Metodi di assemblaggio dei componenti in silicone: incollaggio, fissaggio meccanico e prove di tenuta

Un componente in silicone stampato è spesso solo una parte di un assemblaggio più ampio. Potrebbe essere necessario collegarlo a un alloggiamento in plastica, a un inserto metallico, a un cavo, a un sensore, a una valvola, a un tubo o a un altro componente in silicone. L'assemblaggio deve rimanere ben saldo, soddisfacendo al contempo i requisiti di tenuta, flessibilità, pulizia e durata nel tempo.

La scelta di un metodo di giunzione non adeguato può causare il distacco dell'adesivo, lo strappo del silicone, lo spostamento dell'inserto o perdite durante l'uso. Un progetto affidabile tiene quindi conto fin dall'inizio della geometria del giunto, della combinazione dei materiali, della direzione di carico, del processo di produzione e del metodo di ispezione.

La presente guida mette a confronto i metodi di incollaggio al silicone, di bloccaggio meccanico e di assemblaggio ibrido, spiegando poi come sia possibile utilizzare le prove di decadimento della pressione, di decadimento del vuoto, di portata massica e con gas tracciante per verificare le prestazioni di tenuta.

Perché i componenti in silicone sono difficili da assemblare

La gomma siliconica offre flessibilità, resistenza alle temperature e buone prestazioni di tenuta, ma proprio queste caratteristiche comportano alcune difficoltà di assemblaggio.

Tra le difficoltà più comuni figurano:

• Bassa energia superficiale che limita l'adesione
• Parti flessibili che si deformano durante il posizionamento
• Compressione variabile in corrispondenza delle aree di tenuta
• Residui di distaccante o contaminazione
• Differente dilatazione termica tra il silicone e i substrati rigidi
• Elevata sollecitazione di distacco sui bordi esposti del giunto
• Movimento degli inserti durante il sovrastampaggio
• Permeabilità al gas attraverso sezioni sottili di silicone
• Difficoltà nel distinguere le perdite dell'apparecchio da quelle del prodotto

La prima scelta progettuale consiste nel decidere se il giunto richieda adesione chimica, ritenzione meccanica o entrambe.

Principali metodi di assemblaggio del silicone

Metodo	Applicazione tipica	Vantaggio principale	Limitazione principale
Incollaggio con adesivo siliconico	Assemblaggio da silicone a silicone, metallo o plastica	Giunto flessibile e continuo	È necessario preparare la superficie e procedere alla polimerizzazione
Incollaggio assistito da primer	Substrati difficili in plastica, metallo o vetro	Migliora l'adesione interfacciale	Fase aggiuntiva del processo controllato
Sovrastampaggio con LSR autoadesivo	Componenti in silicone da trasformare in plastica o metallo, prodotti in grandi volumi	Assemblaggio integrato automatizzato	È necessario verificare la compatibilità dei materiali
Interblocco meccanico	Guarnizioni, alloggiamenti, inserti e componenti per cavi	Non si basa esclusivamente sulla chimica	Richiede ulteriori elementi geometrici e attrezzature
Acquisizione tramite compressione	Guarnizioni, diaframmi e guarnizioni sostituibili	Semplice e funzionale	La compressione deve rimanere sotto controllo
Giunto ibrido chimico-meccanico	Assemblaggi strutturali e di tenuta critici	Conservazione ridondante	Ulteriori attività di progettazione e convalida
Elementi di fissaggio, morsetti o aggraffature	Tubi, alloggiamenti e gruppi riparabili sul campo	Facile da ispezionare o smontare	Rischio di danni locali causati dal silicone

1. Incollaggio con adesivo siliconico

L'incollaggio consente di unire componenti prodotti separatamente dopo lo stampaggio. A seconda del tipo di assemblaggio, l'adesivo può essere un silicone RTV monocomponente, un adesivo siliconico bicomponente o un altro sistema adesivo flessibile compatibile.

Incollaggio da silicone a silicone

Gli adesivi siliconici vengono spesso utilizzati quando entrambi i componenti sono in gomma siliconica. Un adesivo scelto in modo adeguato può creare un giunto flessibile che si muove insieme ai componenti stampati.

