کاربردهای رایج پلاگین‌های سیلیکونی چیست؟

درپُش‌های سیلیکونی به‌عنوان اجزای محافظتی، آب‌بند و ماسک‌کننده در صنایع مختلفی از جمله تولید خودرو و ساخت دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند. برخلاف درپُش‌های لاستیکی که از NBR یا EPDM ساخته می‌شوند، درپُش‌های سیلیکونی ترکیب منحصربه‌فردی از مقاومت در برابر دمای بالا، بی‌واکنشی شیمیایی و انعطاف‌پذیری را ارائه می‌دهند و بنابراین در کاربردهایی که مواد لاستیکی معمولی عملکرد نامطلوبی دارند، ضروری هستند. این درپُش‌ها می‌توانند در دمای پیوسته‌ای از منفی ۶۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد کار کنند و در معرض دمای کوتاه‌مدت تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد یا بالاتر نیز مقاومت دارند؛ بنابراین در فرآیندهای پوشش‌دهی با پودر، استریل‌سازی، مونتاژ الکترونیک و فرآوری مواد غذایی مشکلاتی را حل می‌کنند که هیچ ماده دیگری برای درپُش‌ها نمی‌تواند به‌همین شکل مؤثر عمل کند.

ماسک‌کردن در دمای بالا در پرداخت سطح

یکی از مهم‌ترین کاربردهای صنعتی پلاگ‌های سیلیکونی، پوشاندن سوراخ‌های ر threaded، دریچه‌ها و اتصالات در فرآیندهای پایانی با دمای بالا است. هنگامی که قطعات فلزی تحت فرآیند پوشش‌دهی با پودر، پوشش الکتروفورتیک، آندایز کردن یا آبکاری قرار می‌گیرند، باید مواد پوششی از سطوح حیاتی مانند سوراخ‌های ر threaded، سطوح نشستن یاتاقان‌ها و سطوح آب‌بندی دور نگه داشته شوند. پلاگ‌های سیلیکونی که در این بازوهای باز قرار می‌گیرند، در برابر دمای پخت کوره که بین ۲۰۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد است، مقاومت دارند و ذوب نمی‌شوند، تخریب نمی‌شوند و هیچ باقی‌مانده‌ای روی سطح قطعه جا نمی‌گذارند. پس از اتمام چرخه پخت، این پلاگ‌ها خارج می‌شوند و اغلب قابلیت استفاده مجدد چندباره را دارند؛ بنابراین از نظر هزینه، مقرون‌به‌صرفه‌تر از محصولات پوششی یک‌بارمصرف مانند کاغذ یا پلاستیک هستند. انعطاف‌پذیری سیلیکون به پلاگ اجازه می‌دهد تا به شکل دندانه‌های ر thread تناسب یابد و در نتیجه درزی محکم ایجاد کند که از نفوذ مواد پوششی به داخل بازوهای باز جلوگیری می‌کند. برای تولیدات انبوه، پلاگ‌های سیلیکونی سفارشی‌سازی‌شده و قالب‌گیری‌شده برای اشکال خاص قطعات، نسبت به پلاگ‌های مخروطی عمومی، سرعت بیشتری در نصب و خارج‌کردن دارند و هزینه‌های نیروی کار را در عملیات پایانی با حجم بالا کاهش می‌دهند.

بسته‌بندی‌های پزشکی و دارویی

بی‌واکنشی شیمیایی و سازگان‌پذیری زیستی سیلیکون، آن را به مادهٔ ترجیح‌داده‌شده برای درپُش‌های به‌کاررفته در بسته‌بندی پزشکی و داروسازی تبدیل کرده است. درپُش‌های سیلیکونی به‌عنوان درپوش برای شیشه‌های دارویی، کیسه‌های تزریق وریدی، نوک سرنگ‌ها و اتصالات لوله‌های پزشکی استفاده می‌شوند؛ جایی که مادهٔ درپُش نباید با محتویات واکنش دهد یا آن‌ها را آلوده کند. درپُش‌های سیلیکونی پزشکی که استانداردهای سازگان‌پذیری زیستی USP کلاس ششم و ISO ۱۰۹۹۳ را برآورده می‌کنند، از نظر سمیت سلولی، حساسیت‌زایی و التهاب مورد آزمون قرار می‌گیرند تا از ایمنی بیمار اطمینان حاصل شود. این درپُش‌ها همچنین می‌توانند چندین بار با استریل‌کردن در اتوکلاو در دمای ۱۲۱ تا ۱۳۴ درجهٔ سانتی‌گراد، گاز اتیلن اکسید یا تابش گاما تحمل کنند، بدون اینکه خاصیت انعطاف‌پذیری و آب‌بندی خود را از دست بدهند. در تولید داروها، درپُش‌های سیلیکونی برای فرآیند خشک‌کردن منجمد (لیوفیلیزاسیون) به‌کار می‌روند؛ در این فرآیند باید در حین مرحلهٔ خشک‌کردن، آب‌بندی را حفظ کنند و اجازه دهند بخار آب خارج شود و پس از پایان فرآیند، کاملاً در جای خود قرار گیرند. تقاضا برای درپُش‌های پزشکی سیلیکونی به‌دلیل نیاز افزایش‌یافتهٔ دستگاه‌های تحویل دارو و محصولات ترکیبی به راه‌حل‌های آب‌بندی پیچیده‌تر، همچنان رو به رشد است.

