किनारे की कठोरता को समझनाः सिलिकॉन और टीपीई ओवरमोल्डिंग के लिए एक गाइड

उत्पाद डिजाइन और निर्माण के समकालीन परिदृश्य में,उपयोगकर्ता और मशीन के बीच इंटरफ़ेस केवल कार्यक्षमता से आगे बढ़कर ब्रांड पहचान और उपयोगकर्ता अनुभव का एक परिभाषित तत्व बन गया हैयह विकास "सॉफ्ट टच" सतहों के व्यापक रूप से अपनाने में सबसे अधिक स्पष्ट रूप से प्रकट होता है जो गुणवत्ता, सुरक्षा और आराम से संवाद करने वाले एर्गोनोमिक, स्पर्शशील इंटरफ़ेस हैं।इस विनिर्माण क्रांति के मूल में ओवरमोल्डिंग की प्रक्रिया है, एक परिष्कृत इंजेक्शन मोल्डिंग तकनीक जिसमें एक नरम इलास्टोमेरिक सामग्री रासायनिक या यांत्रिक रूप से एक कठोर सब्सट्रेट से बंधे होते हैं।एक चिकित्सा उपकरण की जैव संगत सील, या उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक के जलरोधी गास्केट, इन घटकों की सफलता सामग्री की कठोरता की सटीक समझ पर निर्भर करती है।

निर्माताओं और इंजीनियरों के लिए, विशेष रूप से जो उद्योग के नेताओं की क्षमताओं का लाभ उठाते हैं जैसे HYM प्लास्टिक,"शोर हार्डनेस" का मीट्रिक सामान्य भाषा के रूप में कार्य करता है जो व्यक्तिपरक स्पर्श इच्छाओं को उद्देश्य इंजीनियरिंग विनिर्देशों में अनुवाद करता है.¹हालांकि, शोर कठोरता एक सामग्री डेटाशीट पर मुहर लगाई गई एक साधारण संख्या से कहीं अधिक है; यह एक जटिल चिपचिपा गुण है जो प्रसंस्करण मापदंडों, पहनने के प्रतिरोध, सील प्रभावशीलता,और आसंजन के मौलिक यांत्रिकी.

यह व्यापक रिपोर्ट किनारे की कठोरता का व्यापक विश्लेषण प्रदान करती है।रबर इंजेक्शन मोल्डिंगऔरसिलिकॉन ओवरमोल्डिंगएचवाईएम प्लास्टिक की शियामेन विनिर्माण सुविधा की तकनीकी दक्षताओं का उपयोग करते हुए, जो उच्च परिशुद्धता बहु-सामग्री मोल्डिंग में विशेषज्ञता रखता है, हम इनडेन्टेशन के भौतिकी का विच्छेदन करेंगे,थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्स (टीपीई) और तरल सिलिकॉन रबर (एलएसआर) के बीच पुनरुत्थान संबंधी अंतर, और मजबूत, विघटन मुक्त बंधन प्राप्त करने के लिए आवश्यक जटिल डिजाइन दिशानिर्देशों। व्यावहारिक कार्यस्थल की वास्तविकताओं के साथ सैद्धांतिक बहुलक विज्ञान का संश्लेषण करके,इस गाइड का उद्देश्य इंजीनियरों को विनिर्माण क्षमता के लिए अपने डिजाइनों को अनुकूलित करने के लिए सशक्त बनाना है, यह सुनिश्चित करता है कि अंतिम उत्पाद ऑटोमोटिव, चिकित्सा और औद्योगिक अनुप्रयोगों की कठोर मांगों को पूरा करता है।

प्रभावी ढंग से उपयोग करने के लिएटीपीई किनारे की कठोरताडिजाइन में, एक को पहले बुनियादी भौतिकी को समझना चाहिए कि कैसे कठोरता को परिभाषित किया जाता है और बहुलक सामग्री में मापा जाता है।जहां कठोरता अक्सर तन्यता शक्ति और खरोंच प्रतिरोध का एक स्थिर भविष्यवाणी है, इलास्टोमर की कठोरता लागू तनाव के लिए एक गतिशील, समय-निर्भर प्रतिक्रिया है।

