فرآیند تزریق سیلیکون مایع (LSR )

استفاده از لاستیک های صنعتی به منظور تولید برخی از قطعات و لوازم مورد استفاده در صنعت از میانه های قرن نوزدهم رواج پیدا کرد. لاستیک های مصنوعی مانند سیلیکون به دلیل مقاومت بسیار بالاتری که در برابر حرارت و مواد شیمیایی و اسیدی داشتند خیلی زود مورد توجه قرار گرفتند و بعدا با استفاده از ترکیب این لاستیک ها با سایر مواد امکان مقاوم سازی این لاستیک ها به شکل بسیار قوی تر تا جایی که بتواند دماهای بسیار بالا و یا بدترین شرایط سایش و غیره را تحمل کند نیز فراهم کرد.

امروزه بسیاری از قطعات کاربردی در صنعت بخصوص قطعاتی که نیاز به مقاومت زیاد در برابر مواد اسیدی، شیمیایی و یا حرارت را دارند از جنس لاستیک هستند و این قطعات در انواع کاربردهای صنعتی دیده می شوند.

اما ساخت قطعات لاستیکی همیشه چالش های زیادی داشته است. با روی کار آمدن قالب های صنعتی کمی مشکل ساخت این قطعات بر طرف شد و امروزه فرایند هایی مانند فرایند ساخت قطعات لاستیکی با  قالب های LSR یا همان لاستیک سیلیکون مایع، باعث شده تا بتوان تولید قطعات لاستیکی را به شکل انبوه و با کیفیت فوق العاده بالا انجام داد.

تزریق سیلیکون مایع یا LSR چیست؟

در ابتدا در حدود سال 1970 بود که استفاده از لاستیک سیلیکون مایع برای ساخت قطعات و محصولات به کار گرفته شد. در این فرایند برای تولید لاستیک های مختلف تنها کافی بود قالب صنعتی آنها تهیه شود و بعدا با تزریق سیلیکون مایع، به راحتی انواع محصولات و قطعات را تولید کرد. LSR تفاوت های زیادی را رقم زد و همین باعث شد تا به سرعت به عنوان یک جایگزین عالی برای انواع لاستیک های مصنوعی دیگر و حتی خود سیلیکون ها به کار گرفته شود.

البته قبل از آن  از ترموپلاست های مختلفی برای تولید قعطات استفاده می شد اما با روی کار آمدن LSR در واقع سایر ترموپلاست ها جای خود را به سیلیکون مایع دادند.

امروزه از روش تزریق سیلیکون مایع برای تولید انواع مختلفی از قطعات مورد کاربرد در صنایع مختلف استفاده می شود. انواع صنایع خودرو سازی، صنایع پزشکی،  صنایع ساختمان سازی، صنایع هوا فضا، صنایع معدن و معدنکاری و غیره از این دست قطعات هستند.

بزرگترین حسن قطعات تولید شده در روش تزریق سیلیکون مایع امکان تولید قطعات با طول عمر بسیار بالا تا بسیار کم، مقاومت فوق العاده زیاد و  ایجاد ساختار دلخواه در قطعات مختلف متناسب با نیاز مشتری می باشد. به همین دلیل بسیاری از شرکت های تولید کننده قطعات برای استفاده از سیلیکون مایع روی به تولید انواع قالب های صنعتی برای طیف وسیعی از قطعات مورد نیاز با استفاده از این نوع مایع کرده اند.

خصوصیات لاستیک سیلیکون مایع ( LSR)

اکنون حدود 40 سال است که استفاده از لاستیک سیلیکون مایع برای تولید قطعات در حجم زیاد به کار گرفته می شود و به دلیل اینکه استفاده از LSR باعث ساده تر شده تولید و بالاتر رفتن حجم تولید و بهتر شدن کیفیت تولیدات شده است هر روز طیف گسترده تری از تولیدات به سمت استفاده از این تکنولوژی پیش می رود. ضمن اینکه قابلیت ها و توانایی های خود LSR نیز مرتبا بهبود داده می شود.

بصورت کلی مهم ترین نیاز برای استفاده از لاستیک مایع سیلیکون شاید امروزه تنها ساخت قالب صنعتی مورد نیاز باشد. چرا که با داشتن یک قالب صنعتی کامل و مناسب می توان انواع قطعات را با این ماده تولید کرد.

