Silikonprodukte sind im Alltag und in industriellen Anwendungen allgegenwärtig. In der Silikonherstellung spielt die Ausrüstung eine entscheidende Rolle. Dieser Artikel stellt die wichtigsten Maschinen vor, die in den einzelnen Produktionsschritten zum Einsatz kommen, erläutert ihre Funktionen und die wichtigsten Prozessgrundlagen, damit Sie die Silikonherstellung von Anfang bis Ende verstehen.
Rohstoffvorbereitung: Mischen und Mischgeräte
Der erste Schritt in der Silikonproduktion ist die Materialaufbereitung. Hochwertiges Mischen gewährleistet gleichmäßige physikalische Eigenschaften und bildet die Grundlage für konsistente Formgebungsergebnisse. Zu den wichtigsten Maschinen gehören Kneter, Zweiwalzenmühlen und Kühl- und Lagersysteme.
Knetmaschine / Banbury-Mischer
- Der Kneter ist eine Schlüsselmaschine zur Verarbeitung von Rohsilikon. Er vermischt Basiskautschuk, Füllstoffe, Pigmente und Additive unter hoher Scherkraft. Im Inneren der geschlossenen Kammer erzeugen zwei Rotoren Reibung und Kompression, um die Materialien zu erhitzen und gleichmäßig zu verteilen.
- Moderne Knetmaschinen sind mit Temperaturregelungssystemen ausgestattet, um ein vorzeitiges Aushärten zu verhindern. Bei transparentem oder medizinischem Silikon ist eine präzise Temperatur- und Zeitsteuerung unerlässlich, um Klarheit und Reinheit zu erhalten.
Zweiwalzenmühle
- Nach dem Kneten wird die Masse in einem Zweiwalzenmischer verfeinert. Zwei Stahlwalzen rotieren in entgegengesetzte Richtungen, um das Material zu verdichten und zu glätten und so die Verteilung von Pigmenten und Additiven zu verbessern. In diesem Stadium können die Bediener die Dicke anpassen, Farbe hinzufügen oder weitere Materialien mischen.
- Temperatur und Walzenspalt müssen genau kontrolliert werden. Eine zu hohe Temperatur kann zu Anbrennen oder vorzeitiger Vulkanisation führen, während eine zu niedrige Temperatur ungleichmäßiges Mischen und schlechte Verarbeitbarkeit zur Folge hat.
Kühl- und Speichersystem
- Nach dem Mahlen ist die Silikonmasse noch heiß und muss gekühlt werden, um ihre Molekularstruktur zu stabilisieren. Gängige Ausrüstung umfasst Kühlförderbänder, automatische Schneidemaschinen und Lagerregale. Einige Systeme verwenden Vakuumtanks, um eingeschlossene Luft zu entfernen und so eine hohe Dichte und Gleichmäßigkeit beim späteren Formen zu gewährleisten.
Formgebungsphase: Der Kern der Produktherstellung
Das Formen ist der entscheidende Schritt, bei dem Silikon seine endgültige Form erhält. Je nach Material und Produkttyp kommen gängige Maschinen zum Einsatz, darunter Kompressionsformmaschinen, Spritzgießmaschinen und Extrusionsmaschinen.
Formpressen Maschine
- Das Formpressverfahren wird für feste Silikonprodukte wie Dichtungen, Tastaturen und Küchenutensilien eingesetzt. Die erhitzte Form und der ausgeübte Druck ermöglichen es dem Silikon, auszuhärten und seine endgültige Form anzunehmen.
- Moderne Pressen verfügen über automatische Entlüftungs- und Temperaturregelungssysteme, um dichte, blasenfreie Produkte zu gewährleisten. Die Zykluszeit hängt von der Teilestärke und dem Aushärtungssystem ab. Für größere oder Mehrkavitätenformen werden Vakuumpressen bevorzugt, da sie ein besseres Erscheinungsbild und eine höhere Transparenz ermöglichen.
Flüssigspritzgießen Maschine (LIM)
- LIM-Maschinen verarbeiten flüssigen Silikonkautschuk (LSR), der sich ideal für hochpräzise und saubere Anwendungen wie Babyartikel, elektronische Bauteile und medizinische Komponenten eignet.
- Diese Systeme umfassen eine Zuführeinheit, eine Dosier- und Mischeinheit, ein Einspritzsystem und eine Werkzeugbaugruppe. Zwei flüssige Komponenten werden in einem präzisen Verhältnis gemischt und unter hohem Druck eingespritzt, um ein automatisches Formen und Aushärten zu ermöglichen.
- LIM bietet hohe Effizienz, minimalen Abfall und hervorragende Konsistenz. Es ist die erste Wahl für Produkte mit hohen Präzisions- und Hygieneanforderungen.
Extrusion Maschine
- Extruder werden zur Herstellung von kontinuierlichen Silikonprofilen wie Schläuchen, Dichtungen und Kabelschutzschläuchen eingesetzt. Die Schnecke rotiert, um die Masse zu plastifizieren und durch einen Düsenkopf zu pressen, wodurch kontinuierliche Formen entstehen.
