Mejora de lentes ópticas con nuevo grado LSR, modificación de superficie

Düsseldorf, Alemania — El caucho de silicona líquida es un material clave que se utiliza en los nuevos faros delanteros con haz de conducción adaptativo, que iluminan automáticamente menos las áreas ocupadas de la carretera y más luz en las áreas desocupadas.

En la reciente Cumbre Mundial de Elastómeros de Silicona en Düsseldorf, un proveedor de materiales y un especialista en moldeo hicieron una presentación sobre cómo moldear las piezas LSR complejas necesarias para las lentes de matriz ADB.

Hannes Rieger, jefe de investigación y desarrollo de Elmet Elastomere Produktions und Dienstleistungs GmbH, con sede en Oftering, Austria, fabricante de moldes y productor de equipos de mezcla y dosificación de LSR, preparó la presentación, que estuvo a cargo de Francois De Buyl, departamento de I+D y servicio técnico y desarrollo. gerente de Dow Silicones, con sede en Midland, Michigan.

Las lentes de matriz LSR con lentes ópticas integradas y funciones de guía de luz fueron producidas por primera vez por Hella GmbH & Co. KG con sede en Lippstadt, Alemania, en el automóvil Mercedes-Benz E-Class 2016 y luego en el Porsche Panamera, moldeado por Nuremberg, con sede en Alemania. Optoflux GmbH con 84 guías de luz en tres filas.

Mientras tanto, los avances en el control de la luz han permitido piezas de guía de luz/lentes de matriz ADB todavía bastante exigentes, si no tan complejas, con sistemas de guía de luz de menos de 84 píxeles. Estas piezas de guía de luz/lentes ADB de luz alta y luz baja, en su mayoría integradas en dos filas, que se utilizan cada vez más como ópticas LSR, se han extendido a otros vehículos, con varios ejemplos vistos en demostraciones en vivo por parte de productores de maquinaria de moldeo por inyección en varias ferias comerciales de la industria del plástico.

Dichas ópticas ADB ahora consisten en 10-24 guías de luz de 6-24 milímetros de longitud con cuatro o más facetas y secciones de lentes de acoplamiento externo de 2-15 mm de espesor. Los ángulos de desmoldeo de la guía de luz varían entre 0,5º y 10º o más, dijo Rieger, señalando que el desmoldeo sin estrés de piezas tan complejas se facilita con elementos de agarre lateral integrados y el uso de herramientas de extremo de brazo de vacío (EOAT) para la extracción de piezas del moho.

Más de 10 años de tecnología de lentes ADB de silicona han dado como resultado que los lentes Dow Silastic MOS se utilicen en más de 4 millones de vehículos en todo el mundo, en más de 30 modelos, con más de 10 aprobaciones de proveedores automotrices de nivel 1, a través de una red de más de 10 moldeadores.

Los faros ADB siguen siendo los más extendidos en Europa, pero se utilizan en todo el mundo, excepto en los Estados Unidos, donde la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras los ha aprobado, pero se enfrentan a obstáculos debido a requisitos de iluminación muy estrictos.

Las primeras lentes de matriz ADB se moldearon en Dow Silastic MS-1002, pero el rendimiento mejorado proviene de una nueva generación de grado Dow MS 5002 de LSR. Esto implica una viscosidad del componente de la Parte A mucho más alta y una viscosidad de la Parte B ligeramente más baja, con una viscosidad mixta después de 48 horas que es mucho más baja a 30 000 milipascales por segundo en comparación con 65 000 mPa.s para MS-1002.

El nuevo material se mezcla y moldea con mayor facilidad y precisión gracias a la menor viscosidad, y las propiedades de poscurado son muy parecidas en términos de dureza Shore A y resistencia a la tracción. Sin embargo, el alargamiento a la rotura es significativamente mayor al 96 por ciento en lugar del 80 por ciento.

Dow dice que MS-5002 permite una reticulación mejorada a través de un rango de temperaturas de moldeo debido a la optimización de la concentración del inhibidor y el catalizador de platino, así como un "diseño y selección cuidadosos del agente de reticulación", con la estructura del siloxano Si-H. oligómero reticulante que controla la velocidad de curado en función de la temperatura.

