چه چیزی باعث می‌شود که کلندرینگ سیلیکونی برای تولید مواد سیلیکونی با کیفیت بالا بسیار مؤثر باشد؟ این مقاله مروری بر این فرآیند، توضیح مراحل مربوطه، مقایسه با سایر فرآیندها، طیف گسترده کاربردهای مواد سیلیکونی کلندرینگ و دستگاه‌های کلندرینگ ارائه می‌دهد.
کلندرینگ سیلیکونی چیست؟
کلندرینگ سیلیکون یک فرآیند مکانیکی است که در آن ماده سیلیکونی از میان یک سری غلتک‌های چرخان عبور داده می‌شود. این کار به ماده سیلیکونی فشار وارد می‌کند و آن را به ورق‌ها یا فیلم‌های پیوسته با ضخامت یکنواخت و بافت سطحی خاص تبدیل می‌کند. این فرآیند شبیه به نورد کردن خمیر است، اما با خواص الاستیک و ویسکوالاستیک سیلیکون. این فرآیند معمولاً برای تولید واشرها، آب‌بندها و مواد عایق سیلیکونی استفاده می‌شود.
مراحل کلیدی در کلندرینگ سیلیکونی چیست؟
فرآیند کلندرینگ سیلیکونی عموماً شامل مراحل زیر است:
آماده سازی مواد
لاستیک سیلیکونی ولکانیزه شده در دمای بالا (HCR) معمولاً به دلیل وزن مولکولی بالا و خواص پردازش خوب آن مورد استفاده قرار می‌گیرد و آن را برای کلندرینگ ایده‌آل می‌کند. بسته به محصول نهایی، افزودنی‌هایی مانند پرکننده‌ها و رنگ‌ها ممکن است اضافه شوند. برای بهبود پردازش، ماده سیلیکونی ممکن است از قبل گرم یا ترکیب شود تا نرم‌تر شود و از پلاستیسیته پایدارتری اطمینان حاصل شود.
تنظیم غلتک
تعداد غلتک‌ها، چیدمان آنها و فاصله بین آنها دقیقاً بر اساس ضخامت و سطح نهایی مورد نظر محصول تنظیم می‌شود. عملیات سطحی غلتک نیز بر ظاهر نهایی محصول تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، می‌توان از غلتک‌های بافت‌دار برای برجسته‌سازی الگوها روی ورق سیلیکونی استفاده کرد. دمای غلتک نیز مهم است. در حالی که غلتک‌زنی معمولاً در دمای اتاق انجام می‌شود، گاهی اوقات گرم کردن یا خنک کردن غلتک‌ها برای کنترل ویسکوزیته و جریان سیلیکون مورد نیاز است.
تقویم کردن
ماده سیلیکونی آماده شده به طور مداوم بین غلتک‌های چرخان تغذیه می‌شود. همزمان با عبور سیلیکون از میان غلتک‌ها، تحت فشار زیاد و نیروهای برشی قرار می‌گیرد. این امر به تدریج آن را به شکل ورق یا فیلم مورد نظر در می‌آورد. فاصله بین غلتک‌ها ضخامت نهایی محصول را تعیین می‌کند.
عملیات سطحی (اختیاری)
در طول یا بعد از کلندرینگ، ورق سیلیکونی می‌تواند تحت عملیات سطحی مختلفی قرار گیرد. این عملیات می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
- برجسته‌سازی: الگوها یا بافت‌ها با استفاده از غلتک‌هایی با طرح‌های خاص به سیلیکون فشرده می‌شوند.
- پوشش: لایه‌ای از ماده‌ای دیگر برای بهبود عملکرد یا ظاهر سطح، روی آن اعمال می‌شود.
- لمینت کردن: ورق سیلیکونی با پارچه، فیلم یا سایر زیرلایه‌ها چسبانده می‌شود تا استحکام یا عملکرد آن افزایش یابد.
