Резину можно рассматривать как сшитую коллоидную систему, в которой каучук составляет дисперсионную среду, а наполнители — дисперсную фазу. Важнейшее свойство резины — высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале температур.
Что такое силиконовая резина и смеси
Силиконовая резина – это эластичный материал, получаемый на базе высокомолекулярных кремнийорганических соединений и по внешнему виду напоминающий синтетическую или обычную натуральную резину. Однако вследствие своей особой химической структуры она отличается целым рядом свойств, которые позволяют ей занять особое место среди резиновых эластичных материалов.
Смеси состоят из силиконового каучука, активного наполнителя на базе кремниевой кислоты, полу- и неактивных наполнителей, как, например, инфузорная земля и вспомогательные материалы на силиконовой основе, служащие для упрощения процесса обработки. При добавлении соответствующих вулканизаторов при температурах более +100°C из них можно изготовить эластичные резиновые детали.
Одно из важных свойств силиконовой резины — устойчивость к экстремальным температурам. Благодаря этому силиконовую резину можно с успехом использовать при более высоких и более низких температурах. К таким свойствам относятся, например, сохранение формы, эластичность, упругость, прочность, жёсткость и предельное удлинение.
Переработка силиконовой резины
Технология получения длинномерных профильных изделий из силиконовой резины заключается в использовании метода экструзии и вулканизации изделий.
Производственная линия для резиновых профилей состоит из смесительных вальцев, пластикатора, экструдера (шнековой машины)) с калибровочным инструментом, нагревательного и вулканизационного участка, канала теплого воздуха и охладительного участка с подключенными намоточными приспособлениями или приемными столами.
Лента холодной или подогретой резиновой смеси подается непосредственно в загрузочное окно. Далее резиновая смесь попадает в винтовой канал вращающегося шнека, при транспортировке шнеком в зоне загрузки материал частично уплотняется и, попадая в зону пластикации, материал прогревается и пластицируется. При длительном хранении смеси силиконовых каучуков становятся хрупкими, поэтому перед обработкой их необходимо пластифицировать для того, чтобы изготовляемые из них изделия имели качественную поверхность.Пластификация проводится на смесительных вальцах стандартной конструкции.
Прогрев материала осуществляется за счет тепла, выделяющегося при собственном интенсивном деформировании от вращения шнека. Объем, занимаемый материалом, при этом уменьшается, поэтому во избежание такого нежелательного явления, как образование пустот в потоке материала, движущегося по винтовому каналу, нарезку шнека в зоне загрузки делают с несколькими заходами и с монотонно уменьшающейся по ходу продвижения материала глубиной. Для выведения образующихся газов при нагреве экструдер должен быть оборудован камерой дегазации.
Подготовленная таким образом пластицированная резиновая смесь продавливается шнеком через формующий инструмент (экструзионная головка).
Одним из важных факторов обеспечения стабильной производительности экструдера является надежная подача материала в канал шнека и равномерность захвата. Поэтому шнековые машины оснащают специальными загрузочными устройствами предназначенными для принудительного питания. Так, например, при питании экструдера резиновой смесью в виде ленты загрузочное устройство представляет собой тянущий валик.
Все конструкции экструдеров для переработки резин силиконовых включают систему термостатирования шнека и цилиндра. Обогрев цилиндра и шнека используется в период пуска. При продавливании пластиката через формующий инструмент вследствие большого гидравлического сопротивления головки и высокой вязкости материала на входе в головку развивается давление до 50Мпа. Так как существует замкнутая силовая цепь деталей шнековой машины, то все детали шнековой машины должны быть расчитаны на это усилие
Плотно прилегающий к корпусу шнек подает невулканизованную резиновую смесь, предварительно нагретую на вальцах, через корпус к головке, в которую вставляется сменный формующий инструмент, определяющий форму получаемого изделия. Выходящее из головки изделие обычно охлаждается струей воды. Многие изделия, например уплотнительные прокладки и небольшие трубки, выходят из экструдера в окончательной форме, а потом вулканизуются
Вулканизация силикона
Вулканизация — химическая реакция каучука с вулканизующим агентом в присутствии ускорителей при t=280 ºС.
Вулканизация силикона проводится в больших горизонтальных вулканизаторах с паровой рубашкой. Резиновые смеси, вулканизуемые сухим теплом, обычно содержат меньшую добавку серы, чтобы исключить выход части серы на поверхность изделия. Для уменьшения времени вулканизации, которое, как правило, больше, чем при вулканизации открытым паром или под прессом, используются вещества-ускорители.
Некоторые резиновые изделия вулканизуются погружением в горячую воду под давлением. Листовой каучук наматывается между слоями муслина на барабан и вулканизуется в горячей воде под давлением. Резиновые груши, шланги, изоляция для проводов вулканизуются в открытом паре. Вулканизаторы обычно представляют собой горизонтальные цилиндры с плотно подогнанными крышками.
Для вулканизации силиконовых резиновых смесей традиционно применяются органические пероксиды, т.к. они легко разлагаются при определённых температурах, обеспечивая высокую скорость вулканизации. После введения перекиси смесь необходимо основательно охладить во избежание её девулканизации.
Существуют и другой способ вулканизации силиконовых резиновых смесей – аддиционный с применением платинового катализатора. В резинах, полученных данным способом, содержатся только низкомолекулярные полисилоксаны, не оказывающие токсического действия.
Вулканизация происходит непрерывно под действием горячего воздуха. Для ускорения вулканизации необходимо поддерживать температуру в пределах от +250 до +400°C. Температура внутри вулканизационного канала устанавливается на +250-350°C. При +350°С процесс продолжается лишь несколько секунд. Достаточно, чтобы деталь приобрела стабильную форму, так как за вулканизацией следует поствулканизация (отжиг).
Процесс отжига может быть либо прерывистым и проходить в печи с циркуляцией воздуха, либо непрерывным в специальном нагревательном канале. В последнем варианте необходимо обеспечить достаточную подачу воздуха. Затем идет охлаждение.