Šķidrās silikona gumijas (LSR) iesmidzināšanas formēšana - Higiēniska ražošana 2025

Ievads LSR iesmidzināšanā

Šķidrās silikona gumijas (LSR) iesmidzināšana apvieno materiāla elastību ar procesa precizitāti. Medicīnas, mazuļu kopšanas un pārtikas nozarēs to novērtē par biosaderību, termisko izturību un izmēru stabilitāti. Tederic Neo E iesmidzināšanas formēšanas iekārtas, kas aprīkotas ar LSR komplektiem, ļauj ražot higiēniskus komponentus bez eļļas piesārņojuma riska. Servopiedziņas un Industrijas 4.0 pakotnes ļauj procesa monitoringu ar datu integrāciju kvalitātes sistēmās kā ISO 13485 vai BRC.

Šis raksts sniedz pilnīgu ceļvedi LSR ieviešanai: no divkomponentu A+B materiāla specifikas izpratnes, caur veidņu ar aukstajām plāksnēm projektēšanu, validāciju ar IQ/OQ/PQ, līdz ISO 8 tīrtelpas apkopei. Mēs to papildinām ar praktiskām kontrolsarakstiem, ROI piemēriem un procesa drošības padomiem.

Globālais LSR tirgus aug divzīmju tempā, jo patērētāji prasa higiēniskus produktus, kas piemēroti pārtikas un ķermeņa kontaktam. Mēs redzam arī regulatīvo spiedienu—ražotājiem jādemonstrē pilna izsekojamība, SVHC vielu kontrole un oglekļa pēdas minimizēšana. Ar digitālo monitoringu un attālināto auditu no Tederic, uzņēmumi var pierādīt, ka katrs materiāla grams tika apstrādāts kontrolētos apstākļos.

Kas ir šķidrās silikona gumijas iesmidzināšana?

LSR ir zemas viskozitātes, divkomponentu platīna vulkanizācijas silikons, kas šķērssaistās 120–200°C temperatūrā. A komponents satur polimēru un pildvielas, bet B satur katalizatoru. Tos dozē ar zobrata vai virzuļa sūkņiem 1:1 attiecībā, samaisa statiskajā maisītājā un iesmidzina karstā veidnē. Dažu sekunžu laikā materiāls sacietē elastīgā, higiēniskā detaļā. Process prasa aukstu sprauslu un karstu veidnes plāksni, lai novērstu priekšlaicīgu vulkanizāciju.

LSR iesmidzināšana atšķiras no termoplastiem ar dzesēšanas fāzes izslēgšanu—tā vietā veidnes temperatūra un vulkanizācijas laiks ir kritiski. LSR aprīkotās iesmidzināšanas formēšanas iekārtās ir speciāli gludu virsmu gliemeži, hermētiskas tvertnes un gaisa izslēgšanas sistēmas. Materiāla augstā plūstamība ļauj veidot plānsienu detaļas (0,2–0,5 mm) ar izcilu atkārtojamību.

LSR materiālus var modificēt ar pigmentiem, vadošām daļiņām vai barjeras piedevām, ļaujot veidot funkcionālas detaļas kā vadošas pogas elektronikai vai medicīniskas caurules ar rentgenkontrasta marķieriem. Tomēr piedevas jāsamaisa, neizjaucot vulkanizāciju. Statiskos maisītājus izvēlas, balstoties uz maisījuma viskozitāti un blīvumu, ar parametriem, kas saglabāti HMI receptēs.

LSR procesa attīstības vēsture

Šķidrais silikons parādījās 1970. gados, bet dozēšanas sūkņi un auksto plākšņu veidnes 1990. gados ļāva liela apjoma ražošanu. Agrīnie lietojumi ietvēra automobiļu blīvējumus un membrānas slēdžus. Turpmākajās desmitgadēs LSR kļuva par standartu medicīnas un mazuļu produktos, pateicoties tā smakas neitralitātei un sterilizēšanas iespējām.

Pēdējos gados notika digitāla revolūcija: veidnes spiediena un temperatūras sensori, virtuāla nodošana ekspluatācijā un automātiska sūkņu kalibrēšana. 2023. gadā Tederic ieviesa Smart LSR moduļus, kas integrējas ar MES sistēmām un nodrošina reāllaika atskaites par materiāla patēriņu, ciklu skaitu un enerģiju uz detaļu. Tas dod uzņēmumiem pilnu procesa pārskatu un vienkāršo OEM klientu auditus.