خنک‌کننده و سیم‌پیچی
پس از کلندر کردن، ورق سیلیکونی ممکن است خنک شود تا شکل خود را بگیرد و پیچیدن آن را آسان‌تر کند. سپس ورق سیلیکونی نهایی برای ذخیره‌سازی، حمل و نقل یا پردازش بیشتر لوله می‌شود.
تفاوت‌های بین کلندرینگ سیلیکونی، اکستروژن و قالب‌گیری چیست؟
کلندرینگ سیلیکونی با سایر روش‌های تولید رایج مانند اکستروژن و قالب‌گیری تفاوت قابل توجهی دارد. هر فرآیند مزایای منحصر به فرد خود را دارد و برای کاربردهای مختلف مناسب است.
کلندرینگ سیلیکون در مقابل اکستروژن سیلیکون
| ویژگی | کلندرینگ سیلیکونی | اکستروژن سیلیکون |
| روند | از غلتک‌های دقیق برای تشکیل ورق/فیلم استفاده می‌کند | از اکسترودر مارپیچی برای تشکیل نوار/لوله استفاده می‌کند |
| کیفیت سطح | صافی سطح بالا | اغلب دارای عیوب سطحی است |
| سرعت تولید | متوسط (۱۰-۳۰ متر در دقیقه) | سریع (50-100 متر در دقیقه) |
| ایده‌آل برای | تولید سفارشی و در مقیاس کوچک | تولید استاندارد و در مقیاس بزرگ |
| هزینه | سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر، استفاده از مواد 95% | هزینه تجهیزات کمتر، ضایعات مواد 10-15% |
| بهترین برای | کاربردهای فوق نازک و با دقت بالا | اشکال مقطعی پیچیده |
فرآیند کلندرینگ سیلیکون از غلتک‌های دقیق چندگانه برای اعمال نیروی برشی و فشار به سیلیکون ترکیب‌شده استفاده می‌کند. این کار باعث می‌شود ماده به یک ورق یا فیلم نازک و یکنواخت تبدیل شود. مزیت اصلی آن صافی سطح بالا است. از سوی دیگر، فرآیند اکستروژن به یک اکسترودر پیچی متکی است تا سیلیکون با ویسکوزیته پایین را به طور مداوم از طریق قالب فشار دهد و محصولاتی مانند نوار یا لوله تشکیل دهد. در حالی که اکستروژن می‌تواند اشکال مقطعی پیچیده‌ای ایجاد کند، اغلب منجر به نقص‌های سطحی می‌شود.
از نظر راندمان تولید، اکستروژن سریع‌تر است (۵۰ تا ۱۰۰ متر در دقیقه) و برای تولید استاندارد و در مقیاس بزرگ مناسب‌تر است. در مقابل، کلندرینگ سرعت متوسطی دارد (۱۰ تا ۳۰ متر در دقیقه) و برای نیازهای سفارشی و در حجم کم، مانند پانسمان‌های پزشکی ساخته شده از زیرلایه‌های پارچه‌ای کامپوزیتی، بهتر است.
از نظر هزینه، تجهیزات کلندرینگ سرمایه‌گذاری اولیه بالاتری دارند، اما میزان استفاده از مواد می‌تواند تا ۹۵۱TP3T برسد. تجهیزات اکستروژن مقرون به صرفه‌تر هستند، اگرچه لبه‌های زائدی تولید می‌کنند که میزان ضایعات آنها حدود ۱۰-۱۵۱TP3T است.
به طور کلی، کلندرینگ در کاربردهای فوق نازک و با دقت بالا غیرقابل جایگزینی است، در حالی که اکستروژن در تولید محصولات خطی پیچیده برتری دارد.
