Cosa rende la calandratura del silicone così efficace per la produzione di materiali siliconici di alta qualità? Questo articolo fornirà una panoramica del processo, spiegando le fasi coinvolte, il confronto con altri processi e l'ampia varietà di applicazioni per i materiali siliconici calandrati e le macchine per calandratura.
Cos'è la calandratura siliconica?
La calandratura del silicone è un processo meccanico in cui il materiale siliconico viene fatto passare attraverso una serie di rulli rotanti. Questo processo applica una pressione al materiale siliconico, trasformandolo in fogli o pellicole continue con uno spessore uniforme e una texture superficiale specifica. È simile alla stesura di un impasto, ma con le proprietà elastiche e viscoelastiche del silicone. Questo processo è comunemente utilizzato per produrre guarnizioni, tenute e materiali isolanti in silicone.
Quali sono i passaggi chiave della calandratura del silicone?
Il processo di calandratura del silicone generalmente prevede i seguenti passaggi:
Preparazione del materiale
La gomma siliconica vulcanizzata ad alta temperatura (HCR) viene generalmente utilizzata per il suo elevato peso molecolare e le buone proprietà di lavorazione, che la rendono ideale per la calandratura. A seconda del prodotto finale, è possibile aggiungere additivi come cariche e coloranti. Per migliorare la lavorazione, il materiale siliconico può essere preriscaldato o mescolato per renderlo più morbido e garantire una plasticità più uniforme.
Regolazione del rullo
Il numero di rulli, la loro disposizione e la distanza tra di essi vengono regolati con precisione in base allo spessore desiderato del prodotto e alla finitura superficiale. Anche il trattamento superficiale dei rulli influisce sull'aspetto finale del prodotto. Ad esempio, è possibile utilizzare rulli testurizzati per imprimere motivi sulla lastra di silicone. Anche la temperatura dei rulli è importante. Sebbene la calandratura avvenga solitamente a temperatura ambiente, a volte è necessario riscaldare o raffreddare i rulli per controllare la viscosità e la fluidità del silicone.
Calandratura
Il materiale siliconico preparato viene alimentato in continuo tra i rulli rotanti. Passando attraverso i rulli, il silicone viene sottoposto ad alte pressioni e forze di taglio, che gli conferiscono gradualmente la forma desiderata, ovvero il foglio o la pellicola. La distanza tra i rulli determina lo spessore finale del prodotto.
Trattamento superficiale (facoltativo)
Durante o dopo la calandratura, la lastra di silicone può essere sottoposta a diversi trattamenti superficiali. Questi possono includere:
- Goffratura: i motivi o le texture vengono impressi nel silicone utilizzando rulli con disegni specifici.
- Rivestimento: uno strato di un altro materiale viene applicato alla superficie per migliorarne le prestazioni o l'aspetto.
- Laminazione: il foglio di silicone viene unito a tessuti, pellicole o altri substrati per aumentarne la resistenza o la funzionalità.
Raffreddamento e avvolgimento
Dopo la calandratura, il foglio di silicone può essere raffreddato per stabilizzarne la forma, facilitandone l'avvolgimento. Il foglio di silicone finito viene quindi arrotolato per lo stoccaggio, il trasporto o per ulteriori lavorazioni.
Quali sono le differenze tra calandratura, estrusione e stampaggio del silicone?
La calandratura del silicone differisce significativamente dagli altri metodi di produzione comuni, come l'estrusione e lo stampaggio. Ogni processo ha i suoi vantaggi unici ed è adatto a diverse applicazioni.
Calandratura del silicone VS estrusione del silicone
| Caratteristica | Calandratura in silicone | Estrusione di silicone |
| Processi | Utilizza rulli di precisione per formare fogli/film | Utilizza un estrusore a vite per formare strisce/tubi |
| Qualità della superficie | Elevata levigatezza superficiale | Presenta spesso difetti superficiali |
| Velocità di produzione | Medio (10-30 metri/minuto) | Veloce (50-100 metri/minuto) |
| Ideale per | Produzione personalizzata in piccoli lotti | Produzione standardizzata su larga scala |
| Costo | Investimento iniziale più elevato, utilizzo del materiale 95% | Minori costi delle attrezzature, spreco di materiale pari a 10-15% |
| Ideale per | Applicazioni ultrasottili e ad alta precisione | Forme trasversali complesse |
Il processo di calandratura del silicone utilizza più rulli di precisione per applicare forza di taglio e pressione al silicone composto. Questo stira il materiale in un foglio o film sottile e uniforme. Il suo principale vantaggio è l'elevata levigatezza superficiale. D'altra parte, il processo di estrusione si basa su un estrusore a vite per spingere continuamente il silicone a bassa viscosità attraverso uno stampo, formando prodotti come strisce o tubi. Sebbene l'estrusione possa creare forme complesse in sezione trasversale, spesso causa difetti superficiali.
In termini di efficienza produttiva, l'estrusione è più veloce (50-100 metri al minuto) e più adatta a produzioni standardizzate su larga scala. Al contrario, la calandratura ha una velocità media (10-30 metri al minuto) ed è più adatta a produzioni personalizzate in piccoli lotti, come le medicazioni medicali realizzate con substrati in tessuto composito.