Piegādes ķēdes izmaiņas arī veicināja LSR pieņemšanu. Pandēmija un īsākas ražošanas sērijas prasīja elastību—LSR iesmidzināšana ļauj ātri mainīt produktus bez materiāla žāvēšanas, un beziesliežu veidnes vienkāršo izmaksu kontroli. 2024. gadā parādījās attālinātas diagnostikas dozēšanas moduļi, ļaujot Tederic servisam prognozēt sūkņa blīvējumu nolietojumu un plānot nomaiņu pirms dīkstāves.

LSR iesmidzināšanas veidi

LSR tehnoloģija ietver vairākus variantus, balstoties uz veidnes dizainu un materiāla padeves metodi:

• Standarta LSR iesmidzināšana – divi virzuļa sūkņi padod A un B komponentus, statiskais maisītājs sagatavo maisījumu, un auksto plākšņu veidne ar adatu vārstiem nodrošina vienmērīgu ligzdu pildīšanu.
• LSR ar ielikumiem (insert overmolding) – metāla vai plastmasas ieliktņi tiek ievietoti veidnē, un LSR veido blīvējumu. Prasa robotus un precīzu pozicionēšanu.
• LSR 2K / hibrīda – viena iekārta darbina divas vienības: vienu LSR, vienu termoplastam, veidojot cieto-mīksto kombinācijas.
• Mikro LSR – miniatūras dozēšanas sistēmas un veidnes detaļām zem 0,1 g.

Varianta izvēle ir atkarīga no lietojuma, cikla laika mērķiem, virsmas kvalitātes un automatizācijas integrācijas. Tederic iesmidzināšanas formēšanas iekārtas ir projektētas LSR moduļiem gan jaunām, gan esošām Neo E/Neo H iekārtām, saīsinot investīciju termiņus.

Arvien biežāk tiek izmantotas plug-and-produce konfigurācijas—iepriekš samontēti dozēšanas bloki montējas pie iekārtas rāmja un komunicē ar PLC caur Euromap 82.2. Tas samazina pārslēgšanās laikus un atvieglo līniju pārvietošanu starp rūpnīcām. Īsām ražošanas sērijām (piem., personalizēts medtech), elastība ir rentabilitātes atslēga.

LSR medicīnas tehnoloģijām

Medtech izmanto LSR katetram, infūzijas sūkņu membrānām, vienvirziena vārstiem un audu kontakta implantiem. Prasības ietver sterilitāti, biosaderību un atbilstību ISO 10993 un USP Class VI. Ražošanas līnijas darbojas ISO 7/8 tīrtelpās, ar visiem komponentiem, kas projektēti vieglai dezinfekcijai.

Tederic Neo E iekārtas ar LSR komplektiem izmanto pilnelektriskās piedziņas un hermētiskus korpusus, lai novērstu eļļas noplūdes. Veidnes minimizē atdalīšanas līnijas, lai samazinātu daļiņu risku. eDHR sistēmas integrācija piešķir cikla parametrus (spiedienu, temperatūru, vulkanizācijas laiku) konkrētām partijām, kas iepakotas sterīlās maisiņās.

Ārpusķermeņa cirkulācijas un audu kontakta implantu komponenti ir īpaši prasīgi. Tie prasa medicīniskas pakāpes LSR ar gamma stabilitātes sertifikāciju un platīna pēdu analīzi. Tederic sadarbojas ar materiālu piegādātājiem (piem., Wacker, Momentive), lai izstrādātu dozēšanas iestatījumus un tīrīšanas procedūras, kas dokumentētas IQ/OQ/PQ validācijas atskaitēs.

LSR mazuļu kopšanā un FCM

Mazuļu kopšanā LSR tiek izvēlēts tā mīkstuma, smakas neitralitātes un augstas temperatūras izturības dēļ. Tas ražo knupīšus, pudelīšu knupīšus, košļājamās elementus un pret izliešanos drošas krūzītes vārstus. Materiāliem jāatbilst pārtikas kontakta materiālu (FCM) prasībām un ES/FDA migrācijas standartiem, tāpēc procesi jākontrolē un jābūt brīviem no gaistošiem piesārņotājiem.

