Four silicone chemistries. One measurement layer.
PDMS, addition-cure LSR/HCR, chlorosilanes and medical-grade silicones - the silicone chemistries this mini-site covers, and what Spectrally reads inline, in the reactor or line itself with no sample drawn, in each of them.
One measurement layer, from chlorosilane monomer to cured silicone.
Silicone processes run different chemistries - polycondensation, platinum addition-cure and chlorosilane distillation - but they share one blind spot: the parameter that defines the product comes back from GC/MS, GC or DSC 20 to 120 minutes after a sample leaves the line. Spectrally X1 INLINE puts one Raman measurement layer across all of it. An immersion probe reads the medium where it reacts, a chemometric model per matrix turns the spectrum into numbers, and the result - siloxane chain length, silanol and vinyl content, residual cyclics and cure state - reaches your PLC or DCS in about 5 seconds, with no sample drawn and no line stop.
Polycondensation of Si-OH with elimination of water or methanol - the base for silicone rubber, fluids and gels. Molecular weight sets viscosity; residual cyclics read at the siloxane band near 490 cm⁻¹.
Liquid and high-consistency silicone rubber crosslinked by the Si-H + vinyl reaction over a platinum catalyst, no by-product eliminated. Crosslinking read directly from the Si-H and vinyl bands.
Me₂SiCl₂ / MeSiCl₃ / Me₃SiCl from the Muller-Rochow process. The D/T/M ratio sets the silicone type, read inline through a sapphire window on the corrosive HCl stream.
LSR and RTV for implants, catheters and valve membranes - Class III devices under EU MDR 2017/745. Crosslinking documented per batch for the CE dossier.
PDMS: chain length and residual cyclics, read in the reactor.
Polydimethylsiloxane is built by polycondensation of silanol (Si-OH) groups with the elimination of water or methanol - the base for silicone rubber, fluids and gels, where molecular weight sets the viscosity and the application. Two questions define the batch: how far the condensation has run, and how much cyclic siloxane (D4, D5, D6) is left against the linear chain.
From a 60-120 minute GC/MS slot to a live siloxane read.
Residual cyclics by GC/MS take 60 to 120 minutes per sample with an extraction step, and inline viscometry gives a molecular-weight proxy with no composition behind it. The probe reads the siloxane structure where it forms:
- Residual cyclics D4/D5/D6 against linear PDMS, from the siloxane band near 490 cm⁻¹
- Condensation progress and silanol (Si-OH) content, tracked live through the cook
- Chain length / degree of polymerization read from the spectrum instead of inferred from a viscosity proxy
The siloxane band separates cyclic from linear directly, where NIR cannot. The self-cleaning probe retracts, rinses and returns between reads, so curing and filming media stay readable through a full campaign, and the immersion probe holds pH 2-10 continuously.
Cyclics read where GC/MS cannot follow
The questions that define a PDMS batch map onto specific, strong Raman bands - the siloxane band near 490 cm⁻¹ separates cyclic D4/D5/D6 from the linear chain, and the same spectrum carries the condensation progress. Read continuously in the reactor, inline, where GC/MS, gel-time and DSC only sample offline. The feasibility study on your PDMS stream delivers the validated model and the numbers on your matrix.
A closed loop, documented on the platform
On phenol-formaldehyde resins - a condensation chemistry running on the same Spectrally platform - a European producer closed the endpoint loop inline with a self-cleaning reactor probe: roughly 6.5 months payback, about 180,000 EUR saved a year, raw-material losses down 10%, production waste down 12% and batch-to-batch variability held under 1.5%. Cited here as the Phenol-formaldehyde resins reference point.
What comes off the PDMS critical path
Additionsvernetzender Kautschuk: Vernetzung wird Band für Band verfolgt.
Flüssigsilikonkautschuk und Hochkonsistenzkautschuk werden durch die Si-H + Vinyl-Reaktion über einen Platin-(Karstedt)-Katalysator vernetzt, wobei kein Nebenprodukt entsteht. Die Härtung ist eine Vernetzungsreaktion, deren Fortschritt direkt in zwei Raman-Banden ablesbar ist, die während des Prozesses abfallen.
Vernetzung wird durch das Verschwinden der Si-H- und Vinyl-Banden abgelesen.
Die Härtung wird heute durch visuelle Gelzeitbestimmung, durch offline-DSC über 30 bis 90 Minuten oder stellvertretend mit einem Rotationsrheometer beurteilt – keine dieser Methoden liefert eine Echtzeitablesung der Chemie. Raman verfolgt die Reaktion selbst:
- Vernetzung wird durch den Verbrauch der Si-H-Bande bei etwa 2160 cm⁻¹ verfolgt
- Der Vinylgehalt wird an der C=C-Bande bei etwa 1600 cm⁻¹ verfolgt
- Der Härtungsendpunkt wird aus dem Spektrum abgelesen, nicht mit einer Stoppuhr oder einem offline-Thermogramm
Dieselbe Eintauchsonde und derselbe Analysator erfassen diese Chemie – nur das chemometrische Modell ändert sich, das während der Machbarkeitsstudie auf Ihrer Matrix erstellt und validiert wird.
Chlorsilane: Das D/T/M-Verhältnis, das das Silikon bestimmt.
Me₂SiCl₂, MeSiCl₃ und Me₃SiCl entstehen im Müller-Rochow-Prozess – Silizium und Methylchlorid bei etwa 300 °C über einem Kupferkatalysator. Das D/T/M-Monomerverhältnis bestimmt den Typ jedes nachgelagert hergestellten Silikons, und das korrosive HCl-Nebenprodukt erschwert die Probenahme aus dem Strom.
