Введение
Вакуумные присоски — обычное явление как в повседневной жизни, так и в промышленности. Будь то подъем крупных деталей или вешание сумки на стену, они всегда присутствуют.
Обычно они состоят из двух частей: корпуса присоски и гибкого уплотнительного края. Металлические вакуумные присоски широко распространены в промышленности, тогда как в повседневной жизни люди обычно предпочитают пластиковые или силиконовые модели. В этой главе мы сосредоточимся на пластиковых вакуумных присосках.
Пластик обеспечивает жесткую конструкцию. Чашке необходим прочный каркас для передачи усилия без разрушения. Силикон обеспечивает гибкий уплотнительный край. Этот край прилегает к неровным поверхностям и создает вакуумное уплотнение.
Пошаговое руководство: основные производственные процессы
Массовое производство вакуумных присосок не предполагает обработки металла. Нет сварки. Нет механической обработки заготовок. Доминирующими технологиями являются процессы формования. Люди заливают материал в полости. Полости придают детали форму.
1. Пластиковый корпус Литье под давлением (Жесткий компонент)
Для изготовления жестких тел клиенты используют литье пластмасс под давлением. Наиболее распространенные материалы — ABS, PC и нейлон. Пластиковые гранулы расплавляются в литьевой машине, а расплавленный материал подается в стальную форму. Время цикла составляет от 15 до 60 секунд в зависимости от размера детали и толщины стенки.
Здесь часто пригодится быстрое прототипирование. Пластиковый корпус, напечатанный на 3D-принтере, позволяет проверить соответствие размеров и функциональность, не дожидаясь появления готового инструмента. После утверждения конструкции изготавливается производственная форма.
2. Силиконовый уплотнительный элемент (гибкий уплотнительный элемент)
Здесь доминируют два процесса. Люди делают выбор, исходя из требований к объему и точности.
- компрессия лепка работает Для меньших объемов производства. Стоимость оснастки ниже. Предварительно сформированная силиконовая заготовка помещается в нагретую полость. Пресс закрывается. Тепло и давление придают материалу форму. Время цикла увеличивается. Но первоначальные инвестиции меньше.
- Жидкая силиконовая резина (LSR)Литье под давлением позволяет обрабатывать большие объемы. Точность выше. Два жидких компонента смешиваются и впрыскиваются непосредственно в нагретую форму. Отверждение происходит внутри полости. Время цикла короче. Стоимость оснастки выше. LSR используют для сложных применений, где важна стабильность.
3. Критически важная связь: соединение силикона с пластиком.
Этот шаг имеет решающее значение для качества чашки. Силиконовый ободок должен надежно держаться на пластиковом корпусе. Существует два способа его крепления.
- многокомпонентное формование is Предпочтительный метод для массового производства. Пластиковый корпус помещается во вторую форму. Жидкий силикон впрыскивается непосредственно на него. На границе раздела образуется химическая связь. Клей не требуется. Соединение является постоянным.
- После формования Клей Склеивание служит альтернативным методом. Его используют, когда материалы несовместимы или когда нет возможности использовать оснастку для литья под давлением. На пластиковую поверхность наносится грунтовка. На силиконовый кромочный слой наносится клей. Затем детали прижимаются друг к другу. Склеивание происходит механическим, а не химическим способом. Этот метод эффективен, но менее надежен для применений с высокой интенсивностью цикла.
4. Отделка и Постобработка
Изготовление формованной чашки еще не завершено. Далее последует несколько этапов.
Удаление прошивки Удаляет излишки силикона. Тонкие заусенцы образуются на линиях разъема формы. Их обрезают вручную или с помощью автоматизированной криогенной обработки для удаления заусенцев. Силикон мягкий. Заусенцы легко удаляются, если форма спроектирована правильно.
Пост-отверждение Процесс происходит в печах. Силикон выдерживается при повышенных температурах в течение нескольких часов. Этот этап завершает реакцию сшивания. Улучшается стабильность. Механические свойства стабилизируются. Пропуск этого этапа осуществляется на собственный риск.
Проверка на герметичность и осмотр Выявление дефектов. Каждая чашка проверяется на способность удерживать вакуум. Используются методы измерения спада давления или расхода. Визуальный осмотр позволяет проверить наличие пустот, заусенцев и целостность соединения. Чашка, которая протекает, считается неисправной. Проведение испытаний обязательно.
7 главных производственных проблем в производстве вакуумных чашек
1. Воздушные пузырьки (пустоты) в силиконе
В процессе смешивания в готовом изделии задерживается воздух. Образовавшиеся пузырьки создают пустоты, которые ослабляют герметичность и создают пути утечки.