पोलीमर, टीपीई और सिलिकॉन सहितनरम स्पर्श मोल्डिंग, विस्कोलेस्टिक व्यवहार प्रदर्शित करते हैं। इसका मतलब है कि वे चिपचिपा तरल पदार्थ और लोचदार ठोस दोनों की विशेषताएं रखते हैं। जब एक बल एक इलास्टोमर पर लागू किया जाता है,पॉलीमर चेन को अनकोइल और स्ट्रेच (लचीला प्रतिक्रिया), लेकिन वे एक दूसरे के पास से भी फिसल जाते हैं (चिपचिपा प्रवाह) । यह द्वैतता "क्रैप" या तनाव विश्राम के रूप में जानी जाने वाली घटना पैदा करती है।

जब रबर के नमूने में एक टिकाऊपन मापने वाला इंडेंटर दबाया जाता है, तो सामग्री शुरू में एक निश्चित बल के साथ प्रतिरोध करती है।तनाव को समायोजित करने के लिए पॉलीमर चेन धीरे-धीरे पुनर्व्यवस्थित, जिससे समय के साथ रीडिंग कम हो जाती है। यही कारण है कि एएसटीएम डी 2240 और आईएसओ 868 मानक रीडिंग के लिए सटीक ठहराव समय निर्दिष्ट करते हैं।³तुरंत ली गई रीडिंग "शोर 60 ए" हो सकती है, जबकि 15 सेकंड के रहने के बाद ली गई रीडिंग "शोर 55 ए" पर गिर सकती है।इस विश्राम को समझना महत्वपूर्ण हैएक सील जो समय के साथ बहुत अधिक ढीली हो जाती है, उसका संपीड़न सेट खो जाएगा और द्रव के प्रवेश को रोकने में विफल हो जाएगा।

पोलीमर कठोरता का व्यापक स्पेक्ट्रम, जो जूते के इनसोल की जिलेटिन की नरमता से लेकर एक हार्ड हैट की संरचनात्मक कठोरता तक है, को एक पैमाने से सटीक रूप से मापा नहीं जा सकता है।शोर कठोरता प्रणालीइसलिए, कई पैमाने का उपयोग करता है, प्रत्येक सामग्री की एक अलग श्रृंखला को लक्षित करने के लिए एक विशिष्ट इंडेंटर ज्यामिति और स्प्रिंग बल का उपयोग करता है।

किनारे एक पैमाने के काम का घोड़ा हैरबर इंजेक्शन मोल्डिंगयह नरम से अर्ध-कठिन इलास्टोमर्स को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो टीपीई और सिलिकॉन ओवरमोल्डिंग अनुप्रयोगों के विशाल बहुमत को कवर करता है।⁵

• इंडेंटर ज्यामितिःशोर ए ड्यूरोमीटर में 35° के कोण और 0.79 मिमी के समतल छोर के व्यास के साथ एक ट्रंक किए गए शंकु का उपयोग किया जाता है।³यह गूंगा नोक इनडेंटर को नरम सामग्री को छेदने से रोकता है, जिससे यह छिद्रण प्रतिरोध के बजाय संपीड़न विरूपण प्रतिरोध को मापने की अनुमति देता है।

• स्प्रिंग फोर्स:यह उपकरण लगभग 8.06 न्यूटन (822 ग्राम) का बल लगाता है।⁵

• अनुप्रयोग रेंजःयह पैमाना नरम रबर बैंड (शोर 20ए) से लेकर ऑटोमोबाइल टायर ट्रेड (शोर 60ए) और हार्ड स्केट पहियों (शोर 90ए) तक सामग्री के लिए उपयुक्त है।⁷एचवाईएम प्लास्टिक के उत्पादन के संदर्भ में, शोर ए हैंडहेल्ड उपकरणों पर नरम स्पर्श पकड़ और चिकित्सा इकाइयों में लचीले सील के लिए प्राथमिक मीट्रिक है।⁹

जैसे-जैसे सामग्री कठोर होती जाती है, मूढ़ शोर ए इंडेंटर अब पठनीय संकल्प प्रदान करने के लिए पर्याप्त रूप से प्रवेश नहीं करता है। इन कठिन के लिए शोर डी पैमाने को पेश किया जाता है,अर्ध-कठोर से कठोर प्लास्टिक, जैसे कि पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) या एबीएस सब्सट्रेट अक्सर ओवरमोल्डिंग में बेस लेयर के रूप में उपयोग किया जाता है।⁵

• इंडेंटर ज्यामितिःशोर डी इंडेंटर एक तीखा बिंदु है, एक 30° शंकु जिसमें केवल 0.1 मिमी की शुद्ध गोलाकार टिप त्रिज्या है।³यह तीक्ष्णता इसे तनाव को केंद्रित करने और कठोर थर्मोप्लास्टिक में प्रवेश करने की अनुमति देती है।

