مطمئن نیستید کدام روش تولید سیلیکون را انتخاب کنید؟ من شما را با یک روش تولید رایج آشنا می‌کنم. قالب‌گیری فشاری سیلیکون یک فرآیند تولید سیلیکون است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این راهنما، مقدمه‌ای بر قالب‌گیری فشاری، گردش کار آن، پارامترهای کلیدی تولید، مزایا، معایب و کاربردها ارائه خواهیم داد.
قالب‌گیری فشاری چیست؟
قالب‌گیری فشاری سیلیکون یک فرآیند تولید سیلیکون است. این فرآیند شامل قرار دادن مقدار مشخصی از ترکیب سیلیکون در یک قالب گرم شده و سپس اعمال فشار برای تشکیل قطعه است. قالب با شکل خاص محصول مورد نظر طراحی می‌شود و سیلیکون تحت گرما و فشار پخت می‌شود. این فرآیند مزایایی مانند مقرون به صرفه بودن، پایداری ابعادی عالی و تطبیق‌پذیری در طراحی را ارائه می‌دهد و به ویژه برای تیراژهای تولید کوچک تا متوسط مناسب است.
چه موادی برای قالب‌گیری فشاری مناسب هستند؟
قالب‌گیری فشاری برای سیلیکون عمدتاً از چند نوع خاص از مواد استفاده می‌کند که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند و برای کاربردهای مختلف مناسب هستند.
| نوع ماده | ویژگی های کلیدی | شرح |
| لاستیک سیلیکونی جامد (SSR) | ویسکوزیته بالا؛ به صورت بلوک یا ورق عرضه می‌شود | این رایج‌ترین ماده برای قالب‌گیری فشاری است. قبل از استفاده، باید از قبل مخلوط شود (با عامل پخت، رنگدانه و غیره) و به شکل‌هایی که با قالب مطابقت دارند، از قبل شکل داده شود. این ماده زمانی ایده‌آل است که وزن و محل قرارگیری قطعه باید دقیق باشد. |
| سیلیکون ولکانیزه شده با دمای بالا (HTV) | تحمل دمای بالاتر قالب؛ پخت سریع | سیلیکون HTV در دماهای بالا پایدار است و به سرعت خشک می‌شود که به کوتاه شدن چرخه تولید کمک می‌کند. این نوعی سیلیکون جامد است که به دلیل سرعت و مقاومت در برابر حرارت شناخته شده است. |
توجه داشته باشید: اگرچه لاستیک سیلیکون مایع (LSR) نیز نوعی سیلیکون است، اما برای قالب‌گیری فشاری مناسب نیست. LSR به راحتی جریان می‌یابد و برای قالب‌گیری تزریقی طراحی شده است. در قالب‌گیری فشاری، ویسکوزیته پایین آن می‌تواند کنترل آن را دشوار کند. ممکن است از خطوط جدایش قالب سرریز شود و آن را برای این فرآیند نامناسب می‌کند.
قالب‌گیری فشاری چگونه کار می‌کند؟
۱. آماده‌سازی مواد
- مخلوط کردن سیلیکون: لاستیک سیلیکونی خام با عوامل پخت، خمیر رنگ و افزودنی‌های تقویت‌کننده با نسبت‌های دقیق مخلوط می‌شود. این مرحله مستقیماً بر رنگ، سختی و استحکام محصول نهایی تأثیر می‌گذارد.
- برش و وزن کردن: مواد مخلوط شده به صورت بلوک یا ورق برش داده شده و بر اساس اندازه و وزن محصول با دقت وزن می‌شوند. مقدار کم مواد می‌تواند منجر به قطعات ناقص شود؛ مقدار زیاد آن باعث ضایعات و ضایعات اضافی می‌شود.
- پیش شکل‌دهی (اختیاری): برای قالب‌های پیچیده یا چند حفره‌ای، پیش‌شکل‌دهی ماده به شکلی نزدیک به حفره، به بهبود راندمان پر شدن و کاهش پلیسه اضافی کمک می‌کند.
۲. آماده‌سازی قالب
- عامل تمیزکننده و رهاساز: سطح قالب باید تمیز و عاری از گرد و غبار باشد. اسپری سبک و یکنواخت عامل جداکننده به اطمینان از خروج روان و بدون باقی ماندن هیچ اثری روی محصول کمک می‌کند.
- پیش گرم کردن قالب: قالب تا دمای پخت مورد نیاز - معمولاً بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد - گرم می‌شود. گرمایش یکنواخت تضمین می‌کند که سیلیکون در طول قالب‌گیری به سرعت و به طور یکنواخت پخت می‌شود.
۳. بارگذاری دقیق و بسته شدن محکم
- قرار دادن مواد: بلوک‌های سیلیکونی مستقیماً در حفره‌های قالب قرار می‌گیرند. قرارگیری صحیح آنها بر دقت و ثبات قطعه نهایی تأثیر می‌گذارد.
- بستن و فشار دادن: پرس، قالب را محکم می‌بندد. سپس فشار بالا، معمولاً بین ۱۰ تا ۱۰۰ مگاپاسکال، اعمال می‌شود. تحت این گرما و فشار، سیلیکون به هر قسمت از حفره جریان می‌یابد و هوای محبوس شده را بیرون می‌دهد. این امر به جلوگیری از ایجاد حباب و تضمین پر شدن کامل کمک می‌کند.
۴. عمل‌آوری تحت حرارت و فشار
اینجاست که جادو اتفاق می‌افتد. تحت دما و فشار بالا، عامل پخت، یک واکنش شیمیایی پیوند عرضی ایجاد می‌کند. سیلیکون از یک ماده نرم و قالب‌پذیر به یک جامد قوی و الاستیک تبدیل می‌شود.
زمان خشک شدن به ضخامت، نوع سیلیکون و دما بستگی دارد و معمولاً از چند ثانیه تا چند دقیقه متغیر است.
۵. دمولت کردن و پرداخت نهایی
باز کردن قالب:
پس از خشک شدن، قالب باز شده و قسمت سیلیکونی برداشته می‌شود.
پس پردازش:
- رفع چشمک زدن:
هرگونه سیلیکون اضافی در اطراف لبه‌ها برای بهبود ظاهر برداشته می‌شود. روش‌ها شامل برش دستی، برش قالبی، پرداخت سطحی برودتی یا سنگ‌زنی سطحی است.
- عمل آوری پس از اجرا (اختیاری اما توصیه می‌شود):
برای محصولات سیلیکونی مرغوب، به ویژه محصولات غذایی یا پزشکی، اغلب عملیات پس از پخت انجام می‌شود. قطعه به مدت چند ساعت در فر با دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد پخته می‌شود. این کار باعث بهبود پیوند عرضی، حذف مواد فرار باقیمانده و افزایش دوام، پایداری و زیست‌سازگاری می‌شود.
تمیز کردن و بازرسی:
محصول نهایی در صورت نیاز تمیز شده و سپس از نظر اندازه، ظاهر و عملکرد بررسی می‌شود تا از مطابقت آن با تمام استانداردهای کیفیت اطمینان حاصل شود.
تجهیزات و قالب مورد نیاز برای قالب‌گیری فشاری چیست؟
برای دستیابی به قالب‌گیری فشاری سیلیکونی کارآمد و با کیفیت بالا، انتخاب تجهیزات قالب‌گیری مناسب و داشتن قالبی با طراحی مناسب بسیار مهم است.
تجهیزات قالب گیری
نوع و تنظیمات دستگاه قالب‌گیری فشاری می‌تواند مستقیماً بر کیفیت محصول و سرعت تولید تأثیر بگذارد. الزامات کلیدی عبارتند از:
- پرس عمودی یا افقی: بر اساس طرح کارخانه، اندازه محصول و ترجیحات عملیاتی انتخاب کنید. پرس‌های عمودی در فضا صرفه‌جویی می‌کنند و بارگیری/تخلیه دستی را آسان‌تر می‌کنند. پرس‌های افقی می‌توانند برای برخی از تنظیمات خودکار مناسب‌تر باشند.
