Honzíkovy vláčky

Silikonové kaučuky z nabídky ELCHEMCo

Autor: Jan Hlaváček Vydáno: 13.10.2010

V předešlých příspěvcích jsem představil dva zajímavé produkty, které nabízí pražská firma ELCHEMCo – modelovací hmotu Marsclay a termoplastický polymer SHAPE-PLAST. Na mé požádání připravili experti firmy z jejich velmi široké nabídky produktů výběr několika plastických hmot vhodných k vytváření forem a výrobě odlitků, které by tudíž měly zajímat železniční, letecké i automobilové modeláře, výtvarníky a další kutily. Postupně je představím.

V tomto příspěvku popíšu několik silikonových kaučuků řady ZA a HT, které jsou pro jejich vynikající vlastnosti předurčeny zejména pro výrobu forem. Forma by sama o sobě měla být dostatečně pevná a tvarově stálá, musí dokonale přejímat tvary a zejména detaily z povrchu masteru, které musí umět odrazit v odlitcích, a konečně, měla by vydržet zhotovení co největšího počtu odlitků. Tohle všechno silikonové kaučuky řady ZA a HT splňují. Existují však u nich jistá omezení pokud jde o podmínku pevnosti, resp. tvarové stálosti (viz dále). Navíc však mají velkou odolnost vůči roztržení, protože mají vysokou pružnost (elasticitu), takže je lze snadno natáhnout (až o cca 500 %) a tím např. snadno odformovat i od velmi složitého tvaru masteru; stejně tak je možné z nich vyprostit tvarově členitý odlitek.
Pokud jde o tvarovou stálost, o možnosti jak si pomoci píšu v příspěvku „Sádru bych v modelařině nezatracoval“ v kap. K fixaci silikonové formy, cit.: „Aby šel odlitek vyjmout, musí být někdy forma dvou- a více dílná. Silikonové kaučuky od ELCHEMCo ale mají obrovskou pružnost, takže z formy lze doslova vyjmout i zalitá kulička velikosti míčku. A forma nepraskne! Opravdu, žádný problém. Jenže, jelikož jsou silikonové kaučuky velmi pružné, odlitá forma prakticky nedrží tvar (jako např. formy z Lukoprenu). Proto je nutné vnější stěny formy zvenku fixovat, aby se neprohnuly, nevyduly apod.“ Dále popisuji jak na to.

Obecný popis silikonových kaučuků řady ZA

Pro všechny dále uvedené kaučuky platí, že se jedná o dvousložkový silikonový adiční kaučuky vytvrzující se za normální teploty. Před vytvrzením jsou obě složky (adjustované v plechovkách) řídce tekoucí hmotou, kterou lze snadno nasát např. do injekční stříkačky.
Jak je výrobcem uvedeno, po vytvrzení, které trvá podle typu asi 1,5 hodiny, mají kaučuky velmi nízkou tvrdost, ale současně vysoké prodloužení, přičemž právě v těchto charakteristikách se jednotlivé kaučuky odlišují – se stoupající hodnotou v názvu se zvyšuje tvrdost a snižuje pružnost. Nejměkčí je výrobek označený ZA 00.
Dále je pro ně charakteristické, že mají vysokou reprodukční přesnost, vysokou rozměrovou stabilitu a mechanická pevnost, což jsou ideální vlastnosti pro výrobu drobných a tvarově složitých odlitků. Navíc, kaučuky jsou obrobitelné pomocí laseru.

Vlastnosti silikonu
Mají vysokou chemickou odolnost k agresivním složkám některých odlévacích pryskyřic, vysokou odolnost proti roztržení a opotřebení. Proto jsou vhodné pro odlévání výrazně podmodelovaných detailů.

Zpracování
Požadované množství se smíchá za normální teploty v poměru 1 : 1 objemově či hmotnostně. Obě složky se pečlivě promíchají ve vhodné nádobě např. dřevěnou špachtlí (času je relativně dost, hmota hned netvrdne). Jako u každé jiné míšené směsi mohou být problémem vzduchové bublinky, které se do ní dostávají při mechanickém míchání. Ze směsi, resp. z odlitku je lze následně odstranit ve vakuu – to je nejideálnější. Není-li k dispozici podtlaková nádoba, je potřeba být pečlivý již při míchání a snažit se pomalým a pravidelným kruhovým pohybem mísící špachtle nezanášet do směsi vzduch. A za druhé, když se forma zalije, pokud možno několik minut jemně poťukávat (nejlépe z celou podložkou, na které máme položenou formu, na boky formy atd.), což přispěje k vystoupání bublinek vzduchu. Někdy je možné k jejich odfouknutí napomoci špendlíkem jemným propíchnutím povrchu vznikajícího kopečku od bublinky.

