Khách tới xưởng hỏi làm khuôn, câu đầu tiên mình hay hỏi lại là: bạn định đổ gì vào khuôn, đổ bao nhiêu lần, và mẫu gốc làm bằng gì. Ba câu đó quyết định gần hết việc nên dùng silicon gốc bạch kim hay silicon gốc thiếc. Nhiều người nghĩ silicon nào cũng như nhau, cứ mua thùng rẻ nhất về trộn là xong. Tới khi khuôn bị dính, bị nhão, hoặc sản phẩm ra lệch kích thước vài phần mười milimet thì mới quay lại hỏi.
Bài này mình viết theo kiểu kể lại những gì xưởng hay gặp. Không lý thuyết hóa học quá sâu, chỉ đủ để bạn hiểu vì sao hai loại này cư xử khác nhau, loại nào hợp việc gì, và những cái bẫy hay làm hỏng khuôn. Nếu bạn mới bắt đầu, đọc hết bài sẽ đỡ tốn kha khá tiền vật liệu.
Hai loại silicon này là gì, nói cho dễ hiểu
Silicon làm khuôn mà dân xưởng hay gọi là cao su RTV (Room Temperature Vulcanizing, tức lưu hóa ở nhiệt độ phòng). Bạn mua về thường có hai phần: phần A và phần B. Trộn hai phần với nhau, chất lỏng sẽ dần đặc lại thành cao su dẻo. Điểm khác giữa hai dòng nằm ở chất xúc tác khiến nó đông lại.
Silicon gốc thiếc (tin cure, condensation cure)
Loại này dùng muối thiếc làm xúc tác. Phản ứng đóng rắn kiểu ngưng tụ (condensation), nghĩa là trong lúc đông lại nó nhả ra một lượng nhỏ cồn. Chính vì có chất bay hơi thoát ra nên khuôn co lại nhiều hơn một chút so với loại bạch kim, và theo thời gian khuôn còn tiếp tục co thêm, khô dần, giòn dần.
Ưu điểm lớn nhất của silicon gốc thiếc là dễ tính. Nó gần như không bị “ức chế” bởi các vật liệu xung quanh, đổ lên đất sét, lên gỗ, lên mẫu in 3D nhựa thông thường đều đông được. Giá cũng mềm hơn. Với người mới làm, đây là loại ít gây bất ngờ nhất.
Silicon gốc bạch kim (platinum cure, addition cure)
Loại này dùng hợp chất bạch kim làm xúc tác, phản ứng kiểu cộng (addition). Không có sản phẩm phụ bay hơi, nên khuôn co rất ít và giữ kích thước ổn định trong nhiều năm. Khuôn bạch kim cũng bền nhiệt hơn, chịu hóa chất tốt hơn, và nhiều dòng đạt chuẩn tiếp xúc thực phẩm hoặc da người.
Đổi lại, nó khó tính. Một chút lưu huỳnh, một chút thiếc, một số loại nhựa in 3D chưa đóng rắn hết, găng tay cao su latex, thậm chí băng keo, đều có thể làm bề mặt silicon tiếp xúc không đông, nhầy nhầy dính tay. Dân trong nghề gọi hiện tượng này là ức chế đóng rắn (cure inhibition).
So sánh nhanh bằng số liệu của hãng
Để có con số cụ thể chứ không nói cảm tính, mình lấy ví dụ ba sản phẩm phổ biến của Smooth-On, một hãng silicon lớn của Mỹ. Đây là thông số do hãng công bố trên trang sản phẩm.