Tra le applicazioni tipiche figurano:

• Giunzione di tubi in silicone a connettori stampati
• Incollaggio dei componenti delle valvole
• Fissaggio di guarnizioni in silicone a corpi flessibili
• Riparazione o chiusura di gruppi stampati in silicone
• Unione di due tipi di silicone con durezza diversa

Le superfici devono essere pulite e prive di olio, polvere, materiale non indurito e residui di agenti distaccanti. Alcune superfici in silicone indurito potrebbero inoltre richiedere un trattamento al plasma, a corona o con primer.

Incollaggio da silicone a plastica

L'incollaggio del silicone ai termoplastici può risultare più difficile, poiché l'adesione dipende dalla resina specifica, dagli additivi, dal contenuto di fibra di vetro e dalle condizioni della superficie.

Tra le variabili importanti figurano:

• Tipo esatto di polimero
• Contenuto di umidità
• Additivi distaccanti
• Struttura superficiale
• Resistenza al calore
• Condizioni di polimerizzazione dell'adesivo
• Esposizione a sostanze chimiche durante l'uso

Non si deve dare per scontato che un incollaggio sviluppato per un determinato tipo di policarbonato o nylon funzioni automaticamente anche con un altro tipo.

Incollaggio silicone-metallo

Gli inserti metallici devono normalmente essere privi di olio da lavorazione, ossidazione, polvere e impronte digitali. Potrebbero essere necessari sgrassaggio, irruvidimento controllato della superficie, trattamento al plasma o applicazione di un primer.

I substrati idonei possono includere:

• Acciaio inossidabile
• Alluminio
• Ottone
• Leghe di rame
• Parti metalliche rivestite
• Terminali metallici per cavi
• Alloggiamenti per sensori

Il fornitore dovrebbe inoltre valutare se il rivestimento metallico, la placcatura o lo strato di passivazione alterino l'adesione.

Preparazione della superficie

La preparazione della superficie può comprendere:

1. Pulizia e sgrassaggio
2. Essiccazione
3. Trattamento al plasma, a corona o a fiamma
4. Applicazione del primer
5. Erogazione controllata dell'adesivo
6. Allestimento
7. Stesura
8. Ispezione delle obbligazioni

WACKER sottolinea che l’adesione del silicone dipende dal tipo di substrato e dal carico meccanico e che, per alcune combinazioni, potrebbero essere necessari primer, trattamenti al plasma o a corona. (Linee guida WACKER sull'adesione dei siliconi)

L'attivazione superficiale potrebbe perdere gradualmente efficacia; pertanto, è necessario verificare e indicare nelle istruzioni di produzione il tempo massimo consentito tra il trattamento e l'incollaggio.

2. Sovrastampaggio con LSR autoadesivo

La gomma siliconica liquida autoadesiva è formulata per aderire a determinati termoplastici, metalli o altri substrati durante lo stampaggio a iniezione.

Il componente rigido può essere:

• Inserito in uno stampo in LSR e sovrastampato
• Realizzato nella prima stazione di uno stampo a due componenti
• Trasferito automaticamente a una seconda stazione di stampaggio
• Fornito come inserto prefabbricato in metallo o plastica

Alcuni tipi di LSR autoadesivi possono aderire a determinati substrati senza bisogno di primer o trattamento al plasma. Ad esempio, WACKER descrive un LSR autoadesivo sviluppato per l’incollaggio al policarbonato nello stampaggio bicomponente. (Esempio di LSR autoadesivo WACKER)

Tuttavia, il termine “autoadesione” non implica un’adesione universale. L’adesione deve essere testata utilizzando esattamente:

• Grado LSR
• Resina o metallo come substrato
• Coloranti e additivi
• Condizioni di stampaggio del substrato
• Finitura superficiale
• Condizioni di conservazione
• Temperatura di sovrastampaggio
• Tempo di indurimento
• Esposizione ambientale