In termini di costi, le attrezzature per calandratura richiedono un investimento iniziale più elevato, ma il consumo di materiale può raggiungere fino a 951 TP3T. Le attrezzature per estrusione sono più economiche, sebbene producano bordi di scarto, con un tasso di scarto di circa 10-151 TP3T.
Nel complesso, la calandratura è insostituibile nelle applicazioni ultrasottili e ad alta precisione, mentre l'estrusione eccelle nella produzione di prodotti lineari complessi.
Calandratura in silicone VS stampaggio a compressione in silicone
| Caratteristica | Calandratura in silicone | Stampaggio a compressione in silicone |
| Processi | Processo continuo, nessuna attesa di vulcanizzazione | Processo batch con tempo di vulcanizzazione |
| Forma del prodotto | Prodotti piatti o semplicemente curvi | Forme 3D complesse |
| Velocità di produzione | Rotoli veloci e grandi | Parti di precisione più lente e in piccoli lotti |
| Utilizzo del materiale | Scarti minimi, riutilizzabili | 5-10% materiale di scarto |
| Dimensioni dell'attrezzatura | Richiede un ingombro elevato | Più compatto, focalizzato sugli stampi |
| Ideale per | Film e fogli sottili | Parti funzionali come guarnizioni e guarnizioni |
Lo stampaggio a compressione del silicone prevede il riempimento di un materiale siliconico preformato in uno stampo e la successiva vulcanizzazione mediante calore e pressione, creando forme tridimensionali complesse. Il suo principale vantaggio è l'elevata precisione dimensionale e la possibilità di creare forme 3D. Tuttavia, la calandratura è limitata a prodotti piatti o semplicemente curvi.
In termini di processo produttivo, la calandratura è un processo continuo che non richiede tempi di attesa per la vulcanizzazione, rendendolo adatto alla produzione rapida di rulli di grandi dimensioni. Lo stampaggio a compressione è una produzione a lotti, con tempi di vulcanizzazione che vanno dai 3 ai 15 minuti per pezzo, più adatto alla produzione di pezzi di precisione in piccoli lotti.
In termini di utilizzo del materiale, la calandratura genera scarti minimi e qualsiasi scarto può essere riutilizzato, mentre lo stampaggio a compressione spesso comporta uno spreco di materiale pari a 5-10% a causa dell'eccesso di silicone.
Per quanto riguarda le attrezzature, la calandratura si basa su sistemi a rulli ad alta precisione e richiede un ingombro maggiore. Al contrario, il costo principale dello stampaggio a compressione risiede nello sviluppo dello stampo, ma le attrezzature stesse sono più compatte.
Nelle applicazioni tipiche, la calandratura prevale sulle esigenze di film sottili, mentre lo stampaggio a compressione si concentra sulle parti funzionali.
Quali sono le applicazioni della calandratura con silicone?
La calandratura tramite silicone viene utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni grazie alla sua elevata precisione, alla finitura superficiale e alla produzione continua.
| Campo | Applicazioni | Prodotto | Processo e caratteristiche |
| Salute medica | Pellicola in silicone medico | Pellicole di isolamento chirurgico, medicazioni per ferite, cerotti per il rilascio di farmaci | Controllo preciso dello spessore (0,05-0,3 mm ± 0,02 mm), biocompatibilità e traspirabilità bilanciate, superficie priva di batteri |
| Rivestimento del catetere medico | Rivestimenti per cateteri cardiovascolari e respiratori | Sottili strati di silicone (0,1 mm) migliorano la flessibilità e le proprietà anticoagulanti, sistema di polimerizzazione al platino | |
| Sigillatura e isolamento industriale | Guarnizioni di tenuta ad alta precisione | Guarnizioni per motori aerospaziali, guarnizioni per apparecchiature a semiconduttore | Resistente alle temperature estreme (da -60°C a 250°C), silicone fenilico, con aggiunta di silice per una bassa deformazione permanente da compressione |
| Fogli isolanti | Isolamento dei cavi ad alta tensione, isolamento delle fessure del motore | Fibra di vetro incorporata (0,2 mm), resistenza all'arco migliorata con rivestimento in ossido di alluminio | |
| Elettronica di consumo ed elettrodomestici | Membrane per tastiera in silicone | Protezione della tastiera del computer portatile, pulsanti del telecomando | Calandratura bifacciale, strato superiore resistente all'usura, strato inferiore antistatico, precisione di perforazione laser ±0,05 mm |
| Rotoli impermeabili | Sigilli per smartwatch, impermeabilizzazione dell'elettronica dei droni | Composito calandrato con TPU, resistenza al distacco >5N/mm, resistenza all'invecchiamento UV con ossido di zinco | |
| Nuova energia e ambiente | Guarnizioni per batterie di potenza | Guarnizioni per batterie di veicoli elettrici, membrane per celle a combustibile a idrogeno | Ritardante di fiamma UL 94 V-0, resistenza alla corrosione elettrolitica (LiPF₆, rigonfiamento <3%) |
| Incapsulamento fotovoltaico | Pellicola incapsulante flessibile per pannelli solari | Pellicola in silicone calandrato (0,2 mm) sostituisce EVA, trasmissione della luce >92%, resistenza agli agenti atmosferici migliorata |
Quali sono i diversi tipi di macchine per la calandratura del silicone?
