يُنظر إلى المقارنة بين السيليكون وABS على أنها منافسة في الجودة، وهذا غير صحيح. فالسيليكون مادة صلبة من الراتنج الحراري، بينما ABS مادة مرنة متشابكة. إذا كان الجزء يتطلب تثبيت برغي أو كسر أو الحفاظ على شكله المربع، فإن ABS خيارٌ مطروح. أما إذا كان يتطلب إحكام الإغلاق أو المرونة أو مقاومة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية، فإن السيليكون هو الخيار الأمثل.
استخدم مادة ABS للأجزاء الصلبة المعرضة للصدمات والتي تبقى درجة حرارتها ضمن نطاق انحراف الراتنج الحراري. استخدم السيليكون عندما يجب أن يظل الجزء مرنًا في مواجهة الحرارة أو الضغط أو التعرض للعوامل الجوية. لا تعتبر عملية صب السيليكون السائل (LSR) على مادة ABS القياسية عملية هجينة افتراضية، لأن درجة حرارة القالب عادةً ما تكون أعلى من قدرة ABS على تحمل الحرارة.
ملخص تنفيذي
- تُعد مادة ABS نقطة البداية للهياكل الصلبة والإطارات والمشابك التي تحتاج إلى قوة تحمل الصدمات وصلابة الأبعاد في درجة حرارة الغرفة.
- يُعد السيليكون نقطة البداية للأختام، وشبكات لوحة المفاتيح، والأجزاء المرنة الخاصة بالأطفال/التلامس الفموي، وأي شكل هندسي يجب أن يستعيد شكله بعد التشوه المتكرر أو الحرارة.
- يُعدّ ABS القياسي ركيزة غير مناسبة لقوالب السيليكون السائل. تتراوح درجة حرارة التصلب الحراري النموذجية وفقًا لمعيار ASTM D648 بين 88 و100 درجة مئوية عند ضغط 1.8 ميجا باسكال، بينما تعمل قوالب السيليكون السائل عادةً عند درجة حرارة تتراوح بين 120 و180 درجة مئوية. لذا، يُنصح بتصميم قطعة سيليكون مُجمّعة، أو استبدال البلاستيك.
ما هو الفرق الحقيقي بين السيليكون و ABS؟
مادة ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين) هي مادة لدنة بالحرارة. تنصهر، وتملأ قالبًا مبردًا، ثم تتجمد لتشكل قطعة صلبة. ولهذا السبب تُستخدم في صناعة الهياكل والأغطية وأجزاء التثبيت.
مطاط السيليكون هو مطاط حراري. بعد المعالجة لا ينصهر مرة أخرى. HCR عادة ما يتم تشكيلها بالضغط أو بالقولبة النقلية. يتم تشكيل مطاط السيليكون السائل بالحقن في أداة ساخنة. كلا الطريقتين باستخدام السيليكون تُنتجان أجزاءً مرنة. لا تُنتج أيٌّ من الطريقتين غلافًا هيكليًا.
تُقلل الفرق من شأن هذا الأمر لأن كلا المادتين قابلتان للتشكيل. تبدو الآلات متشابهة في جولة المصنع، لكن خصائصها الفيزيائية مختلفة. يتحمل ABS الحمل عند الانحناء، بينما يخزن السيليكون الطاقة ويعيدها. لا يُشير رقم قوة الشد في ورقة البيانات إلى وظيفة القطعة.
بالنسبة لمجموعة البلاستيك الأوسع، استخدم السيليكون مقابل البلاستيك. بالنسبة لأجزاء التآكل التي تتحمل الأحمال، استخدم النايلون مقابل السيليكون. ستبقى هذه الصفحة على نظام ABS.
مقارنة سريعة بين السيليكون وABS
| عامل القرار | نظام ABS | السيليكون (HCR / LSR) | حكم عملي |
|---|---|---|---|
| فئة المواد | اللدائن الحرارية الصلبة | المطاط المتشابك | ابدأ من الوظيفة المطلوبة، وليس من اسم الراتنج. |
| الحمل والصلابة | مرتفع؛ الهياكل، والمشابك، والإطارات | منخفض؛ مصمم للتشوه والعودة إلى وضعه الطبيعي | مادة ABS للهيكل |
| الحرارة تحت الحمل | درجة حرارة التشوه الحراري وفقًا لمعيار ASTM D648 تتراوح عادةً بين 88 و100 درجة مئوية عند ضغط 1.8 ميجا باسكال | تحافظ العديد من الدرجات على مرونتها من حوالي -50 درجة مئوية إلى 200-250 درجة مئوية | السيليكون بمجرد أن تتلاقى الحرارة والمرونة |
| التعرض للأشعة فوق البنفسجية / التقادم في الهواء الطلق | تصبح صفراء وهشة ما لم يتم تثبيتها أو طلائها | مستقر بشكل عام في الأشعة فوق البنفسجية والأوزون | لا ترسل مادة ABS غير المعالجة إلى الأماكن الخارجية |
| طعام / فموي / بخار | لا يُسمح بذلك إلا داخل منطقة مرخصة محددة للتلامس مع الطعام | يُستخدم في الأجزاء المرنة الملامسة للأغذية وأجزاء الأطفال عندما يكون المركب مؤهلاً | لا تقم باستبدال الحلمة أو سطح الخبز بمادة ABS |
| قالب تغليف LSR | تتشوه الدرجات القياسية في أداة سيليكون ساخنة | يحتاج إلى ركيزة ذات درجة حرارة عالية (PC، PA، PBT، معدن) | قم بتجميع السيليكون على مادة ABS، أو استبدل البلاستيك |
| مسار الخردة | إعادة تدوير اللدائن الحرارية ممكنة تحت السيطرة | لا يمكن إعادة صهر السيليكون المتصلب | يتميز نظام ABS بسهولة عملية إعادة التدوير |
الجدول عبارة عن شاشة عرض، وليس مواصفات. مادة ABS المقاومة للهب، ومادة PC/ABS، ومادة ABS المقاومة للأشعة فوق البنفسجية هي أنواع مختلفة من الراتنجات. كما أن مانع التسرب LSR ذو صلابة 30 شور A يختلف عن مصد HCR ذو صلابة 70 شور A.
