Olika typer av medicinsk silikon och deras användningsområden

I detta inlägg går vi igenom de olika typer av silikoner som vi erbjuder i vårt sortiment av biokompatibla silikoner. Valet av medicinsk silikon kommer framför allt att att behöva anpassas till vilka egenskaper som eftersöks och med vilken tillverkningsmetod som planeras att användas i produktion.

Inom varje kategori finns en mängd variationer på de slutgiltiga egenskaperna som silikonen får, till exempel hårdhet, styrka, samt olika processparametrar så som härdtid etc. Här får du hjälp med at välja kategori att utgå ifrån.

Lim & tätningsmedel

Silikonlim och tätningsmedel är framtagna för att limma silikoner till varandra eller till andra substrat så som metaller och plaster. De är formulerade för högsta möjliga vidhäftning och finns i 1- eller 2-komponentsversioner, med olika brukstider för att passa varje produktion och med viskositet från flytande till tixotrop. Även PSA (Pressure Sensitive Adhesives) finns tillgängligt.

Primer

Primer använder du för att förbättra vidhäftningen mellan silikonlim och den yta limmet ska fästa mot (substratet). Det finns primers anpassade för alla typer av silikonlim (kondensationshärdande, additionshärdande etc.) samt för olika typer av substrat. Till exempel metall eller plast.

LSR – Liquid Silicone Rubber

LSR står för Liquid Silicone Rubber. Denna typ av silikon är speciellt framtagen för att passa till formsprutning och har en gelé-aktig konsistens. Dessa silikoner är fyllda med silica för förbättrade mekaniska egenskaper . Det är denna typ av silikon är det som vanligtvis används för att tillverka gjutna detaljer av silikon som till exempel o-ringar, packningar, valv, tätningar och andra precisions-gjutna detaljer för medicinsk industri. LSR-silikoner kan vara svåra att arbeta med manuellt då de är så pass trögflytande. Men vi rekommenderar att ändå använda dem i detta inledande steg om den slutliga tillverkningsmetoden kommer att vara formsprutning då de mekaniska egenskaperna är avsevärt bättre än nästa grupp av silikoner – de lågviskösa elastomererna.

Lågviskös elastomer

Lågviskösa elastomerer är en version av LSR men med som är lättflytande, dvs har låg viskositet. Denna typ av silikon går att hälla i till exempel en form. Dessa använder du främst då låg viskositet är ett krav så som vid ingjutning. Den främsta nackdelen jämfört med en LSR är att rivstyrkan är lägre. Kan användas till ingjutning, beläggning / coating eller tillverkning av formade detaljer.

Silikondispersion

Att någonting är en dispersion innebär att materialet (silikonen) är utblandat i någon form av lösningsmedel. Silikondispersioner har ofta mycket låg viskositet vilket passar bra till applikationer där en tunn film eller coating behövs. Denna typ av silikon passar cokså utmärkt för doppning eller sprayning.

HCR – High Consistency Rubber

Silikoner av typen HCR har en konstens lik lera i ohärdad form. Oftast består den av ett platinahärdande system med två komponenter som knådas ihop (till exempel genom kalendrering) och sedan formas och härdas med värme. Den andra typen är peroxidhärdande och finns som förkatalyserad eller okatalyserad. HCR passar för tillverkningsmetoder så som extrudering, formpressning (compression moulding) och sprutpressning (transfer moulding). De används till exempel för att tillverka slangar, profiler, ballonger, o-ringar. Denna typ av silikon har överlägsen styrka jämfört med andra typer av silikoner.

Silikongel

Silikongeler tenderar att vara lågviskösa innan härdning och bli mjuka efter härdning. Geler passar till exempel bra för mjukvävnadsimplantat eller ingjutning av känslig elektronik.

Silikonskum

Med sin låga densitet och flexibilitet har silikonskum flera användningsområden. En kemisk reaktion som sker under härdningen bildar själva skummet. Du blandar alltså inte luft in manuellt. Silikonskum kan användas till skum-ark, tuber eller profiler då stöt- och vibrationsdämpning är nödvändigt.

Masterbatch

De flesta biokompatibla silikonmaterialen är transparenta / transluscenta. Dessa går givetvis att färga med biokompatibla färgmedel till valfri färg. Termen masterbatch innebär att pigmenten som Nusil erbjuder är utblandade i silikonpolymer med vinyl-funktionalitet för att undvika föroreningar och damm från löst pigment, vilket är speciellt viktigt i renrumsmiljö. Silikonen som pigmentet är utblandat i kommer under härdning att binda kovalent till resten av silikonen. Det finns också masterbatcher med bariumsulfat eller titandioxid för radiopacitet.

Masterbatchen passar till LSR, HCR och lågviskösa elastomerer och har minimal påverkan på silikonens slutgiltiga egenskaper.

Bläck

Nusils serie av bläck (MED-6613 samt MED6608-X) är speciellt framtagna för användning på silikonytor. De finns tillgängliga i en mängd olika färger och kan appliceras med tampongtryck (pad printing) och silkscreentryck.

Silikonbaserade medicinska smörjmedel

Medicinsk silikon finns inte bara i härdande form utan också som vätskor. Silikonolja, silikonfett, speciella coatings eller självsmörjande gjutsilikoner är tillgängliga för de medicinska tillämpningar som kräver smörjning. Det kan handla om att minska silikons klibbighet/friktion, smörjning av nålar, skalpeller mm.

Övrig info

Alla biokompatibla silikoner har så kallade Master Files hos FDA (på begäran) och är testade och godkända enligt USP Class VI och/eller ISO 10993.

Kontakta oss gärna om du vill ha hjälp att hitta rätt silikon för just din medicinska applikation!


Glasomvandlingstemperaturen, Tg för lim

Vad är Tg?

