Как изготовливают силиконовые прокладки

Силиконовые прокладки изготавливают методом литья под давлением или прессованием. Для начала выберите подходящий тип силикона: LSR (жидкий силиконовый каучук) подходит для сложных форм, а твердый силикон – для стандартных деталей. Температура вулканизации обычно составляет 120–200°C, а время обработки зависит от толщины изделия.

Перед заливкой формы очистите и обработайте разделительным составом – это исключит прилипание материала. Используйте металлические или композитные пресс-формы, если нужна высокая точность. Для мелкосерийного производства подойдут и полимерные варианты, но они быстрее изнашиваются.

Готовые прокладки проверяют на герметичность и эластичность. Например, изделия для медицинской промышленности тестируют на соответствие ISO 10993, а автомобильные – на устойчивость к маслам и перепадам температур. Если требуется цветное исполнение, добавляйте пигменты до начала смешивания компонентов.

Выбор сырья: виды силикона и их свойства

Для производства силиконовых прокладок чаще всего используют жидкий силикон (LSR) и твердый силикон (HTV). LSR подходит для литья под давлением, обеспечивая высокую точность и гладкую поверхность. HTV обрабатывают вулканизацией, что делает его идеальным для прокладок с повышенной термостойкостью.

Пищевой силикон (FDA-совместимый) применяют в медицине и пищевой промышленности. Он выдерживает температуры от -60°C до +230°C, не выделяет вредных веществ и устойчив к агрессивным средам. Если нужна силиконовая прокладка под заказ для контакта с продуктами, выбирайте этот вариант.

Фторсиликон (FVMQ) отличается устойчивостью к маслам, топливу и химикатам. Его используют в автомобильной и авиационной промышленности. Рабочий диапазон – от -60°C до +200°C.

Для электроизоляционных прокладок подойдет силикон с добавлением оксида алюминия или кварца. Эти наполнители повышают прочность и диэлектрические свойства.

Пористый силикон (вспененный) применяют для уплотнений, требующих амортизации. Он легкий, гибкий и снижает вибрацию. Плотность варьируется от 0,2 до 0,9 г/см³.

Подготовка смеси: дозировка компонентов и смешивание

Для получения качественной силиконовой смеси соблюдайте точные пропорции компонентов. Основные ингредиенты:

• Базовый силикон – 90–95% от общей массы.
• Отвердитель – 5–10%, в зависимости от типа силикона.
• Пластификаторы – до 3%, если требуется повысить эластичность.
• Красители и добавки – не более 2% от общего объема.

Используйте цифровые весы с точностью до 0,1 г для взвешивания. Погрешность более 1% может привести к изменению свойств материала.

Порядок смешивания:

1. Заливайте базовый силикон в чистую емкость.
2. Добавляйте пластификаторы и красители, перемешивайте 2–3 минуты до однородности.
3. Вводите отвердитель, избегая контакта с влагой и воздухом.
4. Перемешивайте смесь 5–7 минут на низких оборотах (200–300 об/мин).

Контролируйте консистенцию: готовая смесь не должна содержать пузырьков или комков. Если появляются пузыри, поместите емкость в вакуумную камеру на 1–2 минуты при давлении 0,5–0,7 бар.

Температура в помещении должна быть 20–25°C. При более низких значениях увеличивается время полимеризации, при высоких – смесь может начать застывать раньше.

Формование прокладок: методы и оборудование

Для формования силиконовых прокладок чаще всего применяют литьё под давлением и компрессионное прессование. Литьё под давлением подходит для массового производства деталей сложной формы, обеспечивая точность до 0,05 мм. Используйте термопластавтоматы с температурой цилиндра 160–220°C и давлением впрыска 80–120 МПа.

Компрессионное прессование экономичнее для мелких серий. Потребуется гидравлический пресс (50–200 тонн) и разъёмные металлические формы. Оптимальная температура прессования – 120–180°C, время выдержки – 2–5 минут в зависимости от толщины изделия.

