Silikonprofile Herstellung: Extrusion, Shore-Härten & Co-Extrusion | Rexio

Die faszinierende Welt der Silikonprofile: Einblicke in den Extrusionsprozess

Silikonprofile sind aus unserem modernen Leben kaum wegzudenken. Ob in der Automobilindustrie, im Bauwesen, in der Medizintechnik oder in unzähligen anderen Anwendungen – ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie zu unverzichtbaren Dichtungselementen und Konstruktionsbauteilen. Doch wie entstehen diese präzisen und widerstandsfähigen Profile eigentlich? Tauchen wir ein in den komplexen und faszinierenden Herstellungsprozess der Silikonextrusion.

Herstellungsverfahren von Silikonprofilen

Die Basis: Woher kommt Silikon und wie wird es hergestellt?

Bevor wir uns dem Extrusionsprozess widmen, werfen wir einen Blick auf den Ursprung und die Herstellung von Silikon selbst. Silikon ist kein natürlich vorkommendes Element, sondern ein synthetisches Polymer. Sein Hauptbestandteil ist Silizium (Si), das zweithäufigste Element in der Erdkruste nach Sauerstoff.

Die Gewinnung von Silizium:

Der Ausgangspunkt für die Silikonherstellung ist Quarzsand oder Kieselgur, beides Formen von Siliziumdioxid (SiO₂). In einem aufwendigen, energieintensiven Prozess wird das Siliziumdioxid in elektrischen Lichtbogenöfen bei sehr hohen Temperaturen (bis zu 2000 °C) mit Kohlenstoff reduziert. Dabei entsteht elementares Silizium und Kohlenmonoxid.

SiO₂ + 2 C → Si + 2 CO

Das so gewonnene Rohsilizium hat jedoch noch nicht die für die Polymerisation notwendige Reinheit. Durch verschiedene chemische Verfahren, wie beispielsweise die Destillation von Siliciumtetrachlorid, wird hochreines Silizium gewonnen.

Die Synthese von Silikonpolymeren:

Das reine Silizium wird nun in einer Reihe von chemischen Reaktionen in sogenannte Silanmonomere umgewandelt. Ein wichtiger Schritt ist die Reaktion mit Methylchlorid, bei der Dimethyldichlorsilan entsteht:

Si + 2 CH₃Cl → (CH₃)₂SiCl₂

Dieses Dimethyldichlorsilan ist ein zentrales Zwischenprodukt für die Herstellung vieler Arten von Silikonpolymeren. Durch Hydrolyse (Reaktion mit Wasser) werden die Chloratome durch Hydroxylgruppen (-OH) ersetzt, wodurch Silanole entstehen. Diese Silanole können dann unter Abspaltung von Wasser miteinander reagieren und lange Ketten oder vernetzte Strukturen bilden – die eigentlichen Silikonpolymere.

Die Eigenschaften des resultierenden Silikonpolymers, wie Viskosität und Vernetzungsgrad, können durch die Wahl der Monomere, die Reaktionsbedingungen und den Einsatz von Additiven gezielt gesteuert werden. So entstehen Silikone mit unterschiedlichen Härten, Elastizitäten und Temperaturbeständigkeiten.

Die Herausforderungen der Silikonextrusion: Präzision und Know-how sind gefragt

Die Extrusion von Silikonprofilen mag auf den ersten Blick wie ein einfacher Prozess erscheinen, bei dem ein Material durch eine Form gepresst wird. In der Realität birgt die Verarbeitung dieses anspruchsvollen Materials jedoch einige signifikante Herausforderungen, die ein hohes Maß an Fachwissen und Präzision erfordern.

Viskosität und Fließverhalten:

Silikonmassen weisen oft ein komplexes Fließverhalten auf. Ihre Viskosität kann stark von Faktoren wie Temperatur und Schergeschwindigkeit abhängen. Eine ungleichmäßige Viskosität kann zu Inhomogenitäten im extrudierten Profil führen, was die Maßhaltigkeit und die Oberflächenqualität beeinträchtigt.

Vulkanisation:

Im Gegensatz zu thermoplastischen Kunststoffen, die beim Abkühlen ihre Form behalten, müssen Silikonprofile nach der Extrusion vulkanisiert (vernetzt) werden, um ihre endgültigen mechanischen Eigenschaften und ihre Formstabilität zu erhalten. Dieser Vulkanisationsprozess erfordert eine exakte Steuerung von Zeit und Temperatur, um eine optimale Vernetzung zu gewährleisten, ohne das Material zu beschädigen. Eine ungleichmäßige oder unvollständige Vulkanisation kann zu weichen, klebrigen oder brüchigen Profilen führen.

Maßhaltigkeit und Toleranzen:

Silikonmaterialien neigen während des Extrusions- und Vulkanisationsprozesses zum Schrumpfen. Dieses Schrumpfungsverhalten ist materialabhängig und muss bei der Werkzeugauslegung und Prozessführung präzise berücksichtigt werden, um die geforderten Maßtoleranzen der Profile zu erreichen.

Oberflächenqualität:

Die Erzielung einer glatten und fehlerfreien Oberfläche bei Silikonprofilen ist eine weitere Herausforderung. Lufteinschlüsse, Risse oder Verunreinigungen können die Funktionalität und das Erscheinungsbild der Profile beeinträchtigen.

Reinheit und Kontamination:

Insbesondere in sensiblen Anwendungsbereichen wie der Medizintechnik ist eine hohe Reinheit der Silikonprofile unerlässlich. Kontaminationen durch Staub, Partikel oder andere Fremdstoffe müssen während des gesamten Herstellungsprozesses konsequent vermieden werden.