کلندرینگ سیلیکونی در مقابل قالب‌گیری فشاری سیلیکونی
| ویژگی | کلندرینگ سیلیکونی | قالب گیری فشرده سیلیکونی |
| روند | فرآیند پیوسته، بدون انتظار برای ولکانیزاسیون | فرآیند دسته‌ای با زمان ولکانیزاسیون |
| شکل محصول | محصولات تخت یا منحنی ساده | اشکال سه‌بعدی پیچیده |
| سرعت تولید | رول‌های سریع و بزرگ | قطعات دقیق کندتر و دسته کوچک |
| استفاده از مواد | ضایعات کم، قابل استفاده مجدد | ضایعات مواد 5-10% |
| اندازه تجهیزات | نیاز به فضای بزرگ دارد | جمع و جورتر، متمرکز بر قالب‌ها |
| بهترین برای | لایه‌ها و صفحات نازک | قطعات کاربردی مانند آب‌بندها و واشرها |
قالب‌گیری فشاری سیلیکون شامل پر کردن یک ماده سیلیکونی از پیش شکل داده شده در قالب و سپس اعمال گرما و فشار برای ولکانیزه کردن آن و ایجاد اشکال سه‌بعدی پیچیده است. مزیت اصلی آن دقت ابعادی بالا و توانایی ایجاد اشکال سه‌بعدی است. با این حال، کلندرینگ محدود به محصولات مسطح یا منحنی ساده است.
از نظر فرآیند تولید، کلندرینگ یک فرآیند پیوسته و بدون نیاز به زمان انتظار برای ولکانیزاسیون است که آن را برای تولید سریع رول‌های بزرگ مناسب می‌کند. قالب‌گیری فشاری یک تولید دسته‌ای است که زمان ولکانیزاسیون آن از ۳ تا ۱۵ دقیقه برای هر قطعه متغیر است که برای قطعات دقیق در دسته‌های کوچک مناسب‌تر است.
از نظر استفاده از مواد، کلندرینگ کمترین ضایعات را ایجاد می‌کند و هرگونه ضایعاتی را می‌توان دوباره استفاده کرد، در حالی که قالب‌گیری فشاری اغلب به دلیل سیلیکون اضافی منجر به ضایعات مواد 5-10% می‌شود.
در مورد تجهیزات، کلندرینگ به سیستم‌های غلتکی با دقت بالا متکی است و به فضای بیشتری نیاز دارد. در مقابل، هزینه اصلی قالب‌گیری فشاری در توسعه قالب است، اما خود تجهیزات فشرده‌تر هستند.
در کاربردهای معمول، کلندرینگ بر نیازهای لایه نازک غالب است، در حالی که قالب‌گیری فشاری بر قطعات کاربردی تمرکز دارد.
کاربردهای کلندرینگ سیلیکونی چیست؟
کلندرینگ سیلیکونی به دلیل دقت بالا، کیفیت سطح و تولید پیوسته، در طیف وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
| میدان | برنامه های کاربردی | محصول | فرآیند و ویژگی‌ها |
| سلامت پزشکی | فیلم سیلیکونی پزشکی | فیلم‌های ایزولاسیون جراحی، پانسمان زخم، پچ‌های رهایش دارو | کنترل دقیق ضخامت (0.05-0.3 میلی‌متر ±0.02 میلی‌متر)، زیست‌سازگاری و تنفس‌پذیری متعادل، سطح عاری از باکتری |
| پوشش کاتتر پزشکی | پوشش کاتترهای قلبی عروقی و تنفسی | لایه‌های نازک سیلیکون (0.1 میلی‌متر) انعطاف‌پذیری و خواص ضد لخته شدن را بهبود می‌بخشند، سیستم پخت پلاتینیومی | |
| آب‌بندی و عایق‌بندی صنعتی | واشرهای آب‌بندی با دقت بالا | آب‌بندهای موتور هوافضا، آب‌بندهای تجهیزات نیمه‌هادی | مقاوم در برابر دماهای بسیار بالا (-60°C تا 250°C)، فنیل سیلیکون، با سیلیس اضافه شده برای مقاومت در برابر فشار کم |
