どれでも シート押出技術 ラインでは、ダイから出た溶融ウェブは柔軟性があり、高温で、寸法が不安定です。 3 ロール カレンダー シート押出 システムは、軟化したウェブを平らで冷却された表面が定義された製品に変える最初の接触点です。カレンダー スタックは、目標の厚さにシートをサイジングする、ポリマーからの熱を伝達する、顧客が生産現場で評価する最終表面仕上げをインプリントするという 3 つの機能を同時に実行します。
ロールスタック配置: 垂直、傾斜、L ロール構成
3 ロール カレンダーは、個別に駆動され温度制御された 3 つのロールを、シートが順番に通過する特定の幾何学的配置に配置します。各構成は、さまざまな運用シナリオに対して明確な利点をもたらします。
垂直スタックでは、3 つのロールすべてが真っ直ぐな垂直列に配置され、シートはダイの位置に応じて下または上から最初のニップに進入します。この配置により、必要な床面積が最小限に抑えられ、メンテナンスの際に各ロールに簡単にアクセスできます。ただし、垂直スタックでは下部ロール ベアリングにかなりの重量が集中し、荷重によるロールのたわみにより、広いシート幅にわたって不均一なニップ圧力分布が生じる可能性があります。
傾斜したスタックによりロールは垂直から 30 ～ 45 度の角度になり、シートの経路がニップを通って斜めに移動します。この構成により、オペレータによる各ニップゾーンの視認性が向上し、個々のベアリングへの重力負荷の集中が軽減されます。また、傾斜したスタックは、シートが連続する各ニップを通過するより自然な下向きの経路をたどるため、起動時にシートを通すのがより便利になります。
L ロール (または水平垂直) 構成では、最初の 2 つのロールが垂直に配置され、3 番目のロールが水平に配置され、L 字型のシート パスが作成されます。この配置により、メンテナンスアクセスのためのロール分離と重力によるシート取り出しの最適な組み合わせが提供されます。 L ロール スタックは、厚手のシートを製造するラインで特に一般的であり、水平方向の引き取り方向により、最終ニップを出るときにホットシートにかかる曲げ応力が軽減されます。
ニップ圧とシート厚さの制御
カレンダー ニップ (シートが通過する 2 つの隣接するロール間の隙間) は、実際の厚さのサイジング機能を実行します。ニップ圧力は、中央よりも端で薄い厚さプロファイル（クラウン欠陥）が生じる過剰なロールのたわみを回避しながら、シートをターゲットゲージまで絞るのに十分でなければなりません。
ニップ圧力の分布は、ロールの直径、ロール本体の剛性、ベアリングの設計、および油圧または空気圧の負荷システムによって異なります。ロールの直径が大きいほど、負荷がかかってもたわみが少なくなります。そのため、ロールが大きいほど熱質量とエネルギー消費量が増加するにもかかわらず、広幅シート製造用のカレンダーロールの直径が 400 mm を超えることがよくあります。
軸交差曲げとロールクラウン補正により、たわみの課題に対処します。軸を横切る曲げにより、ニップ荷重のたわみに対抗する曲げモーメントがロール ジャーナルに加えられ、より均一な圧力分布が生成されます。中央の直径がわずかに大きくなるように加工されたクラウン付きロールは、予測可能なたわみパターンを補償しますが、このアプローチは 1 つの特定の動作圧力と材料の組み合わせに対してのみ最適に機能します。
各ニップにおけるシートの接触時間は、厚さの精度と冷却効率の両方に影響します。接触時間を長くすると（ロール直径を大きくするか、ライン速度を遅くすることで達成されます）、熱伝達は向上しますが、ポリマーがロール表面に付着するリスクが増加します。特定の表面エネルギー特性を備えた離型剤、表面テクスチャ パターン、またはクロム メッキにより、表面仕上げを損なうことなく付着を軽減します。
温度管理と表面仕上げ
各カレンダー ロールは、スタック内の他のロールとは異なる、正確に制御された温度で動作します。 3 つのロールにわたる温度プロファイルは意図的な勾配に従っています。最初のロール (ダイに最も近い) は表面欠陥の原因となる早期凝固を防ぐために最も高温で動作し、後続のロールは効率的に熱を抽出するために徐々に低温で動作します。
