لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) چیست؟
لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) الاستومری مصنوعی است که ساختار سیلیسیم و اکسیژن آن ویژگی‌های خاصی به آن می‌دهد. نام استاندارد VMQ هم اشاره دارد به وینیل متیل پلی سیلوکسان که در فناوری آب‌بندی بسیار رایج است. برخلاف لاستیک و لاتکس و پلی اورتان، سیلیکون ماهیتی معدنی دارد و بر پایه سیلیسیم ساخته می‌شود. به همین دلیل اگر پروژه شما بیشتر به قطعات تحت سایش نیاز دارد، باید همراه با این ماده گزینه‌هایی مثل تولید قطعات پلی اورتان را هم بررسی کنید.
تاریخچه لاستیک سیلیکونی
ماجرا از شیمیدانی بریتانیایی به نام کیپینگ شروع شد. او مواد اولیه سیلیکون را سنتز کرد، اما فکر می‌کرد کاربرد عملی ندارند. راه تجاری شدن را شیمیدان‌های شرکت‌های کورنینگ و جنرال الکتریک باز کردند؛ آن‌ها روی مواد مقاوم در برابر گرما کار می‌کردند و کورنینگ در ۱۹۴۳ همراه دوو شیمیایی شرکت داو کورنینگ را تأسیس کرد.
نخستین محصول تجاری گریس DC-4 بود که برای ضدآب کردن سیستم الکتریکی بمب‌افکن‌ها به کار می‌رفت. پیشرفت مهم بعدی به لاستیک مربوط می‌شود: هاید با استفاده از مقدار کمی پتاسیم هیدروکسید به عنوان کاتالیزور، تولید لاستیک سیلیکون را ممکن کرد و از آن در واشرهای مقاوم به گرمای موتور بمب‌افکن‌ها استفاده شد. همین سابقه در صنایع سخت‌گیر، توضیح می‌دهد چرا امروز لاستیک سیلیکونی در آب‌بندی و عایق‌کاری جدی گرفته می‌شود.
لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) چیست؟
لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) الاستومری مصنوعی است که ساختار سیلیسیم و اکسیژن ویژگی‌های خاصی به آن می‌دهد. نام VMQ هم به وینیل متیل پلی سیلوکسان اشاره دارد که در فناوری آب بندی بسیار رایج است. برخلاف پلیمرهای آلی مثل لاستیک، لاتکس و پلی اورتان، سیلیکون ماهیتی معدنی دارد. برای همین در انتخاب مواد، لاستیک سیلیکونی جای خودش را دارد، اما جایگزین همه گزینه‌ها نیست.
اگر پروژه شما به قطعاتی نیاز دارد که زیر سایش و فشار مکانیکی کار می‌کنند، باید در کنار این ماده، گزینه‌هایی مثل تولید قطعات پلی اورتان را هم بررسی کنید. چون استحکام کششی، مقاومت پارگی و سایش سیلیکون در مجموع ضعیف است. در مقابل، وقتی دما و شرایط محیطی اهمیت بیشتری دارند، سیلیکون انتخاب منطقی‌تری است. به همین دلیل در تولید لاستیک صنعتی، انتخاب گرید و فرمولاسیون باید بر اساس شرایط کار قطعه انجام شود، نه صرفاً بر اساس نام ماده.
تاریخچه لاستیک سیلیکونی
ماجرا از شیمیدانی بریتانیایی به نام کیپینگ شروع شد. او ترکیبات اولیه سیلیکون را سنتز کرد، اما فکر می‌کرد کاربرد عملی ندارند. راه تجاری شدن را شیمیدان‌های کورنینگ و جنرال الکتریک باز کردند؛ آن‌ها دنبال مواد مقاوم در برابر گرما بودند و کورنینگ در سال ۱۹۴۳ با شرکت داو شیمیایی، شرکت داو کورنینگ را تشکیل داد.
نخستین محصول داو کورنینگ گریس DC-4 بود که برای ضدآب کردن سیستم الکتریکی بمب افکن‌ها به کار می‌رفت. گام مهم بعدی به لاستیک مربوط می‌شود: هاید با استفاده از مقدار کمی پتاسیم هیدروکسید به عنوان کاتالیزور، تولید لاستیک سیلیکون را ممکن کرد و از آن در واشرهای مقاوم به گرمای موتور بمب افکن‌ها استفاده شد. همین سابقه در کاربردهای سخت‌گیر نشان می‌دهد چرا امروز سیلیکون در آب بندی و عایق کاری جدی گرفته می‌شود.