أي مادة تتحمل الحرارة بشكل أفضل؟
السيليكون، عندما يجب أن يظل الجزء مرنًا بعد زوال الحرارة.
تحافظ أنواع السيليكون العامة عادةً على مرونتها في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -50 درجة مئوية و200-250 درجة مئوية، وذلك حسب النوع. تأكد من الحد الأقصى المسموح به في بيانات السلامة الفنية للمركب. لا يتوافق ABS مع هذا النطاق. ASTM D648, ينحرف بلاستيك ABS غير المملوء عادةً عند درجة حرارة تتراوح بين 88 و100 درجة مئوية وضغط 1.8 ميجا باسكال (264 رطل لكل بوصة مربعة)، وقد يرتفع هذا الرقم قليلاً عند 0.45 ميجا باسكال. درجة حرارة التشوه الحراري (HDT) هي قيمة مقارنة قصيرة المدى، وليست مؤشرًا للاستخدام المتواصل، ولا تُجيز وضع القطعة بجوار سخان.
يظهر العطل لاحقًا، وليس في اليوم الأول. لا يزال الغطاء يُغلق بعد اختبار حراري واحد. بعد دورات التشغيل، قد يكون سطح منع التسرب قد انزاح، أو لم يعد الغطاء يُطابق التجويف. تقرأ الفرق عبارة "مادة ABS مقاومة للحرارة" في كتيب وتتجاهل اختبار التحميل. إذا اقتربت درجة حرارة التشغيل من 80 درجة مئوية مع التحميل، فيجب التوقف عن اعتبار مادة ABS الخيار الافتراضي.
متى يجب عليك اختيار نظام منع انغلاق المكابح (ABS)؟
اختر مادة ABS عندما تكون الصلابة هي المنتج المطلوب.
إنه مناسب:
- أغطية الأجهزة المحمولة وأغطية البطاريات
- الحواف والأغلفة التجميلية التي تحتاج إلى سطح صلب وجاهز للطلاء
- مشابك وأزرار يجب أن تُصدر صوت طقطقة، لا أن تنثني.
- أجزاء داخلية تتحمل الصدمات، ولا تستخدم مع الطعام أو الجلد أو البخار.
يُعدّ ABS أسهل في الطباعة والطلاء والحفاظ على لمعانه من السيليكون. وهذا مهمٌّ بالنسبة لغلاف الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، ولكنه غير مهمٍّ بالنسبة للحشية.
تُعدّ الأشعة فوق البنفسجية مشكلة خفية تواجه مادة ABS. إذ يصفرّ ABS غير المُعالج ويصبح هشًا عند تعرضه للعوامل الجوية. كما تتلاشى طبقة الطلاء الخارجية بفعل أشعة الشمس لعدة أشهر. إذا كان المنتج مُعرّضًا للعوامل الجوية، فإن ABS يحتاج إلى مُعالجة ضد الأشعة فوق البنفسجية، أو نظام طلاء، أو راتنج مختلف. لا تُنفق أموالك على قطعة سيليكون مرنة لحل مشكلة مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ولا تُعرّض ABS الخام لتلك البيئة أيضًا.
متى يجب عليك اختيار السيليكون؟
اختر السيليكون عندما يتعين على الجزء أن يتحرك ويعود إلى مكانه.
إنه مناسب:
- الحشيات والصمامات وأختام الضغط
- شبكات وأغشية لوحة المفاتيح
- حواف المطبخ للخبز والتلامس الساخن
- اللهايات والحلمات وغيرها من الأجزاء المرنة التي تلامس الفم مصنوعة وفقًا لمواصفات امتثال محددة
- أغطية خارجية مقاومة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون
لا يُصنّف السيليكون ضمن المواد المُلامسة للأغذية بحسب اسمه البوليمري. أما بالنسبة للمواد المطاطية المُدرجة في قائمة المواد المُلامسة للأغذية الأمريكية بشكل متكرر، فهي إدارة الغذاء والدواء 21 CFR 177.2600. تضيف المشاريع الأوروبية أو الألمانية إطار عمل ملامسة الأغذية المطبق و التوصية الخامسة عشرة من معهد تقييم المخاطر (BfR) بالنسبة للسيليكون. بعض أنواع ABS حاصلة على تراخيص ملامسة الطعام لاستخدامات محددة. مع ذلك، لا يُعدّ ABS بديلاً مناسباً لسطح خبز بدرجة حرارة 200 مئوية أو حلمة رضاعة الأطفال.