Glasomvandlingstemperaturen, glass transition temperature på engelska, eller förkortat till Tg på båda språken, är en temperatur som du kommer hitta i det tekniska databladet för härdande plaster. När ett material, så som ett epoxilim till exempel, är härdat, så är strukturen låst. Alla polymerkedjor är kemiskt tvärbundna till varandra och har bildat ett enda stort nätverk. Om du vill du lära dig mer om vad en härdplast eller härdande lim är, se vårt inlägg om härdning. Den här tvärbindningen innebär att limmet/plasten nu inte kan varken smälta eller lösas upp. Att den inte kan smälta betyder dock inte att egenskaperna är likadana vid olika temperaturer…

Vad som händer istället är att vid den här specifika temperaturen som kallas för Tg, så mjuknar plasten. Materialet går ganska plötsligt från ett hårt och glasaktigt material till ett mjukt och gummiliknande tillstånd. Om temperaturen sedan återgår till den lägre temperaturen så återgår plasten/limmet till sitt normala tillstånd. Det här gäller alla härdande plaster så som epoxi, polyuretan, akrylat, silikoner och MS-polymerer som är vanliga att vi stöta på inom limning.

Tg-värden för några lim

Silikon är ju vid rumstemperatur redan gummiaktigt – det innebär att Tg ligger någonstans under rumstemperatur! För att vara mer exakt kan den ligga till exempel runt -115 till -60 °C. Epoxilim som är hårda vid rumstemperatur och behöver uppnå högre temperatur för att mjukna något, har ett högre Tg som kan ligga mellan ca 30 och 100 °C.

Vad händer vid Tg?

Glasomvandlingstemperaturen för ett härdat lim är den temperatur där elasticitetsmodulen drastiskt sjunker. Polymeren som limmet består av går från att vara hård till gummiliknande. Med ökad temperatur blir molekylerna mer rörliga och vice versa. Under Tg är molekylerna bildligt talat ”fastfrusna”. Endast korta segment att molekylerna är rörliga och då inom en mycket begränsad volym. Den låga rörligheten gör att molekylerna inte kan absorbera stötar genom att röra på sig. Istället bryts de av – med andra ord blir materialet sprött.

En annan egenskap som drastiskt genomgår en förändring vid Tg är längdutvidningskoefficienten (CTE). Generellt är den betydligt högre ovanför Tg än under.

Andra egenskaper som förändras vid Tg: Flexibilitet, krypstyrka, hållfasthet, densitet, hårdhet, kohesiv styrka, E-modul, kemikaliebeständighet och volym.

Egenskaper som förändras vid Tg

Kan jag använda ett lim ovanför Tg?

Absolut! I många fall är de förändringar som uppstår ovanför Tg bara positiva. Limmet blir till exempel mer slagtåligt och vibrationsbeständigt. Och som sagt: Tg är ingen smältpunkt utan en punkt där vissa egenskaper ser en förändring.

Hur mäter man Tg?

Tg är ingen exakt punkt. Olika mätmetoder kan ofta ge olika värden. Dessutom görs vissa tolkningar av kurvorna som fås ut av metoderna. Att jämföra Tg-värden på olika produkter kan därför vara vanskligt och du bör tolka dem som en uppskattning.

De vanligaste metoderna för att mäta Tg är DCS (Differential Scanning Calirometry), TMA (Thermogravimetric Analysis) och DMA (Dynamic Mechanical Analysis). DSC anses vara den mest tillförlitliga av metoderna och ger också en bild över hur egenskaperna på materialet förändras vid Tg-punkten. Till exempel hur elastiskt materialet blir. Men summa summarum är att de olika mätmetoderna tittar på olika egenskaper hos materialet:

DSC mäter värmeflödet, DTA mäter värmeutvidngningskoefficienten, DMA mäter modulen, Dilatometri mäter den specifika volymen etc.

För att ta ett exempel på hur stora skillnaderna kan bli så kan vi titta på 2-komponentsepoxin Epo-Tek 353ND. Då de mätt Tg med DMA landar värdet på 90 °C medan med DCS så får vi 124 °C – ganska stor skillnad!

Vad innebär Tg i praktiken då?

Varför ska man bry sig om Tg? Jo, för en konstruktör kan det vara bra att veta hur limfogen kommer att bete sig vid olika användningstemperaturer och om den kommer att påverka de limmade materialen på något sätt. Säg att du planerar att limma ihop två olika typer av material som sedan kommer att sitta i en bil. Under vintertid kanske temperaturen sjunker till -30 °C medan insidan blir upp till runt 60°C under en solig sommardag. Om du då har valt ett lim med Tg någonstans mitt emellan så kommer egenskaper så som de tidigare nämnda att skilja sig åt.

Tänk på att Tg som anges i databladet gäller för en viss härdningsmetod och en 100 % uthärdad fog. Generellt ger värmehärdning högre Tg och i vissa fall när det gäller epoxi, kan epoxilim som härdar i rumstemperatur inte få ett Tg på mer än ca. 15 grader över härdnings-temperaturen, det vill säga ungefär 35 grader om du härdar i rumstemperatur!

Täta mot bensin med fluorosilikon

De unika egenskaperna hos fluorosilikon (FMVQ) löser problem i applikationer där både ett brett temperaturintervall krävs samt tålighet nog för att täta mot bensin och andra lösningsmedel. Där faller traditionella tätningsmedel kort.

Silikonlim fungerar ofta utmärkt som tätningsmedel och tätar effektivt mot diverse vätskor. De klarar sig till och med bra när de helt är nersänkta i vätskan under lång tid. Men det finns vätskor som får silikoner att svälla eller till och med bryter ned dem. Till dessa ämnen hör till exempel bensin, organiska lösningsmedel och bränslen, samt silikonolja. Under dessa tuffa förhållanden heter lösningen på problemet fluorosilikon.

Fluorosilikonens kemikalietålighet

Liksom silikonelastomerer erbjuder fluorosilikon också ett liknande brett driftstemperaturområde, oxidativ stabilitet, enastående flexibilitet, och är resistenta mot värme, ozon och solljus (UV).

Med andra ord fungerar fluorosilikon precis som vanlig silikon (dimetylsilikon) men tål sådana vätskor som bensin, diesel, aceton och alkohol. Dessutom sväller inte fluorosilikon i vanlig silikonolja och vice versa.

I bilden nedan demonstreras flourosilikonens egenskaper jämfört med vanlig silikon. Lika stora detaljer har här sänkts ner i flygbränsle och efter en tid vägs detaljerna för att kunna räkna ut hur mycket de svällt. En större svällning innebär att silikonen absorberat mer vätska. Som du kan se i bilden är det tydligt vilken som är bäst i detta fall: fluorosilikonen.

