Процессы >> Каландрирование >> Каландрирование пленок

В этом процессе непрерывный лист или пленку получают при пропускании размягченного материала между двумя или более валками. Каландры были первоначально разработаны для пере­работки резины, а в настоящее время широко используются для переработки термопластов, в основном мягкого ПВХ.Каландрование заключается в заливке пластичной массы в щель между двумя валками, где она формуется в пленку, кото­рая затем проходит через остальные валки. Материал выходит в виде непрерывной пленки, толщину которой определяет зазор между последней парой валков. Поверхность пленки зависит от поверхности последнего валка и может быть блестящей, матовой или структурированной. После выхода из каландра лист охлаж­дается на охлаждающих валках и проходит через 3-радио-активный толщиномер до подачи на намотку.Пластичная смесь, подаваемая в каландр, может быть просто расплавом полимера (например, ПЭ); в случае ПВХ проводят большие подготовительные работы по составлению композиции, смешению, желатинизации, фильтрации. Кроме полимера вводят инертные минеральные наполнители (для снижения стоимости и модификации физических свойств), пигменты, технологические смазки, стабилизаторы и пластификаторы. Сухие компоненты, кроме пигментов, загружают в ленточный смеситель и интен­сивно перемешивают для получения равномерной дисперсии. Если нужно вводить пластификаторы, их впрыскивают в порошковую смесь на начальной стадии смешения. При получении дисперсной смеси требуемого качества смесь выгружают через клапан в днище смесительной камеры и взвешивают в порционной емкости. Если требуются пигменты, их вводят на этой стадии в каждую емкость отдельно. Эти емкости затем разгружают в первичный смеситель типа «Бэнбери» и пе­ремешивают при 120-160 °С.Сочетание нагрева и смешения (смеситель типа «ко-кнетер») вызывает частичную желатинизацию смеси. Частично желатини-зированный материал подают в двухвалковую мельницу, где он образует лист вокруг переднего вала. Его можно подавать не­посредственно в каландр, но для пленок и тонких листов до­полнительно вводят стренинг-процесс для удаления любых гру­бых частиц. Типичный стренер состоит из одношнекового экст-рудера с фильтром непосредственно после шнека. Фильтр со­стоит из тонких сеток, изготовленных из нержавеющей стали, механически опирающихся на более редкую грубую сетку и ре­шетник.Каландр может содержать от двух до пяти полых валков, снабженных паровым обогревом или водяным охлаждением, и ха­рактеризуется числом валков и их расположением, например I, Z, Г (наиболее типичное - Z или Г). К валкам необходимо под­водить очень большие усилия для формования полимера в тонкую пленку, что вызывает изгиб валков и получение листа, который толще в середине, чем по краям. Некоторые способы борьбы с этим эффектом перечислены ниже: 1) валки могут быть бомби-рованы, т. е. их диаметр в центре больше, чем по краям; 2) валки могут быть слегка перекрещены, что увеличивает зазор по краям валков; 3) изгибающий момент может быть при­ложен к концам каждого валка установкой вторых подшипников на каждую щеку вала и их нагружением гидравлическими ци­линдрами. Каландры типа Z имеют в этом отношении преиму­щества, потому что прогиб валка не влияет на щель, и, таким образом, разнотолщинность уменьшается. Это происходит пото­му, что противолежащие валки расположены под прямым углом, а не в линию.Как уже упоминалось, толщину пленки или листа на выходе из каландра измеряют толщиномером. Он позволяет определить среднюю толщину по площади листа. Излучение от изотопа типа Таллий-204 проходит сквозь лист и собирается в ионизационной камере. Излучение, достигшее камеры, обратно пропорциона тьно массе единицы площади измеряемого материала.Каландры очень массивны из-за больших усилий, необходимых для продавливания пластической массы в тонкую щель. Они требуют высокой температуры с небольшим допуском по валу и высоких давлений, также с низким допуском. Требуется большая площадь пола из-за сопутствующих устройств типа миксеров, смесителей, систем контроля температуры, загрузки - выгрузки и т. д. Каландрование поэтому капиталоемкий процесс, ка­ландры стремятся создавать для широкоформатных пленок, не менее 1,8 м, так как цена их в этом случае пропорционально меньше. Однако такие большие машины применяют только для пластифицированного ПВХ, потому что вязкость непластифи­цированного ПВХ значительно больше, что затрудняет работу на валках большой ширины. Для производства непластифицированных ПВХ пленок был разработан специальный процесс Лювитерм. ПВХ быстро нагревают до 220°С в контакте со специально сконструированными алюминиевыми валками и полу­чаемую горячую пленку обычным образом сразу же ориентируют в высокотемпературной зоне. Каландры уже, чем описанные выше большие машины, их производительность меньше. Используют специальные марки ПВХ (со специальной стабилизацией), а стадию компаундирования обычно проводят на экструдере, не­посредственно запитывающем каландр.Каландрованные пленки обычно более однородны по сравнению с экструзионными. Это связано с многими причинами, одна из которых - продуманность конструкции каландров. Конечная толщина пленки очень сильно зависит от щели между последней парой валков, в то время как в процессе экструзии толщина зависит больше от коэффициента вытяжки в случае рукавной пленки или скорости приема в случае поливной пленки. Кроме того, в поперечном сечении экструзионной головки могут быть участки, где течение предпочтительно, что приводит к разно-толщинности.

В рукавном процессе имеются дополнительные усложняющие факторы, такие как конструкция, на которую опирается дорн головки. Они также влияют на течение расплава, приводя к разнотолщинности. Дополнительным преимуществом каландрования является лучшее смешение. Количество энергии, доступное в каландровой линии, много больше, чем в экструзионной. По­этому каландрованная пленка менее зависима от однородности сырья. Главное преимущество экструзии ПВХ - намного меньшие капитальные затраты, что дает более быструю экономическую отдачу.