| ورق های عایق | عایق کابل ولتاژ بالا، عایق شیار موتور | فیبر شیشه‌ای جاسازی‌شده (0.2 میلی‌متر)، مقاومت قوس الکتریکی افزایش‌یافته با پوشش اکسید آلومینیوم | |
| لوازم الکترونیکی مصرفی و لوازم خانگی | غشاهای صفحه کلید سیلیکونی | محافظت از صفحه کلید لپ تاپ، دکمه های کنترل از راه دور | کلندرینگ دو طرفه، لایه بالایی مقاوم در برابر سایش، لایه پایینی ضد الکتریسیته ساکن، دقت سوراخکاری لیزری ±0.05 میلی‌متر |
| رول‌های ضد آب | درزگیرهای ساعت هوشمند، ضد آب کردن قطعات الکترونیکی پهپاد | کامپوزیت کلندر شده با TPU، مقاومت در برابر پوسته شدن >5N/mm، مقاومت در برابر پیری UV با اکسید روی | |
| انرژی نو و محیط زیست | مهر و موم های باتری برق | درزگیرهای باتری خودروهای برقی، غشاهای پیل سوختی هیدروژنی | مقاوم در برابر شعله UL 94 V-0، مقاومت در برابر خوردگی الکترولیت (LiPF₆، تورم <3%) |
| کپسوله‌سازی فتوولتائیک | فیلم کپسوله سازی پنل خورشیدی انعطاف پذیر | فیلم سیلیکونی تقویم‌دار (0.2 میلی‌متر) جایگزین EVA، انتقال نور >92%، مقاومت در برابر آب و هوا بهبود یافته |
انواع مختلف دستگاه‌های کلندرینگ سیلیکونی چیست؟
انتخاب دستگاه کلندرینگ در فرآیند کلندرینگ سیلیکونی بسیار مهم است. انواع مختلف دستگاه‌ها برای مواد مختلف و نیازهای تولیدی مناسب هستند. انواع رایج شامل دستگاه‌های کلندرینگ تک غلتکی، دو غلتکی، سه غلتکی و چند غلتکی است. هر نوع ویژگی‌ها، سازگاری و تأثیرات منحصر به فردی بر راندمان تولید دارد.
دستگاه کلندرینگ تک غلتکی
چگونه کار می‌کند؟: یک غلتک و سیستم پرس آن، ماده سیلیکونی را به صورت یک فیلم نازک پرس می‌کنند.
مزایایعملکرد ساده، ساختار جمع و جور، مناسب برای تولید در تعداد کم یا نمونه اولیه. کنترل خوبی بر ضخامت مواد و صافی سطح فراهم می‌کند.
معایب: با تنها یک غلتک، با یکنواختی مشکل دارد و ممکن است نیازهای تولید با حجم بالا را برآورده نکند.
کاربرد: عمدتاً در تولید در مقیاس آزمایشگاهی، محصولات سفارشی با تیراژ کم یا کارخانه‌های کوچک با حجم تولید پایین استفاده می‌شود.
دستگاه کلندرینگ دو غلتکی
چگونه کار می‌کند؟: از دو غلتک چرخان برای فشار دادن و کشش مواد سیلیکونی استفاده می‌کند.
مزایای: کارآمدتر از دستگاه تک غلتکی، قادر به تولید فیلم‌هایی با ضخامت یکنواخت‌تر. این دستگاه با تنظیم فاصله و سرعت غلتک‌ها، امکان کنترل دقیق ضخامت و یکنواختی را فراهم می‌کند.
معایب: برای کاربردهای با دقت بالا، ممکن است همان سطح کنترل را که ماشین‌های سه غلتکی یا چند غلتکی ارائه می‌دهند، ارائه ندهد.
کاربردبه طور گسترده در خطوط تولید متوسط برای محصولات سیلیکونی مختلف مانند فیلم‌ها، واشرها و آب‌بندهایی که نیاز به دقت خوب دارند، استفاده می‌شود.
دستگاه کلندرینگ سه غلتکی
چگونه کار می‌کند؟: از سه غلتک استفاده می‌کند که یکی از غلتک‌ها به طور قابل توجهی سریع‌تر از بقیه حرکت می‌کند. فشارها و سرعت‌های مختلفی بین غلتک‌ها اعمال می‌شود تا ضخامت و صافی فیلم کنترل شود.
