Что делает каландрирование силикона настолько эффективным для производства высококачественных силиконовых материалов? В этой статье будет представлен обзор процесса, объясняющий задействованные этапы, сравнение с другими процессами, широкий спектр применений каландрированных силиконовых материалов и каландровых машин.
Что такое каландрирование силикона?
Каландрирование силикона — это механический процесс, при котором силиконовый материал пропускается через ряд вращающихся роликов. Это оказывает давление на силиконовый материал, превращая его в непрерывные листы или пленки с однородной толщиной и определенной текстурой поверхности. Это похоже на раскатывание теста, но с эластичными и вязкоупругими свойствами силикона. Этот процесс обычно используется для производства силиконовых прокладок, уплотнителей и изоляционных материалов.
Каковы основные этапы каландрирования силикона?
Процесс каландрирования силикона обычно включает следующие этапы:
Подготовка материала
Высокотемпературный вулканизированный силиконовый каучук (HCR) обычно используется из-за его высокой молекулярной массы и хороших технологических свойств, что делает его идеальным для каландрирования. В зависимости от конечного продукта, могут быть смешаны добавки, такие как наполнители и красители. Для улучшения обработки силиконовый материал может быть предварительно нагрет или компаундирован, чтобы сделать его мягче и обеспечить более постоянную пластичность.
Регулировка ролика
Количество валиков, их расположение и зазор между ними точно регулируются в зависимости от желаемой толщины продукта и отделки поверхности. Обработка поверхности валиков также влияет на внешний вид конечного продукта. Например, текстурированные валики можно использовать для тиснения узоров на силиконовом листе. Температура валиков также важна. Хотя каландрирование обычно происходит при комнатной температуре, иногда требуется нагрев или охлаждение валиков для контроля вязкости и текучести силикона.
Каландрирование
Подготовленный силиконовый материал непрерывно подается между вращающимися роликами. При прохождении силикона через ролики он подвергается высокому давлению и сдвиговым усилиям. Это постепенно формирует его в желаемый лист или пленку. Зазор между роликами определяет конечную толщину продукта.
Обработка поверхности (опционально)
Во время или после каландрирования силиконовый лист может подвергаться различным видам поверхностной обработки. Это может включать:
- Тиснение: Узоры или текстуры вдавливаются в силикон с помощью роликов со специальным рисунком.
- Покрытие: на поверхность наносится слой другого материала для улучшения ее характеристик или внешнего вида.
- Ламинирование: силиконовый лист склеивается с тканями, пленками или другими подложками для повышения его прочности или функциональности.
Охлаждение и обмотка
После каландрирования силиконовый лист можно охладить, чтобы зафиксировать форму, что облегчит намотку. Готовый силиконовый лист затем сворачивают для хранения, транспортировки или дальнейшей обработки.
В чем разница между каландрированием, экструзией и формованием силикона?
Каландрирование силикона существенно отличается от других распространенных методов производства, таких как экструзия и формование. Каждый процесс имеет свои уникальные преимущества и подходит для различных применений.
Каландрирование силикона против экструзии силикона
| Особенность | Каландрирование силикона | Силиконовая экструзия |
| Процесс | Использует прецизионные ролики для формирования листов/пленок | Использует шнековый экструдер для формирования полос/трубок |
| Качество поверхности | Высокая гладкость поверхности | Часто имеет дефекты поверхности |
| Скорость производства | Средняя (10-30 метров/минуту) | Быстро (50-100 метров/минуту) |
| Идеально подходит для | Мелкосерийное, индивидуальное производство | Крупномасштабное стандартизированное производство |
| Расходы | Более высокие первоначальные инвестиции, использование материала 95% | Снижение стоимости оборудования, отходы материала 10-15% |
| Лучше всего подходит для | Ультратонкие, высокоточные приложения | Сложные формы поперечного сечения |
Процесс каландрирования силикона использует несколько прецизионных роликов для приложения усилия сдвига и давления к компаундированному силикону. Это растягивает материал в тонкий, однородный лист или пленку. Его главным преимуществом является высокая гладкость поверхности. С другой стороны, процесс экструзии основан на шнековом экструдере для непрерывного проталкивания силикона с низкой вязкостью через форму, образуя такие изделия, как полосы или трубки. Хотя экструзия может создавать сложные формы поперечного сечения, она часто приводит к дефектам поверхности.
С точки зрения эффективности производства экструзия быстрее (50-100 метров в минуту) и лучше подходит для крупномасштабного стандартизированного производства. Каландрирование же, напротив, имеет среднюю скорость (10-30 метров в минуту) и лучше подходит для мелкосерийного производства, индивидуального, например, для медицинских повязок из композитных тканевых субстратов.
С точки зрения стоимости, каландровое оборудование имеет более высокие первоначальные инвестиции, но использование материала может достигать 95%. Экструзионное оборудование более доступно, хотя оно производит отходы по краям, с уровнем отходов около 10-15%.
В целом каландрирование незаменимо в сверхтонких, высокоточных приложениях, в то время как экструзия отлично подходит для производства сложных линейных изделий.
Каландрирование силикона против компрессионного формования силикона
| Особенность | Каландрирование силикона | Силиконовое компрессионное формование |
| Процесс | Непрерывный процесс, без ожидания вулканизации | Периодический процесс с временем вулканизации |
| Форма продукта | Плоские или простые изогнутые изделия | Сложные 3D-формы |
| Скорость производства | Быстрые, большие роллы | Более медленные, мелкосерийные прецизионные детали |
| Использование материалов | Минимальное количество отходов, возможность повторного использования | 5-10% отходы материалов |
| Размер оборудования | Требует большой площади | Более компактный, ориентированный на формы |
| Лучше всего подходит для | Тонкие пленки и листы | Функциональные детали, такие как уплотнения и прокладки |
Силиконовое компрессионное формование включает заполнение предварительно сформированного силиконового материала в форму, а затем применение тепла и давления для его вулканизации, создавая сложные трехмерные формы. Его главным преимуществом является высокая точность размеров и возможность создания трехмерных форм. Однако каландрирование ограничивается плоскими или простыми изогнутыми изделиями.
С точки зрения производственного процесса каландрирование является непрерывным процессом без необходимости времени ожидания вулканизации, что делает его пригодным для быстрого производства больших рулонов. Компрессионное формование является серийным производством, при этом время вулканизации составляет от 3 до 15 минут на деталь, что больше подходит для мелкосерийных прецизионных деталей.
С точки зрения использования материала, каландрирование дает минимальное количество отходов, и любые отходы можно использовать повторно, в то время как компрессионное формование часто приводит к отходам материала 5-10% из-за избытка силикона.
Что касается оборудования, каландрирование опирается на высокоточные системы валков и требует большего пространства. Напротив, основные затраты на компрессионное формование приходятся на разработку формы, но само оборудование более компактно.
В типичных случаях применения каландрирование доминирует в производстве тонкопленочных изделий, тогда как компрессионное формование ориентировано на производство функциональных деталей.
Каковы области применения силиконового каландрирования?
Каландрирование силиконом находит широкое применение благодаря высокой точности, качеству поверхности и непрерывности производства.
| Поле | Приложения | Продукт | Процесс и особенности |
| Медицинское Здоровье | Медицинская силиконовая пленка | Хирургические изоляционные пленки, повязки на раны, пластыри для высвобождения лекарственных средств | Точный контроль толщины (0,05–0,3 мм ± 0,02 мм), сбалансированная биосовместимость и воздухопроницаемость, поверхность без бактерий |
| Медицинская катетерная прокладка | Прокладки для сердечно-сосудистых и дыхательных катетеров | Тонкие слои силикона (0,1 мм) улучшают гибкость и противосвертывающие свойства, система отверждения на основе платины | |
| Промышленная герметизация и изоляция | Высокоточные уплотнительные прокладки | Уплотнения для авиакосмических двигателей, уплотнения для полупроводникового оборудования | Устойчив к экстремальным температурам (от -60°C до 250°C), фенилсиликон, с добавлением кремния для низкой остаточной деформации при сжатии |
| Изоляционные листы | Изоляция высоковольтного кабеля, изоляция пазов двигателя | Встроенное стекловолокно (0,2 мм), повышенная дугостойкость с покрытием из оксида алюминия | |
| Бытовая электроника и бытовая техника | Силиконовые мембраны для клавиатуры | Защита клавиатуры ноутбука, кнопки дистанционного управления | Двустороннее каландрирование, износостойкий верхний слой, антистатичный нижний слой, точность лазерной перфорации ±0,05 мм |
| Водонепроницаемые рулоны | Герметизация смарт-часов, гидроизоляция электроники дронов | Каландрированный композит с ТПУ, прочность на отрыв >5 Н/мм, устойчивость к УФ-старению с оксидом цинка | |
| Новая Энергия и Окружающая Среда | Уплотнения для аккумуляторных батарей | Уплотнения аккумуляторных батарей электромобилей, мембраны водородных топливных элементов | UL 94 V-0 огнестойкий, стойкость к электролитной коррозии (LiPF₆, набухание <3%) |
| Фотоэлектрическая инкапсуляция | Гибкая пленка для инкапсуляции солнечных панелей | Каландрированная силиконовая пленка (0,2 мм) заменяет EVA, светопропускание >92%, улучшенная устойчивость к атмосферным воздействиям |
Какие существуют типы каландровых машин для силикона?