سياق المنتج ذي الصلة: منتجات السيليكون للأطفال.
هل يمكن صب السيليكون على مادة ABS؟
لا ينطبق هذا عادةً على نظام ABS القياسي. هذا خطأ في التسعير يتسبب في إهدار أموال الأدوات.
يتطلب التشكيل بالحقن المباشر لمطاط السيليكون السائل (LSR) ركيزة تتحمل التسخين باستخدام قالب سيليكون. في ورشتنا، يتصلب مطاط السيليكون السائل عادةً داخل القالب عند درجة حرارة تتراوح بين 120 و180 درجة مئوية. أما مطاط ABS القياسي، فيتجاوز درجة حرارة التصلب الحراري (HDT) عند هذه الدرجة. أعمال منشورة حول قولبة ABS-LSR الطبية يؤكد هذا على نفس النقطة: لا يمكن ربط مادة ABS القياسية بالسيليكون في عملية التشكيل بالحقن التقليدية لأن درجة حرارة الانحراف الحراري منخفضة للغاية. وقد أظهرت الأبحاث استخدام أنواع خاصة من مادة ABS مع التسخين الديناميكي للقالب. وهذا ليس عيبًا في الإنتاج.
لذا فإنّ المنتج الهجين الذي يُشحن فعلياً نادراً ما يكون "مادة مطاط السيليكون السائل مرتبطة كيميائياً بمادة ABS". بل هو:
- غلاف من مادة ABS مزود بحشية سيليكون مصبوبة بشكل منفصل، أو لوحة مفاتيح، أو مانع تسرب، مثبت بالضغط أو الأخدود أو المثبت.
- أو تغيير الركيزة إلى البولي كربونات أو البولي أميد أو البولي بيوتيلين تيريفثالات أو المعدن إذا كان ذلك صحيحًا التصاق السيليكون بالقولبة مطلوب
إذا كان الرسم يشير إلى "ABS + سيليكون مصبوب" دون فحص درجة حرارة الركيزة، فتوقف قبل قطع القالب. يجب أن تُدرج فترات عملية الربط لـ PC و PA والمعادن في صفحة الالتصاق، وليس هنا.
كيف تتم مقارنة تكلفة الأدوات وتكلفة الوحدة؟
لا تقارن سعر الكيلوغرام.
تستخدم عملية حقن مادة ABS أداة مبردة، ودورات قصيرة، وإعادة تدوير البلاستيك الحراري على مخلفات مُتحكم بها. أما السيليكون فيستخدم أداة ساخنة، ودورات محدودة المعالجة، ومخلفات من البلاستيك المتصلد حرارياً لا يمكن إعادة صهرها. إزالة الزوائد أمر شائع. وتظهر المعالجة اللاحقة عندما تتطلبها مواصفات استخلاص الأغذية أو المستحضرات الطبية.
عادةً ما يكون استخدام مادة ABS هو الخيار الأمثل عندما يكون الجزء صلبًا، وحجم الإنتاج كبيرًا، والبيئة معتدلة. أما السيليكون، فيكون الخيار الأمثل عندما تتجاوز تكلفة استبدال الجزء لاحقًا تكلفة الراتنج نفسه - بسبب فشل منع التسرب، أو التشوه الحراري، أو التشقق الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية، أو عدم مطابقة المنتج للمواصفات.
لا يؤثر الحجم على الوظيفة. الحشية التي تدوم 200,000 دورة في السنة تظل حشية. تشكيلها بمادة ABS لا يمنحها المرونة.
ما الذي نحتاجه قبل تحديد السيليكون مقابل مادة ABS؟
أرسل الدالة، وليس اسم المادة:
- هل يتحمل الجزء الحمل، أم أنه يقوم بعملية الإحكام والانثناء؟
- درجات حرارة مستمرة وقصوى، بما في ذلك دورات التشغيل
- الأشعة فوق البنفسجية الداخلية مقابل الأشعة فوق البنفسجية الخارجية
- ملامسة الطعام أو الجلد أو التعقيم، والسوق المستهدف (الولايات المتحدة / الاتحاد الأوروبي)
- الحجم السنوي، وما إذا كان التجميع المكون من قطعتين مقبولاً
- في حالة طلب التغليف بالقولبة: يجب تحديد درجة الركيزة ودرجة حرارة التصلب المقاسة، وليس فقط "ABS".“
إذا كانت هذه المعلومات مفقودة، فإن أي توصية بشأن استخدام السيليكون أو مادة ABS ستكون مجرد تخمين. ولن نعتمد على التخمين في تصميم الأدوات.
بالنسبة لبقية خريطة المواد، ابدأ من السيليكون مقابل المواد الأخرى.