Vantaggi del sovrastampaggio autoadesivo

• Riduce le operazioni di assemblaggio secondarie
• Elimina l'erogazione manuale dell'adesivo
• Supporta l'automazione su larga scala
• Crea un'interfaccia di tenuta continua
• Riduce il numero di componenti sciolti
• Migliora il posizionamento dei pezzi
• È possibile combinare colori o durezze diverse
• Supporta guarnizioni integrate e coperture protettive

Rischi potenziali

• Deformazione del substrato sotto l'effetto del calore di stampaggio
• Perdita di adesione dovuta all’umidità
• Prevenire l'inibizione della polimerizzazione causata da materiali incompatibili
• Inserire il movimento durante l'iniezione
• Flusso di silicone incompleto dietro gli elementi di bloccaggio
• Variazione dell'adesione causata dalla contaminazione
• Difficoltà nell'ispezione delle aree di incollaggio nascoste

Il substrato deve resistere al processo di stampaggio LSR senza deformarsi, fondersi o rilasciare sostanze che interferiscano con la polimerizzazione.

3. Bloccaggio meccanico

Il bloccaggio meccanico mantiene il silicone in posizione grazie alla geometria, anziché fare affidamento esclusivamente sull'adesione chimica.

Tra le caratteristiche comuni dei sistemi di bloccaggio meccanico figurano:

• Fori passanti
• Fori svasati
• Sottotagli
• Scanalature a coda di rondine
• Nervature di fissaggio
• Scanalature circonferenziali
• Flangie
• Canali a forma di T
• Inserti perforati
• Bordi rilevati
• Asole con conicità inversa
• Perline di ritenzione stampate

Durante il sovrastampaggio, l’LSR scorre attraverso o attorno a queste caratteristiche e polimerizza assumendo una forma che non può essere rimossa senza deformarsi o lacerarsi.

Protolabs raccomanda l'uso di innesti meccanici per integrare o sostituire il legame chimico in molti assemblaggi sovrastampati, ricorrendo a elementi quali sottosquadri, fori con conicità inversa e svasature. (Linee guida di Protolabs per la progettazione di prodotti con sovrastampaggio)

Vantaggi del bloccaggio meccanico

• Meno dipendente dalle proprietà chimiche della superficie del substrato
• Garantisce una ritenzione visibile e prevedibile
• Supporta materiali con scarsa compatibilità chimica
• Può migliorare la resistenza alle forze di pelatura e di strappo
• Rimane efficace anche dopo un certo periodo di invecchiamento ambientale
• Potrebbe rendere superflui i primer o gli adesivi

Principi di progettazione dei sistemi di bloccaggio meccanici

Distribuire il carico

Diversi piccoli elementi di fissaggio possono distribuire la sollecitazione in modo più uniforme rispetto a un unico grande ancoraggio. Una sollecitazione concentrata può lacerare il silicone morbido attorno a un inserto.

Evitare gli spigoli vivi

I bordi taglienti del substrato potrebbero tagliare o provocare strappi nel silicone. È necessario prevedere dei raggi di curvatura nei punti in cui il silicone si estende attorno al componente rigido.

Assicurare un'adeguata copertura in silicone

Il silicone che circonda un foro, una scanalatura o un sottosquadro deve avere uno spessore sufficiente a resistere allo strappo. I legamenti estremamente sottili potrebbero riempirsi correttamente, ma cedere durante la prova di trazione.

Considerazioni sul flusso e lo sfiato dell'LSR

L'aria può rimanere intrappolata dietro i dispositivi di bloccaggio meccanici. Il posizionamento delle saracinesche e i sistemi di sfiato devono consentire all'LSR di riempire completamente l'interblocco.

Posizione dell'inserimento di controllo

L'inserto deve rimanere stabile durante la chiusura dello stampo e l'iniezione. Potrebbero essere necessari perni di posizionamento, dispositivi di fissaggio o elementi per il caricamento tramite robot.

Tenere gli interblocchi lontani dalle superfici di tenuta critiche

I dispositivi di bloccaggio meccanici non devono alterare la compressione o la planarità di una superficie di tenuta adiacente.