La scelta della calandratura è fondamentale nel processo di calandratura del silicone. Diverse tipologie di macchine sono adatte a diversi materiali ed esigenze produttive. Le tipologie più comuni includono calandre a rullo singolo, doppio, triplo e multirullo. Ogni tipologia presenta caratteristiche uniche, adattabilità e impatto sull'efficienza produttiva.
Macchina calandratrice a rullo singolo
Come funziona:Un singolo rullo e il suo sistema di pressatura pressano il materiale siliconico fino a trasformarlo in una pellicola sottile.
Vantaggi: Funzionamento semplice, struttura compatta, adatta alla produzione di piccoli lotti o prototipi. Offre un buon controllo sullo spessore del materiale e sulla levigatezza della superficie.
Svantaggi:Con un solo rullo, l'uniformità è scarsa e potrebbe non soddisfare le esigenze di produzione di grandi volumi.
Applicazione: Utilizzato principalmente nella produzione su scala di laboratorio, in prodotti personalizzati in piccoli volumi o in piccole fabbriche con bassi volumi di produzione.
Macchina calandratrice a doppio rullo
Come funziona: Utilizza due rulli rotanti per premere e allungare il materiale in silicone.
Vantaggi: Più efficiente della macchina a rullo singolo, in grado di produrre pellicole con uno spessore più uniforme. Consente un controllo preciso dello spessore e dell'uniformità regolando la distanza tra i rulli e la velocità.
Svantaggi:Per applicazioni ad alta precisione, potrebbe non offrire lo stesso livello di controllo delle macchine a tre o più rulli.
Applicazione: Ampiamente utilizzato nelle linee di produzione di media scala per vari prodotti in silicone come pellicole, guarnizioni e sigilli che richiedono un'elevata precisione.
Macchina calandratrice a triplo rullo
Come funziona: Utilizza tre rulli, uno dei quali si muove significativamente più velocemente degli altri. Diverse pressioni e velocità vengono applicate tra i rulli per controllare lo spessore e la scorrevolezza della pellicola.
Vantaggi: Fornisce un controllo preciso, soprattutto per applicazioni ad alta precisione che richiedono spessori uniformi e superfici lisce. Funziona bene con materiali siliconici ad alta viscosità e offre una buona velocità di produzione.
Svantaggi:La macchina è più complessa e costosa, con esigenze di manutenzione più elevate.
Applicazione: Ideale per applicazioni che richiedono elevata levigatezza superficiale e precisione dello spessore, come materiali di imballaggio elettronici e pellicole in silicone medicale.
Macchina calandratrice multirullo
Come funziona: Utilizza quattro o più rulli che lavorano insieme per premere e regolare con precisione il materiale in silicone.
Vantaggi: Le macchine multirullo possono raggiungere un'elevatissima precisione grazie alla collaborazione di più rulli, migliorando l'efficienza e consentendo la produzione di film in silicone ultrasottili. La distribuzione uniforme della pressione le rende ideali per prodotti di alta qualità.
Svantaggi:I costi delle attrezzature e della manutenzione sono elevati e il funzionamento può risultare più complesso.
Applicazione: Utilizzato nella produzione di prodotti ad alta tecnologia che richiedono un'elevatissima precisione, come pellicole ottiche e pellicole di protezione per sensori.
Come scegliere una calandra?
Adattabilità del materiale: Le macchine a rullo singolo e doppio sono più adatte per silicone a bassa o media viscosità. Per materiali a viscosità più elevata che richiedono un controllo più preciso, sono più adatte le macchine a rullo triplo o multiplo.
Efficienza produttiva: Le macchine a doppio rullo sono più efficienti e adatte alla produzione di massa. Sebbene le macchine a triplo e multirullo siano meno efficienti in termini di velocità, eccellono nella produzione di prodotti di alta qualità con un controllo preciso.
Controllo dello spessore e dell'uniformità: Le macchine a rullo singolo sono semplici ma meno precise nel controllo dello spessore, adatte a produzioni su piccola scala o sperimentali. Le macchine a doppio rullo offrono un equilibrio tra efficienza e precisione. Le macchine a triplo e multi-rullo offrono vantaggi ineguagliabili nel controllo dello spessore e dell'uniformità, in particolare per applicazioni di fascia alta.
La scelta della calandratura dipende dai requisiti specifici del prodotto. Se è richiesta un'elevata efficienza produttiva con una qualità moderata, la calandratura a doppio rullo è l'ideale. Per prodotti che richiedono elevata precisione e scorrevolezza, è consigliabile una calandratura a triplo o multirullo.
Conclusione
La calandratura del silicone svolge un ruolo fondamentale nella produzione di prodotti in silicone di alta qualità con un controllo preciso di spessore e consistenza. Che si tratti di prodotti medicali, industriali o di consumo, questo processo offre un controllo eccellente su spessore, consistenza e uniformità.
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