Tätning som tål bensin
Svällning av vanlig silikon jämfört med fluorosilikon i flygbränsle

Viktigt att veta är dock att fluorosilikon är mindre tåligt än vanlig silikon mot till exempel polära vätskor så som alkohol, ketoner, aldehyder, aminer och bromsvätskor som inte är baserade på petroleum.

Fluorosilikonens kemi

Sidogruppen på fluorosilikon

Skillnaden mellan en vanlig silikon och en fluorosilikon rent kemiskt är att fluorosilikon har trifluoropropyl-grupper (-CH2CH2CF3) bundna till silikonens polymerkedjor. Flourosilikoner kan ha olika grader av denna sidogrupp i kedjan beroende på vilka egenskaper som eftersöks. Det finns till exempel produkter med 100 mol% fluorosilikon och 50 mol% fluorosilikon. Ibland kan du också stöta på termen FMVQ.

När ska jag välja fluorosilikon?

Fluorosilikon kan du använda för att täta mot bensin, diesel, opolära lösningsmedel och silikonolja mm. De kan också användas som lim, tätning, gjutna detaljer eller skyddande beläggningar som kan komma i kontakt med dessa ämnen.

Vanliga användningsområden är inom fordon och flyg. Det kan handla om att till exempel täta bensintankar. Ofta, för funktionens skull, behöver silikon i fordonsapplikationer vara både bränsle och temperaturbeständig för att bibehålla de egenskaper som gjorde silikon värdefullt för tillämpningen från början. Tester visar att fluorosilikoner är mycket bättre på dessa utmaningar än dimetylsilikoner.

Nackdelen med fluorosilikon är dock priset som är betydligt högre än för vanlig silikon så det är därför troligtvis inget som du vill använda när det inte finns behov av det.

Tips på produkt

DowSil 730 FS är en 1-komponents fukthärdande fluorosilikon

Nusil har också ett stort sortiment av fluorosilikoner i alla tänkbara former. Klicka här för att komma till en urvalsguide med översikt.

Kontakta oss gärna om du vill ha tips på fler typer av fluorosilikon-produkter!

Felsökning av problem med bubblor i polyuretan-gjutmassa

Varför vill vi inte ha bubblor? Förutom att det inte är estetiskt vackert så kan det också leda till betydligt värre besvär. Bubblor i en polyuretan-gjutmassa kan till exempelleda till sprickor genom att luft gärna expanderar vid högre temperaturer. Det gör att det blir stora spänningar av dessa små luftbubblor och som tillslut kan skada gjutmassan och förhindra den från att göra det den ska – nämligen skydda det du gjuter in.

Det finns tre olika anledningar till varför du upplever att det är bubblor i din ingjutning när du arbetar med polyuretan:

  1. Inkapslad luft
  2. Inblandad luft
  3. Fuktskador

Inkapslad luft i ingjutning

Tecken på att ditt problem är inkapslad luft är att luftbubblorna oftast ligger på samma ställe på detaljen. Dessa problem är också typisk för vissa typer av konfigurationer som gör att eventuella bubblor fastnar utan möjlighet att ta sig uppåt och bort från gjutmassan.

Lösningen: Revidera designen på din detalj. Om detta inte är möjligt kan du testa om det hjälper att förvärma detaljen för att luften lättare ska kunna röra sig eller använda en gjutmassa med längre brukstid för att ge bubblor mer tid att stiga till ytan och försvinna.

Exempel på design som kan ge inkapslade luftbubblor.

Inblandad luft i gjutmassa

När de två komponenterna på din polyuretan-gjutmassa blandas är det svårt att få blandningen helt luft-fri och ibland kan det vara nödvändigt att avgasa blandningen innan ingjutning. Tecken på att det är inblandad luft som är problemet är att bubblorna är små och runda och framförallt finns på ytan.

Potentiella orsaker och lösningar:

  • A-komponenten har för kraftig omrörning – avgasa gjutmassan och åtgärda orsaken.
  • Luft eller läckor i ledningar eller pumpar – avgasa gjutmassan & åtgärda orsaken.
  • För högt tryck i behållaren kan leda till att luft nästan trycks in i materialet, framför allt om denna har låg viskositet. Detta problem är ovanligt men det händer. Sänk trycket och/eller använd en tryckplatta.

Fuktskador på polyuretan

Polyuretan är känsligt för fukt. Vattenmolekyler gör att härdningsreaktionen till viss del ersätts av en sidoreaktion i vilken en gas bildas. Det betyder alltså att både de slutgiltiga egenskaperna på polyuretanen kommer att förändras då reaktionen inte gått till på rätt sätt och att den blir full med bubblorna som bildas.

Gjutmassan har blivit fuktskadad.

Typiskt märker du detta genom att hela ingjutningen har bubblor i sig och har jäst nästan som en deg eller skum. Om du har otur och B-komponenten blivit fuktskadad kan detta dessutom leda till att poyurea bildas. Polyurea kan blockera rörledningar och skada pumpar….

Hur du kan ta reda på att din gjutmassa blivit fuktskadad:

Dispensera din blandning i två koppar. Härda sedan den ena i rumstemperatur och den andra i ugnen. Om gjutmassan är fuktskadad kommer den ugns-härdade också att ha bubblor, möjligen till och med mer än den i rumstemperatur.

Det kan också vara bra att jämföra resultatet med en ny batch gjutmassa. Ta till exempel A-komponenten och blanda (manuellt) med den gamla B-komponenten och härda i ugn. Om detta prov inte heller är ok tyder det på att A-komponenten är fuktskadad.

Lösningen: Tyvärr går inte en fuktskadad polyuretan att rädda. Det är bara att byta ut. Se till att du förvarar produkten rätt i fortsättningen och undvik att låta den stå öppet och ta upp fukt. Om du använder någon typ av silica-filter eller liknande, kontrollera att detta fortfarande fungerar.

Det du gjuter in har fukt på ytan

Om det är extra fuktigt i lokalen eller om du jobbar med en plast som lätt drar åt sig vatten, som till exempel är vanligt för polyamid / Nylon / PA, kan du se att det bildas bubblor i polyuretan-materialet närmast materialet, dvs i kanterna. Detta är enkelt att testa för. Placera en av dina detaljer på torkning i ugn i 2 timmar vid 80 grader. Gjut sedan in denna och jämför med en obehandlad detalj som härdas på samma sätt. Om polyuretanen i den för-torkade detaljen är ok men det finns bubblor i den obehandlade polyuretanen så tyder detta på att fukt i plasten är problemet.