تجهیزات فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی

پلاگ‌های سیلیکونی که در فرآوری مواد غذایی و نوشیدنی‌ها استفاده می‌شوند، باید الزامات تنظیمی سخت‌گیرانه‌ای را برآورده کنند، از جمله استاندارد اداره غذا و داروی ایالات متحده (FDA) مصوبه ۲۱ CFR ۱۷۷.۲۶۰۰ برای محصولات لاستیکی که برای تماس مکرر با مواد غذایی طراحی شده‌اند و آیین‌نامه اتحادیه اروپا شماره ۱۰/۲۰۱۱ درباره مواد پلاستیکی در تماس با مواد غذایی. در تجهیزات فرآوری لبنیات، پلاگ‌های سیلیکونی دریچه‌های نمونه‌برداری، خروجی‌های تخلیه و اتصالات سیستم‌های تمیزکننده درجا (CIP) را در برابر تخریب ناشی از آب داغ، مواد شیمیایی قلیایی برای شست‌وشو و ضدعفونی‌کننده‌های اسیدی به‌کاررفته در چرخه‌های تمیزکننده درجا، آب‌بندی می‌کنند. در تجهیزات جوشاندن آبجو و نوشیدنی‌ها، پلاگ‌های سیلیکونی به‌عنوان درپه‌های تخمیر، درپه‌های بشکه و آب‌بندی دریچه‌های نمونه‌برداری استفاده می‌شوند که نباید طعم یا بویی به محصول منتقل کنند. برخلاف NBR یا لاستیک طبیعی، سیلیکون حاوی پلاستیسایزر یا روغن‌های فرآوری‌کننده‌ای نیست که بتوانند به محصولات غذایی نشت کنند. سیلیکون همچنین در مقایسه با بسیاری از الاستومرها، رشد میکروبی را بهتر مقاومت می‌کند؛ این ویژگی در محیط‌های فرآوری غذایی که بهداشت اهمیت بالایی دارد، مزیتی محسوب می‌شود. برای تجهیزات فرآوری که بین شرایط دمایی گرم و سرد چرخه‌ای می‌شوند، پلاگ‌های سیلیکونی انعطاف‌پذیری و نیروی آب‌بندی خود را در تمام محدوده دمایی حفظ می‌کنند و در دماهای پایین دچار سفتی نمی‌شوند، برخلاف سایر مواد لاستیکی.

مونتاژ الکترونیک و محافظت از اتصال‌دهنده‌ها

در طول تولید الکترونیک، اتصال‌دهنده‌ها، پورت‌ها و قطعات مدارهای چاپی نیاز به محافظت در برابر پوشش‌های محافظ (کانفورمال کُتینگ)، جریان لحیم‌کاری و حلال‌های پاک‌کننده دارند. پلاگین‌ها و درپوش‌های سیلیکونی پورت‌های USB، اتصال‌دهنده‌های HDMI، جک‌های RJ45 و سرآمد‌های پین را در طول فرآیندهای پوشش‌دهی و لحیم‌کاری محافظت می‌کنند. از آنجا که سیلیکون در برابر دماهای لازم برای لحیم‌کاری با بازگشت حرارتی (reflow) و لحیم‌کاری موجی (wave) مقاوم است و مواد مضری را تبخیر نمی‌کند، این پلاگین‌ها اتصالات لحیم‌شده را آلوده نمی‌کنند و هیچ باقی‌مانده‌ای روی تماس‌های اتصال‌دهنده‌ها ایجاد نمی‌کنند. در محصولات الکترونیکی تمام‌شده، پلاگین‌های سیلیکونی به‌عنوان پوشش‌های ضدگرد و درزبندی‌های محیطی برای پورت‌ها و اتصال‌دهنده‌های استفاده‌نشده در تجهیزات بیرونی، الکترونیک دریایی و سیستم‌های کنترل صنعتی به‌کار می‌روند. این پلاگین‌ها از نفوذ رطوبت، اسپری نمک و گرد و غبار به تماس‌های اتصال‌دهنده‌ها جلوگیری کرده و عمر خدماتی محصول را در محیط‌های سخت افزایش می‌دهند. مقاومت دی‌الکتریک بالای سیلیکون آن را برای عایق‌کردن درپوش‌های اتصال‌دهنده‌های ولتاژ بالا و پوشش‌های نقطه‌های تست در تجهیزات الکترونیک قدرت و توزیع برق نیز مناسب می‌سازد.

