Wat maakt siliconenkalanderen zo effectief voor de productie van hoogwaardige siliconenmaterialen? Dit artikel geeft een overzicht van het proces, legt de betrokken stappen uit, vergelijkt het met andere processen en toont de brede waaier aan toepassingen voor gekalanderde siliconenmaterialen en kalandermachines.
Wat is siliconenkalanderen?
Siliconenkalanderen is een mechanisch proces waarbij siliconenmateriaal door een reeks roterende rollen wordt gevoerd. Dit oefent druk uit op het siliconenmateriaal, waardoor het wordt omgezet in doorlopende vellen of films met een uniforme dikte en een specifieke oppervlaktetextuur. Het is vergelijkbaar met het uitrollen van deeg, maar dan met de elastische en visco-elastische eigenschappen van siliconen. Dit proces wordt vaak gebruikt voor de productie van siliconenpakkingen, afdichtingen en isolatiematerialen.
Wat zijn de belangrijkste stappen bij het kalanderen van siliconen?
Het siliconenkalanderingsproces omvat doorgaans de volgende stappen:
Materiaalvoorbereiding
Hoogtemperatuurgevulkaniseerd siliconenrubber (HCR) wordt doorgaans gebruikt vanwege het hoge molecuulgewicht en de goede verwerkingseigenschappen, waardoor het ideaal is voor kalanderen. Afhankelijk van het eindproduct kunnen additieven zoals vulstoffen en kleurstoffen worden toegevoegd. Om de verwerking te verbeteren, kan het siliconenmateriaal worden voorverwarmd of gemengd om het zachter te maken en een consistentere plasticiteit te garanderen.
Rolverstelling
Het aantal rollen, hun plaatsing en de afstand ertussen worden nauwkeurig afgestemd op de gewenste productdikte en oppervlakteafwerking. De oppervlaktebehandeling van de rollen heeft ook invloed op het uiterlijk van het eindproduct. Zo kunnen getextureerde rollen worden gebruikt om patronen in de siliconenplaat te reliëfdrukken. De temperatuur van de rollen is ook belangrijk. Hoewel het kalanderen meestal bij kamertemperatuur plaatsvindt, is soms verwarming of koeling van de rollen nodig om de viscositeit en vloei van de siliconen te regelen.
Kalanderen
Het voorbereide siliconenmateriaal wordt continu tussen de roterende rollen gevoerd. Terwijl de siliconen door de rollen gaan, worden ze blootgesteld aan hoge druk en schuifkrachten. Hierdoor wordt het geleidelijk gevormd tot de gewenste plaat of folie. De ruimte tussen de rollen bepaalt de uiteindelijke dikte van het product.
Oppervlaktebehandeling (optioneel)
Tijdens of na het kalanderen kan de siliconenplaat verschillende oppervlaktebehandelingen ondergaan, waaronder:
- Embossing: Patronen of texturen worden met behulp van rollen met specifieke ontwerpen in de siliconen gedrukt.
- Coating: Een laag van een ander materiaal wordt op het oppervlak aangebracht om de prestaties of het uiterlijk te verbeteren.
- Lamineren: De siliconenplaat wordt verlijmd met stoffen, folies of andere substraten om de sterkte of functionaliteit te verbeteren.
Koeling en wikkeling
Na het kalanderen kan de siliconenplaat worden afgekoeld om zijn vorm te fixeren, waardoor hij gemakkelijker op te rollen is. De voltooide siliconenplaat wordt vervolgens opgerold voor opslag, transport of verdere verwerking.
Wat zijn de verschillen tussen siliconenkalanderen, extruderen en gieten?
Het kalanderen van siliconen verschilt aanzienlijk van andere gangbare productiemethoden, zoals extrusie en gieten. Elk proces heeft zijn eigen unieke voordelen en is geschikt voor verschillende toepassingen.