• स्प्रिंग फोर्स:कठोर प्लास्टिक के मॉड्यूल को दूर करने के लिए, शोर डी ड्यूरोमीटर लगभग 44.5 न्यूटन (4536 ग्राम) का काफी अधिक बल लागू करता है।⁵

• अनुप्रयोग रेंजःयह पैमाना संरचनात्मक प्लास्टिक जैसे कठोर टोपी, पीवीसी पाइपिंग, और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के कठोर आवास को मापता है।¹¹जबकि ओवरमोल्डत्वचाआमतौर पर किनारा ए,सब्सट्रेटलगभग हमेशा तट डी है, और इन दो अलग कठोरता के बीच बातचीत है जहां इंजीनियरिंग चुनौती निहित है।

स्पेक्ट्रम के विपरीत छोर पर अल्ट्रासॉफ्ट जेल, फोम और सेलुलर रबर हैं। ये सामग्री इतनी अनुपालनशील हैं कि शोर ए टिकाऊपन मीटर के वसंत बल उन्हें पूरी तरह से संपीड़ित करेंगे,एक बेकार "0" रीडिंग देता हैशोर ओओ स्केल इन नाजुक सामग्रियों को मापने के लिए एक गोलाकार इंडेंटर और एक बहुत कम वसंत बल (~ 1.11 एन) का उपयोग करता है।¹¹संरचनात्मक ओवरमॉल्डिंग में कम आम होने के बावजूद, शोर ओओ सामग्री का उपयोग कभी-कभी विशेष डिफ्यूजिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां सदमे का अवशोषण प्राथमिक कार्य है।

सामग्री चयन में भ्रम का एक बार-बार स्रोत तराजू के बीच ओवरलैप है। तराजू निरंतर नहीं हैं; बल्कि, वे सामग्री के विभिन्न तनाव-तनाव पूछताछ का प्रतिनिधित्व करते हैं।एक सामग्री है कि किनारे 95A के रूप में पंजीकृत है अनिवार्य रूप से एक ही कठोरता एक सामग्री पंजीकरण किनारे 45D के रूप में माप रहा है.¹¹

हालांकि, रूपांतरण चार्ट पर भरोसा करना महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए खतरनाक हो सकता है। तेज शोर डी इंडेंटर प्लास्टिक विरूपण और उच्च स्थानीय तनाव को प्रेरित करता है,जबकि मोटा शोर ए इंडेंटर लोचदार संपीड़न को प्रेरित करता हैएक सटीक इंजीनियरिंग विनिर्देश के लिए, विशेष रूप से एचवाईएम प्लास्टिक जैसे ग्राहकों की उच्च सटीकता आवश्यकताओं से निपटने के लिए, पैमाने को स्पष्ट रूप से कहा जाना चाहिए।"कठोरता 50" कहना पर्याप्त नहीं है; विनाशकारी विनिर्माण त्रुटियों से बचने के लिए "शोर 50ए" या "शोर 50डी" को निर्दिष्ट किया जाना चाहिए।

तालिका 1: किनारे कठोरता पैमाने का तुलनात्मक विश्लेषण

ओवरमोल्डिंग सामग्री का चयन उत्पाद विकास प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण निर्णय है।जबकि टीपीई और सिलिकॉन दोनों को समान शोर कठोरता मान प्राप्त करने के लिए तैयार किया जा सकता है (eHYM Plastic दोनों क्षेत्रों में क्षमताएं प्रदान करता है।सिलिकॉन ओवरमोल्डिंगऔर टीपीई इंजेक्शन, आवेदन की जरूरतों के आधार पर एक निष्पक्ष मूल्यांकन की अनुमति देता है।¹

टीपीई कोपोलिमर या पॉलिमर के भौतिक मिश्रणों का एक वर्ग है जो थर्मोस्टेट रबर के यांत्रिक गुणों को थर्मोप्लास्टिक की प्रसंस्करण क्षमता के साथ जोड़ते हैं।यह अनूठा व्यवहार उनके चरण-विभक्त आकृति विज्ञान से प्राप्त होता है.

