Especificación de propiedades y parámetros de proceso de bobinas de silicona espumada

Especificación de propiedades y parámetros de proceso de bobinas de silicona espumada

Las bobinas de silicona espumada se clasifican en tres tipos: celda cerrada, celda abierta y mixta. Los procesos principales de fabricación son espumado continuo por extrusión (opción preferente para producción masiva de bobinas), espumado por recubrimiento líquido y corte tras moldeo por compresión. Se emplean ampliamente en sellado de baterías de energía nueva, amortiguación electrónica, aislamiento térmico de equipos y absorción de vibraciones automotrices.

I. Parámetros físicos clave del producto final (normas GB chinas, ASTM D3574 / ASTM D1056)

1. Especificaciones dimensionales básicas

2. Densidad y dureza (indicador principal de selección)

• Densidad: 150\700 kg/m³ (0,15\0,7 g/cm³)
Grado extrablando: 150\250 kg/m³; Grado general:300\450 kg/m³; Espuma rígida alta densidad:500~700 kg/m³

• Dureza Shore C:8~55 C. A menor densidad menor dureza: espuma extrablanda 8\15 C, uso general 20\40 C, alta resistencia a carga 40~55 C.

3. Propiedades mecánicas

4. Resistencia térmica, ignífugidad y propiedades eléctricas

1. Resistencia al calor: uso estable continuo entre -60 ℃ y 200 ℃; pico instantáneo hasta 250~300 ℃, no fragiliza en frío ni se contrae/funde en altas temperaturas.

2. Propiedad ignífuga: grado UL94 V-0 (estándar), HF-1 sin halógenos y baja emisión de humo (especial para baterías), obtenido mediante carga de hidróxido de aluminio.

3. Propiedad eléctrica: resistividad volumétrica ≥1×10¹² Ω·cm, constante dieléctrica 1,3~1,6, excelente aislamiento; versión conductiva personalizable con negro de carbón.

5. Parámetros de estructura celular

• Celda cerrada: tamaño celular 30~100 μm, proporción celdas cerradas ≥85%: ideal para sellado impermeable, aislamiento térmico y soporte de cargas.

• Celda abierta: tamaño celular 80~200 μm, proporción celdas abiertas ≥70%: transpirable, absorbente acústico y de aceite, para amortiguación.

• Mixta: 50~70% de celdas cerradas, combina prestaciones de sellado y amortiguación.

II. Parámetros del proceso productivo (extrusión continua, tecnología dominante del sector)

(1) Parámetros de formulación: silicona sólida HTV espumada químicamente y silicona líquida LSR de curado por adición

1. Formulación silicona sólida (peróxido + espumante ADC)
Goma base metilvinilsiliconica:100 phr; sílice reforzante:30~60 phr;
Agente reticulante DCP:0,8\1,8 phr; espumante ADC:3\12 phr (determina relación de expansión:2~7 veces);
Aditivos (ignífugo/masterbatch/aceite silicónico):5~20 phr según requerimiento.

2. Sistema líquido bicomponente A/B (proporción 1:1): Aceite vinilsiliconico (A) : agente curante hidrogenado (B)=1:1, catalizador de platino en concentración ppm para espumado con generación de CO₂.

(2) Proceso de mezclado (mezclador interno + laminador abierto)

• Temperatura mezclado interno:35~85 ℃, prohibido superar 95 ℃ (evita descomposición prematura del espumante y rotura celular).

• Tiempo mezclado:8\15 min en mezclador interno; 5\8 pasadas finas en laminador para dispersión homogénea del espumante.

• Temperatura ambiental taller:25±5 ℃, evita vulcanización anticipada de la silicona.

(3) Extrusión conformada (etapa clave fabricación bobinas continuas)

1. Control escalonado temperatura cañón (alimentador → plastificación → boquilla): Zona alimentación 40\60 ℃ → Zona plastificación 70\90 ℃ → Boquilla 100~115 ℃

2. Presión extrusión:6\12 MPa; velocidad línea:2\8 m/min (baja velocidad bobinas finas, alta velocidad bobinas gruesas)

3. Espacio boquilla calculado con margen de expansión 2~4 veces por espumado posterior a vulcanización.

(4) Vulcanización y espumado en horno túnel con regulación tritérmica

Tres etapas de calentamiento gradual para prevenir hundimiento o espumado insuficiente:

1. Precalentamiento:120\130 ℃, 2\3 min: solo ablandamiento sin inicio de espumado.

2. Espumado:155\170 ℃,3\5 min: descomposición espumante, liberación gas y formación de celdas.

3. Curado reticular:175\190 ℃,4\7 min: reticulación silicónica y fijación definitiva de estructura celular.

• Longitud total horno:20\45 m, velocidad aumento temperatura 5\8 ℃/min, precisión ±2 ℃.

• Espumado por recubrimiento líquido: horno 115\140 ℃, tiempo curado 8\15 min.

(5) Tratamiento posterior

1. Enfriamiento: refrigeración por aire con rodillos hasta temperatura ambiente, fijación dimensional y prevención contra contracción.

2. Corte longitudinal: recorte a ancho solicitado y rebobinado en bobinas terminadas.

3. Maduración: reposo 24~72 h a temperatura ambiente para liberar tensiones internas y estabilizar dimensiones y deformación por compresión.

III. Diferencias entre espumado físico supercrítico (N₂/CO₂) y espumado químico

1. Espumado químico (espumante ADC, 90% del mercado): bajo costo, celdas gruesas 30\200 μm, densidad 180\700 kg/m³, vulcanización 155~190 ℃.

2. Espumado físico supercrítico (grado premium baterías): inyección alta presión N₂ en extrusión, celdas ultrafinas uniformes 10\50 μm, densidad mínima 120 kg/m³, sin residuos químicos y alta pureza; presión equipo 25\35 MPa, temperatura proceso 130~160 ℃.

IV. Reglas de modificación para personalización

1. Reducir densidad y ablandar material: aumentar dosis espumante, reducir reticulante y bajar temperatura zona espumado horno.

2. Aumentar densidad, dureza y reducir deformación permanente: disminuir espumante, incrementar carga sílice y elevar temperatura vulcanización.

3. Alcanzar grado ignífugo UL94 V-0: añadir 25~40 phr hidróxido de aluminio como carga ignífuga inorgánica.

4. Bobina conductiva: incorporar 15\35 phr negro de carbón conductor, resistencia volumétrica 10³\10⁶ Ω·cm