مزایای: کنترل دقیقی را فراهم می‌کند، به خصوص برای کاربردهای با دقت بالا که نیاز به ضخامت یکنواخت و سطوح صاف دارند. با مواد سیلیکونی با ویسکوزیته بالاتر به خوبی کار می‌کند و سرعت تولید خوبی را ارائه می‌دهد.
معایب: دستگاه پیچیده‌تر و گران‌تر است و نیاز به نگهداری بیشتری دارد.
کاربرد: بهترین گزینه برای کاربردهایی با صافی سطح بالا و دقت ضخامت بالا، مانند مواد بسته‌بندی الکترونیکی و فیلم‌های سیلیکونی پزشکی.
دستگاه کلندرینگ چند غلتکی
چگونه کار می‌کند؟: از چهار یا چند غلتک که با هم کار می‌کنند برای فشار دادن و تنظیم دقیق مواد سیلیکونی استفاده می‌کند.
مزایایماشین‌های چند غلتکی می‌توانند با همکاری چندین غلتک به دقت بسیار بالایی دست یابند، کارایی را بهبود بخشند و تولید فیلم‌های سیلیکونی فوق نازک را ممکن سازند. توزیع یکنواخت فشار، آن را برای محصولات با کیفیت بالا ایده‌آل می‌کند.
معایبهزینه تجهیزات و نگهداری بالا است و بهره‌برداری می‌تواند پیچیده‌تر باشد.
کاربرد: در تولید محصولات با فناوری پیشرفته که نیاز به دقت فوق العاده بالا دارند، مانند فیلم های نوری و فیلم های محافظ حسگر، استفاده می شود.
چگونه یک دستگاه کلندر انتخاب کنیم؟
سازگاری موادماشین‌های تک غلتکی و دو غلتکی برای سیلیکون با ویسکوزیته کم تا متوسط مناسب‌تر هستند. برای مواد با ویسکوزیته بالاتر که نیاز به کنترل دقیق‌تری دارند، ماشین‌های سه غلتکی یا چند غلتکی مناسب‌ترند.
راندمان تولید: ماشین های دو غلتکه کارآمدتر و برای تولید انبوه بهتر هستند. اگرچه ماشین های سه غلتکه و چند غلتکه از نظر سرعت کارایی کمتری دارند، اما در تولید محصولات با کیفیت بالا و کنترل دقیق، سرآمد هستند.
کنترل ضخامت و یکنواختیماشین‌های تک غلتکی ساده هستند اما در کنترل ضخامت دقت کمتری دارند و برای تولید در مقیاس کوچک یا آزمایشی مناسب هستند. ماشین‌های دو غلتکی تعادلی بین کارایی و دقت برقرار می‌کنند. ماشین‌های سه غلتکی و چند غلتکی مزایای بی‌نظیری در کنترل ضخامت و یکنواختی، به ویژه برای کاربردهای سطح بالا، ارائه می‌دهند.
انتخاب دستگاه غلتک‌زنی به الزامات خاص محصول بستگی دارد. اگر راندمان تولید بالا با کیفیت متوسط مورد نیاز باشد، دستگاه غلتک‌زنی دو غلتکی ایده‌آل است. برای محصولاتی که به دقت و صافی بالا نیاز دارند، باید یک دستگاه سه غلتکی یا چند غلتکی در نظر گرفته شود.
نتیجه
کلندرینگ سیلیکون نقش حیاتی در تولید محصولات سیلیکونی با کیفیت بالا با کنترل دقیق بر ضخامت و بافت ایفا می‌کند. چه برای محصولات پزشکی، صنعتی یا مصرفی، این فرآیند کنترل عالی بر ضخامت، بافت و یکنواختی ارائه می‌دهد.
اگر به دنبال محصولات سیلیکونی سفارشی هستید، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم. همین امروز با ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهایتان صحبت کنیم و سفارش خود را ثبت کنید.
