Не знаете, какой метод производства силикона выбрать? Я познакомлю вас с распространённым методом. Компрессионное формование силикона — широко распространённый метод производства. В этом руководстве мы расскажем о компрессионном формовании, его технологическом процессе, основных параметрах производства, преимуществах, недостатках и областях применения.
Что такое компрессионное формование?
Компрессионное формование силикона — это процесс производства силикона. Он включает в себя помещение отмеренного количества силиконового компаунда в нагретую форму с последующим применением давления для формования детали. Форма проектируется в соответствии с формой желаемого изделия, а силикон отверждается под воздействием тепла и давления. Этот метод обладает такими преимуществами, как экономичность, превосходная размерная стабильность и универсальность конструкции, и особенно подходит для мелко- и среднесерийного производства.
Какие материалы подходят для компрессионного формования?
Для компрессионного формования силикона в основном используются несколько определённых типов материалов. Каждый из них обладает своими особенностями и подходит для разных сфер применения.
| Тип материала | Основные характеристики | Описание |
| Твердая силиконовая резина (SSR) | Высокая вязкость; выпускается в форме блоков или листов | Это наиболее распространённый материал для компрессионного формования. Перед использованием его необходимо предварительно смешать (с отвердителем, пигментом и т. д.) и придать форму, соответствующую форме. Он идеально подходит, когда требуется точный вес и размещение. |
| Высокотемпературный вулканизированный силикон (HTV) | Выдерживает более высокие температуры пресс-формы; быстро затвердевает | Силикон HTV стабилен при высоких температурах и быстро затвердевает, что позволяет сократить производственный цикл. Это тип твёрдого силикона, известный своей быстротой отверждения и термостойкостью. |
Примечание: Хотя жидкий силиконовый каучук (LSR) также является разновидностью силикона, он не подходит для литья под давлением. LSR очень текучий и предназначен для литья под давлением. Низкая вязкость каучука затрудняет его контроль при литье под давлением. Он может вытекать через линии разъёма формы, что делает его непригодным для этого процесса.
Как работает компрессионное формование?
1. Подготовка материалов
- Смешивание силикона: Сырой силиконовый каучук смешивается с отвердителями, цветной пастой и армирующими добавками в точных пропорциях. Этот этап напрямую влияет на цвет, твёрдость и прочность конечного продукта.
- Резка и взвешивание: Смешанный материал нарезается на блоки или листы и тщательно взвешивается в зависимости от размера и веса изделия. Недостаток материала может привести к получению неполных деталей, а избыток — к образованию отходов и облоя.
- Предварительное формование (необязательно): Для сложных или многополостных форм предварительное формование материала в форме, близкой к полости, помогает повысить эффективность заполнения и уменьшить излишние заусенцы.
2. Подготовка формы
- Чистящее и разделительное средство: Поверхность формы должна быть чистой и без пыли. Легкое и равномерное распыление разделительного состава обеспечит плавное извлечение изделия из формы без следов.
- Предварительный нагрев формы: Форма нагревается до необходимой температуры отверждения — обычно от 150 до 200 °C. Равномерный нагрев обеспечивает быстрое и равномерное отверждение силикона во время формования.
3. Точная загрузка и герметичное закрытие
- Размещение материала: Силиконовые блоки помещаются непосредственно в полости пресс-формы. Правильное размещение влияет на точность и однородность готовой детали.
- Закрытие и нагнетание давления: Пресс плотно закрывает форму. Затем подается высокое давление, обычно от 10 до 100 МПа. Под действием тепла и давления силикон заполняет все полости формы, вытесняя из неё воздух. Это помогает избежать образования пузырьков и обеспечивает полное заполнение.
4. Отверждение под воздействием тепла и давления
Вот тут-то и происходит волшебство. Под воздействием высокой температуры и давления отвердитель запускает химическую реакцию сшивания. Силикон превращается из мягкого, пластичного материала в прочное и эластичное твёрдое тело.
Время отверждения зависит от толщины, типа силикона и температуры. Обычно оно составляет от нескольких секунд до нескольких минут.
5. Извлечение из формы и отделка
Открытие формы:
После затвердевания форма открывается и извлекается силиконовая часть.
Постобработка:
- Удаление заусенцев:
Излишки силикона по краям удаляются для улучшения внешнего вида. Возможные методы включают ручную обрезку, вырубку, криогенное удаление заусенцев или шлифовку поверхности.
- Пост-отверждение (необязательно, но рекомендуется):
Для высококачественных силиконовых изделий, особенно пищевого или медицинского назначения, часто применяется пост-отверждение. Деталь запекается в печи при температуре 150–200 °C в течение нескольких часов. Это улучшает сшивку, удаляет остаточные летучие вещества и повышает прочность, стабильность и биосовместимость.
Очистка и осмотр:
При необходимости конечный продукт очищается, а затем проверяется на размер, внешний вид и эксплуатационные характеристики, чтобы убедиться в его соответствии всем стандартам качества.
Каковы требования к оборудованию и формам для компрессионного формования?
Для достижения эффективного и качественного компрессионного формования силикона важно выбрать правильное формовочное оборудование и иметь хорошо спроектированную форму.
Формовочное оборудование
Тип и настройка машины для компрессионного формования могут напрямую влиять на качество продукции и скорость производства. Основные требования включают:
- Вертикальный или горизонтальный пресс: Выбирайте с учётом планировки завода, размера продукта и предпочтений оператора. Вертикальные прессы экономят место и упрощают ручную загрузку/выгрузку. Горизонтальные прессы могут быть более подходящими для определённых автоматизированных установок.
