Hiểu về độ cứng trên bờ: Hướng dẫn về Silikon và TPE Overmolding

Trong bối cảnh thiết kế và sản xuất sản phẩm hiện đại,giao diện giữa người dùng và máy đã vượt qua chức năng đơn thuần để trở thành một yếu tố xác định bản sắc thương hiệu và trải nghiệm người dùngSự phát triển này được thể hiện rõ nhất trong việc áp dụng rộng rãi các bề mặt "soft touch" - các giao diện xúc giác, ergonomic truyền đạt chất lượng, an toàn và thoải mái.Tại trung tâm của cuộc cách mạng sản xuất này nằm trong quá trình quá đúc, một kỹ thuật đúc phun phức tạp trong đó một vật liệu elastomer mềm được gắn hóa học hoặc cơ học với một nền cứng.niêm phong tương thích sinh học của thiết bị y tế, hoặc vỏ chống nước của một thiết bị điện tử tiêu dùng, thành công của các thành phần này phụ thuộc vào sự hiểu biết chính xác về độ cứng vật liệu.

Đối với các nhà sản xuất và kỹ sư, đặc biệt là những người tận dụng khả năng của các nhà lãnh đạo ngành như HYM Plastic,số liệu của "Shore Hardness" phục vụ như là ngôn ngữ chung dịch những mong muốn cảm giác chủ quan thành các thông số kỹ thuật khách quan.¹Tuy nhiên, độ cứng Shore là nhiều hơn một con số đơn giản được đóng dấu trên một tờ dữ liệu vật liệu; nó là một đặc tính nhớt phức tạp quyết định các thông số xử lý, chống mòn, hiệu quả niêm phong,và cơ chế cơ bản của dính.

Báo cáo toàn diện này cung cấp một phân tích đầy đủ về độ cứng trên bờ trong bối cảnhđúc phun cao suvàsilicone overmoldingDựa trên năng lực kỹ thuật của nhà máy sản xuất Xiamen của HYM Plastic chuyên về đúc đa vật liệu chính xác cao, chúng tôi sẽ phân tích vật lý của vết thâm,Sự khác biệt về mặt thần kinh giữa Thermoplastic Elastomers (TPE) và Liquid Silicone Rubber (LSR), và các hướng dẫn thiết kế phức tạp cần thiết để đạt được các liên kết mạnh mẽ, không có delamination.hướng dẫn này nhằm mục đích trao quyền cho các kỹ sư để tối ưu hóa thiết kế của họ cho khả năng sản xuất, đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của các ứng dụng ô tô, y tế và công nghiệp.

Để sử dụng hiệu quảĐộ cứng trên bờ TPEtrong thiết kế, người ta phải hiểu về vật lý cơ bản của cách xác định và đo độ cứng trong vật liệu polymer.nơi độ cứng thường là một dự báo tĩnh về độ bền kéo và khả năng chống trầy xước, độ cứng của elastomer là một phản ứng năng động, phụ thuộc vào thời gian đối với căng thẳng được áp dụng.

Polymers, bao gồm cả TPE và silicones được sử dụng trongđúc nhẹ, thể hiện hành vi nhớt. Điều này có nghĩa là chúng có đặc điểm của cả chất lỏng nhớt và chất rắn đàn hồi. Khi một lực được áp dụng lên một chất elastomer, nó có thể làm cho các chất có thể trở thành chất cứng.các chuỗi polyme được mở và kéo dài (phản ứng đàn hồi), nhưng chúng cũng trượt qua nhau (dòng chảy nhớt).

Khi một máy áp lực được ép vào một mẫu cao su, vật liệu ban đầu kháng với một lực nhất định.các chuỗi polymer từ từ sắp xếp lại để phù hợp với căng thẳngĐây là lý do tại sao các tiêu chuẩn ASTM D2240 và ISO 868 chỉ định thời gian ở lại chính xác cho các phép đọc.³Một phép đọc được lấy ngay lập tức có thể là "Shore 60A", trong khi một phép đọc được lấy sau 15 giây ở lại có thể giảm xuống "Shore 55A".hiểu sự thư giãn này là rất quan trọng; một niêm phong thư giãn quá nhiều theo thời gian sẽ mất bộ nén và không thể ngăn chặn sự xâm nhập của chất lỏng.

