Plakkerige siliconen oplossen: oorzaken en oplossingen

Bij het maken van mallen met RTV-2-siliconen is onvolledige uitharding, waarbij het materiaal kleverig of gelachtig blijft, een veelvoorkomend probleem voor beginners. Soms lijkt de bovenkant van de mal normaal uitgehard, terwijl de siliconen op het contactvlak met het mastermodel kleverig blijven. In dit artikel bespreken we de belangrijkste oorzaken van onvolledige uitharding en de praktische oplossingen om dit probleem te voorkomen.

1. Overzicht van kleverige siliconen

Een kleverig uithardingsresultaat wijst doorgaans op een onvolledige uitharding. De siliconen blijven dan plaatselijk of volledig vloeibaar, zacht of gelachtig, ook nadat de in het technische gegevensblad vermelde uithardingstijd is verstreken.

Typisch geval: Onvolledige uitharding kan optreden wanneer additiehardende siliconen in contact komen met onvoldoende gereinigde of onvoldoende nageharde fotopolymeerprints uit een SLA- of DLP-printer. Het gedeelte van de siliconen dat het geprinte mastermodel raakt, blijft dan kleverig, terwijl de siliconen die niet rechtstreeks met het oppervlak in contact staan wel normaal kunnen uitharden. Het probleem wordt meestal veroorzaakt door achtergebleven harsbestanddelen of een onverenigbare oppervlaktechemie.

kleverige siliconenmal door onvolledige uitharding

Oorzaken van onvolledige uitharding:

Migratie van reststoffen: Niet-volledig gereageerde bestanddelen uit een fotopolymeerhars kunnen zich aan het oppervlak van de print bevinden of daar na verloop van tijd naartoe migreren. Deze stoffen kunnen de uitharding van bepaalde additiehardende siliconen verstoren. Een print die er droog en volledig uitgehard uitziet, is daarom niet automatisch compatibel met platinasiliconen.

Remming van de katalysator: Bepaalde chemische stoffen kunnen de werking van de platinakatalysator aan het contactoppervlak verminderen of blokkeren. Hierdoor komt de vernettingsreactie plaatselijk niet of onvoldoende op gang.

2. Belangrijkste oorzaken

Onvolledige uitharding van siliconen kan meestal worden teruggevoerd op drie hoofdoorzaken: verwerkingsfouten, ongeschikte omgevingsomstandigheden en chemische uithardingsremming.

a. Verwerkingsfouten

1. Verkeerde mengverhouding: De uitharding van RTV-2-siliconen berust op een nauwkeurig afgestemde reactie tussen component A en component B. Volg daarom altijd de mengverhouding en meetmethode die de fabrikant opgeeft. Gebruik een gewichtsverhouding wanneer deze in het technische gegevensblad wordt vermeld en een volumeverhouding uitsluitend wanneer dit uitdrukkelijk is toegestaan. Verminder nooit willekeurig de hoeveelheid component B om de verwerkingstijd te verlengen, omdat dit tot een onvolledige uitharding kan leiden.

2. Onvoldoende mengen: Bij siliconen met een hoge viscositeit kan ongemengd materiaal langs de wanden of op de bodem van de mengbeker achterblijven. Deze slecht gemengde gedeelten kunnen plaatselijk zacht of kleverig blijven.

3. Niet-passende componenten: Component A en component B vormen samen één specifiek productsysteem. Combineer geen componenten van verschillende producten, modellen of merken. Meng componenten uit verschillende productiebatches alleen wanneer de fabrikant bevestigt dat dit is toegestaan.

4. Verontreinigde gereedschappen of oppervlakken: Olie, stof, resten van reinigingsmiddelen, condenswater of materiaalresten op het mastermodel en de menggereedschappen kunnen de hechting aan het oppervlak of de uitharding verstoren. Vooral bij additiehardende siliconen kan een zeer kleine hoeveelheid van een remmende stof al problemen veroorzaken.

b. Omgevingsfactoren

Temperatuur: RTV staat voor "Room Temperature Vulcanizing", maar het aanbevolen temperatuurbereik verschilt per product. Voor veel RTV-2-siliconen ligt een geschikte verwerkingstemperatuur rond 20–25 °C. Bij lagere temperaturen verloopt de reactie langzamer. Bij hogere temperaturen wordt de verwerkingstijd doorgaans korter.