Podmínky vytvrzování
Vytvrzování silikonového kaučuku probíhá za normální teploty. Vyšší teplotou lze vytvrzení výrazně urychlit (např. položením formy k radiátoru). Žádné speciální požadavky na proces vytvrzování výrobce neklade.

Někdy je potřeba pořídit otisk znaků, složitého reliéfu umístěného svisle, který nelze kvůli pohodlnému odlévání demontovat (kamnové kachle, znaky na dveřích, reliéfy na skříních, štukování na stěnách, stopy od nástrojů na rámech dveří atd.). Tyto potřeby mívají restaurátoři, architekti, archeologové, ale třeba i kriminalisté při zajišťování stop. V takovém případě lze do silikonového kaučuku přidat tixotropní činidlo. Materiál se stane pastovitým, netekoucím a lze ho nanášet i na vertikální povrchy.

V případě použití separátoru lze odlévat silikon do silikonové formy. Podle sdělení expertů ELCHEMCo nejsou problémy se separací adičních silikonů separátorem Formula 10 i Separátorem SP3, což bylo mnohokrát ověřeno. Dobře dopadly i testy separací kondenzačního kaučuku (Lukopren N1522) od adičního silikonu (ELECHEMCo). Pozor však naproblémy s nekompatibilitou adičních a kondenzačních kaučuků! Tam problémy skutečně jsou. Jak jsem si sám ověřil, nelze separovat modelářskou hmotu Marsclay separátorem Formula 10 při jejím odlévání do adičního silikonového kaučuku, tam se musí použít šelak, protože Marsclay není silikon! Blíže viz ZDE.

Skladování a bezpečnost práce

Výrobce uvádí, že skladovatelnost silikonových kaučuků v originálních obalech je minimálně jeden rok od dne dodání. Tento údaj však doporučuji brát s rezervou, protože někdy může vyrobený kaučuk ležet ve skladu, než se dostane ke spotřebiteli – a stárne…
Pokud jde o bezpečnost práce, nejsou stanoveny žádné zvláštní podmínky, nicméně je nezbytné se seznámit s bezpečnostním listem před použitím.

Do řady ZA silikonových kaučuků, doporučených pro modeláře, patří:

ZA 00 – barva transparentní, nejměkčí a nejpružnější
ZA 4 LT – barva cihlově červená – ideální pro formy na velmi složité odlitky
ZA 50 LT – vhodný pro odlévání betonu a polyesterových pryskyřic, umělecké keramiky, má extrémně vysokou pevnost proti roztržení; je transparentní;
ZA 13 Mould – transparentní
ZA 22 Mould – je vhodný pro odlévání betonu, umělecké keramiky; barva světle modrá;
ZA 28 Mould – barva zelená;
ZA 35 Mould – barva modrá;
ZA 50 Antistatic – barva černá;

označení „mould“ (převzaté z angličtiny) vyjadřuje schopnost vytvářet (odlévat) hmotu do formy;
vyšší číslo v názvu produktu značí vyšší tvrdost a též pevnost, ale nižší pružnost;
přívlastek „Antistatic“ označuje odolnost vůči statické elektřině na povrchu předmětu, což produkt předurčuje např. pro práškové potiskování keramiky.

ZA 00

Obchodní značkou ZA 00 je označen silikonový adiční kaučuk na výrobu forem i modelů. Má velmi vysokou elasticitu, proto je vhodný například na výrobu podmodelovaných, vysoce strukturovaných forem. Obě dílčí složky, stejně jako vytvrzený kaučuk, mají čirou (transparentní) barvu.
Mnoho členitých odlitků je tak možno zhotovit, aniž by bylo nutné používat dělenou formu. Tento výrobek je považován za „nejpružnější z pružných“, tedy má z celé série silikonových kaučuků řady ZA pružnost největší. Podle výrobce vykazuje až 550% prodloužení, čemuž odpovídá nižší pevnost v tahu 1 N/mm (ve srovnání s dalšími kaučuky) a velmi nízká tvrdost Shore A po 24 hodinách od zalití (0 ShA). Tvrdost prakticky nelze změřit, protože na dotek je hmota stále pružná a lehce lepivá (což lze částečně snížit dodatečným „upečením“ formy v troubě – asi ½ hod. při 50º C).
Pokud má být do silikonové formy odlévána sádra, polyuretanová nebo akrylátová pryskyřice, není třeba ji separovat. Velmi snadno z ní lze vyprostit jak master, tak odlitek. Počet odlitků je ale do jisté míry omezen, protože pokud nejsou detaily odlitku vypracovány tak, aby šly snadno odformovat (mají zkosené stěny apod.), mohou se hrubším zacházením vytrhnout z formy jemné detaily. Proto je při odformování nutno postupovat velice opatrně, tj. jemně a pomalu odtrhávat stěny master (odlitku) od formy.

