سيليکون ( silicone ) در توليد قالب (2)

الاستومرهاي سيليکوني دوبخشي
 

این مواد دارای ویژگی های ممتاز زیر هستند :
1) این مواد به صورت مخلوطی متشکل از دو ماده هستند. اين مواد پيش از قالب گيري مخلوط مي گردد. در صورتي که اين مواد نسبت 10 به 1 يا 1 به 1 مخلوط شوند، مخلوط هايي مايع ايجاد مي کنند که اين مايع به آساني مي تواند حفرات بين کانتر مولد و نمونه را پر کند.
2) کشش سطحي کم اين مواد باعث مي شود تا جزئيات کاملي از سطح نمونه بدست آيد.
3) اين مواد در دماي اتاق و بدون آزاد کردن حرارت سخت مي شوند. بنابراين تنش گرمايي به نمونه وارد نمي شود.
4) به دليل انرژي سطحي پايين اين مواد، اين نوع مواد براي قالب گيري گستره ي وسيعي از مواد استفاده مي شوند. بدون آنکه احتمال چسبيدن سطح سيليکوني به نمونه باشد. همچنين سيليکون ماده اي با قابليت پايداري گرمايي بسيار خوبي است از اين رو مي توان از رزين هاي گرما زا نيز در توليد قالب استفاده کرد.
استفاده از الاستومرهاي سيليکوني دوبخشي در قالب سازي
پليمرهاي توليدي از پلي متيل سيلوکسان (PDMS) در دماي اتاق مايع هستند. اين مسئله حتي براي آنهايي که وزن ملکولي بالايي دارند نيز صادق است. دماي تبديل شدن به حالت شيشه اي (Tg) پايين و انعطاف پذيري زنجيره ي ملکولي اين پليمرها باعث شده تا مواد DDMS به عنوان گزينه اي مناسب براي استفاده شدن در صنت قالب سازي باشند. يکي از ملزومات اين نوع قالب ها بوجود آوردن يک واکنش در داخل بدنه ي آنهاست. اين واکنش شيميايي سبب پديد آمدن پيوندهاي عرضي در پليمر مي گردد و با ايجاد شبکه اي سه بعدي در ماده سبب پديد آمدن يک جامد الاستومر با قابليت تحمل تغيير شکل مکانيکي مي گردد. براي برآورده شدن شرط با & بايد گروه هاي با قابليت پيوند عرضي در زنجيره هاي سيليکوني وجود داشته باشند. اين گروه هاي فعال در حضور کاتاليزور پيوند عرضي تشکيل مي دهن. عمل آوري افزايشي برپايه ي پليمرهاي PDMS با گروه هاي انتهايي ونييل است. در اين نوع پليمرها پيوند عرضي بوسيله ي واکنش SiH با استفاده از يک کاتاليزور بر پايه ي پلاتين و با توجه به واکنش شکل 1 بوجود مي آيد.

اگر عامل SiH پليمر PDMS شامل سه يا بيشتر گروه واکنش پذير SiH باشند، تعداد زيادي زنجيره ملکولي به هم پيوند عرضي مي دهند و شبکه ي سه بعدي مناسبي تشکيل مي شود. علت اين که اين واکنش عمل آوري، افزايشي مي گويند اين است که محصول فرعي در اين واکنش بوجود نمي آيد. قالب هايي که با اين مکانيزم سخت مي شوند شرنيکيج ندارند (انقباض ندارند). در اين واکنش از يک کاتاليزور بر پايه ي پلاتين استفاده مي شود که اين کاتاليزور باعث آماده شدن گروه هاي زنجيره ي ملکولي مي شوند. علت استفاده از اين نوع کاتاليزور اين است که اين کاتاليزورها مي توانند با گروه هاي آميني و سولفيدي پيوند ضعيف الکتروني برقرار کنند. اين پيوندها باعث تماس بيشتر کاتاليزور و پليمر گشته و باعث افزايش عملکرد کاتاليزور مي شوند.

مکانيزم عمل آوري تراکمي بر پايه ي گروه هاي هيدروکسي پليمر PDMS اتفاق مي افتد. اين گروه ها با گروه هاي الکوکسي سيالان و در حضور کاتاليزور قلع پيوند عرضي مي دهند. اين واکنش در شکل 2 نشان داده شده است. الکل مورد استفاده در اين فرآيند عمل آوري باعث پديد آمدن شرنيکيج در اين نوع قالب ها مي شود. (درصد شرنيکيج خطي بيش از 2% است). قالب هاي توليدي بوسيله ي اين فرآيند عمل آوري ابعاد اوليه ي خود را حفظ نمي کنند و بايد اين تغيير ابعادي در طراحي مد نظر قرار گيرد.
مزايا و معايت هر دو نوع عمل آوري (افزايشي و تراکمي) در جدول 1 آورده شده است.