Ražotāji apvieno LSR ar IML dekorēšanu vai apdruku, prasot precīzu veidnes temperatūras kontroli un atkārtojamu virsmas sagatavošanu. Automatizācija ietver pick-and-place robotus, redzes sistēmas un dažreiz sterilus dzesēšanas tuneļus pirms iepakošanas. Tederic Smart Monitoring analizē ligzdu-ligzdu atšķirības un ātri reaģē uz svara variācijām.

FCM segmenti arī dod priekšroku vakuuma iepakošanai un tiešsaistes pārbaudei. AOI kameras pārbauda knupīša formu, bet kontrolsvari verificē detaļas svaru. Novirzes izraisa automātisku noraidīšanu un kvalitātes atskaites. Tas minimizē atsaukšanas risku, kas ir īpaši kaitīgs zīmola tēlam mazuļu produktos.

LSR automobiļu nozarē

Automobiļu nozare izmanto LSR savienotāju blīvējumiem, HV vadu pārsegiem, spiediena sensoru membrānām un LED lampu komponentiem. Materiāls iztur līdz 200°C, UV starojumu un eļļas, padarot to ideālu dzinēja nodalījumiem un e-mobilitātes sistēmām. Procesiem jāatbilst IATF 16949 un PPAP standartiem.

Automobiļu LSR šūnas bieži integrē ieliešanas formēšanu—roboti ielādē metāla kontaktus, un LSR veido korpusu. Nepieciešami cikla laiki 30–50 s un noplūdes testēšana 100%. Euromap 77 un OPC UA padod iekārtas datus SPC sistēmām, automātiski apturot ražošanu pie novirzēm.

E-mobilitātes projekti arī izmanto termovadošu LSR iesmidzināšanu bateriju termālās pārvaldības moduļiem, kur silikons darbojas kā mīksta termiskā saskarne. Tas prasa speciālas veidnes un viskozitātes kontroli, tāpēc operatori izmanto HMI receptes un bloķētājus, kas novērš ciklus bez maisījuma apstiprināšanas.

Konstrukcija un galvenie komponenti

LSR iesmidzināšanas līnija sastāv no vairākām integrētām apakšsistēmām: iesmidzināšanas formēšanas iekārta, komponentu dozēšanas vienība, auksto plākšņu veidne, temperēšanas sistēma, apstrādes automatizācija un kvalitātes kontrole. Katram elementam jāatbalsta higiēniska darbība un viegla tīrīšana.

Tederic iesmidzināšanas formēšanas iekārtas piedāvā kompaktas izmērus tīrtelpas korpusiem. Instalācijas seko GMP principiem—kabeļi iet dezinficējamos kanālos, un HMI paneļiem ir pret ķīmiskām vielām izturīgas stikla priekšējas daļas.

LSR līnijas ietver arī atbalsta infrastruktūru: dzesētājus sprauslas dzesēšanai, UPS barošanu sūkņiem un krāsu dozēšanas stacijas. Rūpnīcām jāiekļauj servisa zonas ātrai cilindra maiņai bez ražošanas apturēšanas, izmantojot ratiņus ar ātrās pieslēgšanas savienotājiem un līmeņa sensoriem.

Iesmidzināšanas vienība

LSR iesmidzināšanas vienībā ir īsi, gludas virsmas gliemeži, lai novērstu virpuļošanu un mirušās zonas. Servopiedziņa augstas apjoma atkārtojamībai—tipisks 0,1 mm gliemeža gājiens dod 0,01 cm³ maisījuma. Sprausla ir ūdens dzesēta, bet cilindrs tiek turēts 20–25°C temperatūrā. Tas novērš priekšlaicīgu vulkanizāciju plastifikācijas sistēmā.

Tederic vienības ietver sprauslas spiediena un temperatūras sensorus reāllaika maisījuma viskozitātes kontrolei un turēšanas spiediena pielāgojumiem. Papildu termoplasta vienība ļauj veidot 2K detaļas (LSR + PC/PA), palielinot detaļas funkcionalitāti.