ویژگی‌های لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ)؛ نقاط قوت و محدودیت‌ها
خواص لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) به گرید و فرمولاسیون بستگی دارد. بنابراین عددهای زیر را نباید به عنوان مشخصات قطعی یک محصول در نظر گرفت.
مقاومت دمایی
دامنه دمای کاری در منابع مختلف یکسان نیست. یک تولید کننده این دامنه را بسته به گرید از ۱۵۰- تا ۲۵۰+ درجه سانتی گراد، با اوج های کوتاه تا ۳۰۰ درجه ذکر می کند. منبع دیگر که در حوزه اورینگ فعالیت می کند، بازه ۵۰- تا ۲۳۲+ درجه را بیان کرده و می گوید ترکیبات ویژه می توانند دماهای بالاتری را هم تحمل کنند. پس هنگام انتخاب، به جای یک عدد کلی، باید برگه داده همان گرید را بخوانید. برگه های اطلاعاتی فقط وقتی قابل اعتمادند که شرایط آزمون هم در کنارشان خوانده شود.
مقاومت محیطی و ایمنی
سیلیکون در برابر نور فرابنفش، اکسیژن و ازن مقاوم است، آب گریز است، از رشد میکروارگانیسم ها جلوگیری می کند و عایق الکتریکی خوبی با استحکام دی الکتریک بالا به شمار می آید. به همین دلیل در فضای باز و مکان های تهویه شده عملکرد پایداری دارد. ترکیبات سیلیکونی بو و مزه ای منتقل نمی کنند و در کاربردهای غذایی و پزشکی استفاده می شوند.
محدودیت‌هایی که باید قبل از خرید بدانید
مهم ترین ضعف مکانیکی ماده است. سیلیکون ها در مجموع استحکام کششی، مقاومت پارگی و مقاومت سایشی پایینی دارند و برای آب بندی دینامیک اورینگ توصیه نمی شوند. ضعف دوم به محیط شیمیایی برمی گردد. آب داغ و به خصوص بخار از محدودیت های معمول VMQ هستند و در برابر سوخت ها و هیدروکربن های آروماتیک معمولاً مناسب شناخته نمی شود. در نوع فلوئوروسیلیکون (FVMQ) یکی از گروه های متیل با گروه تری فلوئوروپروپیل جایگزین می شود و مقاومت در برابر سوخت ها، حلال ها و روغن های غیر قطبی بهتر می شود.
| معیار | وضعیت VMQ | نکته تصمیم گیری |
|---|---|---|
| دما و آب و هوا | قوی | مناسب فضای باز و محیط گرم |
| عایق الکتریکی | قوی | مناسب کابل و قطعات برقی |
| سایش و پارگی | ضعیف | برای قطعات متحرک گزینه بدی است |
| سوخت و بخار | ضعیف | به FVMQ یا ماده دیگر فکر کنید |
| روغن معدنی | متوسط | بسته به نوع روغن و دما تست شود |
سختی ترکیبات VMQ اغلب در حدود ۳۰ تا ۸۰ شور A است. اگر قطعه شما همزمان با سایش و فشار سروکار دارد، مقایسه با گزینه هایی مثل تولید قطعات پلی اورتان پیش از نهایی کردن ماده منطقی است.
انواع لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ): تفاوت HTV و RTV و LSR
لاستیک سیلیکون معمولاً به سه دسته RTV (پخت در دمای اتاق)، HTV (پخت در دمای بالا) و LSR (سیلیکون مایع) تقسیم می شود. تفاوت اصلی این سه در شیوه پخت و فرآوری است و همین تفاوت تعیین می کند هر کدام برای چه قطعه ای مناسب باشد.
سیلیکون RTV
RTV بدون نیاز به گرما یا فشار اضافی در دمای اتاق به لاستیک تبدیل می شود. نوع تک جزئی (RTV-1) مثل درزگیر حمام است و نوع دو جزئی (RTV-2) باید پیش از استفاده مخلوط شود. نکته عملی این است که پخت RTV با رطوبت هوا انجام می شود، پس رطوبت محیط بر .زمان پخت اثر می گذارد. این گروه برای درزگیری، قالب گیری و مصارف عمومی مناسب است، نه تولید انبوه قطعات صنعتی
سیلیکون HTV یا HCR
HCR نوعی HTV با قوام خمیری است که برای رسیدن به پخت کامل به گرما نیاز دارد و محصولاتی مقاوم تر و بادوام تر از RTV-2 و LSR می دهد. این مواد معمولاً با پراکسیدهای آلی و در دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتی گراد پخته می شوند. بنابراین در تولید واشر، اورینگ و قطعات صنعتی که استحکام بیشتری می خواهند، HTV انتخاب رایج تری است. البته HCR می تواند هم با پراکسید و هم با پلاتین پخته شود.