| Sản phẩm (Smooth-On) | Loại xúc tác | Độ cứng | Thời gian thao tác | Thời gian đóng rắn | Độ co ngót | Tỷ lệ trộn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mold Star 15 SLOW | Bạch kim | 15A | 50 phút | 4 giờ | dưới 0,1% | 1A:1B (thể tích và khối lượng) |
| OOMOO 25 | Thiếc | 25A | 15 phút | 75 phút | 0,25% | 1A:1B thể tích |
| Mold Max 30 | Thiếc | 30A | 45 phút | 24 giờ | 0,2% | 100A:10B khối lượng |
Theo trang sản phẩm Mold Star 15 SLOW của Smooth-On, độ co ngót của dòng bạch kim này dưới 0,001 in/in, tức dưới 0,1%. Trong khi đó OOMOO 25 gốc thiếc co 0,25% và Mold Max 30 co 0,2%. Nghe thì nhỏ, nhưng với một chi tiết dài 200 mm, co 0,25% nghĩa là lệch nửa milimet. Với tượng mỹ thuật thì chẳng ai để ý. Với vỏ hộp điện tử phải lắp khít nắp, nửa milimet là đủ để nắp không đóng được.
Một điểm nữa nhìn trong bảng: tỷ lệ trộn. Mold Star 15 trộn 1:1 cả theo thể tích lẫn khối lượng, rất khó sai. Mold Max 30 trộn 100:10 theo khối lượng, bắt buộc phải có cân. Ở xưởng mình, lỗi khuôn không đông do cân sai tỷ lệ còn nhiều hơn lỗi do chọn sai loại silicon.
Chuyện ức chế đóng rắn: cái bẫy lớn nhất
Đây là phần mình muốn bạn nhớ nhất trong bài. Có lần khách mang tới một mẫu tượng nhỏ nặn bằng đất sét dầu, nhờ làm khuôn bạch kim vì nghe nói “bạch kim xịn hơn”. Đổ xong để qua đêm, sáng ra lớp silicon chỗ tiếp xúc mẫu vẫn nhão như kem. Phải bỏ cả mẻ, làm sạch mẫu, đổi sang silicon thiếc.
Nguyên nhân nằm ở lưu huỳnh. Rất nhiều loại đất sét nặn có lưu huỳnh. Theo trang hỏi đáp kỹ thuật của Smooth-On về hiện tượng cure inhibition, lưu huỳnh trong đất sét nặn làm cao su không đóng rắn, và ngay cả lớp phủ bịt kín cũng có thể không ngăn được, nhất là với dòng bạch kim Mold Star. Cũng theo hãng, silicon gốc thiếc sẽ không đông khi đổ lên silicon gốc bạch kim, và ngược lại.
Những thứ hay gây ức chế cho silicon bạch kim mà xưởng mình đã gặp:
- Đất sét nặn có lưu huỳnh, một số loại đất sét dầu.
- Găng tay latex. Chỉ cần cầm mẫu bằng găng latex rồi đổ silicon là đủ để lại vệt nhão hình ngón tay.
- Silicon gốc thiếc cũ, keo silicon xây dựng.
- Mẫu in 3D resin chưa rửa sạch hoặc chưa chiếu UV đủ.
- Một số loại sơn, băng keo, chất chống dính không ghi rõ thành phần.
Cách thử đơn giản mà rẻ: trước khi đổ cả khuôn, pha một muỗng nhỏ silicon, quẹt lên một góc khuất của mẫu, chờ đủ thời gian đóng rắn. Nếu chỗ đó đông bình thường, không dính tay, thì yên tâm đổ. Mất thêm vài giờ nhưng tránh được việc bỏ cả ký silicon.
Đọc thêm: 9 lỗi hay gặp khi làm khuôn silicon, trong đó có cả cách xử lý khi lỡ bị ức chế.
Khi nào nên chọn silicon gốc bạch kim
Mình gom lại theo kinh nghiệm thực tế, không phải cứ “xịn” là chọn.
Khi cần kích thước chính xác
Làm khuôn cho đúc chân không (vacuum casting) nhựa PU để ra mẫu kỹ thuật, các chi tiết phải lắp ráp với nhau, có ren, có ngàm. Lúc này độ co thấp của bạch kim là thứ bạn trả tiền để có. Nhiều dự án tạo mẫu nhanh in master bằng SLA rồi làm khuôn bạch kim, ra 15 tới 20 sản phẩm PU giống nhau. Nếu bạn chưa rõ khái niệm này, bài cũ trên trang về silicone mold vacuum giải thích khá dễ hiểu. Bạn có thể xem thêm cách xưởng làm khuôn silicon theo yêu cầu cho cả mảng mỹ thuật và kỹ thuật để hình dung quy trình.