- Das extrudierte Silikon wird anschließend in einem Heißluftvulkanisierofen ausgehärtet. Parameter wie Temperaturverteilung, Schneckendrehzahl und Düsenkonstruktion bestimmen Oberflächenglätte und Maßgenauigkeit. Moderne Maschinen verfügen oft über eine Vakuumentlüftung, um die Produktdichte und -stabilität zu erhöhen.
Vulkanisation und Aushärtung: Der Schlüssel zu stabiler Leistung
Durch Vulkanisation wird Silikon vom plastischen Zustand in einen elastischen Feststoff umgewandelt. Hitze oder chemische Reaktionen erzeugen ein dreidimensionales Netzwerk, das dem Silikon seine Flexibilität und Haltbarkeit verleiht.
Heißluft-Vulkanisierofen
- HAV-Öfen werden häufig für extrudierte Silikonprodukte eingesetzt. Ein gleichmäßiger Heißluftstrom gewährleistet eine vollständige Vernetzung.
- Die Temperatur liegt üblicherweise bei etwa 200 °C, und die Förderbandgeschwindigkeit wird an die Produktdicke angepasst. Eine gute Luftzirkulation verhindert Vergilbung und Blasenbildung und gewährleistet so eine gleichmäßige Farbe und Oberflächenbeschaffenheit.
Tunnelvulkanisationslinie
- Tunnelanlagen sind für die kontinuierliche Produktion langer Produkte wie Schläuche oder Kabelummantelungen ausgelegt. Die Mehrzonen-Temperaturregelung ermöglicht präzises Erhitzen, Aushärten und Abkühlen.
- Durch automatische Zuführung, Entladung und Kühlung ermöglichen diese Systeme eine vollautomatisierte Produktion – und verbessern so Effizienz und Konsistenz. Bei großen Stückzahlen oder standardisierten Produkten senken Tunnelanlagen die Kosten erheblich.
Nachbearbeitungs- und Oberflächenbehandlungsanlagen
Nach dem Formen ist bei vielen Silikonprodukten eine Nachbearbeitung erforderlich, um Aussehen, Textur oder Funktionalität zu verbessern.
Trimm-/Entgratungsmaschine
- Formteile weisen häufig überschüssigen Grat an den Kanten auf. Automatische Entgratungsmaschinen nutzen Tieftemperatur-Gefrieren, um den Grat spröde zu machen, und entfernen ihn anschließend durch Trommelbewegung oder Hochgeschwindigkeitsmesser.
- Im Vergleich zur manuellen Trimmung sind automatisierte Systeme schneller, sauberer und liefern ein gleichmäßigeres Erscheinungsbild.
Siebdruck-/Tampondruckmaschine
- Diese Maschinen bedrucken Silikonoberflächen mit Logos, Texten oder dekorativen Mustern. Siebdruck eignet sich für flache Produkte, während Tampondruck für gebogene oder komplexe Formen geeignet ist.
- Vor dem Druckvorgang kann eine Oberflächenbehandlung durchgeführt werden, um die Tintenhaftung zu verbessern. Einige moderne Drucker verfügen über UV-Härtungssysteme, um die Trocknung zu beschleunigen und die Produktionseffizienz zu steigern.
Sprüh- / Beschichtungsanlagen
- Durch Sprühen oder Beschichten lassen sich spezielle Oberflächeneffekte wie seidiger Griff, Staubabweisung oder Verschleißschutz erzielen. Medizinprodukte und Lebensmittelprodukte werden häufig vor der Beschichtung einer Plasma- oder Corona-Behandlung unterzogen, um Verunreinigungen zu entfernen und die Haftung zu verbessern.
- Moderne Beschichtungsanlagen nutzen Roboterarme in Reinräumen für glatte, gleichmäßige und umweltfreundliche Oberflächen.
Prüf- und Qualitätskontrollgeräte
Um gleichbleibende Leistung und ein ansprechendes Aussehen zu gewährleisten, muss jedes Silikonprodukt strenge Qualitätskontrollen bestehen. Gängige Testgeräte sind:
| Testgegenstand | Ausrüstung | Zweck |
| Härteprüfung | Shore-Härteprüfgerät | Misst die Härtekonsistenz |
| Zugversuch | Zugmaschine | Prüft Festigkeit, Dehnung und Bruchverhalten |
| Dichtetest | Dichtemessgerät | Prüft die Materialgleichmäßigkeit |
| Alterungstest | Heißluft-Alterungsofen | Bewertet die Hitze- und Alterungsbeständigkeit. |
| Vergilbungstest | UV-Alterungstester | Bewertet die Farbstabilität von transparentem oder hellfarbigem Silikon |
Hochwertige Produktionslinien können auch visuelle Inspektionssysteme zur Echtzeitüberwachung von Größe und Fehlern umfassen, um eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.
Abschluss
Hochwertige Silikonprodukte erfordern die richtige Kombination aus Maschinen und präziser Prozesssteuerung. Vom Rohmaterialmischen über das Formen und Vulkanisieren bis hin zur Prüfung – jede Phase benötigt ihre eigene Ausrüstung. Gemeinsam gewährleisten sie, dass jedes Silikonprodukt gleichbleibende Leistung, ein ansprechendes Aussehen und zuverlässige Qualität bietet.