Veidnes ventilācija ir arī kritiska. Precīzijas ventilācijas vārsti novērš gaisa kabatas, un vakuuma palīdzība tiek izmantota mikro projektos. Iekārtas kontrolieris reģistrē sprauslas un ligzdas spiediena līknes, lai verificētu ventilācijas efektivitāti.

Dozēšanas sistēma un veidne

LSR līnijas sirds ir divkameru dozēšanas sistēma. Tā ietver virzuļa vai zobrata sūkņus, kas smeļ no 20–200 l mucām. Dozēšana izmanto spiediena sensorus un plūsmas mērītājus. Pēc statiskā maisītāja maisījums sasniedz adatu vārsta sprauslu. Gaisa un mitruma kontakts ir aizliegts, tāpēc visi savienojumi ir hermētiski.

LSR veidnēm ir aukstās plāksnes ar dzesēšanas kanāliem, bet ligzdas tiek apsildītas līdz 150–200°C. Tas nodrošina vulkanizāciju tikai ligzdā. Beziesliežu veidnes ar adatu vārstiem novērš iesliedžus. Ligzdas ietver Pt100 temperatūras sensorus un pjezoelektriskos spiediena sensorus katras detaļas vulkanizācijas profila analīzei.

Veidņu projektētāji arī plāno automatizācijai: robota satvēriena punkti, redzes kameras stiprinājumi un plazmas virsmas aktivizācija apdrukāšanai. Tederic risinājumi integrē signāla kabeļus un sildelementus vienā savienotājā, paātrinot veidņu maiņas un samazinot savienojuma kļūdas.

Galvenie tehniskie parametri

LSR parametru vadīšana prasa precīzus mērījumus un automātiskus receptes pielāgojumus. Galvenie mainīgie ietver:

• Veidnes temperatūra: 120–200°C atkarībā no sienas biezuma un krāsvielām.
• Cilindra/sprauslas temperatūra: 15–25°C, lai uzturētu maisījumu plūstošu.
• Vulkanizācijas laiks: 8–60 s – saīsinās augstākā temperatūrā un ar katalizatoriem.
• Iesmidzināšanas spiediens: 500–1500 bar ar ātruma profila kontroli.
• Komponentu dozēšanas precizitāte: ±0,5% pēc tilpuma.

Tederic sistēmas ļauj procesa vizualizāciju caur HMI un mākoņa datu arhivēšanu. Brīdinājumus aktivizē SPC tendences – ja vulkanizācijas laiks sāk pieaugt, sistēma iesaka filtra nomaiņu vai temperatūras sensora kalibrēšanu.

Tiek izsekoti arī vides rādītāji: enerģija uz kg produkcijas, dzesēšanas ūdens patēriņš un silikona atkritumu apjoms. Šie KPI ir nepieciešami daudziem OEM klientiem ESG ziņošanai un bieži nosaka jaunu līgumu piešķiršanu. Precīzi mērījumi ļauj uzņēmumiem piegādāt klimatneitrālus projektus ar dokumentāciju.

LSR iesmidzināšanas formēšanas lietojumi

Lietojumi ietver:

• Medtech: kanulas aizbāžņi, sūkņu membrānas, elpošanas komponenti, auss implantu daļas.
• Mazuļu kopšana: knupīši, pudelīšu knupīši, krūzīšu vārsti, košļājamie gredzeni, krūts sūkņa komponenti.
• Pārtika: cepšanas formas, dozatoru blīvējumi, sporta pudeļu vārsti.
• Automobiļi: HV savienotāju blīvējumi, vadu pārsegi, sensoru membrānas.
• Sadzīves elektronika: soft-touch pogas, skaļruņu membrānas, viedpulksteņu pārsegi.

LSR tiek izmantots arī enerģētikas sektorā (augstsprieguma izolatori), kosmiskajā nozarē (vibrācijas slāpēšanas komponenti) un sadzīves tehnikā (cepeškrāsns durvju blīvējumi). Katrā gadījumā tā dielektriskās īpašības, ķīmiskā izturība un izmēru stabilitāte pārspēj tradicionālos elastomērus.

Luksusa preču ražotāji izmanto LSR pieskāriena elementiem audio elektronikā un modes tehnoloģiju produktos. Tā caurspīdīgums un krāsojamība padara silikonu ideālu dzīvesveida produktiem, apvienojot dekoratīvo pievilcību ar elektronikas aizsardzību pret mitrumu.