टीपीई में आमतौर पर "कठिन" खंड (क्रिस्टलीय डोमेन) और "नरम" खंड (अपरिवर्तनीय डोमेन) होते हैं। कठोर खंड कमरे के तापमान पर भौतिक क्रॉस-लिंक के रूप में कार्य करते हैं,शक्ति प्रदान करना और तट कठोरता निर्धारित करनानरम खंड लोच और लचीलापन प्रदान करते हैं।⁶पॉलीमराइजेशन के दौरान कठोर से नरम खंडों के अनुपात को समायोजित करके, निर्माता सटीक रूप सेटीपीई किनारे की कठोरताएक जेल की तरह एक तट 20A से एक कठोर तट 70D करने के लिए।⁶

टीपीई का मुख्य लाभरबर इंजेक्शन मोल्डिंगइसकी थर्मोप्लास्टिक प्रकृति है। थर्मोस्टेट रबर के विपरीत, जो एक अपरिवर्तनीय रासायनिक प्रतिक्रिया (वल्केनाइजेशन) से गुजरता है, टीपीई केवल ठंडा होने पर जमे रहते हैं और गर्म होने पर पिघल जाते हैं।

• चक्र समयःचूंकि मोल्ड के अंदर कोई सख्त समय की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए टीपीई चक्र आम तौर पर तेज होते हैं, केवल भाग की शीतलन दर द्वारा सीमित होते हैं।

• पुनर्नवीनीकरणःस्प्रू, रनर और दोषपूर्ण भागों को फिर से पीसकर कुंवारी सामग्री के साथ मिलाया जा सकता है,HYM Plastic जैसी सुविधाओं में उच्च मात्रा में उत्पादन के लिए सामग्री अपशिष्ट और लागत में महत्वपूर्ण कमी.¹⁶

• बंधन:टीपीई विभिन्न रसायनों (स्टायरेनिक, ओलेफिनिक, यूरेथेन) में उपलब्ध हैं जिन्हें प्राकृतिक रासायनिक बंधन के लिए सब्सट्रेट से मेल खा सकता है। उदाहरण के लिए,एक टीपीई-एस (स्टायरेनिक) स्वाभाविक रूप से polypropylene (पीपी) के लिए बांधता है बिना चिपकने की आवश्यकता के.¹⁷

एलएसआर एक दो-घटक थर्मोसेट सामग्री है जो आमतौर पर एक सिलोक्सैन रीढ़ की हड्डी (वैकल्पिक सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं) पर आधारित होती है। यह भाग ए और भाग बी के रूप में आपूर्ति की जाती है, जो एक में मिश्रित होते हैंःइंजेक्शन से ठीक पहले 1 अनुपात.

टीपीई में पाए जाने वाले सी-सी बंधन की तुलना में सी-ओ बंधन काफी मजबूत और अधिक स्थिर है। इससे सिलिकॉन अत्यधिक तापमान (-60°C से +250°C), यूवी विकिरण, ओजोन,और रासायनिक हमला.¹⁹जबकि गर्मियों में कार के डैशबोर्ड पर रहने पर टीपीई पकड़ नरम हो सकती है और चिपचिपा हो सकती है, एलएसआर पकड़ अपरिवर्तित रहेगी।

एलएसआर को प्लैटिनम-कैटालाइज्ड हाइड्रोसिलिलेशन से गुजरना पड़ता है, एक अपरिवर्तनीय क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया। इसके लिए मोल्ड को गर्म करने की आवश्यकता होती है (अक्सर 150°C से 200°C) इलाज में तेजी लाने के लिए।एलएसआर के लिए गर्म मोल्ड और टीपीई के लिए ठंडे मोल्ड की प्रसंस्करण में इस मौलिक अंतर के लिए समर्पितएलएसआर इंजेक्शन टूलिंगऔर मशीनरी, एक क्षमता है कि HYM प्लास्टिक जैसे उन्नत निर्माताओं को अलग करता है।¹⁴

एलएसआर स्वाभाविक रूप से निष्क्रिय और जैव संगत है, जिससे यह चिकित्सा उपकरणों और खाद्य संपर्क अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा सामग्री बन जाता है।यह कई टीपीई सूत्रों की तुलना में सख्त यूएसपी क्लास VI और आईएसओ 10993 मानकों को आसानी से पूरा करता हैचिकित्सा उपकरण के खोल में एचवाईएम प्लास्टिक की विशेषज्ञता स्वास्थ्य सेवा ग्राहकों के लिए इन गुणों का लाभ उठाने में एक मजबूत दक्षता का सुझाव देती है।¹

एक के लिए टीपीई और एलएसआर के बीच चयन करते समयनरम स्पर्श मोल्डिंगपरियोजना, निम्नलिखित कारकों को तौला जाना चाहिए: