Производство силикона и изделий из силиконовых резиновых смесей
Для производства самого силиконового каучука используют метод нагрева больших объемов кварцевого песка до очень высоких температур, которые могут достигать +18000С. Это делается для того чтобы атомы кремния были изолированы от соединения диоксида кремния (кремнезем). Кремний соединяется с хлористым метилом и нагревается, затем перегоняется в полидиметилсилоксан или в полимеризованный силоксан, который может быть полимеризован. В зависимости от получения конечного продукта, полидеметилсилоксан объединяют с пегментами, добавками и добавляют катализатор (для производства изделий методом экструзии под давлением). Окончательная стадия производства это вулканизация сырой резиновой смеси.
Перед дальнейшей обработкой силиконовой резины необходимо пластифицировать сырую резиновую смесь, поскольку после длительного хранения смеси становятся хрупкими. Пластификация производится на смесительных вальцах между которыми резина пропускается до тех пор, пока не превратится в однородную массу без крошек и пузырей. Во время процесса пластификации в смесь добавляют различные наполнители в зависимости от необходимых свойств готового изделия для улучшения их свойств. Основными наполнителями могут быть: оксид цинка, оксид титана, карбид кремния, высокодисперсная кремниевая кислота. После добавления наполнителей в сырую силиконовую смесь вводят вулканизирующие средства, благодаря которым происходит окончательный процесс термообработки (вулканизации) резины. Это могут быть органические перекиси. Это (2,4 – дихлорбензоил) пероксид (2,4 ДХБ, DCLBP) используемый, как правило для производства профилированных изделий, шлангов и кабелей и 2,5 –ДИ (тетрабутилперокси гексан) который кодел для литья под давлением.
Как правило, сырые силиконовые резиновые смеси имеют полупрозрачный бело-серый цвет. Для придания резине определенного цвета и сохранения тремостойких качеств готового изделия в нее добавляют неорганические термостабильные пегменты. Если не требуется устойчивость к высоким температурам, то используются органические красители: белый (диоксид титана или оксид цинка), красно-коричневый (оксид железа красный), синий (кобальт синий), черный (сажа).
По способам дальнейшей переработки на производствах используются следующие основные виды:
Формование и литьевая прессовка. Смесь заливается или запрессовывается в пресс-формы и выдерживается под давлением определенное время, доводя температуру на прессе до температуры вулканизации. Многообразие пресс-форм позволяет выпускать продукцию, применяемую практически во всех отраслях промышленности и бытовых изделий.
Экструзия на литьевых машинах используется для производства профильных деталей, лент, прутков, шлангов и т.д. Резиновая смесь загружается в бункер и подается через шнек на ленту, где непрерывно в туннеле с термонагревателями происходит процесс вулканизации резины, после чего готовое изделие остужается и наматывается на барабан. Температура вулканизации составляет +250 — +350oС в зависимости от толщины профиля и скорости подачи резины в термотуннель. Чем выще температура, тем быстрее происходит процесс вулканизации. Вулканизация осуществляется с подачей горячего воздуха.
Еще один из способов обработки силиконового каучука это литье под давлением. Этот метод применим при крупносерийном производстве, где применятся значительно более высокие температуры а время вулканизации значительно короче. Подача осуществляется роликовым ленточным перегружателем который либо протягивается и сгружает силиконовую резиновую смесь в каландр, либо устанавливается непосредственно на литьевой машине.
Для пропитки тканей используют метод наслоения, когда в подготовленную силиконовую резиновую смесь разбавленную с растворителем до 10-35% в виде эмульсии методом погружения пропитывают ткань. Затем растворитель испаряется при +80oС а каучуковая смесь вулканизируется на полотне в специальных шахтах различных размеров в зависимости от ширины пропитываемого материала. Вулканизация происходит при температуре от +200 до +250oС. Как правило, такой способ применяется для пропитки стеклотканей используемых в качестве антипригарных ковриков, специальных конвейерных лент, покрывных материалов, где важна прочность изделий. Если необходима более толстый слой нанесения на ткань то применяют способ наслоения. При этом эмульсия делается более густой (40-60%) и наносится на поверхность с одной стороны. При погружении и наслоении используются только те виды каучуков, которые хорошо растворяются. Растворителями служат толуол, ксилол, тест-бензин и т.д. Еще одним способом нанесения резиновой смести на ткань является каландирование. При этом резиновая смесь готовится без растворителя и наносится на ткань с помощью каландра на полосу ткани, которая нагретая горячим воздухом пропускается через гидравлический пресс-канал. Этим методом можно наносить толстые слои резины как с одной, так и с двух сторон.
Склеивание силиконовой резины как между собой, так и с другими материалами имеет особенность. Из-за антиадгезионных свойств силиконы трудно клеятся, поэтому для прочного соединения силиконовых резин применяются специальные грунтовки и клеи на силиконовой основе, обеспечивающие хороший склеивающий эффект. Склеивание осуществляется двумя способами: с использованием вулканизирующего средства и склеивание вулканизированных деталей между собой с другими материалами с использованием специальных клеев.