Phạm vi độ cứng polymer rộng, từ độ mềm như gelatin của chân giày đến độ cứng cấu trúc của mũ cứng, không thể được đo chính xác bằng một thang đo duy nhất.Hệ thống độ cứng Shore, do đó, sử dụng nhiều thang đo, mỗi thang đo sử dụng hình học thâm nhập cụ thể và lực mùa xuân để nhắm vào một loạt các vật liệu khác nhau.

The Shore A cân là con ngựa củađúc phun cao suNó được thiết kế để đo elastomer mềm đến bán cứng, bao gồm phần lớn các ứng dụng TPE và silicone.⁵

• Địa hình thâm nhập:Shore A durometer sử dụng một nón cắt với góc 35 ° và đường kính đầu phẳng 0,79 mm.³Mũi đậm này ngăn không cho máy thâm nhập đâm vào vật liệu mềm, cho phép nó đo sức đề kháng với biến dạng nén thay vì sức đề kháng đâm.

• Quân lực mùa xuân:Thiết bị áp dụng lực khoảng 8,06 Newton (822 g).⁵

• Phạm vi ứng dụng:Thang này phù hợp với các vật liệu từ băng cao su mềm (Shore 20A) đến đường chạy lốp xe ô tô (Shore 60A) và bánh xe trượt tuyết cứng (Shore 90A).⁷Trong bối cảnh sản xuất của HYM Plastic, Shore A là thước đo chính để xác định các nắm giữ nhẹ trên các thiết bị cầm tay và các niêm phong linh hoạt trong các tập hợp y tế.⁹

Khi vật liệu trở nên cứng hơn, thâm nhập Shore A đậm không còn thâm nhập đủ để cung cấp độ phân giải dễ đọc.nhựa bán cứng đến cứng, chẳng hạn như chất nền polypropylene (PP) hoặc ABS thường được sử dụng làm lớp cơ sở trong quá trình đúc.⁵

• Địa hình thâm nhập:Shore D indenter là một điểm sắc, một nón 30 ° với bán kính đầu hoàn toàn hình cầu chỉ 0,1 mm.³Độ sắc nét này cho phép nó tập trung căng thẳng và thâm nhập vào nhựa nhiệt cứng.

• Quân lực mùa xuân:Để vượt qua mô-đun của nhựa cứng, máy đo độ bền Shore D áp dụng lực cao hơn đáng kể khoảng 44,5 Newton (4536 g).⁵

• Phạm vi ứng dụng:Thang đo này đo nhựa cấu trúc như mũ cứng, đường ống PVC và vỏ cứng của các thiết bị điện tử.¹¹Trong khi quá đúcdathường là bờ A,chất nềnhầu như luôn luôn là Shore D, và sự tương tác giữa hai độ cứng khác nhau là nơi thách thức kỹ thuật nằm.

Ở đầu đối diện của quang phổ nằm các loại gel siêu mềm, bọt và cao su tế bào.mang lại một bài đọc "0" vô dụngThang đo Shore OO sử dụng một thâm nhập hình cầu và một lực xuôi rất thấp (~ 1.11 N) để đo các vật liệu tinh tế này.¹¹Mặc dù ít phổ biến hơn trong quá trình đúc cấu trúc, các vật liệu Shore OO đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng đệm chuyên dụng, nơi hấp thụ va chạm là chức năng chính.

Một nguồn gây nhầm lẫn thường xuyên trong việc lựa chọn vật liệu là sự chồng chéo giữa các thang đo. Các thang đo không liên tục; thay vào đó, chúng đại diện cho các câu hỏi căng thẳng khác nhau của vật liệu.Một vật liệu được đăng ký là Shore 95A về cơ bản đo cùng độ cứng như một vật liệu đăng ký Shore 45D.¹¹

Tuy nhiên, dựa vào biểu đồ chuyển đổi có thể nguy hiểm cho các ứng dụng quan trọng.trong khi thô Shore A indenter gây nén đàn hồiĐối với một thông số kỹ thuật chính xác, đặc biệt là khi đối phó với các yêu cầu chính xác cao của khách hàng như HYM Plastic, quy mô phải được nêu rõ.Không đủ để nói "Cứng 50"; người ta phải chỉ định "Shore 50A" hoặc "Shore 50D" để tránh các lỗi sản xuất thảm khốc.

