Rdzeń stalowy czy aluminiowy? Konstrukcja rolek silikonowych a sztywność i masa

Jeśli wpisujesz w wyszukiwarkę frazę „budowa rolek silikonowych rdzeń”, to najczęściej chcesz odpowiedzi na jedno pytanie: co lepsze do mojej maszyny – rdzeń stalowy czy aluminiowy?

W rolkach silikonowych (np. do laminowania, powlekania, docisku, transportu wrażliwych materiałów) silikon odpowiada za kontakt z produktem, a rdzeń odpowiada za geometrię i stabilność pracy. I to właśnie rdzeń w dużej mierze decyduje o ugięciu, masie, bezwładności i zachowaniu rolki przy prędkości.

Firma ZABI jest producentem rolek silikonowych – dlatego poniżej znajdziesz praktyczne porównanie obu rozwiązań oraz wskazówki, jak dobrać konstrukcję do warunków pracy.

Z czego składa się rolka silikonowa?

W uproszczeniu rolka silikonowa to:

• rdzeń (stalowy lub aluminiowy) – element nośny, często z czopami/osiami,
• warstwa silikonowa – pracuje na powierzchni (przyczepność, odporność termiczna/chemiczna, ślad na produkcie),
• połączenie silikon–rdzeń – przygotowanie powierzchni, klejenie/wiązanie, czasem warstwa pośrednia,
• geometria i wykończenie – bicie, współosiowość, ewentualna „baryłka” (crown), chropowatość, wyważenie.

Klucz: nawet najlepszy silikon nie skompensuje zbyt wiotkiego lub źle dobranego rdzenia.

Sztywność: dlaczego stal prawie zawsze wygrywa?

Dla porównania materiałów ważna jest sztywność sprężysta (moduł Younga):

• stal: ok. 210 GPa
• aluminium: ok. 69 GPa

To oznacza, że przy tej samej geometrii rdzeń stalowy jest ~3× sztywniejszy od aluminiowego. W praktyce przekłada się to na:

• mniejsze ugięcie na długości roboczej,
• łatwiejsze utrzymanie równomiernej szczeliny/docisku,
• mniejsze ryzyko „falowania” i nierównomiernego kontaktu.

Wniosek praktyczny:
Jeśli masz długą rolkę, duży docisk liniowy albo wymóg bardzo równego kontaktu – stal jest bezpieczniejszym punktem wyjścia.

Masa i bezwładność: gdzie aluminium ma przewagę?

Aluminium jest dużo lżejsze:

• gęstość stali: ~7,85 g/cm³
• gęstość aluminium: ~2,70 g/cm³

Co daje niższa masa rdzenia?

• mniejsze obciążenie łożysk i napędów,
• łatwiejsze rozpędzanie/hamowanie (szczególnie przy cyklach start–stop),
• mniejsza bezwładność = potencjalnie łagodniejsza praca na delikatnych materiałach,
• prostsza obsługa serwisowa (transport, montaż).

Wniosek praktyczny:
Gdy liczy się dynamika, szybkie przyspieszenia, redukcja obciążeń i masa całkowita – aluminium jest bardzo atrakcyjne.

Stabilność przy prędkości: drgania, bicie, wyważenie

Przy większych prędkościach rolek zaczynają dominować:

• bicie promieniowe i osiowe,
• jakość czopów i łożyskowania,
• wyważenie,
• sztywność rdzenia (mniej „pompowania” pod obciążeniem),
• jakość wykonania i jednorodność okładziny.

Cięższy stalowy rdzeń bywa korzystny w stabilizacji (mniej podatny na pobudzenia), ale jednocześnie wymaga rozsądnego podejścia do:

• doboru łożysk,
• sztywności podpór,
• bezpieczeństwa przy awaryjnym hamowaniu.

Aluminium może pracować świetnie, ale częściej wymaga „dopilnowania” geometrii (np. odpowiednie grubości ścianki, konstrukcji czopów, wzmocnień), żeby nie przegrać sztywnością.

Temperatura i rozszerzalność: ważne w laminowaniu i grzaniu

Aluminium ma większą rozszerzalność cieplną niż stal. W aplikacjach:

• z podgrzewaniem,
• ze zmienną temperaturą procesu,
• z wymaganiem bardzo stabilnej średnicy/”szczeliny”,

różnice mogą mieć znaczenie dla ustawień i powtarzalności. Z drugiej strony aluminium często szybciej „oddaje” ciepło (zależnie od konstrukcji), co bywa plusem w części procesów.

Wniosek:
Jeśli proces jest wrażliwy na temperaturę i geometrię – rdzeń trzeba dobierać razem z reżimem termicznym maszyny (nie tylko „z tabelki”).

Odporność środowiskowa i eksploatacja

• Stal: większa sztywność i odporność mechaniczna; wymaga ochrony antykorozyjnej w środowiskach wilgotnych/agresywnych (w zależności od gatunku i wykończenia).
• Aluminium: lepsza odporność korozyjna w wielu warunkach, ale mniejsza odporność na uszkodzenia miejscowe (np. wgniecenia), zależnie od stopu i grubości.

Porównanie w pigułce: stal vs aluminium w rdzeniu

Wybierz rdzeń stalowy, gdy:

• rolka jest długa i/lub mocno dociśnięta,
• kluczowa jest minimalna odchyłka kontaktu i ugięcie,
• proces wymaga dużej stabilności geometrii,
• konstrukcja maszyny jest „twarda” i zniesie masę.

Wybierz rdzeń aluminiowy, gdy:

• liczy się niska masa i dynamika (start–stop),
• chcesz odciążyć łożyska i napęd,
• masz ograniczenia wagowe (ramiona, belki, roboty),
• dociski są umiarkowane, a geometrię da się zapewnić konstrukcyjnie.

Co jeszcze wpływa na dobór rdzenia (oprócz materiału)?

Przy zamawianiu rolek silikonowych (np. w ZABI) warto przygotować:

• długość roboczą i średnicę,
• prędkość obrotową,
• docisk/obciążenie (najlepiej liniowo),
• temperaturę pracy i jej wahania,
• środowisko (chemia, wilgoć, pył),
• wymagania dot. śladu na produkcie,
• wymagania dot. bicia/wyważenia (jeśli masz je z dokumentacji maszyny).

To pozwala dobrać nie tylko „stal/aluminium”, ale też konkretną geometrię rdzenia, czopy i parametry okładziny silikonowej.