في السنوات الأخيرة، أصبح استخدام السيليكون السائل أكثر انتشارًا على نطاق واسع، كما تم تطوير تقنية القولبة بالنقل الخاصة به بسرعة.

السيليكون السائل هو مادة مرنة غير سامة ومقاومة للحرارة وقابلة للاسترداد بدرجة عالية من المرونة في التصلب الحراري، ويتميز سلوكها الانسيابي بشكل أساسي باللزوجة المنخفضة والمعالجة السريعة والتخفيف بالقص ومعامل التمدد الحراري العالي.

تتميز منتجات السيليكون السائل المفلكن بمزايا القدرة القوية على التكيف مع درجات الحرارة القوية، والنقاء العالي، والشفافية الجيدة، والمحتوى المنخفض من المواد المتطايرة، ومقاومة الزيت ومقاومة الشيخوخة، والمقاومة الكيميائية، والعزل المتميز، إلخ.

وتستخدم على نطاق واسع في السيارات، والبناء، والصناعات الإلكترونية، والرعاية الطبية، والهندسة الميكانيكية، وصناعة الأغذية، وغيرها من المجالات. تستخدم على نطاق واسع في الرعاية الطبية والهندسة الميكانيكية وصناعة الأغذية وغيرها من المجالات.

صب القوالب بالحقن السائل

من بين عمليات قولبة السيليكون السائلتم استخدام تقنية القولبة بالحقن السائل (LIM) لأول مرة. القولبة بالحقن السائل هي القياس الدقيق للمطاط A و B (المكونات مثل 1:1 أو نسب أخرى).

يُنقل هذا إلى الخلاط الثابت، ويُخلط، ثم يُنقل إلى جهاز الحقن، بواسطة جهاز الحقن ثم يُخلط ويُحقن في القالب الساخن، ويشكل المطاط في القالب بعد تفاعل الفلكنة السريع، قوة ومرونة معينة منتجات مطاط السيليكون.

من بين مكونات السيليكون السائل، فإن دور المحفزات والمثبطات مهم بشكل خاص. نظرًا لأن تفاعل الفلكنة يجب أن يحدث في السيليكون السائل، تتم إضافة المحفزات لتسريع تفاعل الفلكنة.

عندما تصل درجة حرارة هلام السيليكا السائل إلى درجة حرارة الفلكنة، تكون سرعة الفلكنة عالية جدًا (عند درجة حرارة 200 درجة مئوية، تصل سرعة الفلكنة إلى 3 إلى 5 ثوانٍ فقط لكل مم من سمك الجدار)، ولا يمكن أن يتواجد هلام السيليكا السائل في درجة حرارة تتراوح بين 40 إلى 50 درجة مئوية لفترة طويلة (عند درجة حرارة 50 درجة مئوية، حتى إذا لم تصل درجة حرارة الفلكنة، سيحدث التفاعل ببطء خلال 3 إلى 4 دقائق).

لذلك، للحفاظ على درجة حرارة هلام السيليكا السائل من تفاعل الفلكنة حتى الوصول إلى درجة حرارة الفلكنة، من الضروري أيضًا إضافة مثبطات إلى مكوناته. عند الوصول إلى درجة حرارة الفلكنة، يفشل المثبط ويتفاعل هلام السيليكا السائل بسرعة.

خصائص القوالب

1) بالمقارنة مع الصلبة قولبة حقن المطاطفإن قولبة حقن السيليكون السائل بالحقن لا تتطلب عمليات التلدين والخلط والأداء وغيرها من العمليات التشغيلية الأخرى، مما يوفر القوى العاملة والمواد والطاقة، ويقلل من الاستثمار في المعدات والمساحة الأرضية.

2) صب السيليكون السائل بالحقن بالسيليكون يمكن أن يحقق عملية المعالجة الأوتوماتيكية في ظل ظروف مغلقة بالكامل، مما يلغي انحراف التشغيل اليدوي، ويقلل من تأثير المتغيرات المختلفة والتلوث في العملية، ويضمن دقة الأبعاد والجودة الجوهرية للمنتج، وهو أمر مفيد لتطبيق السيليكون السائل في المجال الطبي.

3) نظرًا لأن لزوجة السيليكون السائل منخفضة جدًا (عمومًا في حدود 10 ~ 1000 باس) وسيولته وقابليته للمعالجة جيدة، فإن ضغط الحقن أقل بكثير من ضغط حقن صب المطاط والبلاستيك الصلب، وعمومًا يكون ضغط الحقن 20 ميجا باسكال.

