Silicone hay ABS: Nên chọn chất liệu nào?

Việc lựa chọn giữa silicone và ABS thường được xem như một cuộc cạnh tranh về chất lượng. Nhưng thực tế không phải vậy. Một loại vật liệu là nhựa nhiệt dẻo cứng, loại kia là chất đàn hồi liên kết chéo. Nếu chi tiết cần giữ vít, khớp nối hoặc giữ hình vuông, ABS sẽ được xem xét. Còn nếu cần bịt kín, uốn cong hoặc chịu được nhiệt và tia cực tím, silicone sẽ là lựa chọn phù hợp hơn.

Hãy chọn ABS cho các bộ phận cứng, chịu tải trọng va đập và có độ biến dạng dưới ngưỡng chịu nhiệt của nhựa. Hãy chọn silicone khi bộ phận cần giữ được độ đàn hồi khi chịu nhiệt, nén hoặc lão hóa ngoài trời. Không nên coi lớp phủ LSR trên ABS tiêu chuẩn là vật liệu lai mặc định — nhiệt độ khuôn thường cao hơn mức mà ABS có thể chịu được.

Tóm tắt

• ABS là vật liệu khởi đầu cho các vỏ, viền và kẹp cứng cáp cần có độ bền va đập và độ cứng về kích thước ở nhiệt độ phòng.
• Silicone là nguyên liệu khởi đầu cho các loại gioăng, lưới bàn phím, các bộ phận mềm dẻo tiếp xúc với miệng/trẻ em, và bất kỳ hình dạng nào cần phục hồi sau khi bị biến dạng hoặc chịu nhiệt nhiều lần.
• Nhựa ABS tiêu chuẩn là chất nền kém cho quá trình ép khuôn LSR. Nhiệt độ chịu nhiệt (HDT) theo tiêu chuẩn ASTM D648 thường nằm trong khoảng 88–100°C ở áp suất 1,8 MPa, trong khi nhiệt độ của khuôn LSR thường ở mức 120–180°C. Nên lên kế hoạch sử dụng chi tiết silicon đã được lắp ráp, hoặc thay đổi loại nhựa.

Sự khác biệt thực sự giữa Silicone và ABS là gì?

ABS (acrylonitrile butadiene styrene) là một loại nhựa nhiệt dẻo. Nó tan chảy, lấp đầy khuôn đã nguội và đông cứng thành một chi tiết cứng chắc. Đó là lý do tại sao nó được dùng để làm vỏ, nắp và các chi tiết dạng bấm.

Cao su silicon Đây là một loại chất đàn hồi nhiệt rắn. Sau khi đóng rắn, nó không tan chảy trở lại. HCR Thường được đúc bằng phương pháp ép hoặc đúc chuyển. LSR được đúc bằng phương pháp ép phun. vào dụng cụ được nung nóng. Cả hai phương pháp sử dụng silicone đều tạo ra các bộ phận đàn hồi. Không phương pháp nào tạo ra lớp vỏ cấu trúc.

Các đội thường đánh giá thấp điều này vì cả hai vật liệu đều có thể được "đúc". Các máy móc trông khá giống nhau khi tham quan nhà máy. Nhưng về mặt vật lý thì không. ABS chịu tải khi uốn cong. Silicone lưu trữ và giải phóng năng lượng. Thông số độ bền kéo trên bảng dữ liệu không cho biết chức năng của chi tiết đó.

Đối với các loại nhựa nói chung, hãy sử dụng silicone so với nhựa. Đối với các bộ phận chịu tải và dễ bị mài mòn, hãy sử dụng... nylon so với silicone. Trang này vẫn nằm trên hệ thống ABS.

So sánh Silicone và ABS: Tổng quan

Bảng này chỉ là hình ảnh minh họa, không phải là thông số kỹ thuật. Nhựa ABS chống cháy, PC/ABS và ABS ổn định tia UV là các loại nhựa khác nhau. Tương tự, gioăng LSR 30 Shore A và cản HCR 70 Shore A cũng khác nhau.

Vật liệu nào chịu nhiệt tốt hơn?

Silicone, được sử dụng khi chi tiết cần giữ được độ đàn hồi sau khi nhiệt độ đã giảm.