Для изготовления форм выбирайте закалённую сталь или алюминий. Стальные формы выдерживают 50+ тысяч циклов, алюминиевые – до 10 тысяч, но они дешевле и быстрее изготавливаются. Учитывайте усадку силикона (1,5–3%) при проектировании оснастки.

Автоматизированные линии с роботами-загрузчиками сокращают цикл формования на 15–20%. Для прокладок с армированием применяйте двухкомпонентное литьё или предварительную укладку материала в форму.

Вулканизация: температурные режимы и время обработки

Оптимальная температура вулканизации силиконовых прокладок – 160–180°C. При таких значениях материал приобретает нужную эластичность и прочность без деформации. Для тонких изделий (до 2 мм) достаточно 3–5 минут, а для толстых (5–10 мм) время увеличивают до 8–12 минут.

Выбор режима для разных типов силикона

Термостойкие марки (например, ELASTOSIL® R) обрабатывают при 180–200°C в течение 10–15 минут. Для пищевого силикона (LSR) достаточно 160–170°C и 5–7 минут – это сохраняет безопасность материала.

Контроль параметров

Используйте термопары для точного измерения температуры в печи. Отклонение более чем на 5°C приводит к недополимеризации или перегреву. Для равномерного прогрева размещайте прокладки на сетчатых поддонах с зазором 10–15 мм между изделиями.

После вулканизации охлаждайте прокладки постепенно – резкий перепад температур вызывает коробление. Оставьте их в выключенной печи на 20–30 минут или используйте термокамеру с плавным снижением температуры до 50°C.

Контроль качества: проверка геометрии и физических свойств

Проверяйте геометрию силиконовых прокладок с помощью цифрового микроскопа или оптического профилометра. Допустимые отклонения от номинальных размеров не должны превышать ±0,1 мм для толщины и ±0,3 мм для внешнего контура.

• Толщина: Измеряйте минимум в 5 точках по всей площади прокладки, особенно в зонах с перепадами высот.
• Диаметр отверстий: Используйте калиброванные штифты или лазерные датчики для проверки соответствия чертежу.
• Шероховатость поверхности: Контролируйте параметры Ra (не более 1,6 мкм) и Rz с помощью портативного профилометра.

Для оценки физических свойств применяйте следующие методы:

1. Твердость по Шору: Проводите замеры дюрометром типа А (для мягких составов) или D (для жестких). Допустимый разброс – ±5 единиц от заявленного значения.
2. Прочность на разрыв: Используйте универсальную испытательную машину. Минимальный предел прочности для стандартных прокладок – 5 МПа.
3. Упругость: Сжимайте образец на 30% от исходной толщины и фиксируйте время восстановления формы. Качественная прокладка возвращается в исходное состояние за 1-3 секунды.

Автоматизируйте контроль с помощью систем машинного зрения для серийного производства. Настройте программное обеспечение так, чтобы оно отбраковывало детали с дефектами:

• Заусенцами по кромкам
• Воздушными включениями диаметром свыше 0,2 мм
• Неравномерной усадкой после вулканизации

Фиксируйте результаты проверок в электронной базе данных с привязкой к номеру партии. Это упростит анализ брака и корректировку параметров производства.

Упаковка и маркировка готовых изделий

Используйте полиэтиленовые пакеты с антистатическим покрытием для защиты силиконовых прокладок от пыли и влаги. Оптимальная толщина пленки – от 50 до 80 мкм. Для крупных партий подходят картонные коробки с перегородками, предотвращающими деформацию.

Требования к маркировке

На каждую упаковку наносите:

• наименование изделия и артикул;
• дату производства и срок годности (если применимо);
• количество штук в партии;
• знак соответствия стандартам (например, ГОСТ или ISO).

Для печати выбирайте термостойкие этикетки или лазерную маркировку, если прокладки будут использоваться в высокотемпературных средах.

Рекомендации по хранению и транспортировке

Избегайте прямого солнечного света и соседства с химически активными веществами. При перевозке фиксируйте коробки на паллетах стрейч-пленкой.

Видео:

Форма для силиконовых прокладок сложной формы