Khi khuôn phải giữ lâu năm
Khuôn thiếc để vài năm thường bị khô, cứng lại, rách mép. Khuôn bạch kim bảo quản đúng cách có thể để lâu hơn nhiều mà vẫn dùng được. Nếu bạn làm sản phẩm theo mùa, năm nay đổ, sang năm mới đổ tiếp, bạch kim đáng tiền hơn.
Khi tiếp xúc thực phẩm, da người hoặc nhiệt cao
Khuôn chocolate, khuôn bánh, khuôn làm hiệu ứng hóa trang đắp lên da, khuôn đúc kim loại nóng chảy nhiệt độ thấp như thiếc pewter. Những việc này nên chọn dòng bạch kim có chứng nhận phù hợp. Silicon thiếc thường không được khuyên dùng cho thực phẩm.
Khi đúc nhựa có tính ăn mòn khuôn
Nhựa polyester, epoxy, PU đều “ăn” khuôn dần theo thời gian. Khuôn bạch kim thường chịu được nhiều lần đổ hơn trước khi bề mặt bị khô, mất độ bóng.
Khi nào silicon gốc thiếc lại là lựa chọn hợp lý
Nói vậy không có nghĩa là thiếc kém. Ở xưởng, silicon thiếc vẫn được dùng rất nhiều.
Mẫu gốc là tượng đất sét, tượng gỗ cũ, đồ cổ không rõ đã từng được sơn phủ gì. Lúc này bạn không biết bề mặt có chất gây ức chế hay không, dùng thiếc cho chắc. Làm khuôn đúc thạch cao, xi măng nghệ thuật, sáp nến, những thứ không cần kích thước chính xác tới phần mười milimet. Làm khuôn lớn tốn nhiều kilogam silicon, ngân sách giới hạn. Khuôn chỉ cần đổ vài chục lần trong vài tháng rồi bỏ.
Một lưu ý: thiếc có loại đông nhanh như OOMOO 25 (75 phút) và loại đông chậm như Mold Max 30 (24 giờ). Đông nhanh thì tiện, nhưng thời gian thao tác chỉ 15 phút, khuôn to trộn chưa xong đã bắt đầu đặc. Khuôn lớn nên chọn loại có thời gian thao tác dài, nhất là khi phải hút chân không khử bọt trước khi đổ.
Bảng chọn nhanh theo công việc
| Việc bạn cần làm | Gợi ý loại silicon | Lý do chính |
|---|---|---|
| Khuôn vacuum casting PU, chi tiết lắp ráp | Bạch kim | Co ít, kích thước ổn định |
| Khuôn tượng từ mẫu đất sét dầu | Thiếc | Không bị ức chế bởi lưu huỳnh |
| Khuôn chocolate, bánh, kẹo | Bạch kim chuẩn thực phẩm | An toàn tiếp xúc thực phẩm |
| Khuôn thạch cao, xi măng số lượng vừa | Thiếc | Rẻ, dễ làm, đủ dùng |
| Khuôn để lưu lâu, dùng lại sau nhiều năm | Bạch kim | Ít lão hóa, ít co theo thời gian |
| Khuôn từ mẫu in 3D resin | Bạch kim (sau khi mẫu được xử lý kỹ) hoặc thiếc | Tùy mẫu đã rửa và chiếu UV đủ chưa |
| Khuôn nến, xà phòng handmade | Cả hai đều được | Nến dùng thiếc ổn, xà phòng nhiều kiềm nên bạch kim bền hơn |
Về chuyện độ cứng, bảng trên chưa nói tới. Cả bạch kim lẫn thiếc đều có từ rất mềm tới khá cứng, thường từ Shore A 10 tới 50. Mình có viết riêng một bài về cách chọn độ cứng silicon Shore A cho từng kiểu khuôn.