カレンダーロールの温度制御には通常、ロール本体に開けられた内部螺旋チャネルを流れる循環オイルまたは加圧水システムが使用されます。スパイラルチャネルパターンにより、ロール面全体に均一な熱伝達が確保され、シートの局所的な表面品質のばらつきを引き起こすホットスポットやコールドバンドが防止されます。
シート冷却システム では、カレンダースタックを越えた水のアプローチにより、特に 3 つのニップすべてを通過した後もかなりの熱を保持する厚肉製品の場合、初期のカレンダー冷却を補完することがよくあります。
ロールの表面仕上げがシートに直接転写されます。鏡面研磨されたクロムメッキロールは、光学用途、標識、消費者製品のパッケージに必要な高光沢の表面を生成します。マットな質感のロールは、制御された表面粗さを与えて、包装用途のぎらつきを軽減し、印刷の密着性を向上させます。エンボス加工されたロールは、冷却プロセス中に、細かい革粒テクスチャーから幾何学的なパターンまで、パターンを直接刻印できます。
ロール表面のメンテナンスは継続的な生産上の懸案事項です。ポリマーの蓄積、表面の傷、クロムメッキの劣化は生産時間の経過とともに蓄積され、シートの表面品質が徐々に低下します。定期的なロールの清掃スケジュール、ねじ切り時の保護的な取り扱い手順、および定期的な再研磨または再メッキにより、表面標準が維持されます。
カレンダーロールの品質は、押出シートの表面仕上げと光学特性を直接決定します。 JWELL は、鏡面研磨クロムメッキ (表面粗さ Ra 0.05 μm 以下) と精密 CNC 研削表面を備えたカレンダー ロール スタックを製造しており、循環オイルまたは水システムによる独立したゾーン温度制御と組み合わせています。この組み合わせにより、一貫した光沢レベルが実現され、コストのかかる二次研磨作業が必要となる表面欠陥が排除されます。
カレンダーロールは、高いニップ圧と連続的な熱サイクル下でも寸法安定性を維持しながら、効率的に熱を伝導しなければなりません。鋳鉄と鍛造鋼は、ほとんどの製造用カレンダー ロールの構造コアを形成しており、剛性、機械加工性、適切な熱伝導率を考慮して選択されます。二重構造（スチールコアと鋳鉄または銅合金の外側シェル）は、一部の特殊な設計で高い剛性と強化された熱伝達を組み合わせています。
上流の押出温度制御バレルの 設定は、ダイカレンダー移行時の熱衝撃を避けるためにカレンダー温度と調整する必要があります。熱衝撃により、下流の熱成形での反りにつながる表面のしわや内部応力が発生する可能性があります。
よくある質問
3 つのカレンダー ロールのそれぞれの目的は何ですか?
最初のロールは初期接触を確立し、ダイスウェルによるシート形状の歪みを防ぎながら冷却を開始します。 2 番目のロールは、一次厚さのサイジングとさらなる熱抽出を実行します。 3 番目のロールは、シートが自重を支えることができる温度まで冷却を完了し、最終的な表面仕上げを行います。
ワイドカレンダースタックでのロールのたわみはどのように補正されますか?
メーカーはいくつかの方法を使用しています。ロールジャーナルに反たわみ力を加える軸を越えた曲げ、中心直径をわずかに大きくして機械加工されたクラウン付きロール表面、幅全体のニップ圧力分布を最適化するスイベルまたはピボット調整です。最新のスタックの多くは、複数の補償方法を組み合わせています。
カレンダーロールにはどのような表面仕上げが可能ですか?
一般的な仕上げには、鏡面研磨 (光学グレードのシートの場合は Ra 0.05 μm 未満)、サテンまたはマット仕上げ (ぎらつきを抑えるための Ra 0.3 ～ 1.0 μm)、およびエンボス パターン (革の木目、幾何学模様、またはカスタム テクスチャ) が含まれます。ロール表面の仕上げは、最終ニップでシート表面に直接複製されます。
カレンダーロールの温度はポリマーごとにどのように異なりますか?
PS や PETG などの非晶質ポリマーは通常、80 ～ 120 °C の第一ロール温度を使用します。 PP や PE などの半結晶性材料は、早期の結晶化を防ぐために、より高い第一ロール温度 (100 ～ 140°C) を必要とします。 PVC では、熱による劣化を避けるために、ファーストロールの設定を 70 ～ 100°C に設定する厳密な温度制御が必要です。