Bảng 1: Phân tích so sánh các thang đo độ cứng trên bờ

Việc lựa chọn vật liệu đúc quá mức là quyết định quan trọng nhất trong quá trình phát triển sản phẩm.Trong khi cả TPE và Silicon có thể được xây dựng để đạt được các giá trị độ cứng Shore giống nhau (e.g., Shore 40A), xương sống hóa học, yêu cầu chế biến và đặc điểm hiệu suất lâu dài của chúng rất khác nhau.silicone overmoldingvà tiêm TPE, cho phép đánh giá không thiên vị dựa trên nhu cầu ứng dụng.¹

TPE đại diện cho một lớp đồng polymer hoặc hỗn hợp vật lý của polyme kết hợp các tính chất cơ học của cao su nhiệt cứng với khả năng chế biến của nhựa nhiệt.Hành vi độc đáo này bắt nguồn từ hình thái phân tách giai đoạn của chúng.

Các TPE thường bao gồm các phân đoạn "khó" (dòng tinh thể) và các phân đoạn "mềm" (dòng vô hình). Các phân đoạn cứng hoạt động như liên kết chéo vật lý ở nhiệt độ phòng,cung cấp sức mạnh và xác định độ cứng ShoreCác phần mềm cung cấp độ đàn hồi và linh hoạt.⁶Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ các phân đoạn cứng và mềm trong quá trình đa dạng hóa, các nhà sản xuất có thể điều chỉnh chính xácĐộ cứng trên bờ TPEtừ Shore 20A giống như gel đến Shore 70D cứng.⁶

Ưu điểm chính của TPE trongđúc phun cao suKhông giống như cao su nhiệt cứng, trải qua phản ứng hóa học không thể đảo ngược (bầu hóa), TPE chỉ đóng băng khi làm mát và tan chảy khi đun nóng.

• Thời gian chu kỳ:Bởi vì không cần thời gian làm cứng bên trong khuôn, các chu kỳ TPE thường nhanh hơn, chỉ bị giới hạn bởi tốc độ làm mát của bộ phận.

• Khả năng tái chế:Sprue, runner, và các bộ phận bị lỗi có thể được nghiền lại và trộn với vật liệu nguyên chất,Giảm đáng kể chất thải vật liệu và chi phí một yếu tố quan trọng cho sản xuất khối lượng lớn tại các cơ sở như HYM Plastic.¹⁶

• Liên kết:TPE có sẵn trong các hóa chất khác nhau (Styrene, Olefinic, Urethane) có thể được kết hợp với chất nền để liên kết hóa học tự nhiên.một TPE-S (Styrene) liên kết tự nhiên với polypropylene (PP) mà không cần chất kết dính.¹⁷

LSR là một vật liệu thermorefract có hai thành phần thường dựa trên một xương sống siloxane (thay đổi các nguyên tử Silicon và Oxygen).1 tỷ lệ ngay trước khi tiêm.

Liên kết Si-O mạnh hơn đáng kể và ổn định hơn liên kết C-C được tìm thấy trong TPE.và tấn công hóa học.¹⁹Trong khi một cái cầm TPE có thể mềm mại và trở nên dính nếu để lại trên bảng điều khiển xe vào mùa hè, một cái cầm LSR sẽ không thay đổi.

LSR trải qua hydro-silation do bạch kim xúc tác, một phản ứng liên kết chéo không thể đảo ngược. Điều này đòi hỏi phải làm nóng khuôn (thường là 150 ° C đến 200 ° C) để tăng tốc độ khắc phục.Sự khác biệt cơ bản này trong quá trình chế biến một khuôn nóng cho LSR so với một khuôn lạnh cho TPECông cụ tiêm LSRvà máy móc, một khả năng phân biệt các nhà sản xuất tiên tiến như HYM Plastic.¹⁴

LSR có tính chất trơ và tương thích sinh học, làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho các thiết bị y tế và các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm.Nó đáp ứng các tiêu chuẩn USP lớp VI và ISO 10993 nghiêm ngặt dễ dàng hơn nhiều công thức TPEChuyên môn của HYM Plastic về vỏ thiết bị y tế cho thấy một năng lực mạnh mẽ trong việc tận dụng các tính chất này cho khách hàng chăm sóc sức khỏe.¹

Khi lựa chọn giữa TPE và LSR cho mộtđúc nhẹdự án, các yếu tố sau đây phải được cân nhắc: