การผลิตผลิตภัณฑ์ซิลิโคน: HCR ที่เป็นของแข็งเทียบกับ LSR ของเหลวเทียบกับการขึ้นรูปของแข็งและของเหลวแบบรวม
I. ภาพรวมวัสดุและกระบวนการพื้นฐาน
1. ยางซิลิโคนแข็ง (HCR – ยางบ่มร้อน, การอัดขึ้นรูป, กระบวนการแบบดั้งเดิม)
แบบฟอร์มวัตถุดิบ
บล็อก/แผ่นยางแข็งที่อุณหภูมิห้อง ผู้ผลิตจำเป็นต้องผสมยางฐานภายในกับสารบ่ม มาสเตอร์แบทช์สี และผงเสริมแรงเพื่อปรับแต่งความแข็ง สี ความต้านทานการสึกหรอ สารหน่วงการติดไฟ และสูตรอื่นๆ
ขั้นตอนการผลิตเต็มรูปแบบ
การผสม: ผสมยางดิบ สารบ่ม ผงสี และสารเติมแต่งโดยใช้เครื่องผสมภายใน จากนั้นจึงอัดขึ้นรูปเป็นแผ่น
การตัดและการชั่งน้ำหนัก: ตัดช่องว่างยางด้วยตนเองตามน้ำหนักของผลิตภัณฑ์
กำลังโหลดลงในแม่พิมพ์ : เปิดแม่พิมพ์และวางช่องว่างยางภายในโพรง
การปิดและการบ่มแม่พิมพ์: ให้ความร้อนถึง 150–200°C ภายใต้แรงดัน 5–10 MPa; รักษาเป็นเวลา 2-10 นาที
การเปิดและดีดแม่พิมพ์, การตัดแต่งแบบกระพริบ (เสี้ยนส่วนเกินจะหนัก)
ตัวเลือกการบ่มหลังการบ่มขั้นที่สองในเตาอบ (ขจัดโมเลกุลและกลิ่นขนาดเล็ก)
คุณสมบัติกระบวนการหลัก
การบรรจุแม่พิมพ์แบบเปิด: ใส่วัตถุดิบหลังจากเปิดแม่พิมพ์ จากนั้นปิดและบีบอัดเพื่อให้ยางไหลและเติมโพรง
การเชื่อมขวาง: การบ่มด้วยเปอร์ออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งจะทำให้โมเลกุลขนาดเล็กตกค้างได้ง่ายและทำให้เกิดกลิ่นฉุน ซิลิโคนแข็งที่แข็งตัวด้วยแพลตตินัมมีจำหน่ายสำหรับเกรดพรีเมี่ยม
อุปกรณ์: เครื่องอัดไฮดรอลิกมาตรฐานที่มีการลงทุนเริ่มแรกต่ำ (3,000–8,000 เหรียญสหรัฐต่อหน่วย) แม่พิมพ์ต้นทุนต่ำที่เรียบง่ายพร้อมการเปลี่ยนแปลงเครื่องมือที่รวดเร็ว
การพึ่งพาแรงงานสูง: การตัด การบรรทุก และการตัดแต่ง ล้วนแต่ต้องอาศัยแรงคน ผู้ปฏิบัติงานรายหนึ่งสามารถตรวจสอบเครื่องจักรได้เพียง 1–2 เครื่องเท่านั้น
ข้อดี
ต้นทุนล่วงหน้าต่ำ คุ้มค่าสำหรับชุดขนาดเล็กและการสุ่มตัวอย่างต้นแบบ
เหมาะสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่พิเศษและมีผนังหนา (เสื่อซิลิโคน ปะเก็นซีลขนาดใหญ่ เครื่องครัวซิลิโคนหนา)
การปรับเปลี่ยนสูตรที่มีความยืดหยุ่นสูงเพื่อความต้านทานแรงดึงสูง ความต้านทานการสึกหรอ การหน่วงการติดไฟ การนำไฟฟ้า และคุณสมบัติพิเศษอื่นๆ
ต้นทุนต่ำสำหรับการแก้ไขแม่พิมพ์และการเปลี่ยนแปลงการออกแบบบ่อยครั้ง
ข้อเสีย
รอบเวลานาน ต้นทุนแรงงานพุ่งสูงขึ้นสำหรับการผลิตจำนวนมาก
ความแม่นยำของขนาดต่ำพร้อมพิกัดความเผื่อ ±0.1~0.3 มม. เส้นแบ่งส่วนหนา และภาระงานหนักหลังการตัดแต่ง
สภาพแวดล้อมการผลิตแบบเปิดที่เสี่ยงต่อการปนเปื้อนของฝุ่น ยากที่จะเป็นไปตามมาตรฐานความสะอาดสำหรับการใช้งานด้านอาหาร/ทางการแพทย์
ชิ้นส่วนที่ผ่านการอบด้วยเปอร์ออกไซด์จะมีกลิ่นและความโปร่งใสต่ำ โครงสร้างที่ซับซ้อนที่มีผนังบางสามารถทนทุกข์ทรมานจากการเติมและฟองอากาศที่ไม่สมบูรณ์ได้อย่างง่ายดาย
การใช้งานทั่วไป
แผงปุ่มกดซิลิโคนทั่วไป, วงแหวนปิดผนึกขนาดใหญ่ทางอุตสาหกรรม, แผ่นกันลื่นซิลิโคน, เครื่องครัวซิลิโคนหนา, ชิ้นส่วนซิลิโคนสำหรับยานยนต์ทั่วไป, ผลิตภัณฑ์สั่งทำพิเศษจำนวนน้อย, ส่วนประกอบซิลิโคนชนิดพิเศษที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า/สารหน่วงไฟ
2. ยางซิลิโคนเหลว (LSR – ยางซิลิโคนเหลว, การฉีดขึ้นรูปเหลว LIM, กระบวนการอัตโนมัติที่มีความแม่นยำสูง)
แบบฟอร์มวัตถุดิบ
ระบบของเหลวสองส่วน (ส่วน A : ส่วน B = 1:1 ผสมกับตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมล่วงหน้า) ไม่จำเป็นต้องผสมภายในบริษัท พร้อมโหลดลงเครื่องจักรการผลิตโดยตรง เกรดอาหาร/ทางการแพทย์มีวัตถุดิบบริสุทธิ์พิเศษปราศจากสิ่งเจือปน
ขั้นตอนการผลิตเต็มรูปแบบ
ถังวัตถุดิบปิดผนึกเชื่อมต่อกับเครื่องฉีด LSR อุปกรณ์จะวัดปริมาณโดยอัตโนมัติ ผสมส่วน A และส่วน B ผ่านเครื่องผสมแบบคงที่
การฉีดแม่พิมพ์แบบปิด: ปิดแม่พิมพ์จนสุดก่อน จากนั้นจึงฉีดซิลิโคนเหลวภายใต้แรงดันสูงผ่านเครื่องวิ่งเย็นเข้าไปในช่องที่มีความร้อน
แห้งตัวด้วยอุณหภูมิสูงอย่างรวดเร็ว: 160–190°C ใช้เวลาบ่มเพียง 10–60 วินาที
การเปิดและดีดแม่พิมพ์อัตโนมัติโดยมีการกระพริบน้อยที่สุด ตัดแต่งแสงเท่านั้น การบ่มหลังรองไม่จำเป็นสำหรับกรณีส่วนใหญ่
คุณสมบัติกระบวนการหลัก
ระบบฉีดแบบปิด: ท่อและโพรงที่ปิดสนิทโดยไม่มีการสัมผัสอากาศ รองรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์ในห้องปลอดเชื้อ
การเชื่อมขวาง: การบ่มด้วยแพลตตินัมโดยไม่มีโมเลกุลขนาดเล็กระเหย ปราศจากกลิ่น ความโปร่งใสสูงและประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดสีเหลือง
อุปกรณ์: เครื่องฉีดขึ้นรูปแบบพิเศษ LSR (7,500–15,000 เหรียญสหรัฐต่อหน่วย) แม่พิมพ์วิ่งร้อนมีราคาสูงกว่าแม่พิมพ์อัดซิลิโคนแข็ง 2-3 เท่า
ระบบอัตโนมัติระดับสูง: การแบทช์ การฉีด และการดีดออกอัตโนมัติ ผู้ปฏิบัติงานรายหนึ่งสามารถจัดการเครื่องจักรได้ 8–10 เครื่องพร้อมกัน
ข้อดี
วงจรการขึ้นรูปที่รวดเร็วเป็นพิเศษ ลดต้นทุนต่อหน่วยสำหรับการผลิตในปริมาณมาก
ความแม่นยำสูงพิเศษพร้อมความทนทาน ±0.01~0.05 มม. เติมโครงสร้างที่ซับซ้อนที่มีผนังบาง ขนาดเล็ก มีพื้นผิว และมีร่องลึกได้อย่างง่ายดาย
รอยขรุขระน้อยที่สุด พื้นผิวเรียบโปร่งใสสูงพร้อมสัมผัสที่นุ่มนวลเป็นมิตรกับผิวหนัง เหมาะสำหรับใช้ในทางการแพทย์ ทารก และอุปกรณ์อุปโภคบริโภค
ความสามารถในการขึ้นรูปเกิน: ฉีดซิลิโคนโดยตรงบนเม็ดมีดพลาสติกหรือโลหะที่มีการยึดเกาะที่แข็งแกร่งและไม่มีการแยกชั้น ทำให้ได้การซีลกันน้ำระดับ IP67/IP68
การผลิตแบบปิดหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน ผ่านการรับรองความเข้ากันได้ทางชีวภาพของ FDA, LFGB และ ISO 10993 ได้อย่างง่ายดาย
ข้อเสีย
การลงทุนล่วงหน้าจำนวนมากในอุปกรณ์และแม่พิมพ์ การสุ่มตัวอย่างราคาแพงและการผลิตชุดเล็ก
การกระจายความร้อนไม่ดีสำหรับชิ้นส่วนที่มีผนังหนา มีแนวโน้มที่จะเกิดฟองภายใน ไม่แนะนำสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาเป็นพิเศษและมีขนาดใหญ่เกินไป
ราคาต่อหน่วยวัตถุดิบที่สูงขึ้น สูตรพิเศษที่ได้รับการดัดแปลงน้อยลง (เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ทนทานต่อการสึกหรอเป็นพิเศษ) เมื่อเปรียบเทียบกับซิลิโคนแข็ง
การใช้งานทั่วไป
จุกนมเด็ก อุปกรณ์ทำอาหารซิลิโคน สายสวนและซีลทางการแพทย์ ปะเก็นกันน้ำสำหรับนาฬิกาอัจฉริยะ/หูฟัง แผงปุ่มกดที่มีความแม่นยำ ฟิล์มป้องกันบางเฉียบ ชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปทับด้วยพลาสติก/โลหะ ส่วนประกอบซิลิโคนโปร่งใสแบบมองเห็นได้
ครั้งที่สอง การขึ้นรูปซิลิโคนแข็งและของเหลวแบบรวม (การขึ้นรูปแบบคอมโพสิตแบบ Dual-Process)
โซลูชันคอมโพสิตกระแสหลักสามประการ:
โซลูชันที่ 1: พื้นผิวซิลิโคนแข็ง + การขึ้นรูปแบบ LSR รอง (ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด)
กระบวนการ:
สร้างฐานโครงสร้างที่มีความหนาโดยการขึ้นรูปแบบอัดแข็ง (สำหรับการรองรับโครงสร้างและการควบคุมต้นทุนของชิ้นส่วนปริมาณมาก)
วางชิ้นส่วนกึ่งสำเร็จรูปซิลิโคนแข็งที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าลงในแม่พิมพ์ฉีด LSR กระตุ้นการยึดเกาะพื้นผิวด้วยการเตรียมไพรเมอร์
ฉีดซิลิโคนเหลวเป็นชั้นบางๆ เป็นผิวหนังชั้นนอก
ข้อดี:
ฐานแข็งช่วยลดต้นทุนรวมสำหรับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ในขณะที่ชั้นนอกที่เป็นของเหลวให้พื้นผิวที่เรียบเนียนเป็นมิตรกับผิว ไร้กลิ่น และมีความโปร่งใสสูง
ปรับสมดุลความแข็งแกร่งของโครงสร้างและรูปลักษณ์สัมผัสระดับพรีเมี่ยม ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับที่จับซิลิโคน, อุปกรณ์จับความงาม, ชั้นปิดผนึกด้านนอกของปะเก็นภาชนะบรรจุน้ำขนาดใหญ่
โซลูชันที่ 2: แกนแข็งพลาสติก + ชั้นซิลิโคนแข็ง + ชั้นซีลซิลิโคนเหลว
ส่วนใหญ่สำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์กันน้ำ: ซิลิโคนแข็งให้การสนับสนุนเบาะหนา ในขณะที่ซิลิโคนเหลวสร้างชั้นการปิดผนึกกันน้ำที่แม่นยำพร้อมประสิทธิภาพการปิดผนึกที่เหนือกว่าชิ้นส่วนซิลิโคนแข็งเดี่ยว
โซลูชันที่ 3: แม่พิมพ์คอมโพสิตสองสี (หนึ่งแม่พิมพ์สำหรับการขึ้นรูปแบบของแข็งและของเหลวตามลำดับ)
แม่พิมพ์หนึ่งแบบที่มีช่องสองช่อง: อัดแม่พิมพ์ซิลิโคนแข็งก่อน จากนั้นจึงถ่ายโอนสถานีสำหรับการฉีดซิลิโคนเหลว ขึ้นรูปชิ้นส่วนแบบรวมโดยไม่มีช่องว่างในการประกอบ เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นคอมโพสิตปริมาณปานกลาง
ผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมสำหรับการขึ้นรูปของแข็ง-ของเหลวแบบรวม
ชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ต้องการการควบคุมต้นทุน โดยมีพื้นผิวสัมผัสที่ต้องการประสิทธิภาพเกรดอาหารหรือเป็นมิตรกับผิวหนัง
ชิ้นส่วนที่ต้องการทั้งการรองรับโครงสร้างที่หนาและชั้นซีลกันน้ำที่มีความแม่นยำ
โครงสร้างสองชั้น: ซิลิโคนแข็งด้านในเพื่อความทนทานต่อการสึกหรอ, ซิลิโคนเหลวด้านนอกเพื่อความนุ่มนวลและโปร่งใสสูง
ข้อเสีย
การรวมสองกระบวนการเข้าด้วยกันจะเพิ่มความซับซ้อนของแม่พิมพ์และสายการผลิต ต้นทุนต่อหน่วยเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับชุดงานที่มีขนาดเล็กมาก ประหยัดเฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างคอมโพสิตที่มีปริมาณปานกลางถึงสูงเท่านั้น
