Ако някога сте работили с оборудване за формоване на силикон, знаете, че прилепването на част към матрицата е един от най-разочароващите, скъпи и отнемащи много време проблеми, с които трябва да се справите. Като доставчик на оборудване за формоване на силикон, прекарах години в развеждане на клиенти през точния проблем – от производители на малки партиди по поръчка до големи производители на автомобилни компоненти – и решението рядко се свежда до един трик. Залепването се случва, когато силиконът прилепне твърде силно към повърхностите на матрицата, което често води до дефекти на частите, увеличени времена на цикъла, повреда на матрицата и дори ненужен престой. Добрата новина е, че предотвратяването на залепване е комбинация от обработка на материали, настройка на оборудването, поддръжка на формата и най-добри оперативни практики – всички те работят заедно, за да поддържат вашия процес плавен и продуктивен.
Нека започнем с основите, които често се пренебрегват: подготовка на материала. Силиконът, особено течният силиконов каучук (LSR), е материал с висока производителност, но неговият химичен състав го прави податлив на залепване, ако не се борави правилно. Повечето формулировки на LSR изискват прецизно смесване на два компонента (част А и част Б) преди инжектиране и дори малък дисбаланс в съотношението на смесване може да намали времето за втвърдяване и повърхностната адхезия. Например, ако концентрацията на втвърдителя е твърде ниска, силиконът няма да се омреже напълно, оставяйки лепкава, невулканизирана повърхност, която се захваща за матрицата, вместо да се освободи чисто. Виждал съм клиенти да пропускат редовни проверки на съотношението на смесване и да се натъкват на постоянни проблеми със залепването поради това - дори когато оборудването им е калибрирано перфектно.
Друга грешка, свързана с материала, е неправилното обезгазяване. Когато LSR се смеси, въздушните мехурчета могат да бъдат уловени в материала и ако тези мехурчета не бъдат отстранени преди инжектирането, те могат да създадат повърхностни несъответствия, които насърчават залепването. LSR с уловен въздух също се втвърдява неравномерно, което води до слаби места, където силиконът прилепва по-силно към формата. Поради тази причина винаги съветвам клиентите да използват вакуумен дегазатор, който съответства на техния обем на инжектиране, и да дегазират материала за 2–5 минути (съобразено с размера на партидата), преди да го заредят в бункера. Тази малка стъпка елиминира изненадващо много проблеми със залепването, които се дължат на мухъл или проблеми с оборудването.
Сега, преминавайки към оборудването—тук нашият опит в [Името на нашата компания] влиза в действие, тъй като не всички LSR машини за формоване са направени еднакво и изборът на правилната може драстично да намали залепването. Много клиенти идват при нас с по-стари вертикални LSR машини, които използват остарели механизми за впръскване, които често избутват силикона във формата с твърде много сила или непостоянен натиск, което води до неравномерно разпределение на материала и залепване. Нашите хоризонтални машини, като машината за леене под налягане TYM-W LSR, са проектирани с прецизни дозиращи модули, които контролират скоростта на потока на материала и налягането на впръскване в рамките на ±0,5 бара. Тази консистенция гарантира, че силиконът запълва равномерно кухината на матрицата, без да се създава свръхналягане или да се отлага материал в зони, които са склонни към залепване. Хоризонталният дизайн също така позволява по-добра евакуация на въздуха от формата по време на инжектиране, така че има по-малко уловен въздух, който да причини повърхностни дефекти.
За клиенти, произвеждащи части, които изискват по-висока сила на затягане или по-дълги времена на цикъла, нашата машина за леене под налягане TYM-W Toggle LSR променя играта. Системата за превключване осигурява еднаква сила по цялата повърхност на матрицата, което предотвратява пропуски или неравномерен натиск, които могат да доведат до проникване на силикон в пукнатините на формата и залепване. Имал съм клиент за медицинско устройство, който е преминал от вертикална машина към този модел и е намалил дефектите си при залепване с 85% през първия месец. Системата за превключване също така гарантира, че формата се затваря напълно по време на втвърдяване, така че няма излишно натрупване на силикон по линията на разделяне, което може да причини залепване, когато формата се отвори.
Ако работите с двуцветни или 2K силиконови части, залепването става още по-сложно, защото имате два материала, които се свързват заедно и често към субстрат. Нашата TYM-W55T200 2K / двуцветна машина е създадена специално за тези приложения, с независимо измерване за всеки материал и въртяща се формовъчна станция, която гарантира, че всеки материал се втвърдява при оптималната си температура и налягане. Това предотвратява кръстосано замърсяване между материалите, което е често срещана причина за залепване в многоцветни части. Клиент, който произвежда носими технологични компоненти, премина към тази машина, след като се бореше с 20% процент на залепване на двуцветни силиконови сензори; в рамките на седмици те елиминираха повечето от тези дефекти и намалиха времето на цикъла си с 12%.
Следва: подготовка и поддръжка на повърхността на формата, което е може би най-критичният фактор за предотвратяване на залепването. Дори и с най-доброто оборудване и материал, пренебрегната форма ще причини залепване. Много производители на нови форми използват генерични покрития, които се износват бързо или пропускат правилното почистване между сериите. Идеалната повърхност на матрицата за силикон има ниска повърхностна енергия, така че силиконът не може да образува силни молекулярни връзки с метала. Повечето промишлени форми са полирани до огледално покритие и след това покрити с издръжлив освобождаващ агент – такъв, който е специално формулиран за LSR, а не за обикновени спрейове за освобождаване на матрицата. Генеричните спрейове често оставят остатъци, които се натрупват с течение на времето, създавайки слой, който причинява залепване, вместо да го предотвратява.
Препоръчвам да използвате LSR освобождаващ агент на базата на разтворител, който е съвместим с покритието на вашата форма, и да го нанасяте на тънки, равномерни слоеве между всяко изстрелване (за тиражи с голям обем) или на всеки 10–15 изстрела (за тиражи с малък обем). Прекомерното нанасяне на освобождаващ агент може да доведе до дефекти на частите, като изчервяване на повърхността, така че последователността е ключова. Друга често срещана грешка е използването на абразивни почистващи препарати за отстраняване на упорити силиконови натрупвания от форми. Абразивите надраскват повърхността на формата, създавайки малки пукнатини, където силиконът може да се улови и залепне. Вместо това използвайте специфичен за силикон разтворител (като изопропилов алкохол или ксилол) и мека кърпа, за да избършете формата след всяко пускане, и извършвайте дълбоко почистване с ултразвукова почистваща машина веднъж месечно. За форми, които имат сериозни проблеми със залепването, нашият екип често препоръчва повторно полиране на повърхността и нанасяне на ново PTFE или керамично покритие - тези покрития издържат по-дълго и осигуряват по-добро освобождаване от стандартното хромиране.
Параметрите на втвърдяване са друга област, в която малки корекции могат да направят голяма разлика в предотвратяването на залепване. Времето и температурата на втвърдяване на LSR не са универсални; те зависят от състава на материала, дебелината на детайла и дизайна на формата. Ако втвърдите силикона при твърде ниска температура или за твърде кратко време, той няма да се вулканизира напълно, оставяйки лепкава повърхност. Ако го втвърдите при твърде висока температура, силиконът може да изгори, оставяйки твърди, чупливи участъци, които залепват за матрицата. Най-добрата точка обикновено е между 150–180°C (300–355°F) с време на втвърдяване от 30–60 секунди на mm дебелина на частта, но винаги трябва да тествате това с вашия конкретен материал. Например, тънките части (по-малко от 1 mm) се нуждаят от по-кратко време за втвърдяване, докато дебелите части (над 5 mm) може да се нуждаят от малко по-висока температура, за да се осигури пълно втвърдяване през цялото напречно сечение. Винаги съветвам клиентите да извършат „тест за втвърдяване“, като изтеглят част от проба и проверяват нейната твърдост (използвайки твърдометър Shore A) и текстурата на повърхността. Ако частта се чувства лепкава или не достига определената твърдост, регулирайте температурата или времето за втвърдяване с 5°C или 10 секунди, докато получите чиста, твърда част.
Силата на затягане също е тясно свързана със залепването. Ако силата на затягане е твърде ниска, матрицата ще има малки празнини по линията на разделяне, позволявайки на силикона да проникне в празнината и да образува светкавици. Флашът е тънък слой силикон, който се залепва към двете половини на формата, което затруднява изваждането на частта, без да издърпа основния компонент с нея. Твърде голямата сила на затягане, от друга страна, може да изкриви формата и да причини неравномерен натиск, което води до области, където силиконът се втвърдява твърде трудно и залепва. Идеалната сила на затягане се определя от проектираната площ на частта, умножена по препоръчителното налягане за вашия силиконов материал - обикновено 20-30 тона на квадратен метър. Нашите машини имат вградени системи за наблюдение на силата на затягане, които ви предупреждават, ако силата е твърде висока или ниска, което помага за автоматичното предотвратяване на тези проблеми. Имах клиент, който използваше 50% повече сила на затягане от необходимото, причинявайки деформация на формата и постоянно залепване; след като регулираха силата до правилното ниво, скоростта им на изтласкване се подобри с 40%.
Системите за изхвърляне често са закъсняла мисъл, но те играят решаваща роля за предотвратяване на залепване. Ако щифтовете за изваждане са износени, неправилно подравнени или не са с правилния размер за вашата част, те могат да надраскат повърхността на матрицата или да приложат неравномерна сила при изтласкване на частта. Драскотините по матрицата създават области, където силиконът залепва, така че поддържането на щифтовете за изваждане подравнени и смазани (със сух лубрикант, който няма да замърси силикона) е важно. За сложни части с дълбоки кухини или вдлъбнатини механичното изхвърляне може да не работи добре, затова препоръчваме вместо това да използвате въздушно изхвърляне. Въздушното изхвърляне използва малък изблик на сгъстен въздух, за да избута частта от повърхността на формата, намалявайки необходимата физическа сила и свеждайки до минимум риска от надраскване или залепване. Клиент, който изработва малки, сложни силиконови уплътнения, превключи на изхвърляне на въздух и намали повредата на частта си от изхвърляне с 90% - огромна победа, защото повредените части също водят до залепване в следващите серии.
Факторите на околната среда са друга често пренебрегвана част от пъзела. LSR абсорбира влагата от въздуха, особено във влажна среда, и тази влага може да причини дефекти като повърхностни мехурчета и неравномерно втвърдяване, което води до залепване. Ако вашата производствена зона има влажност над 60%, трябва да използвате изсушител, за да контролирате качеството на въздуха и да съхранявате LSR материала в херметически затворени контейнери, когато не се използва. Освен това се уверете, че вашата форма е на правилната температура, преди да започнете производството – температурата на формата, която е твърде ниска, може да забави времето за втвърдяване, което води до залепване, докато температурата, която е твърде висока, може да изгори силикона. Повечето LSR форми трябва да се държат при 100–120°C (212–248°F) преди инжектиране, като нагревателят на матрицата поддържа постоянна температура през целия цикъл.
Нека завършим това с реален пример, за да свържем всички тези точки заедно. Миналата година работих с клиент, който произвеждаше силиконови клавиши за клавиатура за потребителска електроника, и те изпитваха 15% процент на залепващи дефекти всяка седмица, което им струваше хиляди в похабен материал и престой. Прегледахме техния процес стъпка по стъпка и открихме три основни проблема: използваха вертикална LSR машина с непостоянно дозиране, пропускаха дегазирането за техния LSR материал и прилагаха общ спрей за освобождаване, който оставяше остатъци върху матрицата. Препоръчваме преминаване към нашата машина за леене под налягане TYM-W LSR за по-добро дозиране, внедряване на 3-минутна стъпка на вакуумно дегазиране за всички партиди материали и преминаване към специфичен за LSR освобождаващ агент на основата на разтворител. В рамките на две седмици техният процент на дефекти при залепване спадна до 1%, а времето на цикъла им намаля с 8%, тъй като материалът тече по-последователно във формата. Те също така по-късно надстроиха до нашата машина за леене под налягане TYM-W Toggle LSR за тиражи с по-голям обем и това допълнително намали времето им за престой, като елиминира проблемите с празнините на матрицата от неравномерно затягане.
Предотвратяването на залепване в оборудването за формоване на силикон не е само едно бързо решение – това е холистичен подход, който съчетава правилно боравене с материали, висококачествено оборудване, редовна поддръжка на формата и внимателна настройка на параметрите. В нашата компания ние проектираме нашите машини за формоване LSR с тези предизвикателства в ума, защото знаем, че залепването не само вреди на производствените темпове – то вреди на крайния ви резултат и на репутацията ви за доставяне на висококачествени части. Независимо дали сте малък магазин, който иска да намали дефектите, или голям производител, който мащабира производството, ние можем да ви помогнем да намерите правилното оборудване и корекции на процеса, за да разрешите проблемите си със залепване.
Ако ви е омръзнало да се занимавате със силиконово залепване, което съсипва бяганията ви, свържете се с нашия екип, за да обсъдим конкретното ви приложение и да научите как нашето оборудване може да ви помогне да увеличите ефективността и качеството на продукта. Ние предлагаме индивидуални решения за всеки тип силиконово формоване, от малки персонализирани части до големи двуцветни компоненти и нашите експерти са готови да ви преведат през всяка стъпка от процеса, за да елиминирате залепването завинаги.
Референции
- Международна организация по стандартизация. (2019 г.). ISO 10993-5: Биологична оценка на медицински изделия - Част 5: Тестове за in vitro цитотоксичност.
- Асоциация на силиконовите добавки. (2021). Ръководство за оптимизиране на процеса на формоване на течен силиконов каучук (LSR).
- Списание за производство на форми и дизайн. (2022). Най-добри практики за поддържане на LSR форми за предотвратяване на залепване и разграждане.
- Общество на инженерите по пластмаси. (2020 г.). Наръчник за формоване на течен силиконов каучук: процеси, материали и оборудване.
- Решения за производство на автомобили. (2023). Намаляване на дефектите в силиконовото формоване за автомобилни компоненти: Ръководство за доставчика.