- کنترل دقیق دما (±1 درجه سانتیگراد): ولکانیزاسیون سیلیکون به گرما بسیار حساس است. سیستمی که دمای قالب را در محدوده ±1 درجه سانتیگراد نگه می‌دارد، به پخت یکنواخت و کیفیت پایدار محصول کمک می‌کند. نوسانات دما ممکن است منجر به پخت ناقص، پخت بیش از حد یا نقاط سوختگی شود.
- سیستم تخلیه خودکار یا پران (اختیاری): برای تولید با حجم زیاد یا اشکال پیچیده، یک بیرون‌انداز خودکار به افزایش بهره‌وری کمک می‌کند. این کار کار دستی را کاهش می‌دهد و خطر آسیب دیدن قطعات در حین برداشتن را کم می‌کند.
- عملکرد خلاء: ماشین‌هایی که سیستم خلاء دارند می‌توانند قبل از اعمال فشار، هوا را از حفره قالب خارج کنند. این امر به بهبود کیفیت محصول، کاهش حباب‌ها و جلوگیری از ایجاد حفره‌ها کمک می‌کند، به خصوص برای محصولاتی که نیاز به ظاهر و ساختار بی‌نقص دارند.
نکات طراحی قالب
قالب قلب قالب‌گیری فشاری است. یک طراحی خوب، دقت، ظاهر و کارایی محصول را بهبود می‌بخشد.
- شیارهای تهویه: کانال‌های کوچک تهویه روی خط جدایش قالب به خروج هوا هنگام پر شدن حفره توسط سیلیکون کمک می‌کنند. این امر خطر ایجاد حباب‌های هوا، شات‌های کوتاه و علائم سوختگی را کاهش می‌دهد و به محصول نهایی، سطحی صاف می‌بخشد.
- موقعیت خط جدایش: خط جدایش بر میزان سهولت برش مواد اضافی و ظاهر نهایی محصول تأثیر می‌گذارد. یک طراحی هوشمندانه می‌تواند خط جدایش را پنهان کرده و برش را آسان‌تر کند. این به کاهش زمان کار و بهبود ظاهر کمک می‌کند.
- قرار دادن سیلیکون در حفره: این به نحوه پخش شدن و جریان یافتن سیلیکون تحت فشار اشاره دارد. یک قالب با طراحی خوب به سیلیکون اجازه می‌دهد تا حفره را به طور یکنواخت پر کند و از مشکلاتی مانند برق زدن، تغییر شکل یا قطعات ناقص جلوگیری شود.
- سیستم خنک کننده (اختیاری): اگرچه سیلیکون با حرارت پخت می‌شود، اما اضافه کردن کانال‌های خنک‌کننده در قالب می‌تواند زمان چرخه را بهبود بخشد. خنک‌سازی سریع پس از خروج از قالب به سرعت بخشیدن به دور بعدی تولید و افزایش راندمان کلی کمک می‌کند.
مزایای آن چیست؟
مقرون به صرفه برای تولید با حجم کم تا متوسط:
قالب‌گیری فشاری سیلیکون به دلیل هزینه‌های اولیه پایین، برای تیراژهای تولید کوچک تا متوسط مقرون به صرفه است. قالب‌های مورد استفاده در این فرآیند ساده‌تر و ارزان‌تر از قالب‌های تزریقی هستند و آن را برای نمونه‌های اولیه، قطعات سفارشی یا محصولاتی با طرح‌های تخصصی ایده‌آل می‌کنند.
قطعات محکم و بادوام:
قطعات سیلیکونی قالب‌گیری شده با فشار، ساختار پایداری دارند و قادر به تحمل محیط‌های سخت، دماهای بسیار بالا و تنش‌های تکراری هستند، بنابراین برای کاربردهای حیاتی در صنایعی مانند خودرو، پزشکی و الکترونیک مناسب هستند.
