сварка силиконов

Когда говорят про сварку силиконов, многие сразу думают про клей. Вот это и есть главная ошибка. Силикон — материал особенный, его химическая инертность, та самая, которая делает его таким ценным в уплотнениях или пищевой промышленности, и создаёт главную проблему для соединения. Склеить его намертво обычными методами почти невозможно. Поэтому именно сварка, то есть образование монолитной связи на молекулярном уровне между двумя кусками, — это единственный по-настоящему надёжный способ. Но и тут не всё так просто, как с ПВХ или полипропиленом.

В чём суть? Это не пайка

Важно сразу разделить понятия. Мы не плавим силикон паяльником, как пластик. Процесс сварки силиконов — это, по сути, вулканизация в месте шва. Нужно создать условия, чтобы полимерные цепи с двух сторон соединились в единую сетку. Для этого нужны три вещи: тепло, давление и время. Без давления не получится нужного контакта, без тепла не пойдёт реакция, а без выдержки — не завершится.

На практике это выглядит так: две кромки деталей, например, силиконового уплотнительного профиля, совмещаются в специальной оснастке. Потом идёт нагрев, часто до 150-200°C, но не равномерный, а именно в зоне соединения. Оснастка обеспечивает давление. И вот тут кроется первый подводный камень — если давление неравномерное, шов получится с пустотами или, наоборот, с избыточным выдавленным гратом. Такой шов негерметичен или неэстетичен.

Я помню, как мы пытались сварить длинный профиль для холодильной камеры. Оснастка была самодельная, давление давали струбцинами. Вроде бы, всё прижали, но после вулканизации на метре шва обнаружился участок в 10 см, который просто расслоился от лёгкого подрыва. Всё из-за микропрогиба оснастки посередине. Пришлось переделывать всю конструкцию поджимной плиты.

Оборудование и его капризы

Идеально для этого дела подходят машины для горячей сварки с клиновым нагревом. Есть хорошие немецкие аппараты, но и китайские аналоги сейчас не так плохи, если их правильно настроить. Ключевой параметр — точность поддержания температуры. Силикон очень чувствителен: недогрей — связь не образуется, перегрей — материал начнёт деградировать, терять эластичность, шов станет хрупким.

У нас на производстве, на том же заводе, где делают силиконовые профили и листы, стоит линия для сварки крупногабаритных листов. Так вот, термопары надо калибровать чуть ли не раз в месяц. Пыль, вибрация — и вот уже датчик врёт на 5-10 градусов. А это уже брак. Однажды из-за этого ушла в утиль целая партия сварных силиконовых ковриков — швы выглядели нормально, но при растяжении рвались именно по линии соединения.

Ещё момент — материал основы. Силиконы бывают разные: по твёрдости, по наполнению (пигменты, диоксид кремния). Для сварки вспененного силикона и плотного, листового — настройки будут разными. С пенкой сложнее — нужно меньшее давление, чтобы не сплющить ячейки, но при этом обеспечить контакт. Часто нужна прокладка из того же материала, но невспененного, в зону шва.

Подготовка поверхностей — 90% успеха

Это, пожалуй, самый важный этап, который многие недооценивают. Поверхности должны быть идеально чистыми, обезжиренными и... свежими. Сильно окисленная поверхность, пыль, следы разделителя с пресс-формы — всё это убивает адгезию. Мы используем изопропиловый спирт. Но даже после него нельзя трогать кромки руками.

Был курьёзный случай. Работали с партией черного силиконового профиля для автомобильной промышленности. Сварные соединения на тестах показывали прочность ниже нормы. Долго искали причину в температуре, давлении. Оказалось, материал был с электропроводящим наполнителем (сажей), и оператор, протирая кромки, использовал тканевые салфетки, которые от трения генерировали статику. Мельчайшие частицы пыли с салфеток прилипали к профилю. Перешли на безворсовые салфетки и специальные очистители — проблема ушла.

Иногда, для особо ответственных швов, рекомендуют механическую зачистку — очень легкую, абразивом высокой зернистости, чтобы обновить поверхностный слой. Но это уже ювелирная работа, легко перестараться и испортить геометрию.

Про добавки и промежуточные слои

Чистый силикон сваривается с себе подобным хорошо. Но на практике часто нужно соединить разные типы, или силикон с другим материалом. Тут в ход идут праймеры (грунтовки) на основе силиконовых связующих или специальные буферные ленты. Они создают промежуточный слой, который лучше вступает в реакцию с обеими поверхностями.

Например, при ремонте силиконовой мембраны, вшитой в тканевую основу, без такого праймера не обойтись. Но и его нужно подбирать. Универсального нет. Мы в лаборатории ООО Фошань Наньфан Резинотехническая Компания перепробовали с десяток составов, прежде чем нашли оптимальный для сварки наших пористых губок к листовому материалу. Информацию о некоторых наших материалах и их совместимости можно всегда уточнить на сайте компании https://www.nfrubber.ru, где описаны базовые свойства продукции.

Важно: праймер — не клей. Он лишь активирует поверхность. Основную работу делает потом тепло и давление. И ни в коем случае нельзя допускать, чтобы праймер высох полностью перед стыковкой. Нужен момент липкости.

Контроль качества: как не обмануться

Хороший сварной шов на силиконе визуально почти неотличим от основного материала. Он такой же эластичный, гладкий (или с той же текстурой), не имеет резкой границы. Самый простой тест — на растяжение. Но рвать каждое соединение нельзя. Поэтому есть неразрушающие методы.

Мы используем два основных. Первый — визуальный под сильной лупой или микроскопом: ищем пузыри, непроплавы, посторонние включения. Второй — тест на отрыв (peel test) для листовых материалов: не разрывая, пытаемся поддеть край шва. Если пошло расслоение — брак.

Для герметичных контуров, конечно, обязательна проверка воздухом или под вакуумом. Помню, делали большой силиконовый чехол для какого-то лабораторного оборудования. Сварили, выглядело идеально. При проверке вакуумом — свист в одном углу. Пришлось локализовать, аккуратно надрезать, зачистить и варить участок заново. Повторная сварка поверх старого шва — та ещё задача, требует ещё более тщательной подготовки.

В итоге, сварка силиконов — это ремесло, где опыт и внимание к деталям значат больше, чем дорогое оборудование. Это знание материала, его поведения при нагреве, понимание, как поведёт себя конкретная рецептура. Те самые 40 лет опыта, которые есть у нашей компании, в таких вопросах — не просто цифра. Это накопленная библиотека неудач и найденных решений, когда для каждого нового профиля или листа методом проб находится тот самый единственно верный набор параметров: температура, давление, выдержка. Без этого — только внешняя видимость соединения, а не монолитный, долговечный шов.