Выбор каландровой машины имеет решающее значение в процессе каландрирования силикона. Различные типы машин подходят для различных материалов и производственных нужд. Распространенные типы включают одновалковые, двухвалковые, трехвалковые и многовалковые каландровые машины. Каждый тип имеет уникальные особенности, адаптивность и влияет на эффективность производства.
Одновалковая каландровая машина
Как это работает: Один ролик и его прижимная система прессуют силиконовый материал в тонкую пленку.
Преимущества: Простое управление, компактная структура, подходит для мелкосерийного или прототипного производства. Обеспечивает хороший контроль толщины материала и гладкости поверхности.
Недостатки: При наличии только одного ролика возникают проблемы с однородностью, и это может не удовлетворить потребности крупносерийного производства.
Приложение: В основном используется в лабораторном производстве, мелкосерийном изготовлении индивидуальных изделий или на небольших заводах с небольшими объемами производства.
Двухвалковая каландровая машина
Как это работает: Использует два вращающихся ролика для сжатия и растяжения силиконового материала.
Преимущества: Более эффективная, чем одновалковая машина, способная производить пленки с более равномерной толщиной. Позволяет точно контролировать толщину и однородность, регулируя зазор между валками и скорость.
Недостатки: Для высокоточных применений он может не обеспечивать такого же уровня контроля, как трех- или многороликовые станки.
Приложение: Широко используется на линиях среднего масштаба для производства различных силиконовых изделий, таких как пленки, прокладки и уплотнители, требующих высокой точности.
Трехвалковая каландровая машина
Как это работает: Использует три ролика, один из которых движется значительно быстрее остальных. Между роликами применяются различные давления и скорости для контроля толщины и гладкости пленки.
Преимущества: Обеспечивает точный контроль, особенно для высокоточных приложений, требующих равномерной толщины и гладких поверхностей. Хорошо работает с силиконовыми материалами с более высокой вязкостью и обеспечивает хорошую скорость производства.
Недостатки: Машина более сложная и дорогая, с более высокими требованиями к техническому обслуживанию.
Приложение: Лучше всего подходит для применений, где требуется высокая гладкость поверхности и точность толщины, например, для электронных упаковочных материалов и медицинских силиконовых пленок.
Многовалковая каландровая машина
Как это работает: Использует четыре или более роликов, работающих одновременно, для прессования и точной регулировки силиконового материала.
Преимущества: Многовалковые машины могут достигать очень высокой точности при сотрудничестве нескольких валков, что повышает эффективность и позволяет производить сверхтонкие силиконовые пленки. Равномерное распределение давления делает их идеальными для высококачественных продуктов.
Недостатки: Затраты на оборудование и техническое обслуживание высоки, а эксплуатация может быть более сложной.
Приложение: Используется в производстве высокотехнологичной продукции, требующей сверхвысокой точности, такой как оптические пленки и пленки для защиты сенсоров.
Как выбрать каландровую машину?
Материальная адаптивность: Одно- и двухвалковые машины лучше подходят для силикона с низкой и средней вязкостью. Для материалов с более высокой вязкостью, требующих более точного контроля, более подходящими являются трех- или многовалковые машины.
Эффективность производства: Двухвалковые машины более эффективны и лучше подходят для массового производства. Хотя трех- и многовалковые машины менее эффективны с точки зрения скорости, они превосходны в производстве высококачественной продукции с точным контролем.
Контроль толщины и однородности: Одновалковые машины просты, но менее точны в контроле толщины, подходят для мелкосерийного или экспериментального производства. Двухвалковые машины обеспечивают баланс между эффективностью и точностью. Трех- и многовалковые машины предлагают непревзойденные преимущества в контроле толщины и однородности, особенно для высокопроизводительных приложений.
Выбор каландровой машины зависит от конкретных требований к продукту. Если требуется высокая эффективность производства при умеренном качестве, то идеальным вариантом будет двухвалковая каландровая машина. Для продуктов, требующих высокой точности и гладкости, следует рассмотреть трех- или многовалковую машину.
Заключение
Каландрирование силикона играет важную роль в производстве высококачественных силиконовых изделий с точным контролем толщины и текстуры. Будь то медицинские, промышленные или потребительские товары, этот процесс обеспечивает превосходный контроль толщины, текстуры и однородности.
Если вы ищете индивидуальные силиконовые изделия, мы здесь, чтобы помочь. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить ваши потребности и оформить заказ.
