Come realizzare tubi in silicone: una guida passo passo alla produzione di tubi per misuratori in silicone

Come realizzare tubi in silicone: la risposta breve

I tubi in silicone sono realizzati avvolgendo fogli di gomma siliconica non polimerizzata e tessuto di rinforzo attorno a un mandrino in acciaio, strato dopo strato, quindi polimerizzando il gruppo sotto calore e pressione finché non si vulcanizza in un tubo solido e flessibile. Le fasi principali sono composizione del materiale, calandratura, avvolgimento del mandrino, nastratura, polimerizzazione in autoclave, sformatura e rifilatura . Un tipico tubo misuratore in silicone — venduto in lunghezze di 1 metro per linee di raffreddamento, aspirazione e trasferimento di fluidi industriali — utilizza da 3 a 5 strati di rinforzo in poliestere o aramide e impiega circa 45-90 minuti per polimerizzare completamente, a seconda dello spessore e del diametro della parete.

Il resto di questo articolo analizza ogni fase della produzione, i materiali coinvolti, le specifiche che definiscono un tubo misuratore di qualità e come giudicare se un tubo che stai acquistando o costruendo soddisfa gli standard del settore.

Quali materiali entrano in un tubo in silicone

Ogni tubo in silicone inizia come gomma siliconica grezza, solitamente un elastomero vulcanizzato al platino o al perossido scelto per purezza, stabilità al calore e flessibilità. Questo materiale di base viene miscelato con riempitivi e additivi prima ancora che tocchi un mandrino.

Componenti principali

• Base in gomma siliconica: fornisce la resistenza al calore, all'ozono e ai raggi UV per cui il tubo è noto
• Strati di tessuto rinforzati: rete di poliestere, aramide o fibra di vetro inserita tra strati di silicone per controllare la pressione di scoppio
• Agenti indurenti: innescano la vulcanizzazione, il processo chimico che trasforma il composto morbido in un tubo elastico solido
• Pigmenti e riempitivi: controllano il colore e aggiungono proprietà come il nerofumo per la protezione UV

Il numero di strati di rinforzo è il fattore più importante nella valutazione della pressione di un tubo. Come regola generale, i tubi con diametro interno inferiore a 50 mm utilizzano un minimo di 3 strati, i tubi tra 50 mm e 102 mm utilizzano 4 strati e qualsiasi cosa superiore a 102 mm richiede 5 strati o più per mantenere una pressione di esercizio comparabile.

Il processo di produzione dei tubi in silicone, passo dopo passo

La produzione di un tubo in silicone è un processo di costruzione sequenziale, non un'operazione di stampaggio one-shot. Ogni fase deve essere eseguita correttamente altrimenti il ​​tubo finale presenterà punti deboli, trappole d'aria o pareti irregolari.

Passaggio 1: fresatura e compoundazione

La gomma siliconica grezza e i pigmenti vengono alimentati attraverso un mulino a due rulli, che pressa il composto tra i rulli fino a formare un foglio uniforme. Questa fase, chiamata fresatura, garantisce che il materiale abbia uno spessore costante e che non vi sia aria intrappolata prima di andare oltre.

Passaggio 2: calandratura

Il composto macinato viene fatto passare attraverso una calandra che lo arrotola in fogli sottili e accuratamente dosati. Questi fogli diventano i singoli strati che vengono successivamente avvolti attorno al mandrino, quindi la precisione dello spessore in questa fase determina direttamente lo spessore finale della parete del tubo.

Passaggio 3: avvolgimento e costruzione del mandrino

Un mandrino in acciaio è sagomato per adattarsi alla geometria interna del tubo: dritto, a gomito o con una curvatura personalizzata. I lavoratori avvolgono strati alternati di fogli di silicone e tessuto di rinforzo attorno al mandrino a mano o con una macchina avvolgitrice, costruendo la parete fino al numero di strati specificato. Questa è la fase che definisce se il tubo finito è semplice tubo misuratore in silicone o un gomito stampato con angoli di piega multipli.

Passaggio 4: registrazione

Il nastro legante viene avvolto strettamente attorno agli strati avvolti per comprimerli insieme prima della polimerizzazione. Ciò mantiene ogni strato in posizione ed espelle l'aria intrappolata, evitando bolle o delaminazione nel prodotto finale. Dopo l'indurimento, il nastro viene rimosso e scartato.

Passaggio 5: polimerizzazione (vulcanizzazione)

Il gruppo del mandrino nastrato viene inserito in un'autoclave o in un forno, dove il calore e la pressione innescano la vulcanizzazione, la reazione chimica che reticola le molecole di silicone in una struttura solida ed elastica. Le temperature di polimerizzazione in genere sono comprese tra 150°C e 200°C , con tempi ciclo che vanno dai 30 minuti per i tubi a parete sottile di piccolo diametro agli oltre 90 minuti per i tubi industriali a parete spessa di grande diametro.