Lösningen: Torka dina detaljer i ugn innan ingjutning.

För hög luftfuktighet

Att luftfuktigheten är för hög brukar kunna ge små bubblor bara på ytan av ingjutningen. Luftfuktigheten kan stiga under sommaren (speciellt precis innan oväder) och ge ovanligt höga nivåer. Du kan också uppleva detta problem om du använder en långsamt härdande polyuretan där det finns mer tid för den att dra åt sig fukt, eller om något annat i närheten ökar fuktigheten lokalt.

Optimal luftfuktighet för polyuretaner ligger någonstans runt 30-40 % RH vid 20-25 grader. Över ca 50-70 %, kan problem med bubblor börja uppstå.

Hur du tar reda på om det är luftfuktigheten som är problemet:

Dispensera gjutmassa i två koppar. Härda den ena i ugn och den andra ute i rumstemperatur (dvs samma test som för fuktskador på själva gjutmassan). Om den gjutmassa om härdats i ugn är ok men inte den i rumstemperatur tyder det på att det är den höga luftfuktigheten som ger defekter.

Lösningen: Vid högre luftfuktighet än normalt, härda i ugn. Håll gärna koll på luftfuktigheten i framtiden så att ni kan förutspå eventuella problem.

Annat som stör härdningen

Det kan vara lösningsmedel, släppmedel, oljor, tejper, snabblim mm som lämnat rester.

Har du problem i din process och behöver hjälp?

Kontakta oss för råd och hjälp att välja en lämplig gjutmassa från till exempel WEVO, Dow, Electrolube eller ALH Systems!

Varför är det så viktigt med rengöring före limning?

Du bör alltid limma mot väl rengjorda ytor, utom i vissa undantagsfall, se nedan. Det spelar ingen roll hur mycket energi du lagt på att välja ut rätt lim för det material du ska limma mot om det i slutändan inte är det materialet du faktiskt limmat mot utan smuts. Därför är rengöring innan limning så viktigt.

När det kommer till föroreningar på ett materials yta så finns det tre sätt att lyckas få vidhäftning och styrka:

  1. Ordentlig rengöring innan limning = Limmet kommer i kontakt med en ren och hållfast yta.
  2. Föroreningarna är hållfasta, beständiga och väl förankrade till underlaget.
  3. Limmet löser föroreningarna som blandas in i limmet.

I de allra flesta fall så gäller alternativ 1, inte minst för att vi ofta inte vet vad föroreningarna är för något. Lim har inte så stark vidhäftning till fett/smuts/damm som i sin tur inte har så stark vidhäftning till ytan. Ett recept som är gjort för att misslyckas.

Rengöring med lösningsmedel

Lösningsmedel är ofta det första man provar för rengöring av en yta innan limning och ofta är det fullt tillräckligt. Var dock försiktig. Lösningsmedel löser upp fetter bra men vad händer sedan: Lösningsmedlet dunstar bort och kvar blir vadå? Jo, fettet som inte kan avdunsta. För att lyckas med rengöringen med lösningsmedel och få så lika resultat varje gång, tänk på att alltid ha samma typ av trasa eller papper (med uppsugande förmåga), och försöka att låta bli att gnugga utan mer dra från ena sidan till den andra.

Isopropanol – ett bra första steg

Ofta ger rengöring med lösningsmedel ett ganska bra resultat och går snabbt och enkelt. Att torka med iso-propanol (ofta utspädd 50:50 med vatten) är ett första bra steg att prova och för det mesta tillräckligt för att få bort mindre mängder orenheter så som damm och fingeravtryck.

Starkare lösningsmedel vid behov

Starkare lösningsmedel så som aceton, MEK (metyl etyl keton) eller heptan kan behövas om ytan är täckt med till exempel smörjfett eller olja. Det kan hända för vissa metaller som till exempel fraktas med ett skyddande lager olja.

Har vi en kombination av både en oljig yta och som dessutom är väldigt smutsig så kan tuffare metoder behövas för rengöring. Då kan du överväga ett industriellt avfettningsmedel följt av en torkning med lösningsmedel.

Var också försiktig med vilket lösningsmedel du väljer för vissa plaster. Aceton är till exempel ett allt för kraftigt lösningsmedel för polykarbonat som smälter och krackelerar vid kontakt. Iso-propanol (IPA) är något mildare och brukar ofta vara ett bra val som första-steg. Dock kan extra känsliga plaster spricka även av detta. Sitter du med en polykarbonat till exempel som kanske till och med redan har visa inbyggda spänningar i sig från håltagning eller annat, bör du vara extra försiktig.

Klicka här för att lära dig mer om spänning-känsliga plaster.

Rengöring med vatten-tvätt

Vatten kombinerat med ett rengöringsmedel/diskmedel är ett riktigt bra sätt att rengöra en yta på. Till skillnad från lösningsmedel som, precis som det låter, löser upp föroreningar så gör rengöringsmedel i kombination med vatten att föroreningarna också enkelt går att skölja bort. Det kan ibland beskrivas som att fiskar (rengöringsmedlet) äter upp smutsen, sjunker mätta till botten och sedan spolas bort. Vatten är dessutom bra på det sätt att det löser upp det som lösningsmedel har svårt med – det vill säga salter- och är således ett väldigt mångsidigt medel. Vi har exempel ute i industrin där man använder diskmaskiner som vattentvätt.

Kom ihåg att skölja ordentligt efter vattentvätten – helst med avjoniserat vatten då vanligt kranvatten innehåller ämnen som kan lämna rester.

Rengöring med plasmatvätt

Behöver du uppnå ett mycket mer repeterbart resultat som blir samma varje gång? Då kanske plasmatvätt är något för dig. Plasman rengör automatiskt likadant varje gång och går mycket mer på djupet än till exempel lösningsmedels-rengöring. Dock så brukar man generellt vilja rengöra innan själva plasmarengöringen då grova föroreningar tar tid att få bort med plasma. Tänk dig plasman som en supernoggrann rengöring av sådant ditt öga kanske inte ens ser. Plasman når in i de allra minsta ojämnheterna utan problem och tar bort även minimala organiska föroreningar så som oljor, vax, fett och släppmedel – utan att lämna rester.