Các loại silicone đa dụng thường vẫn giữ được độ dẻo trong khoảng nhiệt độ từ -50°C đến 200–250°C, tùy thuộc vào từng loại. Hãy xác nhận giới hạn này trên bảng dữ liệu kỹ thuật (TDS) của hợp chất. ABS không hoạt động trên đường cong đó. ASTM D648, Nhựa ABS không chứa chất độn thường bị biến dạng ở nhiệt độ khoảng 88–100°C ở áp suất 1,8 MPa (264 psi), và cao hơn một chút ở 0,45 MPa. HDT là một con số so sánh ngắn hạn. Nó không phải là chỉ số đánh giá khi sử dụng liên tục, và nó không phải là giấy phép để đặt chi tiết cạnh nguồn nhiệt.

Lỗi mà chúng ta thấy thường xảy ra sau đó, chứ không phải ngay ngày đầu tiên. Nắp vẫn đóng được sau một lần kiểm tra nhiệt. Sau nhiều chu kỳ hoạt động, phần gioăng bị giãn ra, hoặc nắp không còn khớp với rãnh nữa. Các nhóm kỹ thuật chỉ đọc thấy dòng chữ “ABS chịu nhiệt” trên tài liệu quảng cáo mà bỏ qua điều kiện tải. Nếu nhiệt độ hoạt động đạt gần 80°C khi có tải, hãy ngừng coi ABS là tiêu chuẩn mặc định cứng nhắc.

Khi nào bạn nên chọn hệ thống ABS?

Chọn ABS khi độ cứng là yếu tố quan trọng đối với sản phẩm.

Nó phù hợp:

• Vỏ máy cầm tay và nắp pin
• Viền và vỏ mỹ phẩm cần bề mặt cứng, dễ sơn.
• Các loại kẹp và khóa cài phải khớp chặt, không được uốn cong.
• Các bộ phận sử dụng trong nhà, chịu va đập mạnh và không tiếp xúc với thực phẩm, da hoặc hơi nước.

Nhựa ABS dễ in, dễ mạ và dễ giữ độ bóng hơn so với silicone. Điều đó quan trọng đối với vỏ thiết bị điện tử tiêu dùng. Nhưng đối với gioăng thì không.

Tia cực tím (UV) là vấn đề tiềm ẩn của nhựa ABS. Nhựa ABS chưa được ổn định sẽ bị ố vàng và giòn khi để ngoài trời. Vỏ nhựa sẽ bị bạc màu sau nhiều tháng tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Nếu chi tiết được sử dụng ngoài trời, nhựa ABS cần có lớp phủ chống tia UV, hệ thống sơn hoặc loại nhựa khác. Đừng trả tiền cho một chi tiết dẻo bằng silicon để giải quyết vấn đề vỏ nhựa chịu tia UV — và cũng đừng gửi nhựa ABS thô vào môi trường đó.

Khi nào nên chọn chất liệu silicone?

Chọn silicone khi chi tiết cần di chuyển và lắp lại nhiều lần.

Nó phù hợp:

• Gioăng, van và vòng đệm nén
• Màng và lớp phủ bàn phím
• Nướng và các cạnh tiếp xúc nóng trong nhà bếp
• Núm vú giả, núm ti và các bộ phận mềm tiếp xúc với miệng khác được sản xuất theo tiêu chuẩn tuân thủ quy định.
• Các tấm che ngoài trời tiếp xúc với tia UV và ozone.

Silicone không được xếp vào loại polymer dùng cho tiếp xúc thực phẩm. Theo quy định của Hoa Kỳ, silicone được xếp vào loại cao su dùng cho tiếp xúc thực phẩm nhiều lần. FDA 21 CFR 177.2600. Các dự án của EU hoặc Đức bổ sung khung pháp lý về tiếp xúc thực phẩm hiện hành và Khuyến nghị XV của BfR Đối với silicone. Một số loại ABS có chứng nhận tiếp xúc với thực phẩm cho những mục đích sử dụng nhất định. Tuy nhiên, điều đó vẫn không biến ABS thành vật thay thế cho bề mặt nướng ở nhiệt độ 200°C hoặc núm vú giả cho trẻ em.

Bối cảnh sản phẩm liên quan: Sản phẩm silicon dành cho trẻ em.

Có thể ép khuôn silicone lên nhựa ABS được không?

Thông thường thì không với nhựa ABS tiêu chuẩn. Đây là lỗi báo giá gây lãng phí tiền dụng cụ.