Moldeado de una lente ADB de 16 guías de luz de dos filas en un molde interno de Dow, desarrollado en colaboración con ACH Solution Hefner Molds GmbH, con sede en Austria, en Fischlham, en una máquina de moldeo por inyección Engel eMac, mostrado midiendo la intensidad de luz relativa, molde inaceptable incrustaciones en las guías de luz de las superficies internas de los insertos del molde después de 1800-2500 disparos con MS-1001. Pero esto ocurrió solo después de 7,000-10,000 disparos con MS-5002, mostrando potencial para una productividad de cuatro a cinco veces mayor.

Las pruebas realizadas en una máquina Engel Victory 330/120 Tech mostraron que hubo una reducción del 50 por ciento en el tiempo de curado causado por el calentamiento inducido por cizallamiento al aumentar la velocidad de inyección de 5 centímetros cúbicos por segundo a 130 ºC a 110 cm3/s a 180 ºC. se sugiere la velocidad, ya que el moldeo a 180 ºC dificulta la producción de piezas ópticas perfectas.

Se prestó atención al tiempo de curado rápido, ya que el grosor combinado de las guías de luz y las secciones de lente de acoplamiento externo integradas son más grandes que con las primeras lentes ADB, sumando juntas 24,5 mm en el centro. "Esto conduce a tiempos de ciclo desafiantes para la producción en masa mediante moldeo por inyección de líquidos", dice Dow.

Otro aspecto de las lentes ópticas de matriz LSR ADB y las lentes LSR en general se abordó en una presentación de Andreas Schäfert, director de desarrollo comercial de dispositivos médicos en Wilhelm Weber GmbH & Co. KG, moldeador y fabricante de moldes con sede en Esslingen, Alemania.

Schäfert habló sobre la modificación de la superficie de las ópticas LSR moldeadas por inyección. Comenzó describiendo una desventaja de LSR en términos de superficies pegajosas que tienden a acumular polvo y otra contaminación que es difícil de eliminar, así como "una sensación pegajosa e incómoda en la piel".

Weber está muy familiarizado con los problemas de las lentes de matriz ADB, ya que ha estado produciendo lentes de matriz LSR para los faros Hella en el automóvil Audi A8 con 32 guías de luz integradas en dos filas.

Weber ha trabajado junto con el departamento PLATO para tecnología de plasma y superficies con sede en Bremen, Alemania, en el instituto Fraunhofer IFAM para tecnología de producción y materiales avanzados, en el uso de radiación ultravioleta al vacío (VUV) en una longitud de onda de 100-200 nm para modificar superficies LSR. para hacerlos tan suaves y no pegajosos que ya no atraigan la contaminación.

La radiación VUV rompe algunos enlaces de carbono CH3 de las capas superiores de la molécula, lo que da como resultado la formación de radicales O y O3 entre la fuente VUV y el LSR, que se unen con otras partes de la molécula de silicona para formar, dependiendo de la dosis de VUV, un 2-50 μm gruesa estructura molecular similar al vidrio de SiO2. El recubrimiento es lo suficientemente delgado como para no causar ningún cambio significativo en las trayectorias de los rayos de luz.

El proceso de modificación patentado OpSiLIGHT o SilMoLight funciona con una fuente incoherente de xenón-excímero de 172 nm más rápido que con una lámpara de mercurio de baja presión de 185 nm, pero esta última da un mejor resultado debido a que las capas modificadas son más gruesas. Schäfert habló sobre tiempos de tratamiento del sistema VUV de entre 20 segundos y 5-10 minutos.

Schäfert también mostró una placa de circuito LED con 98 LED que habían sido sobremoldeados con lentes LSR. Una prueba con la mitad de la placa de circuito sin tratar y la otra mitad tratada con VUV mostró cómo las fibras de nailon de 0,3 mm de largo podían, después de agitarlas, ser fácilmente expulsadas de la mitad tratada con aire comprimido, mientras que el polvo de nailon permanecía en la mitad no tratada. También se han realizado pruebas similares con polvo aplicado a lentes de matriz LSR, con imágenes de microscopio que muestran claramente que todo el polvo se eliminó al soplar lentes tratados con VUV pero se retuvo en lentes sin tratar.

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