Силіконові гуми
Гуму можна розглядати як зшите колоїдну систему, в якій каучук складає дисперсійне середовище, а наповнювачі — дисперсну фазу. Найважливіша властивість гуми - висока еластичність, тобто здатність до великих оборотних деформацій у широкому інтервалі температур.
Що таке силіконова гума та суміші
Силіконова гума - це еластичний матеріал, що отримується на базі високомолекулярних кремнійорганічних сполук і на вигляд нагадує синтетичну або звичайну натуральну гуму. Проте внаслідок своєї особливої хімічної структури вона відрізняється цілою низкою властивостей, які дозволяють їй зайняти особливе місце серед еластичних гумових матеріалів.
Суміші складаються із силіконового каучуку, активного наповнювача на базі кремнієвої кислоти, напів- та неактивних наповнювачів, як, наприклад, інфузорна земля та допоміжні матеріали на силіконовій основі, що служать для спрощення процесу обробки. При додаванні відповідних вулканізаторів при температурах понад +100°C їх можна виготовити еластичні гумові деталі.
Однією з важливих властивостей силіконової гуми є стійкість до екстремальних температур. Завдяки цьому силіконову гуму можна з успіхом використовувати за більш високих і нижчих температур. До таких властивостей відносяться, наприклад, збереження форми, еластичність, пружність, міцність, жорсткість та граничне подовження.
Переробка силіконової гуми
Технологія отримання довгомірних профільних виробів із силіконової гуми полягає у використанні методу екструзії та вулканізації виробів.
Виробнича лінія для гумових профілів складається із змішувальних вальців, пластикатора, екструдера (шнекової машини)) з калібрувальним інструментом,нагрівальної та вулканізаційної ділянки, каналу теплого повітря та охолоджувальної ділянки з підключеними намотувальними пристроями або приймальними столами.
Стрічка холодної або підігрітої гумової суміші подається безпосередньо до завантажувального вікна. Далі гумова суміш потрапляє в гвинтовий канал шнека, що обертається, при транспортуванні шнеком в зоні завантаження матеріал частково ущільнюється і, потрапляючи в зону пластикації, матеріал прогрівається і пластицируется. При тривалому зберіганні суміші силіконових каучуків стають крихкими, тому перед обробкою їх необхідно пластифікувати для того, щоб вироби, що виготовляються з них, мали якісну поверхню.Пластифікація проводиться на змішувальних вальцях стандартної конструкції.
Прогрів матеріалу здійснюється за рахунок тепла, що виділяється за власного інтенсивного деформування від обертання шнека. Об'єм, займаний матеріалом, при цьому зменшується, тому щоб уникнути такого небажаного явища, як утворення порожнин у потоці матеріалу, що рухається по гвинтовому каналу, нарізку шнека в зоні завантаження роблять з кількома заходами і монотонно зменшується по ходу просування матеріалу глибиною. Для виведення газів при нагріванні екструдер повинен бути обладнаний камерою дегазації.
Підготовлена таким чином пластикова гумова суміш продавлюється шнеком через формуючий інструмент (екструзійна головка).
Одним із важливих факторів забезпечення стабільної продуктивності екструдера є надійна подача матеріалу в канал шнека та рівномірність захоплення. Тому шнекові машини оснащують спеціальними завантажувальними пристроями, призначеними для примусового живлення. Так, наприклад, при живленні екструдера гумовою сумішшю у вигляді стрічки завантажувальний пристрійявляє собою валик, що тягне.
Всі конструкції екструдерів для переробки силіконових гум включають систему термостатування шнека і циліндра. Обігрів циліндра та шнека використовується в період пуску. При продавлюванні пластикату через формуючий інструмент внаслідок великого гідравлічного опору голівки та високої в'язкості матеріалу на вході в голівку розвивається тиск до 50 МПа. Оскільки існує замкнутий силовий ланцюг деталей шнекової машини, всі деталі шнекової машини повинні бути розраховані на це зусилля
Щільно прилеглий до корпусу шнек подає невулканізовану гумову суміш, попередньо нагріту на вальцях, через корпус до головки, в яку вставляється змінний інструмент, що формує, що визначає форму виробу. Виріб, що виходить з голівки, зазвичай охолоджується струменем води. Багато виробів, наприклад ущільнювальні прокладки та невеликі трубки, виходять із екструдера в остаточній формі, а потім вулканізуються
Вулканізація силікону
Вулканізація- хімічна реакція каучуку з вулканізуючим агентом у присутності прискорювачів при t=280 ºС.
Вулканізація силікону проводиться у великих горизонтальних вулканізаторах з паровою сорочкою. Гумові суміші, що вулканізуються сухим теплом, зазвичай містять меншу добавку сірки, щоб виключити вихід частини сірки на поверхню виробу. Для зменшення часу вулканізації, яке, як правило, більше, ніж при вулканізації відкритою парою або під пресом, використовуються речовини-прискорювачі.
Деякі гумові вироби вулканізуються зануренням у гарячу воду під тиском. Листовий каучук намотується між шарами мусліну на барабан і вулканізується у гарячій воді під тиском. Гумові груші, шланги, ізоляція для проводів вулканізуються у відкритомупарі. Вулканізатори зазвичай є горизонтальними циліндрами з щільно підігнаними кришками.
Для вулканізації силіконових гумових сумішей зазвичай використовуються органічні пероксиди, т.к. вони легко розкладаються за певних температур, забезпечуючи високу швидкість вулканізації. Після введення перекису суміш необхідно ґрунтовно охолодити, щоб уникнути її девулканізації.
Існують і інший спосіб вулканізації силіконових гумових сумішей – аддиційний із застосуванням платинового каталізатора. У гумах, отриманих даним способом, містяться лише низькомолекулярні полісилоксани, які не чинять токсичної дії.
Вулканізація відбувається безперервно під дією гарячого повітря. Для прискорення вулканізації необхідно підтримувати температуру від +250 до +400°C. Температура всередині вулканізаційного каналу встановлюється +250-350°C. При +350 ° С процес триває лише кілька секунд. Достатньо, щоб деталь набула стабільної форми, оскільки за вулканізацією слід постволканізація (відпал).
Процес відпалу може бути переривчастим і проходити в печі з циркуляцією повітря, або безперервним у спеціальному нагрівальному каналі. В останньому варіанті необхідно забезпечити достатню подачу повітря. Потім іде охолодження.