تنوع در گزینه‌های متریال:
قالب‌گیری فشاری سیلیکون می‌تواند طیف گسترده‌ای از سیلیکون‌ها، از جمله سیلیکون ولکانیزه شونده در دمای بالا و لاستیک سیلیکون مایع را در خود جای دهد. این انعطاف‌پذیری به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که ماده مناسب را برای الزامات عملکردی خاص مانند سختی، انعطاف‌پذیری و مقاومت شیمیایی انتخاب کنند.
تولید کم زباله:
ضایعات مواد در قالب‌گیری فشاری حداقل است، به خصوص در مقایسه با قالب‌گیری تزریقی، که در آن مواد اضافی معمولاً پس از فرآیند قالب‌گیری حذف می‌شوند.
معایب آن چیست؟
زمان چرخه طولانی
اگرچه قالب‌گیری فشاری برای تولید با حجم کم کارآمد است، اما زمان چرخه معمولاً طولانی‌تر از قالب‌گیری تزریقی است. فرآیند گرمایش، پخت و خنک‌سازی زمان بیشتری می‌برد و بر سرعت کلی تولید تأثیر می‌گذارد.
فرآیند پرزحمت
قالب‌گیری فشاری به کار دستی بیشتری مانند بارگذاری قالب و نظارت بر پخت نیاز دارد. این امر اغلب منجر به هزینه‌های نیروی کار بالاتر و راندمان پایین‌تر در مقایسه با روش‌های خودکار می‌شود.
مقیاس تولید محدود
قالب‌گیری فشاری سیلیکون برای تیراژهای تولید کمتر مناسب‌تر است. برای تولید در مقیاس بزرگ، روش‌های دیگری مانند قالب‌گیری تزریقی یا قالب‌گیری انتقالی ممکن است به دلیل زمان چرخه سریع‌تر و توانایی مدیریت حجم‌های بالاتر با اتوماسیون بیشتر، کارآمدتر باشند.
کاربردهای قالب گیری فشرده سیلیکونی
قالب‌گیری فشاری سیلیکون به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. جدول زیر کاربردهای متنوع این فرآیند مانند خودرو، پزشکی، لوازم الکترونیکی مصرفی و موارد دیگر را برجسته می‌کند.
| صنعت | برنامه های کاربردی |
| صنعت خودرو | آب‌بندها، واشرها، میراگرهای ارتعاشی، بوش‌ها |
| صنعت پزشکی | آب‌بندهای پزشکی، واشرها، ابزار جراحی |
| لوازم الکترونیکی مصرفی | صفحه کلید، دکمه‌ها، پوشش‌های محافظ، واشر برای قطعات الکترونیکی |
| غذا و نوشیدنی | ظروف پخت نان، ابزار آشپزخانه، درزگیرهای مخصوص مواد غذایی |
| محفظه‌های برق | عایق کابل، کانکتورها، ضد آب |
| هوافضا | آب‌بندها، واشرها، عایق‌ها، اجزای حفاظت حرارتی |
| کاربردهای صنعتی | حلقه‌های اورینگ، آب‌بندها، لرزه‌گیرها |
| ورزش و تناسب اندام | وسایل حفاظتی، دستگیره‌ها، قطعات تجهیزات ورزشی |
| اسباب‌بازی‌ها و محصولات کودک | حلقه‌های دندانی، پستانک، اسباب‌بازی‌های کودک، غیرسمی و انعطاف‌پذیر |
نتیجه
قالب‌گیری فشاری سیلیکونی مزایای متعددی از جمله مقرون‌به‌صرفه بودن برای تیراژهای کم تا متوسط، دقت بالا و تنوع در انتخاب مواد را ارائه می‌دهد. با این حال، چالش‌هایی نیز دارد، از جمله زمان چرخه طولانی‌تر، شدت کار بیشتر و محدودیت‌هایی هنگام افزایش مقیاس برای تولید انبوه. تولیدکنندگان باید این مزایا و معایب را با دقت در نظر بگیرند و عواملی مانند حجم تولید، نیازهای مواد و سطح دقت مورد نظر برای پروژه خود را در نظر بگیرند.