Làm khuôn từ mẫu in 3D: lưu ý riêng cho từng loại
Bây giờ phần lớn mẫu gốc ở xưởng mình là mẫu in 3D. Khách gửi file, xưởng in master bằng SLA hoặc FDM trong khoảng 1 tới 3 ngày, sau đó làm khuôn. Nếu bạn quan tâm cách chuẩn bị mẫu in để làm khuôn, có thể đọc thêm bài in 3D làm mẫu gốc cho khuôn đúc trên trang.
Với mẫu in FDM nhựa PLA, PETG: cả hai loại silicon đều đông bình thường trong đa số trường hợp. Vấn đề chính là vân lớp in. Silicon chép lại mọi thứ, kể cả từng đường vân 0,2 mm. Cần chà nhám, sơn lót, chà lại cho phẳng rồi mới làm khuôn.
Với mẫu in resin SLA: đây là chỗ hay gặp chuyện với silicon bạch kim. Resin chưa đóng rắn hết trên bề mặt có thể làm silicon bạch kim không đông. Xưởng mình thường rửa cồn kỹ, chiếu UV thêm, có khi sấy nhẹ, rồi phủ một lớp sơn lót mỏng. Sau đó vẫn làm bài test quẹt một góc như mình nói ở trên.
Nếu không có thời gian xử lý mẫu, dùng thiếc là cách an toàn hơn, chấp nhận độ co cao hơn một chút.
Giá cả và chi phí thật của một bộ khuôn
Mình không đưa giá cụ thể vì giá silicon thay đổi theo hãng, theo lô nhập và theo tỷ giá. Chỉ nói xu hướng: silicon bạch kim thường đắt hơn silicon thiếc cùng độ cứng khá nhiều. Nhưng giá vật liệu chỉ là một phần.
Chi phí thật của một bộ khuôn gồm tiền silicon, tiền làm mẫu gốc, công làm khuôn, và tiền của những lần làm hỏng. Nếu bạn chọn thiếc cho rẻ nhưng sau 30 lần đổ khuôn đã rách, phải làm lại khuôn thứ hai, có khi tổng chi phí còn cao hơn làm một khuôn bạch kim từ đầu. Ngược lại, nếu bạn chọn bạch kim cho mẫu đất sét rồi bị ức chế, mất cả mẻ silicon đắt tiền.
Thời gian cũng là tiền. Một bộ khuôn ở xưởng thường mất khoảng 2 tới 7 ngày làm việc tùy độ phức tạp. Silicon thiếc đông chậm 24 giờ sẽ kéo dài lịch hơn loại đông 4 giờ. Khi lên kế hoạch, bạn nên tính cả chuyện này.
Những mẹo xưởng ít ai nói
Cân thay vì đong. Kể cả với loại trộn 1:1 theo thể tích, dùng cân vẫn chính xác hơn ước lượng bằng mắt.
Trộn kỹ, cạo thành và đáy cốc. Phần silicon dính ở thành cốc không được trộn đều sẽ tạo thành những đốm không đông trong khuôn. Mẹo của dân xưởng là trộn ở cốc thứ nhất, đổ sang cốc thứ hai, trộn thêm lần nữa.
Hút chân không khử bọt nếu có máy. Với khuôn tượng nhiều chi tiết nhỏ, bọt khí bám ở mặt mẫu sẽ thành những hạt lồi trên sản phẩm. Nếu không có máy hút, đổ từ cao xuống thành một dòng mảnh vào một góc của hộp khuôn, để silicon tự chảy lan ra.
Nhiệt độ phòng ảnh hưởng nhiều. Ở Việt Nam mùa nóng, silicon thiếc đông nhanh hơn ghi trên nhãn. Mùa lạnh ở miền Bắc, silicon bạch kim có thể đông rất chậm. Nhiệt độ kho chứa cũng quan trọng: để thùng silicon dưới mái tôn nóng vài tháng là chất lượng giảm rõ.