Tab. 1 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 00

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	1700 mPas
Pracovní čas při 23° C	10 až 13 minut
Čas vytvrzení při 23° C	90 minut
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	0 ShA
Pevnost v tahu	1 N/mm
Prodloužení	550%
Barva	transparentní

ZA 4 LT Red

Silikonový kaučuk označený ZA 4 LT má prakticky stejné vlastnosti jako jeho „měkčí bratříček“ ZA 00. Má rovněž velmi vysokou elasticitu, je vhodný pro vytváření členitých forem, aniž by bylo nutné používat dělenou formu. Složka A má jasně červenou barvu, tak vytvrzený kaučuk je červený.
Do formy lze zalévat sádru, beton, polyuretanové, akrylátová či polyesterové pryskyřice. Na jeho popis se vztahuje vše, co je uvedeno výše v kap. Obecný popis silikonových kaučuků řady ZA.

Z tab. 2 lze zjistit, že ZA 4 LT má ve srovnání se ZA 00 vyšší tvrdost, vyšší pevnost, ale nižší pružnost. To jsou také charakteristiky, které by měly vést k rozhodnutí uživatele, který kaučuk použije.

Tab. 2 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 4 LT

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	1700 mPas
Pracovní čas při 23° C	10 až 13 minut
Čas vytvrzení při 23° C	90 minut
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	2 ± 3 ShA
Pevnost v tahu	1,5 ± 0,3 N/mm
Prodloužení	500%
Barva	cihlově červená

ZA 50 LT

Silikonový kaučuk ZA 50 LT má z celé série kaučuků nejvyšší tvrdost Shore (50 ±3 ShA) a přiměřeně tomu i menší prodloužení („jen“ 320%). Jeho detailní fyzikální a chemické vlastnosti jsou uvedeny v tab. 3. Podle těchto charakteristik je možné volit i praktické použití v rámci modelaření. Na rozdíl od měkkých kaučuků (ZA 00 či ZA 4 LT) je ZA 50 LT vhodný díky své vysoké reprodukční přesnosti, vysoké rozměrová stabilitě, odolnost vůči trvalé deformaci a mechanické pevnosti i pro odlitky, které ale mají zůstat dostatečně pružné. Má špičkový nelepivý efekt.
Pokud jde o zpracování a vytvrzovací podmínky, tyto jsou prakticky stejné jako u předešlých kaučuků, snad jen pracovní čas a doba vytvrzení jsou delší.

Tab. 3 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 50 LT

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	20000 mPas
Specifická hmotnost	1,22 g.cm-3
Pracovní čas při 23° C	15 až 20 minut
Čas vytvrzení při 23° C	3 hodiny
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	50 ±3 ShA
Pevnost v tahu	4 N.mm-2
Odolnost proti roztržení (nástroj B)	8 ± 1 N/mm
Odolnost proti roztržení (nástroj C)	12 ± 1 N/mm
Reprodukovatelný detail	2 µm
Rozměrová změna po 24 hodinách	-0,05%
Prodloužení	320%
Barva	tmavě modrá

Tab. 4 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 13 Mould

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	4500 mPas
Pracovní čas při 23° C	40 až 50 minut
Čas vytvrzení při 23° C	150- 180 minut
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	13 ± 2 ShA
Pevnost v tahu	3 ± 0.2 N/mm2
Odolnost v roztržení (těleso B)	>10 N/mm
Odolnost v roztržení (těleso C)	>9 N/mm
Prodloužení	450%
Barva	transparentní

Tab. 5 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 22 Mould

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	4000 až 4 300 mPas
Pracovní čas při 23° C	14 až 17 minut
Čas vytvrzení při 23° C	1 hodina
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	21 ± 2 ShA
Pevnost v tahu	4,0 ± 0,5 N/mm2
Odolnost proti roztržení (nástroj B)	20 ± 1 N/mm
Odolnost proti roztržení (nástroj C)	12 ± 1 N/mm
Prodloužení	380 ± 20%
Barva	světle modrá

Tab. 6 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 28 Mould

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	3500 až 3900 mPas
Pracovní čas při 23° C	10 až 12 minut
Čas vytvrzení při 23° C	1 hodina
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	28 ± 2 ShA
Pevnost v tahu	4,0 ± 0,5 N/mm2
Odolnost proti roztržení (nástroj B)	7 ± 1 N/mm
Odolnost proti roztržení (nástroj C)	9 ± 1 N/mm
Prodloužení	500 ± 30%
Barva	zelená

Tab. 7 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 35 Mould

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	4100 mPas
Specifická hmotnost	1,16 g.cm-3
Pracovní čas při 23° C	12 až 15 minut
Čas vytvrzení při 23° C	1 hodina
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	35 ± 2 ShA
Pevnost v tahu	3,0 ± 0,2 N/mm2
Odolnost proti roztržení (nástroj B)	7 ± 1 N/mm
Odolnost proti roztržení (nástroj C)	9 ± 1 N/mm
Reprodukovatelný detail	2 µm
Rozměrová změna po 24 hodinách	-0.05%
Prodloužení	300 ± 20%
Barva	modrá

Tab. 8 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku ZA 50 Antistatic

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	10000 – 15000 mPas
Specifická hmotnost	1,18 g.cm-3
Pracovní čas při 23° C	25 až 35 minut
Čas vytvrzení při 23° C	5 hodin
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	45 ± 2 ShA
Pevnost v tahu	3,6 ± 0,2 N/mm2
Odolnost proti roztržení (nástroj B)	5,1 ± 0,2 N/mm
Odolnost proti roztržení (nástroj C)	10,5 ± 0,4 N/mm
Povrchová rezistivita	8,1 x 10E11 Ohm
Objemová rezistivita	5,7 x 10E10 Ohm
Prodloužení	230 ± 20%
Barva	černá

HT 33 Transparent

HT 45 Transparent

Na závěr tohoto přehledu doporučují experti ELCHEMCo průhledný silikonový kaučuk střední tvrdosti HT 33 Transparent nebo vyšší tvrdosti HT 45 Transparent. Hodí se pro výrobu forem i modelů kompatibilních se sádrou, polyuretanovými a akrylátovými pryskyřicemi.
Popis jeho charakteristických fyzikálních a chemických vlastností (rovněž tak zpracování, podmínky vytvrzování, skladování a bezpečnost práce) jsou v obecné rovině prakticky stejné jako u výše popsaných kaučuků řady ZA. Jak je již uvedeno, liší se od některých z nich především tvrdostí a hlavně tím, že jsou oba průhledné (transparentní). To může být vyžadováno např. při výrobě šperků či umělecké keramiky; v železničním modelářství pak třeba pro výrobu světlovodů (i když pro tento účel je k dispozici několik jiných skvělých výrobků).
V případě použití separátoru lze odlévat silikon do silikonové formy.

Tab. 9 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku HT 33 Transparent

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	7000 až 8000 mPas
Specifická hmotnost	1,09 g.cm-3
Pracovní čas při 23° C	20 až 22 minut
Čas vytvrzení při 23° C	3 hodiny
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	33 ± 2 ShA
Pevnost v tahu	4,7 ± 0,2 N/mm-2
Odolnost proti roztržení (nástroj B)	16 ± 2 N/mm
Odolnost proti roztržení (nástroj C)	13 ± 2 N/mm
Reprodukovatelný detail	2 µm
Rozměrová změna po 24 hodinách	-0.05%
Prodloužení	430%
Barva	transparentní

Tab. 10 – Fyzikální a chemické vlastnosti silikonového kaučuku HT 45 Transparent

Poměr míchání	1 : 1 (objemově či hmotnostně)
Viskozita směsi	8500 mPas
Specifická hmotnost	1,12 g.cm-3
Pracovní čas při 23° C	10 až 12 minut
Čas vytvrzení při 23° C	60 až 90 minut
Tvrdost Shore A po 24 hodinách	43 ± 3 ShA
Pevnost v tahu	3,5 ± 0.5 N/mm2
Odolnost proti roztržení	19 ± 2,0 N/mm
Reprodukovatelný detail	2 µm
Rozměrová změna po 24 hodinách	-0.05%
Prodloužení	370%
Barva	transparentní