4. Acquisizione tramite compressione

Il fissaggio a compressione trattiene una guarnizione in silicone o un diaframma tra componenti rigidi senza fissarla in modo permanente.

Tra gli esempi figurano:

• Una guarnizione incastrata nella scanalatura di un alloggiamento
• Un diaframma fissato tra due coperture in plastica
• Un O-ring fissato in un premistoppa lavorato a macchina
• Una membrana in silicone sostenuta da un telaio rigido
• Una guarnizione rimovibile fissata con viti

Vantaggi

• Consente la sostituzione della guarnizione
• Evita problemi di compatibilità degli adesivi
• Semplifica la qualificazione dei materiali
• Consente il controllo diretto della compressione della tenuta
• Può ridurre le operazioni secondarie di indurimento e incollaggio

Rischi legati alla progettazione

• Una compressione eccessiva può danneggiare o deformare in modo permanente il silicone
• Una compressione insufficiente può causare perdite
• Un carico non uniforme sui dispositivi di fissaggio può causare la formazione di fessure localizzate
• La guarnizione potrebbe arrotolarsi, attorcigliarsi o fuoriuscire dalla scanalatura
• I bordi taglienti dell'alloggiamento potrebbero danneggiare la guarnizione
• L'accatastamento dimensionale può modificare la compressione

La compressione deve essere regolata tramite la profondità della scanalatura, lo spessore della guarnizione, i fermi rigidi o i distanziatori rigidi, e non solo tramite la coppia di serraggio applicata dall’operatore.

5. Elementi di fissaggio, morsetti e aggraffatura

Alcuni gruppi di componenti in silicone utilizzano:

• Morsetti in metallo o plastica
• Manicotti a crimpare
• Alloggiamenti filettati
• Elementi di fissaggio a scatto
• Collari di scarico della trazione per cavi
• Anelli di ritegno
• Cornici esterne

Questi metodi possono essere indicati quando il complesso deve essere riparabile o quando lo stampaggio diretto sul substrato non è praticabile.

Gli elementi di fissaggio devono esercitare la propria forza su un telaio rigido, una rondella o una piastra di compressione, anziché premere direttamente sul silicone morbido. Una pressione concentrata esercitata dagli elementi di fissaggio può causare tagli, scorrimento o estrusione.

I collegamenti a crimpare devono essere verificati per quanto riguarda:

• Forza di estrazione
• Compressione in silicone
• Spigoli metallici affilati
• Variazione dimensionale
• Vibrazione
• Cicli termici
• Esposizione ai fluidi
• Rilassamento a lungo termine

6. Assemblaggio ibrido chimico-meccanico

Nelle applicazioni critiche, il fissaggio chimico e quello meccanico vengono spesso utilizzati in combinazione.

Un giunto ibrido può comprendere:

• LSR autoadesivo con fori passanti
• Incollaggio assistito da primer con sottosquadro
• Adesivo siliconico e scanalatura di compressione
• Sovrastampaggio con flangia di fissaggio rigida
• Incollaggio più un collare di aggraffatura

Il legame chimico contribuisce a impedire la migrazione dei fluidi e il sollevamento dei bordi, mentre la caratteristica meccanica garantisce una ritenzione di sicurezza.

La costruzione ibrida risulta particolarmente utile nei casi in cui il giunto sia sottoposto a:

• Caricamento delle bucce
• Flessioni ripetute
• Vibrazione
• Cicli termici
• Pressione interna
• Prodotti chimici per la pulizia
• Sterilizzazione
• Lunga durata

Tuttavia, non si dovrebbe ricorrere a un dispositivo di bloccaggio meccanico per mascherare un processo di incollaggio non controllato. Entrambi i meccanismi di ritenzione dovrebbero essere convalidati separatamente, ove possibile.