Đừng trộn dụng cụ. Cốc, que khuấy đã dùng cho silicon thiếc thì đừng dùng cho bạch kim. Xưởng mình dán nhãn màu riêng cho hai bộ dụng cụ.
Câu hỏi thường gặp
Silicon gốc bạch kim có tốt hơn silicon gốc thiếc không?
Tốt hơn về độ co, độ bền theo thời gian và khả năng chịu nhiệt. Nhưng khó tính hơn và đắt hơn. Với mẫu đất sét có lưu huỳnh hay mẫu không rõ đã phủ gì, silicon thiếc lại là lựa chọn an toàn hơn. Không có loại nào tốt nhất cho mọi việc.
Làm sao biết silicon mình đang có là gốc thiếc hay bạch kim?
Xem tỷ lệ trộn và nhãn. Nhiều loại bạch kim trộn 1:1. Nhiều loại thiếc trộn 100:10 hoặc 100:5 theo khối lượng, tuy nhiên cũng có loại thiếc trộn 1:1 như OOMOO 25, nên không thể chỉ dựa vào tỷ lệ. Cách chắc nhất là đọc bảng thông số kỹ thuật (TDS) của hãng, nơi luôn ghi rõ platinum cure hay tin cure.
Đổ silicon bạch kim lên khuôn silicon thiếc cũ được không?
Theo Smooth-On, silicon thiếc và silicon bạch kim ức chế lẫn nhau khi tiếp xúc. Nếu cần đổ silicon lên silicon (ví dụ làm khuôn nhiều mảnh), cần dùng chất chống dính phù hợp và tốt nhất là dùng cùng một loại cho các mảnh.
Khuôn silicon thiếc dùng được bao nhiêu lần?
Tùy vật liệu đổ vào, độ phức tạp của mẫu và cách bảo quản. Ở xưởng, khuôn mỹ thuật đổ thạch cao, poly thường được khoảng 20 tới 100 sản phẩm tùy mẫu. Khuôn vacuum casting PU thường khoảng 15 tới 20 lần. Mẫu có nhiều cạnh sắc, nhiều chỗ khóa khuôn (undercut) sẽ làm khuôn rách sớm hơn.
Mẫu in 3D resin có làm khuôn bạch kim được không?
Được, nhưng phải xử lý mẫu kỹ: rửa sạch, chiếu UV đủ, phủ sơn lót, và làm thử trên một góc nhỏ trước. Nếu bỏ qua bước này, bề mặt khuôn sát mẫu dễ bị nhão.
Lời cuối
Chọn silicon gốc bạch kim hay gốc thiếc không khó nếu bạn trả lời được ba câu: đổ gì, đổ bao nhiêu lần, mẫu gốc làm bằng gì. Cần chính xác, cần bền, cần an toàn thực phẩm thì nghiêng về bạch kim. Mẫu đất sét, mẫu cũ không rõ nguồn gốc, khuôn mỹ thuật số lượng vừa thì thiếc thường đủ và đỡ rủi ro hơn. Dù chọn loại nào, hãy test một góc nhỏ trước khi đổ cả khuôn.
Ở CT3D Group, xưởng làm cả hai dòng silicon tùy theo mẫu và mục đích của khách, từ khuôn mỹ thuật tới khuôn đúc chân không cho chi tiết kỹ thuật. Nếu bạn đang phân vân với mẫu của mình, cứ gửi ảnh hoặc file 3D để xưởng xem giúp. Liên hệ xưởng CT3D qua hotline/Zalo 0888 7999 38 hoặc 0975 008 728.
Nguồn tham khảo
- Smooth-On (nguồn hãng), trang sản phẩm Mold Star 15 SLOW: https://www.smooth-on.com/products/mold-star-15-slow/
- Smooth-On (nguồn hãng), trang sản phẩm OOMOO 25: https://www.smooth-on.com/products/oomoo-25/
- Smooth-On (nguồn hãng), trang sản phẩm Mold Max 30: https://www.smooth-on.com/products/mold-max-30/
- Smooth-On (nguồn hãng), What is “cure inhibition”?: https://www.smooth-on.com/support/faq/104/