Plasman är en så kallad torr metod vilket betyder att den inte använder några kemikalier eller lösningsmedel. Miljövänligt och effektivt med andra ord.

Förutom rengöring innan limning så kan du även använda plasma på olika sätt för att förbehandla plast, läs mer om det här.

Håll rent efter rengöringen

Nu när du har rengjort så är det dags för nästa steg: förbehandling och/eller limning.

Kanske har till och med leverantören gjort själva rengöringen så att du slipper tänka på det. Nu är det ditt uppdrag att se till att ytorna håller sig rena fram till dess att det är dags att applicera limmet. Det vill säga:

  1. Hantera materialet endast med rena handskar. Få några fingeravtryck på ytan och du är tillbaka där du började.
  2. Tänk på var du lagrar materialet. Det kanske inte är så lämpligt att låta det ligga helt öppet i ett hörn där damm får falla fritt, eller i närheten av en annan process där kontamination av ytan är en risk.
Rengöring före limning för att få bort fingeravtryck
I ett fingeravtryck finns det bland annat fett, smuts och salter.

Nyckeln till jämn kvalitet

För att hålla kvaliteten uppe och få samma resultat av limningen varje gång så gäller det också att ytan som du limmar är likadan varje gång. Ett extra fingeravtryck eller några dammkorn kanske inte låter som mycket men kan göra stor skillnad några steg nedåt i produktionslinan. Nyckeln till en hög kvalitet i tillverkningen och inte minst i limprocessen är att hålla koll på alla detaljer så att varje steg noga kontrolleras.

Räcker det med rengöring innan limning?

Det beror på vad du ska limma, med vad du ska limma och vilka krav det finns på slutapplikationen! I vissa fall kan rengöring räcka gott och väl men i andra fall kan det vara bra att utföra en förbehandling av något slag. Förbehandlingar får bli ett annat inlägg.

Vill du ha hjälp innan dess med råd? Kontakta oss.

PS. Om du har du möjlighet så prova eller låt oss göra det.

Allt du behöver veta om durometer / hårdhet för lim

Vad betyder durometer?

Durometer, eller Shore-tal, är vad vi vanliga dödliga känner till som hårdhet. Sätt en tumnagel på ett material så kommer du att känna skillnad mellan ett bildäck och en biljardboll till exempel.

Hårdhet är ett vanligt mätvärde för de flesta polymera material, inklusive lim, och kan hjälpa dig att välja rätt produkt genom att ge ett relativt värde på motståndet mot intryck för materialet.

Ett annat användningsområde för hårdhet är inom kvalitetskontroll, exempelvis för gjutmassor där du kan mäta hårdheten på stickprov och kontrollera mot CoA från leverantören.

Hur mäts hårdheten?

Du kanske känner igen begreppet Shore-hårdhet eller Shore-tal som också är den vanligaste mätmetoden för plaster, lim och gummin. Hårdheten är ett mått på motståndet hos materialet när det intrycks med ett fjäderbelastat verktyg. Ju högre motstånd, desto högre hårdhetstal. Det finns flera Shore-skalor där de vanligaste är Shore A och Shore D.

I princip så fungerar en hårdhetsmätning med Shore-metod som så att man har en liten apparat med en fjädrad spets. Spetsen trycks ner i materialet och samtidigt mäts kraften och ger oss ett Shore-tal. Beroende på vilken Shore-skala du har valt så kommer den lilla spetsen att vara olika stor och därför passa bättre till ett visst hårdhetsintervall.

Geler är ofta för mjuka för att kunna mätas med Shore-metoder. Där kan du istället se att man mäter penetration. Andra testmetoder som du kan stöta på (men inte så ofta i vår bransch) är Brinell och Rockwell.

Shore-tal och skalor

Som redan nämnt finns det flera skalor som man kan använda sig av. Skalorna överlappar varandra till viss del också.

Shore D-skalan är anpassad för hårdplaster av olika slag och är det vanligaste att använda för till exempel epoxi och akrylater.

Shore A-skalan används för mjukare material så som gummi och elastomerer (silikon, MS-polymerer, mjukare polyuretaner).

För extra mjuka elastomerer eller geler du också se skalan Shore 0 eller Shore 00.

Här nedan kan du se exempel på material med olika hårdhet och var på shore-skalan de ligger så att du lättare kan få en känsla för vad du är ute efter.

Hårdhetsskalorna Shore 00, Shore A och Shore D get ett tal för hårdhet på lim

Är hårdhet samma sak som flexibilitet?

NEJ! Ofta är de två hyfsat sammankopplade, dvs att ett mjukare lim oftast också är mer flexibelt än ett hårdare lim, men inte alltid. Två lika hårda material kan ha helt olika styvhet. Se exempel nedan där kurvor från dragprovning ser helt annorlunda ut för tre silikongummin trots att de har samma hårdhet. Hårdhets-skalorna ger ett empiriskt hårdhetsvärde som inte korrelerar med andra egenskaper eller grundläggande egenskaper. Du bör därför inte ensamt använda detta värde produktdesign.

Hårdheten beskriver inte heller motståndskraft mot repor, nötning eller slitage fullt ut.

Bildkälla: Nusil Technology LLC

Kontakta oss gärna för råd vid val av lim till just din applikation!

Silikon för LED-applikationer

Kraven på LED-belysning ökar för varje år. Den blir skarpare, mer energieffektiv, mer unik och med bättre livslängd. Med rätt material går det att möta de ökande kraven. Dows utbud av silikon för LED inkluderar lim, tätningsmedel, skydd, värmeavledning och optiska material med hög kvalitet, god vidhäftning och ett gott skydd mot fukt, smuts, värme och fysiska skador, även i tuffa miljöer.  

Silikonlim och tätningsmedel för LED

Silikonlim för LED-applikationer är ofta 1-komponent. Fördelarna med 1-komponents silikonlim är bland annat att de är lösningsmedelsfria, härdar i rumstemperatur och ger en enkel dosering och därmed process. Silikoner som används för LED bör vara lågutgasande för att bibehålla effekten på lampan under dess livstid. Silikonliim tål upp till 150 ᵒC under mycket långa perioder.