- Точный контроль температуры (±1°C): Вулканизация силикона очень чувствительна к нагреву. Система, поддерживающая температуру пресс-формы в пределах ±1°C, обеспечивает равномерное отверждение и стабильное качество продукции. Перепады температуры могут привести к недо-, пере- или пригоранию.
- Система автоматического извлечения из формы или выталкивания (опционально): При крупносерийном производстве или изготовлении деталей сложной формы автоматический выталкиватель помогает повысить эффективность. Он сокращает объём ручной работы и снижает риск повреждения деталей при их извлечении.
- Функция вакуума: Машины с вакуумной системой позволяют удалять воздух из полости формы перед подачей давления. Это помогает улучшить качество продукции, уменьшить количество пузырьков и избежать образования пустот, что особенно важно для изделий, требующих идеального внешнего вида и структуры.
Советы по проектированию пресс-форм
Пресс-форма — это сердце компрессионного формования. Грамотная конструкция повышает точность, внешний вид и эффективность изделия.
- Вентиляционные канавки: Небольшие вентиляционные каналы на линии разъема формы позволяют воздуху выходить при заполнении полости силиконом. Это снижает риск образования пузырьков воздуха, неполных впрысков и прижогов, а также обеспечивает гладкую поверхность изделия.
- Положение линии разъема: Линия разъема влияет на удобство обрезки излишков материала и внешний вид готового изделия. Грамотный дизайн позволяет скрыть линию разъема и упростить процесс обрезки. Это сокращает время работы и улучшает внешний вид изделия.
- Размещение силикона в полости: Это относится к тому, как силикон растекается и течёт под давлением. Правильно спроектированная форма позволяет силикону равномерно заполнять полость, избегая таких проблем, как образование заусенцев, деформация или неполная литьё.
- Система охлаждения (опционально): Хотя силикон отверждается при нагревании, добавление охлаждающих каналов в форму может сократить время цикла. Быстрое охлаждение после извлечения из формы помогает ускорить следующий этап производства и повысить общую эффективность.
Каковы его преимущества?
Экономически эффективно для малых и средних объемов производства:
Компрессионное формование силикона экономически эффективно для малых и средних серий производства благодаря низким первоначальным затратам. Формы, используемые в этом процессе, проще и дешевле литьевых, что делает его идеальным для прототипов, деталей на заказ или изделий со специальным дизайном.
Прочные и долговечные детали:
Детали из литого под давлением силикона обладают стабильной структурой и способны выдерживать суровые условия, экстремальные температуры и повторяющиеся нагрузки, поэтому они подходят для критически важных применений в таких отраслях, как автомобилестроение, медицина и электроника.
Универсальность в выборе материалов:
Компрессионное формование силикона позволяет использовать широкий спектр силиконов, включая как высокотемпературный вулканизирующийся силикон, так и жидкий силиконовый каучук. Такая гибкость позволяет производителям выбирать материал, соответствующий конкретным требованиям к эксплуатационным характеристикам, таким как твёрдость, гибкость и химическая стойкость.
Низкоотходное производство:
Отходы материала при компрессионном формовании минимальны, особенно по сравнению с литьем под давлением, где излишки материала обычно обрезаются после процесса формования.
Каковы его недостатки?
Длительное время цикла
Хотя компрессионное формование эффективно при мелкосерийном производстве, продолжительность цикла, как правило, больше, чем при литье под давлением. Процесс нагрева, отверждения и охлаждения занимает больше времени, что влияет на общую скорость производства.
Трудоемкий процесс
Компрессионное формование требует больше ручной работы, такой как загрузка формы и контроль процесса отверждения. Это часто приводит к более высоким трудозатратам и снижению эффективности по сравнению с автоматизированными методами.
Ограниченный масштаб производства
Компрессионное формование силикона лучше подходит для небольших серий производства. Для крупносерийного производства другие методы, такие как литье под давлением или трансферное формование, могут быть более эффективными благодаря сокращению продолжительности цикла и возможности обработки больших объёмов с более высокой степенью автоматизации.
Применение компрессионного формования силикона
Компрессионное формование силикона широко используется в различных отраслях. В таблице ниже представлены различные области применения этого процесса, такие как автомобилестроение, медицина, бытовая электроника и другие.
| Промышленность | Приложения |
| Автоматизированная индустрия | Уплотнения, прокладки, виброгасители, втулки |
| Медицинская промышленность | Медицинские уплотнения, прокладки, хирургические инструменты |
| Бытовая электроника | Клавиатуры, кнопки, защитные крышки, прокладки для электроники |
| Еда и напитки | Формы для выпечки, кухонные принадлежности, пищевые уплотнители |
| Электрические шкафы | Изоляция кабелей, разъемы, защита от атмосферных воздействий |
| Аэрокосмическая промышленность | Уплотнения, прокладки, изоляция, элементы теплозащиты |
| Промышленное применение | Уплотнительные кольца, сальники, виброизоляторы |
| Спорт и фитнес | Защитное снаряжение, захваты, детали для тренажеров |
| Игрушки и детские товары | Нетоксичные, гибкие прорезыватели, пустышки, детские игрушки |
Заключение
Компрессионное формование силикона обеспечивает ряд преимуществ, таких как экономичность при малых и средних тиражах, высокая точность и универсальность в выборе материалов. Однако оно также сопряжено с определенными сложностями, включая более длительный цикл, более высокую трудоёмкость и ограничения при масштабировании для массового производства. Производителям необходимо тщательно взвесить все плюсы и минусы, учитывая такие факторы, как объём производства, требования к материалам и желаемый уровень точности для своего проекта.