کاربردهای آزمایش لوله‌کشی و لوله‌ها

پیمانکاران ساختمانی و لوله‌کشی از دیافراگم‌های سیلیکونی برای درب‌بندی موقت و آزمایش فشار سیستم‌های لوله‌کشی استفاده می‌کنند. دیافراگم‌های سیلیکونی آزمایشی که در انتهای لوله‌ها قرار می‌گیرند، یک درب‌بندی قابل انبساط ایجاد می‌کنند که امکان اعمال فشار هوا یا آب به بخش‌های مختلف لوله‌کشی را برای تشخیص نشتی قبل از اتصال نهایی فراهم می‌سازد. پس از انجام آزمایش، این دیافراگم‌ها خارج می‌شوند و می‌توان از آن‌ها در پروژه‌های بعدی مجدداً استفاده کرد، برخلاف درب‌های آزمایشی چسب‌خورده که باید با برش حذف شوند. دیافراگم‌های سیلیکونی تخلیه و دسترسی در لوله‌کشی مسکونی و تجاری در برابر آب داغ و مواد شیمیایی پاک‌کننده لوله‌ها مقاومت دارند؛ در حالی که این مواد باعث سخت‌شدن دیافراگم‌های NBR در طول زمان می‌شوند. در لوله‌کشی صنعتی، دیافراگم‌های سیلیکونی پورت‌های غیراستفاده و اتصالات ابزار دقیق روی پمپ‌ها، شیرها و مخزن‌ها را درب‌بندی می‌کنند و از آلودگی و خوردگی در طول ذخیره‌سازی و حمل‌ونقل جلوگیری می‌کنند. این دیافراگم‌های سیلیکونی می‌توانند با افزودنی‌های قابل تشخیص با فلز تهیه شوند تا در واحدهای فرآوری مواد غذایی که سیستم‌های تشخیص قطعه‌های جداشده طبق برنامه‌های HACCP الزامی است، قابل استفاده باشند.

تجهیزات آزمایشگاهی و تحلیلی

آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و سازندگان ابزارهای تحلیلی از پلاگ‌های سیلیکونی در کاربردهایی استفاده می‌کنند که مقاومت شیمیایی و پایداری دما را می‌طلبد. پُرب‌ها و پلاگ‌های سیلیکونی ظروف شیشه‌ای مانند بالن‌ها، لوله‌های آزمایش و ستون‌های کروماتوگرافی را در بسته‌سازی می‌کنند، جایی که باید در برابر حمله‌ی حلال‌ها، اسیدها و بازها مقاوم باشند؛ زیرا این مواد موجب متورم شدن یا حل‌شدن سایر مواد لاستیکی می‌شوند. در تجهیزات نمونه‌برداری محیطی، پلاگ‌های سیلیکونی ظروف نمونه‌برداری و ظروف جمع‌آوری را مهر و موم می‌کنند تا خود پلاگ هیچ آلاینده‌ی آلی‌ای ایجاد نکند که ممکن است بر نتایج تحلیلی تأثیر بگذارد. دستگاه‌های تحلیل حرارتی از پلاگ‌های کوچک سیلیکونی برای مهر و موم کردن محفظه‌های نمونه در طول چرخه‌های گرم‌شدن و سردشدن استفاده می‌کنند. ترکیب دامنه‌ی گسترده‌ی قابلیت کار در دما، محتوای عصاره‌پذیری پایین و دسترسی به فرمولاسیون‌هایی با گواهی USP Class VI، سیلیکون را به ماده‌ی پیش‌فرض برای ساخت پلاگ در بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی و تحلیلی تبدیل کرده است که در آن‌ها خلوص ماده از اهمیت بالایی برخوردار است.