Siliconenkalanderen versus siliconenextrusie
| Functie | Siliconen kalanderen | Siliconen extrusie |
| Proces | Gebruikt precisierollen om vellen/films te vormen | Gebruikt een schroefextruder om strips/buizen te vormen |
| Oppervlaktekwaliteit | Hoge oppervlaktegladheid | Heeft vaak oppervlaktedefecten |
| Productiesnelheid | Gemiddeld (10-30 meter/minuut) | Snel (50-100 meter/minuut) |
| Ideaal voor | Productie op maat in kleine series | Grootschalige, gestandaardiseerde productie |
| Kosten | Hogere initiële investering, 95% materiaalgebruik | Lagere apparatuurkosten, 10-15% materiaalverspilling |
| Het beste voor | Ultradunne, zeer nauwkeurige toepassingen | Complexe dwarsdoorsnedevormen |
Bij het siliconenkalanderingsproces worden meerdere precisierollen gebruikt om schuifkracht en druk uit te oefenen op de samengestelde siliconen. Hierdoor wordt het materiaal uitgerekt tot een dunne, uniforme plaat of film. Het belangrijkste voordeel is de hoge oppervlaktegladheid. Het extrusieproces daarentegen maakt gebruik van een schroefextruder om laagviskeuze siliconen continu door een mal te duwen, waardoor producten zoals strips of tubes ontstaan. Hoewel extrusie complexe dwarsdoorsneden kan creëren, leidt het vaak tot oppervlaktedefecten.
Qua productie-efficiëntie is extrusie sneller (50-100 meter per minuut) en beter geschikt voor grootschalige, gestandaardiseerde productie. Kalanderen daarentegen heeft een gemiddelde snelheid (10-30 meter per minuut) en is beter geschikt voor kleine series, op maat gemaakte toepassingen, zoals medische verbanden gemaakt van composietweefsels.
Qua kosten is de initiële investering voor kalanderapparatuur hoger, maar het materiaalgebruik kan oplopen tot 95%. Extrusieapparatuur is goedkoper, maar produceert wel snijranden, met een afvalpercentage van ongeveer 10-15%.
Kortom, kalanderen is onvervangbaar in ultradunne, zeer nauwkeurige toepassingen, terwijl extrusie uitblinkt bij de productie van complexe lineaire producten.
Siliconenkalanderen versus siliconencompressievormen
| Functie | Siliconen kalanderen | Siliconen compressiegieten |
| Proces | Continu proces, geen wachttijd voor vulkanisatie | Batchproces met vulkanisatietijd |
| Productvorm | Vlakke of eenvoudig gebogen producten | Complexe 3D-vormen |
| Productiesnelheid | Snelle, grote rollen | Langzamere, kleine series precisieonderdelen |
| Materiaalgebruik | Minimaal afval, herbruikbaar | 5-10% materiaalafval |
| Afmetingen van de apparatuur | Vereist een grote voetafdruk | Compacter, gericht op mallen |
| Het beste voor | Dunne films en platen | Functionele onderdelen zoals afdichtingen en pakkingen |
Bij siliconenpersen wordt een voorgevormd siliconenmateriaal in een mal gegoten en vervolgens met warmte en druk gevulkaniseerd, waardoor complexe driedimensionale vormen ontstaan. Het belangrijkste voordeel is de hoge maatnauwkeurigheid en de mogelijkheid om driedimensionale vormen te creëren. Kalanderen is echter beperkt tot vlakke of eenvoudig gebogen producten.
Qua productieproces is kalanderen een continu proces zonder wachttijden voor vulkanisatie, waardoor het geschikt is voor de snelle productie van grote rollen. Persgieten is een batchproductie, met vulkanisatietijden variërend van 3 tot 15 minuten per stuk, wat meer geschikt is voor kleine series precisieonderdelen.
Wat betreft materiaalgebruik genereert kalanderen weinig afval en kan al het afval worden hergebruikt, terwijl bij compressiegieten vaak 5-10%-materiaalverspilling ontstaat vanwege overtollige siliconen.
Wat betreft de apparatuur, is kalanderen afhankelijk van uiterst precieze rolsystemen en vereist het een grotere footprint. De kernkosten van compressiegieten daarentegen liggen in de ontwikkeling van de matrijs, maar de apparatuur zelf is compacter.
Bij typische toepassingen is kalanderen de meest gebruikte techniek voor dunne films, terwijl compressiegieten zich richt op functionele onderdelen.
Wat zijn de toepassingen van siliconen-siliconenkalanderen?
Siliconenkalanderen wordt vanwege de hoge precisie, oppervlakteafwerking en continue productie in een breed scala aan toepassingen gebruikt.
| Veld | Toepassingen | Product | Proces & Functies |
| Medische gezondheid | Medische siliconenfolie | Chirurgische isolatiefilms, wondverbanden, medicijnafgiftepleisters | Nauwkeurige diktecontrole (0,05-0,3 mm ± 0,02 mm), evenwichtige biocompatibiliteit en ademend vermogen, bacterievrij oppervlak |
| Medische kathetervoering | Cardiovasculaire en respiratoire kathetervoeringen | Dunne siliconenlagen (0,1 mm) verbeteren de flexibiliteit en antistollingseigenschappen, platina-uithardingssysteem | |
| Industriële afdichting en isolatie | Hoogprecisie afdichtingspakkingen | Afdichtingen voor lucht- en ruimtevaartmotoren, afdichtingen voor halfgeleiderapparatuur | Bestand tegen extreme temperaturen (-60°C tot 250°C), fenylsilicone, met toegevoegde silica voor lage compressievervorming |
| Isolatieplaten | Isolatie van hoogspanningskabels, isolatie van motorsleuven | Ingebedde glasvezel (0,2 mm), verbeterde boogweerstand met aluminiumoxidecoating | |
| Consumentenelektronica en apparaten | Siliconen toetsenbordmembranen | Bescherming van laptoptoetsenbord, afstandsbedieningsknoppen | Dubbelzijdig kalanderen, slijtvaste bovenlaag, antistatische onderlaag, laserperforatie nauwkeurigheid ±0,05 mm |
| Waterdichte rollen | Smartwatch-afdichtingen, waterbestendigheid van drone-elektronica | Gekalanderd composiet met TPU, pelsterkte > 5 N/mm, UV-verouderingsbestendig met zinkoxide | |
| Nieuwe energie en milieu | Power Battery Seals | Afdichtingen voor accu's van elektrische voertuigen, membranen voor waterstofbrandstofcellen | UL 94 V-0 vlamvertragend, bestand tegen elektrolytcorrosie (LiPF₆, zwelling <3%) |
| Fotovoltaïsche inkapseling | Flexibele zonnepaneel-inkapselingsfolie | Gekalanderde siliconenfilm (0,2 mm) vervangt EVA, lichttransmissie >92%, verbeterde weersbestendigheid |
Welke verschillende soorten siliconenkalandermachines zijn er?
De keuze van de kalandermachine is cruciaal in het siliconenkalanderproces. Verschillende soorten machines zijn geschikt voor verschillende materialen en productiebehoeften. Veelvoorkomende typen zijn kalanders met één rol, twee rollen, drie rollen en meerdere rollen. Elk type heeft unieke eigenschappen, aanpasbaarheid en impact op de productie-efficiëntie.
Kalandermachine met één rol
Hoe het werkt:Een enkele rol en het bijbehorende aandruksysteem persen het siliconenmateriaal tot een dunne film.
Voordelen: Eenvoudige bediening, compacte constructie, geschikt voor kleine series of prototypeproductie. Biedt goede controle over de materiaaldikte en oppervlaktegladheid.
Nadelen:Met slechts één rol is de uniformiteit van het resultaat problematisch en is het product mogelijk niet geschikt voor productie in grote volumes.
Sollicitatie: Wordt voornamelijk gebruikt bij productie op laboratoriumschaal, op maat gemaakte producten in kleine aantallen of kleine fabrieken met lage productievolumes.
Dubbele-rolkalandermachine
Hoe het werkt: Maakt gebruik van twee roterende rollen om het siliconenmateriaal in te drukken en uit te rekken.