الاستومرهاي دوبخشي از دو جزء تشکيل شده اند (جزء A و B يا ماده ي پايه و عامل عمل آوري). اين دو جزء از پليمر، عامل ايجاد کننده ي پيوند عرضي و کاتاليزور تشکيل شده اند. و به نسبت معين مخلوط مي شوند. افزودني هاي متنوعي ممکن است به اين اجزاء اضافه شوند مانند فيلرها، اين افزودني ها به طور قابل توجهي خواص مکانيکي پليمر را بهبود مي دهنند و عمر مفيد آنها را بالا مي برد.
هنر قالب سازي با الاستومرهاي سيليکوني دوبخشي
ساخت قالب را از الاستومرهاي سيليکوني دوبخشي يک هنر است. جنبه هاي فراواني را بايد مدنظر قرار دهيم تا بتوانيم قالبي مناسب جهت تکثير نمونه ي اصلي بسازيم. در اين نوع قالب سازي نياز کمي به آماده سازي نمونه ي اصلي است. اما نمونه بايد توانايي پايداري در محيط قالب سازي را داشته باشد. کانتر مولد نيز از مواد مختلفي مانند مقوا يا پلي استر تقويت شده با الياف شيشه ساخته مي شود.
عوامل جداسازي براي جلوگيري از چسبيدن الاستومر سيليکوني به نمونه ي اصلي و کانتر مولد استفاده مي شود. از اين مواد همچنين براي جلوگيري از چسبيدن بخش هاي در تماس با هم قالب هاي چند تکه نيز استفاده مي شود. عوامل جداسازي برپايه ي مواد صابوني، وازلين، رزين هاي آلي و يا فلئورو پليمرها تهيه مي شوند.
مخلوط الاستومر سيليکوني به ميزان کافي مخلوط مي شوند و سپس در حالت تحت خلأ ريخته گري مي شوند تا از بوجود آمدن حباب هوا در داخل قالب جلوگيري شود. قالب هاي يک تکه معمولاً پس از يک بار ريخته گري و قالب هاي چندتکه پس از چندبار ريخته گري توليد مي شوند. براي جلوگيري از پديد آمدن عيوب خطي در ريخته گري بايد قطعات قالب هاي چندتکه به طور مناسب برروي هم جفت شوند. گاهي اوقات مي توان با سيخ ها اين جفت شدگي مناسب را انجام دهيم.
بوسيله ي قالب هاي اشاره شده در بالا مواد مختلفي مانند گچ، پلي استر عمل آوري شده با پروکسيد، يا برخي از رزين هاي ريخته گري مانند پلي يوريتان يا اپوکسي را مي توان ريخته گري کرد. عمر قالب يکي از مسائل مهم در صنعت قالب سازي است. برخي از اين رزين ها مي توانند به مرور باعث باد کردن الاستومر شوند. اين مسئله مي تواند به سرعت منجر به تغيير فرم نمونه هاي تکثير يافته شود. همچنين باد کردن قالب که با نفوذ رزين در داخل قالب اتفاق مي افتد، برخي اوقات باعث چسبيدن قالب به نمونه مي شود.
بواسطه ي استفاده از قالب هاي سيليکوني تمام جزئيات نمونه ي اصلي به نمونه هاي تکثير شده منتقل مي شود و سطح پاياني نمونه نيز مناسب است. الاستومرهاي سيليکوني قابليت انتقال جزئيات زيرميکرون را از نمونه ي اصلي به نمونه ي تکثير شده دارد. مثلاً اين قالب ها به آساني جزئيات مخمل مانند و ساختار چوب را منتقل مي کنند. مرحله ي پاياني آماده سازي قالب يکي از مراحلي است که بستگي فراواني به هنر توليد کننده ي قالب دارد. در فرآيند پاياني ساخت قالب مي توان از رزين، پيگمنت و يا عوامل پر کننده براي ايجاد هر چه بهتر جزئيات استفاده نمود.

کاربردها
 

بيشتر مسائلي که در بالا به آنها اشاره شد در مورد استفاده از الاستومرهاي سيليکوني دوبخشي براي بازسازي اشياي مصنوعي مانند اشياي تاريخي بود. البته اين روش براي بازسازي اشياء بسيار بزرگ مانند مجسمه هاي بزرگ، دايناسورها و... نيز استفاده مي شود.
همچنين از اين الاستومرها در زندگي روزمره نيز استفاده مي شود. مثلاً مواد دنداني يکي از اين کاربردهاست. البته چالشي که در زمينه ي استفاده از اين الاستومرها در کاربردهاي دنداني است مشکل واکنش رطوبت دهان با پيوندهاي عرضي اين مواد است.
از اين مواد همچنين براي ساخت مدل ها مخصوصاً پيش از به بازار آمدن يک وسيله استفاده مي شود.
منبع انگلیسی مقاله :
silicones as mold-making elastomers/A.colas, A., dow coring eruope. SA, seneffe