Решение: Оборудование для вакуумной дегазации является обязательным. Силиконовые компоненты смешиваются. Затем смесь помещается в вакуумную камеру. Вакуум удаляет захваченный воздух перед заливкой или инъекцией.
2. Неравномерное отверждение (липкие или мягкие участки)
Деталь выходит из формы липкой. Или слишком мягкой. Или в некоторых местах не полностью затвердевает. Причина почти всегда кроется в неправильном соотношении компонентов смеси.
Решение: Точные весы и тщательно разработанные протоколы смешивания. Каждый компонент взвешивается. Смесь перемешивается в течение заданного времени. Соскребается со стенок емкости. Партия, отклонение которой составляет два процента, считается бракованной. При быстром прототипировании часто используются небольшие партии, смешанные вручную. В таких небольших партиях могут скрываться ошибки смешивания, которые становятся очевидными в производственных масштабах. Перед увеличением объемов производства необходимо проверить процесс смешивания на производственном оборудовании.
3. Деформация детали (искажение)
Силиконовый ободок деформируется под нагрузкой. Или чашка не сохраняет свою форму при извлечении из формы. Материал слишком мягкий для геометрии детали.
Решение: Твердость по Шору А соответствует размеру и форме детали. Силикон 30A подходит для небольших и толстых деталей. Для большого и тонкого края требуется твердость 50A или выше. Инженеры тестируют различные показатели твердости по Шору А во время прототипирования, чтобы найти минимальную твердость, которая сохраняет форму. Слишком твердый силикон ухудшает герметизацию. Слишком мягкий — деформирует деталь.
4. Прилипание к плесени (проблемы с извлечением плесени)
Затвердевший силикон не отходит. Деталь рвется при удалении. Форма повреждается.
Причина: Недостаточное количество разделительного агента или сложные поднутрения в конструкции пресс-формы. Некоторые марки силикона более липкие, чем другие.
Решение: Правильная конструкция пресс-формы — это первая линия защиты. Избегайте острых подрезов. Используйте углы уклона. Затем аккуратно нанесите разделительный состав. Слишком мало — и деталь прилипнет. Слишком много — и качество поверхности ухудшится. Для каждой пресс-формы разрабатывается стандартный процесс нанесения.
5. Слабое или несостоятельное соединение пластика и силикона.
Силиконовый ободок отслаивается от пластикового корпуса. Чашка выходит из строя в процессе эксплуатации. Соединение оказалось недостаточно прочным.
Причина: Обычно причиной является несовместимость материалов. Силикон не прилипает к большинству видов пластика без предварительной обработки поверхности.
Решение: По возможности отдавайте приоритет литью под давлением с использованием накладных форм. Накладное литье создает химическую связь в процессе литья под давлением LSR. Клей не требуется. Если накладное литье невозможно, используются специализированные промышленные клеи с грунтовкой для поверхности. Использование клея требует тщательного контроля процесса.
6. Химическое выщелачивание и загрязнение (пищевые/медицинские продукты)
Детали, контактирующие с пищевыми продуктами или используемые в медицинских целях, не должны выделять химические вещества. Стандартный силикон содержит добавки, которые небезопасны.
Причина: Несертифицированное сырье. Поставщик сэкономил на качестве.
Решение: Используйте силикон, соответствующий требованиям FDA. Соответствующий нормативный акт — 21 CFR 177.2600. Для медицинского применения может потребоваться сертификация ISO 10993. Перед покупкой материала необходимо запросить сертификаты.
7. Риски загрязнения посторонними предметами
В трубу для подачи пищи упал кусок металла или твердого пластика. Вакуумный контейнер разбился или от него откололся фрагмент. Загрязнение приводит к отзыву продукции.
Причина: Обычный силикон не обнаруживается металлодетекторами. Сломанные куски проходят проверку качества незамеченными.
Решение: Используйте металлодетекторные силиконовые компаунды. Эти материалы содержат добавки железа, которые срабатывают на металлодетекторах на производственных линиях. Добавки одобрены FDA для случайного контакта. Металлодетекторные марки используются в пищевой промышленности и фармацевтике. Дополнительные затраты на материалы незначительны по сравнению с отзывом продукции с рынка.
Критерии выбора критически важных материалов in Vвакуум CUPS Производство
Твердость (по Шору А)
Твердость силикона измеряется по шкале Шора А. Меньшие значения означают более мягкий материал. Большие значения означают более твердые и долговечные соединения.