Voordelen: Efficiënter dan de machine met één rol, in staat om films met een gelijkmatigere dikte te produceren. Het maakt nauwkeurige controle over de dikte en uniformiteit mogelijk door de rolspleet en -snelheid aan te passen.
Nadelen:Voor toepassingen waarbij een hoge precisie vereist is, biedt het mogelijk niet hetzelfde controleniveau als machines met drie of meer rollen.
Sollicitatie: Breed toegepast in middelgrote productielijnen voor diverse siliconenproducten zoals films, pakkingen en afdichtingen waarbij een goede precisie vereist is.
Drie-rollen kalandermachine
Hoe het werkt: Gebruikt drie rollen, waarvan één rol aanzienlijk sneller beweegt dan de andere. Er worden verschillende druk- en snelheidsverschillen tussen de rollen toegepast om de dikte en gladheid van de folie te regelen.
Voordelen: Biedt nauwkeurige controle, met name voor zeer precieze toepassingen die een uniforme dikte en gladde oppervlakken vereisen. Werkt goed met siliconenmaterialen met een hogere viscositeit en biedt een goede productiesnelheid.
Nadelen:De machine is complexer en duurder en vereist meer onderhoud.
Sollicitatie: Ideaal voor toepassingen waarbij een hoge oppervlaktegladheid en dikteprecisie belangrijk zijn, zoals elektronische verpakkingsmaterialen en medische siliconenfolies.
Multi-Roller Kalandermachine
Hoe het werkt: Maakt gebruik van vier of meer rollen die samenwerken om het siliconenmateriaal aan te drukken en nauwkeurig aan te passen.
Voordelen: Multi-rollermachines kunnen een zeer hoge precisie bereiken door de samenwerking van meerdere rollen, wat de efficiëntie verbetert en de productie van ultradunne siliconenfilms mogelijk maakt. De gelijkmatige drukverdeling maakt ze ideaal voor hoogwaardige producten.
Nadelen:De kosten voor apparatuur en onderhoud zijn hoog en de bediening kan complexer zijn.
Sollicitatie:Wordt gebruikt bij de productie van hightechproducten die een zeer hoge precisie vereisen, zoals optische films en sensorbeschermingsfilms.
Hoe kiest u een kalandermachine?
Aanpasbaarheid van het materiaal: Machines met één of twee rollen zijn beter geschikt voor siliconen met een lage tot gemiddelde viscositeit. Voor materialen met een hogere viscositeit die een nauwkeurigere controle vereisen, zijn machines met drie of meer rollen geschikter.
Productie-efficiëntie: Machines met dubbele rollen zijn efficiënter en beter geschikt voor massaproductie. Hoewel machines met drie en meerdere rollen minder efficiënt zijn qua snelheid, blinken ze uit in het produceren van hoogwaardige producten met nauwkeurige controle.
Dikte- en uniformiteitscontrole: Machines met één rol zijn eenvoudig, maar minder nauwkeurig in diktecontrole en geschikt voor kleinschalige of experimentele productie. Machines met twee rollen bieden een balans tussen efficiëntie en precisie. Machines met drie en meerdere rollen bieden ongeëvenaarde voordelen in dikte- en uniformiteitscontrole, met name voor hoogwaardige toepassingen.
De keuze van de kalander hangt af van de specifieke eisen van het product. Als een hoge productie-efficiëntie met een gemiddelde kwaliteit vereist is, is een kalander met twee rollen ideaal. Voor producten die een hoge precisie en gladheid vereisen, is een kalander met drie of meer rollen een betere keuze.
Conclusie
Siliconenkalanderen speelt een cruciale rol bij de productie van hoogwaardige siliconenproducten met nauwkeurige controle over dikte en textuur. Of het nu gaat om medische, industriële of consumentenproducten, dit proces biedt uitstekende controle over dikte, textuur en uniformiteit.
Bent u op zoek naar siliconenproducten op maat? Wij helpen u graag. Neem vandaag nog contact met ons op om uw wensen te bespreken en uw bestelling te plaatsen.