اما از خصوصیات منحصر به فرد LSR که می توان از آن برای تولید انواع قطعات استفاده کرد می توان به مواردی مانند زیر اشاره کرد:

• سازگار بودن با محیط زیست: LSR ماده ای کاملا سازگار با محیط زیست و بافت انسانی است و این را آزمایشات زیاد اثبات می کنند. دلیل آن این است که سیلیکون در برابر رشد باکتری ها مقاوم است و تغییر رنگ و خوردگی پیدا نمی کند. استفاده از LSR در صنایع غذا و دارو نیز مجاز است زیرا واکنش های شیمیایی خاصی از خود نشان نمی دهد و رنگ و بو خاصی نیز ندارد. به همین دلیل لاستیک سیلیکون مایع مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا FDA نیز می باشد. آزمایشات نشان می دهد که فرایند هایی مانند اشعه گاما، اتوکلاو، بخار، اکسید اتیلن و غیره می تواند باعث استرلیزه شدن LSR شود که استفاده از آن را در همه صنایع مجاز می کند.
• اعتماد پذیری بالا در برابر حرارت : LSR در برابر دماهای بسیار بالا هم مقاوم است. به همین دلیل از این ماده می توان برای تولید قطعاتی که در درجه دمای بالا کاربرد دارند نیز استفاده شود. حتی برخی از قطعات و قالب های دیواری نی زبا روکشی از LSR تولید می شوند تا پوشش ضد حریق داشته باشند و به صورت کلی اعتماد زیادی برای ایمنی این ماده وجود دارد.
• مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و اسیدی: یکی از خصوصیات کلیدی لاستیک سیلیکون مایع مقاومت فوق العاده زیاد این ماده در برابر انواع مواد شیمیایی، مواد اسیدی و باز ها می باشد.
• ویژگی های مکانیکی سیلیکون مایع: LSR از خواص مکانیکی بسیار خوبی برخور دار است و به خوبی خاصیت کشسانی دارد. قطعات ساخته شده با این فرایند را می توان به راحتی برش داد و یا کشش داد و مقاومت و سختی زیاد آن مانع کاهش کیفیت قطعات بعد از برش و یا در حالت کشش می شود.
• خصوصیات الکتریکی سیلیکون مایع: با توجه به اینکه سیلیکون در برابر انواع شک ها و بازه های دمایی مقاومت فوق العاده ای دارد و در برابر جریان برق نیز به عنوان یک عایق فوق العاده عمل می کند، امروزه انواع قطعات الکتریکی و عاق های الکتریکی را با LSR تولید می کنند که نسبت به انواع مواد دیگر اطمینان بیشتری ایجاد کرده است.
• امکان تولید قطعات در رنگ های مختلف: یکی از خصوصیات دیگر LSR این است که شفاف و بدون رنگ است. به همین دلیل می توان قطعات شفاف و بدون رنگ و یا با اضافه کردن مواد رنگی انواع قطعات رنگی در رنگ بندی های مختلف را تولید کرد.

طراحی قالب تزریق سیلیکون مایع ( LSR)

برای تولید انواع قطعات و محصولات لاستیکی استفاده از قالب های صنعتی نیاز است. برای این منظور باید یا از قالب صنعتی آماده استفاده شود و یا قالب صنعتی به منظور فرایند خاص و یا کالای خاص طراحی و تولید شود.

بصورت کلی قالب صنعتی آماده مخصوص قطعاتی است که قبلا نمونه آن در بازار تولید شده است و یا اینکه این نوع قطعات در بازار عمومیت زیادی دارند. مانند انواع واشر های صنعتی که در صنایع مانند پمپ و یا سانتریفیوژها کاربرد دارند. معمولا تولید کننده های قالب صنعتی با در نظر گرفتن کاربرد همیشگی این نوع قطعات، قالب صنعتی آماده برای آن در نظر گرفته و تولید می کنند که به قالب صنعتی آماده شناخته می شود.

اما برای تولید قطعات و محصولاتی که بصورت طراحی شده هستند و یا نمونه آنهاه قبلا در بازار موجود نبوده و یا با تغییراتی همراه شده است مهم ترین نکته طراحی قالب صنعتی است.

طراحی قالب قطعه صنعتی

خوشبختانه امروزه با استفاده از تخصص شرکت هایی مانند شرکت جامین طرح پارسیان ، استفاده از طرح های بسیار پیچیده هم برای تولید قطعات خاص و با پیچیدگی بالا کار دشواری نیست. متخصصین این شرکت با استفاده از جدیدترین و بهترین نوع نرم افزارها بهترین قالب صنعتی متناسب با نوع قطعات را طراحی و بعد از تست و تایید مشتری به او تحویل می دهند.