Luchtvochtigheid: Tweecomponenten-condensatiesiliconen harden uit nadat de voorgeschreven componenten met elkaar zijn gemengd en zijn niet afhankelijk van vochtopname uit de omgevingslucht. Vocht, condensatie of verontreiniging van de verpakking kan bij sommige producten wel invloed hebben op de stabiliteit of het uithardingsresultaat. Ook additiehardende siliconen moeten op een schoon en droog mastermodel worden aangebracht.

c. Uithardingsremming

Uithardingsremming is een belangrijke oorzaak van problemen bij additiehardende siliconen. Het treedt op wanneer bepaalde stoffen de werking van de platinakatalysator verstoren. Een kenmerkend symptoom is dat de siliconen op het contactvlak met het mastermodel kleverig blijven, terwijl de bovenkant of het materiaal in de mengbeker normaal uithardt.

additiehardende siliconen met platinakatalysator

Veelvoorkomende remmers van platinakatalysatoren:

• Zwavelverbindingen: Mogelijke bronnen zijn zwavelhoudende modelleerklei, latex, natuurlijk rubber en bepaalde gevulkaniseerde rubberproducten.
• Tinverbindingen: Hieronder vallen resten van tin-gekatalyseerde condensatiesiliconen, organotinverbindingen en bepaalde stabilisatoren, coatings of soldeermaterialen die tin bevatten.
• Stikstofverbindingen: Vooral aminen en amiden kunnen problemen veroorzaken. Deze stoffen kunnen voorkomen in bepaalde epoxy-uitharders, lijmen, coatings, reinigingsmiddelen en niet-volledig uitgeharde kunstharsen.
• Bepaalde fosforhoudende verbindingen: Sommige fotoinitiatoren en andere additieven in uv-harsen kunnen bij bepaalde combinaties de uitharding van platinasiliconen beïnvloeden.
• Niet-volledig uitgeharde materialen: Hieronder vallen bepaalde fotopolymeerharsen, polyester-, epoxy- en polyurethaanharsen, evenals sommige verven, lakken, kleefstoffen en tapes.

Ook ogenschijnlijk onbelangrijke materialen kunnen een bron van uithardingsremming zijn. Zo kunnen lijmresten van bepaalde soorten tape, labels of beschermfolie de uitharding van platinasiliconen plaatselijk verstoren. De compatibiliteit verschilt echter per product, waardoor een kleine voorafgaande test altijd noodzakelijk blijft.

3. Diagnosestappen

Volg bij een vermoeden van onvolledige uitharding de onderstaande stappen:

Stap 1: Controleer de voorgeschreven uithardingstijd

De ontvormtijd en volledige uithardingstijd verschillen per product. Sommige RTV-2-siliconen kunnen na enkele uren worden ontvormd, terwijl andere 24 uur of langer nodig hebben. Beoordeel het resultaat pas nadat de in het technische gegevensblad vermelde tijd bij de aanbevolen temperatuur is verstreken.

Stap 2: Controleer de temperatuur

Wanneer het materiaal langzaam maar gelijkmatig uithardt, kan een te lage omgevingstemperatuur de oorzaak zijn. Breng het werkstuk, indien toegestaan volgens het technische gegevensblad, naar een stabiele omgeving van ongeveer 20–25 °C. Gebruik geen sterke verhitting zonder te controleren of dit voor het betreffende product en mastermodel is toegestaan.

Stap 3: Analyseer het foutpatroon

Bekijk waar en op welke manier de siliconen niet zijn uitgehard. Het foutpatroon geeft vaak een eerste aanwijzing voor de oorzaak.

4. Oplossingen

Wanneer sprake is van echte uithardingsremming, kan de reeds kleverige siliconenlaag meestal niet meer worden hersteld. Verwijder het niet-uitgeharde materiaal, reinig het mastermodel zorgvuldig en verhelp de oorzaak voordat u opnieuw siliconen giet.

Fase 1: Grondige reiniging

1. Mechanische verwijdering: Verwijder zo veel mogelijk kleverige siliconen met een kunststof spatel, absorberend papier of een pluisvrije wegwerpdoek. Voorkom dat het materiaal verder over het oppervlak wordt verspreid.

2. Reiniging met een geschikt middel: Kies een reinigingsmiddel dat compatibel is met het materiaal en de afwerking van het mastermodel. Werk in een goed geventileerde ruimte, draag geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen en test het middel altijd eerst op een klein, onopvallend gedeelte.

• Milde reiniging: Gebruik het reinigingsmiddel dat door de fabrikant van het mastermodel of de 3D-printhars wordt aanbevolen. Voor bepaalde fotopolymeerprints kan schone isopropylalcohol geschikt zijn, maar dit middel lost uitgeharde siliconen niet op.
• Sterkere reiniging: Aceton kan bepaalde resten verwijderen, maar kan kunststoffen, harsprints, verf en coatings ernstig beschadigen. Gebruik het uitsluitend op oplosmiddelbestendige oppervlakken.
• Professionele reiniging: Gebruik sterkere industriële oplosmiddelen alleen wanneer de fabrikant dit aanbeveelt en wanneer passende afzuiging, beschermingsmiddelen en procedures voor chemische veiligheid beschikbaar zijn.

3. Eindcontrole: Verwijder na het reinigen alle resten van het gebruikte reinigingsmiddel volgens de productinstructies. Laat het mastermodel volledig drogen voordat u een coating aanbrengt of een nieuwe test met siliconen uitvoert.