Efter härdning så formas silikonlimmet till en mjuk elastomer som inte orsakar spänningar. Dessutom har silikonlim har mycket god vidhäftning till en mängd vanliga LED-material.

Exempel på några produkter:

Transparenta inkapslingsmedel och gjutmassor

Inom LED behövs skydd som ger LEDen bra prestanda. En transparent gjutmassa av silikon skyddar mot fukt, absorberar spänningar som uppkommer vid termisk cykling och temperaturförändringar och skyddar känsliga komponenter för mekanisk påverkan. Tack vare deras höga transmittans och värmebeständighet hjälper LED-designen bibehålla ljutkvaliteten över längre tid än andra möjliga material för skydd. Silikonens kemi minimerar gulning och nedbrytning.

Alternativ finns för optiskt klara gjutmassor: olika viskositet, härdprofiler och hårdhet till exempel.

Förslag på gjutmassa för LED:

Kretskortslack av silikon för LED

Kretskort för LED-applikationer behöver skydd mot fukt och mekanisk åverkan. En 1-komponens silikon-kretskortslack skyddar mot detta och ger även utmärkt skydd mot stötar och kortslutning, även i tuffa miljöer. Kretskortslackerna är tillgängliga i en mängd olika viskositeter och härdnings-kemier.

Exempel på produkter:

Silikongeler för LED

Silikongeler ger ytterligare fördelar jämfört med vanliga gjutmassor i form av elastomerer. Deras mjukhet gör dem till ett optimalt val för enheter med mycket känsliga komponenter och tunna trådar. Geler är 2-komponentsmaterial som efter härdning bibehåller en del av egenskaperna hos en vätska – t.ex. självläkande – samtidigt som de får en dimensionell stabilitet likt en elastomer.

Precis som elastomerer skyddar geler mot spänningar, fukt, smuts och är elektriskt isolerande.

Exempel på produkter:

Värmeledande gjutmassa av silikon för LED

De största hoten mot LED-produkters livslängd är kontaminering och värme. Värmeledande silikongjutmassor skyddar mot fukt och smuts, samtidigt som de leder bort värme och absorberar ljud. Silikongjutmassor finns i både rumstemperaturhärdande och värmehärdande varianter för flexibilitet i processen.

Värmeledande gjutmassa av silikon för LED

Silikoner har en stor förmåga att motstå höga temperaturer och andra tuffa miljöer. De kan samtidigt förlänga livslängden på LED-lampor genom att leda bort skadlig värme som alstras.

Exempel på produkter:

Värmeledande Thermal interface materials

Inget förkortar livslängden på en LED-lampa lika mycket som värme – och LED-lampor genererar mycket värme. Med ett TIM, Thermal Interface Material, kan värmen ledas bort. Silikonbaserade värmeledande material har hög stabilitet, och jämn värmledningsförmåga över tid – även vid temperaturer där traditionella material börjar brytas ner. Det finns flera varianter av värmeledande silikoner (förutom gjutmassorna du läste om ovan):

Värmeledande silikonlim

Silikonlim ger en stark limfog mellan de allra flesta material som är vanliga inom LED-applikationer så som kretskort och kylflänsar. De är dessutom tillgängliga i lågutgasande utförande för att ingen kontamineringseffekt ska uppstå på LEDen eller dess ljus. Då silikonlim både ger mekanisk styrka och tätar så innebär det att du ofta kan minimera antalet komponenter i din konstruktion och samtidigt optimera din process.

Värmeledande pasta av silikon för LED

Värmeledande pastor

Värmeledande silikonpastor är framtagna för maximal tillsats av värmeledande fyllmedel. Resultatet är att de får en hög bulk-värmeledningsfömåga och så låg resistans som möjligt. Denna typ av produkt bör användas i tunnare tjocklek.

Dispenserbara värmeledande pads

Denna typ av lösning gör att du kan trycka en värmeledande silikon med en specifik tjocklek, i en specifik form och på en specifik plats, även i mer komplexa former vilket en traditionell värmeledande pad har svårt för.

Dowsil TC-4525

Mer information?

Dows utbud av produkter för LED är omfattande. Ovan har ni fått några exempel på produkter men om ni vill ha hjälp att hitta rätt, tveka inte att kontakta oss!

Silikon för LED-belysning

Går det att limma Teflon (PTFE)?

Vi går igenom de steg och metoder du måste ta till för att kunna limma Teflon – det vill säga det materialet som på grund av sina egenskaper faktiskt används som non-stick på till exempel stekpannor.

Polytetrafluoroeten eller PTFE är ett vanligt material (en fluorplast) som du kan hitta inom alla möjliga industrier och till alla möjliga typer av applikationer. Plasten har många fördelaktiga egenskaper så som hög temperaturtålighet (smälttemperaturen är så hög som 330 ᵒC), hög kemikaliebeständighet, låg reaktivitet och låg friktion. Till exempel är PTFE vanligt som isolerande överdrag på kablar, som beläggning på stekpannor eller som gjutna detaljer för rörledningar, kullager eller slangar. Inom medicinsk industri används PTFE-slangar till katetrar samt för att transportera kemikalier. Eftersom ingenting vill fastna på PTFE – inte ens bakterier – så har det också fördelen att minimera infektioner när den förs in i kroppen. Nu ska vi gå igenom vad du behöver veta för att kunna limma Teflon.

Limbarheten hos PTFE

Problemet med PTFE uppstår dock när det är dags för limning. PTFE har en mycket låg ytspänning på ca 19 mJ/m² vilket gör att mycket få lim väter ytan på den. Utan vätning – ingen vidhäftning och utan vidhäftning – ingen limning. Med andra ord så är de egenskaper som gör PFTE så önskvärt också det som kan skapa problem i en tillverkningsprocess. Att lyckas limma PTFE kräver förutom rätt val av lim också en väldigt god processkontroll.

Lim som fungerar utan förbehandling

Det finns väldigt få lim som klarar av att limma Teflon / PTFE utan någon form av förbehandling. Däribland ingår Permabond TA4605 som är ett 2-komponents akrylat-lim. Tester har visat att limmet är starkt nog för att PTFE-plasten ska gå sönder innan limmer släpper vilket får anses som ett optimalt resultat.