Ép khuôn LSR cần một chất nền chịu được nhiệt độ cao của khuôn silicon. Tại xưởng của chúng tôi, LSR thường đông cứng trong khuôn ở nhiệt độ khoảng 120–180°C. Nhựa ABS tiêu chuẩn đã vượt quá nhiệt độ chịu nhiệt cao (HDT) ở mức nhiệt độ này. Các công trình đã được công bố về kỹ thuật đúc ABS–LSR trong y tế. Điều tương tự cũng được nêu ra: nhựa ABS tiêu chuẩn không thể liên kết với silicone trong phương pháp ép phun thông thường vì nhiệt độ biến dạng do nhiệt quá thấp. Các loại nhựa ABS đặc biệt cùng với gia nhiệt khuôn động đã được chứng minh trong nghiên cứu. Đó không phải là lỗi sản xuất.

Vì vậy, loại vật liệu lai thực sự được xuất xưởng hầu như không bao giờ là "LSR liên kết hóa học với ABS". Nó là:

• Vỏ ABS với gioăng, bàn phím hoặc vòng đệm silicon được đúc riêng, được giữ cố định bằng lực nén, rãnh hoặc chốt.
• Hoặc thay đổi chất nền sang PC, PA, PBT, hoặc kim loại nếu đúng như vậy. độ bám dính của lớp phủ silicon là bắt buộc

Nếu bản vẽ ghi “ABS + silicone đúc khuôn” mà không có kiểm tra HDT của chất nền, hãy dừng lại trước khi cắt khuôn. Các thông số về quy trình liên kết cho PC, PA và kim loại nên được trình bày ở trang về độ bám dính, chứ không phải ở đây.

Chi phí dụng cụ và chi phí đơn vị so sánh như thế nào?

Không nên so sánh giá theo kilogram.

Ép phun ABS sử dụng khuôn được làm mát, chu kỳ ngắn và tái chế nhựa nhiệt dẻo trên phế liệu được kiểm soát. Silicone sử dụng khuôn được gia nhiệt, chu kỳ giới hạn thời gian đóng rắn và phế liệu nhựa nhiệt rắn không thể nấu chảy lại. Quá trình loại bỏ bavia là phổ biến. Xử lý sau đóng rắn xuất hiện khi tiêu chuẩn chiết xuất thực phẩm hoặc y tế yêu cầu.

Nhựa ABS thường được ưa chuộng khi chi tiết cần độ cứng cao, khối lượng sản xuất lớn và môi trường làm việc ôn hòa. Nhựa silicone lại thắng thế khi chi phí thay thế chi tiết sau này cao hơn chi phí nhựa – do hỏng lớp niêm phong, biến dạng do nhiệt, nứt do tia cực tím hoặc không đáp ứng tiêu chuẩn.

Số lượng không làm thay đổi chức năng. Một miếng đệm có số lượng sản xuất 200.000 lần/năm vẫn là một miếng đệm. Việc đúc nó bằng nhựa ABS không tạo ra độ đàn hồi.

Chúng ta cần những thông tin gì trước khi quyết định sử dụng silicone hay ABS?

Hãy gửi hàm, chứ không phải tên vật liệu:

• Bộ phận này chịu tải hay chỉ có chức năng làm kín và uốn cong?
• Nhiệt độ liên tục và nhiệt độ đỉnh, bao gồm cả chu kỳ
• Tia cực tím trong nhà so với tia cực tím ngoài trời
• Tiếp xúc với thực phẩm, da hoặc khử trùng, và thị trường đích đến (Mỹ / EU)
• Khối lượng hàng năm và liệu việc lắp ráp hai mảnh có được chấp nhận hay không.
• Nếu yêu cầu ép khuôn phủ ngoài: cần ghi rõ loại vật liệu nền và nhiệt độ chịu nhiệt (HDT) đã đo, chứ không chỉ ghi chung chung là “ABS”.”

Nếu thiếu những thông tin đó, mọi khuyến nghị về việc sử dụng silicone hay ABS chỉ là phỏng đoán. Chúng tôi sẽ không phỏng đoán về dụng cụ dựa trên điều đó.

Để xem phần còn lại của bản đồ vật liệu, hãy bắt đầu từ so sánh silicon với các vật liệu khác.