چه چیزی پلاگ‌های سیلیکونی را از پلاگ‌های لاستیکی متمایز می‌کند؟

تفاوت اصلی، دامنهٔ دمایی عالی‌تر سیلیکون است که به‌طور پیوسته از منفی ۶۰ تا ۲۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد را پوشش می‌دهد و تحمل کوتاه‌مدت آن بالاتر از ۲۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد است؛ در حالی که حداکثر دمای قابل تحمل برای پلاگ‌های لاستیکی استاندارد NBR تنها ۱۰۰ تا ۱۲۰ درجهٔ سانتی‌گراد است. سیلیکون همچنین بی‌اثری شیمیایی بهتری دارد، محتوای قابل استخراج کمتری برای کاربردهای پزشکی و غذایی فراهم می‌کند و در معرض نور فرابنفش و اوزون سخت نمی‌شود یا ترک نمی‌خورد. با این حال، پلاگ‌های سیلیکونی عموماً استحکام پارگی کمتری نسبت به معادل‌های NBR یا EPDM دارند و هزینهٔ هر واحد آن‌ها بیشتر است. انتخاب بین سیلیکون و سایر مواد لاستیکی به این بستگی دارد که آیا کاربرد مورد نظر به ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد سیلیکون نیاز دارد یا اینکه یک پلاگ لاستیکی استاندارد می‌تواند با هزینهٔ کمتر به‌خوبی عمل کند.

آیا پلاگ‌های سیلیکونی را می‌توان برای کاربردهای خاص به‌صورت سفارشی قالب‌گیری کرد؟

بله، دُمَه‌های سیلیکونی را می‌توان به‌صورت سفارشی برای تطبیق با اندازه‌های خاص رزوه، هندسه‌ی دریچه‌ها و نیازهای کاربردی ساخت. فرآیند ریخته‌گری تزریقی لاستیک سیلیکونی مایع، دقت بالایی در ابعاد و اشکال پیچیده ایجاد می‌کند و بنابراین برای دُمَه‌های دستگاه‌های پزشکی و کاربردهای دقیق ماسک‌زنی مناسب است. ریخته‌گری فشاری لاستیک سیلیکونی با قوام بالا، روش رایج‌تری برای ساخت دُمَه‌های بزرگ‌تر در کاربردهای صنعتی مانند ماسک‌زنی و آزمایش لوله‌هاست. دُمَه‌های سفارشی می‌توانند ویژگی‌های طراحی مانند نوارهای کشیدنی برای جداکردن آسان، سوراخ‌های تهویه برای تعادل فشار و سطوح زبر برای گرفتن بهتر را شامل شوند. همکاری با تولیدکننده‌ای که طراحی قالب داخلی و ترکیب‌سازی سیلیکون را ارائه می‌دهد، می‌تواند زمان تحویل توسعه‌ی دُمَه‌های سفارشی را کاهش دهد.

آیا دُمَه‌های سیلیکونی برای کاربردهای تماس با مواد غذایی ایمن هستند؟

پلاگ‌های سیلیکونی مناسب برای مصارف غذایی که از ترکیباتی ساخته شده‌اند که با بخش ۲۱ CFR ۱۷۷٫۲۶۰۰ اداره غذا و دارو (FDA) سازگان هستند، در صورت استفاده در محدودهٔ دمایی و مقاومت شیمیایی تعیین‌شده، برای تماس مکرر با مواد غذایی ایمن می‌باشند. در صورت رنگی بودن این پلاگ‌ها، باید تنها از رنگ‌دانه‌های تأییدشده توسط FDA استفاده شود و نباید حاوی پرکننده یا نرم‌کننده‌ای باشند که امکان نفوذ به مواد غذایی را داشته باشند. برای کاربردهای فرآوری غذا، باید از تأمین‌کننده اسناد تأیید مواد دریافت کرد تا از انطباق دقیق ترکیب سیلیکونی مورد استفاده با استانداردهای FDA یا اتحادیه اروپا اطمینان حاصل شود. سیلیکون با فرآیند پالادیوم-کاتالیز شده (Platinum-cured) نسبت به سیلیکون با فرآیند پراکسید-کاتالیز شده (Peroxide-cured) برای تماس با مواد غذایی ترجیح داده می‌شود، زیرا تولید کمتری از مواد قابل استخراج دارد.