Confronto tra i metodi di assemblaggio

Requisito	Incollaggio	Sovrastampaggio autoadesivo	Bloccaggio meccanico	Acquisizione tramite compressione
Basso volume di produzione	Eccellente	Limitato	Bene	Eccellente
Elevato volume di produzione	Moderato	Eccellente	Eccellente	Bene
Montaggio definitivo	Sì	Sì	Di solito	No
Guarnizione sostituibile	Povero	Povero	Limitato	Eccellente
Combinazione di materiali complessa	Il primer potrebbe essere d'aiuto	Dipendente dal grado	Eccellente	Eccellente
Barriera continua contro i fluidi	Bene	Eccellente	Richiede una geometria di tenuta	Bene
Elevata resistenza alla pelatura	Dipendente dal progetto	Dipendente dal progetto	Bene	Non applicabile
Costo iniziale degli stampi	Basso	Alto	Da medio ad alto	Medio
Automazione dei processi	Moderato	Eccellente	Eccellente	Bene

Controlli del processo di assemblaggio

Un processo di assemblaggio affidabile non dovrebbe limitarsi a definire il nome dell'adesivo o le impostazioni della macchina di stampaggio.

Tra i controlli più importanti figurano:

• Identificazione del lotto del materiale e del substrato
• Controllo dei substrati in entrata
• Metodo di pulizia
• Parametri di trattamento superficiale
• Tempo massimo dopo il trattamento
• Proporzioni della miscela adesiva
• Volume di erogazione
• Posizione e spessore della linea di incollaggio
• Pressione del dispositivo di fissaggio
• Temperatura e durata della cottura
• Posizione di inserimento
• Identificazione delle cavità di sovrastampaggio
• Criteri di accettazione visivi
• Frequenza delle prove di trazione o di pelatura
• Impostazioni per il test di tenuta
• Condizioni di confezionamento e conservazione

Per i sistemi adesivi, le condizioni di polimerizzazione raccomandate dal produttore devono essere verificate utilizzando l'assemblaggio effettivo, poiché inserti metallici di grandi dimensioni e alloggiamenti in plastica possono alterare il trasferimento di calore.

Valutazione della resistenza dei legami

Il metodo di prova dovrebbe riprodurre la direzione di carico prevista.

Prove di estrazione

Utilizzato per inserti, connettori, cavi e tubi. Il componente viene sottoposto a trazione assiale fino al raggiungimento di una forza specificata o fino alla rottura.

Test di pelatura

Utile nei casi in cui un bordo in silicone esposto possa staccarsi da un substrato rigido. La prova di distacco è spesso più impegnativa rispetto a una semplice prova di taglio.

Prove di taglio

Misura la resistenza quando i materiali incollati si spostano parallelamente al giunto.

Prove di coppia

Adatto per connettori girevoli, inserti filettati e maniglie.

Prove di pressione di scoppio o di tenuta

Verifica che un gruppo sigillato sia in grado di resistere a una pressione specificata senza separarsi né subire danni permanenti.

Prove di resistenza ciclica

Il componente può essere ripetutamente piegato, compresso, torcito o sottoposto a pressione per valutarne il comportamento a fatica.

È necessario registrare la modalità di guasto:

• Rottura dell'adesione all'interfaccia
• Rottura coesiva all’interno dell’adesivo
• Strappo del silicone
• Guasto del substrato
• Dispositivo di blocco meccanico a estrazione
• Deformazione dell'inserto

Un valore elevato della forza non è sufficiente se il guasto si verifica in modo imprevedibile o danneggia un'area funzionale critica.

Perché è importante il controllo delle perdite

Un giunto può sembrare perfettamente assemblato e tuttavia presentare una via di perdita microscopica. Le perdite possono verificarsi attraverso:

• Copertura adesiva incompleta
• Bolle d'aria nella linea di incollaggio
• Scarsa bagnabilità del substrato
• Riflesso su una superficie di tenuta
• Inserire movimento
• Compressione insufficiente della guarnizione
• Graffi superficiali
• Crepe in un alloggiamento rigido
• Contaminazione
• Inserimento meccanico incompleto

Il metodo di prova di tenuta deve essere scelto in base al fluido di esercizio, alla sensibilità richiesta, al volume del componente, al ciclo di prova e al fatto che la prova debba individuare o semplicemente rilevare una perdita.