Limma Teflon med Permabond TA4605
PTFE limmad med akrylatlim från Permabond. PTFE går sönder vid dragprovning innan limfogen släpper.

En annan typ av lim som kan limma PTFE utan förbehandling är silikonsmältlim så som Dowsil HM-2510 (OBS: Passar bäst till större industriella processer).

Har du möjlighet att förbehandla plasten så får du betydligt fler alternativ.

Så hur gör man PTFE mer limbart?

Kemisk struktur

PTFE består av mycket stabila kemiska bindningar vilket gör den kemiskt inert, det vill säga att den inte reagerar med några molekyler den kommer i kontakt med. För att få bort denna egenskap då behöver vi kemiskt modifiera ytan på plasten så att den blir kemiskt reaktiv. Vi ska alltså få PTFE att gå från en yta med låg energi till en med hög energi som gärna vill fastna i ett lim.

Primer

För att kunna limma PTFE med cyanoakrylat (snabblim) måste du använda en primer: Permabond POP. Applicera primer på PTFE-ytan (naturligtvis efter rengöring) och låt lösningsmedlet avdunsta. Sedan är du redo för att limma med cyanoakrylat. Prova till exempel Permabond 105 eller Permabond 2050.

Etsning

En klassisk förbehandlingsmetod för att kunna limma Teflon är kemisk etsning. Detta är idag den vanligaste metoden för förbehandling av PTFE för limning.

Etsning utförs genom att placera PTFE-plasten i ett bad med aktivt natrium så som i produkten Tetra-Etch. Då sker en kemisk reaktion där bindningar (C-F) i plasten bryts upp vilket gör att ytan går från att vara kemiskt inert till mer aktiv. De brutna bindningarna har nu möjlighet att kemiskt interagera med andra ämnen, oftast luft. Den resulterande ytan är reaktiv nog att kunna låta ett lim fästa i den.

Väl etsad, är ytan betydligt lättare att limma och du har fler valmöjligheter, vilket kan vara bra om din applikation till exempel kräver medicinsk klassning eller liknande. Då ytan blir mer lättlimmad har den förstås också högre friktion. Om det är den låga friktionen man är ute efter kan det vara värt att fundera över hur du kan behandla endast en del av ytan. Du kan också se att ytan blir något missfärgad och kan bli brunaktig till färgen. Det positiva är att det bara är ytan som får denna försändring. Bulken av plasten har fortfarande samma unika egenskaper som troligtvis gjorde att du valde den från början.

CLP farosymboler för en vanlig etsningsprodukt för PTFE

Plasmabehandling

Lågtrycksplasma höjer ytspänningen på plasten och gör att den är lättare att väta. Likt etsning så gör plasman ytan mer aktiv, för att bli lättare att häfta mot. Till skillnad från etsning är plasmabehandling en så kallad ”torr metod”. Det innebär att inga kemikalier behöver tillsättas och den har på så sätt fördelar med avseende på arbetsmiljö. Plasmabehandling kan göra att du får fler valmöjligheter vid val av lim för att limma Teflon.

Effekten av plasmabehandling med syrgas på plast.
Källa: Diener Plasma Surface Technology

Det går också att använda en reaktiv gas i plasmautrustningen som kemiskt etsar ytan på plasten.

Hur vet jag att förbehandlingen fungerat?

Du bör, förutom att ha en hög processkontroll, använda dig av någon form av test för att se att förbehandlingen gett den effekt som den ska. En vanlig sådan är att mäta kontaktvinkel med vatten. Ju lägre vinkel desto bättre effekt har förbehandlingen gett. För en kvalitetskontroll behöver du testa fram vilken vinkel (och därmed vilken nivå av vätning) som ska vara godkänd för att få ett bra nog limresultat.

Som ett alternativ till detta så kan du använda speciella testbläck med känd ytspänning för att kontrollera ytspänningen på plasten.

Se till att förvara den behandlade PTFE-plasten korrekt – tänk på att ytan nu är mycket reaktiv och lätt kan förändras, kanske till det sämre. Håll den borta från smuts, luft, fukt och UV-ljus till exempel.

Vill du ha hjälp att välja lim för Teflon?

Kontakta oss så ger vi dig råd.

*Teflon® är ett registrerat varumärke från DuPont.

Skydd vid användning av industriella UV-lampor

Industriella UV-lampor används vid härdning av UV-lim. Lamporna skickar ut en hög intensitet av UV-ljus och detta ljus är av säkerhetsskäl viktigt att skydda sig från.

UV-ljus är en form av elektromagnetisk energi och ligger under synligt ljus på den elektromagnetiska skalan och är därför ingenting som människan ser. Därför har kroppen svårt att skydda sig för denna typ av ljus då de naturliga mekanismerna, så som att pupillerna krymper, inte triggas på samma sätt. Det är därför viktigt att använda rätt typ av skyddsutrustning och att inte inaktivera de säkerhetssystem som UV-lampan kommer med.

UV-lampor tenderar att lysa starkt även med ögats mått. Men det är faktiskt inte det ljus vi ser som är det farliga utan det vi inte ser.

Olika typer av UV-ljus

UV-ljus brukar delas in i tre kategorier: UVA, UVB och UVC. Vid felaktig nvändning har alla typer potential att skada en operatör. UVC utgör dock störst risk och kan bland annat bränna sönder hornhinnan. UVB är den typ av strålning som orsakar solskador. Som tur är det inte dessa typer av ljus som industriella UV-lampor använder, utan UVA, som är något snällare i sammanhanget.

UV-ljus är den största orsaksfaktorn till melanom och kan ge skador på hornhinnan.

Elektromagnetiskt spektrum
Elektromagnetiskt spektrum (OBS ej skalenligt)

Inbyggd säkerhet i industriella UV-lampor

Industriella UV-lampor kan komma med inbyggda skydd

De flesta industriella UV-lampor är designade med säkerhetsfunktioner. Några exempel är skärmning, säkerhetslås, intuitiv design och ljusabsorberande plast som gör att UV-ljuset aldrig når operatören. Det går också att köpa till extra material så som en skyddande skärm. I de fall där dessa skydd inte räcker så är det viktigt att operatören har fått fullgod utbildning i hur denne ska skydda sig från exponering för att minimera riskerna.

