En la fabricación de alta gama, los materiales de silicona, debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas, se han convertido en un material básico indispensable en industrias como la médica, la electrónica y la de productos maternos e infantiles. Sin embargo, las diferencias entre las tecnologías de silicona líquida (LSR) y silicona sólida (HCR) en términos de estructura de costos, rendimiento y adaptabilidad del proceso están afectando profundamente el diseño de productos y las decisiones de producción de las empresas.
1. Propiedades del material: la estructura molecular determina los límites del rendimiento
La silicona líquida utiliza un sistema de vulcanización de platino de dos componentes como núcleo. Sus cadenas moleculares tienen grupos funcionales activos en sus extremos, lo que permite una rápida reticulación y curado en condiciones de calentamiento. Esta característica le otorga tres ventajas principales: primero, el proceso de vulcanización no produce subproductos, lo que da como resultado una pureza del producto superior al 99 %, adecuado para uso directo en productos en contacto con alimentos; en segundo lugar, exhibe una excelente uniformidad de estructura molecular, con una resistencia al desgarro un 30 % mayor que la silicona sólida y una retención de resiliencia superior al 95 %; En tercer lugar, sus propiedades reológicas son controlables, lo que permite un moldeo con precisión a nivel de micras ajustando la viscosidad, satisfaciendo las necesidades de estructuras complejas como catéteres médicos y sensores electrónicos.
La silicona sólida utiliza un sistema de vulcanización de peróxido y sus cadenas moleculares tienen una estructura de red tridimensional, lo que le da al material una mayor resistencia mecánica y resistencia a la temperatura. Los datos experimentales muestran que los productos de silicona sólida tienen un rendimiento estable dentro de un rango de temperatura de -60 ℃ a 250 ℃ y una dureza Shore que cubre un amplio rango de 20-80 A, lo que los hace particularmente adecuados para sellos automotrices, juntas industriales y otras aplicaciones que requieren condiciones ambientales extremas. Además, la pequeña cantidad de sustancias volátiles generadas durante la vulcanización se puede eliminar por completo mediante un proceso de vulcanización secundario, lo que garantiza que el producto cumpla con los estándares ambientales.
2. Escenarios de aplicaciones industriales: la demanda impulsa la selección de tecnología
En el campo médico, la silicona líquida se ha convertido en la solución principal. Tomando como ejemplo las válvulas cardíacas artificiales, su estructura de canal de flujo a nivel de micras requiere materiales que combinen biocompatibilidad y precisión de moldeo. La silicona líquida, a través del moldeo por inyección de materias primas de silicona, puede lograr un moldeado uniforme con un espesor de pared de 0,1 mm y la rugosidad de la superficie del producto es inferior a Ra0,2 μm, lo que reduce significativamente el riesgo de trombosis. Por el contrario, la silicona sólida es más adecuada para productos con menores requisitos de flexibilidad, como guantes quirúrgicos y tubos médicos. Su proceso de moldeo puede producir en masa productos con una uniformidad de espesor de ±0,05 mm, lo que ofrece una importante ventaja de costos. La industria electrónica exhibe una diferenciación tecnológica significativa. En los dispositivos portátiles, la silicona líquida, con sus propiedades autoadhesivas, puede adherirse directamente a plásticos de ingeniería como PC y PBT, eliminando la necesidad de pegar y aumentando la eficiencia de producción de las correas de los relojes inteligentes en un 40%. En el mercado de sellado de conectores industriales, la silicona sólida domina con su mayor deformación por compresión (≤15%), y su proceso de moldeo permite el moldeo único de estructuras de múltiples cavidades, cumpliendo con los requisitos de protección IP68.
El sector de productos para madres y bebés ha formado un panorama competitivo diferenciado. Las tetinas de silicona líquida logran cero residuos de agente vulcanizante a través del curado con platino, logrando una transparencia de hasta el 92%, lo que permite a los padres observar fácilmente la limpieza interna, y sus propiedades antiamarilleo extienden la vida útil del producto a más de 3 años. La silicona sólida, con su ventaja de costos (un 40% menos de precio por unidad de peso), mantiene una participación de mercado de más del 60% en bienes de consumo masivo, como juguetes para la dentición y vajillas, y su proceso de moldeo puede lograr un efecto de escala de 100.000 piezas por día.
3. Características del proceso: el arte de equilibrar la eficiencia y la precisión
El moldeo por inyección de silicona líquida consigue un control totalmente automatizado durante todo el proceso. Desde la dosificación precisa de los dos componentes hasta el llenado de la cavidad del molde, todo el ciclo se puede controlar en 15 segundos, lo que lo hace especialmente adecuado para la producción de lotes pequeños y de variedades múltiples. Un estudio de caso de una empresa de fabricación de precisión muestra que después de adoptar el proceso líquido, la tasa de defectos de los catéteres médicos disminuyó del 3 % al 0,5 % y la eficiencia general del equipo (OEE) aumentó al 85 %. Sin embargo, este proceso exige una precisión del molde extremadamente alta; El diseño del sistema de canal frío debe controlar el error del diámetro del canal dentro de ±0,02 mm, lo que genera costos de molde entre 2 y 3 veces más altos que los procesos de estado sólido.
Por otra parte, el moldeo de silicona de estado sólido demuestra una fuerte competitividad en cuanto a costes. Sus moldes estandarizados son compatibles con varios tamaños de productos y se pueden lograr cambios rápidos cambiando los insertos, lo que lo hace particularmente adecuado para productos estandarizados con una producción anual superior a 500.000 unidades. Los datos de un proveedor de repuestos para automóviles muestran que el costo unitario de los anillos de sellado producidos mediante el proceso sólido es un 28 % menor que el producido mediante el proceso líquido, y la tasa de reciclaje de chatarra puede alcanzar el 95 %, lo que reduce aún más el desperdicio de material. Sin embargo, este proceso sufre importantes obstáculos en la eficiencia, ya que un único ciclo de vulcanización requiere más de 180 segundos y las operaciones manuales (corte y colocación de material) representan el 35 % del tiempo de producción, lo que limita las capacidades de producción flexible a gran escala.
4. Tendencias de la evolución tecnológica: la innovación colaborativa abre nuevos caminos Actualmente, las dos grandes rutas tecnológicas muestran una tendencia de convergencia. En el campo de la silicona líquida, los avances en el desarrollo de materiales autoadhesivos han hecho posible el moldeo compuesto de materiales diferentes. La tecnología de moldeo integrado LSR-PC de una empresa se ha aplicado con éxito a la fabricación de plumas de insulina para diabetes, reduciendo el proceso de ensamblaje de 7 pasos a 1. En el campo de la silicona sólida, la tecnología de moldeo asistido por fluidos supercríticos (SCF) puede lograr una uniformidad de densidad del producto de ±1,5%, mejorando significativamente la vida útil de los productos de caucho industriales.
Los expertos de la industria señalan que en los próximos tres años, la tasa de penetración de la silicona líquida en campos de alta gama, como los dispositivos médicos de microfluidos y la silicona corporal de grado médico, aumentará al 45%, mientras que la silicona sólida, debido a su ventaja de costos, mantendrá una participación de mercado de más del 60% en los principales mercados, como el sellado de automóviles y la impermeabilización de edificios. Las empresas necesitan establecer un sistema dinámico de evaluación de tecnología basado en el posicionamiento del producto y encontrar la solución óptima en las tres dimensiones de precisión, eficiencia y costo para obtener una ventaja en la feroz competencia del mercado.
Shenzhen Hong Ye Jie Technology Co., Ltd