35A Предназначен для мягких, деликатных поверхностей. Например, для работы со свежеиспеченным круассаном или для извлечения отполированной линзы. Край легко прилегает к поверхности. Обеспечивает удобный захват. Недостаток – износостойкость. Мягкий силикон быстрее рвется.
50A Предназначен для прочных и долговечных применений. Подъем металлического листа. Перемещение шероховатой пластиковой детали. Край устойчив к истиранию. Сила удержания выше. Но 50A не так хорошо прилегает к неровным поверхностям, как 35A.
Соответствие требованиям пищевых продуктов
Контакт с пищевыми продуктами — это зона, требующая соблюдения строгих правил. Использование силиконовых принадлежностей в произвольном порядке запрещено.
FDA 21 CFR 177.2600 Это американский стандарт. Он определяет допустимые концентрации экстрагируемых веществ и методы испытаний. Сертифицированное соединение проходит эти испытания. Отсутствие сертификата означает, что материал не соответствует требованиям, даже если внешне он выглядит так же.
ЕС 1935/2004 Это европейская рамочная система. Фактические методы испытаний заимствованы из других стандартов, но данное положение устанавливает требования. Лица, продающие товары в Европу, должны получить от поставщика материалов декларацию соответствия.
Оба стандарта важны. Для стаканчика, используемого в пекарне, необходим либо один, либо другой стандарт, в зависимости от страны-производителя оборудования. Перед заказом материалов запрашивается соответствующая документация.
Специальные свойства
Иногда стандартное средство не срабатывает. Людям нужны дополнительные функции.
Обнаруживаемость металла Предназначен для использования в пищевой и фармацевтической промышленности. В силикон добавляются железосодержащие добавки. Если от него отламывается кусочек, металлодетектор обнаруживает фрагмент. Альтернативный вариант — отзыв продукции.
Высокотемпературное сопротивление Подходит для использования в условиях высоких температур. Печи для выпечки. Циклы стерилизации. Стандартный силикон разрушается при температуре выше 200°C. Специальные составы выдерживают температуру 250°C и выше.
Антистатический Предотвращает притягивание пыли. Это необходимо в производстве электроники. Статический заряд притягивает частицы к изделию. Чашка должна рассеивать этот заряд. Антистатические составы указываются в тех случаях, когда стандартный силикон вызывает проблемы с загрязнением.
Ни один материал не подходит для всего. Люди расставляют приоритеты в зависимости от области применения. Твердость на первом месте. Гибкость на втором. Особые свойства на третьем. Если ошибиться с порядком, чашка не получится, независимо от того, насколько качественно она изготовлена.
Заключение
Массовое производство вакуумных присосок — непростая задача. Необходимо, чтобы три фактора работали согласованно. Процесс отверждения силикона должен быть стабильным. Литье пластмассы под давлением должно обеспечивать жесткие допуски. Соединение между ними должно выдерживать тысячи циклов. Любой промах — и присоски выйдут из строя прямо на конвейере.
Заключительный совет для тех, кто налаживает производство. На ранних этапах проектирования отдавайте приоритет методу склеивания пластика и силикона. Литье под давлением — лучший выбор для больших объемов производства. Клеевое склеивание тоже работает, но требует большего контроля процесса. Принимайте решение до начала резки листовой стали.
С самого начала используйте сертифицированные материалы. Соответствие требованиям FDA. Декларации ЕС. При необходимости используйте марки, обнаруживаемые металлодетектором. Не меняйте материалы на поздних этапах проекта. Это изменит профиль отверждения, прочность сцепления и весь процесс может нарушиться.
Инвестируйте в оборудование для вакуумной дегазации. Пузырьки воздуха на герметизирующей поверхности недопустимы. Партии, смешанные вручную без вакуума, не получатся. Масштабы производства требуют надлежащей дегазации. Никаких компромиссов. Стаканчики либо герметично закрываются, либо нет. Люди запоминают те, которые не закрываются.
О компании NOBLE: Ваш партнер в области высокоточного производства пластмасс и силикона.
О нас
Компания NOBLE специализируется на производстве пластмассовых изделий. Клиенты обращаются к нам за высокоточным литьем под давлением и обработкой силикона.
Преодолеть разрыв между сложными конструкциями изделий и надежным массовым производством. Самая сложная часть — это компоненты из двух материалов: пластика и силикона. Вакуумные присоски — прекрасный тому пример. Жесткий пластиковый корпус нуждается в гибком силиконовом ободке. Два материала должны прочно соединяться. Мы это обеспечиваем.