Mäta exponeringen

En radiometer kan användas för att mäta exponeringen från industriella UV-lampor.

En radiometer är en liten apparat som kan mäta mängden UV-ljus på ett visst ställe. Förutom att dessa är bra att använda för att hålla koll på UV-lampans skick kan du också använda den för att mäta exponeringen på en operatör då denne använder UV-lampan. Med lampan igång, håll radiometerns sensor ungefär där operatörens exponerade hud kommer att befinna sig vid användning. Jämför detta med vad du blir exponerad för under en vanlig dag i solen så kommer du troligtvis se att UV-lampan ger betydligt lägre värden. Kom ihåg att radiometern måste matcha UV-våglängden som lampan avger.

Solen ger ifrån sig en UVA-intensitet på ungefär 2-5 mW/cm2 på en solig dag här på jorden.

Skydd och rekommendationer

Var noga med att använda UV-skyddsglasögon för att skydda dig mot exponering från industriella UV-lampor
  • UV/Vis-blockerande skyddsglasögon. Dessa är oftast mörka vilket också hjälper mot det starka synliga ljuset som med tid kan ge solfläckar och huvudvärk.
  • Skyddshandskar: Den del av kroppen som kommer att få närmast kontakt med UV-ljuset är troligtvis händerna. Förutom att du bör använda engångshandskar vid hanteringen av UV-lim, vare sig akryl eller epoxi, så kommer det också att skydda mot strålningen.
  • Skyddskläder: Framför allt för eventuella lim-spill men också för att skydda huden.

När du använder industriella UV-lampor på rätt sätt så är de både säkra och enkla att använda.

Behöver du råd?

Kontakta oss så hjälper vi till!

Minimera risken för spänningssprickor vid limning

Vilka plaster kan vara känsliga för spänningssprickor vid limning?

Plaster så som PC, PS, PSU, PMMA och i viss mån också ABS är så kallade amorfa plaster. Dessa är förhållandevis lätta att limma men tyvärr är det också lätt hänt att det uppstår spänningssprickor i plasten – den kan stresskrackelera. Andra plaster som exempelvis PE och PP som är semi-kristallina har mindre sådana tendenser men är däremot mycket svåra att limma.

Det spelar ju ingen roll hur bra och stark limfog vi lyckats åstadkomma om limmet får plasten att gå sönder…

Varför sker stresskrackelering?

När kraft appliceras på en plast, färdas den längs plastens polymerkedjor och dessa sträcks ut till dess att plasten deformeras och polymerkedjor går av. Det vill säga, att lägger du på tillräckligt med kraft så kommer plasten att gå sönder. Stresskrackelering innebär att bildningarna mellan polymererna och inte polymererna själva går av. Detta kräver ofta en mycket mindre belastning än själva styrkan på plasten. Med belastning och tid, inte sällan med tillägg av kemikalier eller temperatur, så sker stresskrackelering, eller spänningssprickor som detta fenomen ofta kallas. När en spricka väl har bildats, sprider den sig lätt.

Faktorer som påverkar stresskrackelering

  • Tid
  • Temperatur
  • Plastsort
  • Limtyp
  • Typ av belastning
  • Närvaro av övriga kemikalier (t.ex. rengöringsmedel och mjukgörare)

Att tänka på för att undvika spänningssprickor vid limning

När du applicerar ett lim på en plast så kan denna räknas som en kemikalie. Även under förbehandlingssteg innan limning kan plasten komma i kontakt med olika kemikalier. Här kommer några tips på hur du kan tänka för att minska risken för stresskrackelering vid limningsprocesser.

Rengöring och kemikalier

Vid limning av känsliga plaster är det bra att tänka på att undvika alltför tuff rengöring och se till att den inte gör plasten känsligare för spänningssprickor. Aceton är ett exempel på ett lösningsmedel som du bör undvika att rengöra plaster som är känsliga för spänningssprickor med. Även iso-propanol som i de flesta fall brukar vara mildare, kan ge upphov till spänningar i kombination med andra riskfaktorer så som belastning. Ett bra exempel är polykarbonat (PC) med hål i som gärna spricker vid hålet om du rengör med isopropanol. Prova istället att rengöra med diskmedel och vatten.

Vid användning av en primer är det också bra att hålla ett vaksamt öga på vilket eller vilka lösningsmedel den innehåller.

Alla kemikalier kanske du inte tänker på heller. Vissa kemikalier kan färdas från ett substrat till ett annat genom limmet. Ett exempel är vid limning av PVC mot PS (polystyren). PVC innehåller stora mängder mjukgörare som kan vandra över till polystyrenen. Tillsätter du värme går det ännu snabbare.

Undvik lång kontakt med ohärdat lim

Det finns många UV-lim som har god vidhäftning till amorfa plaster. UV-lim har den stora fördelen att de kan härdas precis när du vill (alltså när du belyser det med en UV-lampa). Det är dock en god idé att undvika att vänta för länge när du jobbar med en plast som är känslig för stresskrackelering.

Cyanoakrylat-lim gör också ett bra jobb när det gäller att limma amorfa plaster. För cyanoakrylat är det lämpligt att använda så lite lim som möjligt. En tunnare fog härdar snabbare och desto mindre tid har det ohärdade limmet på sig att påverka plasten negativt. Om du måste ha ett överskott av lim så prova att använda en aktivator så som Permabond CSA-NF för att snabba på härdningen.

Fogutformning och fogtjocklek

Om möjligt, försök designa fogen så att den utsätts för kompression (tryck) istället för skjuvning. Undvik också att använda dig av presspassning så att det läggs på ytterligare spänning på plasten. Låt istället limmet göra sitt jobb och fylla ut eventuella mellanrum. Titta på limmets tekniska datablad och se till att du inte överstiger den rekommenderade maximala fogtjockleken.

Vid val av lim så är ett tips att ett flexibelt lim kan absorbera mer spänningar än ett styvt lim.

Du kan också fundera över att försöka distribuera spänning över en större yta. Redan genom att välja lim till fördel för exempelvis en skruv har du kommit bra en bit på vägen!

Spänningssprickor orsakade av skruv i skruvhål i en amorf plast.

Är du nyfiken på mer information om hur du kan minimera risken för spänningssprickor vid limning eller vilka produkter du ska använda? Hör av dig till oss!