Zusammensetzung wird inline durch ein Saphirfenster gelesen.
Die Zusammensetzungsbestimmung per GC dauert 20 bis 40 Minuten und erfordert einen HCl-Schutz an der Probenahmestelle, und NIR verliert bei Vorhandensein von HCl an Selektivität. Die Sonde liest den Strom direkt nach dem Reaktor:
- Das Me₂SiCl₂ / MeSiCl₃ / Me₃SiCl (D/T/M)-Verhältnis, inline nach dem Reaktor
- Die Stromzusammensetzung wird kontinuierlich während der Destillation verfolgt
- Keine manuelle Entnahme aus einem korrosiven, HCl-haltigen Strom
Da das HCl-Nebenprodukt korrosiv ist, verwendet die Sonde ein Saphirfenster (Al₂O₃) anstelle des standardmäßigen Quarzglases, und die ATEX / IECEx Zone 0 Ausführung arbeitet mit dem 30 mW Laser.
Was vom kritischen Pfad der Chlorsilane abweicht
Medizinische Silikone: Ein chargenbezogener Vernetzungsnachweis.
LSR- und RTV-Silikone für Implantate, Katheter und Ventilmembranen sind Medizinprodukte der Klasse III gemäß EU MDR 2017/745 und erfordern für jede Charge einen dokumentierten, reproduzierbaren Vernetzungsprozess. Hier läuft dieselbe Additionsvernetzung ab – der Unterschied liegt im Gewicht des Nachweises.
Vernetzung dokumentiert für das CE-Dossier – eine klare Aufgabenteilung.
Raman übernimmt die Zusammensetzungs- und Härtungsseite des Chargenprotokolls, kontinuierlich und im Prozess:
- Vernetzungsgrad aus der Si-H-Bande bei etwa 2160 cm⁻¹ und der Vinyl-C=C-Bande bei etwa 1600 cm⁻¹, pro Charge
- Ein kontinuierlicher, zeitgestempelter Prozessnachweis für das CE-Dossier und die Prüfung durch die Benannte Stelle
- Zusammensetzung und Härtung werden im Prozess bestätigt, nicht aus entnommenen Proben rekonstruiert
Restplatimkatalysator wird mittels ICP elementar quantifiziert – eine klare Aufgabenteilung, wobei Raman die Zusammensetzungs- und Vernetzungsseite übernimmt. Jede Erfassung wird gespeichert und als chargenbezogener Datensatz zusammen mit der ISO 10993 Biokompatibilitätsdokumentation exportiert.
Vier Chemien. Dasselbe Instrument, derselbe Arbeitsablauf.
Jeder oben genannte Strom wird mit derselben Plattform gemessen: einer Spectrally X1 PROBE im Behälter oder in der Leitung, dem Spectrally X1 INLINE Analysator bis zu 100 m entfernt über Glasfaser, und Spectrally OS, das Spektren über PROFIBUS und PROFINET in Prozesswerte umwandelt. Was sich pro Chemie ändert, ist das chemometrische Modell – erstellt und validiert auf Ihrer Matrix während der Machbarkeitsstudie.
Eine Sondenfamilie für alle Silikone
316L Eintauchsonde, IP67, ATEX / IECEx Zone 0 Ausführungen mit dem 30 mW Laser, bis zu 16 bar, -40 bis +125 °C. Standardmäßig Quarzglasfenster, Saphir (Al₂O₃) für korrosive Chlorsilan- und HCl-Medien. Das Selbstreinigungssystem fährt die Optik zwischen den Messungen zurück und spült sie, sodass härtendes Silikon ablesbar bleibt.
Ein dediziertes Modell pro Matrix
KI / fortgeschrittene Chemometrie mit einem CNN-Kern in Spectrally OS, trainiert auf Ihre Rezepturen gegen Laboreferenzwerte – der Benchmark, an dem es gemessen wird, ist PLS / PCA. Die Kalibrierung erhält sich selbst über eine Referenz in der Sonde, und Modelle aktualisieren sich ohne Anlagenstillstand.
Werte, keine Spektren, im Kontrollraum
Kettenlänge, Aushärtezustand und D/T/M-Verhältnisse treffen als gewöhnliche Prozess-Tags über PROFIBUS / PROFINET ein. Jede Messung wird gespeichert und ist als Chargenprotokoll für das Qualitäts- und Compliance-Dossier exportierbar – als CSV, PDF oder Rohspektren.
PDMS, additionsvernetzende LSR/HCR, Chlorsilane und medizinische Silikone – eine gemeinsame Messebene.
Si-H bei 2160, Vinyl C=C bei 1600 und Siloxan bei 490 cm⁻¹ – direkt ablesbar.
Eine einzelne Raman-Erfassung dauert ab 5 Sekunden.
GC/MS-Restcyclen am oberen Ende des Messbereichs – außerhalb des kritischen Pfads.
Beginnen Sie mit Ihrer eigenen Silikonchemie.
Senden Sie repräsentative Proben aus Ihrem PDMS-, LSR/HCR-, Chlorsilan- oder medizinischen Silikonprozess. Wir erstellen und validieren im Gekko-Labor ein chemometrisches Modell auf Ihrer Matrix und berichten genau, was die Inline-Raman-Messung an Ihrer Linie erfasst – Restcyclen, Vernetzung, Kettenlänge – bevor eine Hardware-Entscheidung getroffen wird.