В высокотехнологичном производстве силиконовые материалы благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам стали незаменимым основным материалом в таких отраслях, как медицина, электроника, а также товары для матери и ребенка. Однако различия между технологиями жидкого силикона (LSR) и твердого силикона (HCR) с точки зрения структуры затрат, производительности и адаптируемости процесса глубоко влияют на решения компаний по проектированию продукции и производству.
1. Свойства материала: молекулярная структура определяет границы производительности
В основе жидкого силикона лежит двухкомпонентная платиновая система вулканизации. Его молекулярные цепи имеют на концах активные функциональные группы, что позволяет быстро сшивать и отверждать в условиях нагрева. Эта характеристика дает ему три основных преимущества: во-первых, в процессе вулканизации не образуется побочных продуктов, что обеспечивает чистоту продукта более 99%, что делает его пригодным для непосредственного использования в продуктах, контактирующих с пищевыми продуктами; во-вторых, он демонстрирует превосходную однородность молекулярной структуры: прочность на разрыв на 30% выше, чем у твердого силикона, а сохранение упругости превышает 95%; в-третьих, его реологические свойства можно контролировать, что позволяет осуществлять прецизионное формование на микронном уровне путем регулирования вязкости, отвечая потребностям сложных структур, таких как медицинские катетеры и электронные датчики.
В твердом силиконе используется система пероксидной вулканизации, а его молекулярные цепи имеют трехмерную сетчатую структуру, что придает материалу более высокую механическую прочность и термостойкость. Экспериментальные данные показывают, что изделия из твердого силикона имеют стабильные характеристики в диапазоне температур от -60 ℃ до 250 ℃, а твердость по Шору охватывает широкий диапазон 20-80 А, что делает их особенно подходящими для автомобильных уплотнений, промышленных прокладок и других применений, требующих экстремальных условий окружающей среды. Кроме того, небольшое количество летучих веществ, образующихся во время вулканизации, можно полностью удалить в процессе вторичной вулканизации, что гарантирует соответствие продукта экологическим стандартам.
2. Сценарии отраслевого применения: спрос определяет выбор технологии
В медицинской сфере жидкий силикон стал основным решением. Если взять в качестве примера искусственные сердечные клапаны, то их структура каналов потока на микронном уровне требует материалов, сочетающих в себе биосовместимость и точность формования. Жидкий силикон путем литья под давлением силиконового сырья позволяет добиться однородного формования с толщиной стенок 0,1 мм, а шероховатость поверхности продукта составляет менее Ra0,2 мкм, что значительно снижает риск тромбоза. Напротив, твердый силикон больше подходит для изделий с более низкими требованиями к гибкости, таких как хирургические перчатки и медицинские трубки. Его процесс формования позволяет массово производить изделия с однородностью толщины ±0,05 мм, что дает значительное преимущество в стоимости. Электронная промышленность демонстрирует значительную технологическую дифференциацию. В носимых устройствах жидкий силикон благодаря своим самоклеящимся свойствам может напрямую связываться с конструкционными пластиками, такими как ПК и ПБТ, устраняя необходимость склеивания и повышая эффективность производства ремешков для умных часов на 40%. На рынке уплотнений промышленных разъемов доминирует твердый силикон с более высокой степенью сжатия (≤15%), а процесс формования позволяет единовременно формовать многополые конструкции, соответствующие требованиям защиты IP68.
В секторе товаров для матери и ребенка сформировалась дифференцированная конкурентная среда. Соски из жидкого силикона не содержат остатков вулканизирующего агента благодаря отверждению платины, обеспечивая прозрачность до 92%, что позволяет родителям легко наблюдать за внутренней чистотой, а его свойства против пожелтения продлевают срок службы продукта до более чем 3 лет. Твердый силикон, благодаря своему ценовому преимуществу (цена за единицу веса ниже на 40%), удерживает долю рынка потребительских товаров массового спроса, таких как игрушки для прорезывания зубов и столовая посуда, на уровне более 60%, а процесс его формования может достигать эффекта масштаба в 100 000 штук в день.
3. Характеристики процесса: искусство балансирования эффективности и точности
Литье жидкого силикона под давлением обеспечивает полностью автоматизированный контроль на протяжении всего процесса. От точного дозирования двух компонентов до заполнения полости формы — весь цикл можно контролировать за 15 секунд, что делает его особенно подходящим для мелкосерийного мелкосерийного производства. Исследование компании, занимающейся прецизионным производством, показывает, что после перехода на жидкостный процесс процент дефектов медицинских катетеров снизился с 3% до 0,5%, а общая эффективность оборудования (OEE) увеличилась до 85%. Однако этот процесс требует чрезвычайно высокой точности пресс-формы; конструкция системы холодных литников должна контролировать погрешность диаметра литника в пределах ±0,02 мм, в результате чего затраты на пресс-форму в 2-3 раза выше, чем при твердотельных процессах.
С другой стороны, твердотельное силиконовое литье демонстрирует сильную конкурентоспособность по цене. Его стандартизированные формы совместимы с изделиями различных размеров, а быстрая смена вставок может быть достигнута за счет замены вставок, что делает его особенно подходящим для стандартизированной продукции с годовым объемом производства, превышающим 500 000 единиц. Данные поставщика автомобильных запчастей показывают, что себестоимость единицы уплотнительных колец, произведенных твердым способом, на 28% ниже, чем произведенных жидким способом, а степень переработки лома может достигать 95%, что еще больше снижает отходы материала. Однако этот процесс страдает от серьезных проблем с эффективностью: один цикл вулканизации занимает более 180 секунд, а ручные операции (резка и укладка материала) занимают 35% производственного времени, что ограничивает крупномасштабные гибкие производственные возможности.
4. Тенденции технологической эволюции: совместные инновации открывают новые пути В настоящее время два основных технологических маршрута демонстрируют тенденцию к сближению. В области жидкого силикона прорывы в разработке самоклеящихся материалов сделали возможным формование композитов из разнородных материалов. Технология интегрированного формования LSR-PC одной компании была успешно применена при производстве ручек для инсулина для диабетиков, сократив процесс сборки с 7 этапов до 1. В области твердого силикона технология сверхкритического формования с использованием жидкости (SCF) может обеспечить однородность плотности продукта ± 1,5%, что значительно увеличивает усталостную долговечность резиновых изделий.
Эксперты отрасли отмечают, что в ближайшие три года уровень проникновения жидкого силикона в высокотехнологичных областях, таких как медицинские микрофлюидные устройства и силикон для тела медицинского назначения, увеличится до 45%, в то время как твердый силикон, благодаря своему ценовому преимуществу, сохранит долю рынка более 60% на основных рынках, таких как автомобильная герметизация и гидроизоляция зданий. Предприятиям необходимо создать динамическую систему оценки технологий, основанную на позиционировании продукта, и найти оптимальное решение по трем измерениям: точности, эффективности и стоимости, чтобы получить преимущество в жесткой рыночной конкуренции.
Shenzhen Hong Ye Jie Technology Co., Ltd