في بعض الحالات، يمكن أن يكون أقل من 1 ميجا باسكال، لذلك يمكن أن تنتج منتجات بدون حواف متطايرة، وتقلل من هدر المواد، وفي الوقت نفسه تقلل من تآكل المعدات والقوالب.

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للسيولة الجيدة للسيليكون السائل، فهو مناسب بشكل خاص لقولبة المنتجات الكبيرة أو المنتجات ذات الأشكال المعقدة للغاية أو المنتجات فائقة النحافة، مثل المنتجات فائقة النحافة بسماكة 0.5 مم وطول 100 مم، والتي يصعب قولبتها بالمطاط الصلب.

4) سرعة الفلكنة للسيليكون السائل سريعة جدًا. يمكن أن يكتمل تفاعل الفلكنة في عشرات الثواني إلى دقائق تحت 160-220 عند الحقن والقولبة، وبالتالي فإن دورة القولبة بالحقن قصيرة وكفاءة الإنتاج عالية.

5) الضغط الخلفي المطلوب للسيليكون السائل في القياس اللولبي صغير جدًا، وعمومًا أقل من 1.5 ميجا باسكال، وبالنسبة لبعض مطاط السيليكون السائل المكونات ذات اللزوجة المنخفضة جدًا، حتى أنه لا يمكن ضبط الضغط الخلفي، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن سيولة السيليكون منخفضة اللزوجة جيدة جدًا، والعمل الطبيعي للسيليكون السائل في محتوى الغاز منخفض جدًا.

على العكس من ذلك، سيؤدي الضغط الخلفي الكبير إلى زيادة كثافة هلام السيليكا غير المفلكن وتدمير تأثير القياس الدقيق لجهاز القياس.

6) لا يتقلص السيليكون السائل أثناء عملية القولبة بالحقنولكن لأن السيليكون له معامل تمدد حراري مرتفع.

وبالتالي عادةً ما يكون هناك انكماش يتراوح من 2% إلى 3% بعد إزالة القوالب والتبريد، وتعتمد بيانات الانكماش الدقيقة على تركيبة المادة. من وجهة نظر المعالجة، يجب أن يأخذ المصمم بعض العوامل التي تؤثر على الانكماش في الاعتبار مسبقًا.

نقاط التصميم

1) اعتماد تقنية التحكم في درجة حرارة السائل للتحكم في البرميل والتحكم في درجة حرارة الفوهة بين 5 و25. وعادة ما يستخدم ماء التبريد كوسيط تبريد.

2) لمنع السيليكون السائل من المعالجة، يتم استخدام فوهة مانعة للتسرب من نوع الصمام الإبرية المدفوعة هيدروليكيًا. يغلق صمام الإبرة فوهة الحقن على الفور عند انتهاء الحقن.

3) في عملية القولبة بالحقن، يؤثر توحيد الخلط للمطاط A و B بشكل مباشر على جودة المنتجات بعد الفلكنة، وفي حالة بعض المنتجات ذات المتطلبات عالية الجودة، لا يمكن أن تفي درجة خلط المطاط بعد الخلاط الثابت بالمتطلبات بالكامل.

يمكن لتأثير الخلط التكميلي للمسمار أن يلبي المتطلبات بشكل أفضل. ونظرًا لأن المطاط سائل، لا يحتاج إلى الخضوع لعملية التلدين، لذلك تم تصميم البرغي ليصبح برغيًا غير قابل للضغط أو منخفض الضغط والقص الضعيف ولا يتطلب نسبة طول إلى قطر كبيرة.

بشكل عام لا ينبغي تطبيقه مباشرة على القولبة بالحقن الهيكل اللولبي للماكينة، لأن هيكلها اللولبي عادةً ما يكون له تأثير قص قوي، ويسبب بسهولة الفلكنة الموضعية، مما يؤثر على أداء المنتج.

لذا فإن تصميم البرغي خصيصًا لـ حقن السيليكون السائل الماكينات ذات أهمية كبيرة. إذا لم تكن متطلبات جودة المنتج عالية، يمكنك التفكير في استخدام المكبس بدلاً من البرغي لإكمال الحقن.

4) لزوجة السيليكون السائل منخفضة، وضغط الحقن المنخفض يمكن أن ينتج عنه سرعة حقن أعلى، والهواء المحبوس في القالب يدخل بسهولة في المنتج. لصنع منتجات عالية الجودة، ضع في اعتبارك تفريغ القالب قبل الحقن.

يمكنك أيضًا استخدام قوة التثبيت لتحقيق الغرض من طرد الهواء، أي عندما تكون قوة التثبيت منخفضة، يتم ملء السيليكون السائل إلى 90% إلى 95% من التجويف، ثم يتم ضبط قوة التثبيت أعلى، بحيث لا يمكن فقط العادم بشكل فعال، ولكن أيضًا يمكن تجنب تدفق السيليكون السائل، مما يؤدي إلى الحافة الطائرة.

5) لزوجة هلام السيليكا السائل منخفضة، ومن السهل تشكيل تدفق عكسي أثناء الحقن، لذلك يجب أن يكون تأثير الختم لحلقة عدم الرجوع جيدًا، وهو غير مناسب بشكل عام للتطبيق المباشر لهيكل عدم الرجوع على القولبة بالحقن الماكينة.

عملية عملها: عندما يتم قياس البرغي، يتم دفع المادة المطاطية بواسطة البرغي تحت قوة البرغي، من خلال الفتحة الموجودة على حلقة الحنفية، مما يدفع الحلقة غير العكسية بعيدًا ويدخل رأس البرغي.

6) صب السيليكون السائل بالحقن بالسيليكون تحتاج العملية إلى استخدام تقنية العداء البارد، ويجب أن يكون العداء باردًا بما فيه الكفاية.

يجب أن يكون هناك عازل جيد بما فيه الكفاية بين العداء والقالب لضمان عدم تفلكن السيليكون السائل في العداء وانسداد الفوهة، مما يساعد على تقليل توليد النفايات وتوفير التكاليف.

7) إذا كان يتم قولبة منتجات ناعمة وحساسة للغاية وذات متطلبات عالية، ففكر في إضافة فرش هوائية لتنظيف قوالب الحقن واستخدام الروبوتات لإخراج المنتجات.

الصب والقولبة

يتم صب معظم العوازل المركبة في صناعة الطاقة باستخدام السيليكون السائل، وعادةً ما يكون حجم العوازل المستخدمة في جوانب الجهد العالي أكبر، كما أن حجم القالب الخاص بصب العوازل أكبر أيضًا.

عند استخدام السيليكون السائل لإنتاج العوازل، تكون سرعة الفلكنة أسرع بكثير من سرعة السيليكون الصلب، لذلك إذا تم استخدام أجهزة الحقن العادية لحقن المطاط، فمن السهل أن يتسبب السيليكون المفلكن في انسداد قناة التدفق قبل أن يملأ السيليكون السائل القالب بحيث يكون أداء منتجات مصبوبة بالحقن لا يمكن أن تلبي المتطلبات، وحتى المنتجات الكاملة لا يمكن تشكيلها. وبناءً على هذه المشاكل، تم تطوير عملية القولبة بالحقن على أساس القولبة بالحقن.

مبدأ التشكيل الأساسي لـ قولبة حقن البلاستيك هو: يتم ضخ A و B في نظام القياس، وبعد القياس، يدخلان في الخلاط الساكن، وبعد الخلط الكامل في الخلاط الساكن، يدخلان مباشرة في القالب؛ قبل دخول المطاط المخلوط A و B في القالب، يتم أولاً حفظ القالب في درجة حرارة منخفضة باستخدام آلة درجة حرارة القالب.

بعد ملء القالب بالمطاط، يبدأ المطاط في تسخين القالب ليصل إلى درجة حرارة محددة، ثم يظل دافئًا، ثم يفلكن ويبرد ويفتح قالب الحقن لإكمال عملية التشكيل.

افتح القالب لإكمال عملية التشكيل. هذا النوع من طريقة التشكيل مناسب للمنتجات ذات الأحجام الكبيرة ومتطلبات جودة المظهر المنخفضة.

تلغي طريقة القولبة بالحقن بالحرارة هذه الحاجة إلى أجهزة الحقن، مما يوفر التكاليف ومساحة الماكينة.

ومع ذلك، ونظرًا لعدم وجود برغي لإعادة خلط المطاط وتجانسه من الخلاط الساكن، ونظام القياس والخلط الذي يوفر ضغطًا غير متساوٍ وغير متقطع، فإن دورة القولبة بالحقن عادةً ما تكون طويلة نسبيًا، لذا فهي غير مناسبة لمتطلبات المنتجات عالية السرعة والإنتاجية والجودة العالية.

استخدام هلام السيليكا السائل

1) يتمتع السيليكون السائل بخمول بيولوجي وتوافق حيوي جيد، وتركيز منخفض جدًا للمكونات ذات الوزن الجزيئي الصغير، وخصائص فيزيائية مثالية، ويمكن تعديله على مستوى البوليمر، وبالتالي أصبح المادة المفضلة للأجهزة الطبية والمنتجات الطبية.

تطبيقات مثل الصمامات أو موانع التسرب للأجهزة الطبية، والغرسات الطبية، والقفازات الطبية، والقسطرة والبالونات الطبية، والأعضاء الاصطناعية، ومواد طباعة الأسنان، والمواد الحيوية للمعينات السمعية، وما إلى ذلك.

نظرًا لمنتجات المجال الطبي، فإن هامش ربحها مرتفع ومساحة السوق كبيرة، لذا فإن تطوير السيليكون السائل في المجال الطبي له آفاق واسعة وأهمية بعيدة المدى.

2) يُستخدم هلام السيليكا السائل على نطاق واسع في صناعة الطاقة الكهربائية لتصنيع العوازل المركبة بسبب ترابطه الكيميائي الفريد وبنيته الفريدة، ومقاومته لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة، وصده للماء، ومقاومته للتسرب ومقاومته للتآكل، والعزل الكهربائي، والعديد من الخصائص الممتازة الأخرى.

جنبا إلى جنب مع التنمية الغربية، وتحديث شبكة الطاقة، والبناء على نطاق واسع للسكك الحديدية عالية السرعة، وسلسلة من المشاريع الوطنية ستجلب عددًا كبيرًا من الطلب على منتجات العزل، مما يؤدي إلى سوق أكثر ضخامة، وبالتالي فإن تطوير السيليكون السائل في صناعة الطاقة له آفاق سوق واسعة.

3) منتجات السيليكون السائل لها أيضًا مجموعة واسعة من التطبيقات في صناعة السيارات. وفي البلدان الأجنبية، يمثل السيليكون السائل المستخدم في صناعة السيارات 35% من السيليكون السائل المستخدم، وهو أكبر مجال للتطبيق، بينما في الصين، فإن نسبة تطبيقه في صناعة السيارات صغيرة، ويرجع ذلك أساساً إلى أن صب السيليكون السائل التكنولوجيا ليست ناضجة للغاية.

في صناعة السيارات، يُستخدم السيليكون السائل في صناعة السيارات بشكل رئيسي في موانع تسرب السيارات، ومصابيح LED عالية الشفافية، والمكونات البصرية الكبيرة والمعقدة، وحماية الجلد لموصلات شمعات الإشعال، وأغطية المفاتيح، وأجهزة استشعار المطر، وألواح الأغشية لأنظمة القفل المركزي.

4) تُستخدم منتجات السيليكون السائل على نطاق واسع في تصنيع مفاتيح الكمبيوتر وأجهزة التحكم عن بعد، وأغطية الهواتف المحمولة والمنتجات الرقمية، وزجاجات حلمات السيليكون السائل، وأقنعة العين السيليكونية السائلة المقاومة للماء والقفازات, ألعاب السيليكون السائل، والأجهزة المنزلية المصنوعة من السيليكون السائل بسبب ملمسها الناعم ومرونتها ومقاومتها للماء ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية والمنخفضة.

الخاتمة

بالإضافة إلى القولبة بالحقن السائل وعمليات التشكيل بالصب المقدمة في هذه الورقة، هناك أيضًا عمليات التشكيل بالحقن المشترك، والقولبة الثنائية، والقولبة بالفسيفساء، والقولبة بالبثق، والقولبة بالرغوة الفيزيائية، وغيرها من العمليات.

إتقان وتطبيق صب السيليكون السائل لا يمكن للتكنولوجيا أن تنتج منتجات عالية الجودة فحسب، بل يمكنها أيضًا توفير الطاقة وتقليل النفايات، لذا فإن تطوير وتطبيق تكنولوجيا قولبة السيليكون السائل لهما أهمية كبيرة.

في الوقت الحاضر، فإن بحث صب السيليكون السائل التكنولوجيا في البلدان الأجنبية تزداد عمقًا وعمقًا، والمنتجات التي تم تطويرها متنوعة ومجالات التطبيق أصبحت أكثر اتساعًا.

في حين أن الصين صب مطاط السيليكون السائل لا تزال التكنولوجيا في مهدها، ولا يزال هناك الكثير من أعمال البحث والتطوير التي يتعين القيام بها.

ومع ذلك، نعتقد أنه في القريب العاجل، ومن خلال الجهود المشتركة لزملائنا، فإن القولبة بالحقن السائل سيتم تطوير تكنولوجيا المعالجة بسرعة في الصين.