• Burst-pressure testing
• Fluid-pressure testing

Leak testing should be repeated after environmental conditioning.

Environmental Validation

The LSR-to-PC bond should be evaluated after relevant exposures, such as:

• Cycles thermiques
• High-temperature aging
• Low-temperature exposure
• Forte humidité
• Water immersion
• Produits détergents
• Désinfectants
• Skin oils
• Automotive fluids
• Exposition aux UV
• Vibration
• Mechanical shock
• Repeated flexing
• Stérilisation
• Vieillissement accéléré

A bond that performs well immediately after molding may weaken after aging or chemical exposure.

Sterilization Considerations

For healthcare products, evaluate the complete PC-LSR assembly after the intended sterilization process.

Possible methods include:

• Oxyde d'éthylène
• Steam
• Rayonnement gamma
• Faisceau d'électrons
• Radiographie
• Peroxyde d'hydrogène vaporisé

The sterilization process can affect:

• PC transparency
• PC stress cracking
• Dureté du silicone
• Silicone elongation
• Résistance d'adhérence
• Couleur
• Dimensions
• Force d'étanchéité
• Substances extractibles
• Vieillissement à long terme

Certain self-bonding LSR and PC systems have demonstrated compatibility with repeated steam sterilization, but this performance is material-grade-specific and does not apply automatically to all combinations.

Quality-Control Plan

A production control plan may include:

• PC resin verification
• LSR batch verification
• Pigment verification
• Insert dimensions
• Insert cleanliness
• Insert temperature
• Température du moule
• Pression d'injection
• Temps de durcissement
• Inspection visuelle
• Inspection rapide
• Bond-edge inspection
• Peel or pull testing
• Contrôle d'étanchéité
• Tests fonctionnels
• Traçabilité des lots

For medical, automotive, or safety-critical products, define the testing frequency and acceptance criteria before mass production.

Change Control

Adhesion is sensitive to material and process changes.

Require notification before changing:

• PC grade
• PC supplier
• PC manufacturing site
• Couleur de l'ordinateur
• Additive package
• Emballage antiadhésif
• Recycled content
• LSR grade
• LSR supplier
• LSR pigment
• Introduction
• Produit nettoyant
• Traitement de surface
• Mold coating
• Température du moule
• Conditions de guérison
• Production site
• Méthode de stérilisation

SABIC notes that its healthcare polycarbonate portfolio uses formula-lock and management-of-change controls, illustrating why controlled resin sourcing matters in regulated applications.

Recommended Development Process

Phase 1: Define the Application

Document:

• Fonctionnalités du produit
• Bonding purpose
• Sealing requirement
• Expected load
• Température
• Exposition à des substances chimiques
• Stérilisation
• Service life
• Regulatory market
• Volume annuel

Phase 2: Screen Material Pairs

Select several candidate combinations of:

• Self-bonding LSR grade
• PC grade
• Couleur
• Dureté
• Résistance à la chaleur
• Regulatory status

Request supplier adhesion tables or technical support where available.

Phase 3: Produce Test Plaques

Mold standardized plaques using representative:

• PC processing conditions
• LSR processing conditions
• Surface conditions
• Interface thickness
• Temps de durcissement
• Insert temperature

Compare peel strength and failure mode.

Phase 4: Prototype the Real Geometry

Test actual components because plaque results may not represent:

• Corner flow
• Thin sections
• Gate location
• Mouvement d'insertion
• Bond-edge geometry
• Mechanical stresses
• Pression d'étanchéité

Phase 5: Establish the Process Window

Test combinations of:

• Low and high mold temperature
• Short and long cure time
• Low and high insert temperature
• Minimum and maximum holding time
• Material-lot variation
• PC color variation
• LSR pigment variation

Phase 6: Complete Environmental Testing

Evaluate bonded samples after the required aging, fluid, thermal, mechanical, and sterilization conditions.