Prove di tenuta con calo di pressione

Nel test di decadimento della pressione, il gruppo viene riempito con aria o un altro gas di prova fino a raggiungere una pressione controllata. La fonte viene isolata, il sistema si stabilizza e lo strumento misura la perdita di pressione durante un periodo di prova definito.

Cincinnati Test Systems definisce il calo di pressione come il processo che consiste nel pressurizzare il componente da testare, isolarlo e misurare la perdita di pressione nel tempo. (Metodi di prova di tenuta CTS)

Adatto a:

• Alloggiamenti chiusi in silicone e plastica
• Raccordi per fluidi
• Gruppi valvole
• Componenti elettronici impermeabili
• Gruppi di tubi
• Sensori sovrastampati

Vantaggi:

• Non distruttivo
• Adatto all'automazione della produzione
• Non richiede l'uso di costosi gas traccianti
• Fornisce dati quantitativi relativi al superamento o al mancato superamento dell'esame

Limiti:

• Le variazioni di temperatura influenzano la pressione
• Il silicone flessibile può espandersi durante il riempimento
• I grandi volumi interni aumentano la durata del test
• Una perdita dall'apparecchio potrebbe essere scambiata per una perdita del prodotto
• La permeazione del gas attraverso uno strato sottile di silicone potrebbe influire sui test di lunga durata

Un periodo di stabilizzazione è particolarmente importante per i gruppi in silicone flessibile, poiché il componente potrebbe espandersi leggermente dopo la pressurizzazione.

Prove di decadimento sotto vuoto

La prova di decadimento del vuoto consiste nello svuotare il volume interno e misurare il conseguente aumento di pressione. Il principio è simile a quello della prova di decadimento della pressione, ma il provino viene esposto al vuoto anziché a una pressione interna positiva.

Adatto a:

• Componenti utilizzati in ambiente sottovuoto
• Cavità chiuse che potrebbero deformarsi sotto pressione
• Assemblaggi in cui la pressurizzazione verso l'esterno potrebbe compromettere la tenuta
• Componenti selezionati per uso medico e per la gestione dei fluidi

Il progettista deve verificare che il vuoto non provochi il collasso delle pareti sottili in silicone né sposti una valvola flessibile in una posizione non prevista.

Prove di tenuta con flusso massico

Il test di portata massica eroga aria misurando al contempo la portata necessaria per mantenere una pressione specificata.

Adatto a:

• Componenti con una portata consentita definita
• Tassi di perdita più elevati
• Valvole e regolatori
• Componenti per cui il tempo di ciclo è importante
• Assemblaggi con volume interno stabile

Le prove di portata massica possono fornire un risultato direttamente correlato alla portata, ma il sistema deve distinguere i percorsi di flusso previsti dalle perdite indesiderate.

Prove di tenuta con gas tracciante

Il test con gas tracciante utilizza elio o un gas di formatura contenente idrogeno. Il gas passa attraverso una perdita e viene rilevato tramite un sensore dedicato.

Pfeiffer descrive i metodi basati sui gas tracciante come adatti all'individuazione e alla quantificazione di perdite molto piccole. Il test con sniffer viene generalmente utilizzato per i componenti pressurizzati, mentre i metodi a spruzzo o con camera a vuoto possono essere impiegati per le parti sotto vuoto. (Metodi di rilevamento delle perdite di Pfeiffer)

Adatto a:

• Perdita ammissibile molto bassa
• Componenti critici per il settore medico, dei semiconduttori o dell'elettronica
• Componenti di alto valore
• Localizzazione delle perdite
• Convalida ingegneristica
• Sviluppo di nuovi modelli di guarnizioni

Vantaggi:

• Elevata sensibilità
• È in grado di individuare la zona della perdita
• È possibile ottenere risultati quantitativi
• Utile per la convalida di altri test di produzione

Limiti:

• Aumento dei costi delle attrezzature e del gas
• Richiede il controllo del gas di fondo
• La progettazione degli impianti è più complessa
• Potrebbe essere necessaria una conversione del gas quando si confronta il mezzo di prova con il fluido di esercizio

Prove di tenuta delle bolle

Il gruppo viene pressurizzato e immerso in un liquido oppure rivestito con una soluzione per il rilevamento delle perdite. Le bolle indicano la presenza di gas che fuoriesce.