Наши основные вычислительные мощности
Литье пластмасс под давлением
Инженеры компании NOBLE работают с высококачественными инженерными смолами: АБС-пластиком, поликарбонатом (ПК), нейлоном (ПА) и другими композитными материалами, изготовленными по индивидуальному заказу. Клиенты предоставляют нам свои технические характеристики материалов. Мы изготавливаем пресс-формы.
Крупносерийное производство осуществляется на автоматизированных производственных ячейках. Цель – стабильное качество. Циклы производства короткие. Ежедневно требуется изготовление тысяч деталей. Наши станки обеспечивают такой объем без отклонений.
Литье под давлением жидкой силиконовой резины (LSR)
Точное формование гибких силиконовых компонентов является ключевым навыком в производстве вакуумных присосок. Сложные геометрические формы кромок вакуумных присосок — обычное дело. Технология LSR позволяет работать на высоких скоростях и в больших объемах. Облой минимален. Обеспечивается высокая однородность деталей.
многокомпонентное формование (Склеивание пластика с силиконом)
Это наша специализация. Мы химически соединяем силикон непосредственно с жесткими пластиковыми подложками за один цикл формования. Никакой вторичной клеевой сборки. Никаких слабых клеевых швов.
Налог на добавленную стоимость услуг
Собственное инструментальное производство — наше главное преимущество. Мы проектируем и изготавливаем прецизионные пресс-формы, адаптированные под геометрию каждого изделия, — вам не нужно ждать, пока их изготовит сторонний инструментальный цех.
Последующая обработка происходит на нашем предприятии. Удаление излишков материала. Постполимеризация стабилизирует силикон. Ультразвуковая очистка подготавливает поверхности. Проверка на герметичность выявляет дефекты до отгрузки деталей.
Возможна индивидуальная настройка материалов. Мы разрабатываем силиконы, соответствующие требованиям FDA. Мы также производим металлодетектируемые компаунды для пищевой и фармацевтической промышленности.
Сертификация и соответствие стандартам (приверженность качеству)
ISO 9001:2015 (Системы менеджмента качества)
Данная сертификация подтверждает нашу приверженность: стабильному качеству, постоянному совершенствованию и удовлетворению потребностей клиентов. Стандарт распространяется на все наши производственные процессы.
ISO 13485:2016 (Медицинские изделия – Управление качеством)
Это важнейшая сертификация для медицинской продукции. Мы производим компоненты для медицинских, фармацевтических и здравоохранительных применений. Стандарт подтверждает нашу способность соответствовать строгим нормативным требованиям. Безопасность. Прослеживаемость. Управление рисками.
FAQ
В чём разница между компрессионным формованием и литьём под давлением LSR для силиконовых изделий при производстве вакуумных чашек?
При компрессионном формовании используется предварительно отформованная силиконовая заготовка. Затраты на оснастку ниже. Время цикла больше. Клиент выбирает этот метод для небольших объемов или простых геометрических форм.
Впрыск LSR (жидкого силиконового каучука) — это процесс, при котором два компонента смешиваются автоматически. Жидкость впрыскивается непосредственно в нагретую форму. Отверждение происходит внутри полости. Время цикла сокращается. Точность повышается. Стоимость оснастки выше. LSR выбирают для больших объемов производства и сложных деталей.
Можно ли приклеить силикон к пластику вместо литья под давлением?
Да. Клеевое соединение работает. Это не то же самое, что литье под давлением. При литье под давлением химическая связь создается в процессе литья под давлением. Клеевого слоя нет. Клеевое соединение требует подготовки поверхности. На пластик наносится грунтовка. Затем на силикон наносится клей. После этого детали сжимаются.
Клеевое соединение является механическим, а не химическим. Оно менее надежно для применений с высокой частотой циклов. Клеевое соединение используется, когда нет оснастки для литья под давлением или когда материалы несовместимы. Для массового производства вакуумных присосок литье под давлением является лучшим выбором.
Подлежат ли силиконовые вакуумные присоски переработке?
Большинство силиконовых вакуумных присосок не подлежат переработке в рамках стандартных муниципальных программ. Силикон — это термореактивный полимер. Он не плавится и не деформируется, как термопласты.
Некоторые специализированные предприятия по переработке принимают силикон. Они измельчают материал в порошок для использования в качестве наполнителя или для вторичной переработки. Но такие предприятия встречаются нечасто. Большая часть использованных силиконовых стаканчиков отправляется на свалку или сжигается. Людям, которые отдают приоритет утилизации отходов, следует учитывать это ограничение при выборе материалов для массового производства.