Passaggio 6: sformatura, rifinitura e finitura

Una volta indurito, il tubo viene staccato dal mandrino, il nastro legante viene rimosso e il materiale in eccesso viene tagliato da entrambe le estremità. Il tubo viene quindi sottoposto a un'ispezione visiva e dimensionale per verificare la presenza di difetti superficiali, consistenza delle pareti e precisione ID/OD prima che venga approvato per la vendita.

Specifiche del tubo del misuratore in silicone che dovresti conoscere

Un "metro di tubo" si riferisce semplicemente a una sezione di tubo diritta in silicone venduta in lunghezze di 1 metro, il formato standard per impianti idraulici personalizzati di refrigerante, aspirazione e vuoto in cui l'installatore taglia e unisce le sezioni per adattarle al proprio layout. Le specifiche variano in base al diametro, ma la tabella seguente mostra i valori tipici per le dimensioni comuni.

Notare lo schema: all'aumentare del diametro interno, la pressione di lavoro diminuisce anche se il numero di veli aumenta. Questa è una realtà strutturale dell'ingegneria dei tubi, non una scorciatoia di produzione: i diametri più grandi hanno una superficie maggiore su cui può agire la pressione interna, quindi la stessa costruzione della parete produce una pressione operativa sicura inferiore. La pressione di esercizio è generalmente calcolata a circa un terzo della pressione di scoppio , offrendo un margine di sicurezza integrato per l'uso continuo.

Intervallo di temperatura e resistenza chimica

Uno dei motivi principali per cui i produttori scelgono il silicone rispetto all'EPDM o alla gomma standard è l'intervallo termico. Il tubo in silicone adeguatamente polimerizzato rimane flessibile e strutturalmente solido su una fascia molto più ampia rispetto alle tradizionali mescole di gomma.

• Tubo misuratore in silicone standard: Da -50°C a 180°C (da -76°F a 356°F) servizio continuo
• Gradi per alte temperature: fino a da 200°C a 250°C per applicazioni turbo e adiacenti allo scarico
• Gradi per la stagione fredda: fino a -65°F (-54°C) per uso industriale in ambito aeronautico e in climi freddi

Il tubo in silicone standard non è formulato per resistere ai fluidi a base di petrolio come carburante o olio: si gonfierà e si degraderà al contatto. Se un tubo deve trasportare carburante o olio, necessita di a rivestimento interno in fluorosilicone incollato agli strati esterni di silicone durante la fase di avvolgimento, che è una decisione sui materiali presa prima dell'inizio della costruzione, non qualcosa che può essere aggiunto in seguito.

Controlli di qualità che separano i tubi buoni da quelli difettosi

Poiché il tubo in silicone è costruito a mano strato dopo strato, il controllo qualità è più importante in questo caso che nelle parti estruse o stampate a iniezione. Alcuni controlli visibili e misurabili ti dicono se un tubo è stato realizzato correttamente.

1. Fai scorrere un dito lungo il foro interno: dovrebbe risultare liscio, senza creste, rughe o linee di sovrapposizione dovute alla fase di avvolgimento
2. Controllare lo spessore della parete in diversi punti attorno alla circonferenza: una variazione superiore a 0,5 mm suggerisce una calandratura o un avvolgimento non uniforme
3. Cerca bolle d'aria o vesciche sotto la superficie, che indicano aria intrappolata che non è stata espulsa durante la registrazione
4. Confermare che il numero degli strati di rinforzo corrisponda alle linee guida sul diametro nella tabella delle specifiche sopra
5. Richiedi i dati del test della pressione di scoppio, non solo la pressione nominale di esercizio: i produttori rispettabili testano e documentano entrambi

Un tubo che salta la corretta nastratura o accelera il ciclo di polimerizzazione può sembrare a posto all'esterno nascondendo una debole adesione tra gli strati. Questo tipo di difetto di solito si manifesta solo sotto pressione sostenuta o cicli di calore, che è esattamente la condizione in cui il tubo dovrebbe sopravvivere, quindi i passaggi di ispezione sopra descritti contano più di una rapida occhiata visiva.

Scelta del tubo misuratore in silicone giusto per la tua applicazione

L'abbinamento di un tubo al suo lavoro si riduce a tre variabili: diametro, numero di strati e compatibilità del fluido. Sbagliare uno qualsiasi di questi punti significa sprecare denaro in rinforzi non necessari o rischiare un fallimento prematuro.

Per i lavori di fabbricazione personalizzati, acquistare sezioni diritte lunghe un metro e unirle con raccordi per tubi flessibili offre maggiore flessibilità rispetto alle forme prestampate, poiché un singolo metro può essere tagliato in diversi pezzi di connettore corti o uniti end-to-end per tirature più lunghe. Questo è il motivo per cui il Formato dritto da 1 metro rimane l'unità di stock standard tra i fornitori automobilistici, marittimi e dell'industria leggera.