Il test delle bolle è semplice e utile per individuare i guasti, ma in genere dipende dall'operatore e potrebbe non fornire un valore preciso della portata di perdita.

È più adatto all'analisi ingegneristica o alla localizzazione delle perdite che alla produzione automatizzata sottoposta a controlli rigorosi.

Progettazione di un test di tenuta affidabile

Una specifica relativa alla prova di tenuta dovrebbe definire:

• Mezzo di prova
• Pressione o vuoto di prova
• Tempo di riempimento
• Tempo di stabilizzazione
• Tempo di misurazione
• Tasso massimo di perdita consentito
• Intervallo di temperatura
• Direzione del test
• Punti di sigillatura dei raccordi
• Orientamento dei pezzi
• Criteri di superamento/insuccesso
• Metodo di taratura
• Gestire i pezzi conformi e quelli scartati
• Obbligo di registrazione dei dati

Controllo delle perdite nell'apparato di fissaggio

Il dispositivo di fissaggio deve garantire la tenuta al di fuori dell'area sottoposta a valutazione. In caso contrario, la prova misurerà il dispositivo di fissaggio anziché l'insieme.

Tenere conto della deformazione del silicone

Il silicone flessibile può espandersi, comprimersi o rilassarsi durante la prova. Il tempo di stabilizzazione e il supporto del dispositivo di fissaggio devono essere determinati sperimentalmente.

Consideriamo la permeazione

Il gas può permeare lentamente attraverso uno strato sottile di silicone anche in assenza di un percorso fisico di perdita. La durata del test, la pressione e il limite consentito dovrebbero consentire di distinguere le perdite effettive dell’assemblaggio dal comportamento del materiale.

Un test nella direzione giusta

Una guarnizione può comportarsi in modo diverso quando la pressione viene applicata dal lato opposto. Le valvole unidirezionali e le guarnizioni a labbro devono essere testate nella direzione di funzionamento prevista.

Utilizzare standard di perdita noti

Gli standard di perdita calibrati e i componenti di riferimento convalidati consentono di verificare che il sistema di prova sia in grado di rilevare in modo affidabile il difetto specificato.

Errori comuni nell'assemblaggio

Fallimento	Possibile causa	Recensione consigliata
Il silicone si separa dalla plastica	Contaminazione, materiale incompatibile o trattamento insufficiente	Verificare il tipo di resina, la pulizia e l'attivazione della superficie
L'inserto si estrae	Superficie di incollaggio insufficiente o incastro debole	Aggiungere fori passanti, sottosquadri o nervature di ritegno
Perdite dai giunti a seguito dell'invecchiamento	Esposizione ai fluidi, cicli termici o degrado dell'adesivo	Effettuare prove ambientali e di invecchiamento accelerato
Lacerazioni del silicone in prossimità dell'inserto	Spigolo vivo o carico concentrato	Aggiungere i raggi e aumentare la copertura in silicone
I risultati delle prove di tenuta sono instabili	Deriva termica o dilatazione delle parti flessibili	Migliorare la stabilizzazione e il supporto del dispositivo di fissaggio
I componenti in buono stato non superano il test di tenuta	Perdita dall'apparecchio o tempo di prova eccessivamente lungo	Verifica del dispositivo di fissaggio e valutazione della permeazione
La garanzia varia a seconda del lotto	Variazioni relative al substrato, all’adesivo o al trattamento superficiale	Migliorare il controllo delle merci in entrata e la tracciabilità
Bolle d'aria nella linea di incollaggio	Tecnica di erogazione o assemblaggio inadeguata	Controllo del percorso di erogazione, del volume e del fissaggio

Cosa includere in una richiesta di offerta per un gruppo in silicone

Fornire le seguenti informazioni:

• Disegno 2D e modello 3D
• Materiale siliconico e durezza
• Tipo esatto di substrato in plastica o metallo
• Requisiti relativi ai giunti e alle guarnizioni
• Direzione di carico prevista
• Mappa delle superfici critiche
• Restrizioni relative all'emissione di obbligazioni
• Primer o trattamenti superficiali consentiti
• Quantità annuale e per lotto
• Temperatura di esercizio
• Esposizione a sostanze chimiche e fluidi
• Metodo di sterilizzazione o pulizia
• Forza di trazione, di distacco o di torsione richiesta
• Pressione o vuoto di prova
• Tasso massimo di perdita consentito
• Requisiti relativi alla prova di pressione o alla pressione di scoppio
• Documentazione relativa alle ispezioni obbligatorie
• Requisiti relativi all'imballaggio e alla pulizia

Conclusione

Non esiste un unico metodo di assemblaggio adatto a tutti i componenti in silicone.

L'incollaggio adesivo garantisce un giunto flessibile e continuo ed è particolarmente indicato per prototipi e assemblaggi in piccole serie. Il sovrastampaggio con LSR autoadesivo consente la produzione automatizzata e la sigillatura integrata. I blocchi meccanici assicurano un fissaggio affidabile nei casi in cui l'incollaggio chimico risulti inaffidabile. Il fissaggio a compressione è spesso la soluzione migliore per le guarnizioni sostituibili, mentre i giunti ibridi offrono una protezione aggiuntiva nelle applicazioni più impegnative.

L'assemblaggio finale deve essere verificato mediante prove meccaniche, invecchiamento ambientale e un adeguato metodo di prova di tenuta. La caduta di pressione e la caduta di vuoto sono ampiamente utilizzate per le prove di produzione, la portata massica è utile per l'accettazione basata sul flusso, mentre il gas tracciante offre una maggiore sensibilità per gli assemblaggi critici.

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Domande frequenti

Qual è il modo migliore per incollare il silicone alla plastica?

Il metodo migliore dipende dal tipo specifico di plastica, dalla formulazione del silicone e dall’ambiente operativo. Tra le opzioni disponibili figurano l’LSR autoadesivo, l’adesivo siliconico, l’incollaggio con primer e il trattamento al plasma. È fondamentale effettuare dei test con i materiali effettivamente utilizzati nella produzione.

Il fissaggio meccanico può sostituire l'adesivo al silicone?

Sì, in alcuni progetti. I fori passanti, i sottosquadri, le svasature e le scanalature possono garantire una tenuta salda. Tuttavia, un bloccaggio meccanico potrebbe non garantire una barriera continua contro i fluidi, a meno che non sia combinato con la compressione o l’adesione chimica.

Perché combinare il legame chimico con un incastro meccanico?

Il legame chimico contribuisce a sigillare l'interfaccia, mentre il sistema di incastro garantisce una ritenzione di sicurezza contro i carichi di distacco, vibrazione e strappo.

Quale prova di tenuta è indicata per i gruppi in silicone?

Il test di caduta di pressione è comunemente utilizzato per i gruppi sigillati. Il test di caduta di vuoto può essere più indicato per i componenti destinati al funzionamento sotto vuoto, mentre il test con gas tracciante è adatto a requisiti di tasso di perdita molto bassi.

La permeabilità del silicone può influire sui risultati delle prove di tenuta?

Sì. Le sezioni sottili in silicone possono consentire una graduale permeazione del gas, in particolare durante prove di lunga durata. Il metodo di prova dovrebbe distinguere la permeazione del materiale da un'effettiva perdita dell'assemblaggio.

Come si può evitare che l'inserto si stacchi?

Aumentare l'area di incollaggio, aggiungere raggi di curvatura, utilizzare fori o sottosquadri, garantire un'adeguata copertura di silicone e valutare la possibilità di combinare il bloccaggio meccanico con l'LSR autoadesivo.

È necessario sottoporre ogni componente assemblato a una prova di tenuta?

Dipende dall'applicazione, dal livello di rischio e dall'accordo di produzione. I gruppi critici per fluidi, per uso medico, impermeabili o a pressione spesso richiedono una prova di tenuta in produzione secondo la norma 100%.