Phase 7: Validate Production

Valider :

• Material handling
• PC molding
• Insert storage
• Nettoyage des surfaces
• Insert transfer
• LSR metering and mixing
• Paramètres de moulage
• Démoulage
• Inspection
• Emballage
• Traçabilité

Informations à inclure dans un appel d'offres

Provide the molding supplier with:

1. PC trade name and exact grade
2. LSR trade name and exact grade, when selected
3. Dessin en deux dimensions
4. Modèle en trois dimensions
5. Bonding-area dimensions
6. Required LSR hardness
7. PC and LSR colors
8. Mechanical load direction
9. Required peel or pull strength
10. Waterproof or leak requirement
11. Température de fonctionnement
12. Exposition à des substances chimiques
13. Méthode de stérilisation
14. Exigences réglementaires
15. Quantité annuelle
16. Quantité de prototypes
17. Cosmetic requirements
18. Flash autorisé
19. Test requirements
20. Packaging and cleanliness requirements
21. Exigences en matière de traçabilité
22. Change-notification requirements

When the materials have not yet been selected, ask the supplier to propose and test at least two compatible LSR-to-PC combinations.

Supplier Qualification Questions

Ask the LSR overmolding supplier:

• Which self-bonding LSR grades have you molded onto PC?
• Which exact PC grades have been validated?
• Can you provide peel-test samples?
• Do you use insert molding or two-shot molding?
• How do you control insert temperature?
• How do you prevent PC surface contamination?
• Is primer required?
• Is plasma treatment required?
• How do you monitor LSR mixing ratio?
• How do you control cure inhibition?
• What mold coatings are used?
• How do you inspect the bond line?
• Can you conduct peel, pull, and leak testing?
• How do you manage material changes?
• Can production lots be traced to both raw-material batches?

Conclusion

Successful self-bonding of LSR to polycarbonate depends on the complete material and process system.

The most important rules are:

• Select the LSR and PC as a tested pair.
• Do not assume that all PC grades behave the same.
• Keep the bonding surface clean and controlled.
• Design the joint to resist shear rather than peel.
• Add mechanical locking for critical applications.
• Protect bond edges from user handling and fluid pressure.
• Balance mold temperature, insert temperature, cure time, and PC heat resistance.
• Test actual production geometry, not only material plaques.
• Validate the bond after aging, chemicals, thermal cycling, and sterilization.
• Control every material and process change.

Primerless self-bonding LSR can reduce assembly steps and support automated production, but reliable adhesion must be demonstrated with the exact materials, tooling, process window, and service conditions intended for the final product.

Foire aux questions

Does every self-bonding LSR adhere to polycarbonate?

No. Self-bonding LSR grades are developed for selected substrates. The exact LSR and PC combination must be tested before mass production.

Is primer required when overmolding LSR onto PC?

Not always. A compatible self-bonding LSR may adhere to PC without primer. Primer may be required when the material pair does not provide sufficient primerless adhesion.

Can plasma treatment improve LSR-to-PC adhesion?

It may improve adhesion in selected systems, but the treatment parameters and maximum delay before molding must be validated.

What is the strongest LSR-to-PC joint design?

A wide interface loaded mainly in shear, combined with protected edges and mechanical interlocking, generally provides a more robust design than a thin exposed edge loaded in peel.

Why does the silicone peel away cleanly from the PC?

Clean separation indicates adhesive failure. Common causes include incompatible materials, contamination, insufficient heat, short cure time, low insert temperature, or inadequate surface treatment.

What is cohesive failure?

Cohesive failure occurs when the silicone tears while some silicone remains attached to the PC. It indicates that the interface is stronger than the silicone at the failure location.

Can a PC-LSR assembly be steam sterilized?

Some material combinations are suitable for repeated steam sterilization, but compatibility is grade-specific. The complete molded assembly must be tested after the intended number of cycles.

Should mechanical locks be added when using self-bonding LSR?

Mechanical locks are recommended for critical areas exposed to peel, pressure, repeated flexing, or safety-related loads. They provide additional retention if chemical adhesion weakens.

Can an internal mold-release additive in PC affect adhesion?

Potentially. Additives can change the surface characteristics of the plastic. The exact resin grade, color, and additive package should therefore be tested as part of the approved material combination.

How should adhesion be tested?

Use a defined peel, tensile pull, push-out, or functional test that represents the real product load. Record both maximum force and failure mode.

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