Fase 2: Verbeterde nabehandeling van 3D-prints

1. Grondig wassen en drogen: Was de fotopolymeerprint volgens de instructies van de harsfabrikant met schoon reinigingsmiddel. Gebruik geen sterk vervuild wasmiddel waarin veel opgeloste hars aanwezig is. Laat het model na het wassen volledig drogen.

2. Volledige uv-naharding: Hard de print na met de golflengte, temperatuur en tijd die door de fabrikant van de betreffende hars worden aanbevolen. Er bestaat geen universele uv-nahardingstijd die voor alle SLA- en DLP-harsen geschikt is. Zorg ervoor dat alle oppervlakken voldoende worden belicht.

3. Gecontroleerde warmtebehandeling: Sommige harssystemen kunnen volgens de instructies van de fabrikant aanvullend bij een verhoogde temperatuur worden nagehard. Gebruik geen willekeurige baktemperatuur of behandelingstijd, omdat het model daardoor kan vervormen, scheuren of zijn maatnauwkeurigheid kan verliezen.

Fase 3: Fysieke barrière

Wanneer het risico op uithardingsremming na het reinigen en naharden blijft bestaan, kan een geschikte, volledig uitgeharde sealer of barrièrecoating op het mastermodel worden aangebracht. Bepaalde acryl- of epoxycoatings kunnen hiervoor geschikt zijn. Een lossingsmiddel zoals PVA vormt niet bij iedere toepassing een betrouwbare chemische barrière. Test de gekozen coating daarom vooraf op compatibiliteit en houd rekening met mogelijk verlies van zeer fijne oppervlaktedetails.

Fase 4: Indirecte malmethode

Voor waardevolle mastermodellen of situaties waarin directe verwerking met platinasiliconen niet betrouwbaar mogelijk is, kan een indirecte methode worden gebruikt:

1. Maak een tussenmal: Gebruik geschikte condensatiehardende siliconen, die doorgaans minder gevoelig zijn voor stoffen die een platinakatalysator remmen, om een eerste mal van het originele mastermodel te maken.

2. Giet een replica: Maak in deze tussenmal een replica van een geschikt, volledig uitgehard en chemisch stabiel materiaal. Volg de volledige uithardings- en nabehandelingsinstructies van het gekozen giethars.

3. Maak de definitieve mal: Controleer de replica met een kleine compatibiliteitstest. Wanneer de testsiliconen normaal uitharden, kan de definitieve mal met additiehardende siliconen worden gemaakt.

5. Preventieve maatregelen

Volg de onderstaande basisregels om onvolledige uitharding zo veel mogelijk te voorkomen:

Regel 1: Ken uw materiaal

Controleer of u condensatiehardende siliconen of additiehardende siliconen gebruikt. Wees bij platinasiliconen extra alert op mogelijke remmende stoffen en controleer de compatibiliteit van het mastermodel.

Regel 2: Voer altijd een kleine test uit

Test vóór het mengen van een grote hoeveelheid eerst een kleine hoeveelheid siliconen op een onopvallend gedeelte van het mastermodel of op een reststuk van hetzelfde materiaal. Laat de test gedurende de volledige voorgeschreven uithardingstijd staan.

Regel 3: Bereid alles zorgvuldig voor

Oppervlak: Zorg ervoor dat het mastermodel schoon, droog, volledig uitgehard en vrij van olie, stof en resten van reinigingsmiddelen is.

Gereedschappen: Gebruik afzonderlijke en duidelijk gemarkeerde mengbekers, spatels en gereedschappen voor condensatiehardende en additiehardende siliconen.

Persoonlijke bescherming: Gebruik schone nitril- of vinylhandschoenen die geen remmende stoffen afgeven. Vermijd bij het verwerken van platinasiliconen latexhandschoenen en andere onbekende rubbermaterialen.

Regel 4: Volg de juiste verwerkingsprocedure

Nauwkeurig doseren: Gebruik de meetmethode en mengverhouding die in het technische gegevensblad worden vermeld. Gebruik een geschikte digitale weegschaal wanneer het product op gewicht moet worden gemengd.

Grondig mengen: Bij kritische toepassingen kan de methode met twee mengbekers worden gebruikt. Meng de componenten eerst grondig in de eerste beker, giet het mengsel vervolgens over in een tweede schone beker en meng opnieuw met een schoon menggereedschap. Hierdoor wordt de kans kleiner dat ongemengd materiaal van de bodem of de wanden in de mal terechtkomt.

6. Conclusie

Kleverige siliconen zijn meestal het gevolg van een onjuiste mengverhouding, onvoldoende mengen, ongeschikte omgevingsomstandigheden of chemische uithardingsremming. Door de productinstructies nauwkeurig te volgen, het mastermodel zorgvuldig voor te bereiden en vooraf een kleine compatibiliteitstest uit te voeren, kunnen de meeste uithardingsproblemen worden voorkomen en kunnen betrouwbare siliconenmallen worden vervaardigd.