Благодаря своим уникальным свойствам силиконовые уплотнения нашли широкое применение в различных областях промышленности.
Они могут использоваться для различного вида соединений и эксплуатироваться в любых климатических зонах, так как диапазон их рабочих температур составляет от -60… +300 °С (в среднем).
Силиконовые уплотнители устойчивы к воздействию озона, морской и пресной воды (в т.ч. кипящей), спиртов, минеральных масел и топлива, слабых растворов кислот и щелочей.
Рассмотрим подробнее их свойства, преимущества и области применения.
Преимущества силиконовых уплотнений над резиновыми
Уплотнения из силикона часто называют силиконовой резиной – и это оправданно. Силикон и резина являются разновидностями синтетического каучука. Оба демонстрируют вязкоупругие свойства, которые обычно называют эластичностью.
Ключевое отличие между материалами – в их основе. У резины это углерод-углеродные связи, а у силикона – кремний и кислород. Каучук может быть натуральным или синтезированным, силикон же – только синтетическим.
За счет высокоэнергетических связей кремний-кислород силикон более устойчив к нагреванию, чем другие эластомеры. Неорганическая основа делает его невосприимчивым к химическим веществам и грибкам. Кроме того, силикон не разрушается под УФ-лучами, поскольку связи кремний-кислород менее подвержены таким воздействиям, чем углерод-углерод в каучуках.
Итак, ключевыми преимуществами уплотнителей из силикона являются:
- Высокая морозо- и термостойкость (от -60 °С до +300 °С)
- Устойчивость к большому количеству агрессивных сред
- Экологическая безопасность
- Механическая прочность и эластичность
- Устойчивость к воздействиям факторов окружающей среды (солнечному свету, пресной и морской воде)
- Отличные электроизоляционные свойства
- Антиадгезивные свойства: при высокой температуре силиконовые уплотнения не прилипают к другим элементам
В отличие от уплотнений из темной резины, силиконовые не имеют запаха и не пачкаются – во многих случаях это немаловажно.
Где применяются силиконовые уплотнители?
Силиконовые уплотнения применяются во многих отраслях промышленности, наиболее популярными из которых являются пищевая и фармацевтическая.
На предприятиях, производящих продукты питания, уплотнители из силикона используются в оборудовании по переработке мяса, рыбы, молока, овощей, в устройствах для изготовления безалкогольных и алкогольных напитков. В упаковочном оборудовании силиконовые уплотнения применяют в качестве подложки под термоножи (для защиты от пригорания).
Термостойкость силикона позволяет применять уплотнения из этого материала в хлебопекарных печах, коптильных, расстойных и сушильных шкафах. Устойчивость силикона к очень низким температурам дает возможность использовать его в холодильных и морозильных камерах.
Благодаря высоким диэлектрическим свойствам силиконовые уплотнения применяют для изоляции выводных и монтажных проводов электрооборудования, токоведущих элементов электротехнических устройств и т.д.
Силиконовые уплотнения используют для герметизации тепло- и газовыводящего оборудования, автоклавов, реакторов, фильтров, стерилизаторов, термокамер, клипсаторов, куттеров, сушильных аппаратов, дымогенераторов, насосов, компрессоров и т.д.
В машино-, авиа- и судостроении уплотнители из силикона применяют для обеспечения герметичного закрытия окон, дверей, иллюминаторов, люков.
В быту силиконовые уплотнители используются, в основном, для герметизации сантехники, окон, межкомнатных дверей, душевых кабин.
Со временем любые уплотнители могут терять свою эластичность. Они высыхают, растрескиваются и теряют герметизирующие свойства.
Продлить срок службы силиконовых уплотнений помогают специальные смазки.
Чем можно заменить силиконовые уплотнения?
Современной альтернативой готовым силиконовым (и не только) уплотнениям все чаще становятся анаэробные герметики - например, EFELE 143. С его помощью можно создать уплотнительную прокладку любого размера и формы без каких-либо дополнительных приспособлений.
В отличие от силиконовых герметиков, которые отверждаются за счет влаги из воздуха, анаэробам влажность не важна. Они полимеризуются в безвоздушной среде. Начальную прочность анаэробные составы достигают примерно за 10 минут, а полностью отверждаются за сутки.
От прочих герметиков анаэробные отличаются экономичностью, невосприимчивостью к агрессивным средам и вибрациям, устойчивостью к воде, способностью выдерживать давление свыше 50 атм и соединять разнородные по составу/структуре материалы.
Отвердевшие анаэробные уплотнители не разрушаются, не сползают и не усыхают, не создают течей и заклиниваний, выдерживают значительные осевые и радиальные нагрузки.
В некоторых (например, подвижных) соединениях силиконовые уплотнения невозможно заменить анаэробами из-за их неэластичности. Если условия работы таких соединений неблагоприятны для силикона, можно защитить его специальной смазкой, совместимой с эластомерами.
Яркий пример такого материала – многоцелевая смазка EFELE SG-311 на основе ПАО-масла. Она совместима с большинством пластмасс и эластомеров, работоспособна при очень низких температурах и во влажной среде, имеет длительный срок службы.
Для защиты силиконовых прокладок пищевого оборудования успешно применяется белое медицинское масло EFELE MO-843. Оно абсолютно нетоксично, поэтому может вступать в непосредственный контакт с продуктами питания (об этом свидетельствует допуск NSF 3H). Масло не содержит растворителей, имеет нейтральный запах и отлично защищает силиконовые прокладки от потери герметизирующих свойств.
Производство силиконовых уплотнений
Силиконовые уплотнения чаще всего производят методом вулканизации жидкого силикона. В качестве наполнителей используют пиролитическую кремниевую кислоту, инфузорную землю (горную муку), карбид кремния и различные оксиды (цинка, титана, железа и пр.). Именно наполнители придают готовому материалу особую термическую стойкость и прочность.
Все компоненты до начала вулканизации хранят при температуре не выше +30 °С. В противном случае возможны проблемы при дальнейшей обработке. К производству допускаются только те ингредиенты, которые хранились не более 12 месяцев при строго определенных условиях – в закрытых емкостях, вдали от солнечного света и натуральных каучуков.
Если составляющие по какой-либо причине стали хрупкими, проводят их пластификацию. Для этого задействуют вальцы. Смесь компонентов несколько раз пропускают через них, чередуя скоростные режимы. В результате сырье становится пластичным, образуется цельное «полотно». Далее на валки подают наполнители.
Для вулканизации смеси применяются различные органические перекиси. Многие из них взрывоопасны и легко воспламенимы, поэтому используются разбавленными (например, в виде паст). При необходимости в состав вводятся термостабильные пигменты.
После окончания процесса смесь хорошо охлаждают во избежание ее девулканизации.