برای طراحی قالب صنعتی خاص تزریق سیلیکون مایع هر چند برخی از فرایند های تولید قالب مطابق با قالب صنعتی سایر قطعات تزریقی است و در واقع نوعی قالب تزریق پلاستیک است اما این نوع قالب ها باید با مواد فولادی بسیار مقاوم تر و قوی تر ساخته شوند زیرا قرار است قطعات مقاوم تر و موثرتری را تولید کنند. برای ساخت این نوع قالب صنعتی نیاز است که خصوصیات قطعه به خوبی مورد بررسی قرار بگیرد.

برای این منظور به موارد زیر توجه می شود:

• نوع کاربرد قطعه
• نحوه مونتاژ قطعه در یک فرایند صنعتی
• میزان مقاومت قطعه
• ساختار کلی یا جزئی قطعه
• میزان فشار و یا بار وارده به قطعه

عمدتا موارد فوق به منظور طراحی قطعه در نظر گرفته می شود ولی این موارد در تولید و طراحی قالب صنعتی سیلیکون مایع نیز باید در نظر گرفته شود زیرا در جنس قالب تاثیر مستقیم دارد.

در وقاع باید نحوه وارد شدن LSR به قالب،  نوع پر شدن قالب و خنک شدن قالب را برای ساخت قالب در نظر گرفت. در طراحی قالب صنعتی سیلیکون مایع معمولا ابعاد قطعه، نوع افزودنی های مورد نیاز به سیلیکون مایع، میزان تنش و عدم وجود پلیسه و غیره نیز در نظر گرفته می شود. ضمن اینکه برای آب بندی خوب قطعات باید قالب این امکان را برای LSR فراهم کند که به خوبی جداره های نازک قالب را با کمترین چالش و تطابق پر کند.

در نظر باید داشت که LSR هم همچون سایر  مواد ترموپالاست رده های مختلفی می تواند داشته باشد که سختی کم یا زیاد، کشش کم و یا زیاد و غیره از این نوع تفاوت ها هستند.

ساخت قالب LSR

قالب صنعتی LSR  ویژگی های منحصر به فردی را باید شامل بشود. در واقع قالب صنعتی مورد کاربرد برای لاستیک مایع سیلیکون یک قالب صنعتی پیشرفته تر و مقاوم تر به نسبت قالب صنعتی ترموپلاست های دیگر است.

بصورت کلی ساخت قالب صنعتی  سیلیکون مایع با طراحی قالب توسط نرم افزارهای مختلف و افراد حرفه ای متخصص برای کار با این نرم افزار ها آغاز می شود. طرح قطعه بصورت سه بعدی در اختیار متخصصین ماشین کاری قرار داده می شود. این متخصصین با ترکیبی از ماشین کاری CNC و فرایند EDM کار ساخت قالب صنعتی LSR را آغاز می کنند.

معمولا برای ساخت قالب صنعتی LSR از آلومینیوم های مقاوم به دما بالا و در دمای بالا استفاده می شود اما انواع فولاد ضد زنگ و آب دیده نیز برای این منظور ممکن است استفاده شوند. در هر صورت جنس فلز به کار گرفته شده برای ساخت قالب صنعتی سیلیکون مایع باید توانایی تحمل حرارت و فشار تزریق LSR را داشته باشد.

به همین دلیل ساخت ابن نوع قالب ها عموما زمان زیادی نیاز دارد و باید با دقت فوق العاده بالایی انجام شود. به همین دلیل ساخت قالب صنعتی LSR به عنوان مهم ترین و بزرگ ترین دستاورد تولید قطعات تزریقی LSR شناخته می شود.

با توجه به خصوصیت LSR ها در پر کردن جداره ها، گوشه ها و بخش های نازک و ضخیم قالب ، طراحی قالب صنعتی LSR در هر نوع از طرحی که باشد چالش طراحی کمتری دارد زیرا این ماده به خوبی همه فضاها را پر می کند.

البته کیفیت سطح قالب صنعتی مورد کاربرد برای لاستیک سیلیکون مایع نیاز به پرداخت بسیار دقیقی ندارد زیرا بعد از سرد سدن قطعه در داخل قالب می توان به راحتی و بدون تغییر شکل قطعه را از داخل قالب خارج کرد.

البته تمامی قالب های صنعتی تولید شده برای فرایند LSR در تولید قطعات از نوع تزریقی نیستند. بعضا قالب های ریخته گری نیز با نام قالب ریخته گری LSR تولید می شوند که این نوع قالب ها متناسب با قطعاتی هستند که دارای پیچیدگی های زیادی در مونتاژ می باشند. بسیاری از انواع واشر ها و یا قطعات آب بندی را می توان با استفاده از قالب صنعتی ریخته گری LSR تولید کرد.