Worauf es zwingend zu achten gilt:

Aufgrund dieser Herausforderungen ist es unerlässlich, bei der Extrusion von Silikonprofilen auf folgende Aspekte größten Wert zu legen:

• Hochwertige Rohmaterialien: Die Qualität des eingesetzten Silikonrohmaterials ist entscheidend für die Eigenschaften des Endprodukts.

• Präzise Werkzeugauslegung: Die Extrusionswerkzeuge (Düsen) müssen exakt auf die gewünschte Profilgeometrie und das Schrumpfungsverhalten des Silikons ausgelegt sein.

• Exakte Prozesssteuerung: Temperatur, Druck und Extrusionsgeschwindigkeit müssen während des gesamten Prozesses präzise kontrolliert werden.

• Optimale Vulkanisationsbedingungen: Zeit und Temperatur der Vulkanisation müssen auf das verwendete Silikonmaterial abgestimmt sein.

• Saubere Produktionsumgebung: Staubfreie und kontrollierte Produktionsbedingungen sind unerlässlich, um Kontaminationen zu vermeiden.

• Qualifizierte Mitarbeiter: Erfahrene und gut geschulte Mitarbeiter sind entscheidend für einen reibungslosen und fehlerfreien Produktionsprozess.

• Kontinuierliche Qualitätskontrolle: Regelmäßige Prüfungen während und nach der Produktion gewährleisten die Einhaltung der geforderten Spezifikationen.

  
  

Mehr als nur Extrusion: Weitere Verarbeitungsarten von Silikon

Obwohl die Extrusion eine der gängigsten Methoden zur Herstellung von Silikonprofilen und -dichtungen ist, gibt es auch andere wichtige Verarbeitungsarten für Silikon:

• Spritzgießen: Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung komplexer 3D-Formen und großer Stückzahlen. Das flüssige Silikon wird unter hohem Druck in eine Form gespritzt und dort vulkanisiert.

• Kalandrieren: Beim Kalandrieren wird Silikonmaterial durch Walzenspalt hindurchgeführt, um Folien oder Bahnen mit definierter Dicke zu erzeugen.

• Formpressen: Hierbei wird Silikonmaterial in eine beheizte Form gegeben und unter Druck vulkanisiert. Dieses Verfahren eignet sich gut für die Herstellung von Einzelteilen oder Kleinserien mit komplexen Geometrien.

• Gießen: Flüssiges Silikon wird in eine offene Form gegossen und vulkanisiert. Dieses Verfahren wird häufig für die Herstellung von Prototypen oder sehr großen Teilen eingesetzt.

  
  

Co-Extrusion: Die Kombination von Materialien für optimierte Eigenschaften

Ein weiterer wichtiger Aspekt in der Welt der Silikonprofile ist die Co-Extrusion. Bei diesem Verfahren werden zwei oder mehr verschiedene Materialien gleichzeitig durch eine spezielle Düse extrudiert, sodass ein Profil entsteht, das aus unterschiedlichen Komponenten besteht.

Die Co-Extrusion ermöglicht es, die Vorteile verschiedener Materialien in einem einzigen Profil zu vereinen. So können beispielsweise:

• Harte und weiche Bereiche kombiniert werden: Ein harter Teil kann für die strukturelle Stabilität sorgen, während ein weicherer Teil eine optimale Dichtfunktion gewährleistet.

• Unterschiedliche Farben oder Oberflächenstrukturen integriert werden: Dies kann sowohl funktionale als auch ästhetische Vorteile bieten.

• Materialien mit unterschiedlichen chemischen Beständigkeiten kombiniert werden: So kann beispielsweise ein Teil des Profils beständig gegen ein bestimmtes Medium sein, während der andere Teil andere Anforderungen erfüllt.

  
  

Die Co-Extrusion erfordert ein hohes Maß an Know-how in der Werkzeugauslegung und Prozessführung, um eine dauerhafte und homogene Verbindung der verschiedenen Materialkomponenten zu gewährleisten.

Ihr Partner für individuelle Silikonprofile: Rexio GmbH & Co. KG

Bei der Rexio GmbH & Co. KG verstehen wir die Komplexität der Silikonextrusion und bieten seit mehr als 30 Jahren maßgeschneiderte Lösungen im Bereich Silikonprofile, TPE-Profile, Kantenschutz und diversen anderen Dichtungen. Mit über 35.000 entwickelten und produzierten Produktlösungen sind wir Ihr zuverlässiger Partner im B2B-Bereich.

Ob Sie eine spezifische Profilgeometrie, eine besondere Shore-Härte oder eine Co-Extrusion benötigen – wir finden gemeinsam mit Ihnen die optimale Lösung für Ihre Anwendung. Unsere erfahrenen Experten beraten Sie gerne individuell und persönlich.

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Fazit: Silikonextrusion – ein anspruchsvoller Prozess für vielseitige Lösungen

Die Herstellung extrudierter Silikonprofile ist ein komplexer Prozess, der fundiertes Wissen über die Materialeigenschaften von Silikon, präzise Werkzeugtechnik und eine exakte Prozessführung erfordert. Die Fähigkeit, Silikone in einer breiten Palette von Shore-Härten zu verarbeiten und durch Co-Extrusion innovative Materialkombinationen zu realisieren, eröffnet ein weites Feld an Anwendungsmöglichkeiten. Unternehmen wie die Rexio GmbH & Co. KG stehen dabei als kompetente Partner zur Seite, um individuelle und qualitativ hochwertige Silikonprofile für unterschiedlichste Anforderungen zu entwickeln und zu produzieren.

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