سیلیکون مایع (LSR)
LSR سیستمی دو جزئی است؛ یک جزء حاوی کاتالیزور پلاتین و جزء دیگر حاوی عامل اتصال عرضی است. این ماده بسیار روان تر از HCR است و با تزریق قالب گیری می شود. نمونه آشنای آن قالب یخ سیلیکونی است و برای تولید حجم بالای قطعات تجاری و پزشکی کاربرد دارد. پس اگر دقت ابعادی و تولید سریع اهمیت دارد، LSR گزینه اصلی است. یک نکته گیج کننده هم وجود دارد: بسیاری از RTV-2 ها هم ظاهر مایع دارند، اما با LSR یکی نیستند.
| نوع | روش پخت | فرآوری رایج | مناسب برای |
|---|---|---|---|
| RTV-1 | رطوبت هوا | کاربرد دستی | درزگیری |
| RTV-2 | اختلاط دو جزء | ریخته گری | قالب سازی |
| HTV (HCR) | حرارت و پراکسید یا پلاتین | قالب گیری فشاری | واشر و قطعات صنعتی |
| LSR | پلاتین | تزریق | تولید انبوه دقیق |
نتیجه گیری: لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) را کجا انتخاب کنیم؟
لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ) وقتی بهترین انتخاب است که دما، آب و هوا، عایق بودن الکتریکی یا خلوص ماده در اولویت باشد. در مقابل، اگر قطعه با سایش، پارگی، بخار، آب داغ یا سوخت درگیر است، ضعف های مکانیکی و شیمیایی آن باید جدی گرفته شود. انتخاب نوع ماده هم به روش تولید بستگی دارد: RTV برای درزگیری و قالب سازی، HTV برای قطعات صنعتی مقاوم تر و LSR برای تولید انبوه دقیق با تزریق. قبل از نهایی کردن ماده، برگه داده همان گرید و شرایط آزمون آن را بخوانید، چون دامنه دمایی و خواص در منابع مختلف یکسان نیست.
سوالات متداول درباره لاستیک سیلیکون (Silicone / VMQ)
لاستیک سیلیکون چیست؟
الاستومری مصنوعی با ساختار سیلیسیم و اکسیژن که برخلاف لاستیک و لاتکس و پلی اورتان ماهیتی معدنی دارد و به گرما، نور فرابنفش و ازن مقاوم است.
VMQ یعنی چه؟
VMQ نام استاندارد رایج سیلیکون است و به وینیل متیل پلی سیلوکسان اشاره دارد. این ماده در فناوری آب بندی بسیار پرکاربرد است.
لاستیک سیلیکون چه دمایی را تحمل می کند؟
بسته به گرید، منابع بازه های متفاوتی ذکر می کنند؛ برای نمونه از ۱۵۰- تا ۲۵۰+ درجه سانتی گراد با اوج های کوتاه مدت تا ۳۰۰ درجه، یا ۵۰- تا ۲۳۲+ درجه در منبعی دیگر. عدد دقیق را باید از برگه داده همان محصول گرفت.
تفاوت RTV و HTV چیست؟
RTV در دمای اتاق و بدون گرما به لاستیک تبدیل می شود، اما HTV برای پخت کامل به گرما نیاز دارد و معمولاً محصول مقاوم تری می دهد.
LSR چه تفاوتی با HCR دارد؟
LSR بسیار روان تر است و فقط با کیورینگ پلاتینی پخته می شود و با تزریق فرآوری می شود، در حالی که HCR قوام خمیری دارد و هم با پراکسید و هم با پلاتین پخته می شود.
آیا سیلیکون برای آب بندی دینامیک مناسب است؟
معمولاً خیر. استحکام کششی، مقاومت پارگی و سایش آن پایین است و برای اورینگ های دینامیک توصیه نمی شود. برای آب بندی ایستا، به خصوص وقتی دما و شرایط محیطی اهمیت دارد، مناسب تر است.
آیا لاستیک سیلیکون در برابر سوخت و بخار مقاوم است؟
نه، آب داغ و به خصوص بخار از محدودیت های رایج VMQ هستند و در برابر سوخت ها و هیدروکربن های آروماتیک معمولاً مناسب نیست. نوع فلوئوروسیلیکون (FVMQ) در برابر سوخت ها و حلال ها عملکرد بهتری دارد.