Kā izvēlēties pareizo LSR līniju?

Investīciju lēmumiem jāsākas ar materiāla analīzi un regulatīvajām prasībām. Definējiet tīrtelpas klasi, plānotos apjomus un mērķa cikla laiku. Nākamie soļi ietver:

• Iesmidzināšanas formēšanas iekārtas modeļa (Neo E, Neo H) un aizturēšanas spēka izvēle – parasti 50–200 t LSR lietojumiem.
• Dozēšanas vienības (virzuļa/zobrata sūkņi) un krāsu sagatavošanas metodes (pigmenti, masterbatch) izvēle.
• Veidnes dizains – ligzdu skaits, vārstu vārti, Euromap saskarnes.
• Automatizācija – roboti, redzes sistēmas, dzesēšanas tuneļi, sterila iepakošana.
• Integrācija ar kvalitātes sistēmām – eDHR, SPC, MES, ERP.

Tederic veic procesa darbnīcas, kas simulē ROI scenārijus (piem., cikla laika samazinājums par 6 s pazemina vienības izmaksas par 8%). Sadarbībā ar materiālu un instrumentu piegādātājiem tiek plānoti FAT/SAT testi, lai minimizētu palaišanas laiku.

Neaizmirstiet par drošības apmācībām un ķīmiskās drošības protokoliem. LSR komponenti jāuzglabā kontrolētā temperatūrā, un personālam nepieciešami protokoli platīna katalizatoru un pigmentu apstrādei. SDS dokumentācija integrējas ar riska vadības sistēmām, bet noplūdes sensori uzrauga sūkņu un maisītāju zonas.

Apkope un uzturēšana

LSR apstrāde prasa rūpīgu apkopi, jo pat neliels piesārņojums maisīšanas sistēmā var izraisīt materiāla kristalizāciju. Galvenās darbības ietver:

• Ikdienas maisītāja un sprauslas skalošana ar tīrīšanas maisījumu vai speciālu tehnisko silikonu.
• Iknedēļas dozēšanas sūkņu pārbaude – spēles, blīvējumi, filtri.
• Ikmēneša temperatūras sensoru un plūsmas mērītāju kalibrēšana.
• Mitruma uzraudzība LSR mucu uzglabāšanā un atgāzēšanas sistēmu izmantošana.

Smart Maintenance sistēma reģistrē sūkņa darbības laiku, sprauslas dzesēšanas eļļas temperatūru un servopiedziņu vibrācijas. Tā ģenerē apkopes grafikus un rezerves daļu sarakstus. Mobilās lietotnes integrācija ļauj tehniķiem dokumentēt uzdevumus ar fotoattēliem, vienkāršojot auditus.

Ieviesiet dīkstāves reakcijas procedūras, piemēram, avārijas mucas maiņas vai veidnes tīrīšanu pēc nejaušas maisījuma vulkanizācijas. Kontrolsaraksti un e-mācību apmācības nodrošina, ka operatori var droši apturēt procesus un minimizēt zaudējumus. Tas ir kritiski 24/7 līnijām, kur katra dīkstāves stunda rada lielas izmaksas.

Kopsavilkums

LSR iesmidzināšanas formēšana līdzsvaro higiēnas prasības ar liela apjoma ražošanu. Ar Tederic Neo E iesmidzināšanas formēšanas iekārtām un Smart LSR moduļiem uzņēmumi var ātri mērogot no prototipēšanas līdz sērijas ražošanai ar pilnu procesa kontroli. Optimāla veidnes, automatizācijas un kvalitātes sistēmas izvēle nodrošina zemāku TCO un ātrāku ROI.

LSR ieviešana nav vienreizējs projekts, bet gan transformācijas programma, kas aptver cilvēkus, tehnoloģiju un datus. Nepārtraukta parametru uzraudzība, dozēšanas sistēmas apkope un komandas prasmju attīstīšana nodrošina standartu atbilstību un OEM gaidas. Šī pieeja pozicionē šķidro silikonu kā stratēģisku materiālu medicīnas, mazuļu kopšanas, pārtikas un automobiļu ražotājiem – nodrošinot lietotāju drošību un ražošanas prognozējamību.