قالب صنعتی ریخته گری سیلیکون مایع امکان تولید قطعات برای محصولان با درصد خطا کم و یا بدون خطا را نیز فراهم می کند. استفاده از این نوع قالب بازده قطعات را بالا می برد، هزینه مونتاژ را کاهش می دهد و امکان افزودن سایر مواد را به LSR هم فراهم می کند.

تولید قطعه در قالب صنعتی LSR

بعد از اینکه قالب صنعتی LSR آماده شد، فرایند تولید تزریق مایع یا LIM باید انجام شود تا قطعات مختلفی که قالب صنعتی برای آن طراحی شده است تولید شود. در نظر داشته باشید که تولید این نوع قطعات در قالب های صنعتی بر خلاف سایر انواع روش های تزریق پلاستیک  می باشد که با استفاده از نیروی فشار بر روی مواد انجام می شود، زیرا در این نوع قالب ها نیازی به فشار نیست و روش تزریق در این قالب ها شامل ترکیب مکانیکی دو جزئی در قالب صنعتی می باشد.

در واقع اصلی ترین تفاوت در روش تزریق LIM با سایر روش های تزریق مواد به مدت زمان تولید قطعه و تحویل قطعه مربوط می شود.  در اصل قالب صنعتی LSR بر روی دستگاه های پیشرفته تزریق تنها قابل نصب است که می تواند تزریق LSR را پشتیبانی کند و کنترل دقیق حجم تزریق را انجام دهد و ساخت قطعات خاص با لاستیک سیلیکون مایع را محقق سازد.

در واقع در زمان قالب سازی صنعتی LSR باید برنامه ریزی و بهینه سازی  سیستم اتوماسیون تزریق، نیز انجام شود و در اصل تنظیمات لازم برای تزریق تا رسیدن به حجم تزریق مناسب برای هر نوع قطعه را داشته باشد. نکته مهم در این طراحی قالب توجه به خواست مشتری است. بر این اساس باید صفحات و همچنین جک ها که قالب را بصورت دقیق می بندد، و عواملی مانند پارامترهای دما،فشار ، نرخ تزریق و زمان سیکل تنظیم هم در نظر گرفته شود.

مزایای استفاده ازLSR  برای تولید قطعات:

استفاده از لاستیک سیلیکون مایع یا LSR برای تولید قطعات هر روز بیشتر مرسوم می شود و در صنایع مختلف به کار گرفته می شود که عمدتا این به دلیل مزایای فوق العاده زیاد ایده ماده می باشد که برخی از مهم ترین آنها عبارتند از:

• امکان تولید انبوه و در حجم زیاد انواع قطعات در زمان کم
• آلودگی بسیار کم این ماده برای محیط و انسان ها به دلیل تولید قطعات در سیکل بسته
• امکان تولید قطعات در فرایند اتوماسیون کردن تزریق در سطوح بالا و با پیشرفتگی بسیار زیاد
• کاهش زمان تولید قطعات با توجه به امکان بالا بردن سرعت تولید قطعات به دلیل توانایی و سازگاری بالای سیلیکون مایع
• حذف دوباره کاری هایی مانند گرفتن پلیسه
• امکان ساخت قالب صنعتی از ساده ترین شکل تا پیچیده ترین شکل ممکن بدون ریسک خالی بودن فضای قطعه
• امکان تغییر دمای تزریق برای تولید قطعات متفاوت
• امکان تولید انواع قطعات با مقاومت های متفاوت برای هر نوع ماده شیمیایی و یا ساده
• ایمنی بالا برای انسان و محیط

قطعات مورد نیاز صنایعی مانند تجهیزات پزشکی، خودروسازی، قطعات مصرفی،صنعت ساختمان سازی، قطعات الکترونیکی، قطعات دارای کاربردهای خاص مانند قطعات آبیاری، پمپ ها، شیر آلات صنعتی، صفحه کلید ها، گیج ها و غیره عمدتا امروزه با همین روش تولید می شوند.

گروه صنعتی جامین طرح پارسیان مفتخر است که به عنوان یکی از اولین تولید کنندگان قالب های چیشرفته صنعتی ، انواع قالب مخصوص تزریق سیلیکون مایع و یا قالب صنعتی ریخته گری سیلیکون مایع را در ساده ترین تا پیچیده ترین شکل ممکن و متناسب با نیاز مشتریان تولید می کند.

قالب های صنعتی جامین طرح پارسیان دارای ضمانت بالا و پشتیبانی طولانی مدت بوده و تمامی مشتریان می توانند با استفاده از توانایی بالای کارشناسان ما در طراحی انواع قالب صنعتی ، هر نوع قطعه سفارشی و یا جدید را با استفاده از توانایی ما درخواست داده و با ضمانت تحویل بگیرند.